JP4216636B2 - Continuous casting method and continuous casting apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳片表層の濃度が内部と比較して高い濃度からなる鋳片を鋳造する方法ならびにそのための装置、およびそのようにして鋳造された鋳片に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋳片の表層と内部の濃度が異なる鋳片の製造方法としては、例えば、特許文献1に鋳型幅方向にほぼ一様な磁束密度の直流磁場をプール厚み方向に印加することでストランドプールを上下に分割できる構造とし、その直流磁場印加領域をはさんでストランドプールの上下異なる位置に設置された長さの異なる二つの浸漬ノズルから異なる成分組成の溶鋼を供給することで表層と内層の成分が異なる鋳片の製造方法が開示されている。
【0003】
また、より簡便に表層と内部の濃度が異なる鋳片の製造方法として、鋳型幅方向にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界を厚み方向に印加し、その直流磁界を印加している領域よりも上部プールにワイヤーで合金元素を添加しつつ鋳造する方法が特許文献2に、また潤滑剤として使用されるパウダー中に合金元素を含有させ、それを鋳型内に供給しつつ鋳造する方法が特許文献3に、それぞれ開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特公昭61−252898号公報
【特許文献2】
特開平3−243245号公報
【特許文献3】
特開平8−290236号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1の方法においては、表層と内層の組成が全く異なる鋳片を製造することが可能となるものの、2つの溶鋼、取鍋、タンディッシュならびに浸漬ノズルを用意する必要があり、製造コストがかかること、加えて、表層溶鋼と内層溶鋼、それぞれの注湯量を正確に制御する必要がある。
【0006】
また、特許文献2のような鋳片の表層部の濃度が内部に比べて高くなるようにするワイヤー添加方法、また、特許文献3のようなパウダー層からの溶質元素の添加方法のいずれにおいても、パウダー層を介して溶質元素を添加するため、パウダー巻き込みの影響は避けられないこと、また、鋳型内溶鋼プール中の溶鋼過熱度を利用して溶解させるため、添加する溶質元素の量に制限があること、パウダー潤滑を利用するため、添加する溶質元素の種類に制限がある等の課題があった。
【0007】
本発明は、添加する溶質元素の種類や添加量等を制限することなく、鋳片内部に比べて表層濃度が高い鋳片を鋳造する方法、およびその装置、さらには鋳片を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものでその要旨は次のとおりである。
(1) 凝固開始点よりも下方に鋳型幅方向にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁場を厚み方向に印加し、かつその直流磁場を印加している領域よりも上方の溶鋼プール中に溶質元素を添加しつつ、直流磁場印加領域よりも下方に溶鋼を供給する連続鋳造方法において、直流磁場を印加している領域よりも上方プールの溶鋼を加熱して、添加した溶質元素を溶解させ、凝固開始点を湯面よりも下方とし、表層が内層と異なる成分の鋳片を鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。
(2) 鋳片の表層厚み、および鋳片表層部に添加する溶質元素の濃度を、下記関係式を用いて調整することを特徴とする(1)に記載の連続鋳造方法。
【0009】
d=K×(L/Vc)n
q={W×T−(W−2×d)×(T−2×d)}×ρ×Vc
Q=α×q×△C/100
W:鋳型幅
T:鋳型厚み
K,n:凝固シェルの成長速度係数
ρ:溶鋼密度
Vc:鋳造速度
Q:溶質元素の添加速度
△C:鋳片表層部に添加する溶質元素の濃度
q:上部プール中で単位時間あたりに形成される表層質量
d:鋳片の表層厚み
L:凝固開始点から直流磁場印加領域までの距離
α:添加元素によって歩留が異なることによる係数
(3) 凝固開始点から直流磁場印加領域までの距離、鋳造速度のいずれか一方または双方により、鋳片の表層厚みを調整することを特徴とする(1)または(2)に記載の連続鋳造方法。
(4) 直流磁場を印加している領域よりも上方の溶鋼プール中の溶質元素の濃度に応じて、溶質元素の添加速度を調整することを特徴とする(1)〜(3)いずれかに記載の連続鋳造方法。
(5) 直流磁場を印加している領域よりも上方の溶鋼プールを加熱する手段として、誘導加熱コイルを用いることを特徴とする(1)〜(4)いずれかに記載の連続鋳造方法。
