BR112021019644B1 - Método para fundir aço de forma contínua - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA FUNDIR AÇO DE FORMA CONTÍNUA. É fornecido um método para fundir aço de forma contínua capaz de reduzir segregação de centro que ocorre em uma placa. No método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção, em uma seção em uma máquina de fundição contínua em uma direção de retirada de placa, uma seção a partir de um ponto inicial no qual o valor médio de razões de fase sólida ao longo de uma direção de espessura em um centro no sentido da largura de uma placa 18 está dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos até um ponto final no qual o valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura da placa é maior do que o valor médio de razões de fase sólida no ponto inicial e é 1,0 ou menos é definida como uma primeira seção, e a placa é resfriada por água na primeira seção em uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para fundir aço de forma contínua. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um método para fundir aço de forma contínua capaz de reduzir a segregação de centro que ocorre em uma placa.

Fundamentos da Técnica

[002] Em um processo de solidificação de aço, elementos solutos como carbono, fósforo, enxofre e manganês ficam concentrados em um lado da fase líquida não solidificada por redistribuição quando o aço se solidifica. Como resultado, ocorre microssegregação entre braços dendríticos.

[003] Além disso, em uma placa fundida de forma contínua que é formada através de fundição usando uma máquina de fundição contínua e que está no processo de solidificação (em seguida também simplesmente denominada como “placa”), um vazio pode, às vezes, ser formado em uma porção de centro no sentido da espessura da placa, ou uma pressão negativa pode, às vezes, ser gerada na porção de centro no sentido da espessura da placa devido a contração por solidificação, contração por calor, expansão interna de uma casca solidificada que ocorre entre rolos da máquina de fundição contínua, ou semelhantes. Como resultado, aço fundido é levado para a porção de centro no sentido da espessura da placa. Entretanto, não há uma quantidade suficiente de aço fundido em uma camada não solidificada no final da solidificação e, portanto, o aço fundido que está presente entre braços dendríticos e no qual os elementos solutos acima mencionados estão concentrados se move de maneira a ser levado para a porção de centro no sentido da espessura da placa e solidifica na porção de centro no sentido da espessura da placa. Em um ponto de segregação formado da maneira descrita acima, as concentrações dos elementos solutos são significativamente maiores do que as concentrações iniciais dos elementos solutos no aço fundido. Este fenômeno é geralmente chamado “microssegregação” e é também chamado “segregação de centro” por causa do local onde esse fenômeno ocorre.

[004] A segregação de centro das placas reduz significativamente a qualidade do material dos tubos de linha usados para o transporte de petróleo bruto, gás natural ou semelhantes. Por exemplo, o hidrogênio que entrou no interior do aço devido a reação de corrosão se difunde e se acumula em torno de sulfeto de manganês (MnS) ou carboneto de nióbio (NbC) gerado em uma porção onde ocorreu segregação de centro, e trincas são geradas devido à pressão interna, de forma que deterioração da qualidade como a mencionada acima é causada. Além disso, a porção onde ocorreu a segregação de centro é endurecida por causa de altas concentrações de elementos solutos e, assim, as trincas acima mencionadas adicionalmente se propagam e se estendem para as porções periféricas. Essas trincas são chamadas de trincamento induzido por hidrogênio (HIC). Assim, é extremamente importante reduzir a segregação de centro que ocorre em uma porção de centro no sentido da espessura de uma placa de modo a melhorar a qualidade de um produto de aço.

[005] Na técnica relacionada, um grande número de tecnologias para reduzir a segregação de centro que ocorre em uma placa ou tornar a segregação de centro que ocorre em uma placa inofensiva durante o período a partir de um processo de fundição contínua até um processo de laminação. Por exemplo, a Literatura de Patente 1 e a Literatura de Patente 2 propõem, cada uma, uma tecnologia para fundição, em uma máquina de fundição contínua, de uma placa que tem uma camada não solidificada e que está no final da solidificação enquanto se lamina gradualmente a placa usando rolos de suporte de placa por uma quantidade de redução de laminação que é substancialmente equivalente à soma de uma quantidade de contração de solidificação e uma quantidade de contração por calor, de modo a reduzir a espessura da placa. Essa técnica é chamada de uma método de redução suave. No método de redução suave, quando uma placa é puxada para fora usando pares de rolos de suporte de placa que são dispostos em uma direção de fundição, a placa é gradualmente laminada e reduzida em espessura por uma quantidade de redução de laminação proporcional à soma de uma quantidade de contração de solidificação e uma quantidade de contração por calor de modo a reduzir o volume de uma camada não solidificada, e a formação de um vazio e uma porção de pressão negativa em uma porção de centro da placa é evitada. Como resultado, o aço fundido concentrado entre braços dendríticos é impedido de ser levado para a porção de centro no sentido da espessura da placa. Com tal mecanismo, a segregação de centro que ocorre na placa é reduzida pelo método de redução suave.

[006] Além disso, sabe-se que existe uma estreita relação entre a forma da microestrutura do dendrito em uma porção de centro no sentido da espessura e a segregação de centro. Por exemplo, a Literatura de Patente 3 propõe uma tecnologia para facilitar o refinamento e a cristalização equiaxial de uma microestrutura de solidificação definindo uma taxa de água específica em uma direção de fundição em uma determinada posição em uma zona de resfriamento secundário de uma máquina de fundição contínua para 0,5 L/kg, ou mais, e reduzindo a segregação de centro. A Literatura de Patente 4 propõe uma tecnologia para reduzir a segregação de centro ajustando adequadamente as condições de redução de laminação e as condições de resfriamento de modo a definir um espaçamento de braço dendrítico primário em uma porção de centro no sentido da espessura de uma placa para 1,6 mm ou menor.

[007] Em contraste, como um método de controlar a temperatura de uma placa em uma máquina de fundição contínua, a Literatura de Patente 5 propõe uma tecnologia para aquecer e aumentar a temperatura de uma superfície de uma placa, e esta tecnologia tem como objetivo, na verdade, prevenir trincamento de superfície de uma placa. Na Literatura de Patente 5, o trincamento de superfície é impedido de ocorrer durante o endireitamento de uma placa por aquecimento de uma camada superficial da placa a uma temperatura média de 30°C/min ou maior em uma zona de endireitamento de uma máquina de fundição contínua. Lista de Citação Literatura de Patente PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 8132203 PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 8192256 PTL 3: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 8224650 PTL 4: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 201628827 PTL 5: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 2008100249

Sumário da Invenção Problema Técnico

[008] Na invenção descrita na Literatura de Patente 1 e na invenção descrita na Literatura de Patente 2, a segregação de centro pode ser reduzida por redução suave. No entanto, a invenção descrita na Literatura de Patente 1 e a invenção descrita na Literatura de Patente 2 não são suficientes para reduzir a segregação de centro a um nível que foi recentemente exigido para tubos de aço, como materiais de tubo de linha.

[009] Na invenção descrita na Literatura de Patente 3 e na invenção descrita na Literatura de Patente 4, o refinamento de uma microestrutura de solidificação é causado pela realização de ajuste de condições de resfriamento secundário em adição a redução suave, e a segregação de centro pode ser reduzida. No entanto, o nível de redução na segregação, o nível sendo exigido para tubos de aço, como materiais de tubos de linha, tem aumentado ano a ano, e a invenção descrita na Literatura de Patente 3 e a invenção descrita na Literatura de Patente 4 não são suficientes para atingir um nível de redução na segregação que será necessário no futuro. Além disso, de modo a reduzir ainda mais a segregação, por exemplo, fundição contínua de aço sob uma condição ótima de redução suave pode ser considerado, e é difícil conseguir uma redução adicional da segregação do que no presente pelo método descrito na Literatura de Patente 3 ou o método descrito na Literatura de Patente 4.

