JP2000334559A

JP2000334559A - 品質に優れた鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP2000334559A
Application number: JP11146443A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Seze; 昌文瀬々; Takashi Morohoshi; 隆諸星; Ryusuke Miura; 龍介三浦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳片を微細で均一な凝固組織にして割れや偏
析等の表面及び内部欠陥を抑制し、鋼材に発生する欠陥
を少なくし、耐食性等の品質に優れた鋼の連続鋳造方法
を提供する。【解決手段】Ｍｇの酸化物を含有させた溶鋼１１を鋳
型１３に注湯し、連続鋳造装置１０内に配置した電磁攪
拌装置２０により、溶鋼１１を攪拌しながら鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な凝固組織を
備え表面及び内部欠陥が少なく、酸化物に起因する耐食
性の低下を防止する品質に優れた鋼の連続鋳造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼（鋳片）は、溶鋼を造塊法や連
続鋳造法により、スラブ、ブルーム、ビレット、薄鋳片
等に鋳造し、これを所定のサイズに切断して製造され、
この鋳片を加熱炉等を用いて加熱した後に、粗圧延や仕
上げ圧延等の加工を施すことにより、鋼板や形鋼等の鋼
材が製造される。しかし、鋳片の凝固組織が粗大な場合
は、表面割れやへこみ疵等の表面欠陥や内部割れ、空洞
（ザク）、中心偏析（偏析）、センターポロシティー等
の内部欠陥が生じる。このような鋳片を用いて加工した
鋼材にも、鋳片に起因するヘゲ疵や割れ等の表面欠陥が
発生し、や内部割れ、ザク、中心偏析（偏析）等の内部
欠陥が残存して、ＵＳＴ不合格や強度低下、外観の悪化
等を招き、研削等の手入れの増加、あるいは屑化等によ
り歩留りが低下する等の問題が生じる。この対策とし
て、例えば、特開昭４９−５２７２５号公報、特開平２
−１５１３５４号公報に記載されているように、鋳型あ
るいは鋳型の下流側の凝固過程の溶鋼に電磁攪拌を行っ
て、介在物の浮上を促進し、成長する柱状晶を抑制し
て、鋳片の凝固組織を改善することが行われている。更
に、特開昭５３−９０１２９号公報には、溶鋼に鉄粉、
Ｃｏ、Ｂ、Ｗ、Ｍｏ等の金属や酸化物を添加し、この添
加物が溶解する位置に電磁攪拌による攪拌流を付与し、
鋳片の厚み方向の全断面の凝固組織を殆ど等軸晶にする
ことが行われている。また、特開平１０−１０２１３１
号公報、特開平１０−２９６４０９号公報には、溶鋼中
にＭｇを０．００１〜０．０１５重量％含有させて微細
で分散性の良い酸化物を形成し、この酸化物を鋳片の全
てに含有させることにより、鋳片の凝固組織を改善する
ことが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
４９−５２７２５号公報、特開平２−１５１３５４号公
報では、鋳型近傍の溶鋼に電磁攪拌により攪拌流を付与
した場合は、鋳片の表層部を微細な凝固組織に改善でき
るが、内部の凝固組織の改善は十分でない。更に、鋳型
の下流側に位置する溶鋼に攪拌流を付与した場合は、内
部の凝固組織を微細にできるが、鋳片の表層部に粗大な
柱状晶が形成され、鋳片の表層部と内部の凝固組織を同
時に微細にすることができない。しかも、凝固過程の溶
鋼に電磁攪拌による攪拌流を付与しただけでは、所定の
粒径を備えた微細な凝固組織の鋳片にすることが困難で
あり、微細化そのものに限界がある。更に、特開昭５３
−９０１２９号公報では、鋳型内の溶鋼に凝固核になる
酸化物を添加し、酸化物が溶解する近傍の溶鋼を電磁攪
拌しているので、鋳片の表層部には、柱状晶が存在して
おり、柱状晶に起因した表面欠陥が生じ、しかも、電磁
攪拌を行う位置や攪拌推力により、等軸晶が形成される
範囲や等軸晶の大きさが異なる難点がある。また、特開
平１０−１０２１３１号公報、特開平１０−２９６４０
９号公報では、酸化物が鋳片の表層部から内部に均一に
含有されているので、鋳片や、鋳片の加工中あるいは加
工を施した後の薄板や形鋼等に酸化物に起因した割れや
ヘゲ疵等の欠陥が発生する場合があり、表面研削等の手
入れや屑化等により良製品の歩留りが低下する。更に、
薄板や形鋼等の表面に酸化物が露出したり、表層近傍に
酸化物が存在する場合は、酸や塩水等と接触した際に、
酸化物（ＭｇＯを含有する酸化物）が溶出し、耐食性が
低下する等の問題がある。このように、従来の方法で
は、表面及び内部欠陥を防止し、且つ耐食性に優れ、均
一な凝固組織を備えた無欠陥の鋳片を製造することが困
難であり、このような鋳片を安定して工業的に製造する
には、如何なる鋳造を行えば良いかについて明確にされ
ていない。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、鋳片を微細で均一な凝固組織にして割れや偏析等の
表面及び内部欠陥を抑制し、鋼材に発生する欠陥を少な
くし、耐食性等の品質に優れた鋼の連続鋳造方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る品質に優れた鋼の連続鋳造方法は、Ｍｇの酸化物を
含有させた溶鋼を鋳型に注湯し、連続鋳造装置内に配置
した電磁攪拌装置により、前記溶鋼を攪拌しながら鋳造
する。この方法により、溶鋼中で分散性の高いＭｇＯを
含有する酸化物を形成し、凝固核の生成の促進作用及び
ピンニング作用（凝固直後における組織の成長を抑制す
る）により微細な凝固組織にすることができる。しか
も、連続鋳造装置内に配置した電磁攪拌装置の攪拌によ
り、鋳片の表層部に存在する酸化物を少なくすることが
でき、鋳片や鋼材の酸化物に起因するヘゲ疵や割れ等の
欠陥を防止し、耐食性を良好にできる。

