JP2017030013A - Continuous casting method of double-layered cast slab and continuous casting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳片表層部と内部の濃度が異なる複層状の鋳片を鋳造する連続鋳造方法および連続鋳造装置に関する。 The present invention relates to a continuous casting method and a continuous casting apparatus for casting a multilayered slab having a concentration different from that of a slab surface layer portion.
表層と内層の成分組成が異なる複層状の鋳片を製造する試みは古くから行われている。例えば、特許文献1に開示された方法があげられる。特許文献1には、長さの異なる二本の浸漬ノズルを鋳型内にある溶融金属のプールに挿入し、それぞれの吐出口を深さが異なる位置に設け、さらに異種の溶融金属間に直流磁場を利用して両金属の混合を防止しながら複層鋳片を製造する方法が開示されている。
Attempts to produce multi-layered slabs having different surface layer and inner layer composition have been made for a long time. For example, the method disclosed in
しかしながら、上記方法では成分組成が異なる二種類の溶鋼を用いるため、二種類の溶鋼を同じタイミングで別々に溶製し、連続鋳造プロセスに搬送し、また、それぞれの溶鋼の中間保持容器として、タンディッシュをそれぞれ準備する必要がある。また、表層溶鋼と内層溶鋼で注入流量が大きく異なるため、1ヒート毎の必要溶鋼量が大きく異なり、通常の製鋼工場で実現するのは困難であった。 However, since the above method uses two types of molten steel having different component compositions, the two types of molten steel are separately melted at the same timing, transported to a continuous casting process, and used as an intermediate holding container for each molten steel. Each dish needs to be prepared. In addition, since the injection flow rate is greatly different between the surface layer molten steel and the inner layer molten steel, the amount of molten steel required for each heat is greatly different, which is difficult to realize in a normal steelmaking factory.
そこで、より簡便に鋳片の表層と内層の成分組成が異なる鋳片を鋳造する方法として、大きく分けて2つの方法が検討されている。ひとつは、鋳型内幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁場を厚み方向に印加することで得られる電磁制動を利用して、その直流磁場帯の上方にワイヤー、あるいは連続鋳造用パウダーに何がしかの合金元素を含有させ連続的に供給することで鋳片表層を改質する方法が検討されている。 Thus, two methods are roughly studied as methods for more easily casting slabs having different component compositions of the surface layer and inner layer of the slab. One is to use electromagnetic braking obtained by applying a DC magnetic field having a uniform magnetic flux density distribution in the width direction of the mold in the thickness direction, to wire or powder for continuous casting above the DC magnetic field band. A method of modifying the slab surface layer by containing some alloy element and continuously supplying it has been studied.
鋳型内にワイヤー等で元素を添加する方法を開示したものとして、例えば特許文献2があげられる。この方法では、鋳型内のメニスカス部よりも少なくとも200mm下方に鋳型内溶鋼を遮断する直流磁場を設けるとともに、上方の溶鋼あるいは下部の溶鋼に所定元素を添加するとともに、元素を添加した溶鋼を撹拌することを特徴とする連続鋳造による複層鋼板の製造方法である。
For example,
連続鋳造用パウダーになにがしかの元素を含有させ連続的に供給する、あるいは、パウダー層の上方から連続的にパウダーと反応しにくい金属粉あるいは金属粒を供給することによって溶鋼に元素を添加する方法として、例えば、特許文献3に開示された方法があげられる。この方法では、合金元素を含有させた連鋳用パウダーを用い、連続鋳造鋳型内の上部に電磁撹拌装置を設置して鋳型内上部溶鋼の水平断面内で合金元素を溶解・混合する撹拌流を形成し、その下方に幅方向に直流磁場を鋳片の厚み方向に印加して溶鋼中に直流磁場帯を形成し、かつ、その直流磁場帯の下方に浸漬ノズルにより溶鋼を供給して鋳造することで、合金元素の鋳片表層部の濃度が内層に比べて高い複層状の鋳片を製造する方法である。
A method of adding elements to molten steel by continuously supplying powder for continuous casting containing some elements, or by supplying metal powder or metal particles that are difficult to react with powder continuously from above the powder layer For example, the method disclosed in
なお、非特許文献1には、直流磁場として0.2〜0.3Tの磁場を印加することで、表層/内層の分離が図れることが開示されている。
Non-Patent
しかしながら、鋳型内では上部にパウダー層が存在し、かつ周囲から冷却され、さらに矩形断面形状となるため、過剰な撹拌を行うことができず、濃度の均一化が図りにくい。また、ストランド上部と下部に供給する溶鋼量を独立に制御しないため、上下プール間での溶鋼混合が避けられず、分離度の高い鋳片を製造しにくいという課題があった。 However, a powder layer exists in the upper part in the mold and is cooled from the surroundings, and further has a rectangular cross-sectional shape. Therefore, excessive stirring cannot be performed and it is difficult to make the concentration uniform. Moreover, since the amount of molten steel supplied to the upper part and the lower part of the strand is not controlled independently, mixing of molten steel between the upper and lower pools is unavoidable, and there is a problem that it is difficult to produce a slab having a high degree of separation.
鋳造後に鋳片表面を改質する方法としては、例えば、特許文献4に、鋳片の表層を誘導加熱、プラズマ加熱のいずれか一方または双方により溶融させ、溶融した鋳片の表層部分に添加元素もしくはその合金を添加することを特徴とする鋳片の表層改質方法が開示されている。しかしながら、溶融プールの体積が小さいため、成分は添加できるものの濃度の均一化を図ることが難しいことや、方法上鋳片全面を一度に溶融されることが困難であり、鋳片表層全周にわたって改質するには複数回の溶融改質を行う必要がある等の課題があった。
As a method for modifying the surface of the slab after casting, for example, in
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、一つの取鍋、一つのタンディッシュにて連続鋳造用溶鋼を供給し、鋳片表層部の合金元素濃度が内部と比較して異なる複層状の連続鋳造鋳片を鋳造する連続鋳造方法および連続鋳造装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. The molten steel for continuous casting is supplied with one ladle and one tundish, and the alloy element concentration of the slab surface layer is different from the inside. An object of the present invention is to provide a continuous casting method and a continuous casting apparatus for casting a multilayer continuous casting slab.
本発明は、
(1) 鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片を製造する方法であって、タンディッシュの底部に、内層溶鋼用浸漬ノズルと、さらにその下流側に表層溶鋼用浸漬ノズルを配置し、これら2つの浸漬ノズルの間にタンディッシュ堰を設置し、該タンディッシュ堰は溶鋼浸漬部に開口面積率が10%以上70%以下の開口を有し、鋳型幅方向全幅にわたって厚み方向に直流磁場を印加する直流磁場発生装置を配置し、当該直流磁場発生装置によって形成される直流磁場帯をはさんだストランドの上部を上側溶鋼プール、下部を下側溶鋼プールとし、前記表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに溶鋼を供給し、内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに溶鋼を供給し、
前記タンディッシュ堰にて区分された取鍋溶鋼注入側を第1領域、その反対側を第2領域とし、第2領域側のタンディッシュ内溶鋼に対して所定の元素あるいはその合金を連続的に添加し濃度を調整することで、取鍋溶鋼ならびに取鍋溶鋼とは異なる成分組成からなる2種類の溶鋼をタンディッシュ内で保持しつつ、第1領域に収容された溶鋼を内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに供給し、第2領域に収容された溶鋼を表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに供給し、
当該2つの浸漬ノズルそれぞれから、それぞれの溶鋼プール中で凝固によって消費される溶鋼量を鋳型内に供給することを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。
(2) 下側溶鋼プールに供給する溶鋼量はタンディッシュのヘッドと内層溶鋼用浸漬ノズルのスライディングノズルの開度と溶鋼流量の関係を用いて、溶鋼界面位置を直流磁場帯内に制御しつつ、タンディッシュにて成分調整された溶鋼を表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに供給する供給量については鋳型内湯面レベルが一定となるように制御することを特徴とする(1)記載の複層鋳片の連続鋳造方法。
(3) 前記直流磁場帯の上方の鋳型内湯面近傍において水平断面内で旋回流を形成することを特徴とする(1)又は(2)に記載の複層鋳片の連続鋳造方法。
(4) 鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片を製造する装置であって、取鍋からの溶鋼を保持するタンディッシュの底部に、内層溶鋼用浸漬ノズルと、さらにその下流側に表層溶鋼用浸漬ノズルが鋳造幅よりも短い間隔で併設され、その間にタンディッシュ堰が設置されており、該タンディッシュ堰は溶鋼浸漬部に開口面積率が70%以下の開口を有し、タンディッシュ堰で区分された取鍋溶鋼注入反対側の領域の溶鋼に成分を添加する成分添加装置を有し、
鋳型内では湯面近傍において水平断面内で旋回流を形成する電磁撹拌装置と、その下方に鋳型幅方向全体にわたって厚み方向に直流磁場を印加する直流磁場発生装置を備え、当該直流磁場発生装置によって形成される直流磁場帯をはさんだストランドの上部を上側溶鋼プール、下部を下側溶鋼プールとし、前記表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに溶鋼を供給し、内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに溶鋼を供給する構造とすることを特徴とする複層鋳片の連続鋳造装置。
The present invention
(1) A method for producing a multi-layer slab in which the composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different, wherein an inner layer molten steel immersion nozzle is provided at the bottom of the tundish, and further, a surface layer molten steel immersion nozzle is provided downstream thereof. And a tundish weir is installed between these two immersion nozzles. The tundish weir has an opening with an opening area ratio of 10% or more and 70% or less in the molten steel immersion part, and the thickness direction extends over the entire width in the mold width direction. A DC magnetic field generator for applying a DC magnetic field is disposed on the upper part of the strand sandwiched by the DC magnetic field zone formed by the DC magnetic field generator, and the lower molten steel pool is the lower molten steel pool. Supply molten steel from the nozzle to the upper molten steel pool, supply molten steel from the inner layer molten steel immersion nozzle to the lower molten steel pool,
The ladle molten steel injection side divided by the tundish weir is the first region, the opposite side is the second region, and a predetermined element or its alloy is continuously applied to the molten steel in the tundish on the second region side. By adding and adjusting the concentration, the ladle molten steel and two types of molten steel with different composition from the ladle molten steel are held in the tundish while the molten steel contained in the first region is immersed in the inner layer molten steel. To the lower molten steel pool, the molten steel accommodated in the second region is supplied from the surface molten steel immersion nozzle to the upper molten steel pool,
A continuous casting method for a multilayer slab, characterized in that a molten steel amount consumed by solidification in each molten steel pool is supplied from each of the two immersion nozzles into a mold.
