一种碳钢双辊薄带连铸方法技术

一种碳钢双辊薄带连铸工艺方法，其包括如下步骤：ａ．冶炼，冶炼过程中在碳钢中加入钛；ｂ．薄带连铸，钢水经过钢包、中间包经过浸入式水口进入由结晶辊形成的密闭熔池内，经过结晶辊的冷却和轻微轧制形成铸带；钢水在结晶辊的表面形成自然沉积膜，其成分是二氧化硅，氧化锰和氧化钛的混合氧化物；在熔池内引入惰性气体和还原性气体的混合气；ｃ．再经热轧、控制冷却直至卷取。本发明专利技术钢水中增加了钛，在结晶辊表面形成了含钛氧化物的自然沉积膜，填补了铸带和结晶辊之间的气隙，大大提高了铸带和结晶辊表面的之间的传热，提高了生产率；该沉积膜还起到了润滑作用，减小了铸带和结晶辊之间的摩擦力，提高了铸带的表面质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄带连铸工艺领域，特别涉及碳钢双辊薄带连铸方法。
技术介绍
薄带连铸主要形式之一是钢水经过高速旋转的结晶辊，并在轧制力的作用下凝固成2-5mm铸带。目前薄带连铸生产的基本工艺过程是薄带连 铸机(双辊、单辊、轮带式)—密闭室—活套一夹送辊一热轧(单机架或 两机架或无) 一控冷一巻取。钢水从钢包经过长水口、中间包和浸入式水 口进入旋转的水冷结晶辊与侧封板形成的熔池内，经过水冷结晶辊的冷却 形成铸带，通过摆动导板、夹送辊将铸带送至铸带输送辊道，经过热轧机， 喷淋冷却，飞剪直至巻取机。由于薄带连铸技术具有节约成本、缩小厂房 面积、降低能耗、提高生产效率等优点，这项技术现在正成为各个国家研 究者研究的热点，同时也被称作是冶金行业的革命性技术。在薄带连铸工艺中，铸带与水冷结晶辊之间的传热和凝固直接影响着 铸带的质量和最终产品的性能。控制结晶辊和钢水之间的界面传热的方法 和手段主要有如下几种1)利用结晶辊表面纹理处理来控制结晶辊的传热。2)利用结晶辊表面形成的自然沉积的氧化膜来控制传热；3)通过改变结晶辊表面镀层的成分来控制传热。4)控制气体的成分来控制传热， 例如加入氮气来提高传热，降低裂纹的发生等。如中国专利申请CN1183064A和美国专利申请US6073679公开了一 种薄带连铸的方法。该专利的主要特征是钢水中的硫含量大于0.02%，硫 元素是通过硫化铁加入，并且钢水是硅锰镇静钢，其锰含量不小于0.2%， 含硅量不小于0.1%，含铝量小于0.01%。美国专利申请US5720336公布了 一种利用自然沉积膜改善表面质量 的方法。该专利技术主要工艺是通过控制钢中的硅锰成分，使得钢水在结晶辊 表面凝固的同时形成一种含有铁，锰，硅的氧化物的自然沉积膜，在该沉 积膜中MnO: Si02 = 75%: 25%，且沉积膜的厚度小于1 u m。美国专利申请US6059014、 US5934359、 US6059014以及欧洲专利申 请EP0800881、日本专利申请JP10029047中均公布了沉积膜的控制方法， 为了控制沉积膜的成分，通过控制钢水中的Ca/Al比例来在0.2~0.3之间 来实现。以上技术虽然各具优点，但也都存在问题；例如改变结晶辊表面镀层 和利用结晶辊表面纹理处理等方法都需要对结晶辊表面进行特殊处理，而 且特殊成分的镀层在高温热交变疲劳和应力状态下易剥落和磨损，设备维 护成本高；通过结晶辊表面形成的自然沉积氧化膜以及密闭熔池的气体成 分来控制传热是个简单有效的方法。但目前已有的公开的技术中，形成的 自然沉积膜的成分都是氧化锰和二氧化硅。该方法对提高热流密度的效果 是有限的，因为氧化锰和二氧化硅混合氧化物的熔点不可能很低，而且在 结晶辊表面的形成的氧化膜的厚度也要薄，这对结晶辊表面清理的要求提 咼0
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供， 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是， 一种碳钢双辊薄带连铸工艺方法，其包括如下步骤a) 冶炼，冶炼过程中在碳钢中以钛合金的形式加入钛，其钢水成 分质量百分比为C: 0.01-0.5、 Si: 0.03 0.6、 Mn: 0.2 1.2、 P<0.02、 S<0.02、 Ti: 0.02-0.1，余铁;b) 薄带连铸，含钛的钢水经过钢包、中间包经过浸入式水口或布 流器进入由高速旋转的结晶辊形成的密闭熔池内，经过结晶辊的冷却和轻微轧制形成铸带；钢水在密闭室内浇注到高速旋转 的结晶辊表面，在结晶辊的表面会形成黑色自然沉积膜，该自 然沉积膜的成分是二氧化硅，氧化锰和氧化钛的混合氧化物； 在熔池内，引入混合气体，该混合气体为惰性气体和还原性气 体的混合气，还原性气体的比例为1% 10%;密闭熔池内的 氧分压为10 — 2 10一22; C)再经热轧、控制冷却直至巻取。