【０００６】ここで、前記電磁攪拌装置を前記鋳型内の
メニスカスから下流側２．５ｍまでの範囲に設置しても
良い。この方法により、初期に凝固する鋳片の表層部に
捕捉される酸化物を洗い流しながら表層部の凝固組織を
微細にし、内部にＭｇＯを含有する酸化物を多く形成し
てより微細な凝固組織にすることができ、鋳片や鋼材の
酸化物に起因するヘゲ疵や割れ等の防止と耐食性を安定
して向上できる。電磁攪拌装置により攪拌する位置は、
メニスカス（湯面）より上部になると溶鋼に攪拌流を効
率良く付与できず、２．５ｍを超えた下流側では、凝固
殻が厚くなり過ぎて、表層部となる凝固殻内の酸化物が
増加して耐食性が低下する等の問題がある。

【０００７】更に、前記電磁攪拌装置により前記溶鋼に
付与する攪拌流を１０ｃｍ／秒以上にすることが好まし
い。これにより、鋳片の凝固殻に捕捉される酸化物を溶
鋼の流れにより洗浄して除去することができる。攪拌流
が１０ｃｍ／秒未満では、凝固殻の近傍の酸化物を洗浄
して除去できない。また、攪拌流が強くなり過ぎるとパ
ウダーの巻き込みや鋳型内のメニスカスの乱れが生じる
ので、上限を５０ｃｍ／秒にするとより好ましい。

【０００８】また、前記電磁攪拌装置は、前記鋳型内の
溶鋼に、水平旋回する攪拌流を付与することが好まし
い。水平方向に旋回する攪拌流により、鋳片の表層部に
捕捉される酸化物を効率良く洗浄して除去し、鋳片の内
部に微細な酸化物を多くすることができる。

