JP5098594B2 - Manufacturing method of continuous casting slab and continuous casting machine - Google Patents
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本発明は、中心偏析の軽微な鋼の連続鋳造鋳片を製造することのできる、連続鋳造鋳片の製造方法及び連続鋳造機に関するものである。 The present invention relates to a continuous casting slab manufacturing method and a continuous casting machine capable of manufacturing a continuous casting slab of light steel with a central segregation.
鋼の連続鋳造においては、鋳片中心部の凝固末期の未凝固相には十分な量の溶鋼が存在しないために、鋳片中心部に空隙が形成されたり或いは負圧が生じたりすると、最終凝固部であるデンドライト樹間の濃化溶鋼が流動し、それが鋳片中心部に集積して凝固し、所謂「中心偏析」を形成することが知られている。 In continuous casting of steel, since there is not a sufficient amount of molten steel in the unsolidified phase at the end of solidification at the center of the slab, if a void is formed in the center of the slab or negative pressure is generated, the final It is known that the concentrated molten steel between dendritic trees, which are solidified parts, flows and accumulates in the center of the slab and solidifies to form so-called “center segregation”.
この中心偏析は、鋼製品の品質を劣化させる。例えば、石油輸送用や天然ガス輸送用のラインパイプ材においては、サワーガスの作用により中心偏析を起点として水素誘起割れ(「HIC」ともいう)が発生し、また、飲料用の缶製品に用いられる深絞り材においては、成分の偏析により加工性に異方性が出現する。 This central segregation degrades the quality of the steel product. For example, in line pipe materials for oil transportation and natural gas transportation, hydrogen-induced cracking (also referred to as “HIC”) occurs from the center segregation due to the action of sour gas, and is also used in beverage can products. In deep drawn materials, anisotropy appears in workability due to segregation of components.
そのために、鋳造工程から圧延工程に至るまで、鋳片の中心偏析を低減する対策が多数提案されている。そのなかで、安価に且つ効果的に鋳片の中心偏析を低減する手段として、連続鋳造機内で、凝固末期の鋳片を鋳片の凝固収縮量に見合った圧下量で徐々に圧下する方法(以下、「軽圧下」と呼ぶ)が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 Therefore, many measures for reducing the center segregation of the slab have been proposed from the casting process to the rolling process. Among them, as a means to reduce the center segregation of the slab at low cost and effectively, a method of gradually reducing the slab at the end of solidification with a reduction amount corresponding to the solidification shrinkage amount of the slab in a continuous casting machine ( Hereinafter, it is called “under light pressure”) (see, for example, Patent Document 1).
この軽圧下技術は、凝固収縮量に見合った圧下量で鋳片を徐々に圧下して未凝固相の体積を減少させ、デンドライト樹間の濃化溶鋼の流動を起こさないようにして中心偏析を防止する技術である。従って、鋳片の凝固完了位置(「クレータエンド位置」ともいう)を、軽圧下を実施するためのロール群からなる軽圧下帯の範囲内に制御することが必要になる。 This light reduction technology gradually reduces the volume of the unsolidified phase by reducing the slab by a reduction amount commensurate with the amount of solidification shrinkage, and prevents central segregation by preventing the flow of concentrated molten steel between dendrites. It is a technology to prevent. Therefore, it is necessary to control the solidification completion position of the slab (also referred to as “crater end position”) within the range of the light reduction belt composed of a roll group for carrying out the light reduction.
ところで、スラブ鋳片(以下、単に「鋳片」とも記す)においては、その断面が扁平形状であるため、凝固完了位置は鋳片幅方向で必ずしも均一でない。しかも、鋳型内の溶鋼流動の変化や二次冷却スプレーノズルの詰り状況の変化などによって、時間によってもその形状が刻々と変動することが知られている。 By the way, in a slab slab (hereinafter, also simply referred to as “slab”), since the cross section is flat, the solidification completion position is not necessarily uniform in the slab width direction. In addition, it is known that the shape of the mold fluctuates with time due to changes in the flow of molten steel in the mold and changes in the clogging state of the secondary cooling spray nozzle.
凝固完了位置が鋳片の幅方向で異なると、軽圧下帯における圧下量が鋳片幅方向の各位置で異なってしまうため、圧下量の少ない位置、つまり凝固完了位置が鋳造方向に伸張した位置では十分な中心偏析改善効果が得られず、軽圧下を実施しても中心偏析を抑制できない場合が生ずる。鋳片の幅方向において、例えば幅中央部が早期に凝固完了した場合には、軽圧下しても、完全凝固した幅中央部の変形抵抗が大きいために幅中央部以外の部位には圧下力が働かず、所望する圧下量が付与できなくなる。これは、軽圧下装置は設備スペースや設備コストの制限から、一般的に完全凝固した鋳片を圧下するほどの耐荷重は有しておらず、鋳片短辺以外の鋳片幅方向の一部が完全凝固して圧下荷重が規定荷重以上になった場合には、設備保護のために、皿バネ或いは油圧設定によって圧下ロールを逃がす構造となっているからである。 If the solidification completion position is different in the width direction of the slab, the reduction amount in the light reduction zone will be different in each position in the width direction of the slab, so the position where the reduction amount is small, that is, the position where the solidification completion position is extended in the casting direction In this case, a sufficient center segregation improvement effect cannot be obtained, and there are cases where center segregation cannot be suppressed even if light reduction is performed. In the width direction of the slab, for example, when solidification is completed early in the width center, even if it is lightly reduced, the deformation resistance of the fully solidified width center is large, so the reduction force is applied to the parts other than the width center. Does not work, and the desired amount of reduction cannot be applied. This is because light reduction devices generally do not have a load resistance enough to reduce a completely solidified slab because of limitations on equipment space and equipment cost. This is because, when the part is completely solidified and the rolling load exceeds the specified load, the rolling roll is released by a disc spring or hydraulic setting to protect the equipment.
