JP6427945B2 - Bloom continuous casting method - Google Patents
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Description
本発明は、ブルームの連続鋳造方法に関するものである。 The present invention relates to a continuous casting method of the bloom.
溶融金属、例えば鋼の連続鋳造において、連続鋳造鋳型の開口部に溶融金属が注入され、鋳型壁に接する溶融金属が凝固して凝固シェルを形成し、そのまま凝固シェルは下方に引き抜かれ、鋳型下方の二次冷却帯においてサポートロールに支持されつつ凝固を完了して鋳片として引き出される。 In continuous casting of molten metal, such as steel, molten metal is injected into the opening of a continuous casting mold, the molten metal in contact with the mold wall solidifies to form a solidified shell, and the solidified shell is pulled out as it is, below the mold In the secondary cooling zone, solidification is completed while being supported by the support roll, and it is drawn out as a slab.
連続鋳造鋳片のうち、鋳片幅を鋳片厚みで割った値(縦横比)が1〜1.7程度であり、鋳片断面積が400〜2000cm2程度の形状を有する鋳片はブルームと呼ばれる。鋼ブルームは、条用の鋼材を製造する素材として用いられる。 Of continuous cast slabs, the slab having a shape with a slab width divided by the slab thickness (aspect ratio) of about 1 to 1.7 and a cross-sectional area of the slab of about 400 to 2000 cm 2 is bloom and be called. The steel bloom is used as a material for manufacturing the steel material for the strip.
二次冷却帯で凝固が完了する手前で、固液界面のデンドライト樹間に溶質が濃化した溶湯が、凝固収縮やロール間バルジングを原因とする固液共存相内での流動により、鋳片中心部に移動して中心偏析となる。また凝固収縮によって鋳片中心部にはポロシティが発生することがある。高炭素鋼線材では、中心偏析部にCやMnが濃化するために、初析セメンタイトがオーステナイト粒界に生成したりミクロマルテンサイトが生成し、伸線加工時に断線を引き起こす原因となる。また伸線加工後の靱性も悪くなる。 Before the solidification is completed in the secondary cooling zone, the molten metal with a concentrated solute between the dendritic trees at the solid-liquid interface is flown in the solid-liquid coexistence phase due to solidification shrinkage and bulging between rolls, and the slab It moves to the center and becomes center segregation. In addition, porosity may occur at the center of the slab due to solidification shrinkage. In the high carbon steel wire rod, C and Mn are concentrated in the central segregation part, so that pro-eutectoid cementite is generated at the austenite grain boundary or micro martensite is generated, which causes breakage during wire drawing. Moreover, the toughness after wire drawing processing also deteriorates.
鋳造後の鋳片断面において、等軸晶比率、特に上面等軸晶率を増大することにより、中心偏析が改善されることが知られている。ここで上面等軸晶率とは、湾曲部と曲げ戻し部を有する連続鋳造装置において、曲げ戻し部を経て鋳造が完了した鋳片の高さ方向中心から上面側における等軸晶率を意味する。 It is known that center segregation is improved by increasing the equiaxed crystal ratio, particularly the upper equiaxed crystal ratio, in the cross section of the cast slab after casting. Here, the upper surface equiaxed crystal ratio means the equiaxed crystal ratio on the upper surface side from the center in the height direction of a slab that has been cast through the bent back portion in a continuous casting apparatus having a curved portion and a bent back portion. .
ブルーム連続鋳造において、鋳造したブルームの上面等軸晶率を増大する手段として、鋳型内における電磁攪拌が有効であることが知られている。非特許文献1によると、中炭素鋼及び高炭素鋼をブルーム連続鋳造するに際し、鋳型内電磁攪拌によって鋳型内に攪拌流を形成することにより、鋳型内溶鋼過熱度によらず良好な上面等軸晶率を実現できることが開示されている。電磁攪拌のコイル電流を増大するほど上面等軸晶率が増大する。さらに、上面等軸晶率を増大するとともに凝固末期の鋳片軽圧下を併用し、中心部へのCの濃化軽減を実現している。
In bloom continuous casting, it is known that electromagnetic stirring in the mold is effective as a means for increasing the equiaxed crystal ratio of the upper surface of the cast bloom. According to
鋳型内電磁攪拌を行うと、連続鋳造用パウダーを巻き込み、これが欠陥となることが知られている(特許文献1)。また特許文献2には、鋳型内電磁攪拌において水平な旋回流の流速を速くすると、パウダー巻き込みや鋳片表面のへこみ、割れといった表面欠陥を誘発するとしている。強さが過大な旋回流を形成すると溶鋼のメニスカスが大きく波打ち、鋳片の表面にへこみ、割れ、二重肌欠陥が発生する。
It is known that when electromagnetic stirring in the mold is performed, powder for continuous casting is involved and this becomes a defect (Patent Document 1).
