JP4932985B2 - Steel continuous casting method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬ノズルとして２孔ノズルを用いて溶鋼を鋳型内に供給する連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造によって鋳片を製造する場合、溶鋼をタンディッシュから鋳型内に供給する。鋳型内に供給された溶鋼は鋳型と接触して冷却され、薄い凝固層（以下、凝固シェルという）を形成する。また、鋳型と凝固シェルとの潤滑，鋳型内の溶鋼の保温，溶鋼浴面の酸化防止等を目的として、鋳型内の溶鋼の浴面にモールドパウダーを投入する。こうして溶鋼を鋳型内に注入しながら凝固シェルを下方へ引き抜き、さらに鋳型下方に配設された複数個のサポートロールの間隙からスプレーノズルを介して冷却水を鋳片に吹き付けて冷却することによって鋳片を製造する。
【０００３】
このとき、タンディッシュに配設されたタンディッシュノズルの目詰まりを防止するために、タンディッシュに収容された溶鋼中にArガスを吹き込む。またタンディッシュノズルを介してタンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給する際に、溶鋼が空気によって酸化されるのを防止し、かつ介在物やモールドパウダーが溶鋼中へ巻き込まれるのを防止するために、浸漬ノズルを使用する。
【０００４】
浸漬ノズルは、先端部に配設された吐出口を鋳型内の溶鋼に浸漬した状態で使用され、吐出口が下方に向かって開口して溶鋼を下方へ吐出する浸漬ノズル（以下、ストレートノズルという）、あるいは吐出口が鋳型の短辺方向に対向して両側に１個ずつ開口して溶鋼を鋳型の短辺方向へ吐出する浸漬ノズル（以下、２孔ノズルという）等が知られている。
【０００５】
ストレートノズルを用いる場合は、吐出口から下方へ向かって吐出する溶鋼が、凝固シェル内の未凝固の溶鋼に浸入する深さが深くなるので凝固シェルの成長が遅く、鋳込速度を低下して操業しなければならない。また溶鋼に巻き込まれた介在物やモールドパウダーが、凝固シェル内の未凝固の溶鋼中に深く浸入するので、鋳片に表面欠陥や内部欠陥が発生する原因になる。
【０００６】
それに対して２孔ノズルを用いる場合は、溶鋼が吐出口から鋳型の短辺方向へ向かって吐出するので、凝固シェル内の未凝固の溶鋼に浸入する深さは浅い。したがって凝固シェルの成長速度は向上し、かつ鋳片の表面欠陥や内部欠陥は抑制される。
さらに２孔ノズルを用いて鋳片の品質をより一層改善するために、種々の技術が提案されている。
【０００７】
たとえば特開平5-329596号公報には、連続鋳造モールド内溶鋼流動制御方法が開示されている。この方法は、２孔ノズルの吐出口から吐出した溶鋼が鋳型の短辺に当たって上下に分離したうちの、上方へ向かって流れる溶鋼流（以下、メニスカス流という）に移動磁界を印加して、メニスカス流の流速を10〜60cm／sec に制御することによって表面欠陥を抑制しようとするものである。しかしこの方法では、メニスカス流がモールドパウダーを巻き込み、鋳片に内部欠陥が発生する原因になる可能性があるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、鋼の連続鋳造を行なう際に、表面欠陥や内部欠陥のない鋳片を製造する連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋳型内の溶鋼の挙動について水モデル実験によって種々検討した。その結果、メニスカス流の流速が、30cm／sec 未満では鋳片にブローホールが発生する可能性が増大し、40cm／sec を超えると未凝固の溶鋼中にモールドパウダーが巻き込まれる可能性が増大することを見出した。メニスカス流の流速は、移動磁界を印加しない場合でも、鋳込速度，ノズル詰まり防止用Arガスの流量，浸漬ノズルの吐出角および浸漬ノズルの浸漬深さに応じて変動するので、鋳片の表面欠陥や内部欠陥を防止するためには、これらの要因を適性範囲に維持する必要がある。
