專利名稱：：小截面鋼坯的連鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼或不銹鋼等各個(gè)鋼種的小截面鋼坯鑄坯(以下也筒稱為"鋼坯"或"鑄坯，，)的連鑄過程中減少鑄坯中心部上的中心疏松(porosity)的產(chǎn)生、改善鑄坯的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的連鑄方法。
背景技術(shù)：
：在以連鑄而成的鑄坯作為原料，經(jīng)過軋制或鍛造工序，再利用玻璃潤滑劑高速擠壓法、滿內(nèi)斯曼法等方法制造無縫鋼管的整個(gè)制造工序中，由所使用的鑄坯的內(nèi)部構(gòu)成管的內(nèi)表面。因而，對于無縫鋼管制造用的鑄坯，人們強(qiáng)烈要求不僅鑄坯的外表面品質(zhì)良好，而且要求鑄坯的內(nèi)部也要具有良好的品質(zhì)，對鑄坯的內(nèi)部的品質(zhì)管理就變得很重要。在連鑄而成的鑄坯存在中心疏松、且該中心疏松的存在程度超過容許范圍的情況下，采用該鑄坯制成的無縫鋼管上常常會產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，容易在品質(zhì)上有缺陷。因此，人們提出了一種在鑄坯的連鑄過程中以減少鑄坯的中心疏木^為目的、利用鑄坯冷卻時(shí)的熱收縮的二次冷卻方法。例如，在日本特開昭62-61764號公報(bào)上公開了如下這樣一種方法，該方法沿著乂人比鑄坯內(nèi)部的殘留金屬熔融部分的澆注方向最前端靠上游側(cè)2~15m的位置起到該殘留金屬熔融部分最前端位置止的澆注方向，對鑄坯表面進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，使鑄坯產(chǎn)生其凝固收縮所產(chǎn)生的體積收縮量相應(yīng)程度以上的收縮，從而使鑄坯凝固殼收縮而減小鑄坯截面，減少中心偏析。另夕卜，在日本特開昭62—263855號公報(bào)中也公開了如下這4樣一種方法，該方法是配合鑄坯的液核的凝固地將如下的鑄坯表面溫度或者逐漸冷卻到鋼的A3相變溫度以上、Ta+(TN-Ta)x0.3二Tv所示的有效鑄坯表面溫度Tv以下的溫度，或者逐漸冷卻到在Acm相變的開始溫度Ta以上、Ta+(Tn—Ta)x0.3二Tv所示的有效鑄坯表面溫度Tv以下的溫度，從而使鑄坯凝固殼收縮而減小鑄坯截面，減少中心疏松。上述鑄坯表面溫度是沿著從比殘留金屬熔融部分的澆注方向最前端更靠上游側(cè)的2~15m的位置起到該殘留金屬熔融部分最前端位置止的澆注方向上的鑄坯的表面溫度。其中，TN是鑄坯從夾送輥中拉拔出后自然冷卻后的鑄坯表面溫度，Ta是用于獲得為了補(bǔ)償凝固收縮量所需的凝固殼平均冷卻的鑄坯表面溫度。另外，在日本特開平2-15856號公報(bào)上公開了如下這樣一種方法，其在連鑄過程中的鑄坯的核處于柔軟的凝固相的狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制冷卻鑄坯以獲得如下效果，即，利用該柔軟的核、與核周圍的已經(jīng)完全凝固了的殼之間的熱收縮的差使上述核始終被上述殼壓縮，以此來減少中心疏矛〉。但是，在日本特開昭62-61764號公才艮、日本特開昭62—263855號7^凈艮、日本凈爭開平2—15856號/>才艮等戶斤7>開的方法中存在下述問題。即、(1)如果在相比凝固結(jié)束點(diǎn)過于靠近上流側(cè)的位置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，那么在真正容易產(chǎn)生中心疏松的時(shí)期冷卻量消失，冷卻效果下降；(2)如果在鑄坯中心部處于未凝固的狀態(tài)下停止冷卻，那么回?zé)嵋磿怪行氖杷稍龃?，要么?dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；(3)用于發(fā)揮使中心疏松以及中心偏析的減少的效果的適合條件的范圍非常窄，在用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)容易因?yàn)槭艿礁蓴_等偏出適合范圍，等等。本發(fā)明人提出了下述日本發(fā)明專利第2856068號公報(bào)、日本發(fā)明專利第3405490號/>才艮以及日本發(fā)明專利第3401785號公才良所示的方法，來作為用于改良上述日本特開日召62—61764號/^才艮、曰本凈爭開昭62—263855號7>才艮、曰本凈爭開平2—15856號公報(bào)等所公開的方法的技術(shù)。日本發(fā)明專利第2856068號公報(bào)提出的是一種冷卻方法，其在鑄坯中心部的固相率達(dá)到O.l~0.3的時(shí)刻以身見定的水量密度(densityofcoolingwater)開^f臺,令^卩4壽i丕表面，并在4壽i丕中心部的固相率達(dá)到0.8以上之前持續(xù)以該水量密度進(jìn)行水冷卻。另外，日本發(fā)明專利第3405490號公報(bào)提出的是一種內(nèi)在結(jié)構(gòu)改善方法，其對于直徑或厚度在規(guī)定值以下的鑄坯，在鑄坯的中心部的固相率為0.2~0.8的時(shí)刻開始，利用比水量在^見定范圍內(nèi)的水冷卻操作來冷卻鑄坯表面，并在鑄坯完全凝固之前持續(xù)以上述比水量進(jìn)行水冷卻。