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JP5131992B2 - Continuous casting method for medium carbon steel - Google Patents

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JP5131992B2
JP5131992B2 JP2009094052A JP2009094052A JP5131992B2 JP 5131992 B2 JP5131992 B2 JP 5131992B2 JP 2009094052 A JP2009094052 A JP 2009094052A JP 2009094052 A JP2009094052 A JP 2009094052A JP 5131992 B2 JP5131992 B2 JP 5131992B2
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Description

本発明は、一般に中炭素鋼と称される炭素含有量が0.08〜0.16質量%(以下、単に「%」とも記す。)の鋼を連続鋳造する際に、鋳片のブレークアウト発生を防止し、安定した操業を行うことのできる連続鋳造方法に関するものである。   In the present invention, when steel having a carbon content of 0.08 to 0.16% by mass (hereinafter also simply referred to as “%”), which is generally referred to as medium carbon steel, is continuously cast, The present invention relates to a continuous casting method capable of preventing occurrence and performing stable operation.

近年、鉄鋼業における生産性の向上は著しいものがあり、連続鋳造分野では高速鋳造時における安定操業の確保が重要な課題となっている。とりわけ、中炭素鋼(亜包晶鋼)では、δ鉄相からγ鉄相への変態に起因する大幅な体積収縮により、鋳片の凝固が不均一となる。   In recent years, there has been a remarkable improvement in productivity in the steel industry. In the continuous casting field, ensuring stable operation during high speed casting has become an important issue. In particular, in the medium carbon steel (subperitectic steel), the solidification of the slab becomes non-uniform due to the large volume shrinkage caused by the transformation from the δ iron phase to the γ iron phase.

特に、鋳型内での初期凝固時における上記の現象は、凝固シェルに凹凸を形成する。凝固シェルの薄い部分は浸漬ノズルからの吐出流により再溶解されやすいので、鋳片の短辺面(鋳片の幅方向側面)からのブレークアウトを発生する可能性が高くなる。   In particular, the above phenomenon during initial solidification in the mold forms irregularities in the solidified shell. Since the thin part of the solidified shell is easily re-dissolved by the discharge flow from the immersion nozzle, there is a high possibility that a breakout from the short side surface (side surface in the width direction of the slab) occurs.

連続鋳造鋳片のブレークアウトは、操業停止に至る重大事故であって、連続鋳造プロセスにおける安定稼動の大きな阻害要因であり、その発生は是非とも回避する必要がある。   Breakout of a continuous cast slab is a serious accident that leads to a shutdown of operations, and is a major impediment to stable operation in the continuous casting process, and its occurrence must be avoided by all means.

このような凝固シェルの再溶解にともなうブレークアウトの発生を防止するためには、鋳型内における凝固シェルの不均一凝固を抑制するか、もしくは凝固シェルの再溶解を抑制することが効果的であることが知られている。   In order to prevent the occurrence of breakout due to such remelting of the solidified shell, it is effective to suppress nonuniform solidification of the solidified shell in the mold or to suppress remelting of the solidified shell. It is known.

その対策としてモールドフラックスの特性改善による凝固シェル厚の均一化や、溶鋼過熱度などを調整する方法が提案されている。   As countermeasures, methods have been proposed in which the thickness of the solidified shell is made uniform by improving the properties of the mold flux and the degree of superheated molten steel is adjusted.

上記の不均一凝固を抑制する方法の一つとして、モールドフラックスの物性または成分組成を調整することにより、鋳型内における初期凝固殻の不均一生成を抑制することを目的とした方法がある。   As one of the methods for suppressing the above-mentioned non-uniform solidification, there is a method aimed at suppressing the non-uniform formation of initial solidified shells in the mold by adjusting the physical properties or component composition of the mold flux.

例えば特許文献1には、CaO、SiO2、Na2O、Al2O3、F、Cを含有し、かつ0.7<CaO/SiO2<1.8、1300℃における粘度が1〜4poise、凝固温度が900〜1300℃の連続鋳造用パウダーが開示されている。この連続鋳造用パウダーは、鋳型と凝固シェルとの間にパウダーが流入したときに、鋳型に接する側が結晶相を晶出する特性を有するものである。 For example, Patent Document 1 contains CaO, SiO 2 , Na 2 O, Al 2 O 3 , F, C, and 0.7 <CaO / SiO 2 <1.8 at 1300 ° C. with a viscosity of 1 to 4 poise. The powder for continuous casting whose solidification temperature is 900-1300 degreeC is disclosed. This continuous casting powder has a characteristic that when the powder flows between the mold and the solidified shell, the side in contact with the mold crystallizes the crystal phase.

また、特許文献2には、鋳片の縦割れ防止用、鋳片の内部欠陥防止用、ブレークアウト防止用の1または2以上の特性を有するパウダーを造り分け、鋳造時に選択使用する連続鋳造法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a continuous casting method in which powders having one or more properties for preventing vertical cracking of a slab, preventing internal defects of a slab, and preventing breakout are separately produced and selectively used during casting. Is disclosed.

