NO342646B1

NO342646B1 - Støping av stålbånd.

Info

Publication number: NO342646B1
Application number: NO20041500A
Authority: NO
Inventors: Rama Ballav Mahapatra; Walter Blejde; Lazar Strezov
Original assignee: Nucor Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2018-06-25
Also published as: JP2005501741A; AU2008249238B2; IS7168A; RU2297900C2; AU2002331433A2; MY134786A; HRP20040234A2; EP1439926A1; CN1553836A; MXPA04002374A; HRP20040234B1; ATE509716T1; CO5560594A2; WO2003024644A1; RU2004111292A; EP1439926B1; BR0212499A; JP4495455B2; EP1439926A4; US20030111206A1

Abstract

Sammendrag Dobbel valsestøping av tynnstålbånd. Smeltet stål innføres mellom et par avkjølte støpevalser for å danne et støpebasseng/pool fra hvilken stål størkner på de to valsene for å fremstille et størknet bånd. Det smeltede stålet har et totalt oksygeninnhold i området 100 ppm til 250 ppm og inneholder metalloksidinneslutninger omfattende en hvilken som helst eller flere av MnO, SiO2 og Al2O3 fordelt i stålet med en inneslutningstetthet i området 2 gm/cm3 til 4 gm/cm3. Typisk er størrelsen av inneslutningene i området mellom 2 og 12 mikrometer. Støpebåndet har en tykkelse på mindre enn 5 mm og inneholder størknede metalloksidinneslutninger fordelt slik at områdene av båndet inneholder størknede inneslutninger i en tetthet pr enhetsareal på minst 120 inneslutninger/mm2.

Description

Denne oppfinnelsen vedrører støping av stålbånd. Den har spesiell anvendelse for kontinuerlig støping av tynne stålbånd i en dobbeltvalsestøpemaskin.

I dobbeltvalsestøping innføres smeltet metall mellom et par mot-roterende horisontale støpevalser som er avkjølt slik at metallskallene størkner på de bevegelige valseflatene og bringes sammen ved nippen/sammenklemmingen mellom dem for å produsere et størknet båndprodukt som leveres nedover fra nippen mellom valsene. Betegnelsen ”nip”/klempunkt brukes her for å referere til det generelle området der valsene er nærmest sammen. Det smeltede metallet kan helles fra en støpeøse inn i en mindre beholder fra hvilken det strømmer igjennom en metalleveringsdyse anbragt over klempunktet for å dirigere det inn i klempunktet mellom valsene for å danne et støpebasseng av smeltet metall støttet på støpeplatene av valsene umiddelbart over klempunktet og strekke seg langs lengden av klempunktet. Dette støpebassenget/ poolen er vanligvis begrenset mellom sideplatene eller dammene som holdes i glidende kontakt med endeflatene av valsene for å demme opp de to endene av støpepoolen mot utstrømning, selv om alternative midler/innretninger slik som elektromagnetiske barrierer også har vært foreslått.

Ved støping av tynne stålbånd i en dobbeltvalsestøpemaskin vil det smeltede stålet i støpepoolen generelt ha en temperatur av størrelsesorden 1500 ºC eller over, og det er derfor nødvendig å oppnå svært høye avkjølingshastigheter over støpeoverflatene til valsene. Det er spesielt viktig å oppnå en høy varmefluks og utstrakt kjernedannelse eller initiell størkning av stålet på støpeoverflatene for å danne metallskallene. US patent 5720 336 beskriver hvordan varmefluksen ved initiell størkning kan brukes for å justere stålsmeltekjemien slik at en betydelig andel av metalloksidene dannet som deoksidasjonsprodukter er flytende ved den initielle størkningstemperaturen slik at det dannes et hovedsakelig flytende lag på grenseflaten mellom det smeltede metallet og hver av støpeflatene. Som beskrevet i US patenter 5934 359 og 6059 014 og internasjonale patentsøknad AU 99/00641, kan kjernedannelse i stålet ved initiell størkning påvirkes av teksturen/strukturen til støpeoverflaten. I spesielt den internasjonale søknaden AU 99/00641 beskrives en tilfeldig struktur av topper og bølgedaler som kan fremme initiell størkning ved å frembringe potensielle kjernedannelsesseter distribuert over støpeoverflatene. Vi har nå funnet at kjernedannelse også avhenger av tilstedeværelsen av oksidinneslutninger i stålsmelten og at det overraskende ikke er fordelaktig ved dobbeltvalsebåndstøping å støpe med ”rent” stål der antallet inneslutninger dannet under deoksidasjon har blitt minimalisert i det smeltede stålet før støping.

