特許 7531936 連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム及びプロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム及びプロセス

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/124 20060101AFI20240805BHJP

   B22D 11/128 20060101ALI20240805BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20240805BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20240805BHJP

   B22D 11/22 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

B22D11/124 G

B22D11/128 350A

B22D11/124 L

B22D11/124 M

C21D9/00 101Y

C21D1/00 118B

B22D11/22 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023053656

(22)【出願日】2023-03-29

(65)【公開番号】P2023152956

(43)【公開日】2023-10-17

【審査請求日】2023-03-29

(31)【優先権主張番号】202210323871.1

(32)【優先日】2022-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】510000839

【氏名又は名称】東北大学

【氏名又は名称原語表記】Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．１１， ＬＡＮＥ３， ＷＥＮＨＵＡ ＲＯＡＤ， ＨＥＰＩＮＧ ＤＩＳＴＲＩＣＴ， ＳＨＥＮＹＡＮＧ， ＬＩＡＯＮＩＮＧ， ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】蔡 兆鎮

(72)【発明者】

【氏名】朱 苗勇

【審査官】池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０７３５９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－１６８２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１２７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７４１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０８５４７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０４７７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０９１５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／００－１１／２２

Ｃ２１Ｄ ９／００

Ｃ２１Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムであって、
スラブ（１）の表面を焼入れするための焼入れ湾曲帯を含み、
前記連続鋳造機は圧下湾曲帯を含み、前記焼入れ湾曲帯は前記圧下湾曲帯よりも後に位置し、前記焼入れ湾曲帯の入口における前記スラブ（１）の表面温度が９３０℃以上であり、
前記焼入れ湾曲帯は第１スプレーフレーム（２）と第２スプレーフレーム（４）を含み、
前記第１スプレーフレーム（２）及び前記第２スプレーフレーム（４）はいずれも複数列設けられ、複数列の前記第１スプレーフレーム（２）は前記スラブ（１）の一方側に並列に設けられ、複数列の前記第１スプレーフレーム（２）は前記スラブ（１）の一方側の表面を焼入れし、複数列の前記第２スプレーフレーム（４）は前記スラブ（１）の他方側に並列に設けられ、複数列の前記第２スプレーフレーム（４）は前記スラブ（１）の他方側の表面を焼入れし、複数列の前記第１スプレーフレーム（２）と複数列の前記第２スプレーフレーム（４）は対向して設けられ、
前記焼入れ湾曲帯は内側アーチ構造と外側アーチ構造をさらに含み、前記第１スプレーフレーム（２）は前記内側アーチ構造に設けられ、前記第２スプレーフレーム（４）は前記外側アーチ構造に設けられ、
前記第１スプレーフレーム（２）は第１ノズル（６）を含み、前記第１ノズル（６）は複数設けられ、複数の前記第１ノズル（６）は前記スラブ（１）の幅方向に均等に配置され、
前記第２スプレーフレーム（４）は第２ノズル（７）を含み、前記第２ノズル（７）は複数設けられ、複数の前記第２ノズル（７）は前記スラブ（１）の幅方向に均等に配置され、
前記第１ノズル（６）は、０．６ＭＰａの水圧での流量が１２～２５Ｌ／ｍｉｎを満たし、前記スラブ（１）の幅方向における噴射角が６０～１２０°であり、各列の前記第１スプレーフレーム（２）において隣接する２つの前記第１ノズル（６）から噴射されるスプレー水の前記スラブ（１）表面の幅方向での重なり幅が０～７０ｍｍであり、
前記第２ノズル（７）は、０．６ＭＰａの水圧での流量が２５～６０Ｌ／ｍｉｎを満たし、前記スラブ（１）の幅方向における噴射角が６０～１２０°であり、各列の前記第２スプレーフレーム（４）において隣接する２つの前記第２ノズル（７）から噴射されるスプレー水の前記スラブ（１）表面の幅方向での重なり幅が０～７０ｍｍであることを特徴とするスラブ表面焼入れシステム。

【請求項2】

前記焼入れ湾曲帯は第１鋳造ロール（１７）と第２鋳造ロールをさらに含み、前記第１鋳造ロール（１７）及び前記第２鋳造ロールはそれぞれ複数設けられ、複数の前記第１鋳造ロール（１７）は前記スラブ（１）の一方側に設けられ、複数の前記第１鋳造ロール（１７）は前記スラブ（１）の引き抜き方向に順に配置され、複数の前記第２鋳造ロールは前記スラブ（１）の他方側に設けられ、複数の前記第２鋳造ロールは前記スラブ（１）の引き抜き方向に順に配置され、前記第１鋳造ロール（１７）と前記第２鋳造ロールは１対１で対応して設けられ、
前記第１ノズル（６）は隣接する２つの前記第１鋳造ロール（１７）の間に設けられ、前記第１ノズル（６）の前記スラブ（１）の引き抜き方向における噴射角の境界線が隣接する前記第１鋳造ロール（１７）の外壁面と相接し、
前記第２ノズル（７）は隣接する２つの前記第２鋳造ロールの間に設けられ、前記第２ノズル（７）の前記スラブ（１）の引き抜き方向における噴射角の境界線が隣接する前記第２鋳造ロールの外壁面と相接することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【請求項3】

前記第１ノズル（６）の末端と、前記スラブ（１）の前記第１ノズル（６）に近い側の表面との間の垂直方向距離が９０～２００ｍｍであり、
前記第２ノズル（７）の末端と、前記スラブ（１）の前記第２ノズル（７）に近い側の表面との間の垂直方向距離が９０～２００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【請求項4】

隣接する２列の前記第１スプレーフレーム（２）における前記第１ノズル（６）は千鳥状に配置され、隣接する２列の前記第１スプレーフレーム（２）における前記第１ノズル（６）の前記スラブ（１）の幅方向での間隔が、５０ｍｍ以上であり、隣接する２列の前記第１スプレーフレーム（２）における前記第１ノズル（６）の前記スラブ（１）の幅方向での間隔が、各列の前記第１スプレーフレーム（２）における隣接する２つの前記第１ノズル（６）の間隔の半分以下であり、
隣接する２列の前記第２スプレーフレーム（４）における前記第２ノズル（７）は千鳥状に配置され、隣接する２列の前記第２スプレーフレーム（４）における前記第２ノズル（７）の前記スラブ（１）の幅方向での間隔が、５０ｍｍ以上であり、隣接する２列の前記第２スプレーフレーム（４）における前記第２ノズル（７）の前記スラブ（１）の幅方向での間隔が、各列の前記第２スプレーフレーム（４）における隣接する２つの前記第２ノズル（７）の間隔の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【請求項5】