また、特許文献3には、1300℃における粘度が0.1〜5.0poiseで、CaO/SiO2が1.2以上のモールドパウダーの消費量が所定値以下になるようにオシレーション条件を調整して、1.6m/min以上の速度で中炭素鋼を鋳造する方法が開示されている。この方法によれば、縦割れを防止して安定高速鋳造を行うことができる。 Further, in Patent Document 3, the oscillation conditions are adjusted so that the consumption of mold powder having a viscosity at 1300 ° C. of 0.1 to 5.0 poise and CaO / SiO 2 of 1.2 or more is a predetermined value or less. A method of casting medium carbon steel at a speed of 1.6 m / min or more is disclosed. According to this method, vertical cracking can be prevented and stable high speed casting can be performed.

また、特許文献4には、中炭素鋼を、鋳造速度2.0m/min以上の高速で連続鋳造するに当たり、抜熱量を4.0〜9.0MJ/tに制御する高速鋳造方法が開示されている。   Patent Document 4 discloses a high-speed casting method in which the amount of heat removal is controlled to 4.0 to 9.0 MJ / t when medium carbon steel is continuously cast at a casting speed of 2.0 m / min or higher. ing.

しかしながら、凝固シェルの不均一部位を起点とした割れや破断によるブレークアウトの発生を防止するには、鋳型内面と凝固シェルとの間の条件を規定し、凝固シェル外面からその不均一性を抑制するだけでは十分ではない。浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流による凝固シェル内面からの再溶解現象をも配慮した対策が必要である。   However, in order to prevent the occurrence of breakout due to cracks and fractures starting from the non-uniform portion of the solidified shell, the conditions between the inner surface of the mold and the solidified shell are defined, and the nonuniformity is suppressed from the outer surface of the solidified shell. It is not enough to do. Measures that take into account the remelting phenomenon from the inner surface of the solidified shell due to the discharge flow of molten steel from the immersion nozzle are also required.

溶鋼の過熱度の調整も凝固シェルの不均一形成を抑制するための方法の一つである。
例えば、特許文献5には、鋳型内溶融金属の測定温度結果に基づいて、鋳造速度を変更し、連続鋳造鋳片のブレークアウトの防止を図るとともに、鋳込み後に鋳片の表面欠陥および内質欠陥の手入れを行う連続鋳造方法が開示されている。
Adjustment of the degree of superheat of the molten steel is one of the methods for suppressing the uneven formation of the solidified shell.
For example, in Patent Document 5, the casting speed is changed based on the measurement temperature result of the molten metal in the mold to prevent breakout of the continuous cast slab, and surface defects and internal defects of the slab after casting are disclosed. A continuous casting method for maintaining the above is disclosed.

しかしながら、特許文献5で開示された方法では、測定装置を設置する必要があるため設備コストが上昇し、また鋳型内の溶鋼に測定装置を継続的に浸漬させるので、浸漬部分の溶断などに起因する操業トラブルや鋳片の品質不良が発生するおそれがある。   However, in the method disclosed in Patent Document 5, since it is necessary to install a measuring device, the equipment cost is increased, and the measuring device is continuously immersed in the molten steel in the mold. May cause operational troubles and defective slab quality.

また、特許文献5には、鋳造速度や溶鋼過熱度との関係が明確には示されておらず、例えばブレークアウトを防止するために、鋳造速度を必要以上に減速する場合も発生し、生産能力の低下を招きかねない。   Further, Patent Document 5 does not clearly show the relationship between the casting speed and the degree of superheat of the molten steel. For example, in order to prevent breakout, the casting speed may be reduced more than necessary. It can lead to a decline in ability.

前記の通り、従来の中炭素鋼の連続鋳造技術には下記の問題が残されていた。
すなわち、
(1) 凝固シェルの不均一部位を起点とした割れや破断によるブレークアウトの発生を防止するには、凝固シェルの外面からの不均一抑制対策のみでは不十分であり、浸漬ノズルからの吐出流による凝固シェルの再溶解をも抑制する必要がある。
As described above, the following problems remain in the conventional continuous casting technique for medium carbon steel.
That is,
(1) In order to prevent the occurrence of breakout due to cracks and breakage starting from the non-uniform portion of the solidified shell, it is not sufficient to prevent unevenness from the outer surface of the solidified shell. It is also necessary to suppress the remelting of the solidified shell due to.

(2) 上記(1)への対応として、溶鋼の過熱度および鋳造速度を調整する鋳造方法が提案されているが、溶鋼過熱度、鋳造速度などを含めた適正操業条件が明確ではない。また、設備上のトラブルも懸念され、安定操業を実現するための鋳造方法として、なお改善の余地がある。 (2) As a response to the above (1), a casting method for adjusting the superheat degree and casting speed of molten steel has been proposed, but the proper operating conditions including the molten steel superheat degree and casting speed are not clear. Moreover, there are concerns about equipment problems, and there is still room for improvement as a casting method for realizing stable operation.

特開2003−94150号公報JP 2003-94150 A 特開平9−192805号公報JP-A-9-192805 特開2003−170259号公報JP 2003-170259 A 特開2003−334635号公報JP 2003-334635 A 特開平6−170511号公報JP-A-6-170511

本発明が解決しようとする問題点は、従来の中炭素鋼の連続鋳造技術において、凝固シェルの不均一部位を起点とした割れや破断によるブレークアウトの発生を防止するには、凝固シェルの外面からの不均一抑制対策のみでは不十分であるという点である。   The problem to be solved by the present invention is that in the conventional continuous casting technique for medium carbon steel, the outer surface of the solidified shell is used to prevent the occurrence of breakout due to cracks and breakage starting from the non-uniform portion of the solidified shell. It is a point that the non-uniformity suppression measure from is not sufficient.

