CN1048203C - 薄铸片的连续铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种薄铸片的连续铸造方法，是用夹辊装置压下未凝固铸片而制造薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，用下述①～②的工序铸造薄铸片。①将定常铸造速度暂时降低到压下后的薄铸片在未凝固压下区域内完全凝固的铸造速度。②压下后的薄铸片厚度回复到压下开始前的原来厚度后，再将铸造速度增至定常铸造速度，并释放压下时的压下力。

Description

薄铸片的连续铸造方法

本发明涉及薄铸片的连续铸造方法，特别涉及一种在进行未凝固压下的连续铸造中，释放未凝固压下的压下力，能防止内部质量缺陷并能变更铸片厚度的薄铸片连续铸造方法。

具有代表性的薄板制造方法，是把从连续铸造法得到的铸片暂时冷却后，再用轧制工序轧制的方法。该方法中，铸造后被空冷了的铸片在热轧制时，必须再加热，因此消耗能量多。

近年来，着眼于大幅度地减少能耗，开发出热轧直连工序，即，把从连续铸造机中出来的铸片不经冷却地供给轧制机。由于是采用薄铸片，在热轧制直连工序中可省略掉粗轧工序，所以，当前的课题是进一步开发薄铸片的连续铸造技术。

采用该薄铸片的热轧直连工序，由于可省略掉粗轧等工序，所以，能更有效地实现整个制铁工序的节能化、作业的合理化。

因此，在现有技术中，最近提出了所谓的未凝固压下法，即，在制造薄铸片时，不减薄铸模本身的厚度，而是将铸模厚度做成与已往相同的厚度进行铸造，在铸片中心部未凝固的状态下，压下该未凝固的铸片，由此制成薄铸片。

但是现在，希望能实现以下的连续铸造操作以适应不同的钢种、生产量及后工序的卷材板厚等，即，在铸造中也能控制铸片厚度的变化，不仅压下铸造中的未凝固铸片，而且在未凝固压下时释放压下力，使被压下铸片回复到原来的厚度或别的厚度，进行连续铸造的操作。但是，这种情况下，在铸片从一种厚度变为另一种厚度的区域内，不可避免地存在着非定常部。

通常，在未凝固压下法中，由于原来的铸模厚度小，浸没喷嘴与已往相比不得不减薄耐火物厚度，所以，因耐火物熔损易引起喷嘴的折损。因此，喷嘴寿命缩短，只能做到钢水提取锅3锅量的钢水的连铸，而已往能做到7～8锅量的连铸。因此，由于连铸被限制，从提高成品率的观点出发，如何减少上述的非定常部是个重要的课题。

而且，在铸造中释放压下力时，在铸片内产生缺陷，由该压下力释放而产生的内部缺陷部全部成为非定常部。为此，尤其需要一种能提高成品率的、在压下力释放时也能防止铸片内部缺陷的铸造方法。

因此，在压下力释放时，不仅要能缩短非定常部的长度，而且要确保质量，同时提高成品率。

但是，在现有技术中，关于如何缩短该非定常部的长度及防止未凝固压下时的因压下力释放而产生的内部缺陷，均尚无任何记载。

本发明的目的在于提供一种薄铸片连续铸造方法，该方法是薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，能防止铸片的内部缺陷，并且在铸造中释放压下力而变更铸片厚度。

本发明的另一目的在于提供一种薄铸片连续铸造方法，该方法是薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，能防止铸片内部缺陷，并且能尽可能地减小非定常部的长度，在铸造中释放压下力而变更铸片厚度。

但是在铸造中释放压下力时，仅仅控制压下位置是不可能减少非定常部长度及确保质量的。例如，如果在一定的铸造速度下释放压下力，则未完全凝固的未凝固铸片不再受到轧辊的压下力，在其内部未凝固层的钢水静压作用下，铸片再次胀起而产生鼓胀现象。该胀起导致铸片内部的中心偏析恶化或内部裂纹等，使非定常部的质量恶化。

这里，将释放压下辊的压下力的操作称为释放操作。把释放操作的开始点设定为铸片的变更点通过最后压下辊的时点，然后再释放压下力，使铸片回复到所需厚度。关于这一点，本发明者有如下的见解。