鋳型断面形状において、鋳片のコーナー部に相当する部分にコーナーRを設けることが知られている。特許文献3においては、筒型断面の角形ビレットの連続鋳造鋳型として、R加工を施されたコーナー部を有するものが開示されている。また特許文献4においては、鋳型のコーナーRが鋳型下部に比べて鋳型上部の方が大きくなっている鋳型が開示されている。
In the mold cross-sectional shape, it is known to provide a corner R at a portion corresponding to the corner portion of the slab. In
ブルーム連続鋳造において、鋳型内電磁攪拌によって鋳型内に旋回流を形成することにより、良好な上面等軸晶率を実現し、センターポロシティを低減できる。旋回流の流速を高めるほど、上面等軸晶率が増大し、センターポロシティが改善される。さらに、上面等軸晶率を増大するとともに凝固末期の鋳片軽圧下を併用することにより、中心部へのCの濃化を軽減し、鋳片の中心偏析を改善するとともに、センターポロシティを低減することができる。一方、ブルーム連続鋳造において鋳型内電磁攪拌によって鋳型内に旋回流を形成すると、鋳造後の鋳片表面に、図10(c)に示すような溝が形成される。以下「デプレッション23」と呼ぶ。電磁攪拌による旋回流速を速めるほど、デプレッション23の深さが増大する。デプレッションが深くなりすぎると、割れが発生したりこのまま後工程で圧延するとへげ疵、かぶれ疵と称する疵が発生するという問題が発生するため、後工程の圧延前に鋳片手入れを行ってデプレッションを除去する、周囲との段差を小さくする必要が生じる。
In bloom continuous casting, by forming a swirl flow in the mold by electromagnetic stirring in the mold, a good top equiaxed crystal ratio can be realized and the center porosity can be reduced. As the flow velocity of the swirl flow is increased, the upper surface equiaxed crystal ratio is increased and the center porosity is improved. In addition, by increasing the equiaxed crystal ratio on the upper surface and using light reduction of the slab at the end of solidification, the concentration of C at the center is reduced, the center segregation of the slab is improved, and the center porosity is reduced. can do. On the other hand, when a swirl flow is formed in the mold by in-mold electromagnetic stirring in bloom continuous casting, a groove as shown in FIG. 10C is formed on the surface of the cast slab. Hereinafter, it is referred to as “
本発明は、ブルーム連続鋳造において、鋳型内電磁攪拌によって鋳型内に旋回流を形成するに際し、鋳片のデプレッション発生を低減することのできる連続鋳造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a continuous casting method capable of reducing the occurrence of depletion of a slab when a swirl flow is formed in a mold by electromagnetic stirring in the mold in bloom continuous casting.
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
(1)ブルームの連続鋳造方法であって、
連続鋳造鋳型の溶湯を収容する開口部の水平断面形状(以下「鋳型断面形状」という。)について、当該開口部の内部から外部に向かう方向を「鋳型外方」、開口部を構成する壁を「鋳型壁」と呼び、鋳片のうち鋳造中に鋳型下方のサポートロール帯におけるサポートロールに接する面を「上下面」と呼び、
鋳型下端部の鋳型断面形状は半径10mm以上のコーナーRを有するとともに上下面となる部分に鋳片幅の0.5倍以上の平行部を有し、
鋳型上部メニスカス部の鋳型断面形状は、半径30mm以上のコーナーRを有するとともに、少なくとも相対する2面において鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲し、鋳型壁が水平面内で最も鋳型外方に突出する部分において相対する鋳型壁間の距離は鋳型下端部における鋳型壁間の距離と比較して10mm以上60mm以下の範囲で増大し(ただし、鋳型断面形状において、メニスカス部から下方に向けてコーナーRの半径が増大する部分を有する場合を除く。)、
鋳型内の溶湯に水平面内旋回流を発生させることのできる電磁攪拌装置を有し、当該鋳型内電磁攪拌装置により、鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲において、固液界面における平均流速が20cm/秒以上40cm/秒以下の水平面内旋回流を形成することを特徴とするブルームの連続鋳造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A bloom continuous casting method,
With respect to the horizontal cross-sectional shape (hereinafter referred to as “mold cross-sectional shape”) of the opening that accommodates the molten metal of the continuous casting mold, the direction from the inside to the outside of the opening is “outward from the mold”, and the walls that constitute the opening are Called the "mold wall", the surface of the slab that contacts the support roll in the support roll band below the mold during casting is called the "upper and lower surface"
The mold cross-sectional shape of the lower end of the mold has a corner R with a radius of 10 mm or more and a parallel part of 0.5 times or more the slab width at the upper and lower surfaces,
The mold cross-sectional shape of the mold upper meniscus part has a corner R having a radius of 30 mm or more, and the mold wall is curved toward the outside of the mold in the horizontal plane on at least two opposing surfaces, and the mold wall is most out of the mold in the horizontal plane. The distance between the mold walls facing each other in the protruding part increases in the range of 10 mm or more and 60 mm or less compared with the distance between the mold walls at the lower end of the mold (however, in the mold cross-sectional shape, it is directed downward from the meniscus part) Except for the case where the radius of the corner R is increased).
