專(zhuān)利名稱：生產(chǎn)超低碳鋼板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于生產(chǎn)連鑄超低碳鋼板的方法，特別是關(guān)于生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)用于制造手機(jī)外殼和高表面質(zhì)量類(lèi)似部件的鋼板。
相關(guān)技術(shù)說(shuō)明用于制造如手機(jī)外殼的鋼板，是采用深沖壓的工藝，和/或以變形的方法使之形成復(fù)雜的形狀，必須具有良好的可模鍛性。因此使用所謂的“超低碳鋼”，其碳含量被減少到盡可能低的程度。超低碳鋼的碳百分含量一般為質(zhì)量的0.01或者更低。在上述的超低碳鋼板中，用于制造手機(jī)外殼的冷軋薄鋼板尤其具有良好的外觀以及可著色性。
在生產(chǎn)超低碳鋼的精軋工藝中，要經(jīng)過(guò)以氧氣進(jìn)行氧化來(lái)去除鋼水中碳含量的工序。因而，還采用去除鋼水在氧化工序中所溶解氧氣的脫氧工序，并使用脫氧劑如鋁，鎂和鈦。在脫氧工序中，溶解在鋼水中的氧氣與脫氧劑反應(yīng)生成氧化鋁，氧化鎂和氧化鈦，所生成反應(yīng)物以非金屬夾雜物的形式殘留在鋼水中。
在將板材熱軋和/或冷軋成薄鋼板時(shí)，如果板材表面附近存在著上述非金屬夾雜物，就會(huì)在薄鋼板表面形成裂縫和/或縮孔等不利的缺陷。
在連鑄過(guò)程中向鋼水表面中加以氬氣和鑄造粉，以防止從漏斗向鑄模提供鋼水的浸入噴嘴堵塞。被卷入鋼水中的氬氣僅以氣泡的形式保留在鋼水中，或者與上述脫氧化過(guò)程的反應(yīng)生成物(以下稱之為“脫氧反應(yīng)生成物”)相結(jié)合而生成保留在鋼水中的氣泡。上述兩種情況都可能產(chǎn)生表面缺陷。另外，所添加的鑄造粉保留在鋼水中，也會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似脫氧反應(yīng)生成物所形成的表面缺陷。
過(guò)去，連鑄的普通板材不經(jīng)過(guò)表面處理，即經(jīng)過(guò)熱軋生產(chǎn)冷軋薄鋼板。然而，對(duì)生產(chǎn)手機(jī)外殼的板材，約1到4mm厚的表層部分被去除，例如，進(jìn)行表面缺陷清除來(lái)去除脫氧反應(yīng)生成物的夾雜物，氣泡，鑄造助熔劑，以及在熱軋后會(huì)產(chǎn)生表面缺陷的類(lèi)似物，然后進(jìn)行熱軋和冷軋。
如上所述板材的表面缺陷清除減少了作為原材料的板材的產(chǎn)量，另外，還不利地延誤了工序。因此，在連鑄設(shè)備生產(chǎn)板材的工序中，做出了很多嘗試來(lái)防止板材表面缺陷的產(chǎn)生，而這些缺陷是導(dǎo)致上述薄鋼板表面上缺陷的原因。
這些嘗試的基本思想主要基于以下(1)到(6)點(diǎn)(1)板材厚度增加，繼而橫截面積增加，由于在軋制時(shí)板材寬度受到限制，因而減小了澆鑄速度(m/min)。因此鋼水在鑄模中的停留時(shí)間增加而并不降低生產(chǎn)率，所以，增加了時(shí)間使如脫氧反應(yīng)生成物，鑄造粉，氣泡等雜質(zhì)從鑄模鋼水的內(nèi)部移到表面來(lái)。
(2)澆鑄所用的連鑄設(shè)備有一個(gè)垂直部件，使脫氧反應(yīng)生成物，鑄造粉，氣泡等能夠更好的從鑄模鋼水的內(nèi)部移到表面并分離。
(3)在槽形板附近以電磁力產(chǎn)生橫向的流動(dòng)，防止鋼水中的雜質(zhì)被凝固殼截留(洗滌效應(yīng))。
(4)適當(dāng)?shù)乜刂畦T造粉的粘性，以減少鑄造粉卷入鋼水中的可能性。
(5)適當(dāng)?shù)乜刂七B鑄時(shí)鑄模的振動(dòng)(垂直振動(dòng))，以減小鑄模中凝固殼棱角的產(chǎn)生(一種由于振動(dòng)部分凝固殼向鋼水側(cè)傾斜的現(xiàn)象)，繼而減少脫氧反應(yīng)生成物，鑄造粉，氣泡等在棱角中被截留的量。
(6)以電磁攪動(dòng)或者對(duì)從浸入噴嘴進(jìn)入鑄模中的鋼水施加電磁力滯流來(lái)控制鋼水流，以防止混有脫氧反應(yīng)生成物的鋼水進(jìn)入鑄模的底部。
例如，未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.5-76993所公開(kāi)的一項(xiàng)技術(shù)中，按重量計(jì)碳含量小于0.01％的鋼水在連鑄設(shè)備上進(jìn)行澆鑄，其縱向部分為20m或以上，澆鑄速度為1.0m/min或以上，以4ton/min或以上的產(chǎn)量產(chǎn)出厚度超過(guò)200mm，寬度超過(guò)900mm的板材，且所述的粉末粘度設(shè)定為1.0泊或以上，浸入噴嘴的惰性氣流速度設(shè)定為1L/min或以上，電磁攪動(dòng)沿水平方向作用在從槽形板到1.5m深的鋼水區(qū)域中，速度為15到40cm/sec。這項(xiàng)技術(shù)主要基于以上(1)，(2)，(3)，(4)和(6)段內(nèi)容。
另外，未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.7-155902所公開(kāi)的一項(xiàng)技術(shù)中，適當(dāng)?shù)乜刂畦T模的振動(dòng)，以抑止容易將夾雜物截留其中的棱角部分的產(chǎn)生，該棱角部分是在板材表面初始凝固階段形成的。這項(xiàng)技術(shù)主要基于以上(5)段內(nèi)容。
然而，以上技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題。
如未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.5-76993所公開(kāi)的，當(dāng)板材橫截面積增加，特別是厚度增加，澆鑄速度超過(guò)1.5m/min時(shí)，板材表面附近由夾雜物或類(lèi)似物所造成的缺陷數(shù)量并不如預(yù)期的減少。其原因是雖然槽形板部分的鋼水流速vm以橫向的電磁力控制在最佳值，板材厚度增加后生產(chǎn)量增加了，在同橫截面積沒(méi)有增加時(shí)一樣的澆鑄速度(Vc)和板材寬度(W)的情況下，浸入噴嘴的注流速度Vi增加了。所以，雖然鋼水流速vm平均值的變化很小，在其改變量增加后，鑄造助熔劑被更多的卷入到了鋼水中。由此可見(jiàn)，板材表面的潔凈不僅僅是由槽形板附近的鋼水流速所決定的。
另外，從浸入噴嘴噴出鋼水流的影響較為顯著，鑄模短側(cè)的殼體生長(zhǎng)被一定程度地延遲。其原因是在板材連鑄設(shè)備中，當(dāng)鋼水注流進(jìn)鑄模時(shí)，所謂的“雙噴口”提供鋼水均勻地沿著鑄模澆鑄空間的寬度方向分布，這種雙噴口的噴出寬度相對(duì)于鑄模內(nèi)的短側(cè)長(zhǎng)度D(對(duì)應(yīng)于板材厚度)較小，在板材厚度方向上鋼水的流速是變化的。因此，高流速鋼水會(huì)不均勻沖擊沿著短側(cè)的凝固殼部分，結(jié)果上述凝固殼部分的生長(zhǎng)被延遲。另外，在板材厚度方向上的鋼水流速波動(dòng)也一定程度地造成了上述槽形板附近鋼水流速的波動(dòng)。
接下來(lái)，在未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.7-155902所公開(kāi)的技術(shù)中，為了改善板材表面質(zhì)量，其由澆鑄速度，鑄模振幅和振動(dòng)頻率所決定的負(fù)速鑄坯時(shí)間T，由調(diào)整鑄模振動(dòng)狀態(tài)，特別是減小鑄模振幅以及增加鑄模振動(dòng)頻率，被控制在特定范圍內(nèi)，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題。
