JP2001212610A

JP2001212610A - 連続鋳造鋳片の直送圧延方法

Info

Publication number: JP2001212610A
Application number: JP2000021093A
Authority: JP
Inventors: Mikio Suzuki; 幹雄鈴木; Hiroshi Awajiya; 浩淡路谷; Shinji Mitao; 眞司三田尾
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】表面性状に優れた鋼板の製造を可能とする連
続鋳造鋳片の直送圧延方法を確立する。【解決手段】連続鋳造機で鋳造された高温の鋳片を熱
間圧延するか、又は、連続鋳造機で鋳造された高温の鋳
片を加熱炉に装入して加熱後に熱間圧延するか、何れか
の方法で鋼板を製造する連続鋳造鋳片の直送圧延方法に
おいて、連続鋳造機での鋳造中又は鋳造直後の、その表
面温度が９００℃以上の鋳片１を酸素富化雰囲気４中で
酸化させて、鋳片表層部に酸化層を形成させ、この酸化
層を除去した後に熱間圧延する。その際、酸化層の厚み
を１ｍｍ以上とすること、及び、酸素富化雰囲気中の酸
素濃度を５０％以上とすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機により
鋳造された無手入れの高温鋳片を直接、あるいは表面温
度を中心温度と同じにする程度の保温・加熱を行った後
に熱間圧延するか、又は、連続鋳造機により鋳造された
無手入れの高温鋳片を加熱炉に装入して加熱した後に熱
間圧延するか、何れかの方法（本発明ではこれらをまと
めて「直送圧延」と定義する）で鋼板を製造する直送圧
延方法に関し、詳しくは、表面性状に優れた鋼板を製造
することができる直送圧延方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造鋳片の表層部には、縦割れ、横
割れ、ノロカミ、ブローホール等の表面欠陥があり、例
えば特開昭６１−２６４１３５号公報や特開昭６２−３
４６０２号公報に開示されるように、連続鋳造鋳片を直
送圧延して鋼板を製造する場合、鋳片にはこれらの表面
欠陥が無いことが必要であり、そのため、表面欠陥を回
避する様々な手段を用いて直送圧延が実施されている。

【０００３】具体的な対策例として、縦割れは鋳型内の
冷却速度を低下すると減少することが知られており、鋳
型内での抜熱を少なくするモールドパウダーが開発さ
れ、縦割れ防止に効果をあげている。横割れは鋳片表面
温度を鋼の脆化温度範囲外の８５０℃以上に保持して連
続鋳造機の矯正帯を通過させることで防止可能であり、
二次冷却強度及び鋳片引き抜き速度の制御により８５０
℃以上の表面温度を確保して横割れが防止されている。
ノロカミの低減にはモールドパウダーの性状を最適化す
ると共に鋳型内の溶鋼流動を制御することが必要であ
り、鋳造条件毎にその条件に合致するモールドパウダー
が開発され、又、電磁力を用いた鋳型内溶鋼の流動制御
が行われ、ノロカミ低減に効果をあげている。ブローホ
ールは浸漬ノズル内に吹き込まれるＡｒに起因して発生
するため、Ａｒの吹き込み流量を必要最低限に制御して
その発生を抑えている。このような対策を積み上げ実施
することで直送圧延が実用化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記対
策を実施しても直送圧延により製造された鋼板の表面品
質は再加熱材に比べて劣る。ここで再加熱材とは、常温
まで冷却した鋳片を無手入れのまま加熱炉に装入して圧
延温度まで加熱し、次いで、圧延して製造した鋼板であ
る。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、表面性状に優れた鋼板の製造
を可能とする連続鋳造鋳片の直送圧延方法を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために、直送圧延により製造された鋼板の表
面品質が再加熱材に比べて劣る原因を調査した。図１は
鋳片表面に発生した縦割れの長さと深さとの関係を示す
図である。図１に示すように、長さが２０ｍｍ以下の縦
割れはその深さが１ｍｍ以下であることが分かった。
又、鋳片に発生する縦割れの長さ分布を調査した結果、
発生する縦割れの９０〜９５％は長さ２０ｍｍ以下であ
ることも分かった。即ち、鋳片に存在する縦割れのほと
んどは、鋳片表面から１ｍｍ以内に存在することが分か
った。同様に、ノロカミ及びブローホールの調査結果で
も、これら表面欠陥の大半は鋳片表面から１ｍｍ以内に
存在することが分かった。