另外，日本發(fā)明專利第3401785號公報(bào)提出的是一種冷卻方法，其在自相比于殘留金屬熔融部分的澆注方向最前端更靠上游側(cè)O.l~2.0m的位置處，在鑄坯中心部的固相率達(dá)到0.99以上之前，將凝固末期強(qiáng)制冷卻帶上的鑄坯表面的水量密度調(diào)整為規(guī)定范圍內(nèi)的值，并且越靠近下游側(cè)越增大水量密度。本發(fā)明人通過實(shí)際應(yīng)用由上述日本發(fā)明專利第2856068號公報(bào)、日本發(fā)明專利第3405490號公報(bào)以及日本發(fā)明專利第3401785號公報(bào)公開的技術(shù)，雖然大幅改善了上述(l)~(3)中所述的問題，但是為了獲得更穩(wěn)定且可靠的內(nèi)在結(jié)構(gòu)改良效果，還存在進(jìn)一步改良技術(shù)的余地。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，其要解決的課題在于提供一種在碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼或不銹鋼等各個(gè)鋼種的小截面鋼坯鑄坯的連鑄過程中、能夠穩(wěn)定且切實(shí)地減少鑄坯中心部上的中心疏、發(fā)揮改良鑄坯內(nèi)在結(jié)構(gòu)的效果。本發(fā)明人實(shí)際應(yīng)用了上述日本發(fā)明專利第2856068號公報(bào)、日本發(fā)明專利第3405490號公報(bào)以及日本發(fā)明專利第3401785號公報(bào)所述的技術(shù)等，積累了很多應(yīng)用事例。并且，針對能夠更加穩(wěn)定且切實(shí)地發(fā)揮改良鑄坯內(nèi)在結(jié)構(gòu)的效果的小截面鋼坯鑄坯的連鑄方法進(jìn)行了研究開發(fā)，得到下述(a)~(h)的見解而完成本發(fā)明。(a)利用由鑄坯表面的冷卻產(chǎn)生的熱收縮來壓縮鑄坯內(nèi)部的本發(fā)明的方法，在鑄坯的橫截面積為500cm2以下的小截面鋼坯鑄坯的連鑄過程中，能發(fā)揮很大的效果。從上述連鑄操作使用小截面鑄型、以及使用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器出發(fā)加以判斷，向鑄型內(nèi)供給鋼水的噴嘴須使用筒狀的單孔浸漬噴嘴。(b)通過電磁攪拌調(diào)整鑄型內(nèi)鋼水的流動，這樣可增大鑄坯中心部上的等軸晶的生成比率，抑制鑄坯中心部的疏松的增多，并且能夠使凝固殼均勻成長。為了切實(shí)地實(shí)現(xiàn)上述電磁攪拌的等軸晶生成作用，須將上述(a)的浸漬噴嘴的單孔內(nèi)徑設(shè)為40mm$以上，以抑制鋼水的排出流速。(c)為了穩(wěn)定地維持凝固殼的成長、抑制凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率的變動，須高精度地控制鑄型內(nèi)液面位置。關(guān)于鑄型內(nèi)液面位置的測量，如上述(a)所述，適合使用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器。原因在于，在利用其他的Y射線方式、熱電偶方式等的鑄型內(nèi)液面位置傳感器時(shí)，檢測液面位置的檢測靈敏度低，不能進(jìn)行用于實(shí)施本發(fā)明的高精度的鑄型內(nèi)液面位置的測量。(d)為了確保連鑄的生產(chǎn)性、且謀求穩(wěn)定的操作，須在沿著4壽造方向、3巨離4壽型內(nèi)鋼水的液面(彎液面)1545m的范圍內(nèi)設(shè)置凝固末期冷卻帶。另外，為了充分冷卻鑄坯、且避免不必要的冷卻、防止由過度冷卻導(dǎo)致的鑄坯的變形，凝固末期冷卻帶須是具有3~8m的長度的連續(xù)的冷卻帶。(e)適合以4吏鑄坯中心部的固相率為0.3~0.99的區(qū)域位于上述(d)的凝固末期冷卻帶內(nèi)的方式調(diào)整鑄造速度。其理由是，因?yàn)樵阼T坯中心部的固相率為0.3~0.99的范圍時(shí)，鑄坯中心部的疏+>具有產(chǎn)生的起點(diǎn)，并且疏^H夸要成長，因此在上述固相率的范圍內(nèi)進(jìn)行末期冷卻能夠有效防止鑄坯中心部產(chǎn)生疏松。(f)鑄坯的二次冷卻帶上的冷卻水的比水量須為O.l~0.8升(L)/kg-steel，凝固末期冷卻帶入口處的鑄坯表面溫度須為900~1200°C。這是因?yàn)椋?dāng)二次冷卻帶上的比水量過少時(shí)，鑄坯受到鋼水靜壓的作用而膨脹，從而很難推測凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率，另一方面，當(dāng)二次冷卻帶上的比水量過多時(shí)，冷卻不均勻而容易使凝固殼的厚度產(chǎn)生偏差，從而很難推測凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率。將凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度調(diào)整成900~1200。C的原因是，在凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度小于900。