當(dāng)超低碳鋼的澆鑄速度高于2.0m/min，鑄模振動(dòng)頻率高于185次/min時(shí)，會(huì)發(fā)生鋼水表面平面突然和大幅度變化的異?，F(xiàn)象，盡管這種現(xiàn)象不是頻繁的被觀察到。因此，鑄造助熔劑可能會(huì)卷入到鋼水中，或被凝固殼截留，繼而造成所鑄薄鋼板的表面缺陷。所以，在澆鑄速度超過(guò)2.0m/min時(shí)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生由于鑄造助熔劑所造成的表面缺陷。因而不能穩(wěn)定地生產(chǎn)具有高質(zhì)量表面的產(chǎn)品。
如上所述，當(dāng)超低碳鋼板材用于制造手機(jī)外殼或類(lèi)似部件時(shí)，以速度高于2.0m/min的高速澆鑄，在對(duì)板材不進(jìn)行表面缺陷清除的情況下，當(dāng)今技術(shù)是無(wú)法穩(wěn)定地生產(chǎn)出高質(zhì)量板材的。
因而若提供一種制備超低碳板材的連鑄方法，該方法無(wú)需對(duì)板材進(jìn)行表面缺陷清除就能以甚至高于2.0m/min的澆鑄速度穩(wěn)定地生產(chǎn)高表面質(zhì)量的板材，這是非常有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)超低碳鋼板材的方法，包括提供一種連鑄設(shè)備，包括安裝有短邊長(zhǎng)度D為約150到約240mm的澆鑄空間的鑄模，以及安裝有至少一個(gè)橫向?qū)挾葹閐的噴口的浸入噴嘴，其中D/d比值在約1.5到約3.0的范圍內(nèi)；
通過(guò)浸入噴嘴將鋼水引入到鑄模中；以及在連鑄設(shè)備中以高于2.0mm/min的速度澆鑄鋼水，來(lái)生產(chǎn)碳質(zhì)量百分含量為0.01％或更低的超低碳鋼板材。
板材連鑄方法優(yōu)選還可以包括以185次/min或更低的頻率振動(dòng)鑄模。鋼水表面平面突然和大幅度變化的異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的可能性被減小。因此，當(dāng)鑄模以185次/min或更低的頻率振動(dòng)時(shí)，鋼水表面和鑄模振動(dòng)之間所發(fā)生的共振減少了，所以由助熔劑導(dǎo)致的缺陷量就減少了。
澆鑄速度可以為約2.4m/min或更快。棱角深度變成約0.7mm或者更小，也就是在澆鑄速度為約2.4m/min或更快時(shí)截留雜質(zhì)的深度不超過(guò)棱角深度。因此澆鑄速度優(yōu)選設(shè)定為2.4m/min或更快。
如上述的浸入噴嘴，一般使用圓筒形噴嘴(所謂的“直型噴嘴”)或者雙噴口噴嘴，該雙噴口噴嘴的前端封閉，且在對(duì)著鑄模的兩個(gè)短邊安裝兩個(gè)近似圓形的噴口。
在結(jié)合板材厚度，浸入噴嘴耐久性和所需流速考慮產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，短邊長(zhǎng)度D對(duì)浸入噴嘴噴口橫向?qū)挾萪的D/d比值優(yōu)選為約2.1到約2.9。
上述超低碳鋼板材優(yōu)選作為作為生產(chǎn)手機(jī)外殼的冷軋薄鋼板的原材料。
上述板材連鑄方法優(yōu)選進(jìn)一步包括對(duì)鑄模澆鑄空間內(nèi)的鋼水施加電磁力滯流。下面段落(A)到(C)作為即為施加電磁力滯流的優(yōu)選方法(A) 采用貫穿鑄模厚度并大致覆蓋整個(gè)鑄模的靜態(tài)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，其中使用了上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置。上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下面。浸入噴嘴安裝在上端與下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
(B) 使用安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部的上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，在貫穿鑄模厚度的整個(gè)鑄模中，重疊施加靜態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流。浸入噴嘴安裝在磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下端，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
(C) 電磁力滯流是通過(guò)如下方式產(chǎn)生的使用上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，在貫穿鑄模厚度的整個(gè)鑄模中重疊施加靜態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)，而且通過(guò)使用較低的磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，在貫穿鑄模厚度的整個(gè)鑄模中施加靜態(tài)磁場(chǎng)。上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下面。浸入噴嘴安裝在上端與下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
圖形說(shuō)明

圖1表示根據(jù)本發(fā)明各方面，澆鑄速度和棱角深度之間的關(guān)系；圖2表示根據(jù)本發(fā)明各方面，存截留物距板材表面深度h與截留物的量之間的關(guān)系，該關(guān)系是在不同澆鑄速度下得到的；圖3表示根據(jù)本發(fā)明各方面，存截留物距槽形板距離L與截留物的量之間的關(guān)系，該關(guān)系是在不同澆鑄速度下得到的；圖4表示根據(jù)本發(fā)明各方面，板材厚度和澆鑄速度對(duì)短邊產(chǎn)生隆起量的影響；圖5表示根據(jù)本發(fā)明各方面，板材厚度對(duì)產(chǎn)品表面缺陷比例的影響；圖6表示根據(jù)本發(fā)明各方面，澆鑄速度對(duì)產(chǎn)品表面缺陷比例的影響；圖7A到7C分別為根據(jù)本發(fā)明各方面所使用的適當(dāng)?shù)蔫T模，以及帶有磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的連鑄鑄模的示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明各方面，采用交流振蕩磁場(chǎng)一個(gè)例子的示意圖；以及圖9為根據(jù)本發(fā)明各方面，采用交流行波磁場(chǎng)一個(gè)例子的示意圖。
詳細(xì)內(nèi)容我們公開(kāi)了適當(dāng)?shù)乜刂茲茶T速度，連鑄鑄模澆鑄空間短邊長(zhǎng)度D，短邊長(zhǎng)度D對(duì)浸入噴嘴噴口橫向?qū)挾萪的比值D/d，并在需要時(shí)適當(dāng)?shù)乜刂畦T模的振動(dòng)頻率，或在鋼水流動(dòng)中有效地使用電磁滯流可以較好的生產(chǎn)超低碳含量的板材。
