[发明专利]连续铸造用铸模以及钢的连续铸造方法

说明书

本发明延长了在铸模内壁面具有多个异种物质填充层的连续铸造用铸模的使用次数，该异种物质填充层填充有热传导率不同于铸模铜板的金属或非金属。本发明的连续铸造用铸模是具有多个异种物质填充层的连续铸造用铸模，所述异种物质填充层是在至少设置于从弯月面到弯月面的下方20mm的位置为止的区域的水冷式铜铸模的内壁面的一部分或整体上的凹部的内部，填充具有与构成水冷式铜铸模的铸模铜板的热传导率不同的热传导率的金属或非金属而形成，其中，凹部的铸模铜板表面的形状在该凹部的任意的位置为相对于所有方向具有曲率的曲面。

技术领域

本发明涉及一种连续铸造用铸模以及使用该连续铸造用铸模的钢的连续铸造方法，该连续铸造用铸模在铸模内壁面的包含弯月面的范围具有多个填充有热传导率不同于铸模铜板的金属或非金属的异种物质填充层，可以抑制铸模内的凝固壳的不均匀冷却所引起的铸片表面裂纹而将钢水进行连续铸造。

背景技术

钢的连续铸造中，如下制造规定长度的铸片。注入到铸模内的钢水被水冷式铸模所冷却，在与铸模的接触面，钢水凝固而生成凝固层(以下称为“凝固壳”)。一边利用设置于铸模下游侧的水喷雾器、空气水喷雾器冷却该凝固壳，一边将其与内部的未凝固层一起连续地拉拔到铸模下方。该拉拔过程中，通过利用水喷雾器、空气水喷雾器的冷却使其凝固至中心部，其后，利用气割机等进行切断，制造规定长度的铸片。

若铸模内的冷却不均匀，则凝固壳的厚度在铸造方向和铸片宽度方向变得不均匀。因凝固壳的收缩、变形所引起的应力作用于凝固壳，在凝固初期，该应力在凝固壳的薄壁部集中，由于该应力而在凝固壳的表面产生裂纹。该裂纹因其后的热应力、连续铸造机的辊产生的弯曲应力和矫正应力等外力而扩大，成为大的表面裂纹。在凝固壳厚度的不均匀度大时，会成为铸模内的纵裂纹，有时也会产生从该纵裂纹流出钢水的漏钢问题。存在于铸片表面的裂纹在接下来的轧制工序中成为钢制品的表面缺陷，因此在铸片的阶段中，需要维护铸片的表面，除去表面裂纹。

铸模内的不均匀凝固特别是在碳含量为0.08～0.17质量％的范围内的伴有包晶反应的钢(也称为中碳钢)中容易产生。认为这是因为包晶反应的从δ铁(铁素体)向γ铁(奥氏体)的相变时的体积收缩所致的相变应力，引起变形，凝固壳发生变形，因该变形而凝固壳从铸模内壁面分离，从铸模内壁面分离的部位(以下，将该从铸模内壁面分离的部位称为“凹陷”)的凝固壳厚度变薄，在该部分上述应力集中，从而产生表面裂纹。

特别是在增加铸片拉拔速度时，从凝固壳向铸模冷却水的平均热通量增加，即，凝固壳急速冷却，热通量的分布变得不规则且不均匀，因此铸片表面裂纹的产生有增加的趋势。具体而言，在铸片厚度为200mm以上的板坯连续铸造机中，若铸片拉拔速度为1.5m/min以上，则容易产生表面裂纹。

以往，为了抑制伴有上述的包晶反应的中碳钢的表面裂纹，如专利文献1所提出的那样，尝试使用容易结晶化的组成的保护渣，增大保护渣层的热阻而缓慢冷却凝固壳。这是试图通过缓慢冷却使作用于凝固壳的应力降低而抑制表面裂纹的技术。但是，仅利用保护渣的缓慢冷却效果中，不能得到充分的不均匀凝固的改善，在相变量大的钢种中，无法防止表面裂纹的产生。

因此，提出了很多对连续铸造用铸模本身进行缓慢冷却化的方法。

在专利文献2中提出了如下技术：在弯月面附近的铸模内壁面设置深度0.5～1.0mm、宽度0.5～1.0mm的格子状的沟槽，通过该沟槽在凝固壳与铸模之间强制性地形成气隙，由此，实现凝固壳的缓慢冷却，使表面变形分散，防止铸片的纵裂纹。但是，该技术中，为了使保护渣不会侵入沟槽，需要减小沟槽的宽度和深度，但是存在如下问题：铸模内壁面因与铸片的接触而损耗，所以设置于铸模内壁面的沟槽变浅，缓慢冷却效果降低，即，存在缓慢冷却效果不持续这样的问题。

在专利文献3中提出了在铸模内壁面设置纵沟槽和横沟槽，使保护渣流入到这些纵沟槽和横沟槽的内部，将铸模缓慢冷却化的技术。但是，该技术中，保护渣向沟槽部的流入不充分而钢水浸入到沟槽部，或者填充于沟槽部的保护渣在铸造中剥离而钢水浸入该部位，由此有可能产生粘结性漏钢的问题。