TWI753487B

TWI753487B - 連續鑄造鑄片之二次冷卻方法及裝置

Info

Publication number: TWI753487B
Application number: TW109123328A
Authority: TW
Inventors: 大須賀顕一; 杉原広和; 上岡悟史
Original assignee: 日商Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-21
Also published as: JPWO2021006254A1; EP3981526A1; KR102638366B1; TW202108264A; CN114096362A; CN114096362B; JP7060164B2; KR20220018556A; EP3981526A4; WO2021006254A1

Abstract

為了獲得一種連續鑄造鑄片之二次冷卻方法及裝置，不致阻害生產性又不必追加龐大的能量成本就能確保鑄片的表面性狀。一種連續鑄造鑄片之二次冷卻方法，是在二次冷卻帶(7)對鑄片(5)噴射冷卻水而進行冷卻，在迄水平帶(17)的末端為止的區間讓鑄片(5)的凝固完畢，將水平帶(17)當中之鑄造方向上游側的區間設定為強水冷區間，在強水冷區間，以使所噴射的冷卻水在鑄片的表面之整個寬度方向的位置成為核沸騰狀態的條件噴射冷卻水來將鑄片(5)冷卻，且將比前述強水冷區間更靠鑄造方向下游側之迄水平帶(17)的末端為止的區間，設定為將冷卻水的噴射停止之非水冷區間，藉此從前述強水冷區間之後到水平帶(17)的末端，在鑄造方向讓鑄片的表面溫度上升，且使水平帶(17)的末端之鑄片的表面溫度位於既定的範圍。

Description

連續鑄造鑄片之二次冷卻方法及裝置

本發明是關於連續鑄造鑄片之二次冷卻方法及裝置。

關於一般的連續鑄造鑄片之製造方法，是舉垂直彎曲型的連續鑄造設備為例，根據圖3,4來做說明。

從餵槽(未圖示)注入鑄模3的熔鋼，藉由鑄模3進行一次冷卻，成為形成有凝固殼之平板狀的鑄片5而呈平板狀在垂直帶9下降並往彎曲帶13前進。而且在彎曲帶13之入側的彎曲部11，鑄片5一邊以保持一定曲率半徑的方式藉由複數個輥子(不圖示)導引一邊被彎曲。

然後，在矯正部15一邊將曲率半徑依序增大一邊被伸直(矯正)，在脫離矯正部15處，鑄片5再度成為平板狀而往水平帶17前進。在水平帶17讓凝固完畢之後，鑄片5藉由設置於連續鑄造機出側之氣割機23切割成既定的長度。

氣割機23一邊與鑄片5之搬運速度同步地朝鑄造方向移動，一邊朝寬度方向讓氣炬(torch)移動。而且一邊利用氣炬的預熱火焰將鑄片5加熱一邊噴射切割用氧氣，藉由氧和鋼的氧化熱將鑄片5熔融並切割。

當鑄造速度過快的情況、鑄片溫度過低的情況，氣割機23的切割節距(pitch)與鑄造速度無法同步，會發生鑄造速度的限制、切割不良等的問題。因此，與切割能力匹配之鑄造速度的設定、鑄片5的溫度管理變得重要。藉由氣割機23切割後的鑄片5，是往下個工序之鑄片精製工廠、輥軋工廠搬運。

鑄片5脫離鑄模3之後，是從垂直帶9到水平帶17，為了讓連中心部都凝固完畢而實施使用水噴射器(水單一流體噴射器、水-空氣雙流體混合噴霧器)之二次冷卻。

通常，在二次冷卻，是在鑄模3緊挨下方的垂直帶9噴射大流量的水，將鑄片5的冷卻速度提高(在本說明書，將鑄片的冷卻速度提高稱為「強冷卻」)，藉此確保凝固殼的強度。在彎曲帶13以後，反而將冷卻減弱，藉由來自內部的高溫部之熱傳導，讓鑄片5的表面溫度上升(復熱)。接著在矯正部15，是調整成使表面溫度成為脆化溫度區域以上，而避免鑄片5之橫向龜裂的發生。

通過了矯正部15之鑄片5，是在水平帶17的冷卻中，讓連中心部都凝固完畢。當凝固速度比鑄造速度慢的情況，凝固完畢位置無法抑制在連續鑄造機的機器內，在氣割時，從剖面讓熔鋼流出而導致設備損壞、作業停止等的重大災情。相反地，當凝固完畢過早的情況，不僅凝固完畢後的冷卻水被浪費掉，鑄片5的溫度下降變大，如上述般的切割變困難。因此，在水平帶17的冷卻條件的設定，對於生產性、製造穩定性的確保造成很大的影響。

圖4係顯示將先前一般的連續鑄造方法之鑄片5的溫度歷程再現之數值解析結果之曲線圖，縱軸表示溫度，橫軸表示離彎月面(鑄模內熔鋼液面)的距離。

在曲線圖的上部，記載與圖3所示之鑄模3以後的區域對應的區域之符號。

又在曲線圖中，實線是鑄片的表面寬度中央的溫度歷程，虛線是鑄片角部(角落部)的溫度歷程，一點鏈線是鑄片剖面中央的溫度歷程。又在曲線圖中，可切割之最低溫度是用細虛線表示，只要是比其更高溫的溫度區域(參照箭頭)都是可切割的溫度。再者，在曲線圖中，凝固完畢位置用A表示，連續鑄造機的機器端部用B表示。

