連續(xù)澆注金屬帶的方法技術

盡管雙輥澆注已較成功地應用于有色金屬，因有色金屬在冷卻時凝固快，該技術應用于鐵類金屬的澆注時存在一些問題，因為在輥子的澆注表面上不能獲得足夠迅速和均勻的金屬液冷卻。該問題通過使用一種輥子的金屬表面可克服，該表面與澆注熔池的熔融金屬有很強的親和力，其熔點大于澆注表面的溫度。熔融的鋼對于澆注表面有很好的潤濕，熔融鋼在澆注表面的潤濕角小于４０°。優(yōu)選該潤濕角小于２０°。澆注表面的算術平均粗糙度（Ｒ↓［ａ］）小于１０微米。這些輥子表面的理想的特性是通過選擇一種至少部分非晶態(tài)的雙組分合金來實現。優(yōu)選該合金為完全的非晶態(tài)鎳－磷系合金，其中含磷約１０％，其余為鎳，其可通過化學方法涂覆。該輥子表面防止了鐵氧化物在輥子的澆注表面的沉積，該沉積會影響熱均勻地傳遞離開熔融金屬，導致δ和γ相的同時凝固（０．０１－０．１８％Ｃ），這會引起稱為鱷魚皮的表面缺陷。使用該非晶態(tài)合金作為澆注輥表面的凈效果是很好的和均勻的從熔融金屬的熱傳導，鋼的顯微結構快速轉變?yōu)橥耆珚W氏體（γ）區(qū)，表現為細小的初始奧氏體晶粒邊界與枝晶的晶粒邊界一致，澆注帶上沒有鱷魚皮的表面缺陷。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬帶鑄造。其特別但不排他地用于鐵基金屬帶的鑄造。公知通過雙輥連鑄機連鑄可鑄造出金屬帶。該技術中熔融金屬被引導到一對反向旋轉的水平澆注輥之間，澆注輥被冷卻，以便在移動的輥子表面凝固形成金屬殼，金屬殼在輥縫之間聚集產生凝固帶。帶產品從輥縫之間向下輸送。“輥縫”一詞這里指輥子靠得最近的大致區(qū)域。熔融金屬可從澆包注入小的中間包或一系列中間包，從此金屬液通過位于輥縫上的金屬輸送嘴引入輥縫中，在緊挨輥縫之上的輥子澆注表面上形成熔融金屬澆注熔池，該熔池沿輥縫的長度方向延伸。該澆注熔池通常被限定在與輥子的端面滑動配合的側板或側堰之間，側板可防止熔池的兩端逸出金屬液，當然也可用其它裝置，例如電磁擋件。盡管雙輥澆注已較成功地應用于有色金屬，因有色金屬在冷卻時凝固快，該技術應用于鐵類金屬的澆注時存在一些問題。一個具體的問題是在輥子的澆注表面上獲得足夠迅速和均勻的金屬液冷卻。我們的美國專利5,520,243(國際專利申請PCT/AU93/00593)描述了一種技術，通過保證澆注輥表面具有一定的光滑特性，并應用熔融金屬熔池與澆注輥澆注表面之間的相對振動，使得金屬在輥子的澆注表面的冷卻顯著提高。具體說，該專利公開了應用選定頻率和振幅的振動以實現金屬凝固過程的完全新的效果，這樣的凝固過程顯著改善了從凝固熔融金屬中的熱傳導，該改進使得以一定速度澆注的金屬厚度可顯著增加，或使得一定厚度的金屬帶的澆注速度顯著提高。改進的熱傳導還使得澆注金屬的表面結構顯著細化。我們的美國專利5,584,338描述了另一技術，澆注熔池的熔融金屬與澆注表面之間的有效的相對振動可通過應用聲波于澆注熔池的熔融金屬上而產生，從而提高熱傳導，并通過利用非常低的功率水平聲波范圍的聲波使得凝固結構細化。我們的另一美國專利5,720,336描述了對發(fā)生于澆注表面和澆注熔池的熔融金屬界面處的熱傳導機理的研究結果，并指出了凝固時的熱通量可通過保證每個澆注表面被一層在金屬的凝固溫度下至少部分地為液體的材料所覆蓋來控制和增強，從而在不必在澆注熔池和輥子之間產生相對振動的情況下實現熱傳導的改善。下面有必要涉及澆注表面光滑性的定量計量。在我們的實驗中使用的、在限定本專利技術的范圍時有用的一種特定的計量方法是一種稱為算術平均粗糙度，其由符號Ra表示。該值定義為在測量長度1m內距粗糙表面輪廓的中心線的所有粗糙輪廓的絕對距離的算術平均值。該輪廓的中心線是粗糙度測量的基準線，是平行于粗糙表面的寬度方向界限內輪廓的總體方向的線，使得該線與輪廓部分之間在線的每一側形成的面積之和相等。該算術平均粗糙度值可定義為Ra=1/lm∫x=0x=lm|y|dx]]>盡管上述技術可實現鐵類金屬帶澆注的高的凝固速度，但是生產出的金屬帶往往具有稱為“鱷魚皮”的表面缺陷。該缺陷發(fā)生在通過凝固殼的熱通量存在變化的情況下，在雙輥連鑄機的輥子的澆注表面上的凝固殼中同時發(fā)生δ和γ鐵相凝固時。δ和γ鐵相具有不同的熱強度特性，熱通量的變化會使得在澆注輥縫處匯集的凝固殼中產生局部變形，導致在帶產品的表面產生鱷魚皮缺陷。以前這一問題的解決辦法是通過復雜的澆注輥清潔裝置努力使得澆注輥上的氧化物的積累保持在嚴格的范圍內。少量的氧化物的沉積有利于保證金屬凝固于澆注輥表面時受控制的均勻的熱通量。