第１給水管（Ｂ）と第２給水管（Ｃ）を含み、前記第１給水管（Ｂ）は複数列の前記第１スプレーフレーム（２）に接続され、複数列の前記第１スプレーフレーム（２）は並列に設けられ、前記第２給水管（Ｃ）は複数列の前記第２スプレーフレーム（４）に接続され、複数列の前記第２スプレーフレーム（４）は並列に設けられ、
第１遮断弁（９）、第２遮断弁（１０）、第１調整弁（１１）、第２調整弁（１２）、第１流量計（１３）、第２流量計（１４）、第１圧力計（１５）、及び第２圧力計（１６）をさらに含み、
前記第１遮断弁（９）、第１調整弁（１１）、第１流量計（１３）及び第１圧力計（１５）は複数列の前記第１スプレーフレーム（２）に接続される前の前記第１給水管（Ｂ）に設けられ、前記第２遮断弁（１０）、第２調整弁（１２）、第２流量計（１４）及び第２圧力計（１６）は複数列の前記第２スプレーフレーム（４）に接続される前の前記第２給水管（Ｃ）に設けられることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【請求項6】

連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れプロセスであって、
圧下湾曲帯を経て請求項１～５のいずれか１項に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムに入るスラブ（１）を焼入れするステップを含み、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは前記スラブ（１）の表面を焼入れする焼入れ湾曲帯を含み、
前記スラブ（１）の表面の焼入れ時間は６０ｓ以上であり、
前記スラブ（１）の表面の焼入れ層の深さは１０ｍｍ以上であり、
前記スラブ（１）の表面の皮下０～１０ｍｍ深さの範囲内の温度の平均低下速度が５℃／ｓよりも速く、
スラブ（１）の上面及び下面の焼入れ終了温度は３５０～５００℃であり、
前記焼入れ湾曲帯において焼入れを行うときに、前記スラブ（１）の表面の皮下０～１０ｍｍ範囲内の温度が９３０℃以上から６００℃以下に低下し、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは、第１給水管（Ｂ）と、第２給水管（Ｃ）とを含み、前記第１給水管（Ｂ）は複数列の前記第１スプレーフレーム（２）に接続され、前記第２給水管（Ｃ）は複数列の前記第２スプレーフレーム（４）に接続され、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは前記スラブ（１）の鋼種及び前記スラブ（１）の鋳造速度に基づいて前記第１給水管（Ｂ）の流量及び前記第２給水管（Ｃ）の流量を決定し、複数列の前記第１スプレーフレーム（２）及び複数列の前記第２スプレーフレーム（４）から噴射されるスプレー水の流量を調整し、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは前記第１給水管（Ｂ）の流量と前記第２給水管（Ｃ）の流量との比を０．５以下に制御することを特徴とするスラブ表面焼入れプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は冶金の技術分野に関し、特に連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム及びプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

連続鋳造鋳片のホットデリバリー＆ホットチャージプロセスは鉄鋼企業の鋼－圧延インターフェースを効率的に連結する重要な生産プロセスである。従来の「鋳片を生産ラインから取り出す→積層して冷却する→加熱炉により加熱する」プロセスに比べ、当該プロセスはエネルギー消費を著しく減らし、プロセスのフローを簡略化し、生産効率を高めるなどの優位性を持つ。しかし、ホットデリバリー＆ホットチャージプロセスを採用してＮｂ、Ａｌ、Ｖなどの成分を含むマイクロアロイ鋼を生産するときに、鋳片が加熱炉に入って加熱された後、その表面に深刻な網状割れ欠陥（「ホットデリバリーによる割れ」と呼ばれる）が発生し、圧延材の表面に深刻な品質欠陥を引き起こす。

【0003】

研究により、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖなどの成分を含むマイクロアロイ鋼の連続鋳造スラブの表面にホットデリバリーによる割れがよく発生する主要な原因は以下のことである。従来のマイクロアロイ鋼の連続鋳造生産プロセス及び連続鋳造－圧延鋼生産ラインの配置下で、加熱炉にホットデリバリー＆ホットチャージした鋳片の表面温度は６５０～５５０℃まで下がる場合が多く、この温度の鋳片表層組織はγ→α変態の二相構造にある。鋳片を加熱炉に入れて加熱すると、表層に新たに形成されたオーステナイトと元のオーステナイトの結晶粒の大きさの差が大きく、明らかな混晶構造が現れ、鋳片表層組織の高温可塑性を大幅に低下させた。また、連続鋳造生産過程で元のオーステナイト粒界に沿って鎖状に集中析出したマイクロアロイ炭窒化物が脆性化加熱過程の元のオーステナイト粒界にピン止めする。加熱応力により鋳片表面が粒界に沿って割れて網目状の割れ欠陥が形成される。そのため、鋳片表層組織を再構成し、その炭窒化物を分散、析出させることは、マイクロアロイ鋼連続鋳造鋳片の表面のホットデリバリーによる割れ欠陥を解消する鍵である。

【0004】

連続鋳造切断機の後から加熱炉口までのローラーテーブルなどに冷却水タンクや焼入れ湾曲帯を増設し、定規切断後の鋳片を急速に冷却し、鋳片表面の焼入れ効果を達成することが研究者により提案されている。しかし、実際の連続鋳造生産では、連続鋳造速度に制限があり、切断後の鋳片が冷却水タンクに入る際の表面温度は８００℃以下に低下していることが多い。この温度での鋳片表層組織では、Ｎｂ、Ａｌなどのマイクロアロイ炭窒化物の析出はすでに完了しており、この温度で鋳片の表面焼入れを行っても、炭窒化物の析出寸法と分布を変えることができなくなった。また、この温度で鋳片の表面焼入れを行うと、その表層組織はすでにオーステナイトからフェライトへと変態し始めており、一方、焼入れ後の鋳片表層組織は再び温度を回復してオーステナイト化することができず、組織構造の高可塑化変態を実現することができない。

【0005】

そのため、マイクロアロイ鋼の実際の高温凝固特徴及びスラブの連続鋳造生産プロセスと組み合わせて、鋳片表層組織構造の改善を実現し、炭窒化物を分散、析出させ、鋳片表層の高温組織を高可塑化して、鋳片表面のホットデリバリーによる割れを安定的に除去できる連続鋳造鋳片高温焼入れ装置及びプロセスを開発することは、マイクロアロイ鋼板の高品質、高効率及びグリーン生産の実現にとって重要な意義があり、普及の将来性が期待できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

以上に鑑み、本発明は連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム及びプロセスを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

具体的には、以下の技術的解決手段を含む。

【0008】

本発明の一態様は、
スラブの表面を焼入れするための焼入れ湾曲帯を含み、
前記連続鋳造機は圧下湾曲帯を含み、前記焼入れ湾曲帯は前記圧下湾曲帯よりも後に位置し、前記焼入れ湾曲帯の入口における前記スラブの表面温度が９３０℃以上である連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムを提供する、
前記焼入れ湾曲帯は第１スプレーフレームと第２スプレーフレームを含み、
前記第１スプレーフレーム及び前記第２スプレーフレームはいずれも複数列設けられ、複数列の前記第１スプレーフレームは前記スラブの一方側に並列に設けられ、複数列の前記第１スプレーフレームは前記スラブの一方側の表面を焼入れし、複数列の前記第２スプレーフレームは前記スラブの他方側に並列に設けられ、複数列の前記第２スプレーフレームは前記スラブの他方側の表面を焼入れし、複数列の前記第１スプレーフレームと複数列の前記第２スプレーフレームは対向して設けられ、
前記焼入れ湾曲帯は内側アーチ構造と外側アーチ構造をさらに含み、前記第１スプレーフレームは前記内側アーチ構造に設けられ、前記第２スプレーフレームは前記外側アーチ構造に設けられ、
前記第１スプレーフレームは第１ノズルを含み、前記第１ノズルは複数設けられ、複数の前記第１ノズルは前記スラブの幅方向に均等に配置され、
前記第２スプレーフレームは第２ノズルを含み、前記第２ノズルは複数設けられ、複数の前記第２ノズルは前記スラブの幅方向に均等に配置される。