根據(jù)本發(fā)明各方面，這種鋼材是碳質(zhì)量百分含量約為0.01％或更低的所謂的“超低碳鋼”。除了碳的其它成分沒(méi)有特別限制。但是，首選的是經(jīng)過(guò)深沖壓工藝可以生產(chǎn)手機(jī)外殼和類(lèi)似部件的一種鋼材。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所生產(chǎn)的鋼材幾乎沒(méi)有由夾雜物引起的缺陷，夾雜物幾乎不能存在于從板材表面到一定深度的區(qū)域中，在后續(xù)工序中該區(qū)域不需要被剝離掉。超低碳鋼由此可以具有本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)，在超低碳鋼中，如氧化鋁等非金屬夾雜物很容易在精加工工藝中作為脫氧反應(yīng)生產(chǎn)物而被形成。
超低碳鋼中的典型成分(不包括成分碳)，以下舉例進(jìn)行說(shuō)明質(zhì)量百分含量約0.01％到約0.04％的硅，質(zhì)量百分含量約0.08％到％約0.20的錳，質(zhì)量百分含量約0.008到約0.020的磷，質(zhì)量百分含量約0.003％到約0.008％的硫，質(zhì)量百分含量約0.015％到約0.060％的鋁，質(zhì)量百分含量約0.03％到約0.080％的鈦，質(zhì)量百分含量約0.002％到約0.017％的鈮，以及質(zhì)量百分含量0到約0.0007％的硼。
依照本發(fā)明的連鑄設(shè)備是一種生產(chǎn)鋼板材的連鑄設(shè)備，可以從縱向連鑄設(shè)備，縱向撓曲連鑄設(shè)備以及彎曲連鑄設(shè)備中任意選擇。但是在以上所提設(shè)備中，縱向撓曲連鑄設(shè)備就生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量而言尤其有利。
鑄模為所謂的“板材連鑄鑄模”。其短邊長(zhǎng)度為約150到約240mm。鑄模的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度不做特殊限制，優(yōu)選大致等于普通冷軋薄鋼板的長(zhǎng)度(特別是用于手機(jī)的冷軋薄鋼板)，比如約900到2，200mm。短邊長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)板材時(shí)的板材厚度，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于板材寬度。
縱向鑄模的高度不做特殊限制。但是，因?yàn)樗纬傻哪虤ぞ哂幸欢ǖ暮穸龋幢阍跐茶T速度超過(guò)2.0m/min時(shí)，澆鑄薄鋼板通過(guò)鑄模也不會(huì)產(chǎn)生隆起，所以高度最好設(shè)定為約800到約1000mm。
一種浸入噴口作為噴嘴將鋼水從漏斗注入到鑄模的空間中。浸入噴嘴的材料可以為如氧化鋁-石墨的普通材料。但材料并不只限于此。
另外，關(guān)于浸入噴嘴的形狀，可以是一般所提到的圓筒狀噴嘴(所謂的“直型噴嘴”)，或者雙噴口噴嘴，該雙噴口噴嘴的前端封閉，且在對(duì)著鑄模的兩個(gè)短邊安裝兩個(gè)近似圓形的噴口。噴口的橫截面形狀可以是圓形，正方形，或矩形(在橫向較長(zhǎng)，或者在縱向較長(zhǎng))，并且沒(méi)有特殊限制，只要噴口最大寬度d滿足本發(fā)明情況的類(lèi)型都可以使用。
還有基于以下原因，澆鑄速度設(shè)定為2.0m/min以上。澆鑄速度優(yōu)選設(shè)定為2.4m/min或更快。
當(dāng)采用電磁力對(duì)連鑄設(shè)備鑄模澆鑄空間內(nèi)的鋼水進(jìn)行滯流時(shí)，作為一種優(yōu)選方法，例如，未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.2-284750所提到的沿長(zhǎng)側(cè)邊寬度在整個(gè)鑄模中施加靜態(tài)磁場(chǎng)，或者未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.57-17356所提到的僅在鋼水噴出位置施加靜態(tài)磁場(chǎng)。在這里可以將JP No.2-284750和JP No.57-17356的主要思路結(jié)合起來(lái)作為參考。
根據(jù)本發(fā)明在鑄模澆鑄空間的短邊長(zhǎng)度(板材厚度)設(shè)定為約150到約240mm，澆鑄速度設(shè)定為2.0m/min以上時(shí)，澆鑄會(huì)產(chǎn)生一些不同的現(xiàn)象。接下來(lái)，將說(shuō)明有關(guān)以上所提現(xiàn)象的一些新的發(fā)現(xiàn)。以下將夾雜物，氣泡以及類(lèi)似物稱作“雜質(zhì)”。
(1)減少截留雜質(zhì)的區(qū)域槽形板部分最初凝固殼的形成，即所說(shuō)的“棱角”，在澆鑄速度Vc設(shè)定為2.0m/min以上，最好2.4m/min或更快時(shí)，就會(huì)得到明顯的抑止。我們認(rèn)為其原因是從鋼水表面平面下任意固定深度處，形成的凝固殼的厚度會(huì)隨著澆鑄速度Vc增加而減小，因?yàn)殇撍o壓的影響，作用模具側(cè)面的力要大于棱角向鋼水傾斜的力，后者是由凝固殼的熱收縮所引起的并且依賴于其厚度。另外當(dāng)板材厚度減小時(shí)，在厚度方向上殼收縮量的絕對(duì)值“板材厚度×溫度差×熱膨脹系數(shù)”在減小，殼體向鋼水側(cè)面的傾斜會(huì)進(jìn)一步得到抑止，最后抑止棱角傾斜的效果會(huì)更為明顯。
圖1表示了澆鑄速度對(duì)棱角深度的影響。在澆鑄速度高于約2.0m/min并且鑄模澆鑄空間的短邊長(zhǎng)度(板材厚度)為約240mm或更少時(shí)，棱角深度變?yōu)?mm或者更小。而且，在澆鑄速度為約2.4m/min或更快時(shí)，棱角深度變?yōu)?.7mm或者更小。
(2)抑止雜質(zhì)的吸收伴隨著凝固過(guò)程，由于集中在凝固殼界面上的溶解物的偏析，產(chǎn)生了表面張力梯度，該梯度所產(chǎn)生的力使得雜質(zhì)易于在凝固殼界面上被吸收或者截留。因此嘗試了減少溶解元素硫或鈦的濃度的方法，對(duì)提高吸收或截留雜質(zhì)的力產(chǎn)生了明顯的影響。但是在某些情況下，改變成分可以會(huì)有不利的一面，如當(dāng)減少硫時(shí)會(huì)增加成本，當(dāng)減少鈦時(shí)會(huì)降低質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，增加澆鑄速度Vc會(huì)減小在凝固殼界面吸收或者截留雜質(zhì)的力。即當(dāng)澆鑄速度Vc高時(shí)，如為2.0m/min以上，因?yàn)樵诓坌伟宀糠值哪塘繙p少了，偏析量也減少了，所以吸引雜質(zhì)的表面張力梯度也減小了。所以，被吸收或者截留在凝固殼邊側(cè)的雜質(zhì)量也減少了。
(3)截留雜質(zhì)厚度的減少圖2表示在板材表面部分，距截留雜質(zhì)的板材表面截留深度h與截留雜質(zhì)量之間的關(guān)系。另外，圖3表示截留雜質(zhì)量與距槽形板(鋼水表面)距離L之間的關(guān)系，該值是通過(guò)轉(zhuǎn)換距板材表面截留深度h得到的h＝k(L/Vc)1/2在該等式中，Vc表示澆鑄速度，凝固常數(shù)k為20mm·min-1/2。
從圖2和3中可見(jiàn)，雜質(zhì)被殼體截留在從鋼水表面到深度為20mm的區(qū)域中。另外，當(dāng)澆鑄速度增加時(shí)截留深度減小，當(dāng)澆鑄速度Vc為2.0m/min以上時(shí)，距板材表面的截留深度為1mm或更少。
