专利名称：连铸薄带的方法及实施该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用两辊法连铸薄带，特别是薄钢带的方法，带的厚度优选小于10毫米，在该方法中，金属熔液被注入一个由两根铸轧辊按照所铸带的厚度尺寸形成的铸造缝隙中，形成一个熔池，根据铸轧辊表面状况，向铸轧辊表面高出熔池以上的部分喷吹一种惰性气体或混合惰性气体，并涉及实施该方法的装置。
用两辊法铸造薄带时，带的横截面取决于铸轧辊在热态时的表面形状。在本质上，该热态形状正好相当于所希望的带的横截面，因为带的截面形状在铸造工序之后就不能再改变，确切地说，也不能通过轧制使其改变。铸轧辊的热态形状与其冷态形状明显不同，这是由铸轧辊表面周期性出现的极高的热负荷引起的。此时会产生一个热凸度，但人们可以通过给铸轧辊预磨一个凹度使其至少得到部分补偿。
但因为铸轧辊在铸造过程中的热负荷受到许多因素的影响，并且铸带设备要有很宽的工作范围(例如铸造速度范围在0．2至2．5米／秒之间，带厚范围1到10毫米之间，铸轧辊上的轧制力不同，待铸金属熔液的温度不同，熔液质量不同，如钢种不同等)，所以想要通过预磨而使铸轧辊得到足以适用的预变形是不可能的。因此极其有必要对铸轧辊表面进行在线矫正，使其适合于不同的工作状况。
如前面提到的一种这样的在线矫正已经公开，例如AU-A-50340／96。在该方法中，用与计算机联接的传感器监测铸轧辊表面，计算机控制向铸轧辊喷吹气体，这里用两种不同气体，即氮气和氩气，用于影响铸轧辊紧邻熔池液面上方处的热传导并从而被带到熔池中，具体地说，根据铸轧辊表面状况不同每种气体的含量不同，这样组成的混和气体在铸轧辊的整个长度上分段喷向铸轧辊表面。籍此应该可以避免铸轧辊表面出现热凸度并保证所生产的带厚度均匀。此外还介绍到，沿带的宽度分段测量带的厚度，可以得到带的矩形截面误差，如果喷到铸轧辊表面的气体的混和比例适当，可使该误差得到补偿。按其所述，混和气体的组份不同明显地影响铸轧辊与金属熔液之间的热传导，因而使铸轧辊的几何形状发生变化。
国内在两辊铸造法领域的研究表明，尽管采用了上述的措施，仍然不能得到令人满意的产品。有一个现象被注意到，由于铸轧辊的热变形和铸轧辊表面上的金属熔液凝固略不均匀，尽管喷吹了按目标调配的混和气体仍不能使铸轧辊的粗糙度保持在整个表面上尽可能地均匀，而是出现了不在铸轧辊整个长度上延伸的周向光滑点。这显然表明，光滑点在铸轧辊的圆周方向上。在这些光滑点处因其粗糙度较小使得金属熔液凝固较快，因而在铸造缝隙中出现了一个挤压较紧的点，即所谓“吻合点”，这又反过来使得局部轧制力增大，使铸轧辊那些已经比较光滑的区域更加光滑。这会引起振动并从而使得带的质量越来越差。通过上述措施，即改变喷到熔池液面附近的气体的混和比例，不能使其改善。
本发明的目的是克服以上缺点和难点并提出一种如开头所述的方法和实施该方法的装置，使得在极其不同的工作状况下生产出的带都可具有理想的截面形状。特别要避免由于局部光滑点导致铸轧辊出现热变形。
本发明是这样解决任务的向铸轧辊表面喷吹的气体沿铸轧辊的长度方向各处不同。
一种优选实施方式的特征在于，对铸轧辊表面沿其长度方向针对各部分的不同状况进行监测并根据该监测结果实施向铸轧辊表面喷吹气体。
向铸轧辊表面各部分喷吹不同气体优选通过各部分气体的组份不同实施。
向铸轧辊表面各部分喷吹不同气体也可通过各部分气体的量和／或压力不同实施。
优选监测铸轧辊表面粗糙度各部分不同的状况。
根据另一种实施方式，监测铸轧辊表面反射特性各部分不同的状况。
