[發明專利]凝固結束位置控制方法以及凝固結束位置控制裝置

有效

• 申請號: 201380042003.5
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104540617A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 淺野一哉;島本拓幸
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;B22D11/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術領域

本發明涉及對連續鑄造機中的鑄坯(cast?strand)的溫度進行推斷，來控制凝固結束位置等鑄坯的凝固狀態的凝固結束位置控制方法(Final?solidification?point?control?method)以及凝固結束位置控制裝置。

背景技術

在連續鑄造機的作業中，掌握連續鑄造中的鑄坯的凝固狀態極為重要。例如，在由于拔出模具后的冷卻噴霧(cooling?spray)的冷卻(二次冷卻，secondary?cooling)不充分，所以以內部未完全凝固的狀態將鑄坯拔出到連續鑄造機外的情況下，當切斷了鑄坯時內部的鋼液流出而造成較大的麻煩。因此，為了抑制在內部未完全凝固的狀態下將鑄坯拔出到連續鑄造機外的情況，準確地掌握鑄坯的凝固狀態很重要。

另外，在鋼的連續鑄造時，在鑄坯的凝固末期的未凝固相下，由于鋼液的體積因凝固而收縮，所以成分濃縮后的鋼液殘留在作為最終凝固部的枝晶之間并流動，產生集聚在鑄坯中心部而凝固的所謂中心偏析(centerline?segregation)，鋼鐵產品的品質變差。例如，若在石油輸送用、天然氣輸送用的管線管材料中產生中心偏析，則由于酸性氣體的作用會產生以中心偏析為起點的氫致開裂(HIC，hydrogen?induced?cracking)。另外，在飲料水用的罐裝產品所使用的深拉深材料中，由于因中心偏析引起的成分的偏析導致在加工性上出現各向異性。

已知有一種為了防止導致鋼鐵產品品質劣化的中心偏析而在凝固末期以與鑄坯的凝固收縮量相稱的壓下量對未凝固鑄坯緩慢地壓下的方法(以下，稱為輕壓下(soft?reduction))。根據輕壓下，以與凝固收縮量相稱的壓下量對鑄坯緩慢壓下來使未凝固相的體積減少，不會引起枝晶(dendritic?structure)間的濃縮鋼液的流動而防止中心偏析。鑒于此，需要適當地進行二次冷卻，將鑄坯的凝固結束位置控制在配設有實施輕壓下的軋輥組的輕壓下帶(soft?reduction?zone)的范圍內。

并且，為了抑制產生鑄坯表面的破裂等品質麻煩，需要以在將從模具正下方朝向垂直方向下方拉伸出的鑄坯向水平方向彎曲的矯正部(bending?and?straightening?zones)中，鑄坯的溫度不傳遞到脆化區(brittle?temperature?range)的方式設定二次冷卻的約束條件(constraint?conditions)。

根據這樣的背景，要求一種測量連續鑄造中的鑄坯的表面溫度以及內部溫度，掌握矯正部的溫度、凝固結束位置等的鑄坯的凝固狀態并適當地進行控制的技術。然而，連續鑄造中的鑄坯的表面溫度在被澆了二次冷卻水的位置與內部溫度相比變得非常低，在多個冷卻區域之間等未被澆二次冷卻水的位置回熱。此外，由于還有二次冷卻水的存在、水蒸氣的產生，所以難以實現以適當控制二次冷卻為目的的鑄坯的表面溫度的測量。另外，由于連續鑄造機的環境溫度在高溫下非常苛刻，所以沒有能夠在線測量鑄坯的內部溫度的技術。因此，直到現在，還在進行根據使用了導熱模型的數值計算來推斷鑄坯的凝固狀態(參照專利文獻1)。

具體而言，專利文獻1所記載的技術首先每當進展規定長度的澆注，都假設在連續鑄造中的鑄坯內產生與澆注方向垂直的計算面(calculation?plane)。接下來，該技術在計算面分別通過沿澆注方向連續設定的多個區域而到達下一個區域進入側邊界的時刻，基于之前剛剛通過的區域的平均冷卻條件來計算計算面內的溫度分布。而且，該技術將所得到的計算面內的溫度分布賦予為在下一個區域以后進行的計算的初始值，通過依次計算計算面內的溫度分布，來求出最終區域進入側邊界的計算面內的溫度分布而推斷凝固狀態。

專利文獻1:日本特開2002－178117號公報

專利文獻2:日本特開平9－24449號公報

專利文獻3:日本特開平10－291060號公報

在通過數值計算來推斷鑄坯的凝固狀態的情況下，通過對鑄坯進行射釘(the?nail?shooting?method)等來確認實際的凝固狀態，并基于確認結果來調整導熱模型的參數，由此對與實際的凝固狀態的一致性進行補償。而且，一旦進行了導熱模型的參數的調整，則在該狀態下進行相信計算結果的作業。然而，在鑄造條件、鋼種不同的情況下、發生冷卻設備的變更或者老化、暫時故障等與進行了參數的調整的時刻不同的作業狀態的情況下，通過計算得出的凝固狀態的推斷結果成為與實際不同的結果，不能高精度地推斷鑄坯的凝固狀態。