JP2001071102A - 鋼鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、線棒鋼の素材とする鋳片を連続鋳造
するに当たり、該鋳片の中心偏析や空隙を従来に比べて
低減し、且つ圧延された鋼材に欠陥を生じさせない鋼鋳
片の連続鋳造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】水冷鋳型から抜け出た同一鋼種で、且つ内
部が不完全凝固状態の鋼鋳片を、二次冷却帯を通過させ
た後、一対のピンチロールで軽圧下を加えて冷却し、完
全な凝固体とする鋼鋳片の連続鋳造方法において、前記
不完全凝固状態の程度を固相率ｆｓで評価すると共に、
該固相率ｆｓを鋼鋳片の二次冷却速度、移動速度の変更
で調整して、該鋼鋳片が前記一対のピンチロールに到達
した時の該固相率を下記範囲のいずれかに収め、該範囲
に対応して予め定めた圧下率で軽圧下する。ｆｓ＝０．
５５〜０．６０、ｆｓ＝０．６０超え〜０．６５、ｆｓ
＝０．６５超え〜０．８０

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼鋳片の連続鋳造
方法に係わり、詳しくは、水冷鋳型から抜き出して二次
冷却した半凝固状態の鋼鋳片に、さらに軽圧下を施し、
健全な内部組織（マクロ組織）を有する凝固体とする技
術である。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼を連続的に鋳造するには、タンディ
ッシュ、水冷鋳型、冷却水噴射ノズル群及び鋳片の引抜
き装置（各種ローラ群）等を備えた連続鋳造機を使用す
る。その鋳造状況を、図３の湾曲型連続鋳造機の例で説
明する。まず、タンディッシュ１内の溶鋼２が水冷鋳型
３に鋳込まれ、該鋳型３の壁面と接触する部分が冷却、
凝固して製造目標である鋼鋳片４（以下、単に鋳片とい
う）のサイズにほぼ成形される。この鋳片４の内部はま
だ未凝固であるので、その後に二次冷却帯５と称する水
噴射ノズル群を通過させて冷却し、さらに引抜き装置
（ローラ群）６上で冷却させることで、完全な凝固体と
する。従って、得られた鋳片４は、冷却状態に応じて種
々の内部状態（成分偏析、結晶組織、気孔等）を呈する
ことになる。この鋳片４の内部状態は、内部組織あるい
はマクロ組織と称され、適正なものとしては、成分偏析
や空隙がなく、できるだけ均一な結晶粒からなっている
ことが好ましい。これらの内部組織は、該鋳片４を後に
圧延して鋼板、鋼材等の製品にした際に、それらの品質
に重大な影響を与えるからである。特に、近年は、線棒
鋼のユーザから内部組織の改善が強く要望されている。

【０００３】そこで、鋳片４の内部組織を改善するた
め、二次冷却帯５より後流側で該鋳片に圧下を加えなが
ら、凝固させるようにしている。この圧下については、
従来より多くの技術が開発され、移動中の鋳片４を支え
るピンチロール７等を利用した軽圧下、別途プレス方式
の金型を使用する強圧下（例えば、連続鍛圧装置）が実
用化されている。これらの技術を用いれば、ある程度中
心偏析が改善され（連続鍛圧の場合は飛躍的に改善）、
空隙等も消失する。ところが、図２に示すような半凝固
状態で圧下を行なうと、液相−固相界面９（該界面の先
端を固相線１４のクレータエンド１２、液相から凝固物
が析出始める位置を液相線１３といい、その先端を液相
線のクレータエンド１１という）において、割れ１０を
発生することが多い。この割れ１０に、不純物の濃化し
た溶鋼が入り込み凝固すると、やはり成分偏析を有する
鋳片となる。また、割れ１０が再融着することなく、凝
固してしまった欠陥も発生する。さらに、上記の強圧下
（例えば、連続鍛圧法）を用いると、大幅にコストが上
るので、線棒鋼の素材としての鋳片に対しては、軽圧下
の方が望ましい。

【０００４】そこで、軽圧下を採用し、前記割れに対し
て有用な技術が、特公昭５９−１６８６２号公報に開示
された。それは、「溶融金属の連続鋳造における二次冷
却帯に続く引抜き工程において、一対若しくは複数対の
圧下ロールにより鋳片の液相線クレータエンドと固相線
のクレータエンドとの間を定常引抜き過程で一対のロー
ル当たりの圧下率が１．５％以下で定常引抜き過程を連
続的に圧下する」ものである。つまり、未凝固鋳片のク
レータエンド近傍では、凝固界面のデンドライト樹枝間
に不純物の濃化した溶鋼が入り込み、成分偏析や空隙
（センタポロシティという）を生じるが、かかる溶鋼の
浸入を上記した圧下率１．５％程度の軽圧下で防止する
のである。

