JP2020001064A - 連続鋳造鋳片の中心固相率推定方法 - Google Patents
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中心固相率=(TLiq−TC)/(TLiq−TSol) (A)
(1)連続鋳造中において未凝固鋳片のロール圧下を行い、ロール圧下に際しての圧下力と圧下量を計測し、ロール圧下に伴う鋳片の単位面積当たり平均変形抵抗ARを算出し、鋳造中における鋳片表面温度TSuを計測し、下記(1)式に基づいて、ロール圧下位置における中心固相率fsを算出することを特徴とする、連続鋳造中の中心固相率推定方法。
fs=(AR−β−γ×(TSu−計算表面温度))/α (1)
α、β、γは定数であり、予め、伝熱計算及び変形解析により定める。計算表面温度は平均変形抵抗の関数として、予め、伝熱計算及び変形解析により定める。
(2)連続鋳造中において未凝固鋳片のロール圧下を行い、ロール圧下に際しての圧下力と圧下量を計測し、ロール圧下に伴う鋳片の単位面積当たり平均変形抵抗ARを算出し、鋳造中における鋳片表面温度TSuを計測し、下記(2)式に基づいて、ロール圧下位置における中心固相率fsを算出することを特徴とする、連続鋳造中の中心固相率推定方法。
fs=(AR−β−γ(TSu−(TLiq−ΔT)))/(α−γ・(TLiq−TSol)) (2)
TLiqは液相線温度(℃)、TSolは固相線温度(℃)である。α、β、γは定数であり、予め、伝熱計算及び変形解析により定める。ΔT(℃)は鋳片の中心温度と表面温度の差であり、予め、伝熱計算により定められる定数である。
(3)前記算出したロール圧下位置における中心固相率fsに基づき、凝固が完了する(fs=1.0となる)鋳造方向位置を算出することを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の連続鋳造中の中心固相率推定方法。
(4)前記鋳片形状がブルーム形状であることを特徴とする、上記(1)から(3)までのいずれか1つに記載の連続鋳造中の中心固相率推定方法。
L=r・cos-1{(r−d)/r} (3A)
として算出され(三角関数の角度はラジアン表示)、ロール接触面積S(mm2)は、
S=L×w (3B)
となる。このロール接触面積Sに対して圧下力F(kgf)が負荷されているので、単位面積当たりの平均変形抵抗AR(kgf/mm2)は、
AR=F/S (3C)
として求めることができる。
AR=α・fs+β (4)
一方、圧下ロールで圧下を行った時点において鋳片の中心温度TCを計測し、(A)式に基づいて中心固相率fsを求め、「実測中心固相率」とした。実測中心固相率と予測中心固相率の相関を図示したところ、図2に示すとおりとなった。相関係数Rは0.78であり、両者の関係はばらつきが大きく、このままでは精度の高い中心固相率の予測は難しいことが分かった。
AR=α・fs+β+γ×(実測表面温度−計算表面温度) (5)
γは定数であり、伝熱計算と変形解析との組み合わせによって算出することができる。表面温度の実測は、圧下ロールによる圧下の直前又は直後、あるいは圧下後完全復熱後などの位置で行うことができ、計算表面温度は、当該表面温度実測位置における計算表面温度を意味する。圧下ロールによる圧下の直前又は直後に表面温度の実測を行うことが好ましい。以下、圧下ロールによる圧下の直前又は直後に表面温度を実測した場合について説明する。鋳片外周における表面温度測定部位については、長辺の幅中央で計測することが好ましいが、長辺における幅中央以外の部位、あるいは短辺において表面温度を計測することとしても良い。いずれの部位で表面温度を計測するにあたっても、計算表面温度については、表面温度計測位置に対応する部分の表面温度を計算することとなる。
計算中心温度=TLiq−(TLiq−TSol)fs (6A)
と表現する。次にΔTを用いて、
計算表面温度=計算中心温度−ΔT (6B)
=TLiq−(TLiq−TSol)fs−ΔT (6)
を導く。実測表面温度をTSuと表現した上で、(5)式に(6)式を代入すると、
