CN114789238A - 一种提高薄带连铸铸辊表面高碳钢钢水浸润性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高薄带连铸铸辊表面高碳钢钢水浸润性的方法，包括以下步骤：熔融金属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，其中，熔池中熔融金属中碲(Te)含量按重量百分比计≥0.004％，并且熔池中熔融金属的温度≥1520℃，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≤1.2m/s。本发明还提供了一种根据前述方法生产的薄带钢。

Description

一种提高薄带连铸铸辊表面高碳钢钢水浸润性的方法

技术领域

本发明属于薄带连铸领域，特别地涉及一种提高薄带连铸铸辊表面高碳钢钢水浸润性的方法。

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，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Te元素、和通过控制熔融金属的温度来减小钢水表面张力，并通过控制铸辊旋转线速度以减小熔融金属在铸辊表面的波动，从而提高熔融金属在铸辊表面的浸润性。熔融金属的良好的浸润性能够使得，熔融金属在铸辊表面贴合较好、冷却均匀，凝固坯壳厚度均匀且稳定，进而成带稳定且钢带厚度均匀，不容易发生断带停浇事故，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，其中，熔池中熔融金属中碲(Te)含量按重量百分比计≥0.004％，并且熔池中熔融金属的温度≥1520℃，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≤1.2m/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，碲(Te)的含量按照重量百分比计在0.004％～0.01％的范围内。

在优选的方案中，熔池中熔融金属的温度在1520℃～1550℃的范围内。

在优选的方案中，熔融金属在所述铸辊表面形成的浸润角小于70°。

在优选的方案中，熔池中熔融金属中还包括按重量计：不低于0.3％的碳(C)，不超过0.005％的氮(N)，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：不低于0.3％的碳(C)，不超过0.005％的氮(N)，不超过0.005％的硫(S)，以及不低于0.004％的碲(Te)。优选地，碲(Te)的含量按照重量百分比计在0.004％～0.01％的范围内。该薄带钢中添加的碲(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。

本发明的方法改善了薄带连铸高碳钢钢水在铸辊表面的浸润性，具体在于：

(1)熔炼钢水中Te含量按重量百分比计≥0.004％；钢水中加入Te元素可以有效减小钢水的表面张力，且Te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；本发明为了使得钢水在铸辊表面的浸润角小于80°、优选小于70°，Te含量按重量百分比需要≥0.004％，但考虑到本领域钢水纯净性的要求，Te含量也不能无限增加，一般选择≤0.01％。

(2)钢水经中间包、过渡包流入熔池，控制熔池中钢水温度≥1520℃；钢水温度越高，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，本发明为了使得钢水在铸辊表面的浸润角小于80°、优选小于70°，钢水温度≥1520℃，但钢水温度过高会直接导致钢水在铸辊表面无法凝固成带，因此钢水温度一般不超过1550℃。

(3)控制铸辊旋转线速度≤1.2m/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。一般的，铸辊运动越慢，钢水在其表面浸润性越好，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≤1.2m/s。

按本发明的一种提高薄带连铸铸辊表面钢水浸润性的方法，可得到钢水在铸辊表面形成的浸润角小于80°、优选小于70°。

有益技术效果

通过本发明的方法可以实现提高薄带连铸时铸辊表面钢水浸润性，浸润角小于80°、优选小于70°，使得钢水在铸辊表面贴合较好，冷却均匀，凝固成带稳定且厚度均匀，不易发生断带，提高了生产连续性，改善了产品质量，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。

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。

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)中添加非金属元素，例如碲(Te)，能够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。

优选地，碲(Te)的添加量选择为使得，在薄带连铸的过程中，钢水在铸辊表面的浸润角小于80°、优选小于70°。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。

在钢水中添加Te元素可以有效减小钢水的表面张力，且Te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。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。通常，钢水在铸辊表面小于80°、优选小于70°的浸润角能够实现良好的浸润性和贴合性，以及从而连铸过程中铸造的连续稳定性、和均匀的钢带厚度。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，Te元素的含量优选地选自约0.004％～约0.01％的范围内。

在薄带连铸的过程中，熔融金属(钢水)经由中间包14、以及过渡包16而流入熔池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、及其铸造表面12A上方。提高钢水的温度有助于减小钢水的表面张力，并且钢水温度越高、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。为了保持钢水在铸辊表面小于80°、优选小于70°的浸润角，熔池19中的钢水温度选择为不低于1520℃。同时考虑到，钢水温度过高会直接导致钢水在铸辊表面无法迅速冷却凝固成带，因此钢水温度优选选择为不超过1550℃。

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。一般地，铸辊的旋转运动越慢，钢水在其表面浸润性越好，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≤1.2m/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Te含量、熔池钢水温度和铸辊旋转线速度对铸辊表面钢水浸润角(即铸辊表面钢水浸润性)的影响。在综合考虑以上因素的情况下，能够实现钢水在铸辊表面较优的浸润性(例如浸润角小于80°、优选小于70°)，并且实现较长时间的稳定生产，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浸润性

具体来说，根据表1的实验结果可以看出，随着钢水中Te含量增加、熔池钢水温度升高以及铸辊旋转线速度的减小，钢水在铸辊表面上的浸润角呈现减小趋势。优选地，在钢水中添加不低于0.004％的Te含量(包括0.004％)，从而能保持钢水在铸辊表面良好的浸润性。进一步地，熔池中的钢水温度优选地不低于1520℃(包括1520℃)，并且铸辊的旋转线速度优选地不超过1.2m/s，从而能够实现钢水在铸辊表面的浸润角低于70°，进一步地实现了钢水在铸辊表面的良好浸润性和贴合性，以及从而连铸过程中铸造的连续稳定性。

此外，在本发明的生产工艺中，除了碲(Te)元素外，熔融金属中还包括：不低于0.3％的碳(C)，不超过0.005％的氮(N)，不超过0.005％的硫(S)。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：不低于0.3％的碳(C)，不超过0.005％的氮(N)，不超过0.005％的硫(S)，以及不低于0.004％的碲(Te)。优选地，碲(Te)的含量按照重量百分比计在0.004％～0.01％的范围内。如前文所述，在钢水中添加的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 (8)

1.一种改善的生产薄带钢的方法，包括以下步骤：

熔融金属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，其中所述熔池中熔融金属中碲(Te)的含量按重量百分比计≥0.005％，且所述熔池中熔融金属的温度≥1520℃，

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≤1.2m/s。

2.根据权利要求1所述的生产薄带钢的方法，其中，

碲(Te)的含量按照重量百分比计在0.004％～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，

所述熔池中熔融金属的温度在1520℃～1550℃的范围内。

4.根据权利要求1-3任一项中所述的生产薄带钢的方法，其中，

所述熔融金属在所述铸辊表面形成的浸润角小于70°。

5.根据权利要求1-3任一项中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：

不低于0.3％的碳(C)，

不超过0.005％的氮(N)，

不超过0.005％的硫(S)。

6.一种根据权利要求1-5中任一项中所述的方法生产的薄带钢。

7.一种薄带钢，包括按重量计：

不低于0.3％的碳(C)，

不超过0.005％的氮(N)，

不超过0.005％的硫(S)，

不低于0.004％的碲(Te)。

8.根据权利要求7所述的薄带钢，其中，

碲(Te)的含量按照重量百分比计在0.004％～0.01％的范围内。

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