[010] O dispositivo de aquecimento da placa descrito na Literatura de Patente 5 tem um espaço de instalação limitado em uma máquina de fundição contínua e, assim, o dispositivo de aquecimento de placa não é capaz de controlar toda a placa a uma temperatura uniforme, embora o dispositivo de aquecimento de placa possa ser usado como meio de aquecimento local.

[011] A presente invenção foi feita em vista destes problemas, e é um objetivo da presente invenção fornecer um método para fundir aço de forma contínua capaz de reduzir a segregação de centro que ocorre em uma placa.

Solução para o Problema

[012] Os inventores da presente invenção conduziram estudos extensivos de modo a resolver os problemas acima. Como resultado, os inventores da presente invenção descobriram que, em um processo de resfriamento de uma placa em fundição contínua de aço, a segregação de centro pode ser reduzida em uma grande extensão por resfriamento da placa em uma seção predeterminada a uma taxa de fluxo de água predeterminada, e consequentemente, a presente invenção foi feita.

[013] A presente invenção foi feita com base no conhecimento acima mencionado, e a essência da presente invenção é a seguinte.

[014] [1] Um método para fundir aço de forma contínua no qual, em uma seção em uma máquina de fundição contínua ao longo de uma direção de retirada de placa, uma seção a partir de um ponto inicial no qual um valor médio de razões de fase sólida ao longo de uma direção de espessura em um centro no sentido da largura de uma placa está dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos até um ponto final no qual um valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura da placa é maior do que o valor médio de razões de fase sólida no ponto inicial e é 1,0 ou menos é definida como uma primeira seção, e a placa é resfriada por água na primeira seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos.

[015] [2] No método para fundir aço de forma contínua descrito no [1] acima, a placa é resfriada por água na primeira seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa dentro de uma faixa de 300 L/(m2 x min) ou mais e 1000 L/(m2 x min) ou menos.

[016] [3] No método para fundir aço de forma contínua descrito no [1] acima ou no [2] acima, o valor médio de razões de fase sólida no ponto final da primeira seção é menor que 1,0, e uma seção que está posicionada mais a jusante do que a primeira seção e que tem um comprimento predeterminado é definida como uma segunda seção, e a placa é resfriada por água na segunda seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa menor do que a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na primeira seção.

[017] [4] No método para fundir aço de forma contínua descrito no [3] acima, a placa é resfriada por água na segunda seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos.

[018] [5] No método para fundir aço de forma contínua descrito no [3] acima ou no [4] acima, na segunda seção, uma temperatura de superfície da placa é 200°C ou inferior.

[019] [6] No método para fundir aço de forma contínua descrito em qualquer um do [1] acima ao [5] acima, a primeira seção está localizada em uma região de uma zona horizontal na qual a placa é transportada em uma direção horizontal na máquina de fundição contínua. [7] No método para fundir aço de forma contínua descrito em qualquer um do [1] acima ao [6] acima, em uma seção que é uma região espaçada por 5 m ou mais no lado a jusante de uma extremidade inferior de um molde da máquina de fundição contínua ao longo de uma linha de trajeto de retirada da placa e que é uma seção que se estende pelo menos 5 m ou mais em direção a um lado a montante de uma posição entre rolos adjacentes a um lado a montante de um ponto inicial da primeira seção, resfriamento da placa é realizado sem pulverizar uma água de resfriamento secundário sobre a placa, e quando uma largura total da placa é W (de -0,5 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,5W), uma diferença entre um valor máximo e um valor mínimo da temperatura de superfície da placa dentro de uma faixa de 0,8 W (de -0,4 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,4 W) da largura da placa entre os rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção é 150°C ou menos.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[020] No método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção, a segregação de centro que ocorre em uma placa pode ser reduzida.

Breve Descrição dos Desenhos

[021] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra um exemplo de uma máquina de fundição contínua capaz de utilizar um método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção.

[022] A Figura 2 é uma vista plana que ilustra uma posição do centro no sentido da largura de uma placa.

[023] A Figura 3 é uma vista em seção transversal da placa que é cortada em uma direção de espessura na posição do centro no sentido da largura.

[024] A Figura 4 é um diagrama que ilustra uma região da seção transversal da placa que deve ser submetida a análise quando uma razão de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura da placa é calculada.

[025] A Figura 5 é um diagrama que ilustra uma região da seção transversal da placa que é usada quando um gradiente de temperatura próximo a um centro no sentido da espessura no final da solidificação é calculado.

[026] A Figura 6 é um gráfico que ilustra uma relação entre o gradiente de temperatura e o número de grãos segregados no Experimento de Referência 1.

[027] A Figura 7 é um gráfico que ilustra uma relação entre a taxa de fluxo de água e o gradiente de temperatura no Experimento de Referência 2.

[028] A Figura 8 é um gráfico que ilustra uma relação entre a taxa de fluxo de água e o tempo de queda da temperatura no Experimento de Referência 3.

[029] A Figura 9 é um gráfico que ilustra uma relação entre a razão de fase sólida quando o resfriamento forte é iniciado e o gradiente de temperatura no Experimento de Referência 4.

[030] A Figura 10 é um diagrama esquemático que ilustra um outro exemplo da máquina de fundição contínua capaz de utilizar o método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção.

[031] A Figura 11 é um gráfico que ilustra uma relação entre o comprimento de uma seção na qual uma água de resfriamento secundário não é usada e o número de grãos segregados.

Descrição das Modalidades

[032] Uma modalidade preferida da presente invenção será descrita a seguir com referência aos desenhos. Observe que o escopo da presente invenção não está limitado aos exemplos ilustrados nos desenhos. No presente relatório descritivo, o símbolo “-“ indica um número adimensional.

[033] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra um exemplo de uma máquina de fundição contínua capaz de utilizar um método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção. Uma máquina de fundição contínua 11 ilustrada na Figura 1 é uma máquina de fundição contínua de dobramento vertical. Note que a máquina de fundição contínua 11 não está limitada a uma máquina de fundição contínua de dobramento vertical, e uma máquina de fundição contínua curva pode ser usada.

[034] A máquina de fundição contínua 11 ilustrada na Figura 1 inclui uma panela intermediária 14, um molde 13, pares de rolos de suporte de placa 16, uma pluralidade de bocais de pulverização 17, e assim por diante. Como ilustrada na Figura 1, uma placa 18 é retirada em uma direção de retirada de placa D1. No presente relatório descritivo, o lado no qual a panela intermediária 14 está disposta na direção de retirada de placa D1 será denominado como um lado a montante, e o lado para o qual a placa 18 é retirada será denominada como um lado a jusante.

[035] A panela intermediária 14 é disposta acima do molde 13 e fornece aço fundido 12 ao molde 13. O aço fundido 12 é fornecido a partir de uma panela de fundição (não ilustrada) para a panela intermediária 14 e armazenado na panela intermediária 14. Um bocal de deslizamento (não ilustrado) que ajusta a taxa de fluxo do aço fundido 12 é fornecido no fundo da panela intermediária 14, e um bocal de imersão 15 é disposto na superfície inferior do bocal de deslizamento.

[036] O molde 13 é disposto abaixo da panela intermediária 14. O aço fundido 12 é injetado no molde 13 através do bocal de imersão 15 da panela intermediária 14. O aço fundido injetado 12 é resfriado no molde 13 (resfriamento primário), e como resultado, um formato da casca externa da placa 18 é formado.