此外还可以监测铸轧辊表面颜色变化各部分不同的状况。
本方法可以这样简便地实现将铸轧辊表面沿其长度方向划分为一个个依次相连的区域，监测每个区域的表面状况并区域式地向各部分喷吹不同气体，即在每个区域内喷吹均匀一致的气体，划分的依次邻接的区域优选至少3个至多40个。
一种优选实施方式的特征在于，对铸轧辊表面的监测通过接收由铸轧辊表面发出和／或反射的电磁波实施，特别是在可见光范围内和／或热辐射范围内的波。
根据本发明的另一种实施方式，对铸轧辊表面的监测通过在所铸带自铸造缝隙的出口后面对所铸带沿其宽度进行监测而间接实现，为此，直接在带自铸造缝隙的出口处对带的至少一个表面沿其宽度进行监测，优选监测由带的表面发出和／或反射的电磁波，特别是在可见光范围内和／或热辐射范围内的波。
优选喷气在喷气嘴上具有最小1．05至最大2巴的压力，优选最小1．5巴，同时喷气嘴上气体的喷出速度为最小0．2米／秒，优选最小1．5米／秒。
应用本方法连铸薄带的装置，包括一个由限定铸造缝隙的两根铸轧辊构成的连铸结晶器，其中铸造缝隙的宽度相当于所铸带的厚度，在两根铸轧辊之间铸造缝隙的上方形成一个熔池容纳腔，被盖板盖住；包括一个将惰性气体送到铸轧辊表面的送气装置，该装置具有至少一个喷气嘴紧靠位于两根铸轧辊之间的熔池的上方；包括一个监测铸轧辊表面的装置以及一个用于根据铸轧辊表面状态改变向铸轧辊喷吹的气体的控制或调节装置，其特征在于，具有多个送气装置，每个送气装置对应铸轧辊的一个分度曲面区域，每个分度曲面区域由对应的送气装置根据控制或调节装置给出的与该分度曲面区域对应的监测值给送气体。
优选每个送气装置具有多个紧密相邻的喷气嘴。
一种优选实施方式的特征在于，送气装置通过装有节流阀或截止阀的气体管路连接两个或多个分别装有一种不同气体的储气罐，其中每个送气装置的气体管路通入到一个与送气装置对应的混和装置中，优选采用混和室，自该处引出至少一根送气管道通到与送气装置对应的一个或多个喷气嘴。
有利的是，监测铸轧辊表面的装置由朝向铸轧辊表面安装的传感器组成。
为了非常准确地监测铸轧辊表面，监测每根铸轧辊的传感器为异型传感器，对铸轧辊表面沿其长度进行累积式监测，优选沿其整个长度监测。
对铸轧辊表面也可以间接监测，即监测所铸带，此时监测铸轧辊表面的装置由朝向所铸带的至少一个表面安装的传感器组成。
根据另一种优选实施方式，有沿铸轧辊长度分布的两个或多个装置，优选至少三个，用于监测铸轧辊的表面，每个装置各通过控制或调节装置分别连接一个送气装置。
优选喷气嘴的轴在+60°至-60°范围内，优选范围+20°至-30°，在圆周方向朝向铸轧辊表面。
一种优选实施方式的特征在于，铸轧辊表面粗糙度大于4微米，优选大于8微米。
根据另一优选实施方式，铸轧辊表面具有点蚀，其深度在10到100μm之间，直径在0．2至1．0毫米之间，其中点蚀最好相互接触，优选点蚀的5到20％接触。
如果多于20％的点蚀相互接触，应保证良好的气体喷吹。
下面借助两个在附图中做了示意性描述的实施例进一步说明本发明。
图1为根据本发明的第一种实施方式的薄带连铸装置的侧视图。图2为图1的局部放大图，图3为图1沿箭头Ⅲ所示方向的俯视图。图4用曲线图表示了一个圆周区域的喷气情况。
为了铸造薄带1，特别是厚度在1到10毫米之间的钢带，利用了一个由两根相互平行且相邻布置的铸轧辊2构成的连铸结晶器。铸轧辊2形成铸造缝隙3，即所谓“吻合点”，带1在此处从连铸结晶器中挤出。铸造缝隙3上方形成一个用于容纳熔池6的空腔4，盖板5作为盖使其与上面隔离开。金属溶液7通过盖上的孔8注入，伸入式水口通过该孔伸入熔池6中液面9以下。铸轧辊2具有未示出的内置冷却装置。铸轧辊2的侧面装有侧板10用于封闭容纳熔池6的空腔4。
