JP2014500801A - How to increase the self-feeding capacity of large section cast blanks - Google Patents
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Abstract
鋳造ブランクの外表面を強制冷却して急速に凝固させるステップと、次に、断熱材または保温カバーにより鋳造ブランクの外表面の保温を行なって、鋳造ブランク表面と周囲環境との間の熱交換の強さを減じるステップと、鋳造ブランクの中心部の潜熱によって、鋳造ブランクの外表面の温度を上昇させて、ブランクの放射方向の温度勾配を減じて、鋳造ブランクの中心部で、同期して半溶融領域を形成し、鋳造ブランク中心部の同期した凝固を促進するステップと、を含む大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法。鋳造ブランク中心部が同期して凝固するとき、凝固ブランク表面がまだ高温状態にあって、中心部の凝固及び収縮によって生じる引張応力の動きによって、自己フィード能力を高める。この方法は、大断面金属鋳造ブランクに適用され、特に、大きな高さ−直径比を有し、軸方向の空隙が、上昇させるフィードでは改善できない大断面連続鋳造丸ビレットまたは正方形ビレットに適用される。本方法では、鋳造ブランクの収縮空隙、表面割れ及び内側空隙をなくすことができる。The step of forcibly cooling the outer surface of the casting blank to rapidly solidify, and then heat-insulating the outer surface of the casting blank with a heat insulating material or a heat insulating cover, for heat exchange between the casting blank surface and the surrounding environment. The step of reducing the strength and the latent heat in the center of the casting blank raises the temperature of the outer surface of the casting blank, reduces the radial temperature gradient of the blank, Forming a molten region and promoting synchronized solidification of the center of the cast blank, and increasing the self-feed capability of the large section cast blank. When the casting blank center solidifies synchronously, the solidified blank surface is still in a high temperature state and the self-feeding capability is enhanced by the movement of tensile stress caused by the solidification and shrinkage of the center. This method is applied to large section metal cast blanks, especially large section continuous cast round billets or square billets that have a large height-diameter ratio and the axial gap cannot be improved with a raised feed. . In this method, shrinkage voids, surface cracks and inner voids of the casting blank can be eliminated.
Description
本発明は、鋳造ブランク、例えば、幅広厚スラブ、丸／正方形／長方形大断面鋳造ブランクを製造する方法に関し、特に、大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法、並びに鋳造ブランクの収縮による空隙及び表面割れを除去する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing cast blanks, for example, wide and thick slabs, round / square / rectangular large section cast blanks, and more particularly to a method for increasing the self-feed capability of large section cast blanks, The present invention relates to a method for removing surface cracks.
幅広厚スラブ（特別スラブ）が、経済的な建設において広く適用されている。大量の幅広厚スラブが、大型船、海洋プラットフォーム、水力発電設備、火力発電ユニット、圧力容器、金型及び長距離パイプラインに用いられる。従って、幅広な厚い板に圧延するため、厚く大断面の幅広厚スラブに大きな需要がある。現在、あらゆる連続鋳造スラブの最大厚みは、４００ｍｍ未満である。もし、連続鋳造スラブを２００ｍｍ厚みの幅広な厚い板に圧延するのに適用される場合、小さな縮小比により、コアの性能を確実にすることは困難である。 幅広厚スラブを製造するための鋳型鋳造法やエレクトロスラグ再溶解法は、低い生産性や、低い成功率や、高いコストといった不利な点を有する。よって、６００ｍｍを越える厚みを有する幅広厚スラブを低コストで高効率に製造する技術の開発が急がれている。水冷鋳型による幅広厚スラブの製造技術が、迅速なやり方である。しかし、水冷鋳型法が、幅広厚スラブの製造に用いられるとき、大きな水冷の強さにより、幅広厚スラブの中心と表面の間に容易に大きな温度差を生じさせ、凝固中に大きな熱応力を生じさせ、スラブの表面とコアに割れを生じさせる。 Wide and thick slabs (special slabs) are widely applied in economic construction. Large quantities of wide and thick slabs are used for large ships, offshore platforms, hydroelectric power generation facilities, thermal power generation units, pressure vessels, molds and long-distance pipelines. Therefore, there is a great demand for a wide and thick slab having a large cross section for rolling into a wide and thick plate. Currently, the maximum thickness of any continuous cast slab is less than 400 mm. If applied to rolling continuous cast slabs into wide, thick plates with a thickness of 200 mm, it is difficult to ensure core performance with a small reduction ratio. Mold casting and electroslag remelting methods for producing wide and thick slabs have the disadvantages of low productivity, low success rate and high cost. Therefore, there is an urgent need to develop a technique for producing a wide slab having a thickness exceeding 600 mm at a low cost and with high efficiency. The technology for producing wide and thick slabs with water-cooled molds is a rapid method. However, when the water-cooled mold method is used for the production of wide-thick slabs, the large water-cooling strength easily creates a large temperature difference between the center and the surface of the wide-thick slabs, resulting in large thermal stresses during solidification. Causing cracks in the surface and core of the slab.
