JP5047714B2 - Continuous casting method and continuous casting mold - Google Patents
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Description
本発明は、溶融金属を連続鋳造するための連続鋳造方法及び連続鋳造鋳型に関するものである。 The present invention relates to a continuous casting method and continuous casting mold for continuously casting molten metal.
鋼をはじめとする溶融金属の連続鋳造において、鋳型内に溶融金属を注入すると、鋳型に接する溶融金属部分が凝固して凝固シェルを形成し、鋳型の下方に引き抜かれ、鋳型下方の二次冷却帯で凝固が進行して最終的に連続鋳造鋳片が形成される。鋳型は、溶融金属に接する側が水冷銅板で形成される。スラブを鋳造する連続鋳造装置においては、2枚の長辺鋳型板と、2枚の短辺鋳型板を有し、短辺鋳型板はその幅が鋳造する鋳片の厚さにほぼ等しく、2枚の長辺鋳型板で2枚の短辺鋳型板を挟むように組み立て、連続鋳造鋳型が形成される。 In continuous casting of molten metal such as steel, when molten metal is injected into the mold, the molten metal part in contact with the mold is solidified to form a solidified shell, which is pulled out below the mold, and then cooled secondary below the mold. Solidification proceeds in the band and finally a continuous cast slab is formed. The mold is formed of a water-cooled copper plate on the side in contact with the molten metal. In a continuous casting apparatus for casting a slab, it has two long-side mold plates and two short-side mold plates, and the width of the short-side mold plate is approximately equal to the thickness of a cast piece to be cast. The continuous casting mold is formed by assembling the two long side mold plates so as to sandwich the two short side mold plates.
鋳型内で凝固シェルの凝固が進行しつつ、その凝固シェルを下方に移動する過程において、凝固シェルは凝固が進行するとともに凝固収縮する。従って、鋳型内溶融金属のメニスカス位置で凝固を開始した凝固シェルは、鋳型の下端に到達したときには収縮しており、凝固中鋳片の幅や厚さがメニスカス位置に比較して小さくなっている。スラブ連続鋳造においては鋳片の厚さに比較して幅が広いので、鋳片幅方向の凝固収縮量が大きい。凝固シェルの凝固収縮に伴って鋳型と凝固シェルとの間に空隙が生じると、凝固シェルから鋳型への抜熱が阻害され、十分な鋳型冷却ができなくなるとともに、鋳型による支持を失った凝固シェルが外方に膨れるバルジングを起こすこととなる。 In the process of moving the solidified shell downward while solidification of the solidified shell proceeds in the mold, the solidified shell solidifies and contracts as solidification proceeds. Therefore, the solidified shell that has started solidification at the meniscus position of the molten metal in the mold contracts when it reaches the lower end of the mold, and the width and thickness of the slab during solidification are smaller than the meniscus position. . In slab continuous casting, since the width is wider than the thickness of the slab, the amount of solidification shrinkage in the slab width direction is large. If there is a gap between the mold and the solidified shell due to the solidification shrinkage of the solidified shell, heat removal from the solidified shell to the mold is hindered, and sufficient cooling of the mold cannot be performed, and the solidified shell that has lost its support by the mold. Will cause bulging to bulge outward.
そこで、少なくとも鋳型短辺にテーパを設けることが行われている。テーパを設けるとは、対向する両短辺間の間隔について、鋳型上方のメニスカス位置における間隔に対し、鋳型下端の間隔を狭めることを意味する。 Therefore, a taper is provided at least on the short side of the mold. Providing the taper means that the distance between the lower ends of the mold is reduced with respect to the distance between the opposing short sides with respect to the distance at the meniscus position above the mold.
本発明において、図1(c)に示すように、鋳造方向任意の位置に上方位置と下方位置を定め、両短辺間の距離を、上方位置においてW1(m)、下方位置においてW2(m)、上方位置から下方位置までの距離をΔL(m)とおいたとき、テーパ率(%/m)を
テーパ率(%/m)={(W1−W2)/W0/ΔL}×100 (2)
(ここではW0(m)はメニスカス幅(WM)とした。W0は、ある幅に応じて、決まった長さなら、どこでも良い。鋳型上端幅、鋳型下端幅等。)
と定義し、このように呼ぶこととする。
In the present invention, as shown in FIG. 1C, an upper position and a lower position are defined at arbitrary positions in the casting direction, and the distance between both short sides is set to W 1 (m) at the upper position and W 2 at the lower position. (M) When the distance from the upper position to the lower position is ΔL (m), the taper ratio (% / m) is set to taper ratio (% / m) = {(W 1 −W 2 ) / W 0 / ΔL } × 100 (2)
(Here, W 0 (m) is the meniscus width (W M ). W 0 may be any length determined according to a certain width. Mold upper end width, mold lower end width, etc.)
And call it like this.
短辺テーパ率が小さすぎる場合には、凝固シェルと短辺鋳型板との接触が不均一になり、冷却のアンバランスが発生し、凝固シェル成長の不均一、溶融金属静圧による鋳片の割れが発生する。特に、短辺テーパ率が適正量よりも小さい場合、鋳型下端付近における凝固シェルの厚み分布において、図7に示すように、長辺側凝固シェルのコーナー近傍に凝固厚みが特に薄い部位が発生しやすくなり、この部位で凝固シェルが破断しやすく、ブレークアウトが発生する可能性がある。また短辺テーパ率が大きすぎる場合には、凝固シェルと短辺鋳型板との接触が強くなり、凝固シェルに過大な応力が加わり、凝固シェルの破断、およびシェル破断に伴うブレークアウトが発生する。あるいは凝固シェルと鋳型の摩擦力増大に伴う鋳型寿命低下を引き起こす場合がある。 If the short side taper ratio is too small, the contact between the solidified shell and the short side mold plate will be non-uniform, cooling imbalance will occur, the solidified shell growth will be non-uniform, Cracking occurs. In particular, when the short side taper ratio is smaller than an appropriate amount, in the thickness distribution of the solidified shell near the lower end of the mold, a portion with a particularly thin solidified thickness is generated near the corner of the long side solidified shell as shown in FIG. The solidified shell easily breaks at this portion, and breakout may occur. In addition, when the short side taper ratio is too large, the contact between the solidified shell and the short side mold plate becomes strong, excessive stress is applied to the solidified shell, and breakage of the solidified shell and breakout due to shell breakage occur. . Alternatively, the mold life may be reduced due to an increase in frictional force between the solidified shell and the mold.
