CN1131748C - 薄铸造带材的连续铸造生产方法及其生产设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过凝固连续地送入一对彼此平行放置的冷却滚筒间的钢水而铸造薄铸造带材的双滚筒型连续铸造方法，其是，给冷却滚筒附加下凹的拱度，以使在冷却滚筒的最接近位置处、从薄铸造带材的边缘沿横向朝其中心的距离在50mm以内时，在薄铸造带材的厚度中心处的固体份量有一大于液体临界固体份量的值，或者按另一方案，改进了冷却滚筒的边缘附近的冷却速度。

Description

薄铸造带材的连续铸造生产方法及其生产设备
本发明涉及一种用双滚筒型连续铸造设备生产的形状优异的薄铸造带材及其生产方法，并涉及一种用于该设备的冷却滚筒。
用于生产薄铸造带材的设备包括一双滚筒型连续铸造设备，其中，钢水被送往由一对冷却滚筒和一对压在冷却滚筒两侧上的侧围堰形成的浇注槽，以便连续铸造成薄的铸造带材。采用这种型式的设备，就不需要采用多级的热轧工艺，而且只用轻载轧制就可以得到最终的产品形状，这样，与传统的包括热轧的生产方法相比，可允许采用较简单的轧制工艺与设备，并有可能大大提高生产率，降低成本。
在图1中示出了一个双滚筒型连续铸造设备的例子。此设备有一对以合适的间隔彼此平行地放置的冷却滚筒1，1，并具有一个由用耐火材料制成的侧围堰2，2(前面一个未示出)形成的浇注槽3，侧围堰与冷却滚筒的两侧接触。当通过一个浇注水口4将熔融金属M输送到浇注槽3中时，被输送的熔融金属M与围绕其形成凝固的壳体5，5的冷却滚筒1，1接触。凝固的壳体5，5在旋转的冷却滚筒彼此最靠近的地方，也即两个冷却滚筒最接近的位置结合成一整体并压在一起，以形成具有预定厚度的薄铸造带材6，同时，将薄铸造带材6在冷却滚筒的下方连续地送出。
图2示出了上述冷却滚筒的一个实施例。冷却滚筒1的圆柱形段包括一套筒10和一基体11，该圆柱形段的两侧都与一旋转的轴7相连。套筒10具有多个沿冷却滚筒的整个圆周面15设置的冷却水通道12，冷却水L从入口13用压力泵入，经过冷却水通道12，然后从排放口14排出。与冷却滚筒的圆周面15接触的熔融金属的热被经过套筒10的冷却水L吸收并排至系统的外面。
通常选择具有良好的导热性的金属如铜或铜合金作为套筒10的材料，以便更快地从熔融的金属中将热排走。另外，如图3所示，套筒10的外圆周面通常有一层镍或钴的镀层16，它具有比套筒10低的导热性但有良好的机械耐久性，它用作外保护层，以便控制薄铸造带材的冷却速度。
采用上述冷却滚筒的连续铸造所存在的一个问题为由冷却滚筒的最接近位置形成的滚筒间隙9由于冷却滚筒1被熔融金属加热，而这种加热造成滚筒发生热膨胀并隆起成桶形因而使其变成沿冷却滚筒的宽度方向是不均匀的。当凝固的壳体5，5在由呈这种不均匀形状的冷却滚筒的最接近位置形成的间隙9处受到压迫时，作用在凝固的壳体5，5上的压力也会变成不均匀的，这样，就造成铸成的薄铸造带材6沿宽度方向不均匀，同时还沿宽度产生不均匀的薄铸造带材冷却速度并产生像薄铸造带材表面上的裂纹和折皱这样的缺陷。
为了解决这一与薄铸造带材的形状有关的问题，在日本未经审查的专利公报No.61-37354中已经公开了一种通过在冷却滚筒1上增加一在中心部下凹的凹形滚筒拱而补偿热膨胀的方法。这种在冷却滚筒上的下凹形状以后均被称之为“滚筒拱”(drum crown)，而滚筒拱度是指在冷却滚筒的外圆周面上形成的凹度并被定义为在冷却滚筒宽度方向上的中心部分的曲率半径与冷却滚筒最边缘部分的曲率半径之差。
薄铸造带材的中心凸度可以按照在上述公报中描述的方法通过调节滚筒的拱度来调节，而且，事实上，用其它方法调节中心凸度会包括在铸造之后的非常复杂的拉拔步骤并使成本增加。由于这个原因，在采用冷却滚筒的连续铸造设备中，必须在冷却滚筒1上增加一滚筒拱。
但是，当用设有一用于精确地补偿热膨胀程度的滚筒拱的冷却滚筒生产铸造带材时，例如在奥氏体不锈钢的情况下，如图4所示，会发生这样一种现象，其中，薄铸造带材6沿宽度方向从边缘至50mm处的部分的厚度变厚。在这种过分变厚的情况下，会产生另一种现象，其中，薄铸造带材的边缘在冷却滚筒的正下方往下滴。这种变厚以后被称之为“边缘靠拢”(edging up)，而边缘的下滴被称为“边缘损失”。边缘靠拢部分的最大厚度A和不受边缘靠拢的影响的薄铸造带材的边缘的厚度B之差(A-B)被定义为“边缘靠拢高度”。
当产生边缘靠拢与边缘损失时，就难于或无法卷起铸造带材。自然，最终的板材产品形状的不适合经常会使之不可能完成由最后轧制形成的带卷。这还可以成为在薄铸造带材表面上出现裂纹和折皱的原因。因此，需要作大量的剪边和表面磨削，以避免这些问题，而这两者都会使工艺复杂化并降低产量。
因此，本发明的一个目的是得到具有满意形状的薄铸造带材，同时又在用双滚筒型连续铸造设备生产薄铸造带材时防止由钢水形成的薄铸造带材的边缘靠拢与边缘损失。
本发明的另一目的为防止在薄铸造带材中产生裂纹和折皱，以提供具有满意的表面品质的产品。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铸造带材，其特点为，沿薄铸造带材的宽度方向，从边缘朝中心，其距离l约为50mm时，在薄铸造带材的厚度的中心处固体份量大于液体临界固体份量，该薄铸造带材由在双滚筒型连续铸造设备的一对冷却滚筒的最接近位置处的凝固壳体和未凝固的钢水构成。
固体份量被定义为在上述距离l的范围内，在薄铸造带材厚度的中心处，每单位体积的薄铸造带材的固相，而液体临界固体份量为液相(钢水)没有流动性并开始具有强度时的固体份量。这一值是钢水的特征性物理值，而且是可以用实验方法测量的。
按照本发明，为了生产铸造带材，在冷却滚筒上添加预定程度的滚筒拱，并使在冷却滚筒的边缘处在两个滚筒之间的间隙因此而变狭，以挤压铸造带材并由此消除铸造带材在上述边缘处的固体份量小于液体临界固体份量的部分，以便增加铸造带材在冷却滚筒边缘处的固体份量，使其大于液体临界固体份量。这样就在由冷却滚筒的最接近位置形成的滚筒间隙处，在薄铸造带材的两个边缘的凝固壳体之间得到足够的融合，并防止边缘靠拢，等等。
液体临界固体份量由钢的品种确定，而且，固体份量随铸造带材的厚度与宽度而改变，因此，当在固体份量等于液体临界固体份量时确定厚度与宽度之间的关系时，要调节滚筒拱度，以使这个值大于此固体份量(液体临界固体份量)值。
例如，如果钢水为奥氏体不锈钢，根据具有固体份量(钢的液体临界固体份量)为0.3的铸造带材的条件(厚度和宽度)，其关系式为{(0.0000117×d×W2)+(0.0144×d×W)}/1000；因此，基于这些铸造带材的条件的滚筒拱度的最小值为由上式得到的值。很明显，滚筒拱度的最大值为厚度的1/2，这是因为，铸造带材是用一对冷却滚筒加压的。
因此，当钢水为奥氏体不锈钢时，加在冷却滚筒上的拱度Cw应为：{(0.0000117×d×W)+(0.0144×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(1)
(式中，d为薄铸造带材的厚度，W为薄铸造带材的宽度，mm)；
当铸造带材为铁素体不锈钢时(液体临界固体份量为0.6)，加在冷却滚筒上的拱度Cw应为：{(0.0000124×d×W2)+(0.0152×d×W)}/1000≤Cw＝(500×d)/1000…(2)
当铸造带材为电磁钢时(液体临界固体份量为0.7)，加在冷却滚筒上的拱度Cw应为：{(0.0000131×d×W2)+(0.0161×d×W)}/1000≤Cw＝(500×d)/1000…(3)
当铸造带材为碳素钢时(液体临界固体份量为0.8)，加在冷却滚筒上的拱度Cw应为：{(0.0000138×d×W2)+(0.017×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(4)
作为增加在铸造带材边缘处的固体份量的其它方法，本发明进一步提供了一种方法，其中，加大靠近冷却滚筒边缘的表面的温度与钢水温度之差，以加强除热的效果，并促进形成凝固的壳体，提高铸造带材边缘附近的固体份量，使之大于液体临界固体份量。
为此，按照本发明，冷却滚筒设有一绕套筒的外圆周面形成的下凹的拱，而该套筒又是围绕冷却滚筒形成的，该下凹的拱有一小于套筒的拱度的拱度，并且在围绕套筒的外圆周面形成的镀层表面上形成。
这样就加强了沿冷却滚筒的整个宽度的冷却效果，提高了在冷却滚筒边缘处铸造带材的固体份量，将其加大到超过液体临界固体份量，但同时又防止在铸造带材表面上产生裂纹与折皱。
图1是传统的双滚筒型连续铸造设备的侧视图。
图2是传统的冷却滚筒的局部剖开的正视图。
图3是传统的冷却滚筒的局部剖视放大图。
图4是其中产生边缘靠拢的奥氏体不锈钢薄铸造带材的宽度方向的剖视图。
图5是沿图1中的X-X线的剖视图。
图6是一曲线图，示出了在奥氏体不锈钢薄铸造带材的厚度中心的固体份量计算值与边缘靠拢的高度之间的关系。
