双辊式带钢连铸机及使用其的铸造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0157693号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

本公开涉及可以在生产带钢的过程中减少浮渣的改进的双辊式带钢连铸机以及使用该双辊式带钢连铸机的铸造方法。

通常，双辊式带钢铸造工艺被提供作为一种将钢水供应到两个旋转的铸轧辊并由钢水连续生产钢(例如带钢)的方法。

在双辊式带钢连铸机中，钢水被供应到一对铸轧辊和设置在所述铸轧辊端面上的边缘挡板(edgedam)之间的空间中，钢水在旋转的铸轧辊的表面上被冷却，从而生产具有减小的厚度的钢，例如带钢。

此外，由于通过水口(nozzle)供应的钢水因钢水池的表面与空气接触而被氧化，所以通常在铸轧辊上方安装用于钢水池的诸如弯月面护罩的氧化预防罩，并且将惰性气体分配(dispense)到所述罩的下部和钢水池之间的空间。因此，钢水池的钢水与惰性气体接触，从而防止其与空气接触。因此，可以最大限度地控制钢水的氧化。

然而，相关技术的双辊式带钢连铸机具有包围钢水池表面的空间，该空间不能被紧密地密封，这会导致钢水被铸造过程早期中存在的空气或铸造过程中产生的气泡氧化。因此，被称为浮渣的氧化副产物可漂浮在钢水池的表面上。

当与铸造材料混合时，这种浮渣会引起缺陷，因此，控制钢水的流动以使得浮渣不与铸造材料混合，或者在钢水池的表面上安装挡板(dam)以便该浮渣不能接近铸轧辊，从而防止浮渣与铸造材料混合。

在一个实例中，为了通过相关技术的钢水池表面保护技术防止被铸轧辊和边缘挡板包围的钢水的氧化，日本专利公开第1994-297111号中已经提出了一种能够在调整浸入式水口(submergednozzle)离钢水池表面的深度的同时阻挡外部氧化性气氛的密封装置。

日本专利公开第1994-297111号允许当在铸造过程中改变钢水池表面的水平时通过控制安装在中间包(tundish)侧表面上的弹簧调整浸入式水口的深度，其使得钢水池表面上部的气氛能够根据表面水平的变化而保持恒定。

此外，日本专利公开第1995-204795号涉及一种通过安装具有浸没在钢水池中的部分的长挡板来防止在钢水池表面上产生的氧化物与凝固壳混合的技术，其允许铸轧辊和长挡板的表面通过小间隙彼此隔开，并且在使钢水池表面的水平保持在所述小间隙处的同时使钢水池表面的上部仍处于惰性气体气氛下，从而使氧化物的产生最小化并防止氧化物与正在生长的凝固壳混合。

此外，韩国专利公开第10-2003-0017073号提出了一种具有用于保持钢水池表面的上部处于惰性气氛下的气刀盖构件的双辊式带钢连铸机。

相关技术中的这种钢水池表面保护技术集中在用于防止外部氧化性气氛进入的密封功能。此外，在钢水池表面上产生的氧化物被称为长挡板(longdam)或挡墙(weir)的装置挡住，使得氧化物不与铸造材料混合；当过量的氧化物覆盖整个钢水池的表面时，这些氧化物不能被完全挡住，其一部分可能与铸造材料混合。

在相关技术中，在形成浮渣时防止浮渣与铸造材料混合的技术已经取得进展，但是尚未开发出防止在铸造过程早期发生的钢水池表面再氧化的技术。

为了使温度变化最小化，在铸造过程之前，双辊式带钢连铸机的边缘挡板和浸入式水口在被拆除的同时进行预热并在铸造过程之后立即装配边缘挡板和浸入式水口备用，这可能导致相关技术的双辊式带钢连铸机难以在供应钢水之前在浸入式水口和弯月面护罩之间的空间中创造完全惰性的气氛。

技术实现要素：

本公开一方面提供改进的双辊式带钢连铸机以及使用该双辊式带钢连铸机的铸造方法，该双辊式带钢连铸机可以快速创造惰性气氛以在铸造过程早期防止由铸轧辊和弯月面护罩之间残留的空气引起的钢水氧化。

