JP2001071098A - 低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方法 - Google Patents
低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方法Info
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Abstract
を利用し、余分な加熱機構や冷却材の添加を必要とせ
ず、安定条件下の低温鋳造で偏析度の低い鋳片を得る。 【構成】 C:0.9〜1.3%,Cr:1.0〜6.
0%を含む低合金鋼溶鋼を過熱度10〜25℃で連続鋳
造する際、該低合金鋼溶鋼より鋳造温度が高い鋼種の連
続鋳造時に加熱されたタンディッシュを高温状態のまま
使用し、平均流量1.3〜1.5トン/分の低吐出流量
で前記低合金鋼溶鋼を連続鋳造する。低合金鋼溶鋼の連
続鋳造は、式(1)で定義されるタンディッシュの空炉
限界時間γ(分)に達する前に開始することが好まし
い。γ=50.5×β×(T0−T1)0.1/T0 ・・
・・(1) ただし、T0:低合金鋼溶鋼の連続鋳造に先立つ鋼種の
鋳造温度(℃) T1:低合金鋼溶鋼の鋳造温度(℃) β:低合金鋼溶鋼の連続鋳造に先立つ鋼種の鋳造時間
(分)であり、200分を超える鋳造時間ではβ=20
0に固定する。
Description
SUJ2等の鋼種を連続鋳造する方法に関する。
耐摩耗性に優れている特性を活用し、軸受材、各種工具
等に使用されている。しかし、合金成分が偏析し易い鋼
種であることから、鋳片段階でも偏析を可能な限り低く
抑えて安定した要求特性を付与することが要求される。
鋳片にみられる偏析は、連鋳鋳型に注入された溶鋼が凝
固するまでの間で合金成分が比重差等によって鋳型内を
浮上し、或いは凝固点温度の高い合金成分が結晶粒界に
液相のままで濃化されること等に原因がある。偏析の防
止には、溶鋼の過熱度(溶鋼温度−液相線温度)を可能
な限り低く設定し、連鋳鋳型に注入された溶鋼を短時間
で凝固させる低温鋳造が有効である。
が下がり過ぎ、溶鋼からの晶出物がノズル内面に付着堆
積して浸漬ノズルを閉塞し易い。浸漬ノズルが閉塞する
と、連続鋳造を停止せざるを得ない。閉塞しないまでも
ノズル内面に付着堆積した晶出物が多くなると、連鋳鋳
型への溶鋼の安定供給を阻害する抵抗として働き、鋳造
条件を不安定化させる。そのため、低温鋳造時の過熱度
には、安定した鋳造条件を維持するために下限値が設定
される。低温鋳造本来の目的からする過熱度の上限と鋳
造条件の安定化に必要な下限値の間は、ごく狭い温度範
囲である。なかでも、Cr含有高炭素低合金鋼にあって
は、僅か1450〜1465℃の狭い温度範囲で溶鋼が
連鋳鋳型に注入される。このような狭い温度範囲に溶鋼
を安定保持するためには、取鍋からタンディッシュに注
湯された溶鋼の温度降下を抑制する必要がある。そこ
で、誘導加熱,プラズマ加熱等の加熱機構を備えたタン
ディッシュを用いた連続鋳造法(特開平5−22858
9号公報)や、比較的高温に調整した溶鋼をタンディッ
シュに注湯してタンディッシュ内で冷却材を添加して温
度調整する方法等が開発されている。
ュの周辺に連続鋳造機の各種機械器具が設けられてお
り、この狭隘な空間に加熱機構を付設することは位置の
取合い上での制約が多い。また、誘導加熱,プラズマ加
熱等でタンディッシュを温度補償しようとすると、電力
コストが高くなることは勿論、タンディッシュ内にある
溶鋼を均一な温度分布に維持することも困難である。冷
却材の添加でタンディッシュ内の溶鋼を所定温度に調整
する場合、普通鋼等の鋼材が冷却材として使用される。
そのため、冷却材由来の不純物で溶鋼が汚染され易く、
微量合金成分を含む溶鋼にあっては成分変動をきたす虞
れもある。本発明は、このような問題を解消すべく案出
されたものであり、前回の連続鋳造時に昇温したタンデ
ィッシュの保有熱を低温鋳造に利用することにより、余
