專利名稱：連續(xù)鑄造法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)鑄造法，更具體而言，涉及一種用于連續(xù)鑄造初軋鋼坯或鋼坯的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為這種類型的技術(shù)，日本專利公開號2003-305542和2002-35896中的每一個均公開了具有不同錐形的鑄模。
日本專利公開號2003-305542描述到，因為將結(jié)晶器改裝成多階錐形的形狀導(dǎo)致結(jié)晶器保護渣的消耗，結(jié)果充分展現(xiàn)保護渣的潤滑功能，可以防止拉漏(以下也簡稱為BO)或者初軋鋼坯裂開。
日本專利公開號2004-35896公開了多級錐形的結(jié)晶器在所謂鋼坯的鑄造中的應(yīng)用。
日本專利公開號2004-98092和2000-158106公開了涉及結(jié)晶器保護渣的技術(shù)。
日本專利公開號2004-98092涉及一種超包晶中碳鋼的連續(xù)鑄造法。根據(jù)該文件，通過適當設(shè)定結(jié)晶器保護渣的化學(xué)組成或物理性能，可以防止趨向于在這種碳鋼的低速鑄造中發(fā)生的拉漏約束(凝固殼層卡住結(jié)晶器)。
類似于上述日本專利公開號2004-98092，日本專利公開號2000-158106還公開了結(jié)晶器保護渣的適當?shù)幕瘜W(xué)組成，其中將該結(jié)晶器保護渣的主要組分調(diào)整為CaO、SiO2和Al2O3并且還提到其堿度。
然而，上述文件的每一份只是單獨想出一種對策，涉及降低初軋鋼坯的表面質(zhì)量的多種因素的具體一種，并且還沒有采取在本發(fā)明的情況下的綜合措施。

發(fā)明內(nèi)容
從上述觀點看出，本發(fā)明的主要目的是提供能夠抑制凝固滯后，特別是在初軋鋼坯的角部分的凝固滯后的連續(xù)鑄造法。
根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)鑄造法用于以不小于0.5[m/分鐘]至不大于2.0[m/分鐘]的鑄造速率(Vc[m/分鐘])連續(xù)鑄造具有基本上為矩形的截面的初軋鋼坯的，其中組成截面外圍的每一邊的長度不小于120mm并且縱橫比為不小于1.0至不大于2.0。前提是使用具有不小于50重量％的CaO組分和SiO2組分總含量和不大于11重量％的F組分含量的結(jié)晶器保護渣作為加入到結(jié)晶器中的結(jié)晶器保護渣。
本發(fā)明的連續(xù)鑄造法的特征如下。
在結(jié)晶器內(nèi)部以從上到下的順序安置具有不同斜率的第一斜表面和第二斜表面。
當結(jié)晶器保護渣的堿度小于1.1時或者當結(jié)晶器保護渣的凝固溫度小于1100℃時，將第一斜表面的斜率(TRu[％/m])和第二斜表面的斜率(TRd[％/m])設(shè)定為滿足下式(1)和(2)的范圍。當結(jié)晶器保護渣的堿度不小于1.1時并且當結(jié)晶器保護渣的凝固溫度不小于1100℃時，將第一斜表面的斜率和第二斜表面的斜率設(shè)定為滿足下式(3)和(4)的范圍。
設(shè)定第一斜表面和第二斜表面之間的邊界位置基于結(jié)晶器上端向下的距離為不小于0.2m并且不大于0.4m。
在用于將鋼液灌入結(jié)晶器中的浸漬噴嘴的下端部分鉆至少兩個鋼液排出口，并且設(shè)定所述鋼液排出口的孔面積為不小于2500mm2至小于6400mm2。
當鑄造速率不大于0.7[m/分鐘]時，設(shè)定鋼液排出口的排出角基于水平線向下傾斜不小于10°至不大于35°。
4.4-1.95×Vc≤TRu≤6.06-2.5×Vc ...(1)0.92-0.3×Vc≤TRd≤1.18-0.4×Vc ...(2)2.23-1.05×Vc≤TRu≤3.18-1.4×Vc ...(3)0.55-0.2×Vc≤TRd≤0.77-0.25×Vc ...(4)根據(jù)上述連續(xù)鑄造法，可以抑制殼層厚度的不均勻，更具體而言，特別是在初軋鋼坯的角部分的凝固滯后。因此，可以抑制在初軋鋼坯的角部分的垂直裂紋。
上述“堿度”指值[-]，該值是通過轉(zhuǎn)化成CaO含量[重量％]的結(jié)晶器保護渣中的總Ca含量值除以轉(zhuǎn)化成SiO2含量[重量％]的其中的總Si含量值而得到的。
上述“凝固溫度”指結(jié)晶器保護渣從液相變?yōu)楣滔嗟臏囟取?br> 上述“斜率”是基于下式(A)確定的。
