JP5701710B2 - 部分圧下用ロールスタンドを用いたスラブの連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
0.4<W<1.5・・・(1)
メニスカス距離M1 [m]が下記(2)式を満たす第1区間において、ロールスタンドのロールギャップ勾配Tp[mm/m]が下記(3)式を満たすようにする。
0.0011Vc ×(D/2)2 <M1 <0.0013Vc ×(D/2)2 ・・・(2)
0.5≦Tp≦1.2・・・(3)
また、メニスカス距離M2 が下記(4)式を満たす第2区間に、大径凸部を有する部分圧下用ロールを備えた部分大圧下用ロールスタンドを設け、
M1 <M2 <0.0016Vc ×(D/2)2 ・・・(4)
鋳型より下流側であってメニスカス距離が15mの位置までの範囲に配置されたロールスタンドにおいて、鋳片の幅方向について、鋳造方向に併設されたロールの全数に対する、所定の幅方向位置にロール部間に配置された軸受箱が存在するロールの比率が20%を越える範囲を、前記第2区間で前記部分圧下用ロールによって部分圧下する。
図1に示すように、連続鋳造機100は、スラブ用の連続鋳造機であって、タンディッシュ1と、タンディッシュ1の底部に連結して設けられた浸漬ノズル2と、浸漬ノズル2の下部が配置された鋳型3と、鋳型3の直下から鋳造経路Qに沿って設けられたサポートロール群4とを有する。本実施形態では、C含有量が0.03[mass%]以上0.60[mass%]以下のスラブを鋳造する。また、鋳造速度Vcを0.7[m/min.]以上1.3[m/min.]以下とする。
<実験条件>
以下の条件により、連続鋳造を行った。
・鋳片 :厚み 280mm
最大幅 2100mm
・鋳造条件 :鋳造速度 1.2mm/min
非完全凝固部での比水量 0.54L/kg−steel
(鋳造量1kg−steel当りの冷却水量(L))
・溶鋼成分 :中炭素鋼(C含有量:0.12wt%)
・連続鋳造装置の二次冷却帯に設けられたサポートロール群の構成:
ロールピッチ 210mm〜380mm
軸受箱領域の鋳片の幅方向についての幅 210mm
図2は、本実験で用いたサポートロール群における鋳片の幅方向位置と軸受箱率との関係を示している。ここで、「軸受箱率」とは、鋳片の所定の幅方向位置において、鋳造方向に並設されたロールの全数に対する、その幅方向位置にロール部間に配置された軸受箱が存在するロールの比率である。なお、図2では、鋳片の幅方向位置を鋳片の幅一端からの距離で示している。
Y=0.15× X −0.15
ここで、XはC/C0の値であり、Yはポロシティ密度である。したがって、上記関係式をもとに、表1に示すC/C0 からポロシティ密度を求めることができ、これを表1に示した。
図5には、表1に示す軸受箱率とポロシティ密度との関係を示している。図5から、ポロシティ密度が0.015mm3/mm2以下となるためには、データのばらつきを考慮すると、軸受箱率が20%以下であることが必要であることが分かる。換言すると、軸受箱率を20%以下にすると、バラツキを考慮しても、ポロシティ密度を0.015mm3/mm2以下とすることができる。したがって、軸受箱率が20%以下であるとき、実用上、品質に問題がない最終製品を製造することができる。一方、軸受箱率が20%を越える場合は、ポロシティ密度が0.015mm3/mm2を超える場合があり、最終製品に欠陥が生じることがある。
ここで、ds は凝固シェルの厚み
λは凝固シェルの熱伝達係数
hは鋳片表面の熱伝達係数 である。
0.5≦Tp≦1.2・・・(B)
本実施形態では、鋳造初期領域より下流の領域であって、上記(B)式を満たすロールギャップ勾配Tpで鋳片を支持する領域を、「第1区間」(図1参照)と呼ぶ。第1区間のロールギャップ勾配Tp は、一定でもよく、変化してもよい。また、ロールギャップ勾配Tpは、ロールスタンドのフレームの傾き等により調整することができる。
0.0011Vc ×(D/2)2 <M1 <0.0013Vc ×(D/2)2 ・・・(C)
また、メニスカス距離とは、鋳型3内の溶鋼の湯面の位置であるメニスカス位置から鋳造経路Qに沿った距離である。
ds=K(t)1/2・・・(D)
但し、Kは凝固定数
tは凝固時間[min.] である。
上記(D)式の「凝固時間t」は、メニスカス距離M[m]及び鋳造速度Vc[m/min.]により t=M/V で表されることから、下記(E)式が成立する。
M=(1/K)2×Vc×ds 2・・・(E)