【0009】

さらに、前記第１ノズルは前記スラブの幅方向における噴射角が６０～１２０°であり、各列の前記第１スプレーフレームにおいて隣接する２つの前記第１ノズルから噴射されるスプレー水の前記スラブ表面の幅方向での重なり幅が０～７０ｍｍであり、
前記第２ノズルは前記スラブの幅方向における噴射角が６０～１２０°であり、各列の前記第２スプレーフレームにおいて隣接する２つの前記第２ノズルから噴射されるスプレー水の前記スラブ表面の幅方向での重なり幅が０～７０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【0010】

さらに、前記焼入れ湾曲帯は第１鋳造ロールと第２鋳造ロールをさらに含み、前記第１鋳造ロール及び前記第２鋳造ロールはそれぞれ複数設けられ、複数の前記第１鋳造ロールは前記スラブの一方側に設けられ、複数の前記第１鋳造ロールは前記スラブの引き抜き方向に順に配置され、複数の前記第２鋳造ロールは前記スラブの他方側に設けられ、複数の前記第２鋳造ロールは前記スラブの引き抜き方向に順に配置され、前記第１鋳造ロールと前記第２鋳造ロールは１対１で対応して設けられ、
前記第１ノズルは隣接する２つの前記第１鋳造ロールの間に設けられ、前記第１ノズルの前記スラブの引き抜き方向における噴射角の境界線が隣接する前記第１鋳造ロールの外壁面と相接し、
前記第２ノズルは隣接する２つの前記第２鋳造ロールの間に設けられ、前記第２ノズルの前記スラブの引き抜き方向における噴射角の境界線が隣接する前記第２鋳造ロールの外壁面と相接することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【0011】

さらに、前記第１ノズルの末端と、前記スラブの前記第１ノズルに近い側の表面との間の垂直方向距離が９０～２００ｍｍであり、
前記第２ノズルの末端と、前記スラブの前記第２ノズルに近い側の表面との間の垂直方向距離が９０～２００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【0012】

さらに、隣接する２列の前記第１スプレーフレームにおける前記第１ノズルは千鳥状に配置され、隣接する２列の前記第１スプレーフレームにおける前記第１ノズルの前記スラブの幅方向での間隔が、５０ｍｍ以上であり、隣接する２列の前記第１スプレーフレームにおける前記第１ノズルの前記スラブの幅方向での間隔が、各列の前記第１スプレーフレームにおける隣接する２つの前記第１ノズルの間隔の半分以下であり、
隣接する２列の前記第２スプレーフレームにおける前記第２ノズルは千鳥状に配置され、隣接する２列の前記第２スプレーフレームにおける前記第２ノズルの前記スラブの幅方向での間隔が、５０ｍｍ以上であり、隣接する２列の前記第２スプレーフレームにおける前記第２ノズルの前記スラブの幅方向での間隔が、各列の前記第２スプレーフレームにおける隣接する２つの前記第２ノズルの間隔の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【0013】

さらに、第１給水管と第２給水管を含み、前記第１給水管は複数列の前記第１スプレーフレームに接続され、複数列の前記第１スプレーフレームは並列に設けられ、前記第２給水管は複数列の前記第２スプレーフレームに接続され、複数列の前記第２スプレーフレームは並列に設けられ、
第１遮断弁、第２遮断弁、第１調整弁、第２調整弁、第１流量計、第２流量計、第１圧力計、及び第２圧力計をさらに含み、
前記第１遮断弁、第１調整弁、第１流量計及び第１圧力計は複数列の前記第１スプレーフレームに接続される前の前記第１給水管に設けられ、前記第２遮断弁、第２調整弁、第２流量計及び第２圧力計は複数列の前記第２スプレーフレームに接続される前の前記第２給水管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム。

【0014】

本発明の別の態様は、
圧下湾曲帯を経て上記の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムに入るスラブを焼入れするステップを含み、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは前記スラブの表面を焼入れする焼入れ湾曲帯を含み、
前記焼入れ湾曲帯において焼入れを行うときに、前記スラブの表面の皮下０～１０ｍｍ範囲内の温度が９３０℃以上から６００℃以下に低下する連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れプロセスを開示する。

【0015】

さらに、前記スラブの表面の焼入れ時間は６０ｓ以上であり、前記スラブの表面の焼入れ層の深さは１０ｍｍ以上であり、
前記スラブの表面の皮下０～１０ｍｍ深さ範囲内の温度の平均低下速度が５℃／ｓよりも速い。

【0016】

さらに、前記焼入れ湾曲帯は第１スプレーフレームと第２スプレーフレームを含み、前記第１スプレーフレームは複数列設けられ、複数列の前記第１スプレーフレームは前記スラブの一方側に並列に設けられ、前記第２スプレーフレームは複数列設けられ、複数列の前記第２スプレーフレームは前記スラブの他方側に並列に設けられ、複数列の前記第１スプレーフレームと複数列の前記第２スプレーフレームは対向して設けられ、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは、第１給水管と、第２給水管とを含み、前記第１給水管は複数列の前記第１スプレーフレームに接続され、前記第２給水管は複数列の前記第２スプレーフレームに接続され、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは前記スラブの鋼種及び前記スラブの鋳造速度に基づいて前記第１給水管の流量及び前記第２給水管の流量を決定し、複数列の前記第１スプレーフレーム及び複数列の前記第２スプレーフレームから噴射されるスプレー水の流量を調整し、
前記連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは前記第１給水管の流量と前記第２給水管の流量との比を０．５以下に制御する。

【発明の効果】

【0017】

本発明の実施例に係る技術的解決手段の有益な効果は少なくとも以下を含む。

【0018】

本発明では、圧下湾曲帯よりも後に設けられる焼入れ湾曲帯によってスラブの表面に対して焼入れプロセスを実施することにより、オンライン焼入れを受けたＮｂ、Ａｌ、Ｖなどを含有するマイクロアロイ鋼連続鋳造スラブの上面及び下面の皮下０～１０ｍｍ範囲内の温度が９３０℃以上から６００℃以下に迅速に低下し、炭窒化物の分散析出及びオーステナイトからフェライト又はベイナイトへの構造転移の目的を達成させ、鋳片表層組織の可塑性を根本的に向上させ、マイクロアロイ鋼スラブのホットデリバリーによる割れの発生を確実に回避する。本発明は、鋳片のホットデリバリーによる割れ効果を安定的に保持し、マイクロアロイ鋼板の高品質、高効率及びグリーン生産の実現にとって重要な意義があり、普及の将来性が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本発明の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明における図面は本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。