當(dāng)截留深度為1mm或更少時(shí)，雖然雜質(zhì)被殼體所截留，但在通過(guò)熱軋工序和冷軋工序等生產(chǎn)產(chǎn)品的后續(xù)工藝中，這些雜質(zhì)被剝離掉，和澆鑄薄鋼板表面氧化皮一起被清除。由此可以不進(jìn)行板材處理就可得到無(wú)缺陷的產(chǎn)品。另外，在澆鑄速度為2.4m/min或以上時(shí)，棱角厚度變成0.7mm或者更少，截留深度h也不會(huì)超過(guò)棱角厚度。所以澆鑄速度最好設(shè)定為2.4m/min或以上。
(4)雜質(zhì)截留可能性的減少?gòu)匿撍砻娴缴疃?0mm的區(qū)域中雜質(zhì)易于被凝固殼截留，當(dāng)澆鑄速度增加時(shí)，凝固殼在該區(qū)域的停留時(shí)間也減少。因此，即便在鋼水中含有同樣的雜質(zhì)量，雜質(zhì)截留在凝固殼中的可能性也減少了。例如，當(dāng)Vc為3.0m/min，雜質(zhì)截留的可能性降到了Vc為1.5m/min時(shí)的一半。
(5)防止鋼水表面平面突然變化的優(yōu)選的鑄模振動(dòng)頻率當(dāng)以Vc高于約2.0m/min的速度澆鑄時(shí)，因?yàn)殍T模中凝固殼的厚度進(jìn)一步減小，所以產(chǎn)生了隆起現(xiàn)象，盡管這種現(xiàn)象不是很明顯。隆起現(xiàn)象就是凝固殼在鋼水靜壓的影響下被推向鑄模的邊側(cè)。在隆起現(xiàn)象中，當(dāng)殼體溫度高，且鋼的類(lèi)型是低碳鋼，或與其它類(lèi)型的鋼相比具有較小殼體強(qiáng)度的鋼時(shí)，隆起(被推向鑄模)的速度變得比鑄模振動(dòng)速度高。鑄模通常有一個(gè)錐形體來(lái)補(bǔ)償由凝固收縮和/或熱收縮造成的體積收縮，當(dāng)該鑄模垂直振動(dòng)時(shí)，伴隨著鑄模下降凝固殼以隆起量δb隆起。相反，伴隨著鑄模上升，鑄模以大致等于δb的推力δp推向殼體并使之隆起。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，可知由體積改變?cè)斐傻匿撍砻嫫矫孀兓^小，約小于1mm。但是，當(dāng)上述現(xiàn)象重復(fù)進(jìn)行時(shí)，鋼水表面平面的振動(dòng)與鑄模的振動(dòng)會(huì)彼此共振。于是在少數(shù)情況下發(fā)生鋼水表面平面突然和大范圍變化的異?，F(xiàn)象。使用渦流型平面?zhèn)鞲衅鞑蝗菀自阡撍砻鏅z測(cè)到這種現(xiàn)象，因?yàn)檫@種異常現(xiàn)象發(fā)生在鑄模的邊部。但是，我們首先是在研究澆鑄鋼板材的一個(gè)振動(dòng)特征隨時(shí)間失真時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。特別是，當(dāng)澆鑄速度為2.0m/min以上，并且鑄模振動(dòng)頻率較高，例如高于約185次/min時(shí)，上述異?，F(xiàn)象比較容易觀察到。因而鑄造助熔劑可能卷入到鋼水中并可能被截留在凝固殼里，繼而在澆鑄薄鋼板的表面產(chǎn)生缺陷。據(jù)此，在澆鑄速度為約2.0m/min以上時(shí)，由鑄造助熔劑所造成的表面缺陷就會(huì)突然增加。最終減少表面缺陷會(huì)變得很困難。
但是，從鑄模振動(dòng)頻率和與助熔劑相關(guān)缺陷占總?cè)毕荼壤g的關(guān)系，即作為表示突然異常現(xiàn)象發(fā)生率指標(biāo)的比例，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)鑄模振動(dòng)頻率設(shè)定為約185次/min或更少時(shí)，即便澆鑄速度Vc為2.0m/min以上時(shí)也會(huì)有效地防止上述異?，F(xiàn)象。
另外，鑄模振動(dòng)頻率的下限的設(shè)定可以考慮減少截留雜質(zhì)的區(qū)域，從而不會(huì)增加棱角深度，也要考慮到防止在鑄模中潤(rùn)滑劑性能(鑄模助熔劑消耗量)的減少導(dǎo)致的約束斷裂。例如，負(fù)速鑄坯時(shí)間優(yōu)選約0.02秒或以上，負(fù)速鑄坯長(zhǎng)度最好為約0.1mm或更長(zhǎng)。負(fù)速鑄坯時(shí)間是定義鑄模振動(dòng)狀況的特征值，表示鑄模下降速度高于澆鑄薄鋼板下降速度的一段時(shí)間。負(fù)速鑄坯長(zhǎng)度表示在負(fù)速鑄坯時(shí)間內(nèi)鑄模與澆鑄薄鋼板之間，鑄模經(jīng)過(guò)所拉拔的澆鑄薄鋼板的最大距離。假定鑄模的振動(dòng)波形為正弦波形時(shí)滿足πSf/Vc＞1，其中S表示鑄模的振幅，f表示鑄模頻率，Vc表示澆鑄速度。例如，當(dāng)Vc等于2.0m/min，S等于9mm時(shí)，鑄模頻率f的下限是71cpm(次/min)，當(dāng)S等于5mm時(shí)，下限是127cpm(次/min)。鑄模的振動(dòng)波形無(wú)須限定為正弦波形。同樣，考慮到連鑄設(shè)備振動(dòng)狀況的特殊性和可控性，頻率的下限和波形可以被適當(dāng)?shù)卮_定。
(6)防止短邊隆起(鑄模連鑄空間短邊長(zhǎng)度設(shè)定上限的原因)雖然使用的浸入噴嘴滿足鑄模鑄造空間的短邊長(zhǎng)度(板材厚度)D對(duì)浸入噴嘴噴口橫向?qū)挾萪的D/d比值，但當(dāng)短邊長(zhǎng)度太大時(shí)，澆鑄速度Vc超過(guò)2.0m/min會(huì)發(fā)生問(wèn)題。特別是，短邊隆起會(huì)導(dǎo)致板材形狀缺陷和/或斷裂。相反，當(dāng)短邊長(zhǎng)度小，澆鑄速度Vc高時(shí)，由于鋼水靜態(tài)壓力所造成的經(jīng)過(guò)鑄模板材短邊的隆起會(huì)被減少，從而產(chǎn)生斷裂的危險(xiǎn)較小。
但是如圖4所示，當(dāng)短邊長(zhǎng)度(即板材厚度)超過(guò)240mm時(shí)，雖然澆鑄速度為2.4m/min，由于增加板材厚度所以從浸入噴嘴噴口所噴出鋼水的速度增加了，電磁滯流所引起的第二流速也增加了。則不容易抑止短邊殼體生長(zhǎng)的延遲。鑄模底端的短邊隆起變得明顯，從而增加了產(chǎn)生斷裂的危險(xiǎn)(隆起量10mm或更多)。
另外，當(dāng)短邊長(zhǎng)度(即板材厚度)超過(guò)240mm時(shí)，基于以上相同的原因，鋼水表面平面的波動(dòng)被從凝固殼的短邊流出的鋼水噴流的倒流和次流所加劇，容易將鑄造助熔劑卷入并截留。另外，由于板材厚度的增加，鋼水很容易在槽形板部位特別是在浸入噴嘴處產(chǎn)生停滯。結(jié)果如圖5所示，板材表面缺陷和產(chǎn)品缺陷的數(shù)量增加了。
(7)鑄模連鑄空間短邊長(zhǎng)度設(shè)定下限的原因鑄模連鑄空間短邊長(zhǎng)度(板材厚度)最好不要小于約150mm，原因如下。
在鋼水表面平面可控性的角度上看，當(dāng)板材橫截面積減少過(guò)多時(shí)不能得到以上效果(1)。其原因是當(dāng)改變澆鑄量時(shí)，鋼水表面平面的波動(dòng)相比于生產(chǎn)較大橫截面積板材時(shí)增加了。而且，由于鋼水產(chǎn)生波紋，深度為1mm或更多的棱角的產(chǎn)生比例會(huì)增加。另外由于鋼水表面平面的波動(dòng)很容易將鑄造助熔劑卷入并截留(參見(jiàn)圖5)。此外，普通浸入噴嘴的外徑是由考慮到耐久性所確定的壁厚(約20mm或更多)的總數(shù)所決定的，其內(nèi)徑(約70mm到約130mm)的確定，是確保從5.4ton/min(150mm厚，2200mm寬，速度Vc為2.1m/min或更快)到14.5ton/min(240mm厚，2200mm寬，速度Vc為3.5m/min或更快)的通過(guò)量。在這種情況下，當(dāng)短邊長(zhǎng)度D(板材厚度)太小時(shí)，噴嘴外壁與凝固殼長(zhǎng)邊的距離太小(小于20mm)，其間的流動(dòng)變得不均勻而會(huì)導(dǎo)致縱向裂紋的產(chǎn)生。在極端情況下，凝固殼與噴嘴相接觸并被粘連，導(dǎo)致發(fā)生斷裂。因此短邊長(zhǎng)度D(板材厚度)的設(shè)定不小于150mm(內(nèi)徑70mm+整個(gè)外壁厚度40mm(20×2)+噴嘴外壁與凝固殼長(zhǎng)邊的距離40mm(20×2))。