如鑄片的表面寬度中央之溫度歷程所示般，從鑄模3緊挨下方到垂直帶9，藉由大流量的水噴射器所進行的強冷卻，讓殼厚增加。接著從彎曲部11及彎曲帶13開始，將冷卻速度降低而從鑄片內部進行復熱，而控制成在通過矯正部15時使鑄片的表面溫度成為比脆化溫度區域25更高溫側。結果，可獲得良好的表面性狀之鑄片5。

接著，在水平帶17也持續冷卻，若在點A讓鑄片中心部的凝固完畢，鑄片中心部的溫度下降變大。接著，在點B通過連續鑄造機的機器端部，藉由氣割機23切割成既定的長度而往下個工序輸送。在本例，凝固完畢位置位於連續鑄造機的機器端部之充分上游側，又鑄片角部溫度也比可切割溫度來得充分高，因此可毫無問題地切割。

作為上述般之在鑄片的製造工序的問題點，可列舉縱向龜裂、橫向龜裂等的表面缺陷。其中，橫向龜裂的特徵，是在彎曲型及垂直彎曲型的連續鑄造機般之包含彎曲矯正的設備中，發生在鑄片上表面的角部附近。在通過矯正部時，若鑄片表層溫度處於從γ低溫區域到γ/α變態溫度區域之鋼的脆化(III區域脆化)區域，起因於矯正時所產生之表面的抗拉應力而發生橫向龜裂。作為防止此橫向龜裂的方法，例如在非專利文獻1揭示，將鑄片的二次冷卻緩冷卻化，在矯正時往高溫側避開脆化區域，藉此可防止龜裂。

此外，在專利文獻1揭示的技術，是在矯正部內，在最終矯正點、亦即水平帶入口附近，將二次冷卻的冷卻水量減少或停止而讓鑄片表層復熱，藉此防止表面龜裂。

然而，將往高溫側避開脆化溫度的方法，會使矯正部出側之扁胚(slab)剖面平均溫度上升。結果，因為鑄片中心部的凝固完畢遲延，為了在連續鑄造機的機器內讓凝固完畢，必須將連續鑄造機的機器長度增加、或限制鑄造速度而可能阻害生產性。

針對此，在專利文獻2揭示的技術，為了將凝固完畢位置抑制在機器內，是在矯正部下游的水平帶設置調整冷卻裝置而實施冷卻。

但在專利文獻2，關於冷卻條件並沒有具體的說明。因此，依冷卻條件，在表面寬度方向有可能發生顯著的溫度不均，在扁胚表面，有產生起因於該溫度不均之熱應力所致的表面龜裂(縱向龜裂)之危險性，在寬度方向造成凝固完畢位置不一致而有產生內部品質不均的危險性。

另一方面，在專利文獻3揭示，抑制二次冷卻之冷卻不均一的技術。其是在水噴射器的碰撞範圍內，將水的沸騰狀態在冷卻帶前段維持膜沸騰狀態，在後段維持核沸騰狀態，藉此可將冷卻穩定化。

一般而言，若在寬度方向將冷卻條件設為一定，因為鑄片角部還有來自側面的散熱，其冷卻速度比鑄片寬度中央部大。此外，當在膜沸騰狀態下開始冷卻的情況，若被冷卻面的溫度下降，可看到往核沸騰狀態轉移的現象。因此若像專利文獻3那樣欲維持膜沸騰狀態，溫度下降快的鑄片角部會先往核沸騰狀態轉移，而造成更急劇的溫度下降。如此般急劇的溫度差，成為熱應力所致的鑄片之表面龜裂產生的原因。另外，鑄片角部的溫度下降，會導致連續鑄造機出側的氣割機之切割性降低、切割時間增加的問題。針對這樣的問題，在專利文獻3並沒有具體地探討，在連續鑄造機出側之溫度控制方法尚不清楚。

另一方面，在專利文獻4揭示，為了確保氣割機側的切割性，將鑄片角部預熱而進行切割的技術。然而，在像上述般之基於核沸騰之強冷卻時，鑄片的溫度下降大，必須比通常更長的預熱時間。再者，依鑄片厚度、鋼種類，當鑄造速度增加的情況，會發生氣割速度趕不上而必須限制鑄造速度的狀況，為了預熱而必須投入龐大的能量。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1:日本特許第4690995號公報專利文獻2:日本特開昭62-064462 專利文獻3:日本特許第6079387號公報專利文獻4:日本特許第2605329號公報 [非專利文獻]

非專利文獻1:荻林等:鋼鐵協會鋼鐵基礎共同研究會「連續鑄造之力學舉動」,l985,p184

[發明所欲解決之問題]

如以上所說明般，可確保表面性狀且不阻害生產性又不必追加龐大的能量成本之二次冷卻條件，尚不清楚。

本發明是有鑑於上述問題而開發完成的，其目的是為了提供一種連續鑄造鑄片之二次冷卻方法及裝置，不致阻害生產性又不必追加龐大的能量成本就能夠確保鑄片的表面性狀。 [解決問題之技術手段]