このように、鋳片幅方向で凝固の遅い部分、つまり、最終凝固位置の伸張した部分には、軽圧下が行われず、その結果、その部分の中心偏析が悪化する。 Thus, light reduction is not performed on a portion that is slowly solidified in the width direction of the slab, that is, a portion where the final solidification position is extended, and as a result, the center segregation of that portion is deteriorated.
そこで、この最終凝固位置が伸張した部分を消滅させて、鋳片幅方向に軽圧下力を働かせることを目的として、特許文献2には、横波超音波センサーと縦波超音波センサーとを具備する凝固完了位置検知装置を用いて、鋳片幅方向の凝固完了位置を検出し、検出された凝固完了位置のなかの最も伸張していない部分と最も伸張した部分との鋳造方向の差が基準範囲内となるように、鋳型内の溶鋼流動を調整するか、または、二次冷却帯の幅切り量を調整するか、少なくとも何れかの一方を実施しながら、軽圧下帯で鋳片を圧下することが提案されている。
しかしながら、上記特許文献2には以下の問題点がある。
However,
即ち、特許文献2では、鋳片幅方向における凝固完了位置の差が2m以内であれば鋳片幅方向で軽圧下力がほぼ均等に働くとしているが、凝固完了位置の差が2m程度の場合には、凝固完了位置が伸張した部分の中心偏析は、それ以外の部分に比べて悪化する。また、特許文献2では、鋳型内の溶鋼流動を調整するか、または、二次冷却帯の幅切り量を調整することで、鋳片幅方向における凝固完了位置の差を2m以内にするとしており、鋳造条件が定常状態であれば十分に凝固完了位置の差を2m以内に調整可能であるが、非定常状態の場合、例えば浸漬ノズルの吐出孔の一方が詰ったことにより凝固完了位置に差が生じた場合や、二次冷却スプレーノズルが詰ったことにより凝固完了位置に差が生じた場合などでは、凝固完了位置の差が大きくなりすぎて、特許文献2による鋳型内の溶鋼流動を調整するか、または、二次冷却帯の幅切り量を調整する方法のみでは、凝固完了位置の差を所定値以内に調整することが困難である。従って、このような場合には、凝固完了位置が伸張した部分の中心偏析は悪化する。
That is, in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋳片幅方向で凝固完了位置に大きな差が生じた場合でも、軽圧下によって鋳片幅方向に均一な中心偏析の改善が可能となる、連続鋳造鋳片の製造方法及び連続鋳造機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to achieve uniform center segregation in the slab width direction by light reduction even when there is a large difference in the solidification completion position in the slab width direction. An object of the present invention is to provide a continuous casting slab manufacturing method and a continuous casting machine that can be improved.
本発明者等は、上記課題を解決するべく、鋭意検討・研究を行った。 The present inventors have intensively studied and studied to solve the above problems.
その結果、凝固完了位置検知装置によって検出される鋳片幅方向の凝固完了位置の形状に応じて、二次冷却帯において、幅切りのみならず、鋳片の幅方向全体で二次冷却水量を変更すれば、鋳片幅方向の凝固完了位置の形状を均一化できることが、伝熱計算上からは可能であることが分かった。しかしながら、この方法を実施するためには、鋳造方向及び鋳片幅方向に設置された多数のスプレーノズルからの二次冷却水量を各スプレーノズルでそれぞれ独立して制御する必要があり、そのためには、設備改造コストが多大であるのみならず、各スプレーノズルの制御が極めて煩雑となることから、実用化は困難であるとの結論に至った。 As a result, depending on the shape of the solidification completion position in the slab width direction detected by the solidification completion position detection device, the secondary cooling water amount is not only cut in the secondary cooling zone but also in the entire width direction of the slab. It was found from the heat transfer calculation that the shape of the solidification completion position in the slab width direction can be made uniform if changed. However, in order to implement this method, it is necessary to control the amount of secondary cooling water from a number of spray nozzles installed in the casting direction and the width direction of the slab independently by each spray nozzle. The conclusion was that not only the cost of remodeling the equipment was great, but also the control of each spray nozzle was extremely complicated, so that practical application was difficult.
そこで、鋳片幅方向の凝固完了位置が均一でなく、鋳片幅方向において一部が凝固完了した以降も、凝固完了位置が鋳造方向に伸張した部分に圧下力を働かせるための方策を検討した。その結果、軽圧下を行うための圧下ロールを鋳片の幅方向に幾つかに分割し、分割した圧下ロールを独立して昇降させることにより、周囲の凝固完了した部分の変形抵抗の影響をあまり受けずに、凝固完了位置が鋳造方向に伸張した部分にも圧下力が働くとの知見が得られた。 Therefore, after the solidification completion position in the slab width direction is not uniform and part of the solidification is completed in the slab width direction, a measure to apply the rolling force to the part where the solidification completion position extends in the casting direction was examined. . As a result, the reduction roll for light reduction is divided into several parts in the width direction of the slab, and the divided reduction roll is moved up and down independently, so that the influence of deformation resistance of the surrounding solidified part is reduced. As a result, it was found that the rolling force acts on the part where the solidification completion position extends in the casting direction.