[037] Os pares de rolos de suporte de placa 16 suportam a placa 18 a partir de ambos os lados da placa 18 ao longo da direção de retirada de placa D1. Os pares de rolos de suporte de placa 16 são formados de, por exemplo, pares de rolos de suporte incluindo um par de rolos de suporte, um par de rolos guia, e um par de rolos arrastadores. Além disso, como ilustrado na Figura 1, os pares de rolos de suporte de placa 16 são divididos em grupos, cada um dos quais forma um único segmento 20.

[038] A pluralidade de bocais de pulverização 17 é disposta ao longo da direção de retirada de placa D1 de tal maneira que cada um dos bocais de pulverização 17 seja fornecido entre os rolos de suporte de placa adjacentes 16. Cada um dos bocais de pulverização 17 é um bocal para pulverizar uma água de resfriamento sobre a placa 18 de modo a sujeitar a placa 18 a resfriamento secundário. Como os bocais de pulverização 17, bocais como bocais de pulverização de água (bocais com bocal de fluido único) e bocais de pulverização de vapor-ar (bocais com bocal de duplo fluido) podem ser usados sem limitação.

[039] A placa 18 é resfriada pela água de resfriamento (uma água de resfriamento secundário), a qual é pulverizada a partir da pluralidade de bocais de pulverização 17, enquanto é retirada na direção de retirada de placa D1. Note que uma porção não solidificada 18a do aço fundido na placa 18 é ilustrada como uma porção sombreada na Figura 1. Além disso, na Figura 1, um sinal de referência 18b denota uma posição de conclusão de solidificação na qual a porção não solidificada 18a desapareceu e a solidificação está completa.

[040] Na máquina de fundição contínua 11, uma zona de redução suave 19 na qual a placa 18 é submetida a redução suave está localizada no lado a jusante. A zona de redução suave 19 inclui segmentos 20a e 20b, cada um dos quais é formado de alguns pares dos rolos de suporte de placa 16. Os pares de rolos de suporte de placa 16 na zona de redução suave 19 são dispostos de tal maneira que a distância entre cada par de rolos na direção de espessura da placa 18 torna-se gradualmente mais estreita na direção de retirada de placa D1. Como resultado, a placa 18 que passa através da zona de redução suave 19 é submetida a redução suave. Além disso, na Figura 1, um sinal de referência 22 denota uma posição de endireitamento inferior da máquina de fundição contínua 11 que é definida na região da zona de redução suave 19.

[041] Na máquina de fundição contínua 11, uma região A1 de uma zona horizontal na qual a placa 18 é transportada na direção horizontal está localizada no lado a jusante. Note que, na Figura 1, um dos segmentos, cada um dos quais é formado de alguns dos rolos de suporte de placa 16, o um segmento sendo posicionado na região A1 da zona horizontal, é denotado por um sinal de referência 20a, e um outro dentre os segmentos que é posicionado ainda mais a montante que a região A1 da zona horizontal é denotado por um sinal de referência 20b.

[042] Na máquina de fundição contínua 11, uma pluralidade de rolos de transporte 21 para transportar a placa 18 que se solidificou completamente estão dispostos mais a jusante do que a região A1 da zona horizontal. Uma máquina de corte de placa (não ilustrada) para cortar a placa 18 em comprimentos predeterminados está disposta acima dos rolos de transporte 21.

[043] No método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção, em uma seção da máquina de fundição contínua 11 na direção de retirada de placa D1, uma seção a partir de um ponto inicial no qual o valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura de uma placa está dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos até um ponto final no qual o valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura da placa é maior do que o valor médio de razões de fase sólida no ponto inicial e é 1,0 ou menos é definida como uma primeira seção. Aqui, uma razão de fase sólida é um índice que indica o progresso de solidificação e é expressa em uma faixa de 0 a 1,0. Uma razão de fase sólida de 0 (zero) indica não- solidificação, e uma razão de fase sólida de 1,0 indica solidificação completa.

[044] No método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção, na primeira seção, uma placa é resfriada pulverizando água a partir de bocais de pulverização de água enquanto a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa é definida dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos. Como resultado, o gradiente de temperatura em uma porção de centro no sentido da espessura da placa torna-se significativamente grande, e isso causa refinamento da microestrutura de solidificação da porção de centro no sentido da espessura da placa, de modo que a segregação de centro é reduzida. Aqui, no presente relatório descritivo, resfriamento de uma placa usando uma água de resfriamento na primeira seção enquanto a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa é definida dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos em seguida será denominado como “resfriamento forte”.

[045] A direção de espessura no centro no sentido da largura de uma placa será agora descrita com referência à Figura 2 e Figura 3.

[046] A Figura 2 é um diagrama que ilustra uma posição C1 do centro no sentido da largura de uma placa. A Figura 2 é uma vista plana da placa 18 quando a superfície superior e a superfície inferior da placa 18 são sustentadas pelos rolos de suporte de placa 16. Na Figura 2, uma direção para frente que é indicada por “TRASEIRA < >FRENTE”, corresponde à direção de retirada de placa D1, e as direções que são indicadas por “DIREITA<—>ESQUERDA” cada uma corresponde a uma direção de largura D2 da placa 18. A posição C1 do centro no sentido da largura da placa é uma posição ao longo da direção de retirada de placa D1 no centro no sentido da largura da placa 18 e é indicada por uma linha tracejada na Figura 2.

[047] A Figura 3 é uma vista em seção transversal da placa 18 que é cortada em um plano perpendicular à direção de retirada de placa D1. Na Figura 3, as direções que são indicadas por “ESQUERDA<—>DIREITA” correspondem cada a uma direção de largura D2 da placa 18, e as direções que são indicadas por “SUPERIOR < INFERIOR”, correspondem cada a uma direção de espessura D3 da placa 18. Em uma seção transversal da placa 18, uma posição C2 do centro no sentido da largura da placa na direção de espessura é uma posição paralela à direção de espessura D3 na posição C1 do centro no sentido da largura da placa e é indicada por uma linha tracejada na Figura 3.

<Razão de Fase Sólida ao longo da Direção de Espessura no Centro no Sentido da Largura da Placa>

[048] A razão de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura de uma placa pode ser calculada usando uma distribuição de temperatura em uma seção transversal da placa, uma temperatura solidus de aço fundido, e uma temperatura liquidus do aço fundido em uma região analítica A2 (consultar a Figura 3) da seção transversal da placa. Detalhes do método de calcular uma razão de fase sólida serão descritos mais tarde. Quando uma seção transversal da placa 18 obtida ao cortar a placa 18 em um plano perpendicular à direção de retirada de placa D1 é uniformemente dividida em quatro regiões de seção transversal, a região analítica A2 é uma das quatro regiões de seção transversal. Como ilustrado na Figura 3, as quatro regiões de seção transversal são obtidas dividindo uniformemente a seção transversal em duas regiões na direção de espessura da placa e dividindo uniformemente a seção transversal em duas regiões na direção de largura da placa. Na Figura 3, a região analítica A2 é indicada por uma linha de cadeia de um ponto. Note que, no presente relatório descritivo, a temperatura da placa é calculada na suposição de que a água de resfriamento secundário é uniformemente pulverizada sobre toda a superfície da placa. Aqui, uma temperatura solidus é uma temperatura na qual aço fundido se solidifica completamente, isto é, a temperatura na qual a razão de fase sólida torna-se 1,0, e uma temperatura liquidus é uma temperatura na qual aço fundido começa a se solidificar, isto é, a temperatura na qual a razão de fase sólida excede 0. Uma temperatura solidus e uma temperatura liquidus são determinadas pela composição química do aço fundido.

