特表 2024-529953 二次冷却凝固モデルの正確性検証方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-14

(54)【発明の名称】二次冷却凝固モデルの正確性検証方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/128 20060101AFI20240806BHJP

   G01N 33/20 20190101ALI20240806BHJP

   B22D 11/16 20060101ALI20240806BHJP

   B22D 11/22 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B22D11/128 350A

G01N33/20 100

B22D11/16 104S

B22D11/22 B

B22D11/16 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024504564

(86)(22)【出願日】2022-05-07

(85)【翻訳文提出日】2024-01-24

(86)【国際出願番号】 CN2022091382

(87)【国際公開番号】W WO2023087633

(87)【国際公開日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】202111375620.X

(32)【優先日】2021-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523025469

【氏名又は名称】中天鋼鉄集団有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】523025296

【氏名又は名称】常州中天特鋼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100207561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳元 八大

(74)【代理人】

【識別番号】100230086

【弁理士】

【氏名又は名称】譚 粟元

(72)【発明者】

【氏名】王 向紅

(72)【発明者】

【氏名】▲ジャン▼ 鯉平

(72)【発明者】

【氏名】王 立濤

(72)【発明者】

【氏名】梁 澤深

(72)【発明者】

【氏名】王 海心

(72)【発明者】

【氏名】朱 東▲ポ▼

(72)【発明者】

【氏名】張 健斌

【テーマコード（参考）】

2G055

4E004

【Ｆターム（参考）】

2G055AA03

2G055BA06

2G055EA04

2G055EA08

2G055FA01

2G055FA05

4E004KA13

4E004KA14

4E004KA17

4E004MC02

4E004MC05

4E004MC06

4E004MC17

4E004MC18

4E004MC21

4E004NA01

4E004NB02

4E004NB04

4E004NC01

4E004TB07

(57)【要約】

本発明は、冷却モデルの技術分野に関し、特に、二次冷却凝固モデルの正確性を検証する方法に関する。当該方法は、プライメタルズによりオンライン二次冷却凝固モデルを確立するステップＳ１と、連続鋳造生産プロセスにより鋳片を得て、テンションレベラーに入る鋳片の中心固相率ｆｓを算出するステップＳ２と、テンションレベラーを用いて軽圧下を行い、中心固相率ｆｓが１０～５０％であるときに領域に対して単ロール又は多ロールの圧下を行うステップＳ３と、鋳片をサンプリングした後に、酸洗して縦方向低倍率で割れ開始位置を検査し、実測した割れ開始位置に基づいて測定して得られたＸと、二次冷却凝固モデルを用いて模擬した鋳片の厚さＤとを比較するステップＳ４と、を含む。圧下プロセスによる割れの発生方式で二次冷却凝固モデルの正確性を検証することができ、鋳片が縦方向低倍率で割れを発生させることを保証し、かつ割れ開始位置に基づいて二次冷却凝固モデルの正確性を検証することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プライメタルズによりオンライン二次冷却凝固モデルを確立するステップＳ１と、
連続鋳造生産プロセスにより鋳片を得て、オンライン二次冷却凝固モデルによって比水量、引抜き速度、プロセス条件での鋳片の温度を決定し、テンションレベラーに入る鋳片の中心固相率ｆｓを算出するステップＳ２と、

【数1】

（式中、Ｔは温度であり、Ｔ_Ｌは鋼の液相線温度であり、Ｔ_Ｓは鋼の固相線温度である。）
テンションレベラーを用いて軽圧下を行い、中心固相率ｆｓが１０～５０％であるときに領域に対して単ロール又は多ロールの圧下を行うステップＳ３と、
鋳片をサンプリングした後に、酸洗して縦方向低倍率で割れ開始位置を検査し、実測した割れ開始位置に基づいて測定して得られたＸと、二次冷却凝固モデルを用いて模擬した鋳片の厚さＤとを比較し、｜Ｘ－Ｄ｜≦５ｍｍである場合、二次冷却凝固モデルの模擬が正確であるステップＳ４と、を含む、
ことを特徴とする二次冷却凝固モデルの正確性検証方法。