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第1の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、複数対の圧下ロールからなる軽圧下帯を備えた連続鋳造機を用い、鋳片の厚み中心部の固相率が0.4以下の時点から前記軽圧下帯にて鋳片の圧下を開始して、鋳片に圧下力を付与しながら軽圧下帯の範囲内で凝固完了させて連続鋳造鋳片を製造するに際し、鋳造中に鋳片幅方向の凝固完了位置を検出し、検出した凝固完了位置の情報に基づいて、鋳片短辺部分を除いて鋳片幅方向の何れかの部分で鋳片中心部まで凝固完了した以降は、鋳片の中心部に未凝固相を有する部分のみを前記圧下ロールで圧下することを特徴とするものである。 The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and the method for producing a continuous cast slab according to the first invention uses a continuous casting machine provided with a light reduction belt comprising a plurality of pairs of reduction rolls, Starting the rolling of the slab in the light rolling zone from the time when the solid phase ratio at the thickness center of the piece is 0.4 or less, solidification is completed within the range of the light rolling zone while applying a rolling force to the slab. When producing a continuous cast slab, the solidification completion position in the slab width direction is detected during casting. Based on the detected solidification completion position information, the slab width direction excluding the slab short side portion is detected. After solidification is completed to the center part of the slab at any part, only the part having an unsolidified phase at the center part of the slab is squeezed by the reduction roll.
第2の発明に係る連続鋳造機は、鋳片の幅方向の凝固完了位置を検出するための凝固完了位置検知手段と、該凝固完了位置検知手段による検出結果に基づいて鋳片中心部に未凝固相を有する部分のみを圧下するように制御するための圧下条件判定手段と、鋳造方向に複数対配置され且つ鋳片幅方向で複数に分割された圧下ロールを有し、これらの圧下ロールを、前記圧下条件判定手段からの信号により、それぞれ独立して鋳片に押し付けることの可能な軽圧下帯と、を具備することを特徴とするものである。 The continuous casting machine according to the second aspect of the present invention includes a solidification completion position detecting means for detecting a solidification completion position in the width direction of the slab, and a center of the slab based on a detection result by the solidification completion position detection means. A rolling condition determining means for controlling so as to reduce only the portion having the solidified phase, and a plurality of rolling rolls arranged in the casting direction and divided into a plurality in the slab width direction. And a light reduction belt that can be independently pressed against the slab by a signal from the reduction condition determination means.
本発明によれば、鋳片幅方向の凝固完了位置に鋳造方向の大きな差が生じた場合でも、未凝固相を有する部分のみを圧下するので、その周囲の凝固完了した部分の変形抵抗の影響は少なく、鋳造方向に伸張した部分にも圧下力が働き、軽圧下によって鋳片幅方向に均一な中心偏析の改善が可能となる。 According to the present invention, even when a large difference in the casting direction occurs in the solidification completion position in the slab width direction, only the portion having the unsolidified phase is crushed, so the influence of the deformation resistance of the surrounding solidified portion is reduced. The rolling force acts on the part extending in the casting direction, and the uniform segregation in the slab width direction can be improved by light reduction.
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図1は、本発明の実施形態例を示す図であって、本発明に係るスラブ連続鋳造機の側面概略図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a schematic side view of a slab continuous casting machine according to the present invention.
