本發(fā)明涉及用于板坯的連鑄方法，并且更具體地涉及控制在板坯內(nèi)產(chǎn)生的縮孔和偏析的位置的用于板坯的連鑄方法。

背景技術(shù)：

通常，在鋼廠中，作為半成品的板坯是使用經(jīng)由煉鐵過程和煉鋼過程制造的鋼水在連鑄過程中制造的，并且板坯在軋制過程中生產(chǎn)為消費(fèi)者所需厚度的卷。

圖1是示意性地示出了一般連鑄設(shè)備的視圖，并且圖2是示出了通過一般連鑄設(shè)備制造的板坯的凝固結(jié)構(gòu)的示意圖。

如圖1中所示，在煉鋼過程中精煉的鋼水(1)被容置在鋼水包(10)中，被移動至連鑄工廠并且隨后位于中間包(20)上。此外，容置在鋼水包(10)中的鋼水(1)通過耐火磚套(shroud)水口(11)被注入到中間包(20)，并且已經(jīng)被注入到中間包(20)的鋼水(1)通過浸入式水口(21)被連續(xù)地注入到結(jié)晶器(30)中。已經(jīng)被供給至結(jié)晶器(30)的鋼水(1)首先在穿過結(jié)晶器(30)的同時被冷卻，并且隨后被拉拔并且在被輥軋制的同時主要被從多個扇形輥(segmentroll)(40)之間的空間噴灑的冷卻水冷卻，并且由此被制造成板坯(2)。

以這種方式連鑄的板坯(2)通過切割器(50)切割成具有預(yù)定的長度，并且通過傳送輥(60)傳送至軋制過程。

特別地，當(dāng)板坯(2)被軋制成厚的鋼板時，板坯(2)的缺陷會在軋制之后保留，并且因此可能造成有缺陷的產(chǎn)品。這種缺陷的示例包括在板坯的在其厚度方向上的中央部處產(chǎn)生的凝固縮孔和中心偏析，如圖2中所示。

當(dāng)溶質(zhì)濃縮的殘余鋼水在連鑄過程中在靠近凝固終點(diǎn)時集中在凝固收縮部分中時，這變成偏析(4)，并且當(dāng)凝固收縮部分沒有被填充并且其中仍保留有空間時，這變成凝固縮孔(3)，即中心孔隙。即使在厚板軋制之后，這種缺陷也會保留在板坯的中心。

此外，在經(jīng)受厚板軋制/冷卻過程時，在板坯的在其厚度方向上的中心部分處產(chǎn)生拉拔應(yīng)力。在軋制后的冷卻過程中，板坯的表面的溫度比其中心部分的溫度下降得快，并且板坯的在其厚度方向上的中心部分由于這種溫度差而處于拉拔應(yīng)力下。特別地，隨著板坯的厚度變厚，由這種溫度差引起的拉拔應(yīng)力的大小變得更大，并且當(dāng)這種拉拔應(yīng)力集中在上面已經(jīng)描述的偏析(4)和凝固縮孔(3)上時，板坯(2)的中心部分的缺陷擴(kuò)大，并且由此可能產(chǎn)生有缺陷的產(chǎn)品。

用于減少例如導(dǎo)致有缺陷的產(chǎn)品的中心偏析(4)和凝固縮孔(3)的缺陷的典型技術(shù)是輕壓下(softreduction)。輕壓下技術(shù)是在連鑄期間通過扇形輥(40)向板坯(2)施加軋制力的技術(shù)。在該技術(shù)中，因凝固收縮產(chǎn)生的孔隙的數(shù)目通過在凝固結(jié)束時對板坯(2)進(jìn)行軋制來對凝固縮孔(3)進(jìn)行一定凝固和收縮程度的物理壓縮而最小化，并且同時，通過抑制存在于柱狀晶之間的溶質(zhì)濃縮的鋼水被引入到板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分中，在板坯(2)中抑制中心偏析(4)產(chǎn)生。然而，在輕壓下技術(shù)中，由于大型軋制設(shè)備應(yīng)該安裝在連鑄機(jī)中并且軋制在凝固結(jié)束時進(jìn)行，因此偏析(4)和凝固縮孔(3)可能不會被充分地去除。

