专利名称：：用于双辊带坯连铸机的铸造辊的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于双辊带坯连铸机的铸造辊，更具体而言涉及这样一种用于双辊带坯连铸机的铸造辊，其中为了在铸造TWIP钢时避免条带表层中生成凹痕从而改善该条带的机械性能(包括提高拉伸强度和延伸率)，在该铸造辊表面上形成连续的气体通道，从而排出当铸造该条带时混入的气体，由此在铸造TWIP钢时避免条带表层中生成凹痕，特别地，形成连续的气体通道，从而降低常规凹痕指数(conventionaldentindex)并阻碍凹痕的形成。
背景技术：
：在常规的双辊带坯连铸工艺中，如图l中所示，中间包130中的钢水140供于两个水冷型铸造辊110之间，这两个铸造辊110以相反的方向转动；并且边缘屏障(edgedam)150通过浸入式注口120连接到两个铸造辊的相对表面；并且铸造辊110转动以使钢水140与铸造辊接触来将热量转移到铸造辊中。由此，使钢水快速凝固从而形成凝固壳，然后将该凝固壳使用辊距进行轧压变形，从而生成条带160。该辊在两侧装有边缘屏障150以避免钢水由其两侧漏出，其中所述边缘屏障150由陶资制成。此外，闭合的新月形护罩180装于辊上方从而使得在钢水表层上不生成氧化物等，并且该护罩中充满惰性气体。此外，在铸造辊110中有一个供给冷却水来冷却该铸造辊的冷却水孔。Cu辊由铜或铜合金制成，其表面可用耐磨材料如Ni或Ni+NiW镀覆，或可进行堆焊，此时该辊的外表面用含Cr以获得耐磨性的物质(weldclad)进行厚的涂覆作为焊层。该辊的表面进行表面处理如喷丸处理。条带在通过铸造辊110时被铸造，将该条带进行轧压下量为10~50%的流水线热轧，用水冷却，并在预定的绕组温度下进行绕组。TWIP(双诱发塑性)钢在模塑过程中表现出双相变性能，由此大幅度地提高其延伸率，从而确保其具有高强度和高塑性以使其可用于汽车钢3板。一般而言，TWIP钢为高Mn钢，其含有1.5%或更低的C以提高其强度并维持固液区，15.0~35.0%的Mn以稳定微结构中的奥氏体，以及0.1~6.0%的Al以在加工过程中稳定奥氏体并诱导双相变。在所述TWIP钢通过常规连续铸造法制造的情况下，铸造过程中造成很多裂缝，从而使得难以实现连续铸造。具体而言，当进行流水线热轧时，由于钢中含有较大量的Mn和Al组分，所产生的氧化垢是不均一的，并且发生选择性氧化。而且，氧化层不能被完全移除，而是粘在辊表面上，从而令人失望地产生很多凹痕。因此，进行不需要热轧工艺的双带坯连铸是极为有利的。作为具有高强度和高塑性的物质，TWIP钢应满足80kgf/nm^或更高的强度和40"/。或更高的延伸率。为了满足所述高强度和高塑性，如美国专利No.5431753中所公开的，钢应含有1.5%或更低的C、15.0~35.0%的Mn以及0.1~6.0%的Al,并且条带中应存在极少缺陷。EP1595622公开了一种表面处理方法，其中在钢通过带坯连铸方法制造的情况下，对铸造辊的表面进行激光凹陷处理(laserdimpleprocessing)以减少钢板的表面缺陷。所述表面处理可通过激光凹陷处理进行，或者凹陷处理可通过喷丸处理进行。当所述表面处理在辊表面上进行并铸造STS304钢时，可避免在条带表层中产生裂缝，由此使得制造没有缺陷的条带成为可能。然而，在进行所述表面处理并对TWIP钢进行带坯连铸的情况下，在条带表层中产生凹痕161，如图2中所示。图2(a)为一张扫描电子显微照片(SEM)，其图解了条带表层中凹痕161的表面；图2(b)为一张光学显微照片，其图解了条带表层中凹痕161的截面。凹痕161为在条带表层中生成的直径为0.5~3mm且深度为0.1~1m迈的半球形凹陷，甚至在轧压过程后其还部分留在条带表层中；因此其为一种表面缺陷，从而令人失望地导致拉伸强度和延伸率相当大幅度的降低。