Stål for kontinuerlig støping utsettes for deoksidasjonsbehandling i støpeøsen før helling. I dobbeltvalsestøping utsettes stålet generelt for silisiummanganstøpedeoksidasjon selv om det er mulig å bruke aluminiumdeoksidasjon med kalsiumtilsetning for å kontrollere dannelsen av fast Al2O3-inneslutninger som kan tilstoppe de fine metallstrømningspassasjene i metalleveringssystemet gjennom hvilket smeltet metall leveres til støpebassenget/poolen. Det har hittil vært ønskelig å sikte mot optimal stålrenhet ved ståløsebehandling for å minimalisere det totale oksygennivået i det smeltede stålet. Imidlertid har vi nå fastslått at senking av ståloksygennivået reduserer volumet av inneslutninger og hvis det totale oksygeninnholdet i stålet reduseres under et visst nivå, så kan naturen av den initielle kontakten mellom stålet og valse-overflatene påvirkes negativ i den grad at det er utilstrekkelig kjernedannelse for å generere hurtig initiell størkning og høy varmefluks. Smeltet stål justeres ved deoksidasjon i støpeøsen slik at det totale oksygeninnholdet faller innenfor et område som sikrer tilfredsstillende størkning på støpevalsene og produksjon av et tilfredsstillende båndprodukt. Det smeltede stålet inneholder en fordeling av oksidinneslutninger (MnO, CaO, SiO2og/eller Al2O3) som er tilstrekkelig til å frembringe en tilstrekkelig tetthet av kjernedannelsesseter på valseoverflatene for initiell størkning og det resulterende båndproduktet fremviser en karakteristisk distribusjon av størknings-inneslutninger.

Det er frembragt en fremgangsmåte for å fremstille et stålbånd ved kontinuerlig støping omfattende trinnene:

a. sammenstilling av et par avkjølte støpevalser som har et klempunkt mellom seg og med begrensningslukkinger nær enden av klempunktet;

b. innføre smeltet lavkarbonstål som har et totalt oksygeninnhold på minst 100 ppm og et fritt oksygeninnhold mellom 30 og 50 ppm mellom paret støpevalser for å danne et støpebasseng mellom støpevalsene;

c. motrotere støpevalsene og størkne det smeltede stålet for å danne metallskall på overflaten av støpevalsene med nivåer av oksidinneslutninger reflektert av det totale oksygeninnholdet til det smeltede stålet for å fremme dannelsen av tynt stålbånd; og

d. danne størknet tynt stålbånd gjennom klempunktet til støpevalsene fra nevnte størknede skall.

Det totale oksygeninnholdet i det smeltede stålet i støpebassenget kan være mellom 100 ppm og 250 ppm. Nærmere bestemt kan det være omtrent 200 ppm. Lavkarbonstål kan ha et karboninnhold i området 0,001 % til 0,1 % ved vekt, et manganinnhold i området 0,1 til 2,0 vekt-% og et silisiuminnhold i området 0,01 vekt-% til 10 vket-%. Stålet kan ha et aluminiuminnhold i størrelsesorden 0,01 vekt-% eller mindre. Aluminiumet kan for eksempel være så lite som 0,008 vekt-% eller mindre. Det smeltede stålet kan være et silisium/mangan-tettet stål.

Oksidinneslutningene er størknede inneslutninger og deoksidasjonsinneslutninger. De størknede inneslutningene dannes under avkjøling og størkning av stålet ved støping, og deoksidasjonsinneslutningene dannes under deoksidasjon av det smeltede stålet før støping. Det størknede stålet kan inneholde oksidinneslutninger vanligvis omfattet av et eller flere av MnO, SiO2og Al2O3distribuert gjennom stålet med en inneslutningstetthet i området 2 gm/cm3 og 4 gm/cm3.

