技术领域
[0001] 本
发明涉及连铸技术，特别涉及一种提高薄带连铸铸带质量的方法。
背景技术
[0002] 双辊薄带连铸技术是一种先进的短流程
冶金工艺。其典型的示例如图1所示，直接将
钢水浇注在一个由两个相对转动并具有快速冷却功能的
铸辊1a、1b和侧封板2a、2b围成的熔池5中，熔池内的熔融
钢水在铸辊旋转的周向表面被冷却和
凝固，进而形成凝固壳并逐渐生长然后在两结晶辊1a、1b辊缝隙最小处被
挤压在一起，形成带材4，铸辊外侧的辊面清理装置3、3’实时清理辊面的
氧化物杂质。
[0003] 在薄带连铸的生产过程中，如果铸辊1a、1b和侧封板2a、2b围成的熔池中存在有钢水氧化物和耐火材料被钢水侵蚀产生的金属或非
金属化合物浮渣，则，浮渣与铸辊
接触后会影响钢水的凝固均匀性，进而在铸带上有浮渣区域会产生裂纹、疏松等凝固
缺陷。为了得到高质量的铸带，必须对熔池内的浮渣进行控制和清理。
[0004] 目前已公开的关于薄带连铸熔池表面浮渣处理及控制的方法主要集中在两个方面，一种是采用密闭室加气体保护防止熔池表面形成浮渣和局部表面冷钢凝固壳，在熔池上部采用带有保护性气体的密闭室可以避免熔池内的钢水二次氧化产生的氧化物浮渣，同时可以利用密闭室利用熔池内的
辐射热保持熔池区域的
温度，避免熔池表面生成冷钢，如中国
专利CN1561272A(US7021364)，这种方法是比较通用可行的方法，但是只靠被动的防止钢水氧化还不能达到去除浮渣的目的。
[0005] 另一种比较多见的方法是采用某些特殊的装置防止渣卷入到铸带中，如中国专利CN1561272A、CN1503705A、CN1289233C以及日本专利JP2001078563等。还有些方法是主动去除浮渣和熔池液面凝壳的专利，如韩国专利KR2008059992等。
[0006] 现有的薄带连铸连续浇铸方法专利对比如下：
[0007] 目前已公开的关于薄带连铸熔池表面浮渣处理及控制的方法主要集中在两个方面，一种是采用密闭室加气体保护防止熔池表面形成浮渣和局部表面冷钢凝固壳，这种方法是比较通用可行的方法，但是对于耐火材料在钢水中侵蚀产生的浮渣无法处理。
[0008] 中国专利CN1561272A(US7021364)中提到的一种密闭双辊薄带连铸熔池的方法和机构，设计有通惰性气体和排气功能，避免了惰性气体受污染，防止了氧化气体卷入；
[0009] 韩国专利KR2008059992用熔体表面观测
照相机检查熔体表面的浮渣和钢水凝壳，然后通过上升熔池液面融化这些凝壳，达到去除浮渣和凝壳的目的，在实际作业中，采用类似方法将增加铸带断裂的几率。影响液位
波动过程中的铸带质量。
[0010] 韩国专利KR2001055242采用开浇初期控制液位上下波动高于或低于水口的出水口使得浮渣被带头带走，以此提高铸带质量。
[0011] 而另一种是在密闭熔池的情况下，采用某些特殊的装置防止渣卷入到铸带中。
[0012] 如中国专利CN1503705A中所述的方法是在密闭熔池并通有惰性气体保护的情况下，利用沿着铸辊宽度方向布置在布流器两侧的侵入式阻渣堰防止浇铸过程中熔池表面的浮渣卷入铸带中，并在每个卷曲即将结束阶段抬起阻渣堰，利于浮渣卷入尾带的铸带中；另一种方案是在在每个卷曲即将结束阶段向一侧铸辊或相向两侧铸辊吹气，以便于熔池表面浮渣卷入铸带中。事后，通过
切除铸带尾部保持整卷铸带的质量。中国专利CN1289233C和日本专利JP2002316245中提到的方法和上述方法基本一致。
[0013] 日本专利JP2002273551提到的方案是通过通气或使用冷却
固化剂使得熔池表面的浮渣冷却，在浇铸过程中保持凝壳
覆盖几乎整个熔池表面。
[0014] 日本专利JP05261488A提到的方案中密闭室的氧含量控制在1％以下，并且实时监控氧含量，喷入惰性气体。日本专利JP05245596A也采用同样的方法。
[0015] 日本专利JP05212502A中的挡渣堰尖部深入到熔池内部并紧贴在铸辊表面，而挡渣堰边部与侧封板接触处采用易收缩的材料制造，可以提高侧封板的安全性。这种做法会导致挡渣堰与钢液凝固壳接触，直接降低铸带质量。
[0016] 韩国专利KR100798026采用
铝碳质材料制造的挡渣堰，安装在一个挡渣板固定架上，垂直插入到熔池中，