C時(shí)，發(fā)生從Y相向a相的相變，鑄坯表面將發(fā)生膨脹，容易影響到減少疏松的效果，另一方面，在凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度過高時(shí)，冷卻不均勻，減少疏松的效果不穩(wěn)定。(g)凝固末期冷卻帶上的鑄坯表面的水流密度須為20300L/(minm2)。這是因?yàn)?，在水流密度過低時(shí)，冷卻作用太弱而不能充分發(fā)揮本發(fā)明的效果，另外，在水流密度很高而大于300L/(minm2)時(shí)，鑄坯表面溫度下降得過低，從y相向oc相的相變將使鑄坯表面發(fā)生膨脹，從而容易影響到減少疏松的效果。(h)在距離凝固末期冷卻帶的出口lm以上的下游側(cè)進(jìn)行鑄坯的切割。這是因?yàn)?，如果在鑄坯剛從凝固末期冷卻帶拉拔出來后就馬上對鑄坯進(jìn)行切割，則不能充分降低由凝固末期冷卻的冷卻不均產(chǎn)生的鑄坯表面溫度的偏差，由此將導(dǎo)致容易使/一厶丄T二丄7flTOUW刮/trW'、J'辨W夂工弓叫o本發(fā)明是基于上述見解而完成的，目的在于提供下述(1)~(5)所示的連鑄方法。(1)一種小截面鋼坯的連鑄方法(以下也稱作"第l技術(shù)方案，，)，其采用具有一個(gè)內(nèi)徑在40mm以上的單孔的筒狀浸漬噴嘴將鋼水供給到鑄型內(nèi)，鑄造坤黃截面積在500cn^以下的鋼坯，其特征在于，采用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器測量鑄型內(nèi)的鋼7JC的'液面<立置,才艮4居所到的測量1'直，4空制'A支面1'立置，并對鋼水施加電》茲攪拌以調(diào)整鑄型內(nèi)的鋼水的流動，在沿著鑄造方向距離鑄型內(nèi)的鋼水的彎液面15~45m的范圍內(nèi)，設(shè)置有長度為3~8m的沿鑄造方向連續(xù)的凝固末期冷卻帶，調(diào)整鑄造速度，以使鑄坯的中心部固相率為0.3~0.99的區(qū)域位于該凝固末期冷卻帶內(nèi)，在位于該凝固末期冷卻帶的上游側(cè)的鑄坯的二次冷卻帶中，將冷卻水的比水量i殳為O.l~0.8升(L)/kg-steel來冷卻鑄坯，以將該凝固末期冷卻帶的入口處的鑄坯表面溫度調(diào)整為900~1200°C,并且在該凝固末期冷卻帶中，將鑄坯表面的冷卻水的水流密度設(shè)為20300升(L)/(minm"來冷卻鑄坯，在距離該凝固末期冷卻帶的出口lm以上的下游側(cè)切割鑄坯。(2)根據(jù)上述(1)所述的連鑄方法(以下也稱作"第2技術(shù)方案")，其特征在于，將上述鑄型內(nèi)的鋼水的液面位置的變動量抑制在士10mm以內(nèi)。(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的連鑄方法(以下也稱9作"第3技術(shù)方案")，其特征在于，上述電磁攪拌是使鑄型內(nèi)的鋼水在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行的攪拌，將鋼水的回旋流速的最大值調(diào)整在0.2~0.8m/s的范圍內(nèi)。(4)根據(jù)上述(1)~(3)中任意一項(xiàng)所述的連鑄方法(以下也稱作"第4技術(shù)方案")，其特征在于，根據(jù)從C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni中選出的至少3種以上元素在鋼水中的組成和鑄造溫度的充分變化，來調(diào)整上述鑄造速度。(5)根據(jù)上述(1)~(4)中任意一項(xiàng)所述的連鑄方法(以下也稱作"第5技術(shù)方案")，其特征在于，在距離凝固末期冷卻帶入口大于2m的上游側(cè)的位置上結(jié)束上述鑄坯的二次冷卻。在本發(fā)明中，"渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器"是指，使用被廣泛采用的渦流式距離傳感器測量鑄型內(nèi)鋼水的液面高度，由發(fā)射線圈和接收線圏構(gòu)成的鑄型內(nèi)液面位置傳感器。這種形式的鑄型內(nèi)液面位置傳感器具有液面位置的測量精度極高等特征。另外，"二次冷卻帶，，是指，相比鑄型出口位置更靠下游側(cè)、利用噴射(spray)直接冷卻鑄坯表面的冷卻帶。"中心部固相率"是指，在鑄坯中心部上固相所占的區(qū)域相對于由固相以及液相所占的整個(gè)區(qū)域的比率。"充分變化"是指，在影響鑄坯的凝固速度的鋼的成分組成或鑄造溫度的這樣的操作因素的影響程度達(dá)到規(guī)定量以上所足夠的操作因素的變化量的大小。該"充分變化"是根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)、以及操作的實(shí)際效果等確定的值，例如對于C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni等元素成分組成，是士O.OOl~±0.01質(zhì)量%左右，對于鑄造溫度，為士2士5。C左右。另外，關(guān)于它們向鑄造速度的反映方法，見后述實(shí)施方式中的2-4.。圖l是用于說明本發(fā)明的小截面鋼坯的連鑄方法的示意圖。具體實(shí)施例方式l.