JPH0448543B2 - - Google Patents

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JPH0448543B2
JPH0448543B2 JP57500098A JP50009882A JPH0448543B2 JP H0448543 B2 JPH0448543 B2 JP H0448543B2 JP 57500098 A JP57500098 A JP 57500098A JP 50009882 A JP50009882 A JP 50009882A JP H0448543 B2 JPH0448543 B2 JP H0448543B2
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cooling
slab
heat
steel
water
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Gyuntaa Rudorufu
Kaaru Shuteruken
Etsukeharuto Fuyurushutaa
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、鋼の連続鋳造時における鋳片の冷却
方法に関し、偏析を低減したビレツトを製造する
ことにある。
The present invention relates to a method for cooling a slab during continuous steel casting, and an object thereof is to produce a billet with reduced segregation.

【従来の技術】[Conventional technology]

多くの鋼製品、例えば高炭素鋼の鋼線の製造に
おいては、その技術的特性が偏析により著しく損
われていた。この種の鋼線の圧延温度からパテン
テイング操作を行うにあたつて、この偏析は、イ
ンゴツトの偏析を生じている部分において、鋼線
の延展性を極めて阻害するマルテンサイトと呼ば
れる脆性相の形成を招く。 鋼製品、例えば高炭素鋼の鋼線の製造におい
て、インゴツトまたはビレツトに偏析が発生して
いると、インゴツトまたはビレツトから鋼線を圧
延により製造する際に、偏析の発生した部分が脆
くなる。インゴツト鋳造の場合は、偏析はインゴ
ツトの上方の1/3の部分に見られるから、この部
分を切断除去すれば、圧延の際の延展性の阻害を
防ぐことができるが、連続鋳造ビレツトの場合
は、偏析が鋳造ビレツトの長手方向(鋳片が連続
鋳造型から出てくる方向)に連続的に発生するこ
と、および中炭素鋼(0.45%C)から高炭素鋼
(1.0%C)までのビレツトで、連続鋳造され、次
いで熱間圧延され杆状材または線状材に延展され
るビレツトは、鋳造時に軸方向の偏析が特に問題
となること、鋼材の中心部の高炭素部分には、熱
間加工および中間時の焼鈍熱処理時に不均一な変
態が発生すること、これにより中炭素鋼ではマル
テンサイト量が増大し、高炭素鋼では粒界に大量
のセメンタイトが析出すること、従つてビレツト
の熱間圧延時の早期破損または製品の特性の深刻
な低下の原因となる脆性相を生ずること、が広く
知られており〔1980年10月発行のザ・メタラウジ
スト・アンド・マテリアルズ・テクノロジスト第
569〜573頁〕、切断によつては除去することがで
きない。いわゆる小物鋳片の鋳造(一辺の寸法が
100〜140mm)においては、最終製品にするための
圧延による変形が大物鋳片よりも小であることが
要求されるので、例えば一辺の寸法が200〜300mm
のプレビレツトのような大物鋳片の鋳造よりはマ
イナスの効果が大である。圧延製品の連続鋳造中
の偏析またはそのマイナスの効果を少くするため
に、この技術の分野においてはすでに多大な努力
が試みられている。その際に、いわゆる球状組織
はわずかな偏析と結合されるが、樹枝状組織は強
い偏析と結合されることが一般に理解されている
〔1978年3月23日発行、スタール・ウント・アイ
ゼン、第6巻第244〜254頁〕。前記球状組織とは、
結晶が特別な成長方向を持たず、むしろ断面にわ
たつて無秩序に分配される組織を意味する。第1
図は大部分にこの種の球状組織を有する連続鋳造
ビレツトの組織を示している。これに対して樹枝
状組織とは、結晶の主な成長方向が金属内で鋳片
の表面に対して垂直方向に生じている組織を意味
する。第2図は大部分に樹枝状組織を有する鋳片
ビレツトのカツト図を示す。 樹枝状組織は偏析を助長しかつ球状組織を減少
させるとする見解があるために、この分野の努力
は球状組織の部分を増大させることに集中されて
きた。この目的のために種々の開発が始められて
いる。 一つの開発の方向として、凝固している鋳片内
の溶融を撹拌することにより、樹枝状組織の形成
を阻止し、かつそれに伴つて偏析を減らすことが
ある〔DE−C−1783060参照〕。撹拌作用は一般
に電磁撹拌装置によつて達成される。いずれにし
ても費用のかかる装置が必要である〔1977年6月
発行、メタラウジカル・トランスアクシヨンズ、
第243〜251頁〕。 球状組織を達成するための他の開発の方向は、
鋳造温度を極めて低く保持するということであ
る。この場合、実際には鋳造ノズルが詰まる傾向
があることにより困難が生ずる〔1977年8月発
行、ワイヤ・ジヤーナル、第32〜38頁〕。
In the production of many steel products, for example steel wires of high carbon steel, their technical properties are significantly impaired by segregation. When performing a patenting operation based on the rolling temperature of this type of steel wire, this segregation causes the formation of a brittle phase called martensite, which severely inhibits the ductility of the steel wire, in the segregated part of the ingot. invite In the production of steel products, such as steel wires of high carbon steel, if segregation occurs in an ingot or billet, when a steel wire is produced from the ingot or billet by rolling, the portion where segregation occurs becomes brittle. In the case of ingot casting, segregation is seen in the upper one-third of the ingot, so cutting and removing this part can prevent the ductility from being inhibited during rolling, but in the case of continuous casting billets, This is because segregation occurs continuously in the longitudinal direction of the cast billet (the direction in which the billet comes out of the continuous casting mold) and that segregation occurs continuously in the longitudinal direction of the cast billet (the direction in which the billet comes out of the continuous casting mold), and that the Billets, which are continuously cast and then hot rolled and expanded into rods or wires, are particularly susceptible to axial segregation during casting; Non-uniform transformation occurs during hot working and intermediate annealing heat treatment, which increases the amount of martensite in medium carbon steels, and precipitates large amounts of cementite at grain boundaries in high carbon steels, thus causing billet It is widely known that during hot rolling, a brittle phase is formed that can cause premature failure or serious deterioration of product properties [The Metallurgist and Materials Technologist, October 1980 issue]. No.
pages 569-573] and cannot be removed by cutting. Casting of so-called small slabs (the dimension of one side is
100 to 140 mm), it is required that the deformation due to rolling to make the final product is smaller than that of large slabs, so for example, the size of one side is 200 to 300 mm.
This has more negative effects than casting large slabs such as pre-billets. Considerable efforts have already been made in this field of technology to reduce segregation or its negative effects during continuous casting of rolled products. It is generally understood that the so-called spherical structure is combined with slight segregation, whereas the dendritic structure is combined with strong segregation [Stahl and Eisen, published March 23, 1978, Vol. Volume 6, pages 244-254]. The spherical tissue is
It refers to a structure in which crystals do not have a particular growth direction, but are rather randomly distributed across the cross section. 1st
The figure shows the structure of a continuously cast billet, which mostly has this type of spherical structure. On the other hand, the term dendritic structure refers to a structure in which the main growth direction of crystals occurs within the metal in a direction perpendicular to the surface of the slab. FIG. 2 shows a cutaway view of a billet having mostly dendritic structures. Efforts in this field have focused on increasing the fraction of spherical structures, as there is a belief that dendritic structures promote segregation and reduce spherical structures. Various developments have been initiated for this purpose. One direction of development is to agitate the melt within the solidifying slab to prevent the formation of dendritic structures and thereby reduce segregation [see DE-C-1783060]. Stirring action is generally achieved by a magnetic stirring device. In either case, expensive equipment is required [Metalausical Transactions, published June 1977,
pp. 243-251]. Other directions of development to achieve spherical tissue are:
This means keeping the casting temperature extremely low. In this case, difficulties arise in practice due to the tendency of the casting nozzle to become clogged (Wire Journal, August 1977, pp. 32-38).

