带边缘质量

技术领域

本发明涉及在双辊连铸机中和下游加工步骤中制造薄钢带，其适用于最终应用。

背景技术

在双辊连铸机中，熔融金属，通常是钢，从输送系统被输送到铸池，铸池支撑在一对反向旋转的水平铸辊的铸造表面上，这对铸辊被内部水冷，从而在移动的铸辊表面上形成凝固的金属壳。金属壳在它们之间的辊隙处被集合在一起，以产生从铸辊之间的辊隙向下输送的凝固的带产品。本文使用的术语“辊隙”指的是铸辊最靠近的一般区域。

可以将熔融金属从钢包倒入较小的容器或一系列较小的容器中，熔融金属从所述容器流经位于辊隙上方的一个或多个金属输送喷嘴，以形成支撑在铸辊的铸造表面上、在辊隙上方并且延伸辊隙长度的熔融金属的铸池。

该铸池通常被限制在侧板或侧封板之间，侧板或侧封板被保持为与铸辊的端部部分滑动接合，以限制铸池流出。铸池的上表面(通常称为“弯液面”高度)通常高于输送喷嘴的下端，使得输送喷嘴的下端浸没在铸池内。

当通过双辊连铸机铸造钢带时，薄带离开辊隙，穿过引导台，穿过夹送辊机架，然后穿过热轧机，在热轧机中，薄带被减薄到期望的厚度。经热轧的带然后被冷却以形成具有最终应用所需微观结构的带。冷却后的带然后被卷取，其中卷取机上游的剪切机周期性地切割带，以在每个卷中形成所需长度的带。

根据钢的成分和铸造条件，经过双辊连铸、热轧和冷却的带可用于多种最终应用。

双辊带连铸的钢带的一个技术问题是经过铸造和热轧的带的边缘可能是粗糙的，必须修整这些粗糙的边缘以适合客户。边缘修整步骤是制造过程中的附加步骤，因此增加了成本。此外，修整粗糙边缘的需求会对产品产量具有重大影响。在某些情况下，对产量的影响高达5％。

发明内容

本发明基于申请人的认识，即可以通过在进入热轧机之前冷却、通常是淬火侧边缘来控制侧边缘的温度，来显著提高钢带的侧边缘的质量。

本发明包括生产钢带的双辊连铸方法，该方法包括：

-在双辊连铸机中由钢熔体铸造厚度小于3mm的连续薄钢带；

-冷却钢带的一个或两个边缘；

-在热轧机中热轧具有冷却边缘的钢带，并减小带的厚度；

-在冷却站中冷却钢带；和

-在卷取机中卷绕钢带。

术语“钢带的边缘”在本文中被理解为是指距离钢带的侧边缘高达20mm。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少40℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少50℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少80℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少40℃且冷却少于150℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少40℃且冷却少于220℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却少于150℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却少于220℃。

该方法可以包括通过用水冷却带边缘来冷却钢带的一个或两个边缘。

该方法可以包括通过用水淬火带边缘来冷却钢带的一个或两个边缘。

该方法可以包括用来自洒水喷嘴的水对带边缘进行淬火。

钢熔体可以是能够在双辊带铸造设备中加工的任何钢成分。

举例来说，钢可以包括按重量计的C<0.6％，Si<0.3％，Mn<2.5％，Nb<0.1％，P<0.03％，S<0.0025％，sol Al<0.01％，N<0.005％，Cu<0.4％，其余为铁、杂质和夹杂物。

术语“杂质”是指作为炼钢操作不可避免的结果或作为炼钢原料的后果而存在于熔体中的元素。这些往往是非金属元素。杂质的例子是N、P、S和H。

术语“夹杂物”是指炼钢过程中形成的化合物。“夹杂物”的例子包括AlN和MnS。

该方法可以包括在将熔体转移到双辊连铸机之前将钢熔体过热到过热温度。

该方法可以包括热轧钢带，其中铸带以1020-1150℃的平均轧机进入温度进入热轧机。

该方法可以包括热轧钢带，其中铸带以1050-1120℃的平均轧机进入温度进入热轧机。

该方法可以包括热轧钢带，其中铸带以1050-1080℃的平均轧机进入温度进入热轧机。

该方法可以包括热轧铸带，其中铸带以比平均轧机离开温度高140-160℃的平均轧机进入温度进入热轧机。

该方法可以包括在双辊连铸机中铸造厚度小于2.5mm的连续薄钢带。

本发明还提供了一种用于生产钢带的设备，包括：

-双辊带连铸机，用于由熔融钢熔体形成厚度小于3mm的连续薄钢带；

-带边缘冷却站，用于冷却钢带的一个或两个边缘，使钢带具有冷却的边缘；

-热轧机，用于减小钢带的厚度；

-冷却站，用于冷却钢带；和

-卷取机，用于形成钢带卷。

带边缘冷却站可以被配置为将钢带的一个或两个边缘淬火至少40℃。

带边缘冷却站可以被配置为将钢带的一个或两个边缘淬火至少50℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少80℃。