(1)本發明的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法，係在從鑄造方向上游側起依序由垂直帶、彎曲部、彎曲帶、矯正部、水平帶所構成之連續鑄造機的二次冷卻帶，對鑄片噴射冷卻水而進行冷卻，在迄前述水平帶的末端為止的區間讓前述鑄片的凝固完畢之方法，將前述水平帶當中之鑄造方向上游側的區間設為強水冷區間，在該強水冷區間，是以所噴射的前述冷卻水在前述鑄片之表面的整個寬度方向的位置成為核沸騰狀態的條件噴射前述冷卻水而將前述鑄片冷卻，且將比前述強水冷區間更靠鑄造方向下游側之迄前述水平帶的末端為止的區間，設為停止前述冷卻水的噴射之非水冷區間，藉此從前述強水冷區間之後到前述水平帶的末端，在鑄造方向讓前述鑄片的表面溫度上升，並使前述水平帶的末端之前述鑄片的表面溫度位於既定範圍。 (2)此外，在上述(1)所載的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法中，將前述水平帶在鑄造方向分割成n個(n:整數、3≦n)區間，將第n-i~n(i:整數、0≦i＜n-1)區間設為前述非水冷區間，將第1~n-i-1區間設為前述強水冷區間，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，第1~j(j:整數、1≦j＜n-i-1)區間之前述冷卻水的每單位時間之水量密度比第j+1~n-i-1區間之冷卻水的每單位時間之水量密度更大。 (3)此外，在上述(2)所載的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法中，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，第1~j(j:整數、1≦j＜n-i-1)區間之前述冷卻水的前述水量密度為500 L/(m² ･min)(其中，min為時間單位的分)以上2000 L/(m² ･min)以下，第j+1~n-i-1區間之前述冷卻水的前述水量密度為50 L/(m² ･min)以上且小於500 L/(m² ･min)。 (4)此外，在上述(1)至(3)任一者所載的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法中，在前述水平帶的末端之前述鑄片的表面溫度，在鑄片寬度方向顯現最低溫度的位置為350℃以上。 (5)本發明的連續鑄造鑄片之二次冷卻裝置，係在從鑄造方向上游側起依序由垂直帶、彎曲帶、水平帶所構成之連續鑄造機的二次冷卻帶，對鑄片噴射冷卻水而進行冷卻，在迄前述水平帶的末端為止的區間讓前述鑄片的凝固完畢，其特徵在於，前述水平帶，在鑄造方向分割成n個(n:整數、3≦n)區間，該二次冷卻裝置具有複數個噴嘴、供水手段及供水控制裝置，前述複數個噴嘴配設於前述水平帶之前述區間各個，前述供水手段及供水控制裝置可對每個前述區間控制來自前述該複數個噴嘴之前述冷卻水的噴射及停止、以及前述冷卻水之每單位時間的水量密度，該供水控制裝置，在從鑄造方向的上游側起算第1~n-i-1(i:整數、0≦i＜n-1)區間，以成為強水冷區間的方式從前述噴嘴噴射前述冷卻水，在該強水冷區間，是使所噴射的前述冷卻水在前述鑄片的表面之整個寬度方向的位置成為核沸騰狀態，在第n-i~n(i:整數、0≦i＜n-1)區間，以成為非水冷區間的方式讓來自前述噴嘴之前述冷卻水的噴射停止。 (6)此外，在上述(5)所載的連續鑄造鑄片之二次冷卻裝置中，前述供水控制裝置係將來自前述噴嘴之前述冷卻水的噴射控制成，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，使第1~j(j:整數、1≦j＜n-i-1)區間的前述冷卻水之每單位時間的水量密度比第j+1~n-i-1區間的前述冷卻水之每單位時間的水量密度更大。 (7)此外，在上述(6)所載的連續鑄造鑄片之二次冷卻裝置中，前述供水控制裝置係將來自前述噴嘴之前述冷卻水的噴射控制成，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，第1~j(j:整數、1≦j＜n-i-1)區間之前述冷卻水的前述水量密度為500 L/(m² ･min)以上2000 L/(m² ･min)(其中，min為時間單位的分)以下，第j+1~n-i-1區間之前述冷卻水的前述水量密度為50 L/(m² ･min)以上且低於500 L/(m² ･min)。 [發明之效果]

在本發明，上述水平帶的鑄造方向上游側區間設為強水冷區間，在該強水冷區間，以使所噴射的冷卻水在鑄片的表面之整個寬度方向的位置成為核沸騰狀態的條件噴射冷卻水而將鑄片冷卻，且將比前述強水冷區間更靠鑄造方向下游側之迄前述水平帶的末端為止的區間，設為停止冷卻水的噴射之非水冷區間，藉此從前述強水冷區間之後到前述水平帶的末端，在鑄造方向讓鑄片的表面溫度上升，並使前述水平帶的末端之鑄片的表面溫度位於既定的範圍，因此不致阻害生產性又不必追加龐大的能量成本就能確保鑄片的表面性狀。

針對本實施形態的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法所使用之連續鑄造機，根據圖1概略地說明。

連續鑄造機1，如圖1所示般，是將從餵槽(未圖示)注入鑄模3的熔鋼藉由輥子(未圖示)支承，且一邊藉由設置於輥子間之冷卻噴射器(未圖示)進行二次冷卻一邊拉出鑄片5。

將鑄片5進行二次冷卻的二次冷卻帶7，如圖1所示般分成垂直帶9、彎曲部11、彎曲帶13、矯正部15、水平帶17，本發明的二次冷卻方法，主要特徵在於水平帶17之鑄片5的冷卻方法。