另外，對(duì)鑄模澆鑄空間長(zhǎng)邊長(zhǎng)度(板材寬度)沒(méi)有特別限制，可以等于普通冷軋薄鋼板的寬度(特別是用于手機(jī)的冷軋薄鋼板)。長(zhǎng)度最好為約900到2200mm。
鑄模縱向高度沒(méi)有特別限制。但是，高度最好設(shè)定為約800到1000mm，因?yàn)槟虤け仨氁砸欢ǖ暮穸刃纬?，這樣澆鑄鋼板材通過(guò)鑄模時(shí)才不會(huì)隆起，即便澆鑄速度在2.0m/min以上時(shí)也是這樣。
(8)鑄模澆鑄空間短邊長(zhǎng)度D對(duì)噴口橫向?qū)挾萪的D/d比值的優(yōu)化。
鋼水被減速時(shí)，從浸入噴嘴噴口噴出的鋼水在寬度方向上延展，直到?jīng)_擊到短邊殼體。但是，沖擊到短邊殼體鋼水的噴射速度的減速和分散程度取決于板材寬度W，澆鑄速度Vc以及D/d比值。當(dāng)浸入噴嘴的噴口寬度d相對(duì)于鑄模澆鑄空間短邊長(zhǎng)度(板材寬度)D太小時(shí)(D/d太大)，在D，Vc和W增加時(shí)，鋼水高速?zèng)_擊短邊殼體區(qū)域的寬度與板材厚度(短邊寬度)的比值降低。所以凝固殼的生長(zhǎng)變得不均勻并且易于被干擾。同樣，當(dāng)凝固殼的厚度增加太多時(shí)可能會(huì)發(fā)生斷裂。另一方面，當(dāng)浸入噴嘴的噴口寬度d相對(duì)于鑄模澆鑄空間短邊長(zhǎng)度(板材寬度)D太大時(shí)(D/d太小)，在D，Vc和W增加時(shí)，因?yàn)殇撍畤娚淞髟跊_擊到凝固殼短邊之前先沖擊到凝固殼的長(zhǎng)邊，所以凝固殼長(zhǎng)邊的生長(zhǎng)被干擾，從而導(dǎo)致橫向裂紋和/或斜向裂紋的產(chǎn)生。另外，當(dāng)凝固殼厚度太小的一些情況下會(huì)發(fā)生斷裂。在以上兩種情況中很難觀察到板材寬度的影響。
此外，鋼水沖擊到凝固殼短邊后上升，然后在長(zhǎng)邊沿鋼水表面流動(dòng)，當(dāng)D/d比值因?yàn)樵诎宀暮穸确较虻乃俣茸兓鲎罴逊秶鷷r(shí)，槽形板附近的流速變化也會(huì)受到一定程度地影響，所卷入的鑄模助熔劑量也會(huì)增加。
由確保從約5.4ton/min到約14.5ton/min的通過(guò)量所決定的噴口最大橫向?qū)挾萪優(yōu)選等于或小于由耐磨性考慮的浸入噴嘴的內(nèi)徑(70到130mm)。由此，鑄模澆鑄空間最佳短邊長(zhǎng)度(板材厚度)D(150到240mm)和噴口橫向?qū)挾萪(70到130mm)可以確定D/d比值。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間澆鑄到300分鐘或更長(zhǎng)時(shí)，整個(gè)外壁厚度優(yōu)選設(shè)定為25mm×2＝50mm或更多。另外，鑄模和噴嘴之間的距離優(yōu)選設(shè)定為40mm或更多以確保質(zhì)量更穩(wěn)定。即除內(nèi)徑所需厚度為50+40×2＝130mm。另一方面，在短時(shí)間澆鑄時(shí)，整個(gè)外壁厚度可設(shè)定為20mm×2＝40mm，鑄模和噴嘴之間的距離可設(shè)定為約20mm。即除內(nèi)徑所需厚度為40+20×2＝80mm。
在表1中表示了D/d比值對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響的調(diào)查結(jié)果。D/d比值優(yōu)選設(shè)定為1.5到3.0之間。但是，當(dāng)考慮到最佳板材厚度，浸入噴嘴的耐久性和所需流速時(shí)，D/d比值更優(yōu)選設(shè)定為約2.1到約2.9之間。
表1

類(lèi)型1EMBR 類(lèi)型2EMLS tn*＝60/f-tp tp＝60/(πSf)×acos(-1000Vc/πSf) COMP.EX對(duì)比例
(9)電磁力滯流當(dāng)澆鑄速度Vc為約2.4m/min或以上時(shí)，或者通過(guò)量為約7ton/min或更多時(shí)，雖然D/d經(jīng)過(guò)優(yōu)化，但可以觀察到產(chǎn)品缺陷率的稍微增加。
如上所述，優(yōu)選能夠再用電磁力滯流，在滯流的作用下，可使操作更穩(wěn)定且可改善質(zhì)量。。
對(duì)于使用電磁力滯流的方法，可以采用上述未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.2-284750和JP No.57-17356所公布的技術(shù)。
在圖7A到7C中示意性地表示出適用于本發(fā)明的帶有磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的連鑄鑄模。
圖7A表示磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置1安裝在包含鋼水表面平面的鑄模上部和在其下方預(yù)定距離處，以在分兩段施加靜態(tài)磁場(chǎng)。圖7B表示磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置2只安裝在包含鋼水表面平面的鑄模上部，施加靜態(tài)磁場(chǎng)與交流磁場(chǎng)所疊加的磁場(chǎng)。圖7C表示磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置2安裝在包含鋼水表面平面的鑄模上部，以施加靜態(tài)與交流磁場(chǎng)所疊加的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置1安裝在磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置2下方預(yù)定距離處以施加靜態(tài)磁場(chǎng)。
在上述各種磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置中，在用作產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)的裝置時(shí)，直流磁場(chǎng)的磁通量密度值優(yōu)選設(shè)定為約1000到約7000高斯。該值可以應(yīng)用到兩種情況，即在上下兩端安裝兩個(gè)裝置時(shí)以及僅在下端安裝一個(gè)裝置時(shí)。
對(duì)于交流磁場(chǎng)有兩種，即交流振蕩磁場(chǎng)和交流行波磁場(chǎng)，在本發(fā)明中，這兩種都優(yōu)選使用。
圖8表示交流振蕩磁場(chǎng)中相位幾乎彼此相對(duì)的交流電作用在相鄰的線圈中的磁場(chǎng)，或者相同相位的交流電作用在線圈方向彼此相對(duì)的線圈中的磁場(chǎng)，這樣在相鄰的線圈中插入產(chǎn)生了磁場(chǎng)。當(dāng)交流振蕩磁場(chǎng)與直流磁場(chǎng)相互疊加時(shí)會(huì)減少鋼水中的局部流動(dòng)。在圖中標(biāo)注3表示直流線圈，標(biāo)注4表示交流線圈，標(biāo)注5表示鑄模，標(biāo)注6表示鋼水(斜線部分表示流速慢的區(qū)域)。