图7A是沿图1的Y-Y线的剖视图，其中示出了按照本发明的具有所增加的拱度的冷却滚筒。
图7B是沿图1的Y-Y线的剖视图，其中示出了不属于本发明范围的具有所增加的拱度的冷却滚筒。
图8是一曲线图，示出了在铁素体不锈钢薄铸造带材的厚度的中心处的固体份量计算值与边缘靠拢的高度之间的关系。
图9是一曲线图，示出了在电磁钢薄铸造带材的厚度的中心处的固体份量计算值与边缘靠拢的高度之间的关系。
图10是一曲线图，示出了在碳素钢薄铸造带材的厚度的中心处的固体份量计算值与边缘靠拢的高度之间的关系。
图11是一曲线图，示出了奥氏体不锈钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及在薄铸造带材边缘处的厚度中心的同样的固体份量(计算值)曲线。
图12是一曲线图，示出了铁素体不锈钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及在薄铸造带材边缘处的厚度中心的同样的固体份量(计算值)曲线。
图13是一曲线图，示出了电磁钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及在薄铸造带材边缘处的厚度中心的同样的固体份量(计算值)曲线。
图14是一曲线图，示出了碳素钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及在薄铸造带材边缘处的厚度中心的同样的固体份量(计算值)曲线。
图15是一曲线图，示出了奥氏体不锈钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及冷却滚筒的拱度与薄铸造带材边缘的形状的关系。
图16是一曲线图，示出了铁素体不锈钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及冷却滚筒的拱度与薄铸造带材边缘的形状的关系。
图17是一曲线图，示出了电磁钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及冷却滚筒的拱度与薄铸造带材边缘的形状的关系。
图18是一曲线图，示出了碳素钢薄铸造带材的厚度与宽度之间的关系，以及冷却滚筒的拱度与薄铸造带材边缘的形状的关系。
图19是按照本发明的冷却滚筒的局部剖开的正视图。
现在将通过下列例子更详细地说明本发明。
由于详细地研究了双滚筒型连续铸造设备中凝固的壳体的形成和增长，本发明人已经发现了下列事实。
更具体一些，当将上述设备用于铸造薄铸造带材时，由于图1中所示的侧围堰2，2不与冷却滚筒1和凝固的壳体5同步地移动，凝固的壳体5在其围绕冷却滚筒1形成和增长的过程中磨擦侧围堰2，2，使冷却滚筒1和靠近冷却滚筒1边缘的凝固的壳体5之间有连续不断的不良附着。另外，当凝固的壳体5围绕冷却滚筒1形成和增长时，如是沿图1的X-X线的剖视图的图5所示，凝固的壳体5有较低的集中并沿平行于冷却滚筒的旋转轴线7，7的箭头S的方向受到一收缩力。与此同时，由于在双滚筒型连续铸造设备的熔池中的钢水的正常高度H(图1)不高于300mm左右，钢水中的将凝固的壳体5压靠在冷却滚筒1的圆周面上的压力较低。因此，如图5所示，由于在冷却滚筒1的边缘附近有沿箭头S方向的收缩力，凝固的壳体5从冷却滚筒的圆周面上升。当用冷却滚筒1快速冷却钢水M时以及由于凝固的壳体5因其薄和高度集中而有低的强度，这种上升是显著的。
上升随着冷却滚筒1的宽度或薄铸造带材6的宽度的增加而增加。还有，当由于铸造速度较低而铸造板材的厚度增加时，在冷却滚筒的宽度的中心处的凝固壳体5进一步被冷却，从而增加了收缩力并产生更大的上升。
当发生凝固的壳体5自冷却滚筒1往上升时，在冷却滚筒1和凝固的壳体5之间产生空气隙8，8。空气隙8，8非常小，至多在几十个微米以内，但是由此会使热传导阻力明显加大。因此，与宽度方向的中心处相比，在铸造带材的沿宽度方向的边缘处的凝固壳体5，其凝固减慢。此外，在冷却滚筒的最接近位置，薄铸造带材宽度的中心(以后称之为“板厚中心”)处的固体在横向边缘处低于沿横向的中心。
当在冷却滚筒的最接近位置的板厚中心处的固体份量低于液体临界固体份量时，板厚中心的低强度不允许在冷却滚筒的最接近位置处凝固的壳体有足够的粘结。此外，由于凝固的壳体是沿冷却滚筒的弯曲部分向下输送的，凝固壳体的两个刚刚经过冷却滚筒的最接近位置的边缘沿用于将两个凝固壳体劈开的方向受到一个力。这个沿用于将两个凝固的壳体劈开的方向的力在沿宽度方向的边缘的板厚中心处产生一瞬时的间隙。由于间隙段并没有充分凝固，钢水立即从贮池部分输出并将其填满，造成板厚的加大或如图4所示的边缘靠拢。另外，如果在板厚中心处的凝固更加不充分，则上述间隙会变得异常大，使充填的钢水量增加，造成由钢水的热量使凝固的壳体再熔化，并导致边缘损失。
另一方面，在冷却滚筒的最接近位置处的薄铸造带材横向边缘的板厚中心，当固体份量大于液体临界固体份量时，不产生空气隙8，在两个冷却滚筒1，1之间产生的凝固的壳体5由于冷却滚筒1，1的压力而充分地成为一整体，在将其从冷却滚筒1，1向下输送时成为一个整体；因此，在薄铸造带材的边缘处不会出现像边缘靠拢这样的不规则凝固。
如上所述，为了防止用双滚筒型连续铸造设备制成的薄铸造带材的边缘靠拢和边缘损失，需要使沿铸造带材的整个宽度在冷却滚筒的最接近位置处的板厚中心的固体份量大于液体临界固体份量。
作为用于获得这一条件的试验方法的结果，已经发现，有效的是采取这样一种方法，其中，通过使在冷却滚筒边缘处的两个冷却滚筒间的间隙变窄，缩减并消除具有低固体份量的区段；或是采取这样一种方法，其中，加强用边缘附近的冷却滚筒实现的散热，以加速凝固壳体的形成。
在进一步研究消除在冷却滚筒的最接近位置处的板厚中心的低固体份量段的方法时发现，可能的措施包括加大冷却滚筒的压力和加大冷却滚筒的下凹的拱度。但是，加大冷却滚筒的压力会产生像由于压力使薄铸造带材表面产生裂纹这样的毛病，同时也难于将压力加大到超过冷却滚筒的1-10kgf/mm的正常压力；因此，采用这样的压力，不可能充分消除在板厚中心的低固体份量段，并且也不能实现本发明的目的。另一方面，可以证实，当冷却滚筒的下凹拱度加大时，既可以通过增加拱量而消除板厚中心的低固体份量段，也可以在边缘附近局部地产生这种效果；因此，还有可能简单地通过调节冷却滚筒的下凹拱度均匀地调节沿宽度方向在板厚中心的固体份量，从而使本发明的目的得以实现。
另外，作为增强冷却滚筒边缘附近的热排除的方法，研究了增加冷却滚筒表面与钢水之间的温度差，以提高热排除的驱动力的方法，以及提高冷却滚筒的热传导的方法。前一方法可包括冷却滚筒表面的外部局部冷却，但是它具有需要较复杂的设备和不能提供稳定的效果的缺点。对于后一方法，已经发现，调节冷却滚筒的外圆周表面上的镀层厚度是有效的。
如图2和3所示，传统的冷却滚筒有一在圆柱体(在冷却滚筒的转轴剖面上是平直的)的套筒10的外圆周面上形成的镀层16，并具有一通过磨蚀镀层16而形成的凹形的拱。因此，冷却滚筒1的两个边缘的导热性不良的镀层16的厚度大于中间段的厚度，从而降低了冷却滚筒1在边缘处的冷却能力。这样，通过提供这样一种结构，以使具有比套筒10低的热传导率和比套筒10高的热传导阻力的镀层16的厚度从冷却滚筒1的中心向两个边缘越来越薄，就有可能加强冷却滚筒边缘附近的放热，并简单地通过调节镀层沿冷却滚筒宽度的厚度来均匀地调节沿宽度方向在板厚中心处的固体份量。
现在将说明按照本发明的一种方法，其中，上述冷却滚筒的拱度是根据钢的品种进行调节的。
本发明首先研究了在双滚筒型连续铸造设备中奥氏体不锈钢的减慢凝固与边缘靠拢/边缘损失之间的关系，并通过对薄铸造带材的温度和时间的关系进行的数字计算分析了铸造的细节。
图6示出了在图1所示凝固的壳体5完成增长时，也就是在冷却滚筒的最接近位置处，薄铸造带材6的厚度中心C的固相的体积比(固体份量)和边缘靠拢高度之间的关系，其中，如图7A和图7B所示，从薄铸造带材的边缘到其中心的距离l在50mm以内。此图说明，当固体份量小于0.3时产生边缘靠拢。该图还示出，边缘靠拢的加大与固体份量的减小成正比，而且在显著减小的情况下，从薄铸造带材上产生边缘损失。
现在将详细说明上述边缘靠拢与边缘损失的机理。在采用双滚筒型连续铸造设备铸造奥氏体不锈钢时，如果薄铸造带材在冷却滚筒的最接近位置处的厚度中心C(板厚中心)的上述固体份量大于0.3，则在冷却滚筒间形成的凝固的壳体通过冷却滚筒的压力充分地成为一整体并被从冷却滚筒向下运送，以致不会产生包括边缘靠拢在内的在边缘处的不规则凝固。
图7A和7B是在图1的滚筒最接近位置处沿Y-Y线的剖视图，示出了用于连续铸造奥氏体不锈钢薄铸造带材的凹形冷却滚筒的不同拱度。如果如图7A所示，增加冷却滚筒的拱度，则冷却滚筒边缘处的凝固的壳体5，5由冷却滚筒的压力强制地彼此压靠，使冷却滚筒边缘处的板厚中心的未凝固钢水M被向上排出。其结果是，薄铸造带材的板厚中心处的固体份量加大到超过0.3。