<Distribuição de Temperatura na Seção Transversal da Placa>

[049] A distribuição de temperatura na seção transversal da placa é obtida realizando análise de transferência de calor e solidificação instável na região analítica A2. A análise de transferência de calor e solidificação instável podem ser realizadas usando um método comumente conhecido. Por exemplo, na análise de transferência de calor e solidificação instável, o cálculo pode ser realizado usando, por exemplo, o “método de entalpia” descrito na Publicação 1 (escrito por Itsuo Ohnaka, Introduction to computational heat transfer and solidification analysis - Application to casting process, Maruzen Co., Ltd., 1985, páginas 201-202).

[050] A Figura 4 ilustra a região analítica A2. Os vértices da região analítica A2 correspondem a uma posição de centro P1 na seção transversal da placa, uma posição de centro no sentido da largura P2 em uma superfície da placa, uma posição de centro no sentido da espessura P3 em uma superfície lateral da placa, e uma posição de canto P4 da placa. Além disso, na Figura 4, em relação aos limites entre a região analítica A2 e as outras regiões, um limite na direção de espessura e um limite na direção de largura são denotados por um sinal de referência B1 e um sinal de referência B2, respectivamente.

[051] Na região analítica A2 da seção transversal da placa, condições de limite são definidas como condições de espelho, e condições de resfriamento para o resfriamento primário e o resfriamento secundário são dadas como as condições de limite para o limite B1 e o limite B2. Além disso, para cada condição de resfriamento, uma expressão de regressão de um método de resfriamento por pulverização de água comumente conhecido ou um resultado medido por um experimento é usado. A malha espacial e a malha de tempo são adequadamente ajustadas, e valores apropriados são usados.

[052] Uma equação de regressão é usada para o coeficiente de transferência de calor no caso de resfriar a placa por pulverização de água na superfície da placa, e valores de propriedade física correspondentes a cada temperatura são obtidos de um livro de dados e usados como as propriedades físicas referentes a outros materiais de aço. Para uma temperatura sem dados, um valor obtido por um cálculo proporcional usando itens de dados em relação a temperaturas antes e depois da temperatura é usado.

[053] Um coeficiente de transferência de calor em uma superfície de uma placa por uma pulverização de água é descrito em, por exemplo, Publicação 2 (Masashi Mitsuka, Iron and steel, Vol. 91, 2005, páginas 685-693, The Iron and Steel Institute of Japan) e Publicação 3 (Toshio Teshima et al., Iron and steel, Vol.74, 1988, páginas 1282-1289, The Iron and Steel Institute of Japan).

[054] A distribuição de temperatura na seção transversal da placa é calculada usando a seguinte equação (1) na qual uma temperatura de conversão Φ e um teor de calor H são introduzidos em uma equação de condução de calor. [Mat. 1]

[055] Na equação (1) acima, p representa uma densidade de aço (kg/m3), H representa um teor de calor de aço (J/kg), T representa um período de tempo em que o calor é transferido (s), k0 representa uma condutividade térmica em uma temperatura de referência (J/(m x s x °C)), Φ representa uma temperatura de conversão (°C), x representa uma posição (m) em uma região analítica na direção de espessura de uma placa, e y representa uma posição (m) na área de análise na direção de largura da placa.

[056] Note que a temperatura de referência é uma temperatura inicial no momento da realização de uma operação de integração para obter a temperatura de conversão e pode ser qualquer temperatura, e é usualmente definida como uma temperatura ambiente ou 0°C.

[057] A temperatura de conversão é o produto do coeficiente obtido realizando-se uma operação de integração da razão da condutividade térmica da temperatura de referência para a temperatura real e uma temperatura verdadeira θ. Mais especificamente, por exemplo, isso é descrito na Publicação 4 (The Iron and Steel Institute of Japan, comitê de técnica de economia de calor, subcomitê de forno de aquecimento, Heat transfer experiment and calculation method in continuous steel slab heating furnace, 1971, The Iron and Steel Institute of Japan).

[058] Ao realizar a análise de transferência de calor e solidificação instável da maneira descrita acima, a distribuição de temperatura na seção transversal da placa pode ser obtida.

<Cálculo de Valor Médio de Razões de Fase Sólida ao longo da Direção de Espessura no Centro no Sentido da Largura da Placa>

[059] O valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura de uma placa é obtido calculando-se o valor médio de razões de fase sólida em uma região A3 que está incluída na seção transversal bidimensional da placa, que é a região analítica A2, e que se estende na direção de espessura a partir do centro na direção de largura da placa (o limite B1 na Figura 4) de modo a ter uma largura dentro de uma faixa de 10 mm. Na Figura 4, a região A3 é indicada por uma linha de cadeia de dois pontos. O valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura da placa em seguida também será simplesmente denominado como “razão média de fase sólida”.

[060] A razão de fase sólida em uma certa posição que é arbitrariamente selecionada na direção de espessura da seção transversal da placa pode ser calculada usando a temperatura na posição arbitrariamente selecionada, a temperatura solidus de aço fundido, e a temperatura liquidus do aço fundido. A temperatura na posição arbitrariamente selecionada pode ser determinada usando a distribuição de temperatura na seção transversal da placa, que foi mencionada acima. Quando a temperatura na posição é igual ou inferior à temperatura solidus do aço fundido, a razão de fase sólida é 1,0, e quando a temperatura na posição é igual ou superior à temperatura liquidus do aço fundido, a razão de fase sólida é 0. Além disso, quando a temperatura na posição é superior à temperatura solidus do aço fundido e inferior à temperatura liquidus do aço fundido, a razão de fase sólida é um valor maior do que 0 e menor do que 1,0 e é uma razão de fase sólida predeterminada que é determinada pela temperatura na posição.

[061] O valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura no centro no sentido da largura da placa é calculado a partir das razões de fase sólida nas posições na direção de espessura da placa calculadas da maneira descrita acima.

[062] No método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção, na primeira seção, a taxa de fluxo de água por área de superfície de uma placa é definida dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos. De modo a obter de forma eficiente o efeito de redução da segregação, na primeira seção, é preferível definir a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa para 300 L/(m2 x min) ou mais. Além disso, não há diferença significativa no gradiente de temperatura e no número de grãos segregados entre o caso onde a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na primeira seção é definida para 2000 L/(m2 x min) e o caso onde a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na primeira seção é definida para 1000 L/(m2 x min). Além disso, reduzindo a taxa de fluxo de água, a quantidade necessária de água é reduzida, de modo que os custos podem ser reduzidos e, portanto, é preferível definir a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa para 1000 L/(m2 x min) ou menos.

[063] O efeito vantajoso da presente invenção pode ser obtido por resfriamento de uma placa na primeira seção à taxa de fluxo de água especificada na presente invenção. Do ponto de vista da obtenção eficaz do efeito vantajoso da presente invenção pelo aumento do comprimento da seção na qual resfriamento é realizado à taxa de fluxo de água mencionada acima, é preferível que a diferença entre a razão média de fase sólida no ponto inicial e a razão média de fase sólida no ponto final seja 0,2 ou mais, e mais preferencialmente, 0,4 ou mais.

[064] O ponto inicial da primeira seção é frequentemente localizado na zona horizontal, na qual uma placa é transportada na direção horizontal na máquina de fundição contínua, ou em uma zona curva que está posicionada ainda mais a montante que a zona horizontal. Aqui, é preferível que a primeira seção esteja localizada na região A1 da zona horizontal, na qual uma placa é transportada na direção horizontal na máquina de fundição contínua. Ao realizar resfriamento forte em uma região da zona horizontal, uma placa pode ser uniformemente resfriada, e a influência de tensão térmica pode ser suprimida, de modo que a probabilidade de ocorrência de trincamento interno da placa pode ser ainda mais reduzida.

