JP2002035895A - Continuous casting method of steel - Google Patents

Continuous casting method of steel

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JP2002035895A
JP2002035895A JP2000231207A JP2000231207A JP2002035895A JP 2002035895 A JP2002035895 A JP 2002035895A JP 2000231207 A JP2000231207 A JP 2000231207A JP 2000231207 A JP2000231207 A JP 2000231207A JP 2002035895 A JP2002035895 A JP 2002035895A
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Japan
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molten steel
nozzle
mold
meniscus
slab
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JP2000231207A
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Japanese (ja)
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Kenichi Shimizu
健一 清水
Nozomi Kawabe
望 河部
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fast continuous casting method capable of reducing surface cracking of a casted slab and avoiding abnormal occurrence of blow holes. SOLUTION: In this continuous casting method in which molten steel is supplied through a nozzle into a mold, s straight nozzle is used for the nozzle. A horizontal torque is given to the molten steel in a mold by electromagnetic agitation and the molten steel containing C of 0.3-2.0 mass % and S of 0.15-3.5 mass % is cast in a 1.0 m/min. or higher casting speed. Equiaxed crystal ratio within 10 mm from the surface of the casting slab is made 30% or higher.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は鋼の連続鋳造方法に
関し、さらに詳しくは高炭素鋼の高速連続鋳造法に関す
るものである。
The present invention relates to a continuous casting method for steel, and more particularly to a high-speed continuous casting method for high carbon steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】連続鋳造方法における鋳片の品質改良技
術としては、以下の技術が知られている。
2. Description of the Related Art The following techniques are known as techniques for improving the quality of cast slabs in a continuous casting method.

【0003】特願平11-247096号(未公開):モールド
内の凝固シェル厚みを制御することにより、表面割れを
低減する。
[0003] Japanese Patent Application No. 11-247096 (not disclosed): Reduces surface cracks by controlling the thickness of a solidified shell in a mold.

【0004】特開昭57-64458号公報:溶湯の注入温度
を制御することにより鋳造組織を等軸晶とし、割れの減
少およびブレークアウトの防止を達成する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-64458: The casting structure is made to be equiaxed by controlling the temperature at which the molten metal is injected to reduce cracks and prevent breakout.

【0005】特開昭57-75275号公報:モールド内に冷
却材を投入し電磁撹拌することにより、鋳片軸心部の等
軸晶を生成させて品質の優れた鋼を得る。
[0005] JP-A-57-75275: By introducing a coolant into a mold and performing electromagnetic stirring, an equiaxed crystal is formed at the axis of the slab to obtain steel of excellent quality.

【0006】特開平9-285855号公報:溶鋼の過熱度
(スーパーヒート)および2次冷却能をコントロールする
ことにより、鋳片表層の柱状晶層厚みを低減し、その結
果として表面割れを低減する。
JP 9-285855 A: Superheat degree of molten steel
By controlling (superheat) and secondary cooling capacity, the thickness of the columnar crystal layer on the surface layer of the slab is reduced, and as a result, surface cracks are reduced.

【0007】特開2000-61599号公報:浸漬ノズルから
の溶鋼吐出流に対して、電磁力により上向きの力を作用
させ、優れた表面品質および内部品質を得る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-61599: An upward force is applied by electromagnetic force to a molten steel discharge flow from an immersion nozzle to obtain excellent surface quality and internal quality.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のいずれ
の技術にも次のような問題があった。 表面疵を抑制する方法として、凝固シェルの厚みの不
均一性を抑えることは有効であるが、完全ではない。
However, each of the above techniques has the following problems. As a method of suppressing surface flaws, it is effective to suppress the unevenness of the thickness of the solidified shell, but it is not perfect.

【0009】凝固シェルの厚みを厚くし、シェル厚みの
不均一性を抑えても、表層の凝固組織が柱状晶主体の組
織であれば、柱状晶間で割れやすくなる可能性が高いか
らである。
This is because, even if the thickness of the solidified shell is increased and the unevenness of the shell thickness is suppressed, if the solidified structure of the surface layer is mainly composed of columnar crystals, there is a high possibility that the solidified shell is easily broken between the columnar crystals. .

【0010】溶鋼の過熱度(スーパーヒート)を低下
させること、またはモールド内に冷材を投入することは
等軸晶を優先的に生成させる一つの方法ではあるもの
の、鋳片表面の組織を柱状晶から等軸晶に変えることは
非常に難しい。
[0010] Although reducing the superheat of molten steel or introducing a cold material into a mold is one method of preferentially generating equiaxed crystals, the structure of the slab surface is columnar. It is very difficult to change from a crystal to an equiaxed crystal.

【0011】鋳片表面において等軸晶を優先的に生成さ
せるためには、メニスカス付近で有効な結晶核を十分に
供給し、かつ過冷度を大きくすることが必要である。し
かし、浸漬ノズルから流入する溶鋼の過熱度を低減する
だけでは上記の条件を満たすことは難しい。
In order to preferentially generate equiaxed crystals on the slab surface, it is necessary to sufficiently supply effective crystal nuclei near the meniscus and to increase the degree of supercooling. However, it is difficult to satisfy the above condition only by reducing the degree of superheat of the molten steel flowing from the immersion nozzle.