【請求項2】

前記ステップＳ２では、連続鋳造生産プロセスにおける晶析装置は、水流量が１２０～１４０ｍ^３／ｈであり、水温差が７．５～９．５℃であり、銅管の長さが９００ｍｍであり、フットロールのノズルは、３行２列、計２４個のノズルを用い、その長さが０．４５ｍであり、二次冷却セクションは、二次冷却の第１セクション、二次冷却の第２セクション及び二次冷却の第３セクションを含み、二次冷却の第１セクションの長さが１．９ｍであり、二次冷却の第２セクションの長さが２．４ｍであり、二次冷却の第３セクションの長さが２．５ｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の二次冷却凝固モデルの正確性検証方法。

【請求項3】

前記ステップＳ２では、二次冷却は、中冷、弱冷モードを用い、比水量は、０．７Ｌ／ｋｇ～０．５５Ｌ／ｋｇに制御され、晶析装置のフットロールは、完全水冷を用い、二次冷却の第１セクション、二次冷却の第２セクション及び二次冷却の第３セクションは、エアロゾル冷却を用い、二次冷却の各セクションの水量の分配比率は、フットロール２３％、二次冷却の第１セクション４５％、二次冷却の第２セクション２２％、二次冷却の第３セクション１０％であり、引抜き速度は、２．４～２．５ｍ／ｍｉｎである、
ことを特徴とする請求項１に記載の二次冷却凝固モデルの正確性検証方法。

【請求項4】

前記ステップＳ３では、テンションレベラーは、圧下区間がメニスカスからの距離が１４２００ｍｍ～１７９００ｍｍであり、圧下速度が０．１～０．２ｍｍ／ｓｅｃである、
ことを特徴とする請求項１に記載の二次冷却凝固モデルの正確性検証方法。

【請求項5】

前記ステップＳ３では、鋳片中の炭素含有量＞０．４５％の場合に多ロール圧下を用い、０≦ｆｓ＜０．１０の場合に圧下量が０ｍｍであり、０．１０≦ｆｓ≦０．５０の場合に総圧下量が４～１２ｍｍであり、
鋳片中の炭素含有量≦０．４５％の場合に、中心固相率ｆｓが０．１５～０．２０であるときに領域に対して単ロール圧下を行い、０≦ｆｓ＜０．１０の場合に圧下量が０ｍｍであり、０．１０≦ｆｓ≦０．２０の場合に総圧下量が１０ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の二次冷却凝固モデルの正確性検証方法。

【請求項6】

前記ステップＳ４では、サンプリング酸洗としては、具体的に、選択された鋳片を、鋳片を引き抜く方向に沿った縦断面中心試料に加工して、試料を切り取り、選択された鋳片の断面をフライス盤で研磨し、中心試料を１：１の塩酸溶液に入れ、かつエッチング面を酸に完全に浸し、酸洗槽を７０～８０℃に加熱し、温度範囲内で２０分間保持した後、試料を取り出し、取り出した後、直ちに清水とアルコールで洗浄し、ドライヤーで乾燥させ、中心試料の割れを分析し、測定してＸを得る、
ことを特徴とする請求項１に記載の二次冷却凝固モデルの正確性検証方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却モデルの技術分野に関し、特に二次冷却凝固モデルの正確性検証方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高炭素鋼に対して、その中心偏析と中心ポロシティを改善する手段は、基本的に低過熱度又は軽圧下技術を用い、軽圧下技術にとって、二次冷却凝固モデルを用いて模擬した鋳片の凝固挙動が重要であるため、二次冷却凝固モデルの正確性の検証は、軽圧下により鋳片の中心偏析とポロシティを改善する第１段階である。一般的に、連続鋳造凝固モデルを確立した後、連続鋳造鋳片の温度場を予測し、かつ釘刺し実験又は鉛沈殿法を用いて凝固モデルの計算結果に対して検証、デバッグを行うが、釘刺しに安全上の問題があるため、当該検証方法を実施することができず、小方ビレットに対して沈殿法を実施することが困難であり、実施過程において鋼漏れリスクが発生しやすく、かつ小方ビレットの凝固速度が速く、引抜き速度が速く、鉛沈殿時に鋳片との相対運動速度が存在するため、鋳片内の鉛含有位置を検証する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術における、釘刺しに安全上の問題があるため、当該検証方法を実施することができず、小方ビレットに対して沈殿法を実施することが困難であり、実施過程において鋼漏れリスクが発生しやすいという問題を克服するために、二次冷却凝固モデルの正確性検証方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明でその技術的課題を解決するために用いられる技術手段としては、二次冷却凝固モデルの正確性検証方法は、
プライメタルズによりオンライン二次冷却凝固モデルを確立するステップＳ１と、
連続鋳造生産プロセスにより鋳片を得て、オンライン二次冷却凝固モデルによって比水量、引抜き速度、プロセス条件での鋳片の温度を決定し、テンションレベラーに入る鋳片の中心固相率ｆｓを算出するステップＳ２と、