大型丸断面連続鋳造ブランが、一般の鋳型鋼インゴットに代わって用いられ、高い生産効率及び高い材料使用率により、優れた開発傾向を示す。大断鋳造ブランクは、原子炉、風力発電リング、並びに自動車、船及び機械に関連する結合軸タイプの部品に用いることができる。近年、大型断面鋳造ブランクの製造に、連続鋳造技術がより多く適用されるようになってきた。
この技術は下記のようなものである：液状の金属を水冷凝固装置に注ぎ、水冷凝固装置内の液状鋼を凝固させ、ダミーバーを用いて、凝固した部分を装置の下部から出して、連続的に鋳造を行って、ブランクの連続鋳造を実現する。
この技術は、下記のような欠陥を有する：この技術で製造された鋳造ブランクの高さ−直径比が大きいので、鋳造ブランクの軸フィードの実現が困難であり、鋳造ブランクの中心部に収縮や空隙が容易に起こり、更に、ブランクの外表面は、通常、強制冷却プロセスが実施されるので、外表面が超低温となって、結果として割れを生じさせる。これらの欠陥は、断面サイズで８００ｍｍ以上の丸連続鋳造ブランクｍｐ開発を制限している。
Large round cross-section continuous cast brans are used in place of general mold steel ingots, and show excellent development trends due to high production efficiency and high material utilization. Large cast blanks can be used in joint shaft type parts associated with nuclear reactors, wind power rings, and automobiles, ships and machinery. In recent years, more continuous casting techniques have been applied to the manufacture of large cross-section cast blanks.
This technique is as follows: liquid metal is poured into a water-cooled solidification device, the liquid steel in the water-cooled solidification device is solidified, and the solidified part is taken out from the lower part of the device using a dummy bar. To achieve continuous blank casting.
This technique has the following defects: The casting blank produced by this technique has a large height-diameter ratio, which makes it difficult to achieve axial feed of the casting blank and causes shrinkage to occur in the center of the casting blank. Voids can easily occur and, further, the outer surface of the blank is usually subjected to a forced cooling process, resulting in an ultra-low temperature on the outer surface, resulting in cracking. These defects limit the development of round continuous casting blanks mp with a cross-sectional size of 800 mm or more.
４００ｍを越える厚みの正方形または長方形断面の連続鋳造ブランクも、内部収縮、空隙及び表面割れの大きな欠陥を有する。 Continuous cast blanks with a square or rectangular cross-section with a thickness of over 400 m also have large defects of internal shrinkage, voids and surface cracks.
一般的に言って、ブランクの内部収縮、空隙及び割れをといった欠陥を克服するため、重力方向のブランクの連続した凝固を実現するため、より大きなフィーダヘッドまたは断熱（加熱）フィーダヘッドを適用する。しかし、大断面連続鋳造ブランクのフィーダヘッド比は非常に小さく、大断面連続鋳造ブランクの高さ−直径比は４より大きいので、鋳造ブランクの軸方向重力フィードは実現できない。 Generally speaking, larger feeder heads or insulated (heated) feeder heads are applied to achieve continuous solidification of the blank in the gravitational direction to overcome defects such as blank internal shrinkage, voids and cracks. However, the feeder head ratio of the large section continuous casting blank is very small, and the height-diameter ratio of the large section continuous casting blank is larger than 4, so that the axial gravity feed of the casting blank cannot be realized.
結論として、大断面鋳造ブランクの内部収縮、空隙及び表面割れが技術的ボトルネックとなって、より大きな断面サイズに向けた鋳造ブランクの開発を制限している。よって、凝固プロセスにおける大断面鋳造ブランクのフィード能力を増大することが、大断面鋳造ブランクの内部収縮、空隙及び表面割れといった欠陥の克服にとって、主要な重要性を有する。 In conclusion, internal shrinkage, voids and surface cracking of large section cast blanks have become technical bottlenecks, limiting the development of cast blanks for larger section sizes. Thus, increasing the feed capacity of large section cast blanks during the solidification process is of primary importance for overcoming defects such as internal shrinkage, voids and surface cracks in large section cast blanks.