【0012】また、等軸晶の生成メカニズムは、中心部
に生成するものと、表面近傍に生成するものとでは大き
く違う。中心部の等軸晶は主にモールド内で成長する柱
状晶の先端が溶鋼の撹拌により分断されて結晶核とな
り、中心に集まって生成する。そのため、メニスカス近
傍の溶鋼温度が比較的高く、かつメニスカスおよびモー
ルド内の溶鋼の撹拌力が強い場合に生成しやすい。一
方、表面近傍の等軸晶は、メニスカス部の水冷銅壁(モ
ールド)で異質核生成によって生成した結晶核が壁面か
ら遊離するときにすぐに凝固シェルにトラップされるこ
とで生成する。そのため、メニスカス近傍の溶鋼温度が
低い場合で、しかもメニスカス近傍の溶鋼流動がある程
度小さい場合に生成しやすい。従って、このような矛盾
する条件を同時に満たすことが非常に難しい。
The mechanism of forming an equiaxed crystal is significantly different between that generated at the center and that generated near the surface. The equiaxed crystal at the center is formed mainly by the agitation of the molten steel, the tip of the columnar crystal growing in the mold being divided into crystal nuclei, and gathering at the center. Therefore, when the temperature of the molten steel near the meniscus is relatively high and the stirring force of the molten steel in the meniscus and the mold is strong, it is easily generated. On the other hand, equiaxed crystals near the surface are generated by trapping in the solidified shell immediately when the crystal nuclei generated by the generation of foreign nuclei on the water-cooled copper wall (mold) at the meniscus portion are released from the wall surfaces. Therefore, it is easily generated when the temperature of the molten steel near the meniscus is low, and when the flow of the molten steel near the meniscus is somewhat small. Therefore, it is very difficult to satisfy such contradictory conditions at the same time.

【0013】浸漬ノズルからの溶鋼流に上向きの力を
与えることによって、介在物の捕捉は向上するが、表面
割れなどの鋳造欠陥は反対に増加する。
Applying an upward force to the molten steel flow from the immersion nozzle improves inclusion capture, but increases casting defects such as surface cracks.

【0014】浸漬管から流入する溶鋼流はモールド内で
最も温度が高く、この溶鋼流をどのように流動させるか
がモールド内の温度分布を大きく決定する。表面割れは
メニスカス近傍での温度分布、すなわち実質的には溶鋼
流動に大きく影響され、温度が高いほど柱状晶組織が発
達し割れやすくなる。そのため、溶鋼流に上向きの力を
与えるように撹拌すると、モールド内の溶鋼温度が均一
化されやすく、メニスカス近傍での温度を下げることが
できない。
The molten steel stream flowing from the dip tube has the highest temperature in the mold, and how the molten steel stream is flowed largely determines the temperature distribution in the mold. Surface cracks are greatly affected by the temperature distribution near the meniscus, that is, substantially by the flow of molten steel. The higher the temperature, the more the columnar crystal structure develops and the easier it is to crack. Therefore, if the molten steel flow is stirred so as to give an upward force, the temperature of the molten steel in the mold tends to be uniform, and the temperature near the meniscus cannot be lowered.

【0015】電磁撹拌により鋳片表面部に等軸晶の生
成を促進させることが難しい。
It is difficult to promote the formation of equiaxed crystals on the surface of the slab by electromagnetic stirring.

【0016】モールド電磁撹拌により鋳片中心部の等軸
晶を優先的に生成させることは可能ではある。しかし、
割れの抑制に有効な等軸晶を鋳片表面部に増加させるた
めには、従来の電磁撹拌だけでは困難であり、実際には
メニスカス近傍の溶鋼温度および溶鋼流動を制御する必
要がある。
It is possible to preferentially generate an equiaxed crystal at the center of the slab by electromagnetic stirring of the mold. But,
In order to increase the number of equiaxed crystals effective for suppressing cracks on the surface of the slab, it is difficult only by conventional electromagnetic stirring, and it is actually necessary to control the temperature and flow of molten steel near the meniscus.

【0017】従って、本発明の主目的は、鋳片の表面割
れを低減できると共に、ブローホールの異常な発生を回
避することができる連続鋳造方法を提供することにあ
る。
Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a continuous casting method capable of reducing surface cracks of a slab and preventing abnormal occurrence of blow holes.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、ノズルの形状
や浸漬深さを限定すると共に、適切な溶鋼流が得られる
電磁撹拌を組み合わせることで溶鋼の過冷度を大きく
し、上記の目的を達成する。
The object of the present invention is to increase the degree of supercooling of molten steel by limiting the shape and immersion depth of the nozzle and by combining electromagnetic stirring to obtain an appropriate molten steel flow. To achieve.

【0019】すなわち、本発明は、ノズルからモールド
内に溶鋼を供給する連続鋳造方法であって、前記ノズル
をストレートノズルとし、電磁撹拌によりモールド内の
溶鋼に水平方向の回転力を与えて、C:0.3〜2.0質量%、
Si:0.15〜3.5質量%を含む溶鋼を鋳造速度1.0m/min.以
上で鋳造することを特徴とする。
That is, the present invention is a continuous casting method for supplying molten steel from a nozzle into a mold, wherein the nozzle is a straight nozzle, and a horizontal rotating force is applied to the molten steel in the mold by electromagnetic stirring to obtain a C. : 0.3 to 2.0% by mass,
Si: characterized in that molten steel containing 0.15 to 3.5 mass% is cast at a casting speed of 1.0 m / min or more.

【0020】ここで、ストレートノズルを用いるのは、
メニスカス付近の溶鋼温度をできるだけ下げて表面割れ
を改善するためである。メニスカス付近の溶鋼温度が高
いほど柱状晶組織が発達して割れやすくなるため、スト
レートノズルを用いれば、ノズルから吐出する高温の溶
鋼流をできるだけ下向きにすることができ、メニスカス
付近の溶鋼温度を極力下げることができる。
Here, the use of the straight nozzle is as follows.
This is to reduce the temperature of the molten steel near the meniscus as much as possible to improve surface cracking. The higher the temperature of the molten steel near the meniscus, the more the columnar crystal structure develops and the more likely it is to crack.If a straight nozzle is used, the high-temperature molten steel flow discharged from the nozzle can be directed downward as much as possible. Can be lowered.