【数1】

（式中、Ｔは温度であり、Ｔ_Ｌは鋼の液相線温度であり、Ｔ_Ｓは鋼の固相線温度である。）
テンションレベラーを用いて軽圧下を行い、中心固相率ｆｓが１０～５０％であるときに領域に対して単ロール又は多ロールの圧下を行うステップＳ３と、
鋳片をサンプリングした後に、酸洗して縦方向低倍率で割れ開始位置を検査し、実測した割れ開始位置に基づいて測定して得られたＸと、二次冷却凝固モデルを用いて模擬した鋳片の厚さＤとを比較し、｜Ｘ－Ｄ｜≦５ｍｍである場合、二次冷却凝固モデルの模擬が正確であるステップＳ４と、を含む。

【0005】

さらに、前記ステップＳ２では、連続鋳造生産プロセスにおける晶析装置は、水流量が１２０～１４０ｍ^３／ｈであり、水温差が７．５～９．５℃であり、銅管の長さが９００ｍｍであり、フットロールのノズルは、３行２列、計２４個のノズルを用い、その長さが０．４５ｍであり、二次冷却セクションは、二次冷却の第１セクション、二次冷却の第２セクション及び二次冷却の第３セクションを含み、二次冷却の第１セクションの長さが１．９ｍであり、二次冷却の第２セクションの長さが２．４ｍであり、二次冷却の第３セクションの長さが２．５ｍである。

【0006】

さらに、前記ステップＳ２では、二次冷却は、中冷、弱冷モードを用い、比水量は、０．７Ｌ／ｋｇ～０．５５Ｌ／ｋｇに制御され、晶析装置のフットロールは、完全水冷を用い、二次冷却の第１セクション、二次冷却の第２セクション及び二次冷却の第３セクションは、エアロゾル冷却を用い、二次冷却の各セクションの水量の分配比率は、フットロール２３％、二次冷却の第１セクション４５％、二次冷却の第２セクション２２％、二次冷却の第３セクション１０％であり、引抜き速度は、２．４～２．５ｍ／ｍｉｎである。

【0007】

さらに、前記ステップＳ３では、テンションレベラーは、圧下区間がメニスカスからの距離が１４２００ｍｍ～１７９００ｍｍであり、圧下速度が０．１～０．２ｍｍ／ｓｅｃである。

【0008】

さらに、前記ステップＳ３では、鋳片中の炭素含有量＞０．４５％の場合に多ロール圧下を用い、０≦ｆｓ＜０．１０の場合に圧下量が０ｍｍであり、０．１０≦ｆｓ≦０．５０の場合に総圧下量が４～１２ｍｍであり、
鋳片中の炭素含有量≦０．４５％の場合に、中心固相率ｆｓが０．１５～０．２０であるときに領域に対して単ロール圧下を行い、０≦ｆｓ＜０．１０の場合に圧下量が０ｍｍであり、０．１０≦ｆｓ≦０．２０の場合に総圧下量が１０ｍｍである。

【0009】

さらに、前記ステップＳ４では、サンプリング酸洗としては、具体的に、選択された鋳片を、鋳片を引き抜く方向に沿った縦断面中心試料に加工して、試料を切り取り、選択された鋳片の断面をフライス盤で研磨し、中心試料を１：１の塩酸溶液に入れ、かつエッチング面を酸に完全に浸し、酸洗槽を７０～８０℃に加熱し、当該温度範囲内で２０分間保持した後、試料を取り出し、取り出した後、直ちに清水とアルコールで洗浄し、ドライヤーで乾燥させ、中心試料の割れを分析し、測定してＸを得る。

【発明の効果】

【0010】

本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明に係る二次冷却凝固モデルの正確性検証方法は、圧下プロセスによる割れの発生方式で二次冷却凝固モデルの正確性を検証することができ、圧下位置、圧下量の選択を含む具体的な圧下プロセス実施パラメータの確定方法を提供し、鋳片が縦方向低倍率で割れを発生させることを保証し、かつ割れ開始位置に基づいて二次冷却凝固モデルの正確性を検証することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

