本發(fā)明涉及對(duì)在連鑄坯的厚度中心部產(chǎn)生的成分偏析、即中心偏析進(jìn)行抑制的鋼的連續(xù)鑄造方法。

背景技術(shù)：

在鋼的連續(xù)鑄造中，在凝固的最終過程中，未凝固鋼液(稱作“未凝固層”)隨著凝固收縮而被吸引，從而產(chǎn)生未凝固鋼液朝向鑄坯的拉拔方向的流動(dòng)。在該未凝固層中，碳(c)、磷(p)、硫(s)、錳(mn)等溶質(zhì)元素濃化，如果該濃化鋼液向鑄坯中心部流動(dòng)并在此處凝固，則發(fā)生所謂的中心偏析。作為導(dǎo)致凝固末期的濃化鋼液流動(dòng)的重要原因，除了上述的凝固收縮外，還可以列舉出因鋼液靜壓所引起的鑄坯在輥間的膨脹、或者鑄坯支承輥的輥調(diào)整的不匹配。

該中心偏析使得鋼制品、特別使得厚鋼板的質(zhì)量惡化。例如，在石油輸送用或天然氣輸送用的線管材中，由于酸氣的作用而以中心偏析為起點(diǎn)發(fā)生氫致裂紋。另外，在海洋結(jié)構(gòu)物、貯存槽、石油罐等中，也會(huì)發(fā)生同樣的問題。而且，近年來，對(duì)于鋼材的使用環(huán)境，多要求在更低的溫度、或者更強(qiáng)的腐蝕環(huán)境這樣嚴(yán)酷的環(huán)境中使用，使鑄坯的中心偏析降低的重要性日益高漲。

因此，提出了多個(gè)從連續(xù)鑄造工序至到達(dá)軋制工序?yàn)橹故硅T坯的中心偏析降低或無害化的對(duì)策。其中，已知將內(nèi)部具有未凝固層的連鑄坯在連續(xù)鑄造機(jī)內(nèi)壓下的“凝固末期輕壓下方法”在改善中心偏析上特別有效。在此，“凝固末期輕壓下方法”是指如下的方法：在鑄坯的凝固結(jié)束位置附近配置多個(gè)壓下輥，利用該壓下輥，將連續(xù)鑄造中的鑄坯以與凝固收縮量相當(dāng)?shù)某潭鹊膲合滤俣戎饾u壓下，抑制鑄坯中心部處的空隙的產(chǎn)生和濃化鋼液的流動(dòng)，由此抑制鑄坯的中心偏析。

為了利用該凝固末期輕壓下方法有效地防止中心偏析的發(fā)生，在鑄坯的最終凝固期間中適當(dāng)?shù)卦O(shè)定賦予輕壓下的期間的開始與結(jié)束的時(shí)刻、以及此時(shí)的壓下量是關(guān)鍵，提出了各種設(shè)定方法。

例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了如下的連續(xù)鑄造方法：在連鑄坯的末期凝固部對(duì)鑄坯施加輕壓下的連續(xù)鑄造方法中，通過開始?jí)合聲r(shí)的鑄坯表面溫度和壓下位置處的鑄坯的未凝固層厚度，來規(guī)定鑄坯在被賦予輕壓下的區(qū)間內(nèi)的每單位時(shí)間的壓下量。

在專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中提出了如下的連續(xù)鑄造方法：在一邊借助多個(gè)輥對(duì)將下述的區(qū)域壓下一邊進(jìn)行連續(xù)鑄造的連續(xù)鑄造中，越是接近鑄坯的厚度中心部的固相率變大的鑄造方向下游側(cè)，就越增大鑄坯的壓下速度，其中，所述區(qū)域是，從成為大方坯(ブルーム鋳片)的厚度中心部的固相率相當(dāng)于0.1至0.3的溫度的時(shí)刻起，至成為大方坯的厚度中心部的固相率相當(dāng)于流動(dòng)極限固相率的溫度的時(shí)刻為止的區(qū)域。

另外，在專利文獻(xiàn)4中提出了如下的連續(xù)鑄造方法：在一邊對(duì)鑄造中的鑄坯施加壓下力一邊進(jìn)行連續(xù)鑄造的鋼的連續(xù)鑄造中，根據(jù)鑄坯的垂直于長(zhǎng)度方向的截面形狀的信息和該截面中的未凝固部形狀的信息，來設(shè)定或調(diào)整壓下條件。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平8-132203號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平3-90263號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平3-90259號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2003-71552號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

但是，本發(fā)明者獲得了如下的經(jīng)驗(yàn)性的發(fā)現(xiàn)：在應(yīng)用了凝固末期輕壓下方法的板坯(スラブ鋳片)的連續(xù)鑄造中，在所鑄造的鑄坯的厚度不同的情況下，應(yīng)該開始進(jìn)行輕壓下的時(shí)刻和應(yīng)該結(jié)束輕壓下的時(shí)刻不受鑄坯厚度影響而不發(fā)生變化，但是，對(duì)鑄坯賦予壓下力的范圍(稱作“輕壓下帶”)中的最優(yōu)的壓下速度對(duì)應(yīng)于鑄坯厚度而變化。

