CN1136482A - 金属的浇铸 - Google Patents

Abstract

一种连续金属带的方法，其中熔融金属通过浇注水口(19)注入到一对平行浇铸辊(16)之间的辊缝中，在辊缝之上形成一个支持在辊子浇铸表面(16A)上的熔融金属浇注熔池(30)，当浇铸辊(16)旋转时，凝固金属带(20)向下运动离开辊缝。浇铸表面(16aA)是光洁的，其粗糙度的算术平均值小于5μm，浇注熔池中含有形成在每个浇铸表面上的材料，金属凝固过程中在浇铸表面和浇注熔池之间有一薄层材料，并且在金属凝固时此材料层的大部分为液态，该液层在浇铸表面上的浸润角小于40°。

Description

金属的浇铸

本发明涉及金属的浇铸，尤其但不是唯一涉及黑色金属钢的浇铸。

众所周知，用双辊连铸机通过连铸法浇铸金属带。在此方法中，熔融金属注入到一对反向旋转且受到冷却的水平浇铸辊中，因此，熔融金属在运动辊的表面上凝固，并且凝固壳聚集在两辊之间的辊缝中，使凝固带坯向下运动离开两辊之间的辊缝。这里的术语“辊缝”通常是指浇铸辊最接近的区域。熔融金属可从浇注包注入较小的中间包中，再通过位于辊缝以上的金属浇注水口直接流入两辊之间的辊缝中，因此就在辊缝之上形成了一个支持在辊子浇铸表面上的并沿辊缝长度方向的熔融金属浇注溶池。该浇注熔池通常限定在二个侧板或侧堰之间(侧板或侧堰与浇铸辊的端部表面滑动连接)，用其密封浇注熔池两端防止熔融金属外流，尽管也有人建议用其他部件(例如电磁挡板)。

尽管双辊连铸法已成功地用于浇铸某些冷却时能快速凝固的有色金属，但用于浇铸黑色金属时还有一些问题。一个特殊问题是金属如何在辊子浇铸表面上获得快速且均匀的冷却。

国际专利申请PCT/AU 93/00593号描述了一改进技术，通过采取措施保证浇铸表面具有一定的光洁度同时使浇注熔池的熔融金属和辊子浇铸表面之间产生相对振动，可显著改善金属在辊子浇铸表面上的冷却。该申请特别揭示了选择振动频率和振幅可使金属凝固过程获得更好的效果，从而大大改善正在凝固的熔融金属的传热，因此，所获得的改进就是在某一特定注速下浇铸的金属带厚度显著增加，或者浇铸某一特定厚度的金属带时，注速可显著增加。改进传热有助于浇铸金属的表面组织细化。

澳大利亚专利申请17896/95号描述了其进一步发展，通过把声波作用于浇注熔池的熔融金属上，可使浇注熔池的熔融金属和浇铸表面之间产生有效的相对振动，因此，通过用相当低的功率产生音速范围内的声波即能达到增加传热和细化凝固组织的效果。

目前，我们已对浇铸表面和浇注熔池的熔融金属之间的界面产生的传热机理进行了大量的研究，并且已确定凝固时的热通量能够控制，通过在每个浇铸表面上覆盖一层材料(这种材料在金属凝固温度时至少部分为液态)可使热通量增加。因此，根据本发明可增加传热，在浇注熔池和浇铸辊之间不需要产生相对振动时也可达到此效果。根据本发明，如果在光洁的浇铸表面上增加传热，那么也可获得细化的浇铸金属的表面组织。

在以下描述中将要涉及浇铸辊表面光洁度的定量测量。在试验过程中使用的并且对确定本发明的范围有用的一个专门测定法是标准测定法，通称为粗糙度的算术平均值，通常用符号Ra表示。该值规定为在测定长度Lm内各粗糙形外缘距其中心线的绝对距离之和的算术平均值。粗糙形中心线是指在其周围测定的粗糙度的直线，并且是一根平行于粗糙形总方向的直线，置于沿粗糙形宽度截取的截线内，因此，在其与其两侧的粗糙形的其他部分之间所包围的面积是相等的。粗糙度的算术平均值可表示为： $R_a=\frac{1}{1_m}\underset{x=0}{\overset{x=1_m}{\∫}}\left|y\right|\mathrm{dx}$

