JP2000107844A

JP2000107844A - クロムを含有した溶鋼の鋳造方法

Info

Publication number: JP2000107844A
Application number: JP10294492A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Fukunaga; 新一福永; Ryoji Nishihara; 良治西原; Kazuhisa Tanaka; 和久田中; Yoshito Mimura; 義人三村; Takashi Morohoshi; 隆諸星; Koichi Kosho; 弘一古庄
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁撹拌等の鋳造条件を調節してステンレス
鋼からなる鋳片中心部分の欠陥の発生を効果的に抑制で
きるクロムを含有した溶鋼の鋳造方法を提供する。【解決手段】クロム溶鋼１１を連続鋳造装置１３のモ
ールド１８に供給し、モールド１８から引き抜かれる鋳
片の中心部分に析出する等軸晶帯の成長を、鋳造条件を
調節して促進させ、クロム溶鋼１１を含む鋳片及び／又
は凝固状態の高温の鋳片を、鋳片中心部に発生する欠陥
を潰すのに必要な圧下量で圧下して鋳片ブルーム１２を
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片中心部に欠陥
の少ない鋳片を製造することのできるクロムを含有した
溶鋼の鋳造方法に関し、さらに詳しくは高温、高圧でし
かも腐食性ガスに曝される環境下で用いられるシームレ
ス油井管の材料として好適なステンレス鋳片を提供でき
るクロムを含有した溶鋼の鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、石油採掘が極地に近い北海、カザ
フスタン等の高緯度地域で行われ、また地中深くの大深
度で行われるようになったのに伴い、ここで使用される
油井管における使用環境の苛酷化が一段と進んできてい
る。特にこのような石油採掘のための油井設備の中で
も、ケーシング（ドリルで掘削された孔の周壁の崩壊を
阻止し、有毒物質等の地下への混入を防止するためのパ
イプ）、チュービング（原油、ガスを直接汲み上げるた
めのパイプ）は二酸化炭素（ＣＯ₂）ガスに曝されるこ
とが多いために、二酸化炭素ガスの腐食作用によってそ
の寿命が短くなるという問題がある。そこで耐ＣＯ₂油
井管用として開発されたのが、ステンレス鋼を材料とし
て、これをシームレス穿孔加工して製造されるステンレ
ス鋼製シームレスパイプである。ステンレス鋼、特にク
ロム含有量が１３重量％前後のステンレス鋼は、普通鋼
に較べて耐ＣＯ₂温度が高く、かつ油井管で問題となる
高濃度の硫化水素にも耐久しうる優れた特性を持ってい
る。そして、油井設備の環境が苛酷化するのに伴い、シ
ームレス穿孔加工による信頼性とステンレス鋼の使用に
よる耐食性とを兼ね備えたステンレスパイプの需要が年
々増加している。

【０００３】ステンレスパイプ５０の素材となる従来の
ステンレス鋳片５１は図６に示すような工程によって製
造されている。まず、ステンレス鋼となる溶鋼５２をモ
ールド５３にタンディッシュ５４を介して連続的に供給
する。次に、モールド５３の下部から冷却されて凝固殻
を有する鋳片を引き抜きながら、これをさらに冷却して
全体が凝固した所定形状のステンレス鋳片５１を製造す
る。このような溶鋼５２は凝固収縮率が普通鋼となる溶
鋼に較べて特に小さく、また粘度は普通鋼よりも大きい
ためにステンレス鋳片５１の中心部分には、センターポ
ロシティと呼ばれるポア（孔）が凝集生成し易くなる。
従って、このようなステンレス鋳片５１をこのままシー
ムレス穿孔加工し、ステンレスパイプに加工した場合に
は、ステンレスパイプの内壁面に「ヘゲ疵」と呼ばれる
欠陥等が発生して、パイプの内面の手入れや歩留を大き
く低下させる要因となっている。このため、ステンレス
鋳片５１をシームレス穿孔装置５５にかける前に、分塊
圧延設備５６等で圧下し、ステンレス鋳片５１のポアを
完全に圧着する操作が必要になる。そして、このような
圧下変形を行って得られるブルームサイズの鋳片５７
を、シームレス穿孔装置５５を用いて円周面に沿った継
ぎ目のないパイプに加工し、所定サイズとなるステンレ
スパイプ５０が製造されている。

