CN1270849C - 用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊污染和带钢瓢曲的设备 - Google Patents

Abstract

一种用来防止双辊带坯连铸机中辊表面污染及带钢瓢曲的设备，其中该双辊带坯连铸机包括弯月面护罩(5)和多个挡流坝(12)。该设备包括：第一腔室(60)，它沿平行于铸轧辊(1)的纵向设置在弯月面护罩(5)两侧，具有非氧化气体的入口和出口；第二腔室(80)，每个第二腔室(80)都以连通的方式装配在每个第一腔室(60)的下面，以从第一腔室(60)接受非氧化气体，并且包括多个沿每个铸轧辊(1)或(1a)的纵向形成在其对应于每个铸轧辊(1)和(1a)的外部圆周面的斜面内的孔(81)；以及通道(S)，它形成在弯月面护罩(5)和第二腔室(80)之间，并达到第一腔室的气体出口，以把包含蒸发出来的金属成分和从第二腔室(80)注入的非氧化气体的被污染气体排放到外边。

Description

用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊污染和带钢瓢曲的设备

技术领域

本发明涉及一种用于防止带钢两边缘产生瓢曲(bulge)同时防止双辊带坯连铸机辊表面污染的设备。更特别的是，本发明的设备调节挡流坝之间第一空间内的气压来防止熔融程度的波动，同时调节挡流坝外边辊与熔融钢接触的第二空间内的气压，使得从熔融钢表面蒸发的金属成分就不会附着在辊边缘，并且主要通过中间部位而不是沿着辊横向从边缘部分排出第二空间内蒸发的金属成分，从而通过沿辊横向的均匀凝固获得无瑕疵带钢。

背景技术

如图1所示，在现有双辊带坯连铸机100中，熔融钢从翻转盘通过浸入喷嘴3送进到挡板4之间的空间，紧密接触到铸轧辊(castingroll)1和1a两边，从而由铸轧辊1和1a及边缘挡板4形成熔融钢水池13。弯月面护罩5安装在铸轧辊1和1a的上面，用来防止由于空气中的氧气与熔融钢水池13的表面接触所引起的熔融钢的氧化，非氧化气体送进到弯月面护罩5和熔融钢水池13之间的中空区域。这样，熔融钢水池13的表面与非氧化气体接触，从而最大限度地限制熔融金属的氧化。

序列号为H6-297111的日本公开专利申请提出一种密封设备，它安装在熔融钢钢水液面上，调节浸入喷嘴3浸入熔融钢的深度，同时由铸轧辊1和1a及边缘挡板4将熔融钢包围起来，隔绝外部氧化空气，用来防止熔融钢水池13中熔融钢的氧化。

根据上述文件，在压铸过程中改变熔融钢的钢水液面是必要的，通过调节安装在翻转盘侧部的弹簧可以调节浸入喷嘴3浸入熔融钢的深度，从而持续地保持熔融钢表面被气体覆盖。

此外，序列号为H7-204795的日本公开专利申请目的是安装部分地浸入熔融钢池13的侧挡板或挡流坝，以防止在熔融钢表面产生的氧化物混在熔融钢中流入凝固腔。即，这项工艺在铸轧辊1和1a以及每个侧挡板之间形成一个缝隙，并保持钢水液面在这个缝隙内，并且在熔融钢表面之上的空间由非氧化气体所充满，从而最大程度地防止氧化物的产生同时防止已经产生的氧化物混在熔融钢中流入凝固腔。

然而，即使熔融钢表面被非氧化气体覆盖，诸如锰、锌和铅等挥发成分也会从熔融钢池13中挥发到环境气体中，从而混在纯净的非氧化气体内，从而产生被污染气体。

由于被污染气体包含上述提到的挥发成分，这些成分在接触到铸轧辊1和1a的表面时便发生凝固，并粘结到表面上，影响铸轧辊1和1a的热传导，从而使带钢10的质量下降。为了避免这个问题，应当尽可能地避免铸轧辊1和1a表面接触被污染气体。

此外，由于这项工艺无法控制从熔融钢表面产生的挥发性金属气体的流动，挥发性金属气体或者称被污染气体就会污染铸轧辊1和1a的表面，从而引起带钢10的表面缺陷，降低生产率。

气体管道6安装在弯月面护.罩5的两端，平行于铸轧辊的纵向，并连接于供气管线9，用来送入非氧化气体以阻隔外部气体进入弯月面护罩5的下部空间。第二股非氧化气体如氮气同样注入到铸轧辊的外部圆周面，以防止外部空气进入弯月面护罩的下部空间，同时有助于以上所提到的非氧化气体的流动。