本发明提供了一种浇铸金属带的方法，即熔融金属在与浇铸表面接触时凝固，其中浇铸表面粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm，在金属凝固过程中，在浇铸表面和熔融金属之间有一层材料，在金属凝固时此层材料的大部分为液态，并且此液层在所述浇铸表面上的浸润角小于40°。

所述材料层的厚度最好小于5μm。

本发明还提供了一种连铸金属带的方法，即形成的熔融金属浇注熔池与运动的浇铸表面相接触，因此熔池中的金属凝固到运动的浇铸表面上，其中浇铸表面粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm，在所述的金属凝固过程中，在浇铸表面和浇注熔池之间有一层材料，在金属凝固时此层材料大部分为液态。

所述的此层材料可完全来自于浇注熔池。另外，它也可以是在浇铸表面与浇注熔池接触之前布于浇铸表面上的材料。

金属可以是钢，在此情况下，浇注熔池中含有氧化铁、氧化锰和二氧化硅，而此层材料可以是氧化铁、氧化锰和二氧化硅的混合物，其比例为在金属凝固时保证混合物至少部分为液态。

熔池中还包括氧化铝，因此，此层材料可以是氧化铁、氧化锰、二氧化硅和氧化铝的混合物。

本发明的方法可以在双辊连铸机上进行。

本发明还提供了一种连铸金属带的方法，即将熔融金属通过位于辊缝之上的金属浇注水口注入一对平行浇铸辊之间的辊缝中，从而恰在辊缝之上形成一个支持在辊子浇铸表面上的熔融金属浇注熔池，当浇铸辊旋转时凝固的金属带向下运动离开辊缝，其中在所述的金属凝固时在辊子的每个浇铸表面和熔池之间有一层材料，在金属凝固过程中此层材料大部分为液态。