根据本公开的一个方面，双辊式带钢连铸机包括：一对铸轧辊，所述铸轧辊彼此沿相反的方向旋转，并且在铸轧辊的长度方向上具有粘附在铸轧辊的两个端面上的边缘挡板；浸入式水口，其在一对铸轧辊之间排出钢水；弯月面护罩，其设置在通过浸入式水口供应的钢水的上方以防止钢水与空气接触；以及聚焦气体(focusedgas)供给喷嘴(supplynozzle)，其设置在浸入式水口和弯月面护罩之间，以在其间提供惰性气体，以便在供给钢水之前置换浸入式水口和弯月面护罩之间的空气。

聚焦气体供给喷嘴可以设置在弯月面护罩中，以将惰性气体分配到浸入式水口和边缘挡板之间的一对铸轧辊的表面。

聚焦气体供给喷嘴可以将惰性气体从一个铸轧辊上方分配到另一个铸轧辊的表面。

聚焦气体供给喷嘴可包括第一聚焦气体供给喷嘴，其将惰性气体从位于浸入式水口宽度方向上一端的一个铸轧辊上方分配到另一个铸轧辊的表面；和第二聚焦气体供给喷嘴，其将惰性气体从位于浸入式水口宽度方向上另一端的一个铸轧辊的上方分配到另一个铸轧辊的表面。

根据本公开的一个方面，用于双辊式带钢连铸机的铸造方法包括：将一对铸轧辊、预热的边缘挡板、预热的浸入式水口和弯月面护罩彼此组合的装配操作；在装配操作之后，通过预热的浸入式水口供应钢水之前，通过在高压下在一对铸轧辊和弯月面护罩之间提供惰性气体来置换残留在一对铸轧辊和弯月面护罩之间的空气的惰性气体供给操作；以及在通过惰性气体供给操作置换空气之后通过浸入式水口供应钢水的铸造操作。

惰性气体供给操作可包括在预热的边缘挡板和预热的浸入式水口之间供应惰性气体。

惰性气体供给操作可进一步包括在供应惰性气体的同时排出残留在一对铸轧辊和弯月面护罩之间的空气的空气排出操作。

在惰性气体供给操作中所供应的惰性气体以500升/分钟至2,500升/分钟的流量供应。

附图说明

结合附图，根据下面的详细描述将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，其中：

图1是双辊式带钢连铸机的示意图；

图2是示例性实施方案的双棍式带钢连铸机的局部放大图；

图3是示例性实施方案的双辊式带钢连铸机的一部分的平面图；以及

图4是示出从示例性实施方案的双辊式带钢连铸机获得的氮供给量和氧移除时间之间的关系的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图如下描述本公开的实施方案。

然而，本公开可以以许多不同的形式示例，并且不应被解释为限于本文所阐述的具体实施方案。相反，提供这些实施例以使得本公开全面且完整，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。

在整个说明书中，应理解，当元件(例如层、区域或薄片(wafer)(衬底))被称为在另一元件“上”，“连接到”或“耦合到”另一元件时，它可以是直接在另一元件“上”，“连接到”或“耦合到”另一元件，或者存在其间插入的其他元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件上，“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时，没有介入其间的其它元件或层。相同的附图标记始终表示相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

显而易见的是，尽管在本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，但是这些构件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不背离示例性实施方案的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二构件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。

为了便于描述如图所示的一个元件相对于另一元件的关系，在本文中可以使用诸如“在……上方”，“上面的”，“在……下方”和“下面的”等空间相对术语。应当理解，除了图中所示的取向(orientation)，空间相对术语还旨在包含使用或操作中装置的不同取向。例如，如果图中的装置被翻过来，则被描述为相对于其他元件“在……上方”或“上面的”的元件将被定位为(oriented)相对于其他元件或特征“在……下方”或“下面的”。因此，术语“在……上方”可根据附图的特定方向而包含上方和下方取向。装置可以以其它方式被定位(旋转90度或在其它方向)，并且可相应地理解本文中使用的空间相对描述符(discriptors)。

本文中使用的术语仅描述特定实施方案，且本公开不限于此。如本文所使用的单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”指定存在所描述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其群组，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其群组。

在下文中，将参考说明本公开实施实施方案的示意图来描述本公开的实施方案。在附图中，例如，由于生产技术和/或公差，可以估计所示形状的变型(modifications)。因此，本公开的实施方案不应被解释为限于本文所示的区域的特定形状，例如，以包括由生产导致的形状变化。以下实施方案也可以由一个或其组合构成。