另一方面，当冷却滚筒的拱度小而且固体份量小于0.3时，则如图7B所示，在冷却滚筒边缘处铸造带材的板厚中心的凝固将不充分并且强度不高，造成凝固的壳体在冷却滚筒的最接近位置处的结合不充分。此外，由于凝固的壳体是沿冷却滚筒的弯曲部分向下输送的，刚刚经过冷却滚筒的最接近位置的凝固壳体的两个边缘会受到沿用于将两个凝固的壳体劈开的方向作用的一个力。这个沿用于将两个凝固的壳体劈开的方向的力在沿宽度方向的边缘的板厚中心处产生一瞬时的间隙。由于间隙段并没有充分凝固，钢水立即从贮池区送出并将其填满，造成板厚加大或边缘靠拢。另外，如果板厚中心处的凝固仍然不充分，则上述间隙会变得异常大，并增加充填的钢水量，导致由钢水的热使凝固的壳体再熔化，并产生边缘损失。
如上所述，已经发现，奥氏体不锈钢薄铸造带材的边缘靠拢和边缘损失的防止是与薄铸造带材的固体份量的临界值有关的。此临界值或固体份量0.3是液体临界固体份量。因此，为了防止在薄铸造带材中出现上述缺陷，必须使在冷却滚筒的最接近位置处的板厚中心的固体份量大于液体临界固体份量0.3。为了达到这一条件，需要如下所说地加大冷却滚筒的拱度，以减小在冷却滚筒边缘处冷却滚筒之间的间隙，从而从铸造带材中缩减并消除低固体份量段，提高在冷却滚筒边缘处的固体份量，使其大于液体临界固体份量。
如上所述，当薄铸造带材的宽度加大时，在冷却滚筒边缘处凝固的壳体的增长更加明显地减缓。因此，对具有较大宽度的薄铸造带材来说，必须加大冷却滚筒的拱度。
此外，当进行具有较厚的板厚的薄铸造带材的铸造时，需要有较长的凝固时间，而较长的凝固时间则造成较低的凝固壳体表面温度，因而导致有较大的凝固收缩力。其结果是，在冷却滚筒边缘处，凝固的壳体的上升变得显著(图5)。因此，对于较厚的薄铸造带材，在冷却滚筒边缘处凝固的壳体的增长的减慢更加显著。为了对此作出补偿，对于具有较大厚度的薄铸造带材而言，必须使冷却滚筒的拱度加大。
由于本发明人在此方面的辛勤研究，已经发现，当用双滚筒型连续铸造设备铸造奥氏体不锈钢时，如果在冷却滚筒上加上100μm的拱度，则在冷却滚筒的最接近位置处，在薄铸造带材边缘板厚中心的固体份量将如图11所示，随薄铸造带材的板厚d(mm)和宽度W(mm)而发生变化。也就是说，薄铸造带材的板厚d(mm)越大，并且宽度W(mm)越大，在冷却滚筒的最接近位置处薄铸造带材边缘的板厚中心的固体份量越低。图11中的用于临界值为0.3的固体份量的曲线可以用下式(1)的左侧表示：{(0.0000117×d×W2)+(0.0144×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(1)
式中，d为薄铸造带材的厚度，
      W为薄铸造带材的宽度(mm)。
图15示出了在铸造奥氏体不锈钢薄铸造带材时，为了改变滚筒拱的冷却程度，薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系，其中，在薄铸造带材边缘处不产生边缘靠拢，而且其形状令人满意。图15中的曲线是用于固体份量为在铸造带材边缘处板厚中心的液体临界固体份量0.3时的曲线，其中，在进行铸造时，采用了为每条曲线所列的滚筒拱度，而且每条曲线都用上述式(1)的左侧代表。用箭头标出的范围是可以使薄铸造带材具有令人满意的边缘形状的区域，在此区域，滚筒的拱度是为每条曲线所列的值，而符号则对应于在下面的例1中(表1)的铸造带材边缘形状的计算值。也就是说，空心符号和实心符号代表表1中薄铸造带材边缘形状计算值○和×。
按照图15，显然，对于铸造宽度较大的薄铸造带材和厚度较厚的薄铸造带材，必须用较大的滚筒拱度Cw进行铸造。因此，铸造时用于滚筒拱度Cw的较小值由上式(1)的左侧表示。
现在讨论用于滚筒拱度Cw的较大值。由于薄铸造带材是在双滚筒型连续铸造设备中通过加压绕一对冷却滚筒的周边产生的凝固壳体而形成的，用于冷却滚筒的拱度的最大值为在薄铸造带材的横向中心处的板厚的1/2。因此，用式(1)的右侧表示的铸造时用于滚筒拱度Cw的较大值为(500×d)/1000(板厚)。
由于冷却滚筒在铸造时的下凹拱度Cw对应于薄铸造带材的凸出拱度，如果薄铸造带材的凸出拱度满足式(1)，则可以防止像边缘靠拢和边缘损失这样的不规则缺陷。因此，按照本发明的薄铸造带材有一满足式(1)的凸出拱度Cw。
现在说明在铸造时用式(1)的范围调整滚筒拱度Cw的范围的方法。在铸造时，冷却滚筒由于热膨胀而变形，因此，冷却滚筒的热膨胀程度要事先由基于热流密度的弹性变形分析确定，而滚筒拱度则在铸造之前根据对热膨胀程度的考虑确定。由于热流密度取决于钢水温度的变化，因此有时会出现，滚筒拱度Cw在铸造时与确定值不一致。此时，要用x光板厚测量仪测量铸造带材在铸造时的拱度，并比较测得的铸造带材的拱度和所确定的滚筒拱度，在有必要时调节铸造时滚筒的拱度，从而使之位于所确定的值之内。在此情况下，要精细地调节铸造曲率角Q(见图1)和铸造速度，以控制冷却滚筒的热膨胀程度，从而控制滚筒的拱度，使之在式(1)的范围内。
本发明人还用数值计算分析了在用双滚筒型连续铸造设备生产铁素体不锈钢和电磁钢时，薄铸造带材的温度与时间的关系的细节，以研究凝固的壳体的凝固减缓和边缘靠拢/边缘损失之间的关系。其结果如下。
图8示出了在由图1所示冷却滚筒的最接近位置形成的滚筒间隙9处，铁素体不锈钢薄铸造带材6的板厚中心处的固体份量与边缘靠拢高度之间的关系，其中，从图7A中所示的薄铸造带材的边缘朝中心的距离l在50mm或更小的范围内。此图说明，当固体份量小于0.6时产生边缘靠拢。它还说明，边缘靠拢的加大与固体份量的减小成正比，而且在有更显著的减小的情况下，薄铸造带材发生边缘损失。
图9示出了在电磁钢薄铸造带材6的板厚中心处的固体份量与边缘靠拢的高度之间的关系。此图说明，当固体份量小于0.7时产生边缘靠拢。它还说明，边缘靠拢的加大与固体份量的减小成正比，而且在有更显著的减小的情况下，从薄铸造带材产生边缘损失。
如上所述，已经发现，在用双滚筒型连续铸造设备制造铁素体不锈钢和电磁钢薄铸造带材的情况下，对于铁素体不锈钢而言，不产生薄铸造带材的边缘靠拢或边缘损失的液体临界固体份量为0.6，而对于电磁钢而言则为0.7。
同样如上所述，为了防止铁素体不锈钢和电磁钢薄铸造带材发生边缘靠拢和边缘损失，必须使在冷却滚筒的最接近位置处的板厚中心的固体份量大于液体临界固体份量。为了达到这个条件，研究了固体份量与薄铸造带材板厚和宽度之间的关系。
具体而言，已经发现，同在上述奥氏体不锈钢的情况中一样，对于用双滚筒型连续铸造设备铸造铁素体不锈钢而言，当在冷却滚筒上加上100μm的拱度时，如图12所示，在冷却滚筒的最接近位置处，薄铸造带材边缘处的板厚中心的固体份量随薄铸造带材的板厚d(mm)和宽度W(mm)而变。这就是说，薄铸造带材的板厚d(mm)越大，并且宽度W(mm)越大，在冷却滚筒的最接近位置处，薄铸造带材边缘处的板厚中心的固体份量越小。图12中的用于固体份量等于液体临界固体份量0.3时的曲线可以用下式(2)的左侧表示：{(0.0000124×d×W2)+(0.0152×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(2)
式中，d为薄铸造带材的厚度，
      W为薄铸造带材的宽度(mm)。
同样，已经发现，对于用双滚筒型连续铸造设备铸造电磁钢而言，当在冷却滚筒上加上100μm的拱度时，如果在冷却滚筒的最接近位置处，薄铸造带材边缘处的板厚中心的固体份量等于液体临界固体份量0.7时，如图13所示，可将用于此固体份量的曲线用下式(3)的左侧表示：{(0.0000131×d×W2)+(0.0161×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(3)
式中，d为薄铸造带材的厚度，
      W为薄铸造带材的宽度(mm)。
图16示出了在铸造铁素体不锈钢薄铸造带材时，为了改变滚筒拱的冷却程度，薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系，其中，在薄铸造带材的端部不出现边缘靠拢，而且形状令人满意。图16中的曲线是用于固体份量等于在铸造带材边缘处的板厚中心的液体临界固体份量0.6时的曲线，其中，在进行铸造时，采用了为每条曲线所列的滚筒拱度，而且每条曲线都用上式(2)的左侧表示。用箭头标出的范围是滚筒拱度是为每条曲线所列的值时具有令人满意的薄铸造带材边缘形状的区域，而符号则对应于在下面的例子中(表2)的铸造带材边缘形状的计算值。也就是说，空心符号和实心符号代表表1中薄铸造带材边缘形状的计算值○和×。
按照图16，很明显，对于铸造宽度较大的薄铸造带材和厚度较厚的薄铸造带材，必须用较大的拱度进行铸造。因此，铸造时用于滚筒拱度Cw(μm)的较小值由上式(2)的左侧表示。