【０００４】このようなステンレス鋳片を鋳造する方法
に関して、例えば、以下〜のような方法が開示され
ている。特開平２−８３２０号公報には、ステンレス鋼の溶湯
を水冷モールドに注入して連続的に鋳造を行い、凝固を
完了した連鋳材が冷却しないうち、これに２０％以上の
圧下率の予備圧下を加えて熱間加工性の向上した鋳片を
得る方法が示されている。特開平６−１４２８６３号公報には、タンディッシュ
からステンレス鋼の溶湯を鋳型内に流下せしめ、該鋳型
にて鋳片に鋳造して連続的に引出す連続鋳造方法におい
て、該鋳型から引出した鋳片を中心部固相率が１５容量
％以上になる位置で圧下するステンレス鋼の連続鋳造方
法が示されている。特開昭５２−４７５２２号公報には、フェライト系ス
テンレス溶鋼を連続鋳造するに際して、中間容器内溶鋼
の過熱温度を１５〜２５℃となし、かつ鋳造中の鋳片の
湯面下１．５ｍ〜３．０ｍの位置に電磁撹拌を付与し、
鋳片未凝固相を撹拌推力６０ｍｍＨｄ以上で撹拌する連
続鋳造法が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開
平２−８３２０号公報に記載の連鋳材が冷却しないうち
に予備圧下を加える方法は、溶鋼の凝固に伴う鋳片の収
縮時に、ロール、鋳造ハンマー等を用いて鋳片を２０％
以上の大きい圧下率で機械的に圧下するので、このよう
な大きい圧下率を付加するための圧下装置が大型化する
欠点がある。また、鋳片の温度差（外側部やコーナー
部）が大きくなる冷却前の不均一温度条件下において、
２０％以上となる圧下率で鋳片を変形させるので、圧下
後の鋳片に割れや表面の微小亀裂が発生して手入れ負荷
が大きくなるという問題があった。特開平６−１４２８６３号公報に記載の方法は、凝固
が急激に進行する中心固相率が１５容量％未満の範囲の
鋳片に対して、その収縮に見合う量の圧下を行うことが
なく、しかも鋳片中心部における欠陥生成の要因となる
等軸晶率の制御がなされないので、鋳片の凝固末期にセ
ンターポロシティやザク等の欠陥の発生を効果的に抑制
することが困難であるという問題があった。特開昭５２−４７５２２号公報に記載の溶鋼過熱温度
を低温化し、鋳片の未凝固層の電磁撹拌によりリジング
発生を防止する方法の場合は、電磁撹拌装置により付与
される電磁撹拌の推力が必要以上に過大になるために電
力の消費量が増大し、しかも、最上部の鋳片支持セグメ
ントに設けられているために鋳造事故やサイズ変更時に
取り替えの手間を要し、場合によってはブレークアウト
等によって鋳片の破損を招く等の問題があった。本発明
はこのような事情に鑑みてなされたもので、電磁撹拌等
の鋳造条件を調節してステンレス鋼からなる鋳片中心部
分の欠陥の発生を効果的に抑制できるクロムを含有した
溶鋼の鋳造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明の
クロムを含有した溶鋼の鋳造方法は、ステンレスパイプ
等の原料となるクロム溶鋼を連続鋳造装置のモールドに
供給し、モールドから引き抜かれる鋳片の中心部分に析
出する等軸晶帯の成長を、クロム溶鋼の鋳造速度、タン
ディッシュにおけるクロム溶鋼の過熱温度、鋳片内のク
ロム溶鋼の電磁撹拌等の鋳造条件を制御して促進させ
て、所定の範囲の等軸晶率となるようにして、鋳片中心
部分に発生する欠陥を抑制することができる。そして、
クロム溶鋼を含む鋳片及び／又は凝固状態の高温の、例
えば８００〜１０００℃の鋳片を、鋳片中心部に発生す
る欠陥を潰すのに必要な凝固収縮に見合う圧下量で圧下
して鋳片ブルームを製造する。これによって、中心部分
に欠陥の少ない鋳片ブルームを効率的に得ることができ
るので、これを油井管等に使用されるステンレスパイプ
の素材に適用すると、鋳片ブルームの中心部における欠
陥を除くための過剰な分塊等の圧延操作が省略され、耐
用性に優れたステンレスパイプを安価に製造できる。こ
こで、前記鋳造条件として電磁攪拌の要素を含めること
もできる。即ち、電磁攪拌によって鋳片内のクロム溶鋼
を撹拌して、鋳造後に得られる鋳片ブルームの等軸晶率
を１０％以上、８０％以下の範囲、好ましくは２０％以
上、８０％以下の範囲に制御し、さらに効果的に鋳片ブ
ルームの中心部分における欠陥の発生を抑制させること
も可能である。また、前記圧下量は、圧下された鋳片の
厚みを圧下変形前の９２％以上、９７％以下の範囲に減
少させる量とすることもできる。これによって、凝固収
縮に見合う圧下量で鋳片が圧下されるので、鋳片の過剰
な圧下操作に伴う表面疵の発生を押さえると共に、中心
部の欠陥を適正に減少させることができる。さらに、モ
ールドによって鋳造される鋳片の断面を四角形として、
鋳片を圧下する圧下ロールに、太鼓型ロール及び／又は
凸型ロールを用いることもできる。例えば、前段に配置
した太鼓型ロール及び／又は凸型ロールによって鋳片の
中心部分を重点的に圧下し、後段の通常のフラット型ロ
ールによって表面疵を付与することなく鋳片の形状を効
果的に整えることができる。クロム溶鋼におけるクロム
含有量を１０重量％以上、２０重量％以下の範囲とする
こともでき、これによって、例えば油井管用等のステン
レスパイプに要求される所定の耐食性と強度を備えた鋳
片ブルームとすることができる。