以下描述的本公开的内容可具有各种结构，在此仅提出所需的结构，但是本公开不限于此。

图1是双辊式带钢连铸机的示意图。图2是示例性实施方案的双辊式带钢连铸机的局部放大图。图3是示例性实施方案的双辊式带钢连铸机的一部分的平面图。

参照图1至图3，示例性实施方案的双辊式带钢连铸机100可通过中间包112连续供应储存在钢包110中的钢水以生产钢，例如带钢。

为此，图1所示的双辊式带钢连铸机100可包括：彼此间隔一定距离并且彼此相对设置的一对铸轧辊120。这种铸轧辊120可以沿彼此相反的方向旋转，从而分别沿着供应钢水的方向旋转。

边缘挡板122也可设置在一对铸轧辊120的端面上，以在长度方向上遮蔽铸轧辊120的两端。

一对铸轧辊120和边缘挡板122也可具有设置在它们中间的空间中的浸入式水口130，钢水可以通过在浸入式水口130中形成的钢水排出部排出。

这样，钢水可以通过浸入式水口130从中间包112供应到一对铸轧辊120和边缘挡板122之间的空间，以形成钢水池m，并且可在铸轧辊120之间冷却钢水池m中的钢水以生成钢s。

这里，每个铸轧辊120可具有设置在其中的冷却单元。因此，钢水可在与铸轧辊120接触时失去热量，并且因此所形成的凝固壳可以从钢水的表面形成。以这种方式形成的凝固壳可以与由铸轧辊120的另一个铸轧辊提供的那些凝固壳结合，以生产钢s，例如完整形式的带钢。

双辊式带钢连铸机100还可包括弯月面护罩140，其阻挡通过浸入式水口130供应的钢水的钢水池m上方的空气，并且阻挡惰性气体泄漏，以防止空气中所含的氧接触钢水。

弯月面护罩140还可包括密封构件142，其设置在接触每个铸轧辊120的弯月面护罩140的一部分和浸入式水口130在其上通过的弯月面护罩140的一部分上。弯月面护罩140还可包括设置在其一侧上的挡墙144，并且在其宽度方向上邻近每个铸轧辊120设置，以便阻挡在钢水池m的表面上形成的浮渣与铸造带钢混合。

弯月面护罩140可包括在铸轧辊120的宽度方向上供应惰性气体的全宽度(full-width)惰性气体喷嘴(未示出)。

由于弯月面护罩140的密封状态良好，所以即使在供应少量的惰性气体时，弯月面护罩140也可保持在高内压下。

弯月面护罩140需要密封移动的铸轧辊120和边缘挡板122的原因是不可能形成高水平的密封，并且惰性气体可在铸轧辊120和弯月面护罩140之间以及边缘挡板122和弯月面护罩140之间有微量逸出。另外，即使在铸轧辊120和弯月面护罩140之间以及边缘挡板122和弯月面护罩140之间存在间隙使得惰性气体可从间隙中微量逸出的情况下，当所供给的惰性气体流量(inertgasflow)充分地增加时，即便有少量惰性气体的泄漏，弯月面护罩140仍可产生正压力以防止氧气流入钢水中。此外，当铸轧辊120和弯月面护罩140之间以及边缘挡板122和弯月面护罩140之间的间隙非常大时，弯月面护罩140需要供应更大量的惰性气体以产生正压力。

在铸造过程早期阶段之前双辊式带钢连铸机100可在被拆卸时进行预热，并且在铸造过程之前装配，以便显著地减少其温度变化。

例如，紧接在铸造过程之前，一对铸轧辊120和设置在铸轧辊120宽度方向上的端面上的经预热的边缘挡板122可在双辊式带钢连铸机100中彼此结合，并且经预热的浸入式水口130可设置在铸轧辊120之间以排出钢水。

紧接在铸造过程之前，双辊式带钢连铸机100可具有以下限制：含氧的空气可能停留在铸轧辊120和弯月面护罩140之间，并且不能仅用通过设置在弯月面护罩140中的全宽度气体供给喷嘴供应的一定量的惰性气体而快速地置换空气。

因此，图2所示的双辊式带钢连铸机100可包括聚焦气体供给喷嘴150，其在铸轧辊120和弯月面护罩140之间供应惰性气体，以便在供应钢水之前，紧接在将铸轧辊120、边缘挡板122和浸入式水口130彼此组合之后置换铸轧辊120和弯月面罩140之间的空气。

