專利名稱：：鑄造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在雙輥連鑄機(jī)中鋼帶的鑄造。
背景技術(shù)：
：在雙輥連鑄機(jī)中，熔融金屬被引導(dǎo)到一對相反轉(zhuǎn)動的被冷卻的水平鑄造輥之間，以使金屬殼(shell)凝固在移動輥表面，并在鑄造輥之間的輥隙(nip)處合起來，以產(chǎn)生從輥之間的輥隙向下輸送的凝固的帶產(chǎn)品。術(shù)語“輥隙”在這里被用于指代一般區(qū)域，在該區(qū)域輥是最接近在一起。熔融金屬可從澆包中傾注入較小的容器，從該容器熔融金屬流過位于輥隙上方的金屬輸送噴嘴，立即在輥隙上形成支撐在輥的鑄造表面上的并且沿輥隙的長度延伸的熔融金屬的鑄造池。這個(gè)鑄造池通常被限定在以與輥的末端表面滑動嚙合方式固定的側(cè)板或擋板之間，以堵塞鑄造池的兩端，防止流出。在雙輥連鑄機(jī)中鑄造鋼帶時(shí)，鑄造池一般是超過1550℃、通常是1600℃及更高的溫度，并且必須實(shí)現(xiàn)在輥的整個(gè)鑄造表面上對鋼水的非常快速且均勻的冷卻，以在鑄造輥的每個(gè)旋轉(zhuǎn)期間，在鑄造表面上暴露于鋼水鑄造池的短時(shí)期內(nèi)形成凝固殼(shell)。再者，重要的是實(shí)現(xiàn)均勻凝固以避免在輥隙處合成在一起形成鋼帶的凝固殼的變形。該殼的變形可導(dǎo)致被稱為“鱷魚皮”表面粗糙的表面缺陷。鱷魚皮表面粗糙被說明在圖1中，并包含在40至80微米的帶表面的、以5至10毫米的周期的、周期性的上下起伏，由表面光度計(jì)測量。即使明顯的表面變形和缺陷被避免，在殼生長和殼變形中微小的不規(guī)則仍將導(dǎo)致液體夾帶在鋼帶的中間部分中兩個(gè)殼之間的分離槽或孔穴中。這些孔穴被產(chǎn)生作為夾帶的液體凝固，并引起由x射線觀察到的在鋼帶中的孔隙，該孔隙如在這里的圖2和在我們的文章中的圖2b中所示；我們的文章題目為“RecentDevelopmentsinProjectMtheJointDevelopmentofLowCarbonSteelStripCasting”，由BHP和IHI在METECCongress99，DusseldorfGermany(June13-15，1999)上發(fā)表。由于該帶因由孔穴產(chǎn)生的裂縫和在張力作用下的該帶潛在破裂而不能被用作冷軋的供料，這使得必須進(jìn)行該帶的聯(lián)機(jī)熱軋以消除孔隙。迄今認(rèn)為，這種內(nèi)部孔隙在鑄造的薄鑄造帶中是不可避免的，其必須通過聯(lián)機(jī)熱軋被消除。然而，在仔細(xì)考慮可引起不均勻凝固的因素和在控制這些多種因素以雙輥連鑄機(jī)鑄造鋼帶中的廣泛經(jīng)驗(yàn)之后，我們確定實(shí)現(xiàn)更均勻殼生長而避免鱷魚皮表面粗糙、以及還有避免顯著的液體夾帶(liquidentrapment)、從而基本上減少孔隙是可能的。
發(fā)明內(nèi)容依據(jù)本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶的方法，包括步驟裝配一對被冷卻的鑄造輥，在該對輥之間具有一輥隙和限定封閉相鄰的輥隙末端；引導(dǎo)具有至少70ppm、通常低于250ppm的總氧含量和在20到60ppm之間的游離氧含量的鋼水在該對鑄造輥之間，以在所述鑄造輥之間在一溫度形成鑄造池，使得形成在所述鑄造池中的大多數(shù)氧化夾雜物處于液態(tài)；相反轉(zhuǎn)動所述鑄造輥并從所述鋼水傳遞熱量，以在所述鑄造輥的表面形成金屬殼，使得所述殼生長以包括相關(guān)于所述鋼水的總氧含量的氧化夾雜物、并形成沒有鱷魚表面粗糙的鋼帶；和通過在所述鑄造輥之間的輥隙從所述凝固的殼形成凝固的薄鋼帶。依據(jù)本發(fā)明，還提供一種生產(chǎn)具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶的方法，包括步驟裝配一對被冷卻的鑄造輥，在該對輥之間具有一輥隙和限定封閉相鄰的輥隙末端；引導(dǎo)具有至少100ppm的總氧含量和在30和50ppm之間的游離氧含量的鋼水在該對鑄造輥之間，以在所述鑄造輥之間在一溫度形成鑄造池，使得形成在所述鑄造池中的大多數(shù)氧化夾雜物處于液態(tài)；相反轉(zhuǎn)動所述鑄造輥并從所述鋼水傳遞熱量，以在所述鑄造輥的表面形成金屬殼，使得所述殼生長以包括相關(guān)于所述鋼水的總氧含量的氧化夾雜物、并形成沒有鱷魚表面粗糙的鋼帶；和通過在所述鑄造輥之間的輥隙從所述凝固的殼形成凝固的薄鋼帶。盡管也可用于不銹鋼的制作，但已發(fā)現(xiàn)本方法在低碳鋼的制作中特別有用。在任何情況下，鋼殼可具有氧化錳、二氧化硅和氧化鋁夾雜物，以產(chǎn)生具有距離帶表面2微米深的每平方毫米至少120個(gè)氧化夾雜物的每單位面積密度的鋼帶。夾雜物的熔點(diǎn)可低于1600℃，優(yōu)選是大約1580℃，并且低于鑄造池中金屬的溫度。包括MnO、SiO2和Al2O3的氧化夾雜物可分布在鑄造池的鋼水中，具有每立方厘米2至4克之間的夾雜物密度。不受理論所限制，在鑄造期間通過控制生長的速度和凝固金屬殼生長的分布，鱷魚皮表面粗糙度的避免和較低孔隙率確信被實(shí)現(xiàn)。避免殼變形的主要因素被發(fā)現(xiàn)是由在鑄造表面上鋼水中凝固成核位置的良好分布、以及尤其在成核之后立即凝固的初始階段中的控制的殼生長速度引起的。另外，我們發(fā)現(xiàn)，重要的是在凝固殼經(jīng)過鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變之前，殼達(dá)到了大于0.30毫米的足夠厚度，以抵抗伴隨這個(gè)轉(zhuǎn)變由體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力，另外從鐵素體向奧氏體相位的轉(zhuǎn)變發(fā)生在殼通過輥隙之前。這通常是足以抵抗由伴隨這個(gè)轉(zhuǎn)變的體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力。例如，在每平方米14.5兆瓦特級的熱通量的情況下，每個(gè)殼的厚度在鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變開始時(shí)可是大約0.32毫米，在轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)是大約0.44毫米和在輥隙處是大約0.78毫米。我們還確定，通過具有每平方毫米至少120個(gè)的每單位面積密度的成核來避免鱷魚皮粗糙。我們認(rèn)為，這種鱷魚皮粗糙也可通過在鑄造池的上部或彎月面區(qū)域中在初始20毫秒凝固期間產(chǎn)生每平方米小于25兆瓦特的控制的熱通量來避免，以形成共格凝固殼，并確保這些殼的被控制的生長速度，以這種方法，避免可導(dǎo)致在帶中液體夾帶的殼變形。用于初始凝固的成核位置的良好分布可通過使用具有一種構(gòu)造(texture)的鑄造表面來實(shí)現(xiàn)，該構(gòu)造由離散凸起的隨機(jī)圖案形成。鑄造表面的所述離散凸起可具有至少20微米的平均高度，以及它們可具有每平方毫米5個(gè)至200個(gè)隆起之間的平均表面分布。