【０００７】クロム溶鋼とは、普通鋼に較べて強度と耐
食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼、オーステ
ナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼等の
原料となりうるクロムを含む溶鋼である。このようなス
テンレス鋼は、高濃度の硫化水素ガスや二酸化炭素ガス
の環境下で使用される油井用ケーシングやチュービング
等の材料として好適に用いられる。クロム溶鋼に含まれ
るクロムが１０重量％未満であると、ステンレス鋼組織
を形成させることができず、硫化水素ガスや二酸化炭素
ガスに対する充分な耐食性を維持させることが困難にな
る。また、クロム含有量が２０重量％を超えると、機械
的強度等が低下する他、原料コストを増加させるので好
ましくない。

【０００８】鋳片中心部に発生する欠陥とはセンターポ
ロシティ、ザク等の欠陥をいう。これらの欠陥は溶鋼の
凝固の過程で生長するデンドライト（樹枝状晶）が凝固
末期に溶鋼の温度差、溶鋼成分、鋳造速度等の原因で、
近接するデンドライトとデンドライトとの間にブリッジ
ングが発生し、ここで封じ込められた部分が凝固収縮す
ることで発生すると考えられている。このセンターポロ
シティ（ポア）の中で特に大きいものは「ザク」と呼ば
れている。このようなポアによる欠陥（ザク性欠陥）が
鋳片に残存すると、この鋳片をシームレスパイプに穿孔
加工したときに、パイプ内面に「ヘゲ疵」が発生する。
その結果、パイプに製品化する際の手入れ費用の増大
と、生産歩留の低下を招く要因になる。

【０００９】鋳片ブルームの等軸晶率とは、鋳片断面の
中心部分に生成する等軸晶領域（等軸晶帯）の全断面に
対する割合をいい、本発明においては連続鋳造の際上側
となる鋳片半断面における上下方向の等軸晶領域の長さ
Ａと上下方向の鋳片半断面の長さＨとの比（Ａ／Ｈ）で
あるＬ面等軸晶率で定義している。鋳片ブルームの等軸
晶率が１０％未満であると、鋳片中心部におけるポア
（センターポロシティ）の発生が顕著になって、シーム
レス穿孔加工後に得られるステンレスパイプの内面に欠
陥を生じ易くなる。また、等軸晶率が８０％を超えるよ
うにしてもセンターポロシティの発生はそれ以上に改善
されることがなく、組成的過冷等に伴う機械的性質の変
化を伴うので好ましくない。鋳造条件には、鋳造速度、
溶鋼過熱温度、溶鋼撹拌等が含まれる。例えば、鋳造速
度や溶鋼過熱温度を低めに設定したり、溶鋼撹拌の程度
を高めることによって鋳片中心部に析出する等軸晶帯の
成長を適宜促進させることができる。

【００１０】圧下された鋳片の厚みが圧下変形される前
の鋳片の厚みに対して９２％未満となる圧下量である
と、圧下のための設備コストが増大すると共に、過剰な
圧下に伴って鋳片に疵が入り易くなり、鋳片にかかる手
入れ費用が多くなる。また、圧下量が９７％を超える
と、圧下後の鋳片内部に生じるセンターポロシティやザ
クの生成を効果的に抑制させることが困難になる。鋳片
ブルームとは、長方形、四角形、円形等の断面形状を有
し、その長辺又は直径の長さが８０〜２５０ｍｍ程度の
ブルームであって、いわゆるビレットに属するサイズの
ものも含まれる。