（発明の概要）
本発明の目的は、大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高めることにより、大断面鋳造幅広厚スラブ、並びに丸及び長方形連続鋳造ブランクの中心収縮、空隙及び表面割れを除去するための方法を提供するものである。従って、５００ｍｍを越える直径を有する丸鋳造ブランク、または４００ｍｍを越える厚みを有する正方形若しくは長方形の鋳造ブランクを製造するための技術を開発することは有益である。
(Summary of Invention)
It is an object of the present invention to provide a method for removing large section cast wide slabs and center shrinkage, voids and surface cracks in round and rectangular continuous cast blanks by increasing the self-feed capability of large section cast blanks. Is. Therefore, it would be beneficial to develop a technique for producing round cast blanks having a diameter greater than 500 mm, or square or rectangular cast blanks having a thickness greater than 400 mm.
この目的を満たすため、本発明では、以下の技術的枠組みを適用する。
溶融金属を注いだ直後に、水冷、直接のスプレイ放水、霧状スプレイ放水またはエアブロウを用いて、鋳造ブランクの外表面を強制冷却するステップと、鋳造ブランクの外表面の温度が８００〜１０００℃に下がって、凝固層の厚みがブランク断面の厚みまたは直径の５〜３０％に達したとき、外表面の強制冷却を停止するステップと、を含む大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法である。
In order to satisfy this object, the following technical framework is applied in the present invention.
Immediately after pouring the molten metal, the step of forcibly cooling the outer surface of the casting blank using water cooling, direct spray water discharge, mist spray water discharge or air blow, and the temperature of the outer surface of the cast blank to 800-1000 ° C Lowering the forced cooling of the outer surface when the solidified layer thickness reaches 5-30% of the blank cross-section thickness or diameter, and increasing the self-feed capability of the large cross-section cast blank .
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法においては、凝固層の厚みが５０〜３００ｍｍに達したとき、外表面の強制冷却を停止する。 In the method for increasing the self-feeding capability of this large-section cast blank, when the thickness of the solidified layer reaches 50 to 300 mm, forced cooling of the outer surface is stopped.
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法においては、鋳造ブランクの外表面の冷却条件を制御して、鋳造ブランクの外表面を、材料の個相線より下の２００〜４００℃の温度に維持して、鋳造ブランクの外表面の凝固層を、低い変形抵抗の塑性変形領域に留まらせる。 In this method of increasing the self-feeding capacity of a large-section cast blank, the cooling condition of the outer surface of the cast blank is controlled so that the outer surface of the cast blank is brought to a temperature of 200 to 400 ° C. below the individual phase line of the material. Maintaining the solidified layer on the outer surface of the cast blank to remain in the low deformation resistance plastic deformation region.
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法においては、鋳造ブランクの強制冷却を停止した後、断熱材または保温カバーを用いて、鋳造ブランクの外表面を保温して、鋳造ブランクの外表面と周囲環境との間の熱交換の強さを減じると、鋳造ブランクの中心部の潜熱によって、鋳造ブランクの外表面の温度が上昇して、鋳造ブランクの放射方向の温度勾配を減じ、鋳造ブランクの中心部で半溶融領域を形成し、同期して凝固する。 In this method of increasing the self-feeding capacity of the large-section cast blank, after the forced cooling of the cast blank is stopped, the outer surface of the cast blank is kept warm by using a heat insulating material or a heat insulating cover. When the strength of heat exchange with the surrounding environment is reduced, the latent heat at the center of the casting blank increases the temperature of the outer surface of the casting blank, reducing the radial temperature gradient of the casting blank, A semi-molten region is formed at the center and solidifies synchronously.
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法においては、溶融金属の中心部が同期して凝固したとき、凝固及び収縮が、外表面の高温凝固層で起こる放射方向の引張応力を生成し、これにより凝固金属が塑性変形を起こして、外表面から鋳造ブランク中心部へ塑性的に移動して、鋳造ブランクの放射方向の自己フィードを実現する。 In the method of increasing the self-feeding capability of this large section cast blank, when the center of the molten metal solidifies synchronously, solidification and shrinkage generate radial tensile stress that occurs in the high temperature solidified layer on the outer surface, As a result, the solidified metal undergoes plastic deformation and plastically moves from the outer surface to the center of the cast blank, thereby realizing radial self-feed of the cast blank.