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

炭素を0.4〜1.0%含有する鋼を、低温度で鋳造
することにより、または電磁撹拌をすることによ
つて偏析を減少させることを目的とする広範囲な
研究が行われ、偏析の僅かな減少を達成し得る
が、この減少は、圧延ワイヤロツドの製造に際し
てかかる鋼の技術的特性の顕著な改善を達成する
には十分なものではないという知見が得られた。
電磁撹拌の利用においては、事実マルテンサイト
の頻繁な発生が認められた。 一般に存在している考え方に反して、とくに
0.4〜1%の炭素含有を有する鋼の場合には、偏
析は、特定の条件により極めて強力に冷却される
場合には、著しく減少せしめ得られることが判明
した。この効果はまた、高い鋳込み温度および鋳
造速度においても認めることができる。偏析の減
少の量は、このようにして得られた連続鋳造ビレ
ツトから製造される圧延ワイヤロツドの技術的特
性を実質的に改善するに十分である。また圧延温
度からの制御された冷却後において、圧延ワイヤ
ロツドの熱処理後偏析位置でのマルテンサイトの
発生は決定的に減少される。 極めて強い冷却に際しては、ビレツトの表面
に、またはその内部に亀裂を生ずる危険がある。
この問題は、生産性の向上のため鋳造速度および
冷却強度が高められる場合には、0.4〜1重量%
の炭素含量を有する鋼においてばかりでなく、炭
素含量がこれよりも少い鋼においても重要な問題
である。 本発明は、0.4〜1.0重量%の炭素含量を有する
鋼のための鋼の連続鋳造方法において、連続鋳造
型から出されたビレツトの冷却速度およびビレツ
トから奪う熱量を特定することにより、ビレツト
中に発生する偏析を防止することを主たる目的と
するものである。また本発明は、とくに小物の連
続鋳造、即ち一辺の長さが140mmまでの寸法の小
物鋳片の連続鋳造を改良することを目的とする。 本発明によれば、ビレツトから圧延されたワイ
ヤロツドの熱処理に際して、偏析位置にマルテン
サイトを生ずることを阻止することができる。
Extensive research has been carried out aimed at reducing the segregation of steels containing 0.4-1.0% carbon by casting them at low temperatures or by electromagnetic stirring. Although achievable, it has been found that this reduction is not sufficient to achieve a significant improvement in the technical properties of such steels in the production of rolled wire rods.
In fact, frequent occurrence of martensite was observed when using electromagnetic stirring. Contrary to the commonly held view, especially
It has been found that in the case of steels with a carbon content of 0.4 to 1%, segregation can be significantly reduced if the steels are cooled very strongly under certain conditions. This effect can also be observed at high casting temperatures and casting speeds. The amount of reduction in segregation is sufficient to substantially improve the technical properties of rolled wire rods produced from the continuously cast billets thus obtained. Also, after controlled cooling from the rolling temperature, the occurrence of martensite at the post-heat treatment segregation sites of the rolled wire rod is decisively reduced. With extremely strong cooling, there is a risk of cracks forming on the surface of the billet or in its interior.
This problem can be solved by 0.4 to 1 wt.% when casting speed and cooling intensity are increased to improve productivity.
This is an important problem not only in steels with a carbon content of . The present invention provides a method for continuous casting of steel for steels with a carbon content of 0.4 to 1.0% by weight, by specifying the cooling rate of the billet exiting the continuous casting mold and the amount of heat removed from the billet. The main purpose is to prevent segregation from occurring. It is also an object of the present invention to particularly improve the continuous casting of small pieces, that is, the continuous casting of small pieces with a side length of up to 140 mm. According to the present invention, it is possible to prevent the formation of martensite at segregated positions during heat treatment of a wire rod rolled from a billet.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明は、連続鋳造鋳型から出てくる鋳片が第
1工程の強冷却工程と第2工程の弱冷却工程から
成る二次冷却帯において冷却液体の噴射によつて
冷却される0.4〜1.0重量%の炭素含有量を有する
鋼の連続鋳造時の鋳片冷却方法に係るものであつ
て、冷却液の温度T1,T2、液量V1,V2と圧力
P1,P2が、二次冷却帯における第1工程3で
50Wh/Kg〜90Wh/Kgの熱量が奪われ、これに
より65Wh/(Kg・min)〜100Wh/(Kg・min)
の冷却速度により冷却され、後続する第2工程4
で20Wh/Kg〜80Wh/Kgの熱量が奪われ、これ
により30Wh/(Kg・min)〜60Wh/(Kg・
min)の冷却速度で冷却されるように制御される
ことを特徴とするものである。 また本発明は、上記鋼の連続鋳造時の鋳片冷却
方法を、 0.4〜1.0重量%の炭素 0.2〜1.7重量%のマンガン 0.1〜0.7重量%のケイ素 0〜1.7重量%のクロム 0〜0.5重量%のニツケル 0〜0.3重量%のイオウ 残部の鉄および通常の不純物を有する鋼に利用す
ることを特徴とするものである。
In the present invention, a slab coming out of a continuous casting mold is cooled by injection of cooling liquid in a secondary cooling zone consisting of a strong cooling step in the first step and a weak cooling step in the second step. This relates to a slab cooling method during continuous casting of steel having a carbon content of
P 1 and P 2 are in the first step 3 in the secondary cooling zone.
50Wh/Kg ~ 90Wh/Kg of heat is taken away, resulting in 65Wh/(Kg・min) ~ 100Wh/(Kg・min)
The subsequent second step 4 is cooled at a cooling rate of
20Wh/Kg ~ 80Wh/Kg of heat is taken away, resulting in 30Wh/(Kg・min) ~ 60Wh/(Kg・
It is characterized by being controlled to be cooled at a cooling rate of (min). In addition, the present invention provides a method for cooling a slab during continuous casting of the above-mentioned steel, including: 0.4-1.0% by weight of carbon, 0.2-1.7% by weight of manganese, 0.1-0.7% by weight of silicon, 0-1.7% by weight of chromium, 0-0.5% by weight. % of nickel and 0 to 0.3% by weight of sulfur balance and is characterized by its use in steels with iron and usual impurities.

【実施例】【Example】

第1図は大部分が球状組織であるビレツトの中
心軸線を通る縦断面のサルフアプリントを示し、
第2図は大部分が樹枝状組織であるビレツトの中
心軸線を通る縦断面のサルフアプリントを示し、
第3図は微粒子の球状組織縁域を有する強化冷却
された材料からなるビレツトを四分割したスライ
スのマイクロエツチングを示し、第4図は本方法
を実施するための装置を略示したものである。 第4図には本発明による方法を実施するための
鋼の連続鋳造装置が略示してある。溶鋼は分配と
い1から振動し冷却される連続鋳造鋳型2内に鋳
込まれ、該鋳型内で金属鋳片が緩慢に下降運動す
る間に表皮が凝固する。鋳型の後部には二つの冷
却工程3,4が配置され、該冷却工程において前
記鋳片はその全周に同時に水がかけられる。金属
鋳片の溶解している芯部を符号5で、凝固した鋳
片の表皮を符号6で示してある。全噴射水は、下
方に向つて排流され、集水管路7内に集められ、
かつ水槽8に送給される。冷却工程3および4に