It has an electromagnetic stirrer that can generate a swirl flow in a horizontal plane in the molten metal in the mold, and the average flow velocity at the solid-liquid interface is within the range from the meniscus position in the mold to a depth of 300 mm by the in-mold electromagnetic stirrer. A continuous casting method of bloom, wherein a swirling flow in a horizontal plane of 20 cm / second or more and 40 cm / second or less is formed .
本発明は、鋳型上部メニスカス部の鋳型断面形状において、半径30mm以上のコーナーRを有するとともに、少なくとも相対する2面において鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲し、鋳型壁が水平面内で最も鋳型外方に突出する部分において相対する鋳型壁間の距離は鋳型下端部と比較して10mm以上60mm以下の範囲で増大しているので、鋳型内電磁攪拌装置により、鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲において、固液界面における平均流速が20cm/秒以上の水平面内旋回流を形成しても鋳片にデプレッションが発生せず、上面等軸晶率を増大させることができる。また、鋳型下端部の鋳型断面形状は半径10mm以上のコーナーRを有するとともに上下面となる部分に鋳片幅の0.5倍以上の平行部を有しているので、圧延工程での疵発生を防止し、従来から用いている円筒形状のロールをそのまま用いることが可能となるとともに、鋳片を積み上げて保管する際の安定性を確保することができる。 According to the present invention, the mold cross-sectional shape of the mold upper meniscus portion has a corner R having a radius of 30 mm or more, and the mold wall is curved toward the outside of the mold in the horizontal plane on at least two opposing surfaces, and the mold wall is in the horizontal plane. Since the distance between the opposite mold walls in the portion that protrudes most outward from the mold is increased in the range of 10 mm or more and 60 mm or less compared to the lower end of the mold, the electromagnetic stirrer in the mold allows the distance from the meniscus position in the mold. In the range up to a depth of 300 mm, even if a swirl flow in the horizontal plane having an average flow velocity of 20 cm / second or more at the solid-liquid interface is formed, no depletion occurs in the slab, and the equiaxed crystal ratio on the upper surface can be increased. In addition, the mold cross-sectional shape at the lower end of the mold has a corner R having a radius of 10 mm or more and a parallel part that is 0.5 times or more the slab width at the upper and lower surfaces, so that wrinkles occur during the rolling process. Thus, it is possible to use a conventionally used cylindrical roll as it is, and to ensure stability when stacking and storing slabs.
図1〜5に基づいて本発明を説明する。 The present invention will be described with reference to FIGS.
本発明は、溶融金属、特に鋼のブルーム連続鋳造を対象とする。ブルームとは、前述のように、鋳片幅を鋳片厚みで割った値(縦横比)が1〜1.7程度であり、鋳片断面積が
400〜2000cm2程度の形状を有する鋳片を意味する。
The present invention is directed to bloom continuous casting of molten metal, particularly steel. As described above, the bloom is a slab having a shape in which the value obtained by dividing the slab width by the slab thickness (aspect ratio) is about 1 to 1.7 and the cross-sectional area of the slab is about 400 to 2000 cm 2. means.
連続鋳造鋳型1は、溶湯を収容する開口部2を有し、開口部2の四周は水冷銅鋳型によって囲まれている。鋳型の開口部内に溶湯が注入され、周囲の銅鋳型に冷却されて凝固シェルが形成され、凝固シェルは下方に引き抜かれていく。ここでは鋳型開口部の水平断面形状を「鋳型断面形状3」と呼ぶ。また、当該開口部の内部から外部に向かう方向を「鋳型外方13」、開口部を構成する壁を「鋳型壁4」と呼ぶ。
The
鋳型から下方に引き抜かれた後、鋳片は温度低下とともに収縮するので、鋳型下端部12における開口部2の大きさは鋳片サイズよりも若干大きな値を取る。ここでは鋳型下端部12の開口幅を、長辺側についてWL、短辺側についてTLとおく(図1(b))。また、鋳型内でも凝固シェルはメニスカス部11から鋳型下端部12に至るまでに温度低下とともに収縮するので、メニスカス部11の開口幅は鋳型下端部12の開口幅よりも大きくすることが多い。ここではメニスカス部11の開口幅を、長辺側についてWU、短辺側についてTUとおく(図1(a))。メニスカス部11と鋳型下端部12で幅(厚み)を異ならせる場合、通常は0.3%程度の変化量とする。
After being drawn downward from the mold, the slab shrinks with a decrease in temperature, so the size of the
連続鋳造鋳型1の外側に電磁攪拌装置の電磁コイル8を配置し(図4参照)、電磁コイル8に交流電流を流すことにより、鋳型内の溶湯に水平面内での旋回流24を形成することができる(図10(a)参照)。印加電流を高めるほど、旋回流速を速くすることができる。旋回流速を種々変更し、旋回流速と鋳造した鋳片の上面等軸晶率の関係を調査した結果を図6に示す。尚、旋回流速とは、鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲の凝固界面前面の流速をいう。鋳造した品種は0.80〜0.83%の炭素濃度範囲のAl−Si−Mn脱酸を行った高炭素線材用鋼、鋳造するブルームサイズは300〜500mmであり、鋳型内の溶鋼過熱度を23〜26℃の範囲としている。旋回流速としては、凝固界面平均流速を採用した。