【００１０】
本発明は、浸漬ノズルとして２孔ノズルを用いる鋼の連続鋳造方法において、鋳片の鋳込速度Ｖが 0.5〜3.0 ｍ／min の範囲を満足し、ノズル詰まり防止用Arガスの流量Ｑが３〜50Ｎ-liter／min の範囲を満足し、浸漬ノズルの吐出角θが０〜45°の範囲を満足し、浸漬ノズルの浸漬深さＤが30〜400mm の範囲を満足し、かつ鋳込速度Ｖ（ｍ／min ）、Arガス流量Ｑ（Ｎ-liter／min ）、吐出角θ（°）および浸漬深さＤ（mm）が下記の (1)式を満足する鋼の連続鋳造方法である。
【００１１】
０≦18×Ｖ− 4.9×θ＋2.35×Ｑ−0.08×Ｄ＋34≦40 ・・・ (1)
Ｖ：鋳片の鋳込速度（ｍ／min ）
Ｑ：ノズル詰まり防止用Arガスの流量（Ｎ-liter／min ）
θ：浸漬ノズルの吐出角（°）
Ｄ：浸漬ノズルの浸漬深さ（mm）
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用する連続鋳造設備の要部を示す断面図である。タンディッシュ１には、溶鋼２を鋳型８内に供給するためにタンディッシュノズル４が配設される。溶鋼２がタンディッシュノズル４を介してタンディッシュ１から鋳型８内に供給されるときに、空気によって酸化されるのを防止ために、タンディッシュノズル４に接続して浸漬ノズル５が配設される。浸漬ノズル５は、先端部に配設された吐出口６を鋳型８内の溶鋼２に浸漬した状態で使用される。なお本発明においては、浸漬ノズル５として２孔ノズルを使用する。
【００１３】
タンディッシュ１内の溶鋼２は、タンディッシュノズル４および浸漬ノズル５を通って、吐出口６から鋳型８内に供給される。鋳型８内に注入された溶鋼２は鋳型８によって冷却され、凝固シェル９を形成する。鋳型８内の溶鋼２の浴面には、鋳型８と凝固シェル９との潤滑，溶鋼２の保温，溶鋼２浴面の酸化防止等を目的としてモールドパウダー７を投入する。
【００１４】
なおタンディッシュノズル４の目詰まりを防止するために、溶鋼２中にArガス３を吹き込む。本発明においては、溶鋼２中へArガス３を吹き込む方法は特定の方法に限定しない。従来から知られている方法を使用すれば良いのであって、たとえばタンディッシュノズル４としてポーラスノズルを使用する方法やガススリーブノズルを使用する方法、あるいはガス吹込みストッパーを使用する方法等を用いれば良い。
【００１５】
浸漬ノズル５の吐出口６から鋳型８内に供給される溶鋼２は、矢印ａの方向に吐出した後、鋳型８の短辺に当たって、下向き（すなわち矢印ｂの方向）の流れと上向き（すなわち矢印ｃの方向）の流れに分離する。この矢印ｃで示した流れがメニスカス流である。
連続鋳造で製造した鋳片の欠陥としては、 Al2Ｏ3 等の介在物やモールドパウダーの巻き込み、あるいはブローホールが発生する頻度が高い。これらの欠陥のうち、介在物の巻き込みおよびブローホールはメニスカス流の流速が遅いときに発生しやすい。一方、モールドパウダーの巻き込みはメニスカス流の流速が速いときに発生しやすい。
【００１６】
メニスカス流の流速は、鋳込速度Ｖ（ｍ／min ），ノズル詰まり防止用Arガスの流量Ｑ（Ｎ-liter／min ），浸漬ノズルの吐出角θ（°）および浸漬ノズルの浸漬深さＤ（mm）に応じて変動する。ここで、浸漬ノズルの吐出角θ（°）は、溶鋼２が吐出口６から吐出される矢印ａの方向と水平方向とのなす角を指し、浸漬ノズルの浸漬深さＤ（mm）は、鋳型８内の溶鋼２の浴面から吐出口６の開口部の中心までの深さを指す。
【００１７】
そこで連続鋳造の操業で得られた多数のデータを解析した結果、メニスカス流の流速を変動させる要因である鋳込速度Ｖ（ｍ／min ），ノズル詰まり防止用Arガスの流量Ｑ（Ｎ-liter／min ），浸漬ノズルの吐出角θ（°）および浸漬ノズルの浸漬深さＤ（mm）に応じて、鋳片の欠陥の発生状況も変化することを見出した。
【００１８】