在任何情況下，每個(gè)輥的鑄造表面可被由保護(hù)層所覆蓋的噴砂基底限定。更具體地，保護(hù)涂層可是電鍍金屬涂層。進(jìn)一步更具體地，基底可是銅，鍍層可以是鉻。鑄造池中的鋼水可是具有以重量計(jì)在0.001％至0.1％的范圍內(nèi)的碳含量、以重量計(jì)在0.1％至2.0％的范圍內(nèi)的錳含量、以及以重量計(jì)在0.01％至10％的范圍內(nèi)的硅含量的低碳鋼。鋼水可具有以重量計(jì)0.01％級或更少的鋁含量。鋼水可具有在鋼帶中產(chǎn)生MnO·SiO2·Al2O3夾雜物的錳、硅和鋁的氧化物，在MnO·SiO2·Al2O3夾雜物中MnO/SiO2的比率在1.2至1.6的范圍內(nèi)以及該夾雜物中Al2O3含量少于40％。該夾雜物可包括至少3％的Al2O3。本發(fā)明的部分是通過按照如上述的方法步驟制造具有改進(jìn)的表面粗糙度和孔隙率的新型鋼帶，對于我們的理解而言，鋼帶的成份已通過上述說明的使用在形成鋼帶中的處理步驟被說明。為了更充分解釋本發(fā)明，參考附圖將說明在雙輥連鑄機(jī)中鑄造低碳鋼帶的大量試驗(yàn)，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)薄鋼帶中的鱷魚皮表面粗糙的照片；圖2是顯示現(xiàn)有技術(shù)薄鋼帶中的孔隙的x射線照片；圖3是可依據(jù)本發(fā)明操作的連續(xù)式帶連鑄機(jī)的平面圖；圖4是顯示圖3中的帶連鑄機(jī)的側(cè)視圖；圖5是圖3中沿線5-5上的垂直截面圖；圖6是圖3中沿線6-6上的垂直截面圖；圖7是圖3中沿線7-7上的垂直截面圖；圖8顯示夾雜物熔點(diǎn)對在雙輥鑄造試驗(yàn)中使用硅/錳鎮(zhèn)靜鋼獲得的熱通量的影響；圖9是顯示在凝固鋼帶中微凝固夾雜物波帶的Mn的能量分散光譜(energydispersivespectroscopy)(EDS)圖；圖10是顯示改變錳對硅的含量對夾雜物液相線溫度的影響的圖；圖11顯示氧化鋁含量(從帶夾雜物中測量的)和脫氧效率之間的關(guān)系；圖12是用于MnO·SiO2·Al2O3的三元相圖；圖13顯示氧化鋁含量夾雜物和液相線溫度之間的關(guān)系；圖14顯示鋼水中的氧對表面張力的影響；圖15是關(guān)于在不同鋼清潔度級可用于成核的夾雜物的計(jì)算結(jié)果的圖表；圖16說明MnO/SiO2比率對夾雜物熔點(diǎn)的影響；圖17說明在低碳鋼帶鑄造期間對從帶連鑄機(jī)中不同位置采集的樣本實(shí)施的夾雜物分析所獲得的MnO/SiO2比率；圖18說明以不同含量添加Al2O3對夾雜物熔點(diǎn)的影響；圖19說明在鑄造低碳鋼時(shí)在可靠操作區(qū)域內(nèi)如何調(diào)整氧化鋁水平，以保持氧化夾雜物的熔點(diǎn)低于約1580℃的鑄造溫度；圖20說明使用變化的總氧量和Al2O3含量的鋼鑄造的結(jié)果；圖21說明在鋼樣本在具有180微米間距和60微米深度的規(guī)則圖案的脊的構(gòu)造基底上凝固期間獲得的熱通量值，以及將這些值與在噴砂基底上凝固期間獲得的值的比較；圖22所示為在連續(xù)浸漬試驗(yàn)(diptest)中獲得的最大熱通量測量值，其中鋼從四種不同熔融被凝固在脊?fàn)畹暮蛧娚盎咨希粓D23示出了對由圖22的浸漬試驗(yàn)中得到的凝固殼內(nèi)鱷魚皮缺陷的物理測量的結(jié)果；圖24示出了由圖22的浸漬試驗(yàn)中得到的凝固殼厚度的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的測量結(jié)果；圖25和26是在脊?fàn)罨咨闲纬傻臍け砻娴娘@微照片，該基底具有不同的脊深度；圖27是凝固在由棱錐形凸起的規(guī)則圖案形成有構(gòu)造的基底上的殼表面的顯微照片；圖28是凝固在噴砂基底上的鋼殼表面的顯微照片；圖29至33是顯示在使用雙輥連鑄機(jī)鑄造薄帶的過程中、直接在鋼水的鑄造池上方的澆口盤內(nèi)鋼熔融產(chǎn)品的總氧含量的圖表；和圖34至38是顯顯示在使用雙輥連鑄機(jī)鑄造薄帶的過程中、直接位于鋼水鑄造池上方的澆口盤內(nèi)的圖29至33中同一鋼水中的游離氧含量的圖表。具體實(shí)施例方式為便于理解的本發(fā)明原理，現(xiàn)參考附圖并使用專用語言描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而應(yīng)該理解，并不因此而限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出各種變化和進(jìn)一步的修改，并且可以做出對本發(fā)明的原理的進(jìn)一步的應(yīng)用。圖3至7說明可依據(jù)本發(fā)明操作的的雙輥連續(xù)式帶連鑄機(jī)。該鑄造機(jī)包括直立在工廠地面12上的主機(jī)架11。架11支撐鑄造輥滑架(carriage)13，該滑架13可水平滑動在組裝工部(assemblystation)14和鑄造工部(castingstation)15之間?；?3承載一對平行鑄造輥16，在從澆包17經(jīng)澆口盤18和輸送噴嘴19的鑄造操作中熔融金屬被供給至該輥16，以產(chǎn)生鑄造池30。鑄造輥16是水冷的，以使殼固化在運(yùn)動的輥表面16A上并在輥之間的輥隙處合在一起，以在輥的出口產(chǎn)生凝固的帶產(chǎn)品20。該產(chǎn)品20被提供給標(biāo)準(zhǔn)卷取機(jī)21，隨之被傳送至第二卷取機(jī)22。容器23被安裝在毗鄰鑄造工部的機(jī)架上，如果在鑄造操作中出現(xiàn)產(chǎn)品的嚴(yán)重畸形或其它嚴(yán)重故障，熔融金屬可通過位于澆口盤上的溢流管24或通過拔出在該澆口盤一側(cè)的應(yīng)急插頭25轉(zhuǎn)移至該容器內(nèi)。輥滑架13包含滑架支架31，該滑架支架31通過在沿部分主機(jī)架伸展的導(dǎo)軌33上的輪32安裝，因而輥滑架13作為一整體被安裝為沿導(dǎo)軌33移動。滑架支架31支撐一對輥托架34，輥16被可旋轉(zhuǎn)地安裝在該輥托架34內(nèi)。輥托架34通過相互嚙合的互補(bǔ)滑動件35、36被安裝在滑架支架31上，以允許托架在液壓氣缸單元37、38的影響下在支架上移動，以調(diào)整壓鑄輥16間的輥隙，和當(dāng)需要形成穿過帶的不明顯的橫向線路時(shí)能夠使該輥快速移開一短時(shí)間間隔，以下將更詳細(xì)說明。通過雙動作的液壓活塞和氣缸單元39的作用，滑架作為一整體可沿導(dǎo)軌33移動，所述單元39被連接在輥滑架上的傳動懸臂40和主機(jī)架之間，從而可驅(qū)動為在組裝工部14和鑄造工部15之間移動輥滑架，反之亦然。鑄造輥16通過來自于電動機(jī)的驅(qū)動軸41和安裝在滑架支架31的傳動裝置而相反旋轉(zhuǎn)。輥16具有形成有一連串軸向延伸并且沿外周隔開的水冷卻通道的銅外圍壁，穿過輥的兩末端從供水管為該水冷卻通道提供冷水，所述供水管位于輥傳動軸41中并通過旋轉(zhuǎn)密封管43連接至供水軟管42。輥一般地直徑約500mm并且長度達(dá)2000mm，以生產(chǎn)2000mm寬的帶產(chǎn)品。