JP2004223572A - Method for continuous casting and cast slab - Google Patents

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JP2004223572A JP2003014795A JP2003014795A JP2004223572A JP 2004223572 A JP2004223572 A JP 2004223572A JP 2003014795 A JP2003014795 A JP 2003014795A JP 2003014795 A JP2003014795 A JP 2003014795A JP 2004223572 A JP2004223572 A JP 2004223572A
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Tadashi Hirashiro
正 平城
Akihiro Yamanaka
章裕 山中
Daisuke Izu
大助 伊豆
Michikazu Koga
道和 古賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for continuous casting capable of manufacturing a bloom cast slab, which stably improves segregation and prevents occurrence of internal cracks, and the bloom cast slab. <P>SOLUTION: The method for continuous casting is so constituted that a non-solidified part of the cast slab, which has a value (the length of the longer side/the length of the short side) of 1-2.5 at the cross section of the cast slab, is reduced after buldging. The buldging is executed with the conditions in which a buldging amount δ and a distortion amount ε on the solidification interface during buldging satisfy the following formula (1) and formula (2). After that, a part, to which the buldging is executed, of the cast slab is reduced in the range below the buldging amount by using at least a pair of reduction rolls in the range in which the maximum reduction gradient in the casting direction is less than 1.40 mm/m. Here, when the C content of the cast slab is < 0.70 mass %, the formula (1) is δ≤20 mm and ε<2.00 %. When the C content of the cast slab is ≥ 0.70 mass %, the formula (2) is δ≤10 mm and ε<1.50 %. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造において鋳片の中心部に発生する偏析を軽減するとともに、鋳片の内部割れを防止する方法に関し、さらに詳しくは、バルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法およびそれにより製造される鋳片に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼の中心偏析を改善するため、連続鋳造時に鋳片を圧下する方法が実施されているが、この方法では、平行ロールを用いた場合に、狙いとする鋳片幅方向の未凝固部分の圧下のために、本来圧下の不要な鋳片幅方向の両端部の凝固部をも圧下することから、必要以上に大きな圧下力を要することが問題となっている。