An
凝固シェル前面の溶鋼流速は、デンドライト傾角の測定を行い、下記式(1)に示す岡野の式(例えば、「鉄と鋼、vol.93(2007)No.9、566頁」参照)を用いて算出した。デンドライト傾角の測定は、鋳造された鋳片から鋳造方向断面および鋳造方向直角断面より試片を切り出し、酸により腐食した後、倍率5倍で凝固組織を撮像し、鋳片表層の一次デンドライトアームの鋳片表面での法線に対する角度を測定することによって行った。また、メニスカスからの深さ方向のデータを得るために、この測定を鋳片表層から電磁撹拌装置8のコアの下端位置まで行った。
lnV=(θ+9.73×lnf+33.7)/(1.45×lnf+12.5) ・・・(1)
ここで、V:溶鋼流速(cm/秒)、θ:デンドライト傾角(度)、f:凝固速度(cm/秒)を示す。
The molten steel flow velocity at the front of the solidified shell is measured by measuring the dendrite tilt angle and using the Okano formula (see “Iron and Steel, vol. 93 (2007) No. 9, pp. 566”) shown in the following formula (1). Calculated. The dendritic tilt angle is measured by cutting a specimen from a cast slab from a cross section in the casting direction and a cross section perpendicular to the casting direction, corroding with acid, imaging the solidified structure at a magnification of 5 times, and measuring the primary dendrite arm of the slab surface layer. This was done by measuring the angle relative to the normal on the slab surface. Further, in order to obtain data in the depth direction from the meniscus, this measurement was performed from the slab surface layer to the lower end position of the core of the
lnV = (θ + 9.73 × lnf + 33.7) / (1.45 × lnf + 12.5) (1)
Here, V: molten steel flow velocity (cm / second), θ: dendrite tilt angle (degree), f: solidification rate (cm / second).
図6から明らかなように、旋回流速が速くなるほど鋳片の上面等軸晶率が増大し、流速を20cm/秒以上とすることにより、上面等軸晶率を30%以上、望ましくは35%以上とすることができる。なお、この条件において下面等軸晶率は40%以上を確保することができている。 As is clear from FIG. 6, the upper surface equiaxed crystal ratio increases as the swirling flow rate increases, and the upper surface equiaxed crystal ratio is 30% or more, desirably 35%. This can be done. In this condition, the lower surface equiaxed crystal ratio is 40% or more.
一方、鋳型内電磁攪拌によって鋳型内に旋回流を形成すると、鋳造後の鋳片21表面に図10(c)に示すようなデプレッション23が発生する。ここで、デプレッション指数を通常の平行銅板を組み合わせた矩形鋳型にて電磁撹拌を付与する事により鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲において凝固界面前面流速が20cm/秒となった場合のデプレッションの発生量を1として、電磁撹拌装置の電流値を変化させる事により鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲の凝固界面前面の平均流速を変化させた場合のデプレッション発生量を除した値として定義する。ここでデプレッション発生量は、ブルームの単位鋳造長さ当たりの、ブルーム鋳片の4面すべてのデプレッション発生量を測定し、個/mとして評価した。図7に示すように、旋回流速を速くするほどデプレッション指数が増大する。
On the other hand, when a swirl flow is formed in the mold by electromagnetic stirring in the mold, a
図10(a)に示すように鋳型上部において溶湯に旋回流24を形成すると、鋳型下端付近における凝固シェル22の水平断面形状は図10(b)に示すような形状となる。旋回流が衝突する部分25の凝固シェル形成速度が遅く、凝固シェル厚が薄くなるためと考えられる。そして、鋳型下端付近で凝固シェル厚が薄くなった部分において、鋳造後の鋳片形状に図10(c)に示すようなデプレッション23が形成されていることがわかる。
When the
本発明は第1に、図11に示すように、鋳型上部のメニスカス部11の鋳型断面形状3において四隅にコーナーR5を形成することにより、デプレッションを低減することができる。図11に示すようなメニスカス部11の鋳型断面形状3のコーナーR5の曲率半径を種々変化させたときのデプレッション指数を図8−1(a)に示す。なお、図8−1及び後述の図8−2において、各図の右上に記載の20〜50cm/秒の記載は、鋳型内の旋回流速を意味している。図8−1(a)から明らかなように、コーナーR5の曲率半径RUを大きくするほど、デプレッション指数を低減することができる。コーナーR5を設けることにより、旋回流による凝固シェルへの衝突流が軽減されるためであろうと推定される。ただし、コーナーRの曲率半径RUを大きくするのみでは、デプレッション指数を完全に抑え込むことはできない。
In the present invention, first, as shown in FIG. 11, depletion can be reduced by forming corners R5 at four corners in the mold
鋳型断面形状は、鋳造する鋳片形状とほぼ等しい形状を有するものであり、ブルームは形状が矩形であることから、鋳型断面形状も通常は矩形とする。本発明においても、後述するように、鋳型下端部の鋳型断面形状は原則としてコーナーRを有する矩形である(図1(b)参照)。 The mold cross-sectional shape has substantially the same shape as the cast slab shape, and the bloom has a rectangular shape. Therefore, the mold cross-sectional shape is also generally rectangular. In the present invention, as will be described later, the mold cross-sectional shape at the lower end of the mold is a rectangle having a corner R in principle (see FIG. 1B).