由位于喷嘴3下端中的喷嘴管口14喷出的熔融钢可能会造成熔融液面的波动，这是由于大的冲量造成的。为了调节熔融钢池13中熔融钢的波动，沿着铸轧辊的纵向安装了挡流坝12，其上端固定在挡流坝支架17上。

虽然最优选的是要保持熔融钢池13表面之上的空间覆盖有非氧化气体，但这里一般没有理想的密封，因而会在熔融钢水中产生氧化物。挡流坝12起到挡板的作用，防止以上产生的氧化物进入凝固腔。

在铸轧辊1和1a之间的熔融钢水池13中，所形成的特殊物质如锰，连续从弯月面护罩5下部空间中的熔融钢表面蒸发出来，并且上述金属成分或不稳定杂质与送进到熔融钢表面的非氧化气体混合，沿着非氧化气流的方向流动。

由于不稳定杂质如锰的热传导率非常低，它们在沉积到构成凝固腔11的铸轧辊1和1a的表面上时，可能会起到象热阻一样的作用，因而会由于带钢10的非固化和由此引起的缺陷而造成局部瓢曲。

自然废气通常产生在弯月面护罩5的下部。然而，当产生的被污染气体超过了基准量，就有必要通过排气泵启动排气管8来调节排放到外部的气体量。

如图2所示，经边缘挡板4和挡流坝12之间的缝隙产生非氧化气流。当减小边缘挡板4和挡流坝12之间的间隙以清除非氧化气体时，也就是说，当挡流坝12与边缘挡板4更接近时，在边缘挡板4和挡流坝12的接触区域会产生渣壳，这样挡流坝12有可能在一些恶劣条件下被损坏，继而使压铸中断。

还有，有时会振动边缘挡板4，以防止在边缘挡板4表面产生渣壳。但是，如果挡流坝12与边缘挡板4太接近时，边缘挡板4的振动可能会损坏挡流坝12。因此，将边缘挡板4与挡流坝12靠得太近并不好。

如上所述，从外部供入到弯月面护罩5的非氧化气体在经由弯月面护罩5流动时，与熔融钢表面蒸发出来金属成分混合而被污染。当混合气体或被污染气体与铸轧辊1和1a的表面接触时，蒸发的金属成分凝结成固态，重新粘结在铸轧辊1和1a上。

粘结在铸轧辊1和1a上的蒸发金属成分阻碍了铸轧辊1和1a的热量传递，继而使相邻的凝固腔11的厚度发生变化，导致在轧制带钢的固化过程中产生裂纹。因此，有必要对铸轧辊1和1a实施某种措施，使污染的气体不能附着在铸轧辊1和1a上。

本发明就是为了解决在先技术中的上述问题而提出，因而本发明的目标是提供一种设备，用来防止带钢两边的瓢曲同时防止双辊带坯连铸机辊表面的污染，该设备防止由非氧化气体和蒸发出来的金属成分混合后形成的被污染气体接触并附着在辊表面，或者混入到熔融钢里。

发明内容

根据本发明的用以实现以上目标的一个方面，提供了一种用来防止双辊带坯连铸机辊表面污染及带钢瓢曲的设备，其中该双辊带坯连铸机包括弯月面护罩5，用来在送入非氧化气体时阻断吸入外部空气，以防止在由铸轧辊1和1a、边缘挡板4和多个挡流坝12限定的熔融钢池13中的熔融钢氧化，其中边缘挡板4和挡流坝12安装在弯月面护罩5下面来防止浇铸面波动，所述设备包括：第一腔室60，它沿平行于铸轧辊1的纵向设置在弯月面护罩5两侧，具有非氧化气体的入口和出口；第二腔室80，每个第二腔室80都以连通的方式装配在每个第一腔室60的下面，以从第一腔室60接受非氧化气体，并且包括多个沿着每个铸轧辊1或1a的纵向形成在其对应于每个铸轧辊1和1a的外部圆周面的斜面内的孔81；以及通道S，它形成在弯月面护罩5和第二腔室80之间，并达到第一腔室的气体出口，以把包含蒸发出来的金属成分和从第二腔室80注入的非氧化气体的被污染气体排放到外边。