(6) 湯面での断面形状と鋳片断面形状が異なる装置を用いることを特徴とする(1)〜(5)いずれかに記載の連続鋳造方法。
(7) 水冷鋳型内に鋳型幅方向にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁場を厚み方向に印加する機能を有する直流磁場コイルと、鋳型内に溶鋼を注入するための浸漬ノズルの先端が該直流磁場コイルよりも下方である浸漬ノズルと、該直流磁場コイルよりも上方に溶質元素を添加可能な装置が設置された連続鋳造装置において、該直流磁場コイルよりも上方を加熱して、添加した溶質元素を溶解させ、凝固開始点を湯面よりも下方とする機能を有することを特徴とする連続鋳造装置。
(8) 直流磁場コイルよりも上方を加熱する機能として、耐火物製容器を介して、その外周に誘導加熱コイルが設置されたことを特徴とする(7)に記載の連続鋳造装置。
(9) 直流磁場コイルの印加位置が水冷鋳型内で調整可能であることを特徴とする(7)または(8)に記載の連続鋳造装置。
(10) 耐火物製容器の断面形状と水冷鋳型の断面形状が異なることを特徴とする(8)または(9)に記載の連続鋳造装置。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の構成について、図1を参照して以下に詳細に説明する。
【0011】
まず、直流磁場コイル4により幅方向にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界を厚み方向に印加する。加えて、鋳型5内に溶鋼を注入する浸漬ノズル12の先端の位置を、直流磁場を印加している領域よりも下方とし、この領域に前工程であるタンディッシュ内の成分組成の溶鋼を供給する。さらに、直流磁場で区分された上部プール7に溶質元素を添加し、上部プール7の濃度を下部プール8の濃度に比べて高くする。ここで、溶質元素とは各種の合金元素等を意味している。
【0012】
この様な構成により、鋳片内部の組成をタンディッシュでの組成とほぼ等しくし、かつ上部プール7に溶質元素を添加することができる。
【0013】
ここまでは今まで提案されている従来技術の方法であるが、冷却されている鋳型内溶鋼プールが有する顕熱の一部を利用して、添加した溶質元素を溶解させるため、溶質元素の添加量が過大の場合、これだけでは添加した各種の溶質元素が上部溶鋼プール中で十分に溶解しないまま、凝固が進行する恐れがある。そのため、添加する溶質元素の量に制限がある。また、鋳型と凝固シェルとの潤滑剤であるパウダーを用いて鋳造する場合、添加した溶質元素とパウダーが反応するとパウダーが変質してしまうため、添加する溶質元素も例えばAl,Ti等、パウダーと反応して酸化物を形成しやすい元素は添加できない等、添加する溶質元素の種類にも自ずと制限が加えられることになる。
【0014】
そこで、本発明では上部プール7を加熱することで、添加した溶質元素を充分に溶解でき、また添加する溶質元素の量や種類を制限することなく、外層が内部と異なる成分の鋳片を得ることができることを新たに見出した。
【0015】
上部プール7の溶鋼を液相線温度以上に加熱することで、凝固開始点を湯面よりも下方に位置づけることができるため、上部溶鋼プールの加熱している領域での凝固は生じない。従って、上部溶鋼プール内の加熱している領域では、添加した溶質元素が溶解する過程の溶鋼、すなわち溶質元素が一部未溶解の状態を確実に防止することができる。
【0016】
ここで、上部溶鋼プールというのは、直流磁場を印加している領域よりも上方のプールを意味しているが、加熱する領域は湯面から直流磁場を印加している領域に到達する途中までの領域とし、添加した溶質元素を充分に溶解することができる範囲で適宜設定すれば良い。
【0017】
また、直流磁場で区分された上部プール7への合金元素の添加は、ワイヤー等6で添加することができ、添加する合金は粒状あるいは粉状の金属ならびに合金粉や塊いずれであってもよい。
【0018】
次に、表層が内層と異なる成分の鋳片の表層厚み、および鋳片表層部の溶質元素の濃度を調整するための、具体的なパラメータについて説明する。
【0019】
本方法では、直流磁場で区分された上部プールで形成される、所望の鋳片の表層厚みdは、凝固開始点から直流磁場印加領域までの距離Lと鋳造速度Vcによって以下の様に規定される。ここでK、nは凝固シェルの成長速度係数である。
【0020】
d=K×(L/Vc)n
また、鋳片の表層厚みdになる様に、上部プール中で単位時間あたりに形成される表層質量qだけ上部プールの溶鋼は置き換わりながら鋳造が進行する。すなわち、鋳片の表層厚みdと、上部プール中で単位時間あたりに形成される表層質量qとの関係は以下のようになる。ここで、Wは鋳型幅、Tは鋳型厚み、ρは溶鋼密度である。
【0021】
q={W×T−(W−2×d)×(T−2×d)}ρ×Vc