此外，盡管中心偏析(4)和凝固縮孔(3)的產(chǎn)生得到抑制，但中心偏析(4)和凝固縮孔(3)中的一些仍會保留在板坯/產(chǎn)品的在其厚度方向上的中心部分中，并且在軋制/冷卻期間產(chǎn)生的拉拔應(yīng)力在厚度方向上的中心部分最大化，并且因此在板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分處產(chǎn)生缺陷。特別地，當(dāng)板坯(2)的厚度大或者在軋制過程中應(yīng)當(dāng)執(zhí)行加速冷卻時，板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分與板坯的表面之間的溫度差變得大得多，導(dǎo)致有缺陷產(chǎn)品的可能性進(jìn)一步增大。

此外，用于減少例如中心偏析(4)和凝固縮孔(3)的缺陷的技術(shù)包括浸入式水口(21)，特別地，浸入式水口(21)的排出孔的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、二次冷卻區(qū)域中的冷卻水的噴灑的控制等。然而，這種方法適于抑制中心偏析(4)和凝固縮孔(3)產(chǎn)生，但是存在不能完全去除中心偏析(4)和凝固縮孔(3)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明提供了一種用于板坯的連鑄方法，其中，將鋼水供給至結(jié)晶器的浸入式水口的位置改變使得在板坯內(nèi)產(chǎn)生的偏析和凝固縮孔的位置得到控制。

技術(shù)解決方案

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法可以包括：在鋼水被注入到從結(jié)晶器的內(nèi)部的中心部分沿板坯的厚度方向偏移的區(qū)域中的同時，通過結(jié)晶器對板坯進(jìn)行初次冷卻；以及在拉拔由結(jié)晶器初次冷卻的板坯時通過將冷卻水噴灑至板坯的表面，對板坯進(jìn)行二次冷卻。

在初次冷卻中，浸入式水口可以置入到結(jié)晶器中，該結(jié)晶器包括面向彼此的一對長側(cè)和面向彼此的一對短側(cè)，鋼水可以注入到結(jié)晶器中，并且浸入式水口可以沿從所述一對長側(cè)中選擇的一個長側(cè)的方向偏移。

在二次冷卻中，板坯可以從結(jié)晶器向下拉拔，并且板坯可以在向前彎曲的同時被拉拔，并且在初次冷卻中，浸入式水口偏移的方向可以是所述一對邊中的布置在相對于板坯被拉拔的方向的前側(cè)上的長側(cè)的方向。

在初次冷卻中，浸入式水口與從所述一對長側(cè)中選擇的一個長側(cè)之間的距離d1和浸入式水口與所述一對長側(cè)中的另一長側(cè)之間的距離d2之間的差可以是20mm或更長。

在初次冷卻中，浸入式水口與從所述一對長側(cè)中選擇的一個長側(cè)之間的距離d1和浸入式水口與所述一對長側(cè)中的另一長側(cè)之間的距離d2可以為10mm或更長。

在初次冷卻中，浸入式水口與從所述一對長側(cè)中選擇的一個長側(cè)之間的距離d1和浸入式水口與所述一對長側(cè)中的另一長側(cè)之間的距離d2的長度比(d1:d2)可以為1:3。

在二次冷卻中，板坯可以被從結(jié)晶器向下拉拔，并且板坯可以在向前彎曲的同時被拉拔，噴灑至板坯的上側(cè)的冷卻水的量可以保持為大于噴灑至板坯的下側(cè)的冷卻水的量直到被拉拔的板坯完全凝固為止，并且在被拉拔的板坯完全凝固以后，噴灑至板坯的下側(cè)的冷卻水的量可以保持為大于噴灑至板坯的上部部分的冷卻水的量。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，放置在結(jié)晶器內(nèi)的浸入式水口的位置改變，并且鋼水不是被注入到結(jié)晶器的中心部分而是被注入到結(jié)晶器的沿板坯的厚度方向偏移的區(qū)域中，使得產(chǎn)生偏析和凝固縮孔的位置可以從板坯的中心部分移動至板坯的表面。

以這種方式，隨著偏析和凝固縮孔的位置移動至表面，凝固縮孔在板坯的軋制過程中更容易被壓縮，并且偏析不位于在軋制之后的冷卻過程中產(chǎn)生最大拉拔應(yīng)力的位置處，使得防止裂紋擴(kuò)展。因此，最終產(chǎn)品的內(nèi)部缺陷可以減少。