澆包17完全屬于常規(guī)的結(jié)構(gòu)，并經(jīng)吊架(yoke)45被支撐在天車(overheadcrane)上，從那里其可被從熱金屬接收部定位。該澆包配備有由伺服氣缸驅(qū)動的塞桿46，以允許熔融金屬從該澆包通過出口噴嘴47和耐火護(hù)罩48流入澆口盤18。澆口盤18也屬于常規(guī)的結(jié)構(gòu)。其形成為由譬如氧化鎂(MgO)的耐火材料制造的寬盤。澆口盤的一側(cè)接收來自澆包的熔融金屬，并具有前述的溢流管24和應(yīng)急塞25。澆口盤的另一側(cè)具有一連串縱向隔開的金屬出口開口52。澆口盤的低部分承載用于在輥滑架支架31上安裝澆口盤的固定懸臂53，并在滑架支架上具有容納分度栓(indexingpeg)54的孔，以準(zhǔn)確地定位澆口盤。輸送噴嘴19被形成為由譬如氧化鋁石墨的耐火材料制造的加長體。輸送噴嘴19的下部分是錐形的，以向內(nèi)和向下會聚，這樣它能凸出進(jìn)入鑄造輥16間的輥隙。輸送噴嘴19具有安裝懸臂60，從而支撐其在輥滑架支架上，輸送噴嘴19的上部分形成有放置在安裝懸臂上的向外凸起的側(cè)凸緣55。噴嘴19可具有一連串水平隔開的通常垂直伸展的流動通道，以在輥的整個(gè)寬度上產(chǎn)生合適的金屬低速排出并將熔融金屬傳送進(jìn)輥間的輥隙，而不直接沖擊輥表面，在該輥表面上發(fā)生初始凝固。可替換地，噴嘴可具有單個(gè)連續(xù)的狹縫出口以直接將低速熔融金屬幕輸送入輥間輥隙和/或其被浸入熔融金屬池。當(dāng)輥滑架在鑄造工部時(shí)，所述池被一對緊貼輥的階躍端57固定的側(cè)封閉板56限定在輥的末端。側(cè)封閉板56由例如氮化硼的強(qiáng)耐火材料制造，并具有帶圓齒的側(cè)邊沿81以匹配輥階躍端57的曲率。側(cè)板可被安裝在板固定器82中，該板固定器82在一對液壓氣缸單元83的驅(qū)動下在鑄造工部處時(shí)是可移動的，以使側(cè)板與鑄造輥的階躍端相嚙合，從而在鑄造操作期間形成用于形成在鑄造輥上的金屬熔融池的端封閉。在鑄造操作期間，澆包塞桿46被啟動以允許熔融金屬從澆包中通過金屬輸送噴嘴傾倒至澆口盤，從那里流入鑄造輥。帶產(chǎn)品20的干凈頭端由裙板(aprontable)96的驅(qū)動而被引導(dǎo)至卷取機(jī)21的鉗爪。在形成干凈頭端后，通過液壓氣缸單元98的驅(qū)動，裙板96從主機(jī)架上的樞軸安裝97垂下并可向卷取機(jī)擺動。裙板96可對著由活塞和氣缸單元101驅(qū)動的上部帶引導(dǎo)片(upperstripguideflap)99運(yùn)行，帶產(chǎn)品20可以被限定在一對垂直側(cè)輥102之間。在頭端被引導(dǎo)進(jìn)卷取機(jī)的鉗爪后，卷取機(jī)旋轉(zhuǎn)以卷取帶產(chǎn)品20，裙板被允許擺回其無效位置，在那里裙板只從機(jī)架垂下，不限制帶產(chǎn)品被直接帶到卷取機(jī)21上。所得到的帶產(chǎn)品20可隨后被轉(zhuǎn)移至卷取機(jī)22以產(chǎn)生用于運(yùn)輸離開連鑄機(jī)的最后盤繞。在我們的美國專利第5,184,668號和5,277,243號以及國際專利申請PCT/AU93/00593中更充分地說明了在圖3至7中所述種類的雙輥連鑄機(jī)的全部細(xì)節(jié)。在參考圖3至7粗略說明了雙輥連鑄機(jī)的操作后，我們確定了被控制的因素，以鑄造基本上沒有在鑄造狀態(tài)下的鱷魚皮表面粗糙和孔隙的鋼帶。這種鋼帶不必受聯(lián)機(jī)熱軋的影響來消除孔隙，并可在鑄造狀態(tài)下被使用或用作冷軋的原料。在通常情況下，通過在凝固初始階段細(xì)致控制初始成核和初始熱通量以確保被控制的殼生長速度，可實(shí)現(xiàn)鱷魚皮表面粗糙和孔隙的改善。可通過提供不平的鑄造表面以確保成核位置的良好分布來控制初始成核現(xiàn)象，該不平表面由分散的凸起的隨機(jī)圖案形成，與該鋼水原料(feed)的大于70ppm、通常小于250ppm的總氧含量和在20到60ppm之間的游離氧含量的鋼化學(xué)成分一起，產(chǎn)生氧化夾雜物的良好分布以作為成核位置。鋼水原料的氧含量可以是至少100ppm的總氧含量和在30至50ppm之間的游離氧含量。例如，在鑄造輥的鑄造表面形成構(gòu)造表面(texturedsurface)可產(chǎn)生期望的成核位置分布，該構(gòu)造表面具有離散凸起的隨機(jī)圖案、所述凸起具有至少20微米的平均高度以及具有每平方毫米5和200個(gè)隆起之間的平均表面分布。熔融鑄造池的溫度被保持為在成核和凝固的初始階段期間大部分氧化夾雜物為液體狀態(tài)的溫度。我們還確定了初始接觸熱通量應(yīng)為這樣的在凝固的初始20毫秒期間從熔融金屬至鑄造表面熱傳遞不超過每平方米25兆瓦特以防止快速的殼生長和變形。這種殼生長的控制也可通過使用被選擇的表面狀態(tài)來完成。使用硅錳鎮(zhèn)靜低碳鋼的鑄造試驗(yàn)已證明鋼水內(nèi)氧化夾雜物的熔點(diǎn)影響在鋼凝固過程中獲得的熱通量，如圖8所示。低熔點(diǎn)氧化物提高了在熔融金屬和鑄造輥表面之間的熱傳遞速度。當(dāng)它們的熔點(diǎn)高于鑄造池中鋼的溫度時(shí)，不產(chǎn)生液態(tài)氧化夾雜物。因此，當(dāng)夾雜物熔點(diǎn)高于大約1600℃時(shí)熱傳遞速度顯著降低。鑄造池中夾雜物的熔點(diǎn)因此應(yīng)保持在1600℃及以下，具體是超過鑄造池中鋼水的溫度。在凝固的金屬殼和在薄鋼帶內(nèi)依次形成的氧化夾雜物包括在鋼殼凝固過程中形成的凝固夾雜物和在澆包中精煉的過程中形成的脫氧夾雜物。通過鑄造試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)對于鋁鎮(zhèn)靜鋼，如果不能避免高熔點(diǎn)氧化鋁夾雜物(熔點(diǎn)2050℃)的形成，則通過在組合物中添加鈣以提供液態(tài)CaO·Al2O3夾雜物，可限制高熔點(diǎn)氧化鋁夾雜物(熔點(diǎn)2050℃)的形成。鋼中的游離氧水平在冷卻過程中在彎月面上顯著減少，導(dǎo)致在靠近帶的表面處凝固的夾雜物的產(chǎn)生。這些凝固的夾雜物通過下述反應(yīng)主要形成MnO·SiO2由能量分散光譜(EDS)圖得到的帶的表面上凝固夾雜物的外觀被顯示在圖9中?？煽吹侥虋A雜物是非常纖細(xì)的(一般地小于2至3μm)并位于距表面10到20μm的帶中。在帶中的氧化夾雜物的一般大小分布在我們呈交給METEC大會99，杜塞爾多夫德國(1999年6月13-15)的題目為RecentDevelopmentsinProjectMtheJointDevelopmentofLowCarbonSteelStripCastingbyBHPandIHI的論文的圖3中顯示，其可提供更多信息。在硅錳鎮(zhèn)靜鋼中，凝固夾雜物的相對水平主要由鋼中的Mn和Si水平?jīng)Q定。圖10顯示Mn與Si的比對夾雜物的液相線溫度有顯著的影響。一種碳含量以重量計(jì)在0.001％至0.1％范圍內(nèi)、錳含量以重量計(jì)在0.1％至10％范圍內(nèi)、硅含量以重量計(jì)在0.01％至10％范圍內(nèi)、和鋁含量以重量計(jì)在0.01％級別或更少的錳硅鎮(zhèn)靜鋼在該鋼在鑄造池的上方區(qū)域冷卻的過程中可產(chǎn)生這樣的凝固氧化夾雜物。