次に、鋳片表層部に添加する溶質元素の濃度△Cについては、上記の上部プール中で単位時間あたりに形成される表層質量qを用いて、溶質元素の添加速度Qとの関係が以下のようになる。ここで、αは添加する溶質元素によって歩留が異なることによる係数である。
【0022】
Q=α×q×△C/100
従って、上記関係式を満足するように直流磁場で区分された上部プールに溶質元素の添加を行うことで、鋳片表層部を所望の厚み、および所望の溶質元素の濃度に調整することが可能となる。
【0023】
なお、直流磁場印加領域においては溶質濃度が上部プール7における濃度から下部プール8における濃度に連続的に変化するため、直流磁場印加領域中では、非常に薄い凝固シェル層(溶質濃度の遷移領域層)10が鋳片表層部と内層部の中間に形成される。
【0024】
このように鋳片での表層厚みdは、凝固開始点から直流磁場印加位置までの距離L、鋳造速度Vcによって規定されるため、これらの一方または双方を調整することで、鋳片での表層厚みdを制御することができる。
【0025】
特に、凝固開始点から直流磁場印加位置までの距離Lの調整は、水冷鋳型内5で直流磁場コイル4を昇降できるようにすることで実施することができる。
【0026】
また、直流磁場を印加している領域よりも上方の溶鋼プール中の溶質元素の濃度を把握し、その濃度に応じて溶質元素の添加量を調整することで、鋳造中の鋳片表層部の溶質元素濃度変動を防止できるため望ましい。
【0027】
上部溶鋼プール中の溶質元素の濃度を把握する方法としては、通常は鋳造中に該溶鋼をサンプリングし、濃度をスパーク発光分光分析法:JIS G 1253(1994)あるいは蛍光X線分析法:JIS G 1256(1997)等で測定することで実施できる。この様に該溶鋼成分を把握した結果により、必要に応じて溶質元素の添加速度を調整することで、鋳片表層部の成分濃度の変動を防止することができる。溶鋼のサンプリング頻度は、特に規定するものではなく、適宜設定すれば良い。
【0028】
次に、上部溶鋼プールに添加した合金元素を溶解する手段として、誘導加熱コイル1を用いることが好ましい。それは、誘導加熱コイル1を用いて凝固開始点が湯面よりも下方となるように溶鋼を加熱する際に、その熱量を添加した溶質元素を含有した合金等の溶解に使用するとともに、溶鋼プール中に形成される電磁力によって誘起された攪拌流を利用し、添加した溶質元素の混合を行うことができ、溶鋼中への溶質元素の溶解ならびにプール中での濃度の均一化をより効率的に行うことができるためである。
【0029】
通常、誘導加熱コイル1を用いる場合は、水冷鋳型5よりも上方に設けられた耐火物製容器2の外から誘導加熱コイル1により加熱を行うことで実施する。
【0030】
一方、耐火物製容器2の下方の水冷鋳型5の領域から抜熱量が急激に高くなるため、水冷鋳型5の領域に達した溶鋼から凝固が開始する。また、凝固開始点には溶鋼の静圧が作用するため、均一に凝固シェル9が成長する。
【0031】
なお、耐火物製容器2と水冷鋳型5とは接触しているため、耐火物製容器2の下部では凝固が進行しやすく、凝固開始点が不安定となる可能性があるため、本方法では耐火物製容器全体を誘導加熱することで、耐火物製容器下部での凝固を防止している。
【0032】
さらに、より確実に耐火物製容器下部での凝固を防止するために、耐火物製容器2と水冷鋳型5の間にセラミック3を挿入して、凝固開始点を一定に保持することが好ましい。
【0033】
また、水冷鋳型5と凝固シェル9,11の潤滑を確保するには、水冷鋳型5の一部からオイルを注入することで、オイル潤滑によって凝固シェルの拘束を回避することができる。
【0034】
さらに本方法においては、湯面での断面形状と鋳片断面形状が異なる装置を用いても良い。これは、上部溶鋼プールを加熱している領域では凝固が進行しないため、例えば上部溶鋼プールを加熱している領域を上広がり形状として、湯面の断面積を大きくすることで鋳片の厚みが薄い場合(すなわち鋳型短辺幅が狭い場合等)においても、溶質元素の添加を容易にできるとともに、添加した溶質元素の溶解・混合が促進できるように上部プールの体積を十分確保できるというメリットを享受できる。
【0035】
次に、本願発明の装置について説明する。
【0036】
水冷鋳型内に鋳型幅方向にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁場を厚み方向に印加する機能を有する直流磁場コイル4と、鋳型内に溶鋼を注入するための浸漬ノズルの先端が該直流磁場コイルよりも下方である浸漬ノズル12と、該直流磁場コイル4よりも上方に溶質元素を添加可能な装置が設置された連続鋳造装置において、該直流磁場コイル4よりも上方を加熱する機能を有する装置である。
【0037】
該直流磁場コイル4よりも上方を加熱する機能としては、特に耐火物製容器2を介して、その外周に誘導加熱コイル1が設置されたものであれば、前述の理由により好ましい。