(斜率)＝((W入口-W出口)/W出口)/H×100 ...(A)其中W表示結(jié)晶器寬度，以W入口表示在斜表面上端的結(jié)晶器寬度，W出口表示在斜表面下端的結(jié)晶器寬度，并且H是斜表面的垂直距離。
上述“熔液排出口的孔面積”指在鋼液排出口的鉆孔方向圖中鋼液排出口的開口面積(參考圖3)。
上述“鋼液排出口的排出角”指熔液排出口的中心線基于水平線的斜率。
在使用單個鑄模以多種不同鑄造條件實施連續(xù)鑄造的過程中，在分別基于所述多種鑄造條件獨立確定的斜率范圍組內(nèi)存在重復(fù)范圍時，將第一斜表面或者第二斜表面的斜率設(shè)定在所述重復(fù)范圍內(nèi)。
當在分別基于所述多種鑄造條件獨立確定的斜率范圍組內(nèi)沒有重復(fù)范圍存在時，基于更大的鑄造速率確定的斜率范圍優(yōu)先作為第一斜表面或者第二斜表面的斜率范圍。滿足式(3)的范圍優(yōu)先于滿足式(1)的范圍。滿足式(4)的范圍優(yōu)先于滿足式(2)的范圍。
據(jù)此，在盡量抑制特別是在初軋鋼坯的角部分的凝固滯后的同時，可以抑制初軋鋼坯在結(jié)晶器上的抗拉性、結(jié)晶器的磨損、在初軋鋼坯的角部分的錠角打磨等。


圖1是結(jié)晶器的垂直截面圖；圖2是結(jié)晶器的俯視圖；圖3是浸漬噴嘴的垂直截面圖；圖4是常規(guī)使用的初軋鋼坯結(jié)晶器的垂直截面圖；圖5是沿著圖4中的線A-A所取的截面圖；
圖6是顯示結(jié)晶器內(nèi)表面的傾斜度(虛線)和初軋鋼坯寬度的收縮(點劃線)的圖；圖7是初軋鋼坯的截面圖；圖8是顯示表1和2的結(jié)果的圖，該圖是只關(guān)注于第一斜表面而繪制的；圖9是顯示表1和2的結(jié)果的圖，該圖是只關(guān)注于第二斜表面而繪制的；圖10是顯示表3和4的結(jié)果的圖，該圖是只關(guān)注于第一斜表面而繪制的；和圖11是顯示表3和4的結(jié)果圖，該圖是只關(guān)注于第二斜表面而繪制的。
具體實施例方式
圖4是常規(guī)使用的初軋鋼坯結(jié)晶器的垂直截面圖，并且圖5是沿著圖4中的線A-A所取的截面圖。
如圖4所示，在常規(guī)結(jié)晶器80內(nèi)部，例如在具有900mm的垂直長度和在上端為600mm并且在下端為596mm的長邊長度的常規(guī)結(jié)晶器內(nèi)部，形成向下變窄的均勻斜表面。其短邊長度在上端為380mm并且在下端為377mm(參考圖5)。據(jù)此，可將結(jié)晶器80的內(nèi)表面盡可能緊密地配合到將要凝固并收縮的初軋鋼坯的外表面上。
然而，實際上難以將結(jié)晶器80的內(nèi)表面一致緊密地配合到初軋鋼坯的外表面上。盡管由于如上所述在結(jié)晶器80的內(nèi)側(cè)形成均勻的斜表面并且通過鋼液的靜壓效應(yīng)，將初軋鋼坯的外表面幾乎緊密地配合到結(jié)晶器80的內(nèi)表面上，但是如圖5所示，在初軋鋼坯和結(jié)晶器80之間，特別是在角部分形成空隙。在角部分的初軋鋼坯和結(jié)晶器80之間的傳熱由于這種空隙而顯著減少，由此導(dǎo)致凝固滯后，從而導(dǎo)致表面質(zhì)量缺陷如所謂角裂。
順帶提到，鋼種大致分為具有小于約0.17重量％的碳含量的亞包晶鋼(hypo-peritectic steel)和具有等于或大于約0.17重量％的碳含量的超包晶鋼(hyper-peritectic steel)。質(zhì)量缺陷在任何鋼種中都可能產(chǎn)生，而在亞包晶鋼中尤其常見。這可以歸因于，亞包晶鋼導(dǎo)致δ向γ轉(zhuǎn)變，在完全凝固后在堅固殼層中有大的體積變化，這與超包晶鋼不同，并且這種變型導(dǎo)致大的殼層收縮。
在具有更低的鑄造速率的鑄造條件中和/或在初軋鋼坯截面尺寸更大時，上述問題更常見。這可以歸因于在具有更低的鑄造速率的鑄造條件中或者在初軋鋼坯截面尺寸更大時，凝固收縮量增加更多。盡管如此，在常規(guī)結(jié)晶器設(shè)計中幾乎不考慮凝固收縮量的差別。
作為解決上述問題并且提高初軋鋼坯的表面質(zhì)量的認真研究，本發(fā)明的發(fā)明人注意到彼此緊密聯(lián)系的如下各項。
第一點是結(jié)晶器的內(nèi)表面形狀。具體而言，將結(jié)晶器的內(nèi)表面形狀從同以前一樣的均勻傾斜的表面改變?yōu)槎嗉墐A斜的表面。