は、ポンプ9,10より管路11,12を介して
噴射水が水槽8から供給される。噴射水集水管路
7には排水の温度TAおよび排水の流量VAを検出
するための装置13が連結されており、そして前
記冷却工程3,4には当該工程の入口において水
の温度、水の流量および水圧T1,V1,P1または
T2,V2,P2を検出するための装置14,15が
配置してある。さらに図示していないが上述した
量を変化させることができるような制御および調
整機構が設けてある。両冷却工程3,4への水の
分配は、一方法としてはまず排水の水の流量VA
および温度TAを両冷却工程3,4の操作時に測
定し、他の方法としては冷却工程3の操作時に測
定することによつて定められる。 0.4〜1.0%の炭素範囲の鋼の連続鋳造の通常の
製造方法において、例えば一辺の寸法が120mmの
正方形断面形状の鋳片に鋳造され、かつ2.4m/
minの鋳込み速度で鋳造される場合、鋳片は、鋳
型の下方で、通常3バール、最大では8バールの
圧力に予圧され、鋼片1個につき約20〜30m3/h
の流量の水でスプレイされる。 本発明方法においては、ビレツトの上面におけ
る水冷の強化による熱伝達係数の上昇によつて冷
却が強化される。この結果偏析が減少せしめられ
る。 冷却を強くし過ぎると周知のように鋳片表面に
亀裂を生ずる危険が生ずる。これらの亀裂は、上
述した2.4m/minの鋳込み速度で鋳造し、上述の
寸法としたビレツトの極めて強い冷却を、鋳型の
下方で約2mの長さに、すなわち約40〜60secの鋳
片の滞留時間に限定することにより避けられる。
このことにより、鋳片の表面温度が約650℃〜950
℃に自己調整される。この範囲(以下これを第1
工程という)においては、約65Wh/(Kg・min)
〜100Wh/(Kg・min)の冷却速度に対して約
50Wh/Kg〜90Wh/Kgの熱量が鋳片から奪われ
る。この極めて強い冷却の後に、鋳片は約30〜
50secの滞留時間にわたつて減少された強さで冷
却される(上述の寸法の場合)。この範囲(以下
これを第2工程という)において、上記の条件下
で、鋳片がカーブに沿つて案内される連続鋳造装
置において奪われる熱量は30Wh/(Kg・min)
〜60Wh/(Kg・min)の冷却速度に対して約
20Wh/Kg〜40Wh/Kgである。真直に鋳片が案
内される連続鋳造装置においては、奪われる熱量
の値は20Wh/Kg〜80Wh/Kgであつて、幾らか
高めである。 前記冷却速度が上限値を上回つた場合には、鋳
片の外表面またはその内部にクラツクを生ずる危
険があり、また下限値を下回つた場合には、鋳片
の内部に偏析を多く生ずる危険がある。 奪われる熱量(Wh)はスプレイされた水量お
よび取水から排水までの温度上昇、すなわち第1
工程に関してはV1・CW・(T1−TA)および第2
工程に関してはV2・CW・(T2−TA)によつて決
めることができる。ここに、CWは水の比熱
〔1.163Wh/(℃・Kg水)〕をあらわす。この熱量
に対して、冷却水の蒸発によつて奪われた熱量が
加算されなければならない。この加算は、スプレ
イされた水の3.5%が蒸発し、水を20℃から100℃
に加熱して蒸発させるためには93Wh/Kgの水が
必要であり、かつ蒸発熱は水1Kgにつき
627Wh/Kgが必要であるという事実に基いて行
う。スプレイ冷却によつて引き起こされる強制対
流による熱放出の他に、鋳片からは輻射、自由対
流および熱伝導(例えば案内ローラ部における熱
伝導)により、さらに他の熱量が奪われる。最後
の二つの熱量はインゴツト連続鋳造設備において
は無視し得る。 輻射により奪われる熱量は鋳片の表面温度に左
右され、従つてスプレイ冷却の強さを増加するこ
とにより相対的かつ無条件に減少する。この熱量
は、従来方式の冷却においては全放出熱量の15〜
35%であるが、本発明による強い冷却において
は、第1工程では全放出熱量の約6%であり、第
2工程では全放出熱量の約10%である。 スプレイ冷却は閉鎖された室内で行われるのが
好ましい。この場合、輻射により放出される熱は
結局冷却水を介して放出され、従つて輻射によつ
て放出される熱の割合は、水の量および水温上昇
によつて定められる値に含まれている。従つてこ
の場合には、冷却水を介して放出された熱に対し
て、さらに、通例としてスプレイされた水の量の
3.0〜4.0%の範囲内にある冷却水の蒸発によつて
奪われた熱量を加えるほかには、何も加算する必
要はない。 他に鋳造速度または鋳片寸法を変更したとする
ならば、冷却にあたつては単位をWh/(Kg・
min)であらわした冷却速度および前記二段の冷
却工程で放出される熱量がほぼ一定に止まるよう
に前記変更をとり込まなければならない。 鋳片の湾曲が行われないならば、前記第2工程
を延長させ、かつそれに伴つてこの工程において
奪われる熱量を増大させることができる。 従来方式に対して冷却水の圧力および/または
流量を増大させることにより、二次冷却区域の第
1工程において奪われる熱量を大にすることがで
きる。冷却水の予圧力P1を15〜30バールとする
ことは、経済的に有利である。 実施例 Cを0.65%、Siを0.27%、Mnを0.68%、Pを
0.012%、Sを0.013%、Cuを0.05%、Crを0.02%
およびMoを0.01%含有する鋼を、連続鋳造によ
り鋳造した。連続鋳造設備の分配とい1内の鋳込
み温度は1530℃であり、かつ溶解温度を50℃越え
ていた。該鋼は湾曲した鋳片ガイドを有する連続
鋳造装置において、一辺の長さ120mmを有する正
方形断面の鋳片に鋳造された。この装置により鋳
造された鋳片の1個は、二つの冷却工程3,4を
有する二次冷却帯において冷却された。鋳造速度
は2.5m/minであつた。強化冷却を行う第1工程
(冷却工程3)は鋳型2から鋳片の鋳造方向に
1.9mの長さにわたつて延在した。この長さは、
46secの鋳片の滞留時間に相当する。そこで鋳片
は噴射ノズルの前方で22バールの圧力P1に予圧
された31m3/hの流量の水により冷却された。そ
れにより鋳片の表面で熱伝達係数(対流および輻
射による)は1500W/m2・K)から1700W/
(m2・K)となつた、これは91Wh/(Kg・min)
の冷却速度および70Wh/Kgの放熱量に相当す
る。これにより輻射によつて奪われる熱量の比率
は、放熱度をε=0.8と計算して、3.9Wh/Kg、
すなわち5.6%である。その後に、38secの滞留時
間に対応する1.6mの長さの低い冷却速度の水冷
却を行う第2工程(冷却工程4)が続いた。この
場合、ノズルの前方での供給予圧力P2は7バー
ルで、水の流量は12m3/hであつた。熱伝達係数
は800W/(m2・K)〜900W/(m2・K)、冷却
速度は47Wh/(Kg・min)、および奪われた熱量
は30Wh/Kgであつて、2.8Wh/Kg、すなわち9.4
%の輻射部分を伴つていた。なお、前記実施例に
おいては、工程3,4の入口における水の温度
T1,T2は20℃、排水の温度TAは35℃であつた。 比較のために、前記連続鋳造設備の分配とい1
に設けた複数個の鋳型の1つより、平行的に鋳造
された鋳片の他の1個が、通常の方法により、第
1工程において鋳片毎に3バールの水圧および14
m3/minの流量の水で冷却された。この水量は二
次冷却帯において、同様に46secの滞留時間にわ
たりスプレイされた。この水量は50Wh/(Kg・
min)の冷却速度に相当し、あるいは9.7Wh/
Kg、すなわち25.5%の輻射部分を伴う38Wh/Kg
の放熱量に相当する。熱伝達係数は約500W/
(m2・K)〜700W/(m2・K)であつた。 前記材料は2軸のロツドミルによつて5.5mmの
圧延ワイヤロツドに形成された。圧延ワイヤロツ
ドの顕微鏡写真による検査およびベケールト社の
リヒトライヘ(Richtreihe)によるカツト面のカ
ツト面図および評価におけるワイヤロツドの試験
は、本発明による強化冷却された材料に関しては
平均して0.6の値を生じ、そして通常の方法によ
つて冷却された材料に関しては平均して1.4の値
を生じた。強化冷却されたビレツトから作られた
ワイヤはマルテンサイトがなかつたが、普通に冷
却されたビレツトから作られたワイヤの12%のマ
ルテンサイトが見い出された。本発明により製造
された材料は1050N/mm2の引張り強さを有し、か
つ線材圧延において6段の牽伸機により2.3mmの
直径に延伸された。延伸後は、本発明により製造
された材料は1743N/mm2の引張り強さを有し、か
つ7.5mmの半径に沿う曲げに23回耐えることがで
きたが、比較材は17回の曲げしか耐えられなかつ
た。最後に前記材料は、焼きなましをせずに、
1.7mmの厚さに一回のパスで冷間圧延された。強
冷却された材料においては不良品を生じなかつた
が、普通に冷却された材料は、1.7mmの冷間圧延
後は十分な技術的特性をもはや有しなかつた。品
質の相違は、本発明により製造された材料からな
るバンドの均等方向性の延びが2.9%であるが、
この均等方向性の伸びが比較材では単に1.8%で
あることからも顕著に現われている。 これらのチヤージから製造されたワイヤの偏析
係数および機械的技術的の値は、強冷却した材料
に関しても、また比較材に関しても、上述した値
を直接比較し得る。 本発明による方法は、重量%で炭素が0.4〜1.0
%、マンガンが0.2〜1.7%、ケイ素が0.1〜0.7%、
クロムが0〜1.7%、ニツケルが0〜0.5%、イオ
ウが0〜0.3%、残部鉄および不可避の不純物を
有する鋼にとくに利用し得る。 本発明において、連続鋳造時の二次冷却帯の第
1工程および第2工程で、冷却液の温度T1,T2
液量V1,V2と圧力P1,P2を制御することによ
り、鋳片の冷却速度(Wh/Kg・min)と鋳片か
ら奪う熱量(Wh/Kg)が制御されることは、次
の論理的根拠から明らかである。ここに温度T、
流量Vについて、次のとおりに定める。 T1:第1工程(第4図の冷却工程3)に導入さ
れる噴射水の温度 T2:第2工程(第4図の冷却工程4)に導入さ
れる噴射水の温度 TA:冷却室から排出される冷却水の温度 V1:前記第1工程に導入される水の流量 V2:前記第2工程に導入される水の流量 VA:前記冷却室から排出される冷却水の流量 T01:前記第2工程に入るビレツトの表面温度 T02:前記第2工程において冷却水の噴射を行な
わなかつた場合の第2工程出口におけるビ
レツトの表面温度 計測装置としては、流体用サーモメータ、サー
モエレメント、流量計等通常の計測機器が使用で
き、ビレツトの表面温度測定には光学的パイロメ
ータ(pyrometer)を使用できる。 次にビレツトから奪う熱量は、次の式から計算
される。 Q=QK1+QK2+QSTR+QR …(1) ここに、 Q:二次冷却帯において奪われる全熱量 QK1:第1工程で噴射水により奪われる熱量 QK2:第2工程で噴射水により奪われる熱量 QSTR:輻射により奪われる熱量 QR:ビレツト案内ローラがビレツトに接触する
ことにより奪われる熱量 噴射水により行なわれる冷却は通常閉じられた
空間内(冷却室)で行なわれるから、輻射により
奪われる熱量QSTRおよび案内ローラにより奪われ
る熱量QR(極めて少い)は、冷却室内の噴射水に
伝達される。前記第1工程および第2工程のそれ
ぞれにおけるQSTRおよびQRは同一の熱量であると
すると、 Q=Q1+Q2 …(2) とすることができる。ここに Q1:第1工程で奪われる全熱量 Q2:第2工程で奪われる全熱量 式(2)のように式を簡素化しても、第1工程およ
び第2工程において輻射により奪われる熱量は、
二次冷却帯で奪われる全熱量の6〜10%にすぎな
いから、誤差は3%以下にすぎない。 次に二次冷却帯で奪われる全熱量を計算するに
あたり、水の蒸発を考慮しなければならない。こ
