TWI268820B

TWI268820B - Method for producing ultra low carbon steel slab

Info

Publication number: TWI268820B
Application number: TW093125776A
Authority: TW
Inventors: Seiji Itoyama; Toshio Fujimura; Makoto Suzuki; Hirohide Uehara; Takeshi Matsuzaki
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-12-21
Also published as: KR20050021961A; US20050045303A1; EP1510272B1; TW200518858A; DE602004026253D1; US20060102316A1; EP1510272A1; KR100654738B1; CN1597182A; CN1299855C

Description

1268820 融鋼表面，以防止使用於將熔融鋼自分配器（t u n d i s h )供給至模具中之浸入噴嘴阻塞。當經捲入於熔融鋼中時，經如此供給之氬氣可僅以氣泡形式殘留於熔融鋼中，或可與經由前述之去氧化作用形成之反應產物（以下稱為「去氧化反應產物」）結合，而形成殘留於熔融鋼中之氣泡。在前述之兩種情況中皆會產生表面瑕疵。此外，當如此添加之模具粉末殘留於熔融鋼中時，亦會產生與去氧化反應產物類似的表面瑕疲。在過去，在經由用於形成冷軋鋼板之連續鑄造製備得之一般扁鋼胚的情況中進行熱軋，而不進行扁鋼胚之表面處理。然而，在使用於形成汽車外板之扁鋼胚的情況中，例如，經由嵌接將厚度大約1至4毫米之扁鋼胚的表面部分移除，以將會導致於熱軋之後形成之鋼板之表面瑕疵之去氧化反應產物、氣泡、模具助炫劑及其類似物的包含物移除，及接著再進行熱軋及冷軋。如前所述之扁鋼胚完成處理令使用作為原料之扁鋼胚的產率減小，此外，其會不利地導致製程的延遲。因此，在使用連續鑄造裝置製造扁鋼胚之步驟中，嘗試防止會導致前述鋼板表面瑕疵之扁鋼胚表面瑕疵的產生。前述嘗試之基本概念主要係基於以下的（1 )至（6 )項： (1 )提高扁鋼胚厚度，以致其之截面積增加，而減小鑄造速度（米/分鐘），由於當經輥軋時，扁鋼胚寬度受限。因此，不使生產力退化而使熔融鋼於模具中之滯留時間增加，結果，使外來物質諸如去氧化反應產物、模具粉末、 6 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 氣泡及其類似物自模具中之熔融鋼内部消除至表面的時間增力σ 。 (2 )使用具有垂直部分之連續鑄造裝置進行鑄造，以使去氧化反應產物、模具粉末、氣泡及其類似物可逐漸自模具中之熔融鋼内部移至表面而分離。 (3 )藉由電磁力在彎月面附近產生在水平方向中移動的流動，以致可防止浮於炫融鋼中之外來物質被固化外殼陷入（洗滌效應）。 (4 )適當控制模具粉末之黏度，以減小模具粉末被捲入熔融鋼中的可能性。 (5 )適當控制供連續鑄造用之模具的震盪（垂直振動）條件，以降低於模具中形成之固化外殼之硬殼（n a i 1 )的產生 (部分固化外殼由於震盪而朝熔融鋼側傾斜的現象），因而減小陷於此硬殼内之去氧化反應產物、模具粉末、氣泡及其類似物的量。 (6 )經由對自浸入噴嘴供給至模具内之熔融鋼的流動進行電磁攪拌或運用電磁制動，適當地控制熔融鋼之流動，以致防止伴隨去氧化反應產物之熔融鋼的流動到達模具中之深處。舉例來說，日本未審查專利申請案公告第5 - 7 6 9 9 3號中揭示一種當使用具2 0米或以上長度之垂直部分之連續鑄造裝置在1 . 0米/分鐘或以上及4噸/分鐘或以上之鑄造速度下進行包含低於0 . 1 0重量％碳之熔融鋼之鑄造，而形成具多於200毫米厚度及多於900毫米寬度之扁鋼胚，同 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 7 1268820 時將粉末黏度設為1 . 0泊（p 〇 i s e )以上，及將來自浸入之惰性氣體流率設為1公升/分鐘或以上時，對存在彎月面至1 . 5米深度之區域中之熔融鋼在水平方向中至4 0公分/秒之流動速度下進行電磁攪拌的技術。此主要係基於以上的段落（1 )、（ 2 )、（ 3 )、（ 4 )、及（6 ) 此外，曰本未審查專利申請案公告第7 - 1 5 5 9 0 2號1 示一種適當地控制模具震盪條件，以抑制包含物易陷其中之硬殼部分之產生的技術，此硬殼部分係於扁鋼面部分之起始固化階段形成。此技術主要係基於以上落（5 ) 〇然而，前述之技術仍有問題。換言之，如日本未審查專利申請案公告第5-76993 所揭示，當扁鋼胚之截面積增加時，尤其係當其之厚加時，在多於1 . 5米/分鐘之鑄造速度下，由包含物類似物所造成之在扁鋼胚表面附近的瑕疵數並未減少預期般之多。其原因為雖然經由於水平方向中施加電而將在彎月面部分之炫融鋼之流動速度v m控制至一：ί 值，但當在與未增加截面積之情況中相同之鑄造速度及相同之扁鋼胚寬度（W)下進行鑄造時，出料量隨扁鋼度之增力σ而增力a ，且自浸入喷嘴之排出速度ν i增加此，雖然熔融鋼之流動速度v m之平均值的變化小，但變化量增加，以致模具助熔劑逐漸被捲入於熔融鋼中言之，其顯示在扁鋼胚表面部分附近的清潔度並不僅由在彎月面附近之熔融鋼的流動速度所決定。 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 喷嘴於自在1 5 技術卜揭入於胚表的段號中度增或其地如磁力 k佳 (Vc) 胚厚 5因其之。換只是 8 1268820 此外，來自浸入喷嘴之熔融鋼之喷射流動的影響變得顯著，且外殼之成長沿模具之短邊部分延遲。