板坯的厚度由軋制后的鋼制品的厚度、和該鋼制品在規(guī)格上所需要的軋制時(shí)的壓下比(鑄坯厚度/鋼制品厚度)來決定。因此，在設(shè)定了新的鋼制品的規(guī)格的情況下，對(duì)應(yīng)于該規(guī)格設(shè)定鑄坯的厚度。對(duì)于設(shè)定了的厚度的鑄坯，在此前沒有應(yīng)用凝固末期輕壓下方法進(jìn)行鑄造的情況下，需要重新設(shè)定對(duì)該鑄坯厚度來說最優(yōu)的、輕壓下中的壓下速度。因此，每次都要通過將輕壓下帶的壓下斜度設(shè)定為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)機(jī)下的鑄造實(shí)驗(yàn)來預(yù)先決定最優(yōu)壓下斜度，從而存在需要花費(fèi)大量的時(shí)間和費(fèi)用的問題。即，課題在于實(shí)現(xiàn)如下的方法，該方法是簡(jiǎn)便地求取與板坯的厚度相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)的輕壓下的壓下斜度的方法。

在此，“壓下斜度”是以相對(duì)的輥的輥間間隔(稱作“輥開度”)隨著朝向鑄造方向下游側(cè)而依次變窄的方式設(shè)定的輥開度的狀態(tài)，通常以每1m的輥開度的收窄量(mm/m)來表示。將該壓下斜度(mm/m)和鑄坯拉拔速度(m/min)相乘所得到的值成為壓下速度(mm/min)。

因此，本發(fā)明者立足于所要解決的上述課題的觀點(diǎn)，檢驗(yàn)了前述的在先技術(shù)文獻(xiàn)的有用性。

專利文獻(xiàn)1著眼于鑄坯的未凝固層厚度，來作為用于有效地實(shí)施輕壓下的指標(biāo)。這基于如下的知識(shí)：根據(jù)專利文獻(xiàn)1，越是鑄造下游側(cè)的壓下、即鑄坯的未凝固層厚度較小的狀態(tài)下的壓下，則通過壓下輥設(shè)定的壓下量被傳遞至鑄坯的固液界面的比例(以下，稱作“壓下效率”)越小。可是，根據(jù)本發(fā)明者的經(jīng)驗(yàn)，中心偏析變得顯著的區(qū)域是未凝固層厚度為大約10mm以下的鑄坯中心部的區(qū)域。根據(jù)專利文獻(xiàn)1的圖1所示的未凝固層厚度d和每單位時(shí)間的必要壓下速度之間的關(guān)系，在未凝固層厚度為10mm和0mm時(shí)，必要壓下速度的差異高達(dá)10％左右。另外，在專利文獻(xiàn)1的[實(shí)施例]中僅記載了1種鑄坯厚度(250mm)的試驗(yàn)結(jié)果，不清楚該專利文獻(xiàn)1所記載的最優(yōu)壓下條件是否在不同的鑄坯厚度的情況下也有效。

在專利文獻(xiàn)2、3中，用于試驗(yàn)的鑄坯的尺寸涉及厚度×寬度為300mm×500mm、162mm×162mm、380mm×560mm這3種尺寸，但這都是關(guān)于大方坯的輕壓下鑄造。在大方坯中，鑄坯的與拉拔方向垂直的截面的寬度與厚度之比(寬度/厚度)比板坯小，因此，凝固末期的輕壓下的壓下效率比板坯小。相應(yīng)地，越是接近凝固末期，壓下量的設(shè)定就變得越大，與專利文獻(xiàn)1的板坯下的例子比較，壓下量的設(shè)定變大約2～3倍的程度。其壓下條件無法直接應(yīng)用于板坯的輕壓下。

另外，在專利文獻(xiàn)1～3中，由于沿著鑄造的拉拔方向使輕壓下帶中的壓下斜度變化，因此，鑄坯支承輥的輥開度的設(shè)定比較復(fù)雜，為了在實(shí)機(jī)下實(shí)現(xiàn)所述設(shè)定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)也必然變得復(fù)雜。

在專利文獻(xiàn)4中，雖然大方坯是對(duì)象，但卻是利用鑄坯的與長(zhǎng)度方向垂直的截面形狀的信息、即鑄坯的寬度和厚度來設(shè)定輕壓下條件?？墒?，在專利文獻(xiàn)4中，將鑄坯的寬度與厚度之比作為基準(zhǔn)值，根據(jù)鑄坯的未凝固部分的寬度與厚度之比相對(duì)于所述基準(zhǔn)值的變化量，來設(shè)定輕壓下條件，而不是使用鑄坯的厚度本身的值來設(shè)定壓下條件。這是因?yàn)椋涸诖蠓脚鞯那闆r下，根據(jù)在連續(xù)鑄造機(jī)內(nèi)的鑄坯的上下面上的冷卻之比、或者在鑄坯的左右面上的冷卻之比，存在鑄坯的未凝固層的形狀在左右方向上變得扁平的情況、和在上下方向上變得扁平的情況這兩種情況，專利文獻(xiàn)4的目的在于，能夠應(yīng)對(duì)這兩種情況中的任意一種而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的輕壓下。