また、鋳片の欠陥の発生状況は、下記の (2)式で算出される指標αの値と相関関係があることも判明した。
指標α＝18×Ｖ− 4.9×θ＋2.35×Ｑ−0.08×Ｄ＋34 ・・・ (2)
Ｖ：鋳片の鋳込速度（ｍ／min ）
Ｑ：ノズル詰まり防止用Arガスの流量（Ｎ-liter／min ）
θ：浸漬ノズルの吐出角（°）
Ｄ：浸漬ノズルの浸漬深さ（mm）
すなわち、連続鋳造で製造した鋳片を熱間圧延し、さらに冷間圧延して冷延コイルを製造した。冷延コイルの表面欠陥のヘゲ，スケールおよびスリーバーを、目視で検査して、コイル内欠陥混入率（％）を算出し、前記 (2)式で算出される指標αの値との関係を調査した。なお、コイル内欠陥混入率（％）は下記の (3)式で算出される値である。
【００１９】
コイル内欠陥混入率（％）
＝ 100×（ΣＬD ／ＬC ） ・・・ (3)
ＬD ：表面欠陥の欠陥長さ（ｍ）
ＬC ：コイル全長の長さ（ｍ）
前記 (2)式で算出される指標αの値と前記 (3)式で算出されるコイル内欠陥混入率（％）との関係を図２に示す。図２から明らかなように、指標α値が０〜40の範囲ではコイル内欠陥混入率が極めて低く抑えられているが、指標α値が０未満の範囲および40を超える範囲ではコイル内欠陥混入率が上昇する。つまり鋳片の表面欠陥や内部欠陥を抑制するためには、指標α値が０〜40の範囲を満足する必要がある。すなわち前記 (1)式の範囲を満足する必要がある。
【００２０】
【実施例】
表１に示す成分の極低炭素鋼を1500ｔ溶製した後、図１に示す装置を用いて連続鋳造を行なった。連続鋳造の鋳込速度Ｖは 1.5〜2.2 ｍ／min ，ノズル詰まり防止用Arガスの流量Ｑは５〜40Ｎ-liter／min ，浸漬ノズルの吐出角θは15°，浸漬ノズルの浸漬深さＤは30〜300mm であり、鋳片の寸法は厚さ220mm ，幅1000〜1600mmであった。なお、前記 (2)式で算出される指標αの値は０〜40であり、前記 (1)式の範囲を満足した。鋳型内の溶鋼の浴面にはモールドパウダーを投入した。連続鋳造で得られた鋳片を熱間圧延し、さらに冷間圧延して冷延コイルを製造した。これを発明例とする。
【００２１】
【表１】
また表１に示す成分の極低炭素鋼を1500ｔ溶製した後、鋳込速度Ｖを 1.5〜 2.2 ｍ／min とし、メニスカス流に移動磁界を印加してメニスカス流の流速を30〜40cm／sec として連続鋳造を行なった。鋳片の寸法は厚さ220mm ，幅1000〜 1600mmであった。なおこの場合、前記 (2)式で算出される指標αの値は、前記 (1)式の範囲を外れるものとした。鋳型内の溶鋼の浴面にはモールドパウダーを投入した。連続鋳造で得られた鋳片を熱間圧延し、さらに冷間圧延して冷延コイルを製造した。これを比較例とする。
【００２３】
発明例および比較例の冷延コイルについて、表面欠陥と内部欠陥とによる格落ち率を比べると、発明例の格落ち率は比較例の１／５程度であった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、浸漬ノズルとして２孔ノズルを使用して鋼の連続鋳造を行なう際に、鋳片の表面欠陥や内部欠陥を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する連続鋳造設備の要部を示す断面図である。
【図２】指標α値とコイル内欠陥混入率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ タンディッシュ
２ 溶鋼
３ Arガス
４ タンディッシュノズル
５ 浸漬ノズル（２孔ノズル）
６ 吐出口
７ モールドパウダー
８ 鋳型
９ 凝固シェル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuous casting method for supplying molten steel into a mold using a two-hole nozzle as an immersion nozzle.