进一步，所述的惰性气体为氩气或氦气；还原性气体为氢气或一氧化碳o又，本专利技术薄带连铸过程中，自然沉积膜中各氧化物的摩尔百分比为Si02 : MnO : TiO2=35 40% : 50 55% : 4 10%。结晶辊表面自然沉积膜的厚度为小于m的。在钢水冶炼和脱氧过程中，钢水中必然存在氧化锰和氧化硅的脱氧产 物。这类脱氧产物的氧化物极易聚积，形成稳定的低熔点氧化锰和二氧化 硅复合氧化物。该氧化物在浇注的过程中，尤其在薄带连铸这样的快速凝 固的条件下，极易在结晶辊表面形成一层薄薄的黑色沉积膜。由于该沉积 膜熔点比钢水的熔点大大降低，因此在钢水与结晶辊之间形成了液态的润 滑膜，有效地起到了润滑，改善传热等作用。图l是氧化锰和二氧化硅的 相图。根据相图可以看出，对于氧化锰和二氧化硅复合氧化物，最佳的比 例是大约为SiO2:MnO = 40%:60%，此时氧化物的熔点为1251°C。当自然沉积氧化膜的熔点降低后，则氧化膜在高温液态停留时间增 长，则氧化膜起到了润滑结晶辊表面的作用，减小了铸带和结晶辊表面的 摩擦力，提高了传热，并提高了铸带的表面质量。如果想进一步降低熔点， 提高效果，仅仅是氧化锰和二氧化硅复合氧化物是达不到。因此必须通过 改变复合氧化物的成分，通过控制合理的比例，降低熔点。钛在钢水中极易与钢水中的氮发生反应Ti+=TiN反应后形成的TiN是细小的夹杂，在凝固过程中钉扎在晶界起到细化 晶粒的作用。TiN是不能在凝固过程中析出到结晶辊表面，在结晶辊表面 形成TiN的膜。因此必须控制密闭熔池中的氧含量使如下反应进行Ti + =Ti02。氧化钛容易与钢水中的氧化锰，二氧化硅形成复合夹杂物沉积 在结晶辊的表面。图2给出了氧化钛比例为5%时的相图，根据相图我们 可以看出，当在氧化锰和二氧化硅的复合氧化物中含有5%的氧化钛时， 复合氧化物的最低熔点可以降低为1150°C，效果明显。因此本专利技术的目的通过在钢种加入合适的钛含量，并通过控制密闭熔 池内气体的成分，比例，流量以及气体循环的时间来控制密闭熔池的内的 氧分压，使得钢水在浇注过程中在结晶辊的表面形成含有一定比例的氧化锰、氧化硅以及氧化钛的自然沉积膜，通过对氧化物比例的控制，达到控 制传热，提高铸带质量的目的。气体流量的多少根据熔池的大小确定例如，流量大达到目标氧分压的 时间就短，但熔池就会冷，钢水表面容易凝固结壳。流量大小根据生产实 践确定。这里流量和循环时间都是为了控制氧分压。氧分压达到了目标要 求即可。另外，值得注意的是并不是氧化物沉积膜在结晶辊表面越多越好，当 沉积膜不断地沉积在结晶辊表面的时候，随着沉积膜厚度的增加，热流密 度增加。当氧化膜厚度增加到一定程度后，氧化膜本身成为阻碍结晶辊传 热的热阻，降低了传热。本专利技术与已有技术的相比与中国专利申请CN1183064A和美国专利申请US6073679公开了一 种薄带连铸的方法不同的是，本专利的主要特征是在钢水中添加了钛元 素；对硫没有要求。与美国专利申请专利US5720336公布了 一种利用自然沉积膜改善表 面质量的方法不同的是，本专利技术形成的沉积膜的成分是含有钛，硅，锰， 铁的氧化物膜。其中在氧化物的沉积膜中，氧化钛的比例大于4%。含钛 的氧化物沉积膜比无钛的氧化物沉积膜的熔点更低，因此润滑效果更好。 而且自然沉积膜的厚度也可以增厚，减少了结晶辊表面的清理。本专利技术与美国专利申请专利US 6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳钢双辊薄带连铸工艺方法，其包括如下步骤：ａ）冶炼，冶炼过程中在碳钢中以钛合金的形式加入钛，其钢水成分质量百分比为：Ｃ：０．０１～０．５、Ｓｉ：０．０３～０．６、Ｍｎ：０．２～１．２、Ｐ＜０．０２、Ｓ＜０．０２、Ｔｉ：０．０２～ ０．１，余铁；ｂ）薄带连铸，含钛的钢水经过钢包、中间包经过浸入式水口或布流器进入由高速旋转的结晶辊形成的密闭熔池内，经过结晶辊的冷却和轻微轧制形成铸带；钢水在密闭室内浇注到高速旋转的结晶辊表面，在结晶辊的表面会形成黑色自然沉积膜，该 自然沉积膜的成分是二氧化硅，氧化锰和氧化钛的混合氧化物；在熔池内，引入混合气体，该混合气体为惰性气体和还原性气体的混合气，还原性气体的比例为１％～１０％；密闭熔池内的氧分压为：１０↑［－２］～１０↑［－２２］ａｔｍ；ｃ）再经热轧、控 制冷却直至卷取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于艳，崔健，方园，叶长宏，卢志明，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]