图2中所示的聚焦气体供给喷嘴150可设置在弯月面罩140中。这里，聚焦气体供给喷嘴150可在浸入式水口130和边缘挡板122之间的铸轧辊120的表面上分配惰性气体。

例如，聚焦气体供给喷嘴150可在惰性气体与经预热的浸入式水口130和边缘挡板122之间的接触显著减少的范围内分配惰性气体，以防止经预热的浸入式水口130和边缘挡板122的温度变化。

在一个实例中，聚焦气体供给喷嘴150与边缘挡板122之间的距离d1和聚焦气体供给喷嘴150与浸入式水口130的侧表面之间的距离d2可以是，例如彼此相等。

可将通过聚焦气体供给喷嘴150供应的惰性气体供应到铸轧辊120和弯月面护罩140之间的空间，并且在这个过程中，所供应的惰性气体可以置换含氧的空气，并保留在铸轧辊120和弯月面护罩140之间。当开始通过浸入式水口130供应钢水时，钢水可与置换空气之后的惰性气体接触，从而可以防止产生浮渣。

这里，惰性气体可防止在接触钢水时产生浮渣，惰性气体可以是例如氮气(n2)或氩气(ar)。

如图2所示，聚焦气体供给喷嘴150被示出为设置在弯月面护罩140中，但是可设置聚焦气体供给喷嘴150以借助于单独的框架(frame)或类似物将惰性气体从其中一个铸轧辊120的上方分配到另一个铸轧辊。

例如，聚焦气体供给喷嘴150可分为第一聚焦气体供给喷嘴和第二聚焦气体供给喷嘴。

这里，第一聚焦气体供给喷嘴可将惰性气体从设置在浸入式水口130宽度方向上一端的一个铸轧辊120的上方分配到另一个铸轧辊的表面，而第二聚焦气体供给喷嘴可将惰性气体从设置在浸入式水口130的宽度方向上另一端的一个铸轧辊的上方分配到另一个铸轧辊的表面。

第一聚焦气体供给喷嘴和第二聚焦气体供给喷嘴可彼此交替设置，以将惰性气体以倾斜角度分配到铸轧辊120的表面。

例如图2中所示的聚焦气体供给喷嘴150可以500升/分钟至2500升/分钟的流量供应惰性气体，以便快速置换空气。

当惰性气体以500升/分钟或更低的流量供给时，在铸造过程早期供应钢水之前可能不能置换足够量的空气。因此，在铸造过程早期在钢水池m上会产生浮渣。

此外，随着惰性气体的供应增加，氧的浓度迅速下降。例如，供应到铸轧辊120和弯月面护罩140之间的空间的惰性气体可以不需要以2500升/分钟或更大的流量供应，并且考虑到成本效率等，将惰性气体以2500升/分钟或更低的流量供应可以是有效的。

为了增加在通过聚焦气体供给喷嘴150向铸轧辊120和弯月面罩140之间的空间供应惰性气体的过程中置换空气的速率，图2所示的双辊式带钢连铸机100可进一步包括排出空气的空气排出单元160。

在一个实例中，空气排出单元160可包括设置在弯月面护罩140的一侧上的空气排放管162和调节空气排放管162的打开和关闭的阀门164。

空气排出单元160可排出被通过聚焦气体供给喷嘴150供应的惰性气体所置换的空气。

图4是说明从示例性实施方案双辊式带钢连铸机获得的氮供给量和氧移除时间之间的关系的曲线图。

参照图4，聚焦气体供给喷嘴150可具有例如16.6cm²的横截面，并且可以通过横截面提供惰性气体，例如氮气。可以看出，当以2,500升/分钟的流量供应氮气并且氧气的浓度小于或等于100ppm时，如果打开空气排出单元160以供应氮气，则与空气排出单元160关闭的状态相比，流量可增加约70％。

如上所述，根据示例性实施方案，双辊式带钢连铸机，其在铸造过程早期、钢水供应到铸轧辊和弯月面护罩之间的空间之前，将惰性气体供应到铸轧辊和弯月面护罩之间的空间，以在铸轧辊之间的空间中产生惰性气氛，使得钢水不会接触空气，从而防止产生浮渣。

虽然以上示出并描述了示例性实施方案，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行修改和变化。