こにVDを蒸発した噴射水の流量とすると、 VD=V1+V2−VA 従つて Q=QE+QED+QD …(3) ここに QE:噴射水の蒸発しない分量を加熱するに必要
な熱量 QED:噴射水の蒸発した分量を導入時の温度から
蒸発温度まで昇温加熱するに必要な熱量 QD:噴射水の蒸発した分量のエンタルピー 即ち、本発明の第4図に示す第1工程および第
2工程で噴射される水は通常同一の水源から供給
されるので、水の導入温度T1およびT2の値は同
一である。従つて第1工程および第2工程に導入
される噴射水の導入温度TEは、 TE=T1=T2 以上から式(3)は次のようになる。 Q〓=VA・CW(TA−TE) +V〓D・CW・(100−TE)+V〓D・HD …(4) ここに、単位時間あたりの伝達熱量Q〓の単位は
ワツト(W)、流量V〓D,V〓Eの単位は(/h)で
あらわし、CWは噴射した水の比熱(1.163Wh/
℃/水)、HDは水を蒸発させる熱量(627Wh/
)であらわされる。 第1工程および第2工程のそれぞれにおける単
位時間あたりの伝達熱量Q〓1,Q〓2は、第2工程に
おける冷却水の供給を止めて計測を行なうことに
より、第1工程における単位時間あたりの伝達熱
量Q〓を計算することができ、次に第2工程におけ
る単位時間あたりの伝達熱量Q〓は前記式(2)から計
算することができる。 上記計算においては、第2工程における冷却水
の供給を止めての計測において、第2工程におけ
る輻射により伝達される熱量の一部がQ〓に含まれ
ることになるから、Q〓の計算結果は実際の値より
も若干高めとなる。しかし、この点は、第2工程
の区間におけるビレツトの表面温度を計測し、か
つ輻射により熱伝導の法則から輻射による伝達熱
量が計算できれば、ビレツト表面温度の測定値と
輻射による熱伝達のモデル計算で、補正をするこ
とができる。以上説明した方式により、次の試料
1に基いて計算を行なつた。 試料1 鋼材の化学成分:0.62%C,0.26%Si,0.64%
Mn,0.012%P,0.008%S,0.008%Cu,0.04
%Cr,0.01%Mo、残りFeおよび通常認められ
ている不純物 ビレツト鋳造条件:4個の弯曲鋳型を有する「コ
ンキヤストーS」と呼ばれる連続鋳造鋳型 ビレツト寸法……120mm×120mm(断面) 鋳造速度 2.5m/min 鋳出し温度 1532℃ 第1工程:冷却水圧力 22バール 流 量 31m3/h 冷却時間 46s 第2工程:冷却水圧力 7バール 流 量 12m3/h 冷却時間 46s 第1工程、第2工程において共に冷却した計測
結果: 導入冷却水の温度(TE) 22.2℃ 排出冷却水の温度(TA) 34.3℃ 冷却室から排出する水の流量 41.5m3/h 第1工程のみ冷却した(第2工程水噴射なし)
計測結果: 導入冷却水の温度(TE) 22.2℃ 排出冷却水の温度(TA) 35.2℃ 冷却室から排出する水の流量 29.2m3/h 第2工程の入口におけるビレツトの 表面温度 755℃ 第2工程の出口におけるビレツトの 表面温度 1090℃ 計算結果: 奪つた熱量: Q〓=41500・1.163・12.2 +1500・1.163・77.8+1500・627 Q〓=1665049W 第1工程: Q〓=29900・1.163・13.0 +1100・1.163・77.8+1100・627 Q〓1=1241288W モデル計算による熱量(第2工程の区間で輻射
およびビレツト案内ローラを介して還流されたこ
とによる熱量):75430W 従つてQ〓1は次のとおりに補正される。 Q〓1=1241288W−75430W =1165858W 第2工程: Q〓2=Q〓−Q〓1=1665049−1165858 Q〓2=499191W ビレツト単位重量あたりの奪つた熱量: 第1工程 70.05Wh/Kg 第2工程 29.99Wh/Kg ビレツト単位重量/単位時間あたりの奪つた熱
量: 第1工程 91.37Wh/Kg・min 第2工程 47.35Wh/Kg・min 以上から明らかなとおり、連続鋳造時の二次冷
却帯において、第1工程および第2工程のそれぞ
れにおいて、導入される噴射水の温度(TE=T1
=T2)、噴射水の流量V1,V2および圧力P1,P2
を制御すれば、ビレツトの冷却速度(Wh/Kg・
min)およびビレツトから奪う熱量(Wh/Kg)
は制御され、かつ前記温度、流量、圧力等は冷却
速度(Wh/Kg・min)および熱量(Wh/Kg)が
定められれば周知の熱伝達理論より簡単に定めら
れることが明らかである。 上記計算結果を整理してベケールト社指数とと
もに示すと、表1のとおりである。
Figure 1 shows a sulfa print in a longitudinal section passing through the central axis of the billet, which is mostly spherical tissue.
Figure 2 shows the sulfur aprint in a longitudinal section through the central axis of the billet, which is mostly dendritic tissue.
FIG. 3 shows the microetching of a quarter slice of a billet of reinforced cooled material with a fine-grained spherical texture edge zone, and FIG. 4 schematically shows the apparatus for carrying out the method. . FIG. 4 schematically shows a continuous steel casting apparatus for carrying out the method according to the invention. Molten steel is poured from a distribution channel 1 into a continuous casting mold 2 which is vibrated and cooled, and the skin solidifies while the metal slab slowly moves downward within the mold. Two cooling steps 3, 4 are arranged at the rear of the mold, in which the slab is simultaneously sprayed with water over its entire circumference. The molten core of the metal slab is designated by 5, and the solidified skin of the slab is designated by 6. All the injected water is discharged downward and collected in the water collection pipe 7,
and is fed to the water tank 8. In the cooling steps 3 and 4, water is supplied from the water tank 8 by pumps 9 and 10 through pipes 11 and 12. A device 13 for detecting the temperature T A of the waste water and the flow rate V A of the waste water is connected to the injection water collection pipe 7 , and the cooling processes 3 and 4 are provided with a device 13 for detecting the temperature T A of the waste water and the flow rate V A of the waste water. Water flow rate and water pressure T 1 , V 1 , P 1 or
Devices 14, 15 for detecting T 2 , V 2 , P 2 are arranged. Further control and adjustment mechanisms, not shown, are provided to allow the above-mentioned quantities to be varied. One method for distributing water to both cooling processes 3 and 4 is to first adjust the flow rate of wastewater V A
and temperature T A are determined during the operation of both cooling steps 3 and 4, or alternatively by measuring during the operation of cooling step 3. In the usual manufacturing method of continuous casting of steel in the range of 0.4 to 1.0% carbon, for example, a slab with a square cross-section of 120 mm on a side is cast, and a steel with a carbon content of 2.4 m/
When cast at a pouring speed of min, the billet is prestressed below the mold to a pressure of typically 3 bar and a maximum of 8 bar, approximately 20-30 m 3 /h per billet.
sprayed with water at a flow rate of In the method of the invention, cooling is enhanced by increasing the heat transfer coefficient due to enhanced water cooling on the top surface of the billet. As a result, segregation is reduced. It is well known that if the cooling is too strong, there is a risk of cracks forming on the surface of the slab. These cracks were formed by casting at the above-mentioned pouring speed of 2.4 m/min and applying very strong cooling of the billet with the above-mentioned dimensions to a length of about 2 m below the mold, i.e. about 40-60 sec. This can be avoided by limiting the residence time.