发明内容本发明所要解决的技术问题因此，本发明是在考虑相关领域中存在的上述问题的情况下做出的，本发明的一个目的为提供一种用于双辊带坯连铸机的铸造辊，其在铸造TWIP钢时避免在条带表层中生成凹痕，从而改善条带的机械性能，包括提高拉伸强度和延伸率。技术方案为了达到上述目的，本发明的特征在于在铸造辊110的表层中形成连续的气体通道113。气体通道113的深度为0.03mm至O.3mm,其宽度为0.1mm至2mm,并且通道间隔为0.1mm至0.6mm。此外，气体通道113可为以下形式栅格式、在通过喷丸处理形成的凹陷中形成的栅格式连续气体通道、纵向形成的连续气体通道、或者使用激光在通过喷丸处理形成的凹陷中纵向精细地形成的连续气体通道。在本发明中，在使用带坯连铸工艺制造厚度为1~10mm的TWIP钢带时，在铸造含有1.5%或更低的C、15.0~35.0%的Mn、0.1~6.0%的Al以及余量的Fe和钢水中不可避免杂质的TWIP钢时在辊表层中形成气体通道以减少条带表面上所生成的凹痕。有益效果根据本发明，用于双辊带坯连铸机的铸造辊具有在其表层中形成的用于排出在铸造条带时混入的气体的连续气体通道，由此在铸造TWIP钢时避免条带表面上生成凹痕。具体而言，由于生成了连续的气体通道，凹痕指数可由常规值3.36。/。降低到0.04%或以下，并且生成凹痕的西格玛水平可由0.7升高至4.0。图1为一张图解了常规的双辊带坯连铸机的示意图2(a)为一张图解了常规条带表层中所生成凹痕的表面的扫描电子显微照片(SEM);图2(b)为一张图解了常规条带表层中所生成凹痕的截面的光学显微照片；图3(a)为一张图解了通过喷丸处理进行了表面处理的铸造辊的形状的示意图3(b)为一张图解了对用这样的铸造辊制造的条带的表层中凹痕所进行的实验的结果照片，所述铸造辊通过喷丸处理进行了表面处理；图4(a)为一张图解了经LBT处理的铸造辊表面的形状的照片；5图4(b)为一张图解了对用这样的铸造辊制造的条带的表层中凹痕所进行的实验的结果照片，所述铸造辊通过LBT进行了表面处理；图5(a)为一张图解了通过喷丸处理而在铸造辊表层中形成的凹陷的照片；图5(b)为一张图解了用具有凹陷的铸造辊铸造的条带表层中凹痕的照片，所述凹陷通过喷丸处理形成；图5(c)为一张图解了钢水与形成了凹陷的铸造辊接触的情形的示意图5(d)为一张图解了由于凹陷中气体的热膨胀而产生凹痕的情形的示意图6为一张图解了凹陷周围的部分被封闭的情形的照片；图7为一张图解了快速凝固实验^f义器的示意图8(a)为一张图解了本发明的形成了栅格式连续气体通道的铸造辊的表面的照片；图8(b)为一张图解了用本发明的形成了栅格式连续气体通道的铸造辊铸造的条带的表面的照片；图9(a)为一张图解了这样一种铸造辊表面的照片，其中所述铸造辊表面根据本发明通过喷丸处理而具有粗糙度然后精细地形成栅格式连续气体通道；图9(b)为一张图解了这样一种条带表面的照片，其中所述条带的铸造使用根据本发明通过喷丸处理而具有粗糙度然后精细地形成栅格式连续气体通道的铸造辊；图10(a)为一张图解了根据本发明纵向形成了连续气体通道的铸造辊的表面的照片；图10(b)为一张图解了用根据本发明纵向形成了连续气体通道的铸造辊铸造的条带的表面的照片；图11(a)为一张图解了这样一种铸造辊的表面的照片，在该铸造辊表面进行了喷丸处理然后纵向形成连续气体通道；图11(b)为一张图解了这样一种条带的表面的照片，其