JP2004283849A - Method for producing continuously cast slab - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造鋳片の製造方法に関し、詳しくは、鋳片幅方向の完全凝固位置を制御しながら連続鋳造鋳片を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造においては、鋳造中、連続鋳造鋳片の完全凝固位置(以下、「クレータエンド位置」と記す)が鋳片のどの位置にあるかを判定することが、極めて重要である。クレータエンド位置を検出することが、鋳片の生産性や品質の向上に大きく貢献するためである。
【0003】
例えば、生産性を向上させるために鋳造速度を増加すると、クレータエンド位置は鋳片の鋳造方向下流側に移動する。クレータエンド位置が鋳片支持ロールの範囲を超えてしまうと、鋳片が静鉄圧により膨らみ(以下、「バルジング」と記す)、内質の悪化や巨大バルジングの場合には鋳造停止と云った問題が発生する。又、鋳片の中心偏析を低減して高品質化を図るための軽圧下操業では、クレータエンド位置を軽圧下帯に位置させるように鋳造速度や二次冷却水量を制御する必要がある。
【0004】
又、スラブ鋳片においては、その断面が扁平形状であるため、クレータエンド位置は幅方向で均一でなく、且つ、時間によってその形状が変動することが知られている。この幅方向で異なるクレータエンド形状も鋳片の品質や生産性を決める大きな要因となっている。
【0005】
例えば、鋳片の中心偏析を低減するためには、上記の軽圧下帯を用いた軽圧下操業であっても、クレータエンド位置を鋳片幅方向で均一にすることが必要である。鋳片幅方向でクレータエンド位置が異なる場合には、軽圧下帯における軽圧下量が鋳片幅方向各位置で異なり、軽圧下量の少ない位置では十分な中心偏析改善効果が得られない。又、生産性を向上させるために、鋳造速度を最大限にしていた場合には、クレータエンド位置の伸張した箇所が鋳片支持ロールの範囲を超えてしまうことがあり、この場合にはバルジングに伴う内質の悪化などと云った問題が発生する。
【0006】
このような問題を解決すべく、鋳片内部の凝固状態を判定する手段が多数提案されている。例えば、特許文献1には、横波超音波の発信器と受信器とを鋳片幅方向に走査させ、鋳片幅方向のクレータエンド形状を検出する装置が開示されている。又、特許文献2には、鋳片幅方向複数箇所で鋳片の凝固厚みを測定し、凝固厚みからクレータエンドの位置及び形状を推定し、その推定位置及び推定形状に基づいて鋳造速度又は二次冷却水量を変化させ、クレータエンドの位置及び形状を目標状態に制御する鋳造方法が開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開昭62―148851号公報
【0008】
【特許文献2】
特開昭57―139457号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献1には、クレータエンド形状を目標状態にするための具体的な方法が開示されておらず、又、特許文献2では、鋳造速度又は二次冷却水量を変更しており、鋳造速度を減速した場合には生産性が低下し、又、二次冷却強度を変更した場合には、鋳片表面温度が変化するため、鋳片の表面疵が多発する恐れがある。更に、特許文献2では、あくまでもクレータエンド形状を凝固厚みから推定しているため、その精度は直接クレータエンド位置を検出する場合に比べて劣ると云わざるを得ない。
【0010】
このように、従来、鋳片幅方向におけるクレータエンド位置を検出し、検出したクレータエンド位置即ちクレータエンド形状に基づいてクレータエンド形状を、連続鋳造機の生産性を落とすことなく、且つ、鋳片表面品質を低下させることなく、目標状態に制御する有効な手段は提案されていない。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋳片の幅方向で空間的且つ時間的に変動するクレータエンドの形状を捉え、連続鋳造機の生産性を落とすことなく、且つ、鋳片表面品質を低下させることなく、鋳片幅方向におけるクレータエンド形状を目標状態になるように制御しながら鋳造することのできる、連続鋳造鋳片の製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく、鋭意検討研究を行なった。以下に検討、研究結果を説明する。
【0013】
軽圧下帯を備えた連続鋳造機において、鋳造速度、二次冷却水量及び軽圧下帯での軽圧下量を種々変更して行った試験の結果から、鋳造中の連続鋳造鋳片において、鋳型内溶鋼湯面(以下、「メニスカス」と記す)に最も近いクレータエンド(以下、「最短クレータエンド」と記す。但し、鋳片短辺から100mmまでの範囲は過冷却になるのでこの範囲は除外する)の位置は、鋳造速度及び二次冷却水量に大きく依存し、一方、メニスカスから最も離れたクレータエンド位置(以下、「最長クレータエンド」と記す)は、二次冷却水量や鋳造速度のみならず、軽圧下帯における軽圧下量に大きく依存することが判明した。
【0014】
