用于控制超低碳钢板坯的表面品质的方法

摘要

根据本发明，提供了一种用于控制超低碳钢板坯的表面品质的方法，所述方法包括下述步骤：对在连续铸造期间输入至模具以用于制造超低碳钢板坯的钢水的磷(P)含量、硫(S)含量和过热度，模具的宽度以及板坯的铸造速度进行测量；根据所测量的钢水的磷(P)含量、硫(S)含量和过热度，模具的宽度以及板坯的制造速度而计算当钢水凝固为板坯时形成的钩状物的深度。

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制超低碳钢板坯的表面的方法。

背景技术

钢水通过连续铸造工艺而制造为钢材，例如板坯(slab)、方坯 (bloom)、坯锭(billet)等。在连续铸造工艺中，钢水从浇铸盘通过 浸入式水口而进入模具，并通过穿过模具的通道而冷却，以制造钢材， 例如板坯。当钢水穿过浸入式水口而进入模具时，氩气被引入钢水， 从而避免钢水在浸入式水口中凝固。当钢水穿过模具时，沿着与模具 相接触的表面形成了凝固的壳。如果氩气被捕获在凝固的壳中，则将 会立即导致在制出的板坯的表面层的下方形成针孔缺陷。针孔缺陷在 制出的热轧钢卷和冷轧钢卷中会发展为线缺陷。

本发明的背景技术公开在韩国专利延迟公开第10-2005-0021961 (2005年3月7日；标题为“用于制造超低碳钢的方法”)中。

发明内容

技术问题

本发明的实施方案旨在提供用于控制超低碳钢板坯的表面品质的 方法，该方法能够基于通过测量钢水中磷的浓度和硫的浓度、板坯的 铸造速度等而计算的钩状物(hook)深度，来评估待制造的板坯的表 面品质。

技术方案

根据本发明的实施方案，提供了一种用于控制超低碳钢板坯的表 面品质的方法，所述方法包括下述步骤：对在连续铸造工艺中引入至 模具以用于制造超低碳钢板坯的钢水的磷(P)浓度、硫(S)浓度和 过热度，模具的宽度以及板坯的铸造速度进行测量；基于所测量的模 具的宽度，所测量的钢水的磷(P)浓度、硫(S)浓度和过热度以及 所测量的板坯的铸造速度而计算当钢水凝固为板坯时形成的钩状物的 深度。

计算钩状物的深度的步骤可以包括根据下述关系式1计算钩状物 的深度：

关系式1

Y＝A0 ln(A1×A4/(A2×A3×A5))+B

其中，A1：模具的宽度；A2：过热度；A3：铸造速度；A4：硫 (S)浓度；A5：磷(P)浓度；Y：钩状物深度；A0：系数：以及B： 常数。

在关系式1中，A0和B满足下述关系式2：

关系式2

0.51≤A0≤0.94；

-0.21≤B≤0.11

其中，A1：模具的宽度(mm)；A2：过热度(C)；A3：铸造 速度(m/min)；A4：硫(S)浓度(wt％)；A5：磷(P)浓度(wt％)； Y：钩状物深度(mm)；A0：系数：以及B：常数。

另外，本发明的方法可以进一步包括这样的步骤：在计算钩状物 的深度的步骤之后，如果所计算的钩状物的深度比预设的钩状物的深 度更深，则改变铸造速度以控制钩状物的深度。

根据本发明的另一实施方案，本发明的方法可以进一步包括这样 的步骤：在计算钩状物的深度的步骤之后，如果所计算的钩状物的深 度比预设的钩状物的深度更深，则改变过热度以控制钩状物的深度。

根据本发明的又一实施方案，本发明的方法可以进一步包括这样 的步骤：在计算钩状物的深度的步骤之后，基于所计算的钩状物的深 度对超低碳钢板坯的表面进行火焰清理(scarfing)。