(2) The amount of molten steel supplied to the lower molten steel pool is controlled by controlling the position of the molten steel interface within the DC magnetic field zone using the relationship between the tundish head and the sliding nozzle opening of the inner layer molten steel immersion nozzle and the molten steel flow rate. The supply amount of the molten steel whose components are adjusted in the tundish to the upper molten steel pool from the immersion nozzle for surface molten steel is controlled so that the molten metal surface level in the mold is constant. A continuous casting method for layer slabs.
(3) The continuous casting method of a multilayer cast piece according to (1) or (2), wherein a swirling flow is formed in a horizontal section in the vicinity of the molten metal surface in the mold above the DC magnetic field zone.
(4) An apparatus for producing a multi-layer slab in which the composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different, and a submerged nozzle for inner-layer molten steel at the bottom of the tundish that holds the molten steel from the ladle, and further downstream Surface surface molten steel immersion nozzles are provided side by side at intervals shorter than the casting width, and tundish weirs are installed between the nozzles. The tundish weirs have openings with an opening area ratio of 70% or less in the molten steel immersion part. , Having a component addition device for adding components to the molten steel in the region opposite to the ladle molten steel injection divided by the tundish weir,
In the mold, an electromagnetic stirrer that forms a swirl flow in the horizontal section near the molten metal surface, and a DC magnetic field generator that applies a DC magnetic field in the thickness direction over the entire mold width direction are provided below the electromagnetic stirrer. The upper part of the strand across the formed DC magnetic field zone is the upper molten steel pool, the lower part is the lower molten steel pool, the molten steel is supplied from the surface molten steel immersion nozzle to the upper molten steel pool, and the lower molten steel is supplied from the inner layer molten steel immersion nozzle. A continuous casting apparatus for multi-layer cast slabs, characterized in that molten steel is supplied to a pool.
本発明により、取鍋は1つ、タンディッシュは1つで連続鋳造用溶鋼を供給し、タンディッシュで溶鋼の領域を2つに分け、一方の領域への成分添加により取鍋から供給される母溶鋼とは異なる成分組成の溶鋼に成分調整しつつ母溶鋼との混合をタンディッシュ内、鋳型内で安定して防止することができ、表層厚み、表層濃度が鋳片全幅にわたって均一で、かつ、鋳片の表層と内層の成分組成が異なり、表層のみに高歩留で成分が添加された複層鋳片の製造が可能となる。 According to the present invention, one ladle and one tundish supply molten steel for continuous casting, and the tundish divides the molten steel region into two, and is supplied from the ladle by adding components to one region. It is possible to stably prevent mixing with the mother molten steel in the tundish and mold while adjusting the composition to a molten steel having a composition different from the mother molten steel, and the surface layer thickness and surface layer concentration are uniform over the entire width of the slab. The component composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different, and it becomes possible to produce a multilayer slab in which components are added to the surface layer only at a high yield.
本方法は添加する成分についての制約は少なく、NiやCだけでなく、Si,Mn,P,S,B,Nb,Ti,Al,Cu,Moに加えて、強脱酸、強脱硫元素であるCa,Mg,REM等、鋼中に含有する元素を添加することができ、鋳片の表層成分を変えることで鋼材の新たな機能を比較的簡便な方法で可能となった。 In this method, there are few restrictions on the components to be added, not only Ni and C but also Si, Mn, P, S, B, Nb, Ti, Al, Cu, Mo, strong deoxidation and strong desulfurization elements. Elements contained in steel such as certain Ca, Mg, and REM can be added, and by changing the surface layer component of the slab, a new function of the steel material can be achieved by a relatively simple method.
以下に本発明の好ましい実施の形態を図1、4に基づいて説明する。まず、特許文献1にあるように、メニスカス17の下方の所定位置に直流磁場発生装置8を配置し、直流磁場帯14を形成する。直流磁場帯14においては、磁力線が鋳片の厚み方向に向かう直流磁場を印加し、磁束密度は鋳型幅方向にほぼ均一とする。このような直流磁場帯を形成することにより、直流磁場帯14を通過しようとする溶鋼には電磁ブレーキがかかり、直流磁場帯14上方の上側溶鋼プール15と下方の下側溶鋼プール16とが事実上遮断されることとなる。上側溶鋼プール15で凝固した凝固シェルが鋳片の表層部24を形成し、下側溶鋼プールで凝固した凝固シェルが鋳片の内層部25を形成する。そして、直流磁場帯14部分における凝固シェルの厚さDが、鋳片の表層部の厚さに該当する。従って、直流磁場帯14を配置するメニスカスからの高さHは、目標とする表層部の厚さD、鋳型内における凝固係数K、鋳造速度VCに基づいて定めることとなる。
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, as disclosed in
そのうえで、その直流磁場帯の上下それぞれに溶鋼を供給するために2本の浸漬ノズルを設置し、それぞれの溶鋼プールにおいて凝固する溶鋼量だけ、各浸漬ノズルから溶鋼を供給することで、表層と内層の成分組成が異なる鋳片が鋳造できる。ここで直流磁場帯とは直流磁場発生装置のコア高さと同じ範囲とする。理由はこの範囲内であれば均一な磁束密度の直流磁場が印加される。 In addition, two immersion nozzles are installed to supply molten steel above and below the DC magnetic field zone, and the molten steel is supplied from each immersion nozzle by the amount of molten steel that solidifies in each molten steel pool. It is possible to cast slabs having different component compositions. Here, the DC magnetic field band is set to the same range as the core height of the DC magnetic field generator. If the reason is within this range, a DC magnetic field having a uniform magnetic flux density is applied.