【図1】本発明に係る連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムの焼入れ湾曲帯の正面図である。

【図2】本発明に係る連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムの焼入れ湾曲帯の部分側面図である。

【図3】本発明に係る連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムの給水配管の配置原理図である。

【図4】本発明に係る連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムによる金相組織図である。

【図5】本発明に係る連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムによる炭窒化物析出の形貌図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施例の図面を参照して、本発明の実施例の技術的解決手段を明確かつ完全に説明するが、明らかに、説明する実施例は本発明の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。当業者であれば、本発明の実施例に基づいて創造的な努力を必要とせずに得る他のすべての実施例は本発明の特許範囲である。

【0021】

本発明の実施形態についてさらに詳細に説明するに先立って、本発明の実施例に記載の方位名詞、例えば「上部」、「下部」、「側部」は、図１に示される方位を基準にして、本発明の特許範囲を限定することを意図していない。

【0022】

本発明の技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照して本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。

【実施例1】

【0023】

図１～図３に示すように、本実施例は、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムを開示し、上記スラブ表面焼入れシステムはスラブ１の表面を焼入れするための焼入れ湾曲帯を含み、連続鋳造機は圧下湾曲帯を含み、焼入れ湾曲帯は圧下湾曲帯よりも後に位置し、焼入れ湾曲帯の入口におけるスラブ１の表面温度が９３０℃以上である。

【0024】

さらに、本実施例では、圧下湾曲帯は通常軽圧下帯を意味し、焼入れ湾曲帯は軽圧下湾曲帯よりも後に位置するある水平湾曲帯を意味し、スラブ１は軽圧下帯と焼入れ湾曲帯を順次通過し、ただし、焼入れ湾曲帯の入口におけるスラブ１の表面温度が９３０℃以上である。連続鋳造機では軽圧下帯よりも後に重圧下帯も設けられる場合、焼入れ湾曲帯は重圧下帯よりも後に位置するある水平湾曲帯を意味し、スラブ１は軽圧下帯、重圧下帯及び焼入れ湾曲帯を順次通過する。

【0025】

さらに、本実施例では、焼入れ湾曲帯は連続鋳造機の水平湾曲帯のうちの特定の水平湾曲帯であり、焼入れ湾曲帯は、スラブ１の凝固終点が圧下湾曲帯内にあり、圧下湾曲帯の出口におけるスラブ１の表面温度が通常９３０℃よりも高いことを考慮して、圧下湾曲帯よりも後に設けられる。

【0026】

さらに、焼入れ中にオーステナイトの粒界に窒化アルミニウム又はバナジウム、ニオブ、ホウ素の炭窒化物が析出され、析出「鼻」温度の範囲が約６００℃～９００℃であり、また、鋳片表層組織が再構成されその炭窒化物が分散、析出することは、マイクロアロイ鋼連続鋳造スラブの表面のホットデリバリーによる割れを解消するカギであることが理解される。本実施例では、焼入れ湾曲帯の入口におけるスラブ１の表面温度は９３０℃以上であり、焼入れ湾曲帯によってスラブ１の表面に対して焼入れプロセスを行うことにより、オンライン焼入れを受けたＮｂ、Ａｌ、Ｖなどを含むマイクロアロイ鋼連続鋳造スラブ１の上面及び下面の皮下０～１０ｍｍ範囲内の温度は９３０℃以上から６００℃以下に迅速に低下し、炭窒化物の分散析出及びオーステナイトからフェライト又はベイナイトへの構造転移の目的を達成させ、鋳片表層組織の可塑性を根本的に向上させ、マイクロアロイ鋼スラブのホットデリバリーによる割れの発生を確実に回避する。本発明は、鋳片のホットデリバリーによる割れ効果を安定的に維持し、マイクロアロイ鋼板の高品質、高効率及びグリーン生産の実現にとって重要な意義があり、普及の将来性が期待できる。

【0027】

図１に示すように、焼入れ湾曲帯は第１スプレーフレーム２と第２スプレーフレーム４を含み、第１スプレーフレーム２及び第２スプレーフレーム４はいずれも複数列設けられ、複数列の第１スプレーフレーム２はスラブ１の一方側に並列に設けられ、複数列の第１スプレーフレーム２はスラブ１の一方側の表面を焼入れし、複数列の第２スプレーフレーム４はスラブ１の他方側に並列に設けられ、複数列の前記第２スプレーフレーム４は前記スラブ１の他方側の表面を焼入れし、複数列の第１スプレーフレーム２と複数列の第２スプレーフレーム４は対向して設けられる。焼入れ湾曲帯は内側アーチ構造と外側アーチ構造をさらに含み、第１スプレーフレーム２は内側アーチ構造に設けられ、第２スプレーフレーム４は外側アーチ構造に設けられる。第１スプレーフレーム２は第１ノズル６を含み、第１ノズル６は複数設けられ、複数の第１ノズル６はスラブ１の幅方向に均等に配置される。第２スプレーフレーム４は第２ノズル７を含み、第２ノズル７は複数設けられ、複数の第２ノズル７はスラブ１の幅方向に均等に配置される。

【0028】

さらに、本実施例では、焼入れ湾曲帯は、従来の連続鋳造機のある水平湾曲帯構造を基にして、その既存の内側アーチスプレーフレーム及び外側アーチスプレーフレームをそれぞれ第１スプレーフレーム２及び第２スプレーフレーム４に変更し、既存のノズルを大流量ノズルに変更したものであり、大流量ノズルは本発明の第１ノズル６及び第２ノズル７に相当する。

【0029】

さらに、図１に示すように、水平湾曲帯内のスラブ１が水平に搬送される状態であることが理解され、スラブ１は長尺状スラブであり、スラブ１の横断面は長方形であり、図１に示すように、Ｌ_１はスラブ１の幅であり、また、Ｌ_１はスラブ１の幅方向を表し、図２の矢印はスラブ１の引き抜き方向を表す。複数列の第１スプレーフレーム２はスラブ１の上部に並列に設けられ（図１及び図３参照）、スラブ１の上面を焼入れし、複数列の第２スプレーフレーム４はスラブ１の下部に並列に設けられ（図１及び図３参照）、スラブ１の下面を焼入れする。

【0030】

さらに、本実施例では、焼入れ湾曲帯は従来の水平湾曲帯を基にして変更したものであり、高温鋳片の焼入れ中の蒸発排出及び排水の課題を解決する。

【0031】

さらに、図１及び図２に示すように、第１ノズル６の垂直軸線はスラブ１の上面に垂直であり、第２ノズル７の垂直軸線はスラブ１の下面に垂直である。

【0032】

さらに、図１に示すうように、複数列の第１スプレーフレーム２はスラブ１の引き抜き方向に均等に配置され、第１スプレーフレーム２はスプレーフレーム給水管２１と複数のスプレー管２２を含み、スプレーフレーム給水管２１は第１給水管Ｂに接続され、複数のスプレー管２２はスラブ１の幅方向に沿ってスプレーフレーム給水管２１に均等に配置され、スプレー管２２は第１ノズル６に１対１で対応して設けられ、スプレー管２２は第１ノズル６に同軸に設けられ、第１ノズル６はスプレー管２２のスラブ１に近い端部に設けられ、複数の第１ノズル６はスラブ１の幅方向に均等に配置される。