また、溶鋼の過熱度および鋳造速度を調整する鋳造方法の場合、溶鋼過熱度、鋳造速度などを含めた適正操業条件が明確ではなく、また設備上のトラブルも懸念されるという点である。   Moreover, in the case of the casting method which adjusts the superheat degree and casting speed of molten steel, it is a point that proper operation conditions including a molten steel superheat degree, a casting speed, etc. are not clear, and the trouble on an installation is also a concern.

発明者らは、上述の課題を解決するため、鋳片短辺部のバルジング応力によりブレークアウトし易い、厚さが240mmを超える中炭素鋼鋳片を、鋳型出側での凝固シェル厚を確保し難い、長さが1.1m以下の鋳型を用いた連続鋳造方法について研究を重ねた。その結果、湾曲型または垂直曲げ型連続鋳造機により、安定して鋳造できる連続鋳造方法について、以下の知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have secured a solid shell thickness on the mold exit side of a medium carbon steel slab whose thickness exceeds 240 mm, which is likely to break out due to bulging stress at the short side of the slab. The continuous casting method using a mold having a length of 1.1 m or less, which is difficult to perform, has been studied. As a result, the following knowledge was acquired about the continuous casting method which can be stably cast with a curved type or a vertical bending type continuous casting machine.

浸漬ノズルから鋳型短辺に向かって流れる吐出流の熱エネルギーをEf、鋳型内で形成される初期凝固シェルの再溶解に必要なエネルギーをEsとした場合、下記数式1で表される鋳片の凝固シェル健全指数Aが190以上となるように鋳造する。   When the thermal energy of the discharge flow flowing from the immersion nozzle toward the short side of the mold is Ef, and the energy necessary for remelting the initial solidified shell formed in the mold is Es, Casting so that the solidified shell soundness index A is 190 or more.

このようにすれば、鋳片短辺部のブレークアウトを防止することができる。なお、前記熱エネルギーEfは、速度×面積×密度×温度×比熱で、また前記エネルギーEsは、凝固シェル体積×密度×融解熱で求めることができる。   If it does in this way, the breakout of a slab short side part can be prevented. The thermal energy Ef can be obtained by speed × area × density × temperature × specific heat, and the energy Es can be obtained by solidified shell volume × density × heat of fusion.

前記凝固シェル健全指数Aの計算方法について説明する。
1600℃に近い鋳型内の溶鋼温度と流速を測定することは困難であるため、鋳型内熱流動の数値解析シミュレーションから、鋳型内溶鋼の流速と温度分布を求める。
A method for calculating the solidified shell soundness index A will be described.
Since it is difficult to measure the molten steel temperature and flow velocity in the mold close to 1600 ° C., the flow velocity and temperature distribution of the molten steel in the mold are obtained from a numerical analysis simulation of the thermal flow in the mold.

図1に鋳型内溶鋼流れの模式図を示す。鋳型1内に形成された凝固シェル2に衝突して、凝固シェル2を再溶解する単位時間あたりの熱エネルギーEfは、下記数式2で表される。なお、図1中の3は浸漬ノズル、4は鋳型1内の溶鋼であり、浸漬ノズル3から吐出される溶鋼流(以下、「溶鋼吐出流」という。)を矢印で示している。   FIG. 1 shows a schematic diagram of the molten steel flow in the mold. The thermal energy Ef per unit time for colliding with the solidified shell 2 formed in the mold 1 and re-dissolving the solidified shell 2 is expressed by the following formula 2. In FIG. 1, 3 is an immersion nozzle, 4 is molten steel in the mold 1, and a molten steel flow discharged from the immersion nozzle 3 (hereinafter referred to as “molten steel discharge flow”) is indicated by arrows.

数式2において、uは凝固シェルに衝突する溶鋼流の速度(m/sec)であり、Tは前記溶鋼流の温度(℃)である。uとTは位置により異なる値であり、数値解析シミュレーションで微小分割された領域の面積dSで積分する。また、凝固シェルに衝突する方向の流速を正とし、逆方向の流速の場合はu=0とする。   In Equation 2, u is the velocity (m / sec) of the molten steel flow that collides with the solidified shell, and T is the temperature (° C.) of the molten steel flow. u and T have different values depending on the position, and integration is performed with the area dS of the region finely divided by the numerical analysis simulation. Further, the flow velocity in the direction of colliding with the solidified shell is positive, and u = 0 in the case of the reverse flow velocity.

連続鋳造機では、凝固した溶鋼が速度Vcで引抜かれていくため、溶鋼吐出流が衝突する位置に単位時間に流入する凝固シェルの体積は、(凝固シェル断面積)×(鋳造速度)となる。   In the continuous casting machine, the solidified molten steel is drawn at the speed Vc, so the volume of the solidified shell that flows into the position where the molten steel discharge flow collides per unit time is (solidified shell cross-sectional area) x (casting speed). .