其原因為在扁鋼胚連續鑄造裝置之情況中，當將熔融鋼排入至模具中時，由於使用所謂的「雙嘴（t W 0 - S P 0 u t )喷嘴」於沿存在於模具中之鑄造空間之寬度方向均勻供給熔融鋼，且此雙嘴噴嘴之排出嘴的寬度d相較於模具内的短邊長度D (相當於扁鋼胚之厚度）相當小，因而熔融鋼之流動速度於扁鋼胚厚度方向中改變。因此，具高流動速度之熔融鋼不均勻地撞擊沿短邊之一部分的固化外殼，以致此部分前述固化外殼之成長延遲。此外，在扁鋼胚厚度方向中之熔融鋼之流動速度的變化亦部分促成在前述彎月面附近之熔融鋼之流動速度的變化。接下來，在日本未審查專利申請案公告第7-155902號所說明之技術中，為改良扁鋼胚表面品質，當經由調整模具震盪條件，尤其係經由減小模具震盪振幅及經由提高模具之震盪頻率，而將由鑄造速度、模具震盪振幅及模具之震盪頻率所決定之負剝離時間（n e g a t i v e s t r i p t i m e ) T控制於一特定範圍内時，發現其會發生以下的問題。換言之，當經由在多於2.0米/分鐘之鑄造速度及多於 1 8 5循環/分鐘之模具之震盪頻率下形成超低碳鋼時，雖然未相當經常地觀察到，但會發生熔融鋼表面液位突然大大改變的異常現象。結果，模具助熔劑會被捲入於熔融鋼中或會陷入於固化外殼中，因而產生鑄造鋼板之表面瑕疵。因此，經常會在產物上產生當在多於2 . 0米/分鐘之 9 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 鎢造速度下進行鑄造時由模具助熔劑所造成的表面瑕蔽。結果，會有無法穩定地製得具有優良表面品質之產物的問題。如由以上說明明顯可見，當在多於2 . 0米/分鐘之速度下之高速鑄造中製造用於形成汽車外板及其類似物之超低碳扁鋼胚時，無法不進行諸如嵌接之扁鋼胚調理而如同目前進行高品質扁鋼胚的穩定製造。因此，最好能提供一種製造超低碳扁鋼胚之連續鑄造方法，其中即使係在多於2 . 0米/分鐘之高鑄造速度下亦能穩定地製得不利用任何扁鋼胚調理諸如嵌接之具有優良表面品質的扁鋼胚。【發明内容】本發明提供一種超低碳扁鋼胚之製造方法，其包括：提供一連續鑄造裝置，此裝置包括設有具約1 5 0至約2 4 0 毫米之短邊長度D之鑄造空間的模具，及設有至少一具橫向寬度d之排出嘴之浸入喷嘴，其中D / d之比係在自約1 . 5 至約3 . 0之範圍内；經由浸入喷嘴將熔融鋼引入至模具中；及利用連續鑄造裝置在多於約2 . 0米/分鐘之鑄造速度下鑄造熔融鋼，而產生具約0 . 0 1質量百分比或以下之碳含量的超低碳扁鋼胚。扁鋼胚連續鑄造方法進一步包括在約1 8 5循環/分鐘或以下之頻率下震盪模具較佳。熔融鋼表面液位突然大大改變之異常現象的發生機率受到抑制。因此，由於當模具震 10 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 盪循環係約1 8 5循環/分鐘或以下時，在熔融鋼表面之震盪與模具之震盪之間之諧振的發生率減小，因而可減小由助熔劑所產生的瑕疵數。鑄造速度係約2 . 4米/分鐘或以上較佳。當鑄造速度係約2 . 4米/分鐘或以上時，硬殼深度成為約0 . 7毫米或以下，即陷入外來物質之厚度成為不多於硬殼深度。因此，將鑄造速度設為約2 . 4米/分鐘或以上較佳。關於前述之浸入喷嘴，一般係使用圓柱形喷嘴（所謂的「直噴嘴」）或雙嘴喷嘴（其中前端經封閉，及兩大致圓形的排出嘴朝模具之兩短邊設置）。當除了產品品質之外，尚將扁鋼胚厚度、浸入噴嘴耐用性及期望流率列入考慮時，短邊長度D對浸入噴嘴之排出嘴之橫向寬度d之比D / d係約2. 1至約2. 9較佳。前述之超低碳扁鋼胚係用於形成汽車外板之冷軋鋼板的原料較佳。前述之扁鋼胚連續鑄造方法進一步包括使用電磁力對模具之鑄造空間中之熔融鋼之流動施加制動較佳。可提及以下的段落（A )至（C )作為使用電磁力施加制動的較佳方法： (A )經由使用上方磁場施加裝置及下方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對實質上整個模具施加靜磁場，而進行使用電磁力施加制動。上方磁場施加裝置係設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具的上部，及下方磁場施加裝置係設置於上方磁場施加裝置之下側。浸入喷嘴係 11 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 設置於上方及下方磁場施加裝置之間，且將浸入深度設為約200至約350毫米。 (B )經由使用設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具之上部的磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對整個模具重疊施加靜磁場及A C磁場，而進行使用電磁力施加制動。浸入喷嘴係設置於磁場施加裝置下方，且將浸入深度設為約2 0 0至約3 5 0毫米。 (C )經由使用上方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對整個模具重疊施加靜磁場及AC磁場，且除此之外，經由使用下方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對整個模具施加靜磁場，而進行使用電磁力施加制動。上方磁場施加裝置係設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具的上部，及下方磁場施加裝置係設置於上方磁場施加裝置之下側。浸入噴嘴係設置於上方及下方磁場施加裝置之間，且將浸入深度設為約2 0 0至約3 5 0毫米。【實施方式】吾人發現具超低碳含量之扁鋼胚可經由除所需要之適當控制模具之震盪頻率，或於熔融鋼流動上有效利用電磁制動之外，再適當控制鑄造速度、連續鑄造模具之鑄造空間的短邊長度D、及短邊長度D對浸入噴嘴之排出嘴之橫向寬度d之比D/d而有利地製得。根據本發明態樣之一類型的鋼係具約0 . 0 1質量百分比或以下之碳含量之所謂的「超低碳鋼」。