附图说明

图1是表示现有双辊带坯连铸机的透视图；

图2是表示图1中的双辊带坯连铸机中的边缘挡板和挡流坝的安装位置的透视图；

图3是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备的剖视图；

图4是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备的局部剖视图；

图5是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备中所用的第二腔室的详细图；

图6是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备在运行时的概念图；

图7是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备中所用的弯月面护罩的平面图；以及

图8是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备中中的第一和第二区域的透视图。

具体实施方式

下面的详细说明结合附图介绍本发明的优选实施例。

图3是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备的剖视图；图4是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备的局部剖视图；图5是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备中所用的第二腔室的详细图；图6是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备在运行时的概念图；图7是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备中所用的弯月面护罩的平面图；以及图8是表示本发明的用于防止双辊带坯连铸机中铸轧辊的表面污染和带钢瓢曲的设备中的第一和第二区域的透视图。

如图3至图8所示，本发明的设备1沿着盖住熔融钢水池13上部的弯月面护罩5的两侧的铸轧辊1和1a的纵向安装。本发明的设备1包括第一腔室60和第二腔室80，并调节送入铸轧辊1和1a外部圆周面的非氧化气流，从而包含蒸发金属成分和非氧化气体的被污染气体就不会与铸轧辊1和1a接触，从而获得带钢的均匀固化。

即，第一腔室60沿着平行于铸轧辊1和1a的纵向设置在弯月面护罩5的两侧，用来接受从外部气泵送入的非氧化气体。每个第一腔室60有多个平板，通过螺栓组装在一起限定一个箱型的内部空间，以允许来自熔融钢水池13的被污染气体排放到外部。在上部，每个第一腔室60具有连接于供气管道61a以送入非氧化气体的上部气体入口61以及连接于排气管道62a以排放被污染气体的上部气体出口62。上部气体入口61和出口62各自为在每个第一腔室60的上部的穿孔，由多个隔板隔开。每个第一腔室60具有下部气体出口64和下部气体出口65，下部气体出口64穿孔在第一腔室60的下面对应于上部气体入口61，下部气体出口65穿孔在第一腔室60的侧部对应于上部气体出口62。侧部与弯月面护罩5的每个侧边相对。

从每个第一腔室60的上部气体入口61延伸的供气管道61a连接于用来送入非氧化气体的气泵，并装有一个压力计，可以用来测量所送入气体的压力和流速。从上部气体出口62延伸的排气管道62a连通于排气泵。上部气体出口62优选地设置有过滤器部件66，用来清除从每个第一腔室60排出的被污染气体中的杂质。

每个第二腔室80可拆卸地安装在每个第一腔室60的下面，并与形成在每个第一腔室60下面的下部气体出口64连通，用来接受来自每个第一腔室60的非氧化气体。每个第二腔室80包括一个水平板80a，一个垂直板80b，一个倾斜板80c以及端板80d，端板80d通过多个螺栓安装在板80a，80b和80c两端，以形成一个三角形的内部空间。每个第二腔室80具有一个对应于每个铸轧辊1和1a外部圆周面的倾斜面，该倾斜面具有多个沿着每个铸轧辊1或1a的纵向形成的孔81，从而通过下部气体出口64送入的非氧化气体就会向每个铸轧辊1或1a外部圆周面喷射。

多个气体入口82开孔在每个第二腔室80的上面，与每个第一腔室60的下部气体出口64连通。两个隔板83a和83b安装在每个第二腔室80的里面，用来在非氧化气体经由孔81向每个铸轧辊1或1a外部圆周面喷射时将非氧化气体分流成中间气流和侧部气流。

优选地，每个第二腔室的具有孔81的倾斜面以基本相同的曲率与每个铸轧辊1或1a的外部圆周面均匀地间隔开，以便容易控制气流。

在第二腔室80和弯月面护罩5的两侧形成一个通道S，用以通过位于第一腔室侧面的下部气体出口65排放被污染气体，其中这些被污染气体是通过从熔融钢蒸发出来的金属成分和从第二腔室80的孔81向每个铸轧辊1和1a外部圆周面喷射的非氧化气体混合而成的。

优选地，通道S由挡流坝12和第二腔室80之间的空间、开孔在用于固定第二腔室80的固定板89中的通气孔85、以及用于连接第一腔室60的下部气体出口65的排气管道确定。

密封部件24填充第一腔室60和气刀6之间的间隙。帘幂23安装在气刀6的部分以填充气刀6底部和铸轧辊1和1a之间的间隙，从而防止外部空气的进入。因此，压铸时铸轧辊1和1a旋转，防止外部空气进入熔融钢水池13的表面，同时通过第一腔室60的上部气体出口62向外排放被污染气体。