图17示出了在铸造电磁钢薄铸造带材时，为了改变滚筒拱的冷却程度，薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系，其中，在薄铸造带材的边缘处不发生边缘靠拢，而且形状令人满意。图17中的曲线是用于在固体份量等于在铸造带材边缘处的板厚中心的液体临界固体份量0.7时的曲线，其中，同如上所述的关于铁素体不锈钢的图16一样，在进行铸造时，采用了为每条曲线所列的滚筒拱度，而且每条曲线都用上式(3)的左侧代表。用箭头标出的范围和符号分别代表具有满意的薄铸造带材边缘形状的区域和在下面的例子中铸造带材边缘形状的计算值(表2)。
按照图17，很明显，在铸造电磁钢薄铸造带材时，用于滚筒拱度Cw(μm)的较小值由上式(3)的左侧表示。
现在讨论用于滚筒拱度Cw的较大值。由于薄铸造带材是在双滚筒型连续铸造设备中通过使绕一对冷却滚筒的周边形成的凝固壳体成为一整体而形成的，冷却滚筒的拱度的最大值为在薄铸造带材的横向中心的板厚的1/2。因此，用式(2)和式(3)的右侧表示的铸造时用于滚筒拱度Cw的较大值为(500×d)/1000(板厚)。
由于冷却滚筒在铸造时的拱度Cw对应于薄铸造带材的拱度，如果薄铸造带材的拱度在铁素体不锈钢的情况下满足式(2)并在电磁钢的情况下满足式(3)，则可以防止出现像边缘靠拢和边缘损失这样的不规则凝固。因此，按照本发明的铁素体不锈钢和电磁钢薄铸造带材具有分别满足式(2)和(3)的拱度Cw。
本发明人还用数值计算分析了在用双滚筒型连续铸造设备生产碳素钢时，薄铸造带材的温度与时间的关系的细节。结果发现，如图10所示，在通过从薄铸造带材至冷却滚筒的热损失完成凝固的地方，也就是在冷却滚筒1，1的最接近位置，在从薄铸造带材边缘朝中心50mm的范围内，当薄铸造带材的板厚中心处的固体份量小于0.8时，发生边缘靠拢。还发现，边缘靠拢的加大与固体份量的减少成正比，而且在有更显著的减小的情况下，从薄铸造带材产生边缘损失。
换句话说，已经发现，碳素钢的液体临界固体份量为0.8。
此外，已经发现，在碳素钢的情况下，当用与奥氏体不锈钢相同的方法调节固体份量与薄铸造带材板厚和宽度之间的关系时，如图14所示，在薄铸造带材边缘处，板厚中心的固体份量随薄铸造带材的板厚d(mm)和宽度W(mm)而变。这就是说，当薄铸造带材的宽度不变时，薄铸造带材的板厚d(mm)越大，或是当厚度不变时，宽度W(mm)越大，在冷却滚筒的最接近位置处，薄铸造带材边缘处的板厚中心的固体份量越小。已经发现，图14中的用于固体份量等于临界值0.8时的曲线可以用下式(4)的左侧表示：
{(0.0000138×d×W2)+(0.017×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(4)
式中，d为薄铸造带材的厚度，
      W为薄铸造带材的宽度(mm)。
图18示出了在铸造碳素钢薄铸造带材时，为了改变冷却滚筒的下凹的拱度，薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系，其中，在薄铸造带材的边缘不产生边缘靠拢，而且形状令人满意。图18中的曲线是用于在铸造带材边缘处的板厚中心的固体份量为0.8时的曲线，其中，在进行铸造时，采用了为每条曲线所列的滚筒拱度，而且每条曲线都可用上式(4)的左侧表示。用箭头标出的范围是滚筒拱度是为每条曲线所列的值时具有满意的薄铸造带材边缘形状的区域，而符号则对应于在下面的例子中(表3)的铸造带材边缘形状的计算值。也就是说，空心符号和实心符号代表表1中薄铸造带材边缘形状的计算值○和×。
按照图18，很明显，对于铸造宽度较大的薄铸造带材和厚度较厚的薄铸造带材，必须用较大的拱度进行铸造。因此，铸造时用于滚筒拱度Cw(μm)的较小值由上式(4)的左侧表示。
另外，同其它品种的钢一样，用于滚筒拱度Cw的较大值为(500×d)/1000(板厚)。
由于冷却滚筒在铸造时的拱度Cw对应于薄铸造带材的拱度，如果薄铸造带材的拱度满足式(4)，则可以防止出现像边缘靠拢和边缘损失这样的不规则凝固。
下面是按照本发明的另一实施例，通过加强冷却滚筒边缘附近的热排除，用以沿薄铸造带材的宽度方向得到一均匀的固体份量，以使横向边缘和板厚中心处的固定份量大于液体临界固体份量的方法的说明。
前面已经说过，图2和3所示的传统冷却滚筒有一层在圆柱体的套筒10的外圆周面上形成的镀层16，该圆柱体围绕冷却滚筒1的周边做出，镀层上具有一通过磨蚀镀层16而添加的下凹的拱，因此，冷却滚筒1的两个边缘有其厚度大于中间段的导热性不良的镀层16，从而降低了冷却滚筒1在边缘处的冷却能力并减少了薄铸造带材的固体份量。因此，需要调节冷却滚筒1沿其宽度的冷却能力并增加镀层在冷却滚筒两个边缘处的导热性。
冷却滚筒1的冷却能力是用组成套筒10和镀层16的材料的导热性与厚度来测定的。自然，较大的热传导阻力起因于导热性较低和厚度较大的材料。但是，很难平稳地沿冷却滚筒1的宽度变化组成套筒10和镀层16的材料的导热性。因此，按照本发明，其结构要使得具有低于套筒10的导热性和高于套筒10的热传导阻力的镀层16的厚度从冷却滚筒1的中心朝边缘减小。
图19示出了本发明的冷却滚筒的一个实施例。在图19中，在铜合金套筒10的外圆周面上加上一下凹的滚筒拱，而镀层16则由具有低于套筒10的热传导率的镍或钴形成。在镀层16的表面上还加有一下凹的拱。
应当考虑的一点是，由于在冷却滚筒1的边缘处的凝固要如上所述地相对于宽度方向的中心被减慢，因此，冷却滚筒1边缘的冷却能力必须大于中心处的。由于这一原因，最重要的是，在套筒10与镀层16之间的接触界面处即套筒10的拱度应大于冷却滚筒1的外圆周面即镀层16的表面的拱度。当按此方式调节拱度时，镀层16的厚度在两个边缘处就薄于在冷却滚筒1中心处的厚度，从而使在冷却滚筒两个边缘处的冷却能力得到增强，因而使冷却滚筒两个边缘处的钢水的固体份量提高到足以超过液体临界固体份量的值。
如果用A代表冷却滚筒的外圆周面15的拱度，用B代表套筒10与镀层16之间的接触界面17的拱度，则最好将B/A调节到1.1至4.0的范围。这是因为，虽然由采用冷却滚筒的连续铸造设备形成的薄铸造带材的厚度一般在1mm至10mm的范围内，如果在这种情况下B/A小于1.1，不足以改善固体份量。同样，如果它超过4.0，则沿剪切方向的热翘曲积聚，在套筒与镀层间的接触界面处导致在接触界面处可能产生剥离。
当形成这种类型的镀层时，即使采用了设有像图7B所示的拱度的冷却滚筒1，1，也有可能由边缘处的快速冷却将从薄铸造带材的边缘朝中心的距离l为50mm左右处的固体份量调定成大于如图7A所示的液体临界固体份量的固体份量。
这样就使之有可能防止产生漏钢，同时，均匀冷却还防止在薄铸造带材中出现像表面裂纹和折皱这样的缺陷。
实施例
例1
现在参考下列例子说明本发明的效果。采用图1所示双滚筒型连续铸造设备的钢水为主要由18Cr-8Ni组成的奥氏体不锈钢。所用冷却滚筒的直径为1200mm。表1示出了主要的铸造条件和结果。图15示出了薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系、滚筒拱度与铸造带材边缘形状。在进行铸造时，将图1中所示的铸造曲率角θ精细地调节到40±2°，以保持冷却滚筒在铸造时的拱度值为表1中所列的值。
                                                                 表1
  实验号 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm) 薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(1)的左边)(μm)   冷却滚筒拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较小值(式(1)的右边)(μm)   边缘靠拢高度(mm) 铸造带材边缘损失 铸造带材边缘形状的计算值
    1     500     2     20     28     1000     0     无     ○
    2     500     3     30    *28     1500     0.05     无     ×
    3     500     4     41    *28     2000     0.25     无     ×
    4     500     5     51    *28     2500     0.65     有     ×
    5     500     2     20     80     1000     0     无     ○
    6     500     3     30     80     1500     0     无     ○
    7     500     4     41     80     2000     0     无     ○