除C外之成分並無特殊之限制。然而，可利用深引伸適當地加工而形成汽車 12 312/發明說明書(補件)/93 -11/93125 776 1268820 厚度）設為約1 5 0至約2 4 0毫米及將鑄造速度設為多於約 2 . 0米/分鐘之條件下進行鑄造時，在模具中發生各種現象。接著將說明關於前述現象的新穎發現。以下將包含物、氣泡及其類似物稱為「外來物質」。 (1 )陷入外來物質之區域的減小當將鑄造速度V c設為多於約2 . 0米/分鐘，或以設為約2 . 4米/分鐘或以上較佳時，可顯著地抑制在彎月面部分之起始固化外殼（其係所謂的「硬殼」）之形成。吾人相信其原因為由於在距熔融鋼表面液位非必需恒定深度處形成之固化外殼之厚度因熔融鋼之靜壓力之影響而隨鑄造速度V c之增加而減小，因而朝模具側施加之力變得較取決於其厚度之固化外殼之熱收縮所造成之朝熔融鋼側傾斜之硬殼的力大。此外，當扁鋼胚厚度減小時，以「扁鋼胚厚度 X溫度差X熱膨脹係數」所表示之在厚度方向中之外殼收縮量的絕對值減小，外殼之朝熔融鋼側傾斜進一步受到抑制，結果，抑制硬殼之傾斜的效果變得更為顯著。圖1顯示鑄造速度對硬殼深度之影響。當鑄造速度係多於約2. 0米/分鐘，及模具之鑄造空間之短邊長度（扁鋼胚厚度）係約2 4 0毫米或以下時，硬殼深度變為1毫米或以下。此外，當鑄造速度係約2 . 4米/分鐘或以上時，硬殼深度變為約0 . 7毫米或以下。 (2 )外來物質之吸附的抑制由於集中於固化外殼界面之溶質之離析所致之伴隨固化，因而產生表面張力之梯度，及由於由此梯度所產生之 15 312/發明說明書(補件)/93-1〗/93125776 1268820 力，因而產生外來物質可能會被吸附或陷入於固化外殼之界面上的現象。因此，已進行使S或T i之濃度減小的嘗試，其作為增進吸附及陷入外來物質之力之溶質元素具有特別顯著的影響。然而，在一些情況中，成分之操控當S減小時會不利地導致成本增力π ，及當T i減小時會導致品質退化。根據本發明，經由提高鑄造速度Vc而抑制將外來物質吸附及陷入於固化外殼界面上之力。換言之，當鑄造速度 V c高，諸如多於約2. 0米/分鐘時，由於在彎月面部分之固化量減小，因而離析量亦減小。因此，作為吸引外來物質之力之表面張力的梯度亦減小。結果，吸附及陷入於固化外殼側之外來物質之量亦減小。 (3 )陷入外來物質之厚度的減小圖2顯示在扁鋼胚之表面部分中在陷入外來物質之距扁鋼胚表面之陷入深度h與陷入外來物質數目之間的關係。此外，圖3顯示在陷入外來物質數目與經由轉變距扁鋼胚表面之陷入深度h而得之距彎月面（熔融鋼之表面）之距離 L之間的關係。此轉變係根據以下方程式進行： h 二 k(L/Vc)1/2 在此方程式中，V c指示鑄造速度，及固化常數k係2 0毫米•分鐘_ w 2。如可由圖2及3所見，外來物質被外殼陷入於自熔融鋼表面至2 0毫米深度之區域中。此外，陷入深度隨鑄造速度之增加而減小，及在多於2.0米/分鐘之鑄造速度Vc下， 16 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 距扁鋼胚表面之陷入深度h為1毫米或以下。當陷入深度h為1毫米或以下時，雖然外來物質經外殼，但在後續的程序中，形成產物通過熱軋步驟及步驟，將外來物質與形成於鑄造鋼板表面上之氧化物起刮除及移除。因此，可不進行扁鋼胚調理而製得無的產物。此外，當鑄造速度係約2 . 4米/分鐘或以上硬殼深度成為0. 7毫米或以下，換言之，陷入厚度h 為不多於硬殼深度。因此，將鑄造速度設為約2 . 4米鐘或以上更佳。 (4 )陷入外來物質之機率的降低外來物質可能會被固化外殼陷入之自熔融鋼表面至毫米深度區域中之固化外殼之滯留時間係隨鑄造速度加而減小。因此，即使當存在相同量之浮於熔融鋼中來物質時，外來物質經固化外殼陷入的機率亦會減小例來說，當V c為3 . 0米/分鐘時，陷入機率減低至1 為1 . 5米/分鐘時的一半。 (5 )防止熔融鋼表面液位突然變化之模具的較佳震盪步當在多於約2. 0米/分鐘之鑄造速度V c下進行鑄ΰ 時，由於模具中之固化外殼之厚度進一步減小，因而並非相當明顯，但會產生膨脹現象。膨脹現象係固化受熔融鋼之靜壓力之影響被推向模具侧的現象。在此現象中，當外殼之溫度高時，及當鋼之類型係超低碳其具有較其他類型鋼小之外殼強度之類似物時，膨脹（向模具）速度變得較模具之震盪速度高。當使一般具有 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 陷入冷軋垢一瑕疵時，亦成 /分 20 之增之外。舉 Γ Vc i率雖然外殼膨脹鋼或被推錐形 17 1268820 以補償由固彳匕收縮及/或熱收縮所造成之體積收縮之模具垂直震盪時，固化外殼膨脹伴隨模具之下降的膨脹量 5 b。相對地，伴隨模具之上升，模具利用大約相當於 δ b之推動力 δ p推動經如此膨脹之外殼。當經簡單計算時，由此體積變化所造成之熔融鋼表面液位之變化小，諸如低於約 1毫米。然而，當重複進行前述之現象時，熔融鋼表面液位之震盪與模具之震盪會彼此諧振。結果，在極少的情況中會發生熔融鋼表面液位突然大大改變的異常現象。由於此異常現象係發生於模具之邊緣部分，因而很難使用供熔融鋼表面用之一般的渦流型液位感測器偵測此現象。然而，本發明人首次經由研究鑄造扁鋼胚之震盪標記隨時間之扭曲而發現此現象。尤其，當鑄造速度多於約2 . 0米/ 分鐘及模具之震盪頻率高，諸如多於約1 8 5循環/分鐘時，可能會觀察到前述的此異常現象。結果，模具助熔劑會被捲入於熔融鋼中，且會陷入於固化外殼中，因而於鑄造鋼板之表面部分中產生瑕疵。因此，在於多於約2 . 0米 /分鐘之錄造速度下錄造之情況中，由模具助炫劑所造成之產物中之表面瑕疵的數目突然增加。結果，很難減小表面瑕疲。然而，由在模具之震盪頻率與助熔劑相關瑕疵對總瑕疵之比（將此比使用作為顯示突然異常現象之發生率的指數）之間的關係，發現當將模具之震盪頻率設為約1 8 5循環/ 分鐘或以下時，即使當鑄造速度V c多於約2 . 