先压下在铸造中有未凝固层的铸片，例如在使铸片厚度向增大的方向变更时，凝固前端(铸片完全凝固的位置)如果总是在未凝固压下的区域内，则在同一冷却条件下，也不会产生胀起等问题。

在铸片厚度的变更时，①  在铸片变成目标值厚度时，例如从定常铸造速度暂时降低到该薄铸片在未凝固区域内完全凝固的铸造速度以下，在此时的冷却条件下，将凝固前端带到压下区域终了位置的上流侧，并在此期间释放未凝固压下时的压下力。  ②  在使该薄铸片的厚度回复到目标值厚度后，将铸造速度增速至目标值厚度的定常铸造速度。

通过采用上述的方法，铸片内部未见缺陷，并能变更铸片厚度，由此做出了本发明。

因此，从广义上说，本发明的薄铸片连续铸造方法，是在压下区域压下有未凝固层的铸造中的铸片而制造薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，其特征在于，例如通过控制铸造速度，把凝固前端带到压下区域终了位置的上流侧，并在该期间释放未凝固压下时的压下力，使这时的铸片厚度回复到目标值厚度。

另一方面，本发明的薄铸片连续铸造方法，是在压下区域压下有未凝固层的铸造中的铸片而制造薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，其特征在于，使铸造速度变更为变成目标值厚度的薄铸片在未凝固压下区域内完全凝固的铸造速度以上或以下，这样，将凝固前端带到压下区域结束位置的上流侧，同时，在铸造速度的变更途中或变更后，释放压下力，其时的铸片厚度厚度回复到目标值厚度后，将铸造速度回复到预定的铸造速度，例如其时的定常铸造速度。

本发明的较好实施例中，最好在铸片的变更点通过来凝固压下区域终点的同时或之前，开始变更铸造速度。

图1是表示实施本发明方法的连续铸造机构造的侧向纵断面图。

图2是说明用本发明方法变更铸片厚度时，铸片厚度和铸片速度变化的例子。图3是与图2同样的说明图，表示对照例中的铸片厚度变更操作。

图4是表示用本发明的压下力释放方法、在压下力释放过渡期的铸片形状的长度方向侧面图。

图5是表示对照例中的压下力释放过渡期的铸片形状的长度方向侧面图。

图6是表示对照例中的压下力释放过渡期的铸片内部质量的长度方向侧面图。图7是表示实施例结果的图表。

图1是实现本发明方法的连续铸造机(以下仅称为铸造机)基本构造的说明图。

图中，铸造机备有铸模1、夹辊装置2和夹送辊装置3。铸造机的型式可为通常的弯曲型或VB型等任意型式。夹辊装置2的一部分由驱动辊组4′和轧辊组4构成。在夹辊装置2内，设有未凝固压下区域7，该未凝固压下区域7用于压下未凝固铸片11而制成薄铸片12，由在轧辊4和/或驱动辊4′上备有压下缸体5的若干段6构成。

夹辊装置2内的未凝固压下区域7，如图所示，共由5段构成，位于距铸模1内的钢水9的弯液面10约6m处。夹送辊装置3通常由设在夹辊装置2下流侧的夹送辊组8构成。

铸模1的厚度约为90～150mm，宽度约为1000～1800mm。铸片的未凝固压下的目标厚度约为30～70mm。因此，上述铸造机中的未凝固压下模式，在各段的压下量最好约为5～35mm。

定常铸造速度最好在3.0～5.0m/min。为了确保这样的铸造速度，要预先调节好冷却条件。由于铸造速度因铸片厚度而异，在以下的说明中，有时仅称为预定铸造速度。

但是，由于生产安排的原因，因钢种结构和铸造速度的关系，有时必须在铸造中释放压下力，使铸片厚度例如从50mm回复到100mm的原厚度并继续铸造。

这种情况下，如果不降低铸造速度而仅仅释放压下力时，虽然由压下而凝固壳完全压接的部分，即使轧辊压下力释放也不会产生鼓胀现象，但是，在压下部位未完全凝固的部分，随着轧辊压下力的释放，会产生鼓胀现象。