[065] Note que, mesmo no caso em que o ponto inicial da primeira seção está localizado na zona curva, o efeito vantajoso da presente invenção pode ser obtido e, portanto, o caso em que o ponto inicial da primeira seção está localizado na zona curva também está dentro do escopo da presente invenção.

[066] Quando a razão média de fase sólida no ponto final da primeira seção é menor que 1,0, uma seção que está posicionada mais a jusante do que a primeira seção e que tem um comprimento predeterminado é definida como uma segunda seção.

[067] Na segunda seção, é preferível resfriar uma placa pulverizando-se água à taxa de fluxo de água por área de superfície da placa menor do que a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na primeira seção. Como resultado, podem ser obtidos um efeito vantajoso no qual a quantidade necessária de água de resfriamento pode ser reduzida ao se reduzir a taxa de fluxo de água mais do que no caso de realizar resfriamento forte apenas na primeira seção enquanto segregação é reduzida em um nível semelhante ao do caso em que resfriamento forte é realizado apenas na primeira seção e um efeito vantajoso no qual reaquecimento rápido é suprimido de modo que trincamento interno da placa devido a reaquecimento seja impedido de ocorrer.

[068] Além disso, do ponto de vista da obtenção eficaz dos efeitos vantajosos mencionados acima, na segunda seção, é preferível resfriar uma placa pulverizando- se água enquanto a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa é definida dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos.

[069] Na segunda seção, é preferível que a temperatura de superfície da placa seja 200°C ou inferior. Como resultado, um efeito vantajoso no qual trincamento interno da placa devido a reaquecimento seja impedido de ocorrer e no qual resfriamento é estabilizado pode ser obtido de forma ainda mais eficaz.

[070] Além disso, é preferível não pulverizar a água de resfriamento secundário sobre a placa em uma seção que é uma região espaçada por 5 m ou mais no lado a jusante a partir da extremidade inferior do molde da máquina de fundição contínua 11 ao longo de uma linha de trajeto de retirada da placa e que é uma seção que se estende pelo menos 5 m ou mais em direção ao lado a montante a partir de uma posição entre o par de rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção. Em outras palavras, é preferível resfriar a placa colocando apenas a placa em contato com os rolos de suporte de placa 16. Neste caso, quando a largura total da placa é W (de -0,5 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,5 W), é preferível que a diferença entre o valor máximo e o valor mínimo da temperatura de superfície da placa dentro de uma faixa de 0,8 W (de -0,4 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,4 W) da largura da placa entre o par de rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção seja de 150°C ou menos.

[071] A temperatura de superfície da placa é a temperatura na posição de centro no sentido da largura P2 (consultar a Figura 4) na superfície mais externa da placa na distribuição de temperatura na seção transversal da placa obtida pela análise de transferência de calor e solidificação instável acima mencionada. Note que embora este valor calculado seja usado para a temperatura de superfície na presente invenção, medição real da temperatura de superfície da placa pode ser realizada. No caso de realizar a medição real da temperatura de superfície, por exemplo, a temperatura da superfície mais externa da placa é medida como a temperatura de superfície usando um termômetro de radiação ou um termopar.

Exemplos

[072] Primeiro, foram realizados estudos sobre os requisitos para redução da segregação de centro usando experimentos de referência. Em seguida, as condições para reduzir a segregação de centro foram examinadas em detalhes usando exemplos.

[073] Nos Experimentos de Referência 1 a 4 e Exemplos 1 a 3, a fundição de aço acalmado com alumínio de médio carbono foi realizada usando a máquina de fundição contínua de dobramento vertical ilustrada na Figura 1. O comprimento da máquina de fundição contínua era de 49 m. A espessura de uma placa era de 250 mm, e a largura da placa era de 2100 mm. No resfriamento secundário, uma pulverização de vapor-ar foi usada em uma região excluindo a primeira seção e a segunda seção, e a área na qual o resfriamento secundário deveria ser realizado foi definida para uma área se estendendo a partir de imediatamente abaixo do molde para a saída da máquina de fundição contínua. A concentração de cada componente químico do aço acalmado com alumínio de médio carbono é como se segue: 0,20% em massa de carbono (C), 0,25% em massa de silício (Si), 1,1% em massa de manganês (Mn), 0,01% em massa de fósforo (P), e 0,002% em massa de enxofre (S).

[074] Nos Experimentos de Referência e Exemplos, uma posição de conclusão de solidificação na qual a solidificação da placa está concluída e o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação são definidos como segue. Além disso, o número de grãos segregados na placa e o comprimento de uma trinca interna na placa, cada um dos quais foi medido da maneira a seguir, são usados em uma avaliação do grau de segregação e uma avaliação de trincamento interno, respectivamente.

<Posição de Conclusão de Solidificação>

[075] A posição de conclusão de solidificação, na qual a solidificação da placa está concluída, foi calculada pela análise de transferência de calor e solidificação instável acima mencionada. Mais especificamente, a distribuição de temperatura acima mencionada na seção transversal da placa foi calculada na seção transversal da placa perpendicular à direção de retirada de placa D1, e a posição onde todas as temperaturas na região A3 (consultar a Figura 4), que se estende na direção de espessura no centro no sentido da largura da placa eram iguais ou inferiores à temperatura solidus do aço fundido, foi definida como a posição de conclusão de solidificação.

<Gradiente de Temperatura Próximo ao Centro no Sentido da Espessura da Placa no Final da Solidificação>

[076] O gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação foi calculado usando a análise de transferência de calor e solidificação instável acima mencionada. Note que a Figura 5 é um diagrama que ilustra uma região da seção transversal da placa (a seção transversal da placa em uma posição 1 m a montante a partir da posição de conclusão de solidificação na direção de retirada de placa D1) que foi usada quando o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura no final da solidificação foi calculado.

[077] Mais especificamente, primeiro, na seção transversal da placa em uma posição 1 m a montante a partir da posição de conclusão de solidificação na direção de retirada de placa D1, a temperatura média de uma região (a região denotada por um sinal de referência A4 na Figura 5) dentro de uma faixa de 1 mm na direção de espessura e 10 mm na direção de largura a partir da posição de centro P1 da placa foi calculada. Em seguida, na seção transversal da placa em uma posição 1 m a montante a partir da posição de conclusão de solidificação na direção de retirada de placa D1, a temperatura média de uma região (a região denotada por um sinal de referência A5 na Figura 5) dentro de uma faixa de ± 1 mm na direção de espessura e 10 mm na direção de largura enquanto uma posição P5 que está 10 mm afastada da posição de centro P1 da placa na direção de espessura serve como o centro foi calculada. Em seguida, o valor obtido pela divisão da diferença entre essas duas temperaturas médias por 10 mm foi definido como o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação (K/mm).

<Número de Grãos Segregados>

[078] O número de grãos segregados foi medido pelo seguinte método e usado para a avaliação de segregação.