    8     500     5     51     80     2500     0     无     ○
    9     1330     2     80     150     1000     0     无     ○
    10     1330     3     120     150     1500     0     无     ○
    11     1330     4     159    *150     2000     0.10     无     ×
    12     1330     5     199    *150     2500     0.40     有     ×
    13     1330     2     80     350     1000     0     无     ○
    14     1330     3     120     350     1500     0     无     ○
    15     1330     4     159     350     2000     0     无     ○
    16     1330     5     199     350     2500     0     无     ○
*超出本发明的范围
                                                            表1(续)
  实验号 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm) 薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(1)的左边)(μm) 冷却滚筒拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较小值(式(1)的右边)(μm)  边缘靠拢高度(mm) 铸造带材边缘损失  铸造带材边缘形状的计算值
    17     1960     3     220     350     1500     0     无     ○
    18     1960     4     293     350     2000     0     无     ○
    19     1960     5     365    *350     2500     0.07     无     ×
    20     1960     6     439    *350     3000     0.15     无     ×
    21     1960     3     220     500     1500     0     无     ○
    22     1960     4     293     500     2000     0     无     ○
    23     1960     5     366     500     2500     0     无     ○
    24     1960     6     439     500     3000     0     无     ○
    25     500     2     20     650     1000     0     无     ○
    26     500     6     61     650     3000     0     无     ○
    27     1330     2     80     650     1000     0     无     ○
    28     1330     6     239     650     3000     0     无     ○
    29     1960     2     146     650     1000     0     无     ○
    30     1960     6     439     650     3000     0     无     ○
*超出本发明的范围
现在参考表1和图15讨论铸造结果和所得到的薄铸造带材的形状。薄铸造带材的边缘形状的计算值是综合性的，包括边缘靠拢与边缘损失。
首先，如实验号16和19所示，即使有同样的滚筒拱度和同样的铸造带材板厚，大的铸造带材宽度有时会在边缘处产生不规则的凝固(边缘靠拢)。同样，通过比较实验号1和2可以看出，即使有同样的铸造带材宽度和同样的滚筒拱度，大的铸造带材板厚有时会在边缘处产生不规则的凝固。此外，如同实验号3和7所示，即使有同样的冷却滚筒宽度和同样的铸造带材板厚，较小的滚筒拱有时会在边缘处产生不规则的凝固。还有，如用实验号11和12所示，冷却滚筒的拱度越大并超过按照本发明的必需拱度的较小值，则边缘靠拢的高度加大。所有这些例子都与本发明的工作原理一致。
如表1所示，即使有不同的铸造带材宽度和铸造带材板厚，只要滚筒拱度在本发明的范围之内，在薄铸造带材的边缘处不会产生不规则的凝固。此外，当将滚筒拱度调节成与用实验号21-24和25-30表示的实施例中的最大薄铸造带材板厚(6mm)相匹配时，还是有可能稳定地铸造具有较小板厚的薄铸造带材的。
例2
在此例子中，采用与例1相同的设备的钢水为含有17wt％(重量百分比)的Cr的铁素体不锈钢和含有3wt％的Si的电磁钢。所采用的冷却滚筒的直径为1200mm。表2示出了主要的铸造条件和结果，图16和17示出了薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系，以及滚筒的拱度和铸造带材边缘形状。在进行铸造时，通过将图1中所示的铸造曲率角θ精细地调节到40±2°，而保持冷却滚筒在铸造时的拱度值为表2中所列的值。
                                                                 表2
实验号 钢F：铁素体不锈钢E：电磁钢 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm) 薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(2)和(3)的左边)(μm) 冷却滚筒的拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较大值(式(2)和(3)的右边)(μm) 边缘靠拢高度(mm)   铸造带材边缘损失 铸造带材边缘形状的计算值
  1-1     F     500     2     21     28     1000     0     无     ○
  1-2     E     500     2     23     28     1000     0     无     ○
  2-1     F     500     3     32    *28     1500     0.11     无     ×
  2-2     E     500     3     34    *28     1500     0.20     无     ×
  3-1     F     500     4     43    *28     2000     0.61     无     ×
  3-2     E     500     4     45    *28     2000     0.67     无     ×
  4-1     F     500     5     54    *28     2500     0.97     有     ×
  4-2     E     500     5     57    *28     2500     1.50     有     ×
  5-1     F     500     2     21     80     1000     0     无     ○
  5-2     E     500     2     23     80     1000     0     无     ○
  6-1     F     500     3     32     80     1500     0     无     ○
  6-2     E     500     3     34     80     1500     0     无     ○
  7-1     F     500     4     43     80     2000     0     无     ○
  7-2     E     500     4     45     80     2000     0     无     ○