在此层中液态部分最好至少为0.75。

浇注熔池中最好包含这种材料，即当辊子与熔池旋转接触时，其在辊子的每个浇铸表面上形成一层连续膜。

浇铸辊可以是镀铬的，因此，浇铸表面是镀铬表面。

金属可以是钢，在此情况下，熔池中可有包括氧化铁、氧化锰和二氧化硅的渣，并且此层材料可以由氧化铁、氧化锰和二氧化硅组成，它来自渣且附着在浇铸辊上。

渣中还可包括氧化铝，因此，所述的材料可以是氧化铁、氧化锰、二氧化硅和氧化铝的混合物。

为了更全面地了解本发明，将参照附图对迄今已进行的试验研究所获得的数据结果进行描述，其中：

图1表示模拟双辊连铸机来确定金属凝固速率的试验装置；

图2表示插入图1试验装置中的浸入叶片；

图3表示典型钢样在试验装置中凝固时获得的热阻值；

图4表示界面层的浸润性、热通量测量值和界面阻力之间的关系；

图5、5A和图6表示将碲加入到不锈钢熔池中所获得的热通量的变化值；

图7表示加氧和不加氧的电解铁凝固时所获得的典型热通量值；

图8和图9表示试验结果，其中在连续的氧化物浸渍过程中，使氧化膜逐渐形成；

图10表示MnO与SiO₂混合物的相图；

图11表示对于各种氧化锰和二氧化硅的混合物浸润角的大小；

图12表示氧化锰、二氧化硅和氧化铝混合物的三元相图；

图13和图14表示铝含量的变化对钢液凝固的影响；

图15表示游离氧对熔池的渣的液相线温度的影响；

图16表示钢样凝固过程中的总热通量与钢的脱氧产物的液相线温度的关系；

图17表示钢样凝固时的总热通量与凝固过程中变成液态的钢的脱氧产物的比例之间的主要关系；

图18表示CaO与Al₂O₃混合物的相图；

图19和图20表示AOb钢样凝固时加钙的效果；

图21表示在变化表面层厚度时模型计算的结果。

图22是本发明使用的带钢连铸机的平面图；

图23是图22所示的带钢连铸机的侧视图；

图24是沿图22中的24-24线剖开的垂直剖面图；

图25是沿图22中的25-25线剖开的垂直剖面图；

图26是沿图22中的26-26线剖开的垂直剖面图；

图27表示在锰/硅镇静钢熔池中存在的氧化物相。

图1和图2表示金属凝固试验装置，其中把40mm×40mm的激冷试块放入到钢水熔池中，并且放入速度接近所模拟的双辊连铸机的浇铸表面条件。当激冷试块通过熔池时，钢水就凝固在激冷试块上，从而在试块表面上形成一凝固层。在试块整个区域的许多测点上可测定该凝固层的厚度，以绘制各点的凝固速率和有效的传热速率。因此，可得到总的凝固速率和总的热通量值。也可用于检查带钢表面的微观组织，使凝固微观组织的变化与观测的凝固速率和传热值的变化相关联。

图1和图2中所示的试验装置包括在氩气惰性气氛下盛有熔融金属2的感应炉1。总的用数字3表示的浸入叶片安装在滑杆4上，滑杆可通过计算机控制马达5以选定的速度进入熔融金属2和从其中抽回。

浸入叶片3包括一钢块6，钢块6上有一直径为46mm、厚18mm的表面镀铬的铜制基体7。安装热电偶以监测基体内的温升，从而提供热通量值。

在图1和图2所示的试验装置上进行的试验表明观测的凝固速率和热通量值以及凝固壳的微观组织受凝固过程中凝固壳/基体界面条件的影响，在凝固过程中通过确保在基体上覆盖部分液层可大大提高热通量和凝固速率，因此，在基体和凝固壳之间要有一层材料。试验还表明，在基体表面粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm时可获得高的热通量和凝固速率，并且可使凝固金属的晶粒组织细化。

在凝固过程中，从熔融金属到基体(吸热装置)的热流总阻力受凝固壳和凝固壳/基体界面的热阻的影响。在传统连铸(板坯、大方坯或小方坯连铸)的情况下，金属凝固一般在30分钟内完成，使热阻力受凝固壳阻力的控制。然而，本试验研究表示，在薄带连铸情况下，金属凝固在不到一秒内即可完成，传热阻力受基体表面的界面热阻的控制。

传热阻力表示为 $R\left(t\right)=\frac{\mathrm{\ΔT}\left(t\right)}{Q\left(t\right)}$

式中Q、Δt和t分别表示热通量、熔融金属和基体之间的温差以及时间。

图3表示在该试验装置上典型的MO6钢样凝固过程中获得的热阻值。结果表明凝固壳热阻只占总热阻的较少一部分，总热阻受界面热阻的控制。界面热阻最初由熔融金属/基体界面热阻来决定，后来由凝固壳/基体界面热阻来决定。此外，还可以看到界面热阻一直变化不大，这表明它在熔融金属/基体最初接触点将受熔融金属/基体热阻的控制。

对于二元系统(熔融金属和基体)，熔融金属/基体界面热阻和热通量由熔融金属在特定基体上的浸润性决定。其结果表示在图4中，图4表明，界面热阻随着浸润角的增大而增加；而热通量随着浸润角的增加而减少，这与浸润性降低是相符的。

熔融金属对基体的浸润的重要性在上述国际专利申请PCT/AU93/00593号中所述的开发工作中进行了说明，它揭示了振动的应用。采用振动的目的是为了促进基体浸润，增大熔融金属凝固时形核密度。根据要求完全浸润和达到上述效果所需的振动能建立了该申请第10页所述的数学模型。在验证该分析的试验研究工作中表明，除非基体是光洁的，否则热通量不会明显增加。尤其是，即使具有振动能，为使基体获得足够的浸润，基体粗糙度的算术平均值也必须小于5μm。其结果也适用于本发明，因此，浇铸表面必须光洁，其粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm。

熔融金属对基体的浸润和需要光洁基体的重要性通过含有碲的熔融金属凝固时获得的结果得到了证实，众所周知碲能降低铁的表面张力。图5表示含碲不锈钢在光洁的铬基体上凝固时获得的最大热通量值。从中将会看到热通量受碲含量的影响很大，事实上，碲含量大于0.04％时，热通量几乎增加一倍。