在被本發(fā)明者作為課題的板坯的情況下，鑄坯長(zhǎng)邊比鑄坯短邊大得多，不會(huì)引起未凝固層的扁平方向發(fā)生變化，始終在鑄坯的左右方向上扁平。因此，專利文獻(xiàn)4對(duì)本發(fā)明者的課題的有用性較小。

這樣，專利文獻(xiàn)1～4都無助于本發(fā)明者的課題的解決，需要開發(fā)新的手段。

本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于提供如下的鋼的連續(xù)鑄造方法：能夠?qū)?yīng)于板坯的厚度來設(shè)定輕壓下條件，由此能夠防止因壓下量不足所導(dǎo)致的鑄坯中心偏析的發(fā)生、和因過度的壓下量所導(dǎo)致的鑄坯內(nèi)部裂紋的發(fā)生。

用于解決問題的手段

用于解決上述課題的本發(fā)明的主旨如下。

[1]一種鋼的連續(xù)鑄造方法，一邊將鑄坯的厚度為160mm～350mm、寬度為1600mm～2400mm、且寬度與厚度之比(寬度/厚度)為4～15的鑄坯的下述區(qū)域在輕壓下帶中壓下一邊進(jìn)行連續(xù)鑄造，其中，所述區(qū)域是從成為鑄坯厚度中心部的固相率相當(dāng)于0.1的溫度的時(shí)刻起至成為鑄坯厚度中心部的固相率相當(dāng)于流動(dòng)極限固相率的溫度的時(shí)刻為止的區(qū)域，在所述輕壓下帶中配置有對(duì)鑄坯施加壓下力的多個(gè)鑄坯支承輥對(duì)，其特征在于，作為鑄造對(duì)象的鑄坯的厚度、所述輕壓下帶的壓下斜度以及鑄坯拉拔速度滿足下述的式(1)和下述的式(2)的關(guān)系，

0.3/(v×α)＜z＜1.5/(v×α)···(1)

α＝β×(d/do)+γ···(2)

其中，在式(1)和式(2)中，v是鑄坯拉拔速度(m/min)，α是厚度系數(shù)(無量綱)，z是壓下斜度(mm/m)，d是作為鑄造對(duì)象的鑄坯在鑄模正下方的厚度(mm)，do是基準(zhǔn)鑄坯在鑄模正下方的厚度(mm，do＝187mm)，β和γ是由作為鑄造對(duì)象的鑄坯的寬度w(mm)所決定的系數(shù)，在下面示出鑄坯的寬度w的各個(gè)范圍，

在1600≦w≦1800時(shí)，β＝-0.61，γ＝1.54，

在1800＜w≦2000時(shí)，β＝-0.60，γ＝1.57，

在2000＜w≦2200時(shí)，β＝-0.58，γ＝1.58，

在2200＜w≦2400時(shí)，β＝-0.53，γ＝1.54。

[2]根據(jù)上述[1]所述的鋼的連續(xù)鑄造方法，其特征在于，作為鑄造對(duì)象的鑄坯的厚度和鑄坯的總壓下量滿足下述的式(3)的關(guān)系，

rt＜(d/do)×(10/α)···(3)

其中，式(3)中的rt是鑄坯的總壓下量(mm)，d是作為鑄造對(duì)象的鑄坯在鑄模正下方的厚度(mm)，do是基準(zhǔn)鑄坯在鑄模正下方的厚度(mm，do＝187mm)，α是厚度系數(shù)(無量綱)。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，為了減輕板坯的中心偏析，在輕壓下帶中對(duì)連續(xù)鑄造中的鑄坯賦予與凝固收縮量相當(dāng)?shù)某潭鹊膲合铝縼磉B續(xù)鑄造大方坯時(shí)，以作為鑄造對(duì)象的鑄坯的厚度、輕壓下帶的壓下斜度以及鑄坯拉拔速度處于滿足上述式(1)和式(2)的關(guān)系的范圍內(nèi)的方式來設(shè)定壓下條件。由此，即使在鑄坯的厚度不同的情況下，也能夠簡(jiǎn)便地求出最優(yōu)的壓下條件，而無需花費(fèi)進(jìn)行由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的實(shí)機(jī)實(shí)驗(yàn)這樣大量的時(shí)間和費(fèi)用，從而能夠迅速地應(yīng)對(duì)多種規(guī)格的鋼制品制造的要求，在工業(yè)上起到了有益的效果。

附圖說明

圖1是在實(shí)施本發(fā)明時(shí)所使用的板坯連續(xù)鑄造機(jī)的側(cè)視概要圖。

圖2是示出板坯連續(xù)鑄造機(jī)的構(gòu)成輕壓下帶的輥段的一例的概要圖，并且是從連續(xù)鑄造機(jī)的側(cè)方觀察的概要圖。

圖3是從鑄坯的鑄造方向觀察圖2所示的輥段的概要圖，即與鑄造方向垂直的截面上的概要圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明具體地進(jìn)行說明。圖1是在實(shí)施本發(fā)明時(shí)所使用的板坯連續(xù)鑄造機(jī)的側(cè)視概要圖。