Det smeltede stålet kan raffineres i en støpeøse før innføring mellom støpevalsene for å danne støpepoolen ved å varme opp en stålsats og slaggdanningsmaterialet i støpeøsen for å danne smeltet stål dekket med slagg inneholdende silisium, mangan og kalsiumoksider. Det smeltede stålet kan omrøres ved innsprøyting av inert gass for å forårsake avsvovling, og med stål slik som silisium/mangantettet stål, så innsprøyte oksygen for å fremstille stål som har det ønskede totaloksygeninnholdet på minst 100 ppm og vanligvis mindre enn 250 ppm. Avsvovlingen kan redusere svovelinnholdet i det smeltede stålet til mindre enn 0,01 vekt-%.

Det tynne stålbåndet produsert ved kontinuerlig dobbeltvalsestøping som beskrevet ovenfor har en tykkelse på mindre enn 5 mm, og dannes av et størknet stål inneholdende størknede oksidinneslutninger. Fordelingen av inneslutningene kan være slik at de to overflateområdene av båndet til en dybde av to mikrometer fra de ytre flatene inneholder størknede inneslutninger til en pr enhetsarealtetthet på minst 120 inneslutninger/mm2 og har et totalt oksygeninnhold på minst 100 ppm og et fritt oksygeninnhold mellom 30 og 50 ppm.

Det stivnede stålet kan være et silikon/mangantettet stål og oksidinneslutningene kan omfatte en hvilken som helst av eller flere av MnO, Co2 og Al2O3-inneslutninger. Inneslutningene kan typisk være i størrelsesområdet mellom 2 og 12 mikrometer, slik at minst en hoveddel av inneslutningene er i det størrelsesområdet.

Fremgangsmåten beskrevet ovenfor fremstiller et unikt stål som har et høyt oksygeninnhold fordelt i oksidinneslutninger. Spesielt resulterer kombinasjonen av det høye oksygeninnholdet i det smeltede stålet og den korte oppholdstiden av det smeltede stålet i støpepoolen i et tynt stålbånd med forbedrede duktilitetsegenskaper.

For at oppfinnelsen skal beskrives mer detaljert, vil det gis noen spesifikke eksempler med henvisning til de medfølgende tegningene der:

Figur 1 viser virkningen av inneslutningssmeltepunkter på varmeflukser frembragt i dobbeltvalsestøpeforsøk ved anvendelse av silisium/mangantettede stål;

figur 2 er et energidispersivt spektroskopi (EDS) kart av Mn som viser et bånd av fine stivnede inneslutninger i et størknet stålbånd;

figur 3 er et plot som viser virkningen av varierende mangan til silisiuminnhold på liquidus-temperaturen til inneslutninger;

figur 4 viser forholdet mellom aluminainnhold (målt fra båndinneslutningene) og deoksidasjonseffektivitet;

figur 5 er et fasediagram med tre variabler for Mno.SiO2.Al2O3;

figur 6 viser forholdet mellom aluminainnholdsinneslutninger og liquidustemperatur; figur 7 viser virkningen av oksygen i et smeltet stål på overflatespenning; og figur 8 er et plot av resultatet av beregningene vedrørende inneslutningene som er tilgjengelige for kjernedannelse ved forskjellige stålrenhetsnivåer.

Ved utført utstrakt støpeforsøk på en dobbel valsestøpemaskin av det slaget som er fullstendig beskrevet i US patenter 5184 668 og 5277 243 for å fremstille stålbånd med en tykkelse av en størrelsesorden på 1 mm eller mindre. Slike støpeforsøk ved anvendelse av silisiummangantetthetsstål har vist at smeltepunktet til oksidinneslutningene i det smeltede stålet har en virkning på varmefluksene som frembringes under stålstørkningen som vist i figur 1. Lavsmeltepunktoksider forbedrer varmeoverføringskontakten mellom det smeltede metallet og støpevalseoverflatene i de øvre områdene av poolen, noe som skaper høyere formoverføringshastigheter. Flytende inneslutninger produseres ikke når smeltepunktet er større enn ståltemperaturen i støpebassenget/poolen. Derfor er det en dramatisk reaksjon i varmeoverføringshastighetene når inneslutningssmeltepunktet er større enn omtrent 1600 ºC.

