专利名称：钢的连续铸造方法
技术领域：
本发明涉及使表面和内部品质优良的钢坯得以稳定生产的钢的连续铸造方法。
背景技术：
为了使钢水从浸入式水口的吐出流稳定而生产具有良好表面和内部品质的铸坯，从前进行了各种技术的开发。特开2002-301549号公报公开了一种连续铸造方法，其为了防止结晶器内钢水的偏流现象，将滑动水口与吐出流所成的水平面内的角度设定为80～90°。特开昭58-74257号公报公开了一种铸造的注入方法，其将浸入式水口设计为矩形断面，使从注入水口向结晶器内的注入流保持为均匀的低速下降流。特开平9-285852号公报公开了一种连续铸造方法，其将吐出孔设计为狭缝状，使从浸入式水口吐出的钢水流分散化和均匀化，由此制造无表面和内部缺陷的铸坯。
特开2000-237852号公报公开了一种内部具备扭转带状的旋转叶片的浸入式水口。特开平9-225604号公报公开了一种连续铸造方法，其将惰性气体导入浸入式水口内，并对内部的压力加以控制，从而防止从吐出孔的钢水流动发生偏流。特开平9-108793号公报公开了一种连续铸造方法，其使用浸入式水口的前端部内径比基端侧内径大的浸入式水口。
但是，根据这些方法，欲使吐出到结晶器内的钢水流得以稳定仍然非常困难，轧制后钢卷表面发生的、起因于被称为长条(sliver)的夹杂物的表面缺陷、以及起因于浸入式水口喷吹氩气的被称为气孔的气泡缺陷不能充分地加以防止。
发明内容
本发明为解决上述从前的问题，提供一种钢的连续铸造方法，其通过使浸入式水口的吐出流稳定，以防止可能导致长条缺陷的氧化铝等非金属夹杂物以及可能导致气孔的氩气泡的卷入，从而能够生产表面和内部品质优良的铸坯。
本发明者为解决上述的课题，对浸入式水口内的钢水流进行了解析，结果得到以下的见解，从而完成了本发明。即在水口内孔的横断面形状为真圆的以往型式的浸入式水口的情况下，正如图4所示的那样，使滑动水口1滑动时，开口部向一方偏位，因此在浸入式水口2内发生朝向滑动式水口1的滑动方向的旋转流。在该旋转流的作用下，浸入式水口吐出孔的钢水流速的偏差增加，且最大吐出流速增大。
而且知道，由于最大流速的增加，吐出流的浸透深度加大，因此作为脱氧生成物的氧化铝、连铸粉末等夹杂物以及从浸入式水口吹入的氩气气泡侵入到铸坯内深处，不会上浮而残留在铸坯内，这导致薄板的表面缺陷、以及冲压或制罐时的裂纹等内部缺陷的发生。
本发明者为了防止该旋转流，发现以下述的方法进行铸造是有效的将水口内孔的横断面形状设计为椭圆形和长圆形等扁平形状，其长轴方向与结晶器的长边方向实质上平行，并且使滑动水口的滑动方向为垂直于上述长轴的方向。而且知道，反之使椭圆形等的长轴方向与结晶器的长边方向实质上垂直、并且使滑动水口的滑动方向为平行于上述长轴的方向时，将助长上述旋转流，且最大吐出流速增加，结果使有害缺陷发生率增加。
基于以上见解而完成的本发明的钢的连续铸造方法是一种从中间包底部设置的滑动水口经由浸入式水口向结晶器内供给钢水的钢的连续铸造方法，其特征在于将浸入式水口内孔的横断面形状设计为椭圆形或长圆形，其长轴DL与短轴DS的长度比DL/DS为1.2～3.8，而且使其长轴方向与结晶器的长边方向实质上平行，且使滑动水口的滑动方向为垂直所述长轴的方向，从而向结晶器内供给钢水。