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法においては、溶融金属の中心部が同期して凝固して、放射方向の自己フィードを実現した後、鋳造ブランク表面及び鋳造ブランク中心部の温度がまだ高温状態にあり、このとき、高温で鋳型から外し、鋳造ブランクが要求する鋳型から外すときの温度が、８００℃より高い。 In this method of increasing the self-feeding capacity of the large-section cast blank, the center of the molten metal solidifies synchronously to achieve radial self-feed, and then the temperature of the cast blank surface and the center of the cast blank is still At this time, the temperature when removing from the mold at a high temperature and removing from the mold required by the casting blank is higher than 800 ° C.
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法においては、鋳造ブランクが要求する鋳型から外すときの温度が、好ましくは、８５０〜１，２００℃である。 In the method for increasing the self-feeding capability of the large-section cast blank, the temperature when removing from the mold required by the cast blank is preferably 850 to 1,200 ° C.
この大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法が、４００ｍｍより大きい厚みの正方形、長方形の連続鋳造ブランク、５００ｍｍより大きな直径の丸連続鋳造ブランク、及び６００ｍｍより大きい厚みの幅広厚鋳型スラブに適用される。 This method of increasing the self-feeding capability of large section cast blanks is applied to square, rectangular continuous cast blanks greater than 400 mm thick, round continuous cast blanks larger than 500 mm in diameter, and wide mold slabs greater than 600 mm thick. The
本発明では、下記のような有利な点を有する。
１．従来、鋳造ブランクは、通常、重力方向に沿った軸方向のフィードを行ってきたが、本発明では、鋳造ブランクの外部冷却条件を制御することによって、鋳造ブランクの凝固中において、重力方向と直交する方向の放射方向の自己フィードを実現する。
The present invention has the following advantages.
1. Conventionally, the casting blank has usually been fed in the axial direction along the direction of gravity. However, in the present invention, by controlling the external cooling condition of the casting blank, the casting blank is orthogonal to the direction of gravity during solidification of the casting blank. Realizes self-feeding in the radial direction.
２．大断面鋳造ブランクの凝固の初期段階において、本発明では、水冷手段、霧状冷却手段または空冷手段を適用して、鋳造ブランクと外部との間の熱交換係数を高めて、ブランク表面を急速に凝固させ、これによって、鋳造ブランク表面の強度を急速に高めて、鋳造ブランク表面の薄い凝固層に起因する温度割れや、凝固初期段階における低強度を防ぐ。 2. In the initial stage of solidification of a large section cast blank, the present invention applies water cooling means, mist cooling means or air cooling means to increase the heat exchange coefficient between the casting blank and the outside, thereby rapidly increasing the blank surface. It solidifies, thereby rapidly increasing the strength of the cast blank surface to prevent thermal cracking due to a thin solidified layer on the cast blank surface and low strength in the initial stage of solidification.
３．本発明では、鋳造ブランクの凝固層の厚みが、断面の直径または厚みの５〜３０％（通常、５〜３００ｍｍ）に達したとき、鋳造ブランクの外表面の強制冷却を停止する。このとき、凝固した外層は低温であって、凝固していない鋳造ブランク中心部の周囲領域に低温を与え、中心部の溶解金属の凝固速度を保証して、中心部の過大な結晶粒の生成を防ぐ。 3. In the present invention, when the thickness of the solidified layer of the cast blank reaches 5 to 30% (usually 5 to 300 mm) of the diameter or thickness of the cross section, forced cooling of the outer surface of the cast blank is stopped. At this time, the solidified outer layer has a low temperature and gives a low temperature to the surrounding area of the center part of the casting blank that has not been solidified, guaranteeing the solidification rate of the molten metal in the center part and generating excessive crystal grains in the center part. prevent.
４．鋳造ブランクの凝固の中期及び後期段階において、本発明では、鋳造ブランク表面の保温を行って、鋳造ブランク表面の温度を上昇させて、塑性領域に留まるようして、鋳造ブランク表面が、相対温度応力によって割れが発生するのを、効果的に防ぐ。 4). In the middle and late stages of solidification of the casting blank, in the present invention, the temperature of the casting blank is kept warm to increase the temperature of the casting blank surface so that it remains in the plastic region. Effectively prevents cracking.
５．鋳造ブランクの凝固の中期及び後期段階において、本発明では、鋳造ブランク表面の保温を行い、大断面鋳造ブランクの内部から外部における温度勾配を減じることができ、ブランク中心の大きな領域に同期させて半溶融領域を形成することができ、収縮空隙といった中心部の欠陥を回避することができる。 5. In the middle and late stages of solidification of the casting blank, the present invention can maintain the temperature of the casting blank surface, reduce the temperature gradient from the inside to the outside of the large-section casting blank, and synchronize with the large area at the center of the blank. A melting region can be formed, and defects at the center such as shrinkage voids can be avoided.