但し、溶鋼吐出流は、図1に示すように浸漬ノズル3の吐出孔3aから広がりをもって流出するため、衝突位置の凝固シェル断面積は代表的に次のように定義した。凝固シェルの厚みは、溶鋼吐出流の下端位置における凝固シェル厚みδを下記数式4から算出し、凝固シェル幅は浸漬ノズル吐出孔幅t0の2倍とした。2t0が鋳型厚みtを超える場合は、凝固シェル幅を鋳型厚みtとする。この凝固シェルを溶解するのに必要な単位時間当たりに必要な熱エネルギーEsは、下記数式3となる。 However, since the molten steel discharge flow flows out from the discharge hole 3a of the immersion nozzle 3 as shown in FIG. 1, the cross-sectional area of the solidified shell at the collision position is typically defined as follows. The thickness of the solidified shell calculates the solidified shell thickness at the lower end position of the molten steel discharge flow δ from the following equation 4, the solidified shell width was 2 times the immersion nozzle discharge port width t 0. When 2t 0 exceeds the mold thickness t, the solidified shell width is defined as the mold thickness t. The thermal energy Es required per unit time required to dissolve the solidified shell is expressed by the following Equation 3.

以上のように定義したEsとEfの比(=Es/Ef)であるAの次元を確認すると、上記数式1に示すように、分子と分母の次元が同じ次元である無次元数となる。   When the dimension of A, which is the ratio of Es and Ef defined as described above (= Es / Ef), is confirmed, the dimension of the numerator and the denominator is a dimensionless number having the same dimension as shown in the above equation 1.

また、前記数式2、3における融解熱ΔH、溶鋼の密度ρL,ρS、比熱Cpの代表値は、例えばC含有量が0.1%程度では、それぞれΔH=65(kcal/kg)、ρL,ρS=7.8(kg/m3)、Cp=0.15(kcal/kg/K)の値を用いることができる。 In addition, typical values of heat of fusion ΔH, molten steel density ρ L , ρ S , and specific heat Cp in Formulas 2 and 3 above are, for example, ΔH = 65 (kcal / kg) when the C content is about 0.1%, Values of ρ L , ρ S = 7.8 (kg / m 3 ) and Cp = 0.15 (kcal / kg / K) can be used.

なお、溶鋼の密度が不明な場合は、凝固温度付近では凝固シェルと溶鋼の密度差が小さいため、凝固シェル健全指数Aの算出の際に密度を省略してもよい。また、凝固速度係数kは、過去のブレークアウトトラブル時に鋳型内に残った凝固シェルの厚み分布を測定することにより求めた。   When the density of the molten steel is unknown, the density difference between the solidified shell and the molten steel is small near the solidification temperature, and therefore the density may be omitted when calculating the solidification shell soundness index A. The solidification rate coefficient k was determined by measuring the thickness distribution of the solidified shell remaining in the mold during past breakout troubles.

本発明の中炭素鋼の連続鋳造方法は、以上の知見をもとになされたものであり、
中炭素鋼の鋳造時に発生が懸念される鋳片短辺部の凝固シェル再溶解に起因する再溶解性ブレークアウトを完全に防止するために、
炭素含有量が0.08〜0.16質量%の中炭素鋼を、鋳片厚さに相当する厚さが240mmを超え、鋳造方向の長さが1.1m以下の鋳型を用いて鋳造する際に、
CaO質量%のSiO2質量%に対する比、CaO/SiO2が1.2〜2.5、凝固温度が1200〜1280℃であるモールドフラックスと、吐出孔が水平方向よりも下方に向いた浸漬ノズルを使用し、
磁極の鋳造方向中心位置を前記吐出孔よりも下方の位置として静磁場印加装置を配置するとともに、鋳型厚さ方向中心部における磁場の強度が0.15T以上の静磁場を溶鋼に印加し、前記数式1、数式2および数式3により定義される鋳片の凝固シェル健全指数Aが190以上となる条件で鋳造することを最も主要な特徴としている。
The continuous casting method of medium carbon steel of the present invention is based on the above knowledge,
In order to completely prevent remelting breakout caused by remelting of the solidified shell at the short side of the slab, which is a concern during the casting of medium carbon steel,
A medium carbon steel having a carbon content of 0.08 to 0.16% by mass is cast using a mold having a thickness corresponding to the slab thickness of more than 240 mm and a length in the casting direction of 1.1 m or less. When
Ratio of CaO mass% to SiO 2 mass%, CaO / SiO 2 is 1.2 to 2.5, mold flux having a solidification temperature of 1200 to 1280 ° C., and an immersion nozzle whose discharge holes are directed downward from the horizontal direction Use
A static magnetic field applying device is disposed with the center position in the casting direction of the magnetic pole as a position below the discharge hole, and a static magnetic field having a magnetic field strength of 0.15 T or more applied to the molten steel at the center in the mold thickness direction, The most important feature is that casting is performed under the condition that the solidification shell soundness index A of the slab defined by Equation 1, Equation 2, and Equation 3 is 190 or more.

本発明では、モールドフラックスの性状、電磁力による溶鋼の流動制御、鋳造速度などを総合した最適条件で中炭素鋼を鋳造するので、鋳片短辺部の凝固シェル再溶解に起因する再溶解性ブレークアウトを完全に防止でき、中炭素鋼の連続鋳造が安定して行える。   In the present invention, since the medium carbon steel is cast under the optimum conditions including the properties of the mold flux, the flow control of the molten steel by electromagnetic force, and the casting speed, the remeltability due to the remelting of the solidified shell at the short side of the slab Breakout can be completely prevented, and continuous casting of medium carbon steel can be performed stably.

