專利名稱：用于控制邊緣質(zhì)量的帶材鑄造方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在雙輥鑄機(jī)中通過連鑄鑄造金屬帶材。
背景技術(shù)：
在雙輥鑄機(jī)中，向一對受到冷卻的相對旋轉(zhuǎn)的水平鑄輥之間引入熔融金屬，以在 移動的輥面上形成金屬凝殼，并在鑄輥之間的輥隙處匯集金屬凝殼，以生成從鑄輥之間的 輥隙向下供給的凝固的帶材產(chǎn)品。本文使用的術(shù)語“輥隙”是指鑄輥彼此最靠近的全體區(qū) 域。熔融金屬可從澆包澆注到一個(gè)較小的容器或一系列較小的容器中，并從容器通過位于 輥隙上方的金屬供給嘴流出，以形成被支持于輥的位于輥隙緊上方的鑄造表面上并沿輥隙 長度延伸的熔融金屬鑄池。該鑄池通常被限制在與輥的端面保持滑動接合的側(cè)板或側(cè)壩之 間，以防止鑄池的兩個(gè)端部發(fā)生泄流。此外，雙輥鑄機(jī)能夠通過一系列澆包由熔融鋼連續(xù)生成鑄帶。在流經(jīng)金屬供給嘴 前從澆包向較小容器中澆注熔融金屬，能實(shí)現(xiàn)在不中斷鑄帶生產(chǎn)的情況下，交換空澆包與 滿澆包。鑄造期間，鑄輥發(fā)生旋轉(zhuǎn)使得來自鑄池的金屬凝固到鑄輥上的凝殼中，并在輥隙 處被匯集在一起，以在輥隙下方生成凝固的鑄帶。鑄輥之間的間隙形成為在輥隙處的凝殼 之間維持分離，以使半固態(tài)金屬貫穿輥隙存在于凝殼之間的空間中，并且至少一部分隨后 在輥隙下方的鑄帶內(nèi)的凝殼之間凝固。當(dāng)輥隙下方的凝殼之間的半固態(tài)金屬為糊狀時(shí)，金屬可能從鑄帶的邊緣滴落。這 被稱作“邊緣損失”。甚至在發(fā)生邊緣損失前，糊狀金屬的潛熱也可能造成再加熱，并通過 鑄池鋼水靜壓頭(ferrostatic head)的作用，造成帶材邊緣部的擴(kuò)大。這稱為“邊緣鼓起 (edging up)”和“邊緣隆起(edge bulge)”。為了避免這種邊緣鼓起和邊緣損失，以前提 出了使鑄輥的冠面成形為擠壓形成邊緣處帶材的凝殼，并且替代地或附加地，變更冷卻速 率，以使距帶材邊緣50毫米內(nèi)的帶材的中心處的固體分?jǐn)?shù)大于金屬的流體臨界固體分?jǐn)?shù) (fluidcritical solid fraction) 見美國專利 No. 6，079，480 和 EP 0788854。這些途徑 涉及降低距帶材邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶的溫度，以使帶材的邊緣不包含糊狀金屬?！?80專 利將流體臨界固體分?jǐn)?shù)定義為沒有流動性并開始具有強(qiáng)度的固體分?jǐn)?shù)(即，帶材厚度中心 處每單位體積的固相)。該途徑也減小了因邊緣鼓起導(dǎo)致的附加剪邊引起的金屬損失，因此 增加了加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供完全不同的途徑，通過特意允許并控制距帶材邊緣50毫米內(nèi)的邊緣 鼓起或邊緣隆起，來在鑄造期間改善邊緣質(zhì)量。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鑄帶邊緣附近的凝殼之間的金 屬呈糊狀即具有流動性并使薄鑄帶發(fā)生邊緣鼓起時(shí)，帶材的邊緣附近的溫度相對于帶材寬 度中心部可能增加。我們發(fā)現(xiàn)在邊緣部維持較高溫度并控制邊緣鼓起能改善鑄帶的邊緣質(zhì) 量。本發(fā)明公開了一種連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，包括以下步驟
組裝一對可相對旋轉(zhuǎn)的鑄輥和金屬供給系統(tǒng)，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在 其間形成輥隙，穿過該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，而所述金屬供給系統(tǒng)能夠供給熔融鋼到輥隙 上方，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部具有比帶材寬度中心部 的鑄帶高的溫度；在鑄造區(qū)域中在輥隙上方形成被支持于鑄造表面上的熔融鋼的鑄池，并控制鄰接 輥隙端部的側(cè)壩以限制鑄池；和形成鑄帶，使得距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部的溫度高于帶材寬度中心 部的鑄帶?？赏ㄟ^高溫計(jì)(pyrometer)在輥隙下方的帶材中心部和邊緣部的表面測量帶材 的溫度。鑄帶邊緣部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約10°c或10°C以上。