尚、軽圧下とは、鋳片の凝固収縮速度に見合った速度で鋳片を徐々に圧下して鋳片中心部の体積を減少させ、炭素、燐、硫黄などの溶質元素の濃化した未凝固相が、凝固収縮に起因して鋳造方向下流側の鋳片中心位置に移動しないように抑制することによって、鋳片の中心偏析を軽減する手法であり、又、軽圧下帯とは、軽圧下を実施するための装置であり、対向する鋳片支持ロールとのロール間の間隔が、鋳片の鋳造方向下流側に向かって徐々に狭くなるように設定され、鋳片に対して圧下力を付与することの可能なロール群である。本発明では軽圧下量を、鋳造方向1m当たりの鋳片圧下量で表示している。
【0015】
クレータエンド形状のうちで特に品質条件を規定するものは最長クレータエンド位置であり、最長クレータエンド位置を基準にして鋳造速度を制御した場合には鋳造速度が遅くなり、生産性を阻害するため好ましくない。又、鋳造速度の変更は、鋳型内における溶鋼の流動パターンを変化させ、モールドパウダーの巻き込み原因となることからも、最長クレータエンド位置の制御手段としては好ましくない。
【0016】
一方、軽圧下帯における軽圧下量を変更しても、生産性及び鋳片表面品質に対して何ら影響しない。従って、軽圧下量のみの変更によって最長クレータエンド位置を短縮することが可能であるならば、高い鋳造速度で鋳造することができ、高い生産性が確保される。
【0017】
そこで、本発明者等は軽圧下量を0.4mm/m〜1.1mm/mの範囲で変更した鋳造試験を行い、最長クレータエンド位置に及ぼす軽圧下量の影響を調査した。試験は真空高周波溶解炉を用いて、その組成がC:0.1mass%(以下、「%」と記す)、Si:0.3%、Mn:1.3%、P:0.005%、S:0.005%、Ti:0.01%、sol.Al:0.04%の中炭素鋼を溶製し、小型試験連続鋳造機(鋳片横断面形状:幅800mm、厚み100mm)を用い、鋳型内にモールドパウダーを添加して鋳造速度1.1m/minで鋳造した。クレータエンド位置には、電磁超音波の横波を発信させるセンサーと受信するセンサーとを一対とし、電磁超音波の横波を透過させることにより、鋳片の凝固状態を判定する凝固状態判定センサーを、鋳造方向に複数個設置した。これらのセンサーは、鋳片幅方向で移動可能であり、鋳片幅方向全体のクレータエンド位置を一対のセンサーで検出可能である。又、軽圧下帯はメニスカスから1.8〜6.0mの範囲に設置され、鋳片に対して圧下力を付加することの可能な直径220mmのロール群からなっている。
【0018】
その結果、軽圧下帯における軽圧下量を0.4mm/mとした場合(水準1)には、最短クレータエンド位置はメニスカスから2.4m位置、最長クレータエンド位置は4.5m位置であった。最短クレータエンド位置から最長クレータエンド位置までの距離(以下、「クレータエンド山谷差」と記す)は2.1mであった。
【0019】
軽圧下帯の軽圧下量を0.7mm/mとした場合(水準2)には、最短クレータエンド位置はメニスカスから2.3m位置、最長クレータエンド位置は3.4m位置であり、クレータエンド山谷差は1.1mであった。水準1に比べてクレータエンド山谷差は1.0m短縮することが確認できた。
【0020】
軽圧下帯の軽圧下量を1.1mm/mとした場合(水準3)には、最短クレータエンド位置はメニスカスから2.4m位置、最長クレータエンド位置は2.9m位置であり、クレータエンド山谷差は0.5mであった。水準2に比べてクレータエンド山谷差は0.6m短縮することが確認できた。
【0021】
これらの試験から、軽圧下帯における軽圧下量を変更することのみで、最短クレータエンド位置を実質的に変更させずに、最長クレータエンド位置を短縮させること、即ち、クレータエンド山谷差の短縮が可能であることが分かった。勿論、軽圧下量の変更に合わせて、鋳片の品質が損なわれない範囲内で鋳造速度や二次冷却水量を変更させることも有効な手段である。
【0022】
図1に、鋳造速度及び二次冷却水量を変更せず、軽圧下量のみを変更させた小型試験連続鋳造機における試験鋳造で得られた、クレータエンド山谷差と軽圧下量との関係を示す。
【0023】
本発明は、上記検討結果に基づきなされたもので、第1の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、鋳片を軽圧下するための軽圧下帯が備えられた連続鋳造機を用いて連続鋳造鋳片を鋳造する際に、電磁超音波の横波を鋳片に透過させることによってクレータエンド位置を検出し、検出された最短クレータエンド位置と、検出された最長クレータエンド位置との差に応じて、前記軽圧下帯における軽圧下量を変更し、最短クレータエンド位置と最長クレータエンド位置との差を減少させることを特徴とするものである。
【0024】
第2の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、第1の発明において、前記最短クレータエンド位置及び最長クレータエンド位置を軽圧下帯の範囲内に制御し、鋳片の中心偏析を低減することを特徴とするものである。
【0025】
第3の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、第2の発明において、前記軽圧下帯における軽圧下量を、0.5mm/m〜1.3mm/mの範囲内で変更することを特徴とするものである。