Støpeundersøkelser/forsøk med aluminiumtettet stål har vist at for å unngå dannelsen av høysmeltepunktaluminainneslutninger (smeltepunkt 2050 ºC) er det nødvendig å ha kalsiumbehandling for å frembringe flytende CaO.Al2O3-inneslutninger.

Oksidinneslutningene dannet i de størknede metallskallene og så videre i tynnstålbåndet omfatter inneslutninger dannet under avkjøling og størkning av stålet, og deoksidasjonsinneslutningene formet under behandling i ståløsen.

De frie oksygennivåene i stålet reduseres dramatisk under avkjøling ved meniskusen, noe som resulterer i generering av størkningsinneslutninger nær overflaten av båndet. Disse størkningsinneslutningene er dannet hovedsakelig av MnO.SiO2ved følgende reaksjon:

Mn+Si+30 = MnO.SiO2

Opptreden av størkningsinneslutninger på båndoverflaten frembragt fra et energidispersivt spektroskopi (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS) kart, er vist i fig.

2. En kan se at størkningsinneslutningene er ekstremt fine (typisk mindre enn 2 til 3 μm) og er lokalisert i et bånd lokalisert i 10 til 20 μm fra overflaten. En typisk størrelsesfordeling av inneslutningene gjennom båndet er vist i figur 3 i vår artikkel med tittelen ”Recent Developments in Project and Joint Development of Low Carbon Steel Strip Casting av BHP og IHI”, presentert ved METEC kongress 99, Düsseldorf, Tyskland (13.-15. juni, 1999).

De sammenlignede nivåer av størkningsinneslutningene er hovedsakelig bestemt av Mn og Si-nivåer i stålet. Figur 3 viser at forholdet av Mn og Si har en betydelig virkning på liquidus-temperaturen til inneslutningene. Et mangan-silisiumtettet stål med et karboninnhold i området 0,001 til 0,1 vekt-%, et manganinnhold i området 0,1 til 2,0 vekt-% og et silisiuminnhold i området 0,1 til 10 vekt-% og et aluminiuminnhold i størrelsesorden 0,01 vekt-% eller mindre kan produsere slike oksidinneslutninger under avkjøling av stålet i det øvre området av støpebassenget. Spesielt kan stålet ha følgende sammensetning, betegnet M06:

Karbon 0,06 vekt-%

Mangan 0,06 vekt-%

Silisium 0,28 vekt-%

Aluminium 0,002 vekt-%

Deoksidasjonsinneslutninger genereres under deoksidasjon av det smeltede stålet i støpeøsen med Al, Si og Mn. Således er sammensetningen av oksidinneslutningene dannet under deoksidasjon hovedsakelig MnO.SiO2.Al2O3-basert. Disse deoksidasjonsinneslutningene er tilfeldig lokalisert i båndet og er grovere enn størkningsinneslutningene nær båndoverflaten.

Aluminainnholdet av inneslutningene har en sterk virkning på det frie oksygennivået i stålet. Figur 4 viser at med økt aluminainnhold så reduseres det frie oksygenet i stålet. Med innføring av alumina, fortynnes MnO.SiO2-inneslutninger med en påfølgende reduksjon i deres aktivitet, som igjen reduserer det frie oksygennivået, som vist fra den følgende reaksjonen nedenfor:

Mn Si 30 Al2O3↔ (Al2O3) .MnO.SiO2.

For MnO-SiO2-Aø2O3-baserte inneslutninger, kan virkningen av inneslutningssammensetningen på liquidustemperaturen frembringes fra fasediagram med tre variabler vist i figur 5. Analyser av oksidinneslutninger i det tynne stålbåndet har vist at MnO/SiO2-forholdet typisk er innenfor 0,6 til 0,8 og for dette regimet ble det funnet at aluminainnholdet av oksidinneslutningene hadde den sterkeste virkningen på inneslutningssmeltepunktet (liquidustemperaturen), som vist i figur 6.

