專利名稱：一種用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄帶連鑄技術(shù)，特別涉及領(lǐng)域一種用于薄帶連鑄過程中結(jié) 晶輥在線表面處理方法。
背景技術(shù)：
近幾十年來，隨著連鑄技術(shù)的進步和在線計算機控制程度的提高，世 界上各個國家的冶金行業(yè)一直希望能夠降低鋼鐵工業(yè)的能耗和生產(chǎn)成本， 所以能夠?qū)撍苯訚茶T出成品成為研究者們孜孜不倦追求的目標。薄帶 連鑄主要形式之一是鋼水經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥，并在軋制力的作用下凝
固成2-5mm鑄帶。
目前，薄帶連鑄生產(chǎn)的基本工藝過程是薄帶連鑄機(雙輥、單輥、 輪帶式) 一密閉室一活套一夾送輥一熱軋(單機架或兩機架或無)—控冷 一巻取。鋼水從鋼包經(jīng)過K水口、中間包和浸入式水口進入旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié) 晶輥與側(cè)封板形成的熔池內(nèi)，經(jīng)過水冷結(jié)晶輥的冷卻形成鑄帶，通過擺動 導板、夾送輥將鑄帶送至鑄帶輸送輥道，經(jīng)過熱軋機，噴淋冷卻，飛剪直 至巻取機。薄帶連鑄技術(shù)由于具有節(jié)約成本、縮小廠房面積、降低能耗、 提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點，這項技術(shù)現(xiàn)在正成為各個國家的研究者研究的熱 點，同時也被稱作是冶金行業(yè)的革命性技術(shù)。
保證鑄帶質(zhì)量的前提下提高生產(chǎn)率一直是冶金工作者追求的目標。對 一臺固定的鑄機，提高生產(chǎn)率主要途徑就是增加結(jié)晶輥與鋼水之間傳熱， 也就是提高結(jié)晶輥和鋼水之間的熱流密度。控制結(jié)晶輥和鋼水之間的熱流
密度的方法有如下幾種
1) 利用結(jié)晶輥表面紋理處理來控制結(jié)晶輥的傳熱。如專利EP0740972A1， CN1263804A, ZL96103889.6， US4,945，974等公開了通過控制紋理形貌 和尺寸可以達到控制傳熱的方法。
2) 利用結(jié)晶輥表面形成的自然沉積的氧化膜來控制傳熱。拉佐.斯特雷夫 在Metallurgical and Materials Transaction B, Vol. 3IB (October 2000),
pp. 1023-1030上發(fā)表了題為"薄帶連鑄熔體與基體界面?zhèn)鳠釞C制"
的文章。該文章以及專利CN1263804A提出了利用結(jié)晶輥表面形成的 自然沉積膜可以提高結(jié)晶輥與鋼水之間的傳熱。通過控制鋼水的成分 以及夾雜物可以控制自然沉積膜的組成，達到控制傳熱的目的。
3) 通過改變結(jié)晶輥表面鍍層的成分。保羅.納力等在2005年在美國夏洛特 召開的ICS會議上發(fā)表題為"結(jié)晶輥鍍層對傳熱的影響"的文章，該 文章討論了不同結(jié)晶輥表面鍍層的成分對熱流的影響，并提出了利用 不同的鍍層可以改變結(jié)晶輥和鋼水的傳熱的方法。
4) 控制氣體的成分來控制傳熱。拉佐.斯特雷夫在1998年的ISIJ Int.， Vol. 38 No. 9, pp. 959-966，發(fā)表了題為"薄帶連鑄過程眾界面?zhèn)鳠岬膶嶒炑?究"文章，公布了用氦氣可以提高傳熱的實驗結(jié)果。2001年韓國的Choo,
D K等在Metallurgical and Materials Transactions A. Vol. 32A, no. 9, pp.