適正な短辺テーパについて、例えば特許文献1においては、短辺テーパ率βnを0.7〜1.3%/mとして操業することが行われているとしている。 Regarding an appropriate short side taper, for example, in Patent Document 1, the short side taper rate βn is set to 0.7 to 1.3% / m.
従来の短辺鋳型板2の凝固シェルに面する面(以下「テーパ面6」ともいう。)は、図1(c)に示すように、上部から下部へ向かって平面で加工されている。しかし、凝固シェルの凝固収縮速度は、鋳型内の鋳造方向の各位置において一定ではなく、メニスカス近傍では凝固収縮速度が速く、鋳型下端に近づくにつれ凝固収縮速度が遅くなる。従って、短辺鋳型板と接する凝固シェルの面は平面ではなく、鋳型の下方に行くに従ってテーパ率が小さくなる曲面を形成していると考えられる。
The surface (hereinafter also referred to as “
特許文献2においては、鋳型短辺のテーパを湾曲面として制御するテーパ制御方法が開示されている。短辺鋳型を背面の少なくとも3地点で支持し、変形を加える。3点のうち少なくとも1箇所、例えば中央部に加圧装置を取り付け、短辺銅板表面と自由収縮プロフィールとを予めおよび操業中も一致させることにより一層均一な抜熱が可能になるとしている。中心荷重点に2〜5トンの力を加えることにより、最大タワミ量は0.33〜0.83mmにまでなり、これは溶鋼の凝固収縮量から考えれば十分な量であるとしている。
特許文献3においては、最適な短辺テーパを理論解析により求めており、最適短辺テーパはメニスカスからの鋳込み方向に沿う距離Zに依存し、各距離Zにおける最適テーパ率(%/m)がZ-1/2に比例するとしている。同文献の実施例1及び第2図によると、断面寸法20.8cm×105cmの鋳型の短辺を3段階のテーパを有する形状とし、テーパ率が上から2%/m、0.7%/m、0.4%/mとなっている。また実施例2及び第3図によると、断面寸法22cm×124cmの鋳型の短辺を3段階のテーパを有する形状とし、テーパ率が上から4%/m、1.3%/m、0.8%/mとなっている。このように、鋳造方向に2段階、あるいは3段階以上のテーパを有する鋳型を多段テーパ鋳型と呼び、このようなテーパを有する短辺鋳型板を多段テーパ短辺鋳型板と呼ぶことにする。
In
スラブの連続鋳造においては、鋳造する鋳片が向け先ごとに種々の幅を有するので、連続鋳造を続けながら鋳造する鋳片幅を変更することが行われる。図6に示すように、短辺鋳型板2を長辺方向に移動するための短辺駆動装置4を有し、短辺鋳型板2を長辺鋳型板3で挟み込んだままで短辺鋳型板2の位置を変更することにより、鋳造中に鋳片幅を変更することができる。即ち、長辺鋳型板3と短辺鋳型板2をいずれも交換することなく、種々の幅を有する鋳片を同一の連続鋳造鋳型1を用いて鋳造することが可能である。
In continuous casting of slabs, cast slabs have various widths for each destination, so that the cast slab width is changed while continuous casting is continued. As shown in FIG. 6, the short-
特許文献4、5には、鋳型内での鋳片の凝固挙動を計算により推定する方法が記載されている。鋳型の鋳造方向の傾き、あるいは鋳造速度を任意の値に設定した際に、鋳型四周各部位における凝固シェルの厚さが算出される。この結果に基づき、鋳型下端における凝固シェル厚の最大値と最小値の比、凝固シェルと鋳型間の拘束力、ギャップ量を求めることができる。
多段テーパ短辺鋳型板を用いて、種々の鋳片幅の鋳片を鋳造するスラブ連続鋳造を行うに際し、いずれの鋳造幅においても凝固均一度を良好に保持しつつ鋳型からの拘束力を低減することのできる連続鋳造を行う方法は従来知られていなかった。 When performing slab continuous casting using slabs of various slab widths using a multi-stage tapered short side mold plate, the cohesive force from the mold is reduced while maintaining good solidification uniformity at any casting width. A method for performing continuous casting that can be performed has not been known.
本発明は、多段テーパ短辺鋳型板を用い、複数の鋳片幅の鋳片を鋳造する連続鋳造において、鋳造幅を変更する際の最適な短辺鋳型の制御方法を提供するとともに、狭幅の鋳造時も広幅の鋳造時も凝固均一度が良好でかつ鋳型拘束力が増大することのない連続鋳造方法及び連続鋳造鋳型を提供することを目的とする。 The present invention provides an optimum method for controlling a short side mold when changing a casting width in continuous casting in which a slab having a plurality of slab widths is cast using a multistage tapered short side mold plate, and a narrow width. It is an object of the present invention to provide a continuous casting method and a continuous casting mold that have good solidification uniformity and no increase in mold restraining force during both casting and wide casting.
