钢的连铸铸件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造钢的连铸铸件的方法，该方法包括：测定工序，使用通过和铸件非接触地配置的传感器测定连铸铸件的凝固状态的方法，测定沿着铸件的铸造方向的凝固状态；检测工序，根据所测定的凝固状态检测环形坑端的位置；和控制工序，根据所检测的环形坑端的位置，控制从铸造速度和二次冷却水量条件中选择的至少一个条件；并且，测定铸件凝固状态的方法包括：冷却工序，把铸件的表层部分冷却到发生α相变；发送工序，把电磁超声波的横波发送给被冷却后的铸件；接收工序，接收透过铸件后的信号；和判定工序，根据所接收的信号，判定凝固状态。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造钢的连铸铸件的方法，特别是涉及一种通过检测铸造铸件的凝固端(称作环形坑端(クレ一タェンド，crater end))位置，控制铸造条件的方法。例如，为提高生产率而增加铸造速度时，环形坑端向铸造方向下游一侧移动，但如果超出铸件支撑辊的所在区域，就会产生铸件因铁的静压力而膨胀(凸起)、因品质恶化和巨大凸起使铸造停止的问题。另外，为降低铸件的中心偏析、提高品质，把铸件轻压下时，需要控制铸造速度和二次冷却水量，以使环形坑端处于轻压下区的位置。环形坑端的位置随着铸造条件的变化在铸造方向上有大的变动时，铸造方向上游一侧的铸件会比环形坑端先凝固，致使向下游一侧的熔融钢供给中断，在铸件中心部产生气孔和层状空隙，并形成缺陷，大大降低了最终产品的成品率。另外，环形坑端的位置在铸造方向上有大的变动时，即使控制铸造速度和二次冷却水量，把环形坑端引导到轻压下区也很困难。为了检测环形坑端的位置，需要连续测定铸件的凝固状态。此前已有各种关于这方面的提案，其中，利用超声波的横波(以下，称为横波超声波)的方法就有多种提案。这是因为横波超声波具有只透过固相不透过液相的性质，把横波超声波发送到铸件所在位置的厚度方向，若能检测到透过铸件的信号，就可以判断该位置已完全凝固，如果得不到信号，就可以判断为存在有未凝固层。另外，也有根据横波超声波透过铸件的传播时间来推测环形坑端位置的方法。使横波超声波产生于热轧铸件并对其进行检测的方法已知有收发电磁超声波的电磁超声波法。作为使用电磁超声波法测定铸件凝固状态的方法，特开昭52-130422号公报公开的方法是，用两个横波用电磁超声波传感器夹持铸件，以测定透过铸件的横波超声波的信号强度。特开昭62-148850号公报公开的方法是，使用能同时产生纵波和横波的电磁超声波传感器，根据横波超声波的信号强度测定凝固状态，同时一并使用透过未凝固层的纵波超声波的信号，同时检测升离(リフトォフ)(铸件和传感器的间隙)的变动和传感器异常。特开平10-197502号公报公开的方法是，测定铸件中的横波超声波的共振频率，根据该共振频率求得铸件固相率(固液共存相中的固相比率)。但是，这些使用电磁超声波方法测定铸件凝固状态的方法，灵敏度低，S/N(信噪比)也低，得不到足够的测定精度。为此，不得不把电磁超声波传感器的升离缩小到2mm左右，使得不能稳定地长时间连续测定。因此，例如，特开平11-183449号公报提出的方法是，在传感器上安装接触辊，使该接触辊压着铸件进行长时间连续测定。但是，该方法如果在超过数百摄氏度并且氧化皮多的环境下连续使用时，因氧化皮堵塞在传感器和铸件间而损坏传感器，或接触辊粘着在铸件上，使得连续测定很难进行。所以，为提高电磁超声波传感器的灵敏度，扩大升离，需要做到不使用接触辊能非接触地测定铸件。作为提高电磁超声波传感器灵敏度的方法，特开昭53-106085号公报公开的方法是，使用靠劳伦兹力产生的电磁超声波，向热轧钢材喷射冷却用的流体，把钢材温度控制在居里点以下，在使钢材磁化的同时提高电导率。在该方法中，靠劳伦兹力产生的电磁超声波的驱动力F由磁通密度B和电流密度J表示为F＝B×J，所以B和J越大，灵敏度就越高。特开2000-266730号公报公开的方法是，使用从规定脉宽内的频率、振幅、相位中选择的至少一个进行调制后的脉冲串(バ一スト)状发送信号，并使用和该发送信号相同或类似波形的参照信号，对接收信号进行相关运算。在该方法中，接收信号和发送信号的相关高，噪声和发送信号的相关低，所以通过相关运算提高S/N。特开昭53-57088号公报公开的方法是，与电磁超声波发生器同步，把接收信号平均。在该方法中，噪声是在每次脉冲反复时产生的随机波形，所以通过平均提高S/N。