0米/分鐘時，亦可有效防止如前所述的異常現象。 18 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 此外，模具之震盪頻率的下限可鑑於陷入外來物質之面積的降低而設為不使硬殼深度增力〇，及亦鑑於防止由模具中之潤滑劑性質之減低（模具助炫劑之消耗量）所造成之限制鑄漏（b r e a k 〇 u t)而設定。舉例來說，負剝離時間係約 0 . 0 2秒或以上，及負剝離長度係約0 . 1毫米或以上較佳。負剝離時間係用於定義模具震盪條件之一特性值，且其指示模具之下降速度高於鑄造扁鋼胚之下降速度的時間。負剝離長度指示在負剝離時間内在模具與鑄造扁鋼胚之間的最大距離，模具通過經引伸之鑄造扁鋼胚。當假設模具之震盪波形具有正弦波形時，滿足7Γ S f / V c > 1，其中S指示模具之震盪行程，f指示模具頻率，及V c指示鑄造速度。舉例來說，當V c係2 . 0米/分鐘及S係9毫米時，模具頻率f之下限為7 1 c p m (循環/分鐘），及當S為5毫米時，下限為1 2 7 c p m。模具之震盪波形並不需限定為正弦波形。此外，當考慮連續鑄造裝置之震盪條件之規格及其之可控制性時，可適當地決定頻率之下限及波形。 (6 )防止短邊膨脹（模具之鑄造空間之短邊長度之上限的理由）雖然使用滿足模具之鱗造空間之短邊長度（扁鋼胚厚度）D對浸入噴嘴之排出嘴之橫向寬度d之比D / d之浸入喷嘴，但當短邊長度太大時，當在多於約2 . 0米/分鐘之鑄造速度Vc下鑄造時，會發生問題。尤其會由短邊膨脹產生與扁鋼胚形狀相關的瑕疵及/或鑄漏。相對地，當短邊長度小時，及當鑄造速度Vc高時，可抑制由熔融鋼之靜壓力 19 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 所造成之通過模具之扁鋼胚之短邊的膨脹，且鑄漏產生的風險小。然而，如圖4所示，當短邊長度（即扁鋼胚厚度）多於2 4 0 毫米時，雖然鑄造速度為2 . 4米/分鐘，但藉由由於扁鋼胚厚度增加所致之來自浸入喷嘴之排出嘴之熔融鋼之喷射流動速度的增力σ ，第二流動速度經由施加電磁制動而增加。因此很難抑制沿短邊之外殼之成長的延遲。因此，在模具之底部端的短邊膨脹變得明顯，且鑄漏產生的風險（1 〇毫米或以上之膨脹量）增力π 。此外，當短邊長度（即扁鋼胚厚度）多於2 4 0毫米時，基於如前所述的相同理由，由於熔融鋼表面液位之波動經反向流動及熔融鋼之喷射流動的第二流動（此等流動係來自固化外殼之短邊）增進，因而易發生模具助炫劑的捲入及陷入。此外，由於扁鋼胚厚度之增加，因而易發生炫融鋼停滯於彎月面部分，尤其係於浸入喷嘴附近。結果，如圖5 所示，扁鋼胚表面瑕疵數及產品瑕疵數增加。 (7 )模具鑄造空間之短邊長度下限的理由基於下述理由，模具鑄造空間之短邊長度（扁鋼胚厚度）低於約1 5 0毫米並不佳。當扁鋼胚之截面積過度減小時，鑑於熔融鋼表面液位之可控制性，並無法得到以上的效果（1 )。其理由為當改變鑄造量時，炫融鋼表面液位之波動相較於形成具大截面積之扁鋼胚的情況增加。此外，由於因而形成熔融鋼波紋，因而具1毫米或以上之深度之硬殼的產生率增力口。此外，由 20 3 ] 2/發明說明書(補件)/93-1 ] /93125776 1268820 於熔融鋼表面液位之波動，易發生模具助熔劑的捲入及陷入（見圖5 )。再者，一般浸入噴嘴之外徑係由考慮财用性所決定之壁厚（約2 0毫米或以上）及為確保自5 . 4噸/分鐘 (1 5 0毫米厚，2，2 0 0毫米寬，及2 . 1米/分鐘或以上之V c ) 至1 4 . 5噸/分鐘（2 4 0毫米厚，2，2 0 0毫米寬，及3 . 5米/ 分鐘或以上之V c )之出料量所決定之内徑（約7 0至約1 3 0 毫米）的總和所決定。在此情況，當短邊長度（扁鋼胚厚度）D 過小時，在浸入喷嘴之外壁與固化外殼之長邊之間的距離變得太小（低於2 0毫米），其間之流動變得不均勻，因而導致縱向裂紋的產生。在一極端的情況中，固化外殼與噴嘴接觸並與其黏合，而導致鑄漏產生。因此，將短邊長度（扁鋼胚厚度）D設為不低於約1 5 0毫米（7 0毫米之内徑+ 4 0毫米（2 0 X 2 )之總外壁厚度+ 4 0毫米（2 0 X 2 )之在浸入噴嘴之外壁與固化外殼之長邊之間的距離）。此外，模具鑄造空間之長邊長度（扁鋼胚寬度）並無特殊之限制，其可等於普通冷軋鋼板（尤其係汽車用之冷軋鋼板之寬度。大約9 0 0至2，2 0 0毫米之長度為較佳。模具之垂直方向中的高度並無特殊之限制。然而，由於必需形成具有特定厚度之固化外殼，以致即使當在多於約 2 . 0米/分鐘之鑄造速度下進行鑄造時，通過模具之鑄造扁鋼胚亦不會膨脹，因而將高度設為大約8 0 0至1，0 0 0毫米較佳。 (8 )模具鑄造空間之短邊長度D對浸入噴嘴之排出嘴之橫向寬度d之比D / d的最佳化 21 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 雖然經減速，但由浸入噴嘴之排出嘴噴出之熔融鋼於其之寬度延伸，直至其碰撞到短邊外殼為止。然而，碰撞到短邊外殼之熔融鋼的減速程度及喷射流動速度之分佈係視扁鋼胚寬度W、鑄造速度Vc、及D/d比而定。當浸入噴嘴之排出嘴之寬度d相對於模具之鑄造空間之短邊長度（扁鋼胚寬度）D太小（D/d太大）時，隨D、Vc及W之增加，具高流動速度之熔融鋼碰撞短邊外殼之區域寬度對扁鋼胚厚度（短邊寬度）之比減小。因此，固化外殼之成長變得不均勻，且易受干擾。此外，當固化外殼之厚度極度減小時，在一些情況中會發生鑄漏。另一方面，當浸入噴嘴之排出嘴之寬度d相對於模具之鑄造空間之短邊長度（扁鋼胚寬度）D太大（D / d太小）時，隨D、V c及W之增加，由於、丨容融鋼之喷射流動在其碰撞到其之短邊之前先碰撞到固化外殼之長邊，因而固化外殼之長邊的成長受到干擾，故而導致橫向裂紋及/或斜向裂紋的產生。此外，當固化外殼之厚度極度減小時，在一些情況中亦會發生鑄漏。