【０００９】

【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。図１は本発明の一実施の形態に係る
品質に優れた鋼の連続鋳造方法に用いる連続鋳造装置の
鋳造部の断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に
係る品質に優れた鋼の連続鋳造方法に用いられる連続鋳
造装置１０は、溶鋼１１を一端貯湯するタンディッシュ
１２と、タンディッシュ１２から溶鋼１１を鋳型１３に
注湯する吐出口１４を設けた浸漬ノズル１５と、図示し
ない冷却水ノズルからの散水により溶鋼を凝固させる支
持セグメント１６、１７と、凝固した鋳片１９を引き抜
く図示しないピンチロールと、鋳型１３内の溶鋼１１を
攪拌する電磁攪拌装置２０とを有している。電磁攪拌装
置２０は、鋳型１３の長片１３ａと１３ｂの外側に設け
られ、長片１３ａ側に電磁コイル２０ａ、２０ｂ、長片
１３ｂ側に電磁コイル２０ｃ、２０ｄを配置している。

【００１０】次に、連続鋳造装置１０を用いた品質に優
れた鋼の連続鋳造方法について説明する。クロム１６．
５重量％含有した溶鋼１１は、浸漬ノズル１５の吐出口
１４から鋳型１３内に注湯され、鋳型１３による冷却
と、支持セグメント１６、１７に付設した冷却水ノズル
からの散水による冷却によって、凝固殻１８を形成し、
引き続き鋳片１９として凝固しながらピンチロールによ
り引き抜かれる。タンディッシュ１２内の溶鋼１１に
は、０．００１〜０．０１５重量％のＭｇを含有させ、
このＭｇは、溶鋼１１中に含有されているＯ、ＳｉＯ
₂ 、ＭｎＯ等の酸化物と反応してＭｇＯ、ＭｇＯ・Ａｌ
₂ Ｏ₃ 等の酸化物を形成している。このＭｇの含有量が
０．００１重量％より少ないと、溶鋼１１中のＭｇＯが
少なくなり、凝固殻の生成及びピンニング作用が低くな
って凝固組織を微細にできない。一方、Ｍｇの含有量が
０．０１５重量％を超えると、凝固組織の微細化の効果
が飽和して顕著な効果が発現できず、金属Ｍｇ等の合金
コストが増加する。また、電磁攪拌装置２０は、鋳型１
３内の湯面（メニスカス）２１から下流側５００ｍｍの
位置に配置している。攪拌の形態は、電磁コイル２０
ａ、２０ｂにより鋳型１３の長片１３ａ内側に沿って短
片１３ｄから短片１３ｃに向かう攪拌流を付与し、電磁
コイル２０ｃ、２０ｄによって、長片１３ｂ内側に沿っ
て短片１３ｃから短片１３ｄに向かう攪拌流を付与し
て、全体として図２に矢印で示すように水平旋回する攪
拌流を溶鋼１１に付与した。そして、吐出口１４から注
湯された溶鋼１１が鋳型１３により冷却されて生じた凝
固殻１８の近傍に存在する酸化物を攪拌流が洗い流し
て、酸化物が凝固殻１８に捕捉されるのを防止し、酸化
物の少ない表層部にすることができる。この表層部は、
鋳型１３による冷却と支持セグメント１６、１７に付設
した冷却水ノズルからの散水によって速い冷却速度で冷
却されるので、微細な凝固組織になり易いこと、しか
も、攪拌流によりデンドライト（柱状晶）の先端を分断
したり、いわゆる組織的過冷（凝固界面での固液分配に
伴う溶質成分の濃化により局部的に融点が低下する）の
緩和により等軸晶化を促進するため、酸化物が少なくて
も微細な凝固組織にすることができる。また、凝固殻１
８の近傍から洗い流された酸化物は、一部が浮上してメ
ニスカス２１の表面の図示しないパウダーに捕捉される
が、殆どが内部に残存して凝固核として働くので、ピン
ニング作用によって、内部を微細な凝固組織（等軸晶）
にすることができる。