图6画出了最大热通量值对含碲熔融金属的表面张力的变化曲线，从中将看到热通量值增加与表面张力降低基本呈线性关系。

图5A表示含碲不锈钢在铬基体的有纹理的表面上凝固时获得的最大热通量值。下面一条直线表示间距为150μm的平顶锥形纹理表面的结果。上面一条直线表示间距为100μm的规则条状纹理表面的结果。从中会看到这种情况的热通量不受碲含量的影响。对于有纹理的表面，形核密度由纹理确定，增大熔融金属的浸润性不会显著增加热通量，而对于光洁基体则会大大增加热通量。

熔融金属对基体的浸润性的重要性已通过验证加氧对热通量的影响做了进一步说明。氧是表面活性元素，众所周知它能降低铁的表面张力，尽管其程度不同于碲。图7表示加氧和不加氧的电解铁凝固时所获得的典型的热通量值。从中将看到，通过加氧可显著增加热通量，尤其是在凝固初期。

迄今所述的试验结果来自于严格控制的熔融金属和基体二元系统。通常第三元物质以氧化物形式存在于熔融金属/基体界面上，这些氧化物很可能在熔融金属表面上产生，随后以一薄层附着在基体表面上。当用带钢连铸机连铸钢时，这些氧化物一般随渣上浮存在于浇注熔池的上表面上，当它们进入熔池中时将附着在浇铸表面上。一般认为，当用双辊连铸机连铸钢时，必须刷擦或用其他方法清理浇铸辊，以避免氧化物增加，已经认识到氧化物能增加热阻，从而大大降低热通量和凝固速率。

为验证氧化物堆积对基体的影响，在将基体连续浸入到不锈钢熔池时，氧化膜逐渐增厚，在每次浸入时记录凝固时的热通量值。图8表示进行这些试验时所获得的结果。最初形成氧化物时使热通量值逐渐降低。然而，当氧化层厚度超过约8μm时，可观察到热通量值剧增，而后又显著降低。检查氧化物表面表明这是氧化物熔化并聚集形成粗大氧化物晶粒的迹象。发现氧化层主要包括氧化锰和二氧化硅。

图10中所示的MnO与SiO₂相图(Glasser[1958])表示在成分范围内，某成分混合物在1315℃以上时为液相，并且在共晶区内从1251℃开始熔化。如图8所示的不锈钢在具有厚的氧化层的基体上凝固时获得的结果的数学分析表明，在熔融金属/基体接触的初期，氧化层表面达到很高的温度，足以使氧化物熔化并保持熔融7～8毫秒，如图9所示。该阶段与图8所示的热通量增加的阶段相对应，并说明该阶段热通量增加是由于基体/熔融金属界面存在部分液层。

根据熔融金属/基体界面浸润的重要性可以得出结论熔化氧化锰和二氧化硅可提高浸润性，同时能增加热通量。通过在铬基体上测量各种氧化锰和二氧化硅混合物的浸润性验证了该结论。这些测量结果如图11所示，它表明在1250～1400℃的典型温度下，变化MnO与SiO₂混合物的比例得到了较好的浸润角。尤其是混合物中MnO为75％，SiO₂为25％时，在铬基体上呈现了较好的浸润性。该结果与以下定理是相符的，即如果MnO和SiO₂的混合物存在于使其熔化的温度下，那么该特定的熔融混合物将提高基体界面的浸润性，结果大大增加总热通量。

从图11中还应看到其中所示的所有浸润角实际上都能很好浸润。观测的最大浸润角略低于40°，大部分浸润角与此值相差不大。这些结果表明，通过适当地选择硅和锰的比例，可使浸润性由很差变成很好(浸润角小于40°)。

当浇铸钢时，钢水中除了含锰和硅外，通常还含有铝，因此将有包括MnO、SiO₂和Al₂O₃三相氧化物。为确定这些氧化物的熔化温度，必须考虑如图12所示的三元相图。

试验研究工作表明，凝固过程中的总热通量随着熔融金属中铝含量的增加而降低，如图13所示。热通量减少是由于凝固时形成Al₂O₃造成的，如图14所示。

根据以上结果很显然，如果在基体上存在部分液态氧化层，尤其是MnO和SiO₂层，并使形成的Al₂O₃最少，那么即可增加热通量。

为了对其进行验证，研究了吹氧对典型的MO6钢的影响，因为氧的存在影响渣的液相线温度。氧与铁具有很强的亲和力，增加游离氧的瞬时效果是生成的氧化铁比在平衡条件下生成的更多。这是由于降低氧化物熔化温度的结果，因而在浇注条件下，氧化层多半为液态。游离氧的存在也提高了MnO和SiO₂的生成，使其比例更接近共晶成分，在典型的浇注温度下还促进了液态氧化层的形成。