在前述之兩種情況中，幾乎未觀察到扁鋼胚寬度的影響。此外，在熔融鋼碰撞到固化外殼之短邊，上升，然後再於長邊沿炫融鋼表面流動的情況中，當D / d比由於炫融鋼在扁鋼胚厚度方向中之流動速度之變化而超出最佳範圍時，在彎月面附近之流動速度的變化會因而部分地受影響，且模具助炫劑之捲入量增加。經定為可確保約5 . 4至約1 4. 5噸/分鐘之出料量之排出嘴的最大寬度d鑑於其之耐用性係等於或小於浸入喷嘴 22 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 之内徑（7 0至1 3 0毫米）較佳。因此，D / d比係考慮模具鑄造空間之最佳短邊長度（扁鋼胚厚度）D(150至240毫米）及排出嘴之寬度d ( 7 0至1 3 0毫米）而決定。在進行3 0 0分鐘或以上之長期鑄造的情況中，將總外壁厚度設為25毫米X 2 = 5 0毫米或以上較佳。此外，將在模具與喷嘴之間的距離設為4 0毫米或以上，以確保更穩定的品質較佳。換言之，除内徑外之所需厚度為50 + 40x 2 = 130毫米。另一方面，在短期鑄造之情況中，可將總外壁厚度設為20毫米X 2 = 40 毫米，及可將在模具與噴嘴之間的距離設為大約20毫米。換言之，除内徑外之厚度為40 + 20x 2 = 80亳米。表1顯示D/d比對產品品質之影響的研究結果。D/d比係在1 . 5至3 . 0之範圍内較佳。然而，當亦將最佳扁鋼胚厚度、浸入噴嘴之耐用性及所需流率列入考慮時，此比係在自約2 . 1至約2 . 9之範圍内更佳。 23 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 比較例比較例實施例實施例實施例實施例實施例實施例比較例鎢漏之產生 B0在短邊 K〇 κ〇 BO在長邊璀馍π 壤磔g κ r—< oi CD ◦ CD CZ> 〇> CD CD 23.5 4痛Q 瀑智All b 傅 V0 v—^ LO CO CO CNJ o CD LO ◦ 〇 r—1 ^100 電磁制動類型1 類型1 類型1 類型1 類型1 類型2 類型2 類型2 類型2 ^ 3 0.098 0.098 0.098 0.098 0. 098 0.098 0.098 0.098 0.098 模具之震盪頻率 f (次/分鐘) § τ—4 § r-H § § r-H S 't-η g r-H g § S r-Ή 模具行程 S (總振幅) (mm) 卜卜卜卜卜卜卜卜卜 CO 寸 τ—Η CO CO 03 LO c<i CD ① τ—Η CD οό LO CO od CO r-Ή τ—H ¥ξ,^ η V W § ο LO § 另 r-H oo oo g r-H r-H § r-H 鑄造速度 Vc (m/min) od 呀 oi 寸 oi od oi 呀 csi 呀 CM· c<i 寸 oi 扁鋼胚寬度 W (mm) 1100-1800 1100-1800 1100-1800 1100-1800 1100-1800 1100-1800 1100-1800 1100-1800 1100-1800 扁鋼胚厚度 D (mm) Cvl CD cva CNl ◦ CNI <NI (NJ CD οα LO CO CNl LO CO C<I LO CO CNl LO CO oa 編號 r-H (N1 CO LO CO 卜 OO 05 igTwlxQ^^£§β s 1-- s 寸3 · Aw 9Az^ne6/I\.e6/(i)s_sle 1268820 (9 )藉由電磁力制動流動當鑄造速度V c係約2. 4米/分鐘或以上，或出料量係約7噸/分鐘或以上時，雖然D / d經最佳化，但仍輕微觀察到產品瑕疵率的增力口。在前述情況中，額外進行利用電磁力使流動制動較佳，且藉由此流動之制動，可獲致更穩定的操作及品質的改良。關於使用電磁力使流動制動之方法，如前所述使用揭示於日本未審查專利申請案公告第2-284750及57-17356號中之技術較佳。圖7 A至7 C中概略顯示適用於本發明之各設有磁場施加裝置之連續鑄造模具。圖7A顯示設置於包括熔融鋼表面液位之模具之上部及在其下方預定距離，以分兩階段施加靜磁場之磁場施加裝置1。圖7 B顯示僅將磁場施加裝置2設置於包括熔融鋼表面液位之模具之上部，以重疊施加靜磁場及AC磁場。圖 7 C顯示將磁場施加裝置2設置於包括熔融鋼表面液位之模具之上部，以重疊施加靜磁場及A C磁場，及將磁場施加裝置1設置於磁場施加裝置2下方之預定距離處，以施加靜磁場。在前述之各種磁場施加裝置中，當使用用於施加靜磁場之磁場施加裝置時，將DC磁場之大小（磁通量密度）設為大約1，0 0 0至大約7，0 0 0高斯（g a u s s )較佳。可將前述之值應用於將兩裝置設置於上方及下方位置，及僅將一裝置設置於下方位置之兩種情況。 25 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 A C磁場有兩種類型’即A C震盈磁場和A C行磁场 (travelling magnetic field) 5在本發明，同時使用兩者較佳。圖8顯示AC震盪磁場係將具有實際上彼此反相之AC電流施加至彼此相鄰之線圈的磁場’或將具有同相之A C電流施加至具有彼此相反盤繞方向之線圈，以使於相鄰線圈中產生之磁場實際上反向之磁場。當將此A C震盪磁場重疊於 DC磁場上時，可於模具中之熔融鋼中引發局部流動。在此圖中，元件符號3係指示DC線圈，元件符號4係指示AC 線圈，元件符號5係指示模具，及元件符號6係指示熔融鋼（以斜線顯示之部分係緩慢流動區域）。此外，A C行磁場係當將具經位移3 6 0 V N之相之A C電流外加至相鄰非必需線圈之N物件時所得之磁場。一般而言，如圖9所示，由於可得到高效率，因而使用N = 3 ( 1 2 0 ° 之相差）。亦如前所述，當將此A C行磁場重疊於D C磁場上時，可於模具中之熔融鋼中引發局部流動。