直流磁場帯の磁束密度は、上側溶鋼プールと下側溶鋼プールとの間の溶鋼の入れ替わりを最小限にすることのできる磁束密度を選択する。鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片を製造するにあたり、それぞれの溶鋼量比を計算すると、表層厚みや鋳造幅によって変化するものの、スラブ鋳造の条件であれば、内層/表層=4〜5と圧倒的に内層の流量が多い。従って、下側溶鋼プールへ溶鋼を供給する浸漬ノズルの吐出孔から流出した溶鋼流が、鋳型内溶鋼流動現象の大きな比率を占める。この吐出流は短辺凝固シェルに衝突して下側反転流と上側反転流を形成する。この上側反転流を抑制して直流磁場帯の通過を抑止できれば、上側溶鋼プールと下側溶鋼プールの溶鋼入れ替わりを最小限とできる。直流磁場帯の磁束密度が0.3T(テスラ)以上であれば、十分に溶鋼の入れ替わりを抑止することができる。この点は、前記非特許文献1にも記載のとおりである。
The magnetic flux density in the DC magnetic field zone is selected so that the interchange of molten steel between the upper molten steel pool and the lower molten steel pool can be minimized. In the production of multi-layer slabs with different composition of the surface layer and inner layer of the slab, the amount ratio of molten steel varies depending on the surface layer thickness and casting width. = 4-5, the flow rate of the inner layer is overwhelmingly large. Therefore, the molten steel flow that flows out from the discharge hole of the immersion nozzle that supplies molten steel to the lower molten steel pool accounts for a large proportion of the molten steel flow phenomenon in the mold. This discharge flow collides with the short-side solidified shell to form a lower reversal flow and an upper reversal flow. If this upper reversal flow is suppressed and the passage of the DC magnetic field zone can be suppressed, the replacement of the molten steel between the upper molten steel pool and the lower molten steel pool can be minimized. If the magnetic flux density in the DC magnetic field zone is 0.3 T (Tesla) or more, the replacement of molten steel can be sufficiently suppressed. This point is also described in
磁束密度の上限は高いほど好ましいが、超電導磁石によらず直流磁場を形成するうえではおよそ1.0Tが上限となる。鋳造条件に応じて0.3T〜1Tの範囲内で適正な磁束密度の磁場を印加すればよい。 The upper limit of the magnetic flux density is preferably as high as possible, but about 1.0 T is the upper limit in forming a DC magnetic field regardless of the superconducting magnet. What is necessary is just to apply the magnetic field of a suitable magnetic flux density within the range of 0.3T-1T according to casting conditions.
本発明では、
[1] タンディッシュ2にて取鍋1から注入された溶鋼(以下、第1溶鋼21)の一部を成分調整することで新たな溶鋼(以下、第2溶鋼22)を作り出すこと、
[2] 1つのタンディッシュ内で2種類の溶鋼:第1溶鋼21、第2溶鋼22を保持すること、
[3] 第1溶鋼21、第2溶鋼22をそれぞれ、ストランド内の下側溶鋼プール16、上側溶鋼プール15それぞれの位置で凝固によって消費される量だけ鋳型内に安定して供給すること
の3つが必要となる。
In the present invention,
[1] Creating a new molten steel (hereinafter referred to as the second molten steel 22) by adjusting the components of a part of the molten steel (hereinafter referred to as the first molten steel 21) injected from the
[2] Holding two types of molten steel: the first molten steel 21 and the second molten steel 22 in one tundish;
[3] 3 of supplying the first molten steel 21 and the second molten steel 22 stably in the mold by the amount consumed by solidification at the positions of the lower
先ず、本発明では、[1] タンディッシュ2で第1溶鋼21と成分組成の異なる第2溶鋼22をつくる。
First, in the present invention, [1] a second molten steel 22 having a different composition from that of the first molten steel 21 is made with the
タンディッシュ内の流動は図2(a)に模式的に示すように、取鍋1から下向きに注入された取鍋注入流13がタンディッシュ内では水平に流れ、タンディッシュ底部に設けた浸漬ノズル30から下向きに流出する。そのため、取鍋注入流13から見て浸漬ノズル30よりもさらに下流側のタンディッシュ領域では流れがよどみやすく、淀んだ領域28が形成される。
As schematically shown in FIG. 2 (a), the flow in the tundish is such that a
加えて、前述のとおり、鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片を製造するにあたり、それぞれの溶鋼量比を計算すると、表層厚みや鋳造幅によって変化するものの、スラブ鋳造の条件であれば、内層/表層=4〜5と圧倒的に内層の流量が多い。そこで、図2(b)にしめすように、タンディッシュ底部に浸漬ノズルを配置する順番を、取鍋注入流13側から内層溶鋼用浸漬ノズル5を配置し、その下流側に表層溶鋼用浸漬ノズル6を配置し、加えて、この両者の浸漬ノズルの間にタンディッシュ堰4であって溶鋼浸漬部に開口10を有する堰を設ける。図1、図2(b)に示したように、タンディッシュ堰4によってタンディッシュを複数領域に、すなわち、取鍋からの第1溶鋼21を受ける第1領域11と、第1溶鋼21にワイヤー等によって所定元素あるいはその合金を添加し成分調整を行う第2領域12の2つの領域にわける。第1領域11には、取鍋注入流13位置と内層溶鋼用浸漬ノズル5が配置され、第2領域12には表層溶鋼用浸漬ノズル6が配置される。内層溶鋼用浸漬ノズル5からは第1溶鋼21を下側溶鋼プール16へ注入する。表層溶鋼用浸漬ノズル6からは第2溶鋼22を上側溶鋼プール15へ注入する。
In addition, as described above, when producing a multi-layer slab in which the composition of the surface layer and the inner layer of the slab differ, the amount ratio of each molten steel varies depending on the surface layer thickness and casting width, but the slab casting conditions If so, the inner layer / surface layer = 4-5, and the flow rate of the inner layer is overwhelmingly large. Therefore, as shown in FIG. 2 (b), the order in which the immersion nozzles are arranged at the bottom of the tundish is arranged such that the inner layer molten
このようにすることで、タンディッシュ内の第1領域11では取鍋注入流13から内層溶鋼用浸漬ノズル5への溶鋼流が形成されるのに対し、タンディッシュ堰4で区画した第2領域12は図2(b)に示すように、堰がないときに比較してさらに淀んだ領域となり、第2領域12に前述したように成分添加装置7によって所定の元素あるいは合金をワイヤー等によって連続的に添加して含有成分を調整し、第2溶鋼22をつくる。その結果、1つのタンディッシュ内で2種類の溶鋼:第1溶鋼21、第2溶鋼22を保持することが可能となる。
By doing in this way, while the molten steel flow from the
さらに、取鍋からの溶鋼(第1溶鋼21)に、所定の元素あるいはその合金をワイヤー等によって連続的に添加し成分調整を行う第2領域12については、撹拌力を付与し濃度の均一化を図る。そのためには、第2領域内のタンディッシュ底部からArバブリング等により撹拌を付与することで均一混合を図ることができる。さらに好ましくは、ワイヤーを添加し撹拌を付与する領域とその後方に溶鋼を鎮静化する領域を設けることができればワイヤー添加時に巻き込まれた介在物等を浮上除去することが好ましい。このようにして、鋳型上部の上側溶鋼プール15に供給する第2溶鋼22が第2領域12においてつくられる。なお、第2溶鋼22への成分添加量は第2領域内に供給される溶鋼量に応じて調整することで濃度を調整することができる。第1領域と第2領域の流量制御方法については後述する。
Furthermore, in the second region 12 in which a predetermined element or an alloy thereof is continuously added to the molten steel from the ladle (first molten steel 21) with a wire or the like and the components are adjusted, a stirring force is applied to make the concentration uniform. Plan. For this purpose, uniform mixing can be achieved by applying agitation by Ar bubbling or the like from the bottom of the tundish in the second region. More preferably, it is preferable to levitate and remove inclusions and the like involved when adding the wire if a region where the wire is added and stirring is provided and a region where the molten steel is calmed down can be provided behind the region. In this way, the second molten steel 22 to be supplied to the upper
次に、本発明では、[2] 第1溶鋼と第2溶鋼のタンディッシュ内での混合を防止し、2つの溶鋼を1つのタンディッシュで安定的に保持する。 Next, in the present invention, [2] mixing of the first molten steel and the second molten steel in the tundish is prevented, and the two molten steels are stably held in one tundish.