【０００７】これらの結果から、直送圧延により製造さ
れた鋼板の表面品質が再加熱材に比べて劣る原因は、鋳
片表層部に存在する縦割れ、ノロカミ、ブローホール等
の表面欠陥であり、これらの欠陥の大半は鋳片表面から
１ｍｍ以内に存在しており、従って、鋳片表層部１ｍｍ
の範囲に存在する表面欠陥を除去すれば、圧延後の鋼板
表面性状は飛躍的に向上するという知見を得た。

【０００８】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、第１の発明に係る連続鋳造鋳片の直送圧延方法は、
連続鋳造機で鋳造された高温の鋳片を熱間圧延するか、
又は、連続鋳造機で鋳造された高温の鋳片を加熱炉に装
入して加熱後に熱間圧延するか、何れかの方法で鋼板を
製造する連続鋳造鋳片の直送圧延方法において、連続鋳
造機での鋳造中又は鋳造直後の、その表面温度が９００
℃以上の鋳片を酸素富化雰囲気中で少なくとも３０秒間
以上酸化させて、鋳片表層部に酸化層を形成させ、この
酸化層を除去した後に熱間圧延することを特徴とするも
のである。

【０００９】第２の発明に係る連続鋳造鋳片の直送圧延
方法は、第１の発明において、前記酸化層厚みを１ｍｍ
以上とすることを特徴とするものである。

【００１０】第３の発明に係る連続鋳造鋳片の直送圧延
方法は、第１の発明又は第２の発明において、前記酸素
富化雰囲気中の酸素濃度を５０％以上とすることを特徴
とするものである。

【００１１】第４の発明に係る連続鋳造鋳片の直送圧延
方法は、第３の発明において、前記酸素富化雰囲気中で
酸化させる際に、鋳片表面温度（Ｔｓ）と酸素富化雰囲
気中の酸素濃度（％Ｏ₂ ）との関係を（１）式の範囲内
に制御することを特徴とするものである。Ｔｓ＞1000− 2×［（％Ｏ₂ ）−50］…（１）

【００１２】鋳片表層部を急速に酸化させることで、縦
割れ先端部の酸化層厚みは縦割れの無い健全部の酸化層
厚みとほとんど同一になる。従って、鋳片表面から少な
くとも１ｍｍの範囲を急速に酸化させ、例えば熱間圧延
開始時のスケールブレーカーを用いてこの酸化層を除去
することにより、縦割れを始め、表面から１ｍｍ以内に
存在する表面欠陥はこの酸化層と共に除去され、圧延後
には欠陥が極めて少ない鋼板が製造される。しかし、空
気で酸化させるように酸化速度が遅い場合には、鋳片表
面の健全部では酸化層厚みは薄くなるが、割れ部では割
れ内部に酸化層が形成され、割れの先端部には粒状酸化
物が形成される。この場合、割れ先端部の粒状酸化物は
除去されず、圧延すると表面欠陥になる。

【００１３】そこで、鋳片表面から１ｍｍの範囲を粒状
酸化物を形成させずに酸化させる条件を試験により求め
た。試験は、炭素濃度が０．０８ｗｔ％、マンガン濃度
が１．２ｗｔ％の炭素鋼の試験片を用い、雰囲気制御可
能な加熱炉中に試験片を装入して、加熱温度、雰囲気中
の酸素濃度、及び酸化時間を変化させ、試験片表層部に
生成する酸化層の厚み及び粒状酸化物形成の有無を測定
した。試験は先ず不活性ガス雰囲気中で試験片を試験温
度まで加熱しておき、ある瞬間不活性ガス雰囲気から酸
素富化雰囲気に切り替え、所定時間経過した時点で再び
不活性ガス雰囲気にし、その後冷却して行った。

【００１４】図２は、酸化時間を６０秒間とした時の、
加熱温度と酸化層厚みとの関係を調査した結果を示す図
である。図２で明らかなように、雰囲気中の酸素濃度が
高くなると共に酸化層厚みが増大し、加熱温度が１００
０℃以下で６０秒の酸化時間では、酸素濃度が５０％以
上の酸素富化雰囲気で１ｍｍの酸化層を形成させること
ができた。換言すれば、鋳片表面温度が１０００℃以下
の条件で６０秒以内に１ｍｍ厚みの酸化層を形成しよう
とすると、雰囲気中の酸素濃度は５０％以上にする必要
がある。