従って、本発明の連続鋳造方法は、プロセスの安定稼動による生産性の向上および鋳片品質の向上の両面で、中炭素鋼の連続鋳造技術に大きく寄与することができる。   Therefore, the continuous casting method of the present invention can greatly contribute to the continuous casting technology of medium carbon steel in terms of both improvement in productivity and stable slab quality due to stable operation of the process.

凝固シェル健全指数Aを計算する方法を説明する模式図で、(a)は垂直断面図、(b)は水平断面図である。It is a schematic diagram explaining the method of calculating the solidification shell soundness index A, (a) is a vertical sectional view, (b) is a horizontal sectional view. 各鋳造条件における鋳造幅と凝固シェル健全指数Aの関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a casting width and a solidified shell soundness index A under each casting condition. 鋳片短辺部における凝固性状の調査方法を説明する図である。It is a figure explaining the investigation method of the solidification property in a slab short side part. 観察されたホワイトラインの一例を示した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which showed an example of the observed white line. 各鋳造条件における鋳造幅とホワイトライン平均厚さの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the casting width and white line average thickness in each casting condition.

本発明では、中炭素鋼の鋳造時に発生が懸念される再溶解性ブレークアウトを完全に防止するという目的を、鋳片の凝固シェル健全指数A(=Es/ Ef)の値を190以上とすることで実現した。   In the present invention, the value of the solidification shell soundness index A (= Es / Ef) of the slab is set to 190 or more for the purpose of completely preventing the remeltability breakout which is likely to occur during the casting of the medium carbon steel. That was realized.

以下、本発明の中炭素鋼の連続鋳造方法について説明する。
本発明は、前記の通り、炭素含有率が0.08〜0.16%の中炭素鋼を、厚さが240mmを超え、長さが1.1m以下の鋳型を備えた連続鋳造機により、吐出孔が水平方向よりも下方を向いた浸漬ノズルを使用して鋳造する方法である。
Hereinafter, the continuous casting method for medium carbon steel of the present invention will be described.
As described above, the present invention is a continuous casting machine equipped with a mold having a carbon content of 0.08 to 0.16% and a mold having a thickness of over 240 mm and a length of 1.1 m or less. In this method, casting is performed using an immersion nozzle in which the discharge hole faces downward from the horizontal direction.

本発明では、塩基度(CaO/SiO2)が1.2〜2.5で、凝固温度が1200〜1280℃であるモールドフラックスを使用する。浸漬ノズルの吐出孔よりも下方に設置された磁場印加装置を用いて鋳型厚さ方向中心部における磁場の強度が0.15T以上の静磁場を鋳型内溶鋼に印加する。 In the present invention, a mold flux having a basicity (CaO / SiO 2 ) of 1.2 to 2.5 and a solidification temperature of 1200 to 1280 ° C. is used. A static magnetic field having a magnetic field strength of 0.15 T or more at the central portion in the mold thickness direction is applied to the molten steel in the mold using a magnetic field application device installed below the discharge hole of the immersion nozzle.

以上の条件で、前記数式1により表される鋳片の凝固シェル健全指数Aが190以上となるように鋳造するのである。
以下、本発明の中炭素鋼の連続鋳造方法について、さらに詳細に説明する。
Under the above conditions, casting is performed so that the solidified shell soundness index A of the slab represented by Equation 1 is 190 or more.
Hereinafter, the continuous casting method for medium carbon steel of the present invention will be described in more detail.

(1) 鋳型の厚さおよび長さ
本発明は、鋳型厚さ(鋳片厚さ)が240mmを超え、鋳型長さが1.1m以下の鋳型を備えた連続鋳造機を用いて、鋳片短辺部のバルジング応力により鋳片がブレークアウトし易い中炭素鋼を鋳造する場合に適用される。
(1) Mold thickness and length The present invention uses a continuous casting machine provided with a mold having a mold thickness (slab thickness) exceeding 240 mm and a mold length of 1.1 m or less. It is applied when casting medium carbon steel where the slab is likely to break out due to the bulging stress of the short side.

連続鋳造機の形式は、垂直型、垂直曲げ型、湾曲型などが主流であるが、特に形式は問わずに本発明を適用することが可能である。   The main types of continuous casting machines are a vertical type, a vertical bending type, a curved type, and the like, but the present invention can be applied regardless of the type.

鋳型長さが1.1mを超える場合は、鋳片の鋳型内通過時間を長くすることができて、鋳型出側における鋳片内凝固シェルの厚さを十分に確保できるので、ブレークアウトの発生するおそれは大幅に低下する。   When the mold length exceeds 1.1 m, the passage time of the slab in the mold can be lengthened, and the thickness of the solidified shell in the slab can be sufficiently secured on the mold exit side, so that a breakout occurs. The risk of doing so is greatly reduced.

そこで、発明者らは、ブレークアウトが発生するおそれの高い鋳型長さが1.1m以下の連続鋳造機を使用した場合に、ブレークアウトを防止することのできる中炭素鋼の最適な連続鋳造方法につき研究を重ねた。   Therefore, the inventors have developed an optimum continuous casting method of medium carbon steel that can prevent breakout when a continuous casting machine having a mold length of 1.1 m or less that is likely to cause breakout is used. Repeated research.