[0002]
[Prior art]
When producing a slab by continuous casting, molten steel is supplied from a tundish into a mold. The molten steel supplied into the mold is cooled in contact with the mold to form a thin solidified layer (hereinafter referred to as a solidified shell). In addition, mold powder is poured into the molten steel bath surface in the mold for the purpose of lubricating the mold and the solidified shell, keeping the molten steel in the mold warm, preventing oxidation of the molten steel bath surface, and the like. In this way, the molten steel is poured into the mold while the solidified shell is pulled downward, and cooling water is sprayed from the gaps between the plurality of support rolls arranged below the mold through the spray nozzle to cool the casting. Manufacture pieces.
[0003]
At this time, in order to prevent clogging of the tundish nozzle disposed in the tundish, Ar gas is blown into the molten steel accommodated in the tundish. In addition, when supplying molten steel from the tundish to the mold via the tundish nozzle, the molten steel is prevented from being oxidized by air, and inclusions and mold powder are prevented from being caught in the molten steel. Use an immersion nozzle.
[0004]
The immersion nozzle is used in a state where the discharge port provided at the tip is immersed in the molten steel in the mold, and the discharge port opens downward and discharges the molten steel downward (hereinafter referred to as a straight nozzle). Or an immersion nozzle (hereinafter referred to as a two-hole nozzle) that discharges molten steel in the direction of the short side of the mold with discharge ports opened one by one on both sides facing the direction of the short side of the mold.
[0005]
When using a straight nozzle, the molten steel discharged downward from the discharge port has a deeper depth that penetrates into the unsolidified molten steel in the solidified shell, so the growth of the solidified shell is slow and the casting speed is reduced. Must operate. In addition, since inclusions and mold powder caught in the molten steel penetrate deeply into the unsolidified molten steel in the solidified shell, it causes surface defects and internal defects in the slab.
[0006]
On the other hand, when the two-hole nozzle is used, the molten steel is discharged from the discharge port toward the short side of the mold, so that the depth of penetration into the unsolidified molten steel in the solidified shell is shallow. Therefore, the growth rate of the solidified shell is improved, and surface defects and internal defects of the slab are suppressed.
Furthermore, various techniques have been proposed in order to further improve the quality of the slab using a two-hole nozzle.
[0007]
For example, JP-A-5-329596 discloses a method for controlling molten steel flow in a continuous casting mold. This method applies a moving magnetic field to a molten steel flow (hereinafter referred to as a meniscus flow) that flows upward while the molten steel discharged from the discharge port of the two-hole nozzle hits the short side of the mold and is separated vertically. It is intended to suppress surface defects by controlling the flow velocity of the flow to 10 to 60 cm / sec. However, this method has a problem that the meniscus flow entrains the mold powder and may cause internal defects in the slab.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a continuous casting method for solving the above-described problems and producing a slab having no surface defects or internal defects when performing continuous casting of steel.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have studied various behaviors of molten steel in the mold by water model experiments. As a result, when the flow velocity of the meniscus flow is less than 30 cm / sec, there is an increased possibility of blowholes in the slab, and when it exceeds 40 cm / sec, the possibility of mold powder being caught in unsolidified molten steel increases. I found out. Even when no moving magnetic field is applied, the meniscus flow velocity varies depending on the casting speed, the flow rate of Ar gas for preventing nozzle clogging, the discharge angle of the immersion nozzle, and the immersion depth of the immersion nozzle. In order to prevent defects and internal defects, it is necessary to maintain these factors within a suitable range.
