CN114713780B - 一种提高硅钢钢水在薄带连铸工艺下凝固成带稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善的生产薄带钢的方法，包括以下步骤：熔融金属经由布流器底部的溢流口流至双辊连铸机的一对铸辊，并在一对铸辊之间的辊隙上方、铸辊的铸造表面之上形成熔池，溢流口浸入熔池一定深度(d)，深度选自30mm～50mm的范围内，其中熔池中熔融金属中包含硒(Se)和碲(Te)中的一种或两种、并且硒(Se)和碲(Te)的总含量按重量百分比计≥0.006％，一对铸辊相对旋转，熔池中的熔融金属在铸辊的铸造表面上冷却凝固、并向下穿过一对铸辊之间的辊隙形成钢带，其中，铸辊的旋转线速度≤0.9m/s。

Description

一种提高硅钢钢水在薄带连铸工艺下凝固成带稳定性的方法

技术领域

本发明属于薄带连铸领域，特别地涉及一种提高硅钢钢水在薄带连铸工艺下凝固成带稳定性的方法。

背景技术

薄带连铸技术是一种新型的薄带钢生产工艺，通过采用双辊连铸机，其钢水浇铸过程在熔池中完成，熔池由一对相对旋转的铸辊和侧封板共同包围而成，熔融金属被引入该对铸辊之间，使得金属在旋转的铸辊表面冷却凝固成带，并且在铸辊之间的辊隙向下连续传送固化的钢带产品。

与传统热轧工艺相比，薄带连铸技术具有生产工序简单、能耗小、产品成本低等优点。但是，该技术目前也存在一定的瓶颈，主要在熔融金属能否连续稳定成带以及成带厚度是否均匀。如果熔融金属不能连续稳定成带、或成带厚度波动都容易导致断带停浇，致使无法实现连续生产，进而将影响生产效率和产品质量，并导致成本提高。

发明内容

本发明提供了一种有利的技术方案，能够改善铸辊表面的高碳钢钢水浸润性、并同时减小钢水冷却凝固过程中熔池液面的扰动，进而提供了铸造的连续性和稳定性。

具体来说，本发明通过在熔融金属中添加硒(Se)和碲(Te)元素中的一种或两种来减小钢水表面张力，从而提高熔融金属在铸辊表面的浸润性，使得钢水在铸辊表面贴合良好、并且铺展均匀；同时通过控制钢水流经的布流器的溢流口浸入熔池的深度、以及控制铸辊的旋转线速度，来减小和控制钢水溢流和铸辊旋转对熔池液面的扰动，从而使得，硅钢钢水在铸辊表面冷却均匀，冷却凝固的钢坯壳厚度均匀且稳定，进而形成的钢带的厚度稳定均匀，不容易发生断带停浇事故(例如能够保证至少连续铸造7小时不断带)，可实现连续生产，提高生产效率和产品质量，并降低产品成本。

本发明公开了一种改善的生产薄带钢的方法，包括以下步骤：熔融金属经由布流器底部的溢流口流至双辊连铸机的一对铸辊，并在一对铸辊之间的辊隙上方、铸辊的铸造表面之上形成熔池，溢流口浸入熔池一定深度(d)，深度选自30mm～50mm的范围内，其中熔池中熔融金属中包含硒(Se)和碲(Te)中的一种或两种、并且硒(Se)和碲(Te)的总含量按重量百分比计≥0.006％，一对铸辊相对旋转，熔池中的熔融金属在铸辊的铸造表面上冷却凝固、并向下穿过一对铸辊之间的辊隙形成钢带，其中，铸辊的旋转线速度≤0.9m/s。本发明还提供了一种根据前述方法生产的薄带钢。

在优选的方案中，硒(Se)和碲(Te)的总含量按照重量百分比计在0.006％～0.01％的范围内。

在优选的方案中，熔融金属能够在铸辊表面连续凝固成带持续7小时以上。

在优选的方案中，熔池中熔融金属中还包括按重量计：不超过0.003％的碳(C)，不低于1.0％的硅(Si)，不低于0.5％的锰(Mn)，不超过0.005％的氮(N)，以及不超过0.005％的硫(S)。