そのため本発明では、タンディッシュ2内に第1領域11と第2領域12を区画するタンディッシュ堰4を設ける。タンディッシュ堰4の湯面18より下部の溶鋼浸漬部分には開口10を設け、この開口10を通して第1領域11と第2領域12の溶鋼が流通可能となる。図3において、ドットハッチング部分がタンディッシュ堰4の溶鋼浸漬部分26のうちの堰存在部分であり、ドットハッチング部の下部の空白部分が開口10を示している。開口10の設け方としては、図3(a)に示すように堰の下方を開放していわゆる上堰とすることができる。また、図3(b)に示すような各種の開口を設けることとしても良い。堰の開口断面積を、堰配置位置における堰と平行な面におけるタンディッシュ溶鋼断面積で除した値(百分率)を、ここでは開口面積率(%)という。開口面積率を70%以下とすることにより、第1領域11と第2領域12の溶鋼の混合を有効に抑制することができ、第2領域12に添加した成分が第1領域11の第1溶鋼21に混合する可能性を低減することができる。一方、開口面積率が小さすぎると逆に成分不均一を生じることがあるが、開口面積率が10%以上であれば問題なく鋳造を行うことができる。
Therefore, in the present invention, the
本発明では、図4に模式的に示すように、鋳型幅全体にわたって形成される直流磁場帯14によってストランドを上側溶鋼プール15と下側溶鋼プール16の2つに分割し、上側溶鋼プール15には表層溶鋼用浸漬ノズル6から第2溶鋼22を注入し、下側溶鋼プール16には内層溶鋼用浸漬ノズル5から第1溶鋼21を注入する。直流磁場帯14の位置において、鋳片の表面側には第1溶鋼プールの溶鋼が凝固した凝固シェル(上側溶鋼プール凝固部分24)が形成されている。直流磁場帯位置における凝固シェル断面積をS2とする。この凝固シェル断面積S2が、鋳造後鋳片の表層部面積S2となる。鋳片表面積のうちの表層部面積S2以外の部分が内層部面積S1であり、S1とS2を足した値が鋳片断面積となる。上側溶鋼プールから凝固シェルとして下方に輸送される上側溶鋼プール凝固部分24の単位時間輸送量G2は、鋳造速度をVCとして、第1溶鋼、第2溶鋼の密度をρ1、ρ2とすると、
G2=ρ2S2VC
また、下側溶鋼プールで凝固して下方に輸送される下側溶鋼プール凝固部分25の単位時間輸送量G1は、
G1=ρ1S1VC
となる。合計鋳造量をGとすると、
G=G1+G2
となる。
In the present invention, as schematically shown in FIG. 4, the strand is divided into two of an upper
G 2 = ρ 2 S 2 V C
In addition, the unit time transport amount G 1 of the lower molten steel pool solidified
G 1 = ρ 1 S 1 V C
It becomes. If the total casting amount is G,
G = G 1 + G 2
It becomes.
次に、内層溶鋼用浸漬ノズル5から下側溶鋼プール16に供給する溶鋼量をQ1、表層溶鋼用浸漬ノズル6から上側溶鋼プール15に供給する溶鋼量をQ2とする。合計溶鋼量Qを
Q=Q1+Q2
とおく。タンディッシュから鋳型への溶鋼供給量合計(Q)については、メニスカス位置が一定を保持するように湯面レベル制御によって調整するので、
Q=G
が確保される。本発明では、各浸漬ノズルから各溶鋼プールに供給する溶鋼量について、
Q1=G1
Q2=G2
とすることにより、直流磁場帯を経由しての溶鋼の混合を防止し、タンディッシュの第2領域で形成した第2溶鋼の成分のままで鋳片の表層部を形成し、第1領域における第1溶鋼の成分のままで鋳片の内層部を形成することができる。
Next, let Q 1 be the amount of molten steel supplied from the inner layer molten
far. The total amount of molten steel supplied from the tundish to the mold (Q) is adjusted by the molten metal level control so that the meniscus position remains constant.
Q = G
Is secured. In the present invention, the amount of molten steel supplied to each molten steel pool from each immersion nozzle,
Q 1 = G 1
Q 2 = G 2
By preventing the mixing of the molten steel via the DC magnetic field zone, the surface layer portion of the slab is formed with the composition of the second molten steel formed in the second region of the tundish in the first region. The inner layer portion of the slab can be formed with the component of the first molten steel.
そこで本発明では、[3] これら3者の溶鋼量Q、Q1、Q2、を制御し、第1溶鋼と第2溶鋼とが直流磁場帯を通過して混合することのないように制御する。 Therefore, in the present invention, [3] the amount of molten steel Q, Q 1 , Q 2 of these three members is controlled so that the first molten steel and the second molten steel do not pass through the DC magnetic field zone and are mixed. To do.
具体的な制御方法について、図1、4を用いて説明する。 A specific control method will be described with reference to FIGS.
予め、適用する連続鋳造装置における鋳型内での凝固係数K(mm/min0.5)を確認しておく。メニスカス17から直流磁場帯14までの高さH、鋳造速度VCを定めることにより、直流磁場帯14における凝固シェル厚さDが
D=K√(H/VC)
として求まる。求まった直流磁場帯における凝固シェル厚さDを用いて、直流磁場帯における凝固シェル断面積S2が定まり、前述の
G2=ρ2S2VC
によってG2が定まるので、
Q2=G2
となるように、表層溶鋼用浸漬ノズルからの溶鋼注入量Q2を定めればよい。
The solidification coefficient K (mm / min 0.5 ) in the mold in the continuous casting apparatus to be applied is confirmed in advance. By determining the height H from the
It is obtained as Using solidified shell thickness D in Motoma' DC magnetic field zone, Sadamari is solidified shell cross-sectional area S 2 of the DC magnetic field zone, the aforementioned G 2 = ρ 2 S 2 V C
Since G 2 is determined by
Q 2 = G 2
The molten steel injection amount Q 2 from the submerged nozzle for molten steel may be determined so that
直流磁場帯の磁場形成範囲は、湯面からの高さHを中心として上下に幅を有している。そのため、Q1とQ2のバランスが若干変動しても、上側溶鋼プール15と下側溶鋼プール16の境界27が直流磁場帯14の磁場範囲内に収まるのであれば、溶鋼界面位置を直流磁場帯内に制御でき、本発明の効果を十分に発揮することができる。湯面17から直流磁場帯上限までの距離をHH、直流磁場帯下限までの距離をHLとおく。上側と下側の溶鋼プール境界27がHH又はHLにあるとき、凝固シェル厚さはそれぞれ
DH=K√(HH/VC)
DL=K√(HL/VC)
となる。上側溶鋼プールでの凝固量G2について、溶鋼プール境界がHH又はHLにあるときの値をそれぞれG2H、G2Lとすると、
G2H/G2≒DH/D=√(HH/H)
G2L/G2≒DL/D=√(HL/H)
となる。そして、上側溶鋼プールへの溶鋼供給量Q2が、G2H〜G2Lの範囲に入っていれば、溶鋼界面27位置を直流磁場帯内に制御でき、上側溶鋼プールと下側溶鋼プールとの溶鋼混合を抑えて十分に良好な品質とすることができる。
The magnetic field forming range of the DC magnetic field band has a width in the vertical direction with the height H from the molten metal surface as the center. Therefore, even if the balance between Q 1 and Q 2 slightly varies, if the
D L = K√ (H L / V C )
It becomes. Regarding the solidification amount G 2 in the upper molten steel pool, the values when the molten steel pool boundary is at H H or H L are G 2H and G 2L , respectively.
