CN103008587A - 一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法 - Google Patents

Abstract

一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法，包括如下步骤：1)冶炼，将钢水冶炼至所需成分，出钢待浇；2)浇注，钢水经过钢包、中间包，经过浸入式水口或布流器进入由结晶辊形成的密闭熔池内，经结晶辊冷却和轻微轧制形成铸带；3)防氧化涂层涂覆，对出结晶辊的铸带表面喷涂防氧化涂层，防氧化涂层成分重量百分比为：SiO₂ 60～75％，Al₂O₃ 7～10％，CaO 3～8％，MgO 1～4％，Na₂O 0.2～1.2％，K₂O 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 1.2～3％，余量粘结剂；铸带拉速10～120m/min，涂覆速度50m/s～200m/s，涂层厚度控制在20～140μm；4)防氧化涂层清除，铸带在经过喷淋水冷后，铸带温度降低，防氧化涂层碎裂，随着高压除鳞进行清除。

Description

一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法

技术领域

本发明涉及薄带连铸技术，特别涉及一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法。

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)一密闭室一活套一夹送辊一热轧(单机架或两机架或无)一控冷一卷取。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。

由于薄带连铸是将熔化后的高温钢水直接浇注至双辊之间，利用双辊的激冷在铸辊表面形成凝固坯壳，然后通过双辊的铸轧形成铸带。所以带钢出口温度一般比较高，可达1100～1300℃，如此高温的铸带与氧化性的气氛接触时，很容易在铸带表面形成氧化铁皮，从而在后续的轧制及卷曲过程中形成缺陷依附在铸带表面。

“浅析热轧带钢表面氧化铁皮表面缺陷的产生及对策”(《本钢技术》，赵迪、姜育男，2008年第1期)一文中分析了氧化铁皮的产生机理。文中指出由于钢坯及钢带在加热炉内加热或高温状态下与氧化性气氛接触后发生化学反应生成Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO的一种混合物。当温度高于700℃时，FeO在最接近钢带的内层生成，占95％；Fe₃O₄在中间层生成，占4％；Fe₂O₃在最外层生成，占1％。

“热轧带钢氧化铁皮成因及对策”(《轧钢》2007年6月底24卷第3期)一文中指出，热轧带钢表面氧化铁皮缺陷主要指板坯或带钢表面生成的氧化铁皮没有被完全去除，在轧制过程中将其压入带钢表面造成的一种表面质量缺陷。板坯在具有氧化性气氛的加热炉内加热到1150～1250℃，板坯表面与高温炉气接触生成2mm～3mm厚氧化铁皮，称为一次氧化铁皮，一次氧化铁皮经过精轧后压入带钢，呈小斑点、大块斑痕和带状条纹形状不规则地分布在带钢表面上，常伴有粗糙的麻点状；一次除鳞后，在粗轧轧制过程中会形成100μm左右的氧化铁皮，称为二次氧化铁皮，其二次氧化铁皮表现为红色鳞层，轧制后压入带钢表面呈明显长条状，沿轧制方向呈带状分布；在粗轧后的精轧过程中高温带钢表面与空气中的氧结合形成的氧化层称为三次氧化铁皮，三次氧化铁皮压入带钢表面呈颗粒状，分布多像分散的盐粒。

中国专利CN 97110577.4出了一种防止铸带缺陷产生的方法。即钢水在激冷浇铸表面上凝固形成凝固壳。浇铸表面具有凸凹规则形状的纹理结构，并且选择钢水化学成分，以使浇注熔池中产生的脱氧产物在浇铸表面上形成小于5μm厚的层，钢水冷却到液相线温度以下形成所述的凝固壳时，所述层大部分为液态。此基本为液态的层抑制了由于固态氧化物过早沉积在浇铸表面上而在凝固的金属表面上形成的表面缺陷。

中国专利CN200480005103.1提出了一种通过控制钢液中的化学成份及夹杂物数量来减少缺陷的方法。使用具有至少约70ppm的总氧含量和在20到60ppm之间的游离氧含量的钢水，以及允许大多数氧化夹杂物处于液体状态的温度。总氧含量可是至少100Oppm，以及游离氧含量在30和5Oppm之间。通过该方法生产的钢带可具有距离带表面大约2微米深、每平方厘米至少120个氧化夹杂物的每单位面积密度。