連續鑄造機1之二次冷卻帶7具備有強冷卻設備21，強冷卻設備21是將水平帶17分割成n個(n:整數、3≦n)區間，且具有可在各個區間控制冷卻水的ON/OFF及冷卻水量之供水手段及供水控制裝置19。

n的個數可依設備來事先設定，n個區間中的哪個區間設為強水冷區間或非冷卻區間，可藉由供水控制裝置19適宜地設定。

在水平帶17，雖依設備的規模而異，將近100個輥子是沿著鑄造方向以既定的間隔配設，在輥子間配置噴射冷卻水的噴嘴，在各輥子間沿著鑄片寬度方向配置複數個噴嘴。

本實施形態的強冷卻設備21，以設置在鑄造方向的複數個輥子間(例如10個輥子間)之噴嘴為一個單元，而將水平帶17分割成n個區間。

因此，在各區間，複數個噴嘴成為一個單元，為了讓冷卻水的沸騰狀態迅速地在核沸騰狀態下穩定化而能噴射大流量的冷卻水。

此外，在各區間，為了不單是大流量條件還能對應於小流量條件，例如可進行所使用的噴嘴和配管的切換。

在此所使用的噴嘴，只要是可實現後述之每單位時間的水量密度者即可，並不限定於水單一流體噴射器，亦可使用水-空氣之雙流體混合噴霧噴嘴等。

本實施形態的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法，是將在上述連續鑄造機1鑄造中的鑄片5，在具有垂直帶9、彎曲部11、彎曲帶13、矯正部15、水平帶17之二次冷卻帶7，對鑄片5噴射冷卻水而進行冷卻，在迄水平帶的末端為止的區間讓鑄片5的凝固完畢，水平帶17之鑄造方向上游側區間設為強水冷區間，在該強水冷區間以使所噴射的冷卻水在鑄片的表面成為核沸騰狀態的條件噴射冷卻水而將鑄片5冷卻，且在比前述強水冷區間更靠鑄造方向下游側之迄前述水平帶的末端為止的區間，是設為停止冷卻水的噴射之非水冷區間。

而且，在從強水冷卻區間之後到前述水平帶的末端，是在鑄造方向讓鑄片的表面溫度上升，並使前述水平帶的末端之鑄片的表面溫度位於既定的範圍。

圖2顯示，將使用上述般的連續鑄造機1製造的鑄片之表面的溫度歷程再現之數值解析的結果。在圖2，將鑄片的表面寬度中央之溫度歷程用實線表示，將鑄片角部(角落部)之溫度歷程用虛線表示，將鑄片剖面中央之溫度歷程用一點鏈線表示，將可切割的最低溫度用細虛線表示。此外，在圖2，將凝固完畢位置用A’表示，將連續鑄造機的機器端部用B表示。在圖2也示出圖4所示之先前例的凝固完畢位置A。

從鑄模3緊挨下方到通過矯正部15為止的冷卻是與先前技術同樣地進行，在矯正部15之鑄片5的表面溫度成為比脆化溫度區域25更高溫側。

另一方面，若進入水平帶17並藉由強冷卻設備21開始進行冷卻，在進入水平帶17之設置於最初的輥子間之水噴射器以後之鑄造方向下游側的水平帶17，藉由大流量的水噴射器來實現在寬度方向均一的核沸騰狀態。結果，可讓鑄片寬度中央和鑄片角部的溫度同時下降到接近水溫的溫度而變得穩定化。

然後，持續強冷卻來維持核沸騰狀態，在點A’讓凝固完畢之後，開始讓內部的溫度下降。當內部的凝固完畢之後，或縱使是在凝固完畢之前，但已充分讓溫度下降而確實地成為迄機器端部為止讓凝固完畢的狀態之後，不須進行冷卻。因此，在第n-i~n(i:整數、0≦i＜n-1)之i+1個區域將噴射器的噴射停止，在點C以後讓鑄片的表面復熱。結果，在點B使鑄片角部的溫度成為可切割的溫度以上，可毫無問題地進行切割。

一般而言，對於鑄片5之鑄造速度的變動等之溫度控制，大多是改變冷卻水的流量來實施溫度控制，並不是像本發明這樣基於冷卻穩定化的觀點來實施強冷卻，當冷卻到室溫附近的情況則基於核沸騰維持的觀點來進行流量的控制。於是如先前所述般，必須在一部分的冷卻區間將冷卻停止，藉此調整水冷時間而控制冷卻結束溫度。

在運用本發明的情況，藉由在水平帶17實施強冷卻，當鑄造速度與先前技術相同的情況，比起運用先前技術的情況之位置A，其凝固完畢位置A’是往連續鑄造機1的上游側移動，因此鑄造速度變得比先前的條件更為高速化。這時，因為鑄造速度增加，通過冷卻帶的時間減少而使冷卻時間縮短。於是，將停止冷卻之非水冷區間數i+1減少，將實施冷卻之冷卻帶的長度增加，藉此可確實地在連續鑄造機1內讓凝固完畢。