【0021】ストレートノズルの浸漬深さは40mm〜200m
mであることが好ましい。この下限値を下回るとモール
ドパウダーを鋳片に巻き込むことがある。上限値を上回
るとブローホールが増加する。
The immersion depth of the straight nozzle is 40 mm to 200 m
m is preferred. Below this lower limit, the mold powder may be entangled in the slab. Above the upper limit, blowholes increase.

【0022】電磁撹拌によるモールド内溶鋼の撹拌は水
平方向の回転とする。もし、撹拌が水平方向以外の方向
の撹拌(特に垂直方向の撹拌)を伴うと、ノズルからの
温度の高い溶鋼がモールド全体に均一化することとな
り、メニスカス付近での大きな過冷度を得ることが不可
能となる。反対に、水平方向だけの回転運動であれば、
メニスカス付近の過冷度を大きく保つことができる。こ
の水平方向の回転とは、ノズル(モールド)の軸と実質
的に平行な軸を回転軸とする回転のことを言う。溶鋼に
水平方向の回転を作用させるには、例えばモールドの外
側に回転磁界を発生することのできる電磁コイルを配す
ることで実現できる。
The stirring of the molten steel in the mold by electromagnetic stirring is performed in a horizontal rotation. If the stirring involves stirring in directions other than the horizontal direction (especially in the vertical direction), the molten steel with a high temperature from the nozzle becomes uniform throughout the mold, and a large degree of supercooling near the meniscus is obtained. Becomes impossible. Conversely, if the rotation is only horizontal,
The degree of supercooling near the meniscus can be kept large. The horizontal rotation refers to a rotation about an axis substantially parallel to the axis of the nozzle (mold). Applying a horizontal rotation to the molten steel can be realized, for example, by disposing an electromagnetic coil capable of generating a rotating magnetic field outside the mold.

【0023】電磁撹拌の磁場は、メニスカス部のコーナ
ー10mm立方(10mm×10mm×10mm)の範囲において20ガウス
以上300ガウス未満であることが好ましい。この下限値
を下回ると、メニスカス近傍のブローホールを除去でき
ない傾向がある。逆に、上限値を上回ると、モールド内
の溶鋼の流動を過度に均一化してしまい、メニスカス近
傍の過冷度を大きく保持できなかったり、モールドパウ
ダーの巻き込みが大きくなるなどして鋳片の表面性状を
悪化させることがある。
The magnetic field of the electromagnetic stirring is preferably not less than 20 gauss and less than 300 gauss in the range of 10 mm cube (10 mm × 10 mm × 10 mm) at the corner of the meniscus portion. Below this lower limit, blow holes near the meniscus tend not to be removed. Conversely, if the upper limit is exceeded, the flow of molten steel in the mold will be excessively uniform, and the degree of supercooling near the meniscus will not be able to be maintained large, and the entrainment of the mold powder will increase, and the surface of the slab will become large. May deteriorate the properties.

【0024】C:0.3〜2.0質量%:Cが0.3未満または2.0
%超であると、表面割れの形態が変化するため、鋳片の
表面割れ低減やブローホールの抑制を実現することが難
しい。
C: 0.3 to 2.0% by mass: C is less than 0.3 or 2.0
%, The form of the surface cracks changes, so it is difficult to reduce the surface cracks of the slab and to suppress the blow holes.

【0025】Si:0.15〜3.5質量%:Si量は表面割れに大
きく影響を及ぼす。Siが0.15%未満であると表面割れの
問題は顕著ではなくなり、高品質の鋳片を得ることがで
きる。一方、3.5%を超えると表面割れを抑制すること
が難しい。
Si: 0.15 to 3.5% by mass: The amount of Si greatly affects surface cracking. When the content of Si is less than 0.15%, the problem of surface cracking becomes less significant, and a high-quality slab can be obtained. On the other hand, if it exceeds 3.5%, it is difficult to suppress surface cracks.

【0026】鋳造速度は1.0m/min.以上とする。鋳造速
度が1.0m/min.未満であると表面割れやブローホールの
発生といった問題はおこらないため、本発明の手段を用
いる必要がない。その理由は、鋳造速度が遅くなると、
鋳片凝固シェルにかかる歪速度が遅くなること、モール
ド内で成長する凝固シェルが厚くなること、およびノズ
ルからの溶鋼の吐出速度が小さくなってブローホールが
抜けやすくなること、などによる。
The casting speed is at least 1.0 m / min. If the casting speed is less than 1.0 m / min., No problems such as surface cracks and blowholes will occur, so there is no need to use the means of the present invention. The reason is that when the casting speed slows down,
This is due to the fact that the strain rate applied to the slab solidified shell is reduced, the solidified shell growing in the mold is thickened, and the discharge speed of molten steel from the nozzle is reduced, so that blow holes are easily removed.