図1において、1はスラブ連続鋳造機、2は溶鋼を凝固するための鋳型、3は鋳造される鋳片を支持するための鋳片支持ロールであり、スラブ連続鋳造機1の鋳型2に注入された溶鋼は、鋳型2によって冷却されて鋳型2と接触する部位に固相部10を形成し、周囲を固相部10とし、内部を未凝固相である液相部11とする鋳片9は、鋳型2の下方に対抗して配置された複数対の鋳片支持ロール3に支持されつつ、鋳型2の下方に引き抜かれる。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール3の間隙には、鋳片9の表面に向けて冷却水を吹き付けるエアーミストスプレーノズルや水スプレーノズルなどのスプレーノズル(図示せず)が配置された二次冷却帯が設置されており、鋳片9は鋳造方向下流側に引き抜かれながら二次冷却帯で冷却され、中心部まで完全に凝固する。この中心部まで完全に凝固した位置が凝固完了位置12である。凝固が完了した鋳片9は、鋳片支持ロール3の下流側に設置された鋳片切断機7で所定の長さに切断され、鋳片9Aとして搬送用ロール8によって搬出される。
In FIG. 1, 1 is a slab continuous casting machine, 2 is a mold for solidifying molten steel, 3 is a slab support roll for supporting a cast slab, and is injected into the
二次冷却帯の下流側には、軽圧下帯4が配置されている。軽圧下帯4は、鋳片支持ロール3の対向するロール間の間隔(「ロール間隔」と称す)が鋳造方向下流に向って徐々に狭くなるように設定され、鋳造される鋳片9に対して圧下力を付与することのできる鋳片支持ロール3の群が存在する部位である。
A light pressure lower zone 4 is disposed downstream of the secondary cooling zone. The light pressure lower belt 4 is set so that the interval between the opposed rolls of the slab support roll 3 (referred to as “roll interval”) is gradually narrowed toward the downstream in the casting direction. This is a site where there is a group of
本発明においては、軽圧下を開始する時点は鋳片9の厚み中心部の固相率が0.4以下の時点であり、且つ、軽圧下帯4の範囲内で凝固を完了させる必要があり、従って、これらの条件を満足させるために、伝熱計算などに基づき鋳片引抜速度または二次冷却水量を調整する。これは、鋳片厚み中心部の固相率が0.4を越えてから軽圧下を開始しても、それ以前に濃化溶鋼の流動が発生する可能性があり、これにより中心偏析が発生して、軽圧下の効果を十分に発揮することができなく、一方、凝固完了位置12が軽圧下帯4を越えて下流側に伸張した場合には、圧下力が働かず、中心偏析の改善効果が得られないからである。
In the present invention, the time when the light reduction is started is the time when the solid phase ratio at the thickness center portion of the
この軽圧下帯4を用いて、凝固末期の鋳片9を圧下し、凝固収縮に基づく濃化溶鋼の流動を抑え、鋳片9の中心偏析を改善する。この軽圧下帯4におけるロール間隔の勾配は、圧下速度が0.6〜1.5mm/minの範囲になる程度に設定すればよい。圧下速度が0.6mm/min未満では、中心偏析を軽減する効果が少なく、一方、圧下速度が1.5mm/minを超えると、濃化溶鋼が鋳造方向とは逆方向に絞り出され、鋳片中心部には負偏析が生成される虞があるからである。また、総圧下量は2〜6mm程度とすれば十分である。
By using the lightly lower belt 4, the
本発明に係るスラブ連続鋳造機1においては、軽圧下帯4における鋳片9に対して上面側の鋳片支持ロール3は、図2に示すように、鋳片9の幅方向に複数に分割された分割型圧下ロール14で構成されている。一方、鋳片9に対して下面側の鋳片支持ロール3は、鋳片幅方向で一体化されたロールである。
In the slab continuous casting machine 1 according to the present invention, the
各々の分割型圧下ロール14は各々の軸受部15で支持されており、各々の軸受部15は各々のアクチュエーター16と連結されており、各々のアクチュエーター16の作動によって分割型圧下ロール14を支持する各々の軸受部15が、鋳片9に対して独立して昇降可能となっている。各々のアクチュエーター16は、圧下量制御装置17に接続され、圧下量制御装置17の信号に基づいて作動する。また、この圧下量制御装置17は、圧下条件判定装置6と接続されており、圧下条件判定装置6の信号に基づいてアクチュエーター16に信号を発信するようになっている。つまり、圧下条件判定装置6の制御信号に基づいて各分割型圧下ロール14の高さ即ち圧下量が調整されるように構成されている。分割型圧下ロール14の鋳片幅方向の長さは短いほど、圧下領域と非圧下領域とを綿密に区分することができるので、分割型圧下ロール14の鋳片幅方向の長さは200〜300mm程度とすることが望ましい。
Each of the split type reduction rolls 14 is supported by each of the bearing
また、本発明に係るスラブ連続鋳造機1には、図1に示すように、鋳片9の凝固完了位置12を検出するための凝固完了位置検知手段として凝固完了位置検知装置5が設置されており、また、この凝固完了位置検知装置5の検出信号に基づき、各分割型圧下ロール14の圧下量を決定するための圧下条件判定手段として圧下条件判定装置6が設置されている。
Further, as shown in FIG. 1, the slab continuous casting machine 1 according to the present invention is provided with a solidification completion
本発明で使用する凝固完了位置検知装置5は、鋳片9における縦波超音波の伝播時間から鋳片9の固相部10の厚みを測定し、これによって凝固完了位置12を検出する検知装置であるが、縦波超音波の伝播速度は、鋼種による依存性や鋳片厚みの影響が大きく、これらの校正を行わないと、精度良く固相部10の厚みを測定することができない。そこで、本発明で使用する凝固完了位置検知装置5では、横波超音波が液相部11を透過しないことに基づいて測定される凝固完了位置12の位置を利用して、縦波超音波の測定結果を校正する。
The solidification completion
つまり、横波超音波センサーによる透過信号が、消失状態から出現した時点、或いは、検出状態から消失した時点は、鋼種や鋳造条件に拘わらず、凝固完了位置12と横波超音波センサーの配置位置とが一致するという絶対値計測ができるので、凝固完了位置12を横波超音波センサーの配置位置とした条件下において、縦波超音波の伝播時間から凝固完了位置12を算出する計算式を校正することにより、相対的な測定精度に優れている、縦波超音波の伝播時間を用いた凝固完了位置12の推定方法を、絶対的な精度にも優れた検知手段として使用可能となる。