在铸轧辊2的表面11上形成连铸坯外壳12，该连铸坯外壳在铸造缝隙3中，即吻合点上，结合形成带1。为了优化带1的形状，使其具有基本均匀的厚度-最好具有符合标准的轻微的凸度，重要的是，铸造缝隙3中的轧制力呈特定的矩形分布。
盖板5的安装位置要使得盖板与铸轧辊2的表面11之间的间隙13具有较小的宽度，该处可能需用弹性密封唇14或迷宫式密封圈使两个铸轧辊2的表面11密封，避免外间空气进入。盖板5朝向铸轧辊2的侧边分别与铸轧辊2的表面11相配合，因而间隙13的宽度基本恒定。惰性气体通过该间隙13送入，具体说，通过由快速动作离合器16固定在盖板5上的送气管15送入，其中快速动作离合器16最好可同时用于两个或多个送气管15。重要的是接头要密封且精确，并且是钝秃的，因为各个送气管15中的气压互相不一定相同。送气管15前端连接盖板中的孔17(也可是缝)，通过喷气嘴18通到盖板与每根铸轧辊2之间的间隙13中。孔17也可在间隙13的下底边处通到盖板5的水平侧边内。喷气嘴18的直径或间隙宽度小于5毫米，优选小于3毫米。
铸轧辊2的表面11根据其表面状况喷吹惰性气体，因此铸轧辊2的表面11由装置19对其进行监测。根据所示的实施例，异型传感器19分别朝向每根铸轧辊2的表面11安装，沿每个铸轧辊2的长度方向累积一根温度曲线。该异型传感器与一个计算和调节单元20相连接，使得沿铸轧辊2长度方向分布且依次相邻的分度曲面区域a，b，c，…，即各个相邻的圆周区域a，b，c，…，可分别对应一个温度值或温度平均值。
也可用射线传感器取代异型传感器19，测出铸轧辊2的表面11的光滑点。
为了使惰性气体能够互不干扰地分别对每根铸轧辊2的单个的相邻分布的圆周区域a，b，c，…产生影响，根据所示的实施例备有多个送气装置21，每一个送气装置21分别对应一个铸轧辊2的一个圆周区域a，b，c，…。
为了喷吹气体设有储气罐22储存各种不同的气体；例如根据所示的实施例例如有三个储气罐22，其中每个储气罐22装有一种确定气体，如一个装氮气，一个装氩气，一个装氦气。自每个储气罐22引出一根气体管路24通到一个混和室23中，每个混和室分别附属于一个圆周区域a，b，c，…，其中借助装在气体管路24中的节流阀和截止阀25可调节每个混和室23内的一种特定的气体组分，其由装在储气罐22中的一种或多种气体组成。该节流阀和截止阀25与调节器20相联并由其控制，因而可根据每根铸轧辊2沿长度方向的温度曲线调节每个混和室23中的气体组分并由此调节每个圆周区域a，b，c，…得到一种特定的气体组分。调节的理论值由调节器20根据每个传感器19测出的温度曲线得出。
自每个混和室23引出一根送气管15通到位于盖板5的侧边的喷气嘴18，使铸轧辊2的表面11被以圆周区域式喷上各不相同的气体组分，即铸轧辊的各部分-沿铸轧辊2长度方向看-被喷上不同气体。也可将几个相邻的喷气嘴18(如孔形的)作为一组，由一根送气管15供气，这样就形成较宽的圆周区域a，b，c，…，于是表面11的每个较大的平面范围内喷一种混和气体。由此可知，一个向圆周区域a，b，c，…供气的送气装置由气体管路24(其数量相应于储气罐22的数量)、节流阀和截止阀25，一个混和室23、一根送气管15和至少一个喷气嘴18组成。
气体喷入时应具有至少1．05巴的冲击压力，优选大于1．5至2巴，此时喷气嘴18应朝向铸轧辊表面正交，但在±60°范围内应顺着或逆着铸轧辊表面的运动方向。圆周区域a，b，c，…的宽度的选择是根据铸造工艺的受干扰性推算的，而这一特性是由工艺参数决定的。