當使用如前所述之用於施加AC磁場之磁場施加裝置時’將A C磁場之磁通量密度設為大約1 0 0至大約1，0 ◦ 0 高斯較佳，及將震盪磁場之頻率設為大約1至大約1 0 Η z 較佳。再者，當使用用於重疊施加靜磁場及A C磁場之磁場施加裝置時，將D C磁場之大小設為大約1，0 0 0至大約7，0 0 0 高斯較佳，及將A C磁場之磁通量密度設為大約1 0 0至大約 1，0 0 0高斯較佳。 26 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 1毫米，使用剛砂紙# 1 0 0 0進行拋光，及使用氫氯酸及過氧化氫之混合溶液進行I虫刻。此外，冷軋鋼板之表面瑕疵率係由鑄造所造成之瑕疵 (諸如刮傷及裂縫）數相對於總瑕疵之以百分比計的比，此瑕疵數係於每 1，0 0 0米之冷軋鋼板之前及後表面上測量。當於鑄造中在各個別條件下發生即使至少一鑄漏時，將鑄漏之產生定義為「是」。此外，經描述為電磁制動之「類型1」係指示在模具之底部端附近對整個模具進行之靜磁場施加（Ε Μ B R )，經描述為電磁制動之「類型2」係指示在浸入喷嘴之排出嘴對整個模具進行之靜磁場施加（E M L S)，及「類型1」及「類型2」分別係基於揭示於曰本未審查專利申請案公告第 2 - 2 8 4 7 5 0 A 5 7 - 1 7 3 5 6號中之技術所進行。負剝離時間tn係用於定義模具震盪條件之一特性值，且其指示模具之下降速度高於鑄造鋼板之下降速度的時間。如可由表3及圖6所見，當經由根據本發明之鑄造形成扁鋼胚時，即使當鑄造速度高，諸如多於约2 . 0米/分鐘時，經如此形成之扁鋼胚的表面瑕疵程度輕微，且實質上無法偵測到自其形成之冷軋鋼板的表面瑕疵，或甚至當存在瑕疵時，其之數目亦相當小。如可由前述實施例所見，根據本發明，將操作條件最佳化，以致可達成以下狀態較佳： (1 )由施加至於模具中之熔融鋼表面附近固化之外殼之熔融鋼之靜壓力朝模具壁的相對推動力增加， 30 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 (2 )包含物、炫潰、助熔劑及氣泡經吸附於固化外表界面上之現象受到抑制，及陷入外來物質之機率減小 (3 )外來物質陷入至固化外殼中之深度儘可能地減Λ 因此，即使當在高速度，諸如多於約2 . 0米/分鐘行鑄造，同時維持高生產力及穩定操作時，可提供用成汽車外板之供冷軋鋼板用的高品質扁鋼胚，而無需胚表面處理。實施例2 使用設有圖7Α至7C中所示之其中一磁場施加裝置續鑄造裝置經由連續鑄造將熔融鋼（大約3 0 0噸）（其4 由於轉爐中熔融隨後再進行R Η處理而製得）形成為扁胚，此熔融鋼具有包含0.0015質量百分比之C、0.02 百分比之Si、0.08質量百分比之Μη、0.015質量百分 Ρ、0 . 0 0 4質量百分比之S、0 . 0 4質量百分比之A 1、0 質量百分比之T i、其餘為F e及無可避免之不純物的物。此實施例中之製造條件示於表2。關於浸入喷嘴用具有矩形排出嘴之雙嘴浸入喷嘴，此矩形排出嘴各 1 5 °之向下排出角。接著測量經如此形成之扁鋼胚的表面離析及非金屬含物之量及於冷軋後由模具助熔劑所造成的表面瑕疫結果示於表3。表面離析係於進行扁鋼胚拋光及蝕刻之步驟後，經覺檢查來自每1平方米之離析數而評估。此外，經由在距其表面四分之一厚度之深度之部分之鑄造鋼板的 312/發明說明書(補件)/93-】1 /93125776 ί之，及 \ 〇下進於形扁鋼之連卜、經鋼質量比之 .04 組成，使具有包。其由視自位黏液 31 1268820 萃取而對非金屬包含物進行萃取。接著測量包含物之重量。此外，經由視覺檢查查驗由冷軋所形成之線圈的表面瑕疵，然後取樣，隨後再分析。測得由模具助熔劑所造成的瑕蔽數。為降低表面離析、包含物之量及由模具助炫劑所造成之瑕疵數對指數值以供比較，將在所有條件中所得之最差的結果視為1 0之指數值。基於在其間滿足線性關係的假設，將各結果以對最差結果之比表示。如可由表3所見，根據本發明，當與對模具中之熔融鋼之流動適當施加電磁制動一起適當控制鑄造速度、模具之鑄造空間之短邊長度D、喷嘴浸入深度、短邊長度D對浸入噴嘴之排出嘴之橫向寬度d之比D / d時，可降低表面離析之數目、非金屬包含物之量及由模具粉末所造成之瑕疵數。當震盪磁場之強度太高時，助熔劑之捲入於熔融鋼表面增力π ，導致表面品質之退化。此外，當頻率太高時，熔融鋼表面液位無法跟隨磁場，且洗滌固化外殼之界面的效果減小，因而導致氣泡及包含物瑕/疵之數目的增加。 32 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 m ur( s ·0 ζΐι·{ 660 ·0 g卜0·0 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表2B 編號浸入噴嘴之深度 (mm) AC磁場之類型上方AC磁場 (南斯）上方DC磁場 (南斯）下方DC磁場 (南斯） 1 280 否 0 0 0 2 280 否 0 0 0 3 280 否 0 0 0 4 280 否 0 0 0 5 280 否 0 0 0 6 280 否 0 0 0 7 280 類型1 1000 1000 0 8 280 類型1 700 1000 0 9 280 類型1 500 1000 0 10 280 類型1 300 1000 0 11 280 類型1 300 1000 0 12 280 類型1 300 1000 0 13 280 類型1 300 1000 0 14 280 類型1 300 1000 0 15 280 類型1 300 1000 0 16 280 類型1 300 1000 0 17 280 類型1 0 1000 1500 18 280 類型1 0 1500 2000 19 280 類型1 0 2000 2500 20 280 類型1 0 2500 3000 21 280 類型1 0 0 0 22 280 類型1 200 1000 0 23 280 類型1 200 1000 0 24 