如圖1所示，在板坯連續(xù)鑄造機(jī)1中設(shè)置有鑄模5，該鑄模5用于注入鋼液9并使其凝固從而形成鑄坯10的外殼形狀。在該鑄模5的上方的規(guī)定的位置，設(shè)置有用于將從鐵水包(未圖示)供給的鋼液9中繼供給至鑄模5的中間罐2，在中間罐2的底部設(shè)置有用于調(diào)整鋼液9的流量的滑動(dòng)水口3，在該滑動(dòng)水口3的下表面設(shè)置有浸入式水口4。

另一方面，在鑄模5的下方，配置有由支承輥、引導(dǎo)輥和夾送輥構(gòu)成的多對(duì)鑄坯支承輥6。在沿鑄造方向相鄰的鑄坯支承輥6的間隙中，構(gòu)成有配置了噴水嘴或氣霧噴嘴等噴嘴(未圖示)的二次冷卻帶，鑄坯10構(gòu)成為借助從二次冷卻帶的噴嘴噴霧的冷卻水(也稱作“二次冷卻水”)一邊被拉拔一邊被冷卻。另外，在鑄造方向上的最終的鑄坯支承輥6的下游側(cè)，設(shè)置有用于搬送鑄造出的鑄坯10的多個(gè)輸送輥7，在該輸送輥7的上方配置有鑄坯切斷機(jī)8，所述鑄坯切斷機(jī)8用于從所鑄造的鑄坯10切斷出規(guī)定的長(zhǎng)度的鑄坯10a。

隔著鑄坯10的凝固結(jié)束位置13在鑄造方向的上游側(cè)和下游側(cè)設(shè)置有由多對(duì)鑄坯支承輥組構(gòu)成的輕壓下帶14，其中，所述輕壓下帶14被設(shè)定為使夾著鑄坯10相對(duì)的鑄坯支承輥之間的間隔(將該間隔稱作“輥開度”)隨著朝向鑄造方向下游側(cè)而依次變窄，即，所述輕壓下帶14被設(shè)定有壓下斜度(以隨著朝向鑄造方向下游而依次變窄的方式設(shè)定的輥開度的狀態(tài))。

在輕壓下帶14中，在其整個(gè)區(qū)域或局部選擇的區(qū)域中，能夠?qū)﹁T坯10進(jìn)行輕壓下。另外，在輕壓下帶14的各鑄坯支承輥之間也配置有用于冷卻鑄坯10的噴嘴。在此，配置于輕壓下帶14中的鑄坯支承輥6也被稱作壓下輥。

并且，通常，壓下斜度以每鑄造方向上的1m的輥開度的縮小量、即“mm/m”表示，因此，輕壓下帶14中的鑄坯10的壓下速度(mm/min)可以通過將鑄坯拉拔速度(m/min)乘以該壓下斜度(mm/m)而得到的。

在圖1所示的板坯連續(xù)鑄造機(jī)1中，輕壓下帶14是將3座輥段在鑄造方向上相連而構(gòu)成的，其中，在所述輥段中，將3對(duì)鑄坯支承輥6作為1組。

但是，在本發(fā)明中，不是必須以3座輥段構(gòu)成輕壓下帶14，構(gòu)成輕壓下帶14的輥段既可以是1座也可以是2座，甚至可以是4座以上。另外，在圖1所示的板坯連續(xù)鑄造機(jī)1中，各個(gè)輥段由3對(duì)鑄坯支承輥6構(gòu)成，但構(gòu)成1個(gè)輥段的鑄坯支承輥6只要是2對(duì)以上，則可以是任意對(duì)。

在圖2、圖3中示出了構(gòu)成輕壓下帶14的輥段的一例。圖2、圖3是示出將5對(duì)鑄坯支承輥6作為壓下輥配置于1個(gè)輥段15中的例子的圖，圖2是從連續(xù)鑄造機(jī)的側(cè)方觀察的概要圖，圖3是從鑄坯的鑄造方向觀察的概要圖，即與鑄造方向垂直的截面上的概要圖。

如圖2和圖3所示，輥段15由經(jīng)由輥軸承座21保持5對(duì)鑄坯支承輥6的成1對(duì)的框架16及框架16′構(gòu)成，貫通框架16和框架16′配置有合計(jì)4根(上游側(cè)的兩側(cè)和下游側(cè)的兩側(cè)的)連結(jié)桿17。通過馬達(dá)20來驅(qū)動(dòng)設(shè)置于該連結(jié)桿17的蝸桿千斤頂19，由此進(jìn)行框架16與框架16′之間的間隔的調(diào)整、即輥段15中的壓下斜度的調(diào)整。這種情況下，配置于輥段15的5對(duì)鑄坯支承輥6的輥開度被一并調(diào)整。