以下、図面及び実施例を参照して本発明をさらに説明する。

【0012】

【図1】本発明の実施例１の縦断面中心試料の模式図である。

【図2】本発明の実施例１の中心試料の割れ測定の模式図である。

【図3】本発明の二次冷却凝固モデルを用いて模擬した凝固シェルの模式図である。

【図4】本発明の実施例２の試料の酸洗後の断面模式図である。

【図5】本発明の実施例２の試験曲線の模式図である。

【図6】本発明の実施例３の試料の酸洗後の断面模式図である。

【図7】本発明の実施例３の試験曲線の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。これらの図面は、いずれも簡略化した模式図であり、本発明の基本構成を模式的に説明するものに過ぎないため、本発明に関連する構成のみを示している。

【0014】

二次冷却凝固モデルの正確性検証方法は、
プライメタルズによりオンライン二次冷却凝固モデルを確立するステップＳ１と、
連続鋳造生産プロセスにより鋳片を得て、オンライン二次冷却凝固モデルによって比水量、引抜き速度、プロセス条件での鋳片の温度を決定し、テンションレベラーに入る鋳片の中心固相率ｆｓを算出するステップＳ２と、

【数2】

（式中、Ｔは温度であり、Ｔ_Ｌは鋼の液相線温度であり、Ｔ_Ｓは鋼の固相線温度である。）
テンションレベラーを用いて軽圧下を行い、中心固相率ｆｓが１０～５０％であるときに領域に対して単ロール又は多ロールの圧下を行うステップＳ３と、
鋳片をサンプリングした後に、酸洗して縦方向低倍率で割れ開始位置を検査し、実測した割れ開始位置に基づいて測定して得られたＸと、二次冷却凝固モデルを用いて模擬した鋳片の厚さＤとを比較し、｜Ｘ－Ｄ｜≦５ｍｍである場合、二次冷却凝固モデルの模擬が正確であるステップＳ４と、を含む。

【0015】

前記ステップＳ２では、連続鋳造生産プロセスにおける晶析装置は、水流量が１２０～１４０ｍ^３／ｈであり、水温差が７．５～９．５℃であり、銅管の長さが９００ｍｍであり、フットロールのノズルは、３行２列、計２４個のノズルを用い、その長さが０．４５ｍであり、二次冷却セクションは、二次冷却の第１セクション、二次冷却の第２セクション及び二次冷却の第３セクションを含み、二次冷却の第１セクションの長さが１．９ｍであり、二次冷却の第２セクションの長さが２．４ｍであり、二次冷却の第３セクションの長さが２．５ｍである。

【0016】

前記ステップＳ２では、二次冷却は、中冷、弱冷モードを用い、比水量は、０．７Ｌ／ｋｇ～０．５５Ｌ／ｋｇに制御され、晶析装置のフットロールは、完全水冷を用い、二次冷却の第１セクション、二次冷却の第２セクション及び二次冷却の第３セクションは、エアロゾル冷却を用い、二次冷却の各セクションの水量の分配比率は、フットロール２３％、二次冷却の第１セクション４５％、二次冷却の第２セクション２２％、二次冷却の第３セクション１０％であり、引抜き速度は、２．４～２．５ｍ／ｍｉｎである。

【0017】

前記ステップＳ３では、テンションレベラーは、圧下区間がメニスカスからの距離が１４２００ｍｍ～１７９００ｍｍであり、圧下速度が０．１～０．２ｍｍ／ｓｅｃである。

【0018】

前記ステップＳ３では、鋳片中の炭素含有量＞０．４５％の場合に多ロール圧下を用い、０≦ｆｓ＜０．１０の場合に圧下量が０ｍｍであり、０．１０≦ｆｓ≦０．５０の場合に総圧下量が４～１２ｍｍであり、
鋳片中の炭素含有量≦０．４５％の場合に、中心固相率ｆｓが０．１５～０．２０であるときに領域に対して単ロール圧下を行い、０≦ｆｓ＜０．１０の場合に圧下量が０ｍｍであり、０．１０≦ｆｓ≦０．２０の場合に総圧下量が１０ｍｍである。

【0019】

前記ステップＳ４では、サンプリング酸洗としては、具体的に、選択された鋳片を、鋳片を引き抜く方向に沿った縦断面中心試料に加工して、試料を切り取り、選択された鋳片の断面をフライス盤で研磨し、中心試料を１：１の塩酸溶液に入れ、かつエッチング面を酸に完全に浸し、酸洗槽を７０～８０℃に加熱し、当該温度範囲内で２０分間保持した後、試料を取り出し、取り出した後、直ちに清水とアルコールで洗浄し、ドライヤーで乾燥させ、中心試料の割れを分析し、測定してＸを得る。