带边缘冷却站可以被配置为将钢带的一个或两个边缘淬火至少40℃且淬火少于150℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却至少40℃且冷却少于220℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却少于150℃。

该方法可以包括将钢带的一个或两个边缘冷却少于220℃。

带边缘冷却站可以被配置为用水对带边缘进行淬火。

带边缘冷却站可以包括用于供应水以淬火带边缘的洒水喷嘴。

带边缘冷却站可以包括在带的上方和/或下方横跨带延伸的洒水组件，该组件包括用于供应水以淬火带边缘的洒水喷嘴。

该设备可以包括热轧机上游的夹送辊机架。

带边缘冷却站可以位于夹送辊机架和热轧机之间的任何合适的位置。

通常，带边缘冷却站定位成尽可能靠近热轧机。

本发明还提供了一种通过上述方法生产的厚度小于3mm的双辊带铸造和热轧的钢带。

本发明还提供了一种由上述设备生产的厚度小于3mm的双辊带铸造和热轧的钢带。

双辊带铸造和热轧的钢带可以具有至少一个侧边缘，所述侧边缘在铸造和热轧的形式下具有不需要侧边修整的直边缘。

双辊带铸造和热轧的钢带可以具有横跨铸造后和热轧后的带的宽度以及沿其长度的至少基本均匀的微观结构，并且不需要进行侧边修整。

双辊带铸造和热轧的钢带可以具有横跨铸造后和热轧后的带的宽度以及沿其长度的至少基本均匀的屈服应力，并且不需要进行侧边修整。

双辊带铸造和热轧的钢带的厚度可以小于3mm。

双辊带铸造和热轧的钢带的厚度可以小于2.5mm。

钢带可以具有任何合适的微观结构。

附图说明

为了更详细地描述本发明，将参考附图给出一些说明性的示例，在附图中：

图1是本发明的双辊连铸机的一个实施例的图解侧视图；

图2是图1的双辊连铸机的一部分的放大局部截面图；

图3是图1的双辊连铸机的出口端的局部图解侧视图；

图4是在标准双辊带铸造设备中生产的钢带的两个图像；

图5是在根据本发明的双辊带铸造设备中生产的钢带区段的两个图像；

图6A是对比在根据本发明的双辊带铸造设备中生产的钢带区段和在标准的双辊带铸造设备中生产的钢带区段的三个图像，这些图像指示了两个钢带区段的边缘温度；图6B是颜色对照图，代表不同颜色所对应的不同温度范围。

具体实施方式

由双辊带铸造方法生产的钢带的实施例的以下描述不是本发明的唯一实施例。

此外，以下对双辊连铸机的实施例的描述并不是适用于生产根据本发明的钢带的双辊连铸机的唯一实施例。

本领域普通技术人员基于本发明所描述的实施例、不用任何创造性努力而获得的所有其他实施例，都落入本发明的保护范围。

除非另有定义，否则本公开中使用的技术术语或科学术语应该采用本发明领域的普通技术人员通常理解的含义。

现在参考图1和图2，示出了双辊连铸机，其包括主机器框架10，主机器框架10从工厂地面竖立并支撑安装在辊盒11的模块中的一对可反向旋转的铸辊12。铸辊12安装在辊盒11中，以便于如下所述的运行和移动。辊盒11有助于准备好进行连铸的铸辊12从设置位置快速移动到运行的铸造位置，作为连铸机中的一个单元，并且当铸辊12要被替换时，铸辊12易于从铸造位置移除。没有特定的所期望的辊盒11的构造，只要它执行如本文所述的有助于铸辊12的移动和定位的功能。

双辊连铸机包括一对可反向旋转的铸辊12，铸辊12具有侧向定位的铸造表面12A，以在它们之间形成辊隙18。熔融金属，更具体地说是下面将进一步描述的熔融钢，从钢包13通过金属输送系统供应到位于铸辊12之间、辊隙18上方的金属输送喷嘴17(芯喷嘴)。如此输送的熔融金属在辊隙18上方形成熔融金属的铸池19，该铸池19支撑在铸辊12的铸造表面12A上。该铸池19在铸辊12的端部处被一对侧封闭板或侧封板20限制在铸造区域内。铸池19的上表面(通常称为“弯液面”高度)可以上升到输送喷嘴17的下端之上，使得输送喷嘴17的下端浸没在铸池19内。铸造区域包括在铸池19上方添加保护气氛，以抑制熔融金属在铸造区域中氧化。

