JP2002321039A - 連続鋳造鋳片及びその製造方法並びに連続鋳造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本願発明の目的は、品質の良好な連続鋳造鋳
片、特に断面形状が正方形であるビレット及びその製造
方法並びにそれを実施する連続鋳造設備を提供する。 【解決手段】 本願発明は、ビレット連続鋳造装置にお
いて、中心偏析の良好な鋳片を安価で且つ安定して得る
ために二次冷却水を制御し、鋳片上下面の冷却に対し、
鋳片側面の冷却を弱くすることにより、従来のビレット
鋳片のように最終凝固部が中心１点に集中せず、あたか
もブルーム断面の様に水平方向に偏析が偏平するように
制御し、軽圧下時の未凝固部の圧下効率を高め、且つ、
圧下量５ｍｍ以上の軽圧下を実施することで鋳片の凝固
収縮に伴う濃化溶鋼の流動を低減するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、品質の良好な連
続鋳造鋳片、特に断面形状が正方形であるビレット及び
その製造方法並びにそれを実施する連続鋳造設備に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造断面サイズが１６５ｍｍ以下のビレ
ット用連続鋳造設備では、二次冷却帯で上下面（鋳造後
鋳片が水平になったときに鋳片の上下に位置する面）及
び側面（鋳造後鋳片が水平になったときに鋳片の垂直と
なる面）に対しほぼ均等に冷却する。そのため、鋳片内
の最終凝固位置は鋳片の中央部１点に集中し、それだけ
中心偏析レベルが高くなっていた。

【０００３】このため、伸線加工時の断線に直結する初
析セメンタイトやマルテンサイトなどの硬化組織の生成
しやすいCeqが0.60%以上の高炭線等、中心偏析が厳しい
鋼種の製造時は、凝固末期の濃化溶鋼の流動抵抗を少し
でも大きくするために、上面等軸晶率を高位安定化させ
る必要があり、例えば低温鋳造や、電磁攪拌モールドの
適用が考えられている。

【０００４】また、特開２０００−２３７８５５号公報
に記載されているように軽圧下する際に2次冷却水量を
適正化し、鋳片バルジング量を制御する方法が開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、低温鋳造は取
鍋の残湯が少なくなり溶鋼温度が低下してきた際にタン
ディッシュノズル内に凝固した地金が堆積し、ノズル閉
塞に至るトラブルの可能性が増大するため、プラズマ加
熱装置や、冷材投入装置等の初期投資やランニングコス
トの高いタンディッシュでの溶鋼温度調整手段が必要で
あった。

【０００６】また、電磁攪拌モールド適用時には、パウ
ダー捲き込みによる非金属性介在物欠陥発生のリスクが
増大するため、電磁攪拌の印加条件に制約が発生してい
た。

【０００７】一方、特開２０００−２３７８５５号公報
に記載されている技術では、最終凝固部の未凝固部形状
を制御すること無しに軽圧下を加えても、圧下効率が悪
く、未凝固部の濃化溶鋼の流動を効果的に低減すること
が困難であった。さらにブルーム連続鋳造装置で一部、
工業的に適用されている軽圧下ロール形状を鋳片中心部
を選択的に圧下可能な、いわゆるディスクロールを小断
面のビレット連続鋳造装置に適用するとビレット鋳造で
は不可避な鋳片蛇行（鋳片がパスライン中心位置からず
れる現象）発生時に圧下位置が中心からずれてしまい、
最終凝固部への効率的な圧下ができなくなる他、圧減比
の小さいビレットでは、軽圧下痕が最終製品の表面欠陥
として残る、さらにロール整備費が通常フラットロール
よりもコストが高い等の問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、ビレット連
続鋳造装置において、中心偏析の良好な鋳片を安価で且
つ安定して得るために二次冷却水を制御し、鋳片上下面
の冷却に対し、鋳片側面の冷却を弱くすることにより、
従来のビレット鋳片のように最終凝固部が中心１点に集
中せず、あたかもブルーム断面の様に水平方向に偏析が
偏平するように制御し、軽圧下時の未凝固部の圧下効率
を高め、且つ、圧下量５ｍｍ以上の軽圧下を実施するこ
とで鋳片の凝固収縮に伴う濃化溶鋼の流動を低減するも
のである。