【0020】

（実施例１）
測定分析について、３００ｍｍの鋳片をオンラインで切り出し、選択された鋳片を、鋳片を引き抜く方向に沿った２００ｍｍ×１５０ｍｍ×１６０ｍｍの縦断面中心試料に加工して、サンプリングされた試料の模式図を図１に示し、選択された鋳片の表面をフライス盤で研磨し、酸浸漬の方法で割れ分析を行い、中心試料を１：１の塩酸溶液に入れ、かつエッチング面を酸に完全に浸し、酸洗槽を７０～８０℃に加熱し、当該温度範囲内で２０分間保持した後、試料を取り出し、取り出した後、直ちに清水とアルコールで洗浄し、ドライヤーで乾燥させ、中心試料の割れを分析し、中心試料の割れから内弧又は外弧表面までの距離Ｘを測定し、図２に示すように、測定したＸと二次冷却凝固モデルを用いて模擬したｎ番目のテンションレベラー（１≦ｎ≦７）に用いられる鋳片の厚さＤとを比較分析し、｜Ｘ－Ｄ｜≦５ｍｍの場合に二次冷却凝固モデルの模擬が正確であると判定する。

【0021】

（実施例２）
以下、具体的な実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

【0022】

７０鋼の例示的な応用について、Ｃの含有量が０．６５～．０．７５％、Ｓｉの含有量が０．１７～０．３７％、Ｍｎの含有量が０．５０～０．８５％であり、タンディッシュ過熱度が１４９０～１５０６℃であり、引抜き速度が２．４ｍ／ｍｉｎであり、二次冷却の比水量が０．７５Ｌ／ｋｇであり、晶析装置の水流量が１４０ｍ^３／ｈであり、軽圧下を実施する過程において、圧下速度が０．２ｍｍ／ｓｅｃであり、総圧下量が１２ｍｍであり、ロール１本あたりの最大圧下量が４ｍｍであり、軽圧下ラックの圧下量と鋳片の固相率との関係を以下の表に示す。

【0023】

７０鋼の圧下量と鋳片の固相率との関係

【表1】

【0024】

鋳片の縦方向低倍率写真を図４に示し、連続的な中間割れの発生開始位置は、鋳片の表面からの距離が４６～４８ｍｍであり、１番目のテンションレベラーで圧下割れが発生し、二次冷却凝固モデルを用いて１号ロールの１４．２ｍの位置で模擬した鋳片の凝固厚さは、４７．６ｍｍであり、縦方向低倍率写真中の割れの発生と一致する。

【0025】

（実施例３）
冷間圧造鋼ＳＷＲＣＨ３５Ｋの例示的な応用について、Ｃの含有量が０．３２～０．３８％であり、Ｓｉの含有量が０．１０～０．３５％であり、Ｍｎの含有量が０．６０～０．９０％であり、Ａｌの含有量が０．０２０～０．０４０％であり、タンディッシュ過熱度が１５１７～１５３７℃であり、引抜き速度が２．５ｍ／ｍｉｎであり、二次冷却の比水量が０．７０Ｌ／ｋｇであり、軽圧下を実施する過程において、圧下速度が０．１０ｍｍ／ｓｅｃであり、総圧下量が１０ｍｍであり、ロール１本あたりの最大圧下量が１０ｍｍである。軽圧下ラックの圧下量と鋳片の固相率との関係を以下の表に示す。

【0026】

ＳＷＲＣＨ３５Ｋ圧下量と鋳片の固相率との関係

【表2】

【0027】

鋳片の縦方向低倍率写真を図６示し、連続的な中間割れの発生開始位置は、鋳片の表面からの距離が５５～５７ｍｍであり、２番目のテンションレベラーで圧下割れが発生し、二次冷却凝固モデルを用いて２号ロールの１４．８ｍの位置で模擬した鋳片の凝固厚さは、５５．６ｍｍであり、縦方向低倍率写真中の割れの発生と一致する。

【0028】

当業者であれば、上記本発明の理想的な実施例を啓示として、以上の説明を通じて、本発明の技術的思想の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行うことができる。本発明の技術的範囲は、明細書の記載内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】