【００１１】溶鋼１１に付与する攪拌流は、電磁コイル
２０ａ〜２０ｄに位相の異なる３相交流を通し、フレミ
ングの法則で知られる移動磁界を溶鋼１１に作用させる
ことにより発生する推力（５〜９０ｍｍＦｅ）により付
与する。推力の強さは、電磁コイル２０ａ〜２０ｄに流
す電流値をかえることにより調整し、１０〜４０ｃｍ／
秒の流速になるように調整する。その結果、鋳片１９の
表層部から内部にいたる断面の６０％以上を微細な凝固
組織にでき、鋳片１９の割れやへこみ疵等の表面欠陥
と、鋳片１９のバルジングや曲げ戻し矯正による内部割
れを防止し、未凝固溶鋼の流動性を良好にし、凝固収縮
を小さくして空洞（ザク）や中心偏析を解消した品質に
優れた鋳片１９を製造することができる。この鋳片１９
に圧延等の加工を施した鋼材も割れやヘゲ疵、空洞（ザ
ク）や中心偏析等の表面及び内部欠陥を防止することが
でき、絞り加工特性等の材質も向上することができる。
鋳片１９において微細な凝固組織（等軸晶）が占める割
合が６０％未満になると、結晶粒が大きくなり、表面及
び内部欠陥が発生し、絞り加工特性等の材質が悪くな
る。更に、前記の理由から、鋳片１９の厚み方向の全断
面を微細な凝固組織（等軸晶）にすることにより、凝固
組織を均一性の高いものにでき、鋳片１９及び鋼材の表
面及び内部欠陥をより確実に防止し、材質もより安定し
て向上できる。特に、このように製造された鋳片１９
は、表層部に含まれる酸化物が少ないので、圧延等の加
工を施した薄板や形鋼等の表面やその近傍に存在する酸
化物を少なくできる。そして、表面あるいは表面近傍の
酸化物が減少することにより、酸や塩水等に接触した際
に、溶出する酸化物（ＭｇＯを含む酸化物）を抑制で
き、これを起点にした鋼材の腐食を防止して耐食性を向
上することができる。

【００１２】

【実施例】次に、品質特性に優れた鋼の連続鋳造方法の
実施例について説明する。クロムを１６．５重量％を含
有した溶鋼に金属Ｍｇを０．００５重量％添加した後、
幅が１２００ｍｍ、厚み２５０ｍｍの内寸法の振動鋳型
を用いて連続鋳造を行い、鋳型による冷却と支持セグメ
ントからの散水による冷却で、鋳片（鋼）を凝固させ、
ピンチロールにより引き抜きを行った。そして、鋳片の
表層及び内部の介在物個数、凝固組織、さらに鋳片
（鋼）を１２５０℃に加熱してから圧延して製造した鋼
材の表面の耐食性としわ疵（リジング）の発生を調査し
た。その結果を表１に示す。実施例は、鋳型内のメニス
カスから下流側５００ｍｍの位置に電磁攪拌装置を設置
して溶鋼を攪拌しながら鋳造した場合であり、鋳片の表
層のＭｇＯを含む酸化物の個数を少なくして表層の凝固
組織を微細にでき、表面割れ等の欠陥を防止できた。ま
た、内部は、ＭｇＯを含む酸化物の個数が多くなり、微
細な等軸晶が得られ内部割れをなくし、中心偏析を軽微
にすることができた。更に、この鋳片を圧延した鋼材の
表面の耐食性も良好であり、凝固組織の粗大化に起因す
るしわ疵等もなく良好であった。

【００１３】

【表１】

【００１４】これに対し、比較例１は、電磁攪拌装置に
よる溶鋼の攪拌を行わなかった場合であり、鋳片の表層
及び内部のＭｇＯを含む酸化物の個数が多くなり、表層
及び内部の凝固組織は微細にできたが、圧延した鋼材の
表面にＭｇＯを含む酸化物を起点とする腐食スポットが
認められ実用上で不良となった。比較例２は、金属Ｍｇ
の添加を行わず、電磁攪拌装置により溶鋼の攪拌を行っ
た場合であり、鋳片の内部の凝固組織が粗大になり、内
部割れや中心偏析が発生し、鋼材に凝固組織の粗大化に
起因するしわ疵等も発生した。