  8-1     F     500     5     54     80     2500     0     无     ○
  8-2     E     500     5     57     80     2500     0     无     ○
*超出本发明的范围
                                                           表2(续)
实验号 钢F：铁素体不锈钢E：电磁钢 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm) 薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(2)和(3)的左边)(μm) 冷却滚筒的拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较大值(式(2)和(3)的右边(μm) 边缘靠拢高度(mm) 铸造带材边缘损失 铸造带材边缘形状的计算值
  9-1     F     1330     2     84     150     1000     0 无     ○
  9-2     E     1330     2     89     150     1000     0 无     ○
  10-1     F     1330     3     126     150     1500     0 无     ○
  10-2     E     1330     3     134     150     1500     0 无     ○
  11-1     F     1330     4     169    *150     2000     0.1 无     ×
  11-2     E     1330     4     178    *150     2000     0.23 无     ×
  12-1     F     1330     5     211    *150     2500     0.45 无     ×
  12-2     E     1330     5     223    *150     2500     0.59 无     ×
  13-1     F     1330     2     84     350     1000     0 无     ○
  13-2     E     1330     2     89     350     1000     0 无     ○
  14-1     F     1330     3     126     350     1500     0 无     ○
  14-2     E     1330     3     134     350     1500     0 无     ○
  15-1     F     1330     4     169     350     2000     0 无     ○
  15-2     F     1330     4     178     350     2000     0 无     ○
  16-1     F     1330     5     211     350     2500     0 无     ○
  16-2     E     1330     5     223     350     2500     0 无     ○
*超出本发明的范围
                                                         表2(续)
实验号 钢F：铁素体不锈钢E：电磁钢 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm) 薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(2)和(3)的左边(μm) 冷却滚筒的拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较大值(式(2)和(3)的右边)(μm) 边缘靠拢高度(mm)   铸造带材边缘损失   铸造带材边缘形状的计算值
  17-1     F     1960     3     232     350     1500   0   无     ○
  17-2     E     1960     3     246     350     1500   0   无     ○
  18-1     F     1960     4     310     350     2000   0   无     ○
  18-2     E     1960     4     328     350     2000   0   无     ○
  19-1     F     1960     5     387    *350     2500   0.1   无     ×
  19-2     E     1960     5     409    *350     2500   0.25   无     ×
  20-1     F     1960     6     465    *350     3000   0.5   无     ×
  20-2     E     1960     6     491    *350     3000   0.96   无     ×
  21-1     F     1960     3     232     500     1500   0   无     ○
  21-2     E     1960     3     246     500     1500   0   无     ○
  22-1     F     1960     4     310     500     2000   0   无     ○
  22-2     E     1960     4     328     500     2000   0   无     ○
  23-1     F     1960     5     387     500     2500   0   无     ○
  23-2     E     1960     5     409     500     2500   0   无     ○
  24-1     F     1960     6     465     500     3000   0   无     ○
  24-2     E     1960     6     491     500     3000   0   无     ○
*超出本发明的范围
                                                               表2(续)
实验号 钢F：铁素体不锈钢E：电磁钢 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm) 薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(2)和(3)的左边)(μm) 冷却滚筒的拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较大值(式(2)和(3)的右边)(μm) 边缘靠扰P高度(mm) 铸造带材边缘损失 铸造带材边缘形状的计算值
  25-1     F     500     2     21     650     1000     0   无     ○
  25-2     E     500     2     23     650     1000     0   无     ○
  26-1     F     500     6     64     650     3000     0   无     ○
  26-2     E     500     6     68     650     3000     0   无     ○
  27-1     F     1330     2     84     650     1000     0   无     ○
  27-2     E     1330     2     89     650     1000     0   无     ○
  28-1     F     1330     6     253     650     3000     0   无     ○
  28-2     E     1330     6     268     650     3000     0   无     ○