【0027】そして、以上の製造条件を組み合わせるこ
とで、鋳片表面から内側に10mmの範囲における等軸晶率
を30%以上として、高品位の鋳片を得る。等軸晶率は、
鋳片断面のコーナー部と長辺中央部の2点においてサン
プルを採取し、エッチングにより鋳造組織を確認した
後、観察したエリア内における等軸晶の面積率を2箇所
の平均をとって算出する。面積率をカウントする場所は
鋳片表面から10mmまでのエリアとする。
By combining the above manufacturing conditions, a high quality cast slab is obtained with an equiaxed crystal ratio of 30% or more in a range of 10 mm inward from the slab surface. The equiaxed crystal ratio is
Samples are taken at two points, the corner and the center of the long side of the slab section, and after confirming the cast structure by etching, the area ratio of equiaxed crystals in the observed area is calculated by taking the average of the two points . The area where the area ratio is counted shall be the area from the slab surface to 10 mm.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明に至る経緯を含め
て、本発明の実施の形態を説明する。 1.等軸晶の生成原理 連続鋳造方法によって製造された高炭素鋼ブルーム鋳片
の内部組織を調査した。その結果、等軸晶の生成場所は
図1に模式的に示すように、大きく分けて2種類に分か
れることがわかった。一つは、鋳片1の中心付近におい
て柱状晶2に引続いて生成する等軸晶3Aと、もう一つ
は、表面付近のチル晶4と柱状晶2の間に生成する等軸晶
3Bである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below, including the circumstances leading up to the present invention. 1. Principle of generation of equiaxed crystals The internal structure of high carbon steel bloom slabs produced by the continuous casting method was investigated. As a result, as shown schematically in FIG. 1, the formation sites of the equiaxed crystals were broadly divided into two types. One is an equiaxed crystal 3A formed subsequently to the columnar crystal 2 near the center of the slab 1, and the other is an equiaxed crystal generated between the chilled crystal 4 and the columnar crystal 2 near the surface.
3B.

【0029】両者の生成原理をそれぞれ詳しく解明する
ため、表1に示すように電磁撹拌を用いないモールドに
おいて、モールド内の溶鋼流(間接的にはモールド内溶
鋼温度分布も)を変化させることにより、両等軸晶がど
のように影響されるかをテスト的に調査した。試験には
化学成分が質量%でC:0.55、Si:1.30、Mn:0.67、C
r:0.70、P:0.009、S:0.014、Fe:残りの鋼材を用い
た。溶鋼のモールドへの供給は、図4(A)のストレー
トノズルと、図4(C)の2孔ノズルを用いて行った(ノ
ズル形状の詳細は後述)。
In order to elucidate the principle of formation of each of them in detail, as shown in Table 1, in a mold that does not use electromagnetic stirring, the molten steel flow in the mold (and indirectly the temperature distribution of molten steel in the mold) is changed. A test was conducted to determine how biaxial crystals are affected. In the test, the chemical components are as follows: C: 0.55, Si: 1.30, Mn: 0.67, C
r: 0.70, P: 0.009, S: 0.014, Fe: The remaining steel materials were used. The molten steel was supplied to the mold using the straight nozzle shown in FIG. 4A and the two-hole nozzle shown in FIG. 4C (details of the nozzle shape will be described later).

【0030】このテストで予想されることは、ストレー
トノズルを用いた場合、溶鋼流はノズル吐出後下向きの
流れが強いため、その溶鋼流がメニスカス付近に到達す
るのに時間がかかり、結果的にメニスカス付近の過冷度
は大きくなるということである。ここで、過冷度とは、
金属組成から決まる理論液相線温度をT1、実際に凝固す
る時の溶鋼の温度をT0としたとき、ΔT=T1−T0で表さ
れる温度差を言う。
It is expected from this test that when a straight nozzle is used, the molten steel flow takes a long time to reach the vicinity of the meniscus because the molten steel flow has a strong downward flow after the nozzle discharge. This means that the degree of supercooling near the meniscus increases. Here, the degree of subcooling is
When the theoretical liquidus temperature determined by the metal composition is T1, and the temperature of the molten steel at the time of actual solidification is T0, the temperature difference is represented by ΔT = T1−T0.

【0031】一方、ノズルの側方に2つの孔を有する2
孔ノズルを用いた場合、ストレートノズルとは反対に、
溶鋼流はノズル吐出後上向きの流れが強いため、スーパ
ーヒートの高い溶鋼がメニスカスに届くことになり、結
果的にメニスカス付近の過冷度は小さくなる。表1に示
されるメニスカス付近の溶鋼流速度は、実際のテスト時
に測定したものではないが、フルスケールの水モデルを
用いて測定したものであり、ほぼ実際の値と相対的には
一致するものであると考えられる。この値からもわかる
ように、ストレートノズルと2孔ノズルの吐出流パター
ンの違いから、ストレートノズルの方が2孔ノズルに比
べて、メニスカス付近の溶鋼流速度は小さいことがわか
る。
On the other hand, two holes having two holes on the sides of the nozzle
When a hole nozzle is used, contrary to a straight nozzle,
Since the molten steel flow has a strong upward flow after the nozzle discharge, the molten steel having a high superheat reaches the meniscus, and as a result, the degree of supercooling near the meniscus is reduced. The molten steel flow velocity in the vicinity of the meniscus shown in Table 1 was not measured during the actual test, but was measured using a full-scale water model, and was relatively consistent with the actual value. It is considered to be. As can be seen from this value, it can be seen from the difference in the discharge flow pattern between the straight nozzle and the two-hole nozzle that the straight nozzle has a lower molten steel flow velocity near the meniscus than the two-hole nozzle.