附圖說明

圖1是示意性地示出了一般連鑄設(shè)備的視圖；

圖2是示出了通過一般連鑄設(shè)備制造的板坯的凝固結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3a是示出了在一般連鑄設(shè)備中的浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)的位置的視圖；

圖3b是示出了浸入式水口在應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法的結(jié)晶器內(nèi)的位置發(fā)生變化的狀態(tài)的視圖；

圖4示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法的結(jié)晶器內(nèi)的鋼水的流動和溫度分析結(jié)果；

圖5是示出了通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法制造的板坯的照片；

圖6是根據(jù)在軋制期間凝固縮孔的位置的壓縮模擬結(jié)果；以及

圖7是示出了產(chǎn)品中保留的中心偏析以及應(yīng)力分布的示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)地描述。然而，本發(fā)明不限于以下實(shí)施方案，而是將以各種不同的形狀實(shí)現(xiàn)。但是，本實(shí)施方案使本發(fā)明的公開內(nèi)容完整，并且提供以完全告知本領(lǐng)域技術(shù)人員本發(fā)明的范圍。附圖中相同的附圖標(biāo)記指的是相同的要素。

圖3a是示出了一般連鑄設(shè)備中的浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)的位置的視圖，圖3b是示出了浸入式水口在應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法的結(jié)晶器內(nèi)的位置發(fā)生變化的狀態(tài)的視圖，圖4示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法的結(jié)晶器內(nèi)的鋼水的流動和溫度分析結(jié)果，圖5是示出了通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法制造的板坯的照片，圖6是根據(jù)在軋制期間凝固縮孔的位置的壓縮模擬結(jié)果，并且圖7是示出了保留在產(chǎn)品中的中心偏析以及應(yīng)力分布的示意圖。

如附圖中所示的，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法是使用圖1中所示的一般連鑄設(shè)備來實(shí)施的。然而，該方法是通過在改變浸入式水口(21)(鋼水(1)通過該浸入式水口(21)被注入到結(jié)晶器(30)中)的位置的同時改變?nèi)葜迷谥虚g包(20)中的鋼水(1)注入到結(jié)晶器(30)中的位置而實(shí)現(xiàn)的。

換句話說，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的用于板坯的連鑄方法主要包括：在將鋼水(1)注入到結(jié)晶器(30)的從結(jié)晶器(30)的中心部分至結(jié)晶器(30)的厚度方向偏移的內(nèi)部區(qū)域的同時，使用結(jié)晶器(30)對鋼水(1)進(jìn)行初次冷卻；以及通過將冷卻水噴灑至在通過結(jié)晶器(30)初次冷卻之后被拉出的板坯(2)的表面，執(zhí)行二次冷卻。

在進(jìn)行初次冷卻中，浸入式水口(21a)不是布置在結(jié)晶器(30)的內(nèi)部的中心部分處(如圖3a中所示)而是浸入式水口(21b)布置在結(jié)晶器(30)的向板坯(2)的寬度方向偏移的區(qū)域(如圖3b中所示)，以便允許鋼水(1)被沿板坯(2)的寬度偏移的方向注入。詳細(xì)地，結(jié)晶器(30)由面向彼此的一對長側(cè)(30a、30b)以及面向彼此的一對短側(cè)(30c、30d)構(gòu)成。在此，浸入式水口(21b)布置成向從所述一對長側(cè)(30a、30b)中選擇的一個長側(cè)(30a)的方向偏移。

因此，偏移區(qū)域中的鋼水(1)的流動強(qiáng)度(流量)被誘導(dǎo)為大于其他區(qū)域的流動強(qiáng)度(流量)。然后，可以得到如圖4(a)中所示的結(jié)果。在圖4(a)中可以確定，具有紅色(相對暗的部分)的區(qū)域是具有高流動強(qiáng)度的區(qū)域，并且在鋼水的表面上的各個區(qū)域中的流量幾乎沒有差異，但是在鋼水表面的在偏移方向的下方的2m的區(qū)域中形成比中心部更強(qiáng)的流場。圖4(b)示出了該區(qū)域上的計算得到的溫度場，并且可以確定溫度在厚度方向上是彼此不同的，這類似于流場的結(jié)果。在圖4(b)中，具有紅色(相對暗的部分)的區(qū)域是具有相對高的溫度的區(qū)域，并且發(fā)生溫度差的事實(shí)意味著凝固完成并非是在坯板厚度的中心部分處而是在其在偏移方向上的一部分處產(chǎn)生。