【0026】
第4の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、第2又は第3の発明において、前記最短クレータエンド位置と最長クレータエンド位置との差を2m以下に調整することを特徴とするものである。
【0027】
第5の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、第1の発明において、前記最長クレータエンド位置を、連続鋳造機の機端近傍に制御することを特徴とするものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図2は、本発明を実施したスラブ連続鋳造機の概略図である。
【0029】
図2に示すように、連続鋳造機1には、溶鋼を注入して凝固させるための鋳型2が設置されており、この鋳型2の下方には、対向する一対のロールを1組として複数組の鋳片支持ロール3が設置されている。そして、鋳片支持ロール3の下流側には、複数本の搬送ロール4と、搬送ロール4の上方に位置して鋳片14の鋳造速度と同期するガス切断機5とが設置されている。又、鋳片支持ロール3には、鋳型2の直下から下流側に向かって、第1冷却ゾーン7a、7b、第2冷却ゾーン8a、8b、第3冷却ゾーン9a、9b、及び、第4冷却ゾーン10a、10bの合計8つに分割された冷却ゾーンからなる二次冷却帯6が設置されている。
【0030】
二次冷却帯6の各冷却ゾーンには、エアーミストスプレー用又は水スプレー用の複数個のスプレーノズル(図示せず)が設置されており、スプレーノズルから鋳片14の表面に二次冷却水が噴霧される。尚、各冷却ゾーンにおいて、連続鋳造機1の反基準面側(上面側)の冷却ゾーンをaで表示し、基準面側(下面側)の冷却ゾーンをbで表示している。又、冷却ゾーンの設置数は図2では合計8であるが、連続鋳造機1の機長などに応じて幾つに分割してもよい。
【0031】
又、連続鋳造機1には、鋳片支持ロール3の一部として鋳片14を軽圧下するための軽圧下帯11が設置されている。軽圧下帯11は複数組の鋳片支持ロール3で構成され、対向する鋳片支持ロール3とのロール間の間隔が鋳片14の鋳造方向下流側に向かって徐々に狭くなるように設定され、鋳片14に対して圧下力を付加することの可能な構造になっている。尚、図2は、軽圧下帯11内で鋳片14の凝固が完了する状態になっているが、図2は中心偏析を防止するために軽圧下帯11内で凝固を完了させている図であり、鋳片14のクレータエンド17の位置を、連続鋳造機1の機端側、即ちガス切断機5側の鋳片支持ロール3の位置まで伸ばした操業も行われる。
【0032】
二次冷却帯6の下流側の鋳片支持ロール3の隙間には、鋳片14のクレータエンド17の位置を検出するための凝固状態判定装置の一部を構成する送信用横波電磁超音波センサー12(12a、12b)、及び受信用横波電磁超音波センサー13(13a、13b)が鋳造方向に3箇所設置されている。図2では、送信用横波電磁超音波センサー12及び受信用横波電磁超音波センサー13が鋳造方向に3箇所設置されているが、設置数は3に限る訳ではなく幾つでもよい。多いほどクレータエンド17の位置を精度良く検出することができるが、後述するように、1つでも最短クレータエンド位置及び最長クレータエンド位置が検出可能であり、検出精度と設備費との兼ね合いから適宜設置数を決めればよい。
【0033】
凝固状態判定装置は、鋳片14を挟んで対向配置させた送信用横波電磁超音波センサー12及び受信用横波電磁超音波センサー13からなるセンサー部と、送信用横波電磁超音波センサー12に送信信号を出力する送信出力系(図示せず)と、受信用横波電磁超音波センサー13にて受信した受信信号を処理する受信処理系(図示せず)とからなっている。送信用横波電磁超音波センサー12及び受信用横波電磁超音波センサー13は、鋳片14の幅方向に移動可能な取り付け架台(図示せず)に取り付けられており、センサー12とセンサー13とが同期して移動することにより鋳片14の幅全体でクレータエンド17を検出できる構成となっている。即ち、鋳片幅方向に移動可能であるので、クレータエンド17の鋳片幅方向の状況を把握することができる。
【0034】
送信用横波電磁超音波センサー12は、送信信号を横波の電磁超音波として発信し、鋳片14を透過した電磁超音波の透過信号を受信用横波電磁超音波センサー13が受信する。この受信信号を処理することによりクレータエンド17の位置検出が行なわれる。横波電磁超音波は溶鋼が残留している場合には鋳片14を透過せず、凝固が完了した時点以降で受信用横波電磁超音波センサー13に送信信号が伝播される。
【0035】
凝固状態判定装置のセンサー部の設置位置は、クレータエンド17の位置がそれよりも下流側に伸張して欲しくない位置の少し上流側位置、例えば軽圧下帯11の出口から0〜3m上流側などが望ましい。送信する超音波に横波を用い、センサー部をこの位置に設置すれば、鋳片幅方向にセンサー12,13をスキャンした場合、透過信号がぎりぎり到達した位置が最長クレータエンド位置となり、一方、透過信号の伝播時間が最も短くなった位置における伝播時間から求められる鋳片の平均温度から最短クレータエンド位置を求めることができるため、センサー部は鋳造方向に1箇所でも構わない。