【００１１】電磁撹拌においては、複数のコイル部にそ
れぞれ位相の異なる交流電圧を印加して、それぞれのコ
イル部に発生する磁力を周期的に変動させることによ
り、一定方向に移動する磁界を発生させる。そして、こ
の磁界の移動方向に溶鋼を移動させる推力を発生するこ
とができ、その推力の大きさ及びその正逆の方向を電磁
撹拌装置に流す正負の電流値、及び交流の位相移動速度
によって制御することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに図１は本発明の一実施の形態
に係るクロムを含有した溶鋼の鋳造方法を適用するステ
ンレスパイプ製造設備の説明図、図２は太鼓型ロールの
説明図、図３は凸型ロールの説明図、図４はフラット型
ロールの説明図、図５はセンターポロシティ最大短径指
数とＬ面等軸晶率との関係を示すグラフである。

【００１３】図１に示すように、本発明の一実施の形態
に係るクロムを含有した溶鋼の鋳造方法を適用するステ
ンレスパイプ製造設備１０は、クロム溶鋼１１を原料と
して鋳片ブルーム（ブルームサイズのステンレス鋳片）
１２を製造するための連続鋳造装置１３と、鋳片ブルー
ム１２を分塊圧延加工することなくシームレス穿孔加工
してステンレスパイプ１４に仕上げるためのシームレス
穿孔加工装置１５とを有する。連続鋳造装置１３は、図
示しない取鍋のロングノズルを介してクロム溶鋼１１が
供給されるタンディッシュ１６と、タンディッシュ１６
の下部に設けられクロム溶鋼１１の空気との接触による
酸化を阻止しながらクロム溶鋼１１を１．２ｍ／分以上
となる所定の鋳造速度で鋳造するための浸漬ノズル１７
と、タンディッシュ１６から供給されるクロム溶鋼１１
を冷却するためのモールド１８と、モールド１８の下部
からピンチロール１９を用いて引き抜かれる鋳片ブルー
ム１２をガイドロール２０群を介して誘導するための複
数の鋳片支持セグメント２１、２２、２３、２４とを有
している。さらに、連続鋳造装置１３には、クロム溶鋼
１１を撹拌して鋳片中心部の等軸晶率を制御するための
電磁撹拌装置２５、２６、２７と、クロム溶鋼１１を含
む鋳片及び／又は凝固状態の高温の鋳片を圧下するため
の圧下ロール２８、２９とを有している。

【００１４】ここで、鋳片支持セグメント２１はモール
ド１８の直下に配置され、トップゾーンと呼ばれる部分
を形成する。このトップゾーンは鋳片サイズの変更時や
事故時等に頻繁に取り外される部分である。鋳片支持セ
グメント２１の下端位置は、通常の場合、モールド１８
に形成されるクロム溶鋼１１の湯面（メニスカス面とも
いう）を基準にして４ｍ程度の下方位置に設定される。
そして、このトップゾーンに属する鋳片支持セグメント
２１へは電磁撹拌装置が設けられていないので、鋳片サ
イズの変更に伴う電磁撹拌装置交換等の作業が軽減され
て効率的に操業を行うことができるようになっている。

【００１５】圧下ロール２８、２９は、それぞれクロム
溶鋼１１を含む鋳片、完全凝固させた冷却前の高温の鋳
片を圧下する位置に配置され、鋳片中心部に発生する欠
陥を潰すのに必要な圧下量で圧下することができるよう
になっている。なお、圧下ロール２８、２９には、圧下
面の中央部が膨らんで湾曲して形成された太鼓型ロール
３０（図２参照）、圧下面の中央部が段差を有して突出
して形成され、鋳片の中央部を圧下することのできる上
ロールと平らな圧下面を持つ下ロールからなる凸型ロー
ル３１（図３参照）を用いることが好ましく、又は鋳片
の全圧下面を均等に押圧するフラット型ロール３２（図
４参照）を用いることができる。太鼓型ロール３０を圧
下ロールとして用いる場合には、鋳片断面が四角形であ
る鋳片ブルーム１２の辺の中央部を特に重点的に圧下す
ることができ、鋳片中心部に生成するセンターポアを効
果的に潰すことができる。また、凸型ロール３１の場合
は、鋳片ブルーム１２の欠陥の発生し易い中央部を均一
な圧力で圧下すると共に、端部側には圧下力が働かない
ようにして小さい圧力で効率的にポアを圧着できる。さ
らに、フラット型ロール３２を用いた場合には鋳片ブル
ーム１２の圧下側の面をほぼ均等に圧下した状態でポア
を圧着する。