上記(E)式の「凝固シェルの厚みds 」は、鋳片の基準側ロール15(又は反基準側ロール16)に対応する側の厚みであり、鋳片の厚みDの1/2(すなわち、D/2)に比例する。したがって、下記(F)式が成立する。
M=(1/K)2×Vc×ds2 ∝Vc×(D/2)2・・・(F)
このように、メニスカス距離MはVc×(D/2)2 に比例することから、メニスカス距離M1 は鋳造速度VcとD/2との関数で表すことができる。
図7では、鋳型3直下からi番目に配置されたロール対と、i+1番目に配置されたロール対と、i+2番目に配置されたロール対を示している。「ロールギャップG」とは、一対のロール対14を構成する基準側ロール15と反基準側ロール16との最短の面間距離(ロール面間距離)であり、「Gi」は、鋳型3直下からi番目に配置されたロール対14のロールギャップを示し、「Gi+1」は、鋳型3直下からi+1番目に配置されたロール対14のロールギャップを示し、「Gi+2」は、鋳型3直下からi+2番目に配置されたロール対14のロールギャップを示している。また、「Mi 」は、鋳型3直下からi番目に配置されたロール対14のメニスカス距離を示し、「Mi+1 」は、鋳型3直下からi+1番目に配置されたロール対14のメニスカス距離を示し、「Mi+2 」は、鋳型3直下からi+2番目に配置されたロール対14のメニスカス距離を示しており、「Mi+1 −Mi 」はロールピッチを示す。
M1 <M2 <0.0013Vc ×(D/2)2 ・・・(H)
第2区間は、凝固が鋳片の厚み中心まで進行した直後であり、生成直後のポロシティ近傍の鋼が高温で且つ強度が弱い。したがって、この区間でポロシティ発生部位を圧下すると、ポロシティ近傍の鋼が優先的に変形し、ポロシティを囲む凝固界面同士が圧着しやすい。なお、上記(H)式では、上記(C)式と同様に、メニスカス距離M2 を鋳造速度Vc とD/2との関数で表すことができる。
0.4<W<1.5・・・(I)
ここで、上記比水量Wは、「鋳型3より下流側であって部分圧下を行う位置までの領域の全二次冷却水量[l/min.]/単位時間当たりに鋳造した鋳片の重量[kg/min.]」で表される。なお、比水量は、鋳片の基準側の水量と反基準側の水量の合計であるが、基準側の水量と反基準側の水量との比率は、1:0.7〜2.0である。
大径凸部71の高さh1、大径凸部72の高さh2: 4[mm]
大径凸部73の高さh3、大径凸部74の高さh4: 8[mm]
大径凸部75の高さh5、大径凸部76の高さh6:12[mm]
<鋳造初期領域>
図13(a)に示すように、ロールスタンド210において、軸受箱210aの幅方向範囲w21 の軸受箱率Rは50%であり、軸受箱210bの幅方向位置w22 の軸受箱率Rは50%であり、その他の幅方向範囲の軸受箱率は0%である。
<部分圧下領域>
図13(b)に示すように、2,4,6列目のロールの幅方向範囲w21,w22に、それぞれ、大径凸部252,254,256を設けた。
<鋳造初期領域>
図14(a)に示すように、ロールスタンド310において、軸受箱312aの幅方向範囲w31 の軸受箱率Rは25%であり、軸受箱311a,312bの幅方向範囲w32 の軸受箱率Rは50%であり、軸受箱311b,312cの幅方向範囲w33 の軸受箱率Rは50%であり、軸受箱312dの幅方向範囲w34 の軸受箱率Rは25%であり、その他の幅方向範囲の軸受箱率は0%である。
<部分圧下領域>
図14(b)に示すように、1,3,5列目のロールの幅方向範囲w31,w34 に、大径凸部351,353,355を設け、2,4,6列目の幅方向範囲w32,w33 に、大径凸部362,364,366を設けた。なお、大径凸部362,364,366の幅は、上述した300mm、290mm、280mmでなく、これらよりも大きい。
<鋳造初期領域>
図15(a)に示すように、ロールスタンド410において、軸受箱410aの幅方向範囲w41 の軸受箱率Rは50%であり、軸受箱410bの幅方向範囲w42 の軸受箱率Rは50%であり、その他の幅方向範囲の軸受箱率は0%である。
<部分圧下領域>
図15(b)に示すように、幅方向範囲w41,w42 に大径凸部を設けなかった。
<鋳造初期領域>
図16(a)に示すように、ロールスタンド510において、軸受箱510bの幅方向範囲x51 の軸受箱率Rは50%であり、軸受箱510aの幅方向範囲x52 の軸受箱率Rは50%であり、軸受箱510cの幅方向範囲x53 の軸受箱率Rは50%であり、その他の幅方向範囲の軸受箱率は0%である。
<部分圧下領域>
