CN1011867B - 金属尤其是钢的带材连铸工艺方法及其设备 - Google Patents

Abstract

一种金属带连铸工艺方法，金属熔液(1)由存贮器有控制地浇入由两条可运动的环形薄带构成的结晶器(4)，有控制地拉出厚度为10-40毫米的连铸带材或连续铸坯(5)，并从存贮器中先将过热能量导出。为在连铸薄坯时金属熔液能浇入相当窄小的结晶器内，并能在薄坯横截面上迅速而尽量均匀地凝固，浇入存贮器的金属熔液(1)具有3-10℃的过热温度，再将金属熔液(1)浇入结晶器(4)，此时金属熔液和晶体两相区的总粘度值小于300厘泊。

Description

本发明涉及一种金属、尤其是钢的带材连铸方法及其设备。使用本发明方法时，金属熔液从存贮容器中有控制地喷入结晶器并有控制地拉出的连铸带材，其厚度为10-40毫米。

根据物理学有关原理，人们有可能满足热轧带材材料性能要求的同时，把铸坯压缩比降至最小（大于3），结果是使生产连铸带材的新工艺在此基础上又得到了新的发展。

连铸板坯（厚度约200-300毫米）和连铸带材的传统生产线由粗轧机列、中间机列和精轧机列组成，它的压缩比大于30。所有其它生产线，为型材，无缝管以及厚板生产线的压缩比却已经达到3-10。为了把压缩比从大于30降至大于3，生产线中取消了粗轧机列和中间机列，也取消了部分精轧机列。这样就产生了连铸新工艺，它大大地缩短了生产线，减少了从连铸带材转变成热轧带材的生产成本。

连铸的现有技术可分成下面几种方法，各种方法均有其独立含义。在垂直连铸和水平连铸中，有时使用振动模，有时则设法使铸坯和水平连铸模之间产生相对运动。当使用移动式金属模时，在金属模下面应装有若干对皮带机、轧辊、链条以及类似的机构。

本发明的任务在于：在连铸薄坯时，如果薄坯所用的连铸金属模相当窄小那么在浇注后也要使金属熔液在薄坯横截面上既迅速而又尽可能均匀地凝固。

所述任务将按本发明下列措施来完成。金属熔液由存贮器中有控制地浇放由两条可运动的环形薄带构成的结晶器，并有控制地拉出连铸带材，其厚度为10-40毫米，而且从存贮器中先将过热能量导出，其特征在于：使浇入存贮器的金属熔液具有3-10℃的过热温度，并将金属熔液浇入结晶器，此时金属熔液和晶体两相区的总粘度值为小于300厘泊。这样的粘度能使厚度为10-40毫米薄坯的横截面冷却迅速且冷却均匀，以前常用的高达数米的熔化池也可因此而省去。根据这种做法，浇注速度提高了，相应地凝固铸坯的生产率也显著提高。关于如何设法把浇入存贮器中金属熔液的过热能量导出，以及保证金属熔液浇入结晶器前或在浇注时使其中已包含一定数量晶体，这种设想可以有各种不同的实施例。

本发明设想，可以通过金属熔液的强制对流有控制地导出存贮容器中的过热能量。这里所说的强制对流例如，可以通过搅拌金属熔液来实现。

此时应考虑金属熔液的粘滞性，因为存贮容器中的金属熔液，或介于存贮容器和结晶器之间的金属熔液已被冷却，金属熔液和晶体两相区的粘度值已达1-5厘泊。

存贮器中的金属熔液受到某种压力的作用，这对存贮器内金属熔液的结晶有好处。金属熔液的粘滞性也因此比纯粹金属的粘滞性要大，它被强制地浇入结晶器。

此外，为了排出过热能量，也可考虑使中间分流罐中集料室的面积大于金属熔液存贮器的面积。

另一种本发明设备实施例是，搅拌装置由电磁线圈构成。

还有一种本发明设备实施例：加热装置由感应电磁线圈构成。

也可以将冷却装置和加热装置组合起来。

本发明实施例如附图所示，并详述如下：

图1，第一个实施例，带材连铸设备的垂直剖面。

图2，第二个实施例，垂直剖面如图1。

图3，第三个实施例（左半图）和第四个实施例（右半图），垂直剖面如图1和图2。

图4，第五个实施例，垂直剖面如图1至图3。

金属熔液1（例如钢水）来自一个存贮金属熔液的容器（图中未另注）。存贮金属熔液的容器可以由浇注桶或中间包构成，其底部装有浇口2，金属熔液可由存贮容器流入一个辅助的中间分流罐3，也可以直接浇入结晶器4。

图1所示结晶器4由一个贴在铸坯5宽边的薄膜6构成，薄膜6的形状为带状6a。它可由不同材料制成，薄膜可取材金属，则可考虑用铝带或钢带制成薄膜。但薄膜6也可以是陶瓷材料，例如厚度为0.1毫米且具有高导热性能的陶瓷材料。此外还可考虑用玻璃纤维膜碳纤维和碳单晶的须晶膜来制成薄膜6，显然，薄膜6也可把上述材料混合而制成。上述材料均能耐温度变化并且有较高的导热性。此外还可考虑将薄膜6与支撑薄膜6的金属带一起使用，金属带不直接接触液状的金属熔液1和外表已凝固的铸坯5。在这种情况下，薄膜6能防止已冷却了的金属带和热铸坯5之间的粘合。