Vi har fastslått at det er viktig for støpingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse å ha størknings- og deoksidasjonsinneslutninger slik at de er flytende ved den initielle størkningstemperaturen til stålet og at det smeltede stålet i støpebassenget har et oksygeninnhold på minst 100 ppm for å fremstille metallskall med nivåer av oksidinneslutninger reflektert ved det totale oksygeninnholdet i det smeltede stålet for å fremme kjernedannelse og høy varmefluks under den initielle størkningen av stålet på støpevalseoverflatene. Både størkning og deoksidasjonsinneslutninger er oksidinneslutninger og frembringer kjernedannelsesseter/steder og bidrar betydelig til kjernedannelse under metallstørkningsprosessen, men deoksidasjonsinneslutningene er til slutt hastighetskontrollerende ved at deres konsentrasjon kan varieres.

Deoksidasjonsinneslutningene er mye større, typisk større enn 4 mikrometer, mens størkningsinneslutningene er generelt mindre enn 2 mikrometer og er MnO.SiO2-basert og har intet Al2O3mens deoksidasjonsinneslutningene også har Al2O3.

En har funnet fra støpeforsøk ved anvendelse av det ovenfornevnte M06-kvalitetsilisium/mangantettede stålet at hvis det totale oksygeninnholdet i stålet reduseres i støpeøseraffineringsprosessen til lave nivåer på mindre enn 100 ppm, reduseres varmefluksene og støpingen forringes mens gode støperesultater kan oppnås hvis det totale oksygeninnholdet er minst over 100 ppm og typisk av en størrelsesorden på 200 ppm. Disse oksygennivåene i støpeøsen resulterer i totale oksygennivåer på minst 70 ppm og frie oksygennivåer mellom 20 og 60 ppm i trakten, og videre de samme eller litt mindre oksygennivåer i støpepoolen. Det totale oksygennivået kan måles med et ”Leco” instrument og kontrolleres ved graden av ”skylling” gjennom støpeøsebehandlingen, det vil si mengden av argon som bobles igjennom støpeøsen via en porøs vegg eller topplanse, og varigheten av behandlingen. Det totale oksygennivået ble målt ved konvensjonelle prosedyrer ved anvendelse av LECO TC-436 Nitrogen/ Oxygen Determinator beskrevet i TC-436 Nitrogen/Oxygen Determinator Manual tilgjengelig fra LECO (fra nr 200-403, rev. apr.96/avsnitt 7 på side 7-1 til 7-4.

Fro å bestemme om de økte varmefluksene frembragt ved høye totale oksygeninnhold skyldtes tilgjengeligheten av oksidinneslutninger som kjernedannelsesseter/steder, ble støpeforsøk utført med stål der deoksidasjon i støpeøsen ble utført med kalsiumsilisiumforbindelse (Ca-Si) og resultatene ble sammenlignet med støpingen med lavkarbon Simettet stål kjent som M06-kvaliteter av stål. Resultatene vises i den følgende tabellen:

Tabell 1

Varmefluksforskjeller mellom M06 og Cal-Sil-kvaliteter.

Selv om Mn og Si-nivået var lik normale Si-tettede kvaliteter, var det frie oksygennivået i CaSi-tappinger lave og oksidinneslutningene inneholdt mer CaO. Varmeflukser i Ca-Si-tappinger var lavere til tross for et lavere inneslutningssmeltepunkt (se tabell 2).

Tabell 2

Slaggsammensetninger med Ca-Si deoksidasjon

De frie oksygennivåene i Ca-Si-kvaliteter ble senket, typisk 20-30 ppm sammenlignet med 40-50 ppm med M06-kvaliteter. Oksygen i et overflateaktivt element og således reduksjon i oksygennivået forventes for å redusere væting mellom smeltet stål og støpevalsene og forårsake en reduksjon i varmeoverføringshastigheten. Imidlertid ser det ut til fra fig.7 at oksygenreduksjon fra 40 til 20 ppm kanskje ikke er tilstrekkelig til å øke overflatespenningen til nivåer som forklarer den observerte reduksjonen i varmefluksen.