在1650℃下，典型的MO6钢变化锰含量时，钢钢中游离氧对渣的液相线温度的影响如图15所示。这些结果表明在相应的浇注温度下通过控制游离氧的存在可使渣的液相线温度最低。检查这些变化条件下凝固试梯的表面微观组织发现MnO和SiO₂的生成量增加。

图16表示总热通量与脱氧产物的液相线温度的关系。从中将会看到，总热通量的增加与脱氧产物的液相线温度的降低基本上呈线性关系。在钢水中，脱氧产物包括FeO，MnO，SiO₂和Al₂O₃，在整个浇注温度范围内，它们最好是液态/固态混合物。我们已确定了凝固过程中，氧化物液态部分与总热通量之间有很重要的关系。图17表示钢样凝固时获得的总热通量与凝固过程中脱氧产物的液态部分之间的关系。在这些试验中，钢水温度为1620℃。从中将会看到，对于该温度，热通量的测量值和脱氧产物的液态部分之间有着相当准确的关系。这种关系也适用于熔融金属在正常的生产温度(1400～1900℃)范围内的其他温度。

迄今描述的试验结果证实了通过确保在熔融金属和凝固基体之间有一层材料(至少部分为液态)可显著增加凝固时的热通量，从而在凝固初期提高熔融金属对基体的浸润性，其后提高基体和凝固壳界面间的浸润性。当浇铸钢时，界面层可由钢的脱氧产物形成，脱氧产物将以至少部分熔化的氧化物的混合物形式存在。脱氧产物(例如FeO、MnO、SiO₂和Al₂O₃)的比例可进行调整，以保证混合物的液相线温度降低到这样一种程度，以致在浇注温度下混合物将基本熔化，并且凝固过程中混合物液态部分与凝固时获得的总热通量之间有着重要的关系。在凝固过程中，通过向熔池供氧能改变混合物中氧化物的比例和混合物的液相线温度，尤其是可降低液相线温度，以增加热通量。在浇铸硅锰镇静钢(例如MO6钢)时，这种情况特别有利。

铝镇静钢(例如AO6钢)在连铸成带钢(尤其是用双辊连铸机)时存在某些特殊的问题。钢中的铝会生成大量的Al₂O₃进入脱氧产物中。这种氧化物以固体颗粒形式存在，因此，它能堵塞双辊连铸机水口处的细通道。而且还存在于浇铸表面上形成的氧化层中并会使传热变差，从而降低凝固时的总热通量。通过将钙加入到熔融金属中生成CaO可解决以上问题，CaO与Al₂O₃作用能变成液相，因而减少了固态Al₂O₃的沉积。根据本发明，这样不仅减少了水口堵塞，而且提高了基体的浸润性，因此使凝固过程中的热通量增加。

图18表示CaO与Al₂O₃混合物的相图，从中将会看到CaO为50.65％时共晶成分的液相线温度为1350℃。因此，如果调节钙的加入量，以生成约为该共晶成分的CaO与Al₂O₃混合物，那么将会大大提高氧化层的液态部分，从而增加总热通量。

我们已对大量的具有不同钙加入量的1595℃的AO6钢样在光洁的基体上进行了凝固试验。这些试验的结果表示在图19和图20中。图19表示在凝固过程中对于不同的钙加入量所测得的热通量值。尤其是在所示的5条曲线中箭头所指的方向表示Ca/Al比增加。图19画出了在每一凝固试验中获得的最大热通量与Ca/Al比的关系曲线。

图19和图20所示的结果表明通过提高Ca/Al比可大大增加热通量，因此CaO与Al₂O₃混合物应接近共晶成分。

试验研究工作表明，在带钢冷却条件下覆盖在基体上的基本呈液态的氧化层很薄，在大多数情况下厚度约为1μm或更小。在用图1和图2所示的试验装置进行试验时，在浇铸后检查基体和浇铸表面发现在基体和浇铸表面上有锰和硅的颗粒，它们肯定是由液层凝固出来的。在每一表面上，这些亚微细粒已经表示液层厚度约为1μm或更小。