[0010]
According to the present invention, in a continuous casting method of steel using a two-hole nozzle as an immersion nozzle, the casting speed V of the slab satisfies the range of 0.5 to 3.0 m / min, and the flow rate Q of Ar gas for preventing nozzle clogging is 3 Satisfies the range of -50N-liter / min, satisfies the range of the discharge angle θ of the immersion nozzle of 0-45 °, the immersion depth D of the immersion nozzle satisfies the range of 30-400mm, and casting speed This is a continuous casting method for steel in which V (m / min), Ar gas flow rate Q (N-liter / min), discharge angle θ (°) and immersion depth D (mm) satisfy the following formula (1). .
[0011]
0 ≦ 18 × V−4.9 × θ + 2.35 × Q−0.08 × D + 34 ≦ 40 (1)
V: Casting speed of the slab (m / min)
Q: Flow rate of Ar gas to prevent nozzle clogging (N-liter / min)
θ: Immersion nozzle discharge angle (°)
D: Immersion nozzle immersion depth (mm)
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a continuous casting facility to which the present invention is applied. The tundish 1 is provided with a
[0013]
The
[0014]
In order to prevent clogging of the
[0015]
After the
As a defect of a slab produced by continuous casting, inclusions such as Al 2 O 3 , entrainment of mold powder, or blow holes are frequently generated. Among these defects, inclusions and blowholes tend to occur when the meniscus flow rate is low. On the other hand, entrainment of mold powder is likely to occur when the meniscus flow rate is high.
[0016]
The flow velocity of the meniscus is as follows: casting speed V (m / min), Ar gas flow rate Q (N-liter / min) for nozzle clogging prevention, immersion nozzle discharge angle θ (°), and immersion nozzle immersion depth D Varies according to (mm). Here, the discharge angle θ (°) of the immersion nozzle refers to the angle formed by the direction of the arrow a where the
[0017]
Therefore, as a result of analyzing a lot of data obtained in the continuous casting operation, the casting speed V (m / min), which is the factor that fluctuates the flow velocity of the meniscus flow, and the flow rate Q of the Ar gas for preventing nozzle clogging (N-liter) / Min), the discharge angle θ (°) of the immersion nozzle, and the immersion depth D (mm) of the immersion nozzle, it was found that the occurrence of defects in the slab also changes.
[0018]
It was also found that the occurrence of defects in the slab has a correlation with the value of the index α calculated by the following equation (2).
Index α = 18 × V−4.9 × θ + 2.35 × Q−0.08 × D + 34 (2)
V: Casting speed of the slab (m / min)
Q: Flow rate of Ar gas to prevent nozzle clogging (N-liter / min)
θ: Immersion nozzle discharge angle (°)
D: Immersion nozzle immersion depth (mm)
That is, a slab produced by continuous casting was hot-rolled and further cold-rolled to produce a cold-rolled coil. Visually inspect the surface defects of the cold rolled coil, scale and sliver, calculate the defect contamination rate (%) in the coil, and the relationship with the value of the index α calculated by the above equation (2) investigated. The defect mixing ratio (%) in the coil is a value calculated by the following equation (3).