【0038】
ここで、耐火物製容器の材質としては、MgO−C質、MgO−Cr2O3質、Al2O3−C質、ZrO2−C質耐火物等、溶解炉のレンガやルツボ、浸漬ノズルとして用いられている材質の耐火物を用いることが好ましい。
【0039】
また、直流磁場コイル4の印加位置が水冷鋳型5内で調整可能な装置については、例えば油圧シリンダー等で昇降可能な装置の上に直流磁場コイルを設置することにより直流磁場コイルの印加位置を調整できる。
【0040】
さらに、耐火物製容器2の断面形状と水冷鋳型5の断面形状が異なる装置としては、例えば水冷鋳型上に設置された耐火物製容器を上広がり状とすることで、鋳片断面形状に対して上部プールの体積を大きくすることができ、溶質元素の添加を容易にするとともに添加した溶質元素の上部プール中での溶解および混合を容易にすることができる。
【0041】
本願発明の連続鋳造方法によって得られた鋳片は、次工程で加熱炉に挿入され、スケール(鉄の酸化物)が形成される。その厚みは鉄質量換算で1mm未満であるため、鋳片での表層厚みの最小値は1mm以上は確保する必要がある。
【0042】
一方、表層と内層が異なる成分組成の鋳片を圧延し、薄板に加工した場合においても、表層としての機能を満足するには、鋳片厚に対して20%程度あれば十分であるため、上限値は鋳片厚の20%とする。なお、表層厚みの上限値を絶対値で規定していないのは、鋳片厚によって必要とされる表層厚みが異なることによる。
【0043】
【実施例】
発明者らは、表1に示す条件で鋳造を行い、本方法の原理を確認した。鋳造して得た鋳片を切り出し鋳片内での溶質元素濃度分布を調べた結果を図2に、また、鋳片の凝固組織から表層厚みの幅方向の溶質元素濃度分布を測定した結果を図3に示す。
【0044】
本発明で述べた方法を用いることで、鋳片の表層部の溶質元素濃度が内部に比べて高く、かつその周方向での表層厚みが一様な鋳片が製造できることがわかった。また、添加する溶質元素がAl,Ti,Nb,Si,Mn,Ni,Cr,Cu,P,S,Mo,V,Wの条件についても同様な実験を行ったが、図2、図3と同様な結果を得ることができた。
【0045】
加えて、本発明においては、直流磁場の印加位置ならびに鋳造速度をともに調整することができるため、鋳片厚が250mmの条件で表層厚を1mmから50mmまで何ら操業トラブルが発生することなく変更することができた。さらに、鋳片サイズが50mm×1200mmの鋳片を鋳造するほぼ同サイズの鋳型を用いて鋳造する場合、上部にセットした耐火物製容器を幅1200mmはそのままで厚み方向を100mmまで拡大することで、溶質元素の添加を容易に行えるとともに上部プールを十分確保でき、かつ添加した溶質元素の溶解混合を容易に行うことができた。
【0046】
【表1】
【0047】
【発明の効果】
本発明により、鋳片の表層部の溶質元素濃度が内部に比べて高い鋳片を鋳造する際に、添加する合金元素の添加量等を制限することなく、また複数の元素の濃度を同時に高くしながら、鋳片内部に比べて表層濃度が高い鋳片を鋳造することができる。
【0048】
また、鋳片の表層厚みについても、変更できる自由度が大きいため、様々な目的に対して本発明を適用することができる。
【0049】
加えて、本発明は鋳片断面形状に何ら制約はなく、スラブ、ブルーム、ビレット鋳造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を模式的に示した図である。
【図2】本発明の方法を用いて鋳造した結果の一例で、(a)は鋳片内でのC濃度の分布を調査した結果を示した図、(b)は鋳片厚み方向でのC濃度の分布を示した図である。
【図3】本発明の方法を用いて鋳造した結果の一例で、凝固組織から表層厚みを求め、その鋳片幅方向の分布を示した図である。
【符号の説明】
1…誘導加熱コイル
2…耐火物製容器
3…セラミック
4…直流磁場コイル
5…水冷鋳型
6…合金添加
7…上部プール
8…下部プール
9…上部プールで形成した凝固シェル(表層)
10…直流磁場印加領域で形成した凝固シェル(遷移領域)
11…下部プールで形成した凝固シェル(内層)
12…浸漬ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of casting a slab having a higher concentration of the slab surface layer than the inside, a device therefor, and a slab cast in this way.
[0002]
[Prior art]
As a method for manufacturing a slab having a different concentration from the surface layer of the slab, for example, in