在輥子表面進入熔融金屬熔池中時氧化物沉積會熔化，有助于在澆注表面和澆注熔池的熔融金屬之間形成一薄的液體界面層，從而提高熱通量。但是，如果氧化物沉積太多，氧化物的熔化會產生很高的初始熱通量，但是隨著氧化物重凝固，熱通量迅速降低。凝固殼中的熱通量變化產生局部變形，導致鱷魚皮表面缺陷。現在已確定金屬氧化物的有害作用可避免，如果輥子的澆注表面由一層與澆注熔池的熔融金屬有很強的親和力的材料構成，從而使得澆注表面被熔融金屬很好地潤濕，就可產生非常高的凝固速度。如果被熔融金屬足夠好地潤濕，凝固就可能進行得非常快，而沒有足夠的時間產生大量的氧化物。在鋼金屬液的情況下，也可能實現鋼水快速凝固成單一相固體結構，從而有效地避免任何鱷魚皮缺陷產生的可能。根據本專利技術提供一種連續(xù)澆注金屬帶的方法，其中熔融金屬澆注熔池與移動的澆注表面接觸，使得金屬從熔池凝固到移動的澆注表面，澆注表面由一層附于一熱導體上的固體提供，該附層的材料選擇應使得所述熔融金屬在澆注表面的潤濕角小于40°，該材料的熔化溫度應大于金屬凝固時澆注表面的溫度。另外優(yōu)選該附層的材料使得熔融金屬在澆注表面上的潤濕角小于20°。優(yōu)選附層表面的算術平均粗糙度(Ra)小于10微米。附層材料應當在熔融金屬凝固時在澆注表面的溫度下不熔化或溶解在所述熔融金屬中。優(yōu)選附層材料至少部分地為非晶態(tài)。例如，它可包括兩種金屬的非晶態(tài)合金。這些金屬中的一個為磷。更具體地說，附層材料可包括含有大約10％磷的非晶態(tài)鎳-磷合金。熱傳導體可以是銅或銅合金。熔融金屬可以是鐵類合金。更具體說，熔融金屬可為熔融的鋼。在這種情況下，選擇熔融金屬在其上有較小的潤濕角的附層材料可使得鋼在澆注表面凝固成單一相固體結構。相應地，本專利技術還提供一種連續(xù)澆注鋼帶的方法，其中熔融鋼的澆注熔池與移動的澆注表面接觸，使得鋼從熔池凝固到移動的澆注表面，澆注表面由一層附于一熱導體上的固體提供，該附層的材料選擇應使得所述熔融鋼在澆注表面的潤濕角小于40°，該材料的熔化溫度大于金屬凝固時澆注表面的溫度，鋼在澆注表面凝固成單一相固體結構，該相在帶離開澆注表面之前不轉變。本專利技術的方法可用于雙輥鑄機中。根據本專利技術還提供一種連續(xù)澆注金屬帶的方法，其中熔融金屬通過一金屬輸送嘴被引入到一對平行的澆注輥之間的輥縫中，該輸送嘴位于輥縫之上，產生支承在緊挨輥縫之上的輥子的澆注表面上的熔融金屬澆注熔池，澆注輥旋轉以將凝固的金屬帶從輥縫向下輸送，輥子的澆注表面由一層附于導熱輥子體上的固體提供，該附層的材料選擇使得所述熔融金屬在輥子的澆注表面的潤濕角小于40°，該材料的熔化溫度大于金屬凝固時澆注表面的溫度。為了更好地解釋本專利技術，下面將參照附圖描述目前所完成的實驗結果，其中附圖說明圖1為模擬雙輥鑄機條件下，確定金屬凝固速度的實驗裝置；圖2為圖1的實驗裝置中使用的浸潤墊；圖3為在該實驗裝置中典型的鋼樣的凝固期間獲得的熱阻值；圖4是界面層的潤濕性和測量的熱通量與界面阻力之間的關系；圖5是潤濕性對形核阻力的作用；圖6是在鉻基底上沉積鋼殼時殼表面溫度；圖7是沉積在鎳-磷基底和鉻基底上的鋼殼的熱通量值結果的曲線圖；圖8是使用鎳-磷合金和鉻基底進行浸潤實驗時沉積的鋼殼的K值結果的曲線圖；圖9和圖10是圖8所述的浸潤實驗中沉積的鋼殼的顯微金相照片；圖11是使用不同的基底和鋼水成分進行進一步的浸潤實驗時沉積的鋼殼的K值結果曲線圖；圖12至16是圖11所述的浸潤實驗期間沉積的鋼殼的顯微金相照片；圖17是根據本專利技術工作的帶坯連鑄機的平面圖；圖18是圖17所示的帶坯連鑄機的側立視圖；圖19是沿圖17的19-19線的垂直橫截面圖；圖20是沿圖17的20-20線的垂直橫截面圖；圖21是沿圖17的21-21線的垂直橫截面圖。圖1和2是一金屬凝固實驗裝置，其中一40mm×40mm激冷塊進給到一鋼水熔池中，其速度大小應近似模擬雙輥連鑄機的澆注表面的情況。在激冷塊通過鋼水池時，鋼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種連續(xù)澆注金屬帶的方法，其中熔融金屬澆注熔池與移動的澆注表面接觸，使得金屬從熔池凝固到移動的澆注表面，其特征在于，澆注表面由一層附于一熱導體上的固體提供，該附層的材料選擇使得所述熔融金屬在澆注表面的潤濕角小于４０°，該材料的熔化溫度大于金屬凝固時澆注表面的溫度。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：拉扎爾斯特雷佐夫，
申請(專利權)人：卡斯特里普公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]