それに対して本発明は第2に、図1(a)に示すように、メニスカス部11の鋳型断面形状3として、上記のようにコーナーR5を形成すると同時に、少なくとも相対する2面において鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲させた湾曲部6を有することにより、デプレッションをさらに低減することを可能にする。図1(a)では長辺面15に湾曲部6を形成している。
On the other hand, according to the present invention, secondly, as shown in FIG. 1 (a), as the mold
鋳型壁を鋳型外方に向けて湾曲させた一事例を図1に基づいて説明する。ブルームサイズが300mm×500mmの場合であり、TL=300mm、WL=500mmとしている。従来の通常鋳型であれば、メニスカス部の鋳型サイズはTU=301mm、WU=509mmとしている。図1(a)はメニスカス部11の鋳型断面形状3、図1(b)は鋳型下端部12の鋳型断面形状3を示している。鋳型下端部12において、鋳型断面形状3は半径RLが10mmのコーナーR5を有し、TL×WLの矩形である。それに対してメニスカス部11においては、四隅に半径RUが30mmのコーナーR5を形成しており、鋳型の長辺面15については、曲率半径RGが約820mmの湾曲形状であり、鋳型外方に向けて湾曲した湾曲部6を形成している。このような形状とすることにより、鋳型壁が水平面内で最も鋳型外方に突出する部分は長辺中央であり、長辺中央において相対する鋳型壁間の距離TUmaxは310mmとなり、鋳型下端部の鋳型壁間の距離TL(TL=300mm)と比較して10mm突出している(図1(a))。
An example in which the mold wall is curved toward the outside of the mold will be described with reference to FIG. The bloom size is 300 mm × 500 mm, and T L = 300 mm and W L = 500 mm. In the case of a conventional normal mold, the mold size of the meniscus portion is T U = 301 mm and W U = 509 mm. FIG. 1A shows a mold
上記図1に記載した鋳型断面形状を有する鋳型を用い、湾曲部の突出量(TUmax−TL)を10〜60mmで変化させ、さらにコーナーR5の曲率半径RUと鋳型内の旋回流速を種々変化させたときのデプレッション指数を図8−1(b)〜図8−2(d)に示す。メニスカス部11の鋳型断面形状3において、長辺面15を鋳型外方に湾曲させた結果、コーナーR5を設けることとあいまって、デプレッション指数を完全に抑え込むことが可能になった。図8−1(b)〜図8−2(d)から明らかなように、メニスカス部11において鋳型壁の湾曲により鋳型壁間距離TUmaxが鋳型下端の鋳型間距離TUに比較して10mm以上増大しており、かつメニスカス部11の鋳型断面形状3におけるコーナーR5の半径RUが30mm以上であれば、鋳型内の旋回流速が40cm/秒以下の条件においてデプレッション指数を0とすることができる。旋回流速を40cm/秒とすれば上面等軸晶率は40%となり、これ以上流速を増加させても等軸晶率はそれほど増加しないし、パウダー巻込みの可能性が大きくなる傾向なので、旋回流速40cm/秒以下の範囲においてデプレッション指数を0と出来れば十分である。尚、湾曲部の突出量が大きくなるほどデプレッション指数の改善効果が増大する(図8−1(b)〜図8−2(d))。
Using a mold having a mold cross section described in FIG. 1, the projecting amount of the bending portion (T Umax -T L) is varied in 10 to 60 mm, the further turning velocity of the radius of curvature R U and the mold corner R5 Depression indexes when various changes are made are shown in FIGS. 8-1 (b) to 8-2 (d). In the mold
メニスカス部11における鋳型間距離TUmaxを鋳型下端に比較して増大した場合、図4に示すように、メニスカス部11から鋳型下端部12にかけて鋳型間距離を徐々に狭める形状を設ける必要がある。メニスカス部11と鋳型下端部12との間の距離は通常900mm程度であり、この程度の距離の間で凝固シェル品質を維持しつつ鋳型間距離を狭めるにあたっては、鋳型下端に比較したメニスカス部の鋳型間距離増大量(TUmax−TL)を60mm以下(片側30mm以下)とすることが好ましい。また、既設の連続鋳造装置を改造することによって本発明を実現する場合、鋳型間距離増大量が大きすぎると改造可能範囲を超えてしまうが、鋳型間距離増大量が60mm以下程度であれば、改造可能範囲に収めることができる。
When the inter-mold distance T Umax in the meniscus portion 11 is increased as compared with the lower end of the mold, it is necessary to provide a shape that gradually reduces the inter-mold distance from the meniscus portion 11 to the
そこで本発明においては、鋳型上部メニスカス部11の鋳型断面形状3は、半径RUが30mm以上のコーナーR5を有するとともに、少なくとも相対する2面において鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲し、鋳型壁が水平面内で最も鋳型外方に突出する部分において相対する鋳型壁間の距離は鋳型下端部と比較して10mm以上60mm以下の範囲で増大することとした。
Therefore, in the present invention, the mold
メニスカス部の鋳型断面形状3において、断面積が小さくなると、鋳型内溶湯の湯面位置制御のための渦流式センサーと鋳型壁との距離が小さくなり、湯面レベルセンサーの感度が低下し、湯面レベル制御精度が低下する。本発明においては湾曲部6を有しているので、メニスカス部のコーナーR半径が大きくなっても断面積が小さくなることがなく、この問題を回避できる。
In the mold
鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲した部分を、前述のとおり「湾曲部6」と呼ぶ。湾曲部6を形成するための形状としては、図1(a)に示すように、湾曲部6全体を大きな単一の曲率半径RGを有する形状とし、コーナーR5部とスムーズに接続するように設けると好ましい。あるいは、図2(a)に示すように、湾曲部6の幅中央付近を大きな曲率半径RG1、コーナーR5部と接続する部分をそれよりも小さな曲率半径RG2とすることもできる。図2(b)に示すように、湾曲部6の幅中央付近を直線とし、当該直線部とコーナーR5部との間を大きな曲率半径RGの曲線でスムーズに接続することもできる。