(2) モールドフラックスの性状
本発明において使用するモールドフラックスの塩基度の適正範囲は1.2〜2.5で、凝固温度の適正範囲は1200〜1280℃である。
(2) Properties of mold flux The proper range of the basicity of the mold flux used in the present invention is 1.2 to 2.5, and the proper range of the solidification temperature is 1200 to 1280 ° C.

塩基度が1.2未満、または凝固温度が1200℃未満の場合、モールドフラックスの凝固過程における結晶相の析出量が少なく、ガラス相の占める比率が高くなる。従って、鋳型と凝固シェルとの間の熱伝達率が上昇することになって、鋳片からの抜熱量が増加し、緩冷却が達成できなくなくなるからである。   When the basicity is less than 1.2 or the solidification temperature is less than 1200 ° C., the amount of crystal phase deposited in the solidification process of the mold flux is small, and the proportion of the glass phase is high. Therefore, the heat transfer coefficient between the mold and the solidified shell is increased, the amount of heat removed from the slab is increased, and slow cooling cannot be achieved.

一方、塩基度が2.5を超えるか、または凝固温度が1280℃を超える場合は、鋳型と凝固シェルとの間の潤滑が阻害され、鋳型への凝固シェルの焼付きによる拘束性ブレークアウトが発生する可能性が高くなるからである。   On the other hand, when the basicity exceeds 2.5 or the solidification temperature exceeds 1280 ° C., the lubrication between the mold and the solidified shell is hindered, and a constraining breakout due to seizure of the solidified shell to the mold occurs. This is because the possibility of occurrence increases.

(3) 静磁場流動制御条件
鋳型内静磁場流動制御装置などの静磁場印加装置を用いて溶鋼流動を制御する手段は、浸漬ノズルからの吐出流速を低下させるため、ブレークアウト防止には効果的な手段である。
(3) Static magnetic field flow control conditions The means to control molten steel flow using a static magnetic field application device such as a static magnetic field flow control device in a mold lowers the discharge flow velocity from the immersion nozzle, and is effective in preventing breakout. Means.

発明者らは、鋳型の厚さ方向中心部において0.15T以上の磁場強度の静磁場を印加した場合、より効果が発揮されることを確認した。   The inventors have confirmed that the effect is more exhibited when a static magnetic field having a magnetic field strength of 0.15 T or more is applied at the central portion in the thickness direction of the mold.

また、下向きの吐出孔を有する浸漬ノズルを用いて鋳造する場合に、溶鋼吐出流に対して効果的に制動力を与えるには、静磁場印加装置は、磁場の最大値を示す位置が浸漬ノズルよりも下方に位置するように設置することが必要である。   In addition, when casting is performed using an immersion nozzle having a downward discharge hole, a static magnetic field application device is provided with a position where the maximum value of the magnetic field is at the immersion nozzle in order to effectively apply a braking force to the molten steel discharge flow. It is necessary to install so that it may be located below.

発明者らは、溶鋼吐出流の通過経路の位置に静磁場印加装置を配置するのが一層効果的であることを確認した。   The inventors have confirmed that it is more effective to dispose the static magnetic field applying device at the position of the passage path of the molten steel discharge flow.

本発明において、下向きの吐出孔を有する浸漬ノズルを使用するのは、水平ないしは上向きの吐出孔を有する浸漬ノズルを使用した場合は、凝固シェルへのモールドパウダーの巻き込みが発生し、ブレークアウトに至った経緯があるためである。また、ブレークアウトに至らないまでも、品質不良が発生するためである。   In the present invention, an immersion nozzle having a downward discharge hole is used when a horizontal or upward discharge hole is used, and mold powder is caught in the solidified shell, resulting in a breakout. This is because of the circumstances. Moreover, it is because a quality defect occurs even if it does not lead to a breakout.

(4) 凝固シェル健全指数Aの適正範囲
発明者らは、実際にブレークアウトが発生した鋳片の鋳造実績(静磁場の印加無し)を調査し、この調査結果を基に凝固シェル健全指数Aを算出した。また、鋳造速度が1.6m/minの場合と、1.7m/minの場合のシミュレーション(共に静磁場の印加有り)を行い、凝固シェル健全指数Aを求めた。これらの結果を図2に示す。
(4) Appropriate range of solidified shell soundness index A The inventors investigated the casting performance of slabs where breakout actually occurred (no static magnetic field applied), and based on the results of this investigation, the solidified shell soundness index A Was calculated. In addition, simulations were performed for a casting speed of 1.6 m / min and 1.7 m / min (both with a static magnetic field applied) to obtain a solidified shell soundness index A. These results are shown in FIG.

実際にブレークアウトが発生した鋳片の鋳造実績を元に凝固シェル健全指数Aを算出した結果、指数として最大で186という値が得られた(図2参照)。よって、ブレークアウトが発生しない条件として、本発明では、凝固シェル健全指数Aの適正範囲を190以上とした。   As a result of calculating the solidified shell soundness index A based on the actual casting of the slab where breakout actually occurred, a maximum value of 186 was obtained as the index (see FIG. 2). Therefore, in the present invention, the appropriate range of the solidified shell soundness index A is set to 190 or more as a condition that breakout does not occur.