超低碳钢板坯可以具有基于超低碳钢板坯的100重量份的0.01重 量份的碳含量或更低的碳含量。

有益效果

根据本发明的实施方案，通过基于钩状物深度而评估板坯的表面 品质并且基于评估的表面品质而将板坯火焰清理至适当深度，能够有 效去除在超低碳钢板坯中的针孔缺陷。

附图说明

图1是显示连续铸造的视图。

图2为图1中显示的部分X的放大视图。

图3是钩状物的放大视图。

图4是显示了当钩状物形成至2.0mm的深度时在板坯中的针孔的 密度的示图。

图5是显示了当钩状物形成至1.1mm的深度时在板坯中的针孔的 密度的示图。

图6是显示了根据本发明的实施方案的用于控制超低碳钢板坯的 表面品质的方法的流程图。

图7是显示了根据本发明的另一实施方案的用于控制超低碳钢板 坯的表面品质的方法的流程图。

图8是显示了下述分式和钩状物深度之间的相关性的示图：模具 宽度/(铸造速度×过热度)。

图9是显示了硫的浓度和钩状物深度之间的相关性的示图。

图10是显示了磷的浓度和钩状物深度之间的相关性的示图。

图11是显示了下述分式和钩状物深度之间的相关性的示图：模具 宽度×[S]/(铸造速度×过热度×[P])。

附图中使用的附图标记的说明

M：钢水表面；

SF：固体粉末层；

LF：液体粉末层；

10：连续铸造装置

11：钢水；

12：氩气：

13：凝固的壳；

14：振动波纹；

15：钩状物；

16：板坯；

100：浸入式水口；

110：模具。

具体实施方式

本发明可以进行各种修改，并且本发明可以具有多种实施方案。 在附图中示出了特定的实施方案，这些实施方案将在本发明的具体实 施方式中进行描述。然而，这并非旨在将本发明限制于特定的实施方 案。应当理解，本发明包括落入本发明的精神和技术范围内的所有修 改形式、等同形式或替换形式。在下文的描述中，当对相关技术的描 述会使本发明的主题不突出时，将省略对相关技术的具体描述。

术语“第一”、“第二”等可以用于描述各个零件，但是这些零 件并不由这些术语所限制。这些术语的使用仅出于对零件与其他零件 进行区分的目的。

在本说明书中使用的术语仅用于描述特定的实施方案，而并不旨 在限制本发明的范围。除非在上下文中进行了另外的指定，否则单数 表述包括复数表述。在本说明书中，术语“包括”、“具有”等旨在 指示所提及的特征、数量、步骤、操作、零件、部件或其组合的存在， 而不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、零件、部件或其 组合的存在或添加的可能性。

在下文中，将参考附图对根据本发明的用于控制超低碳钢板坯的 表面品质的方法的实施方案进行具体描述。在以下随参考附图进行的 描述中，相同的零件由相同的附图标记指示，而对这些零件的描述将 不会重复。

图1是显示连续铸造的视图。参考图1，连续铸造装置10能够由 来源于炼钢工艺的钢水制造超低碳钢板坯。连续铸造装置10可以包括 浇筑盘、浸入式水口100以及模具110。

浇筑盘配置为接收来源于炼钢工艺的钢水。

浸入式水口100与浇筑盘相连接，并且配置为将钢水由浇筑盘引 导进入模具110。除了钢水11之外，还将氩(Ar)气通过浸入式水口 100供入模具110中。氩气12能够防止钢水11在浸入式水口110中凝 固。模具110可以由具有高热导率的材料(例如铜)制备，使得钢水 11在穿过模具110时能够得到冷却并凝固。附图标记“D”代表模具 110的宽度。

在模具110的上部，形成了由供应的粉末构成的粉末层。粉末层 包括固体粉末层(SF)和液体粉末层(LF)，固体粉末层中粉末呈现 为供给状态，而液体粉末层通过由钢水11所导致的粉末溶解而形成。 液体粉末层(LF)用于维持在模具110中的钢水11的温度，并且防止 杂质的侵入。边界在液体粉末层(LF)和钢水之间形成，该边界称作 钢水表面(M)。

与通过浸入式水口100引入的钢水11一起引入到模具110中的氩 气气泡，或者在钢水11中的夹杂物，都被捕获在钩状物中，而这些被 捕获的气泡和夹杂物继续保留了下来。因此，在制出的产品(例如板 坯)的表面层的紧接着的下方出现了针孔缺陷。在将制出的产品形成 为热轧或者冷轧的钢卷的过程中，产生的针孔缺陷发展为线缺陷，从 而使最终产品的品质变差。因此，需要对具有针孔缺陷的板坯进行将 板坯表面切削至一定厚度的火焰清理处理。因此，为了使缺陷的出现 最小化，需要预先对在连续铸造工艺中的缺陷的出现进行评估。

