[发明专利]凝固结束位置控制方法以及凝固结束位置控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及对连续铸造机中的铸坯(cast strand)的温度进行推断，来控制凝固结束位置等铸坯的凝固状态的凝固结束位置控制方法(Final solidification point control method)以及凝固结束位置控制装置。

背景技术

在连续铸造机的作业中，掌握连续铸造中的铸坯的凝固状态极为重要。例如，在由于拔出模具后的冷却喷雾(cooling spray)的冷却(二次冷却，secondary cooling)不充分，所以以内部未完全凝固的状态将铸坯拔出到连续铸造机外的情况下，当切断了铸坯时内部的钢液流出而造成较大的麻烦。因此，为了抑制在内部未完全凝固的状态下将铸坯拔出到连续铸造机外的情况，准确地掌握铸坯的凝固状态很重要。

另外，在钢的连续铸造时，在铸坯的凝固末期的未凝固相下，由于钢液的体积因凝固而收缩，所以成分浓缩后的钢液残留在作为最终凝固部的枝晶之间并流动，产生集聚在铸坯中心部而凝固的所谓中心偏析(centerline segregation)，钢铁产品的品质变差。例如，若在石油输送用、天然气输送用的管线管材料中产生中心偏析，则由于酸性气体的作用会产生以中心偏析为起点的氢致开裂(HIC，hydrogen induced cracking)。另外，在饮料水用的罐装产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导致在加工性上出现各向异性。

已知有一种为了防止导致钢铁产品品质劣化的中心偏析而在凝固末期以与铸坯的凝固收缩量相称的压下量对未凝固铸坯缓慢地压下的方法(以下，称为轻压下(soft reduction))。根据轻压下，以与凝固收缩量相称的压下量对铸坯缓慢压下来使未凝固相的体积减少，不会引起枝晶(dendritic structure)间的浓缩钢液的流动而防止中心偏析。鉴于此，需要适当地进行二次冷却，将铸坯的凝固结束位置控制在配设有实施轻压下的轧辊组的轻压下带(soft reduction zone)的范围内。

并且，为了抑制产生铸坯表面的破裂等品质麻烦，需要以在将从模具正下方朝向垂直方向下方拉伸出的铸坯向水平方向弯曲的矫正部(bending and straightening zones)中，铸坯的温度不传递到脆化区(brittle temperature range)的方式设定二次冷却的约束条件(constraint conditions)。

根据这样的背景，要求一种测量连续铸造中的铸坯的表面温度以及内部温度，掌握矫正部的温度、凝固结束位置等的铸坯的凝固状态并适当地进行控制的技术。然而，连续铸造中的铸坯的表面温度在被浇了二次冷却水的位置与内部温度相比变得非常低，在多个冷却区域之间等未被浇二次冷却水的位置回热。此外，由于还有二次冷却水的存在、水蒸气的产生，所以难以实现以适当控制二次冷却为目的的铸坯的表面温度的测量。另外，由于连续铸造机的环境温度在高温下非常苛刻，所以没有能够在线测量铸坯的内部温度的技术。因此，直到现在，还在进行根据使用了导热模型的数值计算来推断铸坯的凝固状态(参照专利文献1)。

具体而言，专利文献1所记载的技术首先每当进展规定长度的浇注，都假设在连续铸造中的铸坯内产生与浇注方向垂直的计算面(calculation plane)。接下来，该技术在计算面分别通过沿浇注方向连续设定的多个区域而到达下一个区域进入侧边界的时刻，基于之前刚刚通过的区域的平均冷却条件来计算计算面内的温度分布。而且，该技术将所得到的计算面内的温度分布赋予为在下一个区域以后进行的计算的初始值，通过依次计算计算面内的温度分布，来求出最终区域进入侧边界的计算面内的温度分布而推断凝固状态。

专利文献1:日本特开2002－178117号公报

专利文献2:日本特开平9－24449号公报

专利文献3:日本特开平10－291060号公报

在通过数值计算来推断铸坯的凝固状态的情况下，通过对铸坯进行射钉(the nail shooting method)等来确认实际的凝固状态，并基于确认结果来调整导热模型的参数，由此对与实际的凝固状态的一致性进行补偿。而且，一旦进行了导热模型的参数的调整，则在该状态下进行相信计算结果的作业。然而，在铸造条件、钢种不同的情况下、发生冷却设备的变更或者老化、暂时故障等与进行了参数的调整的时刻不同的作业状态的情况下，通过计算得出的凝固状态的推断结果成为与实际不同的结果，不能高精度地推断铸坯的凝固状态。