AR=α・fs+β+γ(TSu−(TLiq−(TLiq−TSol)fs−ΔT))
=(α−γ・(TLiq−TSol))・fs+β+γ(TSu−(TLiq−ΔT)) (7)
となる。(7)式をfsについての式に置き換えると、
fs=(AR−β−γ(TSu−(TLiq−ΔT)))/(α−γ・(TLiq−TSol)) (2)
が導かれる。(2)式において、TLiq、TSolは鋼成分から定まる物性値、α、β、γ、ΔTは予め伝熱計算と変形解析から求める定数であるから、圧下による平均変形抵抗ARと実測表面温度TSuを実測することにより、圧下部位における中心固相率fsが定まることとなる。
fs=(AR−β−γ×(TSu−計算表面温度))/α (1)
とする。
本発明の上記(1)式を使う場合について、前記と同様のラボ実験において、検証を行った。α、β、γは上記(2)式を用いた場合と同様である。予め、伝熱計算及び変形解析により定めた中心固相率=1.0となる位置(固相のクレーターエンド)における計算表面温度は1026℃と求まった。これらの値を(1)式に代入して求めた中心固相率を「改善予測中心固相率」とし、ラボ実験で計測した実測中心温度に基づく実測中心固相率との相関について評価した。その結果を図4に示す。相関係数Rは0.88である。(2)式を用いた場合(図3)の相関係数には及ばないものの、図2との対比から明らかなように、実測中心固相率と改善予測中心固相率との間の相関は良好であることが判明した。
その上で、クレーターエンド上流側直近ロール対の位置の平均変形抵抗とクレーターエンド下流側直近ロール対の位置の平均変形抵抗との差と、クレーターエンド位置の変形抵抗とクレーターエンド上流側直近ロール対の位置の変形抵抗との差の比率で両ロール間ピッチを補間することにより、クレーターエンド上流側直近ロール対の位置からのクレーターエンド位置を推定することができる。
なお、上記ロール対の位置の平均変形抵抗は、圧下反力と圧下量を直接測定することで、(3)式により平均変形抵抗を直接決定する。
2 圧下ロール
3 固相部
4 固液共存層
5 液相部
6 固相線位置
7 液相線位置
8 中心固相率評価位置
9 凝固完了位置
Claims (4)
- 連続鋳造中において未凝固鋳片のロール圧下を行い、ロール圧下に際しての圧下力と圧下量を計測し、ロール圧下に伴う鋳片の単位面積当たり平均変形抵抗ARを算出し、鋳造中における鋳片表面温度TSuを計測し、下記(1)式に基づいて、ロール圧下位置における中心固相率fsを算出することを特徴とする、連続鋳造中の中心固相率推定方法。
fs=(AR−β−γ×(TSu−計算表面温度))/α (1)
α、β、γは定数であり、予め、伝熱計算及び変形解析により定める。計算表面温度は平均変形抵抗の関数として、予め、伝熱計算及び変形解析により定める。 - 連続鋳造中において未凝固鋳片のロール圧下を行い、ロール圧下に際しての圧下力と圧下量を計測し、ロール圧下に伴う鋳片の単位面積当たり平均変形抵抗ARを算出し、鋳造中における鋳片表面温度TSuを計測し、下記(2)式に基づいて、ロール圧下位置における中心固相率fsを算出することを特徴とする、連続鋳造中の中心固相率推定方法。
fs=(AR−β−γ(TSu−(TLiq−ΔT)))/(α−γ・(TLiq− TSol)) (2)
TLiqは液相線温度(℃)、TSolは固相線温度(℃)である。α、β、γは定数であり、予め、伝熱計算及び変形解析により定める。ΔT(℃)は鋳片の中心温度と表面温度の差であり、予め、伝熱計算により定められる定数である。 - 前記算出したロール圧下位置における中心固相率fsに基づき、凝固が完了する(fs=1.0となる)鋳造方向位置を算出することを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の連続鋳造中の中心固相率推定方法。
- 前記鋳片形状がブルーム形状であることを特徴とする、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の連続鋳造中の中心固相率推定方法。
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