種々の鋳片幅の鋳片を鋳造するスラブ連続鋳造を行うに際し、幅を変更するに際して短辺テーパをどのように決定すべきかが不明であった。短辺テーパ率(%/m)を一定にしつつ幅変更を行ったところ、狭幅の鋳造において凝固シェルの凝固均一度が悪化することが判明した。凝固均一度を向上するためには多段テーパ短辺鋳型板を用いることが有用であると考え、種々の鋳片幅の鋳片を鋳造するスラブ連続鋳造を行うに際し、多段テーパ短辺鋳型板を導入することとした。 When performing slab continuous casting for casting slabs of various slab widths, it was unclear how the short side taper should be determined when changing the width. When the width was changed while keeping the short side taper rate (% / m) constant, it was found that the solidification uniformity of the solidified shell deteriorates in narrow casting. In order to improve the solidification uniformity, it is considered useful to use a multi-stage tapered short side mold plate, and when performing slab continuous casting to cast slabs of various slab widths, a multi-stage tapered short side mold plate is used. We decided to introduce it.
多段テーパ短辺鋳型板を用いる例として、図1(a)に示す2段テーパ短辺鋳型板を想定する。短辺テーパ率のうち、メニスカス側の上テーパ面6Uにおけるテーパ率を上テーパ率TU(%/m)、鋳型下端側の下テーパ面6Lにおけるテーパ率を下テーパ率TL(%/m)と名付ける。鋳造を行う上で最適なTUとTLが定まったとして、鋳造するいずれの幅においても同じTUとTLを採用できるか考える。
As an example of using a multistage tapered short side mold plate, a two-stage tapered short side mold plate shown in FIG. 1A is assumed. Of the short side taper ratio, the taper ratio at the
鋳片幅をW(m)、テーパ率をT(%/m)と置くと、短辺鋳型板の凝固シェルと面する面が垂直面となす角度θ(ラジアン)は(θは小さいので)
θ=TW/100/2 (3)
と書くことができる。上テーパ率TUに対応する角度をθU、下テーパ率TLに対応する角度をθLとし、上テーパ面と下テーパ面とがなす角度をΔθと置くと、
Δθ=θU−θL=(TU−TL)W/100/2 (4)
となる。上テーパ率TUと下テーパ率TLを一定、即ちTU−TLを一定に保持したままで鋳造幅Wを変化させようとすると、Δθが変動してしまうことになる。
When the slab width is W (m) and the taper rate is T (% / m), the angle θ (radian) between the surface facing the solidified shell of the short side mold plate and the vertical surface is (since θ is small)
θ = TW / 100/2 (3)
Can be written. When the angle corresponding to the upper taper rate T U is θ U , the angle corresponding to the lower taper rate T L is θ L, and the angle formed by the upper taper surface and the lower taper surface is Δθ,
Δθ = θ U −θ L = (T U −T L ) W / 100/2 (4)
It becomes. If the casting width W is changed while the upper taper rate T U and the lower taper rate T L are kept constant, that is, T U −T L is kept constant, Δθ will fluctuate.
一組の2段テーパ短辺鋳型板を製作し、鋳型に組み込んで使用する場合、Δθは各2段テーパ短辺鋳型板に固有であり、鋳造中にΔθを変更することはできない。従って、鋳造幅の変動に対応する連続鋳造鋳型においては、短辺鋳型板を交換しない限り、各鋳造幅におけるTUとTLをともに一定に保持することは原理的に不可能なのである。 When a set of two-step taper short side mold plates is manufactured and used by being incorporated in a mold, Δθ is unique to each two-step taper short side mold plate, and Δθ cannot be changed during casting. Accordingly, in a continuous casting mold which corresponds to the variation of the casting width, unless the exchange short side mold plate, it is the principle impossible to hold the both constant T U and T L in each casting width.
即ち、多段テーパ短辺鋳型板を適用した連続鋳造鋳型を用いて種々の鋳片幅を有する鋳片のスラブ連続鋳造を行う場合、鋳造幅を変更する際に、どのような条件で短辺鋳型のテーパを制御すべきか、好適な制御方法が不明であった。 That is, when slab continuous casting of slabs with various slab widths is performed using a continuous casting mold to which a multi-stage tapered short side mold plate is applied, the short side mold is changed under any conditions when changing the casting width. It was unclear whether a suitable taper should be controlled.
本発明者らは、多段テーパ短辺鋳型板を用いる場合において、図1(a)(b)に示すように、両短辺間の距離を、メニスカス位置においてWM(m)、鋳型下端においてWB(m)、メニスカス位置から鋳型下端までの距離をL(m)とおいたとき、トータルテーパ率(%/m)を
トータルテーパ率(%/m)={(WM−WB)/W0/L}×100 (5)
と定義する。W0(m)は、ある幅に応じて、決まった長さなら、どこでも良い。メニスカス幅(WM(m))、鋳型上端幅、鋳型下端幅等。
The present inventors have found that, in the case of using the multi-stage taper short side mold plate, as shown in FIG. 1 (a) (b), the distance between the short sides, W M (m) at the meniscus position in the casting mold bottom W B (m), and the distance from the meniscus position to mold the lower end placed between L (m), the total taper ratio (% / m) of total taper ratio (% / m) = {( W M -W B) / W 0 / L} × 100 (5)
It is defined as W 0 (m) may be anywhere as long as it has a fixed length according to a certain width. Meniscus width (W M (m)), mold upper end width, mold lower end width, etc.
多段テーパ短辺鋳型板を適用した連続鋳造鋳型を用いて種々の鋳片幅を有する鋳片のスラブ連続鋳造を行う場合、多段テーパ短辺鋳型板として、どのようなテーパ形状を選択すべきか、という点が問題となる。 When performing slab continuous casting of slabs having various slab widths using a continuous casting mold to which a multistage tapered short side mold plate is applied, what taper shape should be selected as the multistage tapered short side mold plate, This is a problem.