另一方面，在鑄造開始時及結束時反而使鑄造速度降低。在此情況可進行如下控制：將非水冷區間數i+1增大，避免鑄片5整體的溫度下降而使鑄片角部的溫度低於可切割的溫度。

關於本發明之冷卻水的噴射條件(每單位時間的水量密度)，作為不拘鑄造速度的變動、鋼種類等的製造條件、噴射器的配置間隔等之設備條件而能在寬度全面迅速實現核沸騰的條件，進行了探討的結果得知必須為500 L/(m² ･min)(其中，min為時間單位的分)以上。在此，每單位時間的水量密度，是將在該冷卻區間之冷卻水的水量(L/min)除以該冷卻區間的面積(m² )所得的值。

在該每單位時間的水量密度以下，當將高溫的鑄片5冷卻時無法穩定地到達核沸騰狀態，在溫度下降大的位置(鑄片角部等)和溫度下降小的位置(鑄片寬度中央等)兩者核沸騰化的時點大為不同，而在寬度方向產生顯著的溫度差。

此外，依設備配置、鋼種類，在水噴射器的冷卻水沒有直接噴射到的部分(導引輥子緊挨下方及其附近等)可能會大幅復熱而無法穩定地獲得核沸騰狀態，成為產生顯著溫度差的原因。起因於這樣的溫度差，會使鑄片5變形而導致龜裂等的缺陷。

另一方面，只要可實現核沸騰，基於沸騰的冷卻成為主導，因此冷卻能力對於每單位時間的水量密度之依賴性變小。因此，大於2000 L/(m² ･min)之每單位時間的水量密度並無法期待冷卻能力的更大提升，所使用之冷卻水的總量變得過大而使水處理設備的設備投資變大，因此在強水冷區間之每單位時間的水量密度設定在500 L/(m² ･min)以上2000 L/(m² ･min)以下的範圍是適切的。

只要在上述的強水冷區間讓鑄片5進入且藉由核沸騰而使鑄片的表面溫度下降，縱使不是500 L/(m² ･min)以上的大流量，仍可穩定地維持核沸騰狀態。因此，當連續鑄造機1整體可使用之冷卻水的總量有限制的情況，是將強水冷區間之第1~j(j:整數、1≦j≦n-i-1)區間設定為每單位時間的水量密度500 L/(m² ･min)以上之大流量區域，剩下的第j+1~n-i-1區間只要是可維持核沸騰之每單位時間的水量密度即可，可設定為水量密度50 L/(m² ･min)以上且低於500 L/(m² ･min)之小流量區域。這時，前段的大流量區域之區間數j，可按照鋼種類、鑄片厚度等的製造條件而任意地設定。

此外，針對可確保在連續鑄造機出側的氣割機之切割性的溫度範圍進行了探討的結果，得知必須將切割機緊挨前方的鑄片角部溫度控制在350℃以上。因此，在水平帶17的末端之鑄片的表面溫度較佳為，在鑄片寬度方向顯現最低溫度的位置為350℃以上。

如以上所說明般，在本實施形態，藉由強冷卻設備21將水平帶17的二次冷卻帶7分割成複數個區間，設置保持核沸騰狀態而進行冷卻的強水冷區間，且在該強水冷區間之鑄造方向下游側設置停止冷卻水的噴射之非冷卻區間，按照鑄造速度等的條件讓該區間的範圍變化，因此可不致在表面產生顯著的溫度不均地控制鑄造結束時的溫度。

如此，可將鑄片5的表面性狀維持高品質並進行高速鑄造，縱使鑄造條件改變的情況仍可毫無問題地將鑄片5切割，可維持高生產性且穩定地製造高品質的鑄片5。

又設置在前述強水冷區間的鑄造方向下游側之非冷卻區間，是為了不進行鑄片之積極的冷卻而將冷卻水的噴射停止之區間，例如配管內的剩餘液體往鑄片的表面流下的狀態、為了防止噴嘴堵塞而供給極少量的水的狀態等，縱使不是刻意進行鑄片的冷卻而對鑄片的表面施加冷卻水的情況，只要是如前述般將用於鑄片之積極的冷卻之冷卻水的噴射停止，當然都包含於非冷卻區間。

此外，在非冷卻區間，不僅將冷卻水的噴射停止，還能使用保熱套、邊緣加熱器(edge heater)等的輔助手段讓鑄片的表面溫度容易下降之鑄片角部的溫度維持住或上升。

當因配管的漏水所致之設備異常等的某些理由而無法達成既定之每單位時間的水量密度，在鑄片進入強水冷區間之後無法迅速實現核沸騰狀態的情況，必須一邊進行沸騰狀態的監視一邊讓水量增加，而確實地達成及維持核沸騰狀態。

若與鑄片表面接觸之冷卻水沸騰，會氣化成水蒸氣，可觀察到該水蒸氣在空氣中凝結成的霧氣(水霧)。在此，在核沸騰狀態，與鑄片表面接觸的冷卻水會劇烈發泡而產生大量的水蒸氣，水霧的發生量變多。相對於此，在膜沸騰狀態，沸騰的冷卻水之發泡較少，水蒸氣及水霧的發生量也變少。於是，在各區間設置攝像機，藉由基於目視之觀測或基於透射計之計測來監視水霧的發生量。事先經由實驗求出用於區別核沸騰和膜沸騰之水霧發生量的閾值，藉由確認該水霧的發生量是否超出閾值，來確認在既定區間之核沸騰狀態是否達成。而且，當核沸騰狀態尚未達成的情況，以增加冷卻水之水量的方式進行調整。藉此可確實地達成及維持核沸騰狀態。實施例

