制造钢带的方法.pdf

本发明涉及一种制造钢带的方法，用于在所应用的轧制力处于2与50kN/m之间的情况下，制造带铸的、低碳的、Mn/Si部分镇静的钢带，所述钢带最大程度地没有裂纹和表面缺陷，钢带由硫含量在20与300ppm之间并且Mn/Si比率≥3.5的钢熔体制成。

1.  用于制造带铸的、低碳的、Mn/Si部分镇静的钢带的方法，其中，钢熔体从位于至少两个连同钢带一起运动的并且被冷却的铸辊之间的熔体池中输出，并且在所述铸辊上至少部分地凝固成所述钢带，其特征在于，所述钢熔体具有在20与300ppm之间的硫含量，并且具有≥3.5的Mn/Si比率，并且在正常运行情况下，轧制力是在2与50kN/m之间。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢熔体具有在50与250ppm之间的硫含量，优选具有在70与200ppm之间的硫含量。

3.  根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，所述轧制力是在5与30kN/m之间。

4.  根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述钢熔体包含如下的非金属夹杂物，所述非金属夹杂物具有低于45重量％的Al₂O₃质量份额。

制造钢带的方法
技术领域
本发明涉及一种连续制造钢带的方法，所述方法使用至少两个铸辊以及也许在侧向上布置的侧板，其中，在运行中可以在这些铸辊和侧板之间构成铸池，能够将液态的钢熔体从该铸池中给料至铸辊。
背景技术
在低碳的、锰/硅(Mn/Si)部分镇静的钢熔体制造钢带时，在应用根据现有技术已知的双辊连铸方法中，所生产的钢带经常出现许多裂纹和表面缺陷，因而明显降低了所生产的钢带的质量。
由WO03024644和US2005145304公知，为了避免或者至少减少裂纹和表面缺陷而这样地选择钢熔体的组成，即，在钢熔体中形成的液态的非金属夹杂物，该夹杂物在钢壳凝固时保持液态，并且通过在铸辊表面上形成液态膜而实现均一的热流，进而实现均一的冷却效果。在工业上的熔融工作中，在Mn/Si部分镇静的钢熔体中实际存在的氧化锰/二氧化硅(MnO/SiO₂)的比率由于操作原因而往往经常低于理论计算得出的比率。Mn/Si部分镇静的钢熔体中的非金属夹杂物的熔融温度对钢组成的改变以及对与钢组成改变相关联的其自身组成中的MnO/SiO₂比率的改变反应非常敏感。因此，在遵循现有技术中给出的、用于制造液态非金属夹杂物的冶金规则时，则在工业上的熔融工作中缺少的是：每个经过处理的钢包都具有如下的组成，所述组成在铸造过程中保证液态非金属夹杂物的存在。因此可能仍然会出现裂纹和表面缺陷。
发明任务
本发明的任务在于，避免现有技术的已知缺点，并且提供一种方法，用于制造最大程度地没有裂纹和表面缺陷的钢带，所述钢带具有由低碳的、Mn/Si部分镇静的钢熔体制成的均一表面。在该方法中，相对于钢组成理想值的偏差的非金属夹杂物的熔融温度的允差应当足以在工业上的熔融工作中保证在铸造过程中在每个经过处理的钢包内都存在液态非金属夹杂物。
发明详细说明
根据本发明地，通过如下方法来解决本发明的任务，在该方法中，在正常运行中，具有确定比率的Mn含量和Si含量的以及具有确定的硫含量的钢熔体，在采用确定的轧制力(roll separating force，RSF)的条件下被处理。
因此，本方法涉及一种方法，用于制造带铸的、低碳的、Mn/Si部分镇静的钢带，其中，从位于至少两个连同钢带一起运动的并且被冷却的铸辊之间的熔体池中输出钢熔体，并且在这些铸辊上至少部分地凝固成钢带，其特征在于，钢熔体具有在20与300ppm之间的硫含量，并且Mn/Si比率≥3.5，并且在正常工作的情况下，轧制力在2与50kN/m之间。