G 2H / G 2 ≈D H / D = √ (H H / H)
G 2L / G 2 ≈D L / D = √ (H L / H)
It becomes. Then, the molten steel supply amount Q 2 of the upper molten steel pool, if within the range of G 2H ~G 2L, can control the
一定鋳造速度VC(単位時間鋳造量=G)にて引き抜きを行い、タンディッシュから鋳型内へ供給する溶鋼量がQ(=G)である状況で、まず、取鍋からタンディッシュに供給する溶鋼量がQで一定となるように制御する。タンディッシュに供給する溶鋼量をQとするための注入制御方法としては、取鍋重量を測定して時間当たり重量変化量がQとなるように注入制御を行う方法、あるいはタンディッシュ内溶鋼ヘッドが目視できる状況であれば当該溶鋼ヘッドが一定となるように注入制御を行う方法のいずれかを用いることができる。その結果、タンディッシュ内溶鋼ヘッドは一定の高さで保持される。この状態で、下側溶鋼プール16に供給される第1溶鋼の流量Q1を、
Q1=Q−Q2=Q−G2
となるように一定に制御する。具体的には、タンディッシュ内ヘッドを一定に保持しながら、あらかじめ定めた、スライディングノズル33b開度と流量のテーブルを用いて、規定開度を一定に保持することでQ1を一定に制御する。これだけでは、鋳型内全体に供給する溶鋼量Qに対して不足しているため、成分調整された第2溶鋼22を上側溶鋼プール15に供給する表層溶鋼用浸漬ノズル6のスライディングノズル33c流量調整において、鋳型内湯面レベルが一定となるように溶鋼量Q2を制御する。その結果、合計流量Qとストランド上下で消費される溶鋼量Q1、Q2それぞれを制御することができ、
Q2=G2
とすることができる。これにより、鋳型内の上側溶鋼プール15では、供給される溶鋼量(Q2)と、凝固シェルとして排出される時間あたり輸送量(G2)がバランスするとともに、下側溶鋼プール16では、供給される溶鋼量(Q1)と凝固シェルとして排出される時間あたり輸送量(G1)がバランスする。そのため、直流磁場帯を通過して混合する溶鋼流が生じないので、図1の第1溶鋼と第2溶鋼の界面を安定的に維持することができる。Q1とQ2のバランスによって決まる第1溶鋼と第2溶鋼の界面を直流磁場帯の範囲内に制御する。
In the situation where the amount of molten steel supplied from the tundish into the mold is Q (= G), the steel is first supplied from the ladle to the tundish at a constant casting speed V C (casting amount per unit time = G). The molten steel amount is controlled to be constant at Q. As an injection control method for setting the amount of molten steel supplied to the tundish to Q, a method of performing injection control so that the weight change per hour is measured by measuring the ladle weight, or the molten steel head in the tundish is If it can be visually observed, any of the methods for controlling the injection so that the molten steel head is constant can be used. As a result, the molten steel head in the tundish is held at a certain height. In this state, the flow rate Q 1 of the first molten steel supplied to the lower
Q 1 = Q−Q 2 = Q−G 2
It is controlled to be constant. Specifically, while keeping the head in the tundish constant, the predetermined opening degree is kept constant by using a predetermined sliding
Q 2 = G 2
It can be. Thereby, in the upper
この際、内層溶鋼用浸漬ノズル5の流量調整に用いるスライディングノズル33b開度と流量との関係が毎回一定ではない等の課題が考えられる。そこで、鋳造スタート時を活用して、スライディングノズル33bの開度と流量特性の関係を把握し、特性を補正すればよい。鋳造スタート時には第2溶鋼の成分調整はまだできていないため、内層溶鋼用浸漬ノズルを経由しての第1溶鋼のみで鋳造を行う。その際においても、タンディッシュ内ヘッドを一定とし、かつ、鋳型内湯面レベルを一定に制御し、スライディングノズル33bの開度と流量との関係を調整することで、流量補正が可能となる。
At this time, problems such as the relationship between the opening of the sliding
鋳型内への溶鋼供給量制御方法としてあるいは、まず表層溶鋼用浸漬ノズル6のスライディングノズル33c開度と溶鋼供給量の関係を予め求めておき、表層溶鋼用浸漬ノズル6からの溶鋼供給量Q2が上側溶鋼プール凝固量G2となるようにスライディングノズル33c開度を定め、内層溶鋼用浸漬ノズル5のスライディングノズル33b流量調整については、鋳型内の湯面レベルが一定になるように制御することとしても良い。
As a method for controlling the amount of molten steel supplied into the mold, or first, the relationship between the sliding
これら3つの方法を今回新たに導入することで、取鍋は1つ、タンディッシュは1つであるが、タンディッシュでの成分添加により取鍋から供給される第1溶鋼とは異なる成分組成の第2溶鋼に成分調整しつつ、タンディッシュ内での第1溶鋼との混合を防止することができ、これら2つの溶鋼を鋳型内の異なる深さの位置に長さの異なる2つの浸漬ノズルを介してそれぞれの溶鋼量を供給しつつ、鋳型内においても2つの溶鋼の混合を防止することで、鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片の製造が可能となる。 By introducing these three methods this time, there is one ladle and one tundish, but the composition of the ingredients differs from the first molten steel supplied from the ladle by adding ingredients in the tundish. While adjusting the composition of the second molten steel, mixing with the first molten steel in the tundish can be prevented, and two immersion nozzles having different lengths are placed at different depth positions in the mold. In this way, it is possible to manufacture a multi-layer slab in which the component composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different by preventing the mixing of the two molten steels in the mold while supplying the amount of each molten steel.
なお、直流磁場帯14によってストランドを上側溶鋼プール15と下側溶鋼プール16に分割するが、前述したように直流磁場帯よりも上の上側溶鋼プールに供給される溶鋼量は、直流磁場帯よりも下の下側溶鋼プールに供給される溶鋼量と比較して少ない。そのため、上側溶鋼プール15では、十分な溶鋼攪拌ができないことがある。本発明では、鋳型内周方向全体にわたっての凝固を均一化する手段として、上側溶鋼プール15における鋳型内湯面近傍に電磁撹拌装置9を設置し、水平断面内で旋回流を付与し、溶鋼流動ならびに凝固を周方向に均一化すると好ましい。
In addition, although a strand is divided | segmented into the upper
以上、述べた本発明の原理を検証するため、試験連鋳機を用いて鋳造試験を行った。試験連鋳機では、幅800mm×厚170mmの鋳片の鋳造が可能である。図1に示すように、鋳型内の湯面17レベルから75mm下方に電磁撹拌装置9のコア中心を設置し、鋳型内湯面近傍の水平断面内で最大0.6m/sの旋回流を付与した。加えて、湯面レベルからH=400mm下方を中心に幅方向に均一な磁束密度分布を有する直流磁場を鋳片の厚み方向に印加することができる直流磁場発生装置8を設けた。この直流磁場発生装置8のコア厚みが200mmのため、湯面レベルからの高さがHH=300mmからHL=500mmの範囲内にわたってほぼ同じ磁束密度の直流磁場を最大0.5T印加することができる。従って、第2溶鋼供給量Q2とG2との比(Q2/G2)が、G2H/G2≒√(HH/H)=0.87からG2L/G2≒√(HL/H)=1.12の範囲内であれば、溶鋼界面位置を直流磁場帯内に制御できるので、本発明の効果を発揮することができる。
As described above, in order to verify the principle of the present invention described above, a casting test was performed using a test continuous casting machine. The test continuous casting machine can cast a slab having a width of 800 mm and a thickness of 170 mm. As shown in FIG. 1, the core center of the electromagnetic stirrer 9 is installed 75 mm below the
鋳型3の上方に設けるタンディッシュ2の仕様は以下の通りである。容量は10tで、タンディッシュ2は、内層溶鋼用浸漬ノズル5と表層溶鋼用浸漬ノズル6の2つの浸漬ノズルを有し、2つの浸漬ノズルの間隔は400mmである。タンディッシュ内において、2つの浸漬ノズルの中間位置にタンディッシュ堰4を設置し、タンディッシュ堰4として図3(a)に示すような上堰を用い、開口面積率を条件によって変えた。
The specifications of the
鋳型内に溶鋼を供給する2つの浸漬ノズルの吐出孔位置は、鋳片幅方向には幅中心をはさんでそれぞれ1/4幅位置とした。また、深さ方向には、直流磁場発生装置8によって形成される直流磁場帯14の上方に表層溶鋼用浸漬ノズル6の吐出口を設け、下方に内層溶鋼用浸漬ノズル5の吐出口を設置した。具体的には、表層溶鋼用浸漬ノズル6の吐出孔位置は湯面レベルから150mmとし、内層溶鋼用浸漬ノズル5の吐出孔位置は湯面レベルから550mmとした。ここで、鋳型内の凝固係数K値はおよそ25mm/min0.5であることを確認しており、鋳造速度VC=1m/分で鋳造した際の直流磁場発生装置8の中心までで形成される表層厚Dは約16mmである。この表層厚みから、直流磁場帯位置における凝固シェル断面積(鋳造後鋳片の表層部面積)S2が定まり、この表層部面積S2と鋳造速度から、下側溶鋼プールと上側溶鋼プールから下方に輸送される単位時間鋳造量がそれぞれG1、G2として定まり、G1、G2に等しくなるように第1溶鋼と第2溶鋼の流量(Q1、Q2)を規定することができる。
The discharge hole positions of the two immersion nozzles for supplying molten steel into the mold were set to 1/4 width positions with the width center in the slab width direction. Further, in the depth direction, the discharge port of the surface molten
第1溶鋼21と第2溶鋼22の流量制御については、鋳造開始時に内層溶鋼用浸漬ノズル5から第1溶鋼21のみで鋳造を行い、必要溶鋼流量を供給するための内層溶鋼用浸漬ノズル5のスライディングノズル33bの開度を確認した。その後、タンディッシュヘッドが一定となるように、取鍋1からの注入量を一定に制御したうえで、内層溶鋼用浸漬ノズル5からの供給溶鋼量がQ1となるようにスライディングノズル33b開度を一定で制御した。さらに、第2溶鋼22については、湯面レベルが一定となるように表層溶鋼用浸漬ノズル6のスライディングノズル33c開度調整を行い、結果として第2溶鋼22の供給量がQ2となるように制御した。
About flow control of the 1st molten steel 21 and the 2nd molten steel 22, it casts only with the 1st molten steel 21 from the
取鍋1から供給する溶鋼成分が第1溶鋼21成分であり、第1溶鋼21は低炭Alキルド鋼である。取鍋から供給する第1溶鋼21はタンディッシュ2の第1領域11に供給され、その一部はタンディッシュ堰4の開口10を経由して第2領域12に供給される。第2領域内の第2溶鋼22は第1溶鋼21に対して、第2領域内に0.3mm厚の軟鋼板でかしめた鉄製ワイヤー(内部にNi粒を含有:420g/m)をワイヤーフィーダーにて添加した。Q2=G2となる鋳造においては添加速度3m/分で添加した。なお、この条件で上記Ni含有ワイヤーを添加すると、第1溶鋼に0.5%Niを添加することに相当する。Q2とG2が相違する鋳造(下記実験2)においては、第2溶鋼中のNi含有量が0.5%となるようにワイヤーの添加速度を調整した。
The molten steel component supplied from the
鋳片内Ni濃度分布を調査するため、表層については表面から8mm位置(表層厚みの中心)、内層については表面から40mm位置(鋳片1/4厚)について、両短辺中央、1/4幅位置の表裏面、1/2幅位置の表裏面、のそれぞれ8箇所、表層、内層あわせて合計16箇所から分析試料を採取し濃度を調査した。また、表層厚については、分析試料を採取した部位について、表面から40mmまでの領域を対象に、分析試料を採取したほぼ同じ位置でサンプルを切り出し、EPMAにて厚み方向の濃度分布を調査した。添加した元素の濃度が高くなっている厚みを求めた。 In order to investigate the Ni concentration distribution in the slab, the surface layer is 8 mm from the surface (center of the surface layer thickness), and the inner layer is 40 mm from the surface (slab ¼ thickness). Analytical samples were collected from a total of 16 locations, including the front and back surfaces at the width position and the front and back surfaces at the 1/2 width position, the surface layer and the inner layer, and the concentration was investigated. As for the surface layer thickness, the sample was cut out at almost the same position where the analysis sample was collected from the region from which the analysis sample was collected, and the concentration distribution in the thickness direction was investigated by EPMA. The thickness at which the concentration of the added element was high was determined.