280 類型1 200 1000 0 25 280 類型1 200 1000 0 26 280 類型1 200 1000 0 27 280 否 0 0 0 28 280 否 0 0 0 29 280 類型2 600 0 0 30 280 類型2 600 1000 0 31 280 類型2 600 1000 0 32 180 類型1 200 1000 0 33 200 類型1 200 1000 0 34 350 類型1 200 1000 0 35 370 類型1 200 1000 0 36 280 類型1 300 1000 1500 37 280 類型1 300 1000 1500 34 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 表3 編號最大短邊膨脹量 (_) 最大硬殼深度 (mm) 最大扁鋼胚表面瑕疲數 (/in2) 表面瑕疲率 (%) 鑄漏之產生粉末瑕疵對總瑕疵之比 (%) 註 1 0 3. 5 3. 10 否 49 比較例1 2 1 2.7 185 2.35 否 24 比較例2 3 1 2.6 120 1.23 否 20 比較例3 4 2 1. 5 90 0.30 否 36 比較例4 5 2 1. 1 55 0. 15 否 0 實施例1 6 1 0· 7 45 0.05 否 3 實施例2 7 1 3. 0 3. 10 否 33 比較例5 8 1 2. 9 1.54 否 20 比較例6 9 2 2. 2 0. 50 否 16 比較例7 10 4 0.8 0 否 0 實施例3 11 4 0· 9 0. 11 否 5 實施例4 12 3 1.3 2. 6 否 74 比較例8 13 3 1. 3 4. 1 否 85 比較例9 14 2 1. 0 50 0 否 0 實施例5 15 3 0· 6 30 0 否 0 實施例6 16 3 0. 5 20 0 否 0 實施例7 17 3 0.2 10 0 否 0 實施例8 18 5 0· 2 3 0 否 0 實施例9 19 5 0. 1 3 0 否 0 實施例10 20 6 0· 2 5 0 否 0 實施例11 21 1 1.4 70 否比較例10 22 1 0. 1 15 0.02 否 0 實施例12 23 2 0. 2 11 0 否 0 實施例13 24 5 0. 3 13 0 否 0 實施例14 25 10 0.8 25 0.3 否 4 比較例11 26 15 1·1 60 0.4 否 60 比較例12 27 9 0· 7 0.03 是 15 實施例15 28 9 0. 6 0. 05 否 21 實施例16 29 0 2. 5 5.90 否 37 比較例13 30 1 0.8 0 否 0 實施例17 31 2 0.4 0 否 0 實施例18 32 2 0.4 0.05 否 33 實施例19 33 2 0.4 0 否 0 實施例20 34 2 0.4 0 否 0 實施例21 35 2 0.6 L5 否 67 比較例14 36 2 1. 0 20 0 否 0 實施例22 37 3 0· 5 12 0 否 0 實施例23 *空白攔：未測量比較例：比較實施例 35 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 【圖式簡單說明】圖1係顯示根據本發明態樣之在鑄造速度與硬殼深度之間之關係的圖；圖2係顯示根據本發明態樣之在距扁鋼胚表面之陷入深度h與陷入包含物之數目之間之關係的圖，此關係係在不同的鑄造速度下得到；圖3係顯示根據本發明態樣之在距彎月面之距離L與陷入包含物之數目之間之關係的圖，此關係係在不同的鑄造速度下得到；圖4係顯示根據本發明態樣之扁鋼胚厚度及鑄造速度對短邊膨脹量之影響的圖；圖5係顯示根據本發明態樣之扁鋼胚厚度對產物之表面瑕疵率之影響的圖；圖6係顯示根據本發明態樣之鑄造速度對產物之表面瑕疵率之影響的圖；圖7 A至7 C係各顯示設有磁場施加裝置之連續鑄造模具之示意圖，此模具係根據本發明之態樣適當地使用；圖8係顯示根據本發明態樣之AC震盪磁場之應用實例的示意圖；及圖9係顯示根據本發明態樣之A C行磁場之應用實例的示意圖。【主要元件符號說明】 3 DC線圈 4 AC線圈 36 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 5 模具 6 溶融鋼

312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 37

Claims

1268820 十、申請專利範圍： 1 . 一種超低碳扁鋼胚之製造方法，包含·· 提供一連續鑄造裝置，該裝置包括設有具約1 5 0至約2 4 0 毫米之短邊長度D之鑄造空間的模具，及設有至少一具橫向寬度d之排出嘴之浸入噴嘴，其中D / d之比係在自約1 . 5 至約3 . 0之範圍内；經由浸入喷嘴將熔融鋼引入至模具中；及利用該連續鑄造裝置在多於約2 . 0米/分鐘之鑄造速度下鑄造熔融鋼，而產生具約0 . 0 1質量百分比或以下之碳含量的超低碳扁鋼胚。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中，進一步包含在約1 8 5循環/分鐘或以下之頻率下震盪該模具。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該鑄造速度係約2 . 4米/分鐘或以上。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該浸入噴嘴係雙嘴噴嘴。 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中，該D / d之比係約2 . 1至約2 . 9。 6 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該超低碳扁鋼胚係用於形成汽車外板之冷軋鋼板的原料。