En kan konkludere med at senkingen av oksygennivået i stålet reduserer volumet av inneslutninger og således reduserer antallet oksidinneslutninger for initiell kjernedannelse. Dette har potensialet til negativt å påvirke naturen til den intitielle kontakten mellom stål og valseoverflate. Klemmepunkttestingsarbeid har vist at en kjernedannelse pr arealenhetstetthet på omtrent 120/mm2 er påkrevet for å generere tilstrekkelig varmefluks ved initiell størkning i det øvre eller meniskuøse området av støpebassenget. Klempunkttestingen involverer å fremføre en avkjølt blokk inn i et bad av smeltet stål ved en slik hastighet at man nært simulerer forholdene ved støpeoverflatene i en dobbel valsestøpemaskin. Stålstørkning på den avkjølte blokken når det beveger seg gjennom det smeltede badet for å produsere et lag av størknet stål på overflaten av blokken. Tykkelsen av dette laget kan måles ved punkter igjennom hele arealet for å kartlegge variasjoner i størkningshastigheten og derfor den effektive hastigheten av varmeoverføring ved de forskjellige stedene. Det er således mulig å redusere en totalstørkningshastighet så vel som total varmefluksmålinger. Det er også mulig å undersøke mikrostrukturen til båndoverflaten for å korrelere endringer i størkningsmikrostrukturen med endringer i de observerte størkningshastighetene og varmeoverføringsverdiene og å undersøke strukturene forbundet med kjernedannelse på initiell størkning på den avkjølte overflaten. En klempunkttestingsanordning er mer fullstendig beskrevet i US-patent 5720 336.

Forholdet mellom oksygeninnhold i det flytende stålet ved initiell kjernedannelse og varmeoverføring har blitt undersøkt ved anvendelse av en modell beskrevet i vedlegg 1. Denne modellen antar at alle oksidinneslutningene er sfæriske/kuleformede og er jevnt fordelt over stålet. Et overflatelag ble antatt å være 2 μm og at kun inneslutninger til stede i overflatelaget kunne delta i kjernedannelsesprosessen ved initiell størkning av stålet. Inputen til modellen var det totale oksygeninnholdet i stålet, inneslutningsdiameter, båndtykkelse, støpehastighet og overflatelag/sjikttykkelse.

Outputen var prosentdelen av inneslutninger i forhold til totalen i stålet for å imøtekomme en målsatt kjernedannelse pr enhetsarealtetthet på 120/mm2.

Figur 8 er et plot av prosentdelen av oksidinneslutninger i overflatelaget/sjiktet som kreves for å delta i kjernedannelsesprosessen for å oppnå den målsatte kjernedannelsen pr enhetsarealtetthet ved forskjellige stålrenhetsnivåer som uttrykt i det totale oksygeninnholdet, når man antar en båndtykkelse på 1,6 mm og en støpehastighet på 80/min. Dette viser at for 2 μm inneslutningsstørrelse og 200 ppm totalt oksygeninnhold, er 20 % av de totalt tilgjengelige oksidinneslutningene i overflatelaget påkrevet for å oppnå den målsatte kjernedannelsen pr enhetsarealtetthet på 120/mm2. Imidlertid, ved 80 ppm totalt oksygeninnhold, er rundt 50 % av inneslutningen påkrevet for å oppnå den kritiske kjernedannelseshastigheten og ved 40 ppm totalt oksygennivå vil der være et utilstrekkelig nivå av oksidinneslutninger for å imøtekomme den ønskede tettheten av kjernedannelse pr areal. Følgelig, når stålet trimmes ved deoksidasjon i støpeøsen, kan oksygeninnholdet i stålet korreleres for å fremstille et totalt oksygeninnhold i området 100 til 250 ppm og typisk omtrent 200 ppm. Dette vil ha det resultatet at de to mikrometer dype lagene/sjiktene nær støpevalsene ved initiell størkning vil inneholde oksidinneslutninger som har en pr arealenhetstetthet på minst 120/mm2. Disse inneslutningene vil være til stede i de ytre overflatesjiktene av det endelige størknede båndproduktet og kan påvises ved egnet undersøkelse, for eksempel ved energidispersiv spektroskopi (EDS).