同時，如圖1中所示，在連鑄設(shè)備中，朝向結(jié)晶器(30)的下側(cè)同時壓縮并拉拔板坯(2)的多個扇形輥(40)向前彎曲。在此，優(yōu)選的是，浸入式水口(21)偏移的方向是所述一對長側(cè)(30a、30b)中的布置在相對于板坯(2)被拉拔的方向的前側(cè)的長側(cè)(30a)的方向。因此，浸入式水口(21)偏移的方向設(shè)定為被拉拔的板坯(2)的上表面的方向。因此，產(chǎn)生偏析(4)和凝固縮孔(3)的點(diǎn)通過將凝固完成的點(diǎn)沿被拉拔的板坯(2)的上部部分而不是下表面部分的方向偏移而在板坯(2)的上表面的方向上偏移。

接下來，將對浸入式水口(21)偏移的程度進(jìn)行描述。

如圖3b中所示，在通常位于結(jié)晶器(30)的中心處的浸入式水口(21)沿箭頭方向移動的同時，進(jìn)行鑄造。在此，“d1”指的是浸入式水口(21)與從所述一對長側(cè)(30a、30b)選擇的長側(cè)(30a)之間的距離，并且“d2”指的是浸入式水口(21)與所述一對長側(cè)(30a、30b)中的另一長側(cè)(30b)之間的距離。

因此，浸入式水口(21)布置成使得d1和d2的長度比(d2/d1)為1、3、4和7，然后進(jìn)行鑄造。在此，可以確定，隨著d1與d2之間的長度差變得更大，凝固完成的位置不是移動至板坯(2)的中心部分而是移動至板坯(2)的表面。換句話說，凝固縮孔(3)和偏析(4)不是移動至板坯(2)的在厚度方向上的中心部分而是移動至其表面。然而，d1與d2之間的差需要大于20mm。否則，偏析(4)和凝固縮孔(3)產(chǎn)生的位置不會大大偏離板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分，并且因此這在改進(jìn)軋制產(chǎn)品的品質(zhì)方面是無效的。此外，當(dāng)d1和d2中的任一者的長度小于10mm時，凝固層由于排出的鋼水與凝固層強(qiáng)烈碰撞而再熔融，并且因此可能發(fā)生操作事故。

因此，由于d1與d2之間的差變得更大且為20mm或更大，這在移動凝固完成位置方面是有利的。然而，優(yōu)選的是，浸入式水口(21)布置成使得d1和d2分別為10mm或更大。優(yōu)選地，最佳的是，d1和d2的長度比(d1:d2)為1:3。

圖5示出了在d1和d2的長度比(d1:d2)為1:3時通過進(jìn)行鑄造而獲得的結(jié)果，并且可以確定具有紅色的區(qū)域(凝固完成線附近的區(qū)域)指示具有相對高的溫度的區(qū)域，并且其位置不是向板坯(2)的在其厚度上的中心部分偏移而是向其上部部分偏移。也就是說，隨著浸入式水口(21)的位置移動，流場和溫度場改變。因此，可以確定凝固完成的位置可以不向板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分偏移，而是向任一表面偏移。因此，偏析(4)和凝固縮孔(3)不是向板厚2的在其厚度方向上的中心部分偏移而是向其上表面以預(yù)定間隔偏移。然而，當(dāng)d2遠(yuǎn)大于d1時，偏析(4)和凝固縮孔(3)在很大程度上向板坯(2)的表面偏移。因此，在軋制過程中，缺陷暴露于表面，并且因此可能導(dǎo)致表面缺陷。因此，優(yōu)選的是，d1和d2的長度比(d1:d2)保持為1:3。

如上所述，由于鋼水(1)在浸入式水口(21)的位置偏移的狀態(tài)下注入，因此鋼水(1)的流動場和溫度場變化，使得凝固完成的點(diǎn)向板坯(2)的上表面偏移。在這種情況下，板坯(2)的彎曲是由通過在凝固期間因板坯(2)的上表面與下表面之間產(chǎn)生的冷卻差異造成的殘余應(yīng)力而發(fā)生的，并且因此可能難以使用傳送輥(60)傳送板坯(2)。