图2是在图1中显示的部分X的放大视图；图3是钩状物的放大 视图；图4是显示了当钩状物形成至2.0mm的深度时在板坯中的针孔 的密度的示图；而图5是显示了当钩状物形成至1.1mm的深度时板坯 中的针孔的密度的示图。

参考图2，引入至模具110的钢水11沿着模具110的内表面形成 凝固的壳13。凝固的壳13的厚度随着其向下移动而增大，并最终形成 了完全凝固的板坯。模具110周期性地上下移动，并且因此，振动波 纹14和钩状物15形成在凝固的板坯的表面上。如果氩气12被捕获在 钩状物中，这将导致在制出的钢板坯的表面层的紧接着的下方形成针 孔缺陷。

参考图3，振动波纹14形成在板坯16的表面上，而钩状物15形 成在振动波纹14中，而向着板坯16的内侧。在图3中，H1代表钩状 物15的长度；H2代表钩状物15的深度；H3代表钩状物15的高度； 而θ代表钩状物15的倾斜度。随着钩状物15的长度H1增大，或者钩 状物15的倾斜度θ增大，钩状物15更加弯向板坯16的内侧，并且因 此由氩气被捕获在钩状物15中所引起的针孔缺陷形成的可能性增大。 换句话说，随着钩状物H2的深度增大，形成针孔缺陷的可能性增大。 这能够由在图4和图5中显示的测试结果的对比中看出。

参考图4和图5，能够看出，从板坯表面算起的针孔密集分布的 深度几乎等于钩状物的深度。因此，根据本发明的用于控制超低碳钢 板坯的表面品质的方法，能够通过计算钩状物的深度并将板坯表面火 焰清理至与所计算的钩状物深度相对应的深度而去除在板坯产品中的 针孔。

能够通过将钢水引入连续铸造装置而制造超低碳钢板坯。

通过浸入式水口100将引入至连续铸造装置10的浇铸盘的钢水11 引入至模具110。引入至模具110的钢水11沿着模具110的内表面形 成凝固的壳13。凝固的壳13的厚度随着其向下移动而增加，并且因而 产生了完全凝固状态的超低碳钢板坯16。

基于超低碳钢板坯16的100重量份，超低碳钢板坯16可以具有 0.01重量份的碳含量或更低的碳含量。换句话说，如果超低碳钢板坯 16的总重量为100重量份，则包含在超低碳钢板坯16中的碳的重量可 以是0.01重量份或更低。

因为连续铸造装置10的模具110周期性地上下移动，所以在凝固 的板坯16的表面上形成了振动波纹14和钩状物15。当氩气12与钢水 11一起通过浸入式水口100而引入至模具110时，在凝固的壳13形成 期间，氩气12可能会被捕获在钩状物中。

图8是显示了下述分式和钩状物深度之间的相关性的示图：模具 宽度/(铸造速度×过热度)。能够根据在连续铸造装置中的模具的宽度、 钢水的过热度和超低碳钢板坯的铸造速度而计算钩状物的深度。

在连续铸造装置10中的模具110的宽度能够通过测量宽度D而获 得。钢水的过热度指在供应至模具的钢水的温度和钢水的理论凝固温 度之间的差别。供应至模具的钢水的温度能够通过测量通过浸入式水 口110供应至模具110的钢水11的温度获得，而钢水的理论凝固温度 能够通过使用预先测量的凝固温度或测量形成凝固的壳13的模具110 的表面的温度而获得。在连续铸造装置10中完全凝固的超低碳钢板坯 16的铸造速度能够通过对超低碳钢板坯16在模具110中的下降速度进 行测量而获得。

参考图8，能够看出，钩状物的深度相关于模具的宽度、钢水的过 热度和超低碳钢板坯的铸造速度。在这些因素之间的相关性可以通过 回归分析而表示为图8所示的回归方程。

图9是显示了硫的浓度和钩状物的深度之间的相关性的示图；图 10是显示了在磷的浓度和钩状物的深度之间的相关性的示图；而图11 是显示了在下述分式与钩状物的深度之间的相关性的示图：模具宽度 ×[S]/(铸造速度×过热度×[P])。

参考图9和图10，能够看出，在钢的组分之中的硫(S)的浓度和 磷(P)的浓度与钩状物的深度相关。在这些因素之间的相关性可以通 过回归分析而表示为图9和图10所示的回归方程。