發(fā)明的基本組成本發(fā)明如上所述，提供一種小截面鋼坯的連鑄方法，其采用具有一個(gè)內(nèi)徑在40mm以上的單孔的筒狀浸漬噴嘴將鋼水供給到鑄型內(nèi)，鑄造橫截面積在500cn^以下的鋼坯，其中，采用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器測量鑄型內(nèi)的鋼水的液面位置，根據(jù)渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器的測量值控制液面位置，并對鋼水施加電^f茲攪拌以調(diào)整鑄型內(nèi)的鋼水的流動，另外，在沿著鑄造方向距離鑄型內(nèi)的鋼水的彎液面15~45m的范圍內(nèi)，設(shè)置有長度為3~8m的沿鑄造方向連續(xù)的凝固末期冷卻帶，調(diào)整鑄造速度，以使鑄坯的中心部固相率為0.3~0.99的區(qū)域位于該凝固末期冷卻帶內(nèi)，在鑄坯的二次冷卻帶中，將冷卻水的比水量設(shè)為0.1~0.8L/kg-steel來冷卻鑄坯，以將該凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度調(diào)整為900~1200°C,并且在凝固末期冷卻帶中，將鑄坯表面的冷卻水的水流密度設(shè)為設(shè)為20~300L/(min.m"來進(jìn)行冷卻，在距離凝固末期冷卻帶出口lm以上的下游側(cè)切割鑄坯。下面，進(jìn)一步詳細(xì)i兌明本發(fā)明的內(nèi)容。圖l是用于說明本發(fā)明的小截面鋼坯的連鑄方法的縱剖示意圖。中間包l內(nèi)的鋼水2經(jīng)過浸漬噴嘴3被供給到鑄型4內(nèi)，被鑄型內(nèi)冷卻水、以及自位于鑄型下方的二次冷卻帶的冷卻裝置(噴射噴嘴組)ll噴出的噴射水冷卻，形成凝固殼7而成為鑄坯9。在此，利用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器5測量鑄型4內(nèi)的鋼水液面6的位置(高度位置)，根據(jù)其測量值控制液面位置，并利用電磁攪拌裝置10對鑄型內(nèi)的鋼水施加電石茲攪拌，從而控制鋼水的流動。然后，在中心部含有未凝固熔融金屬8的鑄坯9被夾送輥12向該圖中右側(cè)方向拉拔，并被自凝固末期冷卻帶的冷卻裝置13噴出的噴射水冷卻而結(jié)束凝固，之后被鑄坯切割裝置(切割用割炬)14切割。2.技術(shù)特征的設(shè)定理由以及優(yōu)選實(shí)施方式2-1.第l技術(shù)方案1)鑄坯截面積在500cm2以下鑄坯的截面積必須在500cm2以下。這是因?yàn)?，在截面積大到大于500cms時(shí)，4艮難發(fā)揮利用對鑄坯表面進(jìn)4于冷卻時(shí)的鑄坯表面熱收縮來壓縮鑄坯內(nèi)部的本發(fā)明的效果。截面積的下限值沒有特別限定，參照通常連鑄的截面積的下限值，優(yōu)選截面積在150cm2左右以上。2)使用具有一個(gè)內(nèi)徑在40mm以上的單孔的筒狀浸漬噴嘴使用具有一個(gè)單孔的筒狀單孔浸漬噴嘴的理由是，在向上述那樣的小截面連鑄用鑄型供給鋼水的情況下，很難使用具有多個(gè)排出孔的浸漬噴嘴，并且，為了使用后述的渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器，須使用浸漬噴嘴。另外，將單根單孔的內(nèi)徑設(shè)在40mm以上的原因是，在單孔內(nèi)徑小于40mm時(shí)，排出流速將變得過快，將會削弱由后述的電磁攪拌產(chǎn)生的等軸晶生成作用。單根單孔內(nèi)徑的上限值沒有特別限定，參照通常小截面鋼坯的連鑄操作中鑄型內(nèi)徑的下限值，優(yōu)選排出孔內(nèi)徑在80mm左右以下。3)使用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器使用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器的理由如下所述。即，為了使凝固殼穩(wěn)定地成長，抑制凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率的變動，以此來穩(wěn)定地發(fā)揮本發(fā)明的效果，須釆用能夠進(jìn)行高精度測量的渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器。相反，在采用了其他的Y射線方式、熱電偶方式等的鑄型內(nèi)液面位置傳感器的情況下，液面位置的檢測靈敏度低，不能進(jìn)行用來高精度地控制作為本發(fā)明對象的鑄型內(nèi)液面位置的測量。4)鑄型內(nèi)鋼水的電磁攪拌利用電>茲攪拌來調(diào)整鑄型內(nèi)鋼水的流動的理由為下述兩點(diǎn)。第一理由是，通過施加電磁攪拌來調(diào)整鋼水的流速，能夠促進(jìn)在鑄坯中心部生成等軸晶，提高等軸晶的比率，從而能夠獲得抑制鑄坯中心部上的中心疏松的增多的可靠效果。另外，第二理由是，通過施加電磁攪拌來調(diào)整鋼水的流動，能夠獲得使凝固殼均勻成長的效果。5)在沿著鑄造方向距離鋼水彎液面1545m的范圍內(nèi)設(shè)置有長度為38m的凝固末期冷卻帶將凝固末期冷卻帶設(shè)置在距離彎液面15~45m的范圍內(nèi)的理由如下所述。即，在從彎液面到凝固末期冷卻帶的長度小于15m的情況下，鑄造速度將變得過小，從而連鑄的生產(chǎn)性下降，另一方面，在從彎液面到凝固末期冷卻帶的距離變得很長而大于45m時(shí)，鑄造速度將變得過大，從而很難進(jìn)行穩(wěn)定的鑄造作業(yè)。