A portion where the mold wall is curved in the horizontal plane toward the outside of the mold is referred to as “
図1〜2に示す例はいずれも、鋳型壁が曲面を形成する部分については、曲率の中心が鋳型壁の溶湯側に存する。このような場合を「内に凹」と称する。逆に曲率の中心が鋳型壁の反溶湯側に存する場合を「内に凸」と称することとする。本発明において、鋳型壁のいずれの場所においても内に凹、又は平面であるとすると好ましい。図5に示すように、一部に内に凸の部分18が存在してもかまわないが、その場合には、水平断面内で内に凸の部分18の始まり部19の鋳型壁角度と終わり部19の鋳型壁角度の角度差θが5°以下となる程度とすると好ましい。
In any of the examples shown in FIGS. 1 and 2, the center of curvature exists on the molten metal side of the mold wall for the portion where the mold wall forms a curved surface. Such a case is referred to as “concave in”. Conversely, the case where the center of curvature is on the anti-melt side of the mold wall is referred to as “convex inward”. In the present invention, it is preferable to be concave or flat in any place on the mold wall. As shown in FIG. 5, there may be a
湾曲部6を形成する鋳型壁は、図1、2に示すように、少なくとも相対する2面であればよい。縦横比が1ではない長方形の鋳型断面の場合、湾曲部を形成する2面としては、長辺面15と短辺面16のいずれをも選択可能であるが、長辺面16を選択すると好ましい。また、図3に示すように、鋳型壁の4面のすべてに湾曲部6を形成することとしても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the mold wall forming the
次に、鋳型下端部12における鋳型断面形状3について説明する。
Next, the mold
従来の通常のブルーム連続鋳造装置において、鋳型下端部の鋳型断面形状は矩形である。そのため、鋳造後の鋳片断面形状も矩形となる。このような形状の鋳片を用いて熱間圧延を行うと、コーナーの稜線部が折れ込んで疵となり、後工程で手入れを要するといった問題が発生していた。そこで、当該疵の発生を防止すべく、鋳型下端部12の鋳型断面形状3において、四隅にコーナーRを形成し、それによって鋳片断面形状の四隅にコーナーRを付与する試験を行った(図9)。その結果、図1(b)に示すように、鋳型下端部12の鋳型断面形状3として四隅にコーナーR5を形成し、コーナーR部の曲率半径RLを10mm以上とすることにより、疵発生を防止できることが明らかとなった。そこで本発明においては、鋳型下端部12の鋳型断面形状3は半径RLが10mm以上のコーナーR5を有するものとする。
In the conventional normal bloom continuous casting apparatus, the mold cross-sectional shape at the lower end of the mold is rectangular. Therefore, the slab cross-sectional shape after casting is also rectangular. When hot-rolling is performed using a slab having such a shape, the ridgeline portion of the corner is folded to become wrinkles, and there is a problem that care is required in a subsequent process. Therefore, in order to prevent the occurrence of the wrinkles, a test was performed in which the corners R were formed at the four corners in the mold
前述のように、本発明においては、メニスカス部11の鋳型断面形状3について鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲した湾曲部6を形成している。そのため、鋳型下端部12においてもこの湾曲形状をそのまま、あるいは一部残存した形状とすることもできる。一方、鋳型下端部から引き抜かれた鋳片のうち鋳造後に上下面になる面(以下「上下面14」という。)がすべて曲線から形成される、あるいは平行な直線部が少ないと、鋳型の下方に配置するサポートロールの形状も、通常の円筒形状ではなく、鋳片の曲線に一致した表面形状を持たせる必要が生じる。また、鋳造が完了した鋳片の上下面に平行な直線部が少ないと、鋳片を積み上げて保管する際の安定性を損なうこととなる。そこで本発明においては、鋳型下端部12の鋳型断面形状3として、上述のとおり半径RLが10mm以上のコーナーR5を有するとともに、上下面14となる部分に鋳片幅の0.5倍以上の平行部7を有することとした(図1(b)参照)。これにより、鋳型下方のサポートロール帯におけるサポートロール形状として、従来から用いている円筒形状のロールをそのまま用いることが可能となるとともに、鋳片を積み上げて保管する際の安定性を確保することができる。
As described above, in the present invention, the mold wall of the meniscus section 11 of the mold
ただし、コーナーRの半径RLが大きすぎたり、あるいは上下面の平面部が少なく鋳片の長辺面が湾曲しているような形状では、鋳片の断面積が小さくなるので、単位長さあたりの鋳片質量が小さくなり、生産性が悪くなる。あるいは生産性を維持しようとすれば鋳造速度を速くする必要があり、湯面レベルの制御性が低下し、パウダー巻き込み等の品質不良が増加する。疵発生防止の点から、鋳型下端部12の鋳型断面形状3は半径RLが10mm以上のコーナーR5を有する矩形とするが、上記のような生産性確保、湯面制御性の確保の点からコーナーR5は50mm以下とするのが望ましい。