钢包13通常是传统结构，支撑在旋转转塔40上。对于金属输送，钢包13被定位在处于在铸造位置的可移动中间包14上方，以用熔融金属填充中间包14。可移动中间包14可以定位在中间包车66上，中间包车66能够将中间包14从加热站(未示出)转移到铸造位置，在加热站中，中间包14被加热到接近铸造温度。

可移动中间包14可装配有可通过伺服机构致动的滑动门25，以允许熔融金属在铸造位置从中间包14流过滑动门25，然后通过耐火出口护罩15流到过渡件或分配器16。熔融金属从分配器16流到位于铸辊12之间、辊隙18上方的输送喷嘴17。

侧封板20可由耐火材料制成，例如氧化锆石墨、石墨氧化铝、氮化硼、氮化硼氧化锆或其他合适的复合材料。侧封板20具有能够与铸辊12和铸池19中的熔融金属物理接触的面表面。侧封板20安装在侧封板保持器(未示出)中，侧封板保持器可通过侧封板致动器(未示出)移动，侧封板致动器例如液压或气压缸、伺服机构或其他致动器，以使侧封板20与铸辊12的端部接合。此外，侧封板致动器能够在铸造期间定位侧封板20。在铸造操作期间，侧封板20形成用于铸辊12上的金属熔池的端部封闭件。

图1示出了生产薄铸带21的双辊连铸机，铸带最初向下移动，然后向上环绕通过热箱到达引导台30，该热箱包含受控的保护性气氛，例如包含氮气，以最小化带氧化，并且移动穿过引导台30到达包括夹送辊31A的夹送辊机架31。

如下所述，铸辊12被内部水冷，从而当铸辊12反向旋转时，随着铸辊12的每次旋转，铸造表面12A移动到与铸池19接触并穿过铸池19，壳在铸造表面12A上凝固。壳在铸辊12之间的辊隙18处聚集在一起，以产生从辊隙18向下输送的薄铸带产品21。薄铸带产品21在铸辊12之间的辊隙18处由壳形成，并被向下输送和向下游移动。

在离开夹送辊机架31时，薄铸带21穿过带边缘冷却站40，该带边缘冷却站40将带边缘，即距离边缘20mm以内的部分，冷却至少40℃且冷却少于220℃，如下文进一步描述的。

在通过带边缘冷却站40之后，薄铸带21通过热轧机32，热轧机32包括一对工作辊32A和支撑辊32B，形成能够热轧从铸辊12输送的薄铸带21的间隙，在热轧机32中，薄铸带21被热轧以将带减薄到期望的厚度，改善带表面，并提高带平整度。工作辊32A跨整个工作辊32A具有与期望带轮廓相关的工作表面。典型地，钢带以1020-1150℃的平均轧机进入温度进入热轧机，并以比平均轧机进入温度低140-160℃的平均轧机离开温度离开热轧机。

带边缘冷却站40可以位于夹送辊31A和热轧机32之间的任何合适的位置。

典型地，带边缘冷却站40定位成尽可能靠近热轧机32。

带边缘冷却站40可以是任何合适的结构。

带边缘冷却站40可以被配置为当带从夹送辊机架31移动到热轧机32时，利用由喷洒喷嘴输送的、指向带边缘的水(在图1和图3中由附图标记40示意性地显示在带的上方和/或下方)来冷却带边缘，典型地对侧边缘进行淬火。虽然喷洒喷嘴雾化冷却剂以生成喷雾，但是在任何实施例中，可以采用任何其他冷却剂排出口来代替喷洒喷嘴。除了生成喷雾之外，其他类型的冷却剂排出口可以排出非雾化的冷却剂流。

在运行中，带在大约1400℃或更高的温度下离开辊隙。为了防止带的氧化和氧化皮，金属带被向下铸造到外壳27中，该外壳27在处于铸造位置的铸辊正下方支撑保护气氛。外壳27沿着薄铸带的路径延伸直到第一夹送辊机架31，并且沿着薄铸带的路径延伸直到热轧机32，以减少氧化和氧化皮。