【0033】

さらに、複数列の第２スプレーフレーム４はスラブ１の引き抜き方向に均等に配置され、第２スプレーフレーム４はスプレーフレーム給水管４１と複数のスプレー管４２を含み、スプレーフレーム給水管４１は第２給水管Ｃに接続され、複数のスプレー管４２はスラブ１の幅方向に沿ってスプレーフレーム給水管４１に均等に配置され、スプレー管４２と第２ノズル７は1対１で対応して設けられ、スプレー管４２は第２ノズル７に同軸に設けられ、第２ノズル７はスプレー管４２のスラブ１に近い端部に設けられ、複数の第２ノズル７はスラブ１の幅方向に均等に配置される。

【0034】

図１に示すように、第１ノズル６はスラブ１の幅方向における噴射角が６０～１２０°であり、各列の第１スプレーフレーム２において、隣接する２つの第１ノズル６から噴射されるスプレー水のスラブ１の表面の幅方向での重なり幅が０～７０ｍｍであり、第２ノズル７はスラブ１の幅方向における噴射角が６０～１２０°であり、各列の第２スプレーフレーム４において、隣接する２つの第２ノズル７から噴射されるスプレー水のスラブ１の表面の幅方向での重なり幅が０～７０ｍｍである。

【0035】

さらに、図１においては、θ_１はノズルのスラブ１の幅方向における噴射角を示し、Ｌ_４は各列のスプレーフレームにおいて隣接する２つのノズルから噴射されるスプレー水のスラブ１の表面の幅方向における重なり幅を示す。本実施例では、第１ノズル６はスラブ１の幅方向における噴射角θ_１が６０～１２０°であり、第２ノズル７はスラブ１の幅方向における噴射角θ_１が６０～１２０°である。

【0036】

さらに、第１ノズル６及び第２ノズル７は扇形又は矩形の純水又はエアロゾルノズルであってもよい。本実施例では、第１ノズル６は０．６ＭＰａの水圧での流量が１２～２５Ｌ／ｍｉｎを満たすことを考慮して選択され、第１ノズル６はスラブ１の幅方向における噴射角θ_１が６０～１２０°とされる。第２ノズル７は０．６ＭＰａの水圧での流量が２５～６０Ｌ／ｍｉｎを満たすことを考慮して選択され、第２ノズル７はスラブ１の幅方向における噴射角θ_１の範囲も６０～１２０°とされる。噴射角θ_１は、隣接する２つの第１ノズル６から噴射されるスプレー水のスラブ１の表面の幅方向における重なり幅Ｌ_４が０～７０ｍｍであり、隣接する２つの第２ノズル７から噴射されるスプレー水のスラブ１の表面の幅方向における重なり幅Ｌ_４が０～７０ｍｍであるように決定される。

【0037】

図２に示すように、焼入れ湾曲帯は第１鋳造ロール１７と第２鋳造ロールをさらに含み、第１鋳造ロール１７及び第２鋳造ロールはそれぞれ複数設けられ、複数の第１鋳造ロール１７はスラブ１の一方側に設けられ、複数の第１鋳造ロール１７はスラブ１の引き抜き方向に順に配置され、複数の第２鋳造ロールはスラブ１の他方側に設けられ、複数の第２鋳造ロールはスラブ１の引き抜き方向に順に配置され、第１鋳造ロール１７と第２鋳造ロールは１対１で対応して設けられる。第１ノズル６は隣接する２つの第１鋳造ロール１７の間に設けられ、第１ノズル６のスラブ１の引き抜き方向における噴射角の境界線が、隣接する第１鋳造ロール１７の外壁面と相接し、第２ノズル７は隣接する２つの第２鋳造ロールの間に設けられ、第２ノズル７のスラブ１の引き抜き方向における噴射角の境界線が、隣接する第２鋳造ロールの外壁面と相接する。

【0038】

さらに、図２には第２鋳造ロールが示されていないが、第１鋳造ロール１７はスラブ１の上部に設けられ、スラブ１の上面に当接し、第２鋳造ロールはスラブ１の下部に設けられ、スラブ１の下面に当接することが理解される。

【0039】

さらに、図２に示すように、本実施例では、第１ノズル６は隣接する２つの第１鋳造ロール１７の間に設けられ、第１ノズル６の配置形態を参照して、第２ノズル７は隣接する２つの第２鋳造ロールの間に設けられる。図２においては、θ_２はノズルのスラブ１の引き抜き方向における噴射角を示す。本実施例では、図２に示すように、噴射角θ_２は２本の境界線を有し、噴射角θ_２の２本の境界線とスラブ１の表面とがなす２つの交差点の間の距離Ｌ_６は、ノズルから噴射されるスプレー水がスラブ１の表面の引き抜き方向においてカバーする幅である。図２から分かるように、第１鋳造ロール１７及び第２鋳造ロール（図示せず）はいずれも円筒体であり、第１鋳造ロール１７及び第２鋳造ロールの軸線の延伸方向が、スラブ１の幅方向に平行する。第１ノズル６の噴射角θ_２の２本の境界線が、隣接する２つの第１鋳造ロール１７の外壁面と相接し、第２ノズル７の噴射角θ_２の２本の境界線が、隣接する２つの第２鋳造ロールの外壁面と相接する。

【0040】

さらに、第１ノズル６又は第２ノズル７が矩形ノズルである場合、噴射角θ_２は、第１ノズル６又は第２ノズル７から噴射されるスプレー水が第１鋳造ロール１７又は第２鋳造ロールにスプレーしないことを確保しながら、スプレー水がスラブ１の引き抜き方向に沿ってスラブ１の表面をできるだけ広範にカバーするように決定される。

【0041】

図１及び図２に示すように、第１ノズル６の末端とスラブ１の第１ノズル６に近い側の表面との間の垂直方向距離は９０～２００ｍｍであり、第２ノズル７の末端とスラブ１の第２ノズル７に近い側の表面との間の垂直方向距離は９０～２００ｍｍである。

【0042】

さらに、図２及び図１においては、Ｌ_５はノズルの末端とスラブ１の表面との垂直方向距離を示す。本実施例では、第１ノズル６の末端とスラブ１の上面との間の垂直方向距離Ｌ_５は９０～２００ｍｍであり、第２ノズル７の末端とスラブ１の下面との間の垂直方向距離Ｌ_５は９０～２００ｍｍである。

【0043】

図１に示すように、隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６は千鳥状に配置され、隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６のスラブ１の幅方向での間隔が５０ｍｍ以上であり、隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６のスラブ１の幅方向での間隔が、各列の第１スプレーフレーム２における隣接する２つの第１ノズル６の間隔の半分以下である。隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７は千鳥状に配置され、隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７のスラブ１の幅方向での間隔が５０ｍｍ以上であり、隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７のスラブ１の幅方向での間隔が、各列の第２スプレーフレーム４における隣接する２つの第２ノズル７の間隔の半分以下である。