在鑄造中，蝸桿千斤頂19借助具有未凝固層的鑄坯10的鋼液靜壓而自鎖，并對(duì)抗鑄坯10的膨脹力，并且構(gòu)成為：在不存在鑄坯10的條件下下，即在設(shè)置于輥段15的鑄坯支承輥6上沒有作用來自鑄坯10的負(fù)荷的條件下，進(jìn)行壓下斜度的調(diào)整。框架16′的基于蝸桿千斤頂19的移動(dòng)量根據(jù)蝸桿千斤頂19的轉(zhuǎn)速來測(cè)定和控制，從而可知輥段15的壓下斜度。

另外，在連結(jié)桿17上，在框架16′與蝸桿千斤頂19之間設(shè)置有蝶形彈簧18。蝶形彈簧18不是由1個(gè)蝶形彈簧構(gòu)成，而是將多個(gè)蝶形彈簧重疊而構(gòu)成(重疊越多的蝶形彈簧，則剛性越高)。該蝶形彈簧18構(gòu)成為：在某個(gè)規(guī)定的載荷以上的負(fù)載載荷未作用于蝶形彈簧18的情況下，該蝶形彈簧18不收縮，而是呈一定的厚度，但是，在某個(gè)規(guī)定的負(fù)載載荷作用于蝶形彈簧18的情況下，該蝶形彈簧18開始收縮，在超過了某個(gè)規(guī)定的負(fù)載載荷之后，該蝶形彈簧18與負(fù)載載荷成比例地收縮。

例如，在鑄坯10在輥段15的范圍內(nèi)結(jié)束了凝固的情況下，通過將結(jié)束了凝固的鑄坯10壓下，由此，在輥段15上負(fù)擔(dān)過大的載荷。在負(fù)擔(dān)這樣的過大載荷的情況下，蝶形彈簧18收縮，由此，框架16′開放，即，構(gòu)成為，輥開度擴(kuò)大，從而在輥段15上不負(fù)擔(dān)過大的載荷。并且，下面?zhèn)鹊目蚣?6構(gòu)成為被固定于連續(xù)鑄造機(jī)的基座上而在鑄造中不移動(dòng)。

雖然未圖示，但配置于輕壓下帶14的鑄坯支承輥之外的鑄坯支承輥6也成為輥段結(jié)構(gòu)。

圖1所示的輕壓下帶14是這樣的輥段結(jié)構(gòu)，因此，配置于各個(gè)輥段中的3對(duì)鑄坯支承輥6的輥開度被一并調(diào)整。這種情況下，上框架(與框架16′相當(dāng))的基于蝸桿千斤頂?shù)囊苿?dòng)量根據(jù)蝸桿千斤頂?shù)霓D(zhuǎn)速來測(cè)定和控制，從而可知各個(gè)輥段的壓下斜度。

在該結(jié)構(gòu)的板坯連續(xù)鑄造機(jī)1中，從中間罐2經(jīng)由浸入式水口4被注入鑄模5中的鋼液9在鑄模5中冷卻而形成凝固外殼11，并作為在內(nèi)部具有未凝固層12的鑄坯10一邊被設(shè)置于鑄模5的下方的鑄坯支承輥6支承，一邊被向鑄模5的下方連續(xù)地拉拔。鑄坯10在通過鑄坯支承輥6的期間被二次冷卻帶的二次冷卻水冷卻，使得凝固外殼11的厚度增大，并且，在輕壓下帶14中，鑄坯10一邊被壓下一邊在凝固結(jié)束位置13處完成至內(nèi)部為止的凝固。凝固結(jié)束后的鑄坯10被鑄坯切斷機(jī)8切斷而成為鑄坯10a。

在本發(fā)明中，在輕壓下帶14中，至少從成為鑄坯厚度中心部的固相率相當(dāng)于0.1的溫度的時(shí)刻起，至成為鑄坯厚度中心部的固相率相當(dāng)于流動(dòng)極限固相率的溫度的時(shí)刻為止，將鑄坯10壓下。流動(dòng)極限固相率被認(rèn)為是0.7至0.8，因此，進(jìn)行壓下直至鑄坯厚度中心部的固相率成為0.7至0.8為止。因此，如果進(jìn)行壓下直至鑄坯厚度中心部的固相率成為0.8以上為止，則也沒有問題。在鑄坯厚度中心部的固相率超過了流動(dòng)極限固相率之后，未凝固層12不移動(dòng)，因此，失去了進(jìn)行輕壓下的意義。當(dāng)然，雖然無法獲得輕壓下的效果，但也可以在超過了流動(dòng)極限固相率之后依然進(jìn)行輕壓下。另一方面，即使在鑄坯厚度中心部的固相率超過0.1之后開始進(jìn)行輕壓下，也存在在此之前發(fā)生濃化鋼液的流動(dòng)的可能性，由此會(huì)發(fā)生中心偏析，無法充分地獲得中心偏析減輕效果。因此，在鑄坯厚度中心部的固相率成為0.1之前開始進(jìn)行輕壓下。

鑄坯厚度中心部的固相率能夠通過二維傳熱凝固計(jì)算來求得。在此，關(guān)于固相率，將凝固開始前定義為固相率＝0，將凝固結(jié)束時(shí)定義為固相率＝1.0，鑄坯厚度中心部的固相率成為1.0的位置相當(dāng)于凝固結(jié)束位置13。