模型计算表明液层厚度不应大于约5μm，否则，由于提高液层浸润性而增加的热通量完全由液层厚度增加(妨碍热通量增加)而抵消。图21画出了假设完全浸润时模型计算的结果。该结果支持了试验观察结果，而且进一步表示氧化层厚度应小于5μm，最好约为1μm或更小。

图22至图26表示根据本发明操作的双辊带钢连铸机。该连铸机包括一主机框架11，它竖立在车间地平面12上，框架11支撑浇铸辊小车13，小车13在装配站14和浇注站15之间水平移动。在连铸过程中浇铸辊小车13载着一对平行布置的浇铸辊16，熔融金属从浇注包17通过中间包18和浇注水口19到浇铸辊，以形成浇注熔池30。浇铸辊16用水冷却，因此，熔融金属在运动辊的表面16A上凝固，并且凝固壳聚集在两辊之间的辊缝中，从而在辊子出口处形成凝固带坯20。该带坯被送到标准卷取机21，随后还可送到第二个卷取机22。容器23安装在浇注站附近的主机框架上，在连铸过程中，如果产品出现严重问题或其他严重事故，熔融金属可通过中间包上的溢流槽24或通过抽出中间包一侧的应急塞棒25流入该容器中。

浇铸辊小车13包括车架31，它通过车轮32支在铁轨33上，铁轨沿着主机框架11方向延伸，因此，浇铸辊小车13作为一个整体沿铁轨33运动。车架31载着一对辊托34，辊子16旋转安装到辊托上。辊托34通过附加的内啮合的滑动部件35、36连接到车架31上，使辊托在液压缸部件37、38的作用下在小车上移动，以调节浇铸辊16之间的辊缝，当需要时辊子会在较短的时间内移开，这时在带坯表面上仅留下很轻的横向痕迹，关于这一点将在下面进行更详细的说明。通过双动式液压活塞和液压缸部件39的动作使小车作为一个整体沿铁轨33移动。液压缸部件与浇铸辊小车上的传动托架40和主机框架连接，使浇铸辊小车能够在装配站14和浇注站15之间移动，反之亦然。

两浇铸辊16通过电动机的主动轴41和安装在车架31上的传动装置反向旋转。辊子16的外壳材料是铜，并且沿辊子的轴向环绕着间隔分布的水冷管，冷却水从辊子主动轴41中的供水管通过辊子端部进入水冷管，辊子主动轴41通过转动的密封套43与供水软管42连接。辊子直径一般约为500mm，长度可达2000mm，以生产2000mm宽的带坯。

浇注包17完全是传统的形状，它通过轭45挂到上面的吊车上，使浇注包自热金属接收位置进入浇注位置。浇注包装有塞棒46，通过伺服液压缸使其动作，从而使熔融金属从浇注包通过浇注水口47和浸入式水口48流入中间包18中。

中间包18也是传统的结构，它是由耐火材料(例如MgO)制成的容器。中间包的一端用来接收来自浇注包的熔融金属，并且装有上面所说的溢流槽24和应急塞棒25。中间包的另一端装有许多纵向有一定间隔的金属出口52。中间包的下部带有将中间包固定到辊子车架31上的装配架53和使分度销54连到车架上的孔，致使能准确地固定中间包。

浇注水口19是一个由耐火材料(例如氧化铝-石墨)制成的长形物体。其下部是锥形的，使其向内、向下收拢，因此它能伸入到两浇铸辊16之间的辊缝中。浇注水口还配备有固定架60，从而使其支撑在辊子车架上，浇注水口上部有一向外突出的安置在固定架上的侧凸缘55。

浇注水口19可有一些沿水平方向有一定间隔且向下延伸的流道，以使沿辊子整个长度方向流出的熔融金属具有适当的较低速度，并使熔融金属流入辊子之间的辊缝中，在凝固初期不会直接冲击辊子表面。此外，浇注水口可有一个连续的槽形出口，以使低速的熔融金属幕直接流入两辊之间的辊缝中，和/或进入到熔融金属熔池中。

