CN110756752A - 一种薄带连铸布流除渣方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄带连铸布流除渣方法，在两个反向旋转的结晶辊和侧封板围成的熔池上方、布流器的两侧各设一行波电磁感应装置，在侧封板的外侧分别布置一电磁感应装置；布流器上各吐出孔的上沿距离熔池液位的高度呈自布流器中部向布流器两端逐渐降低，或，自布流器一端向布流器另一端逐渐降低，从而使得熔池中的液位呈现一定的高低差，熔池中钢液形成从一侧向另一侧运动的趋势；所述行波电磁感应装置使熔池表面的钢液受到洛伦兹力的作用而出现定向运动，带动上方的浮渣流向熔池的侧封板区域，通过侧封板和熔池之间形成的狭缝流出，实现熔池表面除渣，而不使浮渣出现在铸带表面上。

Description

一种薄带连铸布流除渣方法
技术领域
本发明涉及薄带连铸领域，特别涉及一种薄带连铸布流除渣方法。
背景技术
双辊薄带连铸是以两个相反方向旋转的浇注辊为结晶器，将液态金属直接生产成厚度小于10mm薄带钢的生长工艺。与传统薄带生产工艺相比，该技术具有缩短工艺流程、节约能源、降低生产成本和改善带坯力学性能等优势，因此该技术被认为是21世纪最有前途的近终形连铸技术之一。
薄带连铸过程是一个与传统连铸既有联系又有区别的铸轧过程。如图1所示：它的主要工艺是将钢液注入到中间包后，通过水口将钢液分配到布流器内，再由布流器注入到两个水冷结晶辊与侧封板围成的溶池内，钢液在两个结晶辊的表面逐渐凝固形成坯壳，在两个结晶辊连线附近完全凝固后，通过两个辊的反向转动发生轧制作用，形成具有一定厚度和宽度的致密金属带。
在薄带连铸生产过程中，由于布流器为耐火材料组成，同时钢水不能做到完全隔绝空气，由此存在两种浮渣出现的可能，一种是钢水侵蚀耐火材料后形成的浮渣，另一种是钢水中的合金元素与氧气反应形成金属或非金属的化合物浮渣，则，浮渣与铸辊接触后会影响钢水的凝固均匀性，进而在铸带上有浮渣区域会产生裂纹、疏松等凝固缺陷。为了得到高质量的铸带，必须对熔池内的浮渣进行控制和清理。
目前已公开的关于薄带连铸熔池表面浮渣处理及控制的方法主要集中在两个方面，一种是采用密闭室加气体保护防止熔池表面形成浮渣和局部表面冷钢凝固壳，在熔池上部采用带有保护性气体的密闭室可以避免熔池内的钢水二次氧化产生的氧化物浮渣，同时可以利用密闭室熔池内的辐射热保持熔池区域的温度，避免熔池表面生成冷钢，如中国专利CN1561272A(US7021364)，这种方法是比较通用可行的方法，但是只靠被动的防止钢水氧化还不能达到去除浮渣的目的。
另一种比较多见的方法是采用某些特殊的装置防止渣卷入到铸带中，如中国专利CN1561272A、CN1503705A、CN1289233C以及日本专利JP2001078563等。还有些方法是主动去除浮渣和熔池液面凝壳的专利，如韩国专利KR 2008059992等。
中国专利CN1561272A(US7021364)中提到的一种密闭双辊薄带连铸熔池的方法和机构，设计有通惰性气体和排气功能，避免了惰性气体受污染，防止了氧化气体卷入。韩国专利KR2008059992用熔体表面观测照相机检查熔体表面的浮渣和钢水凝壳，然后通过上升熔池液面融化这些凝壳，达到去除浮渣和凝壳的目的，在实际作业中，采用类似方法将增加铸带断裂的几率。影响液位波动过程中的铸带质量。
而另一种是在密闭熔池的情况下，采用某些特殊的装置防止渣卷入到铸带中。
如中国专利CN1503705A中所述的方法是在密闭熔池并通有惰性气体保护的情况下，利用沿着铸辊宽度方向布置在布流器两侧的侵入式阻渣堰防止浇铸过程中熔池表面的浮渣卷入铸带中，并在每个卷曲即将结束阶段抬起阻渣堰，利于浮渣卷入尾带的铸带中；另一种方案是在在每个卷曲即将结束阶段向一侧铸辊或相向两侧铸辊吹气，以便于熔池表面浮渣卷入铸带中。事后，通过切除铸带尾部保持整卷铸带的质量。中国专利CN1289233C和日本专利JP2002316245中提到的方法和上述方法基本一致。
日本专利JP2002273551提到的方案是通过通气或使用冷却固化剂使得熔池表面的浮渣冷却，在浇铸过程中保持凝壳覆盖几乎整个熔池表面。
日本专利JP05261488A提到的方案中密闭室的氧含量控制在1％以下，并且实时监控氧含量，喷入惰性气体。日本专利JP05245596A也采用同样的方法。