６．本発明により提供された方法によって、ブランクの中心部が同期して凝固するとき、凝固及び収縮により生成される放射方向の引張応力が、鋳造ブランクの外表面で凝固した高温凝固金属を駆動して、鋳造ブランク表面から中心部へ塑性的に移動させる。これにより、鋳造ブランクの凝固中における放射方向の自己フィードを実現して、鋳造ブランクの内部収縮及び空隙をなくすことができる。 6). With the method provided by the present invention, when the center of the blank is solidified synchronously, the radial tensile stress generated by solidification and shrinkage drives the hot solidified metal solidified on the outer surface of the cast blank. And plastically moving from the casting blank surface to the center. Thereby, the self-feed of the radial direction during solidification of a casting blank is implement | achieved, and the internal shrinkage | contraction and space | gap of a casting blank can be eliminated.
７．本発明により提供された方法により、大断面鋳造ブランクの放射方向の自己フィード能力を最大にして、鋳造ブランクのフィーダ加熱領域を減じて、大断面鋳造ブランクの材料利用率を改善することができる。 7). The method provided by the present invention can maximize the radial self-feed capability of the large section cast blank, reduce the feeder heating area of the cast blank, and improve the material utilization of the large section cast blank.
８．本発明は、大きな範囲に適用可能であり、丸、正方形または長方形大断面鋳造ブランク、幅広厚鋳型スラブ、及び他の大断面鋳造品の製造に用いることができる。 8). The present invention is applicable to a large range and can be used to produce round, square or rectangular large section cast blanks, wide and thick mold slabs, and other large section cast products.
９．本発明により提供された方法により、ブランクを高温で鋳型から外すことができ、ホットチャージも実現可能であって、生産効率を改善して、エネルギ消費を減らすことができる。 9. With the method provided by the present invention, the blank can be removed from the mold at high temperature, hot charging can also be realized, improving production efficiency and reducing energy consumption.
全体として、鋳造ブランクの異なる凝固ステージにおける外部冷却条件を制御することによって、本発明では、はじめに、鋳造ブランクの外表面を急速に凝固させて強度を高め、表面割れを回避する。次に、鋳造ブランクの表面に保温を行って、中心部の大きな領域に半溶融領域を形成することができ、鋳造ブランク表面の凝固層を比較的高い温度に維持して、塑性変形の実現を促進する。これにより、引き続く凝固において、同期した凝固及び固相の移動を生じさせ、鋳造ブランクの収縮プロセスを実現して、高温変形可能金属の放射方向の自己フィードの目的を満たす。これにより、鋳造ブランクの内部収縮及び表面割れをなくし、明らかに鋳造ブランクの内部収縮をなくす。一方、本方法は、鋳造ブランクのホットチャージを実現できて、製造効率を改善でき、エネルギ消費を減らすという目的を満たすことができる。本発明は、大断面金属鋳造に適用可能であり、特に、大きな高さ−直径比を有し、フィーダヘッドにおける軸収縮パイプをなくすことができない丸及び正方形大断面鋳造ブランクに適用できる。 Overall, by controlling the external cooling conditions at different solidification stages of the cast blank, the present invention first rapidly solidifies the outer surface of the cast blank to increase strength and avoid surface cracking. Next, heat can be kept on the surface of the casting blank to form a semi-molten region in a large region at the center, and the solidified layer on the surface of the casting blank can be maintained at a relatively high temperature to realize plastic deformation. Facilitate. This causes synchronized solidification and solid phase movement in subsequent solidification, realizing the casting blank shrinkage process and meeting the purpose of the radial self-feed of the hot deformable metal. This eliminates internal shrinkage and surface cracking of the cast blank and apparently eliminates internal shrinkage of the cast blank. On the other hand, the present method can achieve hot charging of the casting blank, improve manufacturing efficiency, and satisfy the purpose of reducing energy consumption. The present invention is applicable to large section metal casting, and in particular to round and square large section casting blanks that have a large height-diameter ratio and cannot eliminate the axial contraction pipe in the feeder head.
（発明の詳細な説明）
本発明は、大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高めることにより、内部収縮、空隙及び表面割れを除去するための方法であって、以下のステップを含む方法を提供するものである。
(Detailed description of the invention)
The present invention provides a method for removing internal shrinkage, voids and surface cracks by increasing the self-feeding capability of a large section cast blank, comprising the following steps.
１．電気誘導炉または電気アーク炉といった溶融装置を適用して、鋼を溶融し、次に脱酸及び脱ガスを行なう。 1. A melting device such as an electric induction furnace or an electric arc furnace is applied to melt the steel, and then deoxidize and degas.