本発明者らは、鋳造方向最上位の短辺テーパ率を上テーパ率TU、最下位の短辺テーパ率を下テーパ率TLとし、上テーパ率TUを下テーパ率TLで除した値を上下テーパ比と定義すると、多段テーパ短辺鋳型板の最適形状は、この上下テーパ比の範囲として表せることを明らかにした。 The inventors of the present invention divide the upper taper rate T U by the upper taper rate T U , the lowest short side taper rate in the casting direction, the lower taper rate T L , and the upper taper rate T U by the lower taper rate T L. It was clarified that the optimum shape of the multi-step taper short side mold plate can be expressed as the range of the vertical taper ratio when the above value is defined as the vertical taper ratio.
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)鋳造方向に異なった2つの短辺テーパ率(単位:%/m)を有する2段テーパ短辺鋳型板を用い、複数の鋳片幅の鋳片を鋳造する連続鋳造方法であって、
鋳造する最小鋳片幅が500mmあるいはそれ以下であり、鋳造する最大鋳片幅が2500mmあるいはそれ以上であり、鋳造方向上位の短辺テーパ率を上テーパ率、下位の短辺テーパ率を下テーパ率、短辺表面のメニスカス部と鋳型下端部を直線で結んだ短辺テーパ率をトータルテーパ率(TT)とし、上テーパ率を下テーパ率で除した値を上下テーパ比(R)と定義し、鋳造中いずれの鋳片幅(W)においても、トータルテーパ率(T T )が1.35%/m以上で、かつ、上下テーパ比Rが下記式(1)で計算される値(RM)以下とすることを特徴とする連続鋳造方法。
RM=−3.1×ln(W×TT 2)+29 (1)
(RM (−)、TT (%/m)、W(mm))
(2)前記の(1)に記載された連続鋳造方法に用いられる連続鋳造鋳型であって、長辺鋳型板と、鋳造方向に異なった2つの短辺テーパ率(単位:%/m)を有する2段テーパ短辺鋳型板と、鋳造する鋳片幅及び短辺の傾きを変更することのできる短辺駆動装置と、短辺駆動装置の制御装置とを有し、鋳造する最小鋳片幅が500mmあるいはそれ以下であり、鋳造する最大鋳片幅が2500mmあるいはそれ以上であり、鋳造方向上位の短辺テーパ率を上テーパ率、下位の短辺テーパ率を下テーパ率、短辺表面のメニスカス部と鋳型下端部を直線で結んだ短辺テーパ率をトータルテーパ率(TT)とし、上テーパ率を下テーパ率で除した値を上下テーパ比(R)と定義し、前記短辺駆動装置の制御装置は、幅変更中を除き、鋳造中いずれの鋳片幅(W)においても、トータルテーパ率(T T )が1.35%/m以上で、かつ、上下テーパ比Rが下記式(1)で計算される値(RM)以下とすることを特徴とする連続鋳造鋳型。
RM=−3.1×ln(W×TT 2)+29 (1)
(RM (−)、TT (%/m)、W(mm))
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) two short sides taper rate different casting direction (unit:% / m) using a two-stage tapered short side mold plate having, a a continuous casting method for casting a slab of a plurality of slab width And
The minimum cast slab width to cast is 500 mm or less, the maximum cast slab width to cast is 2500 mm or more, the upper side taper rate is the upper taper rate and the lower side taper rate is the lower taper. The taper ratio (T T ) is the short side taper ratio that connects the meniscus part of the short side surface and the lower end of the mold with a straight line, and the upper taper ratio (R) is the value obtained by dividing the upper taper ratio by the lower taper ratio. The total taper ratio (T T ) is 1.35% / m or more and the vertical taper ratio R is calculated by the following formula (1) at any slab width (W) during casting. (R M ) A continuous casting method characterized by the following.
R M = −3.1 × ln (W × T T 2 ) +29 (1)
(R M (−), T T (% / m), W (mm))
(2 ) A continuous casting mold used in the continuous casting method described in (1) above, which is a long side mold plate and two short side taper ratios different in the casting direction (unit:% / m) A two- step taper short side mold plate, a short side driving device capable of changing the width and inclination of the cast slab , and a control device for the short side driving device, and a minimum slab for casting The width is 500 mm or less, the maximum cast slab width to be cast is 2500 mm or more, the upper short side taper rate in the casting direction is the upper taper rate, the lower short side taper rate is the lower taper rate, and the short side surface The short side taper ratio obtained by connecting the meniscus portion and the lower end of the mold with a straight line is defined as the total taper ratio (T T ), and the value obtained by dividing the upper taper ratio by the lower taper ratio is defined as the vertical taper ratio (R). The control device of the side drive device can be used during casting except during width change. In the slab width (W), the total taper ratio (T T ) is 1.35% / m or more, and the vertical taper ratio R is equal to or less than the value (R M ) calculated by the following formula (1). A continuous casting mold characterized by:
R M = −3.1 × ln (W × T T 2 ) +29 (1)
(R M (−), T T (% / m), W (mm) )
本発明は、多段テーパ短辺鋳型板を用い、複数の鋳片幅の鋳片を鋳造する連続鋳造方法において、いずれの鋳片幅においても上下テーパ比を一定の範囲とすることにより、いずれの鋳造幅においても、鋳型内における凝固シェルの凝固均一度を良好に保持し、かつ鋳型による凝固シェルの拘束を低減しつつ、良好な鋳造が可能になる。 The present invention provides a continuous casting method for casting a slab having a plurality of slab widths using a multistage tapered short side mold plate, and by adjusting the vertical taper ratio within a certain range at any slab width, Even in the casting width, the solidification uniformity of the solidified shell in the mold can be maintained satisfactorily, and good casting can be performed while reducing the restriction of the solidified shell by the mold.