【0003】
これに対して、幅方向の未凝固部分のみを選択的に圧下する目的で、ロールの軸方向に直径の相違する異径ロールにより鋳片を圧下する方法がある。しかし、この方法では、鋳片幅方向中央部に凹部または圧痕が残存する。
【0004】
一方、バルジングさせた後に圧下する(以下、「バルジング圧下」と称する)鋳造方法においては、スラブのように断面の(長辺長さ/短辺長さ)の比(以下、「アスペクト比」と称する)が大きい場合には、必ずバルジングさせることができるが、ブルームのように断面のアスペクト比が小さいときは、バルジングさせにくいという問題がある。したがって、断面の適切なアスペクト比の範囲を見極める必要がある。
前記の中心偏析は、鋳片の最終凝固部である鋳片の厚さ方向の中心部に、C、S、PおよびMnなどの溶質成分が濃化し、正偏析する現象であり、鋼材の靱正低下の原因となり、例えば、線材の伸線時における断線など、製品欠陥となることから、特に、コードワイヤー製品などでは深刻な問題とされている。この中心偏析の防止方法として、下記の技術が開示されている。
【0005】
特許文献1には、モールドと、鋳片の液相線クレータエンドとの間の凝固シェルに、バルジング力を作用させて未凝固層の厚さを増大させ、次いで、液相線クレータエンドと、固相線クレータエンドとの間の鋳片に圧下を加え、中心偏析の発生を低減する連続鋳造方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法は、圧下範囲が広すぎて偏析低減の効果が安定しない。
特許文献2には、偏平比が1.6以下の鋳片の連続鋳造において、複数組のロール対の間隔を鋳型下端内側厚みより拡幅して、鋳片厚さ方向にバルジングさせ、その後方で、他のロール対にて鋳片を0.04〜10%圧下する高品質鋳片の製造方法が開示されている。この方法では、圧下勾配の範囲が広いことから、圧下勾配の条件次第によっては、鋳片内部に割れが発生する恐れがある。
特許文献3および4には、変形抵抗の大きい鋳片幅方向の両端部の圧下を避け、圧下力を効率的に未凝固部分に付与するために、鋳片幅方向の中央部に存在する未凝固部を、キャメルロールと呼ばれる大径ロールの中央部に突出部を設けた段付きの異径ロールにより局部的に圧下する連続鋳造方法が開示されている。
【0006】
図1は、特許文献3および4に開示された異径ロールによる圧下方法を模式的に示す図であり、(a)は圧下前の状態を、(b)は圧下の状態を、そして(c)は圧下後の状態をそれぞれ表す。
未凝固溶鋼101を含む圧下前の鋳片81は、異径ロール71により鋳片幅方向の中央部を局部的に圧下され、圧下後の鋳片91となる。これらに開示された方法では、段付きロールにより局部的に圧下するため、鋳片表面に凹部が形成され、その後の圧下工程を経てもこれが残存し、寸法不良や平坦度不良の原因となる。
特許文献5には、鋳片の中心部の固相率が0.1以下の位置でバルジングを生じさせ、鋳片の最大厚さを鋳片の短辺長さよりも20〜100mm厚くし、凝固完了点直前にて少なくとも1対の圧下ロールにより、1対当たり20mm以上の圧下を与え、バルジング量相当分を圧下する連続鋳造方法が開示されている。しかしながら、この方法においてもアスペクト比の小さなブルームにおいては、バルジング量と圧下量の関係が適正でない場合には、凝固界面にわずかながら割れが発生したり、中心偏析の改善効果が低減することがある。
【0007】
上述のとおり、アスペクト比の小さな鋳片の鋳造においては、異径ロールにより圧下する方法、および未凝固部を含む鋳片をバルジングさせた後に圧下する方法のいずれを用いても、中心偏析の低減および平坦度の確保の点で、なお問題が残されている。
【特許文献1】
特開昭60−6254号公報(特許請求の範囲)
【特許文献2】
特開昭60−21150号公報(特許請求の範囲、2頁右下欄6〜17行)
【特許文献3】
特開昭61−132247号公報(特許請求の範囲、2頁右上欄14〜19行)
【特許文献4】
特開昭60−184455号公報(特許請求の範囲)
【特許文献5】