另外，交流行波磁場(chǎng)是由翻轉(zhuǎn)360°/N的交流電作用在相鄰的N個(gè)線圈上的一種磁場(chǎng)。如圖9所示，一般使用中N＝3(相位差120°)而可以得到高頻。如上所述，當(dāng)交流振蕩磁場(chǎng)與直流磁場(chǎng)相互疊加時(shí)會(huì)減少鋼水中的局部流動(dòng)。
當(dāng)采用如上所述的能夠產(chǎn)生交流磁場(chǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置時(shí)，其交流磁場(chǎng)的磁通量密度值優(yōu)選設(shè)定為約100到約1000高斯，并且振蕩磁場(chǎng)的頻率優(yōu)選設(shè)定為約1到約10Hz。
還有，當(dāng)采用能產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)與交流磁場(chǎng)疊加的裝置時(shí)，其直流磁場(chǎng)的磁通量密度值優(yōu)選設(shè)定為約1000到約7000高斯，其交流磁場(chǎng)的磁通量密度值優(yōu)選設(shè)定為約100到約1000高斯。
如上所述，連鑄時(shí)用磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的電磁力對(duì)鋼水形成滯流。以下結(jié)合限制本發(fā)明生產(chǎn)條件的原因來(lái)說(shuō)明如上所述的在鑄模中連鑄過(guò)程的新發(fā)現(xiàn)。
(10)噴嘴浸入深度(從鋼水表面到噴口上端的距離)鑄模中鋼水中的環(huán)流狀態(tài)是根據(jù)噴嘴浸入深度變化而改變的。特別是，當(dāng)連鑄速度高時(shí)從浸入噴嘴流出的速度較快，所以其浸入深度要優(yōu)化。當(dāng)浸入深度太小時(shí)，鋼水表面的流動(dòng)速度太高。因而容易卷入助熔劑。另一方面，當(dāng)浸入深度太大時(shí)，鋼水表面的流動(dòng)速度太慢，凝固殼界面的洗滌效果減弱。因而氣泡和夾雜物容易截留。
所以，基于以上的考慮，對(duì)噴嘴浸入深度的優(yōu)化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)噴嘴浸入深度的范圍設(shè)定在約200mm到約350mm。
另外，對(duì)于如上所述浸入噴嘴的材料，最好使用如氧化鋁-石墨的普通材料。但材料并不只限于此。
對(duì)于如上所述浸入噴嘴，一般使用圓筒形噴嘴或者雙噴口噴嘴，該雙噴口噴嘴的前端封閉，且在對(duì)著鑄模的兩個(gè)短邊安裝兩個(gè)近似圓形的噴口。噴口的橫截面形狀可以是圓形，正方形，或矩形(在橫向較長(zhǎng)，或者在縱向較長(zhǎng))，并且沒(méi)有特殊限制，只要最大寬度d滿足本發(fā)明下面說(shuō)明的噴口形狀的類(lèi)型都可以使用。
如已經(jīng)說(shuō)明的，助熔劑卷入或者夾雜物漂浮在鋼水中時(shí)，以上第(5)，(6)和(8)段也可以將鑄造助熔劑的卷入減小到最少程度，以上第(2)和(4)段可以抑止雜質(zhì)被截留到凝固殼中，甚至當(dāng)雜質(zhì)被截留時(shí)，其距離鋼水表面的深度也會(huì)由于以上第(1)和(3)段變得較淺從而避免缺陷。由此，在生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在板材加熱工序，板材表層雜質(zhì)的剝離和去除會(huì)變得容易。
因此，由以上第(6)，(7)，(8)，和(9)段可以穩(wěn)定地達(dá)到以上的效果，并得到高的生產(chǎn)率。
例子1以表2A和2B中的條件所準(zhǔn)備的連鑄設(shè)備進(jìn)行連鑄，其中鑄模的連鑄空間有著不同的短邊長(zhǎng)度，有110mm(進(jìn)行連鑄設(shè)備試驗(yàn))，200，215，220，235，以及260mm(進(jìn)行連鑄設(shè)備的縱向彎曲生產(chǎn))等不同厚度的板材類(lèi)型，以及有400mm(進(jìn)行連鑄設(shè)備生產(chǎn))，和900到2200mm(進(jìn)行連鑄設(shè)備縱向彎曲生產(chǎn))等不同的板材寬度。在本工序，鑄模的高度為900mm(進(jìn)行連鑄設(shè)備試驗(yàn))和700mm(進(jìn)行連鑄設(shè)備試驗(yàn))，浸入噴嘴是由氧化鋁-石墨材料制成的雙噴口噴嘴，其壁厚為25mm，噴口形狀為方形(此時(shí)板材厚度為220mm或者更少)或者圓形(此時(shí)板材厚度超過(guò)220mm)，向下噴出角度為恒定值20°，噴嘴浸入深度(從鋼水表面到噴口上端的距離)設(shè)定為200到250mm。所使用鑄造助熔劑材料的凝固溫度為1000，粘度在1300時(shí)為0.05到0.2Pa.s(0.5到2.0泊)，堿性度(CaO/SiO2)為1.0。另外，漏斗中鋼水的過(guò)熱度設(shè)定為10到30。還有鋼水的成分，其具有超低碳鋼的組成，碳質(zhì)量百分含量為0.0005％到0.0090％，硅質(zhì)量百分含量小于0.05％，錳質(zhì)量百分含量小于0.50％，磷質(zhì)量百分含量小于0.035％，硫質(zhì)量百分含量小于0.020％，鋁質(zhì)量百分含量為0.005％到0.060％，鈦質(zhì)量百分含量小于0.080％，鈮質(zhì)量百分含量小于0.050％，硼質(zhì)量百分含量小于0.0030％。另外鑄模振動(dòng)波形為正弦波形。
測(cè)試了所生產(chǎn)不同類(lèi)型板材的最大短邊隆起量，最大棱角深度，板材表面最大缺陷量和是否產(chǎn)生斷裂。結(jié)果表示在表3中，最大短邊隆起量?jī)?yōu)選為10mm或者更少，更優(yōu)為5mm或者更少。最大棱角深度優(yōu)選為1mm或者更少，更優(yōu)為0.7mm或者更少。
另外，在表3中也列出了冷軋薄鋼板表面缺陷比例的測(cè)量結(jié)果(薄鋼板厚度為0.8mm)，所述的冷軋薄鋼板是通過(guò)以下步驟得到的將上述鋼板分別在1100到1200℃下加熱2到2.5個(gè)小時(shí)，然后進(jìn)行熱軋，冷軋和最后根據(jù)普通方法進(jìn)行退火。
另外，研究并總結(jié)了澆鑄速度對(duì)板材表面缺陷及冷軋薄鋼板表面缺陷的影響。其結(jié)果如圖6所示。
在后續(xù)工序中，將板材表面研磨掉1mm，并以#1000砂紙打磨，然后以鹽酸和過(guò)氧化氫的混合液腐蝕，板材表面缺陷的最大數(shù)量為單位面積上觀察到的氣泡(直徑0.2mm或更大)(個(gè)/m2)，氧化鋁團(tuán)(直徑500μm或更大)和熔渣(包括鑄造助熔劑，直徑0.5mm或更大)的數(shù)目。
另外，冷軋薄鋼板的表面缺陷比是一個(gè)比值，是在百分?jǐn)?shù)基礎(chǔ)上的缺陷數(shù)量，如由澆鑄造成的刮痕和碎屑對(duì)全部缺陷的比值。缺陷數(shù)量是在冷軋薄鋼板上每隔1000m的頂端和底端表面測(cè)量的。
在各個(gè)條件下當(dāng)澆鑄中發(fā)生至少一處斷裂時(shí)，斷裂的產(chǎn)生即為“是”。
另外，電磁力滯流“類(lèi)型1”指的是在鑄模的底端附近施加在整個(gè)鑄模中的靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置(EMBR)，電磁力滯流“類(lèi)型2”指的是在浸入噴嘴噴口處施加在整個(gè)鑄模中的靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置(EMLS)，采用的“類(lèi)型1”和“類(lèi)型2”分別基于未經(jīng)審查的日本專(zhuān)利公布No.2-284750和JP No.57-17356所公布的技術(shù)。