That is, when the transmission signal from the transverse wave ultrasonic sensor appears from the disappearance state or disappears from the detection state, the
この凝固完了位置検知装置5は、鋳片9を挟んで対向配置させた横波超音波送信器18及び横波超音波受信器19からなる横波超音波センサーと、鋳片9を挟んで対向配置させた縦波超音波送信器20及び縦波超音波受信器21からなる縦波超音波センサーと、横波超音波送信器18及び縦波超音波送信器20へ電気信号を与えて鋳片9に超音波を送出するための電気回路である超音波送信部22と、横波超音波受信器19にて受信した受信信号を処理するための横波透過強度検出部23及び凝固完了位置到達検出部24と、縦波超音波受信器21にて受信した受信信号を処理するための縦波伝播時間検出部25及び凝固完了位置演算部26と、を備えている。横波超音波送信器18及び縦波超音波送信器20にて送出された超音波は鋳片9を透過し、横波超音波受信器19及び縦波超音波受信器21でそれぞれ受信され、電気信号に変換される。尚、図1では、横波超音波センサー及び縦波超音波センサーが軽圧下帯4に設置されているが、この設置位置は軽圧下帯4に限るものでなく、二次冷却帯である限り何れであっても構わない。
The solidification completion
横波超音波センサー及び縦波超音波センサーは、例えば鋳片9の幅方向に移動可能な架台に取り付けられていて、送信器と受信器とが同期して移動することで、鋳片9の幅方向各位置における凝固完了位置12を検出できるようになっている。この場合、横波超音波センサー及び縦波超音波センサーも同期して移動する構造になっている。
The transverse wave ultrasonic sensor and the longitudinal wave ultrasonic sensor are attached to, for example, a frame that can move in the width direction of the
横波透過強度検出部23は、横波超音波受信器19により受信された横波超音波信号の強度を検出する装置であり、凝固完了位置到達検出部24は、横波透過強度検出部23にて検出された横波超音波の透過信号の変化から、凝固完了位置12が横波超音波送信器18及び横波超音波受信器19の配置位置よりも鋳造方向の上流側か、或いは下流側かを判定する装置である。また、縦波伝播時間検出部25は、縦波超音波受信器21にて受信した受信信号から鋳片9を透過する縦波超音波の伝播時間を検出する装置であり、凝固完了位置演算部26は、縦波伝播時間検出部25で検出された縦波超音波の伝播時間から凝固完了位置12を演算して求める装置である。ここで、横波透過強度検出部23、凝固完了位置到達検出部24、縦波伝播時間検出部25及び凝固完了位置演算部26は、計算機にて演算される。
The transverse wave
尚、横波超音波受信器19及び縦波超音波受信器21とこの計算機との間には、超音波信号増幅器や波形を計算機に取り込むためのA/D変換器などが必要であるが、図中では省略している。また、図1に示す凝固完了位置検知装置5においては、横波超音波送信器18と縦波超音波送信器20とが一体的に構成され、同様に、横波超音波受信器19と縦波超音波受信器21とが一体的に構成されている。
Note that an ultrasonic signal amplifier and an A / D converter for taking a waveform into the computer are required between the transverse wave ultrasonic receiver 19 and the longitudinal wave ultrasonic receiver 21 and the computer. It is omitted inside. Further, in the coagulation completion
ここで、凝固完了位置検知装置5の動作を説明する。先ず、横波透過強度検出部23の動作について図3を参照して説明する。
Here, the operation of the solidification completion
図3は、横波透過強度検出部23の動作を示す図で、送信信号の1発分に対応した受信信号波形を示している。図3中の最初の波は、送信信号が電気的に横波超音波受信器19に漏れ込んだものであり、2番目の波が横波超音波の透過信号である。
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the transverse wave transmission
横波超音波の透過信号が現れる時間位置は、鋳片9の厚み、鋳片9のおよその温度、及び横波超音波の伝播速度から、大まかに既知であるので、その位置の信号だけを取り出すゲートを設け、そのゲート内の信号の最大値を求めるようにする。この処理は、受信信号の波形をA/D変換で計算機内に取り込むことにより、計算処理で容易に実現することができる。信号の最大値の取り方としては、0Vを基準にした絶対値でも、また、ピークトゥーピーク値でも何れでもよい。尚、実際には、送信信号は数10Hz〜数100Hzの周期で繰り返されるので、その一つ一つの波形を平均化してから横波超音波の透過強度を求めたり、一つ一つの波形の透過強度を平均化したりして、ノイズによる揺らぎの影響を少なくすることが有効である。
The time position at which the transmission signal of the transverse wave ultrasonic wave appears is roughly known from the thickness of the
次ぎに、凝固完了位置到達検出部24の動作について図4を参照して説明する。図4は、凝固完了位置到達検出部24の動作の1例を示す図で、連続鋳造操業の数10分間にわたって鋳造条件を変化させながら、横波透過強度検出部23から送られてくる横波超音波の透過信号の強度を検出したチャート図である。
Next, the operation of the solidification completion position
図4に示すように、連続鋳造操業の鋳造条件の変化に応じて横波超音波の透過信号の強度は変化する。図4中のA及びBの範囲では透過信号の強度は非常に小さくなっており、凝固完了位置12が横波超音波送信器18及び横波超音波受信器19の配置位置よりも鋳造方向の下流側に存在する状態を表している。
As shown in FIG. 4, the intensity of the transmitted signal of the transverse ultrasonic wave changes according to the change in the casting conditions of the continuous casting operation. In the range of A and B in FIG. 4, the intensity of the transmitted signal is very small, and the