挡板上部可以在挡渣板固定架内滑动，从而可以利用挡板和钢水
密度差浮动在熔池内并跟随熔池液位变化上下移动。但是这个专利中没有
指定挡渣堰底部处于熔池中的
位置情况，所以无法确保挡渣堰本身不会对铸带造成影响。
[0017] 就薄带连铸工艺来说，在如此小的熔池产生浮渣是不可避免的，如果能控制浮渣的产生进而消除它，则可避免浮渣对铸带质量造成的不利影响，提高铸带质量。挡渣堰插入钢水中，由于钢水与挡渣堰接触，也会影响铸带质量，所以挡渣堰的插入深度和位置是设计控渣机构的关键。通过实验分析，熔池内的钢水大概可以分成三个部分，熔融钢液(区域I)、两项区(区域II，钢液与凝壳混杂的区域)、凝壳区(区域III)，其中钢液对挡渣堰产生侵蚀，由于挡渣堰材料为与钢水不亲润，侵蚀速度很慢，侵蚀产生的氧化物浮渣也很少；两相区与挡渣堰接触会严重影响凝固效果，对铸带质量的影响也比较直接和严重。而凝固区也不能与挡渣堰接触，否则凝固的坯壳会导致挡渣堰断裂，另外，如文献“连铸薄带表面状态与熔池液面的关系”(上岛良之：CAMP-ISIJ Vol.5(1992)-1201)中所述，如果挡渣堰与钢液凝固区接触会严重影响铸带质量。
[0018] 所以，挡渣堰在熔池内的位置应该控制在两相区以上，处于熔融钢液中，即图2所示的熔池区域I中。此区域利于浮渣的控制，而且耐火材料被钢水侵蚀后不影响铸带质量。
发明内容
[0019] 本发明的目的在于提供一种提高薄带连铸铸带质量的方法，通过安装在薄带连铸熔池上方的密闭室通有的惰性气体防治熔池内的钢水被氧化、保持熔池温度，避免熔池表面钢水凝固结膜；并通过浮在熔池内的挡渣堰使得浮渣与铸辊辊面隔离开，避免浮渣卷入铸带，提高铸带质量。本发明适用于双辊薄带连铸生产1-5mm的薄带钢。
[0020] 为达到上述目的，本发明的技术方案是，
[0021] 一种提高薄带连铸铸带质量的方法，在薄带连铸两个铸辊和侧封板所围成的熔融金属熔池上方安装一密闭室，密闭室内通有惰性气体；在熔池密闭室内部安装有挡渣堰，挡渣堰浮在熔融的钢水中，由耐火材料制成，可以随着熔池液位波动而上下移动，挡渣堰的最下部处于熔池钢水的两相区上部，并通过浮在熔池内的挡渣堰使得浮渣与铸辊辊面隔离开，避免浮渣卷入铸带，提高铸带质量。
[0022] 所述的挡渣堰的宽度小于铸辊宽度，其端面与侧封板距离为15-25mm。
[0023] 挡渣堰倾斜插入熔池中，挡渣堰插入熔池后没入钢水的深度大于浇铸过程中液位波动幅度。
[0024] 所述的挡渣堰没入钢水表面以下10-15mm。
[0025] 所述的挡渣堰的厚度优选为8-15mm。
[0026] 所述的密闭室包括一顶盖和气封室式侧板，侧板下端部距离铸辊辊面3-10mm，并且其侧板下端部沿着铸辊轴线方向布置有均匀的气孔。
[0027] 所述的侧板气孔横截面为喇叭状，且气孔之间的分布距离相等。
[0028] 所述的挡渣堰连接
定位螺钉，定位螺钉一端套设导套，导套连接于密闭室顶盖下部的固定架。
[0029] 所述的定位螺钉采用耐钢水侵蚀性强的
立方氮化硼质材料制造。
[0030] 所述的定位螺钉为中空结构，导套采用耐热
不锈钢材料制造。
[0031] 密闭室内的惰性气体采用氩气，使得密闭室内部氧含量的浓度小于2％。
[0032] 在熔池密闭室内部安装有挡渣堰可以控制浮渣与结晶辊辊面接触，从而避免浮渣卷入铸带中。挡渣堰浮在熔融的钢水中，由耐火材料制成，可以随着熔池液位波动而上下移动，其特点是挡渣堰的最下部处于熔池钢水的两相区上部，其没入钢水深度取决于挡渣堰的结构形式和重量。而熔池密闭室安装在薄带连铸两个铸辊和侧封板所围成的熔融金属熔池上部，其不仅起到密封作用，同时还具有熔池保温、防氧化功能。
[0033] 本发明中，在通有惰性气体保护的熔池密闭室内部安装有挡渣堰，挡渣堰沿着铸辊轴线方向浮在熔池内的熔融钢水中，可以随着熔池液位波动而上下移动，其特点是挡渣堰的最下部处于熔池钢水的两相区上部，即图2所示的熔池区域I中，控制熔池表面的浮渣与结晶辊辊面接触，避免浮渣卷入铸带的同时，挡渣堰本身不会对铸带质量造成影响。挡渣堰的宽度小于铸辊宽度，其端面与侧封板距离为15-25mm。挡渣堰倾斜插入熔池中，其与布流器外表面距离尽量大，以确保最大化的控制熔池表面浮渣。挡渣堰插入熔池后没入钢水的深度大于浇铸过程中液位波动幅度，优选挡渣堰没入钢水表面以下10-15mm。综合考虑强度和耐