在圖6中顯示了常規(guī)結(jié)晶器內(nèi)表面的傾斜度(虛線)和初軋鋼坯寬度的收縮(點劃線)。根據(jù)該圖，初軋鋼坯的收縮量具有隨著具有絕熱作用的殼層的生長(變厚)而變化(變鈍)的特性，并且作為常規(guī)結(jié)晶器內(nèi)表面決不會均勻地變化。因此，將內(nèi)表面形狀改變?yōu)槎嗉墐A斜的表面，使得結(jié)晶器的內(nèi)表面的傾斜度與初軋鋼坯的實際收縮方式盡可能相匹配。
第二點是用于連續(xù)鑄造的結(jié)晶器保護渣的組分。
第三點是鑄造條件如結(jié)晶器保護渣的種類和鑄造速率與斜表面的斜率的關(guān)系。
第四點是鋼液的逆流，該逆流除了將熱量供應(yīng)到鋼液表面附近的作用外，還具有使鋼液表面波動的特性。
將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。圖1是結(jié)晶器的垂直截面圖并且圖2是所述結(jié)晶器的俯視圖。
在該實施方案中，計劃采用結(jié)晶器1的初軋鋼坯(或所謂初軋鋼坯或鋼坯)具有基本上矩形的截面形狀，其中構(gòu)成截面外圍的每一邊的長度不小于120mm并且縱橫比不小于1.0至不大于2.0。根據(jù)實際操作情況確定這種初軋鋼坯的形狀和尺寸。
從第一觀點出發(fā)，如圖1所示，在結(jié)晶器1內(nèi)側(cè)以從上至下的順序形成斜率不同的第一斜表面2和第二斜表面3。據(jù)此，如圖6所示，結(jié)晶器1的內(nèi)表面可以容易地緊密配合到非均勻凝固和收縮的初軋鋼坯的外表面上。稍后將描述斜率。
由于下述原因，在結(jié)晶器1中，設(shè)定第一斜表面2和第二斜表面3之間的邊界位置4基于結(jié)晶器上端1u向下的距離為不小于0.2m并且不大于0.4m。優(yōu)選第一斜表面2和第二斜表面3在邊界位置4略帶圓度地相互平滑連接。
盡管在該實施方案中的結(jié)晶器1是所謂2-級錐形結(jié)晶器，但是還包含另外的第三斜表面的結(jié)構(gòu)也是可以想到的。然而，從實際操作的情況如結(jié)晶器工作成本和維護管理出發(fā)，最優(yōu)選2級錐形結(jié)晶器。
改裝結(jié)晶器1使得可以通過電磁力的作用攪拌其中連續(xù)儲存的鋼液。據(jù)此，因為后述鋼液的逆流可以在結(jié)晶器1中平穩(wěn)地循環(huán)，所以可將熱量均勻地供應(yīng)到全部鋼液表面，使得下述結(jié)晶器保護渣可以穩(wěn)定地變成熔渣(熔化的)。
改裝結(jié)晶器1使得通過浸漬噴嘴5向其中灌入鋼液。在浸漬噴嘴5的下端部分鉆兩個鋼液排出口5a。
將適當?shù)慕Y(jié)晶器保護渣6加到結(jié)晶器1內(nèi)的鋼液表面。據(jù)此，結(jié)晶器保護渣6在接觸鋼液的部分中熔融以形成液相保護渣膜7(以下也簡稱為液相保護渣7)，并且在接觸結(jié)晶器1的部分中凝固以形成固相保護渣膜8(以下也簡稱為固相保護渣8)。
結(jié)晶器保護渣6(7、8)具有這樣的功能如潤滑結(jié)晶器內(nèi)部、控制結(jié)晶器內(nèi)部冷卻(鋼液熱除去控制)、絕熱和防止鋼液氧化、除去非金屬夾雜物等。
將在該實施方案中加入的結(jié)晶器保護渣6進行初步組分調(diào)整，使其具有不小于50重量％的CaO組分和SiO2組分的總含量和不大于11重量％的F(氟)含量(第二觀點)。
如上所述設(shè)定CaO組分和SiO2組分的總含量不小于50重量％的原因是結(jié)晶器保護渣6能以液相保護渣7或固相保護渣8的狀態(tài)展示優(yōu)選的作用，即促進絕熱和防止鋼液氧化、鋼液中的氣泡或夾雜物的吸收并且確保結(jié)晶器內(nèi)壁與殼層的潤滑性能。
使用保護渣的槍晶石(3CaO，2SiO2，CaF3)的晶體沉析物控制熱量。因為槍晶石直接從液相析出，單獨的具有這種組成的保護渣有利于控制熱量，但是因為在液相中的固相夾雜物仍存在潤滑性能的問題。因此，設(shè)定結(jié)晶器保護渣的F含量不大于11％，使其小于在純槍晶石組成中的F含量。當F含量大于在純槍晶石組成中的F含量時，沉析物進入CaF2的主結(jié)晶區(qū)，從控制熱量的觀點出發(fā)，其不可能是所述優(yōu)選晶體。過高F含量對連續(xù)鑄造機的設(shè)備的腐蝕不利或者具有環(huán)境上的缺點如增加氟的洗脫。
結(jié)晶器保護渣6可以包含約1.5至10％的C組分，所述C組分具有調(diào)整熔融速率的功能。
結(jié)晶器保護渣6可以包含堿金屬氧化物如Na2O、Li2O或K2O、或Al2O3。堿金屬氧化物等具有調(diào)整結(jié)晶器保護渣6的粘度或凝固溫度的功能。