[0003]
In addition, as a method of manufacturing a slab having a different concentration from the surface layer, the DC magnetic field having a substantially uniform magnetic flux density distribution in the mold width direction is applied in the thickness direction, and the DC magnetic field is applied. A method of casting while adding an alloy element with a wire to the upper pool is described in
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 61-252898 [Patent Document 2]
JP-A-3-243245 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-290236
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of
[0006]
Moreover, in any of the wire addition method which makes the density | concentration of the surface layer part of slab high like
[0007]
The present invention provides a method and apparatus for casting a slab having a higher surface layer concentration than the inside of a slab, and its slab, without limiting the type and amount of solute element to be added. Objective.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above problems, and the gist thereof is as follows.
(1) A DC magnetic field having a substantially uniform magnetic flux density distribution in the mold width direction below the solidification start point is applied in the thickness direction, and in the molten steel pool above the region to which the DC magnetic field is applied In a continuous casting method in which molten steel is supplied below the DC magnetic field application region while adding the solute element, the molten steel in the upper pool is heated from the region where the DC magnetic field is applied to dissolve the added solute element. The continuous casting method is characterized in that a solidification start point is set below the molten metal surface and a slab having a surface layer different from the inner layer is cast.
(2) The continuous casting method according to (1), wherein the surface layer thickness of the slab and the concentration of the solute element added to the surface part of the slab are adjusted using the following relational expression.