[079] Na seção transversal da placa perpendicular à direção de retirada de placa D1, uma amostra de placa tendo uma largura de 15 mm, incluindo uma porção de segregação de centro em uma porção de centro da mesma, e tendo um comprimento a partir do centro no sentido da largura até o ponto triplo em um lado (o ponto onde a casca solidificada no lado curto e a casca solidificada no lado comprido cresceram e se encontraram) foi coletado. Uma seção transversal da amostra de placa coletada, a seção transversal sendo perpendicular à direção de retirada de placa D1, foi polida, e a superfície foi corroída por, por exemplo, uma solução aquosa saturada com ácido pícrico de modo a causar o aparecimento de uma zona de segregação. Uma área dentro de uma faixa de ± 7,5 mm da espessura de placa a partir do centro da zona de segregação foi definida como a porção de segregação de centro. A amostra de placa na zona de segregação próxima ao centro no sentido da espessura (na vizinhança de uma porção concluída de solidificação) foi subdividida na direção de largura da placa e, em seguida, uma análise de área da concentração de manganês (Mn) na amostra de placa foi realizada sobre toda a superfície da amostra de placa usando um microanalisador de sonda de elétrons (EPMA) com um diâmetro de feixe de elétrons de 100 μm. Em seguida, a distribuição do grau de segregação de manganês (Mn) foi determinada, e um único grão segregado foi considerado como sendo formado por regiões contínuas em cada uma das quais o grau de segregação de Mn era 1,33 ou mais. O número de grãos segregados foi contado, e o valor obtido pela divisão do número de grãos segregados pelo comprimento da amostra na direção de largura da placa foi definido como o número de grãos segregados. Aqui, o grau de segregação de Mn é obtido dividindo a concentração de Mn na porção de segregação pela concentração de Mn em uma posição 10 mm afastada da porção de centro no sentido da espessura.

<Comprimento da Trinca Interna na Placa>

[080] Os comprimentos de trincas internas na placa foram medidos pelo seguinte método e usados para a avaliação de trincamento interno.

[081] Na placa que foi submetida à fundição, a seção transversal da placa perpendicular à direção de retirada de placa D1 foi observada, e os comprimentos de trincas internas ao longo da direção de espessura da placa foram medidos. Entre os comprimentos dessas trincas internas, o comprimento mais longo na seção transversal observada foi definido como um comprimento de trinca interna. No caso em que nenhuma trinca interna foi observada, o comprimento de trinca interna foi definido como zero.

[082] Os inventores da presente invenção conduziram um grande número de experimentos de referência da seguinte maneira de modo a examinar condições para reduzir segregação de centro.

[Experimento de Referência 1]

[083] O gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação e o número de grãos segregados foram calculados ou medidos pelo método mencionado acima, e sua relação foi examinada. Esses itens de dados de medição são mostrados na Tabela 1, e um gráfico plotando esses itens de dados é ilustrado na Figura 6. [Tabela 1]

[084] Verificou-se a partir dos resultados da Tabela 1 e Figura 6 que, quando o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura no final da solidificação foi aumentado, o número de segregações de centro foi reduzido, e era provável que a segregação de centro pudesse ser reduzida. É assumido que a redução de segregação de centro foi obtida porque o refinamento da microestrutura de solidificação da porção de centro no sentido da espessura da placa foi obtido aumentando o gradiente de temperatura.

[Experimento de Referência 2]

[085] Uma placa foi fabricada alterando uma condição da taxa de fluxo de água por área de superfície da placa quando a pulverização de água foi realizada no resfriamento secundário da placa usando uma máquina de fundição contínua, e a relação entre a taxa de fluxo de água e o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação foi examinada. Em seguida, a faixa de uma taxa ótima de fluxo de água para realizar o gradiente de temperatura na porção de centro no sentido da espessura da placa com a qual a segregação de centro pode ser reduzida foi examinada. Esses itens de dados de medição são mostrados na Tabela 2, e um gráfico plotando esses itens de dados é ilustrado na Figura 7. [Tabela 2]

[086] Verificou-se a partir dos resultados da Tabela 2 e Figura 7 que o gradiente de temperatura na porção de centro no sentido da espessura da placa tornou-se significantemente grande quando a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa foi de 50 L/(m2 x min) ou mais. Em outras palavras, de acordo com os resultados do Experimento de Referência 1, foi descoberto que a segregação de centro pode ser reduzida em uma grande extensão realizando o resfriamento a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa de 50 L/(m2 x min) ou mais.

[087] Além disso, o gradiente de temperatura não aumentou com o aumento da taxa de fluxo de água por área de superfície da placa para ser maior do que 500 L/(m2 x min). Portanto, foi descoberto que é preferível definir a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa para 500 L/(m2 x min) ou menos de modo a aumentar de forma eficiente o gradiente de temperatura.

[Experimento de Referência 3]

[088] A temperatura de superfície de uma placa tem uma grande influência no efeito de resfriamento da placa. Isso ocorre porque o tipo de ebulição da água de resfriamento muda dependendo da temperatura de superfície da placa. Quando a temperatura de superfície da placa é suficientemente baixa, o tipo de ebulição em uma camada de superfície é a ebulição nucleada, e o resfriamento estável pode ser realizado.

[089] Consequentemente, a condição da taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na pulverização de água foi alterada quando o segundo resfriamento foi realizado na placa usando a máquina de fundição contínua, e o tempo necessário para a temperatura de superfície da placa cair de 800°C para 300°C (um tempo de queda da temperatura) foi calculado de modo a examinar a influência da taxa de fluxo de água no tempo de queda da temperatura. Esses itens de dados de medição são mostrados na Tabela 3, e um gráfico plotando esses itens de dados é ilustrado na Figura 8. [Tabela 3]

[090] Verificou-se a partir dos resultados da Tabela 3 e Figura 8 que quando a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa está em torno de 50 L/(m2 x min), o tempo de queda da temperatura assumido para a temperatura de superfície da placa cair de 800°C para 300°C é menor que 200 segundos, o que é mais curto e, portanto, é preferível definir a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa para 50 L/(m2 x min) ou mais. Além disso, quando a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa era maior do que 2000 L/(m2 x min), não houve mudança significativa no tempo de queda. Portanto, foi descoberto que a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa precisa ser definida em 2000 L/(m2 x min) ou menos, do ponto de vista de resfriamento eficiente.

[Experimento de Referência 4]

[091] Os inventores examinaram uma posição inicial de resfriamento forte pelo qual o gradiente de temperatura na porção de centro no sentido da espessura da placa pode ser aumentado de forma eficiente.

[092] A placa foi resfriada usando uma máquina de fundição contínua enquanto se mudava uma condição do valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura da placa no início do resfriamento forte, e a relação entre a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte e o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação foi examinada. A espessura da placa é 250 mm, e a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa no resfriamento forte é 300 L/(m2 x min). O resfriamento forte foi continuado até atingir uma posição onde a solidificação da placa foi concluída. Os itens de dados de medição se referindo à relação entre a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte e o gradiente de temperatura próximo ao centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação são mostrados na Tabela 4, e um gráfico plotando esses itens de dados é ilustrado na Figura 9. [Tabela 4]

[093] Verificou-se a partir dos resultados da Tabela 1 e Figura 6 que o gradiente de temperatura na porção de centro da placa é provável de aumentar à medida que a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte se torna menor. Entretanto, não há mudança significativa entre o gradiente de temperatura quando a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte é 0,26 e o gradiente de temperatura quando a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte é 0,43. Portanto, foi descoberto que, de modo a fornecer suficientemente os efeitos vantajosos da presente invenção e reduzir o tamanho do equipamento para resfriamento forte de modo a aprimorar o investimento de capital e a eficiência operacional, a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte pode ser definido em 0,4 ou mais. Além disso, o gradiente de temperatura não aumentou quando a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte era maior do que 0,9.

[Exemplo 1]

[094] Testes de fundição contínua de aço foram conduzidos alterando de forma variável a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa quando água foi pulverizada sobre a placa no resfriamento secundário como mostrado na Tabela 5. A razão média de fase sólida no início do resfriamento forte é 0,59. Além disso, o resfriamento forte foi realizado até atingir a posição de conclusão de solidificação. Portanto, a razão média de fase sólida no ponto inicial da primeira seção é 0,59, e a razão média de fase sólida no ponto final da primeira seção é 1,00. O resfriamento forte no Exemplo 1 foi realizado em uma região da zona horizontal.