本発明において、トータルテーパ率TT、上テーパ率TU、下テーパ率TL、上下テーパ比Rを以下のように定義する。 In the present invention, the total taper rate T T , the upper taper rate T U , the lower taper rate T L , and the vertical taper ratio R are defined as follows.
両短辺間の距離を、メニスカス位置においてWM(m)、鋳型下端においてWB(m)、メニスカス位置から鋳型下端までの距離をL(m)とおいたとき(図1(a)(b))、トータルテーパ率TT(%/m)を
TT(%/m)={(WM−WB)/W0/L}×100 (5)
と定義する。W0は、ある幅に応じて、決まった長さなら、どこでも良い。メニスカス幅(WM)、鋳型上端幅、鋳型下端幅等。
When the distance between the short sides is W M (m) at the meniscus position, W B (m) at the lower end of the mold, and L (m) from the meniscus position to the lower end of the mold (FIGS. 1A and 1B) )), And the total taper rate T T (% / m) T T (% / m) = {(W M −W B ) / W 0 / L} × 100 (5)
It is defined as W 0 may be anywhere as long as it has a fixed length according to a certain width. Meniscus width (W M ), mold upper end width, mold lower end width, etc.
多段テーパ短辺鋳型板の鋳造方向最上部の上テーパ面6Uにおいて、上方位置と下方位置を任意に定め、両短辺間の距離を、上方位置においてW1(m)、下方位置においてW2(m)、上方位置から下方位置までの距離をΔL(m)とおいたとき(図1(a)(b))、上テーパ率TU(%/m)を
TU(%/m)={(W1−W2)/W0/ΔL}×100 (6)
と定義する。
W in the tapered
It is defined as
多段テーパ短辺鋳型板の鋳造方向最下部の下テーパ面6Lにおいて、上方位置と下方位置を任意に定め、両短辺間の距離を、上方位置においてW3(m)、下方位置においてW4(m)、上方位置から下方位置までの距離をΔL(m)とおいたとき(図1(a)(b))、下テーパ率TL(%/m)を
TL(%/m)={(W3−W4)/W0/ΔL}×100 (7)
と定義する。
On the
It is defined as
上下テーパ比Rは、
上下テーパ比R=上テーパ率/下テーパ率=TU/TL (8)
と定義する。
The vertical taper ratio R is
Vertical taper ratio R = Upper taper ratio / Lower taper ratio = T U / T L (8)
It is defined as
特許文献4、5には、鋳型内での鋳片の凝固挙動を計算により推定する方法が記載されている。鋳型の鋳造方向の傾き、あるいは鋳造速度を任意の値に設定した際に、鋳型四周各部位における凝固シェルの厚さが図7のように算出される。この結果に基づき、鋳型下端における凝固シェル厚の最大値Aと最小値Bの比B/A、凝固シェルと鋳型間の拘束力、ギャップ量を求めることができる。
上記特許文献4、5に記載の計算方法を用い、多段テーパ短辺鋳型板を使用する連続鋳造について、鋳型下端における凝固シェルの形状、凝固シェルと鋳型間の拘束力を求めた。鋳型下端における凝固シェルの形状は、計算によって図7のように導出される。鋳片コーナー近傍における凝固シェルの長辺側に、凝固シェル厚が薄い部位が形成されることがあり、この部位の凝固シェル厚をシェル厚の最小値Bと置くことができる。そして、凝固シェル厚の最大値Aと最小値Bの比B/Aを、ここでは「凝固均一度」と呼ぶ。凝固均一度が良好な鋳造を行った場合には、コーナー近傍の長辺側におけるシェル厚の薄い部位のシェル厚みが、その他の厚い部位のシェル厚に近づくこととなる。
Using the calculation methods described in
実際に溶鋼の連続鋳造を行い、鋳造中に鋳型内溶鋼にSを添加し、凝固後鋳片のサルファープリントによって鋳型下端位置での凝固シェルの厚み分布を評価したところ、上記計算で求めた凝固均一度と、サルファープリントから求めた鋳型下端凝固シェル厚みの最大と最小の比とが、よく一致することがわかった。従って、計算で求めた凝固均一度を指標として、好適な連続鋳造方法を見出すことが可能である。 Actually casting the molten steel, adding S to the molten steel in the mold during casting, and evaluating the thickness distribution of the solidified shell at the lower end position of the mold by sulfur printing of the slab after solidification. It was found that the uniformity was in good agreement with the maximum and minimum ratios of the mold bottom solidified shell thickness obtained from sulfur printing. Therefore, it is possible to find a suitable continuous casting method using the solidification uniformity obtained by calculation as an index.
計算で求めた凝固均一度(B/A)の値が0.7以上であれば、実鋳造においても良好な凝固均一度を確保することができる。計算で求めた拘束力が2.0以下(各幅での基準値で正規化した値)であれば、実鋳造においても拘束の少ない良好な鋳造を行うことができる。 If the value of solidification uniformity (B / A) obtained by calculation is 0.7 or more, good solidification uniformity can be ensured even in actual casting. If the restraint force obtained by calculation is 2.0 or less (value normalized by the reference value at each width), good casting with less restraint can be performed even in actual casting.