日本专利JP05212502A中的挡渣堰尖部深入到熔池内部并紧贴在铸辊表面，而挡渣堰边部与侧封板接触处采用易收缩的材料制造，可以提高侧封板的安全性。这种做法会导致挡渣堰与钢液凝固壳接触，直接降低铸带质量。
韩国专利KR100798026采用铝碳质材料制造的挡渣堰，安装在一个挡渣板固定架上，垂直插入到熔池中，挡板上部可以在挡渣板固定架内滑动，从而可以利用挡板和钢水密度差浮动在熔池内并跟随熔池液位变化上下移动。但是这个专利中没有指定挡渣堰底部处于熔池中的位置情况，所以无法确保挡渣堰本身不会对铸带造成影响。
上述专利尽管从两方面详细的提出了防止薄带连铸熔池浮渣出现和去除的方法，但是总体来说所增加的附属设备过于庞大，增加了过多的质量影响因素。
发明内容
本发明的目的在于提出一种薄带连铸布流除渣方法，实现对浮渣的连续排除，使浮渣不出现在铸带表面上，有利于长时间进行浇注作业。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
本发明在薄带连铸熔池表面布置相反方向的磁场驱动装置，通过对磁场相位的控制，实现对熔池表层钢水的驱动，同时熔池的布流系统采用高低位布流方式，使得熔池液位自然形成的液位差；此时结合电磁场的控制，形成熔池两侧表面钢水的有向运动，带动表面的浮渣流向侧封板区域，当侧封区域的浮渣达到一定数量后，启动边部磁场，形成电磁侧封，浮渣随着钢液通过侧封缝隙进入到侧封板底部排出，从而不对钢板表面形成危害。
具体的，本发明的一种薄带连铸布流除渣方法，在两个反向旋转的结晶辊和侧封板围成的熔池上方、布流器的两侧各至少设置一台行波电磁感应装置，在所述侧封板的外侧分别布置一电磁感应装置；所述布流器两侧下部沿长度方向即辊面方向设置若干吐出孔，各吐出孔的上沿距离所述熔池液位的高度呈自布流器中部向布流器两端逐渐降低，或，自布流器一端向布流器另一端逐渐降低，从而使得熔池中的液位呈现一定的高低差，熔池中钢液形成从一侧向另一侧运动的趋势；所述行波电磁感应装置使熔池表面的钢液受到洛伦兹力的作用而出现定向运动，该行波电磁装置电磁场启动时，可以促使熔池钢液从一侧向另一侧流动，或，电磁场促使钢液从布流器中部向侧封板位置流动，表层钢液在运动的过程中带动上方的浮渣流向熔池的侧封板区域，通过侧封板和熔池之间形成的狭缝流出，实现熔池表面除渣，而不使浮渣出现在铸带表面上。
优选的，所述布流器的两侧各设置两台行波电磁感应装置，该两台行波电磁感应装置电磁场方向相同或相反，促使钢液从熔池一端向另一端运动，或，钢液从布流器中部向两侧侧封区域流动。
优选的，薄带连铸拉速设计在30～150m/min，布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿熔池液位为0～15mm，所述行波电磁感应装置的磁感应强度控制在0.1T～50T，所述侧封电磁感应装置的大小为0.01～10T。
当薄带连铸拉速为30～50m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位0～2mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在0.1T～1T，侧封电磁感应装置的大小为0.01～0.1T；
当薄带连铸拉速为51～70m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位2～4mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在1T～5T，侧封电磁感应装置的大小为0.1～0.3T；
当薄带连铸拉速为71～90m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔上沿距离熔池液位4～7mm，所述行波电磁感应装置的磁感应强度控制在5T～10T，所述侧封电磁感应装置的大小为0.3～0.6T；
当薄带连铸拉速为91～110m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔上沿距离熔池液位7～10mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在10T～20T，侧封电磁感应装置的大小为0.6～1T；