【0032】テストでは、中心の等軸晶面積率および表
面の等軸晶率を測定した。中心の等軸晶面積率は、鋳片
横断面内の中心部における等軸晶の面積を全体の横断面
面積で割った割合である。表面の等軸晶率は、中心の等
軸晶率とは違った計算方法により求めた。すなわち、得
られたブルーム鋳片1の横断面から図2に示すようにコー
ナー部と長辺中央部の2点(破線で囲んだ正方形部分)
においてサンプルを採取し、エッチングにより鋳造組織
を確認した後、観察したエリア内における等軸晶の面積
率を2箇所の平均をとって算出する。面積率をカウント
する場所は表面から10mmまでのエリアである。模式的に
は、図3に示すようにデンドライトがランダム方向に配
列する等軸晶3と、デンドライトが凝固進行方向にほぼ
平行に配列する柱状晶2とに区別し、等軸晶率を求め
た。ブローホールの生成頻度は、鋳片表面から5mmまで
の深さ領域において、単位面積当たりにおける直径300
μm以上のブローホールの数を数え、これを1cm2当たり
の数に換算することで評価した。
In the test, the equiaxed crystal area ratio at the center and the equiaxed crystal ratio at the surface were measured. The area ratio of the equiaxed crystal at the center is a ratio obtained by dividing the area of the equiaxed crystal at the central portion in the cross section of the slab by the entire cross sectional area. The equiaxed crystal ratio of the surface was determined by a calculation method different from that of the center. That is, from the cross section of the obtained bloom cast slab 1, two points (a square portion surrounded by a broken line) of a corner portion and a long side center portion as shown in FIG.
After a sample is taken in and the casting structure is confirmed by etching, the area ratio of the equiaxed crystal in the observed area is calculated by averaging two places. The area where the area ratio is counted is the area up to 10 mm from the surface. Schematically, as shown in FIG. 3, the dendrites are arranged in random directions and the equiaxed crystals 3 are distinguished from the columnar crystals 2 in which the dendrites are arranged almost parallel to the solidification progression direction, and the equiaxed crystal ratio was determined. . The frequency of blowhole generation is 300 mm in diameter per unit area in the depth region up to 5 mm from the slab surface.
The number of blow holes having a size of μm or more was counted, and this was evaluated by converting the number into blows per 1 cm 2 .

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1に示すように、表面付近の等軸晶はメ
ニスカス近傍における溶鋼の過冷度が大きい場合に生成
しやすく、特にメニスカス近傍の過冷度が大きく、かつ
溶鋼流速が小さい場合には90%以上の等軸晶を生成させ
ることができることがわかった。一方、中心部の等軸晶
はメニスカス近傍の過冷度が小さい場合に生成しやす
く、特にメニスカス近傍の過冷度が小さく、かつ溶鋼流
速が大きい場合に中心部の等軸晶率が大幅に増加するこ
とがわかった。
As shown in Table 1, equiaxed crystals near the surface are easily formed when the degree of supercooling of the molten steel near the meniscus is large, and particularly when the degree of supercooling near the meniscus is large and the flow rate of the molten steel is small. Can produce 90% or more of equiaxed crystals. On the other hand, the equiaxed crystal in the center is easily formed when the degree of supercooling near the meniscus is small, and particularly when the degree of supercooling near the meniscus is small and the flow rate of molten steel is large, the equiaxed crystal ratio in the center is significantly large. Was found to increase.

【0035】これらの生成メカニズムの違いが生じるの
は次の理由によるものと考えられる。表面近傍の等軸晶
は、メニスカス部の水冷銅壁で異質核生成によって生成
した結晶核が壁面から遊離するときにすぐに凝固シェル
にトラップされることで生成する。これに対して、中心
付近の等軸晶は、主にモールド内で成長する柱状晶の先
端が溶鋼の撹拌により分断されて結晶核となり、中心に
集まって生成する。
It is considered that the difference between these generation mechanisms is caused by the following reasons. The equiaxed crystals near the surface are generated by trapping in the solidified shell immediately when the crystal nuclei generated by the heterogeneous nucleation on the water-cooled copper wall of the meniscus part are released from the wall surfaces. On the other hand, the equiaxed crystal near the center is mainly generated at the center because the tip of the columnar crystal growing in the mold is divided by the stirring of the molten steel to become a crystal nucleus.

【0036】表1において最も重要な事実の一つは、表
面の鋳造組織の表面割れに与える影響である。表面組織
が柱状晶よりも等軸晶であった場合に表面割れは低減し
ており、組織自体を等軸晶にすることで表面割れを低減
することは可能であると考えられる。これは、柱状晶の
デンドライト間が表面に垂直に長く伸びるのに対して、
等軸晶のデンドライト成長方向はランダムであり、デン
ドライト間に歪がかかった時に、柱状晶の方でより割れ
やすくなるためである。
One of the most important facts in Table 1 is the effect of the surface cast structure on surface cracking. Surface cracks are reduced when the surface structure is more equiaxed than columnar crystals, and it is thought that surface cracks can be reduced by making the structure itself equiaxed. This is because the dendrite between columnar crystals extends long perpendicular to the surface,
This is because the dendrite growth direction of the equiaxed crystal is random, and when strain is applied between the dendrites, the columnar crystal is more likely to crack.