也就是说，从开始压下的位置到压下结束部位的部分中，如果立即释放压下力，则由于凝固前端移至压下区域终点的上流侧，因内部的胀起而产生鼓胀现象，导致内部裂缝及中心偏析等，使内部质量恶化的可能性增加。

因此，压下力的释放不是在铸片的变更点通过压下区域后立即进行，而是把铸造速度暂时降低到压下后的薄铸片在未凝固压下区域内完全凝固的速度后进行，或者与降低铸造速度的同时进行，这样，可以避免压下力释放过度期中的鼓胀现象，铸片厚度能渐渐地回复到原来的厚度。

用该压下力释放方法，在铸片制造中，可避免厚度变更过渡期中的内部质量恶化，可提高成品率地进行连续铸造。

下面参照图2具体说明本发明的方法。图2是表示用本发明方法在变更铸片厚度时，铸片厚度和铸造速度变化的例子。

本实施例中，以定常状态进行未凝固压下，将铸片厚度从100mm压至50mm，再将其回复至100mm厚。铸造速度的变更与压下力释放同时进行，即，在铸片的变更点通过压下区域终点的时刻进行。

先用铸片厚度100mm、定常铸造速度4.0m/min开始铸造，在未凝固压下操作中，通过未凝固压下把铸片厚度压至50mm。然后，因生产安排等原因，要使铸片厚度从50mm回复到100mm。这时的铸造速度变更是在铸片的变更点通过了未凝固压下区域终点时开始，立即将铸造速度连续地降低至2.0m/min，同时压下力也连续地释放。这时的目标值铸造速度，是目标值厚度(本实施例中是100mm)的薄铸片在压下区域内完全凝固的铸造速度以下。因此，这时的铸造速度是因目标值铸片厚度而异的。换言之，虽然凝固前端随着铸造速度的降低及压下力的释放而变动，但只要该凝固前端存在于未凝固压下区域终点的上流侧，则此时的铸造速度及压下力的释放速度并无特别限制。

虽然此时的铸造速度的减速程度无特别限制，但最好在铸造机能力容许条件下，尽可能地加快减速率，这样可减少非定常的发生。图中长度a表示减速所需的时间。

减速至预定的铸造速度后，用该铸造速度继续铸造。在此期间继续释放压下力，实现了目标值的压下力释放值后，即确保了目标值铸片厚度后，开始使铸造速度复回到定常速度。到这时的长度b表示已从压下区域终点移至上流侧的凝固前端返回压下区域终点的时间。

也就是说，因铸造速度的减速而移到了上流侧的凝固前端，随着铸片厚度的增加又渐渐往下流侧移，经过时间b后，凝固前端返回到压下区域终点。之后，通过调节冷却条件，一边使凝固前端保持在该位置一边增加铸造速度。或者，也可以经过时间b后使凝固前端仍位于压下区域终点的上流侧，通过增加铸造速度使凝固前端返回压下区域终点。

图2中的长度a+b相应于非定常部的长度，将其尽可能地缩短可有效地提高成品率。将其缩短的具体办法是尽可能地缩小长度a(或者b)。

即，本发明的另一实施例中，是在铸片的变更点通过压下区域终点之前，开始变更铸造速度。该实施例的说明如下。

首先，以铸片的变更点通过压下区域终点的时刻为基准，设定变更铸造速度的时刻、即厚度变更开始时刻，求此时的变更的目标值铸造速度、即铸片(本实施例例中的铸片厚度是100mm)在压下终点位置完全凝固时的铸造速度，求得为2.0m/min。

接着，根据生产的安排，以压下区域终了位置为基准，先决定定常铸片厚度为100mm所需的时间。

然后，求出使铸造速度从4.0m/min降低到2.0m/min所需的时间。

例如，设铸造速度降低的减速率为2.0m/min²，在上述情况下，在1分钟内的铸造速度是2.0m/min，则至少需要1分钟。另外，距铸模内钢水弯液面6m位置处的未凝固压下区域终了位置处，成为定常铸速度需要3分钟。因此，在铸片厚度的变更点出了压下区域终点时、或者从该位置4分钟以内的上流位置处，开始降低铸造速度即可。