以下說明，使用上述實施形態之連續鑄造機1(圖1)來製造鑄片5，並確認了本發明的效果。

在本實施例，將水平帶17分割成12個區間(n=12)，在各區間分別進行有無噴射、噴射流量的控制。此外，連續鑄造機1的機器長度為45m，在機器端部設置：用於測定鑄片的表面之溫度分布的溫度計、氣割機23。

讓水平帶之每單位時間的水量密度(L/(m² ･min))、鑄造速度、扁胚厚度等的製造條件改變來製造鑄片5，針對冷卻中的溫度不均、鑄造機機器內之推定凝固完畢位置、切割時的鑄片角部溫度、鑄造後的表面性狀進行評價。

製造條件及評價整理於以下的表1。表中，屬於本發明的範圍內者為實施例1~7，屬於本發明的範圍外者為比較例1~8。

又凝固完畢位置的推定是事先藉由數值分析來進行，一部分的比較例，事前檢討的結果，因為判斷為有凝固完畢位置無法抑制在連續鑄造機1內的危險性，並未進行實際的製造。

以下，針對表1的結果，對每個關聯的比較例及實施例進行考查。＜比較例1, 2、實施例1, 2＞比較例1, 2及實施例1, 2，分別為運用先前技術、本發明的技術所製造之厚度235mm的鑄片5。

在比較例1，是依先前的冷卻條件(每單位時間的水量密度10 L/(m² ･min)、無冷卻停止區域)所製造的例子。在本例，因為表面始終穩定地維持膜沸騰，未發生溫度不均，製造後檢查鑄片之表面狀態的結果也確認毫無問題。此外，切割時的鑄片角部溫度為580℃，並不會阻害切割。

然而，為了將凝固完畢位置抑制在機器內(推定36m位置)，鑄造速度限制在頂多1.0mpm。

於是在比較例2，是為了提高生產性而將鑄造速度增速到2.5mpm的情況。在此條件下，獲得推定凝固完畢位置位於機器外的計算結果，因此未進行實際的製造。如此般，依先前技術雖可製造表面性狀良好的鑄片5，但鑄造速度受到限制。

相對於此，在實施例1是運用本發明的技術，在第1~9區間將每單位時間的水量密度設定為500 L/(m² ･min)而實施強冷卻，在第10~12區間將冷卻水停止，藉由復熱來調整表面溫度。這時，將鑄造速度增速到2.5mpm而進行鑄造。結果，藉由強冷卻實現在寬度方向均一的核沸騰狀態，未發生溫度不均。此外，推定凝固完畢位置為38m而充分抑制在機器內，因此實施了製造。結果，切割時的鑄片角部溫度為420℃，雖較比較例1為低但已進入可切割的區域，可毫無問題地切割。此外，製造後檢查鑄片的表面狀態的結果，看不出龜裂，可毫無問題且高效率地製造表面性狀良好的鑄片5。

在實施例2，是運用本發明的技術，在第1~10區域將每單位時間的水量密度設定為2000 L/(m² ･min)而實施強冷卻，將停止冷卻水的區域設定為第11~12區間。這時，可將鑄造速度進一步上升到3.5mpm，沒有切割時的阻害也沒有表面性狀的問題，可高效率地製造高品質的鑄片5。＜比較例3,4＞比較例3,4是參考實施例1的條件而將強水冷區間的冷卻條件改變的結果。在比較例3，未設置冷卻停止區域，在所有的區間將每單位時間的水量密度設定為500 L/(m² ･min)而實施強冷卻。這時，未發生冷卻所致之溫度不均，凝固完畢位置也抑制在機器內。然而，進行強冷卻的時間長，機器端部無法充分復熱，因此切割時的鑄片角部溫度下降到320℃。結果，切割耗費時間，有在氣割機23的可動範圍內無法切割完畢的疑慮，因此必須讓鑄造速度緊急降低。再者，因為鑄造速度大幅變化，會發生那時所鑄造的鑄片5之表面品質、內部品質降低的問題。

此外，在比較例4，將第1~10區間之每單位時間的水量密度設定為400 L/(m² ･min)，在第11~12區間將冷卻水停止。結果，在此流量下，在強水冷區間，在鑄片之一部分的寬度位置無法穩定地到達核沸騰狀態，在溫度下降大的鑄片角部先成為核沸騰狀態，在寬度方向發生顯著的溫度差。因此，發生鑄片的表面龜裂、內部龜裂，有鑄片5品質降低的問題發生。＜實施例3,4、比較例5,6＞實施例3,4及比較例5,6，是對於實施例1，僅強水冷區間之第1區間設定為大流量區域，將第2以後的區間的流量縮小的條件。

