JP2010149150A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】横断面が矩形の鋳片を鋳造する際に、未凝固部を含む鋳片の短辺面の両側に打撃振動装置を配置し、前記鋳片の短辺面を連続して打撃することにより、前記鋳片に振動を付与しつつ鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、前記短辺面の打撃により発生する、下記(1)式および(2)式で定義される前記鋳片の長辺面の鋳片厚さ方向の変位曲線δ(x)と直線δ(x)=0.10mmの交点のうち、原点から遠いほうの交点の打撃位置からの距離が200mm以上となるように、振動エネルギー、ガイドロールの軸間距離および未凝固厚さを調整し、短辺面を打撃する鋼の連続鋳造方法である。δ(x)=exp[-1.5×{ln(x/(200×(ΔR/ΔR0)0.587))}2]×δmax …(1)、δmax=L0×(E/E0)0.5×(ΔR/ΔR0)×(t/t0)0.446 …(2)
【選択図】図1
Description
δ(x)=exp[−1.5×{ln(x/(200×(ΔR/ΔR0)0.587))}2]×δmax ・・・(1)
δmax=L0×(E/E0)0.5×(ΔR/ΔR0)×(t/t0)0.446 ・・・(2)
ここで、上記(1)式および(2)式中の各記号は下記の諸量を意味する。
x:鋳片短辺面の打撃位置を0とする、鋳片幅方向の距離(mm)、
δ(x):位置xにおける鋳片厚さ方向の変位(mm)、
δmax:鋳片厚さ方向の最大変位(mm)、
ΔR:短辺面を打撃する位置のガイドロールの軸間距離(mm)、
E:1セグメント片側当たりの打撃エネルギー(J)、
t:鋳片短辺面の打撃位置における鋳片の未凝固厚さ(mm)、
ただし、E0=39(J)、ΔR0=245(mm)、t0=26(mm)、L0=0.114(mm)である。
(1−1.鋳造試験条件)
図1は、本発明の連続鋳造方法を適用可能な連続鋳造機と打撃振動装置の配置を示す図であり、同図(a)は、連続鋳造機の側面図を示し、同図(b)は、連続鋳造機の打撃振動装置を設置した部分の平面図を示す。同図に示す連続鋳造機は、垂直曲げ型であり、鋳片の打撃振動装置を備える。
鋳片の短辺面を打撃しながら行った連続鋳造によって得られた鋳片の内部品質の評価を、中心ポロシティの発生状況を評価することにより行った。
中心ポロシティの発生状況は下記の方法により評価した。鋳片から採取した中心ポロシティの比体積算出用の試料は、比重測定の精度を勘案し、長さ(鋳片の厚さ方向)50mm、幅(鋳片の幅方向)100mm、厚さ(鋳片の鋳造方向)7mmの直方体とし、表面の加工精度はJISに基づく上仕上げ(三角記号▽▽▽:最大表面粗さ3.2μm)とした。中心ポロシティの発生がほとんどないとみられる鋳片の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置(以下、「1/4厚さ位置」ともいう)の密度を基準とし、厚さ中心部の密度から算出した中心ポロシティの比体積により中心ポロシティの発生状況を評価した。中心ポロシティ比体積Vpは、1/4厚さ位置の平均密度ρ0と、厚さ方向の中心の平均密度ρにより、下記(1)式で定義した。
Vp≡1/ρ−1/ρ0 ・・・(1)
−ΔVp≡Vp0−Vp1 ・・・(2)
図3は、1セグメント片側当たりの打撃エネルギーと中心ポロシティ比体積の減少量との関係を示すグラフである。同グラフは、異なる打撃エネルギーで打撃を行った各鋳片について、中心ポロシティ比体積の減少量−ΔVpを算出し、整理したものである。同グラフに示される関係から、1セグメント片側当たりの打撃エネルギーEが25Jを超えると、鋳片幅方向の端部において、中心ポロシティ比体積が減少する関係が確認された。同グラフにおける、1セグメント片側当たりの打撃エネルギーEと中心ポロシティ比体積の減少量−ΔVpとの関係について回帰式を算出すると、下記(3)式となる。
−ΔVp[cm3/g]=0.0049347×E[J]−1.297487 ・・・(3)
上記の知見を基に、さらに本発明者らは、鋳片短辺の打撃に関する上記結果の一般化を検討した。
L/L0=(E/E0)0.5 ・・・(a)
L/L0=(E/E0)0.5×(ΔR/ΔR0)×f(t,t0) ・・・(b)
ここで、f(t,t0)は鋳片の未凝固厚さの影響項を表す。f(t,t0)が無次元量t/t0の累乗に比例すると仮定すると、実験シミュレーション結果からfの一例として下記(c)式が得られた。
f(t,t0)=(t/t0)0.446 ・・・(c)
δmax≒δx=200mm=L0×(E/E0)0.5×(ΔR/ΔR0)×(t/t0)0.446 ・・・(4)
ここで、上記(4)式中の各記号は下記の諸量を意味する。
E:1セグメント片側当たりの打撃エネルギー(J)、
ΔR:短辺面を打撃する位置のガイドロールの軸間距離(mm)、
t:鋳片短辺面の打撃位置における鋳片の未凝固厚さ(mm)。
また、E0、ΔR0およびt0はそれぞれE、ΔRおよびtの中心ポロシティ低減効果がもっとも大きかった条件の数値、L0は中心ポロシティ低減効果がもっとも大きかった場合の鋳片厚さ方向の最大変位の代表条件であり、それぞれ下記の定数群(5)である。以下、この条件を条件(5)ともいう。