EKSEMPEL

INPUT

Kritisk kjernedannelse pr arealenhets- 120 Denne verdien har blitt tetthet antall/mm2 (trengs for å oppnå bragt ut fra eksperimentelt tilstrekkelig varmeoverførings- klempunkt hastigheter)

testingsarbeid

Valsebredde m 1

Båndtykkelse mm 1,6

Støpeøse tonn 120

Ståltetthet kg/m3 7800

Totalt oksygen ppm 75

Inneslutningstetthet kg/m3 3000

OUTPUT

Inneslutningsmasse kg 21,42857

Inneslutningsdiameter, m 2,00E-06

Inneslutningsvolum m3 0,0

Totalt antall

inneslutninger 1706096451319381,5

Tykkelse av overflatesjikt,

Μm (en side) 2

Totale antall inneslutninger, 4265241128298,4536

kun overflate Disse inneslutningene kan delta i den initielle kjernedannelsesprosessen

Støpehastighet m/min 80

Båndlengde m 9615,38462

Båndoverflate

areal m2 19230,76923

Totalt antall kjernedannelsessteder som

er påkrevet 2307692,30760

% av tilgjengelige inneslutninger

som trengs for å delta i kjernedannelsesprosessen 54,10462

VEDLEGG 1

Symbolliste

w = valsetykkelse, m

t = båndtykkelse, mm

ms= stålvekt i støpeøsen, tonn

ρs= tetthet av stål, kg/m3

ρi= tetthet av inneslutninger, kg/m3

ot = totalt oksygen i stål, ppm

d = inneslutningsdiameter, m

vi= volum av en inneslutning, m3

mi= masse av inneslutninger, kg

Nt= totalt antall av inneslutninger

ts= tykkelse av overflatesjikt, μm

Ns= totalt antall inneslutninger til stede i overflaten (som kan delta i kjernedannelsesprosessen)

u = støpehastighet, m/min

Ls= båndlengde, m

As= båndoverflateareal, m2

Nreq= totalt antall inneslutninger som er påkrevet for å imøtekomme den ønskede kjernedannelsestettheten

NCt= ønsket kjernedannelse pr arealenhetstetthet, antall/mm2 (frembragt fra klempunkttesting)

Nav= % av totale inneslutninger tilgjengelige i det smeltede stålet ved overflaten av støpevalsene for initiell kjernedannelsesprosess.

Ligninger

mi= (Otx ms0,001)/0,42

Merk: For Mn-Si-tettet stål trengs 0,42 kg oksygen for å produsere 1 kg inneslutninger med en sammensetning av 30 % MnO, 40 % siO2og 30 % Al2O3.

For Al-tettet stål (med Ca-innsprøyting), er 0,38 kg oksygen påkrevet for å fremstille en kg inneslutninger med en sammensetning på 50 % Al2O3og 50 % CaO.

vi= 4,19 x (d/2)3

(3) Nt= mi/(ρix vi)

(4) Ns= (2,0 tsx 0,001 x Nt/t)

(5) Ls= (msx 1000)/(ρsx w x t/1000)

(6) As= 2,0 x Ls

(7) Nreq= Asx 10<6>x NCt

(8) Nav% = (Nreq/Ns) x 100,0

Ligning 1 beregner massen av inneslutninger i stålet.

Ligning 2 beregner volumet av en inneslutning når det antas at inneslutningene er kuleformede.

Ligning 3 beregner det totale antallet inneslutninger som er tilgjengelig i stålet.

Ligning 4 beregner det totale antallet inneslutninger som er tilgjengelig i overflatesjiktet (når man antar at det er 2 μm på hver side), merk at disse inneslutningene kun kan delta i den initielle kjernedannelsen.

Ligning 5 og ligning 6 brukes til å beregne det totale overflatearealet av båndet.

Ligning 7 beregner antallet inneslutninger som trengs på overflaten for å nå den ønskede kjernedannelseshastigheten.

Ligning 8 brukes for å beregne prosentdelen av totale inneslutninger som er tilgjengelige ved overflaten og så må delta i kjernedannelsesprosessen. Merk at hvis dette tallet er større enn 100 %, så er antallet inneslutninger ved overflaten ikke tilstrekkelig til å nå den ønskede kjernedannelseshastigheten.

Claims

Patentkrav

1.

Fremgangsmåte for fremstilling av et stålbånd ved kontinuerlig støping, k a r -a k t e r i s e r t v e d at den omfatter trinnene:

a. stille sammen et par avkjølte støpevalser som har et klempunkt/nipp mellom seg og med avgrensningslukkeinnretninger nær endene av klempunktet/nippen; b. innføre smeltet lavkarbonstål med et totalt oksygeninnhold på minst 100 ppm og et fritt oksygeninnhold mellom 30 og 50 ppm mellom paret av støpevalser for å danne et støpebasseng mellom støpevalsene;

c. mot-rotere støpevalsene og størkne det smeltede stålet for å danne metallskall på overflaten av støpevalsene med nivåer av oksidinklusjoner som reflekterer det totale oksygeninnholdet i det smeltede stålet for å fremme dannelsen av tynnstålbånd; og

d. danne størknet tynnstålbånd gjennom klempunktet til støpevalsene fra nevnte størknede skall.