根据本发明的另一种实施方式，不直接监测铸轧辊2的表面11，而是通过直接监测带1的表面26中的一个或两个，推断出铸轧辊2的表面11的状况。因此在这种实施方式中传感器19朝向带1的表面26放置，尽可能直接放在带1自铸造缝隙3的出口处，如图1中点划线所示。
本发明并不局限于附图中所示的实施例，而是可以在不同方面加以改进。例如也可以这样解决本发明所基于提出的任务不测量铸轧辊表面11上各部分的温度，而是监测铸轧辊2各部分的表面粗糙度，也可以通过监测铸轧辊2或带1的表面反射特性借助图形识别系统得出结论，或者监测铸轧辊2的表面各部分颜色变化的不同，以供选择喷向各圆周区域的混和气体的组份。
对铸轧辊2的表面11的影响也可以这样实现取代调节各部分混和气体的组份，还可调节各部分气体量和／或各部分气体压力。
图4以图线形式示意性地给出了用不同的气体组分A，B，C，…向圆周区域a，b，c，…喷吹的情况。图中的横坐标代表各个相邻的区域a，b，c，…。其数量相应于铸轧辊11的长度。纵坐标是与各区域a，b，c，…对应的温度值，借助非常精确的测量得到曲线27所示的温度曲线。另外在纵坐标方向还示出了按时间单位喷到各圆周区域a，b，c，…的气体量之值。参数A，B，C，…与混和气体的组份有关，即混和气体如何由储气罐22中所盛的不同气体混和而成。可以看出，圆周区域a，b，c，…的每一个温度平均值(平均值用虚线示出)对应喷到区域a，b，c，…上的混和气体一种确定的组成和一个确定的量。
本发明涉及这样的思路向铸轧辊2的表面11各部分喷吹不同的气体组分或不同的气体量可以对各部分表面产生局部影响，具体地说，在紧靠熔池液面9的上方喷入该混和气体。实验证明，导致凝固率不同的不同混和气体也可被带入熔池液面9的各个紧密相连的区域，或者说各个直接相连的区域，但仍可对铸轧辊2的各个相邻的表面区域或圆周区域a，b，c，…产生不同的影响，从而阻止铸轧辊2的表面11出现不均匀现象。得益于此，与目前情况相比，铸轧辊2的表面11的维修或更新周期显著延长，连续生产批量明显增大。
实验表明，使用100％的氩气比使用100％的氦气可使凝固速度降低达30％。可以肯定，对铸轧辊2的表面11红棕色变色或带斑点的区域可通过增加喷吹氦气使局部凝固率提高而使现象消除；红棕色变色将减弱或消失。还可肯定，在亮斑处可以通过增加喷吹氩气使凝固率降低，亮斑消失。总的来说，利用本发明的方法，可以抑制铸轧辊2沿长度方向出现表面状态差异，使铸轧辊表面特性差异的相差程度不会在铸造过程中或随着铸造过程增大，而是在出现表面状况局部变化时通过改变向该部喷吹的混合气体影响热传导，使该处表面状况的这种变化不能加强，而是消退。这里的表面特性可理解为诸如粗糙度、光学反射特性、颜色变化、斑点及划痕或点蚀现象等。
根据本发明，一方面使所生产的带1的结晶组织，特别是中心的球状晶-枝状晶结晶组织(globulitisch-dentrische Erstarrung-struktur)在整个宽度上分布更加均匀，另一方面可使得在经过更大量的铸造生产之后才需重新修整(就铸轧辊2的表面11比较)。这样不仅铸轧辊2的表面层的寿命提高，特别是整根铸轧辊的寿命显著提高。
权利要求