中所述条带的铸造使用进行了喷丸处理然后纵向形成连续气体通道的铸造辊；图12(a)为一张图解了这样一种铸造辊的表面的照片，在该铸造辊表面上进行喷丸处理然后使用激光精细地形成连续气体通道；6图12(b)为一张图解了这样一种条带的表面的照片，其中所述条带的铸造使用进行了喷丸处理然后使用激光精细地形成连续气体通道的铸造辊；图13(a)为一张图解了这样一种铸造辊的表面的照片，在该铸造辊表面上通过机械加工而纵向形成连续气体通道然后进行喷丸处理；图13(b)为一张图解了这样一种条带的表面的照片，其中所述条带的铸造使用通过机械加工而纵向形成了连续气体通道然后进行了喷丸处理的铸造辊；图14为一张图解了当根据本发明形成连续气体通道时条带表面的凹痕指数降低和分散性改善的曲线图；而且图15为一张本发明气体通道尺寸的曲线图。具体实施例方式以下结合附图将对本发明进行具体描述。当将TWIP钢铸造为条带时，在使用通过喷丸处理进行了表面处理的铸造辊(如图3中所示)和使用通过LBT进行了表面处理的铸造辊(如图4中所示)这两种情况下，条带表层中都产生了凹痕。所述凹痕为在条带表层中生成的直径为0.5~3mm且深度为0.1~1mm的半球形凹陷，甚至通过轧压下量为10~50%的流水线热轧还未被完全除去。由图5，可明显看到由铸造辊表层中的凹陷产生了凹痕。图5(a)图解了通过喷丸处理而在铸造辊表层中形成的凹陷，并且图5(b)图解了用具有通过喷丸处理形成的凹陷的铸造辊铸造的条带表层中的凹痕。所述条带表层中的凹痕对应于在铸造辊表层中通过喷丸处理所形成的凹陷。图5(c)图解了钢水160与形成了凹陷111的铸造辊110接触的情形。凹陷111未被钢水完全充满，相反，一些气体162存留其中。图5(d)图解了存留于凹陷中的气体162与热钢水接触从而热膨胀、结果令人失望地产生凹痕的情形。通常，在具有高氮溶解度的不锈钢的情况下，氮气溶于钢水中并且不发生热膨胀，从而避免了凹痕的生成。然而，在具有低氮溶解度的TWIP钢的情况下，生成凹痕161。此外，Mn在TWIP钢水中大量存在并且被大量挥发。如此挥发的Mn粘附于辊的表面，从而使钢水和辊之间紧密接触，使得凹陷之间的突出部被完全封闭从而抑制残余气体逸出，结果增强了热膨胀效应。图6图解了凹痕周围的部分被封闭的情形。如该图中所示，铸造辊表层中凹陷之间的突出部与钢水完全接触从而封闭该接触部分，使得凹陷中的气体不能逸出而是在其中发生热膨胀，从而令人失望地导致产生凹痕。因此，为了避免TWIP钢中产生凹痕，形成了用于排放凹陷111中残留气体的气体通道，并通过该气体通道排放气体162,从而避免热膨胀。图7图示了快速凝固实验仪器。如该图中所示，在快速凝固实验仪器中，装栽了少量钢水140，并且还装载了空气185,然后将用铸造辊材料形成的基材112浸入钢水中一段较短的时间，从而使得能够观察到在该基材表面上形成的凝固壳的表面。该仪器使得带坯连铸工艺的模拟成为可能。在本发明中，为了确立气体通道的可加工性并确定其合适尺寸，使用其中具有通过各种方法形成的气体通道的基材112以及上述快速凝固仪器进行实验。形成气体通道的方法包括蚀刻法、激光法和机械法。蚀刻法通过在辊表面上涂覆光致抗蚀剂、辐射光以使气体通道感光以及喷雾蚀刻剂以蚀刻辊上对应于气体通道的部分而进行。激光法通过在辊表面上照射激光从而熔融并挥发辊上对应于气体通道的部分、由此加工该气体通道而进行。机械法通过使用小的切削刀或刃具加工气体通道而进行。图8(a)示出了其上根据本发明形成栅格式连续气体通道的铸造辊的表面的照片，并且图8(b)示出了用根据本发明在其上形成栅格式连续气体通道的铸造辊铸造的条带的表面的照片。