密封部件24通常由羊毛织物制成，帘幂23由钢箔制成。

以下介绍具有上述结构的本发明的操作和效果。

熔融钢通过浸入喷嘴3提供到翻转盘，在铸轧辊1和1a及边缘挡板4之间形成熔融钢水池13，铸轧辊1和1a沿相反方向旋转。接触于铸轧辊1和1a的熔融钢将热量沿铸轧辊1和1a的中心的方向传递，在铸轧辊1和1a的表面上形成凝固腔11，并通过辊缝滑出形成带钢10。

非氧化气体通过由供气管道61a连接于第一腔室60的上部的气体入口161的输送泵(未画出)送入到位于弯月面护罩5两侧的第一腔室60的内部空间内，同时，非氧化气体通过供气管道61a注入到位于第一腔室60外侧的气刀6内，使熔融钢水池13上部的空间在压铸时总保持有非氧化气体。

接下来，第一腔室60内的非氧化气体送入到第二腔室80，第二腔室80的上部有气体入口82，它与第一腔室60下面的下部气体出口64连通。尽管第二腔室80的内部空间被分成三个部分，即，沿铸轧辊的纵向被隔板83a和83b分成的中间区域和两侧区域，但是非氧化气体还是被均匀地在同样的压力下送入到这些区域内。

第二腔室80内的非氧化气体通过形成在第二腔室80的倾斜底面的孔81向铸轧辊1和1a外部圆周面喷射，并与从气刀6出来的非氧化气体合并成气流，沿着铸轧辊1和1a外部圆周面到达熔融钢水池13。

诸如锰的金属成分持续地从熔融钢水池13表面蒸发到位于弯月面护罩5下面的空间内，并且一部分蒸发出来的成分与沿铸轧辊1和1a外部圆周面流动的非氧化气体部分地混合形成被污染气体。被污染气体在挡流坝12外表面和铸轧辊1和1a的与熔融钢接触的界面之间的第一区域A内产生并随后从该第一区域A排出，其中挡流坝12具有通过螺栓可拆卸地安装在支撑件17上的上端以及浸入到熔融钢水池13中的下端。

金属成分的剩余部分形成在位于相对的挡流坝12之间的第二区域B内，并通过弯月面护罩5的对应于第二区域B的排放端口排放到外部。

因为在第一区域A中产生的被污染气体通过形成在用于固定挡流坝12的支撑件17的固定板89内的排气孔85向上排出并沿着位于弯月面护罩5和第二腔室80之间的通道S导入第一腔室60的下部气体出口65，因而不会使被污染气体附着在铸轧辊1和1a上。

接下来，由于下部气体出口65通过隔板63与上部气体入口61隔离，因此引入下部气体出口65的被污染气体通过与排气管道62a相连的排气泵向外排出，而不会与送入上部气体入口61的清洁的非氧化气体混合。

尽管上面所述被污染气体的排出基本上是采用自然方式完成的，但是当被污染气体大量产生时，也可以通过调整排气泵的吸力来调节经排气管道62a排出的气体量。

介于挡流坝12的外表面与熔融钢界面之间的第一区域A比介于相对的挡流坝12之间的第二区域B的气压高，因此能够阻止被污染气体粘在铸轧辊1和1a外部圆周面上。第一区域A和第二区域B之间的压差优选地设置为大约100毫米水柱或更少。

优选地，在第一区域A内，两侧部分的气压要比中间部分高，以防止在带钢两边形成瓢曲。

上述设备1应用到带坯连铸机100中以压铸不锈钢，其中304不锈钢通常为包含重量百分比18％的铬、重量百分比8％的镍以及大约重量百分比1％的锰的合金。锰的熔化温度大约为1244℃，并响应温度下降而蒸发与非氧化气体混合，因而形成被污染气体。这里，使用100％的氮气作为喷射到弯月面护罩5中的非氧化气体。当然，也可以使用其它混合型的非氧化气体。

当非氧化气体，特别是氮气，喷射到弯月面护罩5中时，大量的蒸发金属成分如锰蒸气从熔融钢水池13表面产生。当蒸发金属成分不排放到外边时，大部分会被铸轧辊1和1a的表面所吸附。因而，压铸时间被延长，阻碍了固化过程从而影响了带钢质量。但是，当本发明设备1的第一和第二腔室60和80及气刀6应用在弯月面护罩5的两侧时，可以看到在铸轧辊1和1a上产生的氧化皮明显地减少到在先技术时的20％甚至更少。

包含蒸发金属成分的被污染气体从第一和第二区域A和B排出。区域A和B中的压力变化使用压力仪表如压力计测量，以计算出第一和第二区域A和B之间的压差。这里进行了实验来观察压差对带钢10瓢曲的影响，由此实验而产生的结果如表1所示。