また、本発明により、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流速が増加するため、従来から鋳造速度の向上が困難と考えられていた広幅・高鋳造速度領域では、凝固シェル健全指数Aはある鋳造幅を境に低下することがシミュレーションの結果より確認された。これにより、広幅領域における鋳造速度向上の可能性が示唆された(図2参照)。なお、今回のシミュレーション結果では、1450mm幅付近に凝固シェル健全指数Aの極小点が存在している。   Further, according to the present invention, the molten steel discharge flow rate from the submerged nozzle increases, so in the wide and high casting speed regions where it has been considered difficult to improve the casting speed, the solidified shell soundness index A is beyond a certain casting width. It was confirmed from the result of simulation that the value of This suggested the possibility of improving the casting speed in the wide region (see FIG. 2). In this simulation result, there is a minimum point of the solidified shell soundness index A in the vicinity of the width of 1450 mm.

発明者らは、本発明の妥当性を確認するため、以下の連続鋳造試験を行い、得られた鋳片の縦断面を調査してその結果を評価した。   In order to confirm the validity of the present invention, the inventors conducted the following continuous casting test, investigated the longitudinal section of the obtained slab, and evaluated the result.

厚さが270mm、長さが0.9mの鋳型を備えた、機長が43mの垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、鋼の主要成分組成が質量%で、C:0.10〜0.11%、およびMn:1.0%の中炭素鋼を鋳造した。鋳造速度は1.3〜1.8m/minの間で変化させた。   Using a vertical bending type continuous casting machine having a machine length of 43 m equipped with a mold having a thickness of 270 mm and a length of 0.9 m, the main component composition of the steel was mass%, and C: 0.10 to 0.11 %, And Mn: 1.0% of medium carbon steel was cast. The casting speed was varied between 1.3 and 1.8 m / min.

鋳造には、塩基度が1.8で、凝固温度が1235℃のモールドフラックスを使用し、吐出孔が水平方向よりも30°下方を向いた浸漬ノズルを使用した。   For casting, a mold flux having a basicity of 1.8 and a solidification temperature of 1235 ° C. was used, and an immersion nozzle having discharge holes directed 30 ° below the horizontal direction was used.

また、鋳型長辺面の外側で浸漬ノズルの吐出孔よりも下方に、静磁場流動制御装置を設置し、鋳型内の溶鋼に印加する静磁場の強度を調整することにより溶鋼の鋳型内流速を制御した。   In addition, a static magnetic field flow control device is installed outside the long side of the mold and below the discharge hole of the immersion nozzle, and the flow velocity of the molten steel in the mold is adjusted by adjusting the strength of the static magnetic field applied to the molten steel in the mold. Controlled.

試験条件および試験結果を下記表1に示す。   The test conditions and test results are shown in Table 1 below.

試験番号1〜4は、本発明で規定する条件を満足する発明例についての試験である。また、試験番号5〜8は、本発明で規定する条件を満たさない比較例についての試験である。   Test Nos. 1 to 4 are tests for invention examples that satisfy the conditions defined in the present invention. Test numbers 5 to 8 are tests for comparative examples that do not satisfy the conditions defined in the present invention.

試験番号1〜4の発明例では、鋳片のブレークアウトは発生せず、中炭素鋼の安定鋳造操業が達成でき、安定鋳造操業の面において、極めて良好な結果を示した。
一方、本発明で規定する条件を満たさない試験番号5〜8の比較例は、いずれもある確率でブレークアウトが発生し、発明例に比べて劣った結果となった。
In the inventive examples of Test Nos. 1 to 4, breakage of the slab did not occur, a stable casting operation of medium carbon steel could be achieved, and extremely good results were shown in terms of the stable casting operation.
On the other hand, the comparative examples of Test Nos. 5 to 8 that do not satisfy the conditions defined in the present invention all had breakouts with a certain probability, and were inferior to the inventive examples.

次に、初期凝固シェルの健全性を確認するため、鋳片の調査を行った。
図3は、鋳片の短辺部における凝固性状の調査方法を示す図である。
Next, in order to confirm the soundness of the initial solidified shell, the slab was investigated.
FIG. 3 is a diagram showing a method for investigating the solidification property in the short side portion of the slab.

図3に示すように、鋳片5の短辺部から、鋳片5の短辺部の1/2厚さ位置の縦断面試料6を切り出し、図3中の斜線部で示した面にデンドライトエッチングを施した。当該位置では、鋳片5の短辺表面から数mm〜20mm程度の範囲に、鋳造方向に沿ってホワイトラインが確認された。観察結果の一例を図4に示す。   As shown in FIG. 3, a longitudinal section sample 6 at a half thickness position of the short side portion of the slab 5 is cut out from the short side portion of the slab 5, and dendrite is formed on the surface indicated by the hatched portion in FIG. 3. Etched. At this position, a white line was confirmed along the casting direction within a range of several mm to 20 mm from the short side surface of the slab 5. An example of the observation result is shown in FIG.

このホワイトラインは、鋳型内の溶鋼流動により凝固シェル前面のデンドライト樹枝間における偏析成分の濃化溶鋼が洗い流されて負偏析を形成することにより観察されるもので、鋳型内における凝固シェルの形成状況を把握するための重要な手がかりとなる。   This white line is observed when the molten steel flow in the mold causes the segregation of concentrated segregated components between the dendrite branches on the front of the solidified shell to be washed away to form negative segregation. It becomes an important clue to grasp.