図1に示すように、2段テーパ短辺鋳型板2の形状について検討する。短辺鋳型板2の凝固シェルに面するテーパ面6について、2段の変更点位置の鋳型上端からの距離をY、下段のテーパを鋳型上端まで延長した線と、上部テーパの鋳型上端での差をXとおくと、X,Yの値を定めれば、2段テーパ短辺鋳型板の表面形状を定めることができる。
As shown in FIG. 1, the shape of the two-step tapered short
2段テーパ短辺鋳型板2を想定し、前記図1のXの値を数種類変更し、トータルテーパ率を1.0〜2.0%/mの範囲、鋳造幅を800〜2200mmの範囲で幅を変更して、特許文献4、5に記載の計算手法によって凝固均一度と拘束力を計算した。鋳片厚みは240mmとした。図2には、鋳造幅(a)800mm、(b)1100mm、(c)1500mm、(d)2200mmのそれぞれについて、トータルテーパ率をそれぞれ1.0%/m(◆)、1.6%/m(●)の2種類とし、上下テーパ比を変化させたときの摩擦拘束力の計算結果を示している。摩擦拘束力は、計算された拘束力を各幅での基準値(1段テーパでテーパ率1.0%/mの場合の拘束力)で正規化した値としている。本発明者の別途調査により知見している摩擦拘束力の限界値は2.0である。図2より、各鋳造幅において、摩擦拘束力が限界の2.0となる上下テーパ比とトータルテーパ率との関係を求めることができる。そこで、摩擦拘束力の限界値が2.0になり、かつ、上下テーパ比が一定となる線を、横軸−幅、縦軸−トータルテーパ率のグラフにプロットしたのが、図3である。例えば図3において、幅が1000mm、トータルテーパ率が1.3%/mの場合を例にとると、上下テーパ比が約6.0以下であれば拘束力が2.0以下であるが、上下テーパ比が6.0を超えると、拘束力が2.0を超える結果となる。同じ幅1000mmでトータルテーパ率が1.52%/mになると、上下テーパ比が約5.0を超えると、拘束力が2.0を超える結果となる。
Assuming a two-step tapered short
図3のグラフから、限界の上下テーパ比(RM)を幅Wとトータルテーパ率TTで定式化したのが次式(1)である。
RM=−3.1×ln(W×TT 2)+29 (1)
(RM(−)、TT(%/m)、W(mm))
From the graph of FIG. 3, the following formula (1) is obtained by formulating the limit vertical taper ratio (R M ) by the width W and the total taper ratio T T.
R M = −3.1 × ln (W × T T 2 ) +29 (1)
(R M (−), T T (% / m), W (mm))
前記計算結果より下記の2点の相関関係を新たに見出した。 From the above calculation results, the following two points of correlation were newly found.
第1に、トータルテーパ率一定とした場合は、幅が大きくなるほど限界の上下テーパ比が小さくなる。即ち、テーパ量を下記のように定義すると、トータルテーパ率一定にすると、幅が大きい時のほうが幅が狭い場合よりもテーパ量が大きくなり、凝固シェルとの接触量の絶対値が大きくなり、上部の強テーパ化(上下テーパ比大)で拘束しやすくなるからだと考えられる。 First, when the total taper ratio is constant, the critical taper ratio becomes smaller as the width increases. That is, when the taper amount is defined as follows, if the total taper ratio is constant, the taper amount becomes larger when the width is larger than when the width is narrow, and the absolute value of the contact amount with the solidified shell becomes larger. This is thought to be because it becomes easier to restrain due to the strong taper of the upper part (upper and lower taper ratio).
第2に、幅一定の場合、トータルテーパ率が大きくなるほど、限界の上下テーパ比が小さくなる。即ち、トータルテーパ率が大きくなるほど、テーパ量が増加し、凝固シェルとの接触量の絶対値が大きくなるため、上記第1と同様の理由で拘束しやすくなるためと考えられる。 Second, when the width is constant, the upper and lower taper ratio becomes smaller as the total taper ratio becomes larger. That is, as the total taper ratio increases, the taper amount increases, and the absolute value of the contact amount with the solidified shell increases, so that it is likely to be restrained for the same reason as the first.
ちなみに、テーパ量は、
テーパ量(m)=TT(%/m)×W0(m)×L(m)
と定義する。
By the way, the taper amount is
Taper amount (m) = T T (% / m) × W 0 (m) × L (m)
It is defined as
図4に、一定のテーパ形状を有する2段テーパ短辺鋳型版を用い、例えばトータルテーパ率を1.2%/m一定として幅を変更した場合の上下テーパ比、摩擦拘束力、凝固均一度の状況を示す。図4に示すように、トータルテーパ率を一定にして幅を変更した場合、上下テーパ比は鋳造幅とともに変化し、鋳造幅が狭くなるほど上下テーパ比が大きくなる。そして、凝固均一度及び拘束力は、鋳造幅800〜2200mmの範囲内でいずれも良好な値で推移することがわかった。即ち、多段テーパ短辺鋳型板を用いて鋳造幅を変更しつつ連続鋳造を行うに際し、トータルテーパ率を一定に保持しつつ幅を変更する方法でも、前述の上下テーパ比を限界値以下にしておけば、凝固均一度と拘束力をともに良好に保持できることがわかった。 FIG. 4 shows a vertical taper ratio, frictional restraint force, solidification uniformity when the width is changed by using a two-step taper short side mold plate having a constant taper shape, for example, the total taper rate is fixed at 1.2% / m. Shows the situation. As shown in FIG. 4, when the width is changed while keeping the total taper rate constant, the vertical taper ratio changes with the casting width, and the vertical taper ratio increases as the casting width decreases. And it turned out that a solidification uniformity and a restraint force change with a favorable value in the range of casting width 800-2200mm. That is, when performing continuous casting while changing the casting width using a multi-stage tapered short side mold plate, the above-mentioned upper and lower taper ratio is set to a limit value or less even in the method of changing the width while keeping the total taper rate constant. It was found that both the solidification uniformity and the restraint force can be maintained well.