这样，在本发明中，每当铸片变更时，先从定常铸造速度降低到薄铸片在未凝固压下区域内完全凝固的铸造速度以下，设目标铸片厚度为100mm，从铸模内钢水弯液面到未凝固压下区域终点的距离为6m，则其时的铸造速度是在该位置的凝固壳厚度成为50mm的铸造速度。这种形成完全凝固的铸造速度的范围，取决于铸模厚度及未凝固压下区域长度等，一般约为1.0～2.0m/min。

另外，改变铸造速度时的变化程度即减速率或增速率的范围，最好在1.0～4.0m/min。

由于是连续铸造，使铸造速度降低时，未凝固压下区域中的铸造速度也同时降低，未凝固铸片在凝固壳厚度增大的状态下接受未凝固压下。由于这时的压下力没有施加轧制的能力，所以，如果凝固壳厚度增大，压下不中断，铸片厚度也增加到凝固壳厚度的2倍。

在上述例中，是将100mm厚度的铸片用未凝固压下压成50mm厚，再使其返回到100mm厚。但若要使其返回到70mm或80mm厚，也进行同样的操作。只是在这种情况下，需要在压下辊上设置位置传感器，控制铸造速度和压下位置，以便将铸片厚度返回到目标值厚度。

下面，说明本发明的实施例及其作用效果。

实施例

实施例1

用图1所示的弯曲型铸造机，以定常铸造速度5.0m/min铸造表1所示成分的中碳素铝镇静钢。铸模厚为100mm，宽为1500mm，对铸片进行未凝固压下操作，将其压至厚为50mm、宽为1500mm的目标值，并在途中使其回复至100mm厚。在铸片厚度为100mm时，在压下区域终点之前的完全凝固铸造速度是1.3m/min。

本实施例中，在定常状态，压下铸造机内的在铸造中有未凝固层的铸片，用未凝固压下将其压至50mm厚，铸造机内的压下区域设在夹辊装置的第1段到第5段的3m长度内，压下区域的终点在距铸模内钢水弯液面4m处。压下模式是每段为10mm的均等压下。

表1

                                                  (Wt％)

C	Si	Mn	P	S	Al	Fe
							0.12	0.045	0.80	0.015	0.008	0.045	bal.

本实施例中，采用2股辊型的铸造机，在第1股辊侧，用图2所示本发明压下释放法进行铸片厚度的回复操作。在本实施例中，由于在压下终点之前完全凝固的铸造速度是1.3m/min，所以，在铸造速度降低到1.3m/min的同时释放压下力，待铸片厚度回复到100mm后再回到定常铸造速度5.0m/min。在该变更操作中，凝固前端总是在压下区域终点的上流侧。

在第2股辊侧，作为对照例，是在保持着定常铸造速度的状态下，当变更点通过压区域后立即进行释放压下力的回复操作。图3是表示该对照例的铸造速度变化和铸片厚度变化相对于时间的图。从该图中可见，在压下区域结束时刻的铸片厚度、即压下辊的释放是连续进行的。

图4和图5分别表示通过本发明和对照例的变更操作得到的铸片的非定常部形状。图中，箭头方向是铸片的抽出方向即铸造方向。

在采用本发明方法的第1股辊侧，如图4所示，可将过渡期的铸片厚度从50mm渐渐变更到100mm。

另一方面，在对照例的第2股辊侧，过渡期的铸片因胀起，如图5所示，呈现为膨胀的鼓形。

检查铸片的断面组织，其结果是，在采用本发明方法的第1股辊侧，即使在铸片渐渐变厚的过渡期中，其内部质量也无异常，在后工序的轧制时也可进行轧制，卷绕特性良好。另一方面，在立即实施压下力释放的第2股辊侧，如图6所示，在鼓形铸片的横断面产生内部裂纹及2片裂纹，另外，还存在着重度的负偏析或正偏析，在轧制时也形成内部缺陷。

从上述可知，用本发明的方法进行未凝固压下时的压下力释放时，铸片内部质量不恶化，在铸造中可变更厚度，能大幅度提高成品率。

实施例2

本实施例中评价钢种的影响，重复实施例1，用定常铸造速度5.0m/min铸造表2所示的低碳素铝镇静钢。本实施例中，使100mm厚铸片在压下区域终了点之前完全凝固的铸造速度是1.3m/min。

表2

                                                  (wt％)

C	Si	Mn	P	S	Al	Fe
							0.05	0.045	0.85	0.015	0.008	0.045	bal.