[0009]
d = K × (L / Vc) n
q = {W × T− (W−2 × d) × (T−2 × d)} × ρ × Vc
Q = α × q × ΔC / 100
W: Mold width T: Mold thickness K, n: Solidification shell growth rate coefficient ρ: Molten steel density Vc: Casting speed Q: Addition rate of solute element ΔC: Concentration of solute element added to slab surface layer q: Upper part Surface mass formed per unit time in the pool d: Surface thickness of the slab L: Distance from the solidification start point to the DC magnetic field application region α: Coefficient due to the difference in yield depending on the additive element (3) Solidification start point The continuous casting method according to (1) or (2), wherein the surface layer thickness of the slab is adjusted by either one or both of the distance from the DC magnetic field application region and the casting speed.
(4) The solute element addition rate is adjusted according to the concentration of the solute element in the molten steel pool above the region to which the DC magnetic field is applied. The continuous casting method described.
(5) The continuous casting method according to any one of (1) to (4), wherein an induction heating coil is used as means for heating the molten steel pool above the region to which a DC magnetic field is applied.
(6) The continuous casting method according to any one of (1) to (5), wherein an apparatus having a different cross-sectional shape on the molten metal surface and a cross-sectional shape of the slab is used.
(7) A DC magnetic field coil having a function of applying a DC magnetic field having a substantially uniform magnetic flux density distribution in the mold width direction in the water-cooled mold in the thickness direction, and a tip of an immersion nozzle for injecting molten steel into the mold In a continuous casting apparatus in which an immersion nozzle below the DC magnetic field coil and a device capable of adding a solute element above the DC magnetic field coil are installed, heating above the DC magnetic field coil is added. A continuous casting apparatus having a function of dissolving the solute element and lowering the solidification start point below the molten metal surface.
(8) The continuous casting apparatus according to (7), wherein an induction heating coil is installed on an outer periphery of the refractory container as a function of heating the portion above the DC magnetic field coil.
(9) The continuous casting apparatus according to (7) or (8), wherein the application position of the DC magnetic field coil can be adjusted in the water-cooled mold.
(10) The continuous casting apparatus according to (8) or (9), wherein the cross-sectional shape of the refractory container and the cross-sectional shape of the water-cooled mold are different.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.
[0011]
First, a DC magnetic field having a substantially uniform magnetic flux density distribution in the width direction is applied in the thickness direction by the DC magnetic field coil 4. In addition, the position of the tip of the
[0012]
With such a configuration, the composition inside the slab can be made substantially equal to the composition in the tundish, and a solute element can be added to the
[0013]
Up to this point, the conventional method has been proposed so far, but the added solute element is added to dissolve the added solute element by utilizing a part of the sensible heat of the cooled molten steel pool in the mold. If the amount is excessive, solidification may proceed while the various solute elements added are not sufficiently dissolved in the upper molten steel pool. Therefore, there is a limit to the amount of solute element to be added. In addition, when casting using powder, which is a lubricant between the mold and the solidified shell, the powder changes in quality when the added solute element reacts with the powder. Limitations are naturally added to the types of solute elements to be added, such as the addition of elements that are likely to react to form oxides.
[0014]
Therefore, in the present invention, by heating the
[0015]
By heating the molten steel in the
[0016]
Here, the upper molten steel pool means a pool above the area where the DC magnetic field is applied, but the heating area is from the molten metal surface until reaching the area where the DC magnetic field is applied. This region may be set as appropriate as long as the added solute element can be sufficiently dissolved.
[0017]
Moreover, the addition of the alloy element to the
[0018]
Next, specific parameters for adjusting the surface layer thickness of the slab whose surface layer is different from the inner layer and the concentration of the solute element in the slab surface layer portion will be described.
[0019]
In the present method, the desired surface thickness d of the slab formed by the upper pool divided by the DC magnetic field is defined as follows by the distance L from the solidification start point to the DC magnetic field application region and the casting speed Vc. The Here, K and n are growth rate coefficients of the solidified shell.
[0020]
d = K × (L / Vc) n
Further, the casting progresses while the molten steel in the upper pool is replaced by the surface layer mass q formed per unit time in the upper pool so that the surface layer thickness d of the slab is reached. That is, the relationship between the surface layer thickness d of the slab and the surface layer mass q formed per unit time in the upper pool is as follows. Here, W is the mold width, T is the mold thickness, and ρ is the molten steel density.