在本發(fā)明中，結(jié)晶器保護渣的組成范圍(不小于50重量％的CaO組分和SiO2組分的總含量，和不大于11重量％的F(氟)組分含量)只是先決條件。本發(fā)明并不刻意從任一觀點出發(fā)限制優(yōu)化的結(jié)晶器保護渣的組成范圍。因此，通常使用的結(jié)晶器保護渣的組成在上述范圍內(nèi)。例如，在現(xiàn)有材料中，可以使用由32.2％的CaO、35.4％的SiO2、9.9％的Na2O、3.7％的MgO、5.0％的F組成的材料(凝固溫度1140℃)作為快冷-保護渣和由40.4％的CaO、33.3％的SiO2、8.0％的Na2O、0.7％的MgO和5.6％的F組成的材料(凝固溫度1165℃)作為慢冷-保護渣。在每種情況下，本發(fā)明的主要特征是根據(jù)使用的保護渣的種類改變條件如結(jié)晶器內(nèi)表面的斜率。
由于在實際操作中的原因，在該實施方案中，設(shè)定初軋鋼坯的鑄造速率(Vc)不小于0.5[m/分鐘]至不大于2.0[m/分鐘]。
例如為了對生產(chǎn)率有利，設(shè)定鑄造速率的下限為0.5[m/分鐘]，并且從防止拉漏(鋼液泄漏)的觀點出發(fā)，為了在結(jié)晶器中肯定形成具有足夠厚度的殼層，設(shè)定上限為2.0[m/分鐘]。
初軋鋼坯的收縮方式不但隨著鑄造速率，而且隨著使用的結(jié)晶器保護渣6的熱除去特性而變化很大。因此，根據(jù)使用的結(jié)晶器保護渣6逐一設(shè)定第一斜表面2的斜率和第二斜表面3的斜率是合理的。
即，當在鑄造中加入的結(jié)晶器保護渣6具有小于1.1的堿度或者低于1100℃的凝固溫度時，設(shè)定第一斜表面2的斜率(TRu[％/m])和第二斜表面3的斜率(TRd[％/m])在滿足下式(1)和(2)的范圍內(nèi)。
4.4-1.95×Vc≤TRu≤6.06-2.5×Vc...(1)
0.92-0.3×Vc≤TRd≤1.18-0.4×Vc ...(2)另一方面，當結(jié)晶器保護渣6具有等于或大于1.1的堿度和等于或大于1100℃的凝固溫度時，設(shè)定第一斜表面2的斜率和第二斜表面3的斜率在滿足下式(3)和(4)的范圍內(nèi)。
2.23-1.05×Vc≤TRu≤3.18-1.4×Vc ...(3)0.55-0.2×Vc≤TRd≤0.77-0.25×Vc ...(4)“堿度”指值[-]，該值通過將轉(zhuǎn)化為CaO含量[重量％]的結(jié)晶器保護渣中的總Ca含量值除以轉(zhuǎn)化為SiO2含量[重量％]的其中的總Si含量值而得到。
“凝固溫度”指結(jié)晶器保護渣從液相變?yōu)楣滔嗟臏囟取?br> 當“堿度”和“凝固溫度”更低時，殼層冷卻更快(熱除去更快)，因為在固相保護渣8中沉析的晶體減少，導(dǎo)致抗傳熱性降低。另一方面，當“堿度”和“凝固溫度”更高時，殼層冷卻更慢(熱除去更慢)，因為盡管具有良好的潤滑性能的液相保護渣7不足，但是含有晶體的固相保護渣8的厚度增加，從而增加抗傳熱性。
在本說明書中，以下具有小于1.1的堿度或低于1100℃的凝固溫度的結(jié)晶器保護渣6稱為快冷保護渣6f，并且具有等于或大于1.1的堿度或者等于或大于1100℃的凝固溫度的結(jié)晶器保護渣6稱為慢冷保護渣6s。通常，快冷保護渣6f用于低碳鋼和亞包晶鋼的鑄造，而慢冷保護渣6s用于亞包晶鋼的鑄造。
例如，當鑄造速率為1.5m/分鐘時，正好在鋼液表面下的快冷保護渣6f的局部熱流速率大于2.0MW/m2。另一方面，當鑄造速率為1.5m/分鐘時，正好在鋼液表面下的慢冷保護渣6s的局部熱流速率不大于2.0MW/m2。
基于下式確定“斜率”。
(斜率)＝(W入口-W出口)/W出口)/H×100 ...(A)其中W表示結(jié)晶器寬度，以W入口表示在斜表面上端的結(jié)晶器寬度，W出口表示在斜表面下端的結(jié)晶器寬度，并且H是斜表面的垂直距離。
因此，通過下式(參考圖1)可以確定第一斜表面2的斜率(TRu[％/m])。
TRu＝((Wu/Wm)-1)/H1×100
其中Wu是在結(jié)晶器1上端的結(jié)晶器寬度，Wm是在邊界位置4的結(jié)晶器寬度，并且H1是斜表面2的垂直距離。
類似地，可以通過下式確定第二斜表面3的斜率(TRd[％/m])。
TRd＝((Wm/Wd)-1)/H2×100其中Wd是在結(jié)晶器1下端的結(jié)晶器寬度，并且H2是第二斜表面3的垂直距離。
如上所述，基于使用的結(jié)晶器保護渣6的種類(快冷保護渣6f或慢冷保護渣6s)和鑄造速率設(shè)定第一斜表面2和第二斜表面3的斜率范圍。