【００１５】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、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、電磁攪拌は、１０ｃｍ／秒以上の溶鋼の流
れを付与できれば一般に用いられている攪拌の形態を適
用でき、電磁コイルにより溶鋼に付与する攪拌流につい
ても、浸漬ノズル側から鋳型の短片の方向に攪拌流を付
与するか、あるいは鋳型の短片側から浸漬ノズル側へ攪
拌流を付与することもできる。更に、電磁コイルに強弱
の推力を与えて、溶鋼を攪拌しても良い。

【００１６】

【発明の効果】請求項１〜４記載の品質に優れた鋼の連
続鋳造方法は、Ｍｇの酸化物を含有させた溶鋼を、連続
鋳造装置内に配置した電磁攪拌装置により、攪拌しなが
ら鋳造するので、鋳片を微細で均一な凝固組織にして鋳
片や鋼材に発生する表面及び内部欠陥を抑制し、手入れ
や屑化等による歩留りの低下を防止し、鋼材の耐食性等
を向上することができる。

【００１７】特に、請求項２記載の品質に優れた鋼の連
続鋳造方法は、電磁攪拌装置を鋳型内のメニスカスから
下流側２．５ｍまでの範囲に配置しているので、初期に
凝固する鋳片の表層部の酸化物を少なくし、鋳片や鋼材
の酸化物に起因する割れやヘゲ疵等を防止し、耐食性を
安定して向上できる。

【００１８】請求項３記載の品質に優れた鋼の連続鋳造
方法は、電磁攪拌装置により溶鋼に付与する攪拌流を１
０ｃｍ／秒以上とするので、鋳片の凝固殻に捕捉される
酸化物を安定して除去することができ、鋳片や鋼材の酸
化物に起因する割れやヘゲ疵等を確実に防止できる。

【００１９】請求項４記載の品質に優れた鋼の連続鋳造
方法は、電磁攪拌装置により水平旋回する攪拌流を付与
するので、鋳片の表層部に捕捉される酸化物を効率良く
除去し、鋳片の内部に微細な酸化物を多くして、微細で
均一な凝固組織にすることができ、欠陥の無い鋳片や鋼
材、耐食性や材質特性に優れた鋼材を安定して工業的に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る品質に優れた鋼の
連続鋳造方法に用いる連続鋳造装置の鋳造部の断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【符号の説明】

１０：連続鋳造装置、１１：溶鋼、１２：タンディッシ
ュ、１３：鋳型、１３ａ：長片、１３ｂ：長片、１３
ｃ：短片、１３ｄ：短片、１４：吐出口、１５：浸漬ノ
ズル、１６：支持セグメント、１７：支持セグメント、
１８：凝固殻、１９：鋳片、２０：電磁攪拌装置、２０
ａ：電磁コイル、２０ｂ：電磁コイル、２０ｃ：電磁コ
イル、２０ｄ：電磁コイル、２１：湯面（メニスカス）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｇの酸化物を含有させた溶鋼を鋳型に
注湯し、連続鋳造装置内に配置した電磁攪拌装置によ
り、前記溶鋼を攪拌しながら鋳造することを特徴とする
品質に優れた鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】請求項１記載の品質に優れた鋼の連続鋳
造方法において、前記電磁攪拌装置を前記鋳型内のメニ
スカスから下流側２．５ｍまでの範囲に設置する品質に
優れた鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の品質に優れた鋼の
連続鋳造方法において、前記電磁攪拌装置により前記溶
鋼に付与する攪拌流を１０ｃｍ／秒以上にする品質に優
れた鋼の連続鋳造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の品
質に優れた鋼の連続鋳造方法において、前記電磁攪拌装
置は、前記鋳型内の溶鋼に、水平旋回する攪拌流を付与
する品質に優れた鋼の連続鋳造方法。