表1

第一和第二区域之间的压差(ΔP)(100毫米水柱)	带钢(10)的边缘状况
		0	极好
50	好
		100	一般
150	热带
		200	热带和瓢曲

根据实验结果，可以看出第一和第二区域A和B之间的压差应该保持在100毫米水柱或更低，这样带钢就会有较好的边缘状况。

工业应用性

如前所述，本发明调节送入覆盖铸轧辊和边缘挡板之间的熔融钢水池表面的弯月面护罩下的区域内并由此排出的非氧化气体量及其压力，以保护铸轧辊表面不被含有压铸过程中从熔融钢水液面蒸发的金属成分与内部气体和非氧化气体的混合物的被污染气体所附着，由此铸轧辊表面的氧化皮厚度减少到在先技术的20％甚至更少。因此这充分地防止了在在先技术中带钢表面非同步凝固造成的裂纹。另外，本发明消除了带钢中的的未凝固或瓢曲，由此很大程度地提高了带钢的质量。

尽管出于解释的目的说明了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员可以做出各种修改、增补和替换，而不会脱离如所附权利要求所述的本发明的范围和实质。

Claims (9)

1.一种用来防止双辊带坯连铸机中辊表面污染及带钢瓢曲的设备，其中该双辊带坯连铸机包括弯月面护罩(5)，用来在送入非氧化气体时阻断吸入外部空气以防止在由铸轧辊(1，1a)、边缘挡板(4)和多个挡流坝(12)限定的熔融钢池(13)中的熔融钢氧化，其中边缘挡板(4)和挡流坝(12)安装在弯月面护罩(5)下面来防止浇铸面波动，所述设备包括：

第一腔室(60)，沿平行于铸轧辊(1)的纵向设置在弯月面护罩(5)两侧，具有非氧化气体的入口和出口；

第二腔室(80)，每个第二腔室(80)都以连通的方式装配在每个第一腔室(60)的下面，以从第一腔室(60)接受非氧化气体，并且包括多个沿每个铸轧辊(1)或铸轧辊(1a)的纵向形成在其对应于每个铸轧辊(1，1a)的外部圆周面的斜面内的孔(81)；以及

通道(S)，形成在弯月面护罩(5)和第二腔室(80)之间，并达到第一腔室的气体出口，以把包含蒸发出来的金属成分和从第二腔室(80)注入的非氧化气体的被污染气体排放到外边。

2.根据权利要求1所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，气体入口和出口包括：

上部气体入口(61)，开孔于第一腔室(60)的上表面，并连接于供气管道(61a)，用来送入非氧化气体；

上部气体出口(62)，开孔于第一腔室(60)的上表面，并连接于排气管道(62a)，其中上部气体入口(61)和出口(62)通过多个隔板(63)隔开；

下部气体出口(64)，位于第一腔室(60)下面，对应于上部气体入口(61)；以及

下部气体出口(65)，位于第一腔室(60)的侧部，对应于弯月面护罩(5)的两侧。

3.根据权利要求2所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，还包括位于上部气体出口(62)中的过滤器部件，用于过滤经由上部气体出口(62)排出的被污染气体中的杂质。

4.根据权利要求2所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，每个第二腔室(80)包括：

多个气体入口(82)，开孔于该腔室上部，对应于每个第一腔室(60)中的下部气体出口(64)；以及

两个隔板(83a，83b)，位于该腔室的中间部分，用于将经由孔(81)向铸轧辊(1)或铸轧辊(1a)外部圆周面喷射的非氧化气体分流成中间气流和两侧气流。

5.根据权利要求2所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，通道(S)包括位于挡流坝(12)和第二腔室(80)之间的空间、开孔在用于固定第二腔室(80)的固定板(89)内的通气孔(85)、以及用于与第一腔室(60)的下部气体出口(65)连接的排放管道。

6.根据权利要求1所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，每个第二腔室(80)内的具有孔(81)的斜面以基本相同的曲率与每个铸轧辊(1)或铸轧辊(1a)的外部圆周面均匀地间隔开，以便容易控制气流。

7.根据权利要求1所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，挡流坝(12)限定位于其外表面和熔融钢界面之间的第一区域(A)，该第一区域(A)的气压比位于相对的挡流坝(12)之间的第二区域(B)的气压高。

8.根据权利要求7所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，第一区域(A)和第二区域(B)之间的压差保持为大约100毫米水柱或更少。

9.根据权利要求7所述的用于防止双辊带坯连铸机中辊表面污染和带钢瓢曲的设备，其特征在于，第一区域(A)侧边缘部分的气压高于中间部分的气压，以防止带钢两边瓢曲。

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