特開平9−57410号公報(特許請求の範囲)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、バルジングさせにくいブルーム鋳片などの未凝固部をバルジングさせ、凝固完了前に前記バルジング量に相当する範囲内で圧下する鋳造方法において、安定した偏析改善効果を得るとともに内部割れの発生を防止し、健全な鋳片を製造する連続鋳造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決するために、前記した従来の問題点を踏まえてブルーム鋳片などを対象とした適正なバルジング圧下方法について検討を加えた結果、未凝固部をバルジングさせた後、フラットロールにより圧下してバルジング前の矩形断面形状に戻す方法が適切であり、また、バルジングを開始する鋳造方向適正位置のサポートロールを選択することにより、適切な圧下量の制御が可能となることを知見した。
【0010】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の(1)〜(5)に示す連続鋳造方法および(6)に示す鋳片にある。
【0011】
(1)断面の長辺長さを短辺長さで除した比の値が1〜2.5である鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法であって、バルジング量δおよびバルジング時の凝固界面の歪量εが下記の(1)式および(2)式で表される関係を満足する条件でバルジングさせ、その後、鋳片のバルジングした部分を鋳造方向の最大圧下勾配が1.40mm/m未満の範囲で、少なくとも1対の圧下ロール対を用いて、バルジング量以下の範囲で圧下する連続鋳造方法。
鋳片のC含有量が0.70質量%未満のとき、δ≦20mmかつε<2.00%・・(1)
鋳片のC含有量が0.70質量%以上のとき、δ≦10mmかつε<1.50%・・(2)
(2)前記(1)に記載の連続鋳造方法において、未凝固部をバルジングさせた後に、圧下区間の中心部固相率の平均値が0.3〜0.6の領域を圧下することが好ましい。
【0012】
(3)前記(1)または(2)に記載の連続鋳造方法において、断面の長辺または短辺の最大長さが500mm未満の鋳片のバルジング量の制御は、下記の▲1▼および▲2▼のいずれかまたは双方を調整することにより行うことが好ましい。
【0013】
▲1▼溶鋼温度、鋳片の二次冷却条件および鋳造速度
▲2▼バルジング開始位置
(4)前記(1)または(2)に記載の連続鋳造方法において、断面の長辺または短辺の最大長さが500mm以上の鋳片のバルジング量の制御は、目標とするバルジング量以上となる鋳造方向の領域に相当するサポートロールのロールキャビティを調整することにより行うことが好ましい。
(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載の連続鋳造方法において、鋳片を圧下する前に、鋳片の未凝固部を電磁攪拌することが好ましい。
【0014】
(6)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、鋳片の厚さ方向中心部における炭素含有量C(質量%)を中心部を除く母材の炭素含有量C(質量%)で除した比C/Cの値が1.10以下である鋳片。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、スラブの中心偏析の改善を対象として開発された、バルジング圧下技術をブルームの連続鋳造に拡張して適用すべく研究を重ねた結果、ブルームの連続鋳造における課題であるバクジング量の制御および適正圧下条件を見出した。また、断面のアスペクト比の小さいブルーム鋳片のバルジング制御に関して、バルジングを開始する鋳造方向の適正位置のサポートロールを選択することにより、適切なバルジング量の制御が可能となり、設備費を低減しつつ、効率良く未凝固鋳片のバルジング圧下を図ることができることが判明した。
【0016】
ブルーム鋳片の未凝固部分を圧下する場合、前記したとおり、異径ロールにより圧下すれば必要な圧下力は低減できるが、正確な矩形断面形状の鋳片が得られない。鋳造される鋳片の断面形状を犠牲にすることなく、良好な矩形形状を確保し、併せて圧下力も低減できる方法を検討した結果、鋳片の未凝固部をバルジングさせ、その後フラットなロールにより圧下してバルジング前の矩形断面形状に戻す方法が適切であるとの知見を得た。
【0017】