図16(b)に示すように、1,3,5列目のロールの幅方向範囲x51,x53 に大径凸部521,523,525を設け、幅方向範囲x52 に大径凸部を設けなかった
<ロール位置>
大径凸部が設けられたロールのうち、最上流に配置されたロールのメニスカス距離と、最下流に配置されたロールのメニスカス距離とを示している。
<スタンド設置位置>
第2区間における部分圧下用ロールスタンドの設置位置を示している。部分圧下用ロールスタンドが、第2区間の最上流側に配置されている場合を「最前」と示し、第2区間の中央付近に配置されている場合を「中」と示し、第2区間の最下流側に配置されている場合を「最後」と示している。そして、第2区間の上流側で「最前」と「中」との間に配置されている場合を「前」と示し、第2区間の下流側で「中」と「最後」との間に配置されている場合を「後」と示している。
<圧下部位の軸受箱率R>
鋳造初期領域で軸受箱率Rが20%を超えた幅方向範囲(例えば、図13に示すx21,x22)の軸受箱率Rである。
<ロール1列当たりの大径凸部の数>
1列の反基準側ロールに設けた大径凸部の数である。
<大径凸部の高さの差>
鋳造方向に隣り合う2つの大径凸部の高さhの差である。
<大径凸部を設置したロール列数>
所定の幅方向範囲において、大径凸部を設置した反基準側ロールの合計である。
<部分圧下部位の総圧下量>
所定の幅方向範囲の総圧下量を示している。
図17に示すように、鋳造した鋳片から、鋳造初期領域で軸受箱率が20%を超えた幅方向位置の試料を採取した。試料は、最終凝固部(厚み方向の中心)を中心に、鋳片の厚み方向に±5mmの厚み10mm×所定の幅×鋳造方向に長さ100mmの直方体状の試料(図17に示す試料S)とした。そして、試料Sを幅20mmごとに分割し、厚み10mm×幅20mm×長さ100mmの試料s1,s2,s3・・・とした。その後、試料s1,s2,s3・・・に存在するポロシティの体積をアルキメデス法(比重測定法)により求め、ポロシティの体積を鋳片の幅20mm×長さ100mmの面積で除することにより、鋳片の単位面積当りの密度に換算した。表2には、複数の試料s1,s2,s3・・・のうちポロシティ密度が最も大きい結果を示している。また、図17には、軸受箱が配置された幅方向範囲(280mm)の試料Sを採取したときを示している。
2 浸漬ノズル
3 鋳型
4 サポートロール群
5 冷却スプレー
11 基準側フレーム
12 反基準側フレーム
13 油圧シリンダ
14 ロール対
15,51,52,53,54,55,56 基準側ロール
16,61,62,63,64,65,66 反基準側ロール
31A,31B,32A,32B,32C,41A,41B,41C,42A,42B,42C,61A,61B,62A,62B,62C ロール部
71,72,73,74,75,76 大径凸部
81 軸受箱
100 連続鋳造機
110 部分圧下用ロールスタンド
Claims (1)
- 鋳造方向に並設された複数のロールを備えたスラブ用連続鋳造機を用いて、C含有量が0.03[mass%]以上0.60[mass%]以下の鋼を鋳造するスラブの連続鋳造方法であり、
前記ロールは、鋳片と接触するとともに両端部が軸受箱により支持された2〜4個のロール部を有し、
鋳型の上端における内寸の短辺Dを280[mm]以上310[mm]以下とし、
鋳造速度Vc を0.7[m/min.]以上1.3[m/min.]以下とし、
鋳型より下流側であって部分圧下を行う位置までの比水量W[l/kg‐steel]が下記(1)式を満たし、
0.4<W<1.5・・・(1)
メニスカス距離M1 [m]が下記(2)式を満たす第1区間において、ロールスタンドのロールギャップ勾配Tp[mm/m]が下記(3)式を満たすようにし、
0.0011Vc ×(D/2)2 <M1 <0.0013Vc ×(D/2)2 ・・・(2)
0.5≦Tp≦1.2・・・(3)
メニスカス距離M2 が下記(4)式を満たす第2区間に、大径凸部を有する部分圧下用ロールを備えた部分大圧下用ロールスタンドを設け、
M1 <M2 <0.0016Vc ×(D/2)2 ・・・(4)
鋳型より下流側であってメニスカス距離が15mの位置までの範囲に配置されたロールスタンドにおいて、鋳片の幅方向について、鋳造方向に併設されたロールの全数に対する、所定の幅方向位置にロール部間に配置された軸受箱が存在するロールの比率が20%を越える範囲を、前記第2区間で前記部分圧下用ロールによって部分圧下することを特徴とする部分大圧下用ロールスタンドを用いたスラブの連続鋳造方法。
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