替代地或 附加地，鑄帶邊緣部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約25°C或25°C以上，也可比帶材 寬度中心部的鑄帶高約50°C或50°C以上。該方法可包括以下步驟形成鑄帶以使距各鑄帶邊緣50毫米(約2英寸)內(nèi)的帶 材中心部在凝殼之間具有糊狀金屬?；蛘撸喔麒T帶邊緣60毫米(約2. 4英寸)內(nèi)的帶材 中心部可在凝殼之間具有糊狀金屬。鑄帶邊緣部可在距鑄帶邊緣約60毫米內(nèi)具有并帶材 寬度中心部的帶材高的溫度。此外，該方法還可包括以下步驟控制輥隙下方凝殼之間的糊 狀金屬量，以按照需要控制和維持有限的邊緣鼓起或邊緣隆起。這種邊緣鼓起通常能夠在 鑄輥下游的熱軋機(jī)處被軋掉。連續(xù)鑄造金屬帶材的方法可包括以下步驟將鑄造期間通過鑄帶邊緣的鑄帶形成 到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽控制為小于2. 5毫米(約0.098英寸)的深度?；蛘撸摲椒砂?括將槽的深度控制為小于1.5毫米(約0. 059英寸)。替代地或附加地，該方法可包括以下 步驟在鑄造期間通過鑄帶形成到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽在深度上大于2. 5毫米時(shí)，使側(cè)壩 致動器朝鑄輥的端部移動側(cè)壩。這種側(cè)壩磨損能夠得到控制，以抑制邊緣損失。還公開了一種用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，包括一對可相對旋轉(zhuǎn)的鑄輥，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間形成輥隙，穿過 該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部具有 比帶材寬度中心部的鑄帶高的溫度；和金屬供給系統(tǒng)，能夠供給熔融鋼到輥隙上方，并在鑄造區(qū)域形成被支持在輥隙上 方的鑄造表面上的熔融鋼的鑄池；側(cè)壩，在輥隙處與鑄輥的各端鄰接，以限制鑄池；和側(cè)壩致動器，位于鑄輥的各端，能夠在鑄造期間定位側(cè)壩，并將鑄造期間通過鑄帶 形成到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽控制為小于2. 5毫米。鑄輥的冠面形狀可以夠使鋼的鑄帶形成為使得距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊 緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高。替代地或附加地，鑄輥的冠面形狀與輥隙處的凝 殼厚度和鑄輥偏置力一起，能夠使鑄帶形成為使得距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的帶材邊緣部 在凝殼之間具有糊狀金屬以引起邊緣鼓起。鑄輥的冠面形狀與鑄輥偏置力的組合可以能夠使鑄鋼帶形成為使得鑄帶邊緣部 在距鑄帶邊緣60毫米內(nèi)具有比帶材寬度中心部的帶材高的溫度。鑄帶邊緣部的溫度可比 帶材寬度中心部的鑄帶高10°C或10°C以上。替代地或附加地，鑄帶邊緣部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高25°C或25°C以上，也可比帶材寬度中心部的鑄帶高50°C或50°C以上。各側(cè)壩致動器可以能夠控制側(cè)壩的磨損速率，來將槽的深度控制為小于2. 5毫米 或1. 5毫米，以減小和控制邊緣損失。


附圖有助于描述本公開的示例性實(shí)施例，其中圖1是本公開的雙輥鑄機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖2是本公開的通過安裝于鑄造位置的圖1所示雙輥鑄機(jī)的輥箱中的鑄輥的局部 截面圖；圖3是從鑄機(jī)卸下的圖2所示輥箱的示意性俯視圖；圖4是通過圖3所示標(biāo)記為4-4部分的從鑄機(jī)卸下的輥箱的局部截面圖；圖5詳細(xì)示出了圖4中標(biāo)記為圖5的從鑄機(jī)卸下的輥箱的側(cè)壩托架的局部截面 圖；圖6是從鑄機(jī)卸下的側(cè)壩托架的俯視圖；圖7是通過圖5中標(biāo)記為7-7部分的側(cè)壩托架的截面圖；圖8A是從生產(chǎn)序號1668測得的沿整個(gè)帶材寬度的鑄帶厚度的曲線圖；圖8B是從生產(chǎn)序號1671測得的沿整個(gè)帶材寬度的鑄帶厚度的曲線圖；圖9是凝殼厚度vs距鑄池中熔融金屬彎液面的距離的曲線圖；圖10是輥隙處百分比慢冷區(qū)域vs從邊緣起的寬度的曲線圖；圖11是沿帶材寬度的鑄帶溫度的曲線圖；圖12是在邊緣處比沿著寬度溫度高的離開鑄機(jī)的鑄帶的示意性透視圖；圖13是沿帶材寬度的鑄帶溫度的第二曲線圖；圖14A是側(cè)壩的俯視圖；圖14B是通過圖14A所示側(cè)壩的截面圖；圖15是在耐火材料中磨有槽的側(cè)壩的示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1和2，雙輥鑄機(jī)圖示為包括主機(jī)架10，主機(jī)架10立設(shè)于工廠地面上， 并支持一對鑄輥，這對鑄輥安裝于輥箱11中的模塊中。