【0037】2.等軸晶生成による表面性状の悪化(ブ
ローホールの増加) 等軸晶を表面付近において優先的に生成させることによ
り、表面割れを大幅に低減することは上記の結果からも
明らかであるが、反対にマイナスの効果を与える結果と
もなる。すなわち、表1に示すように、ブローホールの
生成率が表面付近の等軸晶を増加させることによって逆
に増加することである。過度のブローホールは表面性状
を悪化させ、今回の調査においても、最終の製品性能に
悪影響を及ぼすことが明らかとなった。表1から明らか
なように、ブローホールの生成にはメニスカス付近の溶
鋼温度が大きく影響しており、溶鋼の過冷度が大きくな
るほど生成しやすいことがわかる。溶鋼の過冷度が大き
くなるほど表面割れは低減されているため、ブローホー
ルの生成と表面割れの関係はちょうどトレードオフの関
係になることがわかる。
2. Deterioration of surface properties due to formation of equiaxed crystals (increase of blowholes) It is clear from the above results that surface cracks are significantly reduced by preferentially generating equiaxed crystals near the surface. However, it can also have a negative effect. That is, as shown in Table 1, the blowhole generation rate is increased by increasing the number of equiaxed crystals near the surface. Excessive blowholes deteriorate the surface properties, and this survey also revealed that the final product performance was adversely affected. As is evident from Table 1, the formation of blowholes is greatly affected by the temperature of the molten steel near the meniscus, and the higher the degree of supercooling of the molten steel, the more easily it is generated. Since the surface cracking is reduced as the degree of supercooling of the molten steel increases, it can be seen that the relationship between blowhole generation and surface cracking is just a trade-off relationship.

【0038】3.電磁撹拌および浸漬ノズル形状を制御
したテスト ブローホールの生成を起こさせることなく、表面割れの
低減を図るためには、溶鋼表面の過冷度を大きく保ちな
がら、その他の手段を同時に用いる必要がある。ブロー
ホールは溶鋼の撹拌によって除去されることはわかって
おり、電磁撹拌を行うことは一つの有効な手段である。
しかし、モールド内で電磁撹拌を行うと、一般的には溶
鋼温度が均一になりやすく、表面割れを抑えるために必
要なメニスカス付近での大きな過冷度を保つことは難し
くなる。
3. Test with controlled electromagnetic stirring and immersion nozzle shape In order to reduce surface cracking without causing blowholes, other measures must be taken while maintaining the supercooling degree of the molten steel surface large. Must be used at the same time. It has been found that blowholes are removed by stirring molten steel, and performing electromagnetic stirring is one effective means.
However, when electromagnetic stirring is performed in the mold, the temperature of molten steel generally tends to be uniform, and it is difficult to maintain a large degree of supercooling near the meniscus necessary for suppressing surface cracking.

【0039】そこで、メニスカス付近の大きな過冷度と
メニスカス付近の溶鋼撹拌を両立させて、表面割れとブ
ローホールを同時に低減させることを目的に、ノズル形
状、浸漬深さ、および電磁撹拌量を変化させて量産連鋳
機によりテストを行った。その条件を下記に示す。
Therefore, the nozzle shape, immersion depth, and the amount of electromagnetic stirring were changed to simultaneously reduce the surface cracks and blowholes by simultaneously achieving a large degree of supercooling near the meniscus and stirring the molten steel near the meniscus. Then, a test was performed using a mass production continuous casting machine. The conditions are shown below.

【0040】 モールド断面 :大断面;256mm×164mm、小断面;164mm×164mm 鋳造速度 :1.5m/min. 鋼種:(質量%) C:0.80〜1.10 Si:1.0〜1.1 Mn:0.5〜0.6 P:0.015以下 S:0.015以下 Fe:残りMold section: large section; 256 mm × 164 mm, small section; 164 mm × 164 mm Casting speed: 1.5 m / min. Steel type: (mass%) C: 0.80 to 1.10 Si: 1.0 to 1.1 Mn: 0.5 to 0.6 P: 0.015 or less S: 0.015 or less Fe: Remaining

【0041】ノズル形状 ストレートノズル10:図4(A)に示すように、全長に
わたって均一な厚みを持つ筒状のノズル10とする。ノズ
ル端部の孔11から下方に溶鋼を吐出する。
Nozzle shape Straight nozzle 10: As shown in FIG. 4A, a cylindrical nozzle 10 having a uniform thickness over the entire length. Molten steel is discharged downward from the hole 11 at the nozzle end.

【0042】ストレートノズル20:図4(B)に示すよ
うに、開口部側に向かって内径が広がるテーパー面21を
有する筒状のノズルとする。ノズル端部の孔22から下方
に溶鋼を吐出する。
Straight nozzle 20: As shown in FIG. 4B, a cylindrical nozzle having a tapered surface 21 whose inner diameter increases toward the opening side. The molten steel is discharged downward from the hole 22 at the nozzle end.

【0043】2孔ノズル30:図4(C)に示すように、
端部が封止され、ノズル側面の2つの孔31を有するノズ
ル30とする。この2つの孔31から側方に溶鋼を吐出す
る。
Two-hole nozzle 30: As shown in FIG.
The nozzle 30 has an end sealed and two holes 31 on the side surface of the nozzle. Molten steel is discharged laterally from these two holes 31.

【0044】浸漬深さ ストレートノズル10、20の場合:図5(A)に示すよう
に、メニスカスからノズル先端までの距離Lを浸漬深さ
とする。図5はモールド40内にノズル10、20、30から溶
鋼50を供給している状態を示しており、モールド内面に
は凝固シェル60が形成されていることを示している。
Immersion Depth For straight nozzles 10 and 20: As shown in FIG. 5A, the distance L from the meniscus to the tip of the nozzle is defined as the immersion depth. FIG. 5 shows a state in which molten steel 50 is supplied from the nozzles 10, 20, 30 into the mold 40, and shows that a solidified shell 60 is formed on the inner surface of the mold.

【0045】2孔ノズル30の場合:図5(B)に示すよ
うに、メニスカスから孔の上部までの距離Lとする。
In the case of a two-hole nozzle 30, as shown in FIG. 5B, the distance L from the meniscus to the upper part of the hole is set.