如这些图中所示，由于加工了栅格式气体通道113,在条带160的表层中没有生成凹痕，并且该条带具有与铸造辊表面形状互补的表面形状。这被认为是因为通过所形成的栅格式气体通道113排放了残余气体162,从而消除了该气体的热膨胀，因此避免了生成凹痕161。图9(a)示出了这样一种铸造辊的表面的照片，其中所述铸造辊表面根据本发明通过喷丸处理而具有粗糙度然后精细地形成栅格式连续气体通道；并且图9(b)示出了这样一种条带的表面的照片，其中所曰/形成了栅格式连续气体通道的铸造辊。如这些图中所示，通过喷丸处理形成的铸造辊的凹陷中的残余气体通过气体通道排出，从而在条带表层中未形成凹痕。图10(a)示出了其上根据本发明纵向形成连续气体通道的铸造辊表面的照片，并且图10(b)示出了用具有根据本发明纵向形成的连续气体通道的铸造辊铸造的条带的表面的照片。如这些图中所示，由于在铸造辊表层中纵向形成连续气体通道，因此在条带表层中未形成凹痕。图11(a)示出了这样一种铸造辊的表面的照片，在其上进行喷丸处理然后纵向形成连续气体通道；并且图11(b)示出了这样一种条带的表面的照片，所述条带的铸造使用进行了喷丸处理然后纵向形成了连续气体通道的铸造辊。如这些图中所示，由于在铸造辊表面上进行喷丸处理然后纵向形成连续气体通道，在条带表面上未形成凹痕。图12(a)示出了这样一种铸造辊的表面的照片，在其上进行喷丸处理然后使用激光纵向精细地形成连续气体通道；并且图12(b)示出了这样一种条带的表面的照片，其中所述条带是使用进行了喷丸处理然后使用激光精细地形成了连续气体通道的铸造辊而铸造的。如这些图中所示，由于在铸造辊表面上进行喷丸处理然后使用激光纵向精细地形成连续气体通道，在条带表层中未形成凹痕。图13(a)示出了这样一种铸造辊的表面的照片，在其上通过机械加工而纵向形成连续气体通道然后进行喷丸处理；图13(b)示出了这样一种条带的表面的照片，其中所述条带是使用通过机械加工而纵向形成了连续气体通道然后进行了喷丸处理的铸造辊而铸造的。如这些图中所示，在使用机械加工在铸造辊表层中纵向形成连续气体通道然后进行喷丸处理之后，在条带表层中未形成凹痕。由这些结果可证实，当在铸造辊表层中形成连续气体通道时，可避免形成凹痕。表l铸造辊的表面处理气体通道的尺寸(间距/深度/宽度)是否存在连续气体通道条带表层中是否生成凹痕是否处于本发明范围内喷丸处理凹陷一X是X9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>正如表l中所概括的，在本发明中，在铸造辊表层中形成连续气体通道，从而排出铸造条带时所混入的气体。因此，当铸造TWIP钢时，可避免在条带表层中形成凹痕。图14示出了一张图解了当根据本发明形成连续气体通道时条带表面的凹痕指数降低和分散性改善的曲线图。当在铸造辊表层中形成连续气体通道时，凹痕指数可由常规值3.36%降低到0.04%或以下，因此可将其降低99%。生成凹痕的西格玛水平可由0.7升高至4.0。凹痕指数使用以下公式计算。西格玛水平值通过计算规定平均数和规定极P艮值之间的差值比标准偏差多出的倍数而得，其基于短期工艺性能，并且作为表示该工艺性能的一个常用指数。西格玛水平的计算基于每百万次机会中的缺陷数(DPMO)。作为应用本发明的结果，凹痕指数的标准偏差由3.68%降低到0.06%,并且西格玛水平由0.7升高至4.0。公式1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中rii:在5()mmx50mm大小的条带中凹痕的数目，取决于凹痕直径，并且Di:在50mmx50mm大小的条带中凹痕的直径图15表示了本发明气体通道的尺寸。