ちなみに、トータルテーパ率0.5〜2.0%/mでも、図4と同様の傾向を示すことも確認している。 Incidentally, it has also been confirmed that even when the total taper rate is 0.5 to 2.0% / m, the same tendency as in FIG. 4 is exhibited.
次に、幅1500mm、トータルテーパ率2.0%/mで上下テーパ比が2.0となる2段テーパ短辺鋳型板を用い、鋳造幅を1500mmで固定し、トータルテーパ率を変化させて凝固均一度と拘束力を計算で求めた。鋳片厚みは240mmとした。結果を図5に示す。図から明らかなように、トータルテーパ率を0.5以上とすれば凝固均一度を良好に保持することができる。またトータルテーパ率を2.0%/m以下とすれば拘束力が小さく、良好に保持することができる。 Next, using a two-step taper short side mold plate having a width of 1500 mm, a total taper ratio of 2.0% / m, and a vertical taper ratio of 2.0, the casting width is fixed at 1500 mm, and the total taper ratio is changed. Solidification uniformity and restraint force were calculated. The slab thickness was 240 mm. The results are shown in FIG. As is apparent from the figure, solidification uniformity can be maintained well if the total taper ratio is 0.5 or more. Further, if the total taper rate is 2.0% / m or less, the restraining force is small, and it can be held well.
なお、トータルテーパ率の下限値は大きいほど、凝固均一度を良好にできるため、1.0%/m以上が好ましく、1.3%/m超がより好ましい。さらに好ましくは1.35%/m以上である。 In addition, since the solidification uniformity can be improved as the lower limit value of the total taper ratio is larger, 1.0% / m or more is preferable, and more than 1.3% / m is more preferable. More preferably, it is 1.35% / m or more.
トータルテーパ率は、幅に応じて変更することも有効である。同一のトータルテーパ率では、幅が狭い時のほうが摩擦拘束力が小さい。また、凝固の均一度は同一トータルテーパ率なら、幅が狭い時のほうが小さいので、幅が狭い時ほどトータルテーパ率を大きくすることも有効である。 It is also effective to change the total taper rate according to the width. With the same total taper ratio, the frictional restraining force is smaller when the width is narrow. Further, since the solidification uniformity is the same when the total taper ratio is the same, it is also effective to increase the total taper ratio as the width is narrow because the width is narrow.
本発明において、鋳造する鋳片厚みは、好ましくは220mm以上350mm以下である。また、より好ましくは230mm超350mm以下、さらにより好ましくは240mm以上350mm以下である。鋳片厚みが350mmを超える場合は、鋳造中に幅を変更する連続鋳造鋳型としては過大な設備を必要とし、実質的に実現困難である。また、鋳造厚みが220mm未満であると、タンディッシュから溶融金属を注入するための浸漬ノズルの直径を小さくしなければならなくなるか、大きなノズルを使う場合は鋳型との隙間が小さくなり、均一な溶融金属の注入がやや困難になる。鋳造厚みが230mm超になると均一な注入が行い易くなり、240mm以上になると均一な注入がより一層行い易くなる。 In the present invention, the cast slab thickness is preferably 220 mm or more and 350 mm or less. More preferably, it is more than 230 mm and 350 mm or less, and still more preferably 240 mm or more and 350 mm or less. When the slab thickness exceeds 350 mm, an excessive facility is required as a continuous casting mold for changing the width during casting, which is substantially difficult to realize. Also, if the casting thickness is less than 220 mm, the diameter of the immersion nozzle for injecting molten metal from the tundish must be reduced, or if a large nozzle is used, the gap with the mold becomes small and uniform. Injection of molten metal is somewhat difficult. When the casting thickness exceeds 230 mm, uniform injection becomes easy, and when the casting thickness exceeds 240 mm, uniform injection becomes even easier.
図6に基づいて、本発明の鋳造方法を実現するための連続鋳造鋳型について説明する。 A continuous casting mold for realizing the casting method of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の連続鋳造鋳型1は、長辺鋳型板3と、鋳造方向に異なった2以上の短辺テーパ率(単位:%/m)を有する多段テーパ短辺鋳型板2と、鋳造する鋳片幅及び短辺の傾きを変更することのできる短辺駆動装置4と、短辺駆動装置の制御装置5とを有する。鋳造方向最上位の短辺テーパ率を上テーパ率、最下位の短辺テーパ率を下テーパ率、短辺表面のメニスカス部と鋳型下端部を直線で結んだ短辺テーパ率をトータルテーパ率とし、上テーパ率を下テーパ率で除した値を上下テーパ比と定義する点は、上記本発明の連続鋳造方法と同様である。
The continuous casting mold 1 of the present invention includes a long
短辺駆動装置の制御装置5は、鋳造中いずれの鋳片幅においても上下テーパ比を所定値以下とするように短辺鋳型板を駆動制御することができる。これにより、いずれの鋳片幅においても上下テーパ比を所定値以下とする本発明の連続鋳造方法を実施することが可能となる。
The
長辺鋳型板3及び短辺鋳型板2は、それぞれ2枚で1組を構成し、凝固シェルに面する側が水冷銅板、その反対面を鋼製のバックフレームとすると良い。短辺鋳型板2の幅が鋳造する鋳片の厚みにほぼ等しい。短辺鋳型板2を2枚の長辺鋳型板3で挟み込むことにより、矩形の鋳造空間を有する鋳型が形成される。
The long-
短辺駆動装置4は、例えば上下2段の駆動アクチュエータ9を有し、短辺鋳型板2をバックフレーム側からアクチュエータ9によって保持する。上下のアクチュエータ9それぞれの運動によって短辺鋳型板の位置を定めることにより、各鋳造幅毎に、短辺鋳型板2のトータルテーパ率を所定の値に定めることができる。アクチュエータ9としては、電動シリンダ、油圧シリンダなどを用いることができる。あるいは、短辺駆動装置として短辺鋳型板の往復運動と首振り運動を行う駆動手段を有する装置としても良い。
The short-
なお、連続鋳造中に鋳造幅を変更するに際しては、正常な鋳造を行いつつ鋳造幅を連続的に変更することが要請される。このような幅変更を実施している最中には、トータルテーパ率を変更して円滑な幅変更を実施することが必要となり、上下テーパ比を所定値以下に保持することはできない。 In addition, when changing the casting width during continuous casting, it is required to continuously change the casting width while performing normal casting. During such a width change, it is necessary to change the total taper ratio to change the width smoothly, and the vertical taper ratio cannot be kept below a predetermined value.