【０００５】しかしながら、この技術を用いても、線棒
鋼ユーザの厳しい要求を満足する内部組織を得ることが
難しかった。特に、液相線１３のクレータエンド１１と
固相線１４のクレータエンド１２との間を一対の圧下ロ
ールのみで圧下した場合には、かなり目標とする内部組
織から外れたものになった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、線棒鋼の素材とする鋳片を連続鋳造するに当た
り、該鋳片の中心偏析や空隙を従来に比べて低減し、且
つ圧延された鋼材に欠陥を生じさせない鋼鋳片の連続鋳
造方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、前記特公昭５９−１６８６２号公報記載の
従来技術を見直し、その問題点を改善することで本発明
を完成させた。

【０００８】すなわち、本発明は、水冷鋳型から抜け出
た同一鋼種で、且つ内部が不完全凝固状態の鋼鋳片を、
二次冷却帯を通過させた後、一対のピンチロールで軽圧
下を加えて冷却し、完全な凝固体とする鋼鋳片の連続鋳
造方法において、前記不完全凝固状態の程度を固相率ｆ
ｓで評価すると共に、該固相率ｆｓを鋼鋳片の二次冷却
速度、移動速度の変更で調整して、該鋼鋳片が前記一対
のピンチロールに到達した時の該固相率を下記範囲のい
ずれかに収め、該範囲に対応して予め定めた圧下率で軽
圧下することを特徴とする鋼鋳片の連続鋳造方法であ
る。

【０００９】ｆｓ＝０．５５〜０．６０ ｆｓ＝０．６０超え〜０．６５ ｆｓ＝０．６５超え〜０．８０ また、本発明は、前記圧下率を、鋼鋳片の鋼種に応じて
０．６〜２．７％の範囲から選択することを特徴とする
鋼鋳片の連続鋳造方法である。

【００１０】本発明によれば、鋼鋳片の凝固状態、具体
的には固相率ｆｓをほぼ類似した範囲内で軽圧下する
か、あるいは固相率が異なる時には、適切で、且つ異な
る圧下率で軽圧下するようにしたので、目標とする結晶
組織を有する鋼鋳片が得られるようになった。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯を
交え、本発明の実施の形態について説明する。

【００１２】まず、発明者は、前記の従来技術を見直し
た。その結果、従来技術のように、液相線１３のクレ−
タエンド１１と固相線１４のクレータエンド１２との間
で軽圧下しても、鋳片４は移動しているので、一対の圧
下ロールのみを用いたのでは僅かな時間しか圧下され
ず、希望するような内部組織の鋳片にならないことが多
いと結論した。また、従来技術では、一対の圧下ロール
のみに、鋳片４の圧下したい部分を位置ずけることが非
常に難しいという問題もある。さらに、従来技術では、
定常引抜き過程で圧下する制限を定めているが、液相線
１３のクレ−タエンド１１と固相線１４のクレータエン
ド１２との間の鋳片は、液相線１３と固相線１４のどち
らに近いかで凝固状態が大きく異なるので（図２参
照）、同一鋼種の鋳片を凝固状態が異なった位置で、し
かも短い時間で軽圧下しても、鋳片毎に内部組織は同様
になり難いと確信した。

【００１３】一方、現在の鋳片凝固状態の制御技術は、
二次冷却帯での冷却速度、移動速度等を変更するもので
あるが、鋳片４が軽圧下するロール等の位置へ到達した
時の凝固状態をピンポイントで目標値に合わせることが
難しい。そこで、発明者は、同一鋼種の溶鋼を連続鋳造
する際には、ほぼ類似した凝固状態で圧下するか、ある
いは凝固状態が大きく異なるなら圧下率を適切にする必
要があると考えた。そして、凝固状態を固相率ｆｓ（凝
固中の鋳片が有する固体と液体の量比であり、液相線の
クレ−タエンドで０．５，固相線のクレータエンドで
１．０である）で評価し、この考えを前記した実施形態
の本発明に具現化したのである。