凝固完了位置到達検出部24では、透過信号の強度が所定の判定しきい値を横切った時点で、凝固完了位置12が横波超音波センサーの配置位置を通過したと判定する。この判定しきい値は、予め定めた固定値でも、或いは横波超音波の透過信号が現れない時間領域の信号レベルからノイズレベルを求め、その値を用いた変動しきい値でも、どちらでも構わない。凝固完了位置到達検出部24は、このようにして凝固完了位置12が横波超音波センサーの配置位置を通過したと判定すると、凝固完了位置演算部26へタイミング信号を送出する。
The coagulation completion position
次ぎに、縦波伝播時間検出部25の動作について図5を参照して説明する。図5は、縦波伝播時間検出部25の動作を示す図で、送信信号の1発分に対応した受信信号の波形を示す図である。図5中の最初の波は、送信信号が電気的に縦波超音波受信器21に漏れ込んだものであり、2番目の波が縦波超音波の透過信号である。
Next, the operation of the longitudinal wave propagation
縦波伝播時間検出部25は、送信信号の送出タイミングから縦波超音波の透過信号の出現タイミングまでの時間を検出する。縦波超音波の透過信号の検出方法としては、図5に示すように、しきい値以上になる時点としても、或いはゲート内の最大値となる時点としても、どちらでもよい。この処理は、横波透過強度検出部23と同様に、受信信号の波形をA/D変換で計算機内に取り込むことにより、計算処理で容易に実現することができる。また実際には、送信信号は数10Hz〜数100Hzの周期で繰り返されるので、その一つ一つの波形を平均化してから縦波超音波の伝播時間を求めたり、一つ一つの波形の伝播時間を平均化したりして、ノイズによる揺らぎの影響を少なくすることが有効である。
The longitudinal wave propagation
最後に、凝固完了位置演算部26の動作について図6を参照して説明する。図6は、凝固完了位置演算部26の動作を示す図で、縦波超音波の伝播時間から凝固完了位置12を算出する近似式を図示したものである。凝固完了位置12が縦波超音波送信器20及び縦波超音波受信器21の配置位置よりも鋳造方向の下流側になるほど、液相部11の厚みが増大するため、伝播時間は長くなる。従って、伝播時間と、鋳型2内の溶鋼湯面13から凝固完了位置12までの距離とはおよそ比例関係になり、図6のような関係を示す。そこで、伝播時間から凝固完了位置12を求めるには、多項式の近似式、例えば下記の(1)式に示す一次式などを用いればよい。
Finally, the operation of the coagulation completion
CE=a1×Δt+a0 …(1)
但し、(1)式において、CEは鋳型内の溶鋼湯面13から凝固完了位置12までの距離、Δtは縦波超音波の伝播時間、a1及びa0は多項式の係数である。
CE = a1 × Δt + a0 (1)
In the equation (1), CE is the distance from the
図6中、Aで示す線は、縦波超音波に基づく鋳型内の溶鋼湯面13から凝固完了位置12までの距離の校正前の近似式を表している。
In FIG. 6, the line indicated by A represents an approximate expression before calibration of the distance from the
しかしながら、縦波超音波の伝播速度は鋼種などによって異なるため、当該鋼種などによって係数a0を更正する必要がある。そこで、以下にその更正方法を説明する。 However, since the propagation speed of longitudinal ultrasonic waves differs depending on the steel type, the coefficient a0 needs to be corrected depending on the steel type. Therefore, the correction method will be described below.
凝固完了位置到達検出部24から凝固完了位置12の通過判定のタイミング信号が凝固完了位置演算部26に送出されると、凝固完了位置演算部26では、その時点における縦波超音波の伝播時間(Δt1)を求め、更に、鋳型内の溶鋼湯面13から凝固完了位置12までの距離(CE)が、横波超音波センサーの配置位置と合致するように、下記の(2)式を用いて(1)式の係数(a0)を修正する。
When the timing signal for determining the passage of the
a0=CE1−a1×Δt1 …(2)
但し、(2)式において、CE1は鋳型内の溶鋼湯面13から横波超音波センサーの配置位置までの距離、Δt1は凝固完了位置12が横波超音波センサーの配置位置を通過したと判定した時点の縦波超音波の伝播時間である。
a0 = CE1-a1 * [Delta] t1 (2)
However, in the formula (2), CE1 is the distance from the
これによって、凝固完了位置12を求める近似式は校正され、例えば図6中にBで示す校正後となる。校正後は、Bで示す校正後の近似式を用いて、縦波超音波の伝播時間に基づいて精度良く凝固完了位置12を鋳造中にオンラインで検知することが可能となる。
Thus, the approximate expression for obtaining the
校正する時点は、新たな鋼種を鋳造する毎の1回だけでも、また、連続鋳造の操業中に横波超音波センサーの配置位置を凝固完了位置12が横切る毎に、或いは、操作員の判断による適当な時期の何れでもよい。
The calibration is performed only once every time a new steel type is cast, every time the
次いで、圧下条件判定装置6の動作を説明する。圧下条件判定装置6は、凝固完了位置検知装置5の凝固完了位置演算部26の演算結果に基づいて凝固完了位置12の鋳片幅方向における形状を演算するクレータエンド形状演算部27と、クレータエンド形状演算部27によって演算された凝固完了位置12の形状に基づき、鋳片9の幅方向及び鋳造方向での圧下が必要な範囲、つまり、鋳片中心部に液相部11が残存しており圧下する必要のある範囲を決定する圧下領域判定部28と、を備えている。
Next, the operation of the rolling
クレータエンド形状演算部27は、凝固完了位置演算部26で演算された鋳片幅方向各位置における凝固完了位置12に関する情報と、それが計測された鋳片幅方向位置の情報とに基づき、鋳片9の全幅にわたる凝固完了位置12の形状を演算する。
The crater end
圧下領域判定部28は、以下のようにして圧下の必要な領域を決定する。即ち、図7に示すような凝固完了位置12の形状であった場合に、鋳片の短辺以外で幅方向の領域において、一部分でも完全凝固している位置から鋳造方向下流側であって、未凝固相である液相部11が残留する領域(図7の斜線の範囲)を圧下必要領域として判定する。この圧下必要領域に該当する分割型圧下ロール14に対して、圧下の駆動命令を圧下量制御装置17に対して出力する。各分割型圧下ロール14の圧下量は、前述した範囲に設定すればよい。
The reduction
このようにして構成されるスラブ連続鋳造機1において、以下のようにして鋳片9Aを製造する。
In the slab continuous casting machine 1 configured as described above, the