然后將描述浸漬噴嘴5。圖3是浸漬噴嘴的垂直截面圖。
如該圖所示，鋼液排出口5a、5a具有基本上矩形的截面形狀，并且將其鉆孔以具有預(yù)定排出角θ。除非另外規(guī)定，否則“排出角θ”指鋼液排出口5a、5a的中心線基于水平線的傾斜度，其中水平線為0°(參照)，垂直向上的方向為正并且垂直向下的方向為負。
更具體而言，當鑄造速率不大于0.7[m/分鐘]時，設(shè)定鋼液排出口5a、5a的排出角θ為不小于-5°至不大于35°。換句話說，在此情況下，基于水平線以不小于0°至不大于5°的向上傾斜的傾斜度或者以不小于0°至不大于35°的向下傾斜的傾斜度鉆有鋼液排出口5a、5a。
另一方面，當鑄造速率大于0.7[m/分鐘]時，設(shè)定排出口θ不小于10°至不大于35°。換句話說，在此情況下，基于水平線以不小于10°至不大于35°的向下傾斜的傾斜度鉆有鋼液排出口5a、5a。
設(shè)定鋼液排出口5a、5a的孔面積S為不小于2500mm2至小于6400mm2。“孔面積”指在圖3所示鋼液排出口5a、5a的鉆孔方向視圖中鋼液排出口5a、5a的開口面積。
鋼液排出口5a、5a的排出角θ和孔面積S與圖1中以彎箭頭表示的鋼液的逆流存在緊密關(guān)系。
更具體而言，當排出角θ更小時和/或當孔面積S更小時，逆流的排出方向更靠近鋼液表面一側(cè)和/或逆流的排出流速增加更多，由此還將更多熱量供應(yīng)到鋼液表面，而鋼液表面波動更厲害。
類似地，當排出角θ更大時和/或當孔面積S更大時，逆流的排出方向離鋼液表面一側(cè)更遠和/或逆流的排出流速降低更多，由此鋼液表面變得溫和，表面波動最小，而供應(yīng)到鋼液表面的熱量減少。
本發(fā)明人進行的驗證試驗(表5至7)澄清了這種表面波動或者稍后描述的框(凝固物，厚重物)的形成對上述凝固滯后產(chǎn)生極大的影響。
因此，如上所述合理地設(shè)定排出角θ和孔面積S，使得可將足夠熱量供應(yīng)到鋼液表面附近以防止框形成并且使得鋼液表面不過于波動。
將描述該實施方案的操作。
如圖1所示，通過浸漬噴嘴5的連續(xù)鉆入結(jié)晶器1的鋼液由于結(jié)晶器1內(nèi)表面的冷卻作用開始從外圍凝固形成殼層，并且還將其以恒定的鑄造速率向下拉。上述結(jié)晶器保護渣6(液相保護渣7和固相保護渣8)被擠到結(jié)晶器1和殼層之間并且展示其功能如潤滑作用。
此時，在增加適當?shù)恼袷?振動)的情況下操作結(jié)晶器1以繼續(xù)穩(wěn)定的鑄造作業(yè)，同時防止初軋鋼坯卡住結(jié)晶器。因此，在鑄造機上基本上周期性地留下振蕩痕跡。
順帶提到，因為殼層還相當薄并且通過結(jié)晶器1熱除去困難，所以如圖6的點劃線所示，初軋鋼坯在鑄造的起始階段中(在結(jié)晶器上端一側(cè))快速收縮。這種快速收縮根據(jù)殼層的生長隨時間而變穩(wěn)定(鈍化)。
當通過改變操作條件降低結(jié)晶器內(nèi)的水平面并且凝固起始點在第一斜表面2和第二斜表面3之間的邊界位置4以外時，導(dǎo)致突然熱收縮的位置從設(shè)為急劇傾斜表面的第一斜表面3的區(qū)域轉(zhuǎn)移，并且在初軋鋼坯和結(jié)晶器1之間形成導(dǎo)致凝固滯后的上述間隙(參考圖5)。
另一方面，因為鋼液表面的高度被有意升高和降低以避免浸漬噴嘴5的局部熔接損失(參考圖1中的P)，或者由于水平面波動而升高和降低，所以還以同樣方式升高和降低使突然凝固收縮穩(wěn)定的點。
因此，設(shè)定邊界位置4，使其基于結(jié)晶器上端1u向下的距離為不小于0.2m以在到達邊界位置4之前確保穩(wěn)定突然凝固收縮，換句話說，在到達邊界位置4之前的階段中使殼層充分且肯定生長。
考慮到結(jié)晶器保護渣層的厚度變化，設(shè)定邊界部分4離結(jié)晶器上端1u的最小距離為0.2m。
然而，當設(shè)定邊界位置4基于結(jié)晶器上端1u向下的距離大于0.4m時，表面傾斜度的變化對在起始階段中大的凝固收縮沒有影響，由此結(jié)晶器的傾斜度不與初軋鋼坯的實際收縮相對應(yīng)。因此，設(shè)定邊界位置4基于結(jié)晶器上端1u向下的距離不大于0.4m。
當通過使用單個結(jié)晶器1以多種不同的鑄造條件實施連續(xù)鑄造時，從實際操作的觀點出發(fā)，優(yōu)選以如下方法進行連續(xù)鑄造。
即，在分別基于多種鑄造條件獨立確定的斜率范圍組內(nèi)存在重復(fù)范圍時，將第一斜表面2或者第二斜表面3的斜率設(shè)定在該重復(fù)范圍內(nèi)。