分な加熱機構を必要とせず、精錬・成分調整された溶鋼
を汚染することなく安定条件下で低温鋳造することを目
的とする。
成するため、C:0.9〜1.3重量%,Cr:1.0
〜6.0重量%を含む低合金鋼溶鋼を過熱度10〜25
℃で連続鋳造する際、該低合金鋼溶鋼より鋳造温度が高
い鋼種の連続鋳造時に加熱されたタンディッシュを高温
状態のまま使用し、平均流量1.3〜1.5トン/分の
低吐出流量で前記低合金鋼溶鋼を連続鋳造することを特
徴とする。低合金鋼溶鋼の連続鋳造は、式(1)で定義
されるタンディッシュの空炉限界時間γ(分)に達する
前に開始することが好ましい。 γ=50.5×β×(T0−T1)0.1/T0 ・・・・(1) ただし、T0:低合金鋼溶鋼の連続鋳造に先立つ鋼種の
鋳造温度(℃) T1:低合金鋼溶鋼の鋳造温度(℃) β:低合金鋼溶鋼の連続鋳造に先立つ鋼種の鋳造時間
(分)であり、200分を超える鋳造時間ではβ=20
0に固定する。
%,Cr:1.0〜6.0重量%を含む高炭素低合金鋼
(以下、単に高炭素低合金鋼という)を対象としてい
る。この鋼種は、硬質で耐摩耗性に優れていることか
ら、主として軸受材,工具類等に使用されている。しか
し、比較的多量のCに加えてCを固溶し易いCrを多量
に含んでいるので、著しく偏析し易い鋼種である。性質
が一定した鋼材を得る上では偏析防止が要求され、その
ため低温鋳造で鋳片に製造される。偏析防止に与える低
温鋳造の効果は、溶鋼の過熱度を25℃以下に調整した
とき顕著になる。しかし、鋳造条件に及ぼす悪影響を回
避するためには、過熱度の下限を10℃以上に設定する
ことが必要である。
ュに注湯すると、溶鋼の保有熱がタンディッシュに奪わ
れ、溶鋼が温度降下し易い。溶鋼の温度効果を防止する
ため、本発明では、高炭素低合金鋼の連続鋳造に先立っ
て実施された鋳造温度が高い鋼種の連続鋳造で昇温した
タンディッシュの高温状態を使用している。高温状態の
タンディッシュに高炭素低合金鋼の溶鋼が注湯されるた
め、溶鋼温度とタンディッシュの温度との間の温度差が
小さく、タンディッシュに奪われる溶鋼の保有熱が少な
くなる。また、前回の連続鋳造時に使用される溶鋼とし
て、高炭素低合金鋼より鋳造温度が高い鋼種を選択する
とき、タンディッシュが所定の高温域に保持されるた
め、タンディッシュに注湯された高炭素低合金鋼溶鋼の
温度降下が大幅に少なくなる。
れた熱を利用するとき、別途のタンディッシュ加熱機構
や冷却材の添加を必要とすることなく、タンディッシュ
に注湯された高炭素低合金鋼の温度降下が抑制される。
しかも、前回の連続鋳造によってタンディッシュの全体
が均一な温度分布になっているので、タンディッシュに
注湯された高炭素低合金鋼に対する保温効果が働き、温
度範囲10〜25℃の狭い過熱度が維持される。タンデ
ィッシュは、連続鋳造後に空炉状態で放置されると時間
経過に伴って温度降下する。そこで、空炉状態での放置
時間が高炭素低合金鋼鋳片の偏析に及ぼす影響を種々調
査検討した結果、後述する実施例でも説明しているよう
に前掲の式(1)で定義される空炉限界時間γに至る前
に高炭素低合金鋼の連続鋳造を開始するとき、タンディ
ッシュの温度降下に起因する影響が抑えられ、前回の連
続鋳造で与えられたタンディッシュの保有熱が高炭素低
合金鋼の偏析防止に効果的に活用されることが判った。
保持された高炭素低合金鋼の溶鋼は、全ストランドを合
計して得られる平均流量1.3〜1.5トン/分の低吐
出流量でタンディッシュから連鋳鋳型に注入される。こ
の条件下では、溶鋼の降温速度が0.2℃/分以下にな
り、連鋳鋳型内での偏析も防止され、得られた鋳片は合
金成分が均一に分散した組織をもつ。吐出流量が1.5
トン/分を超えると、連鋳鋳型との接触で生成した凝固
シェルが十分に成長することなく、連鋳鋳型から引き出
されるため、バルジングや鋳片割れ等のトラブルが発生
し易くなる。逆に、1.3トン/分に達しない吐出流量
では、生産性が劣ることは勿論、凝固シェルから連鋳鋳