浸漬ノズル(図示せず)を介して鋳型2に溶鋼を鋳造する。鋳型2に鋳造された溶鋼は鋳型2で冷却されて固相部10を形成し、内部に液相部11を有する鋳片9として、鋳片支持ロール3に支持されつつ下方に連続的に引き抜かれる。鋳片9は鋳片支持ロール3を通過する間、二次冷却帯で冷却され、固相部10の厚みを増大して、軽圧下帯4に至る。そして、軽圧下帯4において適宜な圧下量で圧下され、やがて中心部までの凝固を完了する。
Molten steel is cast on the
その際に、凝固完了位置検知装置5により凝固完了位置12の鋳片幅方向の位置を検出する。そして、検出した凝固完了位置12の鋳片幅方向の形状に応じて、圧下条件判定装置6は圧下領域を決定し、その信号に基づいて分割型圧下ロール14は鋳片9を圧下する。鋳片9が中心部まで凝固完了した以降は、その部位の分割型圧下ロール14による圧下は停止し、分割型圧下ロール14を鋳片9の表面に接触させる。尚、予め伝熱計算などに基づいて、凝固完了位置12は軽圧下帯4の範囲内であり、且つ、軽圧下帯4による圧下が開始される時点は、鋳片9の厚み中心部の固相率が0.4以下の時点となるように、鋳造条件が設定されているが、凝固完了位置検知装置5による検出結果がこれと異なる場合には、鋳片引抜速度や二次冷却水量を調整して、上記条件を満足させる。凝固が完了した鋳片9を、鋳片切断機7で所定の長さに切断し、鋳片9Aとして搬送用ロール8によって次工程に搬出する。
At that time, the solidification
一般的に、鋳片9の凝固完了位置12の幅方向形状は、二次冷却帯における「幅切り」などの影響から、前述した図7のような形状になりやすく、本発明では、凝固完了位置12の幅方向形状に応じて圧下するので、凝固完了位置12が鋳造方向に伸張した部分であっても圧下力を働かせることができる。尚、二次冷却における「幅切り」とは、連続鋳造機の二次冷却帯において意図的にスラブ鋳片長辺面のコーナー近傍に冷却水を噴霧せずに冷却する手法である。
In general, the shape in the width direction of the
以上説明したように、本発明によれば、鋳造中に常に凝固完了位置12を検出し、その検出結果に基づいてダイナミックに鋳片幅方向の圧下量に調整するので、凝固完了位置12の形状が変化しても、常に有効な圧下力が鋳片幅方向全体にわたって付与され、中心偏析を鋳片幅方向で均一に低減でき、高品質の鋳片9Aを安定して製造することができる。また、本発明においては、鋳片幅方向の何れかの部分が凝固完了した位置よりも下流側においては、内部に未凝固の液相部11を有する領域に限定して圧下力を付与するので、圧下変形抵抗は比較的小さく、軽圧下帯4を構成する設備の大形化を回避することができ、設備コスト上も有利である。
As described above, according to the present invention, the
尚、図1に示す凝固完了位置検知装置5では、横波超音波センサーと縦波超音波センサーとが同一位置に配置されているが、同一位置に配置する必要はなく、鋳片幅方向の同一位置に設置するならば、鋳造方向に離れた位置であっても構わない。
In the solidification completion
ここで、鋳片幅方向の同一位置とは、凝固完了位置12の鋳造方向の変化がほとんど無いと見なせる範囲内を意味するものとする。スラブ連続鋳造機1では、凝固完了位置12が鋳片9の幅方向で異なる場合があるので、横波超音波センサーと縦波超音波センサーとで検出する凝固完了位置12が同一であるか、或いは、凝固完了位置12に鋳造方向の変化が生じたとしても変化の差がほとんど無いと見なせる幅方向の範囲内に横波超音波センサー及び縦波超音波センサーを配置する必要がある。具体的には、凝固完了位置12の鋳片幅方向の形状を平坦と見なせる場合には、数100mm離れていてもよく、逆に、凝固完了位置12の鋳片幅方向の形状が大きく変化している場合には、数10mm以内とする必要がある。これは、この目的に用いられる超音波の波長が数10mmであり、且つセンサーの大きさが数10mm程度であることから、回折の影響も考慮すると、数10mm以内であれば同一位置と見なすことができるからである。
Here, the same position in the slab width direction means a range in which it can be considered that there is almost no change in the casting direction of the
また、横波超音波センサーと縦波超音波センサーとを同一位置に配置する場合、必ずしも縦波超音波と横波超音波とを同一位置で発生・検出させる電磁超音波センサーを使用する必要はなく、横波超音波センサーと縦波超音波センサーとの配置間隔が、数10mm以内であるならば、横波超音波センサーと縦波超音波センサーとを別々に配置しても構わない。 In addition, when the transverse ultrasonic sensor and the longitudinal ultrasonic sensor are arranged at the same position, it is not always necessary to use an electromagnetic ultrasonic sensor that generates and detects longitudinal ultrasonic waves and transverse ultrasonic waves at the same position. As long as the arrangement interval between the transverse wave ultrasonic sensor and the longitudinal wave ultrasonic sensor is within several tens of millimeters, the transverse wave ultrasonic sensor and the longitudinal wave ultrasonic sensor may be arranged separately.
以下、本発明の実施例を説明する。化学成分組成が、C:0.15質量%、Si:0.15質量%、Mn:1.0質量%、P:0.015質量%、S:0.005質量%、Ti:0.01質量%、sol.Al:0.03質量%である中炭素鋼を溶製し、図1に示すスラブ連続鋳造機を用いて、鋳片引抜速度を1.5m/minとし、幅:2100mm、厚み:250mmのスラブ鋳片に鋳造した。 Examples of the present invention will be described below. Chemical component composition is C: 0.15 mass%, Si: 0.15 mass%, Mn: 1.0 mass%, P: 0.015 mass%, S: 0.005 mass%, Ti: 0.01 1% by mass, sol.Al: 0.03% by mass of medium carbon steel was melted, and using the slab continuous casting machine shown in FIG. 1, the slab drawing speed was 1.5 m / min, width: 2100 mm, Thickness: Cast into a 250 mm slab slab.