当薄带连铸拉速为110～130m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔上沿距离熔池液位10～12mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在20T～30T，侧封电磁感应装置的大小为1～2T。
优选的，所述吐出孔为长方形孔或椭圆形孔。
由于布流器吐出孔的高低差设计，使得熔池中左右位置钢液流出量发生变化，从而形成液位的高低差，熔池中钢液有从一侧向另一侧运动的趋势。又，熔池表面设置的行波电磁感应装置，使得熔池表面的钢液受到洛伦兹力的作用而出现定向运动。表层钢液在运动的过程中带动上方的浮渣流向薄带熔池的侧封板区域，通过侧封板和熔池之间形成的狭缝流出，从而起到熔池表面除渣的作用。
本发明的主要优点如下：
1.本发明方法采用行波电磁感应装置驱动钢液的流动从而带动表面的浮渣有向运动，与钢水不接触，不会污染钢水，也不会带来钢水的温降。
2.由于熔池表面钢水的定向流动，带动浮渣也向侧封区域运动，最后在侧封板与钢水之间的狭缝流出，而不使其出现在铸带表面上。
3.由于布流器吐出孔高度差的设计，使得熔池钢水本身存在一定流量差，从而使得熔池中的液位呈现一定的高低差。
4.本发明方法能实现对浮渣的连续排除，有利于长时间进行浇注。
附图说明
图1为本发明实施例的正视图。
图2为本发明实施例的俯视图。
图3为本发明实施例中侧封板、熔池的结构示意图。
图4为本发明实施例中布流器的结构示意图。
具体实施方式
参见图1～图4，本发明的一种薄带连铸布流除渣方法，在两个反向旋转的结晶辊1、1’和侧封板2、2’围成的熔池100上方、布流器3的两侧各至少设置一台行波电磁感应装置4、4’，在所述侧封板2、2’的外侧分别布置一电磁感应装置5、5’；所述布流器3两侧下部沿长度方向即辊面方向设置若干吐出孔31，各吐出孔31的上沿距离所述熔池100液位的高度呈自布流器3中部向布流器3两端逐渐降低，或，自布流器3一端向布流器3另一端逐渐降低(h1＞h2)，从而使得熔池100中的液位呈现一定的高低差，熔池中钢液形成从一侧向另一侧运动的趋势；所述行波电磁感应装置4、4’使熔池100表面的钢液受到洛伦兹力的作用而出现定向运动，该行波电磁装置电磁场启动时，可以促使熔池钢液从一侧向另一侧流动，或，电磁场促使钢液从布流器3中部向侧封板2、2’位置流动，表层钢液在运动的过程中带动上方的浮渣200流向熔池的侧封板区域，通过侧封板2、2’和熔池100之间形成的狭缝300流出，实现熔池100表面除渣，而不使浮渣出现在铸带表面上。
优选的，薄带连铸拉速设计在30～150m/min，布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿熔池液位为0～15mm，所述行波电磁感应装置的磁感应强度控制在0.1T～50T，所述侧封电磁感应装置的大小为0.01～10T。
如图1～图3所示，钢液自水口6进入布流器3，从布流器3吐出孔31流入在两个反向旋转的结晶辊1、1’和侧封板2、2’组成的熔池100。
在侧封板两侧分别布置电磁感应装置，由于电磁感应装置的作用，能够使得熔池中的钢水由于电磁作用而出现向中心的运动趋势，从而在侧封板和靠近侧封板的金属熔池之间形成狭缝300，随着电磁力大小的不同，狭缝300的大小也发生变化。
由于布流器倾斜吐出孔的高低差设计，使得熔池中左右位置钢液流出量发生变化，从而形成液位的高低差，熔池中钢液有从一侧向另一侧运动的趋势。又，熔池表面设置的行波电磁感应装置，使得熔池表面的钢液受到洛伦兹力的作用而出现定向运动，如图3所示。表层钢液在运动的过程中带动上方的浮渣流向薄带熔池的侧封板区域，通过侧封板和熔池之间形成的狭缝流出，从而起到熔池表面除渣的作用。
实施例1
(1)双辊薄带连铸布流过程中，结晶辊拉速为40m/min；
(2)熔池液位为200mm；
(3)布流器最高位置吐出孔上沿距离液位距离为1mm；
(4)行波电磁感应装置的磁场强度为0.5T；
(5)电磁感应装置的电磁强度为0.02T。
实施例2
(1)双辊薄带连铸布流过程中，结晶辊拉速为70m/min；