得られた分析結果については以下の指標で表内層の分離度、表層濃度の均一性を評価した。鋳片表層濃度CO、鋳片内層濃度CI、取鍋内濃度CLとタンディッシュ内に添加した濃度CTから決まる表層分離度XOと鋳片表層厚み内の周方向平均値CMと標準偏差σから求められる濃度均一度Yを以下の式を用いて求めた。
XO=(CO −CI)/(CT −CL ) −−−−(1)
Y=σ/CM −−−−(2)
With respect to the obtained analysis results, the separation degree of the inner surface layer and the uniformity of the surface layer concentration were evaluated by the following indices. The slab surface layer concentration C O , the slab inner layer concentration C I , the ladle concentration C L and the concentration C T added to the tundish and the surface layer separation degree X O and the circumferential average value C M within the slab surface layer thickness And the density uniformity Y obtained from the standard deviation σ was obtained using the following equation.
X O = (C O -C I ) / (C T -C L ) ---- (1)
Y = σ / C M ---- (2)
具体的な実験方法について説明する。前述した本発明の原理を検証するため、以下、3つの実験を行った。 A specific experimental method will be described. In order to verify the principle of the present invention described above, the following three experiments were conducted.
まず、実験1として、タンディッシュ堰4の開口10の形状と開口面積率を変化させる実験を行い、表層分離度XO、濃度均一度Yに及ぼす影響を調査した。なお、鋳型内の直流磁場帯14に印加する磁束密度を0.4Tとし、Q2=G2として直流磁場帯14を通過する溶鋼の発生を抑止し、鋳型内電磁撹拌装置9による撹拌流速は0.4m/sの条件とした。結果を図5に示すが、開口面積率が10%未満では溶鋼温度が低い場合には、濃度の均一性の点で課題があった。一方、開口面積率70%を超えると分離度が低下し、濃度の均一性も低下した。タンディッシュ2の第1領域11と第2領域12の間で第1溶鋼21と第2溶鋼22の混合が生じたことによる。逆に、タンディッシュ堰の開口面積率を調整し、開口面積率が10%以上70%以下とすると、表層分離度XOは0.9以上1以下、濃度均一度Yは0.1以下となり、表層分離度、濃度均一度ともに良好な鋳片をえることができた。
First, as
次に、実験2として、第1、第2溶鋼の流量バランスを変化させ、表層溶鋼用浸漬ノズル6からの溶鋼供給量Q2が、上側溶鋼プール15で凝固する鋳造量G2と相違する条件で鋳造し、表層分離度、濃度均一性に及ぼす影響を調査した。ここで、タンディッシュ堰4は開口面積率が40%となるように調整、鋳型内の直流磁場帯14に印加する直流磁場の磁束密度は0.4T、鋳型内電磁撹拌装置9による撹拌流速は0.4m/sの条件で、Q2を変化して鋳造した。結果を図6に示すが、Q2/G2=0.87〜1.12の範囲に制御した条件では、溶鋼界面位置を直流磁場帯内に制御できるので、表層分離度XOは0.9以上1以下、濃度均一度Yは0.1以下となり、表層分離度、濃度均一度ともに良好な鋳片をえることができた。一方、Q2/G2<0.87の条件では、上側溶鋼プールへの溶鋼供給量が不足して、直流磁場帯14を通過して下側溶鋼プール16から上側溶鋼プール15へ溶鋼が移動するため、上側溶鋼プール15の添加元素含有量が低下することとなった。逆に、Q2/G2>1.12の条件では、上側溶鋼プール15への溶鋼供給量が過剰で、直流磁場帯14を通過して上側溶鋼プール15から下側溶鋼プール16へ溶鋼が移動するため、鋳片の内層にも添加元素が含有される結果となった。
Next, as
さらに、実験3として、鋳型内に印加する磁束密度を0.4T、表内層界面27位置を制動域内の450mm、タンディッシュ堰の開口は開口面積が40%となるように調整した条件で、上側溶鋼プール15における鋳型内電磁撹拌装置9の撹拌流速を変えて鋳造した。表層ノズル側短辺部の表層厚み、内層ノズル側短辺部の厚み、幅中央部の表層部の厚みを調査し、撹拌条件との関係を調査した。
Further, as
図7には鋳型内電磁撹拌の有無による表層厚みの周方向分布の違いについて調査した結果を示した。電磁撹拌を印加しない条件では下部に溶鋼を供給するノズル側で溶鋼が停滞しやすく、表層厚みが厚くなる傾向がみられたが、0.3m/s以上の旋回流を湯面近傍で付与することで表層厚みの周方向分布を均一化することができ、好ましい。 FIG. 7 shows the results of investigating the difference in the circumferential distribution of the surface layer thickness with and without electromagnetic stirring in the mold. Under conditions where electromagnetic stirring is not applied, the molten steel tends to stagnate on the nozzle side that supplies molten steel to the bottom, and the surface layer tends to increase in thickness, but a swirling flow of 0.3 m / s or more is applied in the vicinity of the molten metal surface. Thus, the circumferential distribution of the surface layer thickness can be made uniform, which is preferable.
本方法は以上のような方法で第2溶鋼の成分調整を行うので、第2溶鋼に添加する成分についての制約は少なく、NiやCだけでなく、Si,Mn,P,S,B,Nb,Ti,Al,Cu,Moに加えて、強脱酸、強脱硫元素であるCa,Mg,REM等、鋼中に含有する元素を添加することができる。このため、鋳片の表層成分を変えることで鋼材の新たな機能を比較的簡便な方法で可能となる。 Since this method adjusts the components of the second molten steel by the method as described above, there are few restrictions on the components added to the second molten steel, and not only Ni and C but also Si, Mn, P, S, B, Nb In addition to Ti, Al, Cu, and Mo, elements contained in steel such as strong deoxidation and strong desulfurization elements such as Ca, Mg, and REM can be added. For this reason, the new function of steel materials is attained by a comparatively simple method by changing the surface layer component of a slab.
図1に模式的に示した鋳造装置で低炭Alキルド鋼を鋳造する実験を行った。溶鋼の溶製は、転炉出鋼後、二次精錬にて脱ガス、成分調整した。取鍋溶鋼は250tであった。 An experiment for casting low-carbon Al killed steel was performed using the casting apparatus schematically shown in FIG. The molten steel was melted by degassing and component adjustment by secondary refining after leaving the converter. The ladle molten steel was 250 tons.