【0046】電磁撹拌力 弱:メニスカス・コーナー部で2以上20ガウス未満 中:メニスカス・コーナー部で20以上300ガウス未満 強:メニスカス・コーナー部で300ガウス以上 電磁撹拌力が0のもの以外は全て溶鋼に水平方向の回転
力が作用する撹拌とする。
Electromagnetic stirring force Weak: 2 to less than 20 Gauss at the meniscus corner portion Medium: 20 to less than 300 Gauss at the meniscus corner portion Strong: 300 Gauss or more at the meniscus corner portion Except for those with no electromagnetic stirring force of 0 The agitation is such that a horizontal rotational force acts on the molten steel.

【0047】表面割れ指数 表面割れ指数は以下のようにして求めた。大断面、小断
面の各ブルームを分塊圧延または鍛造して110mm×110mm
角の1tビレット20本を用意し、各ビレットにつき最も大
きな割れ深さを調べる。その深さに応じて以下に示すよ
うな点数を付ける。そして、これらの点数を20本分加算
したものを表面割れ指数とする。
Surface crack index The surface crack index was determined as follows. 110mm × 110mm by blooming or forging each bloom of large section and small section
Prepare 20 1t billets with corners and check the largest crack depth for each billet. The following points are assigned according to the depth. Then, a value obtained by adding these scores for 20 pieces is defined as a surface crack index.

【0048】 1mm未満 →0 1mm以上〜2mm未満→0.3 2mm以上〜3mm未満→0.8 3mm以上〜4mm未満→2 4mm以上〜5mm未満→4 5mm以上 →10[0048] Less than 1mm → 0 1mm or more to less than 2mm → 0.3 2mm or more to less than 3mm → 0.8 3mm or more to less than 4mm → 24mm or more to less than 5mm → 45mm or more → 10

【0049】ブローホールの生成頻度 ブローホールの生成頻度は、鋳片表面から5mmまでの深
さ領域において、単位面積当たりにおける直径300μm以
上のブローホールの数を数え、これを1cm2当たりの数に
換算することで評価した。
Blow hole generation frequency The blow hole generation frequency is determined by counting the number of blow holes having a diameter of 300 μm or more per unit area in a depth region up to 5 mm from the surface of the slab, and converting this to the number per cm 2. It was evaluated by conversion.

【0050】ノズル形状、電磁撹拌力等を変化させてテ
ストした結果を表2に示す。この表から言えることは、
ノズル形状をストレートノズルに選び、電磁撹拌力を適
度に設定することにより、表面割れおよびブローホール
の生成を同時に低減することが可能と言うことである。
Table 2 shows the results of tests performed by changing the nozzle shape, the electromagnetic stirring force, and the like. From this table,
By selecting the nozzle shape to be a straight nozzle and setting the electromagnetic stirring force at an appropriate level, it is possible to simultaneously reduce the generation of surface cracks and blowholes.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】表面割れに大きく影響するのは表面付近の
等軸晶が占める割合(表面部の等軸晶率)であり、特に
表面から約10mm以内のところに優先的に生成する等軸晶
が大きな影響力をもつ。鋳片表面部の等軸晶率と分塊圧
延された後のビレット表面疵の関係を図6に示す。この
図から、表面の等軸晶率が30%を超えると、表面割れが
大幅に減少することがわかった。表面割れ指数は2.0以
下が良好と考えられる。
The ratio of the equiaxed crystal occupied by the surface near the surface (equiaxed crystal ratio of the surface) greatly affects the surface cracking. Has great influence. FIG. 6 shows the relationship between the equiaxed crystal ratio of the slab surface and the billet surface flaws after slab rolling. From this figure, it was found that when the equiaxed crystal ratio of the surface exceeded 30%, surface cracks were significantly reduced. A surface crack index of 2.0 or less is considered good.

【0053】特願平11−247096号においては、表面の凝
固シェルの厚みおよび不均一性をコントロールすること
で、表面割れの防止が可能であることが示されている
が、上記に示したテスト結果から表面近傍の組織(柱状
晶と等軸晶)をコントロールすることにより表面割れが
さらに改善されることが示された。
In Japanese Patent Application No. 11-247096, it has been shown that by controlling the thickness and unevenness of the solidified shell on the surface, it is possible to prevent surface cracking. The results showed that controlling the microstructure near the surface (columnar and equiaxed) further improved surface cracking.

【0054】モールド断面の大きさは、溶鋼流動および
溶鋼温度にある程度の影響を及ぼすものの、表2に示さ
れる結果からは顕著な差は確認できなかった。浸漬深さ
を40mmより小さくした場合、モールドパウダーの捲き込
みが起っているケースがあり、浸漬深さの下限は40mmに
することが望ましい。逆に浸漬深さを220mmまで深くし
た場合、ブローホールの増加が確認されており、過度の
浸浸は好ましくないことが明らかとなった。ノズルの浸
漬深さは連続鋳造が多くなれば実操業でも変化させる必
要があるが、表2からわかるように、浸漬深さを40〜200
mmの間に保つことによって表面性状をさらに高品位に保
つことが可能である。
Although the size of the mold section has some influence on the flow of molten steel and the temperature of molten steel, no remarkable difference was confirmed from the results shown in Table 2. If the immersion depth is smaller than 40 mm, the mold powder may be entangled in some cases, and the lower limit of the immersion depth is preferably set to 40 mm. Conversely, when the immersion depth was increased to 220 mm, an increase in blowholes was confirmed, and it was clear that excessive immersion was not preferable. The immersion depth of the nozzle must be changed in actual operation if continuous casting increases, but as can be seen from Table 2, the immersion depth is 40 to 200
By maintaining the distance between mm, the surface quality can be kept higher.