型への抜熱速度が大きくなり過ぎるため凝固速度が速く
なり、ピンホール,スカム疵等の表面欠陥が鋳片に発生
し易くなる。
%,Mn:0.34重量%,S:0.005重量%,C
r:1.37重量%,残部が不純物を除きFeの組成を
もつ高炭素低合金鋼(液相線温度1456℃)を転炉,
RH脱ガス法で溶製した。高炭素低合金鋼の溶鋼を容量
30トンのタンディッシュに注湯し、過熱度25℃以下
で低温鋳造した。タンディッシュとしては、低温鋳造の
必要がない低炭素普通鋼(C:0.04重量%,Mn:
0.20重量%,Al:0.030重量%)を鋳込み温
度1570℃,鋳込み時間98分で連続鋳造することに
よって平均温度1564℃に昇温したタンディッシュを
前回の連続鋳造終了後から3.6分経過した時点で再使
用した。このときの空炉限界時間γは、4.6分であっ
た。比較のため、前回の連続鋳造から十分な時間が経過
して常温近傍まで降温したタンディッシュを併せ使用し
た。
鋼を吐出流量1.5トン/分で連鋳鋳型に注入しなが
ら、55分にわたって鋳片に連続鋳造した。連続鋳造中
にタンディッシュ内の溶鋼温度を連続測定し、過熱度の
時間変化を調査した。図1の調査結果にみられるよう
に、前回の連続鋳造で昇温したタンディッシュを用いた
本発明例では、連続鋳造の末期においても10〜25℃
の温度範囲に過熱度が維持されていた。そのため、安定
した鋳造条件下で偏析のない鋳片が得られ、偏析度が
1.04と低く、炭化物の異常析出も検出されなかっ
た。酸素含有量もタンディッシュ段階で10ppm,鋳
片段階で8ppmと低く、清浄度が十分に高い鋳片であ
った。これに対し、常温近傍まで降温したタンディッシ
ュを用いた比較例では、連鋳鋳型に供給される溶鋼流が
連続鋳造の末期で不安定化した。不安定な溶鋼流は、連
続鋳造の開始から45分程度経過した時点で過熱度が1
0℃を下回ったため、浸漬ノズル内部に付着する晶出物
が流路抵抗として作用したことに由来するものと推察さ
れる。
70℃で120分連続鋳造した後、連続鋳造の終了から
高炭素低合金鋼の鋳造開始までの時間(タンディッシュ
の空炉時間)を種々変更した。この場合、溶鋼温度14
93℃の高炭素低合金鋼をタンディッシュに注湯し、目
標鋳込み温度1480℃で60分間連続鋳造した。連続
鋳造中に、タンディッシュに注湯された高炭素低合金鋼
の降温速度を調査した。図2の調査結果にみられるよう
に、タンディッシュの空炉時間が長くなるほど、高炭素
低合金鋼の降温速度が大きくなった。また、同じ低炭素
普通鋼を鋳造温度1570℃で連続鋳造するときの鋳造
時間を変更し、続いて連続鋳造する際の高炭素低合金鋼
の降温速度に及ぼす影響を調査した。図3の調査結果に
みられるように、前回鋳造時間が長くなるほど、タンデ
ィッシュの保有熱が増加したため、高炭素低合金鋼の降
温速度が小さくなった。しかし、200分を超える前回
鋳造時間では、前回鋳造の長時間化が高炭素低合金鋼の
降温抑制に及ぼす影響はほとんどみられなかった。
鋳造に使用して鋳造時間120分で連続鋳造した後、高
炭素低合金鋼を目標鋳込み温度1570℃で60分間連
続鋳造した。そして、前回鋳込み温度T0と今回鋳込み
温度T1との温度差ΔT(T0−T1)が高炭素低合金鋼
の降温速度に及ぼす影響を調査したところ、図4に示す
ように温度差ΔTが大きなほど高炭素低合金鋼の降温が
抑制されていた。降温速度をα(℃/分),図2〜4の
関係における比例定数(実績値)をそれぞれA〜Cとす
ると、図2からα=A×γ,図3からα=B×T0/
β,図4からα=C/(T0−T1)0.1の関係式が得ら
れる。これら関係式をαに対する比例式でまとめ、その
比例係数をDとすると降温速度αは式α=D×γ×T0
/β/(T0−T1)0.1で表わされる。この式を空炉限
界時間γで整理すると、γ=α/D×β×(T0−T1)
0.1/T0に書き換えられる。低温鋳造の実現には0.2
0℃/分以下の降温速度αが必要であるので、α=0.