上述专利都没有提出控制带钢铸轧后，如何控制和减少高温下氧化铁皮生成的方法。

在常规的热轧带钢生产中，对于氧化铁皮的控制采用的方法是：

(1)通过降低加热温度，减少在炉时间、调节炉内气氛为偏还原性气氛，抑制炉生氧化铁皮生成；

(2)可通过提高除鳞水压力，调整优化水嘴高度、角度，提高立辊侧压能力减少粗轧氧化铁皮；

(3)降低辊生氧化铁皮措施：采用抗热裂性好的轧辊材质，采用合理的磨削制度，及时彻底地去除轧辊表面残余裂纹；采用润滑轧制，提高轧辊表面质量，降低机架单位轧制力，防止因为单位轧制力过大导致轧辊表面微裂纹扩展而产生辊生氧化铁皮；轧辊冷却水机架入口水量小于出口水量，加大中间机架轧辊冷却水量，保证轧辊迅速冷却；进精轧温度≤1030℃，降低精轧上游机架辊温。

(4)精轧机架侧喷水投入，可减少氧化铁皮压入；

(5)提高保护渣质量，减少保护渣卷入，保证钢坯除鳞效果可减少保护渣铁皮。

(6)优化钢质化学成分，不影响力学性能和其它性能的基础上，尽量减少C、Si元素含量，提高Mn、Al含量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法，薄带连铸浇注成型后在铸带的上下表面涂覆一层防氧化涂层，该涂层采用雾化喷射的方法将涂层液滴喷射至金属带表面，涂层液滴在薄带表面铺展后与高温铸带粘结在一起，同时形成一层致密的表面涂层，能够起到很好的隔绝空气的作用，防止薄带表面形成氧化膜。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法，包括如下步骤：

1)冶炼，将钢水冶炼至所需成分，出钢待浇；

2)浇注，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；

3)防氧化涂层涂覆，对出结晶辊的铸带表面喷涂防氧化颗粒形成防氧化涂层，防氧化涂层成分重量百分比为：SiO₂ 60～75％，Al₂O₃ 7～10％，CaO 3～8％，MgO 1～4％，Na₂O 0.2～1.2％，K₂O 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 1.2～3％，余量粘结剂；铸带拉速10～120m/min，涂覆速度50m/s～200m/s，涂层厚度控制在20～140μm；

4)防氧化涂层清除，铸带在经过喷淋水冷后，铸带温度降低，防氧化涂层碎裂，随着高压除鳞进行清除。

进一步，粘结剂采用Na₂SiO₂、氧化硅、或粘土等。

作为优先，铸带拉速为10～30m/min时，涂覆量50g/min～100g/min；铸带拉速为30～60m/min时，涂覆量80g/min～150g/min；铸带拉速为60～90m/min时，涂覆量100g/min～180g/min；铸带拉速为90～120m/min时，涂覆量130m/s～200m/s。

按照本发明的方法，在铸带出结晶辊后，表面迅速被涂覆形成一层致密的防氧化涂层，该涂层形成类似玻璃相的表面粘附物紧紧粘结在铸带表面，包覆在铸带的上下表面，使得空气无法接触铸带，从而隔绝空气，防止在铸带表面形成氧化膜。随之铸带的运动，其表面温度逐步降低，当经过水冷喷淋冷却时，表面玻璃相粘附物由于铸带和本身的热胀冷缩时收缩率的不同而发生分离，玻璃相同时粉碎，在后续经过高压气体的吹扫而与铸带彻底分离，铸带随后温度变低，进入卷曲。

本发明的薄带连铸防氧化铁皮生成的防氧化涂层，其成分重量百分比为：SiO₂ 60～75％，Al₂O₃ 7～10％，CaO 3～8％，MgO 1～4％，Na₂O 0.2～1.2％，K₂O 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 1.2～3％，余量粘结剂。