鑄輥12安裝在輥箱11中，以便于如 下所述的操作和移動。輥箱有助于在鑄機(jī)中作為一個(gè)單元將準(zhǔn)備好鑄造的鑄輥從設(shè)置位置 快速移動到進(jìn)行操作的鑄造位置，并在要替換鑄輥時(shí)從鑄造位置簡便迅速地移走鑄輥。輥 箱并不存在期望的特定構(gòu)造，只要它能如本文所述實(shí)現(xiàn)促進(jìn)鑄輥的移動和定位的功能。用于連續(xù)鑄造薄鋼帶的鑄造設(shè)備包括一對可相對旋轉(zhuǎn)的鑄輥12，這對鑄輥12具 有橫向定位以在其間形成輥隙18的鑄造表面12A。熔融金屬從澆包13經(jīng)由金屬供給系統(tǒng) 供給至在輥隙18上方位于鑄輥12之間的金屬供給嘴17，即芯嘴。如此供給的熔融金屬在 輥隙上方形成被支承于鑄輥12的鑄造表面12A上的熔融金屬的鑄池19。該鑄池19在鑄輥 12的端部被一對側(cè)封板或側(cè)壩20(圖2中虛線所示)限制在鑄造區(qū)域中。鑄池19的上表 面(一般稱為“彎液面”水平)可上升到供給嘴17下端的上方，使得供給嘴的下端被浸沒 在鑄池內(nèi)。鑄造區(qū)域包括在鑄池19上方添加的保護(hù)性氣氛，以抑制鑄造區(qū)域中的熔融金屬發(fā)生氧化。澆包13通常為被支持在轉(zhuǎn)塔40上的常規(guī)構(gòu)造。為供給金屬，澆包13位于處于鑄 造位置的可動中間包14的上方，用熔融金屬填充中間包?？蓜又虚g包14位于中間包車66 上，中間包車66能夠?qū)⒅虚g包從將中間包加熱至接近鑄造溫度的加熱工位(未示出)轉(zhuǎn)移 至鑄造位置。中間包引導(dǎo)器例如導(dǎo)軌等位于中間包車66下方，以實(shí)現(xiàn)將可動中間包14從 加熱工位移動至鑄造位置?？蓜又虚g包14安裝有滑動門25，滑動門25能夠被伺服機(jī)構(gòu)致動，以允許熔融金屬 從中間包14經(jīng)由滑動門25流出，然后經(jīng)由耐火出口護(hù)罩15至處于鑄造位置的過渡件或分 配器16。熔融金屬從分配器16流至在輥隙18上方位于鑄輥12之間的供給嘴17。鑄輥12內(nèi)部受到水冷，使得在鑄輥12相對旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨著鑄輥12每旋轉(zhuǎn)一圈，在移 動至接觸并經(jīng)過鑄池19的鑄造表面12A上形成凝殼。凝殼在鑄輥之間的輥隙18處被匯集， 以生成從輥隙向下供給的薄鑄帶產(chǎn)品21。鑄輥之間的間隙形成為在輥隙處的凝殼之間維持 分離，以使糊狀金屬貫穿輥隙存在于凝殼之間的空間中，并隨后如下對于邊緣鼓起(edging up)所述那樣，在輥隙下方的鑄帶內(nèi)的凝殼之間凝固。圖14A和14B所示的側(cè)壩20可由耐火材料制成，例如氧化鋯石墨(zirconia graphite)、石墨氧化鋁(graphite alumina)、氮化硼(boron nitride)、氮化硼氧化鋯 (boron nitride zirconia)、或其它適當(dāng)?shù)暮铣晌铩?cè)壩20具有能夠與鑄輥和鑄池中的 熔融金屬物理接觸的面表面(face surface) 0如圖6和7所示，側(cè)壩20安裝在側(cè)壩保持 器100中，側(cè)壩保持器100能夠被例如液壓或氣動缸、伺服機(jī)構(gòu)、或其它致動器等側(cè)壩致動 器102移動，以使側(cè)壩20與鑄輥的端部接合。此外，側(cè)壩致動器102還能在鑄造期間定位 (positioning)側(cè)壩20。側(cè)壩20在鑄造操作期間為鑄輥上的金屬熔池形成端部封閉物。下面參考圖3 7，側(cè)壩保持器100和側(cè)壩致動器102安裝在一對托架104上，這 對托架104在輥組件的每端各一個(gè)，并且能夠移動趨近和遠(yuǎn)離彼此，以使它們之間的間隔 能得到調(diào)節(jié)?？稍阼T造操作前根據(jù)鑄輥的寬度來預(yù)先設(shè)定托架104，以允許對于不同帶材寬 度進(jìn)行快速輥更換。托架104定位成被芯嘴板106支持，而芯嘴板106安裝在輥箱11上以 在鑄輥上方水平地延伸。芯嘴板106在鑄造位置位于分配器16的下方，并具有接收金屬供 給嘴17的中心開口 107。如圖4所示，設(shè)置有兩個(gè)供給嘴17，各自均能在鑄輥12上方獨(dú)立于另一個(gè)地移動。 各供給嘴17的一部分被從芯嘴板106的中間部分向內(nèi)突出的供給嘴支持物108支持。各供 給嘴17的外端被可移動地位于各托架104上的橋108支持。第二致動器110，例如液壓或 氣動缸、伺服機(jī)構(gòu)、或其它致動器，可定位成能夠獨(dú)立于側(cè)壩20地移動橋108和供給嘴17。