２．溶融鋼を、幅広厚スラブ鋳造チャンバまたは連続鋳造凝固装置に注ぐ。 2. The molten steel is poured into a wide and thick slab casting chamber or continuous casting solidification device.
３．鋳造ブランク表面を急速に凝固させる水冷鋳型または凝固装置を用いることにより、またはスプレイ放水、霧状スプレイ放水またはエアブロウを用いて、鋳造ブランクと周囲環境との間の熱交換を強化することにより、鋳造ブランクの外表面を強制冷却する。 3. Casting by using a water-cooled mold or solidification device that rapidly solidifies the casting blank surface, or by using spray spray, mist spray spray or air blow to enhance heat exchange between the cast blank and the surrounding environment. Force cool the outer surface of the blank.
４．鋳造ブランク表面の強制冷却中に、接触または非接触型温度計で鋳造ブランク表面の温度を計測し、可能な限り、鋳造ブランク表面の温度を８００〜１０００℃に制御する。このとき超低温を避けなければならない。そうしないと、凝固した金属が、個相変化を生じて構造上の応力を発生させるので、割れが生じる。一方、高温も避けなければならない。そうしないと、凝固層が薄くなり、強度が低下して、鋳造ブランク表面が溶融金属の静圧で膨らんで割れを起こす。 4). During forced cooling of the casting blank surface, the temperature of the casting blank surface is measured with a contact or non-contact type thermometer, and the temperature of the casting blank surface is controlled to 800 to 1000 ° C. as much as possible. At this time, extremely low temperatures must be avoided. Otherwise, the solidified metal will undergo a phase change and generate structural stresses, thus causing cracks. On the other hand, high temperatures must be avoided. Otherwise, the solidified layer will become thin, the strength will decrease, and the cast blank surface will expand due to the static pressure of the molten metal, causing cracks.
５．鋳造ブランクの凝固層の厚みが５０〜３００ｍｍに達した後、鋳造ブランク表面の強制冷却を停止し、鋳造ブランク表面の保温を行なう。鋳造ブランクの温度が継続して上昇するとき、外表面の温度を監視、計測して、保温または冷却といった手段によって、鋳造ブランクと周囲環境との間の熱交換の強さを調整して、鋳造ブランク表面の温度を、材料の個相線より下の２００〜４００℃の塑性変形領域に留まらせる。 5. After the thickness of the solidified layer of the casting blank reaches 50 to 300 mm, the forced cooling of the casting blank surface is stopped to keep the casting blank surface warm. When the temperature of the casting blank continues to rise, the temperature of the outer surface is monitored and measured, and the strength of heat exchange between the casting blank and the surrounding environment is adjusted by means such as heat insulation or cooling, and casting The temperature of the blank surface is allowed to remain in the plastic deformation region of 200-400 ° C. below the individual phase lines of the material.
６．ブランクの中心と外表面との間の温度勾配が徐々に小さくなり、ブランク中心部の大きな領域において半溶融領域を形成する。引き続く冷却プロセスにおいて、ブランクの中心部が同調して凝固し、凝固及び収縮により引張応力が生成される。これにより、鋳造ブランクの外表面の凝固状態の金属が塑性変形して、鋳造ブランクの表面から中心に動くことを促進する。よって、鋳造ブランクの凝固中における放射方向の自己フィードを実現できる。 6). The temperature gradient between the center of the blank and the outer surface is gradually reduced, forming a semi-molten region in a large region at the center of the blank. In the subsequent cooling process, the central portion of the blank solidifies synchronously and tensile stress is generated by solidification and shrinkage. As a result, the solidified metal on the outer surface of the casting blank is plastically deformed to promote movement from the surface of the casting blank to the center. Thus, radial self-feeding during solidification of the cast blank can be realized.
＜実施形態１＞
本実施形態において、本発明により提供される方法が、材料Ｑ３４５、厚み１０００ｍｍ、全質量６０トンの鋳型幅広厚スラブを製造するために適用される。
<Embodiment 1>
In this embodiment, the method provided by the present invention is applied to produce a wide mold slab of material Q345, thickness 1000 mm, total mass 60 tons.