2249-2258. Sept發(fā)表了題為"薄帶連鑄過程中304不銹鋼裂紋的分析和 防止"，文中提出了利用氮氣可以提高潤濕性減小了氣隙，可以有效 地防止裂紋的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處 理方法，通過在結(jié)晶輥表面連續(xù)地生成石墨，實現(xiàn)對結(jié)晶輥表面的潤滑， 減少了拉坯過程的摩擦，提高結(jié)晶輥的使用壽命；同時提高結(jié)晶輥和鑄帶 間的傳熱效率，從而提高生產(chǎn)率；使鑄帶的表面質(zhì)量顯著提高，可以有效 地防止了斷帶的發(fā)生。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，
一種用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法，鋼水經(jīng)過浸入式 水口或布流器進入兩個高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥之間形成熔池，經(jīng)過結(jié)晶輥的冷 卻和輕微軋制形成鑄帶，再經(jīng)熱軋、控制冷卻直至巻取；其特征是，在結(jié) 晶輥的外表面噴射含有甲垸或乙炔的燃氣和含氧氣體，使燃氣不完全燃 燒，在結(jié)晶輥表面連續(xù)地生成碳黑，形成一個碳黑層。
進一步，所述的燃氣是含有甲烷或乙炔的天然氣、煤氣。
所述的含氧氣體為氧氣或空氣。
又，燃氣和含氧氣體的比例通過調(diào)節(jié)閥以及流量計進行控制，燃氣中
甲垸和氧氣的流量比例為<1:4;燃氣中乙炔和氧氣的流量比例是<1:1。
具體地，本發(fā)明在結(jié)晶輥的外表面噴射燃燒采用安裝燃氣管道和含氧 氣體管道，通過集氣管、噴嘴對結(jié)晶輥(表面)噴射燃燒，燃氣管道和含 氧氣體管道上分別裝設(shè)可以控制燃氣和氧氣或空氣的比例的調(diào)節(jié)閥、流量 計、壓力表。
本發(fā)明的方法所形成的碳黑層的厚度〈10)im。
當使用天然氣或煤氣時(其主要的成分為甲垸一CH4)，當完全燃燒
時，可發(fā)生如下反應
CH4 + 202 = C02 + 2H20 (完全燃燒) 當甲烷不完全燃燒，發(fā)生如下反應
CH4 + 3/202 = C + CO + 2H20 (不完全燃燒) 該反應可以生成碳黑，該碳黑會沉積在結(jié)晶輥表面。 同樣，乙炔也有同樣的反應，當乙炔完全燃燒，生成二氧化碳；
2 C2H2+ 502=4C02+2H20 (完全燃燒) 當乙炔不完燃燒后，生成碳和CO。
C2H2+ 02=C+CO+H20 (不完全燃燒) 根據(jù)上述原理，通過控制燃氣與氧氣的比例，使燃氣不完全燃燒，可 以達到在結(jié)晶輥表面連續(xù)生成碳黑的目的，從而實現(xiàn)了對結(jié)晶輥表面的潤 滑。結(jié)晶輥表面的潤滑，減少了拉坯過程的摩擦，可以提高結(jié)晶輥的使用 壽命；同時碳原子可以填補結(jié)晶輥表面的微觀凹坑和不平，并提高產(chǎn)品表 面質(zhì)量；同時還可以提高結(jié)晶輥和鑄帶間的傳熱效率，從而提高生產(chǎn)率。
另外，不燃燒的產(chǎn)物中的一氧化碳是還原性氣體，可以防止鑄帶表面 的氧化，減少氧化皮的厚度，使鑄帶的表面質(zhì)量顯著提高。再有，燃燒釋 放的熱量使三角熔池不易結(jié)冷鋼，有效地防止了斷帶的發(fā)生。 本發(fā)明與已有技術(shù)的區(qū)別和改進之處
從目前已有的技術(shù)分析中可以看出，結(jié)晶輥表面如果沒有石墨或者氣 體，結(jié)晶輥容易發(fā)生粘輥，增加鑄帶與結(jié)晶輥間的摩擦力，使結(jié)晶輥表面 受損，壽命降低。結(jié)晶輥如果用涂覆石墨的方法，其最大的問題是石墨容 易被鋼水帶走，石墨的效果不能持續(xù)，而且也易在鑄軋的過程隨著鑄帶與
結(jié)晶輥摩擦而損耗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，
本發(fā)明通過引入可燃氣體，使其不完全燃燒，連續(xù)在結(jié)晶輥表面生成 碳黑層，起到了潤滑結(jié)晶輥表面的作用，從而減少了鑄帶與結(jié)晶輥表面的 摩擦力，不僅可以提高鑄帶的表面質(zhì)量，同時還可以減少結(jié)晶輥表面的劃 傷，延長結(jié)晶輥壽命。
同時，由于燃燒放出熱量，該熱量可以使熔池表面溫度提高，有效地 防止熔池表面結(jié)殼和冷鋼。
另外，還提高了結(jié)晶輥和凝固坯殼之間的傳熱，因此提高了生產(chǎn)率， 降低了生產(chǎn)成本；
燃燒同時還生成一氧化碳還原性氣體，還原性氣氛的環(huán)境氣氛能夠有 效地防止鑄帶表面的氧化，減少氧化皮的厚度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖1為雙輥薄帶連鑄工藝示意圖2為本發(fā)明--實施例的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明一實施例的工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式
參見圖1 圖3，鋼水從鋼包1經(jīng)過長水口 2、中間包3和浸入式水口 4進入旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥5、 5'和惻封板6形成的烙池7內(nèi)，經(jīng)過水冷結(jié) 晶輥5、 5'的冷卻形成鑄帶8，通過擺動導板9、夾送輥10將鑄帶8送至 熱軋ll，再經(jīng)控制冷卻12直至巻取13。