在實施例3，將第1個大流量區間之每單位時間的水量密度設定為500 L/(m² ･min)，將第2~11區間之每單位時間的水量密度設定為50 L/(m² ･min)，在第12區間將冷卻水停止。這時，藉由強水冷區間之第1區間的冷卻到達核沸騰狀態，在之後的區間不致復熱而維持核沸騰狀態。結果，未發生寬度方向的冷卻不均。此外，凝固完畢位置為43m而抑制在機器內。切割時之鑄片角部溫度為430℃，可毫無問題地切割。再者，在製造後檢查鑄片的表面狀態的結果，看不出龜裂，可製造出表面性狀良好的鑄片5。

此外，在實施例4，強水冷區間之每單位時間的水量密度，在第1區間為2000 L/(m² ･min)，在第2區間為1000 L/(m² ･min)，在第3區間為 500 L/(m² ･min)，在第4~5區間為100 L/(m² ･min)，在第6~10區間為50 L/(m² ･min)，而設定為逐漸縮小。又在第11~12區間，將冷卻水停止。這時，藉由強水冷區間之第1區間的冷卻，到達核沸騰狀態，在之後的區間，不致復熱而維持核沸騰狀態。結果，未發生寬度方向的冷卻不均。又凝固完畢位置為40m，也抑制在機器內。切割時之鑄片角部溫度為370℃，可毫無問題地切割。又在製造後檢查鑄片的表面狀態的結果，看不出龜裂，可製造出表面性狀良好的鑄片5。

另一方面，在比較例5，將強水冷區間之後半的小流量區域之每單位時間的水量密度設定為40 L/(m² ･min)。結果，在復熱大的鑄片寬度中央，無法維持核沸騰而使溫度上升，在寬度方向發生顯著的溫度不均。凝固完畢位置雖抑制在機器內，但起因於寬度方向的溫度不均而使扁胚變形，在表面產生龜裂。

此外，在比較例6，將在強水冷區間的前半之大流量區域之每單位時間的水量密度設定為400 L/(m² ･min)。結果，在強水冷區間讓鑄片5進入的階段，無法迅速實現核沸騰狀態，在寬度方向讓核沸騰狀態和膜沸騰狀態混合存在。因此，表面溫度的不均大而發生表面龜裂，又冷卻不均一的結果，凝固完畢位置變得不均一而使內部品質降低。＜實施例5＞實施例5，是對於實施例1，在鑄造開始時、結束時等必須將鑄造速度大幅減速的情況的例子。這時，鑄造速度降低到2.0mpm，實施強冷卻的時間延長，因此將非水冷區間擴大到第8~12區間。結果，未發生冷卻不均，凝固完畢位置為35m，切割時的鑄片角部溫度為460℃而能抑制在可切割的範圍。又在製造後檢查鑄片的表面狀態的結果，看不出龜裂，縱使是鑄造速度大幅變化的情況，仍可毫無問題地製造表面性狀良好的鑄片5。＜比較例7,8、實施例6,7＞比較例7和實施例6、及比較例8和實施例7，是將扁胚厚度分別變更為260mm和200mm的情況之結果。比較例7,8，是與比較例1同樣的，依先前技術的冷卻條件將扁胚厚變化為260mm、200mm的情況。

在比較例7，扁胚厚度為260mm，相較於比較例1，因為扁胚厚度變厚而使溫度下降變小，將鑄造速度減速到0.8mpm，可將凝固完畢位置抑制在機器內。在比較例8，扁胚厚度為200mm，相較於比較例1，扁胚厚度變薄，為了避免中心部之凝固完畢後之不必要的溫度下降，將鑄造速度增速到2.0mpm。

相對於此，實施例6是扁胚厚度260mm的情況，相較於實施例1，因為扁胚厚度變厚而使溫度下降變小，鑄造速度維持不變，但將強水冷區間延長為第1~11區間。強水冷區間之每單位時間的水量密度是與實施例1相同。結果，未發生冷卻不均，凝固完畢位置為42m，切割時的鑄片角部溫度為440℃而抑制在可切割的範圍。又在製造後檢查鑄片之表面狀態的結果，看不出龜裂，縱使是鑄造厚度變厚的情況，仍可維持高鑄造速度而毫無問題地製造表面性狀良好的鑄片5。

實施例7是扁胚厚度200mm的情況，相較於實施例1，因為扁胚厚度變薄而使溫度下降變大，讓鑄造速度增速到3.0mpm。強水冷區間之每單位時間的水量密度是與實施例1相同，將非水冷區間擴大到第9~12區間。結果，未發生冷卻不均，凝固完畢位置為37m，切割時的鑄片角部溫度為430℃而抑制在可切割的範圍。此外，在製造後檢查鑄片的表面狀態的結果，看不出龜裂，縱使是鑄造厚度變薄的情況，不須將鑄造速度大幅減速，可毫無問題地製造表面性狀良好的鑄片5。

如此般，藉由運用本發明的技術，縱使是鑄片厚度變化的情況，不須像先前技術那樣讓鑄造速度大幅變化，可穩定且高效率地製造高品質的鑄片5。

如以上般驗證了，藉由將水平帶17之鑄造方向上游側區間設為強水冷區間，在該強水冷區間，以使所噴射的冷卻水在鑄片之表面的整體寬度方向的位置成為核沸騰狀態的條件噴射冷卻水而將鑄片5冷卻，且比前述強水冷區間更靠鑄造方向下游側之迄水平帶的末端為止的區間，是設定為停止冷卻水的噴射之非水冷區間，縱使是鑄造條件變化的情況，仍不須進行鑄造速度的限制、用於加熱之龐大的能量成本之追加，就能將鑄片5保持在容易切割的溫度並進行製造。

