[發明專利]連續鑄造用鑄型以及鋼的連續鑄造方法

有效

• 申請號: 201610161810.4
• 申請日: 2013-06-11
• 公開（公告）號: CN105728673B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 鍋島誠司;巖田直道;荒牧則親;三木祐司
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: B22D11/04
• 分類號: B22D11/04;B22D11/059
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 李洋,舒艷君

本申請是申請人于2014年12月25日提出的申請號為201380034001.1、發明名稱為連續鑄造用鑄型以及鋼的連續鑄造方法的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及防止因在鑄型內的凝固殼的不均勻冷卻而引起的鑄片表面裂紋從而能夠對鋼液進行連續鑄造的連續鑄造用鑄型，以及使用了該鑄型的鋼的連續鑄造方法。

背景技術

在鋼的連續鑄造中，注入鑄型內的鋼液由水冷式鑄型冷卻，在與鑄型之間的接觸面處，鋼液凝固而生成凝固層(稱為“凝固殼”)。以該凝固殼作為外殼、且內部為未凝固層的鑄片一邊由設置在鑄型下游側的水噴射器或氣水噴射器冷卻一邊被朝鑄型下方連續地拉拔。鑄片借助利用水噴射器或氣水噴射器進行的冷卻而凝固至中心部，然后由氣體切斷機等切斷，從而制造出規定長度的鑄片。

若在鑄型內的冷卻變得不均勻，則凝固殼的厚度在鑄片的鑄造方向以及鑄片寬度方向變得不均勻。在凝固殼作用有因凝固殼的收縮或變形而引起的應力。在凝固初期，該應力集中于凝固殼的薄壁部，因該應力而在凝固殼的表面產生裂紋。該裂紋會因此后的熱應力或由連續鑄造機的輥產生的彎曲應力以及矯正應力等外力擴大而成為大的表面裂紋。

存在于鑄片的表面裂紋在下一工序的壓延工序中成為鋼制品的表面缺陷。因而，為了防止鋼制品的表面缺陷的產生，需要對鑄片表面進行火焰表面清理或者研磨從而在鑄片階段除去其表面裂紋。

鑄型內的不均勻凝固尤其是在含碳量為0.08～0.17質量％的鋼中容易產生。在含碳量為0.08～0.17質量％的鋼中，在凝固時產生包晶反應。認為鑄型內的不均勻凝固的起因是因體積收縮而產生的變態應力，該體積收縮是因該包晶反應而產生的從δ鐵(鐵素體)朝γ鐵(奧氏體)變態時的體積收縮。即，由于因該變態應力引起的變形而凝固殼變形，由于該變形，凝固殼從鑄型內壁面離開。對于從鑄型內壁面離開后的部位，由鑄型產生的冷卻降低，該從鑄型內壁面離開的部位(將該從鑄型內壁面離開的部位稱為“縮陷(depression)”)的凝固殼厚度變薄。認為通過凝固殼厚度變薄而上述應力集中于該部分，從而產生表面裂紋。

尤其是在增加鑄片拉拔速度的情況下，不僅從凝固殼朝向鑄型冷卻水的平均熱流通量增加(凝固殼被急速冷卻)，而且熱流通量的分布不規則且變得不均勻，因此鑄片表面裂紋的產生存在增加傾向。具體而言，在鑄片厚度為200mm以上的扁坯(slab)連續鑄造中，若鑄片拉拔速度變為1.5m/min以上則變得容易產生表面裂紋。

以往，以防止伴隨著上述包晶反應的鋼種(稱為“中碳鋼”)的鑄片表面裂紋為目的，嘗試使用容易結晶化的組分的保護渣(mold powder)(例如參照專利文獻1)。這是基于如下情況：在容易結晶化的組分的保護渣中，保護渣層的熱阻增大，凝固殼被緩慢冷卻。這是因為：通過緩慢冷卻，作用于凝固殼的應力降低，表面裂紋變少。但是，僅靠由保護渣產生的緩慢冷卻效果無法得到充分的不均勻凝固的改善，在變態量大的鋼種中無法防止裂紋的產生。

因此，為了防止鑄片的表面裂紋，提出有多種使連續鑄造用鑄型自身緩慢冷卻化的方法。例如，在專利文獻2或專利文獻3中提出有如下的方法：為了防止表面裂紋，對鑄型內表面實施凹陷加工(槽或圓孔)，通過形成氣隙(air gap)來實現緩慢冷卻。但是，在該方法中，存在如下的問題：當槽的寬度大的情況下，保護渣流入槽的內未無法形成氣隙，難以得到緩慢冷卻的效果。

并且，還提出有如下的方法：使保護渣流入設置于鑄型內壁面的凹部(縱槽、格子槽、圓孔)，賦予規則的熱傳遞分布從而減少不均勻凝固量(例如參照專利文獻4以及專利文獻5)。但是，在該方法中，存在如下的問題：當保護渣朝凹部的流入不充分的情況下，鋼液侵入凹部從而產生約束性導通(breakout)，或者，填充于凹部的保護渣在鑄造中剝離，鋼液侵入該部位而產生約束性導通。

并且，還提出有如下的方法：減小使鑄型內壁面形成氣隙時設置于鑄型內壁面的噴砂面或凹陷加工面的槽寬或圓孔(例如參照專利文獻6以及專利文獻7)。在該方法中，保護渣因界面張力作用而不流入噴砂面或凹陷加工面的槽寬或圓孔，氣隙得以保持。但是，存在如下的問題：因鑄型的磨損而氣隙量自身減少，因此其效果逐漸消失。