在各托架104中，位置傳感器112定位成能夠判斷相關(guān)聯(lián)的側(cè)壩保持器100和側(cè) 壩20的位置，并提供表明側(cè)壩保持器和側(cè)壩板的位置的電信號。此外，在各托架104中，位 置傳感器113定位成能夠判斷橋108和供給嘴17的位置，并提供表明橋和供給嘴的位置的 電信號。在各托架104中，作用力傳感器或測壓元件114在側(cè)壩保持器100與側(cè)壩致動器 102之間定位成能夠判斷抵抗鑄輥12推壓側(cè)壩20的作用力，并提供表明抵抗鑄輥推壓側(cè)壩 板的作用力的電信號。設(shè)置有控制器，能夠從位置傳感器112、113和測壓元件114接收電 信號，并且能夠根據(jù)來自位置傳感器和測壓元件的電信號按需要使側(cè)壩致動器102和第二 致動器110移動趨近或遠(yuǎn)離鑄輥。該控制器獨(dú)立于橋108和供給嘴17的移動和位置地使側(cè)壩致動器102移動側(cè)壩保持器100。替代地或附加地，該控制器可獨(dú)立于側(cè)壩保持器100 和側(cè)壩20的移動和位置地使第二致動器110移動橋108。隨著側(cè)壩20的磨損，控制器通過 監(jiān)視從位置傳感器112、113接收到的電信號來判斷側(cè)壩20的移動，以增加或減小側(cè)壩與供 給嘴17之間的距離。控制器能夠判斷側(cè)壩與供給嘴之間的距離是大于還是小于期望距離。 然后，控制器或操作者獨(dú)立于側(cè)壩20地按需要使第二致動器110移動橋108，以減小或增加 側(cè)壩20與供給嘴17之間的距離。圖1示出了生產(chǎn)薄鑄帶21的雙輥鑄機(jī)，而薄鑄帶21經(jīng)過引導(dǎo)臺30到達(dá)包括夾送 輥31A的夾送輥架31。離開夾送輥架31后，薄鑄帶穿過包括一對形成能夠熱軋從鑄輥傳 來的鑄帶的間隙的工作輥32A和支承輥32B的熱軋機(jī)32，在這里將鑄帶熱軋減薄至期望厚 度，改善帶材表面，并提高帶材平整度。工作輥32A橫跨工作輥具有與期望帶材輪廓有關(guān)的 工作表面。熱軋后的鑄帶然后傳到輸出臺33上，在這里通過與噴水器90或其它適當(dāng)?shù)墓?具供給的例如水等冷卻劑接觸、以及通過對流和輻射散熱，受到冷卻。在任意情況下，熱軋 后的鑄帶然后穿過第二夾送輥架91，以提供帶材的張力，然后送至卷繞機(jī)92。鑄帶在熱軋 前厚度可為約0.3 2.0毫米。在鑄造操作開始時(shí)，隨著鑄造條件的穩(wěn)定，通常會生成一小段不良帶材。當(dāng)形成連 續(xù)鑄造后，將鑄輥略微移開，然后再次合攏，以使鑄帶的這種前端脫離，以形成后續(xù)鑄帶的 清潔頭端。不良材料落入能夠在廢料接收器引導(dǎo)器上移動的廢料接收器26中。廢料接收 器沈位于鑄機(jī)下方的廢料接收位置，并形成后述密封罩27的一部分。罩27通常被水冷卻。 這時(shí)，通常從樞軸四向下懸掛至罩27中的一側(cè)的水冷擋板觀被搖擺就位，以將鑄帶21的 清潔端部引導(dǎo)到引導(dǎo)臺30上，而引導(dǎo)臺30將鑄帶21供給至夾送輥架31。然后，擋板觀回 撤到懸掛位置，以允許鑄帶21在傳送至使其與一系列引導(dǎo)輥發(fā)生接合的引導(dǎo)臺30前，在罩 27中呈環(huán)狀懸掛在鑄輥下方。溢流容器38設(shè)置在可動中間包14下方，以接收可能從中間包溢出的熔融材料。 如圖1所示，溢流容器38能夠在導(dǎo)軌39等引導(dǎo)器上移動，以便能夠在可動中間包14下方 按需要將溢流容器38安置于鑄造位置。此外，也可鄰近分配器為分配器16設(shè)置溢流容器 (未示出)。密封罩27由多個(gè)獨(dú)立的壁部形成，這些壁部在各密封連接處組裝在一起，以形成 允許控制罩內(nèi)氣氛的連續(xù)罩壁。此外，廢料接收器沈附接至罩27，以使罩能夠在處于鑄造 位置的鑄輥12的緊下方維持保護(hù)性氣氛。罩27在其下部即下罩部44處包括有開口，以提 供出口，使廢料經(jīng)過罩27進(jìn)入處于廢料接收位置的廢料接收器沈中。下罩部44作為罩27 的一部分向下延伸，而開口位于處于廢料接收位置的廢料接收器26的上方。在本說明書和 權(quán)利要求書中，對于廢料接收器26、罩27及相關(guān)特征述及的“密封”可以不是毫無泄露的完 全密封，而通常不是完全的密封，以適應(yīng)于以可容忍的泄露按需要對罩內(nèi)的氣氛進(jìn)行控制 和支持。邊緣部45圍繞下罩部44的開口，并且可移動地定位在廢料接收器上方，能夠與處 于廢料接收位置的廢料接收器26密封接合和/或附接。邊緣部45在邊緣部與廢料接收器 接合的密封位置與邊緣部45與廢料接收器分離的間隙位置之間移動?；蛘?，鑄機(jī)或廢料接 收器包括提升機(jī)構(gòu)，以使廢料接收器上升為與罩的邊緣部45發(fā)生密封接合，然后下降至間 隙位置。密封后，罩27和廢料接收器沈被填充例如氮?dú)獾绕谕臍怏w，以減少罩中的氧氣量，為鑄帶提供保護(hù)性氣氛。