E0=39(J)、ΔR0=245(mm)、t0=26(mm)、L0=0.114(mm) ・・・(5)
δ(x)=exp[−1.5×{ln(x/(200×(ΔR/ΔR0)0.587))}2]×δmax ・・・(6)
図6は、鋳片厚さ方向の最大変位δmaxと中心ポロシティ比体積の減少量−ΔVpとの関係を示すグラフである。同グラフに示される関係は、前記(3)式と、前記条件(5)を適用してΔR=245(mm)、t=26(mm)とした前記(4)式とからδmaxと−ΔVpとの関係を求め、作成したものである。鋳片短辺面の打撃位置における鋳片の未凝固厚さtについては、鋳造速度0.7m/minの場合の伝熱凝固計算により打撃振動装置8が配置されたセグメントの入口における未凝固厚さを算出し、その値を用いた。
上記(6)式をxについて解くと、鋳片厚さ方向の変位δおよび短辺面を打撃する位置におけるガイドロールの軸間距離ΔRの関数として下記(7)式が得られる。
x=200×(ΔR/ΔR0)0.587×exp[{−ln(δ/δmax)/1.5}0.5] ・・・(7)
図8は、ガイドロールの軸間距離を変更した場合についての、1セグメント片側当たりの打撃エネルギーと振動到達距離との関係を示すグラフである。図8は、ガイドロールの軸間距離ΔRが245mmまたは400mmであること以外は、図7と同様の条件で打撃した場合についてのグラフである。同グラフに示される関係から、ガイドロールの軸間距離ΔRを245mmから400mmに広げると、振動到達距離x*が増大することがわかる。つまり、鋳片が、長辺長さと短辺長さの比が大きいスラブである場合には、鋳片幅が広く、ガイドロール間でのバルジングが生じやすいため、ガイドロールの軸間距離ΔRを大きく取ることができない。一方、鋳片が、長辺長さと短辺長さの比が小さいブルームである場合には、鋳片幅が狭く、ガイドロール間でのバルジングは少ないため、ガイドロールの軸間距離ΔRを大きく取ることができるので、打撃の効果を広い範囲で得ることができる点で有利である。
図9は、鋳片の幅方向両端のそれぞれの短辺面からの打撃の影響を示すグラフである。同グラフは、横軸を鋳片の幅方向中央から短辺面に垂直な方向の距離yとし、縦軸を鋳片厚さ方向の変位δとしている。打撃した鋳片は幅約400mmのブルームとし、ガイドロールの軸間距離ΔRを400mm、1セグメント片側当たりの打撃エネルギーEを45Jとして、鋳片の鋳造方向左側の短辺面のみ、または右側の短辺面のみを打撃した場合と、両側の短辺面を同時に打撃した場合とについての計算結果を示す。同グラフに示される結果から、鋳片の鋳造方向左側の短辺面のみを打撃した場合の鋳片厚さ方向の変位δLおよび右側の短辺面のみを打撃した場合の鋳片厚さ方向の変位δRを重畳すると、鋳片の両側の短辺面を同時に打撃した場合の鋳片厚さ方向の変位δDとなることがわかる。
5:凝固シェル、 6:ガイドロール、 7:鋳片、
7a、7b、7c、7d:鋳片試料、 8:打撃振動装置、 9:金型、
10:駆動部
Claims (2)
- 横断面が矩形の鋳片を鋳造する際に、未凝固部を含む鋳片の短辺面の両側に、打撃振動装置を少なくとも一対配置し、前記鋳片の短辺面を連続して打撃することにより、前記鋳片に振動を付与しつつ鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記短辺面の打撃により、下記(1)式および(2)式で定義される前記鋳片の長辺面の鋳片厚さ方向の変位曲線δ(x)と直線δ(x)=0.10mmとの交点が2箇所発生し、前記交点のうち、原点から遠いほうの交点の前記鋳片短辺面の打撃位置から鋳片幅方向の距離が200mm以上となるように、振動エネルギー、ガイドロールの軸間距離および未凝固厚さを調整して、短辺面を打撃することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
δ(x)=exp[−1.5×{ln(x/(200×(ΔR/ΔR0)0.587))}2]×δmax ・・・(1)
δmax=L0×(E/E0)0.5×(ΔR/ΔR0)×(t/t0)0.446 ・・・(2)
ここで、上記(1)式および(2)式中の各記号は下記の諸量を意味する。
x:鋳片短辺面の打撃位置を0とする、鋳片幅方向の距離(mm)、
δ(x):位置xにおける鋳片厚さ方向の変位(mm)、
δmax:鋳片厚さ方向の最大変位(mm)、
ΔR:短辺面を打撃する位置のガイドロールの軸間距離(mm)、
E:1セグメント片側当たりの打撃エネルギー(J)、
t:鋳片短辺面の打撃位置における鋳片の未凝固厚さ(mm)、
ただし、E0=39(J)、ΔR0=245(mm)、t0=26(mm)、L0=0.114(mm)である。 - 前記鋳片の相対する左右の短辺面を周期的に打撃する時間の位相を同一とすることにより、前記左右の短辺面それぞれにおける打撃によって発生する前記変位δ(x)を互いに重畳させ、該重畳された変位δ(x)を打撃位置の幅方向全体に亘って0.10mm以上とすることを特徴とする請求項1の鋼の連続鋳造方法。
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