電気アーク炉を用いて鋼が溶融され、ＬＦ（レードルファーネス）炉で精錬されて、脱酸及び脱ガスのためＶＤ（バキュームデガス）炉に注がれる。１５６０℃の温度で、溶融鋼が別の水冷鋳型に注がれて、トータル３０分維持される。シミュレーション及び計算によれば、幅広厚スラブの表面の凝固層の厚みは、注いだ後、４０〜９０ｍｍとなる。このとき、水冷鋳型の水量を減らし、鋳型と幅広厚スラブとの間のギャップを広げて、幅広厚スラブの表面の放熱速度を減じる。幅広厚スラブの表面の温度変化を監視することにより、幅広厚スラブの表面温度が、９２０℃から１，１００〜１，２５０℃に上昇し、次に、全てが凝固するまで、鋳造ブランクが徐々に冷却される。鋳造ブランクが完全に凝固した後、９００℃の高温で鋳型から外され、３０〜４０℃／ｈに制御された冷却速度で、ゆっくり冷却される。 The steel is melted using an electric arc furnace, refined in an LF (Ladle Furnace) furnace, and poured into a VD (vacuum degas) furnace for deoxidation and degassing. At a temperature of 1560 ° C., the molten steel is poured into another water-cooled mold and maintained for a total of 30 minutes. According to the simulation and calculation, the thickness of the solidified layer on the surface of the wide-thick slab is 40 to 90 mm after pouring. At this time, the amount of water in the water-cooled mold is reduced, the gap between the mold and the wide-thick slab is widened, and the heat dissipation rate on the surface of the wide-thick slab is reduced. By monitoring the temperature change of the surface of the wide slab, the surface temperature of the wide slab rises from 920 ° C. to 1,100-1,250 ° C., and then the casting blanks gradually until all solidify. To be cooled. After the cast blank is completely solidified, it is removed from the mold at a high temperature of 900 ° C. and slowly cooled at a cooling rate controlled to 30-40 ° C./h.
図１は、この実施形態で製造された幅広厚スラブを示す。非破壊検査により、スラブには、内部収縮、空隙及び表面割れといった欠陥がないことが判明している。 FIG. 1 shows a wide and thick slab manufactured in this embodiment. Non-destructive inspection has shown that the slab is free of defects such as internal shrinkage, voids and surface cracks.
＜実施形態２＞
本実施形態において、本発明により提供される方法が、材料２０ＣｒＮｉ２ｍｏ、直径１０００ｍｍ、長さ８ｍｍ、全質量４５トンの大断面丸連続鋳造ブランクを製造するために適用される。
<Embodiment 2>
In this embodiment, the method provided by the present invention is applied to produce a large section round continuous cast blank of material 20CrNi2mo, diameter 1000 mm, length 8 mm, total mass 45 tons.
１５４０℃の温度で、溶融鋼が凝固装置に注がれて、０．１ｍ／ｍｉｎの鋳造速度で鋳造される。シミュレーション及び計算によれば、ブランクが凝固装置から引き出されるとき、表面の凝固層の厚みが約５０ｍｍとなり、表面温度が約８５０℃となる。一度、ブランクが鋳造されて凝固装置から出されると、アスベスト布といった断熱材を用いて、鋳造ブランク表面の保温がなされ、よって、鋳造ブランク表面の温度が１，２００〜１，２６０℃に上昇して、塑性領域に達する。鋳造ブランクの内部から外部の温度勾配が減じられ、中央領域で同期した凝固が実現する。引き続いて行われる冷却プロセスでは、鋳造ブランクの外表面で塑性変形が生じ、凝固が収縮を生じさせ、外側から内側への移動を生じさせて、これにより、放射方向の自己フィードが実現する。 At a temperature of 1540 ° C., molten steel is poured into a solidification device and cast at a casting speed of 0.1 m / min. According to the simulation and calculation, when the blank is pulled out from the solidification device, the thickness of the solidified layer on the surface is about 50 mm and the surface temperature is about 850 ° C. Once the blank is cast out of the coagulator, the surface of the cast blank is kept warm using an insulating material such as asbestos cloth, and thus the temperature of the cast blank surface rises to 1,200 to 1,260 ° C. To reach the plastic region. The temperature gradient on the outside is reduced from the inside of the casting blank, and synchronized solidification is achieved in the central region. In the subsequent cooling process, plastic deformation occurs on the outer surface of the cast blank and solidification causes shrinkage and movement from the outside to the inside, thereby achieving radial self-feeding.
図２（ａ）は、本発明の技術で製造された大断面丸鋳造ブランクを示す。非破壊検査により、ブランクには内部収縮、空隙がなく、ブランク表面には割れ欠陥がないことが判明している。図２（ｂ）は、丸ブランクの断面を示し、中心部の収縮による空隙がなく、ポロシティレベルが２未満である。 FIG. 2 (a) shows a large-section round cast blank manufactured by the technique of the present invention. By non-destructive inspection, it has been found that the blank has no internal shrinkage and voids, and the blank surface has no cracking defects. FIG. 2 (b) shows a cross section of a round blank with no voids due to shrinkage at the center and a porosity level of less than 2.