在本发明中，主要成份为SiO₂及Al₂O₃的涂层具有较高的熔点，喷涂后能够在较高的温度下脱除涂层中的水分后快速凝结而不发生熔化，这使得涂层能够与铸带表面形成良好的浸润，从而使得涂层能够紧贴铸带；涂层中其余的组成配料具有形成光滑致密表面的作用，基于其具有大的表面张力，在水分排出的过程中能够迅速收缩，从而形成致密的涂料层。

本发明的有益效果

1、在国内外薄带连铸的公开专利及报道中，尚未发现利用喷覆涂层进行防氧化铁皮生成的方法。

2、本发明喷涂方法简单易行，喷涂层与钢板高温接触性好，涂层具有足够高的耐火度和荷重软化温度，在热状态下具有良好的柔韧性和铺展性，增加了膜的致密性，有效的隔绝环境气氛。

3、铸带表面涂料在低温时变脆，与铸带分离，容易去除。

4、涂层与基体金属不发生任何化学反应和渗入，对钢材金相组织和性能无不良影响。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图。

图2为本发明喷涂的局部放大示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明的薄带连铸防氧化铁皮生成方法，包括如下步骤：1)冶炼，将钢水冶炼至所需成分，出钢待浇；2)浇注，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；3)防氧化涂层涂覆，对出结晶辊的铸带表面喷涂防氧化颗粒形成防氧化涂层，防氧化涂层成分重量百分比为：SiO₂ 60～75％，Al₂O₃ 7～10％，CaO 3～8％，MgO 1～4％，Na₂O 0.2～1.2％，K₂O 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 1.2～3％，余量粘结剂；铸带拉速10～120m/min，涂覆速度50m/s～200m/s，涂层厚度控制在20～140μm；4)防氧化涂层清除，铸带在经过喷淋水冷后，铸带温度降低，防氧化涂层碎裂，随着高压除鳞进行清除。

钢水通过大包1及长水口2注入至中间包3中，中间包内设置堰4、挡坝5用以去除夹杂物，当中间包3内的钢水积累至一定液位高度6时，开浇。钢水通过分配器7注入至布流器8中，布流器8通过小孔10将钢水均匀的布置在结晶辊---双辊11之间的熔池9中，由于双辊11表面温度较低，高温钢水在双辊11表面形成凝固坯壳，随着双辊11的轧制形成铸带13。

铸带13形成后，启动双辊11下方的防氧化涂层的喷覆装置12对铸带13两面进行防氧化涂层的喷覆。

铸带13表面的防氧化涂层黏附在铸带13表面，可以隔绝与空气的接触，防止高温铸带13发生氧化形成氧化铁皮。当铸带运动至喷淋段14时，由于冷却水的作用，铸带温度降低，表面防氧化涂层变脆并脱落。在喷淋段14后设置惰性气体吹扫装置15，用于将铸带13表面的防氧化涂层吹扫干净，随后铸带被助卷机构卷起形成铸卷16。

本发明防氧化涂层成分实施例参见表1。

表1                   单位：重量百分比

实施例

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

Cr2O3

粘结剂

1

66％

8％

5％

4％

1.0％

0.50％

2.0％

余量

2

67％

9％

4％

3％

1.1％

0.40％

1.5％

余量

3

68％

10％

6％

2％

1.2％

0.30％

1.8％

余量

4

70％

7.5％

7％

2.5％

0.8％

0.35％

2.8％

余量

5

72％

8.6％

5.5％

1.5％

0.6％

0.28％

1.15％

余量

6

74％

9.8％

7.5％

2.6％

0.9％

0.45％

2.6％

余量

实施例1

涂层采用的配方重量百分比如下：SiO₂ 66％；Al₂O₃ 8％；CaO 5％；MgO 4％；Na₂O 1％；K₂O 0.5％；Cr₂O₃ 2％，余量Na₂SiO₂。