在此，鑄造速度的范圍沒有特別限定，從確保生產(chǎn)性且穩(wěn)定操作的方面考慮，通常優(yōu)選在1.5~4.0m/min左右的范圍內(nèi)進(jìn)行操作。將凝固末期冷卻帶的長度設(shè)在3m以上的理由如下所述。即，在上述長度小于3m時(shí)，不能充分冷卻鑄坯，另外將凝固末期冷卻帶的長度設(shè)在8m以下的理由是，使該長度長到大于8m,不僅使冷卻帶變長為不必要的長度，而且還會發(fā)生由過度冷卻說明書第1V19頁導(dǎo)致的鑄坯彎曲。6)調(diào)整4壽造速度，以使鑄坯中心部的固相率為0.3~0.99的區(qū)域位于凝固末期冷卻帶內(nèi)調(diào)整4壽造速度，以使鑄坯中心部的固相率為0.3~0.99的區(qū)域位于凝固末期冷卻帶內(nèi)的理由如下所述。即，在鑄坯中心部的固相率處于0.3~0.99的范圍內(nèi)時(shí)^濤坯中心部具有產(chǎn)生中心疏松的起點(diǎn)，并且中心疏松在固相率處于該范圍內(nèi)時(shí)成長。因而，在作為上述固相率處于上述范圍的凝固期間內(nèi)進(jìn)行凝固末期冷卻，能夠有效地防止在鑄坯中心部產(chǎn)生中心疏。7)鑄坯的二次冷卻帶上的比水量為O.l~0.8L/kg-steel，且凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度為9001200°C將鑄坯的二次冷卻帶上的比水量設(shè)為0.1~0.8L/kg-stee1的理由如下所述。即，在二次冷卻的比水量小于0.1L/kg—steel時(shí)，鑄坯受到鋼水的靜壓作用而膨脹，從而鑄坯的截面積容易擴(kuò)大，因此很難推測凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率。另一方面，在二次冷卻的比水量變得很多而大于0.8L/kg-steel時(shí)，冷卻將變得不均勻，容易產(chǎn)生由冷卻不均導(dǎo)致的凝固殼厚度的偏差，從而很難推測凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率。另外，將凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度設(shè)為900~1200°C的理由如下所述。即，在凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度小于900。C時(shí)，在凝固末期冷卻帶內(nèi)，《壽坯的表面溫度下降得過低，從而發(fā)生從Y相向a相的相變，使鑄坯表面發(fā)生膨脹，容易影響到使中心疏松減少的效果。另一方面，在凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度變得過高而大于1200。C時(shí)，凝固末期冷卻帶內(nèi)的冷卻不均勻，容易發(fā)生冷卻不均，會使減少疏松的效果變得不穩(wěn)定。8)凝固末期冷卻帶上的鑄坯表面的水流密度為20~300L/(minm2)將凝固末期冷卻帶上的鑄坯表面的水流密度設(shè)為20~300L/(minm2)的理由如下所述。即，在水流密度小于20L/(minm"時(shí)，冷卻作用太弱而不能充分發(fā)揮本發(fā)明的效果，另外，在水流密度很高而大于300L/(min.m"時(shí)，鑄坯表面溫度下降得過低，將發(fā)生從Y相向cc相的相變，使得鑄坯表面發(fā)生膨脹，從而容易影響到使中心疏松減少的效果。9)在距離凝固末期冷卻帶出口lm以上的下游側(cè)切割鑄坯在距離凝固末期冷卻帶出口lm以上的下游側(cè)切割鑄坯的理由如下所述。即，在鑄坯自凝固末期冷卻帶剛拉拔出后的lm以內(nèi)的位置上切割鑄坯時(shí)，還不能利用熱擴(kuò)散來充分減輕因凝固末期冷卻的冷卻不均產(chǎn)生的鑄坯表面溫度的不均勻，由此易于導(dǎo)致切割后的鑄坯容易發(fā)生彎曲。也就是說，為了防止切割后的鑄坯發(fā)生彎曲，須在至少距離凝固末期冷卻帶出口lm以上的下游側(cè)切割鑄坯。優(yōu)選在距離凝固末期冷卻帶出口3m以上的下游側(cè)完成鑄坯的切割。這是因?yàn)?，這樣能夠利用熱擴(kuò)散，使由凝固末期冷卻的冷卻不均導(dǎo)致的鑄坯表面溫度的不均勻充分地均勻，從而更易于防止鑄坯發(fā)生彎曲。2-2.第2技術(shù)方案第2技術(shù)方案如上所述，特征在于，在第l技術(shù)方案的連鑄方法的基礎(chǔ)上，將鑄型內(nèi)的鋼水的液面位置的變動量抑制在士10mm以內(nèi)。優(yōu)選將鑄型內(nèi)鋼水的液面位置的變動量抑制在士10mm以內(nèi)的理由是，在液面位置的變動量變得很大而大于士10mm時(shí)，凝固殼的成長將變得不穩(wěn)定。在凝固殼的成長變得不穩(wěn)定時(shí)，凝固末期冷卻帶上的鑄坯中心部的固相率的變動增大，從而不15能獲得穩(wěn)定且切實(shí)地減少中心疏+>以及在此基礎(chǔ)之上充分改良鑄坯的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的本技術(shù)方案的效果。