【００１６】なお、本実施の形態においては、それぞれ
一対の圧下ロール２８、２９を配置する場合について説
明するが、このような圧下ロールを、連続鋳造装置１３
の１箇所又は３箇所以上、例えば、クロム溶鋼を含む半
凝固状態の鋳片を圧下する位置又は完全凝固した８００
〜１０００℃の温度、好ましくは９００〜９５０℃の温
度の鋳片を圧下する位置に設けることもできる。また、
連続鋳造装置１３の複数箇所にわたって圧下ロールを設
ける場合には、必要に応じて太鼓型ロール３０、凸型ロ
ール３１、フラット型ロール３２の中からそれぞれの圧
下ロールのタイプを選択し、これらを組み合わせて用い
ることも可能である。例えば、連続鋳造装置１３の鋳造
ラインに対となる圧下ロールを複数配置し、前段の圧下
ロールに、中央部が膨らんで形成された太鼓型ロール、
又は前記鋳片の中央部のみを圧下する凸型ロールを用
い、後段の圧下ロールに前記鋳片を均等に押圧するフラ
ット型ロールを用いることもできる。これによって、鋳
片中心部の欠陥及び表面疵の少ない鋳片ブルームを効果
的に製造できる。なお、太鼓型ロール３０、凸型ロール
３１の場合における圧下量は、各圧下ロールによる圧下
前後の鋳片の断面積の変化率、又は、圧下方向の平均厚
みの変化率で表すことができる。

【００１７】シームレス穿孔加工装置１５は熱間におい
て、鋳片ブルーム１２の端部中心に押し込んで鋳片ブル
ーム１２を長手方向に穿孔するための先端が略円錐形に
形成されたプラグ３３と、鋳片ブルーム１２の外側部分
を矩形から円形に塑性変形させ全体をパイプ状に形成さ
せるため一対の回転型ガイドシュー３４とを備えてい
る。このシームレス穿孔加工とは、中実の鋳片ブルーム
１２の先端部に穿孔用のプラグ３３を押し当ててプラグ
３３の方向に鋳片ブルーム１２を移動させることにより
中心部を穿孔すると共に、押し込まれる鋳片ブルーム１
２の外側部分を回転型ガイドシュー３４によって所定サ
イズの円形に塑性変形させて全体をパイプ状にする加工
方法である。ここで回転型ガイドシュー３４の回転軸３
５が鋳片ブルーム１２の挿入方向に対して直角に配置さ
れるプレスローラピアシング（ＰＲＰ）方式を採用して
いるが、回転型ガイドシュー３４の代わりに回転軸３５
を鋳片ブルーム１２の挿入方向と平行に配置した一対の
ガイドロールによって外側部分を圧延加工するようなマ
ンネスマン穿孔方式を採用することもできる。なお、図
１に示すシームレス穿孔加工装置１５はその構成の一部
を模式的に示すものである。実際には、前述のように略
パイプ状に加工した後、さらにエロンゲータ→プラグ
ミル→リーラ→再加熱処理→サイザによる仕上げ工程、
又はエロンゲータ→マンドレルミル→再加熱処理→ス
トレッチレデューサ等の工程を経て最終的にステンレス
パイプ１４が製造されるようになっている。

【００１８】続いて、前記ステンレスパイプ製造設備１
０に適用する本発明の一実施の形態に係るクロムを含有
した溶鋼の鋳造方法について説明する。まず、クロムを
１３重量％含有してマルテンサイト系ステンレス鋼等と
なるクロム溶鋼１１を転炉、二次精錬装置等を用いて調
整する。なお、クロム溶鋼１１におけるクロム含有量は
１０〜２０重量％、好ましくは１２〜１４％、さらに好
ましくは１２．５〜１３．５重量％としてもほぼ同様の
効果を奏することができる。次に、取鍋を介してタンデ
ィッシュ１６にクロム溶鋼１１を供給して、タンディッ
シュ１６の下部に取付けられた浸漬ノズル１７を介し
て、例えば１．２〜３．０ｍ／分、好ましくは１．３〜
２．５ｍ／分、更に好ましくは１．５〜２．０ｍ／分の
範囲の鋳造速度となるようにクロム溶鋼１１をモールド
１８に注入する。そして、モールド１８の下部から抜き
出される鋳片の中のクロム溶鋼１１を電磁撹拌装置２
５、２６、２７を用いて撹拌する。このようなクロム溶
鋼１１の流動に伴って、鋳片の最外殻（チル晶帯）内側
に形成される成長過程の柱状晶帯を抑制して、固液界面
にある先端部分の平滑度を向上させて未凝固部に無数の
凝固核を有する良好な状態にすることができる。