在热轧机32之后，经热轧的薄带进入冷却站97，在冷却站97中，当带在冷却站97中的输出台33上移动时，带被延伸穿过输出台33的多排洒水组件的喷洒喷嘴90输送的水冷却。虽然喷洒喷嘴雾化冷却剂以生成喷雾，但是在任何实施例中，可以采用任何其他冷却剂排出口来代替喷洒喷嘴。除了生成喷雾之外，其他类型的冷却剂排出口可以排出非雾化的冷却剂流。冷却站97将经热轧的薄带冷却到任何合适的温度，考虑到钢带最终应用所需的钢成分和微观结构。

冷却的热轧薄铸带21穿过第二夹送辊机架91，该第二夹送辊机架91具有一对辊91A，该对辊91A在剪切切割期间向薄铸带21提供张力。

在图3所示的示例性实施例中，冷却站97沿着带在热轧机32和第二夹送辊机架91之间的路径99延伸，在热轧机32和第二夹送辊机架91之间布置有多排喷水组件中的多个喷洒喷嘴90。尽管在图3所描绘的视图中不可辨别，但是喷洒喷嘴90的排以宽度方向布置基本上横跨带宽度或冷却站宽度延伸，并且沿着冷却站的长度间隔开。

最后，冷却的热轧薄铸带21被卷绕，在剪切站98处的剪切机在卷取机的上游周期性地切割带，以针对每个卷形成所需长度的带。

关于图1-3描述的双辊连铸机的更多细节可以在以本申请人的名义申请的中国专利申请号201780029304.2的说明书中找到，并且该说明书中的公开内容通过交叉引用并入本文。

双辊连铸机和方法的上述实施例适用于从熔融钢熔体生产厚度小于3mm、通常小于2.5mm的钢带，所述熔融钢熔体包括按重量计的C<0.6％，Si<0.3％，Mn<2.5％，Nb<0.1％，P<0.03％，S<0.0025％，sol Al<0.01％，N<0.005％，Cu<0.4％，其余为铁、杂质和夹杂物。术语“杂质”是指作为炼钢操作不可避免的结果或作为炼钢原料的后果而存在于熔体中的元素。这些往往是非金属元素。杂质的例子是N、P、S和H。术语“夹杂物”是指炼钢过程中形成的化合物。“夹杂物”的例子包括AlN和MnS。

如上所述，带边缘冷却站40的目的是降低钢带一个或两个边缘的温度。在所描述的实施例中，这是用水实现的。

申请人已经发现，可以通过在进入热轧机32之前控制钢带的侧边缘的温度，来显著提高钢带的侧边缘的质量。

特别地，申请人已经发现，可以通过在进入热轧机32之前冷却(通常是淬火)侧边缘的温度以控制侧边缘带的温度，来显著提高钢带的侧边缘的质量。

图4是在标准双辊带铸造设备中生产的钢带的两个图像。标准带具有不均匀的边缘，这需要显著的侧边修整，通常每侧约20至25mm，这导致约5％的产量损失。从这些图像中可以清楚地看出，侧边缘存在明显的质量问题。

图5是在根据本发明的双辊带铸造设备中、在本发明方法的一个实施例的试验中生产的钢带区段的两个图像。这些图像显示了已经铸带被热轧和冷却之后的钢带的截面。从这些图像中可以清楚地看出，侧边缘的质量存在显著的提高，达到了不需要边缘修整的程度。

试验在Q235级的带上执行，使用工作辊咬入式喷洒器(1345mm[1307mm冷]/～5卷)以向带供应水。为了试验的目的，其他情况下打开的喷嘴中的中间喷嘴被封闭，并且仅经由每级上的两个边缘喷嘴来供应水。

图6A是三个图像，对比了在根据本发明的双辊带铸造设备中生产的钢带区段和在标准双辊带铸造设备中生产的钢带区段，这些图像指示了在离开热轧机之后这两个钢带区段的边缘温度以及侧边缘的状况。图6B是颜色对照图，代表不同颜色所对应的不同温度范围。从指示温度的区段颜色可以明显看出，一个区段具有较低的带边缘温度，而另一个区段具有较高的带边缘温度。如上所述，较低的带边缘温度区段是通过在热轧机入口处用水冷却该区段而产生的。从图像中可以明显看出，具有较低带边缘温度的区段比具有较高带边缘温度的区段具有更好质量的边缘。该边缘质量使得生产商业产品不需要边缘修整。发现了具有较低带边缘温度的区段在热轧该区段之后、横跨该区段宽度且沿着该区段长度具有基本均匀的微观结构和屈服应力，并且在此基础上具有更好的质量。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行许多修改。

举例来说，虽然该实施例利用由水喷洒器输送的水来冷却钢带的侧边缘，但是本发明并不局限于使用水作为冷却剂以及使用喷洒器作为输送选择。