罩27包括在鑄造位置的鑄輥的緊下方支持保護(hù)性氣氛的上套圈部43。當(dāng)鑄輥12 處于鑄造位置時(shí)，將上套圈部43移動至延伸位置，關(guān)閉鄰近鑄輥12的容納部53 (如圖2所 示)與罩27之間的空間。上套圈部43設(shè)置在罩27內(nèi)或附近，并鄰近鑄輥，并且被多個(gè)致 動器(未示出)移動，例如伺服機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、氣動機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)致動器等。在主機(jī)架10上設(shè)置有輥?zhàn)ㄎ幌到y(tǒng)，其具有兩對定位組件50、51，它們適于實(shí)現(xiàn) 鑄輥在輥箱11上的移動，并在鑄造期間提供抵抗鑄輥分離的偏壓力。定位組件50、51包括 能夠在鑄造期間使鑄輥移動并抵抗鑄輥發(fā)生分離的致動器，例如機(jī)械輥偏壓單元或伺服機(jī) 構(gòu)、液壓或氣動缸或機(jī)構(gòu)，線性致動器、旋轉(zhuǎn)致動器、磁致伸縮致動器等裝置。鑄輥12的鑄造表面12A加工有初始冠面(crown)，以允許輥在使用中發(fā)生熱膨 脹，通常使得鑄帶邊緣部的厚度比帶材寬度的中心部的厚度薄。可根據(jù)鑄造速度設(shè)置不同 冠面。在限定出輥面外周緣的鑄輥的銅套和設(shè)置于銅套上的鉻、鎳或其它涂料的鍍層兩者 中設(shè)置相同程度的凹狀冠面。鑄輥中的凹狀冠面選擇成使鑄帶中的截面形狀維持成解決 (accounting for)鑄造期間鑄輥的熱膨脹，并且同時(shí)在鑄造期間在鑄帶的邊緣22附近提 供糊狀中心。鑄輥之間輥隙處的輥間隙形成為使得糊狀金屬被夾持在距鑄帶邊緣22為50 毫米內(nèi)的鑄帶的中心處。帶材邊緣部中心處的糊狀金屬具有流動性，并提供小于0. 2毫米 的可測量邊緣鼓起，以使邊緣鼓起在穿過熱軋機(jī)32時(shí)能被軋離帶材。鑄輥12的冠面形狀與鑄輥偏置力的組合能夠形成在凝殼之間具有糊狀金屬以使 距鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高的鑄帶?；蛘撸噼T 帶邊緣60毫米內(nèi)的鑄帶的這種邊緣部具有比帶材寬度中心部的鑄帶高的溫度。鑄輥12的 冠面成形為并且鑄輥被偏壓成使得與鑄帶的邊緣22相鄰的鑄輥能通過距邊緣22為50毫 米內(nèi)的鑄帶邊緣部內(nèi)的糊狀金屬將凝殼重新加熱至高于帶材寬度中心部的溫度。鑄帶邊緣 部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約10°C或10°C以上。替代地或附加地，鑄帶邊緣部 的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約25°C或25°C以上，也可比帶材寬度中心部的鑄帶 高約50°C或50°C以上。鑄輥的冠面形狀，隨同鑄輥和側(cè)壩中的適當(dāng)偏置(如下所述)，按需要控制輥隙下 方凝殼之間的糊狀金屬量和鑄帶中的邊緣鼓起或邊緣隆起。通過使鑄輥中的凹狀冠面成形 為使凝殼在邊緣處比在鑄輥之間的輥隙處靠得更近，能夠控制距邊緣22為50毫米內(nèi)的輥 隙下方的帶材厚度中存在的糊狀金屬，以提供凝殼的重新加熱，并與鋼水靜壓頭一起，實(shí)現(xiàn) 受控的邊緣鼓起。我們發(fā)現(xiàn)在鑄帶邊緣部維持較高的溫度并且維持受控的邊緣鼓起能改善鑄帶的 邊緣質(zhì)量。當(dāng)帶材邊緣22在熱軋前冷卻至等于或低于帶材寬度中心部的溫度時(shí)，熱軋后 熱軋鑄帶的顯微組織和性能沿整個(gè)寬度發(fā)生波動，特別是在邊緣22處。為了防止帶材邊 緣22冷卻至等于或低于帶材寬度中心部的溫度時(shí)顯微組織和物理性能發(fā)生波動，必須在 熱軋機(jī)前沿鑄帶的受冷邊緣部設(shè)置加熱器，以將邊緣重新加熱至期望的熱軋溫度。參見 Developments inContinuous Casting and Hot Rolling Techniques, "EUROSTRIP-State of theArt of Strip Casting，，by Dr. -Ing Hans-Ulrich Lindenberg,Jacques Henrion, Karl Schwaha and Giovanni Vespasiani0對比之下，通過將邊緣部維持在較高溫度以在 輥隙下方的凝殼之間具有糊狀金屬，能夠在不重新加熱帶材邊緣的情況下沿整個(gè)帶材寬度維持顯微組織和物理性能。另外，經(jīng)由熱軋機(jī)和將邊緣部維持在這種較高溫度獲得的熱軋 期間減小的邊緣分裂發(fā)生率，能夠獲得更均勻的減薄。如圖8A所示(順序號4427)，生產(chǎn)過程中的凝殼在帶材邊緣22通過鑄輥的凹狀 冠面被拉得更近，以使鑄帶趨于在距邊緣約100毫米內(nèi)減小厚度，同時(shí)在距邊緣22約50毫 米內(nèi)的凝殼之間提供糊狀金屬。