具體地，該鋼可具有下述成分，命名為M06脫氧夾雜物通常在鋼水在澆包內(nèi)與Al、Si和Mn脫氧化的過程中產(chǎn)生。因此，在脫氧化過程中形成的氧化夾雜物的成分主要是以Mn·SiO2·Al2O3為基礎(chǔ)的。這些脫氧化夾雜物隨機(jī)分布在帶內(nèi)并且比帶表面附近由游離氧的反應(yīng)形成的凝固夾雜物粗糙。夾雜物的鋁含量對鋼中的游離氧水平有強(qiáng)大的影響，并可用于控制熔化金屬內(nèi)的游離氧水平。圖11顯示隨著鋁含量的增加，鋼中的游離氧水平減少。如在后面的權(quán)利要求中，圖4中報(bào)告的游離氧是使用由HeraeusElectro-Nite制造的Celox測量系統(tǒng)測量的，和該測量規(guī)格化至1600℃以標(biāo)準(zhǔn)化游離氧含量報(bào)告。引入氧化鋁，MnO·SiO2夾雜物被稀釋并隨之活性減弱，接下來減少了游離氧水平，如從下述反應(yīng)看到的對于MnO-SiO2-Al2O3基夾雜物，夾雜物成分對液相線溫度的影響可從圖12所示的三元相圖表獲得。對薄鋼帶中氧化夾雜物的分析已顯示MnO/SiO2比率一般在0.6至0.8范圍內(nèi)，以及對于此模式，可以發(fā)現(xiàn)氧化夾雜物中氧化鋁的含量對夾雜物的夾雜物熔點(diǎn)(液相線溫度)影響最強(qiáng)，如圖13所示。我們已確定對于依據(jù)本發(fā)明的鑄造，重要的是具有足夠的凝固和脫氧化夾雜物并且在鋼的初始凝固溫度時(shí)處于使大部分夾雜物為液體狀態(tài)的溫度。鑄造池中的鋼水具有至少70ppm的總氧含量和在20至60ppm之間的游離氧含量以產(chǎn)生具有被鋼水的總氧含量和游離氧含量反映的氧化夾雜物水平的鋼殼，以促進(jìn)鋼在鑄造輥表面初始凝固時(shí)期的成核。凝固和脫氧化夾雜物都是氧化夾雜物并在金屬凝固過程中提供成核位置和對成核作出重要貢獻(xiàn)，但是脫氧化夾雜物可以是速度控制的，因?yàn)槊撗趸瘖A雜物的濃度可被改變的并且其濃度影響存在的游離氧的濃度。脫氧化夾雜物是非常大的，一般大于4微米，而凝固夾雜物一般小于2微米并以MnO·SiO2為基礎(chǔ)的且沒有Al2O3，而脫氧化夾雜物還將Al2O3作為夾雜物的一部分。已發(fā)現(xiàn)在使用上述M06級硅/錳鎮(zhèn)靜低碳鋼的鑄造試驗(yàn)中，如果在澆包精練過程中鋼的總氧含量減少至小于100ppm的低水平，熱通量被減少和鑄造被影響，而如果總氧含量至少高于100ppm和一般在200ppm的級別可獲得優(yōu)良鑄造結(jié)果。如下面更詳細(xì)描述的，澆包中的這些氧水平導(dǎo)致澆口盤中至少70ppm的總氧含量及在20到60ppm之間的游離氧含量，并且接下來略微降低鑄造池中的氧水平。在澆包處理過程中總氧含量可通過“LECO”裝置測量并被“沖洗”度(degreeof“rinsing”)控制，即經(jīng)由多孔塞或頂部噴管從澆包中溢出的氬的量、和處理的持續(xù)時(shí)間?？傃鹾客ㄟ^使用LECOTC-436氮/氧測定儀的常規(guī)處理測定，這在可從LECO得到的TC436氮/氧測定器指導(dǎo)手冊(印版號200-403，1996年4月修訂本，第7部分第7-1至7-4頁)中描述。為了確定由更高總氧含量獲得的增強(qiáng)的熱通量是否是因?yàn)樵阼T造過程中作為成核位置的氧化夾雜物的有效性，用澆包中的脫氧化物由鈣硅(Ca-Si)實(shí)現(xiàn)的鋼進(jìn)行了鑄造試驗(yàn)，將結(jié)果與使用公知的如M06級鋼的低碳Si-鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行的鑄造相比較。結(jié)果列在下表中表1M06與Cal-Sil級鋼之間的熱通量差異雖然錳和硅水平與正常的硅鎮(zhèn)靜級相似，當(dāng)氧化夾雜物中含有更多CaO時(shí)在Ca-Si熔煉(heat)中游離氧水平更低。這顯示在表2中。在Ca-Si熔煉中的熱通量因而更低，盡管夾雜物熔點(diǎn)更低。表2Ca-Si脫氧化物的礦渣組分在Ca-Si級中游離氧水平是低的，與使用M06級的40至50ppm相比較，一般是20至30ppm。氧是一種表面活性元素，因此游離氧水平的減少被預(yù)期減少鋼水和鑄造輥之間的浸濕并引起該金屬和鑄造輥之間熱傳遞速度的降低。然而，圖14顯示從40至20ppm的游離氧減少可能不足以增加表面張力至能解釋觀察到的熱通量減少的水平。在任何情況下，降低鋼中總氧和游離氧水平減少了夾雜物的體積，并因此減少用于初始成核的氧化夾雜物的數(shù)量。這對鋼殼和輥表面之間初始和繼續(xù)的接觸特性產(chǎn)生不利影響。浸漬試驗(yàn)工作顯示，要求大約120/mm2的每單位面積密度的成核，以在鑄造池的上方或彎月面區(qū)域內(nèi)對初始凝固產(chǎn)生足夠的熱通量。浸漬試驗(yàn)包括向前移動冷凍的塊進(jìn)入鋼水槽，前進(jìn)的速度嚴(yán)格模仿接觸雙輥連鑄機(jī)鑄造表面的狀況。當(dāng)塊移動穿過熔融槽時(shí)鋼在該冷凍塊上凝固以在該冷塊的表面產(chǎn)生一層凝固的鋼。該層的厚度可在其整個(gè)區(qū)域的各點(diǎn)被測量以測定凝固速度的變化和接下來在各位置熱傳遞的有效速度。整體凝固速度和總熱通量的測量可因此被確定。使用觀察到的凝固速度的凝固微結(jié)構(gòu)的改變和熱傳遞值的改變可以被關(guān)聯(lián)起來，并且與冷表面上初始凝固成核相關(guān)的結(jié)構(gòu)被檢測。在美國專利5,720,336中更全面描述了一種浸漬試驗(yàn)裝置。在初始成核上的液態(tài)鋼的氧含量和熱傳遞的關(guān)系已使用附錄1中所述的模型被檢測。該模型假設(shè)所有氧化夾雜物為球形的和均勻分布于整個(gè)鋼中。假設(shè)表面層為2μm和只有出現(xiàn)在表面層內(nèi)的夾雜物能參加鋼帶初始凝固的成核過程。該模型的輸入是鋼中的總氧含量、夾雜物直徑、帶厚度、鑄造速度和表面層厚度。輸出是以符合120/mm2的每單位面積的目標(biāo)成核密度的鋼中所需的總氧夾雜物的百分比。圖15是假設(shè)鋼帶厚度1.6mm和鑄造速度80m/min時(shí)，在由總氧含量表示的不同鋼清潔度水平下，為達(dá)到每單位面積的目標(biāo)成核密度，表面層中所需參加成核過程的氧化夾雜物的百分比圖。這顯示對于2μm大小的夾雜物和200ppm的總氧含量，在表面層中需要共20％的可利用氧化夾雜物以獲得120/mm2的每單位面積的目標(biāo)成核密度。然而，在80ppm總氧含量時(shí)，約需要50％夾雜物以獲得臨界成核速度，在40ppm總氧含量時(shí)氧化夾雜物的濃度將不足以適合目標(biāo)的單位面積成核密度。因此，鋼的氧含量需要被控制以產(chǎn)生至少100ppm和優(yōu)選地低于250ppm的總氧含量，一般地為大約200ppm。結(jié)果是該毗鄰鑄造輥的2微米深的層在初始凝固時(shí)將包含至少120/mm2的單位面積密度的氧化夾雜物。這些夾雜物將出現(xiàn)在最終凝固帶產(chǎn)品的外表面層并可被適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)所檢測，例如通過能量分散光譜(EDS)。