【００１９】なお、電磁撹拌装置２５、２６、２７を作
動させる組み合わせ、及び各電磁撹拌装置２５、２６、
２７のポール数（電極数）、電流値等は、クロム溶鋼１
１の組成、供給速度、溶鋼温度（タンディッシュ１６で
の過熱温度）等の鋳造条件に応じて適宜調整することが
できる。そして、これらの鋳造条件等を設定することに
よって、柱状晶帯の生長を抑制して等軸晶帯の成長を促
進させ、鋳片ブルーム１２における等軸晶率（Ｌ面等軸
晶率）を所定範囲例えば、１０〜８０％好ましくは３０
〜７０％の範囲に制御することができる。

【００２０】そして、クロム溶鋼１１を含む鋳片ブルー
ム１２、凝固させた冷却前の高温の鋳片ブルーム１２を
それぞれ圧下ロール２８、２９を用いて圧下して、圧下
された鋳片１２の厚みが圧下変形前の９２％〜９７％、
好ましくは９４〜９７％の範囲になるような圧下量で塑
性変形を施して鋳片中心部に発生する欠陥を効果的に潰
す操作を行う。なお、このような圧下量は、例えば、厚
みが２００ｍｍの鋳片の厚みを約６〜１６ｍｍ減少させ
る量に相当する。この電磁撹拌装置２５、２６、２７を
用いた溶鋼撹拌操作と、圧下ロール２８、２９を用いた
鋳片ブルーム１２の圧下操作との相乗効果によって、セ
ンターポロシティ最大短径指数（ＣＰ最大短径指数）の
増加を効果的に抑制させることができる。

【００２１】ここで、図５は鋳片のＬ面等軸晶率（Ｌ
ｒ）とセンターポロシティ（ＣＰ）最大短径指数（Ｉ
ｃ）との関係を示している。なお、ＣＰ最大短径指数は
センターポロシティの大きさを表す指標であり、Ｌ面等
軸晶率がゼロの場合を１０（ｍｍ）としている。記号
（Ａ）で示すものは電磁撹拌装置２５、２６、２７を用
いて電磁撹拌を行った場合の例を、記号（Ｂ）で示すも
のはこの電磁撹拌に加えて圧下ロール２８による未凝固
部圧下を行った場合の例を、記号（Ｃ）で示すものは電
磁撹拌及び圧下ロール２８による未凝固部圧下に加え
て、圧下ロール２９を用いて凝固した鋳片ブルーム１２
の圧下を行った場合の例を示している。同図から明らか
なように、適正に制御された電磁撹拌と鋳片の所定量の
圧下とを組合わせることによって、センターポロシティ
最大短径指数を効果的に減少させることができることが
分かる。また、このいずれの場合においても、Ｌ面等軸
晶率を２０％以上とすることによって、センターポロシ
ティ最大短径指数を４．５以下の合格範囲内に保持でき
るのが分かる。なお、等軸晶率が８０％を超えるように
してもセンターポロシティの発生はそれ以上に改善され
ることがなく、電磁撹拌装置２５、２６、２７や、圧下
ロール２８、２９を駆動させるために必要なエネルギー
コストが増大するので好ましくない。

【００２２】次に、こうして得られた所定の等軸晶率と
センターポロシティ最大短径指数を有する鋳片ブルーム
１２をシームレス穿孔加工装置１５で処理して、所定寸
法のステンレスパイプ１４を得ることができる。この鋳
片ブルーム１２は鋳片中心部におけるセンターポロシテ
ィの発生が抑制されているので、これをシームレス穿孔
加工しても、ステンレスパイプ１４の内面にセンターポ
ロシティに伴う欠陥を生成することが少ない。従って、
ステンレスパイプ１４を苛酷な環境条件下で使用される
油井用チュービングやケーシング等に適用して、ステン
レス鋼の持つ二酸化炭素ガスや硫化水素ガス等に対する
耐食性を活かすことができ、ステンレスパイプ１４の耐
用性を向上できる。また、従来のようにセンターポロシ
ティを潰すための圧延加工を連続鋳造後の鋳片に施す必
要がないので、この圧延工程を省略してステンレスパイ
プ１４の大幅なコスト削減を達成することができる。