【００１５】このようにして加熱温度、雰囲気中の酸素
濃度、及び酸化時間を変化させ、１ｍｍの酸化層を形成
させるための条件を求めた。その結果、雰囲気中の酸素
濃度が１００％の場合には加熱温度が９００℃で３０秒
間の酸化、雰囲気中の酸素濃度が５０％の場合には加熱
温度が９８０℃で６０秒の酸化を施せば良いことが分か
った。即ち、１ｍｍの酸化層を形成させるために必要な
酸化時間は、雰囲気中の酸素濃度及び加熱温度により変
化することが分かった。

【００１６】又、粒状酸化物の調査結果では、空気で酸
化させた場合には何れの場合も粒状酸化物が発生した
が、酸素濃度が４０％以上の酸素富化雰囲気では、加熱
温度に依存するものの、粒状酸化物を発生させずに酸化
させることが可能であることが分かった。

【００１７】本発明では、酸素濃度が空気中濃度よりも
富化された雰囲気中で、表面温度が９００℃以上の鋳片
を酸化させるので、鋳片表層部は急激に酸化され、鋳片
表層部に縦割れが存在しても、割れ先端部に粒状酸化物
が形成されることがない。そして、この酸化層を除去し
てから熱間圧延を行うので、縦割れを始め、表層部に存
在する表面欠陥はこの酸化層と共に除去され、表面欠陥
の無い鋼板の製造が可能となる。

【００１８】その際、酸化層の厚みを１ｍｍ以上とする
ことで、鋳片表層部に存在する大半の表面欠陥を除去す
ることが可能となり、表面性状に優れた鋼板を製造する
ことができる。又、酸素富化雰囲気中の酸素濃度を５０
％以上とすることで、酸化層を迅速に形成させることが
できると共に、粒状酸化物の形成を防止することができ
る。更に、後述する実施例で示すように、酸素富化雰囲
気中の酸素濃度を５０％以上とし、且つ、酸素富化雰囲
気中で酸化させる時の鋳片表面温度（Ｔｓ）と酸素富化
雰囲気中の酸素濃度（％Ｏ₂ ）との関係を、前記（１）
式の範囲内に制御することで、安定して１ｍｍ以上の酸
化層を形成させることができ、表面性状に優れた鋼板を
安定して製造することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。図３は、本発明の実施の形態の例を示す図であ
って、スラブ連続鋳造機の側面概要図である。

【００２０】図３に示すように、浸漬ノズル５を介して
鋳型６内に鋳造された溶鋼は、鋳型６内で冷却されて凝
固殻３を形成し、内部に未凝固相２を有する鋳片１とし
て、鋳型６の下方に設けたサポートロール７、ガイドロ
ール８、及びピンチロール９に支持されつつ、ピンチロ
ール９の駆動力により鋳型６の下方に連続的に引き抜か
れる。鋳片１は、これらのロールを通過する間、水スプ
レー又はエアーミストスプレーから構成される二次冷却
帯（図示せず）で冷却され、凝固殻３の厚みを増大し
て、やがて内部までの凝固を完了する。

【００２１】連続鋳造機の引き抜き方向下流側には、複
数のガイドロール８及びピンチロール９をその内部に収
容可能なチャンバー型の酸素富化雰囲気帯４が設けられ
ており、酸素富化雰囲気帯４にはその内部に酸素富化気
体を吹き込む配管（図示せず）が取り付けられている。
用いる酸素富化気体は、酸素濃度が４０％以上であれば
酸素濃度は幾らでも良いが、前述したように、迅速に鋳
片１の表層部を酸化させるために酸素濃度は５０％以上
とすることが好ましい。酸素富化気体の酸素濃度は高い
程良く、従って純酸素であっても良い。又、鋳片１の酸
化速度を高めるために、予熱した酸素富化気体を用いて
も良い。

【００２２】酸素富化雰囲気帯４に入る前の鋳片１の表
面温度は９００℃以上にする必要があり、そのため、二
次冷却強度及び鋳片引き抜き速度を変更した試験を予め
実施し、この条件を満足する鋳造条件を把握しておくこ
とが必要である。

【００２３】酸素富化雰囲気帯４の鋳造方向長さは、１
ｍｍの酸化層厚みを確保するために、鋳片１が少なくと
も３０秒間は酸化されるだけの長さを有する必要があ
る。従って、計画する鋳片引き抜き速度の最高速度に基
づき酸素富化雰囲気帯４の鋳造方向長さを決めておけば
良い。但し、鋳片引き抜き速度は鋳片１の幅や厚みによ
って変更されるので、鋳片引き抜き速度が前記最高速度
に比べて大幅に遅くて酸化時間が長くなり、鋳片表層部
の酸化による歩留まりロスが懸念される場合には、酸素
富化雰囲気帯４を鋳造方向に複数個の部屋に分割してお
き、必要な酸化時間を確保するだけの部屋に酸素富化気
体を吹き込み、不必要な部屋への酸素富化気体の吹き込
みを停止しても良い。