為了防止這種問題發(fā)生，在本實(shí)施方案中，噴灑至板坯(2)的上側(cè)的冷卻水的量可以保持為大于噴灑至板坯(2)的下側(cè)的冷卻水的量直到被拉拔的板坯(2)在進(jìn)行二次冷卻時完全凝固為止，并且在被拉拔的板坯(2)完全凝固以后，噴灑至板坯(2)的下側(cè)的冷卻水的量可以保持為等于或大于噴灑至板坯(2)的上部部分的冷卻水的量。

接下來，將對可以期望在制造板坯(2)時產(chǎn)生的偏析(4)和凝固縮孔(3)從板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分改變至板坯(2)的上表面的效果進(jìn)行描述。

首先，通過超聲檢測確定厚板產(chǎn)品的內(nèi)部缺陷。在超聲檢測時，在大多數(shù)厚板產(chǎn)品的在其厚度方向的中心部分處檢測到缺陷，并且是由在連鑄期間在厚度方向上的中心部分中產(chǎn)生的凝固縮孔(3)和偏析(4)造成的。即使在板坯(2)內(nèi)部產(chǎn)生相同量的凝固縮孔(3)和相同量的偏析(4)，由于產(chǎn)品具有較高的強(qiáng)度和較大的規(guī)格而使這些缺陷容易被檢測到，并且這是由以下原因造成的。

首先，隨著產(chǎn)品變厚，板坯(2)的軋制量減少，并且因此凝固縮孔(3)的壓縮變得更加困難。特別地，由于在軋制期間板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分的變形小于其表面的變形，因此凝固縮孔(3)的壓縮變得越來越困難。因此，可以確定：即使以相同的軋制量進(jìn)行軋制，位于厚度的1/4處的凝固縮孔(3b)比厚度方向上的中心部分處的凝固縮孔(3a)更容易被壓縮，如圖6中所示。當(dāng)在確定板坯(2)的厚度的狀態(tài)下制造極厚的板時，軋制量相對小，并且因此凝固縮孔(3)的壓縮變得更加困難。

然而，當(dāng)凝固縮孔(3)不是向板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分偏移而是向其上表面偏移時，孔隙更容易被壓縮，使得通過超聲檢測的缺陷可以降低。

另外，首先對在板坯(2)軋制之后生產(chǎn)的產(chǎn)品的表面進(jìn)行冷卻。也就是說，產(chǎn)品的表面處于低溫狀態(tài)并且其內(nèi)部處于相對高的溫度狀態(tài)。因此，在產(chǎn)品的在其厚度方向上的中心部分處產(chǎn)生拉拔應(yīng)力。特別地，當(dāng)偏析(4)位于板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分處時，由于應(yīng)力集中容易產(chǎn)生裂紋并且裂紋容易擴(kuò)展，并且因此在超聲檢測時變成缺陷的原因。特別地，由于厚板產(chǎn)品高度加強(qiáng)并且極厚，因此拉拔應(yīng)力更大程度地增大并且因而缺陷發(fā)生率增加。

因此，如本實(shí)施方案中，盡管偏析(4)和凝固縮孔(3)沒有被完全去除，但產(chǎn)生偏析(4)和凝固縮孔(3)的位置移動，如圖7中所示，在軋制過程中更容易進(jìn)行壓縮。此后，偏析(4)不位于在冷卻過程中產(chǎn)生最大拉拔應(yīng)力的位置，并且因此防止了裂紋的擴(kuò)展，使得最終產(chǎn)品的缺陷可以降低。

盡管已經(jīng)參考附圖和上述示例性實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明不限于此，本發(fā)明由所附權(quán)利要求限制。因此，在不背離由所附權(quán)利要求提供的技術(shù)精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變。

附圖標(biāo)記的說明

1：鋼水2：板坯

3：凝固縮孔4：偏析

10：鋼水包11：耐火磚套水口

20：中間包21：浸入式水口

30：結(jié)晶器30a、30b：長側(cè)

30c、30d：短側(cè)40：扇形輥

50：切割器60：傳送輥