【0044】

さらに、図１に示すように、複数列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６の数が同じであり、隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６は互いに千鳥状に配置される。複数列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７の数が同じであり、隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７は互いに千鳥状に配置される。

【0045】

さらに、図１においては、Ｌ_３は各列のスプレーフレームの隣接する２つのノズルの間隔を示し、Ｌ_２は隣接する２列のスプレーフレームにおけるノズルのスラブ１の幅方向での間隔を示す。本実施例では、隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６のスラブ１の幅方向での距離Ｌ_２の範囲は５０ｍｍ以上、各列の第１スプレーフレーム２における隣接する２つの第１ノズル６の間隔Ｌ_３の半分以下である。隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７の、スラブ１の幅方向での距離Ｌ_２の範囲は５０ｍｍ以上、各列の第２スプレーフレーム４における隣接する２つの第２ノズル７の間隔Ｌ_３の半分以下である。

【0046】

図３に示すように、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは第１給水管Ｂと第２給水管Ｃを含み、第１給水管Ｂは複数列の第１スプレーフレーム２に接続され、複数列の第１スプレーフレーム２は並列に設けられ、第２給水管Ｃは複数列の第２スプレーフレーム４に接続され、複数列の第２スプレーフレーム４は並列に設けられる。連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは、第１遮断弁９、第２遮断弁１０、第１調整弁１１、第２調整弁１２、第１流量計１３、第２流量計１４、第１圧力計１５及び第２圧力計１６をさらに含み、第１遮断弁９、第１調整弁１１、第１流量計１３及び第１圧力計１５は複数列の第１スプレーフレーム２に接続される前の第１給水管Ｂに設けられ、第２遮断弁１０、第２調整弁１２、第２流量計１４及び第２圧力計１６は複数列の第２スプレーフレーム４に接続される前の第２給水管Ｃに設けられる。

【0047】

さらに、本実施例では、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは主給水管Ａをさらに含み、主給水管Ａに主遮断弁８が設けられ、第１給水管Ｂ及び第２給水管Ｃはいずれも主給水管Ａから分岐するものである。第１給水管Ｂには、第１遮断弁９、第１流量計１３、第１調整弁１１及び第１圧力計１５が順次設けられており、第１流量計１３と第１調整弁１１は電気的に接続され、第１調整弁１１は空気圧調整弁であり、第１調整弁１１は第１流量計１３のフィードバック情報に基づいてそれ自体の開度を調整する。第２給水管Ｃには、第２遮断弁１０、第２流量計１４、第２調整弁１２及び第２圧力計１６が順次設けられており、第２流量計１４と第２調整弁１２は電気的に接続され、第２調整弁１２は空気圧調整弁であり、第２調整弁１２は第２流量計１４のフィードバック情報に基づいてそれ自体の開度を調整する。

【0048】

本実施例は、また、圧下湾曲帯を経て上記の連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムに入るスラブ１を焼入れする連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れプロセスを開示し、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは、スラブ１の表面を焼入れする焼入れ湾曲帯を含み、焼入れ湾曲帯において焼入れを行うときに、スラブ１の表面の皮下０～１０ｍｍ範囲内の温度が９３０℃以上から６００℃以下に低下する。

【0049】

さらに、スラブ１の上面及び下面に対する焼入れ媒体は冷却水であり、エアロゾル又は純水スプレーノズルはスラブ１の表面を強冷却して焼入れする。

【0050】

さらに、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れプロセスは以下の主要な技術的特徴を満たさなければならない。（１）スラブ１の表面の焼入れ時間は６０ｓ以上である。（２）スラブ１の表面の焼入れ層の深さは１０ｍｍ以上である。（３）スラブ１の表面の皮下０～１０ｍｍ深さ範囲内の温度平均低下速度は５℃／ｓよりも大きい。（４）スラブ１の上面及び下面の焼入れ終了温度は３５０～５００℃である。（５）第１給水管Ｂの流量と第２給水管Ｃの流量との比は０．５以下である。

【0051】

スラブ１の種類及びスラブ１の搬送速度に応じて、スラブ１の上面及び下面へのスプレー水量は、上記の（１）～（５）の要件を満たすとともに、スラブ１の焼入れ中に「膨らみ」や「反り」変形を回避するように決定される。

【0052】

さらに、焼入れ湾曲帯は第１スプレーフレーム２と第２スプレーフレーム４を含み、第１スプレーフレーム２は複数列設けられ、複数列の第１スプレーフレーム２はスラブ１の一方側に並列に設けられ、第２スプレーフレーム４は複数列設けられ、複数列の第２スプレーフレーム４はスラブ１の他方側に並列に設けられ、複数列の第１スプレーフレーム２と複数列の第２スプレーフレーム４は対向して設けられる。連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは第１給水管Ｂと、第２給水管Ｃとを含み、第１給水管Ｂは複数列の第１スプレーフレーム２に接続され、第２給水管Ｃは複数列の第２スプレーフレーム４に接続される。

【0053】

さらに、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムはスラブ１の鋼種及びスラブ１の鋳造速度に基づいて第１給水管Ｂの流量及び第２給水管Ｃの流量を決定し、複数列の第１スプレーフレーム２及び複数列の第２スプレーフレーム４から噴射されるスプレー水流量を調整する。連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは、第１給水管Ｂの流量と第２給水管Ｃの流量との比を０．５以下に制御する。

【0054】

さらに、本実施例では、主給水管Ａは、ステンレス鋼又は亜鉛メッキ鋼管を用いて給水源から連続鋳造機の二次冷却水弁室又は連続鋳造機の付近まで敷設したものであり、給水圧力が１．０ＭＰａ以上であり、手動遮断弁８が配置されている。主給水管Ａの給水能力は、該スラブ連続鋳造機マイクロアロイ鋼の連続鋳造の最高鋳造速度でのスラブの表面焼入れが、上記のプロセス（２）～（５）の要件を満たすのに十分でなければならない。具体的には、連続鋳造の鋳造速度が１．３ｍ／ｍｉｎ以下の主流の従来の広厚スラブ連続鋳造機では、主給水管Ａの給水能力は２５０ｍ^３／ｈ／流れ以上であり、連続鋳造の鋳造速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以下の通常のスラブ連続鋳造機では、主給水管Ａの給水能力は３５０ｍ^３／ｈ／流れ以上であるべきである。

【0055】

さらに、本実施例では、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは焼入れ水量動的制御システムをさらに含み、スラブ１の上面及び下面に対する焼入れ水量の制御論理は以下のとおりである。焼入れ水量動的制御システムは連続鋳造機による生産中の鋼種及び鋳造速度に基づいて、鋼種に合わせる焼入れ水量計（表１参照）を呼び出して、連続鋳造機の現在の鋳造速度に応じて、適切な焼入れ水量計により予め設定されたスラブ１の上面焼入れ水量及びスラブ１の下面焼入れ水量に従って、第１給水管Ｂの第１調整弁１１の開度と第２給水管Ｃの第２調整弁１２の開度をリアルタイムで独立して動的に制御することにより、スラブ１の上面及び下面の焼入れ水量を動的に制御する。