1．采用两辊法连铸薄带(1)特别是钢带的方法，带的厚度优选小于10毫米，其中金属熔液(7)被注入由两根铸轧辊(2)按照所铸带(1)的厚度形成的一个铸造缝隙(3)中，形成熔池(6)，向铸轧辊(2)的表面(11)高出熔池(6)以上部分喷吹一种惰性气体或惰性气体混和气，其特征在于，向铸轧辊(2)的表面(11)气体喷吹在铸轧辊(2)长度方向上各处不同。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿铸轧辊(2)的表面(11)沿长度方向监测其各部分不同的状况并根据该监测结果实施向铸轧辊(2)的表面(11)气体喷吹。
3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，向各部分喷吹不同的气体通过各部分的气体组份不同实施。
4．根据权利要求1至3中的一项或多项所述的方法，其特征在于，向各部分喷吹不同的气体通过各部分的气体量不同实施。
5．根据权利要求1至4中的一项或多项所述的方法，其特征在于，向各部分喷吹不同的气体通过各部分的气体压力不同实施。
6．根据权利要求1至5中的一项或多项所述的方法，其特征在于，监测铸轧辊(2)的表面粗糙度各部分不同的状况。
7．根据权利要求1至6中的一项或多项所述的方法，其特征在于，监测铸轧辊(2)的表面反射特性各部分不同的状况。
8．根据权利要求1至7中的一项或多项所述的方法，其特征在于，监测铸轧辊(2)的表面(11)各部分不同的颜色变化。
9．根据权利要求1至8中的一项或多项所述的方法，其特征在于，铸轧辊(2)的表面(11)在其长度方向被划分为依次相连区域(a，b，c，…)，监测每个区域(a，b，c，…)表面(11)的状况，区域式地向各部分喷、吹不同气体，即在每个区域(a，b，c，…)内实施均匀一致的气体喷吹。
10．根据权利要求9所述的方法，其特征在于，构成至少3个彼此相邻的区域(a，b，c，…)。
11．根据权利要求9所述的方法，其特征在于，构成至多40个彼此相邻的区域(a，b，c，…)。
12．根据权利要求1至11中的一项或多项所述的方法，其特征在于，对铸轧辊(2)的表面(11)的监测通过接收由表面(11)发出和／或反射的电磁波实施，特别是可见光范围内和／或热辐射范围内的波。
13．根据权利要求1至12中的一项或多项所述的方法，其特征在于，对铸轧辊(2)的表面(11)的监测间接地通过在所铸带(1)自铸造缝隙(3)的出口后面对所铸带(1)沿其宽度的监测实施。
14．根据权利要求13所述的方法，其特征在于，直接在带(1)自铸造缝隙(3)的出口处沿其宽度监测带(1)的至少一个表面(26)，其中接收由带(1)的表面(26)发出或反射的电磁波实施，特别是可见光范围内和／或热辐射范围内的波。
15．根据权利要求1至14中的一项或多项所述的方法，其特征在于，喷吹气体在喷嘴(18)处具有最小1．05巴至最大2巴的压力，优选最小1．5巴。
16．根据权利要求1至15中的一项或多项所述的方法，其特征在于，喷吹气体在喷嘴(18)处具有最小0．2米／秒的喷出速度，优选最小1．5米／秒。
17．应用权利要求1至16中的一项或多项所述的方法连铸薄带(1)的装置，包括一个由限定铸造缝隙(3)的两根铸轧辊(2)构成的连铸结晶器，其中铸造缝隙(3)的宽度相当于所铸带(1)的厚度，在铸轧辊(2)之间铸造缝隙(3)上方形成一个金属熔池容纳腔(4)，被盖板(5)盖住，还包括一个将惰性气体送到铸轧辊(2)处的送气装置(21)，该装置具有至少一个喷气嘴(18)紧靠位于铸轧辊(2)之间的熔池(6)的上方，还包括一个控制或调节装置(20)以改变向铸轧辊(2)的送气，其特征在于，备有多个送气装置(21)，其中每个送气装置(21)对应铸轧辊(2)的一个分度曲面区域(a，b，c，…)，每个分度曲面区域(a，b，c，…)由对应的送气装置(21)根据控制或调节装置(20)给出的与该分度曲面区域(a，b，c，…)对应的值给送气体。