20を代入し比例係数Dを実績値から定めることにより
前掲の式(1)が得られる。このように、式(1)で定
義される空炉限界時間γに至る前のタンディッシュを使
用して高炭素低合金鋼を連続鋳造するとき、連鋳期間中
に過熱度が10〜25℃の温度範囲に維持され、安定し
た低温鋳造が可能になった。得られた鋳片も、偏析度が
低位に抑えられ、清浄度の高いものであった。
し易い合金成分を含む高炭素低合金鋼を低温鋳造するこ
とによって偏析を抑制する際、前回鋳造で昇温したタン
ディッシュの保有熱を高炭素低合金鋼の保温及び降温防
止に有効活用している。そのため、別途の加熱機構の付
設や冷却材添加による温度調節を必要とすることなく、
高炭素低合金鋼の過熱度が低温鋳造に必要な温度範囲に
維持され、ノズル閉塞等のトラブルなしに安定した低温
鋳造が可能になる。
の過熱度の時間変化を示したグラフ
の降温速度に及ぼす影響を示したグラフ
が高炭素低合金鋼の降温速度に及ぼす影響を示したグラ
フ
が高炭素低合金鋼の降温速度に及ぼす影響を示したグラ
フ
Claims (2)
- 【請求項1】 C:0.9〜1.3重量%,Cr:1.
0〜6.0重量%を含む低合金鋼溶鋼を過熱度10〜2
5℃で連続鋳造する際、該低合金鋼溶鋼より鋳造温度が
高い鋼種の連続鋳造時に加熱されたタンディッシュを高
温状態のまま使用し、平均流量1.3〜1.5トン/分
の低吐出流量で前記低合金溶鋼を連続鋳造することを特
徴とする低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方法。 - 【請求項2】 低合金鋼溶鋼の連続鋳造に先立つ鋼種の
鋳造温度をT0(℃),鋳造時間をβ(分)とし、前記
低合金鋼溶鋼の鋳造温度をT1(℃)とするとき、式
(1)で定義されるタンディッシュの空炉限界時間γ
(分)に達する前に前記低合金鋼溶鋼を連続鋳造する請
求項1記載の低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方
法。 γ=50.5×β×(T0−T1)0.1/T0 ・・・・(1) ただし、鋳造時間βが200分を超えるとき、β=20
0として空炉限界時間γを算出する。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24992599A JP4066116B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24992599A JP4066116B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001071098A true JP2001071098A (ja) | 2001-03-21 |
JP4066116B2 JP4066116B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=17200230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24992599A Expired - Lifetime JP4066116B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 低偏析度が要求される鋼種の低温鋳造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4066116B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102764870A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-11-07 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种低合金钢连铸坯的质量改进方法 |
CN112276027A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-29 | 阳春新钢铁有限责任公司 | 一种螺纹钢低过热度的浇铸工艺 |
CN112872307A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-01 | 日照钢铁控股集团有限公司 | 一种高碳钢45Mn直接开浇的生产方法 |
-
1999
- 1999-09-03 JP JP24992599A patent/JP4066116B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102764870A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-11-07 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种低合金钢连铸坯的质量改进方法 |
CN112276027A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-29 | 阳春新钢铁有限责任公司 | 一种螺纹钢低过热度的浇铸工艺 |
CN112872307A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-01 | 日照钢铁控股集团有限公司 | 一种高碳钢45Mn直接开浇的生产方法 |
CN112872307B (zh) * | 2021-02-26 | 2022-07-26 | 日照钢铁控股集团有限公司 | 一种高碳钢45Mn直接开浇的生产方法 |
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JP4066116B2 (ja) | 2008-03-26 |
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