這導(dǎo)致在輥隙處在鑄帶的邊緣部形成一個(gè)“慢冷區(qū)域”，意 味著鑄帶在帶材厚度中具有糊狀金屬，提供如圖8A所示的邊緣鼓起，其如圖8B所示能夠被 輥隙下游的熱軋機(jī)32軋離帶材。圖10以帶材厚度的百分比示出了鑄帶中的糊狀鋼量，該 百分比是從鑄帶穿過被測試鑄輥冠面構(gòu)造的輥隙時(shí)從兩個(gè)不同生產(chǎn)過程(即序號1668和 1671)的鑄帶的兩個(gè)邊緣22處進(jìn)行的顯微組織測量中得出的。圖9大致示出了鑄造鑄帶時(shí)凝殼的厚度波動。隨著鑄輥12旋轉(zhuǎn)到鑄池中，凝殼開 始形成，并向著輥隙發(fā)生厚度增加。在鑄造僅低于1. 6毫米厚的帶材的該實(shí)驗(yàn)中，隨著鑄帶 穿過輥隙，各凝殼大致0. 55毫米厚，而導(dǎo)致慢冷區(qū)域的凝殼之間的糊狀部分大致0. 5毫米 厚。隨著鑄帶離開輥隙，來自糊狀部分的熱重新加熱凝殼，減小凝殼厚度，并在輥隙下方約 0. 7米距離內(nèi)的凝殼之間具有糊狀金屬。然后，隨著帶材移動遠(yuǎn)離輥隙，邊緣部中的糊狀金 屬發(fā)生冷卻并凝固。這也可在帶材寬度的中心部以一定程度發(fā)生。如圖10所示，帶材穿過輥隙后在帶材厚度中的糊狀金屬量在距帶材邊緣10毫米 內(nèi)發(fā)生增加，然后在距邊緣超出50毫米后朝帶材寬度的中心連續(xù)減小至極低量。當(dāng)帶材 邊緣具有糊狀金屬時(shí)，帶材的表面因?qū)饘倌龤さ闹匦录訜?，而也具有較高的溫度。如圖 10所示，在距鑄帶邊緣約50mm內(nèi)的凝殼之間的帶材厚度中的金屬的固體分?jǐn)?shù)通常遠(yuǎn)低于 80%。這是對于碳鋼帶。相比之下，在美國專利No. 6，079，480和EP 07888M中，教導(dǎo)了對 于碳鋼，流體臨界固體分?jǐn)?shù)是0. 8，這意味著帶材的固體分?jǐn)?shù)在距帶材邊緣50毫米內(nèi)至少 為 80%。本公開的用于制造薄鑄帶的方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)通過比較示出以本發(fā)明方法和設(shè) 備制成的鑄帶的圖8A與EP 0788854和美國專利No. 6，079, 480中的表3也是顯而易見的。 如圖8A所示，距帶材邊緣50毫米內(nèi)的帶材中的糊狀材料被特意維持，而邊緣鼓起通過本方 法和設(shè)備受到了控制。相比之下，EP07888M和美國專利No. 6，079，480中的表3表明鑄帶 的固體分?jǐn)?shù)只在50毫米內(nèi)的帶材邊緣高于臨界固體分?jǐn)?shù)并且邊緣鼓起高度(以毫米計(jì)) 為零的情況下才是可接受的。我們還考慮，對于奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、電磁鋼，在用于制造薄鑄帶的本 方法和設(shè)備中，距帶材邊緣50毫米內(nèi)的糊狀材料分別具有小于70%、40%和30%的固體分 數(shù)。再次，這是與由美國專利No. 6，079，480和EP0788854中描述的方法和設(shè)備制成的薄鑄 帶相比，其中固體分?jǐn)?shù)等于或高于0.3的流體臨界固體分?jǐn)?shù)(對于奧氏體不銹鋼)，0.6(對 于鐵素體不銹鋼)，0. 7(對于電磁鋼)。同樣，如EP 0788854和美國專利No. 6，079，480的 表2所示，帶材鐵素體不銹鋼只在鑄帶的固體分?jǐn)?shù)提供零邊緣鼓起高度(以毫米計(jì))的情 況下是可接受的。如圖12所示，輥隙下游的鑄帶的慢冷區(qū)域的至少一部分是肉眼可見的，因?yàn)檠貛?材邊緣金屬的顏色存在差異。鑄帶的較熱邊緣比起帶材寬度的中心部是較亮的橙紅顏色。 如圖11和13所示，在輥隙18的下游，帶材的邊緣22處的溫度高于帶材寬度的中心部。圖 13以顏色示出了鑄帶沿整個(gè)寬度的溫度輪廓。帶材的溫度通過圖像左側(cè)的色階標(biāo)示出，而溫度是通過比較帶材顏色與顏色刻度尺而讀出的。通過沿邊緣部控制帶材厚度中的糊狀金屬量，能夠在邊緣部維持較高溫度，并使 邊緣鼓起受控。當(dāng)邊緣鼓起未受控時(shí)，鑄帶可能具有不規(guī)則邊緣，例如邊緣分裂或邊緣損 失。此外，漸進(jìn)地增加的邊緣損失可能沿邊緣形成邊緣須狀物(edge whisker)或細(xì)長金屬 部。邊緣須狀物可能在鑄造期間發(fā)生脫落并粘附至鑄輥和鑄機(jī)的其它部分。這種邊緣損失 也可能導(dǎo)致難以控制鑄帶穿過鑄機(jī)的方向或?qū)?，從而需要終止鑄造。我們發(fā)現(xiàn)邊緣質(zhì)量 能夠通過以下方法得到控制將鑄帶邊緣部維持在較高溫度，并按照需要以在鑄帶邊緣部 具有邊緣鼓起的狀態(tài)控制糊狀材料。鑄造期間，鑄帶可能在與鄰近輥隙的鑄帶相對應(yīng)的面表面中磨出一個(gè)槽116，如圖 15所示。如這里使用的，面表面是側(cè)壩的定位成抵靠鑄輥端部的表面。