[发明专利]一种用于薄带连铸过程中结晶辊在线表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄带连铸技术，特别涉及领域一种用于薄带连铸过程中结晶辊在线表面处理方法。

背景技术

近几十年来，随着连铸技术的进步和在线计算机控制程度的提高，世界上各个国家的冶金行业一直希望能够降低钢铁工业的能耗和生产成本，所以能够将钢水直接浇铸出成品成为研究者们孜孜不倦追求的目标。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—夹送辊—热轧(单机架或两机架或无)—控冷—卷取。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，飞剪直至卷取机。薄带连铸技术由于具有节约成本、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的研究者研究的热点，同时也被称作是冶金行业的革命性技术。

保证铸带质量的前提下提高生产率一直是冶金工作者追求的目标。对一台固定的铸机，提高生产率主要途径就是增加结晶辊与钢水之间传热，也就是提高结晶辊和钢水之间的热流密度。控制结晶辊和钢水之间的热流密度的方法有如下几种：

1)利用结晶辊表面纹理处理来控制结晶辊的传热。如专利EP0740972A1，CN1263804A，ZL96103889.6，US4,945,974等公开了通过控制纹理形貌和尺寸可以达到控制传热的方法。

2)利用结晶辊表面形成的自然沉积的氧化膜来控制传热。拉佐.斯特雷夫在Metallurgical and Materials Transaction B，Vol.31B(October2000)，pp.1023-1030上发表了题为：“薄带连铸熔体与基体界面传热机制”的文章。该文章以及专利CN1263804A提出了利用结晶辊表面形成的自然沉积膜可以提高结晶辊与钢水之间的传热。通过控制钢水的成分以及夹杂物可以控制自然沉积膜的组成，达到控制传热的目的。

3)通过改变结晶辊表面镀层的成分。保罗.纳力等在2005年在美国夏洛特召开的ICS会议上发表题为“结晶辊镀层对传热的影响”的文章，该文章讨论了不同结晶辊表面镀层的成分对热流的影响，并提出了利用不同的镀层可以改变结晶辊和钢水的传热的方法。

4)控制气体的成分来控制传热。拉佐.斯特雷夫在1998年的ISIJ Int.，Vol.38No.9，pp.959-966，发表了题为“薄带连铸过程众界面传热的实验研究”文章，公布了用氦气可以提高传热的实验结果。2001年韩国的Choo，D K等在Metallurgical and Materials Transactions A.Vol.32A，no.9，pp.2249-2258.Sept发表了题为“薄带连铸过程中304不锈钢裂纹的分析和防止”，文中提出了利用氮气可以提高润湿性减小了气隙，可以有效地防止裂纹的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于薄带连铸过程中结晶辊在线表面处理方法，通过在结晶辊表面连续地生成石墨，实现对结晶辊表面的润滑，减少了拉坯过程的摩擦，提高结晶辊的使用寿命；同时提高结晶辊和铸带间的传热效率，从而提高生产率；使铸带的表面质量显著提高，可以有效地防止了断带的发生。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种用于薄带连铸过程中结晶辊在线表面处理方法，钢水经过浸入式水口或布流器进入两个高速旋转的结晶辊之间形成熔池，经过结晶辊的冷却和轻微轧制形成铸带，再经热轧、控制冷却直至卷取；其特征是，在结晶辊的外表面喷射含有甲烷或乙炔的燃气和含氧气体，使燃气不完全燃烧，在结晶辊表面连续地生成碳黑，形成一个碳黑层。

进一步，所述的燃气是含有甲烷或乙炔的天然气、煤气。

所述的含氧气体为氧气或空气。

又，燃气和含氧气体的比例通过调节阀以及流量计进行控制，燃气中甲烷和氧气的流量比例为<1:4；燃气中乙炔和氧气的流量比例是<1:1。

具体地，本发明在结晶辊的外表面喷射燃烧采用安装燃气管道和含氧气体管道，通过集气管、喷嘴对结晶辊(表面)喷射燃烧，燃气管道和含氧气体管道上分别装设可以控制燃气和氧气或空气的比例的调节阀、流量计、压力表。

本发明的方法所形成的碳黑层的厚度<10μm。

当使用天然气或煤气时(其主要的成分为甲烷—CH₄)，当完全燃烧时，可发生如下反应：