模具的宽度、钢水的过热度和超低碳钢板坯的铸造速度能够如上 所述地获得，硫的浓度和磷的浓度能够通过对经由浸入式水口100供 应至模具110的钢水11中的硫的浓度和磷的浓度进行测量而获得。

参考图11，钩状物的深度与模具的宽度、钢水的过热度、钢水中 的硫(S)的浓度和磷(P)的浓度以及超低碳钢板坯的铸造速度相关。 在这些因素之间的相关性可以通过回归分析而表示为图11所示的回归 方程。图11所示的回归方程能够通过下述关系式1表示：

关系式1

Y＝A0 ln(A1×A4/(A2×A3×A5))+B

其中A1代表模具的宽度(mm)；A2代表过热度(K)；A3代 表铸造速度(m/mim)；A4代表硫(S)的浓度(wt％)；A5代表磷 (P)的浓度(wt％)；Y代表钩状物的深度(mm)；A0代表系数； B代表常数；而且A0和B可以分别满足0.51≤A0≤0.94和-0.21≤B ≤0.11。

图6是显示了根据本发明的实施方案的用于控制超低碳钢板坯的 表面品质的方法的流程图。

参考图6，根据本发明的实施方案的用于控制超低碳钢板坯的表面 品质的方法包括下述步骤：(S10)测量在连续铸造工艺中引入至模具 的钢水的磷(P)浓度、硫(S)浓度和过热度，模具的宽度以及板坯 的铸造速度；(S20)基于在步骤(S10)中测量的值而计算钩状物的 深度；以及(S30)基于钩状物的深度而对板坯的表面进行火焰清理。

在对超低碳钢板坯中形成的钩状物的深度进行计算之后，基于钩 状物的深度而对超低碳钢板坯的表面进行火焰清理。

如上所述，能够看出，从板坯表面算起的针孔缺陷密集分布的深 度几乎等于钩状物的深度。因此，当将板坯的表面至少火焰清理至计 算的钩状物的深度时，能够去除大部分针孔缺陷。如果将超低碳钢板 坯火焰清理至与计算的钩状物的深度相等的深度，那么能够在去除大 部分针孔缺陷的同时防止超低碳钢板坯由于过度火焰清理而受损。

图7是显示了根据本发明的另一实施方案的用于控制超低碳钢板 坯的表面品质的方法的流程图。

参考图7，根据本发明的另一实施方案的用于控制超低碳钢板坯的 表面品质的方法可以包括下述步骤：(S100)对在连续铸造工艺中引 入至模具的钢水的磷(P)浓度、硫(S)浓度和过热度，模具的宽度 以及板坯的铸造速度进行测量；(S200)基于在步骤(S100)中测量 的值而对钩状物的深度进行计算；(S300)将计算的钩状物的深度与 预设的钩状物深度进行比较；以及(S400)如果所计算的钩状物的深 度比预设的钩状物的深度更深，则改变钢水的过热度或者铸造速度以 控制钩状物的深度，或者(S500)如果所计算的钩状物的深度比预设 的钩状物的深度更浅，则基于计算的钩状物的深度对板坯的表面进行 火焰清理。

具体而言，如果计算的钩状物的深度比目前的钩状物的深度更深， 则通过改变钢水的磷(P)浓度、硫(S)浓度和过热度，模具的宽度 以及板坯的铸造速度中的过热度，或者改变铸造速度而对钩状物的深 度进行控制。在此，因为对于每种钢所需的磷(P)浓度和硫(S)浓 度是固定的，所以改变钢水中的磷(P)浓度和硫(S)浓度并不是优 选的。另外，因为改变模具的宽度是困难的，所以能够改变通过钢水 的过热度或者板坯的铸造速度而控制钩状物的深度，相比于改变模具 的宽度，钢水的过热度或者板坯的铸造速度相对更加容易控制。

如果如上所述地对钢水的过热度或者板坯的铸造速度进行了控 制，则在钢水凝固时形成的钩状物的深度能够得到控制，从而减少了 在板坯的表面中形成的针孔的数量，进而改进了超低碳钢板坯的表面 品质。

尽管已经提供一些实施方案以结合附图而对本申请进行说明，但 是对于本领域技术人员而言明显的是，所述实施方案仅以说明的方式 给出，并且可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改 形式和等同形式。本公开的范围应当仅通过所附权利要求而限定。