図３（ａ）は、本発明で提供される技術により製造されたものでない丸鋳造ブランクを示し、このブランクのサイズ及び仕様は上述と同様である。図３（ｂ）に示すように、丸ブランクの中心部には、大きな領域で収縮空隙があり、空隙欠陥を有している。 FIG. 3 (a) shows a round cast blank not manufactured by the technique provided by the present invention, the size and specification of this blank being the same as described above. As shown in FIG.3 (b), the center part of a round blank has a shrinkage space | gap in a large area | region, and has a space | gap defect.
ブランクの異なる凝固ステージにおける外部冷却条件によって、本発明では、ブランク中心部の大きな領域に半溶融領域を形成することができ、その間、鋳造ブランク表面の凝固層を比較的高い温度に維持して、これにより、引き続く凝固プロセスにおいて、固相の塑性移動を実現して、高温変形可能金属の放射方向の自己フィードの目的を満たし、鋳造ブランクの内部収縮及び空隙をなくして、表面割れを防ぐことができるという結果になる。 Due to the external cooling conditions at different solidification stages of the blank, in the present invention, a semi-molten area can be formed in a large area in the center of the blank, while the solidified layer on the casting blank surface is maintained at a relatively high temperature, This ensures that in the subsequent solidification process, plastic movement of the solid phase is achieved, fulfilling the purpose of radial self-feeding of high temperature deformable metals, eliminating internal shrinkage and voids in the casting blank and preventing surface cracking. The result is that you can.
上述の実施形態のプロセスを行った前後の８００〜１，２００ｍｍ径のブランクについて、ＹＢ／Ｔ４１４９−２００６に応じた検査プロセスによる結果が、表１に示される。 Table 1 shows the results of the inspection process according to YB / T4149-2006 for 800-1200 mm diameter blanks before and after performing the process of the above-described embodiment.
Claims (12)
次に、断熱材または保温カバーを用いて鋳造ブランク表面の保温を行なって、鋳造ブランク表面と周囲環境との間の熱交換の強さを減じるステップと、
鋳造ブランクの中心部の潜熱により、鋳造ブランク表面の温度を上昇させて、ブランクの放射方向の温度勾配を減じて、鋳造ブランクの中心部に同期して大きな半溶融領域を形成し、鋳造ブランク中心部の同期した凝固を促進するステップと、
鋳造ブランク中心部で同期して凝固するとき、凝固ブランク表面がまだ高温状態にあって、中心部の凝固及び収縮によって生じる引張応力の動きによって、自己フィード能力を高めるステップと、
鋳造ブランクの中心部が完全に凝固した後、高温で鋳型から外して、冷却または高温焼鈍を行なうステップと、
を含むことを特徴とする、大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法。 Immediately after pouring the metal, rapidly cooling the cast blank surface to solidify the cast blank surface;
Next, heat insulation of the casting blank surface using a heat insulating material or a heat insulation cover to reduce the strength of heat exchange between the casting blank surface and the surrounding environment;
Due to the latent heat at the center of the casting blank, the temperature of the casting blank surface is raised, the temperature gradient in the radial direction of the blank is reduced, and a large semi-molten region is formed in synchronization with the center of the casting blank, Promoting synchronized coagulation of the parts;
When solidifying synchronously in the center of the cast blank, the solidified blank surface is still in a high temperature state, and the self-feeding capability is increased by the movement of the tensile stress caused by the solidification and shrinkage of the center;
Removing the mold from the mold at a high temperature and cooling or high-temperature annealing after the center of the casting blank is completely solidified;
A method for enhancing the self-feeding capability of a large-section cast blank, characterized by comprising:
鋳造ブランクの外表面の温度が８００〜１０００℃に下がって、凝固層の厚みがブランク断面の厚みまたは直径の５〜３０％に達したとき、外表面の強制冷却を停止することを特徴とする、請求項１に記載の大断面鋳造ブランクの自己フィード能力を高める方法。 Immediately after pouring the molten metal, the outer surface of the casting blank is forcibly cooled using water cooling, direct spray water discharge, mist spray water discharge or air blow,
The forced cooling of the outer surface is stopped when the temperature of the outer surface of the casting blank falls to 800-1000 ° C. and the thickness of the solidified layer reaches 5-30% of the thickness or diameter of the blank cross section. A method for increasing the self-feeding capability of the large-section cast blank according to claim 1.
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