由于槽116與鑄池 的鋼水靜壓頭是連通的，糊狀金屬可能隨著槽深的增加而穿過槽，導(dǎo)致邊緣損失。鑄造期 間，經(jīng)由輥隙下方的鑄帶邊緣失去的糊狀材料量能夠通過將各側(cè)壩中的槽116的深度限制 為小于約2. 5毫米而得到控制。當(dāng)槽116的深度超過期望深度時(shí)，控制器或操作者可使側(cè)壩 致動器改變作用于側(cè)壩20使側(cè)壩的耐火材料磨損的偏置力，如圖15中的附圖標(biāo)記“D”所 示。隨著面表面磨損，槽的深度發(fā)生減小。槽116的深度可控制在約0.2毫米到約2. 5毫 米的范圍內(nèi)?；蛘撸赏ㄟ^將各側(cè)壩中槽116的深度限制為小于約1. 5毫米來控制邊緣部。根據(jù)本公開的一種帶材鑄造方法可包括將在鑄造期間通過鑄帶形成到至少一個(gè) 側(cè)壩中的槽控制為小于約2. 5毫米的步驟。替代地或附加地，帶材鑄造方法可包括在鑄造 期間通過鑄帶形成到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽116大于約2. 5毫米時(shí)使側(cè)壩致動器102朝鑄輥 12的端部移動側(cè)壩20的步驟?；蛘撸摲椒砂ㄔ谕ㄟ^鑄帶磨入側(cè)壩中的槽116大于約 1. 5毫米時(shí)使側(cè)壩致動器102朝鑄輥12的端部移動側(cè)壩20。各側(cè)壩致動器可以能夠控制 側(cè)壩的磨損速率，來將槽的深度控制為小于2. 5毫米或1. 5毫米，以抑制邊緣損失。雖然通過附圖和以上描述具體圖示和描述了本發(fā)明，但是它們應(yīng)看作示例性的而 非限制性的，可理解的是，示出的只是優(yōu)選實(shí)施例，落在本發(fā)明精神內(nèi)的所有變型和修改均 希能得到保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，包括組裝一對可相對旋轉(zhuǎn)的鑄輥和金屬供給系統(tǒng)，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間 形成輥隙，穿過該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，而所述金屬供給系統(tǒng)能夠供給熔融鋼到輥隙上方， 鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部具有比帶材寬度中心部的鑄帶 高的溫度；在鑄造區(qū)域中在輥隙上方形成被支持于鑄造表面上的熔融鋼的鑄池，并控制鄰接輥隙 端部的側(cè)壩以限制鑄池；和形成鑄帶，使得距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部的溫度高于帶材寬度中心部的 鑄帶。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，其中，距各鑄帶邊緣60毫米內(nèi)的帶 材邊緣部的溫度高于帶材寬度中心部的鑄帶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括形成鑄帶，以使輥隙下 方距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部具有糊狀金屬。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，其中，鑄帶邊緣部的溫 度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少25°C。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，其中，鑄帶邊緣部的溫 度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少10°c。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括將鑄造期間通 過鑄帶形成到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽控制為小于2. 5毫米。
7.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括將鑄造期間 通過鑄帶形成到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽控制為小于1. 5毫米。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括控制輥隙下方 凝殼之間的糊狀金屬量，以按照需要控制并維持邊緣隆起。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括設(shè)置能夠在鑄 造期間定位至少一個(gè)側(cè)壩的側(cè)壩致動器。