本发明还提供了一种通过双辊连铸机生产的薄带钢，包括按重量计：不超过0.003％的碳(C)，不低于1.0％的硅(Si)，不低于0.5％的锰(Mn)，不超过0.005％的氮(N)，不超过0.005％的硫(S)，以及硒(Se)和碲(Te)中的一种或两种总计不低于0.006％。优选地，硒(Se)和碲(Te)的总含量按照重量百分比计在0.006％～0.01％的范围内。该薄带钢中添加的硒(Se)和/或碲(Te)使得，在浇铸过程中，钢水能够以改善的浸润角在铸辊表面冷却凝固，形成的薄带钢能形成较长的连续长度，且带厚度均匀、波动较小。

本发明的方法提高了硅钢钢水在薄带连铸工艺下凝固成带稳定性，具体在于：

(1)熔炼的硅钢钢水中含有Se、Te两种元素中的一种或两种，按重量百分比计Se+Te≥0.006％；钢水中加人Se或Te元素可以有效减小钢水的表面张力，且含量越高，钢水表面张力越小，钢水在铸辊表面的浸润角越小，浸润性越好，铺展冷却越均匀。本发明为了使硅钢钢水在铸辊表面更好地铺展冷却，在硅钢钢水中添加Se或Te元素的一种或两种，Se+Te按重量百分比≥0.006％，但考虑到本领域钢水纯净性的要求，Se+Te含量也不能无限增加，一般选择≤0.01％。

(2)钢水经中间包、过渡包流入布流器，然后经布流器底部溢流口溢入熔池，控制布流器溢流口浸入熔池的深度。深度太浅，钢水溢流的动能会干扰熔池液面的稳定性，影响熔池液面与铸辊表面接触处的钢水凝固稳定性，容易导致凝固坯壳厚度不稳定，进而影响成带稳定性；深度太深，溢流口位置离铸辊表面太近，溢流出来的钢水温度较高，容易使铸辊表面已经形成的凝固坯壳再次熔化减薄，这又会导致最终的凝固坯壳厚度不均匀，影响成带稳定性。本发明为了保证硅钢钢水持续稳定成带且不断带，布流器溢流口浸入熔池深度保持在30-50mm。

(3)控制铸辊旋转线速度≤0.9m/s。铸辊的旋转会影响钢水在铸辊表面的稳定性，进而影响浸润性，同时也会影响熔池液面的稳定性，并进而影响钢水凝固稳定性和成带稳定性。一般的，铸辊运动越慢，钢水在其表面浸润性越好且熔池液面越安静，所以铸辊理想状态是静止，但考虑到薄带铸轧工艺要求，铸辊必须不间断的旋转以便将钢带带离熔池，因此铸辊不能保持静止。综合考虑，本发明控制铸辊旋转线速度≤0.9m/s。

按照本发明的前述加工方法，硅钢钢水可持续稳定凝固成带并保证至少7小时不断带。

有益技术效果

通过本发明的方法可以实现提高硅钢钢水在薄带连铸工艺下凝固成带稳定性，使得硅钢钢水在铸辊表面贴合较好，受扰动小，冷却均匀，凝固成带稳定且厚度均匀，可持续7小时不断带，大大提高了生产连续性并降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地介绍本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施案例，而非对本发明的限制。

图1是本发明的双辊连铸机系统的示意性侧视图；

图2是通过图1的双辊连铸机的铸造位置中安装到辊匣内的铸辊的部分剖视图。

图3是图2中方框A的部分部件的放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明所使用的技术术语或科学术语应当为本发明所属领域具有一般技能的人士所理解的通常意义。

下面为本发明实施例，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所能够获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现在参照图1和图2，示出双辊连铸机，其包括主机框架10，该主机框架10从地板竖立并支撑一对铸辊12，这对铸辊12安装在辊匣11中，以易于操作和运动。

用于连续铸造薄金属带的双辊连铸机包括一对相对旋转的铸辊12，其分别具有铸造表面12A，其间形成辊隙18。熔融金属从钢包13通过中间包14，然后通过耐火的出口护罩15传送到过渡包16，并然后传送到定位在辊隙18之上、铸辊12之间的布流器17。如此传送的熔融金属形成支撑在辊隙上方、铸辊12的铸造表面12A之上的熔池19。

铸辊12为内冷式(例如内部水冷)，使得随着铸辊12相对旋转时，熔池19中的熔融金属与铸造表面12A旋转地相接触、并在铸造表面12A上冷却凝固。在铸造过程中，在铸辊12的铸造表面12A上冷却凝固形成的金属壳在铸辊之间的辊隙18处被带到一起，以形成从辊隙向下传送的薄带钢产品。