[095] Além disso, em cada um dos testes de fundição contínua, o gradiente de temperatura na porção de centro no sentido da espessura da placa no final da solidificação e o número de grãos segregados na placa foram medidos. Em seguida, o grau de segregação foi avaliado com base no número medido de grãos segregados. Os resultados de medição são mostrados na Tabela 5. [Tabela 5]

[096] O grau de segregação foi avaliado com base nos seguintes critérios. ®: O número de grãos segregados é 1,40 ou menos O: O número de grãos segregados é maior do que 1,40 e menor do que 2,30 x: O número de grãos segregados é 2,30 ou mais

[097] Verificou-se a partir dos resultados na Tabela 5 que a segregação de centro que ocorre em uma placa pode ser reduzida nos testes do exemplo da presente invenção. Mais especificamente, foi descoberto que a segregação de centro que ocorre na placa pode ser reduzida na primeira seção sob uma condição de fundição de uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos.

[098] Mesmo quando a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa foi definida para 1000 L/(m2 x min) ou mais, o número de grãos segregados não melhorou significativamente. Foi descoberto que é preferível definir a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa dentro de uma faixa de 300 L/(m2 x min) ou mais e 1000 L/(m2 x min) ou menos de modo a obter de modo eficaz o efeito de reduzir a segregação.

[Exemplo 2]

[099] Testes de fundição contínua foram conduzidos alterando de forma variável a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa quando água foi pulverizada sobre a placa no resfriamento secundário, a razão média de fase sólida no início do resfriamento forte, e a razão média de fase sólida no final do resfriamento forte como mostrado na Tabela 6. O resfriamento forte no Exemplo 2 foi realizado em uma região da zona horizontal.

[0100] No Número de Teste 2-1 do exemplo comparativo, o resfriamento forte não foi realizado, e consequentemente, “Resfriamento Normal” é inserido no campo correspondente na primeira coluna de seção da Tabela 6. Além disso, nos Números de Teste 2-2 a 2-23, a razão média de fase sólida no ponto inicial da primeira seção foi definida para 0,4 ou mais levando-se em consideração os resultados do Experimento de Referência 4. [Tabela 6]

[0101] O grau de segregação foi avaliado com base em critérios semelhantes aos usados no Exemplo 1. Verificou-se a partir dos resultados na Tabela 6 que a segregação de centro que ocorre em uma placa pode ser reduzida nos testes do exemplo da presente invenção.

[0102] Como mostrado na Tabela 6, o número de grãos segregados nos Números de Teste 2-6, 2-17, e 2-20 do exemplo comparativo em cada um dos quais a razão média de fase sólida no ponto inicial da primeira seção foi definido como 0,90 foi aproximadamente o mesmo que no Número de Teste 2-1 no qual resfriamento forte não foi realizado. Em contraste, nos testes do exemplo da presente invenção em cada um dos quais a razão média de fase sólida no ponto inicial da primeira seção foi definida dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos, uma redução significativa do número de grãos segregados foi obtida.

[0103] Considerando estes resultados, na presente invenção, a razão média de fase sólida no ponto inicial da primeira seção foi definida dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos. Além disso, também nos Números de Teste 2-21, 2-22, e 2-23 do exemplo da presente invenção em cada um dos quais a razão média de fase sólida no ponto final da primeira seção foi definida para menos do que 1,0, uma redução significativa do número de grãos segregados foi obtida. Verificou-se a partir deste resultado que a razão média de fase sólida no ponto final da primeira seção pode ser menor do que 1,0.

[Exemplo 3]

[0104] Testes de fundição contínua foram conduzidos alterando de forma variável a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na primeira seção e a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na segunda seção quando a água foi pulverizada sobre a placa no resfriamento secundário e as razões médias de fase sólida no ponto inicial e o ponto final de cada seção como mostrado na Tabela 7. Note que, embora a primeira seção e a segunda seção não são necessariamente seções contíguas, a primeira seção e a segunda seção são seções contíguas no Exemplo 3 e, portanto, a razão média de fase sólida no ponto final da primeira seção e a razão média de fase sólida no ponto inicial da segunda seção correspondem entre si. Petição 870210090370, de 30/09/2021, pág. 101/108 Número de Teste Primeira Seção Segunda Seção Gradiente de Temperatura no Final da Solidificação [K/mm] Avaliação de Grau de Segregação Temperatura de Superfície Máxima na Segunda Seção [°C] Avaliação de Trincamento Interno Observação [Tabela 7]

[0105] O grau de segregação foi avaliado com base em critérios semelhantes aos usados no Exemplo 1. Verificou-se a partir dos resultados na Tabela 7 que a segregação de centro que ocorre em uma placa pode ser reduzida nos testes do exemplo da presente invenção.

[0106] No teste do exemplo da presente invenção em cada um dos quais a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na segunda seção é definida para 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos, uma redução significativa do número de grãos segregados foi obtida. Verificou-se a partir desses resultados que é preferível definir a taxa de fluxo de água na segunda seção para 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos.

[0107] Além disso, no Número de Teste 3-5 no qual a taxa de fluxo de água na segunda seção foi definida para 30 L/(m2 x min) e Número de Teste 3-6 no qual a taxa de fluxo de água na segunda seção foi definida para 40 L/(m2 x min), a temperatura da camada de superfície foi aumentada para 200°C na segunda seção, isto é, reaquecimento ocorreu, e uma pequena quantidade de trincamento interno ocorreu devido a esse reaquecimento. Em contraste, nos testes do exemplo da presente invenção em cada um dos quais a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa na segunda seção foi definida para 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos, reaquecimento que era grande o suficiente para fazer com que a temperatura de superfície atingisse 200°C ou mais não ocorreu na segunda seção, e quase nenhum trincamento interno ocorreu. Verificou-se a partir desses resultados que é preferível que a temperatura de superfície da placa na segunda seção seja 200°C ou inferior.

[0108] No Número de Teste 3-4 no qual a razão média de fase sólida no ponto final da segunda seção foi definida para menos do que 1,0, embora o número de grãos segregados tenha sido reduzido, reaquecimento ocorreu a jusante a partir da segunda seção, e uma quantidade insignificante de trincamento interno ocorreu devido a esse reaquecimento. Portanto, foi descoberto que é preferível que a razão média de fase sólida no ponto final da segunda seção seja 1,0 e que a temperatura de superfície da placa na posição onde solidificação da placa está completa seja 200°C ou inferior.

[Exemplo 4]

[0109] A Figura 10 é um diagrama esquemático que ilustra um outro exemplo da máquina de fundição contínua capaz de utilizar o método para fundir aço de forma contínua de acordo com a presente invenção. Embora uma máquina de fundição contínua 11A ilustrada na Figura 10 seja basicamente semelhante à máquina de fundição contínua ilustrada na Figura 1, a diferença da máquina de fundição contínua ilustrada na Figura 1 é que, em uma seção predeterminada que está localizada ainda mais a montante do que uma posição entre o par de rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção, uma placa é resfriada colocando apenas a placa em contato com os rolos de suporte de placa (em seguida denominada como “resfriamento de rolo”) sem pulverizar a água de resfriamento secundário sobre a placa. No exemplo 4, a máquina de fundição contínua de dobramento vertical ilustrada na Figura 10 foi usada.