However, if the radius R L of the corner R is too large, or if the long side surface of the slab is curved with few top and bottom plane parts, the cross-sectional area of the slab becomes small, so the unit length The per slab mass is reduced and productivity is deteriorated. Or if it is going to maintain productivity, it is necessary to make a casting speed fast, the controllability of a hot_water | molten_metal surface level falls, and quality defects, such as powder entrainment, increase. From the standpoint of preventing wrinkles, the mold
本発明のブルームの連続鋳造装置は、以上述べたような連続鋳造鋳型を有するとともに、鋳型内の溶湯に水平面内旋回流を発生させることのできる電磁攪拌装置を有している。図4に示すように、鋳型1の周囲に電磁攪拌コイル8を設けて旋回流を発生させる。電磁攪拌装置としては、鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲において、固液界面における平均流速が20cm/秒以上の水平面内旋回流を形成することができる装置であればよい。電磁撹拌装置は矩形鋳型の二面に移動磁場を発生可能な電磁コイルを有する構造、4面に移動磁場を発生可能な電磁コイルを有する構造、4面の周囲に円弧状の電磁コイルを有する構造のいずれであってもよく、鋳型内溶鋼に電磁力を付与し所望の凝固界面前面流速が確保されれば良い。上記電磁撹拌コイルの型式は連続鋳造設備の構造に応じて適宜選択すれば良い。
The continuous casting apparatus for bloom according to the present invention has a continuous casting mold as described above, and also has an electromagnetic stirring device capable of generating a swirling flow in a horizontal plane in the molten metal in the mold. As shown in FIG. 4, an
次に、上記本発明のブルームの連続鋳造装置を用いた連続鋳造方法について説明する。 Next, a continuous casting method using the bloom continuous casting apparatus of the present invention will be described.
本発明の連続鋳造装置が有する電磁攪拌装置を用い、鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲において、固液界面における平均流速が20cm/秒以上の水平面内旋回流を形成する。これにより、例えばC含有量が0.4〜1.2質量%の高炭素鋼を製造するに際し、図6に示すように、鋳造後鋳片の上面等軸晶率を30%以上とすることができる。これにより、鋳片の中心偏析とセンターポロシティを低減することができる。また、下面等軸晶率は通常でも40%以上確保できており、上記のように上面等軸晶率を増大することにより、上面と下面の等軸晶率が均質化する。さらに、サポートロール帯において鋳片を軽圧下することにより、鋳片の中心偏析とセンターポロシティはさらに改善される。軽圧下パターンとしては、鋳片の中心固相率が0.1に相当する温度となる時点から流動限界固相率である中心部固相率0.7となる時点までの領域を単位時間当たり0.5mm/分以上2.5mm/分未満の割合で連続的に引き抜くパターンで各ロールの圧下量が0.5mm/分〜2.5mm/分の範囲とすればよい。 Using the electromagnetic stirrer included in the continuous casting apparatus of the present invention, a swirl flow in a horizontal plane having an average flow velocity at the solid-liquid interface of 20 cm / second or more is formed in the range from the meniscus position in the mold to a depth of 300 mm. Thereby, for example, when producing a high carbon steel having a C content of 0.4 to 1.2% by mass, the equiaxed crystal ratio of the upper surface of the cast slab is set to 30% or more as shown in FIG. Can do. Thereby, the center segregation and center porosity of a slab can be reduced. Further, the lower surface equiaxed crystal ratio is normally 40% or more, and by increasing the upper surface equiaxed crystal ratio as described above, the upper surface and lower surface equiaxed crystal ratio becomes uniform. Furthermore, the center segregation and center porosity of the slab are further improved by lightly reducing the slab in the support roll band. As a light reduction pattern, the area from the time when the central solid phase ratio of the slab reaches a temperature corresponding to 0.1 to the time when the central solid phase ratio of 0.7, which is the flow limit solid phase ratio, is obtained per unit time. What is necessary is just to make the rolling amount of each roll into the range of 0.5 mm / min-2.5 mm / min by the pattern pulled out continuously in the ratio of 0.5 mm / min or more and less than 2.5 mm / min.