原则上，使用薄膜6能省掉结晶器4的振动。如果金属熔液（钢水）温度约1500℃，而铸坯厚度约10-40毫米，那末，如何将金属熔液浇入窄小的金属模这样一个问题，将按本发明下述方法来解决：中间分流罐3（或浇注桶，中间包等等）面积较大，金属熔液 1在中间分流罐3中排出过热能量后再流到浇注截面7处完全冷却。图1的实施例表示了这种连铸方法：将金属熔液1浇入由薄膜带6a构成的漏斗状入口8，在入口8处会出现一个准稳态凸面（由图中半径箭头所示）。中间分流罐3在这儿沿金属带宽度分配金属熔液。分流罐出口10的作用是用来产生准稳态凸面9，它的宽度最好小于铸锭厚度11。凸面9和漏斗状入口8处的金属熔液和晶体的混合物，将迅速地流到浇注截面7（即铸锭厚度11）处，其间温度损失可以忽略不计;金属熔液和晶体的混合物在浇注截面7处被充分冷却，形成凝固层5a和5b。由于渣层的保护，金属熔液1a一般不会再氧化。

过热能量根据金属熔液1数量不同，可用冷却装置50或搅拌装置54导出。熔池液面51也具有过热能量，它的过热能量在液相线52上释放;接着在固相线53上会出现越来越多的晶体，即铸锭5迅速地变成凝固状态。冷却装置50和搅拌装置（用电磁线圈来搅拌）54，也可按图中标记的其它顺序使用。此外，如果需要的话，也可将电磁线圈54作为加热装置使用，此时要用到电子学的有关技术。第二个实施例中（图2），金属熔液1可通过分流罐出口10直接浇入结晶器4。此例中分流罐出口10直接处在浇口2的位置上，金属熔体1在压力△p作用下流入漏斗8，随后冷却（冷却方式如前述）。此例中没有用中间分流罐3，只是将浇口2的位置提高了。若金属熔液1是垂直浇注的，那么只要在所要求的冷却条件下，能产生上面所提到的准稳态凸面9，则可认为浇口2的位置已经提高了。

在结晶器4的上方，安装了某个装置12。装置12具有出口10，可以由浇口2、也可以由中间分流罐3构成。

出口10对准中心轴线13，薄膜6位于结晶器4之上。此例中的结晶器4，除了由金属带6a之外，还由一对柱状辊14和15构成。柱状辊的长度与所浇铸的带材宽度相对应。薄膜6或金属带6a紧贴在柱状对辊14或15的辊子上，且与辊子之间没有间隙。对辊14或15中的每个辊子在水平方向可调整的方向如图中箭头16所示，因收缩率和铸坯厚度11的不同，常需对辊子进行调整。为了使入口8呈漏斗形状，薄膜6下面的导辊17应该有许多个;辅助导向辊18、19和20能使薄膜6顺利通过一个冷却器21。

过热能量将在浇口2处通过冷却装置50或搅拌装置54导出。图中所示熔池液面51，液相线52和固相线53，与前述情况一样。左半图的压差△p比右半图的大。

图3左半图中，薄膜6在出口10，即中间分流罐2的侧壁3b之间的狭缝22中穿行。右半图中薄膜6也在相同的狭缝22中穿行。另外还有一个不同之处：薄膜经过侧壁3b和浇注横截面7时的情况有所不同，这种差别导致了金属熔液1和晶体的混合物在该处突然与薄膜6（已被冷却过了的）接触。对辊14和15之间的薄膜6由冷却设备冷却（图中两个水平箭头所示）。

金属带6a只在铸坯经过的部分路径23上与铸坯5保持接触，部分路径23由辊子直径或由辊子之间的距离决定。

然而也可以将薄膜6装在其它的结晶器4上，使结晶器4支持铸坯 5的时间、以及铸坯被冷却的时间延长。中间分流罐3可向上或向下移动以构成缝隙22。

对辊14和15之间辊子的转速应与浇铸速度Vg相适应，以保证薄膜6的运动速度也是Vg。此外，图中冷却情况所用标记同于前述标记。如冷却装置50，搅拌装置54，熔池液面51（过热能量），液相线52和固相线53。

图4中，侧壁3b可以比浇注横截面7更宽。用侧壁3b可防止散热过多，以免在液相线52和固相线53之间，在金属熔液1中出现较多的不符合要求的晶体数目。如图中所示，显然也可以用电磁线圈54重新供热。

Claims (2)

1、金属、尤其是钢的带材连铸工艺方法，使用此方法时，金属熔液由存贮容器中有控制地浇入由两条可运动的环形薄带构成的结晶器，并有控制地拉出连铸带材，其厚度为10-40毫米，而且从存贮器中先将过热能量导出，它的特征在于：

使浇入存贮容器的金属熔液(1)具有3-10℃的过热温度，并将金属熔液(1)浇入结晶器(4)，此时金属熔液和晶体两相区的总粘度值为小于300厘泊。

2、按权利要求1的方法，其特征在于：存贮器内的过热能量通过金属熔液（1）的强制对流而有控制地导出。

Images