[发明专利]用于控制边缘质量的带材铸造方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及在双辊铸机中通过连铸铸造金属带材。

背景技术

在双辊铸机中，向一对受到冷却的相对旋转的水平铸辊之间引入熔融金属，以在移动的辊面上形成金属凝壳，并在铸辊之间的辊隙处汇集金属凝壳，以生成从铸辊之间的辊隙向下供给的凝固的带材产品。本文使用的术语“辊隙”是指铸辊彼此最靠近的全体区域。熔融金属可从浇包浇注到一个较小的容器或一系列较小的容器中，并从容器通过位于辊隙上方的金属供给嘴流出，以形成被支持于辊的位于辊隙紧上方的铸造表面上并沿辊隙长度延伸的熔融金属铸池。该铸池通常被限制在与辊的端面保持滑动接合的侧板或侧坝之间，以防止铸池的两个端部发生泄流。

此外，双辊铸机能够通过一系列浇包由熔融钢连续生成铸带。在流经金属供给嘴前从浇包向较小容器中浇注熔融金属，能实现在不中断铸带生产的情况下，交换空浇包与满浇包。

铸造期间，铸辊发生旋转使得来自铸池的金属凝固到铸辊上的凝壳中，并在辊隙处被汇集在一起，以在辊隙下方生成凝固的铸带。铸辊之间的间隙形成为在辊隙处的凝壳之间维持分离，以使半固态金属贯穿辊隙存在于凝壳之间的空间中，并且至少一部分随后在辊隙下方的铸带内的凝壳之间凝固。

当辊隙下方的凝壳之间的半固态金属为糊状时，金属可能从铸带的边缘滴落。这被称作“边缘损失”。甚至在发生边缘损失前，糊状金属的潜热也可能造成再加热，并通过铸池钢水静压头(ferrostatic head)的作用，造成带材边缘部的扩大。这称为“边缘鼓起(edging up)”和“边缘隆起(edge bulge)”。为了避免这种边缘鼓起和边缘损失，以前提出了使铸辊的冠面成形为挤压形成边缘处带材的凝壳，并且替代地或附加地，变更冷却速率，以使距带材边缘50毫米内的带材的中心处的固体分数大于金属的流体临界固体分数(fluidcritical solid fraction)。见美国专利No.6,079,480和EP 0788854。这些途径涉及降低距带材边缘50毫米内的铸带的温度，以使带材的边缘不包含糊状金属。′480专利将流体临界固体分数定义为没有流动性并开始具有强度的固体分数(即，带材厚度中心处每单位体积的固相)。该途径也减小了因边缘鼓起导致的附加剪边引起的金属损失，因此增加了加工效率。

发明内容

本公开提供完全不同的途径，通过特意允许并控制距带材边缘50毫米内的边缘鼓起或边缘隆起，来在铸造期间改善边缘质量。我们发现，当铸带边缘附近的凝壳之间的金属呈糊状即具有流动性并使薄铸带发生边缘鼓起时，带材的边缘附近的温度相对于带材宽度中心部可能增加。我们发现在边缘部维持较高温度并控制边缘鼓起能改善铸带的边缘质量。本发明公开了一种连续铸造金属带材的方法，包括以下步骤：

组装一对可相对旋转的铸辊和金属供给系统，这对铸辊的铸造表面横向定位成在其间形成辊隙，穿过该辊隙能够铸造薄铸带，而所述金属供给系统能够供给熔融钢到辊隙上方，铸辊的冠面成形为使得距铸带边缘50毫米内的铸带边缘部具有比带材宽度中心部的铸带高的温度；

在铸造区域中在辊隙上方形成被支持于铸造表面上的熔融钢的铸池，并控制邻接辊隙端部的侧坝以限制铸池；和

形成铸带，使得距各铸带边缘50毫米内的铸带边缘部的温度高于带材宽度中心部的铸带。

可通过高温计(pyrometer)在辊隙下方的带材中心部和边缘部的表面测量带材的温度。铸带边缘部的温度可比带材宽度中心部的铸带高约10℃或10℃以上。替代地或附加地，铸带边缘部的温度可比带材宽度中心部的铸带高约25℃或25℃以上，也可比带材宽度中心部的铸带高约50℃或50℃以上。

该方法可包括以下步骤：形成铸带以使距各铸带边缘50毫米(约2英寸)内的带材中心部在凝壳之间具有糊状金属。或者，距各铸带边缘60毫米(约2.4英寸)内的带材中心部可在凝壳之间具有糊状金属。铸带边缘部可在距铸带边缘约60毫米内具有并带材宽度中心部的带材高的温度。此外，该方法还可包括以下步骤：控制辊隙下方凝壳之间的糊状金属量，以按照需要控制和维持有限的边缘鼓起或边缘隆起。这种边缘鼓起通常能够在铸辊下游的热轧机处被轧掉。

连续铸造金属带材的方法可包括以下步骤：将铸造期间通过铸带边缘的铸带形成到至少一个侧坝中的槽控制为小于2.5毫米(约0.098英寸)的深度。或者，该方法可包括将槽的深度控制为小于1.5毫米(约0.059英寸)。替代地或附加地，该方法可包括以下步骤：在铸造期间通过铸带形成到至少一个侧坝中的槽在深度上大于2.5毫米时，使侧坝致动器朝铸辊的端部移动侧坝。这种侧坝磨损能够得到控制，以抑制边缘损失。