[0110] Os rolos de suporte de placa que são dispostos na seção na qual o resfriamento de rolo é realizado podem ser arbitrariamente projetados levando-se em consideração sua durabilidade e assim por diante desde que tenham uma estrutura na qual uma água de resfriamento flua pelo interior dos rolos. Os testes de fundição contínua foram conduzidos, e nos testes, resfriamento forte foi realizado, na zona horizontal, na placa que passou através da seção na qual apenas o resfriamento de rolo é realizado. Embora o caso tenha sido descrito como um exemplo no qual a taxa de fluxo de água na primeira seção e a taxa de fluxo de água na segunda seção foram respectivamente definidas para 500 L/(m2 x min) e 150 L/(m2 x min) como as condições de resfriamento forte, foi confirmado que resultados semelhantes são obtidos desde que cada taxa de fluxo de água esteja dentro do escopo da presente invenção.

[0111] Uma lista dos resultados de teste é mostrada na Tabela 8. [Tabela 8]

[0112] Aqui, na Tabela 8, “Comprimento de Seção sem Nenhuma Água de Resfriamento Secundário” é o comprimento de uma seção na qual a água de resfriamento secundário não é usada, a seção se estendendo a partir do ponto inicial no qual a água de resfriamento secundário não é usada até a posição entre o par de rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção. Note que é preferível que a seção na qual a água de resfriamento secundário não é usada seja posicionada 5 m a jusante a partir da extremidade inferior do molde. Isso é porque, se a água de resfriamento secundário não for usada em uma área 5 m a montante a partir da extremidade inferior do molde, pode ocorrer instabilidade operacional como rompimento devido a crescimento insuficiente de uma casca solidificada.

[0113] Na coluna “Variações de Temperatura no Sentido da Largura da Placa”, a diferença entre o valor máximo e o valor mínimo da temperatura de superfície da placa dentro da faixa de 0,8 W (de -0,4 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,4 W) da largura da placa em relação à largura total W da placa (de -0,5 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,5 W) quando a temperatura de superfície da placa na direção de largura é medida a uma posição entre o par de rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção é inserida (o maior valor de diferença entre os valores de diferença medidos obtidos nas mesmas condições de fundição é inserido).

[0114] A Figura 11 ilustra a relação entre o comprimento da seção na qual a água de resfriamento secundário não é usada e o número de grãos segregados. Como observado dos Números de Teste 4-1 e 4-2, quando o comprimento da seção na qual a água de resfriamento secundário não é usada é menos do que 5 m, as variações de temperatura no sentido da largura da placa são grandes.

[0115] Em contraste, quando o comprimento da seção na qual a água de resfriamento secundário não é usada é 5 m ou mais como nos Números de Teste 4-3 a 4-8, as variações de temperatura no sentido da largura da placa são 150°C ou inferior. Como resultado, embora não haja diferença significativa no gradiente de temperatura próximo à porção de centro no sentido da espessura da placa, ocorrência de variações em segregação na direção de largura da placa é suprimida e, portanto, uma redução do número de grãos segregados foi obtida. Lista de Sinais de Referências 11 máquina de fundição contínua 11A máquina de fundição contínua 12 aço fundido 13 molde 14 panela intermediária 15 bocal de imersão 16 rolo de suporte de placa 17 bocal de pulverização 18 placa 18a porção não solidificada na placa 18b posição de conclusão de solidificação 19 zona de redução suave 20 segmento 20a segmento 20b segmento 21 rolo de transporte

Claims (9)

1. Método para fundir aço de forma contínua CARACTERIZADO pelo fato de que, em uma seção em uma máquina de fundição contínua (11, 11A) ao longo de uma direção de retirada de placa (D1), uma seção a partir de um ponto inicial no qual um valor médio de razões de fase sólida ao longo de uma direção de espessura (D3) em um centro no sentido da largura de uma placa (18) está dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos até um ponto final no qual um valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura (D3) no centro no sentido da largura da placa (18) é maior do que o valor médio de razões de fase sólida no ponto inicial e é 1,0 ou menos é definida como uma primeira seção, e em que a placa (18) é resfriada por água na primeira seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos, em que o valor médio de razões de fase sólida no ponto final da primeira seção é menor que 1,0, e uma seção que está posicionada mais a jusante do que a primeira seção e que tem um comprimento predeterminado é definida como uma segunda seção, e em que a placa (18) é resfriada por água na segunda seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) menor do que a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) na primeira seção, em que na segunda seção, uma temperatura de superfície da placa (18) é 200°C ou inferior.

2. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a placa (18) é resfriada por água na segunda seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos.

3. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERIZADO pelo fato de que, em uma seção que é uma região espaçada por 5 m ou mais no lado a jusante de uma extremidade inferior de um molde (13) da máquina de fundição contínua (11, 11A) ao longo de uma linha de trajeto de retirada da placa e que é uma seção que se estende pelo menos 5 m ou mais em direção a um lado a montante de uma posição entre rolos adjacentes a um lado a montante de um ponto inicial da primeira seção, o resfriamento da placa (18) é realizado sem pulverizar uma água de resfriamento secundário sobre a placa (18), e em que, quando uma largura total da placa (18) é W (de -0,5 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,5 W), uma diferença entre um valor máximo e um valor mínimo da temperatura de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 0,8 W (de -0,4 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,4 W) da largura da placa (18) entre os rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção é 150°C ou menos.

4. Método para fundir aço de forma contínua CARACTERIZADO pelo fato de que, em uma seção em uma máquina de fundição contínua (11, 11A) ao longo de uma direção de retirada de placa (D1), uma seção a partir de um ponto inicial no qual um valor médio de razões de fase sólida ao longo de uma direção de espessura (D3) em um centro no sentido da largura de uma placa (18) está dentro de uma faixa de 0,4 ou mais e 0,8 ou menos até um ponto final no qual um valor médio de razões de fase sólida ao longo da direção de espessura (D3) no centro no sentido da largura da placa (18) é maior do que o valor médio de razões de fase sólida no ponto inicial e é 1,0 ou menos é definida como uma primeira seção, e em que a placa (18) é resfriada por água na primeira seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 2000 L/(m2 x min) ou menos, em que, em uma seção que é uma região espaçada por 5 m ou mais no lado a jusante de uma extremidade inferior de um molde (13) da máquina de fundição contínua (11, 11A) ao longo de uma linha de trajeto de retirada da placa e que é uma seção que se estende pelo menos 5 m ou mais em direção a um lado a montante de uma posição entre rolos adjacentes a um lado a montante de um ponto inicial da primeira seção, o resfriamento da placa (18) é realizado sem pulverizar uma água de resfriamento secundário sobre a placa (18), e em que, quando uma largura total da placa (18) é W (de -0,5 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,5 W), uma diferença entre um valor máximo e um valor mínimo da temperatura de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 0,8 W (de -0,4 W através do centro no sentido da largura 0 a +0,4 W) da largura da placa (18) entre os rolos adjacentes ao lado a montante do ponto inicial da primeira seção é 150°C ou menos.

5. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o valor médio de razões de fase sólida no ponto final da primeira seção é menor que 1,0, e uma seção que está posicionada mais a jusante do que a primeira seção e que tem um comprimento predeterminado é definida como uma segunda seção, e em que a placa (18) é resfriada por água na segunda seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) menor do que a taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) na primeira seção.

6. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a placa (18) é resfriada por água na segunda seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 50 L/(m2 x min) ou mais e 300 L/(m2 x min) ou menos.

7. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que, na segunda seção, uma temperatura de superfície da placa (18) é 200°C ou inferior.

8. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a placa (18) é resfriada por água na primeira seção a uma taxa de fluxo de água por área de superfície da placa (18) dentro de uma faixa de 300 L/(m2 x min) ou mais e 1000 L/(m2 x min) ou menos.

9. Método para fundir aço de forma contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira seção está localizada em uma região de uma zona horizontal na qual a placa (18) é transportada em uma direção horizontal na máquina de fundição contínua (11, 11A).