(2)熔池液位为220mm；
(3)布流器最高位置吐出孔上沿距离液位距离为3mm；
(4)行波电磁感应装置的磁场强度为3T；
(5)电磁感应装置的电磁强度为0.2T。
实施例3
(1)双辊薄带连铸布流过程中，结晶辊拉速为100m/min；
(2)熔池液位为230mm；
(3)布流器最高位置吐出孔上沿距离液位距离为8mm；
(4)行波电磁感应装置的磁场强度为15T；
(5)电磁感应装置的电磁强度为0.8T。
薄带连铸技术是21实际最具竞争力的技术之一，从节约能源、环保等方便都有常规连铸所不能比拟的优点，因此受到世界各国的大力关注；铸带表面由于浮渣而出现诸多的缺陷，本发明通过在熔池表面布置行波电磁装置驱动钢水的有向运动，从而排除浮渣来实现钢水浇铸过程中浮渣的去除，一方面工艺简单，设备投入少，另一方面能够实现钢水长时间浇铸的目的。

Claims (5)

1.一种薄带连铸布流除渣方法，其特征是，在两个反向旋转的结晶辊和侧封板围成的熔池上方、布流器的两侧各至少设置一行波电磁感应装置，在所述侧封板的外侧分别布置一电磁感应装置；所述布流器两侧下部沿长度方向即辊面方向设置若干吐出孔，各吐出孔的上沿距离所述熔池液位的高度呈自布流器中部向布流器两端逐渐降低，或，自布流器一端向布流器另一端逐渐降低，从而使得熔池中的液位呈现一定的高低差，熔池中钢液形成从一侧向另一侧运动的趋势；所述行波电磁感应装置使熔池表面的钢液受到洛伦兹力的作用而出现定向运动，该行波电磁装置电磁场启动时，可以促使熔池钢液从一侧向另一侧流动，或，电磁场促使钢液从布流器中部向侧封板位置流动，表层钢液在运动的过程中带动上方的浮渣流向熔池的侧封板区域，通过侧封板和熔池之间形成的狭缝流出，实现熔池表面除渣，而不使浮渣出现在铸带表面上。
2.如权利要求1所述的薄带连铸布流除渣方法，其特征是，所述布流器的两侧各设置两台行波电磁感应装置，该两台行波电磁感应装置电磁场方向相同或相反，促使钢液从熔池一端向另一端运动，或，钢液从布流器中部向两侧侧封区域流动。
3.如权利要求1或2所述的薄带连铸布流除渣方法，其特征是，薄带连铸拉速设计在30～150m/min，布流器上位于最高位置的吐出孔距离熔池液位为0～15mm，所述行波电磁感应装置的磁感应强度控制在0.1T～50T，所述侧封电磁感应装置的大小为0.01～10T。
4.如权利要求1或2所述的薄带连铸布流除渣方法，其特征是，
当薄带连铸拉速为30～50m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位0～2mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在0.1T～1T，侧封电磁感应装置的大小为0.01～0.1T；
当薄带连铸拉速为51～70m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位2～4mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在1T～5T，侧封电磁感应装置的大小为0.1～0.3T；
当薄带连铸拉速为71～90m/min时，所述布流器最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位4～7mm，所述行波电磁感应装置的磁感应强度控制在5T～10T，所述侧封电磁感应装置的大小为0.3～0.6T；
当薄带连铸拉速为91～110m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位7～10mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在10T～20T，侧封电磁感应装置的大小为0.6～1T；
当薄带连铸拉速为110～130m/min时，所述布流器上位于最高位置的吐出孔的上沿距离熔池液位10～12mm，行波电磁感应装置的磁感应强度控制在20T～30T，侧封电磁感应装置的大小为1～2T。
5.如权利要求1所述的薄带连铸布流除渣方法，其特征是，所述吐出孔为长方形孔或椭圆形孔。
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