【００２４】又、鋳片１の表層部に１ｍｍ以上の酸化層
を確実に形成させるために、酸素濃度が５０％以上の酸
素富化気体を用いると共に、酸化時間が６０秒以上とな
るように酸素富化雰囲気帯４の鋳造方向長さを定め、且
つ、鋳片表面温度（Ｔｓ）と酸素富化雰囲気帯４の酸素
濃度（％Ｏ₂ ）との関係を前記（１）式の範囲内に制御
することが好ましい。この場合、具体的には酸素富化雰
囲気帯４の入側の鋳片表面温度（Ｔｓ）を測定して、酸
素富化気体の酸素濃度（％Ｏ₂ ）を（１）式の範囲内に
制御すれば良い。

【００２５】このようにして鋳片１の表層部に厚み１ｍ
ｍ以上の酸化層を形成させ、連続鋳造機の後段に設けた
同調カッター（図示せず）で所定の長さに切断する。次
いで、鋳片１の表面欠陥を除去しないまま、鋳片１を直
接熱間圧延機に搬送して熱間圧延するか、又は、鋳片１
を直接加熱炉に装入して所定温度まで加熱した後、熱間
圧延する。熱間圧延開始時のスケールブレーカーにより
形成された酸化層は除去され、酸化層と共に微細な表面
欠陥も除去される。尚、鋳片１を直接熱間圧延機に搬送
して圧延する際、熱間圧延機で圧延する前に必要に応じ
て表面温度を中心温度と同じにする程度の保温・加熱を
行っても、又、同調カッターの切断時に形成されるバリ
を除去しても良い。熱間圧延機がスケールブレーカーを
具備していない場合には、連続鋳造機と熱間圧延機との
間にスケールブレーカーを配置して、熱間圧延前に形成
した酸化層を除去する必要がある。

【００２６】圧延された鋼板表面には鋳片１の表面欠陥
に起因する表面疵は極めて少なく、再加熱材と同等であ
る良好な表面性状を有する鋼板の直送圧延による製造が
可能となる。

【００２７】尚、上記説明では酸素富化雰囲気帯４が連
続鋳造機の下流側に設置されているが、酸素富化雰囲気
帯４の設置場所はこれに限るものではなく、同調カッタ
ーで切断された鋳片１を対象とする位置に設置しても良
い。この場合、鋳片１の表面温度を９００℃以上に確保
するため、加熱炉や保温炉を設けて鋳片１を加熱又は保
温した後、酸素富化雰囲気帯に装入しても良い。

【００２８】

【実施例】図３に示すスラブ連続鋳造機を用い、酸素富
化雰囲気帯に入る前の鋳片表面温度、及び酸素富化雰囲
気帯の酸素濃度を変化させて鋳造したスラブ鋳片を熱間
圧延機に搬送して直ちに圧延し、圧延した熱延コイルの
表面疵発生状況を調査した。一部鋳片は鋳造後常温まで
空冷し、鋳片表層部の酸化層を調査した。用いた連続鋳
造機は、鋳型直下に２．８ｍの垂直部を有し、それに続
く湾曲部の半径が１０ｍである垂直曲げ型のスラブ連続
鋳造機である。酸素富化雰囲気帯を鋳型内溶鋼湯面から
３５〜４０ｍの範囲に設置し、炭素濃度が０．０８〜
０．１０ｗｔ％の中炭素鋼を、厚み２５０ｍｍ、幅１６
００ｍｍの鋳片として引き抜き速度２．０ｍ／ｍｉｎで
鋳造した。この条件では酸素富化雰囲気帯における酸化
時間は２．５分となる。

【００２９】酸素富化雰囲気帯に入る前の鋳片表面温度
を二次冷却の調整により７８０〜１１１０℃の範囲に変
化させ、又、酸素富化雰囲気帯の酸素濃度を１００％
（純酸素）、８０％、６０％、５０％、４０％に変化さ
せた。比較のために酸素富化雰囲気帯を空気雰囲気とし
た試験も実施した。

【００３０】空冷した鋳片の酸化層の調査結果から、鋳
片表面温度が９００℃未満では酸化が少なく、９００℃
以上で酸化が進行し、１０００℃以上では急激に酸化さ
れることが分かった。又、酸素濃度を上げると酸化速度
が増大することも分かった。