【0036】
横波の場合、鋳片温度が低いほど透過速度は速くなる。鋳片幅方向においては最短クレータエンド位置に相当する部位の鋳片温度が最も低く、従ってこの部位で伝播時間が最も短くなる。即ち、鋳片幅方向で伝播時間が最も短くなる位置が、最短クレータエンド位置の延長線上となる。そして、伝播時間から鋳片の平均温度を求めることができるため、予め鋳片平均温度とクレータエンド位置との関係式を伝熱計算などによって求めておくことで、鋳片の平均温度からクレータエンド位置を推定することができる。このようにして最短クレータエンド位置を求めることができる。
【0037】
又、センサー部を幅方向にスキャンした時の最長伝播時間と最短伝播時間との比と、メニスカスから最長クレータエンド位置までの距離と最短クレータエンド位置までの距離との比と、の関係式を予め作成し、それに基づいて最長クレータエンド位置と最短クレータエンド位置との差が少なくなるように、軽圧下量を制御してもよい。この関係式は、最長クレータエンド位置及び最短クレータエンド位置を、当該凝固状態判定装置とは別の方法、例えば鋲打ち方法や鉛添加方法で得ることで求めることができる。この方法によれば、伝播時間の比だけで、メニスカスから最長クレータエンド位置までの距離と、メニスカスから最短クレータエンド位置までの距離との比を精度良く求めることができる。
【0038】
又、センサー部を幅方向にスキャンした時に最長伝播時間となる位置及び最短伝播時間となる位置の2箇所にセンサーを固定し、鋳造速度を上げていき、それぞれのセンサーの横波透過信号が消失する鋳造速度から、最長クレータエンド位置並びに最短クレータエンド位置を求めることもできる。
【0039】
このような構成の連続鋳造機1において本発明による連続鋳造鋳片の製造方法を以下のように実施する。
【0040】
浸漬ノズル(図示せず)を介して鋳型2内に溶鋼を鋳造する。鋳型2内に鋳造された溶鋼は鋳型2内で冷却されて凝固殻15を形成し、内部に未凝固層16を有する鋳片14として、鋳片支持ロール3に支持されつつ下方に連続的に引き抜かれる。鋳片14は軽圧下帯11により適宜な量の軽圧下量を付加されつつ二次冷却帯6で冷却され、凝固殻15の厚みを増大して、やがて中心部まで凝固を完了する。その際に、送信用横波電磁超音波センサー12及び受信用横波電磁超音波センサー13を備えた凝固状態判定装置によりクレータエンド17の位置を検出する。
【0041】
検出された鋳片幅方向のクレータエンド17の位置から、最短クレータエンド位置及び最長クレータエンド位置を求め、最長クレータエンド位置と最短クレータエンド位置との差、つまりクレータエンド山谷差に応じて、鋳片幅方向のクレータエンド山谷差が小さくなるように軽圧下帯11の軽圧下量を変更する。
【0042】
通常、最短クレータエンド位置及び最長クレータエンド位置の鋳片幅方向位置は鋳造中にも変化する。しかし、スプレーノズルの詰まりなどがない状態で鋳片14を冷却している場合には、最短クレータエンド位置は鋳片幅中央部に存在し、最長クレータエンド位置は、鋳片短辺面から200mm前後離れた位置に存在する。そのため、クレータエンド形状は図3に示すようなW型になっている場合が多い。但し、この場合にクレータエンド形状は鋳片14の中心に対して左右で対象ではなく、図3に示すように幅方向左右で差が生じる。このような場合に、クレータエンド山谷差は厳密には図中の差L1であるが、差L1及び差L2のどちらを基準として軽圧下量を変更しても良い。
【0043】
中心偏析を低減する目的で鋳造する場合には、最短クレータエンド位置及び最長クレータエンド位置の両者を軽圧下帯11の範囲内に制御する必要があり、従って、例えば最短クレータエンド位置が軽圧下帯11の中央部位置程度となるように鋳造速度及び二次冷却水量を調整し、更に、軽圧下量を変更してクレータエンド山谷差を小さくする。この場合、クレータエンド山谷差は小さいほど中心偏析が低減されるため、クレータエンド山谷差を2m以下に制御することが好ましい。
【0044】
又、鋳片14の中心偏析を軽減することを目的とした鋳造の場合には、軽圧下量は、0.5mm/m〜1.3mm/mの範囲で行うことが好ましい。軽圧下量が0.5mm/m未満では、中心偏析を軽減する効果が少なく、一方、1.3mm/mを超えると、過度の軽圧下量になり、負偏析が激しくなるため好ましくない。図4に、軽圧下量を変更した試験鋳造で得られた、鋳片中心部における炭素の偏析度と軽圧下量との関係を示す。
【0045】
連続鋳造機1の生産性を上げるべく、最大鋳造速度で鋳造する場合には、クレータエンド17の位置を連続鋳造機1の出側に位置させる必要があり、従って、例えば最短クレータエンド位置が図2に示す送信用横波電磁超音波センサー12aとセンサー12bとの間になるように鋳造速度及び二次冷却水量を調整し、更に、最長クレータエンド位置がセンサー12bの位置を超えないように、軽圧下量を変更する。
【0046】
このようにして鋳造した鋳片14をガス切断機5により切断して鋳片14aを得る。
【0047】