  29-1     F     1960     2     155     650     1000     0   无     ○
  29-2     E     1960     2     164     650     1000     0   无     ○
  30-1     F     1960     6     465     650     3000     0   无     ○
  30-2     E     1960     6     491     650     3000     0   无     ○
*超出本发明的范围
现在参考表2和图16与17讨论铸造结果和所得到的薄铸造带材的形状。薄铸造带材的边缘形状的计算值是综合性的，包括边缘靠拢与边缘损失。
首先，如同实验号16-1、19-1、16-2和19-2所示，即使有同样的滚筒拱度和同样的铸造带材板厚，大的铸造带材宽度有时会在边缘处产生不规则的凝固(边缘靠拢)。同时，通过比较实验号1-1与2-1和1-2与2-2可以看出，即使有同样的铸造带材宽度和同样的滚筒拱度，大的铸造带材板厚有时会在边缘处产生不规则的凝固。此外，如同实验号3-1、7-1、3-2和7-2所示，即使有同样的冷却滚筒宽度和同样的铸造带材板厚，较小的滚筒拱有时会在边缘处产生不规则的凝固。还有，如同实验号11-1、12-1、11-2和12-2所示，冷却滚筒的拱度越大并超过按照本发明的必需拱度的较小值，则边缘靠拢的高度加大。
如表2所示，即使有不同的铸造带材宽度和铸造带材板厚，只要滚筒拱度在本发明的范围之内，在薄铸造带材的边缘处不会产生不规则的凝固。此外，当将滚筒拱度调节成与由实验号25-1、25-2、26-1、26-2、27-1、27-2、28-1、28-2、29-1、29-2、30-1和30-2表示的实施例中的最大薄铸造带材板厚(6mm)相匹配时，还是有可能稳定地铸造具有较小板厚的薄铸造带材。
例3
在此例子中，采用了与例1相同的设备的钢水为含有0.05wt％的碳的普通碳素钢。所采用的冷却滚筒的直径为1200mm。表3示出了主要的铸造条件和结果，而图18示出了薄铸造带材的板厚与宽度之间的关系，以及滚筒拱度和铸造带材边缘形状。在进行铸造时，将图2中所示的铸造曲率角θ精细地调节到40±2°，以保持冷却滚筒在铸造时的拱度值为表3中所列的值。
                                                       表3
实验号 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm)   薄铸造带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(4)的左边)(μm)  冷却滚筒拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较大值(式(4)的右边)(μm)  边缘靠拢高度(mm) 铸造带材边缘损失 铸造带材边缘形状的计算值
    1     500     2     24     28     1000     0     无     ○
    2     500     3     36    *28     1500     0.40     无     ×
    3     500     4     48    *28     2000     0.83     无     ×
    4     500     5     60    *28     2500     0.80     有     ×
    5     500     2     24     80     1000     0     无     ○
    6     500     3     36     80     1500     0     无     ○
    7     500     4     48     80     2000     0     无     ○
    8     500     5     60     80     2500     0     无     ○
    9     1330     2     94     150     1000     0     无     ○
    10     1330     3     141     150     1500     0     无     ○
    11     1330     4     188    *150     2000     0.35     无     ×
    12     1330     5     235    *150     2500     1.00     有     ×
超出本发明的范围
                                                  表3(续)
实验号 薄铸造带材宽度(冷却滚筒宽度)W(mm)   薄铸连带材板厚d(mm) 用于本发明的Cw的较小值(式(4)的左边)(μm)   冷却滚筒拱度Cw(μm) 用于本发明的Cw的较大值(式(4)的右边)(μm)   边缘靠拢高度(mm) 铸造带材边缘损失 铸造带材边缘形状的计算值
    13     1330     2     94     350     1000     0     无     ○
    14     1330     3     141     350     1500     0     无     ○
    15     1330     4     188     350     2000     0     无     ○
    16     1330     5     235     350     2500     0     无     ○
    17     1960     3     259     350     1500     0     无     ○
    18     1960     4     345     350     2000     0     无     ○
    19     1960     5     432    *350     2500     0.40     无     ×
    20     1960     5.7     492    *350     2850     0.45     有     ×
    21     1960     3     259     500     1500     0     无     ○
    22     1960     4     345     500     2000     0     无     ○
    23     1960     5     432     500     2500     0     无     ○
    24     1960     5.7     492     500     2850     0     无     ○
超出本发明的范围
现在参考表3和图18讨论铸造结果和所得到的薄铸造带材的形状。薄铸造带材的边缘形状的计算值是综合性的，包括边缘靠拢与边缘损失。
首先，如同实验号16和19所示，即使有同样的滚筒拱度和同样的铸造带材板厚，大的铸造带材宽度有时会在边缘处产生不规则的凝固(边缘靠拢)。同时，通过比较实验号1和2可以看出，即使有同样的铸造带材宽度和同样的滚筒拱度，大的铸造带材板厚有时会在边缘处产生不规则的凝固。此外，如同实验号3和7所示，即使有同样的冷却滚筒宽度和同样的铸造带材板厚，较小的滚筒拱有时会在边缘处产生不规则的凝固。还有，如同实验号11和12所示，冷却滚筒的拱度越大并超过按照本发明的必需拱度的较小值，则边缘靠拢的高度加大。
如表3所示，即使有不同的铸造带材宽度和铸造带材板厚，只要滚筒拱度在本发明的范围之内，在薄铸造带材的边缘处不会产生不规则的凝固。此外，当将滚筒拱度调节成与由实验号21、22、23和24表示的四个实施例中的最大薄铸造带材板厚(5.7mm)相匹配时，还是有可能稳定地铸造具有较小板厚的薄铸造带材。
例4
用与例1相同的双滚筒型连续铸造设备形成薄铸造带材。该薄铸造带材用304型奥氏体不锈钢制成，而且以65m/min的铸造速度将薄铸造带材做成具有3mm的厚度。所使用的冷却滚筒的直径为1200mm，宽度为1000mm。冷却滚筒的套筒用铜制造，其表面镀有其纯度为99％、其余部分含有不可避免的杂质的镍。将套筒和镀层的厚度，以及冷却滚筒圆周面和套筒与镀层之间的界面的拱度均调节成表4中所列的值。拱是用数控车床加工出来的，拱度是通过采用非接触式测距规沿冷却滚筒的宽度方向扫描而测量出的。