As a result, the surface temperature of the slab is approximately 650°C to 950°C.
Self-adjusted to °C. This range (hereinafter referred to as the first
(referred to as process), approximately 65Wh/(Kg・min)
Approximately for a cooling rate of ~100Wh/(Kg・min)
50Wh/Kg to 90Wh/Kg of heat is removed from the slab. After this extremely intense cooling, the slab is approximately 30~
It is cooled with reduced intensity over a residence time of 50 seconds (for the dimensions mentioned above). In this range (hereinafter referred to as the second step), under the above conditions, the amount of heat removed in the continuous casting equipment where the slab is guided along the curve is 30Wh/(Kg・min)
Approximately for a cooling rate of ~60Wh/(Kg・min)
20Wh/Kg to 40Wh/Kg. In continuous casting equipment in which slabs are guided straight, the amount of heat removed is 20Wh/Kg to 80Wh/Kg, which is somewhat higher. If the cooling rate exceeds the upper limit, there is a risk of cracks occurring on the outer surface of the slab or inside it, and if it falls below the lower limit, a large amount of segregation may occur inside the slab. There is danger. The amount of heat removed (Wh) is determined by the amount of water sprayed and the temperature rise from intake to discharge, i.e.
Regarding the process, V 1・C W・(T 1 −T A ) and the second
The process can be determined by V 2・C W・(T 2 −T A ). Here, C W represents the specific heat of water [1.163Wh/(℃・Kg water)]. To this amount of heat must be added the amount of heat removed by evaporation of the cooling water. This addition means that 3.5% of the sprayed water will evaporate and the water will be heated from 20°C to 100°C.
It takes 93Wh/Kg of water to heat and evaporate it, and the heat of evaporation is
This is done based on the fact that 627Wh/Kg is required. In addition to the heat released by forced convection caused by spray cooling, further amounts of heat are taken away from the slab by radiation, free convection and heat conduction (for example in the area of the guide rollers). The last two quantities of heat are negligible in continuous ingot casting equipment. The amount of heat removed by radiation depends on the surface temperature of the slab and can therefore be relatively and unconditionally reduced by increasing the intensity of the spray cooling. This amount of heat is 15 to 15% of the total amount of heat released in conventional cooling methods.
35%, but in the case of intense cooling according to the invention, it is about 6% of the total heat released in the first step and about 10% of the total heat released in the second step. Preferably, spray cooling is carried out in a closed room. In this case, the heat released by radiation is eventually released via the cooling water, and the proportion of heat released by radiation is therefore included in the value determined by the amount of water and the rise in water temperature. . In this case, therefore, in addition to the heat released via the cooling water, the amount of water typically sprayed is
There is no need to add anything other than the amount of heat removed by evaporation of the cooling water, which is within the range of 3.0-4.0%. If the casting speed or slab dimensions are changed, the unit for cooling should be Wh/(Kg・
Said changes must be taken in such a way that the cooling rate, expressed as min), and the amount of heat released in said two-stage cooling step remain approximately constant. If the slab is not bent, the second step can be prolonged and the amount of heat removed in this step can be increased accordingly. By increasing the pressure and/or flow rate of the cooling water relative to conventional systems, the amount of heat removed in the first step of the secondary cooling zone can be increased. It is economically advantageous to have a cooling water prepressure P 1 of 15 to 30 bar. Example 0.65% C, 0.27% Si, 0.68% Mn, P
0.012%, S 0.013%, Cu 0.05%, Cr 0.02%
Steel containing 0.01% and Mo was cast by continuous casting. The pouring temperature in distribution channel 1 of the continuous casting equipment was 1530°C, which exceeded the melting temperature by 50°C. The steel was cast into square cross-section slabs with a side length of 120 mm in a continuous caster with curved slab guides. One of the slabs cast by this device was cooled in a secondary cooling zone with two cooling steps 3, 4. The casting speed was 2.5 m/min. The first step (cooling step 3) is to perform enhanced cooling in the casting direction of the slab from the mold 2.
It extended over a length of 1.9m. This length is
This corresponds to the residence time of a slab of 46 seconds. The slab was then cooled in front of the injection nozzle with water at a flow rate of 31 m 3 /h, which was prepressured to a pressure P 1 of 22 bar. As a result, the heat transfer coefficient (due to convection and radiation) at the surface of the slab ranges from 1500W/ m2・K) to 1700W/
(m 2・K), which is 91Wh/(Kg・min)
This corresponds to a cooling rate of 70Wh/Kg and a heat dissipation amount of 70Wh/Kg. As a result, the ratio of heat taken away by radiation is 3.9Wh/Kg, calculating the degree of heat radiation as ε = 0.8.
That is 5.6%. This was followed by a second step (cooling step 4) with a 1.6 m length of low cooling rate water cooling corresponding to a residence time of 38 sec. In this case, the feed prepressure P 2 in front of the nozzle was 7 bar and the water flow rate was 12 m 3 /h. The heat transfer coefficient is 800W/( m2・K) ~ 900W/( m2・K), the cooling rate is 47Wh/(Kg・min), and the amount of heat removed is 30Wh/Kg, which is 2.8Wh/Kg. , i.e. 9.4
It was accompanied by a radiant part of %. In addition, in the above embodiment, the temperature of the water at the entrance of steps 3 and 4 is
T 1 and T 2 were 20°C, and the wastewater temperature T A was 35°C. For comparison, the distribution channel 1 of the continuous casting equipment
Another of the slabs cast in parallel from one of the molds placed in the
It was cooled with water at a flow rate of m 3 /min. This amount of water was also sprayed in the secondary cooling zone for a residence time of 46 seconds. This amount of water is 50Wh/(Kg・
min) or 9.7Wh/
Kg, i.e. 38Wh/Kg with 25.5% radiant part
corresponds to the amount of heat dissipated. Heat transfer coefficient is approximately 500W/
(m 2 ·K) ~ 700W/(m 2 ·K). The material was formed into 5.5 mm rolled wire rods on a twin-screw rod mill. Micrographic examination of rolled wire rods and testing of wire rods in cut planes and evaluation by Richtreihe of Bekeert yields on average a value of 0.6 for the reinforced cooled material according to the invention, and For materials cooled by conventional methods, a value of 1.4 was produced on average. Wires made from reinforced cooled billets were free of martensite, whereas wires made from normally cooled billets were found to have 12% more martensite. The material produced according to the invention has a tensile strength of 1050 N/mm 2 and was drawn to a diameter of 2.3 mm in a six-stage drafting machine in wire rolling. After stretching, the material produced according to the invention had a tensile strength of 1743 N/mm 2 and was able to withstand 23 bends along a radius of 7.5 mm, while the comparative material could only be bent 17 times. I couldn't stand it. Finally, the material is processed without annealing.
It was cold rolled in one pass to a thickness of 1.7mm. No rejects occurred in the strongly cooled material, but the normally cooled material no longer had sufficient technical properties after 1.7 mm cold rolling. The difference in quality is that the uniform directional elongation of the band made of the material produced according to the invention is 2.9%;
The fact that this uniform directional elongation is only 1.8% for the comparative material is also remarkable. The segregation coefficients and mechanical engineering values of the wires produced from these charges can be directly compared with the values mentioned above, both for the strongly cooled material and for the comparison material. The method according to the invention has a carbon content of 0.4 to 1.0% by weight.