以上説明したように、本発明によれば鋳片幅方向のクレータエンド山谷差を小さくしながら鋳片14を製造することが可能であり、中心偏析の改善、連続鋳造機の生産性の向上などの副次的効果を得ることができる。
【0048】
【実施例】
図2に示す連続鋳造機(機長49.2m)を用い、表1に示す組成の低炭素鋼及び中炭素鋼を鋳造した。この連続鋳造機では、軽圧下帯がメニスカスから14.8〜31.8mの範囲に配置してある。鋳片断面サイズは厚みが250mm、幅が2100mmであり、鋳造速度を1.4m/min、二次冷却水量を、比水量で1.2l/minとして鋳造した。本実施例における鋳片の偏析度の調査方法は、鋳片の厚み方向に250mm、幅方向に20mm、鋳造方向に300mmの試料を鋳片から採取し、直径5mmのドリルを用い、鋳片厚み中心部位では20箇所、1/4厚み部位では4箇所から切粉を採取し、炭素・硫黄燃焼分析計にて分析した。偏析度(Cmax /C0 )とは、鋳片厚み方向中心部位における炭素の最大濃度(Cmax )と1/4厚み部位における平均基準濃度(C0 )との比であり、炭素が偏析していない場合は偏析度は1.0となる。
【0049】
【表1】
【0050】
先ず、最初に軽圧下帯における軽圧下量を0.4mm/mとして鋳造した。このときの最長クレータエンド位置はメニスカスから30.8mの位置、最短クレータエンド位置はメニスカスから28.2mの位置であり、クレータエンド山谷差は2.6mであった。この場合の偏析度(Cmax /C0 )は1.33であり、高い値となった。
【0051】
そこで、軽圧下量を0.9mm/mに変更し、その他の鋳造条件は同一のまま鋳造を続けた。その結果、最長クレータエンド位置はメニスカスから29.4m位置、最短クレータエンド位置はメニスカスから28.3m位置となり、クレータエンド山谷差が1.1mとなって、軽圧下量の変更によりクレータエンド山谷差を大幅に短縮することができた。又、この場合の偏析度(Cmax /C0 )は1.05であり、軽圧下量が0.4mm/mの場合に比べ、中心偏析が大幅に低減された。
【0052】
次に、軽圧下量を1.1mm/mに変更し、その他の鋳造条件は同一のまま鋳造を続けた。その結果、最長クレータエンド位置はメニスカスから29.5m位置、最短クレータエンド位置はメニスカスから28.3m位置となり、クレータエンド山谷差は1.2mで、軽圧下量が0.9mm/mの場合と比べてほとんど変化はしなかった。しかし、この場合の偏析度(Cmax /C0 )は0.98であり、若干の負偏析になっていた。これは、軽圧下量がやや大きすぎたために生じたと推測される。尚、負偏析とは(Cmax /C0 )が1未満の場合である。
【0053】
このように、軽圧下量を変更することにより、鋳片幅方向のクレータエンド山谷差を短縮することができ、更に、クレータエンド山谷差を2m以下にすることにより中心偏析を低減することができた。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、連続鋳造鋳片を製造する際に、鋳片幅方向におけるクレータエンド山谷差を小さく制御しながら鋳造することができ、その結果、鋳片の中心偏析の低減、並びに、鋳造速度上限値までの増速による生産性の向上などが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】クレータエンド山谷差に及ぼす軽圧下量の影響の1例を示す図である。
【図2】本発明を実施したスラブ連続鋳造機の概略図である。
【図3】クレータエンド形状の例を示す図である。
【図4】中心偏析度に及ぼす軽圧下量の影響の1例を示す図である。
【符号の説明】
1 連続鋳造機
2 鋳型
3 鋳片支持ロール
4 搬送ロール
5 ガス切断機
6 二次冷却帯
11 軽圧下帯
12 送信用横波電磁超音波センサー
13 受信用横波電磁超音波センサー
14 鋳片
15 凝固殻
16 未凝固層
17 クレータエンド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a continuously cast slab of steel, and more particularly to a method for producing a continuously cast slab while controlling a completely solidified position in a slab width direction.
[0002]
[Prior art]
In continuous casting of steel, it is extremely important to determine the position of the completely solidified position (hereinafter, referred to as “crater end position”) of the continuously cast slab during casting. This is because detecting the crater end position greatly contributes to the improvement of the productivity and quality of the slab.