図2は、本発明のバルジング圧下方法を模式的に示す図であり、(a)は圧下前の状態を、(b)は圧下の状態を、そして(c)は圧下後の状態をそれぞれ表す。未凝固溶鋼10を含む圧下前の鋳片8は、フラットロール7により圧下され、圧下後の鋳片9となる。図2に示す方法によれば、異径ロールにより圧下した場合のように鋳片表面に凹部が形成されることはなく、良好な平坦度を確保できる。
【0018】
ブルーム鋳片のバルジング圧下技術においては、バルジング量および圧下量の最適条件の把握および充分なバルジング量の確保が重要である。断面のアスペクト比が大きいスラブの鋳造では、長辺面のバルジングによる変形が大きいため、バルジング量の制御にはロールキャビティの制御が不可欠である。これに対して、アスペクト比が比較的小さいブルーム鋳片の鋳造においては、バルジング量は小さい。この対策として、凝固シェルの厚さが薄くなるように鋳造条件を制御し、溶鋼の静圧により凝固シェルが変形しやすくすることにより、充分なバルジング量を確保することが可能となる。
【0019】
図3は、従来の一般的な垂直曲げ型連続鋳造装置を用いたブルームの連続鋳造におけるバルジング圧下方法を模式的に示す図である。
【0020】
浸漬ノズル1を通して鋳型3内に注入された溶鋼4は、メニスカス2の下方の鋳型との接触面から凝固シェル5を形成する。凝固シェルを形成した鋳片は、鋳型下方に引き抜かれ、バルジング領域においてロールキャビティを拡大調整されたサポートロール6によりサポートされながらバルジングし、さらに、未凝固溶鋼10を含む鋳片8は、圧下領域において圧下ロール7により圧下されて鋳片9を形成する。
同図に示される従来の鋳造方法を踏まえて、安定した偏析改善効果を得るとともに内部割れの発生を防止し、健全な鋳片を製造するための適正なブルームのバルジング圧下方法について検討し、下記の(a)〜(e)に示す結果を得た。
【0021】
(a)鋳造速度により凝固シェル厚さは変化するため、凝固シェル厚さとメニスカス以下の溶鋼の静圧とのバランスにより決定されるバルジング量は変化する。アスペクト比の小さなブルーム鋳片では、前記のバルジング量は、鋳造方向におけるバルジング開始位置に相当するロールセグメントを選択決定し、ロールキャビティを開放するかまたは鋳片をサポートする範囲でロールキャビティを調整することにより、制御できる。
【0022】
(b)前記(a)において、バルジングによる内部割れの発生を防止できる適正なバルジング量が判明した。
【0023】
(c)鋳片のバルジング領域を適正な圧下勾配で圧下することにより、凝固末期に鋳片の中心部未凝固部に存在する成分濃化溶鋼の搾り出しが充分に進行し、中心偏析が著しく改善される。
(d)鋳片の断面形状をバルジング前の矩形形状に戻すように圧下量の制御を行うことにより、鋳片の断面形状は精度の良い矩形形状となる。
(e)鋳片の幅方向端部の圧下のための圧下力が不要であり、設備費を軽減できる。
【0024】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、下記の連続鋳造試験を行った。
(実施例1)
〔試験方法〕
垂直曲げ型ブルーム連続鋳造装置により、厚さ310mm、幅420mmの鋳片を鋳造し、バルジング量を制御しつつ圧下する試験を行った。なお、ブルームの材質は、S45C(質量%で、C:0.45%、Si:0.20%、Mn:0.74%、P:0.025%およびS:0.008%)、およびS70C(C:0.70%、Si:0.20%、Mn:0.45%、P:0.010%およびS:0.008%)の高炭素鋼とした。
【0025】
主として鋳造速度、およびロールキャビティの開放を開始するロールセグメントの位置(すなわち、鋳型内メニスカスからの距離)を変更する鋳造試験を実施し、下記の結果を得た。なお、各試験条件のバルジング量および圧下量は、ロールキャビティから算出する方法、およびバルジングしたままの鋳片とバルジング後圧下した鋳片の両方の試料を採取して鋳片の厚さを求め、その差を算出し、凝固収縮分を補正する方法のいずれによっても算出を行った。
【0026】
バルジング量は、溶鋼の静圧と凝固シェルの変形抵抗とによって定まる凝固シェルの変形量により決定される。本発明者らはC含有量0.45質量%、および0.70質量%の鋼の場合の実績バルジング量をメニスカスからの距離との関係として整理した。
【0027】