水冷結(jié)晶輥5外還設(shè)安裝燃氣管道14和含氧氣體管道15，該燃氣管 道14和含氧氣體管道15上分別裝設(shè)可以控制燃氣和氧氣或空氣的比例的 調(diào)節(jié)閥16a、 16b、流量計17a、 17b、壓力表18a、 18b;通過集氣管19、 19，、噴嘴20、 20'對水冷結(jié)晶輥5、 5'噴射燃燒；期間由毛刷輥21、 21'對水冷結(jié)晶輥5、 5'表面清理，使結(jié)晶輥表面清潔，易于碳黑在結(jié)晶 輥表面的沉積。
當澆鑄開始后，分別打開燃氣調(diào)節(jié)閥16a (氣體可以是天然氣、乙炔
氣，煤氣等)和氧氣或空氣的調(diào)節(jié)閥16b，根據(jù)流量計17a、 17b的數(shù)值，
調(diào)節(jié)閥門的大小。在生產(chǎn)中，根據(jù)鋼種和生產(chǎn)工藝以及燃氣的類型調(diào)節(jié)控 制比例。
實施例h
燃氣的成分是含CH4的煤氣、天然氣等。澆鑄開始后，關(guān)閉密閉罩22。 打開燃氣的閥門和氧氣(或空氣)閥門，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥16a、 16b，使流量計 17a和17b的達到--定的流量比例，如果是氧氣，流量比例為1:1.5;如果 是空氣，比例為1:6。
由于甲烷的燃點為548°C，鋼水的溫度為1500-1600°C，熔池7液面 的輻射熱使密閉室內(nèi)的溫度超過60(TC;甲垸燃燒。由于噴嘴20、 20'直 接對著水冷結(jié)晶輥5、 5'表面，生成的碳黑沉積在水冷結(jié)晶輥5、 5'表 面，同時生成的一氧化碳氣體具有還原性，有效地防止鋼水和鑄帶的二次 氧化，減少氧化鐵皮的厚度，產(chǎn)品的表面質(zhì)量明顯改善。
燃氣的成分是含乙炔，乙炔氣的優(yōu)點是生成碳黑的效率高。澆鑄開始 后，關(guān)閉密閉罩19。打開燃氣的閥門和氧氣(或空氣)閥門，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥 16a、 16b，使流量計17a和17b的達到一定的流量比例，如果是氧氣，流 量比例為l:l;如果是空氣，則比例為1:4。
由于鋼水的溫度為1500-1600°C，熔池7液面的輻射熱使密閉室內(nèi)的 溫度超過600。C;乙炔燃燒。由于噴嘴20、 20，直接對著水冷結(jié)晶輥5、 5， 表面，生成的碳黑沉積在水冷結(jié)晶輥5、 5'表面，同時生成的一氧化碳氣 體具有還原性。
權(quán)利要求
1.一種用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法，鋼水經(jīng)過浸入式水口或布流器進入兩個高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥之間形成熔池，經(jīng)過結(jié)晶輥的冷卻和輕微軋制形成鑄帶，再經(jīng)熱軋、控制冷卻直至卷取；其特征是，在結(jié)晶輥的外表面噴射含有甲烷或乙炔的燃氣和含氧氣體，使燃氣不完全燃燒，在結(jié)晶輥表面連續(xù)地生成碳黑，形成一個碳黑層。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法， 其特征是，所述的燃氣采用含有甲垸或乙炔的天然氣、煤氣。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法， 其特征是，所述的含氧氣體為氧氣或空氣。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處 理方法，其特征是，燃氣和含氧氣體的比例通過調(diào)節(jié)閥以及流量計進 行控制，燃氣中甲烷和氧氣的流量比例為<1:4;燃氣中乙炔和氧氣的 流量比例是<1:1。
5. 如權(quán)利要求1或2或3所述的用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處 理方法，其特征是，在結(jié)晶輥的外表面噴射燃燒采用安裝燃氣管道和 含氧氣體管道，通過集氣管、噴嘴對結(jié)晶輥噴射燃燒，燃氣管道和含 氧氣體管道上分別裝設(shè)可以控制燃氣和氧氣或空氣的比例的調(diào)節(jié)閥、 流量計、壓力表。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法， 其特征是，形成的碳黑層的厚度〈10^im。
全文摘要
一種用于薄帶連鑄過程中結(jié)晶輥在線表面處理方法，鋼水經(jīng)過浸入式水口或布流器進入兩個高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥之間形成熔池，經(jīng)過結(jié)晶輥的冷卻和輕微軋制形成鑄帶，再經(jīng)熱軋、控制冷卻直至卷??；在結(jié)晶輥的外表面噴射含有甲烷或乙炔的燃氣和含氧氣體，使燃氣不完全燃燒，在結(jié)晶輥表面連續(xù)地生成碳黑，形成一個碳黑層。本發(fā)明實現(xiàn)了對結(jié)晶輥表面的潤滑；可以提高結(jié)晶輥的使用壽命；還可以提高結(jié)晶輥和鑄帶間的傳熱效率，從而提高生產(chǎn)率；另外，不燃燒的產(chǎn)物中的一氧化碳是還原性氣體，可以防止鑄帶表面的氧化，減少氧化皮的厚度，使鑄帶的表面質(zhì)量顯著提高；燃燒釋放的熱量使三角熔池不易結(jié)冷鋼，有效地防止了斷帶的發(fā)生。
文檔編號B22D11/07GK101367117SQ20071004499
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者艷 于, 葉長宏, 園 方, 韓月生, 顧龍發(fā) 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海寶鋼工程技術(shù)有限公司