為了將液面位置的變動量抑制在土10mm以內(nèi)，除了^f吏用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器來獲得高精度的液面高度信息之外，還要求采取在鋼水的流量控制機(jī)構(gòu)上使用具有良好的響應(yīng)性的步進(jìn)氣缸、或在鋼水的流量控制機(jī)構(gòu)上設(shè)定合適的控制增益等對策。2-3.第3技術(shù)方案第3技術(shù)方案為如下的連鑄方法，即，在第l技術(shù)方案或第2技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，使鑄型內(nèi)的鋼水在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行電磁攪拌，將鋼水的回旋流速的最大值調(diào)整在0.2~0.8m/s的范圍內(nèi)。利用電磁攪拌形成水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流的理由是，在進(jìn)行鑄型內(nèi)鋼水的電磁攪拌的情況下，從抑制液面位置的變動的方面考慮，優(yōu)選形成水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流地設(shè)置電磁線圈。另外，優(yōu)選將由電i茲攪拌產(chǎn)生的鋼水的回旋流速的最大值i殳在0.2~0.8m/s的范圍內(nèi)的理由如下所述。即，在上述流速小于0.2m/s時(shí)，很難獲得電磁攪拌的效果，即很難獲得對由促進(jìn)等軸晶的產(chǎn)生所造成的中心疏松的產(chǎn)生加以抑制的效果、以及很難獲得通過控制鋼水的流動來使凝固殼均勻成長的效果。另一方面，在該流速變大而大于0.8m/s時(shí)，鑄型內(nèi)液面位置的變動增大過多，不作為優(yōu)選方案。在此，回旋流速的最大值是指，在被所設(shè)置的電磁攪拌線圏包圍而成的鑄型內(nèi)空間區(qū)域中、鋼水的沿回^走方向的流速最高的部位上的鋼水的流速。2-4.第4技術(shù)方案第4技術(shù)方案的連鑄方法，是在第l技術(shù)方案~第3技術(shù)方案中任意一項(xiàng)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上；根據(jù)從C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni中選出的至少3種以上元素在鋼水中的組成和鑄造溫度的充分的變化，來調(diào)整鑄造速度。優(yōu)選參照從C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni中選出的至少3種以上元素在鋼水中的組成和鑄造溫度對凝固速度的影響程度，來調(diào)整鑄造速度。鑄坯的凝固速度(詳細(xì)而言是凝固殼的成長速度)受鋼水的成分以及鑄造溫度的影響而發(fā)生變動。根據(jù)本發(fā)明人的經(jīng)驗(yàn)以及調(diào)查，為了以充分的精度預(yù)測鑄坯的凝固速度，優(yōu)選考慮從C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni中選出的至少3種以上元素在鋼水中的組成的對鑄造速度影響，并同時(shí)考慮鑄造溫度的對鑄造速度影響。平衡凝固溫度隨著溶質(zhì)成分元素的偏析而下降，由鑄坯的表面氧化膜(氧化皮)的形態(tài)變化會導(dǎo)致的鑄坯成分組成發(fā)生變化，這些都將對鑄坯的凝固速度造成影響，并且其影響程度還會根據(jù)不同的操作條件發(fā)生變化。能夠利用考慮成分元素的偏析后所得出的凝固過程的數(shù)值模擬等，預(yù)測平衡凝固溫度的與溶質(zhì)成分元素的偏析相伴的下降。另一方面，對于鑄坯的由表面氧化膜的形態(tài)變化引起的成分組成變化所引發(fā)的凝固速度變化，是很難通過計(jì)算來預(yù)測的，因此須根據(jù)多個(gè)鑄坯的調(diào)查結(jié)果來明確其變化傾向。通過充分積累與上述關(guān)系相關(guān)的調(diào)查結(jié)果，并分析利用上述調(diào)查結(jié)杲進(jìn)行數(shù)據(jù)擬^"-的凝固過程，便能夠預(yù)測凝固速度。另外，從在凝固末期冷卻帶內(nèi)高精度地獲得具有適合的中心部固相率的鑄坯的觀點(diǎn)考慮，第4技術(shù)方案中的鑄造速度的調(diào)整，是優(yōu)選在對上述成分組成、以及鑄造溫度這樣的將影響到凝固速度的因素的充分變化有一定認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。具體而言，例如采用每個(gè)加熱爐(每個(gè)澆包)的精煉最終階段的分析值為鋼水的成分組成、采用每3050噸(t)鑄造量的中間包內(nèi)的鋼水溫度測量值為鑄造溫度等，在對影響鑄造速度的因素的充分變化有一定認(rèn)知的基礎(chǔ)上調(diào)整鑄造速度。2-5.第5技術(shù)方案第5技術(shù)方案的連鑄方法，是在第l技術(shù)方案~第4發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在距離凝固末期冷卻帶入口大于2m的上游側(cè)的位置上結(jié)束鑄坯的二次冷卻。