示例在硅錳鎮(zhèn)靜低碳鋼帶中，我們已進(jìn)一步證實(shí)Al2O3在脫氧夾雜物中的出現(xiàn)可非常有利于確保那些夾雜物保持熔融，直到周圍的鋼溶液已凝固。對于錳/硅鎮(zhèn)靜鋼，夾雜物的熔點(diǎn)對錳與硅氧化物的比率改變非常敏感，對于某些比率夾雜物的熔點(diǎn)可以十分高，例如大于1700℃，該熔點(diǎn)阻止了令人滿意的液體膜在鑄造輥表面形成以及導(dǎo)致阻塞鋼水輸送系統(tǒng)中的流動通道。在脫氧夾雜物中有意產(chǎn)生Al2O3以至產(chǎn)生包括MnO、SiO2和Al2O3的三相氧化物系統(tǒng)可降低夾雜物熔點(diǎn)對于MnO/SiO2比率變化的敏感性，并且能夠降低熔點(diǎn)。圖16中說明了脫氧夾雜物的熔點(diǎn)對MnO/SiO2比率改變的敏感程度，該圖顯示了對應(yīng)相應(yīng)的MnO/SiO2比率夾雜物熔點(diǎn)的改變。當(dāng)鑄造低碳鋼帶時(shí)鑄造溫度約為1580℃。由圖16可看出，在某一MnO/SiO2比率范圍內(nèi)夾雜物的熔點(diǎn)明顯高于這個(gè)鑄造溫度，可能超過1700℃。這樣高的熔點(diǎn)不可能滿足確保氧化夾雜物保持液態(tài)和接下來在鑄造表面形成液體膜的需要。這樣的鋼組分因此不適合用于鑄造。而且，在輸送噴嘴和鋼水輸送系統(tǒng)的其它部分中流動通道的堵塞可能成為一個(gè)問題。雖然鋼中的錳和硅水平可根據(jù)產(chǎn)生理想的MnO/SiO2比率為目的而調(diào)整，確保在工業(yè)設(shè)備的實(shí)踐中實(shí)際獲得理想的比率是困難的。例如，我們已確定具有0.6％錳含量和0.3％硅含量的鋼組分是理想的化學(xué)配比和基于等效計(jì)算應(yīng)產(chǎn)生大于1.2的MnO/SiO2比率。然而，操作一工業(yè)級設(shè)備顯示獲得低得多的MnO/SiO2比率。這在圖17中顯示，該圖中MnO/SiO2比率來自對鋼樣品進(jìn)行的夾雜物分析，所述鋼樣品在M06鋼帶鑄造過程中取自一種工業(yè)級帶連鑄機(jī)的不同部位。不同的部位定義如下L1-澆包T1，T2，T3-從澆包接收金屬的澆口盤TP2，TP3-澆口盤下方的過渡連接件(transitionpiece)S，1，2-所形成的鋼帶的連續(xù)的部分。從圖17可看到，所測得的MnO/SiO2比率全部比大于1.2的計(jì)算的期望比率顯著地低。再者，MnO/SiO2比率的小變化，例如從0.9至0.8的降低可顯著地增加熔點(diǎn)。另外值得注意的是，在從澆包至鑄模的鋼轉(zhuǎn)移操作期間，暴露于空氣的鋼將引起再次氧化，該再次氧化將進(jìn)一步降低MnO/SiO2比率(Si具有比Mn更大的對氧的親和力，因此將形成更多的SiO2，從而降低該比率)。這個(gè)影響可在圖17中清楚地看到，在圖17中，在澆口盤(T1、T2、T3)、過渡連接件(TP2、TP3)和帶(S、1、2)中的MnO/SiO2比率低于在澆包(L1)中的MnO/SiO2比率。通過控制鋁的水平，MnO·SiO2·Al2O3基夾雜物可被控制，從而產(chǎn)生以下益處降低夾雜物的熔點(diǎn)，特別是在MnO/SiO2比率為較低值處；和減小夾雜物的熔點(diǎn)對MnO/SiO2比率的變化的敏感性。這些影響通過圖18說明，圖18顯示了具有不同的Al2O3含量的不同MnO/SiO2比率的夾雜物熔點(diǎn)的測量值。這些結(jié)果顯示不同的MnO/SiO2比率的低碳鋼可使用對Al2O3水平的適當(dāng)控制來進(jìn)行鑄造。圖19也顯示了用于不同MnO/SiO2比率的Al2O3含量的范圍，其將保證夾雜物熔點(diǎn)低于1580℃，該熔點(diǎn)是用于硅錳鎮(zhèn)靜低碳鋼的通常鑄造溫度?？梢钥吹剑珹l2O3含量的上限為從用于MnO/SiO2比率0.2的大約35％至用于MnO/SiO2比率1.6的大約39％。該最大值的增長是近似線性的，并且上限或最大Al2O3含量可因此表示為35+2.9(R-0.2)，其中R是MnO/SiO2比率。對于小于0.9的MnO/SiO2比率，其必不可少包含Al2O3以保證夾雜物熔點(diǎn)小于1580℃。大約3％的Al2O3的最小量是必需的，并且合理的最小量應(yīng)是10％的級別。對于在0.9以上的MnO/SiO2比率，使用可忽略的Al2O3含量理論上是可行的。然而，如前所述，在工業(yè)設(shè)備中實(shí)際獲得的MnO/SiO2比率可不同于理論或計(jì)算的預(yù)期值，并可在帶連鑄機(jī)中的不同位置而改變。再者，熔點(diǎn)可對該比率中較小改變非常敏感。因此理想的是，對于所有硅錳鎮(zhèn)靜低碳鋼，控制鋁水平以產(chǎn)生至少3％的Al2O3含量。圖20顯示在熔煉中控制鋁水平和總氧含量的組合效果，圖20給出了在供給鑄造池的澆口盤處測得的不同Al2O3水平和總氧含量值處的大量鑄造的結(jié)果。該鑄造基于可鑄造性能和測得的熱通量被劃分為“優(yōu)質(zhì)鑄造”(goodcast)或“低等鑄造”(poorcast)的等級。清楚的是，在推薦的鋁水平的范圍上，假如總氧含量是100ppm或更大、并且游離氧在30和50ppm之間，則可獲得優(yōu)質(zhì)鑄造。在鑄造試驗(yàn)之后，更大量的產(chǎn)品被產(chǎn)生，總氧含量和游離氧水平如圖29-38所示。我們發(fā)現(xiàn)，鋼水含量中的總氧含量須保持在大約70ppm以上，游離氧含量從20擴(kuò)展至60ppm。這如圖29至36依次所示，這些圖是在2003年8月3日至2003年10月2日之間制作出的。在圖29和34中所示的測量是在鑄造池上澆包中直接采集的總氧含量和游離氧的第一樣本(firstsample)。而且，總氧含量被通過上述的LECO儀器測量，游離氧被通過上述的Celox測量系統(tǒng)測量。在圖34中所示的游離氧水平是被標(biāo)準(zhǔn)化到1600℃的值的實(shí)際測量值，標(biāo)準(zhǔn)化值用于與權(quán)利要求書一致的游離氧的測量。這些游離氧和總氧被在鑄造池上方的澆口盤中立即測量，盡管在澆口盤中的鋼溫度高于在鑄造池中的鋼溫度，這些水平是在鑄造池中鋼水中的略微較低總氧和游離氧水平的指示。第一樣本的總氧和游離氧水平的測量的值如圖29和34所示，該樣本在鑄造池的填充期間或緊隨在鑄造池的填充之后在試驗(yàn)開始處采集。清楚的是，總氧和游離氧水平在試驗(yàn)期間被降低。圖30-33和35-38顯示直接在鑄造池上的澆包中總氧和游離氧的測量值，使用從試驗(yàn)期間采集的樣本2、3、4和5，以說明下降。另外，這些數(shù)據(jù)顯示本發(fā)明的實(shí)施，這些實(shí)施利用LMF的氧氣噴槍進(jìn)行高吹風(fēng)(120-180ppm)、低吹風(fēng)(70-90ppm)和超低吹風(fēng)(60-70ppm)。序號1090至1130被使用高吹風(fēng)實(shí)施，序號1130至1160被使用低吹風(fēng)實(shí)施，以及序號1160至1120被使用超低吹風(fēng)實(shí)施。這些數(shù)據(jù)顯示總氧隨吹風(fēng)實(shí)施的降低而減少，但游離氧水平?jīng)]有減少那么多。