%, manganese 0.2-1.7%, silicon 0.1-0.7%,
It is particularly useful for steels with 0-1.7% chromium, 0-0.5% nickel, 0-0.3% sulfur, balance iron and unavoidable impurities. In the present invention, in the first and second steps of the secondary cooling zone during continuous casting, the temperatures of the cooling liquid T 1 , T 2 ,
By controlling the liquid volumes V 1 and V 2 and the pressures P 1 and P 2 , the cooling rate of the slab (Wh/Kg・min) and the amount of heat taken from the slab (Wh/Kg) can be controlled. This is clear from the following rationale. Here is the temperature T,
The flow rate V is determined as follows. T 1 : Temperature of the injection water introduced in the first process (cooling process 3 in Figure 4) T 2 : Temperature of the injection water introduced in the second process (cooling process 4 in Figure 4) T A : Cooling Temperature of cooling water discharged from the cooling chamber V 1 : Flow rate of water introduced into the first step V 2 : Flow rate of water introduced into the second step V A : Cooling water discharged from the cooling chamber Flow rate T 01 : Surface temperature of the billet entering the second process T 02 : Surface temperature of the billet at the exit of the second process when cooling water is not injected in the second process The measuring device is a fluid thermometer. , thermoelements, flowmeters, etc. can be used, and an optical pyrometer can be used to measure the surface temperature of the billet. Next, the amount of heat removed from the billet is calculated using the following formula. Q=Q K1 +Q K2 +Q STR +Q R …(1) Here, Q: Total amount of heat removed in the secondary cooling zone Q K1 : Amount of heat removed by the injected water in the 1st process Q K2 : Injected water in the 2nd process Amount of heat taken away by Q STR : Amount of heat taken away by radiation Q R : Amount of heat taken away when the billet guide roller contacts the billet Cooling performed by jetted water is usually performed in a closed space (cooling room), so The amount of heat taken away by radiation Q STR and the amount of heat Q R taken away by the guide roller (extremely small) are transferred to the jet water in the cooling chamber. Assuming that Q STR and Q R in each of the first step and the second step are the same amount of heat, it can be set as follows: Q=Q 1 +Q 2 (2). Here, Q 1 : Total amount of heat removed in the first process Q 2 : Total amount of heat removed in the second process Even if the equation is simplified as in equation (2), the amount of heat removed by radiation in the first and second steps is The amount of heat is
Since only 6 to 10% of the total heat is removed in the secondary cooling zone, the error is less than 3%. Next, when calculating the total amount of heat removed in the secondary cooling zone, water evaporation must be taken into account. Here, if V D is the flow rate of the evaporated jet water, then V D = V 1 + V 2 − V A Therefore, Q = Q E + Q ED + Q D …(3) Here, Q E : The amount of jet water that does not evaporate. Amount of heat required for heating Q ED : Amount of heat required to raise the temperature of the evaporated amount of the injected water from the temperature at the time of introduction to the evaporation temperature Q D : Enthalpy of the evaporated amount of the injected water That is, the fourth aspect of the present invention Since the water injected in the first and second steps shown in the figure is usually supplied from the same water source, the values of the water introduction temperatures T 1 and T 2 are the same. Therefore, since the introduction temperature T E of the injection water introduced into the first step and the second step is T E =T 1 =T 2 or more, equation (3) becomes as follows. Q〓=V A・C W (T A −T E ) +V〓 D・C W・(100−T E )+V〓 D・H D …(4) Here, the amount of heat transferred per unit time Q〓 The unit is watt (W), the flow rate V〓 D , V〓 E is expressed in (/h), and C W is the specific heat of the injected water (1.163Wh/
℃/water), HD is the amount of heat to evaporate water (627Wh/
). The amount of heat transferred per unit time Q〓 1 , Q〓 2 in each of the first step and the second step can be calculated by stopping the supply of cooling water in the second step and measuring the amount of heat per unit time in the first step. The amount of heat transferred Q〓 can be calculated, and then the amount of heat transferred per unit time Q〓 in the second step can be calculated from the above formula (2). In the above calculation, a part of the amount of heat transferred by radiation in the second process is included in Q〓 in the measurement after stopping the supply of cooling water in the second process, so the calculation result of Q〓 is This will be slightly higher than the actual value. However, if we can measure the surface temperature of the billet in the second step and calculate the amount of heat transferred by radiation from the law of heat conduction, we can calculate the measured value of the billet surface temperature and the model of heat transfer by radiation. You can make corrections. Using the method explained above, calculations were performed based on the following sample 1. Sample 1 Chemical composition of steel: 0.62%C, 0.26%Si, 0.64%
Mn, 0.012%P, 0.008%S, 0.008%Cu, 0.04
%Cr, 0.01%Mo, remaining Fe and normally recognized impurities Billet casting conditions: Continuous casting mold called "Conquist S" with 4 curved molds Billet dimensions...120mm x 120mm (cross section) Casting speed 2.5m /min Casting temperature 1532℃ 1st process: Cooling water pressure 22 bar Flow rate 31 m 3 /h Cooling time 46 s 2nd process: Cooling water pressure 7 bar Flow rate 12 m 3 /h Cooling time 46 s 1st process, 2nd process Measurement results: Temperature of introduced cooling water (T E ) 22.2°C Temperature of discharged cooling water (T A ) 34.3°C Flow rate of water discharged from the cooling chamber 41.5 m 3 /h Only the first process was cooled (the first (No water injection in 2nd process)
Measurement results: Temperature of introduced cooling water (T E ) 22.2°C Temperature of discharged cooling water (T A ) 35.2°C Flow rate of water discharged from the cooling chamber 29.2 m 3 /h Surface temperature of billet at the entrance of the second process 755°C Surface temperature of the billet at the exit of the second process: 1090℃ Calculation result: Amount of heat removed: Q〓=41500・1.163・12.2 +1500・1.163・77.8+1500・627 Q〓=1665049W 1st process: Q〓=29900・1.163・13.0 +1100・1.163・77.8+1100・627 Q〓 1 = 1241288W Amount of heat calculated by the model (heat amount due to radiation and reflux through the billet guide roller in the second process section): 75430W Therefore, Q〓 1 is as follows will be corrected accordingly. Q〓 1 = 1241288W−75430W = 1165858W 2nd process: Q〓 2 = Q〓−Q〓 1 = 1665049−1165858 Q〓 2 = 499191W Amount of heat removed per unit weight of billet: 1st process 70.05Wh/Kg 2nd Process 29.99Wh/Kg Amount of heat removed per billet unit weight/unit time: 1st process 91.37Wh/Kg・min 2nd process 47.35Wh/Kg・min As is clear from the above, in the secondary cooling zone during continuous casting , in each of the first step and the second step, the temperature of the injection water introduced (T E = T 1
= T 2 ), flow rate V 1 , V 2 of the injection water and pressure P 1 , P 2
By controlling the billet cooling rate (Wh/Kg・
min) and the amount of heat removed from the billet (Wh/Kg)
It is clear that the temperature, flow rate, pressure, etc. can be easily determined from the well-known heat transfer theory if the cooling rate (Wh/Kg·min) and the amount of heat (Wh/Kg) are determined. Table 1 summarizes the above calculation results and shows them together with the Beckert & Co. index.