意外的是，以这种方式制造的钢带最大程度地没有裂纹和表面缺陷并且具有均一表面。
对于低碳的钢带可以理解为是如下的钢带，在所述钢带中，碳含量低于0.1重量％。
钢熔体的根据本发明的组成保证了非金属夹杂物的低熔融温度。低熔融温度导致，在铸造过程中在钢壳在这些铸辊上凝固期间，非金属夹杂物以液态状态存在。通过扩宽组成范围(在该组成范围内，液态的非金属夹杂物存在于多相系统中)提高相对于钢组成理想值的偏差的非金属夹杂物的熔融温度的允差。所述扩宽的组成范围保证了，即使在工业上的熔融工作中对于确定的钢组成而言未精确地满足理想值时，钢熔体仍然具有在铸造过程中确保液态非金属夹杂物存在的组成。
在预备钢的过程中，氧化物类型的或者硫化物类型的非金属夹杂物出现在钢熔体中。在Mn/Si部分镇静的钢熔体中，非金属夹杂物的主要成分是MnO和SiO₂。
通过根据本发明地将硫含量调整到处于20与300ppm之间的值并且将Mn/Si比率调整为≥3.5的值可以实现，非金属夹杂物主要由主要成分为氧化锰-二氧化硅-硫化锰(MnO-SiO₂-MnS)的多相系统组成。如果在该多相系统中的MnS的份额低于37重量％MnS，则该多相系统的熔融温度低于由主要成分MnO和SiO₂组成的多相系统的熔融温度。该三相系统MnO-SiO₂-MnS在大约1130℃的情况下具有三元低共熔物。
在图1中示出三相系统MnO-SiO₂-MnS的模型，该液相区域在MnO-SiO₂二元边界系统的低共熔温度为1251℃的情况下在低共熔点触及MnO-SiO₂二元边界系统，并且在过渡至三相系统时该液相区域随着MnS含量的增加而扩宽。在温度更低时，该液相区域移离边界系统，并且仅自大于一定的MnS最低含量开始，存在该液相区域。
在根据本发明的钢熔体组成情况下，典型工作点处于大约为15重量％MnS，所述典型工作点同时具有非金属夹杂物的低熔融温度和在工业上的熔融工作中足够的相对于MnS含量波动的熔融温度允差。
借助浸蚀实验的帮助模拟在薄带连铸设备中的凝固情况(其中，相应于带铸地对惰性气体、接触时间和过热进行调整，并且钢熔体的硫含量在150与500ppm之间)，得出液态非金属夹杂物内的平均MnS含量在7与40重量％之间。Mn/Si部分镇静的钢熔体的更高的硫含量导致非金属夹杂物的MnS含量也更高。
图2示出低碳的、Mn/Si部分镇静的、Mn/Si比率≥3.5的钢熔体(0.05重量％C；0.7重量％Mn；0.2重量％Si)的硫含量，对开裂倾向(该开裂倾向通过开裂频度或者通过钢熔体的熔融区间的宽度来表示)所造成的影响，以及对非金属夹杂物的组成和非金属夹杂物的熔融温度(液相温度)所造成的影响。图2中的测量数据由上述浸蚀实验获取。
当低于熔体的如下硫含量(所述硫含量导致非金属夹杂物的与大约1130℃时的三元低共熔物相应的MnS-含量)时，随着硫含量的升高，非金属夹杂物的熔融温度下降。当高于熔体的如下硫含量(所述硫含量导致非金属夹杂物的与大约1130℃时的三元低共熔物相应的MnS-含量)时，非金属夹杂物的熔融温度以及开裂频度陡然升高。熔融区间的宽度增加直至大约300ppm的硫含量，然后基本保持恒定。
在图2中示出非金属夹杂物的升高的热开裂倾向与下降的熔融温度的对立表现。因此，根据图2可以推导出根据本发明地推荐的硫含量，在该硫含量的情况下，实现非金属夹杂物的足够低的熔融温度以及同时实现可容忍的热开裂倾向。钢合金中硫的存在，在降低其固相温度的同时，还导致钢合金的固/液二相区的扩宽，即，导致钢合金的熔融区间的扩宽，由此，在液体渗透温度LIT(Liquid ImpenetrationTemperature)与零塑性温度ZDT(zero ductility temperature)之间热开裂出现的温度范围被扩宽。