该气体通道的深度设定为至少0.03mm,且优选至少0.05mm。凹痕侧面轮廓线中气体通道的深度没有上限。然而，随着气体通道的深度增加，凝固性能和表面质量劣化，因此其深度应不大于0.3mm。TWIP钢水一般渗入气体通道的50%。因此，当加工深度为0.3mm的气体通道时，在条带表面上形成高为0.15mm的弯曲部分，但所述弯曲部分不影响流水线热轧后的表面质量。另一方面，当气体通道的深度过小--卜于0.03mm——时，在连续带坯连铸过程中该铸造辊的表面被磨损，从而难以发挥气体通道的作用。该气体通道的宽度为至少0.1mm，且优选O.15咖或以上。当气体通道的宽度低于O.1mm时，在带坯连铸过程中粘附于铸造辊表面上的杂质(钢水蒸气、钢水矿渣、氧化垢等)进入该气体通道中，从而堵塞气体通道，因此不能发挥气体通道的作用。此外，虽然所述杂质可使用毛刷滚刷出，但是构成4JN滚的线(直径0.1mm)不能进入宽度小于0.1腿的气体通道中，因此不可能实施该清洗工艺，从而大幅度地降低了气体通道的效果。在带坯连铸期间对辊的表面进行滚动挤压。在所述过程中，杂质可能被压紧于其上，或者辊表面的一部分可能被压实，导致没有气体通道效杲。此外，气体通道的宽度设定为2mm或更小，且优选0.7mm或更小。在气体通道的宽度超过2mm的情况下，钢水完全渗入该气体通道，从而使得气体通道的作用丧失。也就是说，要求气体通道的宽度为2mm或更小以使得钢水不完全渗入该气体通道。相邻气体通道之间的通道间隔应为0.1mm或更大。当对辊表面施加滚动挤压时，气体通道之间的间隔是承受较高压力的部分。因此，当将滚动挤压强烈地施加于所述部分时，如果通道间隔窄于0.1mm,则气体通道的耐久性降低。当气体间隔较窄时，可形成很多气体通道。在这种情况下，需要相当多加工时间和相当高费用。如图5中所见，在辊表层中通过喷丸处理形成的每个凹陷中需要一个或一个以上的气体通道。因此，通道间隔应设定为等于或小于通过喷丸处理所形成的凹陷的最小尺寸。当通过喷丸处理在辊表层中所形成的凹陷的直径为0.6-lmm时，通道间隔应最多设定为等于或小于0.6咖。然而，用于喷丸处理的丸的尺寸可不同，因此通道间隔应优选i殳定为0.5mm或更小。产业实用性如上所述，本发明的铸造辊可用于双辊带坯连铸以避免当铸造TWIP钢时在条带表层中形成凹痕。权利要求1.一种用于双辊带坯连铸机的铸造辊，在铸造辊(110)的表层中含有通过喷丸处理而形成的凹陷和连续气体通道(113)。2.权利要求1的铸造辊，其中气体通道(113)为栅格式连续气体通道。3.权利要求l的铸造辊，其中气体通道(113)为纵向形成的连续气体通道。4.权利要求1至3中任一项的铸造辊，其中气体通道(113)的深度为0.03mm至0.3mm，其宽度为0.1mm至2mm，并且通道间隔为0.1mm至0.6mm。5.权利要求4的铸造辊，其中气体通道(113)使用激光精细地形成。全文摘要本发明公开了一种用于双辊带坯连铸机的铸造辊，具体而言为这样一种用于双辊带坯连铸机的铸造辊，其中为了在铸造TWIP钢时避免条带表层中生成凹痕从而改善该条带的机械性能(包括提高拉伸强度和延伸率)，在该铸造辊表层中形成连续的气体通道，从而排出铸造该条带时混入的气体，由此在铸造TWIP钢时避免条带表层中生成凹痕，特别地，形成连续的气体通道，从而降低常规凹痕指数并阻碍凹痕的形成。文档编号B22D11/06GK101495255SQ200780028710公开日2009年7月29日申请日期2007年7月26日优先权日2006年8月2日发明者姜泰旭,崔周台,权五德,河万琎,郑成仁,金完洙申请人:Posco公司