【0056】

表１ 某製鉄所のＮｂ含有マイクロアロイ鋼スラブの上下面の焼入れ水量

【0057】

本実施例に係る連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム及びプロセスによれば、鋳片の長さに関わらず、スラブのオンライン連続焼入れが可能になる。本実施例では、スラブ１の焼入れ温度が高いため、スラブ１の表層の炭窒化物の分散析出及び組織構造転移を実現し、鋳片表層組織の可塑性を根本的に向上させ、マイクロアロイ鋼スラブのホットデリバリーによる割れの発生を確実に回避し、鋳片のホットデリバリーによる割れ効果を安定的に維持する。本実施例では、スラブの上面及び下面の焼入れ水量を調整することにより、鋳片表層の焼入れ層の深さを必要に応じて制御することを確保する。本実施例では、従来、切断された定寸スラブの焼入れ中の過剰な変形が生産に悪影響を与えるという課題を解決する。本実施例では、焼入れ湾曲帯が水平湾曲帯にあることによって、高温スラブの焼入れ中の蒸気排出及び排水の課題を解決する。本実施例では、スラブ１の上面及び下面の皮下約１０ｍｍ深さの組織を焼入れすることによって、スラブ１のほとんどの熱が保留され、スラブ切断機付近で温度が約８３０℃に回復し、スラブ切断などの正常な生産に影響を及ぼさない。本実施例では、スラブを生産しながら焼入れするため、工程やローラにおけるスラブの滞在時間が増加することはない。

【実施例2】

【0058】

本実施例では、某製鉄所を具体例として連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステム及びプロセスを説明する。

【0059】

本実施例では、スラブ１は連続鋳造断面が２１００ｍｍ×２５０ｍｍ、Ｌ_１が２１００ｍｍのものである。このような断面では、主流の連続鋳造の鋳造速度は０．９～１．１ｍ／ｍｉｎ、最大鋳造速度は１．２ｍ／ｍｉｎである。当該製鉄所の該連続鋳造機では、１４個の湾曲帯が設けられており、最大鋳造速度１．２ｍ／ｍｉｎ条件でスラブ１の凝固終点が１３番目の湾曲帯にあり、本実施例では、焼入れ湾曲帯は１４番目の湾曲帯であり、焼入れ湾曲帯は従来の１４番目の湾曲帯を改良したものである。１４番目の湾曲帯は引き抜き方向における水平方向の長さが２．１ｍであり、第１鋳造ロール１７と第２鋳造ロールは７対設けられている。

【0060】

当該製鉄所では、連続鋳造の鋳造速度０．８～１．２ｍ／ｍｉｎ条件で横断面２１００ｍｍ×２５０ｍｍのマイクロアロイ鋼スラブ１を生産する場合、１４番目の湾曲帯の入口（すなわち１３番目の湾曲帯の出口）におけるスラブ１の表面の実測温度は９３５～９８０℃の範囲である。このスラブ１の表面の実際温度分布に基づいて、１４番目の湾曲帯を改良して焼入れ湾曲帯にし、純水をスラブ１の上面及び下面の焼入れ用の冷却媒体とする。

【0061】

焼入れ湾曲帯において表１に示されるスラブ１の上面及び下面の焼入れ水量を施したところ、鋳造速度０．８～１．２ｍ／ｍｉｎ条件（連続鋳造においてタンディッシュを交換することや鋼漏れ予報があるなどの特殊な条件で、１４番目の帯でのスラブ１の鋳造速度がこの鋳造速度範囲から僅かにずれており、特殊な条件では、スラブを生産するときにこの焼入れプロセスが実施されない）では、スラブ１の上面及び下面の焼入れ持続時間は１０５～１５８ｓに達し、焼入れ後の連続鋳造スラブ１の上面及び下面の温度は３６０～４００℃であり、また、明らかな変形が認められなかった。また、スラブ１の3次元凝固伝熱モデルにより計算した結果、表１に記載の焼入れ水量及び１０５～１５８ｓの焼入れ持続時間では、スラブ１の上面及び下面の焼入れ層の深さは１２～１５ｍｍに達し、また、上面及び下面の皮下０～１０ｍｍ深さ範囲内の焼入れ冷却速度は＞５℃／ｓの要件を満たす。

【0062】

実際に利用した結果、焼入れを受けたＮｂ、Ａｌを含むマイクロアロイ鋼スラブの表面の皮下１０ｍｍでの結晶粒が明らかに微細化され（図４参照）、マイクロアロイ炭窒化物が分散して析出し（図５参照）、スラブ１はローラから加熱用に加熱炉に直接搬送され、すべてホットデリバリーによる割れが発生していない。

【0063】

本実施例では、連続鋳造機水平帯に基づくスラブ表面焼入れシステムは、主給水配管Ａ、第１給水管Ｂ、第２給水配管Ｃ、焼入れ湾曲帯、及び焼入れ水量動的制御システムからなる。

【0064】

図３に示すように、主給水管Ａは、ＤＮ２５０亜鉛メッキ鋼管を二次冷却主配管から分岐したものであり、連続鋳造機二次冷却水弁室まで敷設されており、主給水管Ａの水圧は１．０８ＭＰａであり、二次冷却主配管から出た後に、手動遮断弁８に接続され、次に、二次冷却水弁室に連通して、第１給水管Ｂ及び第２給水管Ｃに接続される。主給水管Ａの給水能力は約２５０ｍ^３／ｈである。

【0065】

図３に示すように、第１給水管Ｂ及び第２給水管ＣはそれぞれＤＮ１２５及びＤＮ２００ステンレス鋼材質の鋼管であり、第１給水管Ｂの一端及び第２給水管Ｃの一端はいずれも主給水管Ａに接続され、第１給水管Ｂは第１遮断弁９、第１流量計１３、第１調整弁１１及び第１圧力計１５に接続され、第２給水管Ｃは第２遮断弁１０、第２流量計１４、第２調整弁１２及び第２圧力計１６に接続され、第１給水管Ｂ及び第２給水管Ｃは焼入れ湾曲帯（すなわち、既存の１４番目の湾曲帯）のストランドの付近まで敷設され、複数列の第１スプレーフレーム２及び複数列の第２スプレーフレーム４にそれぞれ給水する。第１給水管Ｂ及び第２給水管Ｃの給水能力はそれぞれ７０ｍ^３／ｈ及び１８０ｍ^３／ｈであり、第１給水管Ｂと第２給水管Ｃの給水能力の比は１：２．５７である。