這些數(shù)據(jù)顯示最佳的工序是使用超低吹風(fēng)實(shí)施來吹風(fēng)，以保存可利用的氧，同時(shí)提供足夠的總氧和游離氧水平以實(shí)施本發(fā)明。從該數(shù)據(jù)可以看到，總氧含量是至少大約70ppm(除了一個(gè)逸出值(outlier)之外)，通常是低于200ppm，總氧水平一般在大約80ppm和150ppm之間。游離氧水平均在25ppm以上，一般集中在大約30和大約50ppm之間，這表示游離氧含量應(yīng)在20到60ppm之間。游離氧的高水平將引起氧結(jié)合在不期望的爐渣形成物中，而游離氧的低水平將導(dǎo)致用于有效的殼形成和帶鑄造的凝固夾雜物的不充分形成。在初始凝固時(shí)的池的彎月面水平處形成的凝固夾雜物會定位在最終帶產(chǎn)品的表面，并可通過除銹或酸洗被除去。另一方面，脫氧夾雜物一般分布在帶中。它們比凝固夾雜物更粗糙，并且大小一般在2至12微米的范圍內(nèi)。它們可容易地通過SEM(scanningelectronmicroscope，掃描電子顯微鏡)或其它技術(shù)來檢測。還有為了避免鱷魚皮粗糙，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變的凝固殼應(yīng)當(dāng)達(dá)到大于0.30毫米的足夠厚度。這個(gè)殼抵抗因伴隨從鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變的體積變化而在殼中產(chǎn)生的應(yīng)力。假定熱通量可在每平方米14.5兆瓦特的級別上，在鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始處該殼的厚度可是大約0.32毫米，在轉(zhuǎn)變結(jié)束是大約0.44毫米，以及在輥隙處是大約0.78毫米。我們還發(fā)現(xiàn)，在殼通過雙輥連鑄機(jī)之前在殼中鋼從鐵素體向奧氏體相位的轉(zhuǎn)變對于避免鱷魚皮粗糙和改善孔隙是重要的。同樣重要的是，氧夾雜物和成核被相對均勻地分布在鋼殼中。國際專利申請PCT/AU99/00641和相應(yīng)的美國申請09/743638公開了一種連續(xù)式鑄造鋼帶的方法，在其中鋼水的鑄造池被支撐在一個(gè)或多個(gè)淬火的由離散凸起的隨機(jī)圖案構(gòu)造的鑄造表面上。該隨機(jī)構(gòu)造的鑄造表面與先前提出的表面形成對比，先前提出的表面利用被設(shè)計(jì)來促進(jìn)熱傳遞的脊?fàn)畋砻?。隨機(jī)圖案構(gòu)造不易于形成鱷魚皮粗糙以及由高的初始熱傳遞速度引起的振動缺陷(chatterdefect)，隨機(jī)構(gòu)造比具有脊?fàn)顦?gòu)造的鑄造表面具有低得多的初始熱傳遞速度。為了阻止造成液體夾帶和帶多孔性的殼變形，我們發(fā)現(xiàn)初始熱傳遞速度應(yīng)當(dāng)?shù)陀诿科椒矫?5兆瓦特，優(yōu)選每平方米15兆瓦特的級別，其可以利用在鑄造表面上的隨機(jī)圖案構(gòu)造來獲得。再者，隨機(jī)圖案構(gòu)造還可有助于在鑄造表面上成核位置的均勻分布，結(jié)合上述的氧化夾雜物化學(xué)性質(zhì)的控制，在凝固初期提供均勻散布的成核的凝固殼的均勻散布核和基本上均勻的共格固化殼的形成，這對于防止可能導(dǎo)致液體夾帶和帶多孔性的任何殼變形是必要的。圖21示出了在兩種基底上的鋼樣本凝固期間獲得的熱通量值，第一種基底具有由加工的180微米間距和60微米深的脊形成的構(gòu)造，和第二種基底被噴砂以產(chǎn)生尖銳隆起狀凸起的隨機(jī)圖案，其具有每平方毫米20至50個(gè)隆起的數(shù)量級的表面密度和大約30微米的平均構(gòu)造深度，基底顯示7Ra的算術(shù)平均粗糙度值?？雌饋韲娚皹?gòu)造在凝固期間中產(chǎn)生更加均勻熱通量。更重要的是，沒有和脊?fàn)顦?gòu)造一樣產(chǎn)生的跟隨有急劇下降的初始熱通量的高峰，如上所解釋，該高峰是鱷魚皮缺陷的主要原因。噴砂表面或基底產(chǎn)生較低的初始熱通量值，隨后隨著凝固的進(jìn)展平緩得多地下降至仍然高于從脊?fàn)罨撰@得的熱通量值的數(shù)值。圖22示出了在連續(xù)浸漬試驗(yàn)中獲得的最大熱通量測量，使用噴砂基底和具有180微米間距和60微米脊深的脊?fàn)罨?。試?yàn)從不同熔融化學(xué)特性的四種鋼熔融進(jìn)行凝固。前三種熔融是不同銅含量的低殘留鋼，第四種熔融是高殘留鋼熔融。在脊?fàn)顦?gòu)造的情況下，對于有字母WB標(biāo)示試驗(yàn)要對基底進(jìn)行鋼絲刷清理，但在如由字母NO標(biāo)示的一些試驗(yàn)之前不用進(jìn)行鋼絲刷清理。在任何使用噴砂基底的連續(xù)試驗(yàn)之前不用進(jìn)行鋼絲刷清理?？梢钥吹?，對于所有鋼化學(xué)性質(zhì)，噴砂基底始終產(chǎn)生低于脊?fàn)罨椎淖畲鬅嵬恐?，并且不用鋼絲刷清理。對于所有鋼化學(xué)性質(zhì)，構(gòu)造基底始終產(chǎn)生低于脊?fàn)罨椎淖畲鬅嵬恐?，并且不用鋼絲刷清理。脊?fàn)罨资冀K產(chǎn)生較高的熱通量值，如果停止鋼絲刷清理一段時(shí)間，就會產(chǎn)生急劇升高的值，這說明對存在于鑄造表面上的氧化物有高得多的敏感性。檢驗(yàn)在圖22所示的浸漬試驗(yàn)中凝固的殼，并且測量鱷魚皮缺陷。測量結(jié)果如圖23所示?？梢钥吹?，沉積在脊?fàn)罨椎臍わ@示出實(shí)際的鱷魚皮缺陷，而沉積在噴砂基底上的殼沒有顯示任何鱷魚皮缺陷。殼還被測量了在其整個(gè)區(qū)域中的位置的全部厚度，以得出在圖24中測定的厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差測量值?？梢钥吹?，脊?fàn)顦?gòu)造比凝固在噴砂基底上的殼產(chǎn)生寬得多的厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差波動。凝固在噴砂基底上的殼具有顯著均勻的厚度，這與我們在安裝著具有噴砂構(gòu)造的輥的雙輥連鑄機(jī)中鑄造帶的經(jīng)驗(yàn)是一致的，生產(chǎn)這種可有效避免液體夾帶和產(chǎn)生孔隙的均勻厚度的殼是很有可能的。圖25、26、27和28是顯示凝固在四種不同基底和一種噴砂基底上的殼的表面成核的顯微照片，所述四種不同基底具有分別由180微米間距、20微米深度的規(guī)則脊形成的構(gòu)造(圖25)；由180微米間距、60微米深度的規(guī)則脊形成的構(gòu)造(圖26)；由160微米間距和20微米高度的正棱錐凸起形成的構(gòu)造(圖27)，而所述噴砂基底具有10Ra的算術(shù)平均粗糙度(圖28)。圖25和26顯示與構(gòu)造的脊對應(yīng)的大量成核帶區(qū)域，在初始凝固期間在整個(gè)該構(gòu)造的脊上散布液體氧化物。圖27和28顯示用于噴砂基底的氧化物覆蓋(coverage)與用于20微米高和160微米間距的棱錐凸起的規(guī)則網(wǎng)格圖案的氧化物覆蓋同樣多。因此，可以看到，由噴砂產(chǎn)生的離散凸起的隨機(jī)圖案限制了氧化物的擴(kuò)散和保證了可以用作成核位置的分離氧化物沉淀的均勻擴(kuò)散，這有利于在成核初期建立共格殼，其與被控制的殼生長速度相結(jié)合，使必要的顯著均勻厚度的殼的生長能夠避免液體夾帶和帶的多孔性。