【表】 以下に試料2〜5について、試料の化学成分お
よび鋳造条件を示すとともに、奪つた熱量、冷却
速度およびベケールト社指数を表2〜5に示す。 試料2: 鋼の化学成分:C 0.66%、Si 0.25%、Mn 0.65
%、P 0.011%、S 0.012%、
Cu 0.07%、Cr 0.04%、Mo 0.01
%、残Feおよび不純物 鋳造条件: ビレツト断面:120mm×120mm 鋳造速度 :2.2m/min 鋳込み温度 :1530℃ 第1工程の長さ:1.9m(冷却時間:52s) 第2工程の長さ:3.2m(冷却時間:87s) 冷却水の注入時温度:22.0℃
[Table] For Samples 2 to 5, the chemical composition and casting conditions of the samples are shown below, as well as the amount of heat removed, the cooling rate, and the Bekert index in Tables 2 to 5. Sample 2: Chemical composition of steel: C 0.66%, Si 0.25%, Mn 0.65
%, P 0.011%, S 0.012%,
Cu 0.07%, Cr 0.04%, Mo 0.01
%, residual Fe and impurities Casting conditions: Billet cross section: 120mm x 120mm Casting speed: 2.2m/min Casting temperature: 1530℃ First process length: 1.9m (cooling time: 52s) Second process length: 3.2 m (cooling time: 87s) Temperature at time of cooling water injection: 22.0℃

【表】 試料3: 鋼の化学成分:C 0.62%、Si 0.21%、Mn 0.69
%、P 0.007%、S 0.015%、
Cu 0.09%、Cr 0.06%、Mo 0.01
%、残Feおよび不純物 鋳造条件: ビレツト断面:120mm×120mm 鋳造速度 :2.4m/min 鋳込み温度 :1528℃ 第1工程の長さ:1.9m(冷却時間:52s) 第2工程の長さ:3.2m(冷却時間:87s) 冷却水の注入時温度:18.0℃
[Table] Sample 3: Chemical composition of steel: C 0.62%, Si 0.21%, Mn 0.69
%, P 0.007%, S 0.015%,
Cu 0.09%, Cr 0.06%, Mo 0.01
%, residual Fe and impurities Casting conditions: Billet cross section: 120mm x 120mm Casting speed: 2.4m/min Casting temperature: 1528℃ First process length: 1.9m (cooling time: 52s) Second process length: 3.2 m (cooling time: 87s) Temperature at time of cooling water injection: 18.0℃

【表】 試料4: 鋼の化学成分:C 0.67%、Si 0.21%、Mn 0.64
%、P 0.013%、S 0.011%、
Cu 0.08%、Cr 0.04%、Mo 0.01
%、残Feおよび不純物 鋳造条件: ビレツト断面:120mm×120mm 鋳造速度 :2.2m/min 鋳込み温度 :1528℃ 第1工程の長さ:1.9m(冷却時間:52s) 第2工程の長さ:1.6m(冷却時間:43s) 冷却水の注入時温度:20.0℃
[Table] Sample 4: Chemical composition of steel: C 0.67%, Si 0.21%, Mn 0.64
%, P 0.013%, S 0.011%,
Cu 0.08%, Cr 0.04%, Mo 0.01
%, residual Fe and impurities Casting conditions: Billet cross section: 120mm x 120mm Casting speed: 2.2m/min Casting temperature: 1528℃ First process length: 1.9m (cooling time: 52s) Second process length: 1.6 m (cooling time: 43s) Temperature at time of cooling water injection: 20.0℃

【表】 試料5: 鋼の化学成分:C 0.65%、Si 0.24%、Mn 0.65
%、P 0.009%、S 0.011%、
Cu 0.09%、Cr 0.03%、Mo 0.01
%、残Feおよび不純物 鋳造条件: ビレツト断面:120mm×120mm 鋳造速度 :2.6m/min 鋳込み温度 :1527℃ 第1工程の長さ:1.9m(冷却時間:44s) 第2工程の長さ:2.5m(冷却時間:58s) 冷却水の注入時温度:20.3℃
[Table] Sample 5: Chemical composition of steel: C 0.65%, Si 0.24%, Mn 0.65
%, P 0.009%, S 0.011%,
Cu 0.09%, Cr 0.03%, Mo 0.01
%, residual Fe and impurities Casting conditions: Billet cross section: 120mm x 120mm Casting speed: 2.6m/min Casting temperature: 1527℃ First process length: 1.9m (cooling time: 44s) Second process length: 2.5 m (cooling time: 58s) Temperature at time of cooling water injection: 20.3℃

【表】【table】

【発明の作用および効果】[Operation and effects of the invention]

本発明により、連続鋳造鋳型から出てくる0.4
〜1.0重量%の炭素含有量を有する鋼の鋳片が、
二次冷却帯における第1工程で50〜90Wh/Kgの
熱量が奪われ、これにより65〜100Wh/(Kg・
min)の冷却速度により冷却され、後続する第2
工程で20〜80Wh/Kgの熱量が奪われ、これによ
り30〜60Wh/(Kg・min)の冷却速度で冷却さ
れるように、冷却液の温度T1,T2、液量V1,V2
と圧力P1,P2が制御されることにより、鋳造ビ
レツト内での偏析を著しく減少させることができ
る。前記冷却速度を第1工程で100Wh/(Kg・
min)、第2工程で60Wh/(Kg・min)以上とす
ると、ビレツトの表面または内部においてクラツ
クを生ずる傾向を生じ、また冷却速度を第1工程
で65Wh/(Kg・min)、第2工程で30Wh/
(Kg・min)以下とすると、偏析が増大するおそ
れを生ずる。また、二次冷却帯の第1工程で、冷
却液の温度、液量および圧力を、50〜80Wh/Kg
の熱量が奪われ、これにより75〜90Wh/(Kg・
min)の冷却速度により冷却され、第2工程にお
いて30〜60Wh/Kgの熱量が奪われ、これにより
35〜45Wh/(Kg・min)の冷却速度で冷却され
るように制御されるときは、ビレツトの表面また
は内部には全くクラツクを生ずることはない。ビ
レツトの表面には非常に微粒子の層が形成され、
この層が圧延時にビレツトにクラツクを形成させ
る傾向を減少させている。ビレツトから切り出し
た正方形スライスのマイクロエツチングは、第3
図に示すような微粒子層を有しており、この層は
強力な冷却を行なつた際には、ビレツトの側面に
おいて平均して約4〜10mmの厚さに達し、ビレツ
トの端面においては平均して25mmの厚さに達す
る。 本発明方法により冷却された連続鋳造鋳片材料
の組織は、第2図に表示するように、樹枝状組織
を高い割合で有している。 このようにして冷却されたビレツトの縁域は、
第3図に示すごとく、極微粒子の球状組織を有し
ている。縁域の厚さは、通常の方法では1mmであ
るのに対して、少くとも4mmとなる。このように
して得られたビレツトは、粒界における亀裂に対
して鋭敏である樹枝状組織が表面の近くには生じ
ないので、圧延作業時の高い応力における亀裂の
発生に対して顕著な抵抗力がある。 本発明によれば、0.4〜1%の炭素含量の連続
鋳造ビレツトを例えばワイヤロツドに圧延すると
き、始めに説明した公知の方式に比して偏析が著
しく減じられることがわかつた。前記の炭素含量
を有する鋼線において、ワイヤロツド中の偏析
は、通常ベケートル社(Firma Bekaert)の指
数にしたがつて評価される。前述の炭素範囲にお
ける5.5mmのワイヤにおいての指数の平均値は、
上記の方法によつて約1.1から0.6に減少させるこ
とができる。圧延温度からの焼入れ処理に際して
は、0.9%までの通常のマンガン含量を有する鋼
であつて、15℃/secまでの通常の冷却速度にお
いて焼入れが行われるときは、この方法で製造さ
れた鋼線の残留偏析位置には、マルテンサイトを
もはや生じない。 この方法による技術的進歩性は次のとおりであ
る。即ち小型の連続鋳造鋼からこの方法で偏析の
少ないワイヤロツドを製造することができ、前記
鋼は高い引抜き速度で形成することができ、そし
て引抜き後いわゆる曲げ試験においても、かつい
わゆるねじり試験においても、高い値、即ち良好
な塑性および弾性特性を有することにある。この
圧延されたワイヤロツドは、マルテンサイトと呼
ばれる脆性層を偏析位置に生ずることなく、高冷
却速度で圧延温度から焼入れ処理することができ
る。 この材料はさらに、圧延操作時の高い応力下に
おいて、強化された厚い球状縁域のために、普通
の連続鋳造材料に比して、表面で亀裂を発生する
傾向を減らしている。
According to the present invention, the 0.4
A steel billet with a carbon content of ~1.0% by weight is
In the first step in the secondary cooling zone, 50-90Wh/Kg of heat is removed, resulting in 65-100Wh/(Kg・
min), and the subsequent second
The temperature of the coolant T 1 , T 2 and the liquid volume V 1 , V are set so that 20 to 80 Wh/Kg of heat is removed in the process, resulting in cooling at a cooling rate of 30 to 60 Wh/(Kg・min). 2
By controlling the pressures P 1 and P 2 , segregation within the casting billet can be significantly reduced. The cooling rate was changed to 100Wh/(Kg・
If the cooling rate is 65Wh/(Kg・min) or more in the first step and 60Wh/(Kg・min) or more in the second step, cracks tend to occur on the surface or inside of the billet. 30Wh/
(Kg・min) or less, there is a risk that segregation will increase. In addition, in the first step of the secondary cooling zone, the temperature, liquid volume, and pressure of the cooling liquid are adjusted to 50 to 80Wh/Kg.
of heat is taken away, resulting in 75 to 90Wh/(Kg・
min), and in the second step, 30 to 60Wh/Kg of heat is removed.
When cooling is controlled at a cooling rate of 35 to 45 Wh/(Kg·min), no cracks occur on the surface or inside of the billet. A layer of very fine particles is formed on the surface of the billet,
This layer reduces the tendency of the billet to form cracks during rolling. Micro-etching of the square slices cut from the billet is the third step.