腐蚀性能，挡渣堰的厚度优选为8-15mm。
[0034] 定位螺钉可以与挡渣堰采用
螺纹连接，均采用耐钢水侵蚀性强的立方氮化硼质材料制造，液位波动时定位螺钉沿着导套上下动作，而导套则与固定在密闭室下部的固定架连接在一起。由于挡渣堰要浮在钢水中，为了尽量减小挡渣堰的重量，挡渣堰的定位螺钉为中空结构。为了避免氧化，导套采用耐热不锈钢材料制造。
[0035] 安装在薄带连铸熔池上方的
保护罩内通有惰性气体，防止熔池内的钢水表面氧化、保持熔池温度，避免熔池表面钢水凝固结膜。密闭室与铸辊辊面之间采用惰性气体作为密封介质，基本的方法是在密闭室处于辊面正上方的位置设计有一个气封室，气封室下部距离铸辊辊面3-10mm，并且其下部沿着铸辊轴线方向布置有均匀的气孔，为了减少气体对熔池表面的冲击，气孔横截面为喇叭状，且气孔之间的分布距离相等。可以在气封室下表面和铸辊辊面之间形成一个惰性气体气膜，一部分气体流向密闭室外，一部分气体流向密闭室内，但是由于铸辊转动会带动部分惰性气体流向密闭室内部，所以大部分惰性气体被用于密闭室内部。
[0036] 密闭室内的防氧化惰性气体优选采用氩气，密闭室内部氧含量的浓度小于2％。
[0037] 本发明的主要优点
[0038] 1.保护薄带连铸熔池内钢水的纯净度，防止熔池表面结膜，提高铸带表面质量。
[0039] 2.挡渣堰不同于其他专利所述的方法，自动跟随液位调整简化了设备结构，且不会对熔池内钢水造成二次污染。
[0041] 图1为薄带连铸工艺示意简图。
[0042] 图2为本发明基本原理剖视图。
[0043] 图3为本发明挡渣堰使用方法示意图。
[0044] 图4为图3的B向示意图。
[0045] 图5为图2的A向示意图，即本发明密闭室与辊面气封机构示意图。
具体实施方式
[0046] 参见图2～图5，本发明所述提高薄带连铸铸带质量的方法，在薄带连铸两个铸辊1a、1b和侧封板2a、2b所围成的熔融金属熔池5上方安装一密闭室6，密闭室6内通有惰性气体；在密闭室6内部安装有挡渣堰7，挡渣堰7浮在熔融的钢水中，由耐火材料制成，可以随着熔池液位波动而上下移动，挡渣堰7的最下部处于熔池5钢水的两相区I上部，即图2所示的熔池区域II中，控制浮渣与铸辊辊面接触，并通过浮在熔池5内的挡渣堰7使得浮渣与铸辊辊面隔离开，避免浮渣卷入铸带，提高铸带质量。
[0047] 所述的挡渣堰7的宽度小于铸辊宽度，其端面与侧封板距离为15-25mm。
[0048] 挡渣堰7倾斜插入熔池5中，挡渣堰7插入熔池5后没入钢水的深度大于浇铸过程中液位波动幅度。所述的挡渣堰没入钢水表面以下10-15mm，所述的挡渣堰的厚度优选为8-15mm。
[0049] 所述的密闭室6包括一顶盖61和气封室式侧板62，侧板62下端部距离铸辊辊面3-10mm，并且其侧板62下端部沿着铸辊轴线方向布置有均匀的气孔621。所述的侧板气孔横截面为喇叭状，且气孔之间的分布距离相等。
[0050] 所述的挡渣堰7连接定位螺钉8，定位螺钉8一端套在导套9，导套9连接于密闭室顶盖61下部的固定架10。
[0051] 所述的定位螺钉采用耐钢水侵蚀性强的立方氮化硼质材料制造，该定位螺钉为中空结构，导套采用耐热不锈钢材料制造。
[0052] 密闭室内的惰性气体采用氩气，使得密闭室内部氧含量的浓度小于2％。
[0053] 本
实施例中定位螺钉8为每侧3个，挡渣堰7端部与相邻的侧封板距离为20mm。
[0054] 侧板62下底部距离铸辊辊面3mm，并且其下部沿着铸辊轴线方向布置有均匀的气孔，为了减少气体对熔池表面的冲击，气孔横截面为喇叭状，上口进气直径为3mm，下口出气，直径为6mm。
[0055] 浇铸开始前，进行布流器11的安装，此后密闭室6内内部通过的防氧化惰性气体优选采用氩气，氧含量的浓度小于1％。钢水通过水口12和布流器11进入熔池5以后，挡渣堰7漂浮在钢水中，并随着熔池液位波动而上下移动，挡渣堰7的最下部处于熔池钢水的两相区I上部，即图2所示的熔池区域II中，控制浮渣与铸辊辊面接触。挡渣堰7端面与侧封板距离为20mm，倾斜45°插入熔池5中，挡渣堰7没入钢水表面以下15mm。