【０００９】すなわち、本発明の要旨とするところは、
以下のとおりである。 （１）断面形状が正方形で１辺が１６５mm以下の連続鋳
造鋳片（以下、ビレット鋳片１と称す）において、鋳造
方向に垂直な断面（以下、Ｃ断面と称す）における偏析
帯４形状の幅と厚みの比（以下、偏平比と称す）が３以
上で、且つ、鋼成分において下記の式で表される炭素当
量Ceqが０．６％以上であることを特徴とする連続鋳造
鋳片。 Ceq＝[%C] + [%Si]/4 + [%Mn]/5 （２）前記連続鋳造鋳片の製造方法において、2次冷却
を行う際に、当該鋳片の上下面の冷却水量が、当該鋳片
の側面の冷却水量の１．５倍以上とし、全圧下量を５mm
以上で軽圧下することを特徴とする上記（１）の連続鋳
造鋳片の製造方法。 （３）前記連続鋳造方法を行う連続鋳造設備において、
鋳片の上下面の冷却水量が、当該鋳片の側面の冷却水量
の１．５倍以上とすることが可能な2次冷却装置を有
し、全圧下量を５mm以上で鋳片を軽圧下可能なロールプ
ロファイルを有したことを特徴とする上記（２）の連続
鋳造方法の実施可能な連続鋳造設備。

【００１０】なお、本発明において偏析帯とは、ビレッ
ト鋳片のサルファプリントもしくはリンエッチプリント
のＣ断面中央部付近に観察される、検出元素の濃化した
部分が集積した部位をいう。通常は、偏析は、凝固デン
ドライド組織の樹間や、内部・中間割れ部に濃化部分が
認められる。本発明で規定する偏析帯は、最終凝固部に
発生する偏析部を指しており、凝固時の割れに起因する
ものは除外する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明により鋳造したビレットの
C断面プリントには、図１のように偏析帯の形状が横長
で偏平比が３倍以上となる特徴がある。本発明の適用対
象鋼種は、Ceqが0.60％未満の鋼種では、そもそも中心
偏析に起因する品質欠陥は発生しないのであまり意味が
ない。しかし、 Ceqが０．６０％以上では中心偏析要求
レベルは急激に厳しくなり、Ceqが0.72％以上の鋼種で
は、本発明の効果がより顕著である。

【００１２】発明者らの研究では、最終凝固位置での偏
析帯形状を偏平にするためには、二次冷却帯で上下面側
の冷却水量を側面側の少なくとも１．５倍、好ましくは
３倍以上とすることで達成できることが判明した。

【００１３】また、最終凝固位置近傍での鋳片圧下につ
いて様々な条件でテストした結果、鋳片圧下が５ｍｍ未
満では、圧下不足となり、十分な中心偏析レベルに到達
しないことが判明した。鋳片圧下量を大きくするほど中
心偏析レベルは安定する一方で、圧下に伴う応力で内部
割れも発生しやすくなる。内部割れと中心偏析を両立さ
せる条件としては、鋳片圧下量を８〜１４ｍｍの範囲と
するのが望ましい。

【００１４】二次冷却帯のノズル配列については、上下
面と側面とで適正流量範囲の異なるノズルを等間隔で配
列し、且つ、上下面と側面の冷却水量を各々独立制御す
ることがバルジング起因の品質欠陥回避の点で好ましい
が、初期投資及び、整備費削減のため、上下面と側面で
同じノズルで、且つ、冷却水量制御も一括としたい場合
には、上下面側のノズル本数が側面側の１．５倍以上と
することで、本発明効果の享受は可能である。なお、冷
却水量の比率は３倍以上とすることが望ましい。

【００１５】また、本発明を実施する連続鋳造装置は、
現在工業化されているビレット鋳造設備で最も一般的な
彎曲型マシンを想定して記述しているが、ステンレス鋼
で普及している水平型やブルーム連続鋳造装置で一部適
用されている垂直型や垂直曲げ型の連続鋳造装置へも適
用可能なことは言うまでもない。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を以下に示す。なお、以下の
記述では、特に断りのない限り基本となる鋳造条件は、 １） 鋳造断面サイズ：１２２ｍｍ□ ２） 鋳造速度：３．０m/min ３） 二次冷却トータル比水量：１．７８リットル/kg ４） 軽圧下での鋳片全圧下量：１０ｍｍ であった。

【００１７】その結果を下記に示す。中心偏析レベル
は、鋳造L断面（鋳造方向と並行な鋳片中心の切断面）
プリントで計測し、最大偏析粒径で評価した。

【００１８】 偏析帯の偏平比と最大偏析粒径 まず、偏析帯の偏平比と最大偏析粒径の関係を整理した
のが図２である。偏析帯の偏平比が大きくなるほど、最
大偏析粒径は低位安定化しており、偏平比が３以上とな
ると最大偏析粒径を安定して４ｍｍ以下とできることが
わかる。