It has a fine particle layer as shown in the figure, and when strong cooling is performed, this layer reaches an average thickness of approximately 4 to 10 mm on the side surfaces of the billet, and an average thickness of approximately 4 to 10 mm on the end surfaces of the billet. and reaches a thickness of 25mm. The structure of the continuously cast slab material cooled by the method of the present invention has a high proportion of dendritic structure, as shown in FIG. The edge area of the billet cooled in this way is
As shown in FIG. 3, it has a spherical structure of ultrafine particles. The thickness of the edge zone will be at least 4 mm, compared to 1 mm in conventional methods. The billet thus obtained has a remarkable resistance to crack initiation at high stresses during rolling operations, since the dendritic structure, which is sensitive to cracks at the grain boundaries, does not occur near the surface. There is. According to the invention, it has been found that when continuously cast billets with a carbon content of 0.4 to 1% are rolled, for example into wire rods, segregation is significantly reduced compared to the known methods mentioned at the outset. In steel wires with the abovementioned carbon contents, the segregation in the wire rod is usually evaluated according to the Bekaert index. The average value of the index for 5.5 mm wire in the carbon range mentioned above is:
It can be reduced from about 1.1 to 0.6 by the method described above. For quenching from rolling temperature, steel wires produced in this way may be used in steels with a normal manganese content of up to 0.9% and when quenching is carried out at a normal cooling rate of up to 15°C/sec. Martensite no longer occurs at the residual segregation locations. The technical inventiveness of this method is as follows. This means that wire rods with low segregation can be produced in this way from small continuous casting steels, which can be formed at high drawing speeds and which, after drawing, exhibit excellent results both in the so-called bending test and in the so-called torsion test. high value, ie good plastic and elastic properties. This rolled wire rod can be quenched from the rolling temperature at a high cooling rate without forming a brittle layer called martensite at the segregated position. The material also has a reduced tendency to crack at the surface under the high stresses of rolling operations, compared to conventional continuous cast materials, due to the reinforced thicker bulbous edge area.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は大部分が球状組織であるビレツトの中
心軸線を通る縦断面のサルフアプリントを示し、
第2図は大部分が樹枝状組織であるビレツトの中
心軸線を通る縦断面のサルフアプリントを示し、
第3図は微粒子の球状組織縁域を有する強化冷却
された材料からなるビレツトを四分割したスライ
スのマイクロエツチングを示し、第4図は本方法
を実施するための装置を略示したものである。な
お図中、次の符号は次の部分をそれぞれ示す。 1……分配とい、2……鋳型、3……第1工
程、4……第2工程、5……芯部、6……鋳片の
表皮、7……集水管路、8……水槽、9,10…
…ポンプ、11,12……管路、13,14,1
5……検出装置。
Figure 1 shows a sulfa print in a longitudinal section passing through the central axis of the billet, which is mostly spherical tissue.
Figure 2 shows the sulfur aprint in a longitudinal section through the central axis of the billet, which is mostly dendritic tissue.
FIG. 3 shows the microetching of a quarter slice of a billet of reinforced cooled material with a fine-grained spherical texture edge zone, and FIG. 4 schematically shows the apparatus for carrying out the method. . In the figure, the following symbols indicate the following parts, respectively. 1... Distribution, 2... Mold, 3... First process, 4... Second process, 5... Core, 6... Skin of slab, 7... Water collection pipe, 8... Water tank , 9, 10...
...Pump, 11,12...Pipe line, 13,14,1
5...Detection device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 連続鋳造鋳型から出てくる鋳片が第1工程の
強冷却工程と第2工程の弱冷却工程から成る二次
冷却帯において冷却液体の噴射によつて冷却され
る0.4〜1.0重量%の炭素含有量を有する鋼の連続
鋳造時の鋳片冷却方法において、冷却液の温度
T1,T2、液量V1,V2と圧力P1,P2が、二次冷却
帯における第1工程3で50Wh/Kg〜90Wh/Kg
の熱量が奪われ、これにより65Wh/(Kg・min)
〜100Wh/(Kg・min)の冷却速度により冷却さ
れ、後続する第2工程4で20Wh/Kg〜80Wh/
Kgの熱量が奪われ、これにより30Wh/(Kg・
min)〜60Wh/(Kg・min)の冷却速度で冷却
されるように制御されることを特徴とする鋼の連
続鋳造時の鋳片冷却方法。 2 前記第二次冷却帯の第1工程3において、
50Wh/Kg〜80Wh/Kgの熱量が奪われることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の鋳片冷
却方法。 3 前記第1工程3において、冷却速度は
75Wh/(Kg・min)〜90Wh/(Kg・min)とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項または
第2項に記載の鋳片冷却方法。 4 前記第二次冷却帯の第2工程4において、
30Wh/Kg〜60Wh/Kgの熱量が奪われることを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項の
何れかに記載の鋳片冷却方法。 5 前記第2工程4において、冷却速度は
35Wh/(Kg・min)〜45Wh/(Kg・min)とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
第4項の何れかに記載の鋳片冷却方法。 6 前記第1工程3の噴射ノズルの水圧は、少な
くとも15バールであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項ないし第5項の何れかに記載の鋳片
冷却方法。 7 鋼ビレツトの連続鋳造に際して利用すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項
の何れかに記載の鋳片冷却方法。 8 2500mm2〜20000mm2の丸形、卵形、長方形また
は正方形断面の鋼鋳片の鋳造に利用し、そのさい
卵形断面における軸長間の比および長方断面にお
ける二辺の長さ間の比は、最大で2:1であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第7
項の何れかに記載の鋳片冷却方法。 9 0.4〜1.0 重量%の炭素 0.2〜1.7 重量%のマンガン 0.1〜0.7 重量%のケイ素 0〜1.7 重量%のクロム 0〜0.5 重量%のニツケル 0〜0.3 重量%のイオウ 残部鉄および通常の不純物を有する鋼に利用する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
8項の何れかに記載の鋳片冷却方法。 10 0.4〜1.0 重量%の炭素 0.3〜0.9 重量%のマンガン 0.15〜0.4 重量%のケイ素 0〜0.25 重量%のクロム 0〜0.30 重量%のニツケル 0〜0.04 重量%のイオウ 残部鉄および通常の不純物を有する鋼に利用する
ことを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の
鋳片冷却方法。
[Claims] 1. A slab coming out of a continuous casting mold is cooled by jetting a cooling liquid in a secondary cooling zone consisting of a strong cooling step in the first step and a weak cooling step in the second step. In the slab cooling method during continuous casting of steel with a carbon content of ~1.0% by weight, the temperature of the cooling liquid
T 1 , T 2 , liquid volumes V 1 , V 2 and pressures P 1 , P 2 are 50Wh/Kg to 90Wh/Kg in the first step 3 in the secondary cooling zone.
of heat is taken away, resulting in 65Wh/(Kg・min)
It is cooled at a cooling rate of ~100Wh/(Kg・min), and in the subsequent second step 4 it is cooled to 20Wh/Kg~80Wh/
Kg of heat is taken away, resulting in 30Wh/(Kg・
A method for cooling a slab during continuous casting of steel, characterized in that the cooling rate is controlled to be cooled at a cooling rate of (min) to 60Wh/(Kg・min). 2 In the first step 3 of the secondary cooling zone,
The method for cooling slabs according to claim 1, wherein a heat amount of 50Wh/Kg to 80Wh/Kg is removed. 3 In the first step 3, the cooling rate is
75Wh/(Kg・min) to 90Wh/(Kg・min) The slab cooling method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling rate is 75Wh/(Kg・min) to 90Wh/(Kg・min). 4 In the second step 4 of the second cooling zone,
The method for cooling a slab according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat amount of 30Wh/Kg to 60Wh/Kg is removed. 5 In the second step 4, the cooling rate is
5. The slab cooling method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling rate is 35Wh/(Kg・min) to 45Wh/(Kg・min). 6. A method for cooling slabs according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the water pressure of the injection nozzle in the first step 3 is at least 15 bar. 7. A slab cooling method according to any one of claims 1 to 6, which is used in continuous casting of steel billets. 8 Used for casting steel slabs with a round, oval, rectangular or square cross section of 2500 mm 2 to 20000 mm 2 , and the ratio between the axial lengths of the oval cross section and the length of two sides of the rectangular cross section. Claims 1 to 7, characterized in that the ratio is at most 2:1.
The slab cooling method according to any one of paragraphs. 9 0.4-1.0 wt% carbon 0.2-1.7 wt% manganese 0.1-0.7 wt% silicon 0-1.7 wt% chromium 0-0.5 wt% nickel 0-0.3 wt% sulfur balance iron and usual impurities 9. A method for cooling a cast slab according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the method is used for steel having a steel. 10 0.4-1.0 wt% carbon 0.3-0.9 wt% manganese 0.15-0.4 wt% silicon 0-0.25 wt% chromium 0-0.30 wt% nickel 0-0.04 wt% sulfur balance iron and usual impurities 10. The method for cooling a cast slab according to claim 9, wherein the method is used for steel having a steel.
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