但是，特开昭53-106085号公报记载的方法，钢的磁通密度在居里点附近时小，为获得高磁通密度，需要急冷到比居里点低200℃以上的温度区，所以有损铸件品质。另外，通过劳伦兹力产生的电磁超声波的变换效率本来就非常低，所以S/N的提高效果小。如果把电磁超声波应用到特开2000-266730号公报记载的方法上，和发送信号比，接收信号极其微弱，而且发送信号泄漏到接收信号中，所以脉冲串波的脉宽如果过长，发送信号会把接收信号隐藏掉。特别是应用于连铸时，铸件的内部温度在作业中发生变化，接收信号出现的位置发生变动，所以如果脉宽不能过长，S/N的提高效果小。如果把特开昭53-57088号公报记载的方法应用到连铸上，如上所述，接收信号出现的位置发生变动，使得平均次数变多，所以S/N的提高效果小。综上所述，过去的技术不能充分提高S/N，所以不能扩大电磁超声波传感器的升离范围，不能在非接触状态下稳定准确地检测环形坑端位置。该目的是由下述的实现的，该方法具有检测工序，使用通过和铸件非接触地配置的传感器测定连铸铸件的凝固状态的方法(1)，检测铸件的环形坑端位置；和控制工序，根据所检测的环形坑端位置，控制从连铸的铸造速度和二次冷却水量条件中选择的至少一个条件；而且，测定铸件凝固状态的方法(1)包括冷却工序，把铸件的表层部分冷却到发生α相变；发送工序，把电磁超声波的横波作为发送信号发送给冷却后的铸件；接收工序，把发送信号透过铸件后的信号作为接收信号接收；和判定工序，根据接收信号判定铸件的凝固状态。使用上述和铸件非接触配置的传感器测定铸件凝固状态的方法，除上述方法(1)外，以下两个方法也可以应用。方法(2)包括发送工序，在相对于不超过透过铸件的传播时间的最大时间宽度的50-150％大小的脉宽内，把从频率、振幅、相位中选择的至少一个进行调制后的脉冲串状电磁超声波的横波作为发送信号发送给铸件；接收工序，把发送信号透过铸件后的信号作为接收信号接收；和判定工序，使用和发送信号相同或类似波形的参照信号，对接收信号进行相关运算，以判定铸件的凝固状态。方法(3)包括反复发送工序，把电磁超声波的横波作为发送信号以脉冲单位反复发送给铸件；接收工序，把发送信号透过铸件后的信号作为接收信号接收；和判定工序，对各脉冲进行加和平均，同时使其平均次数为16次以上、加和平均后的信号强度不降低的脉冲次数以下，对接收信号进行信号处理，以判定铸件的凝固状态。图2是表示发送信号和传播时间的关系图。图3是表示传播时间和平均处理的关系图。图4是表示作为本专利技术方法的主要构成要件的铸件凝固状态测定方法的一例的图。图5是表示电磁超声波传感器的一例的图。图6是试验用钢的连续冷却相变曲线图。图7是表示平均次数和接收信号的振幅的关系图。图8是表示作为本专利技术方法的主要构成要件的铸件凝固状态测定方法的其他例子的图。图9是表示本专利技术方法的实施方式的一例的图。(1)第1方法第1方法是把铸件的表层部分冷却到发生α相变，利用发送用传感器把电磁超声波的横波作为发送信号发送给通过冷却发生α相变后的部位，利用接收用传感器把发送信号透过铸件后的信号作为接收信号接收的方法。第1方法和上述特开昭53-106085号公报的方法的不同点是，通过冷却使铸件表层部分发生α相变和使用电磁超声波的横波。特开昭53-106085号公报的方法在铸件冷却时，当冷却速度快且冷却时间短时，即使把铸件降低到居里点以下，因过冷却仍残留有非磁性的γ相，磁性不会马上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造钢的连铸铸件的方法，其包括： 检测工序，使用通过和铸件非接触地配置的传感器测定连铸铸件的凝固状态的方法，检测所述铸件的环形坑端的位置；和 控制工序，根据所述检测的环形坑端的位置，控制从所述连铸铸造速度和二次冷却水量条件中选择的至少一个条件； 并且，测定所述铸件的凝固状态的方法包括： 冷却工序，把所述铸件的表层部分冷却到发生α相变； 发送工序，把电磁超声波的横波作为发送信号发送给所述冷却后的铸件； 接收工序，把所述发送信号透过所述铸件后的信号作为接收信号接收；和 判定工序，根据所述接收信号，判定所述铸件的凝固状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：饭塚幸理，淡路谷浩，中田正之，铃木真，堤康一，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]