一般公知的是：在鋼液9的凝固末期，通過以規(guī)定的壓下速度對(duì)鑄坯10進(jìn)行輕壓下，由此降低鑄坯10的中心偏析?？墒牵谶M(jìn)行輕壓下時(shí)，由于壓下所引起的凝固外殼11的變形，存在如下可能：傳遞至鑄坯10的凝固界面的壓下量比施加于鑄坯表面的壓下量小，因此，存在無法控制成所設(shè)定那樣的壓下速度的情況。在此，將傳遞至鑄坯10的凝固界面的壓下量與施加于鑄坯表面的壓下量的比率(傳遞至凝固界面的壓下量/施加于鑄坯表面的壓下量)稱作壓下效率。

作為對(duì)該壓下效率的大小產(chǎn)生影響的重要因素，凝固外殼11的厚度的影響特別大，如果凝固外殼11的厚度變大，則壓下效率變小。即，由于在凝固末期進(jìn)行針對(duì)鑄坯10的輕壓下，因此，越是外形的厚度較大的鑄坯10，輕壓下時(shí)的凝固外殼11的厚度越大，輕壓下中的壓下效率越小。鑄坯10的外形的厚度由鑄模出口處的腔室(鑄模內(nèi)部空間)的沿著鑄模短邊的厚度決定。

本發(fā)明者以“在連續(xù)鑄造鑄坯寬度固定為2100mm且鑄坯厚度為160～350mm的鑄坯10的情況下，無論是任何的鑄坯厚度，都能夠通過最優(yōu)壓下條件下的輕壓下來減輕中心偏析”為目的，首先，通過實(shí)機(jī)下的鑄造實(shí)驗(yàn)，求得了連續(xù)鑄造厚度為200mm的鑄坯10時(shí)的輕壓下帶14中的壓下斜度的最優(yōu)范圍。其結(jié)果是，可知：厚度為200mm的鑄坯10的最優(yōu)壓下斜度為下述的式(4)的范圍。

0.3/v＜z＜1.5/v···(4)

其中，在式(4)中，v是鑄坯拉拔速度(m/min)，z是壓下斜度(mm/m)。

接下來，為了將基于鑄坯10的厚度對(duì)壓下效率所產(chǎn)生的影響的校正量加入式(4)中，在鑄坯厚度為160～350mm之間，進(jìn)行了與輕壓下時(shí)的鑄坯10的變形相關(guān)的數(shù)值模擬。然后，根據(jù)該模擬結(jié)果，求得鑄坯10的厚度與壓下效率之間的關(guān)系，作為鑄坯厚度的一次近似式，將厚度系數(shù)α(無量綱)作為下述的式(5)導(dǎo)出。

α＝-0.58×(d/do)+1.58···(5)

其中，在式(5)中，d是作為鑄造對(duì)象的鑄坯在鑄模正下方的厚度(mm)，do是基準(zhǔn)鑄坯在鑄模正下方的厚度(mm)。

鑄坯厚度d越大，則厚度系數(shù)α的值越小。這表示，鑄坯厚度d越大，則壓下效率越小。并且，基準(zhǔn)鑄坯在鑄模正下方的厚度do是式(5)所示的厚度系數(shù)α成為1的鑄坯厚度，在寬度為2100mm的板坯的情況下，do為187mm。

通過使作為鑄造對(duì)象的鑄坯10的厚度與作為基準(zhǔn)厚度的187mm不同，由此，由于該鑄坯厚度的變化，壓下效率按照式(5)所表示的比例發(fā)生變化。在本發(fā)明中，通過調(diào)整輕壓下帶14的壓下斜度，來補(bǔ)償與該鑄坯厚度的變化相伴隨的壓下效率的變化量。具體來說，如果壓下效率變小，則增大壓下斜度，相反，如果壓下效率變大，則減小壓下斜度，由此補(bǔ)償壓下效率的變化量。即，將式(5)所示的厚度系數(shù)α加入式(4)中，得到了下述的式(1)來作為鑄坯拉拔速度、厚度系數(shù)α以及壓下斜度的關(guān)系式。

0.3/(v×α)＜z＜1.5/(v×α)···(1)

在連續(xù)鑄造鑄坯寬度為2100mm且鑄坯厚度為160～350mm的鑄坯10的情況下，通過遵循如上述那樣求得的式(1)和式(5)，防止了因鑄坯厚度增加或減少所引起的壓下效率的變化，從而能夠防止鑄坯10中的中心偏析和氣孔的發(fā)生，另外，能夠防止因過度壓下所導(dǎo)致的鑄坯10中的逆v偏析或內(nèi)部裂紋的發(fā)生。

其中，式(5)的厚度系數(shù)α是鑄坯寬度固定為2100mm的鑄坯10時(shí)的值，另一方面，在板坯連續(xù)鑄造機(jī)1中鑄造的鑄坯10的寬度為1600～2400mm的較大范圍。因此，在鑄坯10的厚度為160～350mm、寬度為1600～2400mm、寬度與厚度之比(寬度/厚度)為4～15的鑄坯的全范圍中，求得了厚度系數(shù)α。