粒度要求：75目。

涂覆工艺：当铸带成功从双辊引出后，在铸带成功从双辊引出后，启动涂层喷覆装置对铸带两侧进行喷覆，这里对涂层的厚度进行控制，要求涂覆速度与带钢速度相配合。

当铸带拉速为10～30m/min时，涂覆速度50g/min～100g/min；

当铸带拉速为30～60m/min时，涂覆速度80g/min～150g/min；

当铸带拉速为60～90m/min时，涂覆速度100g/min～180g/min；

当铸带拉速为90～120m/min时，涂覆速度130g/min～200g/min。

实施例2

涂层采用的配方重量百分比如下：SiO₂ 67％；Al₂O₃9％；CaO 4％；MgO 3％；Na₂O 1.1％；K₂O 0.4％；Cr₂O₃ 1.5％，余量氧化硅。

粒度要求：80目

涂覆工艺：当铸带成功从双辊引出后，在铸带成功从双辊引出后，启动涂层喷覆装置对铸带两侧进行喷覆，这里对涂层的厚度进行控制，要求涂覆速度与带钢速度相配合。

当铸带拉速为10～30m/min时，涂覆速度50g/min～100g/min；

当铸带拉速为30～60m/min时，涂覆速度80g/min～150g/min；

当铸带拉速为60～90m/min时，涂覆速度100g/min～180g/min；

当铸带拉速为90～120m/min时，涂覆速度130g/min～200g/min。

实施例3

涂层采用的配方重量百分比如下：SiO₂ 68％；Al₂O₃ 10％；CaO 6％；MgO 2％；Na₂O 1.2％；K₂O 0.3％；Cr₂O₃ 1.8％，余量粘土。

粒度要求：80目

涂覆工艺：当铸带成功从双辊引出后，在铸带成功从双辊引出后，启动涂层喷覆装置对铸带两侧进行喷覆，这里对涂层的厚度进行控制，要求涂覆速度与带钢速度相配合。

当铸带拉速为10～30m/min时，涂覆速度50g/min～100g/min；

当铸带拉速为30～60m/min时，涂覆速度80g/min～150g/min；

当铸带拉速为60～90m/min时，涂覆速度100g/min～180g/min；

当铸带拉速为90～120m/min时，涂覆速度130g/min～200g/min。

薄带连铸技术是21实际最具竞争力的技术之一，从节约能源、环保等方便都有常规连铸所不能比拟的优点，因此受到世界各国的大力关注；而铸带质量也是影响薄带成功重要因素之一，通过控制氧化铁皮的生成，将大大减少后续表面清除及卷曲过程中氧化铁皮所带来的质量缺陷。

Claims (5)

1.一种薄带连铸防氧化铁皮生成方法，包括如下步骤：

1)冶炼，将钢水冶炼至所需成分，出钢待浇；

2)浇注，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；

3)防氧化涂层涂覆，对出结晶辊的铸带表面喷涂防氧化涂层，防氧化涂层成分重量百分比为：SiO₂ 60～75％，Al₂O₃ 7～10％，CaO 3～8％，MgO 1～4％，Na₂O 0.2～1.2％，K₂O 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 1.2～3％，余量粘结剂；铸带拉速10～120m/min，涂覆量50g/min～200g/min，涂层厚度控制在20～140μm；

4)防氧化涂层清除，铸带在经过喷淋水冷后，铸带温度降低，防氧化涂层碎裂，随着高压除鳞进行清除。

2.如权利要求1所述的薄带连铸防氧化铁皮生成方法，其特征是，粘结剂采用Na₂SiO₂、氧化硅、或粘土。

3.如权利要求1所述的薄带连铸防氧化铁皮生成方法，其特征是，作为优先，铸带拉速为10～30m/min时，涂覆量50g/min～100g/min；铸带拉速为30～60m/min时，涂覆量80g/min～150g/min；铸带拉速为60～90m/min时，涂覆量100g/min～180g/min；铸带拉速为90～120m/min时，涂覆量130m/s～200m/s。

4.一种薄带连铸防氧化铁皮生成的防氧化涂层，其成分重量百分比为：SiO₂ 60～75％，Al₂O₃ 7～10％，CaO 3～8％，MgO 1～4％，Na₂O 0.2～1.2％，K₂O 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 1.2～3％，余量粘结剂。

5.如权利要求4所述的薄带连铸防氧化铁皮生成的防氧化涂层，其特征是，粘结剂采用Na₂SiO₂、氧化硅、或粘土。

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