                                                                 表4
实验号 套筒外圆周面与冷却水通道间的距离 在冷却滚筒沿宽度方向的中点处的镀层(mm) 套筒与镀层间的界面处的结构 绕镀层的拱(A)(μm) 套筒与镀层间的界面处的拱   B/A   铸造带材边缘处的固体份量 冷却滚筒镀层剥离 铸造带材表面裂纹   漏钢
    1     2.0     1.0     图3     50     0  0     0.18     无     有     有
    2     2.0     2.0     图3     50     0  0     0.12     无     有     有
    3     2.0     1.0     图19     50     65  1.30     0.31     无     无     无
    4     2.0     2.0     图19     50     190  3.80     0.32     无     无     无
    5     2.0     2.0     图19     50     210  4.20     0.25     有     有     无
现在参考表4讨论铸造结果和所得到的薄铸造带材的特性。首先，当在实验号1和2的条件下用如图3所示的冷却滚筒进行铸造时，在薄铸造带材的边缘处产生表面裂纹，而继续铸造则将在薄铸造带材的两个边缘产生漏钢，从而妨碍进一步地铸造。此处，当从薄铸造带材的边缘朝中心的距离l在50mm以内时，在薄铸造带材的板厚中心处的固体份量在实验号1和2中分别为0.18和0.12，它们都小于用于奥氏体不锈钢的液体临界固体份量0.3。
当在实验号3和4的条件下用如图19所示的冷却滚筒进行铸造时，铸造可以稳定地进行，而且在薄铸造带材中绝对不产生裂纹和折皱。此处，当距离l在50mm以内时，在薄铸造带材的板厚中心处的固体份量在实验号3和4中分别为0.31和0.32，它们都大于上述的液体临界固体份量。
当在实验号5的条件下用如图19所示的冷却滚筒进行铸造时，在完成的薄铸造带材的边缘产生裂纹。当在铸造后将冷却滚筒切开，以检查镀层时，发现有由于套筒与镀层间的接触界面剥离而产生的间隙。由于这种情况产生了冷却滚筒在两个边缘处的除热不良，因此，当距离l在50mm以内时，在薄铸造带材的板厚中心处的固体份量只有0.25，它小于上述的液体临界固体份量。
根据本发明的双滚筒型连续铸造方法，有可能通过一种调节冷却滚筒的下凹拱度的方法或一种增加冷却滚筒的边缘的冷却效果的方法为用各种钢水制成的薄铸造带材提供满意的边缘形状。这样防止了包括边缘靠拢和边缘损失这样的铸造事故，同时又由于薄铸造带材的平稳运输和卷取而允许进行稳定的铸造，并且使剪边成为不必要的，从而也简化了步骤并提供改进的产量。因此，本发明的方法有高的工业应用性。

Claims (18)

1.一种通过凝固连续地送入一双滚筒型连续铸造设备中的一对彼此平行放置的冷却滚筒和侧围堰之间的钢水而生产出的薄铸造带材，具有下列构造：
上述的薄铸造带材由在上述冷却滚筒彼此最接近的位置处的凝固的壳体和未凝固的钢水形成，
在从上述薄铸造带材的边缘朝中心的距离处于50mm以内的地方，在薄铸造带材的厚度中心处的固体份量大于液体临界固体份量。
2.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为奥氏体不锈钢，上述的液体临界固体份量为0.3。
3.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为铁素体不锈钢，上述的液体临界固体份量为0.6。
4.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为电磁钢，上述的液体临界固体份量为0.7。
5.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为碳素钢，上述的液体临界固体份量为0.8。
6.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为奥氏体不锈钢，上述的薄铸造带材有一在由下式(1)限定的范围内的凸拱度Cw(μm)，{(0.0000117×d×W2)+(0.0144×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(1)
式中，d为薄铸造带材的厚度，W为薄铸造带材的宽度(mm)。
7.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为铁素体不锈钢，上述薄铸造带材有一在由下式(2)限定的范围内的凸拱度Cw(μm)，{(0.0000124×d×W2)+(0.0152×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(2)
式中，d为薄铸造带材的厚度，W为薄铸造带材的宽度(mm)。
8.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为电磁钢，上述的薄铸造带材有一在由下式(3)限定的范围内的凸拱度Cw(μm)，{(0.0000131×d×W2)+(0.0161×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(3)
式中，d为薄铸造带材的厚度，W为薄铸造带材的宽度(mm)。
9.如权利要求1所述的薄铸造带材，其特征为，上述的钢水为碳素钢，上述的薄铸造带材有一在由下式(4)限定的范围内的凸拱度Cw(μm)，
{(0.0000138×d×W2)+(0.017×d×W)}/1000≤Cw≤(500×d)/1000…(4)
式中，d为薄铸造带材的厚度，W为薄铸造带材的宽度(mm)。
10.一种用于通过在一双滚筒型连续铸造设备中的一对彼此平行放置的冷却滚筒和侧围堰之间连续地供给钢水而生产薄铸造带材的方法，它包括下列步骤：
选择被形成的薄铸造带材的厚度d和宽度W；
以上述厚度d和宽度W为基础，确定能在薄铸造带材的厚度中心给出固体份量的下凹拱度Cw，其中，在上述冷却滚筒彼此最接近的位置处，沿上述薄铸造带材的宽度方向从边缘朝中心的距离在50mm以内，该固体份量大于液体临界固体份量；以及提供一对在其上设有上述下凹拱度Cw的冷却滚筒；
将钢水送入由上述的一对冷却滚筒和侧围堰构成的熔池；以及
旋转上述冷却滚筒并同时保持上述下凹拱度Cw，以连续生产薄铸造带材。
11.如权利要求10所述的方法，其特征为，上述钢水为奥氏体不锈钢，在上述的用于铸造的冷却滚筒上设有由式(1)限定的下凹拱度Cw(μm)。
12.如权利要求10所述的方法，其特征为，上述钢水为铁素体不锈钢，在上述的用于铸造的冷却滚筒上设有由式(2)限定的下凹拱度Cw(μm)。
13.如权利要求10所述的方法，其特征为，上述钢水为电磁钢，在上述的用于铸造的冷却滚筒上设有由式(3)限定的下凹拱度Cw(μm)。
14.如权利要求10所述的方法，其特征为，上述钢水为碳素钢，在上述的用于铸造的冷却滚筒上设有由式(4)限定的下凹拱度Cw(μm)。
15.一种用于通过在一双滚筒型连续铸造设备中的一对彼此平行放置的冷却滚筒和侧围堰之间连续地供给钢水而生产薄铸造带材的方法，它包括下列步骤：
绕围绕冷却滚筒的外圆周面形成的套筒的圆周面形成下凹的拱，并在绕上述套筒的外周边形成的镀层表面上形成下凹的拱，镀层表面具有小于套筒的拱度的拱度，所形成的冷却滚筒可对钢水施加一能在薄铸造带材的厚度中心处给出一固体份量的冷却速度，其中，在上述冷却滚筒彼此最接近的位置处，沿上述薄铸造带材的宽度方向从边缘朝中心的距离在50mm以内，该固体份量大于液体临界固体份量；以及提供一对上述的冷却滚筒；
将钢水送入由上述的一对冷却滚筒和侧围堰组成的贮池；
旋转上述冷却滚筒，以连续地生产薄铸造带材。
16.如权利要求15所述的方法，其特征为，当上述冷却滚筒的镀层的外圆周面的下凹拱度用A来代表，而在上述套筒与镀层之间的接触界面的下凹拱度用B来代表时，将上述下凹拱度A和B的比值B/A调节到在1.1至4.0的范围内。
17.一对在双滚筒型连续铸造设备中彼此平行地放置的冷却滚筒，具有下列结构：
绕围绕上述冷却滚筒的外圆周面形成的套筒的外圆周面形成下凹的拱，绕上述套筒的外圆周面形成镀层，并在上述镀层的表面上形成下凹的拱，该镀层具有小于上述套筒的拱度的拱度。
18.如权利要求17所述的冷却滚筒，其特征为，当上述冷却滚筒的镀层的外圆周面上的下凹拱度用A来代表，而在上述套筒与镀层间的接触界面的下凹拱度用B来代表时，将上述下凹拱度A和B的比值B/A调节到在1.1至4.0的范围内。
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