專利名稱：制造鋼帶的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制造鋼帶的方法，所述方法使用至少兩個鑄 輥以及也許在側向上布置的側板，其中，在運行中可以在這些鑄輥和 側板之間構成鑄池，能夠將液態(tài)的鋼熔體從該鑄池中給料至鑄輥。
背景技術：
在低碳的、錳/硅(Mn/Si)部分鎮(zhèn)靜的鋼熔體制造鋼帶時，在應 用根據(jù)現(xiàn)有技術已知的雙輥連鑄方法中，所生產(chǎn)的鋼帶經(jīng)常出現(xiàn)許多 裂紋和表面缺陷，因而明顯降低了所生產(chǎn)的鋼帶的質(zhì)量。
由WO03024644和US2005145304公知，為了避免或者至少減少裂 紋和表面缺陷而這樣地選擇鋼熔體的組成，S卩，在鋼熔體中形成的液 態(tài)的非金屬夾雜物，該夾雜物在鋼殼凝固時保持液態(tài)，并且通過在鑄 輥表面上形成液態(tài)膜而實現(xiàn)均一的熱流，進而實現(xiàn)均一的冷卻效果。 在工業(yè)上的熔融工作中，在Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼熔體中實際存在的氧化 錳/二氧化硅(MnO/Si02)的比率由于操作原因而往往經(jīng)常低于理論計 算得出的比率。Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼熔體中的非金屬夾雜物的熔融溫度 對鋼組成的改變以及對與鋼組成改變相關聯(lián)的其自身組成中的 MnO/Si02比率的改變反應非常敏感。因此，在遵循現(xiàn)有技術中給出的、 用于制造液態(tài)非金屬夾雜物的冶金規(guī)則時，則在工業(yè)上的熔融工作中 缺少的是每個經(jīng)過處理的鋼包都具有如下的組成，所述組成在鑄造 過程中保證液態(tài)非金屬夾雜物的存在。因此可能仍然會出現(xiàn)裂紋和表 面缺陷。
發(fā)明任務
本發(fā)明的任務在于，避免現(xiàn)有技術的已知缺點，并且提供一種方
3法，用于制造最大程度地沒有裂紋和表面缺陷的鋼帶，所述鋼帶具有 由低碳的、Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼熔體制成的均一表面。在該方法中，相 對于鋼組成理想值的偏差的非金屬夾雜物的熔融溫度的允差應當足以 在工業(yè)上的熔融工作中保證在鑄造過程中在每個經(jīng)過處理的鋼包內(nèi)都 存在液態(tài)非金屬夾雜物。
發(fā)明詳細說明
根據(jù)本發(fā)明地，通過如下方法來解決本發(fā)明的任務，在該方法中，
在正常運行中，具有確定比率的Mn含量和Si含量的以及具有確定的硫 含量的鋼熔體，在采用確定的軋制力(roll separating force ，RSF)的條
件下被處理。
因此，本方法涉及一種方法，用于制造帶鑄的、低碳的、Mn/Si 部分鎮(zhèn)靜的鋼帶，其中，從位于至少兩個連同鋼帶一起運動的并且被 冷卻的鑄輥之間的熔體池中輸出鋼熔體，并且在這些鑄輥上至少部分 地凝固成鋼帶，其特征在于，鋼熔體具有在20與300 ppm之間的硫含 量，并且Mn/Si比率》3.5，并且在正常工作的情況下，軋制力在2與50 kN/m之間。
意外的是，以這種方式制造的鋼帶最大程度地沒有裂紋和表面缺 陷并且具有均一表面。
對于低碳的鋼帶可以理解為是如下的鋼帶，在所述鋼帶中，碳含 量低于0.1重量％。
鋼熔體的根據(jù)本發(fā)明的組成保證了非金屬夾雜物的低熔融溫度。 低熔融溫度導致，在鑄造過程中在鋼殼在這些鑄輥上凝固期間，非金 屬夾雜物以液態(tài)狀態(tài)存在。通過擴寬組成范圍(在該組成范圍內(nèi)，液 態(tài)的非金屬夾雜物存在于多相系統(tǒng)中)提高相對于鋼組成理想值的偏 差的非金屬夾雜物的熔融溫度的允差。所述擴寬的組成范圍保證了，
4即使在工業(yè)上的熔融工作中對于確定的鋼組成而言未精確地滿足理想 值時，鋼熔體仍然具有在鑄造過程中確保液態(tài)非金屬夾雜物存在的組 成。
在預備鋼的過程中，氧化物類型的或者硫化物類型的非金屬夾雜
物出現(xiàn)在鋼熔體中。在Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼熔體中，非金屬夾雜物的主 要成分是MnO和Si02。
通過根據(jù)本發(fā)明地將硫含量調(diào)整到處于20與300 ppm之間的值并 且將Mn/Si比率調(diào)整為》3.5的值可以實現(xiàn)，非金屬夾雜物主要由主要成 分為氧化錳-二氧化硅-硫化錳(MnO-Si02-MnS)的多相系統(tǒng)組成。如 果在該多相系統(tǒng)中的MnS的份額低于37重量yoMnS，則該多相系統(tǒng)的熔 融溫度低于由主要成分MnO和Si02組成的多相系統(tǒng)的熔融溫度。該三 相系統(tǒng)MnO-Si02-MnS在大約113(TC的情況下具有三元低共熔物。