另一方面，在分別基于多種鑄造條件獨立確定的斜率范圍組內(nèi)不存在重復(fù)范圍時，基于更大鑄造速率確定的斜率范圍優(yōu)先(適合)作為第一斜表面2或第二斜表面3的斜率范圍。即，滿足式(3)的范圍比滿足式(1)的范圍優(yōu)先(適合)，并且滿足式(4)的范圍比滿足式(2)的范圍優(yōu)先(適合)。
基于能使初軋鋼坯收縮最小化的條件設(shè)定斜率。
據(jù)此，在確保盡量抑制在初軋鋼坯的角部分的凝固滯后的同時，可以抑制上述初軋鋼坯在結(jié)晶器1上的抗拉性、結(jié)晶器1的磨損、在初軋鋼坯的角部分的錠角打磨。
抗拉性、磨損和錠角打磨相互緊密影響。
在多個鑄造條件中還包括Vc。當存在多個Vc值時，用于確定斜率的Vc值是其中最大一個，并且適用于式(3)和(4)?？紤]到鑄造的穩(wěn)定性，優(yōu)選確定該條件以可使斜率盡量最小化。
盡管在上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是可對所述實施方案進行如下修改并實施。
例如，可以以所謂的結(jié)晶器寬度按需變化型構(gòu)成結(jié)晶器1，所述結(jié)晶器寬度按需變化型在需要時能改變結(jié)晶器寬度Wu、Wm和Wd。據(jù)此，還可以實現(xiàn)對各種鑄造條件的靈活響應(yīng)(參考式(1)至(4))。
盡管在將構(gòu)成結(jié)晶器1內(nèi)表面的第一斜表面2(四個面)全部設(shè)定為相同斜率的假設(shè)上描述了上述實施方案，但是還可以不限于此，在示于圖8和10的適當斜率范圍內(nèi)的彼此不同的斜率也是合適的。這也同樣適用于第二斜表面3(參考圖9和11)。
然后將描述本發(fā)明的實施例。上述數(shù)字范圍的每一個均得到下面描述的實施例1至3的合理支持。
該實施例是為了驗證上述第三觀點而實施的試驗。第三觀點是鑄造條件如結(jié)晶器保護渣6的種類和鑄造速率與斜表面的傾斜度的相關(guān)性。
在該實施例中，將在結(jié)晶器1上端的結(jié)晶器寬度(參考圖2和5)設(shè)定為600mm×380mm。因此，將要被鑄造的初軋鋼坯的截面縱橫比為約1.6。
將快冷保護渣6f加到結(jié)晶器1內(nèi)的鋼液表面。將快冷保護渣6f進行初步組分調(diào)整使其堿度大于0.6且小于1.1，或者凝固溫度大于900℃且小于1100℃。
作為將要被鑄造的鋼種，使用具有約0.12重量％的C組分含量的亞包晶鋼。
設(shè)定浸漬噴嘴5的鋼液排出口5a、5a的排出角為20°。即，在基于水平線向下20°鉆有鋼液排出口5a、5a。
將鋼液排出口5a、5a的孔面積S設(shè)定為3600mm2。
將浸漬噴嘴5在鋼液中的浸漬深度設(shè)定為約80至130mm。
此外，將中間包中的鋼液的溫度和液相線溫度之差設(shè)定為約5至25℃，所述中間包在灌入之前暫時保留將要被灌入到結(jié)晶器1中的鋼液。
此外，結(jié)晶器1配置有沒有顯示的用于攪拌結(jié)晶器1內(nèi)的鋼液的電磁攪拌工具(線圈等)，并且設(shè)定電磁攪拌工具的攪拌功率使得在空的結(jié)晶器1內(nèi)表面上的磁通密度為約400至800高斯。
表1涉及結(jié)晶器1的寬表面一側(cè)并且表2涉及其窄表面一側(cè)。
在第一斜表面和第二斜表面之間的邊界位置基于結(jié)晶器上端向下的距離為0.4m。
(寬表面)
(窄表面)

在表1和2中，基于凝固滯后程度進行“評價”。具體而言，在該實施例中，如下定義凝固滯后程度(％)并且基于這種凝固滯后程度評價每一個試驗。
垂直于縱向切割鑄造后的初軋鋼坯，并且測量離圖7所示截面中出現(xiàn)的殼層的生長痕跡一側(cè)的距離。更具體而言，測量殼層的生長痕跡最靠近一側(cè)的點(標記XX)處的距離X和距離最靠近點XX的角部分Z為75mm的點(標記YY)處的距離Y。
通過下式定義凝固滯后程度(％)。
凝固滯后程度(％)＝100×(Y-X)/Y[評價標準]因為在初軋鋼坯的角部分幾乎沒有垂直裂紋(以下也稱為角垂直裂紋)的風險，所以將不大于10％的凝固滯后程度評價為◎。
因為有小于1mm的細微角垂直裂紋的風險，將大于10％至20％的凝固滯后程度評價為○。
因為有不小于1mm的角垂直裂紋的風險，將大于20％至30％的凝固滯后程度評價為△。
在不小于30％的凝固滯后程度，不小于1mm的角垂直裂紋的可能性增加。因為初軋鋼坯在結(jié)晶器上的抗拉性增加或者在振蕩痕跡的角部分的所謂錠角打磨的風險，將具有大的斜表面角度的情況評價為×。