【0055】電磁撹拌力もテストでは3段階の強度範囲
を用いたが、表面割れだけでなく、表面性状をさらに良
好に保つための適正な範囲があることがわかった。強度
が弱い場合、メニスカス近傍のブローホールを除去しき
れない傾向がある。一方、強度が強い場合、逆にモール
ド内の溶鋼流動を過度に均一化してしまいメニスカス近
傍の過冷度を大きく保てないこと、およびモールドパウ
ダーの捲き込みが大きいことなどの理由により、表面性
状を悪化させる恐れがある。テスト結果から言えること
は、モールド撹拌力を適度な範囲(強度が中)に調整す
ることが、より好ましいということである。
In the test, the electromagnetic stirring force used three strength ranges in the test, but it was found that there was an appropriate range for maintaining not only surface cracks but also better surface properties. When the strength is low, there is a tendency that the blowhole near the meniscus cannot be completely removed. On the other hand, when the strength is strong, the surface texture is excessively uniform because the flow of molten steel in the mold is excessively uniform, and the degree of supercooling near the meniscus cannot be kept large, and the entrainment of the mold powder is large. May worsen. What can be said from the test results is that it is more preferable to adjust the mold stirring force to an appropriate range (medium strength).

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明連続鋳造方
法によれば、凝固シェルの不均一性ではなく、凝固シェ
ルの組織を制御することにより表面割れを低減すること
ができる。
As described above, according to the continuous casting method of the present invention, surface cracks can be reduced by controlling the structure of the solidified shell, not the non-uniformity of the solidified shell.

【0057】また、ブローホールの異常な発生を回避す
ることもでき、極めて高品位な鋳片を得ることができ
る。
Further, abnormal occurrence of blowholes can be avoided, and extremely high quality cast slabs can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】鋳片横断面の組織図である。FIG. 1 is a structural diagram of a cross section of a slab.

【図2】等軸晶率を求める際の鋳片横断面における観察
領域を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an observation region in a cross section of a slab when obtaining an equiaxed crystal ratio.

【図3】等軸晶と柱状晶を示す組織説明図である。FIG. 3 is a structural explanatory view showing an equiaxed crystal and a columnar crystal.

【図4】形態の異なるノズルを示し、(A)はストレー
トノズル、(B)はテーパー面を有するストレートノズ
ル、(C)は2孔ノズルの縦断面図である。
FIG. 4 shows nozzles having different forms, (A) is a vertical nozzle, (B) is a straight nozzle having a tapered surface, and (C) is a longitudinal sectional view of a two-hole nozzle.

【図5】ノズルの溶鋼への浸漬状況を示し、(A)はス
トレートノズルの浸漬深さを示す説明図、(B)は2孔
ノズルの浸漬深さを示す説明図である。
5A and 5B are views illustrating the immersion state of a nozzle in molten steel, FIG. 5A is an explanatory view illustrating a immersion depth of a straight nozzle, and FIG.

【図6】等軸晶率と表面傷との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the equiaxed crystal ratio and surface flaws.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋳片 2 柱状晶 3、3A、3B 等軸晶 4 チル晶 10、20 ストレートノズル 11 孔 21 テーパー面 22 孔 30 2孔ノズル 31 孔 40 モールド 50 溶鋼 60 凝固シェル 1 Slab 2 Columnar crystal 3, 3A, 3B equiaxed crystal 4 Chill crystal 10, 20 Straight nozzle 11 hole 21 Tapered surface 22 hole 30 2-hole nozzle 31 hole 40 Mold 50 Molten steel 60 Solidified shell

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22D 11/20 B22D 11/20 A 27/02 27/02 W 41/50 520 41/50 520 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B22D 11/20 B22D 11/20 A 27/02 27/02 W 41/50 520 41/50 520

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズルからモールド内に溶鋼を供給する
連続鋳造方法であって、 前記ノズルをストレートノズルとし、電磁撹拌によりモ
ールド内の溶鋼に水平方向の回転力を与えて、C:0.3〜
2.0質量%、Si:0.15〜3.5質量%を含む溶鋼を鋳造速度
1.0m/min.以上で鋳造し、鋳片表面から内側に10mmの範
囲における等軸晶率を30%以上とすることを特徴とする
連続鋳造方法。
1. A continuous casting method for supplying molten steel from a nozzle into a mold, wherein the nozzle is a straight nozzle, and a horizontal rotating force is applied to the molten steel in the mold by electromagnetic stirring to obtain C: 0.3 to
Casting speed of molten steel containing 2.0 mass%, Si: 0.15 to 3.5 mass%
A continuous casting method characterized by casting at a rate of 1.0 m / min or more and making the equiaxed crystal ratio in the range of 10 mm inward from the slab surface 30% or more.
【請求項2】 ストレートノズルの浸漬深さが40mm〜20
0mmであることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造
方法。
2. The immersion depth of the straight nozzle is 40 mm to 20 mm.
The continuous casting method according to claim 1, wherein the diameter is 0 mm.
【請求項3】 電磁撹拌の磁場は、メニスカスのコーナ
ー部において20ガウス以上300ガウス未満であることを
特徴とする請求項1に記載の連続鋳造方法。
3. The continuous casting method according to claim 1, wherein the magnetic field of the electromagnetic stirring is at least 20 gauss and less than 300 gauss at the corner of the meniscus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008194739A (en) * 2007-02-15 2008-08-28 Kobe Steel Ltd Method for continuously casting high-carbon and high phosphorus steel
JP2011101895A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Sumitomo Metal Ind Ltd Continuous casting method for steel

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