熔池由在辊子两端的一对侧挡板56限定，当浇铸辊小车处于浇注位置时，侧挡板则卡到辊子阶梯形端部57上。侧挡板56由高强度耐火材料(例如氮化硼)制成，而且具有切成扇形的侧边81，以与辊子阶梯形端部57的曲线部分配合。侧挡板可安装在挡板保持架82上，在浇注站，通过一对液压缸部件83的动作使挡板保持架82移动，从而使侧挡板与浇铸辊的阶梯形端部啮合，成为浇注过程中在浇铸辊上形成的熔融金属熔池的端挡板。

在浇铸过程中，操纵浇注包塞棒46，使熔融金属从浇注包通过金属浇注水口注入中间包，最后流入浇铸辊。带坯20的洁净头部通过挡板96导向卷取机21的钳口。挡板96挂在主机框架的枢轴支架97上。而且在洁净头部形成后，通过液压缸部件98的动作使挡板96向卷取机摆动。挡板96可向由活塞和液压缸部件101操纵的带坯上导板99移动，带坯20可被限定在一对立式侧辊102之间。在带坯头部导入卷取机的钳口之后，卷取机即可旋转卷取带坯20，这时挡板可摆回到其不工作位置，挂在主机框架上，与直接卷到卷取机21上的带坯离开一定距离。随后带坯20送到卷取机22上，离开连铸机，以生产最终带卷。

图22至图26所示的那种双辊连铸机的详细内容在我们的美国专利5184668号和5277243号以及国际专利申请PCT/AU 93/00593号中进行了描述。根据本发明，已用这种连铸机浇铸了具有选择的成分的钢水，因此脱氧产物在浇铸辊上形成一氧化层，在浇注温度下，该氧化层大部分为液态。因而，已证实了获得最佳效果的MO6钢的最佳成分如下：

        C                          0.06％(重量)

        Mn                         0.6％(重量)

        Si                         0.28％(重量)

        Al                       ≤0.002％(重量)

        钢中游离氧                 60～100ppm

而且还确定了对于锰/硅镇静钢，钢中游离氧含量是很重要的。图27表示在钢水温度范围内在不同的游离氧含量下，存在于最佳成分的MO6钢中的氧化物相。最好是维持生成MnO+SiO₂的条件，避开生成Al₂O₃或固态SiO₂的条件。因此，钢水温度在1675℃以下时，钢中游离氧含量最好为60～100ppm。

此外，为获得最佳效果，还进一步确定了加入适当钙时AO6钢的合适成分，如下：

      C                              0.06％(重量)

      Mn                             0.25％(重量)

      Si                             0.015％(重量)

      Al                           ≤0.05％(重量)

来自浇注熔池的氧化物可完全作为浇铸辊上的涂层。在此情况下，在辊上形成足够的部分液层以按照带钢浇注速度获得所需的热通量之前，必须生产一定量的初带。因此在达到稳定的高热通量条件以前，可有一生产废品的初始期。

在本发明范围内，除了靠在辊子上形成氧化物外，还可在辊子表面进入熔池之前将适当成分的氧化物布于辊子表面上，或向辊子提供永久性氧化物涂层，这样当辊子表面与浇注熔池接触时，氧化物部分熔化。适当的低熔点涂层材料可以是氧化铑，氧化钾和氧化铋

本发明不限于用在双辊连铸机上，它可用于任何带钢连铸过程中，例如用单辊连铸机或带式连铸机进行连铸。还发现它可用于当熔融金属与急冷浇铸表面接触时，能使其迅速凝固的其他浇铸方法。

Claims (28)

1、一种浇铸金属带的方法，其中熔融金属与浇铸表面(16A)接触时凝固，其特征在于，浇铸表面(16A)粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm，在金属凝固过程中，在浇铸表面(16A)和熔融金属之间有一材料层，在金属凝固时此材料层的大部分为液态，并且此液层在所述浇铸表面上的浸润角小于40°。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料层的厚度小于5μm。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述材料层的厚度不大于1μm。

4、如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征还在于，此层中的液态部分至少为0.75。

5、一种连铸金属带的方法，其中形成的熔融金属浇注熔池(30)与运动的浇铸表面(16A)相接触，因此熔池(30)中的金属凝固到运动的浇铸表面(16A)上，其特征在于，浇铸表面(16A)粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm，在所述的金属凝固过程中，在浇铸表面(16A)和浇注熔池(30)之间有一材料层，在金属凝固时此材料层大部分为液态。