在圖l中示出三相系統(tǒng)MnO-Si02-MnS的模型，該液相區(qū)域在 MnO-Si02二元邊界系統(tǒng)的低共熔溫度為125rC的情況下在低共熔點觸 及MnO-Si02二元邊界系統(tǒng)，并且在過渡至三相系統(tǒng)時該液相區(qū)域隨著 MnS含量的增加而擴寬。在溫度更低時，該液相區(qū)域移離邊界系統(tǒng)，并 且僅自大于一定的MnS最低含量開始，存在該液相區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明的鋼熔體組成情況下，典型工作點處于大約為15重 量。/。MnS，所述典型工作點同時具有非金屬夾雜物的低熔融溫度和在工 業(yè)上的熔融工作中足夠的相對于MnS含量波動的熔融溫度允差。
借助浸蝕實驗的幫助模擬在薄帶連鑄設備中的凝固情況(其中， 相應于帶鑄地對惰性氣體、接觸時間和過熱進行調(diào)整.，并且鋼熔體的 硫含量在150與500ppm之間)，得出液態(tài)非金屬夾雜物內(nèi)的平均MnS含 量在7與40重量Q/。之間。Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼熔體的更高的硫含量導致非 金屬夾雜物的MnS含量也更高。圖2示出低碳的、Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的、Mn/Si比率》3.5的鋼熔體(0.05 重量。/。C; 0.7重量。/。Mn; 0.2重量n/。Si)的硫含量，對開裂傾向(該開裂 傾向通過開裂頻度或者通過鋼熔體的熔融區(qū)間的寬度來表示)所造成 的影響，以及對非金屬夾雜物的組成和非金屬夾雜物的熔融溫度(液 相溫度)所造成的影響。圖2中的測量數(shù)據(jù)由上述浸蝕實驗獲取。
當?shù)陀谌垠w的如下硫含量(所述硫含量導致非金屬夾雜物的與大 約113(TC時的三元低共熔物相應的MnS-含量)時，隨著硫含量的升高， 非金屬夾雜物的熔融溫度下降。當高于熔體的如下硫含量(所述硫含 量導致非金屬夾雜物的與大約1130。C時的三元低共熔物相應的MnS-含
量)時，非金屬夾雜物的熔融溫度以及開裂頻度陡然升高。熔融區(qū)間 的寬度增加直至大約300ppm的硫含量，然后基本保持恒定。
在圖2中示出非金屬夾雜物的升高的熱開裂傾向與下降的熔融溫 度的對立表現(xiàn)。因此，根據(jù)圖2可以推導出根據(jù)本發(fā)明地推薦的硫含量， 在該硫含量的情況下，實現(xiàn)非金屬夾雜物的足夠低的熔融溫度以及同 時實現(xiàn)可容忍的熱開裂傾向。鋼合金中硫的存在，在降低其固相溫度 的同時，還導致鋼合金的固/液二相區(qū)的擴寬，即，導致鋼合金的熔融 區(qū)間的擴寬，由此，在液體滲透溫度LIT ( Liquid Impenetration Temperature)與零塑性溫度ZDT (zero ductility temperature)之間熱開 裂出現(xiàn)的溫度范圍被擴寬。
直至鋼熔體內(nèi)的硫含量達到300 ppm時，二相區(qū)的該寬度基本上線 性地增加至大約45'C。從該硫含量開始，由于在硫含量增加時，在凝 固過程中析出MnS，從而二相區(qū)域的寬度基本上保持恒定。這些MnS 析出物以固體形態(tài)沉積在鑄輥表面上，并由此妨礙均一的熱流或均一 的冷卻效果，從而有利于表面缺陷和裂紋的形成。鋼熔體的升高的硫 含量導致MnS析出物的量增加，進而導致表面缺陷和裂紋的增加。因 此，最大硫含量根據(jù)本發(fā)明被限定在300 ppm。在鋼熔體的硫含量低于20ppm的情況下，相對于由主要成分MnO和Si02組成的多相系統(tǒng)來說， 液態(tài)非金屬夾雜物的熔融溫度的下降程度是不夠大的，從而不足以保 證在鑄造過程中在鋼殼凝固期間在鑄輥上時液態(tài)非金屬夾雜物的存 在。此外，在硫含量低于20 ppm時，其中液態(tài)非金屬夾雜物存在于多 相系統(tǒng)中的組成范圍的寬度是不夠大的，從而不足以在工業(yè)上的熔融 工作中保證相對于鋼組成的理想值的偏差的足夠的允差。
硫含量優(yōu)選為至少50卯m，尤其優(yōu)選為至少70 ppm。硫含量的上 限優(yōu)選為250 ppm，尤其優(yōu)選為200 ppm。通過脫硫或者通過受控制地 添加硫或者硫化合物，使鋼熔體的硫含量達到希望的水平。