通過使用具有0.7至1.4mm級顆粒大小的譬如氧化鋁、二氧化硅或碳化硅的堅(jiān)硬顆粒材料來噴砂，可以使金屬基底具有合適的隨機(jī)構(gòu)造。例如，銅輥表面可被以這種方法噴砂，以施加合適的構(gòu)造及具有50微米厚度級的薄鉻涂層的構(gòu)造表面。作為選擇，也可能直接將構(gòu)造表面應(yīng)用至鎳基底，而不用額外的保護(hù)層。也可以利用化學(xué)沉積或電解沉積形成涂層來獲得合適的隨機(jī)構(gòu)造。然而，用于在鑄造表面上成核位置的分布的鑄造輥的基底構(gòu)造中隨機(jī)圖案與成核位置的數(shù)量不直接相關(guān)。如前所述，可以期望每平方毫米至少120個(gè)包括MnO、SiO2和Al2O3的氧化夾雜物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，鋼可具有與鑄造輥表面的構(gòu)造中的隆起無關(guān)的氧化夾雜物分布。然而，如上所述，鑄造輥表面中的隆起有利于鋼中氧化夾雜物分布的均勻性。雖然在附圖和前述說明中詳細(xì)圖解和描述了本發(fā)明，但應(yīng)認(rèn)為這些是說明性的而不是在性質(zhì)上進(jìn)行限制，應(yīng)該理解，僅示出和描述了一些優(yōu)選實(shí)施例，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)的所有變化和修改均將受到保護(hù)。附錄1a.符號列表w＝輥寬度，mt＝帶厚度，mmms＝澆包中鋼重量，噸□s＝鋼密度，kg/m3□I＝夾雜物密度，kg/m3Ot＝鋼中總氧量，ppmd＝夾雜物直徑，mvI＝一個(gè)夾雜物的體積，m3mI＝夾雜物質(zhì)量，kgNt＝夾雜物總數(shù)量ts＝表面層厚度，μmNs＝表面中存在的夾雜物總數(shù)量(可以參與在成核過程的)u＝鑄造速度，m/minLs＝帶長度，mAs＝帶表面面積，m2Nreq＝滿足目標(biāo)成核密度所需要的夾雜物總數(shù)量NCt＝每單位面積密度的目標(biāo)成核，number/mm2(從浸漬試驗(yàn)獲得)Nav＝用于初始成核過程的在鑄造輥的表面的鋼水中可得到的總夾雜物的％b.等式(1)mI＝(Ot×ms×0.001)/0.42注對于Mn-Si鎮(zhèn)靜鋼，需要0.42kg的氧來產(chǎn)生1kg的具有30％MnO、40％SiO2和30％Al2O3的組分的夾雜物。對于Al-鎮(zhèn)靜鋼(具有Ca添加物)，需要0.38kg的氧來產(chǎn)生1kg的具有50％Al2O3和50％CaO的組分的夾雜物。(2)vI＝4.19×(d/2)3(3)Nt＝mi/(□i×Nt/t)(4)Ns＝(2.0ts×0.001×Nt/t)(5)Ls＝(ms×1000)/(□s×w×t/1000)(6)As＝2.0×Ls×w(7)Nreq＝As×106×NCt(8)Nav％＝(Nreq/Ns)×100.0等式1計(jì)算鋼中夾雜物的質(zhì)量。等式2計(jì)算一個(gè)假定是球形的夾雜物的體積。等式3計(jì)算鋼中可得到的夾雜物的總數(shù)量。等式4計(jì)算表面層中可得到的夾雜物的總數(shù)量(假定各側(cè)為2μm)。注意，這些夾雜物僅可參與初始成核。等式5和等式6用于計(jì)算帶的總表面積。等式7計(jì)算為滿足目標(biāo)成核速度而在表面所需要的夾雜物的數(shù)量等式8用于計(jì)算必須參與成核過程的在表面上可得到的總夾雜物的百分?jǐn)?shù)。注意假如這個(gè)數(shù)大于100％，則在表面的夾雜物的數(shù)量不足以滿足目標(biāo)成核速度。權(quán)利要求1.一種通過連續(xù)鑄造來生產(chǎn)具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶的方法，其包括如下步驟a)裝配一對被冷卻的鑄造輥，在該對輥之間具有一輥隙并且該對輥具有鄰近所述輥隙的端部的限制封閉物；b)引導(dǎo)具有至少100ppm的總氧含量和在30到50ppm之間的游離氧含量的鋼水在該對鑄造輥之間，以在所述鑄造輥之間在一溫度形成一鑄造池，使得形成在所述鑄造池中的大多數(shù)氧化夾雜物處于液態(tài)；c)相反轉(zhuǎn)動所述鑄造輥并從所述鋼水傳遞熱量，以在所述鑄造輥的表面形成金屬殼，使得所述殼生長以包括相關(guān)于所述鋼水的總氧含量的氧化夾雜物、并形成沒有鱷魚表面粗糙的鋼帶；和d)通過在所述鑄造輥之間的所述輥隙從所述凝固的殼形成凝固的薄鋼帶。2.如權(quán)利要求1所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中鑄造池的溫度低于1600℃。3.如權(quán)利要求1所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中包括另外步驟在所述鑄造輥的鑄造表面形成一構(gòu)造表面，該表面具有離散凸起的隨機(jī)圖案、具有至少20微米的平均高度和具有每平方毫米在5到200個(gè)之間的隆起的平均表面分布。4.如權(quán)利要求1所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中包括MnO、SiO2和Al2O3的所述氧化夾雜物以每立方厘米在2到4克之間的夾雜物密度被分布在所述鑄造池的鋼水中。5.如權(quán)利要求1所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中所述鑄造池中的鋼水是具有碳含量以重量計(jì)在0.001％至0.1％的范圍內(nèi)、錳含量以重量計(jì)在0.1％至10.0％的范圍內(nèi)、以及硅含量以重量計(jì)在0.01％至10％的范圍內(nèi)的低碳鋼。6.如權(quán)利要求1所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中所述鋼殼的錳、硅和鋁的氧化夾雜物使得產(chǎn)生具有2微米深的每平方毫米至少120個(gè)氧化夾雜物的每單位面積密度的鋼帶。7.一種通過連續(xù)鑄造生產(chǎn)具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶的方法，其中包括如下步驟a)裝配一對被冷卻的鑄造輥，在該對輥之間具有一輥隙并且該對輥具有鄰近所述輥隙的端部的限制封閉物；b)引導(dǎo)具有至少70ppm的總氧含量和在20到60ppm之間的游離氧含量的鋼水在該對鑄造輥之間，以在所述鑄造輥之間在一溫度形成一鑄造池，使得形成在所述鑄造池中的大多數(shù)氧化夾雜物處于液態(tài)；c)相反轉(zhuǎn)動所述鑄造輥并從所述鋼水傳遞熱量，以在所述鑄造輥的表面形成金屬殼，使得所述殼生長以包括相關(guān)于所述鋼水的總氧含量的氧化夾雜物、并形成沒有鱷魚表面粗糙的鋼帶；和d)通過在所述鑄造輥之間的所述輥隙從所述凝固的殼形成凝固的薄鋼帶。8.如權(quán)利要求7所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中鑄造池的溫度低于1600℃。9.