軽圧下帯におけるロール間隔の絞り込み勾配は1mmあたり0.53mmとし、凝固完了位置検知装置により検出される凝固完了位置の鋳片幅方向形状に応じて、鋳片中心部に未凝固相を有する領域を分割型圧下ロールによって圧下した。 An area having an unsolidified phase at the center of the slab according to the shape in the width direction of the slab at the solidification completion position detected by the solidification completion position detection device with a narrowing gradient of the roll interval in the light pressure zone of 0.53 mm per mm Was reduced by a split type reduction roll.
また、比較のために、軽圧下帯に鋳片幅方向で一体型の圧下ロールが配置されたスラブ連続鋳造機においても、軽圧下帯におけるロール間隔の絞り込み勾配を1mmあたり0.53mmとして、上記鋼種を同一鋳造条件で鋳造した。 For comparison, also in the slab continuous casting machine in which an integrated reduction roll is arranged in the slab width direction in the light pressure lower band, the narrowing gradient of the roll interval in the light pressure lower band is set to 0.53 mm per mm, and the above The steel type was cast under the same casting conditions.
鋳造した鋳片から鋳片全幅試料を採取し、鋳片の中心偏析を調査した。中心偏析の調査は、鋳片中心部から鋳片幅方向に100ピッチで5mm直径のドリルで切り粉を採取し、燃焼式炭素分析計によって炭素濃度(C)を求め、鋳片の1/4厚み位置から採取した切り粉の炭素分析値(C0)との比である、炭素の偏析度(C/C0)を調査した。 A slab full width sample was taken from the cast slab and the center segregation of the slab was investigated. The center segregation was investigated by collecting chips with a 5 mm diameter drill at 100 pitches in the width direction of the slab from the center of the slab, determining the carbon concentration (C) with a combustion carbon analyzer, and 1/4 of the slab. The degree of segregation of carbon (C / C 0 ), which is a ratio to the carbon analysis value (C 0 ) of the chips collected from the thickness position, was investigated.
図8に、調査した炭素の偏析度(C/C0)の鋳片幅方向分布に併せて、当該鋳片鋳造時における凝固完了位置検知装置により検出された凝固完了位置の鋳片幅方向形状(クレータエンド形状)を示す。図8からも明らかなように、凝固完了位置が鋳片幅方向で不均一であるにも拘わらず、本発明例では炭素の偏析度(C/C0)が幅方向に均一化されていることが分かる。これに対して、比較例では、凝固完了位置が鋳造方向に伸張した部分において炭素の偏析度(C/C0)が悪化した。 FIG. 8 shows the slab width direction shape of the solidification completion position detected by the solidification completion position detection device at the time of the slab casting, together with the slab width direction distribution of the carbon segregation degree (C / C 0 ) investigated. (Crater end shape) is shown. As is apparent from FIG. 8, the carbon segregation degree (C / C 0 ) is made uniform in the width direction in the present invention example even though the solidification completion position is non-uniform in the slab width direction. I understand that. On the other hand, in the comparative example, the segregation degree (C / C 0 ) of carbon deteriorated in the portion where the solidification completion position extended in the casting direction.
1 スラブ連続鋳造機
2 鋳型
3 鋳片支持ロール
4 軽圧下帯
5 凝固完了位置検知装置
6 圧下条件判定装置
7 鋳片切断機
8 搬送用ロール
9 鋳片
10 固相部
11 液相部
12 凝固完了位置
13 溶鋼湯面
14 分割型圧下ロール
15 軸受部
16 アクチュエーター
17 圧下量制御装置
18 横波超音波送信器
19 横波超音波受信器
20 縦波超音波送信器
21 縦波超音波受信器
22 超音波送信部
23 横波透過強度検出部
24 凝固完了位置到達検出部
25 縦波伝播時間検出部
26 凝固完了位置演算部
27 クレータエンド形状演算部
28 圧下領域判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slab
Claims (2)
該凝固完了位置検知手段による検出結果に基づいて鋳片中心部に未凝固相を有する部分のみを圧下するように制御するための圧下条件判定手段と、
鋳片幅方向に200〜300mmの長さで複数に分割された各ロールがそれぞれ独立して昇降可能な分割型圧下ロールからなる圧下ロールを鋳造方向に複数個有し、鋳片の厚み中心部の固相率が0.4以下の時点から凝固完了するまで前記分割型圧下ロールを0.6〜1.5mm/minの圧下速度で鋳片に押し付け、且つ、鋳片短辺部分を除いて鋳片幅方向の何れかの部分で鋳片中心部まで凝固完了した以降は、前記分割型圧下ロールを、前記圧下条件判定手段からの信号により、鋳片中心部に未凝固相を有する部分のみに、それぞれ独立して0.6〜1.5mm/minの圧下速度で押し付けることの可能な軽圧下帯と、
を具備することを特徴とする連続鋳造機。 A solidification completion position detection means for detecting a solidification completion position in the width direction of the slab;
A rolling condition determining means for controlling so as to reduce only the portion having an unsolidified phase at the center of the slab based on the detection result by the solidification completion position detecting means;
A plurality of reduction rolls each roll is divided into a plurality at the slab width direction to the length of 200~300mm consists independently vertically movable split pressure roll casting direction, the thickness of the slab center From the time when the solid phase ratio of 0.4 or less until the solidification is completed, the split-type reduction roll is pressed against the slab at a reduction speed of 0.6 to 1.5 mm / min, and the slab short side portion is excluded. After solidification is completed to the center of the slab at any part in the width direction of the slab, only the part having the unsolidified phase at the center of the slab by the signal from the reduction condition determining means is applied to the split type reduction roll. And a light reduction belt that can be pressed independently at a reduction speed of 0.6 to 1.5 mm / min ,
A continuous casting machine comprising:
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