圖8是顯示表1和2的結(jié)果的只關(guān)注于第一斜表面而繪制的圖，并且圖9是顯示表1和2的結(jié)果的只關(guān)注于第二斜表面而繪制的圖。
根據(jù)圖8和9發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選在快冷保護渣6f的使用中第一斜表面2的斜率(TRu[％/m])和第二斜表面3的斜率(TRd[％/m])在滿足式(1)和(2)的范圍內(nèi)。
4.4-1.95×Vc≤TRu≤6.06-2.5×Vc ...(1)0.92-0.3×Vc≤TRd≤1.18-0.4×Vc ...(2)在圖8和9中，將多個試驗中評價最高的試驗的評價作為代表繪圖，所述多個試驗是基于相同鑄造速率和相同斜率進行的。
該實施例的驗證試驗與實施例1中基本上相同，不同之處在于將慢冷保護渣6s代替快冷保護渣6f加到結(jié)晶器1內(nèi)的鋼液表面。將慢冷保護渣6s進行初步組分調(diào)整使其堿度大于1.1或者凝固溫度大于1100℃。
表3涉及結(jié)晶器1的寬表面一側(cè)并且表4涉及其窄表面一側(cè)。
在第一斜表面和第二斜表面之間的邊界位置基于結(jié)晶器上端向下的距離為0.4m。
(寬表面)
(窄表面)

圖10是顯示在表3和4中的結(jié)果的只關(guān)注于第一斜表面而繪制的圖，并且圖11是顯示在表3和4中的結(jié)果的只關(guān)注于第二斜表面而繪制的圖。
根據(jù)圖10和11發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選在慢冷保護渣6s的使用中第一斜表面2的斜率(TRu[％/m])和第二斜表面3的斜率(TRd[％/m])在滿足下述式(3)和(4)的范圍內(nèi)。
2.23-1.05×Vc≤TRu≤3.18-1.4×Vc ...(3)
0.55-0.2×Vc≤TRd≤0.77-0.25×Vc ...(4)在圖10和11中，將多個試驗中評價最高的試驗的評價作為代表繪圖，所述多個試驗是基于相同鑄造速率和相同斜率進行的。
該實施例是為了驗證上述第四觀點而實施的試驗。第四觀點涉及鋼液的逆流，該逆流除將熱量供應(yīng)到鋼液表面附近的作用以外，還具有使鋼液表面波動的性質(zhì)。
該實施例的驗證試驗與實施例1中基本上相同，不同之處在于將慢冷保護渣6s代替快冷保護渣6f加到結(jié)晶器1內(nèi)的鋼液的表面。將慢冷保護渣6s進行初步組分調(diào)整，使其堿度大于1.1且小于2.5，并且凝固溫度大于1100℃且小于1270℃。
作為在該實施例中將要被鑄造的鋼種，類似于實施例1使用具有約0.12重量％的C組分含量的亞包晶鋼。
表5、6和7涉及這樣的試驗，所述試驗在分別設(shè)定示于圖10和11中的適當斜率范圍內(nèi)的基本上的中間值、在相同范圍內(nèi)的上限值和在相同范圍內(nèi)的下限值為第一斜表面2和第二斜表面3的傾斜度的同時而實施。
在第一斜表面和第二斜表面之間的邊界位置基于結(jié)晶器上端向下的距離為0.4m。




在表5至7的鋼液表面波動/漂移一欄中，將這樣的試驗，其中1分鐘內(nèi)的水平面波動小于±5mm并且水平面的平坦度規(guī)則地小于10mm評價為“○”，而將這樣的試驗，其中水平面波動不小于±5mm或者水平面的平坦度不是規(guī)則地小于10mm評價為“×”。
在表5至7的“框”一欄具有“×”的試驗中，在鋼液表面附近鋼液凝固產(chǎn)生凝固物質(zhì)，或者除產(chǎn)生凝固物質(zhì)以外，在鋼液表面附近還使結(jié)晶器保護渣6不完全變成熔渣(熔化的)，從而與凝固物質(zhì)結(jié)合形成框(厚重物質(zhì))。另一方面，在具有“○”的試驗中，既不形成凝固物質(zhì)也不形成框。
據(jù)信在鋼液表面附近鋼液凝固或者結(jié)晶器保護渣6沒有完全變成熔渣(熔化的)的原因是沒有將足夠熱量供應(yīng)到鋼液表面附近。
在表5至7的“綜合評價”中，除評價“水平面波動/漂移”和“框”的產(chǎn)生等以外，還綜合評價凝固滯后程度、角垂直裂紋等。
如表5至7所示，對鑄造速率為0.5[m/分鐘]、0.6[m/分鐘]、0.7[m/分鐘]、0.9[m/分鐘]、1.0[m/分鐘]和1.5[m/分鐘]的所有情況進行廣泛和詳細的檢測。
根據(jù)表5至7發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選設(shè)定鋼液排出口5a、5a的孔面積S為不小于2500m2至小于6400mm2。