18．根据权利要求17所述的装置，其特征在于，备有一个监测铸轧辊(2)的表面(11)的分度曲面区域(a，b，c，…)的装置(19)，该装置与控制或调节装置(20)联接。
19．根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，送气装置(21)具有多个紧密相邻的喷气嘴(18)。
20．根据权利要求17至19中一项或多项所述的装置，其特征在于，送气装置(21)通过装有节流阀或截止阀(25)的气体管路(24)连接两个或多个分别装有一种不同气体的储气罐(22)，其中每个送气装置(21)的气体管路(24)通入到一个附属于送气装置(21)的混和装置(23)中，优先采用混和室(23)，自该处引出至少一根送气管路通到附属于送气装置(21)的一个或多个喷气嘴(18)。
21．根据权利要求17至20中一项或多项所述的装置，其特征在于，监测铸轧辊(2)的表面(11)的装置由朝向铸轧辊(2)的表面(11)安装的传感器(19)组成。
22．根据权利要求21所述的装置，其特征在于，监测每根铸轧辊(2)的传感器为一个异型传感器(19)，对铸轧辊(2)的表面(11)沿其长度进行累积式监测，优选沿其整个长度监测。
23．根据权利要求17至22中一项或多项所述的装置，其特征在于，监测铸轧辊(2)的表面(11)的装置由朝向所铸带(1)的至少一个表面(26)安装的传感器(19)组成。
24．根据权利要求17至23中一项或多项所述的装置，其特征在于，备有沿铸轧辊(2)长度分布的两个或多个装置(19)，优选至少三个，用于监测铸轧辊(2)的表面(11)，每个装置各通过控制或调节装置(20)分别连接一个送气装置(21)。
25．根据权利要求17至24中一项或多项所述的装置，其特征在于，喷气嘴(18)的轴具有斜角α，在+60°至-60°范围内，优选+20°至-30°之间，在圆周方向朝向铸轧辊(2)的表面(11)。
26．根据权利要求17至25中一项或多项所述的装置，其特征在于，铸轧辊(2)的表面(11)的粗糙度大于4微米，优选大于8微米。
27．根据权利要求17至26中一项或多项所述的装置，其特征在于，铸轧辊(2)的表面(11)具有点蚀，其深度在10到100微米之间，直径在0．2至1．0毫米之间。
28．根据权利要求27所述的装置，其特征在于，点蚀相互接触，优选点蚀的5到20％干涉。
29．根据权利要求28所述的装置，其特征在于，点蚀的20％以上相互接触。
全文摘要
本发明涉及一种两辊法连铸薄带(1)的方法。根据本方法金属熔液(7)被注入由两根铸轧辊形成的、尺寸相当于所祷带(1)的厚度的铸造缝隙(3)中,形成金属熔池(6)。根据铸轧辊(2)的表面(11)的状况向铸轧辊(2)的表面(11)高出金属熔池(6)以上的部分喷吹一种惰性气体或惰性气体的混和气。为避免局部热变形,对铸轧辊(2)的表面(11)沿其长度针对各处不同的表面状况进行监测。当出现各处表面状况不相同时,根据铸轧辊( 2)的长度上各处不同的表面状况,向铸轧辊(2)的表面(11)各处喷吹不同的气体。
文档编号B22D11/06GK1294536SQ99804350
公开日2001年5月9日 申请日期1999年2月26日 优先权日1998年3月25日
发明者G·霍亨比克勒尔, G·埃克尔斯托菲尔 申请人:沃斯特－阿尔派因工业设备制造有限公司, 阿西埃特殊产品坦尼有限公司