10.如權(quán)利要求9所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括當(dāng)鑄造期間通過鑄帶形成 到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽在深度上大于2. 5毫米時(shí)，使側(cè)壩致動器朝鑄輥的端部移動側(cè)壩。
11.如權(quán)利要求9所述的連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，還包括當(dāng)鑄造期間通過鑄帶形成 到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽在深度上大于1. 5毫米時(shí)，使側(cè)壩致動器朝鑄輥的端部移動側(cè)壩。
12.一種用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，包括一對可相對旋轉(zhuǎn)的鑄輥，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間形成輥隙，穿過該輥 隙能夠鑄造薄鑄帶，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部具有比帶 材寬度中心部的鑄帶高的溫度；和金屬供給系統(tǒng)，能夠供給熔融鋼到輥隙上方，并在鑄造區(qū)域形成被支持在輥隙上方的 鑄造表面上的熔融鋼的鑄池；側(cè)壩，在輥隙處與鑄輥的各端鄰接，以限制鑄池；和側(cè)壩致動器，位于鑄輥的各端，能夠在鑄造期間定位側(cè)壩，并將鑄造期間通過鑄帶形成 到至少一個(gè)側(cè)壩中的槽控制為小于2. 5毫米。
13.如權(quán)利要求12所述的用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，其中，鑄輥的冠面形狀能夠使鑄帶形成為使得距各鑄帶邊緣60毫米內(nèi)的帶材邊緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高。
14.如權(quán)利要求12或13所述的用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，其中，鑄輥的冠面形狀 能夠使鑄帶形成為使得輥隙下方距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的帶材邊緣部具有糊狀金屬。
15.如權(quán)利要求12 14中任一項(xiàng)所述的用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，其中，鑄輥各 端的側(cè)壩致動器能夠控制側(cè)壩的磨損速率，以控制所述槽的深度。
16.如權(quán)利要求12 15中任一項(xiàng)所述的用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，其中，鑄帶邊 緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少25°C。
17.如權(quán)利要求12 16中任一項(xiàng)所述的用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，其中，鑄帶邊 緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少10°C。
18.如權(quán)利要求12 17中任一項(xiàng)所述的用于連續(xù)鑄造金屬帶材的設(shè)備，其中，鑄輥各 端的側(cè)壩致動器能夠在鑄造期間定位側(cè)壩，并將所述槽控制為小于1. 5毫米。
全文摘要
一種連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，可包括組裝一對鑄輥和金屬供給系統(tǒng)，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間形成輥隙，穿過該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，所述金屬供給系統(tǒng)能夠供給熔融鋼到輥隙上方，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部具有比帶材寬度中心部的鑄帶高的溫度和受控的邊緣鼓起；在輥隙上方形成被支持于鑄造表面上的熔融鋼的鑄池，并控制鄰接輥隙端部的側(cè)壩以限制鑄池；和形成鑄帶，使得距各鑄帶邊緣50毫米內(nèi)的鑄帶邊緣部的溫度高于帶材寬度中心部的鑄帶。
文檔編號B22D11/06GK102131600SQ200980132780
公開日2011年7月20日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者沃爾特·N·布萊杰德, 馬克·施利克廷 申請人:紐科爾公司