[0003]
For example, when the casting speed is increased to improve productivity, the crater end position moves downstream in the casting direction of the slab. When the crater end position exceeded the range of the slab support roll, the slab swelled due to the static iron pressure (hereinafter, referred to as "bulging"). Problems arise. Further, in the light rolling operation for reducing the center segregation of the slab and improving the quality, it is necessary to control the casting speed and the secondary cooling water amount so that the crater end position is located in the light rolling zone.
[0004]
Further, it is known that the slab slab has a flat cross section, so that the crater end position is not uniform in the width direction and the shape varies with time. The different crater end shapes in the width direction are also major factors that determine the quality and productivity of the slab.
[0005]
For example, in order to reduce the center segregation of the slab, it is necessary to make the crater end position uniform in the slab width direction even in the light reduction operation using the light reduction band. When the crater end position is different in the slab width direction, the light reduction amount in the light reduction zone differs at each position in the slab width direction, and a sufficient center segregation improvement effect cannot be obtained at a position where the light reduction amount is small. Also, if the casting speed is maximized to improve productivity, the crater end position may extend beyond the range of the slab support roll, in which case bulging may occur. Problems such as deterioration of the internal quality occur.
[0006]
In order to solve such a problem, many means have been proposed for determining the solidification state inside the slab. For example, Patent Literature 1 discloses an apparatus that scans a transmitter and a receiver of a shear wave ultrasonic wave in a slab width direction and detects a crater end shape in the slab width direction. Further, in
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-62-148851
[Patent Document 2]
JP-A-57-139457
[Problems to be solved by the invention]
However, Patent Literature 1 does not disclose a specific method for setting the crater end shape to a target state, and
[0010]
As described above, conventionally, the crater end position in the slab width direction is detected, and the crater end shape is determined based on the detected crater end position, that is, the crater end shape, without lowering the productivity of the continuous casting machine, and An effective means for controlling the target state without deteriorating the surface quality has not been proposed.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the productivity of a continuous casting machine by capturing the shape of a crater end that varies spatially and temporally in the width direction of a slab. By providing a continuous cast slab production method capable of performing casting while controlling the crater end shape in the slab width direction to a target state without lowering the slab surface quality without reducing the slab surface quality. is there.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. The examination and research results are described below.
[0013]
In a continuous casting machine equipped with a light reduction zone, the casting speed, the secondary cooling water amount and the light reduction amount in the light reduction zone were variously changed. Crater end closest to the molten steel surface (hereinafter referred to as "meniscus") (hereinafter referred to as "shortest crater end". However, since the range from the short side of the slab to 100 mm is supercooled, this range is excluded. The position of) greatly depends on the casting speed and the amount of secondary cooling water, while the crater end position farthest from the meniscus (hereinafter referred to as the “longest crater end”) determines not only the amount of secondary cooling water and the casting speed but also It was found that the pressure largely depends on the light reduction amount in the light reduction zone.
[0014]
In addition, light reduction is to reduce the volume of the slab centrally by gradually reducing the slab at a speed corresponding to the solidification shrinkage speed of the slab, and to reduce the volume of solute elements such as carbon, phosphorus and sulfur. The solidification phase is a technique to reduce the center segregation of the slab by suppressing the solidification shrinkage from moving to the slab center position on the downstream side in the casting direction due to solidification shrinkage. This is an apparatus for performing the reduction, the interval between the rolls and the opposing slab support roll is set so as to gradually narrow toward the downstream in the casting direction of the slab, the rolling force on the slab Is a group of roles that can be provided with a. In the present invention, the light reduction amount is indicated by the slab reduction amount per meter in the casting direction.
[0015]
Among the crater end shapes, those that particularly define quality conditions are the longest crater end position, and when the casting speed is controlled based on the longest crater end position, the casting speed becomes slow, which is preferable because productivity is impaired. Absent. Further, the change of the casting speed changes the flow pattern of the molten steel in the mold and causes entrainment of the mold powder, so that it is not preferable as the control means of the longest crater end position.
[0016]
On the other hand, even if the amount of light reduction in the light reduction zone is changed, there is no effect on productivity and slab surface quality. Therefore, if the longest crater end position can be shortened by changing only the light reduction amount, casting can be performed at a high casting speed, and high productivity can be secured.