負(fù)速鑄坯時(shí)間tn是定義鑄模振動(dòng)狀況的特征值，表示鑄模下降速度高于澆鑄薄鋼板下降速度的一段時(shí)間。從表3和圖6中可以看出，在根據(jù)本發(fā)明澆鑄板材時(shí)，甚至是在澆鑄速度較高，比如超過(guò)約2.0m/min時(shí)，板材表面缺陷程度較輕，幾乎沒(méi)有檢測(cè)到冷軋薄鋼板表面缺陷，即便有缺陷其數(shù)量也很少。
從上述例子可以看出，根據(jù)本發(fā)明，最好能夠優(yōu)化工藝條件以達(dá)到以下條件(1)由鋼水靜壓對(duì)鑄模壁產(chǎn)生的相對(duì)推力增加，作用在凝固于鑄模鋼水表面附近的殼上，(2)在凝固殼的界面上夾雜物，熔渣，助熔劑和氣泡的吸收得到抑止，截留雜質(zhì)的可能性減小，以及(3)截留到凝固殼中雜質(zhì)的深度盡可能的減小。
因而，即使在高速下澆鑄，如高于約2.0m/min時(shí)仍可以得到高生產(chǎn)率和穩(wěn)定的運(yùn)行，無(wú)需表面處理就可以提供用于制造手機(jī)外殼的冷軋薄鋼板的高質(zhì)量板材。
例子2在轉(zhuǎn)爐中熔化并經(jīng)過(guò)RH處理的鋼水(約300噸)，由連鑄設(shè)備連鑄生產(chǎn)成板材，其中連鑄設(shè)備安裝有圖7A到7C中的磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，鋼水的成分為碳質(zhì)量百分含量為0.0015％，硅質(zhì)量百分含量0.02％，錳質(zhì)量百分含量0.08％，磷質(zhì)量百分含量0.015％，硫質(zhì)量百分含量0.004％，鋁質(zhì)量百分含量為0.04％，鈦質(zhì)量百分含量0.04％，其余為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。本例子中的生產(chǎn)條件列在表2中。浸入噴嘴是噴口形狀為方形的雙噴口噴嘴，向下噴出角度為15°。
然后測(cè)量了板材表面的偏析和非金屬夾雜物以及冷軋后由鑄造助熔劑造成的表面缺陷。測(cè)量結(jié)果列在表3中。
表面偏析是在板材研磨和蝕刻工序后由目測(cè)每1m2的偏析數(shù)量所推斷。另外，非金屬夾雜物以微粒提取法從澆鑄薄鋼板表面以下四分之一深度的地方提取。然后測(cè)量夾雜物的重量。還有，冷軋形成的線圈表面缺陷經(jīng)過(guò)目測(cè)，取樣并分析。可以得到由助熔劑造成的缺陷數(shù)量。為比較的目的，把由助熔劑造成的表面偏析、夾雜物量以及缺陷數(shù)量簡(jiǎn)化為指數(shù)，在所有條件中得到的最壞的結(jié)果被當(dāng)作指數(shù)10。每個(gè)結(jié)果是在它們滿足線形關(guān)系假設(shè)的基礎(chǔ)上對(duì)最壞結(jié)果的比值。
在表3中可以看出，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)澆鑄速度，鑄模的連鑄空間短邊長(zhǎng)度D，噴嘴浸入深度，短邊長(zhǎng)度D對(duì)浸入噴嘴噴口橫向?qū)挾萪的比值D/d同時(shí)被適當(dāng)?shù)乜刂疲?duì)鑄模中的鋼水采用適當(dāng)?shù)仉姶艤?，則表面偏析量，非金屬夾雜物量和有鑄造助劑造成的缺陷量會(huì)減少。
當(dāng)振蕩磁場(chǎng)的強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，卷入鋼水表面的助熔劑增加，導(dǎo)致表面質(zhì)量下降。另外，當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)，鋼水表面平面不能跟上磁場(chǎng)，對(duì)凝固殼的洗滌效果減弱，會(huì)導(dǎo)致氣泡數(shù)量和夾雜物缺陷增多。
表2A


類(lèi)型1振蕩磁場(chǎng)，類(lèi)型2變換磁場(chǎng)表2B

表3

*空白處沒(méi)有測(cè)量 COM.EX.對(duì)比例
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)超低碳鋼板材的方法，包括提供一種連鑄設(shè)備，包括具有短邊長(zhǎng)度D為約150到約240mm的澆鑄空間的鑄模，以及具有至少一個(gè)橫向?qū)挾葹閐的噴口的浸入噴嘴，其中D/d比值在約1.5到約3.0的范圍內(nèi)；通過(guò)浸入噴嘴將鋼水引入到鑄模中；以及在連鑄設(shè)備中以高于約2.0mm/min的澆鑄速度澆鑄鋼水，來(lái)生產(chǎn)碳質(zhì)量百分含量為約0.01％或更低的超低碳鋼板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以約185次/min或更低的頻率振動(dòng)鑄模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，澆鑄速度為約2.4m/min或更快。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其浸入噴嘴為雙噴口噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，D/d比值為約2.1到約2.9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，超低碳鋼板材是作為生產(chǎn)手機(jī)外殼的冷軋薄鋼板的原材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括采用電磁力對(duì)鑄模澆鑄空間內(nèi)的鋼水進(jìn)行滯流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中采用貫穿鑄模厚度并大致覆蓋整個(gè)鑄模的靜態(tài)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，其中包括上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下面。以及浸入噴嘴安裝在上端與下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中采用貫穿鑄模厚度在整個(gè)鑄模中靜態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的疊加來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，其磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，以及浸入噴嘴安裝在磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下端，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中采用貫穿鑄模厚度在整個(gè)鑄模中靜態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的疊加來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，使用的是上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