[0019]
Defect contamination rate in coil (%)
= 100 x (ΣL D / L C ) (3)
L D : Defect length of surface defects (m)
L C : Length of the entire coil (m)
FIG. 2 shows the relationship between the value of the index α calculated by the equation (2) and the defect incorporation rate (%) in the coil calculated by the equation (3). As is clear from FIG. 2, the inclusion rate of defects in the coil is extremely low when the index α value is in the range of 0 to 40, but in the range where the index α value is less than 0 and exceeds 40, the inclusion of defects in the coil. The rate goes up. That is, in order to suppress the surface defects and internal defects of the slab, the index α value needs to satisfy the range of 0-40. That is, it is necessary to satisfy the range of the formula (1).
[0020]
【Example】
After melting 1500 tons of ultra-low carbon steel having the components shown in Table 1, continuous casting was performed using the apparatus shown in FIG. The casting speed V for continuous casting is 1.5 to 2.2 m / min, the flow rate Q of Ar gas for nozzle clogging prevention is 5 to 40 N-liter / min, the discharge angle θ of the immersion nozzle is 15 °, and the immersion depth D of the immersion nozzle The slab dimensions were 220mm thick and 1000-1600mm wide. The value of the index α calculated by the equation (2) was 0 to 40, which satisfied the range of the equation (1). Mold powder was put into the bath surface of the molten steel in the mold. The slab obtained by continuous casting was hot-rolled and further cold-rolled to produce a cold-rolled coil. This is an invention example.
[0021]
[Table 1]
In addition, after melting 1500t of ultra low carbon steel with the components shown in Table 1, the casting speed V is set to 1.5 to 2.2 m / min, the moving magnetic field is applied to the meniscus flow, and the flow velocity of the meniscus flow is set to 30 to 40 cm / sec. As a result, continuous casting was performed. The dimensions of the slab were 220mm thick and 1000-1600mm wide. It should be noted that in this case, the value of the index α is calculated by the equation (2), was shall out of the range of the equation (1). Mold powder was put into the bath surface of the molten steel in the mold. The slab obtained by continuous casting was hot-rolled and further cold-rolled to produce a cold-rolled coil. This is a comparative example.
[0023]
For the cold rolled coils of the inventive example and the comparative example, the failure rate due to surface defects and internal defects was compared, and the failure rate of the inventive example was about 1/5 that of the comparative example.
[0024]
【Effect of the invention】
In this invention, when performing continuous casting of steel using a 2 hole nozzle as an immersion nozzle, the surface defect and internal defect of a slab can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a continuous casting facility to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an index α value and a defect mixing rate in a coil.
[Explanation of symbols]
1 Tundish 2
6 Discharge
Claims (1)
０≦18×Ｖ− 4.9×θ＋2.35×Ｑ−0.08×Ｄ＋34≦40 ・・・ (1)
Ｖ：鋳片の鋳込速度（ｍ／min ）
Ｑ：ノズル詰まり防止用Arガスの流量（Ｎ-liter／min ）
θ：浸漬ノズルの吐出角（°）
Ｄ：浸漬ノズルの浸漬深さ（mm）In a continuous steel casting method using a two-hole nozzle as an immersion nozzle, the casting speed V of the slab satisfies the range of 0.5 to 3.0 m / min, and the flow rate Q of Ar gas for preventing nozzle clogging is 3 to 50 N-liter. / Min, the submerged nozzle discharge angle θ satisfies the range of 0 to 45 °, the submerged nozzle immersion depth D satisfies the range of 30 to 400 mm, and the casting speed V (m / Min), the Ar gas flow rate Q (N-liter / min), the discharge angle θ (°) and the immersion depth D (mm) satisfy the following formula (1): Continuous casting method.
0 ≦ 18 × V−4.9 × θ + 2.35 × Q−0.08 × D + 34 ≦ 40 (1)
V: Casting speed of the slab (m / min)
Q: Flow rate of Ar gas to prevent nozzle clogging (N-liter / min)
θ: Immersion nozzle discharge angle (°)
D: Immersion nozzle immersion depth (mm)
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