如權(quán)利要求7所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中包括另外步驟在所述鑄造輥的鑄造表面形成一構(gòu)造表面，該表面具有離散凸起的隨機(jī)圖案、具有至少20微米的平均高度和具有每平方毫米在5到200個(gè)之間的隆起的平均表面分布。10.如權(quán)利要求7所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中包括MnO、SiO2和Al2O3的所述氧化夾雜物以每立方厘米在2到4克之間的夾雜物密度被分布在所述鑄造池的鋼水中。11.如權(quán)利要求7所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中所述鑄造池中的鋼水是具有碳含量以重量計(jì)在0.001％至0.1％的范圍內(nèi)、錳含量以重量計(jì)在0.1％至10.0％的范圍內(nèi)、以及硅含量以重量計(jì)在0.01％至10％的范圍內(nèi)的低碳鋼。12.如權(quán)利要求7所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中所述鋼殼的錳、硅和鋁的氧化夾雜物使得產(chǎn)生具有2微米深的每平方毫米至少120個(gè)氧化夾雜物的每單位面積密度的鋼帶。13.如權(quán)利要求7所述的通過連續(xù)鑄造制造具有低表面粗糙度和低孔隙率的鋼帶的方法，其中所述鑄造池中的鋼水具有少于0.01％級別的鋁含量。14.一種具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，制造該帶的步驟包括a)裝配一對被冷卻的鑄造輥，在該對輥之間具有一輥隙并且該對輥具有鄰近所述輥隙的端部的限制封閉物；b)引導(dǎo)具有至少100ppm的總氧含量和在30到50ppm之間的游離氧含量的鋼水在該對鑄造輥之間，以在所述鑄造輥之間在一溫度形成一鑄造池，使得形成在所述鑄造池中的大多數(shù)氧化夾雜物處于液態(tài)；c)相反轉(zhuǎn)動所述鑄造輥并從所述鋼水傳遞熱量，以在所述鑄造輥的表面形成金屬殼，使得所述殼生長以包括相關(guān)于所述鋼水的總氧含量的氧化夾雜物、并形成沒有鱷魚表面粗糙的鋼帶；和d)通過在所述鑄造輥之間的所述輥隙從所述凝固的殼形成凝固的薄鋼帶。15.如權(quán)利要求14所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鑄造池的溫度低于1600℃。16.如權(quán)利要求14所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鑄造池中的鋼水具有少于0.01％級別的鋁含量。17.如權(quán)利要求14所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，包括另外步驟在所述鑄造輥的鑄造表面形成一構(gòu)造表面，該表面具有離散凸起的隨機(jī)圖案、具有至少20微米的平均高度和具有每平方毫米在5到200個(gè)之間的隆起的平均表面分布。18.如權(quán)利要求14所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中包括MnO、SiO2和Al2O3的所述氧化夾雜物以每立方厘米在2到4克之間的夾雜物密度被分布在所述鑄造池的鋼水中。19.如權(quán)利要求14所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鑄造池中的鋼水是具有碳含量以重量計(jì)在0.001％至0.1％的范圍內(nèi)、錳含量以重量計(jì)在0.1％至10.0％的范圍內(nèi)、以及硅含量以重量計(jì)在0.01％至10％的范圍內(nèi)的低碳鋼。20.如權(quán)利要求14所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鋼殼的錳、硅和鋁的氧化夾雜物使得產(chǎn)生具有2微米深的每平方毫米至少120個(gè)氧化夾雜物的每單位面積密度的鋼帶。21.一種具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，制造該帶的步驟包括a)裝配一對被冷卻的鑄造輥，在該對輥之間具有一輥隙并且該對輥具有鄰近所述輥隙的端部的限制封閉物；b)引導(dǎo)具有至少70ppm的總氧含量和在20到60ppm之間的游離氧含量的鋼水在該對鑄造輥之間，以在所述鑄造輥之間在一溫度形成一鑄造池，使得形成在所述鑄造池中的大多數(shù)氧化夾雜物處于液態(tài)；c)相反轉(zhuǎn)動所述鑄造輥并從所述鋼水傳遞熱量，以在所述鑄造輥的表面形成金屬殼，使得所述殼生長以包括相關(guān)于所述鋼水的總氧含量的氧化夾雜物、并形成沒有鱷魚表面粗糙的鋼帶；和d)通過在所述鑄造輥之間的所述輥隙從所述凝固的殼形成凝固的薄鋼帶。22.如權(quán)利要求21所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鑄造池的溫度低于1600℃。23.如權(quán)利要求21所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，包括另外步驟在所述鑄造輥的鑄造表面形成一構(gòu)造表面，該表面具有離散凸起的隨機(jī)圖案、具有至少20微米的平均高度和具有每平方毫米在5到200個(gè)之間的隆起的平均表面分布。24.如權(quán)利要求21所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中包括MnO、SiO2和Al2O3的所述氧化夾雜物以每立方厘米在2到4克之間的夾雜物密度被分布在所述鑄造池的鋼水中。25.如權(quán)利要求21所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鑄造池中的鋼水是具有碳含量以重量計(jì)在0.001％至0.1％的范圍內(nèi)、錳含量以重量計(jì)在0.1％至10.0％的范圍內(nèi)、以及硅含量以重量計(jì)在0.01％至10％的范圍內(nèi)的低碳鋼。26.如權(quán)利要求21所述的具有低表面粗糙度和低孔隙率的薄鑄造帶，其中所述鋼殼的錳、硅和鋁的氧化夾雜物使得產(chǎn)生具有2微米深的每平方毫米至少120個(gè)氧化夾雜物的每單位面積密度的鋼帶。全文摘要一種通過鑄造生產(chǎn)具有低表面粗糙度和低孔隙率的鑄造鋼帶的方法，使用具有至少大約70ppm的總氧含量和在20到60ppm之間的游離氧含量的鋼水，以及允許大多數(shù)氧化夾雜物處于液體狀態(tài)的溫度?？傃鹾靠墒侵辽?00ppm，以及游離氧含量在30和50ppm之間。通過該方法生產(chǎn)的鋼帶可具有距離帶表面大約2微米深、每平方厘米至少120個(gè)氧化夾雜物的每單位面積密度。文檔編號C22C38/06GK1753744SQ200480005103公開日2006年3月29日申請日期2004年1月23日優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日發(fā)明者拉馬·B·馬哈帕特拉,沃爾特·布萊杰德申請人:紐科爾公司