【００２３】

【実施例】表１、表２は、タンディッシュ（ＴＤ）１６
における溶鋼過熱温度（ΔＴ）がそれぞれΔＴ＝４０
℃、ΔＴ≦２０℃の場合における、連続鋳造装置１３の
電磁撹拌条件と、その時得られる鋳片ブルーム１２にお
けるＬ面等軸晶率、ＣＰ最大短径指数、及びシームレス
穿孔加工したステンレスパイプのＳＭＬ内面疵発生指数
との関係を示している。なお、ＳＭＬ内面疵発生指数と
は、クロム溶鋼１１のタンディッシュ（ＴＤ）１６にお
ける溶鋼過熱温度（ΔＴ）が４０℃であって、電磁撹拌
を行わない場合を基準（１００）としてステンレスパイ
プ内面の単位面積当たりの疵の個数によって定義される
指数である。また、溶鋼過熱温度（ΔＴ）とは、実際の
その時の溶鋼温度と凝固温度との差をいう。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１、表２の実施例１〜１１に示されるよ
うに、電磁撹拌条件（電磁撹拌装置の設置位置、ポール
数、電流値）を調整することによって、Ｌ面等軸晶率、
ＣＰ最大短径指数を所定範囲に維持させることができる
のがわかる。これによって、最終的にシームレス穿孔加
工して得られるステンレスパイプ１４のＳＭＬ内面疵発
生指数を減少させることができる。例えば、実施例１
は、鋳片支持セグメント２２の位置に配置された４ポー
ルの電磁撹拌装置２６を電流値１６００アンペアで作動
させて、この部分のクロム溶鋼１１を撹拌した場合の例
を示している。そして、この場合には、鋳片ブルーム１
２におけるＬ面等軸晶率を２０％、ＣＰ最大短径指数を
４．５として、ステンレスパイプ１４のＳＭＬ内面疵発
生指数を１５にすることができたことを示している。ま
た、実施例５はモールド１８、鋳片支持セグメント２
２、鋳片支持セグメント２４の位置にそれぞれ配置した
電磁撹拌装置２５、２６、２７を表１に示す条件で作動
させた結果を示している。この場合には、鋳片ブルーム
１２におけるＬ面等軸晶率を６０％、ＣＰ最大短径指数
を３．０として、ステンレスパイプ１４のＳＭＬ内面疵
発生指数を５にする極めて良好な結果が得られたことを
示している。これらの実施例１〜１１に対して、電磁撹
拌を行わない比較例１、比較例３及び溶鋼過熱温度（Δ
Ｔ）が４０℃の高クロム溶鋼を用いて微弱な電流値（２
００アンペア）の電磁撹拌を行った比較例２において
は、Ｌ面等軸晶率が低く、かつＣＰ最大短径指数が増加
するために、ステンレスパイプ１４におけるＳＭＬ内面
疵発生指数が５０〜１００と極端に大きくなっているの
が分かる。

【００２７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこのような実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば、本実施の形態においては、鋳片ブ
ルームとして矩形断面の鋳片を用いる場合について述べ
たが、鋳片断面を円形として以降のシームレス穿孔加工
装置を用いてステンレスパイプにする際の加工負荷を軽
減させることもできる。また、各電磁撹拌装置のポール
極性や電流値の強弱等の作動状態を連続鋳造中に変動さ
せることにより、凝固過程にある鋳片内部に形成される
柱状晶先端部の除去をより有効に行わせるようなことも
可能である。さらに、連続鋳造装置から鋳造される鋳片
ブルームを所定サイズに切断した後、完全冷却前の８０
０〜１０００℃の温度の鋳片に必要な圧下を行うことも
できる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１〜５記載のクロムを含有した溶
鋼の鋳造方法においては、鋳片の中心部分に析出する等
軸晶帯の成長を鋳造条件を調節して促進させるので、中
心部分のセンターポロシティやザクの発生を効果的に抑
制することができる。さらに、クロム溶鋼を含む鋳片及
び／又は凝固状態の高温の鋳片を鋳片中心部に発生する
欠陥を潰すのに必要な圧下量で圧下して鋳片ブルームを
製造するので、過剰な圧下変形が回避され鋳片ブルーム
の表面及び中心部に欠陥の少ない鋳片を得ることができ
る。従って、このようにして得た中心部に欠陥のない鋳
片ブルームをそのままシームレス穿孔加工して継ぎ目な
しパイプに加工することができ、鋳片ブルームからステ
ンレスパイプに加工する際の生産効率を増大させ、製造
コストを削減できる。特に、請求項２記載のクロムを含
有した溶鋼の鋳造方法においては、鋳造条件には電磁攪
拌を含み、電磁攪拌によってクロム溶鋼を撹拌して、鋳
片ブルームの等軸晶率を特定範囲に制御するので、鋳片
中心におけるポアの発生をさらに確実かつ効率的に抑制
できる。