容量50tのタンディッシュ2底部に内層溶鋼用浸漬ノズル5と表層溶鋼用浸漬ノズル6の2つの浸漬ノズルを設けた。2つの浸漬ノズルの間隔は600mmである。その中間位置にタンディッシュ堰4を設置し、開口部の形状と開口面積率は条件によって変更した。
Two immersion nozzles of an inner layer molten
鋳型内の湯面17レベルから100mm下方に電磁撹拌装置9のコア中心を設置し、鋳型内の上部溶鋼プール中に水平断面内で最大0.6m/sの旋回流を形成した。かつ湯面レベルから450mm下方に幅方向に均一な磁束密度分布を有する直流磁場を鋳片の厚み方向に印加することができる直流磁場発生装置8を設けた。最大0.5Tの直流磁場が印加できる。この直流磁場発生装置8のコア厚みが200mmのため、湯面レベルから350〜550mmの範囲内にわたってほぼ同じ磁束密度の直流磁場を最大0.5T印加することができる。そのため、直流磁場帯14の範囲は湯面レベルからの高さがHH=350mmからHL=550mmの範囲となる。従って、第2溶鋼供給量Q2とG2との比(Q2/G2)が、G2H/G2≒√(HH/H)=0.88からG2L/G2≒√(HL/H)=1.11の範囲内であれば、溶鋼界面27位置を直流磁場帯14内に制御できるので、本発明の効果を発揮することができる。
The core center of the electromagnetic stirrer 9 was installed 100 mm below the
鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズルの位置については、まず、鋳片幅方向には幅中心をはさんでそれぞれ1/4幅位置とした。また、浸漬ノズルの吐出孔位置については、深さ方向には直流磁場発生装置によって形成される制動領域(直流磁場帯14)の上側(表層溶鋼用浸漬ノズル6)部と、下側(内層溶鋼用浸漬ノズル5)にそれぞれ設置した。具体的には、表層溶鋼用浸漬ノズル6の吐出孔位置は湯面レベルから200mmとし、内層溶鋼用浸漬ノズル5の吐出孔位置は湯面レベルから600mmとした。
With respect to the position of the immersion nozzle for supplying molten steel into the mold, first, in the width direction of the slab, the position was set to a quarter width position across the width center. Moreover, about the discharge hole position of an immersion nozzle, the upper side (
鋳造条件は、1200mm幅、250mm厚、鋳造速度1.5m/分で鋳造した。ここで、鋳型内の凝固係数K値はおよそ25mm/min0.5であることを確認しており、鋳型内直流磁場発生装置8の中心までで形成される表層厚は約14mmである。この表層厚みから、直流磁場帯位置における凝固シェル断面積(鋳造後鋳片の表層部面積)S2が定まり、この表層部面積S2と鋳造速度から、下側溶鋼プールと上側溶鋼プールから下方に輸送される単位時間鋳造量がそれぞれG1、G2として定まり、G1、G2に等しくなるように第1溶鋼と第2溶鋼の流量(Q1、Q2)を規定することができる。
The casting conditions were as follows: 1200 mm width, 250 mm thickness, casting speed 1.5 m / min. Here, it has been confirmed that the solidification coefficient K value in the mold is about 25 mm / min 0.5 , and the surface layer thickness formed up to the center of the DC
第1溶鋼と第2溶鋼の流量制御については、鋳造開始時に第1溶鋼のみで鋳造を行い、必要溶鋼流量を供給するための内層溶鋼用浸漬ノズル5のスライディングノズル33bの開度を確認した。その後、タンディッシュヘッドが一定となるように、スライディングノズル33a流量調整によって取鍋からの注入量を一定に制御したうえで、本発明例と一部の比較例について、内層溶鋼用浸漬ノズル5からの供給溶鋼量がQ1となるようにスライディングノズル開度を一定で制御した。さらに、第2溶鋼については、湯面レベル計31で計測した湯面レベルが一定となるように表層溶鋼用浸漬ノズル6のスライディングノズル33c開度調整を行い、結果として第2溶鋼の供給量がQ2となるように制御した。
Regarding the flow control of the first molten steel and the second molten steel, casting was performed only with the first molten steel at the start of casting, and the opening degree of the sliding
タンディッシュでの成分調整について説明する。前述したタンディッシュの第2領域12内に0.3mm厚の軟鋼板でかしめた鉄製ワイヤー(外径12mm、C粉含有量:226g/m)をワイヤーフィーダーにて添加した。ワイヤーの添加速度は、各実施例での第2溶鋼の流量Q2に対応して、第2溶鋼に0.3%Cを添加することに相当する添加速度とした。 The component adjustment in the tundish will be described. An iron wire (outer diameter 12 mm, C powder content: 226 g / m) caulked with a mild steel plate having a thickness of 0.3 mm was added to the second region 12 of the tundish using a wire feeder. The addition rate of the wire was set to an addition rate corresponding to adding 0.3% C to the second molten steel corresponding to the flow rate Q 2 of the second molten steel in each example.
次に、本発明の原理を検証するために行った実験内容について説明する。
◆実験1:第1、第2溶鋼の流量バランスを変化させ、Q2/G2が変化する条件で鋳造する。
◆実験2:タンディッシュ堰の開口部形状と開口面積率を変えて鋳造する。
◆実験3:鋳型内電磁撹拌装置の印加電流を変えて湯面近傍で形成する旋回流速を変えて鋳造する。
ここで、前述した実験において、鋳型内直流磁場発生装置8により0.5Tの直流磁場を印加した。
Next, the contents of experiments conducted to verify the principle of the present invention will be described.
◆ Experiment 1: Casting is performed under the condition that Q 2 / G 2 is changed by changing the flow rate balance of the first and second molten steels.
◆ Experiment 2: Casting by changing the opening shape and opening area ratio of the tundish weir.
Experiment 3: Casting is performed by changing the applied current of the electromagnetic stirring device in the mold and changing the swirling flow velocity formed near the molten metal surface.
Here, in the experiment described above, a DC magnetic field of 0.5 T was applied by the in-mold DC
鋳片内C濃度分布を調査するため、表層については表面から7mm位置(表層厚みの中心)、内層については表面から60mm位置(鋳片1/4厚)について、両短辺中央、1/4幅位置の表裏面、1/2幅位置の表裏面、のそれぞれ8箇所、表層、内層あわせて合計16箇所から分析試料を採取し濃度を調査した。また、表層厚DRについては、分析試料を採取した部位について、表面から60mmまでの領域を対象に、分析試料を採取したほぼ同じ位置でサンプルを切り出し、EPMAにて厚み方向の濃度分布を調査した。添加した元素の濃度が高くなっている厚みを求めた。 In order to investigate the C concentration distribution in the slab, the surface layer is 7 mm from the surface (center of the surface layer thickness), and the inner layer is 60 mm from the surface (slab ¼ thickness). Analytical samples were collected from a total of 16 locations, including the front and back surfaces at the width position and the front and back surfaces at the 1/2 width position, the surface layer and the inner layer, and the concentration was investigated. As for the surface layer thickness D R, for the region from which the analysis sample was collected, for the region from the surface to 60 mm, the sample was cut out at almost the same position where the analysis sample was collected, and the concentration distribution in the thickness direction was investigated by EPMA. did. The thickness at which the concentration of the added element was high was determined.
得られた分析結果については以下の指標で表内層の分離度、表層濃度の均一性を評価した。鋳片表層濃度CO、鋳片内層濃度CI、取鍋内濃度CLとタンディッシュ内に添加した濃度CTから決まる表層分離度XOと鋳片表層厚み内の周方向平均値CMと標準偏差σから求められる濃度均一度Yを以下の式を用いて求める。
XO=(CO −CI)/(CT −CL ) −−−−(1)
Y=σ/CM −−−−(2)
With respect to the obtained analysis results, the separation degree of the inner surface layer and the uniformity of the surface layer concentration were evaluated by the following indices. The slab surface layer concentration C O , the slab inner layer concentration C I , the ladle concentration C L and the concentration C T added to the tundish and the surface layer separation degree X O and the circumferential average value C M within the slab surface layer thickness Then, the density uniformity Y obtained from the standard deviation σ is obtained using the following equation.