图3示出了图2中方框A中的部分部件的放大示意图。需要注意的是，图3仅为图2中部分部件的示意性放大图，以清楚地示出部分部件的位置关系和相互配合关系，但其比例关系并非与图2或是真实设备完全对应。

参考图1-3，熔融金属从钢包13流出，经过中间包14、过渡包16后，流入布流器17，并经过布流器底部的溢流口17A溢入熔池19中。特别地，如图3所示，布流器17的底部的溢流口17A浸入熔池19一定深度d，以使得熔融金属从布流器17稳定、匀速地流入熔池，避免干扰熔池液面的稳定性，影响钢带的稳定、连续形成。

双辊连铸机特别适合用于制造高强度轻质钢带产品，并能实现连续、高效的生产。在本发明的技术方案中，特别地向熔融金属(钢水)中添加一种或多种非金属元素，例如硒(Se)和碲(Te)中的一种或多种，能够减小钢水的表面张力，进而改善在薄带连铸过程中熔融金属(钢水)在铸辊表面的浸润性。

在熔融金属中添加硒(Se)和/或碲(Te)能够有效减小钢水的表面张力，进而改善在薄带连铸过程中，钢水在铸辊表面的浸润性。熔融金属在铸辊表面的良好的浸润性能够使得，熔融金属在旋转的铸辊表面贴合较好，并且冷却均匀，从而熔融金属在铸辊表面冷却凝固形成的钢带连续稳定且厚度均匀，不易发生断带，提高了生产连续性并降低了生产成本。

具体来说，可在熔融金属中添加的硒(Se)和碲(Te)元素中的一种或多种，并且所添加的硒(Se)和碲(Te)元素的总含量越高，钢水表面张力越小，进而钢水在铸辊表面的浸润角越小，浸润性越好，铺展冷却越均匀。在本发明的场景中，浸润性是指液体(钢水)对固体表面(铸辊表面)的浸润程度，其中在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间的夹角称为接触角/浸润角；其中浸润角越小，浸润性越好。浸润性最根本的原因是液体表面张力的存在。在本发明的技术方案中，在熔融金属中添加的硒(Se)和碲(Te)元素的总含量按重量计不低于0.006％，能够实现钢水在铸辊表面稳定且均匀的铺展冷却(例如保证至少7小时连续加工不断带)，以及进而形成均匀的钢带厚度。考虑到对钢水表面张力、以及浸润性的要求，以及对连铸过程中熔融金属纯净性的要求，硒(Se)和碲(Te)元素的总含量按重量计优选地选自约0.006％～约0.01％的范围内。

在薄带连铸的过程中，熔融金属(钢水)从钢包13流出，经由中间包14、过渡包16而流入布流器17，并经过布流器底部的溢流口17A溢入熔池19中，其中熔池19形成在相对旋转的一对铸辊12之间的辊隙18之上、及铸辊的铸造表面12A上方。特别地，如图3所示，布流器17的底部的溢流口17A浸入熔池19一定深度d，该深度d将可能影响熔池19的液面的稳定性，进而影响成带稳定性。

具体来说，若溢流口17A浸入熔池19深度d过浅，钢水溢流的动能会干扰熔池液面的稳定性，影响熔池液面与铸辊表面接触处的钢水凝固稳定性，容易导致凝固坯壳厚度不稳定，进而影响成带稳定性；而若溢流口17A浸入熔池19深度d深度过深，溢流口17A的位置离铸辊表面12A太近，从溢流口17A溢流出来的钢水温度较高，容易使铸辊表面已经形成的凝固坯壳再次熔化减薄，这又会导致最终的凝固坯壳厚度不均匀，影响成带稳定性。在本发明的技术方案中，为了保证硅钢钢水持续稳定成带且不断带(例如保证至少7小时连续加工不断带)，布流器溢流口浸入熔池深度优选选自30-50mm的范围内。