根據(jù)表5至7發(fā)現(xiàn)，當鑄造速率增加時，鋼液排出口5a、5a排出角θ的優(yōu)選范圍的下限值增加(在基于水平線以向下傾斜方向為正向的情況下)。
根據(jù)表5至7還發(fā)現(xiàn)，通過同時考慮以下(1)至(3)的全部(1)結(jié)晶器形狀(兩階錐形的形狀)、(2)根據(jù)結(jié)晶器保護渣6的熱除去特性的斜表面2和3的斜率和(3)浸漬噴嘴5的形狀，可以抑制導(dǎo)致角垂直裂紋的凝固滯后。
根據(jù)表5至7發(fā)現(xiàn)，因為如圖6和7所示分別驗證了由式(3)和(4)表示的上限值和下限值，并說明其綜合評價令人滿意，從而表示第一斜表面2和第二斜表面3的各自斜率的適當范圍的式(3)和(4)可以得到合理支持。
對于式(1)和(2)，進行與表5和7中相同的驗證試驗，從而式(1)和(2)也得到合理證實。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)鑄造法，該連續(xù)鑄造法使用加入到結(jié)晶器中的結(jié)晶器保護渣，所述結(jié)晶器保護渣被調(diào)整至具有不小于50重量％的CaO組分和SiO2組分總含量和不大于11重量％的F組分含量，以不小于0.5[m/分鐘]至不大于2.0[m/分鐘]的鑄造速率(Vc[m/分鐘])連續(xù)鑄造具有基本上為矩形的截面的初軋鋼坯，其中構(gòu)成所述截面外圍的每邊的長度不小于120mm并且縱橫比為不小于1.0至不大于2.0，所述方法包括在所述結(jié)晶器內(nèi)側(cè)以從上至下的順序安置具有不同斜率的第一斜表面和第二斜表面；當所述結(jié)晶器保護渣的堿度小于1.1或者所述結(jié)晶器保護渣的凝固溫度低于1100℃時，在滿足下式(1)和(2)的范圍內(nèi)設(shè)定所述第一斜表面的斜率(TRu[％/m])和所述第二斜表面的斜率(TRd[％/m])；當所述結(jié)晶器保護渣的堿度等于或大于1.1并且所述結(jié)晶器保護渣的凝固溫度等于或高于1100℃時，在滿足下式(3)和(4)的范圍內(nèi)設(shè)定所述第一斜表面的斜率和所述第二斜表面的斜率；設(shè)定所述第一斜表面和所述第二斜表面之間的邊界位置，使其基于所述結(jié)晶器上端向下的距離為不小于0.2m并且不大于0.4m；在用于將鋼液灌入所述結(jié)晶器的浸漬噴嘴的下端部分鉆至少兩個鋼液排出口；設(shè)定所述鋼液排出口的孔面積為不小于2500mm2至小于6400mm2；當所述鑄造速率不大于0.7[m/分鐘]時，設(shè)定所述鋼液排出口的排出角基于水平線向上傾斜不小于0°至不大于5°或者向下傾斜不小于0°至不大于35°；并且當所述鑄造速率大于0.7[m/分鐘]時，設(shè)定所述鋼液排出口的排出角基于水平線向下傾斜不小于10°至不大于35°，4.4-1.95×Vc≤TRu≤6.06-2.5×Vc...(1)0.92-0.3×Vc≤TRd≤1.18-0.4×Vc...(2)2.23-1.05×Vc≤TRu≤3.18-1.4×Vc ...(3)0.55-0.2×Vc≤TRd≤0.77-0.25×Vc...(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)鑄造法，其中，在使用單個結(jié)晶器以多種不同鑄造條件實施連續(xù)鑄造的過程中，在分別基于所述多種鑄造條件獨立確定的斜率范圍組內(nèi)存在重復(fù)范圍時，在所述重復(fù)范圍內(nèi)設(shè)定所述第一斜表面或者所述第二斜表面的斜率，并且當在分別基于所述多種鑄造條件獨立確定的所述斜率范圍組內(nèi)不存在重復(fù)范圍時，基于更大的鑄造速率確定的斜率范圍優(yōu)先作為所述第一斜表面或者所述第二斜表面的斜率范圍，其中滿足式(3)的范圍優(yōu)先于滿足式(1)的范圍，并且滿足式(4)的范圍優(yōu)先于滿足式(2)的范圍。
全文摘要
在結(jié)晶器內(nèi)部安置第一斜表面和第二斜表面以構(gòu)成所謂的兩階錐形結(jié)晶器。將結(jié)晶器保護渣調(diào)整至具有不小于50重量％的CaO組分和SiO
文檔編號B22D11/111GK1974063SQ20061016314
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者中田等, 小林高, 隅田一毅 申請人:株式會社神戶制鋼所