X O = (C O -C I ) / (C T -C L ) ---- (1)
Y = σ / C M ---- (2)
実験1、実験2、実験3、それぞれの結果を表1、表2、表3に示した。
The results of
表1ではタンディッシュ堰として図3(a)に示す上堰を用い、上堰の深さを調整し開口面積率を全体の40%、鋳型内に印加する直流磁場の磁束密度は0.5T、鋳型内電磁撹拌装置による撹拌流速は0.4m/sの条件で、第2溶鋼供給量Q2とG2との比(Q2/G2)を変化して鋳造した。界面位置(メニスカスから界面までの距離HR)については、鋳片の表層厚DRを計測し、
DR=K√(HR/VC)
を逆算して求めた。
In Table 1, the upper weir shown in FIG. 3A is used as the tundish weir, the depth of the upper weir is adjusted, the opening area ratio is 40% of the whole, and the magnetic flux density of the DC magnetic field applied to the mold is 0.5T. The casting was performed by changing the ratio (Q 2 / G 2 ) between the second molten steel supply rate Q 2 and G 2 under the condition that the stirring flow rate by the electromagnetic stirring device in the mold was 0.4 m / s. For the interface position (distance H R from the meniscus to the interface), the surface thickness D R of the slab is measured,
D R = K√ (H R / V C )
Was calculated in reverse.
Q2/G2=0.88〜1.11の範囲として界面27位置が直流磁場による制動域内に制御した本発明1,2,3の条件では分離度、均一度ともに良好な結果が得られた。一方、Q2/G2<0.87にはずれた比較例3,4では、界面位置が直流磁場帯上端に止まり、表層分離度XO、濃度均一度Yともに不良であった。Q2/G2>1.11にはずれた比較例1,2では、界面位置が直流磁場帯の下端位置に止まり、比較的良好な表層分離度、濃度均一性がえられたが、本発明と比較すると不十分であった。
Under the conditions of the
表2では鋳型内に印加する磁束密度を0.5T、Q2/G2=1(表/内層界面位置を制動域内の450mm)、鋳型内電磁撹拌装置による撹拌流速は0.4m/sの条件で、タンディッシュ堰として図3に示すものを用い、開口面積率を変化して鋳造した。開口面積率が10%〜70%に調整した本発明4〜10では表層分離度、濃度均一度ともに良好な結果が得られたが、堰がない(開口面積率100%)比較例5、開口面積率が大きすぎる比較例9、10では表層分離度、濃度均一度ともに不十分であった。また、開口面積率が少なすぎる比較例6〜8では均一性におとる条件もあり、不適であった。
In Table 2, the magnetic flux density applied to the mold is 0.5 T, Q 2 / G 2 = 1 (the table / inner layer interface position is 450 mm in the braking region), and the stirring flow rate by the electromagnetic stirring device in the mold is 0.4 m / s. Under the conditions, the tundish weir shown in FIG. 3 was used, and casting was performed while changing the opening area ratio. In the
表3では鋳型内に印加する磁束密度を0.5T、Q2/G2=1(表内層界面位置を制動域内の450mm)、図3(a)に示すタンディッシュの上堰深さを開口面積率が40%となるように調整した条件で、鋳型内電磁撹拌装置の撹拌流速を変えて鋳造した。表層溶鋼用浸漬ノズル6側短辺部の表層厚み、内層溶鋼用浸漬ノズル5側短辺部の厚み、幅中央部の表層部の厚みを調査し、撹拌条件との関係を調査した。鋳型内電磁撹拌による撹拌流を付与しない本発明13では品質上問題にはならないものの表層厚みの不均一がみられた。一方、鋳型内電磁撹拌装置による撹拌流を付与した本発明11,12ではいずれも表層溶鋼用浸漬ノズル6短辺厚、内層溶鋼用浸漬ノズル5短辺厚と幅中央部の表層厚みがほぼ同じであった。そのため、鋳型内電磁撹拌による撹拌流を付与することで表層厚みが鋳片周方向に均一になるため、好ましい。
In Table 3, the magnetic flux density applied to the mold is 0.5 T, Q 2 / G 2 = 1 (the inner layer interface position is 450 mm in the braking zone), and the upper weir depth of the tundish shown in FIG. The casting was carried out by changing the stirring flow rate of the electromagnetic stirring device in the mold under the condition that the area ratio was adjusted to 40%. The surface layer thickness of the
1 取鍋
2 タンディッシュ
3 鋳型
4 タンディッシュ堰
5 内層溶鋼用浸漬ノズル
6 表層溶鋼用浸漬ノズル
7 成分添加装置
8 直流磁場発生装置
9 電磁攪拌装置
10 開口
11 第1領域
12 第2領域
13 取鍋注入流
14 直流磁場帯
15 上側溶鋼プール
16 下側溶鋼プール
17 メニスカス(湯面)
18 湯面
20 溶鋼
21 第1溶鋼
22 第2溶鋼
23 凝固シェル
24 上側溶鋼プール凝固部分(表層部)
25 下側溶鋼プール凝固部分(内層部)
26 溶鋼浸漬部分
27 界面
28 淀んだ領域
29 鋳片
30 浸漬ノズル
31 湯面レベル計
32 制御装置
33 流量調整装置
DESCRIPTION OF
18
25 Lower molten steel pool solidification part (inner layer part)
26 Molten
Claims (4)
前記タンディッシュ堰にて区分された取鍋溶鋼注入側を第1領域、その反対側を第2領域とし、第2領域側のタンディッシュ内溶鋼に対して所定の元素あるいはその合金を連続的に添加し濃度を調整することで、取鍋溶鋼ならびに取鍋溶鋼とは異なる成分組成からなる2種類の溶鋼をタンディッシュ内で保持しつつ、第1領域に収容された溶鋼を内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに供給し、第2領域に収容された溶鋼を表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに供給し、
当該2つの浸漬ノズルそれぞれから、それぞれの溶鋼プール中で凝固によって消費される溶鋼量を鋳型内に供給することを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。 A method for producing a multi-layer slab in which the component composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different, and an immersion nozzle for inner layer molten steel is disposed at the bottom of the tundish, and further, an immersion nozzle for surface layer molten steel is disposed downstream thereof, A tundish weir is installed between these two immersion nozzles, the tundish weir has an opening with an opening area ratio of 10% to 70% in the molten steel immersion part, and a DC magnetic field in the thickness direction over the entire width in the mold width direction. The upper part of the strand sandwiching the DC magnetic field zone formed by the DC magnetic field generator is the upper molten steel pool, the lower part is the lower molten steel pool, and the upper part from the immersion nozzle for the surface molten steel Supply molten steel to the molten steel pool, supply molten steel from the immersion nozzle for inner layer molten steel to the lower molten steel pool,
The ladle molten steel injection side divided by the tundish weir is the first region, the opposite side is the second region, and a predetermined element or its alloy is continuously applied to the molten steel in the tundish on the second region side. By adding and adjusting the concentration, the ladle molten steel and two types of molten steel with different composition from the ladle molten steel are held in the tundish while the molten steel contained in the first region is immersed in the inner layer molten steel. To the lower molten steel pool, the molten steel accommodated in the second region is supplied from the surface molten steel immersion nozzle to the upper molten steel pool,
A continuous casting method for a multilayer slab, characterized in that a molten steel amount consumed by solidification in each molten steel pool is supplied from each of the two immersion nozzles into a mold.
鋳型内では湯面近傍において水平断面内で旋回流を形成する電磁撹拌装置と、その下方に鋳型幅方向全体にわたって厚み方向に直流磁場を印加する直流磁場発生装置を備え、当該直流磁場発生装置によって形成される直流磁場帯をはさんだストランドの上部を上側溶鋼プール、下部を下側溶鋼プールとし、前記表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに溶鋼を供給し、内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに溶鋼を供給する構造とすることを特徴とする複層鋳片の連続鋳造装置。 An apparatus for producing a multi-layer slab in which the composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different, the inner layer molten steel immersion nozzle at the bottom of the tundish that holds the molten steel from the ladle, and the surface layer further downstream Molten steel immersion nozzles are provided at intervals shorter than the casting width, and tundish weirs are installed between them. The tundish weir has an opening with an opening area ratio of 70% or less in the molten steel immersion part. It has a component addition device that adds components to the molten steel in the region opposite to the ladle molten steel injection divided by the weir,
In the mold, an electromagnetic stirrer that forms a swirl flow in the horizontal section near the molten metal surface, and a DC magnetic field generator that applies a DC magnetic field in the thickness direction over the entire mold width direction are provided below the electromagnetic stirrer. The upper part of the strand across the formed DC magnetic field zone is the upper molten steel pool, the lower part is the lower molten steel pool, the molten steel is supplied from the surface molten steel immersion nozzle to the upper molten steel pool, and the lower molten steel is supplied from the inner layer molten steel immersion nozzle. A continuous casting apparatus for multi-layer cast slabs, characterized in that molten steel is supplied to a pool.
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JPS60152684A (en) * | 1984-01-19 | 1985-08-10 | Nippon Steel Corp | Clad steel plate having high fatigue limit ratio and good formability |
JPH02138046U (en) * | 1989-04-19 | 1990-11-19 |
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