【００２９】請求項３記載のクロムを含有した溶鋼の鋳
造方法においては、圧下する鋳片の圧下量を特定範囲に
しているので、圧下の際に必要以上の圧力が付加される
ことがなく、疵の少ない鋳片ブルームを得ることができ
る。請求項４記載のクロムを含有した溶鋼の鋳造方法に
おいては、圧下ロールに太鼓型ロール及び／又は凸型ロ
ールを用いるので、これらを組み合わせることによって
鋳片中心部と鋳片外周面とにおける欠陥を効果的に抑制
できる。請求項５記載のクロムを含有した溶鋼の鋳造方
法においては、クロム溶鋼には、クロムが特定量含まれ
ているので、この鋳片ブルームを用いて二酸化炭素ガス
や硫化水素ガスに対する耐食性を有するステンレスパイ
プを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るクロムを含有した
溶鋼の鋳造方法を適用するステンレスパイプ製造設備の
説明図である。

【図２】太鼓型ロールの説明図である。

【図３】凸型ロールの説明図である。

【図４】フラット型ロールの説明図である。

【図５】センターポロシティ最大短径指数とＬ面等軸晶
率との関係を示すグラフである。

【図６】従来例に係るステンレスパイプ製造設備の説明
図である。

【符号の説明】

１０ステンレスパイプ製造設備１１クロム溶
鋼１２鋳片ブルーム１３連続鋳造
装置１４ステンレスパイプ１５シームレ
ス穿孔加工装置１６タンディッシュ１７浸漬ノズ
ル１８モールド１９ピンチロ
ール２０ガイドロール２１鋳片支持
セグメント２２鋳片支持セグメント２３鋳片支持
セグメント２４鋳片支持セグメント２５電磁撹拌
装置２６電磁撹拌装置２７電磁撹拌
装置２８圧下ロール２９圧下ロー
ル３０太鼓型ロール３１凸型ロー
ル３２フラット型ロール３３プラグ３４回転型ガイドシュー３５回転軸

フロントページの続き (72)発明者田中和久福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者三村義人福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者諸星隆福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者古庄弘一福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内Ｆターム(参考） 4E004 LC01 MB11 MC07 NB02 NC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロム溶鋼を連続鋳造装置のモールドに
供給し、該モールドから引き抜かれる鋳片の中心部分に
析出する等軸晶帯の成長を、鋳造条件を調節して促進さ
せ、該クロム溶鋼を含む鋳片及び／又は凝固状態の高温
の鋳片を、鋳片中心部に発生する欠陥を潰すのに必要な
圧下量で圧下して鋳片ブルームを製造することを特徴と
するクロムを含有した溶鋼の鋳造方法。
【請求項２】請求項１記載のクロムを含有した溶鋼の
鋳造方法において、前記鋳造条件には電磁攪拌を含み、
該電磁攪拌によって前記クロム溶鋼を撹拌して、前記鋳
片ブルームの等軸晶率を１０％以上、８０％以下の範囲
に制御するクロムを含有した溶鋼の鋳造方法。
【請求項３】請求項１又は２記載のクロムを含有した
溶鋼の鋳造方法において、前記圧下量は、圧下された前
記鋳片の厚みを圧下変形前の９２％以上、９７％以下の
範囲に減少させる量であるクロムを含有した溶鋼の鋳造
方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のク
ロムを含有した溶鋼の鋳造方法において、前記鋳片が断
面四角形であって、該鋳片を圧下する圧下ロールに、中
央部が膨らんで形成された太鼓型ロール及び／又は前記
鋳片の中央部のみを圧下する凸型ロールを用いるクロム
を含有した溶鋼の鋳造方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のク
ロムを含有した溶鋼の鋳造方法において、前記クロム溶
鋼には、クロムが１０重量％以上、２０重量％以下の範
囲で含まれているクロムを含有した溶鋼の鋳造方法。