1:連續鑄造機 3:鑄模 5:鑄片 7:二次冷卻帶 9:垂直帶 11:彎曲部 13:彎曲帶 15:矯正部 17:水平帶 19:供水控制裝置 21:強冷卻設備 23:氣割機 25:脆化溫度區域

[圖1]係說明本發明的一實施形態之連續鑄造設備的概要之說明圖。 [圖2]係顯示本發明的一實施形態之連續鑄造方法的鑄片之溫度歷程的曲線圖。 [圖3]係說明先前一般的連續鑄造設備的概要之說明圖。 [圖4]係顯示先前一般的連續鑄造方法的鑄片之溫度歷程的曲線圖。

1:連續鑄造機

3:鑄模

5:鑄片

7:二次冷卻帶

9:垂直帶

11:彎曲部

13:彎曲帶

15:矯正部

17:水平帶

19:供水控制裝置

21:強冷卻設備

23:氣割機

Claims

一種連續鑄造鑄片之二次冷卻方法，係在從鑄造方向上游側起依序由垂直帶、彎曲部、彎曲帶、矯正部、水平帶所構成之連續鑄造機的二次冷卻帶，對鑄片噴射冷卻水而進行冷卻，在迄前述水平帶的末端為止的區間讓前述鑄片的凝固完畢，其特徵在於，將前述水平帶當中之鑄造方向上游側的區間設為強水冷區間，在該強水冷區間，是以所噴射的前述冷卻水在前述鑄片之表面的整個寬度方向的位置成為核沸騰狀態的條件噴射前述冷卻水而將前述鑄片冷卻，且將比前述強水冷區間更靠鑄造方向下游側之迄前述水平帶的末端為止的區間，設為停止前述冷卻水的噴射之非水冷區間，藉此從前述強水冷區間之後到前述水平帶的末端，在鑄造方向讓前述鑄片的表面溫度上升，並使前述水平帶的末端之前述鑄片的表面溫度在鑄片寬度方向顯現最低溫度的位置為350℃以上。
如請求項1所述的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法，其中，將前述水平帶在鑄造方向分割成n個(n：整數、3≦n)區間，將第n-i~n(i：整數、0≦i<n-1)區間設為前述非水冷區間，將第1~n-i-1區間設為前述強水冷區間，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，第1~j(j：整數、1≦j<n-i-1)區間之前述冷卻水的每單位時間之水量密度比第j+1~n-i-1區間之前述冷卻水的每單位時間之水量密度更大。
如請求項2所述的連續鑄造鑄片之二次冷卻方法，其中，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，第1~j(j：整數、1≦j<n-i-1)區間之前述冷卻水的前述水量密度為500L/(m²．min)(其中，min為時間單位的分)以上2000L/(m²．min)以下，第j+1~n-i-1區間之前述冷卻水的前述水量密度為50L/(m²．min)以上且小於500L/(m²．min)。
一種連續鑄造鑄片之二次冷卻裝置，係在從鑄造方向上游側起依序由垂直帶、彎曲部、彎曲帶、矯正部、水平帶所構成之連續鑄造機的二次冷卻帶，對鑄片噴射冷卻水而進行冷卻，在迄前述水平帶的末端為止的區間讓前述鑄片的凝固完畢，其特徵在於，前述水平帶，在鑄造方向分割成n個(n：整數、3≦n)區間，該二次冷卻裝置具有複數個噴嘴、供水手段及供水控制裝置，前述複數個噴嘴配設於前述水平帶之前述區間各個，前述供水手段及供水控制裝置可對每個前述區間控制來自前述該複數個噴嘴之前述冷卻水的噴射及停止、以及前述冷卻水之每單位時間的水量密度，該供水控制裝置，在從鑄造方向的上游側起算第1~n-i-1(i：整數、0≦i<n-1)區間，以成為強水冷區間的方式從前述噴嘴噴射前述冷卻水，在該強水冷區間，是使所噴射的前述冷卻水在前述鑄片的表面之整個寬度方向的位置成為核沸騰狀態，在第n-i~n(i：整數、0≦i<n-1)區間，以成為非水冷區間的方式讓來自前述噴嘴之前述冷卻水的噴射停止。
如請求項4所述的連續鑄造鑄片之二次冷卻裝置，其中，前述供水控制裝置係將來自前述噴嘴之前述冷卻水的噴射控制成，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，使第1~j(j：整數、1≦j<n-i-1)區間的前述冷卻水之每單位時間的水量密度比第j+1~n-i-1區間的前述冷卻水之每單位時間的水量密度更大。
如請求項5所述的連續鑄造鑄片之二次冷卻裝置，其中，前述供水控制裝置係將來自前述噴嘴之前述冷卻水的噴射控制成，在前述第1~n-i-1區間之前述強水冷區間當中，第1~j(j：整數、1≦j<n-i-1)區間之前述冷卻水的前述水量密度為500L/(m²．min)以上2000L/(m²．min)(其中，min為時間單位的分)以下，第j+1~n-i-1區間之前述冷卻水的前述水量密度為50L/(m²．min)以上且低於500L/(m²．min)。