この観察されたホワイトラインの平均厚みを初期凝固シェル厚として、鋳造幅との関係を調査した。ホワイトラインの平均厚みは、鋳片表面からホワイトラインまでの距離を代表で数点測った値の平均値である。その結果を図5に示す。   Using the observed average thickness of the white line as the initial solidified shell thickness, the relationship with the casting width was investigated. The average thickness of the white line is an average value of values obtained by measuring several distances from the slab surface to the white line as a representative. The result is shown in FIG.

図1に示した凝固シェル健全指数Aのシミュレーション結果と同様に、1450mm幅近傍に極小値が存在することが確認された。これは浸漬ノズルからの吐出流による凝固シェル再溶解が、1450mm近傍で最大となるためであると考える。つまり、従来は困難と考えられてきた広幅領域での鋳造速度向上が可能であることが裏付けられた。   Similar to the simulation result of the solidified shell soundness index A shown in FIG. 1, it was confirmed that there was a minimum value in the vicinity of the width of 1450 mm. This is considered to be because the solidification shell remelting due to the discharge flow from the immersion nozzle is maximized in the vicinity of 1450 mm. In other words, it was confirmed that the casting speed can be improved in a wide region, which has been considered difficult in the past.

1450mm幅近傍で凝固シェル健全指数Aが極小となるのは、1450mm以下の領域では、鋳造幅の増加とともに浸漬ノズルから短辺へ向かう溶鋼流速が増大し、凝固シェルの再溶解量が増加するためである。   The solidification shell soundness index A is minimized in the vicinity of the 1450 mm width because, in the region of 1450 mm or less, the flow rate of molten steel from the immersion nozzle to the short side increases as the casting width increases, and the remelting amount of the solidified shell increases. It is.

また、1450mm以上の領域では、鋳造幅の増加とともに浸漬ノズルから短辺へ向かう溶鋼流速は増大するが、電磁ブレーキによる溶鋼減速効果が発揮されて短辺に衝突するまでには十分減速され、凝固シェル再溶解量が鋳造幅の増加とともに減少するためである。   Further, in the region of 1450 mm or more, the molten steel flow velocity from the immersion nozzle to the short side increases as the casting width increases, but the molten steel deceleration effect by the electromagnetic brake is exerted and sufficiently slowed down until it collides with the short side. This is because the amount of shell remelting decreases as the casting width increases.

本発明によれば、モールドフラックスの性状、電磁力による溶鋼の流動制御、鋳造速度などを総合した最適条件で中炭素鋼を鋳造するので、鋳片短辺部の凝固シェル再溶解に起因する再溶解性ブレークアウトを完全に防止し、中炭素鋼を安定して連続鋳造できる。   According to the present invention, since the medium carbon steel is cast under the optimum conditions including the properties of the mold flux, the flow control of the molten steel by electromagnetic force, the casting speed, etc., the re-melting caused by the remelting of the solidified shell at the short side of the slab. Soluble breakout is completely prevented, and medium carbon steel can be stably cast continuously.

従って、本発明の連続鋳造方法は、プロセスの安定稼動および鋳片品質の向上を要求される中炭素鋼の連続鋳造工程に広範に適用できる。また、従来困難と考えられていた広幅領域での鋳造速度向上が可能となり、能率向上に寄与している。   Therefore, the continuous casting method of the present invention can be widely applied to a continuous casting process of medium carbon steel, which requires stable operation of the process and improvement of slab quality. In addition, it is possible to improve the casting speed in a wide region that has been considered difficult in the past, which contributes to the improvement of efficiency.

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described examples, and the embodiments may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in the claims.

1 鋳型
2 凝固シェル
3 浸漬ノズル
3a 吐出孔
4 溶鋼
1 Mold 2 Solidified Shell 3 Immersion Nozzle 3a Discharge Hole 4 Molten Steel

Claims (1)

炭素含有量が0.08〜0.16質量%の中炭素鋼を、鋳片厚さに相当する厚さが240mmを超え、鋳造方向の長さが1.1m以下の鋳型を用いて鋳造する際に、
CaO質量%のSiO2質量%に対する比CaO/SiO2が1.2〜2.5、凝固温度が1200〜1280℃であるモールドフラックスと、吐出孔が水平方向よりも下方に向いた浸漬ノズルを使用し、
磁極の鋳造方向中心位置を前記吐出孔よりも下方の位置として静磁場印加装置を配置するとともに、鋳型厚さ方向中心部における磁場の強度が0.15T以上の静磁場を溶鋼に印加し、下記数式1、数式2および数式3により定義される鋳片の凝固シェル健全指数Aが190以上となる条件で鋳造することを特徴とする中炭素鋼の連続鋳造方法。
A medium carbon steel having a carbon content of 0.08 to 0.16% by mass is cast using a mold having a thickness corresponding to the slab thickness of more than 240 mm and a length in the casting direction of 1.1 m or less. When
A mold flux having a CaO / SiO 2 ratio of CaO to SiO 2 mass% of 1.2 to 2.5, a solidification temperature of 1200 to 1280 ° C., and a submerged nozzle whose discharge holes are directed downward from the horizontal direction. use,
A static magnetic field application device is arranged with the center position in the casting direction of the magnetic pole located below the discharge hole, and a static magnetic field having a magnetic field strength of 0.15 T or more at the center in the mold thickness direction is applied to the molten steel. A continuous casting method of medium carbon steel, characterized in that casting is performed under a condition that a solidification shell soundness index A of a slab defined by Equations 1, 2 and 3 is 190 or more.
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