【００１９】 二次冷却水量比と偏析帯の偏平比 次に、偏析帯の偏平比を大きくするための二次冷却条件
を調査した。テストは、側面側の水量を減らし、トータ
ル二次冷却水量が一定となる条件とした。この結果を整
理したのが図３である。上下面と側面との二次冷却水量
比を大きくするほど偏析帯の偏平比は大きくなり、本発
明の効果が発現する偏平比３以上とするためには、二次
冷却水量比を１．５倍以上とする必要があることがわか
る。

【００２０】 二次冷却水量比と最大偏析粒径 との結果を検証するため、操業条件である二次冷却
水量比と品質結果である最大偏析粒径を直接比較したの
が図４である。この図から二次冷却水量比１．５倍以上
で最大偏析粒径が低位安定化することが確認できる。

【００２１】 鋳片圧下量と最大偏析粒径 図５は、鋳片圧下量と最大偏析粒径の関係を二次冷却水
量比１．０と３．０で比較したものである。鋳片圧下量
が大きくなるほど最大偏析粒径は小さくなる。鋳片圧下
量が５ｍｍ未満では、二次冷却水量比が３．０の場合で
も最大偏析粒径が大きく、不安定なことがわかる。また
二次冷却水量比が３．０の場合、鋳片圧下量８ｍｍ以上
で偏析粒径がいっそう安定化することがわかる。この結
果、最大偏析粒径を低位安定化させるためには、二次冷
却水量比だけでなく５ｍｍ以上の鋳片圧下を同時に実施
する必要があることがわかる。

【００２２】 鋳片圧下量と内部割れ 図６は、鋳片圧下量と内部割れの関係を整理したもので
ある。鋳片圧下量増大に伴い、内部割れが増加する。内
部割れも中心偏析と同様な内質欠陥となるため、低位安
定化させることが好ましい。内部割れを極端に増大させ
ないためには、鋳片圧下量を１４ｍｍ以下とすることが
望ましいことがわかる。の結果と併せると、鋳片圧下
量は８−１４ｍｍの範囲が好ましいことがわかる。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、Ｃeqの高い鋼種のビレッ
ト鋳造においても、偏析の低減された良好な品質の鋳片
を提供できるようになり、Ｃeqの高い高級な鋼種でも安
定して良好な品質の鋳片の製造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳片Ｃ断面における従来法と本発明法による偏
析の形態を示した図であり、（ａ）は従来法のＣ断面プ
リント、（ｂ）は本発明法のＣ断面プリント、（ｃ）は
偏析帯の扁平比の表示、（ｄ）はＣ断面、Ｌ断面を説明
する図である。

【図２】偏析帯の偏平比と最大偏析粒径との関係を示す
図である。

【図３】二次冷却水量比と偏析帯の偏平比との関係を示
す図である。

【図４】二次冷却水量比と最大偏析粒径との関係を示す
図である。

【図５】鋳片圧下量と最大偏析粒径との関係を示す図で
ある。

【図６】鋳片圧下量と内部割れ長さとの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ビレット鋳片 ２ 柱状晶 ３ 等軸晶 ４ 偏析帯 ５ 垂直面 ６ 水平面 ７ Ｃ断面 ８ Ｌ断面 ９ 鋳造方向 １０ 従来法のＣ断面プリント １１ 本発明法のＣ断面プリント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面形状が正方形で１辺が１６５mm以下
   の連続鋳造鋳片（以下、ビレット鋳片と称す）におい
   て、鋳造方向に垂直な断面（以下、Ｃ断面と称す）にお
   ける偏析帯形状の幅と厚みの比（以下、偏平比と称す）
   が３以上で、且つ、鋼成分において下記の式で表される
   炭素当量Ceqが０．６％以上であることを特徴とする連
   続鋳造鋳片。 Ceq＝[%C] + [%Si]/4 + [%Mn]/5
2. 【請求項２】 前記連続鋳造鋳片の製造方法において、
   2次冷却を行う際に、当該鋳片の上下面の冷却水量が、
   当該鋳片の側面の冷却水量の１．５倍以上とし、全圧下
   量を５mm以上で軽圧下することを特徴とする請求項１記
   載の連続鋳造鋳片の製造方法。
3. 【請求項３】 前記連続鋳造方法を行う連続鋳造設備に
   おいて、鋳片の上下面の冷却水量が、当該鋳片の側面の
   冷却水量の１．５倍以上とすることが可能な2次冷却装
   置を有し、全圧下量を５mm以上で鋳片を軽圧下可能なロ
   ールプロファイルを有したことを特徴とする請求項２記
   載の連続鋳造方法の実施可能な連続鋳造設備。