[0017]
Therefore, the present inventors conducted a casting test in which the light reduction amount was changed in the range of 0.4 mm / m to 1.1 mm / m, and investigated the effect of the light reduction amount on the longest crater end position. The test was performed using a vacuum high-frequency melting furnace, and the composition was C: 0.1 mass% (hereinafter, referred to as “%”), Si: 0.3%, Mn: 1.3%, P: 0.005%, S: 0.005%, Ti: 0.01%, sol. Al: 0.04% of medium carbon steel is melted, and a small test continuous casting machine (slab slab cross-sectional shape: width 800 mm, thickness 100 mm) is used to add mold powder into a mold and a casting speed of 1.1 m. / Min. At the crater end position, a solidification state determination sensor that determines the solidification state of the slab by forming a pair of a sensor that transmits a transverse wave of the electromagnetic ultrasonic wave and a sensor that receives the transverse wave of the electromagnetic ultrasonic wave, Several were installed in the direction. These sensors are movable in the slab width direction, and the crater end positions in the entire slab width direction can be detected by a pair of sensors. Further, the light reduction zone is provided in a range of 1.8 to 6.0 m from the meniscus, and is composed of a group of rolls having a diameter of 220 mm capable of applying a reduction force to the slab.
[0018]
As a result, when the light reduction amount in the light reduction zone was 0.4 mm / m (level 1), the shortest crater end position was 2.4 m from the meniscus, and the longest crater end position was 4.5 m. . The distance from the shortest crater end position to the longest crater end position (hereinafter referred to as "crater end valley difference") was 2.1 m.
[0019]
When the light reduction amount of the light reduction zone is 0.7 mm / m (level 2), the shortest crater end position is 2.3 m from the meniscus and the longest crater end position is 3.4 m. The difference was 1.1 m. It was confirmed that the difference between the crater end peak and valley was reduced by 1.0 m as compared with the level 1.
[0020]
When the light reduction amount of the light reduction zone is 1.1 mm / m (level 3), the shortest crater end position is 2.4 m from the meniscus, and the longest crater end position is 2.9 m. The difference was 0.5 m. It was confirmed that the difference between the crater end and the valley was reduced by 0.6 m compared to the
[0021]
From these tests, it is possible to shorten the longest crater end position without changing the shortest crater end position only by changing the light reduction amount in the light reduction zone, that is, to shorten the crater end peak-valley difference. It turned out to be possible. Of course, it is also an effective means to change the casting speed and the amount of secondary cooling water within the range where the quality of the slab is not impaired in accordance with the change in the light reduction amount.
[0022]
FIG. 1 shows the relationship between the crater end valley difference and the light reduction amount obtained by test casting in a small test continuous casting machine in which only the light reduction amount was changed without changing the casting speed and the secondary cooling water amount. .
[0023]
The present invention has been made based on the above-described study results, and the method for producing a continuous cast slab according to the first invention uses a continuous caster provided with a light reduction zone for lightly reducing the slab. When casting a continuous cast slab, the crater end position is detected by transmitting transverse waves of electromagnetic ultrasonic waves to the slab, and the difference between the detected shortest crater end position and the detected longest crater end position is calculated. Accordingly, the amount of light reduction in the light reduction zone is changed to reduce the difference between the shortest crater end position and the longest crater end position.
[0024]
The method of manufacturing a continuous cast slab according to a second aspect of the present invention is the method of the first aspect, wherein the shortest crater end position and the longest crater end position are controlled within a range of a low-pressure lower zone to reduce center segregation of the slab. It is characterized by the following.
[0025]
In the method for producing a continuous cast slab according to a third invention, in the second invention, the light reduction amount in the light reduction band is changed within a range of 0.5 mm / m to 1.3 mm / m. It is a feature.
[0026]
A method of manufacturing a continuous cast slab according to a fourth invention is characterized in that, in the second or third invention, a difference between the shortest crater end position and the longest crater end position is adjusted to 2 m or less. is there.
[0027]
A method of manufacturing a continuous cast slab according to a fifth invention is characterized in that, in the first invention, the longest crater end position is controlled near a machine end of a continuous casting machine.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a schematic view of a continuous slab casting machine embodying the present invention.
[0029]
As shown in FIG. 2, a continuous casting machine 1 is provided with a
[0030]
In each cooling zone of the secondary cooling zone 6, a plurality of spray nozzles (not shown) for air mist spray or water spray are installed, and the secondary cooling water is sprayed from the spray nozzle to the surface of the
[0031]
Further, the continuous casting machine 1 is provided with a
[0032]
In the gap between the slab support rolls 3 on the downstream side of the secondary cooling zone 6, a transmitting transverse electromagnetic ultrasonic sensor constituting a part of a solidification state determining device for detecting the position of the
[0033]
The solidification state determination device includes a sensor unit including a transverse
[0034]
The transmission transverse electromagnetic
[0035]
The installation position of the sensor unit of the coagulation state determination device is slightly upstream of the position where the
[0036]
In the case of shear waves, the lower the slab temperature, the higher the transmission speed. In the slab width direction, the temperature of the slab at the portion corresponding to the shortest crater end position is the lowest, and therefore the propagation time is shortest at this portion. That is, the position where the propagation time is shortest in the slab width direction is an extension of the shortest crater end position. Since the average temperature of the slab can be determined from the propagation time, the relation between the average temperature of the slab and the crater end position is determined in advance by heat transfer calculation or the like. The position can be estimated. In this way, the shortest crater end position can be obtained.