6、如权利要求5所述的方法，其特征还在于，此液层在所述浇铸表面上的浸润角小于40°。

7、如权利要求5或6所述的方法，其特征还在于，所述层的厚度小于5μm。

8、如权利要求7所述的方法，其特征还在于，所述层的厚度不大于1μm。

9、如权利要求5至8中任何一项所述的方法，其特征还在于，所述材料层可完全来自于浇注熔池。

10、如权利要求9所述的方法，其特征还在于，所述的金属是钢，浇注熔池(30)中含有氧化铁、氧化锰和二氧化硅，而所述材料层可以是氧化铁、氧化锰和二氧化硅的混合物，其比例为在金属凝固时混合物中的大部分为液态。

11、如权利要求10所述的方法，其特征还在于，浇注熔池(30)中还包括氧化铝，因此，此材料层可以是氧化铁、氧化锰、二氧化硅和氧化铝的混合物。

12、一种连铸金属带的方法，其中熔融金属通过位于辊缝以上的金属浇注水口(19)注入到一对平行浇铸辊(16)之间的辊缝中，因此就在辊缝之上形成一个支持在辊子浇铸表面(16A)上的熔融金属浇注熔池(30)，当浇铸辊(16)旋转时，凝固金属带(20)向下运动离开辊缝，其特征在于，浇铸表面(16A)粗糙度的算术平均值(Ra)小于5μm，在金属凝固过程中，在辊子(16)的每个浇铸表面(16A)和浇注熔池(30)之间有一材料层，在金属凝固时此材料层的大部分为液态。

13、如权利要求12所述的方法，其特征还在于，所述液层在所述浇铸表面上的浸润角小于40°。

14、如权利要求13所述的方法，其特征还在于，所述层的厚度小于5μm。

15、如权利要求14所述的方法，其特征还在于，所述层的厚度不大于1μm。

16、如权利要求12至14中任何一项所述的方法，其特征还在于，所述层的液态部分至少为0.75。

17、如权利要求12至16中任何一项所述的方法，其特征还在于，浇注熔池(30)中含有这种材料，当辊子(16)旋转其浇铸表面与熔池(30)接触时，就在辊子的每个浇铸表面上形成一材料层。

18、如权利要求17所述的方法，其特征还在于，该金属是钢，熔池中具有包括氧化铁、氧化锰和二氧化硅的渣，并且此材料层可以由氧化铁、氧化锰和二氧化硅组成，它来自渣且附着在浇铸辊(16)上。

19、如权利要求18所述的方法，其特征还在于，渣中氧化锰和二氧化硅的比例是这样的，即材料层中包括液相氧化锰和二氧化硅。

20、如权利要求19所述的方法，其特征还在于，渣中含有MnO和SiO₂，其比例为MnO约为75％，SiO₂为25％。

21、如权利要求17至20中任何一项所述的方法，其特征还在于，向浇注熔池(30)中供游离氧，以促进渣中氧化铁、MnO和SiO₂的形成。

22、如权利要求18所述的方法，其特征还在于，所述的钢是锰/硅镇静钢。

23、如权利要求18至22中任何一项所述的方法，其特征还在于，钢水具有以下成分：

       C                           0.06％(重量)

       Mn                          0.6％(重量)

       Si                          0.28％(重量)

        Al                          ≤0.002％(重量)

24、如权利要求18所述的方法，其特征还在于，渣中还包括氧化铝，因此所述材料层为氧化铁、二氧化硅和氧化铝的混合物。

25、如权利要求24所述的方法，其特征还在于，钢水是有意加入钙的铝镇静钢。

26、如权利要求25所述的方法，其特征还在于，钢水中Ca/Al比为0.2～0.3。

27、如权利要求25或26所述的方法，其特征还在于，钢水具有以下成分：

         C                               0.06％(重量)

         Mn                              0.25％(重量)

         Si                              0.15％(重量)

         Al                              0.05％(重量)

28、如权利要求12至27中的任何一项所述的方法，其特征还在于，浇铸辊(16)是镀铬的，因此，浇铸表面(16A)是铬表面。

Images