在鋼熔體內(nèi)的Mn/Si比率低于3.5的情況下，不會形成由主要成分 MnO-Si02-MnS組成的如下多相系統(tǒng)，在這樣的多相系統(tǒng)中，相對于主 要成分為MnO和Si02的多相系統(tǒng)，液態(tài)非金屬夾雜物的熔融溫度被足 夠大地降至低于鋼混合物的熔融溫度的值。所以根據(jù)本發(fā)明地，Mn/Si 的比率必須大于或者等于3.5。
軋制力是基于鋼帶寬度標定的力，在鑄造過程中鑄輥以該力相互 擠壓。軋制力影響到帶鑄鋼帶的裂紋和表面缺陷的存在。軋制力越高， 則在鋼殼的"接觸點"處出現(xiàn)的溫度不均一性就越大。這種溫度不均 一性導致鋼帶不均一的冷卻，從而會引起表面裂紋。由于較高的軋制 力而附加地在帶鑄鋼帶中形成應力，該應力同樣可能導致裂紋以及惡 化的機械特性。
對很低的軋制力的使用避免了這些問題并且還提供了附加的優(yōu) 點，即，鑄造設備承受的機械負荷較小。然而選擇低軋制力會對鑄造 過程的穩(wěn)定性帶來負面影響，因為在低軋制力情況下存在下列危險 在鑄輥上凝固的金屬殼由于不均一性，在凝固時被不充分地相互壓合， 并且鋼帶受其自重影響而開裂；以及鋼殼局部地或者在整個長度上粘 接在鑄輥上，從而導致鋼殼裂開。在根據(jù)現(xiàn)有技術的方法中，在正常運行情況下鑄輥分離力的大小在5與250 kN/m之間。
根據(jù)本發(fā)明地，軋制力小于50kN/m。因為鋼熔體的根據(jù)本發(fā)明的 組成由于保證出現(xiàn)液態(tài)非金屬夾雜物而使得在鋼殼凝固期間不均一性 的產(chǎn)生降至最低，所以可以釆用如此低的軋制力而不會出現(xiàn)對于鑄造 過程穩(wěn)定性的危險。
開裂頻度隨著軋制力的增加而增加。在采用超過50 kN/m軋制力的 情況下，不能夠保證制造鋼帶的均一的、最大程度地沒有無裂紋和表 面缺陷的表面。
根據(jù)本發(fā)明地，軋制力的下限為2 kN/m。低于該值不能保證鑄造 過程的足夠的穩(wěn)定性。軋制力優(yōu)選至少為5 kN/m。軋制力的上限優(yōu)選 為30kN/m。軋制力的規(guī)定值與鑄造設備穩(wěn)定的正常運行有關，而與設 備起動時或者出現(xiàn)臨時異常負荷影響時的條件無關。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選實施方式，鋼熔體的非金屬夾雜物 具有的低于45重量％的八1203質(zhì)量份額。以MnO-Si02-MnS-Al203為主要 成分形成的多相系統(tǒng)具有如下的熔融溫度，該熔融溫度低于由主要成 分MnO和Si02組成的多相系統(tǒng)的熔融溫度。此外，其中存在液態(tài)非金 屬夾雜物的組成范圍，在主要成分為MnO-Si02-MnS-Al203的多相系統(tǒng) 中，比在由主要成分MnO和Si02組成的多相系統(tǒng)中更寬。通過選擇用 于制造鋼烙體的原料或者在需要時通過有針對性地附加A1或者A1的化 合物來調(diào)整^203含量。
權利要求
1.用于制造帶鑄的、低碳的、Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼帶的方法，其中，鋼熔體從位于至少兩個連同鋼帶一起運動的并且被冷卻的鑄輥之間的熔體池中輸出，并且在所述鑄輥上至少部分地凝固成所述鋼帶，其特征在于，所述鋼熔體具有在20與300ppm之間的硫含量，并且具有≥3.5的Mn/Si比率，并且在正常運行情況下，軋制力是在2與50kN/m之間。
2. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征在于，所述鋼熔體具有在 50與250 ppm之間的硫含量，優(yōu)選具有在70與200卯m之間的硫含量。
3. 根據(jù)權利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，所述軋制力 是在5與30 kN/m之間。
4. 根據(jù)權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述鋼熔體 包含如下的非金屬夾雜物，所述非金屬夾雜物具有低于45重量％的Al203質(zhì)量份額。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造鋼帶的方法，用于在所應用的軋制力處于2與50kN/m之間的情況下，制造帶鑄的、低碳的、Mn/Si部分鎮(zhèn)靜的鋼帶，所述鋼帶最大程度地沒有裂紋和表面缺陷，鋼帶由硫含量在20與300ppm之間并且Mn/Si比率≥3.5的鋼熔體制成。
文檔編號B22D11/06GK101516544SQ200780035334
公開日2009年8月26日 申請日期2007年8月16日 優(yōu)先權日2006年9月22日
發(fā)明者伯恩德·林策, 克里斯蒂安·伯恩哈德, 杰拉爾德·艾克斯托夫, 杰拉爾德·霍恩比希勒 申請人:西門子Vai金屬技術兩合公司