熔融金属流入熔池19后，由于铸辊12被内部冷却(例如水冷)，使得随着铸辊12相对旋转时，熔池19中的熔融金属与旋转的铸辊表面12A持续接触、并在铸造表面12A上冷却凝固，进而在辊隙18处形成从辊隙向下传送的薄带钢产品。铸辊的旋转速度也会影响钢水在铸辊表面的稳定性，进而影响浸润性，并同时可能影响熔池液面的稳定性，因此铸辊的旋转速度对于钢水凝固稳定性和成带稳定性也是重要的考虑因素。一般地，铸辊的旋转运动越慢，钢水在其表面浸润性越好、且熔池19的液面约安静稳定，形成的钢带的厚度稳定性也越好，因此铸辊的理想状态是静止。但考虑到薄带连铸的工艺要求，该对铸辊12必须不间断的相对旋转，以便将钢带带离熔池、并从辊隙向下传送，因此铸辊不能保持静止。综合考虑浸润性和铸造速度，在本发明的技术方案中，铸辊的旋转线速度优选选择为≤0.9m/s。在本发明的场景中，铸辊的旋转线速度为铸辊表面的线速度，即铸辊角速度与铸辊半径的乘积。

下文的表1中列出了多个对比例和实施例，以说明在薄带连铸工艺中，钢水中Se和Te的总含量、布流器溢流口浸入熔池深度d和铸辊旋转线速度对钢水凝固成带的稳定性(以稳定成带的时长来表示)的影响。在综合考虑以上因素的情况下，能够实现较长时间的稳定生产(例如连续生产7小时不断带)，降低生产成本，提高生产效率，满足工业生产的实际需求。

表1对比例和实施例的工艺及钢水凝固成带的稳定性

具体来说，根据表1的实验结果可以看出，随着钢水中Se和Te总含量的增加、浸入深度d的适当选择以及铸辊旋转线速度的减小，稳定成带的时长呈上升趋势。优选地，在钢水中添加不低于0.006％的Se+Te总含量(包括0.006％)，能够实现较长时间的连续生产，以及进而稳定均匀的钢带厚度。进一步地，布流器溢流口浸入钢水的深度d优选选自30-50mm的范围内，并且铸辊的旋转线速度优选不超过0.9m/s，从而能够实现较长时间(如不短于7小时)的连续生产，以及进而稳定均匀的钢带厚度。

此外，在本发明的生产工艺中，除了硒(Se)和碲(Te)中的一种或两种外，熔融金属中还包括：不超过0.003％的碳(C)，不低于1.0％的硅(Si)，不低于0.5％的锰(Mn)，不超过0.005％的氮(N)，以及不超过0.005％的硫(S)。进而，本发明还提供了一种根据本发明的前述改善的生产方法形成的钢带产品，包括按重量计：不超过0.003％的碳(C)，不低于1.0％的硅(Si)，不低于0.5％的锰(Mn)，不超过0.005％的氮(N)，不超过0.005％的硫(S)，以及硒(Se)和碲(Te)中的一种或两种总计不低于0.006％。优选地，硒(Se)和碲(Te)的总含量按照重量百分比计在0.006％～0.01％的范围内。如前文所述，在钢水中添加的Se和/或Te有助于改善钢水在铸辊表面的浸润性，从而确保了生产钢带的较长的连续长度、以及厚度的均匀性。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，不在脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种改善的生产薄带钢的方法，包括以下步骤：

熔融金属经由布流器底部的溢流口流至双辊连铸机的一对铸辊，并在所述一对铸辊之间的辊隙上方、所述铸辊的铸造表面之上形成熔池，所述溢流口浸入所述熔池一定深度（d），所述深度（d）选自30mm~50mm的范围内，其中所述熔池中熔融金属中包含硒（Se）和碲（Te），且硒（Se）和碲（Te）的总含量按重量百分比计在0.006%~0.01%的范围内，

所述一对铸辊相对旋转，所述熔池中的熔融金属在所述铸辊的铸造表面上冷却凝固、并向下穿过所述一对铸辊之间的辊隙形成钢带，其中所述铸辊的旋转线速度≤0.9m/s，其中所述熔融金属能够在所述铸辊表面连续凝固成带持续7小时以上。

2.根据权利要求1所述的生产薄带钢的方法，其中，

硒（Se）和碲（Te）的总含量按照重量百分比计在0.008%~0.01%的范围内。

3.根据权利要求1所述的生产薄带钢的方法，其中，所述铸辊的旋转线速度≤0.8m/s。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的生产薄带钢的方法，其中，所述熔池中熔融金属中还包括按重量计：

不超过0.003%的碳（C），

不低于1.0%的硅（Si），

不低于0.5%的锰（Mn），

不超过0.005%的氮（N），

不超过0.005%的硫（S）。