【００３１】鋳片表面割れ先端部の粒状酸化物の調査結
果では、空気で酸化させた試験の全部と酸素濃度が４０
％の試験の一部に、鋳片表面割れの内部に酸化スケール
が形成して、その周囲に粒状酸化物が形成されているこ
とが確認できた。この場合、酸化層を除去しても粒状酸
化物は除去できなかった。酸素濃度が５０％以上の場合
には、何れの場合も酸化速度が速いため、粒状酸化物と
表層部の酸化層とは一体になり、酸化層を除去した後に
は粒状酸化物は全く見られなかった。

【００３２】図４及び図５は、熱延コイルの表面疵発生
頻度と酸素富化雰囲気帯に入る前の鋳片表面温度及び酸
素富化雰囲気の酸素濃度との関係を調査した結果を示す
図である。図４及び図５から明らかなように、鋳片表面
温度が高くなると共に熱延コイルの表面疵が低下するこ
とが分かる。又、空気で酸化させた場合には、何れの場
合も熱延コイルの疵を防止することができなかった。

【００３３】図６は、これらの結果を用いて熱延コイル
の表面疵発生の有無について、酸素富化雰囲気帯に入る
前の鋳片表面温度（Ｔｓ）と雰囲気中の酸素濃度（％Ｏ
₂ ）とで整理した結果を示す図である。図６に示すよう
に、雰囲気中の酸素濃度（％Ｏ₂ ）が５０％以上の条件
では、熱延コイルの表面疵発生の境界線として下記
（２）式が求められ、従って、熱延コイルの表面疵を防
止するためには前記（１）の範囲内に表面温度（Ｔｓ）
と雰囲気中の酸素濃度（％Ｏ₂ ）とを制御すれば良いこ
とが分かった。Ｔｓ＝1000− 2×［（％Ｏ₂ ）−50］…（２）

【００３４】

【発明の効果】本発明では、連続鋳造鋳片の表層部を酸
素富化雰囲気中で酸化させて酸化層を形成させ、この酸
化層を除去してから熱間圧延するので、鋳片の微細な表
面欠陥が酸化層と共に除去され、表面欠陥の少ない鋼板
を安定して直送圧延で製造することが可能となり、工業
上有益な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳片表面に発生した縦割れの長さと深さとの関
係を示す図である。

【図２】雰囲気中の酸素濃度を変更して、加熱温度と酸
化層厚みとの関係を調査した結果を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の例を示す図であって、ス
ラブ連続鋳造機の側面概要図である。

【図４】熱延コイルの表面疵発生頻度と酸化時の鋳片表
面温度及び酸素富化雰囲気の酸素濃度との関係を調査し
た結果を示す図である。

【図５】熱延コイルの表面疵発生頻度と酸化時の鋳片表
面温度及び酸素富化雰囲気の酸素濃度との関係を調査し
た結果を示す図である。

【図６】熱延コイルの表面疵発生の有無について、鋳片
表面温度と雰囲気中の酸素濃度とで整理した結果を示す
図である。

【符号の説明】

１鋳片２未凝固相３凝固殻４酸素富化雰囲気帯５浸漬ノズル６鋳型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三田尾眞司東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4E002 AA04 AA05 AB03 BD02 BD08 BD09 BD10 CB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造機で鋳造された高温の鋳片を熱
間圧延するか、又は、連続鋳造機で鋳造された高温の鋳
片を加熱炉に装入して加熱後に熱間圧延するか、何れか
の方法で鋼板を製造する連続鋳造鋳片の直送圧延方法に
おいて、連続鋳造機での鋳造中又は鋳造直後の、その表
面温度が９００℃以上の鋳片を酸素富化雰囲気中で少な
くとも３０秒間以上酸化させて、鋳片表層部に酸化層を
形成させ、この酸化層を除去した後に熱間圧延すること
を特徴とする連続鋳造鋳片の直送圧延方法。
【請求項２】前記酸化層の厚みを１ｍｍ以上とするこ
とを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造鋳片の直送圧
延方法。
【請求項３】前記酸素富化雰囲気中の酸素濃度を５０
％以上とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の連続鋳造鋳片の直送圧延方法。
【請求項４】前記酸素富化雰囲気中で酸化させる際
に、鋳片表面温度（Ｔｓ）と酸素富化雰囲気中の酸素濃
度（％Ｏ₂ ）との関係を（１）式の範囲内に制御するこ
とを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造鋳片の直送圧
延方法。Ｔｓ＞1000− 2×［（％Ｏ₂ ）−50］…（１）