[0037]
Also, the relational expression between the ratio between the longest propagation time and the shortest propagation time when the sensor section is scanned in the width direction and the ratio between the distance from the meniscus to the longest crater end position and the distance from the shortest crater end position are given by: It may be prepared in advance, and the amount of light reduction may be controlled so that the difference between the longest crater end position and the shortest crater end position is reduced based on it. This relational expression can be obtained by obtaining the longest crater end position and the shortest crater end position by a method different from that of the solidification state determination device, for example, a tacking method or a lead addition method. According to this method, the ratio between the distance from the meniscus to the longest crater end position and the distance from the meniscus to the shortest crater end position can be obtained with high accuracy only by the ratio of the propagation times.
[0038]
Also, when the sensor is scanned in the width direction, the sensors are fixed at two positions, the longest propagation time and the shortest propagation time, and the casting speed is increased, and the transverse wave transmission signal of each sensor disappears. From the casting speed, the longest crater end position and the shortest crater end position can be determined.
[0039]
In the continuous casting machine 1 having such a configuration, the method for producing a continuous cast slab according to the present invention is performed as follows.
[0040]
Molten steel is cast into the
[0041]
From the detected position of the
[0042]
Usually, the positions of the shortest crater end position and the longest crater end position in the slab width direction also change during casting. However, when the
[0043]
When casting for the purpose of reducing the center segregation, it is necessary to control both the shortest crater end position and the longest crater end position within the range of the light pressure
[0044]
Further, in the case of casting for the purpose of reducing the center segregation of the
[0045]
When performing casting at the maximum casting speed in order to increase the productivity of the continuous casting machine 1, it is necessary to position the
[0046]
The
[0047]
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture the
[0048]
【Example】
Low carbon steel and medium carbon steel having the compositions shown in Table 1 were cast using a continuous casting machine (machine length 49.2 m) shown in FIG. In this continuous casting machine, the low pressure lowering zone is arranged in a range of 14.8 to 31.8 m from the meniscus. The slab had a cross-sectional size of 250 mm in thickness and 2100 mm in width, and was cast at a casting speed of 1.4 m / min and a secondary cooling water amount of 1.2 l / min as a specific water amount. The method for investigating the degree of segregation of the slab in the present embodiment is as follows. A sample of 250 mm in the thickness direction of the slab, 20 mm in the width direction, and 300 mm in the casting direction is sampled from the slab, and a slab thickness of 5 mm is used. Chips were collected from 20 places at the center and 4 places at the 1/4 thickness part, and analyzed by a carbon-sulfur combustion analyzer. The degree of segregation (C max / C 0 ) is the ratio of the maximum concentration of carbon (C max ) at the center of the slab in the thickness direction to the average standard concentration (C 0 ) at a quarter thickness, and the carbon segregates. If not, the degree of segregation is 1.0.
[0049]
[Table 1]
[0050]
First, casting was performed at a light reduction amount of 0.4 mm / m in the light reduction zone. At this time, the longest crater end position was 30.8 m from the meniscus, the shortest crater end position was 28.2 m from the meniscus, and the crater end valley difference was 2.6 m. In this case, the degree of segregation (C max / C 0 ) was 1.33, which was a high value.
[0051]
Therefore, the light reduction was changed to 0.9 mm / m, and the casting was continued while the other casting conditions were the same. As a result, the longest crater end position is 29.4 m from the meniscus, the shortest crater end position is 28.3 m from the meniscus, and the crater end valley difference is 1.1 m. Could be greatly reduced. In this case, the degree of segregation (C max / C 0 ) was 1.05, and the center segregation was significantly reduced as compared with the case where the light reduction amount was 0.4 mm / m.
[0052]
Next, the light reduction amount was changed to 1.1 mm / m, and the casting was continued while the other casting conditions were the same. As a result, the longest crater end position is 29.5 m from the meniscus, the shortest crater end position is 28.3 m from the meniscus, the crater end valley difference is 1.2 m, and the light reduction amount is 0.9 mm / m. There was little change in comparison. However, in this case, the degree of segregation (C max / C 0 ) was 0.98, indicating a slight negative segregation. This is presumed to have occurred because the light reduction amount was slightly too large. Note that negative segregation is a case where (C max / C 0 ) is less than 1.
[0053]
As described above, by changing the light reduction amount, the crater end peak-valley difference in the slab width direction can be reduced, and the center segregation can be reduced by setting the crater end peak-valley difference to 2 m or less. Was.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, when manufacturing a continuous cast slab, casting can be performed while controlling the crater end peak-valley difference in the slab width direction to be small, and as a result, reduction of center segregation of the slab, and casting It is possible to improve the productivity by increasing the speed to the upper limit value of the speed, and to bring about an industrially beneficial effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the effect of a light reduction amount on a crater end peak-valley difference.
FIG. 2 is a schematic view of a continuous slab casting machine embodying the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a crater end shape.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the effect of a light reduction amount on the degree of center segregation.
[Explanation of symbols]
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