直至钢熔体内的硫含量达到300ppm时，二相区的该宽度基本上线性地增加至大约45℃。从该硫含量开始，由于在硫含量增加时，在凝固过程中析出MnS，从而二相区域的宽度基本上保持恒定。这些MnS析出物以固体形态沉积在铸辊表面上，并由此妨碍均一的热流或均一的冷却效果，从而有利于表面缺陷和裂纹的形成。钢熔体的升高的硫含量导致MnS析出物的量增加，进而导致表面缺陷和裂纹的增加。因此，最大硫含量根据本发明被限定在300ppm。在钢熔体的硫含量低于20ppm的情况下，相对于由主要成分MnO和SiO₂组成的多相系统来说，液态非金属夹杂物的熔融温度的下降程度是不够大的，从而不足以保证在铸造过程中在钢壳凝固期间在铸辊上时液态非金属夹杂物的存在。此外，在硫含量低于20ppm时，其中液态非金属夹杂物存在于多相系统中的组成范围的宽度是不够大的，从而不足以在工业上的熔融工作中保证相对于钢组成的理想值的偏差的足够的允差。
硫含量优选为至少50ppm，尤其优选为至少70 ppm。硫含量的上限优选为250ppm，尤其优选为200ppm。通过脱硫或者通过受控制地添加硫或者硫化合物，使钢熔体的硫含量达到希望的水平。
在钢熔体内的Mn/Si比率低于3.5的情况下，不会形成由主要成分MnO-SiO₂-MnS组成的如下多相系统，在这样的多相系统中，相对于主要成分为MnO和SiO₂的多相系统，液态非金属夹杂物的熔融温度被足够大地降至低于钢混合物的熔融温度的值。所以根据本发明地，Mn/Si的比率必须大于或者等于3.5。
轧制力是基于钢带宽度标定的力，在铸造过程中铸辊以该力相互挤压。轧制力影响到带铸钢带的裂纹和表面缺陷的存在。轧制力越高，则在钢壳的“接触点”处出现的温度不均一性就越大。这种温度不均一性导致钢带不均一的冷却，从而会引起表面裂纹。由于较高的轧制力而附加地在带铸钢带中形成应力，该应力同样可能导致裂纹以及恶化的机械特性。
对很低的轧制力的使用避免了这些问题并且还提供了附加的优点，即，铸造设备承受的机械负荷较小。然而选择低轧制力会对铸造过程的稳定性带来负面影响，因为在低轧制力情况下存在下列危险：在铸辊上凝固的金属壳由于不均一性，在凝固时被不充分地相互压合，并且钢带受其自重影响而开裂；以及钢壳局部地或者在整个长度上粘接在铸辊上，从而导致钢壳裂开。在根据现有技术的方法中，在正常运行情况下铸辊分离力的大小在5与250 kN/m之间。
根据本发明地，轧制力小于50kN/m。因为钢熔体的根据本发明的组成由于保证出现液态非金属夹杂物而使得在钢壳凝固期间不均一性的产生降至最低，所以可以采用如此低的轧制力而不会出现对于铸造过程稳定性的危险。
开裂频度随着轧制力的增加而增加。在采用超过50kN/m轧制力的情况下，不能够保证制造钢带的均一的、最大程度地没有无裂纹和表面缺陷的表面。
根据本发明地，轧制力的下限为2kN/m。低于该值不能保证铸造过程的足够的稳定性。轧制力优选至少为5kN/m。轧制力的上限优选为30kN/m。轧制力的规定值与铸造设备稳定的正常运行有关，而与设备起动时或者出现临时异常负荷影响时的条件无关。
根据本发明的方法的另一优选实施方式，钢熔体的非金属夹杂物具有的低于45重量％的Al₂O₃质量份额。以MnO-SiO₂-MnS-Al₂O₃为主要成分形成的多相系统具有如下的熔融温度，该熔融温度低于由主要成分MnO和SiO₂组成的多相系统的熔融温度。此外，其中存在液态非金属夹杂物的组成范围，在主要成分为MnO-SiO₂-MnS-Al₂O₃的多相系统中，比在由主要成分MnO和SiO₂组成的多相系统中更宽。通过选择用于制造钢熔体的原料或者在需要时通过有针对性地附加Al或者Al的化合物来调整Al₂O₃含量。