[0021]
q = {W × T− (W−2 × d) × (T−2 × d)} ρ × Vc
Next, regarding the concentration ΔC of the solute element added to the slab surface layer portion, the relationship with the addition rate Q of the solute element is as follows using the surface layer mass q formed per unit time in the above upper pool. become that way. Here, α is a coefficient due to the difference in yield depending on the solute element to be added.
[0022]
Q = α × q × ΔC / 100
Therefore, it is possible to adjust the slab surface layer to the desired thickness and the desired concentration of the solute element by adding the solute element to the upper pool divided by the DC magnetic field so as to satisfy the above relational expression. It becomes.
[0023]
In the DC magnetic field application region, the solute concentration continuously changes from the concentration in the
[0024]
As described above, the surface layer thickness d in the slab is defined by the distance L from the solidification start point to the DC magnetic field application position and the casting speed Vc. Therefore, by adjusting one or both of these, the surface layer in the slab The thickness d can be controlled.
[0025]
In particular, the adjustment of the distance L from the solidification start point to the DC magnetic field application position can be performed by allowing the DC magnetic field coil 4 to move up and down in the water-cooled
[0026]
In addition, by grasping the concentration of the solute element in the molten steel pool above the region where the DC magnetic field is applied and adjusting the amount of solute element added according to the concentration, the surface layer portion of the slab during casting is adjusted. It is desirable because it can prevent solute element concentration fluctuations.
[0027]
As a method for grasping the concentration of the solute element in the upper molten steel pool, the molten steel is usually sampled during casting, and the concentration is measured by spark emission spectroscopic analysis: JIS G 1253 (1994) or fluorescent X-ray analysis: JIS G 1256 (1997) or the like. Thus, the fluctuation | variation of the component density | concentration of a slab surface layer part can be prevented by adjusting the addition speed | rate of a solute element as needed from the result which grasped | ascertained this molten steel component. The sampling frequency of molten steel is not particularly specified, and may be set as appropriate.
[0028]
Next, it is preferable to use the
[0029]
Normally, when the
[0030]
On the other hand, since the amount of heat removed from the area of the water-cooled
[0031]
Since the
[0032]
Furthermore, in order to more reliably prevent solidification at the lower part of the refractory container, it is preferable to insert the ceramic 3 between the
[0033]
Further, in order to ensure lubrication of the water-cooled
[0034]
Furthermore, in this method, you may use the apparatus from which the cross-sectional shape in a molten metal surface differs from slab cross-sectional shape. This is because solidification does not proceed in the area where the upper molten steel pool is heated. For example, the thickness of the slab can be increased by increasing the cross-sectional area of the molten metal surface by increasing the area where the upper molten steel pool is heated. Even when it is thin (ie, when the mold short side width is narrow), the addition of solute elements can be facilitated, and the volume of the upper pool can be secured sufficiently to facilitate the dissolution and mixing of the added solute elements. You can enjoy it.
[0035]
Next, the apparatus of the present invention will be described.
[0036]
The DC magnetic field coil 4 having a function of applying a DC magnetic field having a substantially uniform magnetic flux density distribution in the mold width direction in the water-cooled mold in the thickness direction, and the tip of an immersion nozzle for injecting molten steel into the mold are the DC In the continuous casting apparatus in which the
[0037]
As the function of heating above the DC magnetic field coil 4, in particular, if the
[0038]
Here, as the material of the refractory container, MgO—C, MgO—Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 —C, ZrO 2 —C refractories, etc., melting furnace bricks, crucibles, immersion It is preferable to use a refractory material used as a nozzle.
[0039]
In addition, for an apparatus in which the application position of the DC magnetic field coil 4 can be adjusted in the water-cooled
[0040]
Furthermore, as an apparatus in which the cross-sectional shape of the
[0041]
The slab obtained by the continuous casting method of the present invention is inserted into a heating furnace in the next step to form a scale (iron oxide). Since the thickness is less than 1 mm in terms of iron mass, the minimum value of the surface layer thickness in the slab must be 1 mm or more.