図4は、S45C材を用いた場合のメニスカスからの距離とバルジング量との関係を示す図である。同図によれば、メニスカスからの距離が大きくなるほど凝固は進行することから、ロールキャビティを開放(ロールが鋳片に当接しないようにロールキャビティを拡大する)してバルジングを開始するロールセグメントの位置(以下、「バルジング開始セグメント」とも称する)がメニスカスから遠くなるほど、凝固シェルの変形抵抗が大きくなり、したがってバルジング量は減少する。また、鋳造速度が大きいほど、メニスカスから同一距離の位置における凝固の進行は遅れるため、バルジング量は大きくなる。
【0028】
例えば、鋳造速度が0.9m/minのときにメニスカスからの距離が3.3mの位置でロールキャビティを開放してバルジングを開始しした場合には、バルジング量は52mm程度であり、同じ鋳造速度0.9m/minで、バルジング開始位置をさらに後方のメニスカスからの距離が8.6mの位置にずらせると、バルジング量は14mm程度となる。また、鋳造速度が0.75m/minのときに同じく距離が8.6mの位置でバルジングを開始した場合には、バルジング量は8mm程度となる。
【0029】
したがって、必要なバルジング量を得るには、まず、鋳造速度を選定し、同図から、メニスカスからの距離に対応するバルジング開始セグメントを決定し、そのセグメント以降圧下開始までのロール対のロールキャビティを開放とすればよいことがわかる。
【0030】
図9は、ロールキャビティをバルジング領域において全開放としたときのバルジング状況を模式的に示す図である。図3の場合と同様に、浸漬ノズル1を通して鋳型3内に注入された溶鋼4は、メニスカス2の下方の鋳型との接触面から凝固シェル5を形成する。凝固シェルを形成した鋳片は、鋳型下方に引く抜かれ、サポートロール6のロールキャビティを全開放としたバルジング領域を通過する間にバルジング力を受けてバルジングし、さらに、未凝固溶鋼10を含む鋳片8は、圧下領域において圧下ロール7により圧下されて鋳片9を形成する。
なお、等軸晶を形成させて中心偏析を分散化するために、圧下前に鋳片の未凝固部の溶湯を電磁攪拌することが好ましい。
【0031】
〔凝固界面の歪、および中心固相率平均値の算出方法〕
バルジング時における凝固界面の歪は、バルジングによる鋳片の変形を「コの字」形状の骨組構造の変形であるとしてコの字形状による変形モデルを適用し、算出した。
【0032】
図5は、バルジング量と歪との関係を導出するための概念を示す図であり、同図(a)は未凝固溶鋼を含む鋳片の横断面を、同図(b)は同図(a)の左側半分のコの字形状骨組によるモデル化を、同図(c)はバルジング後の鋳片の横断面を、そして同図(d)は同図(c)の左側半分のコの字形状骨組によるモデル化をそれぞれ表す。
【0033】
図(b)に示すとおり、バルジングによる変形は、一端Dを固定支点とし、他端Aを移動支点とするコの字形状の骨組構造の他端Aに荷重Wが作用したときの変形により表されるとして、歪みを計算する。なお、図(b)においてハッチングした部分は、骨組構造に発生する曲げモーメントの分布を表す。図(c)に示される鋳片のバルジングは、図(d)に示されるとおりの骨組構造の変形としてモデル化される。
【0034】
鋳片断面短辺の凝固界面は、短辺の凝固シェルの厚さをdとしたとき、凝固シェルの中立面から鋳片の内側へ(1/2)dの位置にある。そこで、鋳片断面短辺の凝固界面における歪を、図(d)における梁BCの内側(図では右側)表面における歪として、下記の(イ)〜(ニ)式により算出した。
ε=d/(2・r+d)×100 ・・・・・・(イ)
r=[3・δ/{Lw(2・Lw+3・Lt)}]−1 ・・・(ロ)
Lw=Lwo−d ・・・・・・(ハ)
Lt=Lto−2・d ・・・・・・(ニ)
ここで、
ε:バルジング時の鋳片短辺凝固シェルの凝固界面の歪(%)、
δ:バグジング量(mm)、
d:バルジング時の凝固シェル厚さ(mm)、
Lwo:バルジング前の鋳片幅(mm)、
Lto:バルジング前の鋳片厚さ(mm)、
r:鋳片短辺凝固シェルの外側面の曲率半径(mm)。
【0035】
鋳片の中心部固相率の平均値は、例えば、凝固を考慮した伝熱計算により鋳片内部の温度分布および固相生成比率の分布を算出し、これを圧下領域の中心部について鋳造方向にわたって平均することにより、求めることができる。
【0036】
〔鋳片内部品質の評価方法〕
鋳造されたブルーム鋳片の鋳造方向に垂直な面内から厚さ約15mmのマクロ板試料を採取し、サルファプリントを実施した。
【0037】