優(yōu)選在距離凝固末期冷卻帶入口大于2m的上游側(cè)的位置上結(jié)束鑄坯的二次冷卻的理由是，從通過均勻鑄坯的表面溫度來提高凝固末期冷卻的效果的方面考慮，最好在上述位置結(jié)束二次冷卻。更優(yōu)選在距離凝固末期冷卻帶入口5m以上的上游側(cè)的位置上結(jié)束二次冷卻。如上所述，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定/人向鑄型內(nèi)供給鋼水、二次冷卻起、然后經(jīng)過凝固末期冷卻直到切割鑄坯的整個(gè)過程中的各個(gè)條件而進(jìn)行操作，能夠提高由凝固末期冷卻中的減少中心疏松的效果，并且能夠穩(wěn)定地進(jìn)行連鑄操作。實(shí)施例為了確認(rèn)本發(fā)明的連鑄方法的效果，進(jìn)行了下述鑄造試驗(yàn)，并且評價(jià)了其結(jié)果。表l中表示的是本發(fā)明例以及比較例的試驗(yàn)條件以及試驗(yàn)結(jié)果，另外表2中表示的是各鑄造試驗(yàn)所用的鋼水的成《、纟且成。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表2表2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>由于鋼水的組成在實(shí)際的每個(gè)加熱爐中存在偏差，因此在表2中是以每個(gè)成分的波動范圍來表示鋼的組成的。試驗(yàn)編號A是本發(fā)明例的試驗(yàn)，由于符合本發(fā)明所規(guī)定的所有條件，因此是能夠獲得鑄坯中心部的中心疏松很少的鑄坯。鑄造條件是，將鑄造溫度、即鋼水的加熱溫度(中間包內(nèi)的鋼水溫度-鋼的液相線溫度)設(shè)為3560。C，將鑄造的穩(wěn)態(tài)部上的鑄造速度平均設(shè)為2.7m/min。在試^r編號A的試驗(yàn)中，依據(jù)鋼水的成分組成以及鑄造溫度、以0.01m/min的間隔，在士0.1m/min的鑄造速度的范圍進(jìn)行調(diào)整，以使鑄坯中心部的固相率為0.3~0.99的區(qū)域控制在凝固末期冷卻帶內(nèi)。結(jié)果，在試驗(yàn)編號A的試驗(yàn)中，能夠在穩(wěn)定操作的條件下切實(shí)地地減少鑄坯中心部處的疏松的產(chǎn)生，并能夠在高可靠性的基礎(chǔ)上改良鑄坯的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。使用上述那樣制造而成的鋼坯制造無縫管，調(diào)查其內(nèi)表面的性質(zhì)狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)，能夠獲得內(nèi)表面缺陷的發(fā)生率為0.1%這一極佳的成績。在此，內(nèi)表面缺陷的發(fā)生率是通過用管內(nèi)表面的目測檢查判斷為不合格的管的根數(shù)除以進(jìn)行了目測檢查的所有管的總根數(shù)后將結(jié)果變成百分率而求得的。與上述試驗(yàn)相反，試驗(yàn)編號B是脫離了第l發(fā)明所規(guī)定的范圍的比較例的試驗(yàn)。在試驗(yàn)編號B的試驗(yàn)中，由于采用未使用浸漬噴嘴的開放式供給鋼水方式，不能應(yīng)用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器，因此鑄型內(nèi)液面位置的變動較大，凝固殼成長很不穩(wěn)定。另外，由于試驗(yàn)編號B的試驗(yàn)只不過是根據(jù)每個(gè)鋼種而預(yù)先設(shè)定了鑄造速度，因此每個(gè)加熱爐中的鋼水的成分組成的變動、鑄造溫度的變動對凝固殼的成長速度的影響，不能反映在鑄造速度的調(diào)整上。結(jié)果，在試驗(yàn)編號B的試驗(yàn)中，上述不穩(wěn)定且不確定的因素不僅影響到使鑄坯中'"、部的中'"、疏松減少的效果，而且使操作變得不穩(wěn)定，凝固殼頻繁破裂(breakout)。另外，采用鑄造而成的鋼坯制造無縫管，調(diào)查其內(nèi)表面的性質(zhì)狀態(tài)，得出內(nèi)表面缺陷的發(fā)生率是7%這一較差的結(jié)果。試驗(yàn)編號C是鋼坯的橫截面積過大、不符合本發(fā)明所規(guī)定的條件、不適用本發(fā)明連鑄方法的比較例的試驗(yàn)。在試驗(yàn)編號C的試驗(yàn)中，由于沒有采用利用凝固末期冷卻減少疏松的技術(shù)，因此在鑄坯中心部產(chǎn)生了很大的中心疏松。工業(yè)實(shí)用性采用本發(fā)明的小截面鋼坯的連鑄方法，使用筒狀單孔浸漬噴嘴將鋼水供給到鑄型內(nèi)，使用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器測量鑄型內(nèi)鋼水的液面位置，根據(jù)該傳感器的測量值，控制液面位置，并利用電磁攪拌調(diào)整鑄型內(nèi)的鋼水的流動狀態(tài)，另夕卜，規(guī)定凝固末期冷卻帶的位置以及長度，并且調(diào)整鑄造速度，以使鑄坯內(nèi)的具有規(guī)定的中心部固相率的區(qū)域位于凝固末期冷卻帶內(nèi)，另外適當(dāng)?shù)卦O(shè)定鑄坯的二次冷卻帶上的比水量、凝固末期冷卻帶入口上的鑄坯表面溫度、凝固末期冷卻帶上的冷卻水的水流密度等，從而能夠穩(wěn)定地減少鑄坯中'"、部上的疏松的產(chǎn)生，可靠地改良鑄坯的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。