【００１４】具体的には、同一鋼種の溶鋼を図１に示す
連続鋳造機で鋳造する際に、鋳片４が一対の圧下機能８
を備えたピンチロール７の位置に到達する前に、タンデ
ィッシュ１内での溶鋼２の温度差に基づき、二次冷却帯
５での冷却水温度、水量、鋳片４の移動速度を変更し
て、到達時の固相率をある程度の範囲（例えば、ｆｓ＝
０．５５〜０．６０）に収まるように制御する。この程
度の範囲内に収まっている限りは、凝固状態がほぼ類似
しているので、予め定めた同一の圧下率（例えば、２．
０％）で軽圧下を続ける。ところが、何らかの原因で制
御が上手くいかず（例えば、鋳込み中のタンディッシュ
１内の溶鋼温度が低下）、前記圧下機能８を備えたピン
チロール７へ到達時の固相率が、ｆｓ＝０．６０超え〜
０．６５とかｆｓ＝０．６５超え〜０．８０に外れてし
まうことがある。この場合には、本発明では、各固相率
の範囲で良好な内部組織を得ることの可能な圧下率に変
更して軽圧下するのである。なお、各固相率の範囲で良
好な内部組織を得ることの可能な圧下率は、予め試験操
業や従来の操業データ等で求めておけば良い。また、そ
の圧下率は、本発明が軽圧下技術であることから、いず
れの鋼種でも０．６〜２．７％の範囲に制限することに
した。０．６％未満では圧下の効果が認められず、２．
７％超えでは過剰圧下になり、良い内部組識が得られな
いからである。さらに、前記圧下機能８を備えたピンチ
ロール７へ到達時の固相率は、鋳片４の表面温度をその
移動ラインに沿って測定することで検出される。

【００１５】

【実施例】図１に示すように、ピンチロールのうち一対
のみが圧下機能８を備えた湾曲型連続鋳造機で，サイズ
が厚み３００ｍｍ，幅４００ｍｍの鋳片４を本発明に係
る方法で試験的に製造した。その際、別途従来の製造方
法（特公昭５９−１６８６２号公報記載）による試験製
造も行い、両者の結果を比較した。なお、１チャージの
溶鋼量は、１８０トンでる。また、本発明の実施に際し
ては、水冷鋳型３からの引抜き速度（移動速度）は０．
７１〜０．７４ｍ／ｍｉｎ，二次冷却帯５での冷却水量
は０．４０リットル／ｋｇで変更し、圧下機能８を備え
たピンチロール７へ到達時の鋳片４の固相率を制御し
た。各鋼種における鋳造中の固相率及び圧下率の変更状
況を、それぞれの鋼種が１チャージ分の溶鋼を鋳造する
場合の値で、表１に示す。表１より、固相率の制御が比
較的良好で、１領域の固相率範囲で鋳造できた場合と、
制御が不良で複数領域の固相率範囲で鋳造した場合のあ
ることが明らかである。

【００１６】

【表１】

【００１７】これら試験製造で得た鋳片は、すべて断面
の内部組織（成分偏析、気孔、割れ等の存在）が調査さ
れ、結果を一括して表２に示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】表２より、本発明に係る鋳造方法によれ
ば、従来の方法に比べて内部組織の優れた鋼鋳片を製造
できることが明らかである。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、中心
偏析や空隙を従来に比べて低減し、且つ圧延された鋼材
に欠陥を生じさせない鋼鋳片の連続鋳造が可能となる。
その結果、線棒鋼用素材を安定して供給できるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造方法の実施に用いた湾曲型連
続鋳造機の縦断面を示す図である。

【図２】従来の鋳造方法で鋳片に発生する割れを示す図
である。

【図３】従来の鋳造方法で用いた湾曲型連続鋳造機の縦
断面を示す図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 溶鋼 ３ 水冷鋳型（鋳型） ４ 鋼鋳片（鋳片） ５ 二次冷却帯 ６ 引抜き装置（ローラ群） ７ ピンチロール ８ 圧下機能 ９ 液相―固相界面 １０ 割れ １１ 液相線の先端（クレータエンド） １２ 固相線の先端（クレータエンド） １３ 液相線 １４ 固相線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 寛 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4E004 MC07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷鋳型から抜け出た同一鋼種で、且つ
   内部が不完全凝固状態の鋼鋳片を、二次冷却帯を通過さ
   せた後、一対のピンチロールで軽圧下を加えて冷却し、
   完全な凝固体とする鋼鋳片の連続鋳造方法において、 前記不完全凝固状態の程度を固相率ｆｓで評価すると共
   に、該固相率ｆｓを鋼鋳片の二次冷却速度、移動速度の
   変更で調整して、該鋼鋳片が前記一対のピンチロールに
   到達した時の該固相率を下記範囲のいずれかに収め、該
   範囲に対応して予め定めた圧下率で軽圧下することを特
   徴とする鋼鋳片の連続鋳造方法。 ｆｓ＝０．５５〜０．６０ ｆｓ＝０．６０超え〜０．６５ ｆｓ＝０．６５超え〜０．８０
2. 【請求項２】 前記圧下率を、鋼鋳片の鋼種に応じて
   ０．６〜２．７％の範囲から選択することを特徴とする
   請求項１記載の鋼鋳片の連続鋳造方法。