中心偏析状況はサルファプリント、マッピングアナライザによるMn含有量の分析結果、および厚さ方向に採取した切粉の化学分析によるC含有量の分析結果により評価した。なお、マッピングアナライザによる分析は、ビーム径を100μmとして40mm×120mmの視野を分析した。
【0038】
内部割れについては、サルファプリントの観察結果により評価した。
総合評価は、上記の偏析の調査結果および内部割れの調査結果を総合して行った。
【0039】
評価基準は下記のとおりである(表1中に記号により示した)。

Figure 2004223572
表1に、各試験の試験条件およびを試験結果を示す。
【0040】
【表1】
Figure 2004223572
【0041】
表1に示す試験では、圧下セグメントとしては連続する2〜4セグメント、すなわち、メニスカスからの距離では約17〜26.6m、圧下距離では2.4〜9.6mの区間において圧下するセグメントの組み合わせ条件を変えた。
【0042】
鋼種としてS45Cを用いた比較例の試験番号1〜4では、バルジング量が大きすぎたため、バルジング時に凝固シェルに内部割れが発生した。また、バルジング量に相当する圧下量を確保するために圧下量を増加した場合は、中心偏析を改善する以前にすでに圧下による内部割れが発生し、極めて劣った性状の鋳片となった。
【0043】
これに対して、バルジング量は適正範囲にまで低減させたがバルジング後に圧下しなかった比較例の試験番号5では、凝固シェルの内部割れは発生しなかったが、中心偏析は改善されなかった。
また、バルジング時の凝固界面の歪が前記(1)式で表される量を超える試験番号7、および最大圧下勾配が1.40mm/m以上である試験番号8では、内部割れが発生し、劣った性状の鋳片となった。
【0044】
これに対して、本発明例の試験番号6および9〜11は、バルジング量、バルジング時の凝固界面の歪、バルジング後の最大圧下勾配および圧下量がともに本発明で規定する範囲内にあり、その結果、内部割れの発生が無く、中心偏析も改善されている。とくに、本発明例のうちで、バルジング後の圧下領域における鋳片中心部固相率の平均値が0.3〜0.6である試験番号9〜11は、内部割れの発生がないことはもちろんのこと、中心偏析の改善効果についても一段と良好な結果が得られた。
【0045】
鋳片のC含有量が増加すると割れ感受性は高くなる。そこで、S45C材とS70C材の場合とについて比較した。
【0046】
図6は、S45C材およびS70C材についてバルジング量と歪との関係を示す図である。C含有量が0.70質量%のS70C材では、歪が1.5%未満となる総バルジング量10mm以下では内部割れの発生は軽微であった。
【0047】
そこで、総バルジング量を8mmの条件で試験番号12〜15の試験を行った。その結果、表1に示されるとおり、圧下量がバルジング量を超えず、中心部固相率の平均値が0.6の本発明例である試験番号12および13では、内部割れは発生せず、また偏析も改善されて良好な品質の鋳片が得られた。
【0048】
総バルジング量が8mmであっても、圧下量が総バルジング量を超える8.42mmであり、最大圧下勾配が1.40mm/mである比較例の試験番号14では、偏析成分の濃化した溶鋼がデンドライト樹枝間に封じ込まれて搾り出し効果が現れず、中心偏析の改善が見られなかった。また、最大圧下勾配が大きいため、内部割れが発生した。圧下勾配の好ましい範囲は、1.2mm/m以下である。
【0049】
バルジング後に圧下しない比較例の試験番号15では、S45Cの比較例である試験番号5の場合と同様に、内部割れは発生しないものの、中心偏析の改善は認められなかった。
【0050】
総バルジング量が11mmでバルジング時の歪が大きい比較例の試験番号16では、バルジング時に内部割れが発生し、性状の劣る鋳片となった。
【0051】
S45C材の場合は、図6および表1の結果に見られるとおり、バルジング量が22.5mmにバルジング時の内部割れが発生しており、バルジング量が16.5mmでは、内部割れは発生せずに良好であった。また、バルジング量が16.5mm〜20mmの間では、割れは軽微であった。そこで、バルジング量の適正範囲を10mm以下、かつ、バルジング時の凝固界面における歪の適正範囲を2%未満とした。
【0052】
S45C材とS70C材とで、適正なバルジング圧下条件は相違するが、適正条件を選択して制御することにより、鋳片中心部の未凝固部における濃化溶鋼が効率よく搾り出される。
【0053】