[0042]
On the other hand, even when the slab of the component composition different from the surface layer and the inner layer is rolled and processed into a thin plate, about 20% of the slab thickness is sufficient to satisfy the function as the surface layer, The upper limit is 20% of the slab thickness. The reason why the upper limit value of the surface layer thickness is not defined as an absolute value is that the required surface layer thickness differs depending on the slab thickness.
[0043]
【Example】
Inventors performed casting on the conditions shown in Table 1, and confirmed the principle of this method. Fig. 2 shows the result of examining the solute element concentration distribution in the slab cut out of the slab obtained by casting, and the result of measuring the solute element concentration distribution in the width direction of the surface layer thickness from the solidified structure of the slab. As shown in FIG.
[0044]
It was found that by using the method described in the present invention, a slab having a solute element concentration in the surface layer portion of the slab higher than that in the interior and a uniform surface layer thickness in the circumferential direction can be produced. The same experiment was conducted under the conditions that the solute elements to be added were Al, Ti, Nb, Si, Mn, Ni, Cr, Cu, P, S, Mo, V, and W. Similar results could be obtained.
[0045]
In addition, in the present invention, since the application position of the DC magnetic field and the casting speed can be adjusted together, the thickness of the slab is changed from 1 mm to 50 mm without any operation trouble under the condition that the slab thickness is 250 mm. I was able to. Furthermore, when casting using a mold of approximately the same size for casting a slab of 50 mm × 1200 mm in slab size, the refractory container set on the top is expanded to 100 mm while maintaining the width of 1200 mm. The solute element can be easily added, the upper pool can be secured sufficiently, and the added solute element can be easily mixed and dissolved.
[0046]
[Table 1]
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, when casting a slab in which the solute element concentration in the surface layer portion of the slab is higher than the inside, the concentration of the plurality of elements is simultaneously increased without limiting the amount of alloy elements to be added. However, it is possible to cast a slab having a higher surface layer concentration than the inside of the slab.
[0048]
Moreover, since the surface layer thickness of the slab has a large degree of freedom to be changed, the present invention can be applied to various purposes.
[0049]
In addition, the present invention has no restrictions on the cross-sectional shape of the slab, and can be applied to slab, bloom, and billet casting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the present invention.
FIG. 2 is an example of the result of casting using the method of the present invention, where (a) shows the result of investigating the distribution of C concentration in the slab, and (b) shows the result in the thickness direction of the slab. It is the figure which showed distribution of C density | concentration.
FIG. 3 is an example of the result of casting using the method of the present invention, and is a diagram showing the distribution in the width direction of a slab obtained by determining the surface layer thickness from the solidified structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
10: Solidified shell (transition region) formed in the DC magnetic field application region
11 ... Solidified shell (inner layer) formed by the lower pool
12 ... Immersion nozzle
Claims (10)
d=K×(L/Vc)n
q={W×T−(W−2×d)×(T−2×d)}×ρ×Vc
Q=α×q×△C/100
W:鋳型幅
T:鋳型厚み
K,n:凝固シェルの成長速度係数
ρ:溶鋼密度
Vc:鋳造速度
Q:溶質元素の添加速度
△C:鋳片表層部に添加する溶質元素の濃度
q:上部プール中で単位時間あたりに形成される表層質量
d:鋳片の表層厚み
L:凝固開始点から直流磁場印加領域までの距離
α:添加元素によって歩留が異なることによる係数2. The continuous casting method according to claim 1, wherein the surface thickness of the slab and the concentration of the solute element added to the surface portion of the slab are adjusted using the following relational expression.
d = K × (L / Vc) n
q = {W × T− (W−2 × d) × (T−2 × d)} × ρ × Vc
Q = α × q × ΔC / 100
W: Mold width T: Mold thickness K, n: Solidification shell growth rate coefficient ρ: Molten steel density Vc: Casting speed Q: Addition rate of solute element ΔC: Concentration of solute element added to slab surface layer q: Upper part Surface layer mass formed per unit time in the pool d: Surface layer thickness of the slab L: Distance from the solidification start point to the DC magnetic field application region α: Coefficient due to the difference in yield depending on the additive element
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