因而，本發(fā)明的方法作為一種通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定從向鑄型內(nèi)供給鋼水、二次冷卻、然后經(jīng)過凝固末期冷卻直到切割鑄坯的過程中的各個(gè)操作條件并進(jìn)行操作、能夠提高由凝固末期冷卻產(chǎn)生的減少中心疏松的效果、并能夠穩(wěn)定地進(jìn)行連鑄操作的連鑄方法，是一種能夠廣泛應(yīng)用的技術(shù)。2權(quán)利要求1.一種小截面鋼坯的連鑄方法，其采用具有一個(gè)內(nèi)徑在40mm以上的單孔的筒狀浸漬噴嘴將鋼水供給到鑄型內(nèi)，鑄造橫截面積在500cm2以下的鋼坯，其特征在于，采用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器測量鑄型內(nèi)的鋼水的液面位置，根據(jù)所得到測量值控制液面位置，并對鋼水施加電磁攪拌以調(diào)整鑄型內(nèi)的鋼水的流動；在沿著鑄造方向距離鑄型內(nèi)的鋼水的彎液面15～45m的范圍內(nèi)，設(shè)置有長度為3～8m的沿鑄造方向連續(xù)的凝固末期冷卻帶，調(diào)整鑄造速度，以使鑄坯的中心部固相率為0.3～0.99的區(qū)域位于該凝固末期冷卻帶內(nèi)；在位于該凝固末期冷卻帶的上游側(cè)的鑄坯的二次冷卻帶中，將冷卻水的比水量設(shè)為0.1～0.8升(L)/kg-steel來冷卻鑄坯，以將該凝固末期冷卻帶的入口處的鑄坯表面溫度調(diào)整為900～1200℃；并且，在該凝固末期冷卻帶中，將鑄坯表面的冷卻水的水流密度設(shè)為20～300升(L)/(min·m2)來冷卻鑄坯，在距離該凝固末期冷卻帶的出口1m以上的下游側(cè)切割鑄坯。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的連鑄方法，其特征在于，將上述鑄型內(nèi)的鋼水的液面位置的變動量抑制在士10mm以內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連鑄方法，其特征在于，上述電磁攪拌是使鑄型內(nèi)的鋼水在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行攪拌，將鋼水的回旋流速的最大值調(diào)整在0.20.8m/s的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連鑄方法，其特征在于，根據(jù)從C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni中選出的至少3種以上元素在鋼水中的組成和鑄造溫度的充分變化，來調(diào)整上述鑄造速度。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連鑄方法，其特征在于，根據(jù)從C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo以及Ni中選出的至少3種以上元素在鋼水中的組成和鑄造溫度的充分變化，來調(diào)整L、丄'、>t、土tip_J_34^'辨逸近/夂o6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連鑄方法，其特征在于，在距離凝固末期冷卻帶的入口大于2m的上游側(cè)的位置上，結(jié)束上述鑄坯的二次冷卻。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的連鑄方法，其特征在于，在距離凝固末期冷卻帶的入口大于2m的上游側(cè)的位置上，結(jié)束上述鑄坯的二次冷卻。全文摘要本發(fā)明提供一種小截面鋼坯的連鑄方法。該方法使用具有一個(gè)單孔的筒狀浸漬噴嘴將鋼水供給到鑄型內(nèi)，鑄造橫截面積在500cm²以下的鋼坯，其中，使用渦流式鑄型內(nèi)液面位置傳感器測量鑄型內(nèi)的鋼水的液面位置，根據(jù)該所得到的測量值，控制液面位置，并通過施加電磁攪拌來調(diào)整鑄型內(nèi)的鋼水的流動，此外，在距離彎液面規(guī)定長度的范圍內(nèi)設(shè)置凝固末期冷卻帶，并調(diào)整鑄造速度，從而以使鑄坯的中心部固相率為0.3～0.99的區(qū)域位于凝固末期冷卻帶內(nèi)地調(diào)整鑄造速度，并且還適當(dāng)?shù)卦O(shè)定二次冷卻帶上的比水量、凝固末期冷卻帶入口的鑄坯表面溫度、凝固末期冷卻帶上的冷卻水的水流密度。從而，能夠針對各個(gè)鋼種連鑄穩(wěn)定且可靠切實(shí)地減少了鑄坯中心部上的中心疏松產(chǎn)生并改良了鑄坯的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的小截面鑄坯。文檔編號B22D11/124GK101678447SQ200780053199公開日2010年3月24日申請日期2007年7月25日優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日發(fā)明者塚口友一,川本正幸,平田敦嗣,林浩史,花尾方史申請人:住友金屬工業(yè)株式會社