図7は、本発明法による偏析の改善状況を示す図である。炭素含有量の比C/Cが1.10以下となり、鋳片内部品質および鋳片形状が改善された良好な鋳片が得られた。
【0054】
以上の結果から、材質により、バルジング量およびバルジング時の凝固界面歪量のそれぞれの適正値を区分し、前記(1)式および(2)式を得た。
【0055】
また、圧下量はバルジング量以下の範囲が適正であり、圧下勾配は1.4mm/m以下が適正範囲である。鋳造方向の圧下領域における中心部固相率の平均値は0.3〜0.6が好ましい。
(実施例2)
鋳片幅が420mmおよび500mmのS45C材を用いた場合について、バルジング開始位置とバルジング量の関係について説明する。
【0056】
図8は、鋳片サイズおよび鋳造速度が異なる場合についてのバルジング開始位置とバブジング量との関係を示す図であり、前記の各種試験結果結果に基いて計算により求められたものである。なお、バルジング開始位置はメニスカスからの距離で表し、バルジング開始位置とは、ロールキャビティのを開放を開始する位置をいう。
【0057】
図8で示すCASE1は、鋳片幅が420mmの鋳片を鋳造速度が0.8m/minの条件で鋳造し、メニスカスからの距離が6mの位置で上側サポートロールのロールキャビティを全開放とした場合である。同図によれば、バルジング量は約6mmである。
同CASE2は、鋳片幅が500mmの鋳片を鋳造速度0.8m/minで鋳造し、メニスカスからの距離が6mの位置で同様にロールキャビティを全開放とした場合であり、バルジング量は約45mmに増大する。
【0058】
同CASE3のように、鋳造速度を0.55m/minに低下させると、バルジング量は約18mmに低減し、前記の実施例1における結果と同程度の値とすることができる。しかし、この場合は、鋳造速度が変化しているため、バルジング後の圧下領域を変更する必要がある。また、鋳造速度を過度に低下させると、メニスカスでの湯面皮張りなどが発生して鋳造が不可能となることから、一定の速度以上の鋳造速度に調整する必要がある。
【0059】
従って、鋳片幅が500mmの鋳片を鋳造速度0.8m/minのままで鋳造する場合は、同図中のCASE2の曲線において、ハッチングを施した領域においてバルジング量が20mm以上となるため、少なくともこの区間においては、サポートロールのロールキャビティを20mm未満に設定してバルジング量を制御する必要がある。CASE2の場合、少なくともメニスカスから6〜10mの区間については、ロールキャビティを20mm未満とする制御が必要となる。
【0060】
図10は、バルジング領域の一部の区間においてロールキャビティ制御により鋳片をサポートし、バルジング量を制御する状況を模式的に示している。前記のCASE2の場合は、同図に示されるように、前半の一部の区間で鋳片をサポートするロールキャビティ制御を行い、それ以降の区間では前記表1に記載されたS45C材の適正バルジングおよび圧下条件にて鋳造すればよい。
【0061】
このように、ブルームの連続鋳造においては、ロールキャビティを全開放としたままバルジング量を制御できる場合と、鋳片をサポートしてバルジング量の過度な増加を抑制すべく制御する必要のある場合とがある。例えば鋳片断面の長辺長さが長くなるなど、ある程度ブルームサイズが大きくなると、上下サポートロールのロールキャビティ制御を考慮する必要がある。本発明者らの行った試験結果に基づけば、鋳片幅500mm以上では積極的なロールキャビティ制御を行うことが好ましい。連続鋳造装置の仕様、鋳造するブルームのサイズがわかれば、鋳造速度と必要なバルジング量に応じて上下ロールキャビティ量の制御の要否は決定することができる。
【0062】
鋳片幅が500mm未満の鋳片のバルジング量の制御においては、バルジング開始位置に加えて、溶鋼温度、鋳片の二次冷却条件および鋳造速度の制御を併用することが好ましい。
【0063】
なお、前記の図1に示されるように、バルジング領域全域についてロールキャビティを制御できる機能を有する設備であれば好ましいことは言うまでも無い。