在上述的发明中，浸入式水口内孔的最小断面积部的断面积S1与滑动水口的水口孔的断面积S0之比S1/S0优选设定为0.5～0.95，而且为了使浸入式水口的吐出孔向对置的结晶器的短边方向吐出钢水，优选将2个吐出孔设置在浸入式水口的长轴方向的两侧，另外，浸入式水口的短轴侧外侧面与结晶器长边侧内壁的距离优选设定为50mm以上。再者，在上述的发明中，优选在由电磁搅拌装置赋予结晶器内的钢水以旋转性的同时进行铸造。
图1是从具备本发明的浸入式水口的结晶器的短边侧观察的剖面图。
图2是本发明的浸入式水口的横向剖面图。
图3是结晶器的平面图。
图4是从具备从前的浸入式水口的结晶器的短边侧观察的剖面图。
具体实施例方式 以下就本发明的最佳实施方案进行说明。
图1是从用于实施本发明的连铸方法的连铸设备的铸坯短边侧观察的简要构成图，1表示在图中未示出的中间包的底部设置的滑动水口，2表示与滑动水口1连接的浸入式水口，3表示浇注钢水的结晶器，4表示用于搅拌结晶器内钢水的电磁搅拌线圈。滑动水口1具有断面积为S0的水口孔11，其夹设在上板5和下板6之间而进行滑动。
在本发明中，浸入式水口2的内孔21在上部呈真圆形，下部为图2所示的椭圆形。椭圆形包括长椭圆形。另外，还可以设定为矩形的短边侧置换成圆弧的具有平行部的长圆形以代替椭圆形。椭圆形或长圆形具有长轴DL和与其垂直的短轴DS。长轴DL正如图3所示的那样，被设定为与结晶器3的长边平行或实质上平行。因此，短轴DS与结晶器3的长边垂直或实质上垂直。另外，浸入式水口2在长轴DL方向的两侧设置有2个吐出孔22，因此从2个吐出孔22分别向对置的结晶器3的短边方向吐出钢水。而且将滑动水口1的滑动方向设定为垂直长轴DL的方向，因此，抑制了浸入式水口2内的钢水的旋转方向的幅度，能够使钢水向长轴DL方向流动，从而使滑动水口1滑动时产生的钢水的旋转流得以减小。
在具有上述形状的内孔21的浸入式水口2中，长轴DL与短轴DS的长度比DL/DS在吐出孔22的正上方必须设定为1.2～3.8。因为在长度比DL/DS不足1.2时，不能有效防止滑动水口1朝滑动方向的旋转流的发生，在超过3.8时，钢水不能沿着浸入式水口2内的铸坯宽度方向均匀地充满，从而钢水从吐出孔的流速变得不均匀。
浸入式水口2从上部到下部，内孔21的断面积缩小，吐出孔22的正上部的断面积S1即内孔21的最小断面积部23的断面积S1与滑动水口1的水口孔11的断面积S0之比S1/S0优选设定为0.5～0.95。该比S1/S0不足0.5时，在浸入式水口2内部钢水容易充满，浸入式水口2内成为负压，从浸入式水口2与下水口6的嵌合部发生空气的吸入。其结果是，空气与钢中的Al发生反应，生成大量的氧化铝，因此水口容易发生堵塞而不能稳定地操作。另一方面，在该比S1/S0超过0.95时，内孔21的扁平度减小，浸入式水口2内发生的向滑动水口1的滑动方向的旋转流的发生不能有效地防止。
另外，如图3所示，浸入式水口2的短轴侧外侧面与结晶器3的长边侧内壁的距离S优选设定为50mm以上。在距离S不足50mm时，在电磁搅拌钢水的场合，不能得到充分的钢水流速，因此铸坯捕捉夹杂物等，可能导致表面缺陷的发生。
另外，本发明借助于电磁搅拌线圈4等电磁搅拌装置，能够一边赋予结晶器3内钢水以旋转性，一边进行铸造。通过电磁搅拌钢水，可以防止铸坯捕捉夹杂物等，从而能够生产表面性状优良的铸坯。
实施例 下面基于实施例详细说明本发明。