本实施例的结果如下。

本实施例中，铸片厚度的变化也顺利地进行，在非定常部也无内部裂纹，无中心偏析，质量良好。

在对照例中，在非定常部从50mm向100mm变更时的压下力释放时，如图5所示，呈现鼓形，虽然不产生内部裂纹，但是，中心偏析及孔隙率恶化。

图7表示本实施例与对照例的内部质量比较，纵轴的内部质量编码用下面的基准表示为台阶形。内部质量代码    0：每10cm²水平断面积的孔隙面积率  0％

            1：        ″        ″            0～10％

            2：        ″        ″            10～30％

            3：        ″        ″            30～50％

            4：        ″        ″            50～70％

            5：        ″        ″            70％以上

这样，与实施例的中碳素钢材比较，虽然内部质量恶化少，但成品率低的结果未改变。

实施例3

本实施例中评价铸造速度的影响，重复实施例1，以定常铸造速度5.0m/min铸造表1所示中碳素铝镇静钢。

但是，本实施例中，是将50mm厚的铸片回复到100mm厚的目标厚度，在最初把减速的铸造速度作各种改变，把铸造速度定为1.3、2.0、3.0m/min。本实施例中，在压下区域终了之前的铸片完全凝固的铸造速度是1.3m/min。

本实施例中，由于把铸造速度变更为1.3m/min，铸片厚度依次从100mm→50mm→100mm变化。铸片内部质量良好，内部裂纹及中心偏析无恶化。

另一方面，在对照例中，由于铸造速度只降低到2.0和3.0m/min，在压下区域终了时，凝固壳厚度分别为40mm、33mm，在压下区域终了位置还残存着未凝固层，压下力释放时，如图5所示，非定常部变成为鼓形。其内部质量也不好，在释放时的铸造速度为2.0、3.0m/min的情况下，内部裂纹产生及中心偏析恶化，孔隙率增加，使成品率降低。

采用本发明的方法，在连续铸造过程中，也能连续地变更铸片厚度，其时，可防止表面性状及内部质量的降低，提高成品率，能高效率地制造各种尺寸的铸片。

Claims (7)

1.薄铸片的连续铸造方法，是通过在压下区域将带有未凝固层的铸造中的铸片压下而制造薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，其特征在于，把凝固前端带到压下区域终了位置的上流侧，同时在此期间变更未凝固压下时的压下力，使此时的铸片厚度回复到目标铸片厚度。

2.如权利要求1所述的薄铸片的连续铸造方法，是通过在压下区域将带有未凝固层的铸造中的铸片压下而制造薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，其特征在于，将铸造速度暂时地变更为变更后作为目标厚度的薄铸片在未凝固压下区域内完全凝固的铸造速度以上，使未凝固压下时的压下力变更，在此时的铸片厚度回复到目标厚度后，再使铸造速度回复到预定的铸造速度。

3.如权利要求2所述的薄铸片连续铸造方法，其特征在于，在铸片的变更点通过未凝固压下区域终点的同时，开始变更铸造速度。

4.如权利要求2所述的薄铸片连续铸造方法，其特征在于，在铸片的变更点通过未凝固压下区域终点之前，开始变更铸造速度。

5.如权利要求1所述的薄铸片的连续铸造方法，是通过在压下区域将带有未凝固层的铸造中的铸片压下而制造薄铸片的未凝固压下连续铸造方法，其特征在于，将铸造速度暂时地降低为变更后作为目标厚度的薄铸片在未凝固压下区域内完全凝固的铸造速度以下，使未凝固压下时的压下力释放，在此时的铸片厚度回复到目标厚度后，再将铸造速度增至预定的铸造速度。

6.如权利要求5所述的薄铸片连续铸造方法，其特征在于，在铸片的变更点通过未凝固压下区域终点的同时，开始降低铸造速度。

7.如权利要求5所述的薄铸片连续铸造方法，其特征在于，在铸片的变更点通过未凝固压下区域终点之前，开始降低铸造速度。

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