輕壓下帶14中的、輕壓下時(shí)的壓下阻力的主體是鑄坯短邊側(cè)的凝固結(jié)束了的部位。在鑄坯10的厚度相同的情況下，該部位在鑄坯寬度方向上的長(zhǎng)度的絕對(duì)值幾乎相等，而與鑄坯10的寬度的大小無關(guān)。并且，對(duì)于在內(nèi)部存在未凝固層12的范圍，由于存在未凝固層12，因此壓下阻力較小，并且，與鑄坯短邊側(cè)兩端部的凝固結(jié)束了的部位相比較，小得能夠無視。

即，例如，在寬度為1600mm的鑄坯的情況下，與寬度為2100mm的鑄坯的情況相比，鑄坯短邊側(cè)的凝固結(jié)束了的部位相對(duì)于鑄坯寬度的比例變大，由此，寬度為1600mm的鑄坯的壓下阻力比寬度為2100mm的鑄坯的壓下阻力大。因此，在輕壓下帶14的壓下斜度在寬度為1600mm的鑄坯和寬度為2100mm的鑄坯時(shí)相同的情況下，對(duì)于寬度為1600mm的鑄坯，壓下阻力所引起的反力超過了蝶形彈簧18的設(shè)定應(yīng)力，能夠使得輥開度擴(kuò)大，從而實(shí)際的壓下斜度變得比設(shè)定的壓下斜度小。

因此，對(duì)于鑄坯寬度為1700mm、1900mm、2300mm的情況，也進(jìn)行了與以寬度為2100mm的鑄坯所進(jìn)行的數(shù)值模擬相同的數(shù)值模擬，并求得了厚度系數(shù)α。厚度系數(shù)α由下述的式(2)表示，其中，在所述式(2)中，將β和γ作為由鑄造對(duì)象的鑄坯的寬度w(mm)所決定的系數(shù)。

α＝β×(d/do)+γ···(2)

根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果可知：式(2)中的系數(shù)β和系數(shù)γ與作為鑄造對(duì)象的鑄坯的寬度w(mm)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。

在1600≦w≦1800時(shí)，β＝-0.61，γ＝1.54

在1800＜w≦2000時(shí)，β＝-0.60，γ＝1.57

在2200＜w≦2400時(shí)，β＝-0.53，γ＝1.54

在此，在2000＜w≦2200時(shí)，如式(5)所示，β＝-0.58，γ＝1.58。

并且，關(guān)于式(2)中的、基準(zhǔn)鑄坯在鑄模正下方的厚度do，在寬度為1600～2400mm的板坯中，無論任何寬度的板坯，都將所述厚度do與寬度為2100mm的板坯的情況相同地設(shè)為187mm。

另外，輕壓下具有防止最終凝固部的濃化鋼液流動(dòng)的效果，但是，另一方面，由于壓下會(huì)使得鑄坯10變形，因此，存在在凝固界面產(chǎn)生內(nèi)部裂紋的情況。已知的是：在施加于凝固界面的變形的累積值達(dá)到一定以上時(shí)，該內(nèi)部裂紋產(chǎn)生。

因此，本發(fā)明者通過實(shí)機(jī)試驗(yàn)調(diào)查了因輕壓下而施加于鑄坯10的總壓下量、和是否發(fā)生內(nèi)部裂紋之間的關(guān)系。其結(jié)果是確認(rèn)到：為了防止鑄坯10的內(nèi)部裂紋，鑄坯10的總壓下量和作為鑄造對(duì)象的鑄坯的厚度優(yōu)選滿足下述的式(3)的關(guān)系。

rt＜(d/do)×(10/α)···(3)

其中，式(3)中的rt是鑄坯的總壓下量(mm)。

即，在本發(fā)明中，必須以使作為鑄造對(duì)象的鑄坯10的厚度、輕壓下帶14的壓下斜度、以及鑄坯拉拔速度處于滿足上述的式(1)和式(2)的關(guān)系的范圍內(nèi)的方式設(shè)定壓下條件來進(jìn)行連續(xù)鑄造，此時(shí)，優(yōu)選將鑄坯10的總壓下量和作為鑄造對(duì)象的鑄坯的厚度設(shè)定為滿足上述的式(3)的關(guān)系的范圍。

另外，在連續(xù)鑄造作業(yè)的各種鑄造條件中，預(yù)先利用二維傳熱凝固計(jì)算等求取凝固外殼11的厚度和鑄坯厚度中心部的固相率，并調(diào)整二次冷卻水量或鑄坯拉拔速度，以使進(jìn)入輕壓下帶14的時(shí)刻的鑄坯厚度中心部的固相率成為0.1以下，并且使離開輕壓下帶14的時(shí)刻的鑄坯厚度中心部的固相率成為流動(dòng)極限固相率以上。

如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明，由于以作為鑄造對(duì)象的鑄坯10的厚度、輕壓下帶14的壓下斜度、以及鑄坯拉拔速度處于滿足上述式(1)和式(2)的關(guān)系的范圍內(nèi)的方式設(shè)定壓下條件，因此，即使在鑄坯10的厚度不同的情況下，也能夠簡(jiǎn)便地求得最優(yōu)的壓下條件，從而能夠迅速地應(yīng)對(duì)多種規(guī)格的鋼制品制造的要求。