【0066】

本実施例では、従来の連続鋳造機の水平帯構造を基にして、その既存の内側アーチスプレーフレーム及び外側アーチスプレーフレームをそれぞれ第１スプレーフレーム２及び第２スプレーフレーム４に変更し、既存のノズルを大流量の第１ノズル６及び第２ノズル７に変更する。第１スプレーフレーム２及び第２スプレーフレーム４はいずれも引き抜き方向に７列設けられ、７列の第１スプレーフレーム２は焼入れ湾曲帯（既存の１４番目の湾曲帯）の内側アーチフレーム構造に固定され、７列の第２スプレーフレーム４は焼入れ湾曲帯（既存の１４番目の湾曲帯）の外側アーチフレーム構造に固定される。
図１及び図２に示すように、本実施例では、第１ノズル６の末端とスラブ１の上面との垂直方向距離Ｌ_５は１５０ｍｍであり、第２ノズル７の末端とスラブ１の下面との垂直方向距離Ｌ_５は１５０ｍｍである。スラブ１の最大幅Ｌ_１が２１００ｍｍであることから、第１スプレーフレーム２には７個の第１ノズル６が設けられており、７個の第１ノズル６は等間隔で配置され、隣接する２つの第１ノズル６の間隔Ｌ_３は３０７．５ｍｍである。第２スプレーフレーム４には７個の第２ノズル７が設けられており、７個の第２ノズル７は等間隔で配置され、隣接する２つの第２ノズル７の間隔Ｌ_３は３０７．５ｍｍである。隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６はスラブ１の幅方向に千鳥状に配列され、隣接する２列の第１スプレーフレーム２における第１ノズル６のスラブ１の幅方向での間隔Ｌ_２は９０ｍｍであり、隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７はスラブ１の幅方向に千鳥状に配列され、隣接する２列の第２スプレーフレーム４における第２ノズル７のスラブ１の幅方向での間隔Ｌ_２は９０ｍｍである。

【0067】

図１に示すように、本実施例では、複数列の第１スプレーフレーム２は第１給水管Ｂに並列に設けられ、複数列の第２スプレーフレーム４は第２給水管Ｃに並列に設けられる。第１スプレーフレーム２及び第２スプレーフレーム４はいずれもスプレーフレーム給水管と複数のスプレー管を含み、第１スプレーフレーム２のスプレーフレーム給水管２１は第１給水管Ｂに接続され、複数のスプレー管２２はスラブ１の幅方向に沿ってスプレーフレーム給水管２１に均等に分布しており、スプレー管２２は第１ノズル６に同軸に設けられ、大流量の第１ノズル６は第１スプレーフレーム２のスプレー管２２の末端に螺着され、複数の第１ノズル６はスラブ１の幅方向に均等に配置される。第２スプレーフレーム４のスプレーフレーム給水管４１は第２給水管Ｃに接続され、複数のスプレー管４２はスラブ１の幅方向に沿ってスプレーフレーム給水管４１に均等に分布しており、スプレー管４２は第２ノズル７に同軸に設けられ、大流量の第２ノズル７は第２スプレーフレーム４のスプレー管４２の末端に螺着され、複数の第２ノズル７はスラブ１の幅方向に均等に配置される。

【0068】

図１及び図２に示すように、第１ノズル６は矩形の純水ノズルを用い、０．６ＭＰａ水圧での流量が２３Ｌ／ｍｉｎに達し、第１ノズル６はスラブ１の幅方向における噴射角θ_１が１００°であり、引き抜き方向における噴射角θ_２が５０°である。第２ノズル７も同様に矩形の純水ノズルを用い、０．６ＭＰａ水圧での流量が６０Ｌ／ｍｉｎに達し、第２ノズル７はスラブ１の幅方向における噴射角θ_１が１００°であり、引き抜き方向における噴射角θ_２も５０°である。第１ノズル６からスラブ１の上面に噴射されるスプレー水は第１鋳造ロール１７の外壁面と相接し、スラブ１の上面の引き抜き方向におけるカバー幅Ｌ_６が１４０ｍｍである（図２参照）。第２ノズル７からスラブ１の下面に噴射されるスプレー水は第２鋳造ロールの外壁面と相接し、スラブ１の下面の引き抜き方向におけるカバー幅Ｌ_６が１４０ｍｍである。各列の第１スプレーフレーム２において隣接する２つの第１ノズル６から噴射されるスプレー水のスラブ１の上面の幅方向における重なり幅Ｌ_４が５０ｍｍであり、各列の第２スプレーフレーム４において隣接する２つの第２ノズル７から噴射されるスプレー水のスラブ１の下面の幅方向における重なり幅Ｌ_４が５０ｍｍである。

【0069】

本実施例では、焼入れ水量動的制御システムによるスラブ１の上面及び下面の焼入れ水量の制御論理は以下のとおりである。焼入れ水量動的制御システムは連続鋳造機による生産中の鋼種及び鋳造速度に基づいて、鋼種に合わせる焼入れ水量計（表１参照）を呼び出して、連続鋳造機の現在の鋳造速度に応じて、焼入れ水量計により予め設定されたスラブ１の上面焼入れ水量及びスラブ１の下面焼入れ水量に従って、第１給水管Ｂ及び第２給水管の第１調整弁１１及び第２調整弁１２の開度をリアルタイムで独立して動的に制御することにより、スラブ１の上面及び下面の焼入れ水量を動的に調整する。

【0070】

本発明では、「第１」及び「第２」という用語は説明のために過ぎず、相対重要性を指示又は示唆するものではない。特に明確な限定がない限り、「複数」という用語は２つ以上を意味する。

【0071】

当業者であれば、明細書及びここで開示された本発明を実施することにより、本発明の他の実施形態を容易に想到し得る。本発明は、本発明のすべての変形、使用又は適応的な変化をカバーすることを意図しており、これらの変形、使用又は適応的な変化は本発明の一般的な原理に従い、本発明で開示されていない本技術分野の公知常識又は慣用の技術的手段を含む。明細書及び実施例は例示的なものとみなすべきである。

【0072】

以上は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を制限するものではなく、本発明の精神及び原則を逸脱することなく行われるすべての修正、等同置換、改良などはすべて本発明の特許範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0073】

１ スラブ
２ 第１スプレーフレーム
４ 第２スプレーフレーム
２１、４１ スプレーフレーム給水管
２２、４２ スプレー管
６ 第１ノズル
７ 第２ノズル
８ 主遮断弁
９ 第１遮断弁
１０ 第２遮断弁
１１ 第１調整弁
１２ 第２調整弁
１３ 第１流量計
１４ 第２流量計
１５ 第１圧力計
１６ 第２圧力計
１７ 第１鋳造ロール
Ｌ_１ スラブ幅
Ｌ_２ 隣接する２列のスプレーフレームにおけるノズルのスラブの間隔
Ｌ_４ 各列のスプレーフレームにおいて隣接する２つのノズルから噴射されるスプレー水のスラブの表面の幅方向における重なり幅
Ｌ_５ ノズルの末端からスラブの表面までの垂直方向距離
Ｌ_６ ノズルから噴射されるスプレー水がスラブの表面のスラブ引き抜き方向においてカバーする幅
θ_１ ノズルのスラブの幅方向における噴射角
θ_２ ノズルのスラブの引き抜き方向における噴射角
Ａ 主給水管
Ｂ 第１給水管
Ｃ 第２給水管上記の図面によって、本発明の具体的な実施例が示されているが、以下、より詳細に説明される。これらの図面及び文字の説明は本発明の構想の範囲を何ら制限するものではなく、特定実施例を参照して当業者に対して本発明の概念を説明するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】