通过转炉-RH工艺熔炼300t超低碳钢的钢水。中间包内的钢水温度设定为1560～1580℃，使用3层式滑动水口和浸入式水口将钢水注入结晶器内，以1.6～2.0mm/min的铸造速度铸造厚250mm、宽1200～1600mm的铸坯。铸造时，通过电磁搅拌使钢水沿水平方向旋转，接着用通常的方法对铸坯进行热轧、酸洗、冷轧和退火，从而得到0.7～1.2mm的冷轧钢带。
以不同的条件进行连铸试验的结果如表1所示。表中A1～A20是本发明的实施例，B1～B13是比较例。此外，表中注※1～※8表示如下。
※1浸入式水口内孔部断面形状，表示最小断面积部位的形状。
※2“垂直”表示浸入式水口椭圆断面的长轴方向与滑动水口滑动方向实质上垂直，“平行”表示浸入式水口椭圆断面的长轴方向与滑动水口滑动方向实质上平行。
※3“平行”表示浸入式水口椭圆断面的长轴方向与结晶器长边方向实质上平行，“垂直”表示浸入式水口椭圆断面的长轴方向与结晶器长边方向实质上垂直。
※4S1表示浸入式水口内孔部的最小横断面积，S0表示滑动水口的横断面积。
※52孔水口表示向结晶器短边方向供给钢水；向下表示1孔向下方供给钢水；狭缝表示以与浸入式水口椭圆断面长轴方向平行的方式加工水口下端，并向下方供给钢水。
※6浸入式水口外壁与结晶器长边侧内壁的最小距离。
※7冷轧钢板的气泡发生率，气泡发生率(％)＝发生气泡的钢卷数/调查的钢卷的总数×100。
※8冷轧钢板的长条发生率。长条发生率(％)＝长条总长(m)/调查的钢卷的总长(m)×100。
比较例B1、B2是使用从前的真圆断面的浸入式水口的情况，由于在浸入式水口内发生旋转流，因此氧化铝等夹杂物和氩气气泡不能充分上浮而残留在钢中。其结果是，气孔以及表面缺陷的发生率较高。
比较例B3的水口断面的长度比DL/DS小到1.1，偏离本发明的下限1.2。因此，在浸入式水口内仍然发生旋转流，故而气孔以及表面缺陷的发生率较高。比较例B4的水口断面的长度比DL/DS大到4.3，偏离本发明的上限3.8。因此，源于吐出孔的钢水流速不均匀，气孔以及表面缺陷的发生率较高。
比较例B5和B6尽管水口的断面形状适宜，但滑动水口的滑动方向被设计为与浸入式水口内孔断面的长轴方向平行，因此，在浸入式水口内发生钢水的旋转流。比较例B7和B8由于使浸入式水口内孔的长轴与结晶器的长边方向垂直，因而吐出流变得不稳定，从而卷入夹杂物和气泡，其结果是，气孔和表面缺陷的发生率较高。
在比较例B9中，浸入式水口内孔的最小断面积部的断面积S1与滑动水口的水口孔的断面积S0之比S1/S0较小，偏离本发明的范围。因此，从浸入式水口与下水口的嵌合部产生空气的吸入，其结果是，生成大量的氧化铝而发生水口的堵塞。比较例B10的S1/S0之比较大，偏离本发明的范围。因此，不能有效防止旋转流在浸入式水口内的发生，从而气孔以及表面缺陷的发生率较高。
在比较例B11中，浸入式水口的短轴侧外侧面与结晶器的长边侧内壁的距离S短于本发明的范围50mm。因此，浸入式水口附近的钢水流速减低，夹杂物和气泡被铸坯捕捉，从而气孔和表面缺陷较多地发生。
比较例B12将吐出孔以1孔向下的方式设置在浸入式水口下方。另外，比较例B13在水口下端，以向下的方式将狭缝形成为与浸入式水口内孔的长轴方向平行。这些比较例的吐出流从弯月面到达内部深处，均不能使夹杂物等充分地上浮分离，因此，气孔以及表面缺陷的发生率较高。