實(shí)施例

以下，基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明更詳細(xì)地進(jìn)行說明。

在試驗(yàn)中使用的連續(xù)鑄造機(jī)與圖1所示的連續(xù)鑄造機(jī)1相同。使用該連續(xù)鑄造機(jī)，進(jìn)行了低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的鑄造。在表1中，示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的連續(xù)鑄造方法中的在200mm、250mm、300mm這三種鑄坯厚度下的鑄造條件、和所鑄造出的鑄坯中的中心偏析度、氣孔的有無、以及內(nèi)部裂紋的有無的調(diào)查結(jié)果。另外，在表1中也一并示出了在各個(gè)鑄坯厚度下以本發(fā)明的范圍之外的條件作為比較例進(jìn)行的試驗(yàn)中的鑄造條件和調(diào)查結(jié)果。鑄坯的寬度在所有的試驗(yàn)中都是2100mm。

[表1]

在試驗(yàn)的評(píng)價(jià)中使用的鑄坯的中心偏析度通過以下的方法測(cè)定。即，在鑄坯的垂直于拉拔方向的截面中，沿著鑄坯的厚度方向等間隔地分析碳濃度，將在該厚度方向上的分析值的最大值作為cmax，將通過在鑄造中從中間罐內(nèi)采取的鋼液所分析出的碳濃度作為c0，設(shè)cmax/c0為中心偏析度。因此，中心偏析度越是接近1.0，則表示越是中心偏析少的良好的鑄坯。在本發(fā)明中，將中心偏析度為1.10以上的鑄坯判定為中心偏析的程度較差。

關(guān)于鑄坯的氣孔和內(nèi)部裂紋，在鑄坯的垂直于拉拔方向的截面中，進(jìn)行了鑄坯厚度的中央部附近的顯微鏡觀察，并判定了氣孔和內(nèi)部裂紋的有無。

以下述方式設(shè)定各個(gè)鑄坯厚度下的鑄坯拉拔速度：至少使從鑄坯的厚度中心部的固相率為0.1起至鑄坯的厚度中心部的固相率為流動(dòng)極限固相率為止的區(qū)間的鑄坯位于輕壓下帶，然后，對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)1～3、試驗(yàn)編號(hào)6～8、試驗(yàn)編號(hào)11～13，以滿足上述的式(1)和式(2)的方式設(shè)定了壓下斜度。另外，對(duì)于作為比較例進(jìn)行的編號(hào)為4、9、14的試驗(yàn)，設(shè)定了超過由式(1)和式(2)所確定的壓下斜度的最優(yōu)范圍上限的壓下斜度。另外，對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)5、10、15，設(shè)定了低于由式(1)和式(2)所確定的壓下斜度的最優(yōu)范圍下限的壓下斜度。而且，對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)4、9，還以總壓下量成為超過式(3)的上限值的值的方式設(shè)定了壓下斜度。

根據(jù)表1所示的中心偏析度清楚地看出，對(duì)于處于本發(fā)明的范圍內(nèi)的試驗(yàn)編號(hào)1～3、試驗(yàn)編號(hào)6～8、試驗(yàn)編號(hào)11～13，中心偏析度都小于1.10，是良好的。另外，在鑄坯中沒有觀察到氣孔和內(nèi)部裂紋。

對(duì)于作為比較例進(jìn)行的編號(hào)為4的試驗(yàn)，根據(jù)式(1)和式(2)求出的最優(yōu)壓下斜度為0.2～1.1mm/m，但由于在該試驗(yàn)中將壓下斜度過大地設(shè)定為1.5mm/m，因此中心偏析度超過了1.10。另外，總壓下量也過大，在鑄坯中產(chǎn)生了內(nèi)部裂紋。同樣，試驗(yàn)編號(hào)9、14的壓下斜度也過大，中心偏析度較高，在局部還確認(rèn)到了逆v偏析。

另外，對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)15，根據(jù)式(1)和式(2)求出的最優(yōu)壓下斜度為0.6～3.1mm/m，但由于在該試驗(yàn)中將壓下斜度設(shè)定為0.5mm/m，因此壓下斜度不足，中心偏析度超過了1.10，在鑄坯的內(nèi)部還觀察到了氣孔。同樣，在試驗(yàn)編號(hào)5、10中，壓下斜度也過小，且中心偏析的程度較差。

標(biāo)號(hào)說明

1：板坯連續(xù)鑄造機(jī)；

2：中間罐；

3：滑動(dòng)水口；

4：浸入式水口；

5：鑄模；

6：鑄坯支承輥；

7：輸送輥；

8：鑄坯切斷機(jī)；

9：鋼液；

10：鑄坯；

11：凝固外殼；

12：未凝固層；

13：凝固結(jié)束位置；

14：輕壓下帶；

15：輥段；

16：框架；

17：連結(jié)桿；

18：蝶形彈簧；

19：蝸桿千斤頂；

20：馬達(dá)；

21：輥軸承座。