，另外，在貫串鑄模厚度上用下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置在鑄模中產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)，上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下面，以及浸入噴嘴安裝在上端與下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中鋼水包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)約0.01％或更少的碳，質(zhì)量百分含量約0.01％到約0.04％的硅，質(zhì)量百分含量約0.08％到約0.20％的錳，質(zhì)量百分含量約0.008％到約0.020％的磷，質(zhì)量百分含量約0.003％到約0.008％的硫，質(zhì)量百分含量約0.015％到約0.060％的鋁，質(zhì)量百分含量約0.03％到約0.080％的鈦，質(zhì)量百分含量約0.002％到約0.017％的鈮，以及質(zhì)量百分含量0到約0.0007％的硼，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中鋼水包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.0005％到0.0090％的碳。
13.一種生產(chǎn)超低碳鋼板材的方法，包括通過(guò)浸入噴嘴將鋼水引入到一個(gè)具有短邊長(zhǎng)度D為約150到約240mm的澆鑄空間的鑄模，其浸入噴嘴具有至少一個(gè)橫向?qū)挾葹閐的噴口，其中D/d比值在約1.5到約3.0的范圍內(nèi)；以及在連鑄設(shè)備中以高于2.0mm/min的速度澆鑄鋼水，來(lái)生產(chǎn)碳質(zhì)量百分含量為約0.01％或更低的超低碳鋼板材。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括以185次/min或更低的頻率振動(dòng)鑄模。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，澆鑄速度為約2.4m/min或更快。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其浸入噴嘴為雙噴口噴嘴。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，D/d比值為約2.1到約2.9。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，超低碳鋼板材是作為生產(chǎn)手機(jī)外殼的冷軋薄鋼板的原材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括采用電磁力對(duì)鑄模澆鑄空間內(nèi)的鋼水進(jìn)行滯流。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中采用貫串鑄模厚度并大致覆蓋整個(gè)鑄模的靜態(tài)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，其中包括上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下面。以及浸入噴嘴安裝在上端與下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中采用貫串鑄模厚度在整個(gè)鑄模中靜態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的疊加來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，其磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置在包括鋼水表面平面的鑄模上部，以及浸入噴嘴安裝在磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下端，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中采用貫串鑄模厚度在整個(gè)鑄模中靜態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的疊加來(lái)產(chǎn)生電磁力滯流，使用的是上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，另外，還采用電磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置在貫串鑄模厚度整個(gè)鑄模中產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)，上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在包括鋼水表面平面的鑄模上部，下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置安裝在上端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的下面，以及浸入噴嘴安裝在上端與下端磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間，浸入深度設(shè)定在約200到約350mm之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中鋼水包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)約0.01％或更少的碳，質(zhì)量百分含量約0.01％到約0.04％的硅，質(zhì)量百分含量約0.08％到約0.20％的錳，質(zhì)量百分含量約0.008％到約0.020％的磷，質(zhì)量百分含量約0.003％到約0.008％的硫，質(zhì)量百分含量約0.015％到約0.060％的鋁，質(zhì)量百分含量約0.03％到約0.080％的鈦，質(zhì)量百分含量約0.002％到約0.017％的鈮，以及質(zhì)量百分含量0到約0.0007％的硼，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中鋼水包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.0005％到0.0090％的碳。
全文摘要
以高于2.0m/min的澆鑄速度，澆鑄碳質(zhì)量百分含量為約0.01％或更低的超低碳鋼板材，使用一個(gè)具有短邊長(zhǎng)度D為約150到約240mm的澆鑄空間的鑄模，以及一個(gè)具有每個(gè)橫向?qū)挾葹閐的若干噴口的浸入噴嘴，其中D/d比值在約1.5到約3.0的范圍內(nèi)。由此生產(chǎn)出無(wú)需對(duì)板材進(jìn)行如精整的表面處理的高表面質(zhì)量超低碳鋼板材。
文檔編號(hào)B22D11/00GK1597182SQ200410074808
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者系山誓司, 藤村俊生, 鈴木真, 上原博英, 松崎健, 多田睦, 三木祐司, 山內(nèi)章 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社