本発明の鋳型上部メニスカス部11の鋳型断面形状3は、半径RUが30mm以上のコーナーR5を有するとともに、少なくとも相対する2面において鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲した湾曲部6を形成し、鋳型壁が水平面内で最も鋳型外方に突出する部分において相対する鋳型壁間の距離TUmaxは鋳型下端部12の鋳型間距離TLと比較して10mm以上60mm以下の範囲で増大しているので、上記のように電磁攪拌で鋳型内に流速20cm/秒以上の旋回流を発生させても、鋳造後の鋳片にデプレッションが発生することを防止できる。
The mold
本発明はまた、鋳型下端部12の鋳型断面形状3は半径RLで10mm以上のコーナーR5を有するとともに上下面となる部分に鋳片幅の0.5倍以上の平行部7を有している。そのため、鋳造後の鋳片には半径10mm以上のコーナーRが形成され、圧延工程での疵発生を防止することができる。また、鋳片は上下面に上述の平行部を有しているため、従来から用いている円筒形状のロールをそのまま用いることが可能となるとともに、鋳片を積み上げて保管する際の安定性を確保することができる。
In the present invention, the mold
1 鋳型
2 開口部
3 鋳型断面形状
4 鋳型壁
5 コーナーR
6 湾曲部
7 平行部
8 電磁コイル
11 メニスカス部
12 鋳型下端部
13 鋳型外方
14 上下面
15 長辺面
16 短辺面
17 従来鋳型の鋳型壁
18 内に凹の部分
19 始まり部
20 終わり部
21 鋳片
22 凝固シェル
23 デプレッション
24 旋回流
25 旋回流が衝突する部分
1
6
Claims (1)
連続鋳造鋳型の溶湯を収容する開口部の水平断面形状(以下「鋳型断面形状」という。)について、当該開口部の内部から外部に向かう方向を「鋳型外方」、開口部を構成する壁を「鋳型壁」と呼び、鋳片のうち鋳造中に鋳型下方のサポートロール帯におけるサポートロールに接する面を「上下面」と呼び、
鋳型下端部の鋳型断面形状は半径10mm以上のコーナーRを有するとともに上下面となる部分に鋳片幅の0.5倍以上の平行部を有し、
鋳型上部メニスカス部の鋳型断面形状は、半径30mm以上のコーナーRを有するとともに、少なくとも相対する2面において鋳型壁が水平面内で鋳型外方に向けて湾曲し、鋳型壁が水平面内で最も鋳型外方に突出する部分において相対する鋳型壁間の距離は鋳型下端部における鋳型壁間の距離と比較して10mm以上60mm以下の範囲で増大し(ただし、鋳型断面形状において、メニスカス部から下方に向けてコーナーRの半径が増大する部分を有する場合を除く。)、
鋳型内の溶湯に水平面内旋回流を発生させることのできる電磁攪拌装置を有し、当該鋳型内電磁攪拌装置により、鋳型内メニスカス位置から深さ300mmまでの範囲において、固液界面における平均流速が20cm/秒以上40cm/秒以下の水平面内旋回流を形成することを特徴とするブルームの連続鋳造方法。 Bloom continuous casting method,
With respect to the horizontal cross-sectional shape (hereinafter referred to as “mold cross-sectional shape”) of the opening that accommodates the molten metal of the continuous casting mold, the direction from the inside to the outside of the opening is “outward from the mold”, and the walls that constitute the opening are Called the "mold wall", the surface of the slab that contacts the support roll in the support roll band below the mold during casting is called the "upper and lower surface"
The mold cross-sectional shape of the lower end of the mold has a corner R with a radius of 10 mm or more and a parallel part of 0.5 times or more the slab width at the upper and lower surfaces,
The mold cross-sectional shape of the mold upper meniscus part has a corner R having a radius of 30 mm or more, and the mold wall is curved toward the outside of the mold in the horizontal plane on at least two opposing surfaces, and the mold wall is most out of the mold in the horizontal plane. The distance between the mold walls facing each other in the protruding part increases in the range of 10 mm or more and 60 mm or less compared with the distance between the mold walls at the lower end of the mold (however, in the mold cross-sectional shape, it is directed downward from the meniscus part) Except for the case where the radius of the corner R is increased).
It has an electromagnetic stirrer that can generate a swirl flow in a horizontal plane in the molten metal in the mold, and the average flow velocity at the solid-liquid interface is within the range from the meniscus position in the mold to a depth of 300 mm by the in-mold electromagnetic stirrer. A continuous casting method of bloom, wherein a swirling flow in a horizontal plane of 20 cm / second or more and 40 cm / second or less is formed.
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