2.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålremse ifølge krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at det smeltede stålet i støpebassenget har karboninnhold i området 0,001 til 0,01 vekt-%, et manganinnhold i området 0,01 til 2,0 vekt-%, og et silisiuminnhold i området 0,01 til 10 vekt-%.

3.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålremse ifølge krav 2, k a r a k -t e r i s e r t v e d at det smeltede stålet i støpebassenget/poolen har et aluminiuminnhold i størrelsesorden 0,01 vekt-% eller mindre.

4.Fremgangsmåte for fremstilling av stålbånd ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at det smeltede stålet i støpebassenget har et oksygeninnhold mellom 100 ppm og 250 ppm.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålbånd ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at det smeltede stålbåndet inneholder oksidinneslutninger omfattende en eller flere av MnO, SiO2og Al2O3fordelt gjennom stålet med en inneslutningstetthet i området 2 gm/cm3 til 4 gm/cm3.

6.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålbånd ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at mer enn en hoveddel av inneslutningene er i størrelse i et område mellom 2 og 12 mikrometer.

7.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålbånd ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at svovelinnholdet til det smeltede stålet er mindre enn 0,01 vekt-%.

8.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålbånd ifølge krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at den omfatter tilleggstrinnene:

e. raffinere det smeltede stålet i støpeøsen før dannelse av støpebassenget ved oppvarming av en stålsats og slaggdannelsesmaterialet i støpeøsen for å danne smeltet stål dekket av et slagg inneholdende silisium, mangan og kalsiumoksider, omrøre det smeltede stålet i støpeøsen ved å innsprøyte en inert gass inn i det smeltede stålet for å forårsake avsvovling, og deretter innsprøyte oksygen for å produsere smeltet stål som har et totalt oksygeninnhold på mer enn 100 ppm.

9.

Fremgangsmåte for fremstilling av stålbånd ifølge krav 8, k a r a k -t e r i s e r t v e d at avsvovlingen reduserer svovelinnholdet i det smeltede stålet til mindre enn 0,01 vekt-%.

10.Fremgangsmåte for fremstilling av et tynnstålbånd ifølge krav 8 eller 9, k a r -a k t e r i s e r t v e d at det størknede stålet er et silisium/mangantettet stål og inneslutningene omfatter en hvilken som helst eller flere av No, SiO2og Al2O3.

Fremgangsmåte for fremstilling av tynnstålbånd ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 10, k a r a k t e r i s e r t v e d at mer enn hoveddelen av inneslutningene er i størrelse i området mellom 2 og 12 mikrometer.

12.

Fremgangsmåte for fremstilling av et stålbånd ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 11, k a r a k t e r i s e r t v e d at det størknede stålet har et totalt oksygeninnhold i området 100 ppm til 250 ppm.

13.

Tynt stålbånd fremstilt ved dobbeltvalsestøping til en tykkelse på mindre enn 5 mm og laget av et størknet stål inneholdende størknede oksidinneslutninger fordelt slik at ved overflateområdene av båndet til en dybde på 2 mikrometer fra overflaten inneholder det slike inneslutninger i en pr enhetsareal tetthet på minst 120 inneslutninger/mm2,, og har et totalt oksygeninnhold på minst 100 ppm og et fritt oksygeninnhold mellom 30 og 50 ppm.

14.

Tynnstålbånd ifølge krav 13, k a r a k t e r i s e r t v e d at hoveddelen av det størknede stålet er et silisium/mangantettet stål og inneslutningene omfatter en hvilken som helst eller flere av MnO, SiO2og Al2O3.

15.

Tynnstålbånd ifølge krav 13 eller 14, k a r a k t e r i s e r t

v e d at hoveddelen av inneslutningene i størrelse er i området mellom 2 og 12 mikrometer.