上記本発明の連続鋳造鋳型は、鋳造可能最小鋳片幅が500mmあるいはそれ以下、鋳造可能最大鋳片幅が2500mmあるいはそれ以上であれば、広範囲の幅を有する鋳片を鋳造することができるので好ましい。 Since the continuous casting mold of the present invention has a minimum castable slab width of 500 mm or less and a maximum castable slab width of 2500 mm or more, a slab having a wide range can be cast. preferable.
1 連続鋳造鋳型
2 短辺鋳型板
3 長辺鋳型板
4 短辺駆動装置
5 制御装置
6 テーパ面
9 アクチュエータ
10 凝固シェル
11 メニスカス位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
鋳造する最小鋳片幅が500mmあるいはそれ以下であり、鋳造する最大鋳片幅が2500mmあるいはそれ以上であり、
鋳造方向上位の短辺テーパ率を上テーパ率、下位の短辺テーパ率を下テーパ率、短辺表面のメニスカス部と鋳型下端部を直線で結んだ短辺テーパ率をトータルテーパ率(TT)とし、上テーパ率を下テーパ率で除した値を上下テーパ比(R)と定義し、
鋳造中いずれの鋳片幅(W)においても、トータルテーパ率(T T )が1.35%/m以上で、かつ、上下テーパ比Rが下記式(1)で計算される値(RM)以下とすることを特徴とする連続鋳造方法。
RM=−3.1×ln(W×TT 2)+29 (1)
(RM (−)、TT (%/m)、W(mm)) Two short sides taper rate different casting direction (unit:% / m) using a two-stage tapered short side mold plate having, a continuous casting method for casting a slab of a plurality of slab width,
The minimum slab width to cast is 500 mm or less, the maximum slab width to cast is 2500 mm or more,
The upper taper ratio is the upper taper ratio in the upper casting direction, the lower taper ratio is the lower taper ratio, and the short side taper ratio obtained by connecting the meniscus portion of the short side surface and the mold lower end with a straight line is the total taper ratio (T T ), And the value obtained by dividing the upper taper rate by the lower taper rate is defined as the vertical taper ratio (R),
At any slab width (W) during casting, the total taper ratio (T T ) is 1.35% / m or more, and the vertical taper ratio R is a value calculated by the following formula (1) (R M ) A continuous casting method characterized by:
R M = −3.1 × ln (W × T T 2 ) +29 (1)
(R M (−), T T (% / m), W (mm))
長辺鋳型板と、鋳造方向に異なった2つの短辺テーパ率(単位:%/m)を有する2段テーパ短辺鋳型板と、鋳造する鋳片幅及び短辺の傾きを変更することのできる短辺駆動装置と、短辺駆動装置の制御装置とを有し、
鋳造する最小鋳片幅が500mmあるいはそれ以下であり、鋳造する最大鋳片幅が2500mmあるいはそれ以上であり、
鋳造方向上位の短辺テーパ率を上テーパ率、下位の短辺テーパ率を下テーパ率、短辺表面のメニスカス部と鋳型下端部を直線で結んだ短辺テーパ率をトータルテーパ率(TT)とし、上テーパ率を下テーパ率で除した値を上下テーパ比(R)と定義し、
前記短辺駆動装置の制御装置は、幅変更中を除き、鋳造中いずれの鋳片幅(W)においても、トータルテーパ率(T T )が1.35%/m以上で、かつ、上下テーパ比Rが下記式(1)で計算される値(RM)以下とすることを特徴とする連続鋳造鋳型。
RM=−3.1×ln(W×TT 2)+29 (1)
(RM (−)、TT (%/m)、W(mm)) A continuous casting mold used in the continuous casting method according to claim 1,
A long side mold plate, two short sides taper rate different casting direction (unit:% / m) and 2-stage tapered short side mold plate having, changing the inclination of the slab width and short sides of the casting A short-side drive device that can be used, and a control device for the short-side drive device,
The minimum slab width to cast is 500 mm or less, the maximum slab width to cast is 2500 mm or more,
The upper taper ratio is the upper taper ratio in the upper casting direction, the lower taper ratio is the lower taper ratio, and the short side taper ratio obtained by connecting the meniscus portion of the short side surface and the mold lower end with a straight line is the total taper ratio (T T ), And the value obtained by dividing the upper taper rate by the lower taper rate is defined as the vertical taper ratio (R),
The control device of the short side drive device has a total taper ratio (T T ) of 1.35% / m or more and a vertical taper at any slab width (W) during casting except during width change. A continuous casting mold characterized in that the ratio R is equal to or less than a value (R M ) calculated by the following formula (1).
R M = −3.1 × ln (W × T T 2 ) +29 (1)
(R M (−), T T (% / m), W (mm))
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