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，進一步包含使用電磁力對模具之鑄造空間中之熔融鋼的流動施加制動。 8 .如申請專利範圍第7項之方法，其中，使用電磁力對炼融鋼之流動施加制動係經由利用上方磁場施加裝置及下 38 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 1268820 方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對模具施加靜磁場而進行，其中該上方磁場施加裝置係設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具的上部，及該下方磁場施加裝置係設置於該上方磁場施加裝置之下側，及該浸入喷嘴係設置於該上方磁場施加裝置及該下方磁場施加裝置之間，且其具有約2 0 0至約3 5 0毫米之浸入深度。 9.如申請專利範圍第7項之方法，其中，使用電磁力對熔融鋼之流動施加制動係經由利用設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具之上部的磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對模具重疊施加靜磁場及AC磁場而進行，及該浸入喷嘴係設置於該磁場施加裝置之下側，且其具有約2 0 0至約3 5 0毫米之浸入深度。 1 0 .如申請專利範圍第7項之方法，其中，使用電磁力對溶融鋼之流動施加制動係經由使用上方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對整個模具重疊施加靜磁場及 AC磁場，及經由使用下方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對模具施加靜磁場而進行，該上方磁場施加裝置係設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具的上部，及該下方磁場施加裝置係設置於該上方磁場施加裝置之下側，及該浸入喷嘴係設置於該上方及下方磁場施加裝置之間，且其具有約2 0 0至約3 5 0毫米之浸入深度。 39 312/發明說明書(補件)/93-11/93125776 1268820 1 7 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，該D / d之比係約2 . 1至約2 . 9。 1 8.如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，該超低碳扁鋼胚係用於形成汽車外板之冷軋鋼板的原料。 1 9 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，進一步包含使用電磁力對模具之鑄造空間中之熔融鋼的流動施加制動。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，使用電磁力對熔融鋼之流動施加制動係經由利用上方磁場施加裝置及下方磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對模具施加靜磁場而進行，其中該上方磁場施加裝置係設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具的上部，及該下方磁場施加裝置係設置於該上方磁場施加裝置之下側，及該浸入喷嘴係設置於該上方磁場施加裝置及該下方磁場施加裝置之間，且其具有約2 0 0至約3 5 0毫米之浸入深度。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，使用電磁力對熔融鋼之流動施加制動係經由利用設置於包括模具中之熔融鋼表面液位之模具之上部的磁場施加裝置在與模具厚度相交之方向中對模具重疊施加靜磁場及A C磁場而進行，及該浸入喷嘴係設置於該磁場施加裝置之下側，且其具有約2 0 0至約3 5 0毫米之浸入深度。 312/發明說明書(補件)/93-11 /93125776 41 1268820 2 2 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，使用電對熔融鋼之流動施加制動係經由使用上方磁場施加裝與模具厚度相交之方向中對整個模具重疊施加靜磁場 AC磁場，及經由使用下方磁場施加裝置在與模具厚度之方向中對模具施加靜磁場而進行，該上方磁場施加裝置係設置於包括模具中之熔融鋼面液位之模具的上部，及該下方磁場施加裝置係設置上方磁場施加裝置之下側，及該浸入喷嘴係設置於該上方及下方磁場施加裝置之間，且其具有約2 0 0至約3 5 0毫米之浸入深度。 2 3 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，該熔融含約0 . 0 1質量百分比或以下之C ;約0 . 0 1至約0 · 0 4 百分比之S i，約0 . ◦ 8至約0 . 2 0質量百分比之Μ η，約0 至約0 . 0 2 0質量百分比之Ρ，約0 . 0 0 3至約0 . 0 0 8質分比之S，約0 . 0 1 5至約0 . 0 6 0質量百分比之A 1，約、至約0 . 0 8 0質量百分比之T i，約0 . 0 0 2至約0 . 0 1 7質分比之N b，及0至約0 . 0 0 0 7質量百分比之B ;及其I; F e及無可避免之不純物。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之方法，其中，該熔融含0 · 0 0 0 5至0 . 0 0 9 0質量百分比之C。 312/發明說明書(補件)/93-11/93〗25776 磁力置在及相交表於該鋼包質量 .008 量百 0.03 量百 t為鋼包 42