与以上的比较例相对照，在A1～A20所示的本发明的实施例中，水口断面的长度比DL/DS是适宜的，且S1/S0之比也在适当的范围内，因而能够抑制旋转流在浸入式水口内的发生。另外，滑动水口的滑动方向以及相对于结晶器长边的浸入式水口内孔的长轴方向适宜，浸入式水口的吐出孔的朝向也适宜，而且浸入式水口的外侧面与结晶器的长边侧内壁的距离S也充分地大。因此，吐出流不会从弯月面侵入到内部深处，浸入式水口附近的钢水流速不会下降，故而能够使夹杂物和气泡充分地上浮分离，其结果是，可以将气孔以及表面缺陷的发生率设定为0或者极小。
本发明将浸入式水口内孔的横断面形状设计为椭圆等扁平状，其长轴与结晶器长边平行、且滑动水口的滑动方向设计为与上述长轴垂直的方向，因此，可以抑制钢水在浸入式水口内的旋转方向的幅度，能够减小钢水的旋转流。另外，使浸入式水口内孔的最小部断面积S1与滑动水口孔部的断面积S0之比S1/S0达到最优化，因此，不会发生由于浸入式水口内吸入空气所引起的水口堵塞，能够防止旋转流的发生。另外，2个吐出孔设置在浸入式水口的长轴方向的两侧，因此能够防止钢水吐出流从弯月面侵入到内部深处，而且使浸入式水口的短轴侧外侧面与结晶器的长边侧内壁的距离达到最优化，所以能够充分确保浸入式水口附近的钢水流速，再者，由于通过电磁搅拌使钢水流动，因而可以防止铸坯对非金属夹杂物等的捕捉，从而能够生产表面性状优良的铸坯。
权利要求
1.一种钢的连续铸造方法，其是从中间包底部设置的滑动水口经由浸入式水口向结晶器内供给钢水的钢的连续铸造方法，其特征在于将浸入式水口内孔的横断面形状设计为椭圆形或长圆形，其长轴DL与短轴DS的长度比DL/DS为1.2～3.8，而且使其长轴方向与结晶器的长边方向实质上平行，且使滑动水口的滑动方向为垂直所述长轴的方向，从而向结晶器内供给钢水。
2.根据权利要求1所述的钢的连续铸造方法，其特征在于浸入式水口内孔的最小断面积部的断面积S1与滑动水口的水口孔的断面积S0之比S1/S0为0.5～0.95。
3.根据权利要求1或2所述的钢的连续铸造方法，其特征在于浸入式水口的吐出孔在浸入式水口的长轴方向的两侧面设置有2个吐出孔，以便向对置的结晶器的短边方向吐出钢水。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的钢的连续铸造方法，其特征在于浸入式水口的短轴侧外侧面与结晶器的长边侧内壁的距离为50mm以上。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的钢的连续铸造方法，其特征在于在由电磁搅拌装置赋予结晶器内的钢水以旋转性的同时进行铸造。
全文摘要
本发明提供一种钢的连续铸造方法，其可以防止可能导致长条产生的氧化铝等非金属氧化物和可能导致气孔产生的氩气气泡的卷入，从而能够生产表面和内部品质优良的铸坯。该方法的特征在于将浸入式水口(2)内孔(21)的横断面形状设计为椭圆形或长圆形，其长轴DL与短轴DS的长度比DL/DS为1.2～3.8，而且使其长轴方向与结晶器(3)的长边方向实质上平行，且使滑动水口(1)的滑动方向为垂直所述长轴的方向，从而向结晶器(3)内供给钢水。另外，内孔(21)的最小断面积部(23)的断面积S1与滑动水口(1)的水口孔(11)的断面积S0之比S1/S0为0.5～0.95。
文档编号B22D41/50GK101257988SQ200680032558
公开日2008年9月3日 申请日期2006年9月5日 优先权日2005年9月5日
发明者沟口利明, 早川昌伸, 末松芳章, 三笠彰 申请人:新日本制铁株式会社