【0064】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、バルジングさせにくいブルーム鋳片などの未凝固部をバルジングさせ、凝固完了前に前記バルジング量以下の範囲で圧下する鋳造方法において、安定した偏析改善効果を得るとともに内部割れの発生を防止し、健全な鋳片を製造できる。また、本発明の方法により製造されたブルーム鋳片は、偏析および内部割れのない極めて良好な品質を有する。このように、本発明は、ブルーム鋳造分野の発展に大きく寄与できる価値ある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】特許文献3および4に開示された異径ロールによる圧下方法を模式的に示す図であり、(a)は圧下前の状態を、(b)は圧下の状態を、そして(c)は圧下後の状態をそれぞれ表す。
【図2】本発明のバルジングさせた後に圧下する方法を模式的に示す図であり、(a)は圧下前の状態を、(b)は圧下の状態を、そして(c)は圧下後の状態をそれぞれ表す。
【図3】バルジングさせた後に圧下する従来の一般的方法を模式的に示す図である。
【図4】メニスカスからの距離とバルジング量との関係を示す図である。
【図5】バルジング量と歪との関係を導出するための概念を示す図であり、同図(a)は未凝固溶鋼を含む鋳片の横断面を、同図(b)は同図(a)のコの字形状骨組によるモデル化を、同図(c)はバルジング後の鋳片の横断面を、同図(d)は同図(c)のコの字形状骨組によるモデル化をそれぞれ表す。
【図6】バルジング量と歪との関係を示す図である。
【図7】本発明法による偏析の改善状況を示す図である。
【図8】鋳片サイズなどが異なる場合のバルジング開始位置とバルジング量との関係を示す図である。
【図9】ロールキャビティを全開放としたときのバルジング制御の状況を模式的に示す図である。
【図10】バルジングの一部をロールキャビティ制御により行うときの状況を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1:浸漬ノズル、
2:鋳型内の湯面(メニスカス)、
3:鋳型、
4:溶鋼、
5:凝固シェル、
6:サポートロール、
7、71:圧下ロール、
8、81:圧下前の鋳片、
9、91:圧下後の鋳片、
10、101:未凝固溶鋼、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for reducing segregation occurring in the center of a slab in continuous casting and preventing internal cracks in the slab, and more particularly, to a continuous casting method in which bulging is performed and then rolling down, and a method for manufacturing the same. Slab.
[0002]
[Prior art]
In order to improve the center segregation of steel, a method of rolling down the slab during continuous casting has been implemented.In this method, when parallel rolls are used, the reduction of the unsolidified portion in the target slab width direction is performed. Therefore, the solidified portions at both ends in the slab width direction, which originally do not need to be reduced, are also reduced, so that there is a problem that an unnecessarily large reduction force is required.
[0003]
On the other hand, there is a method in which the slab is reduced by rolls having different diameters in the axial direction of the roll in order to selectively reduce only the unsolidified portion in the width direction. However, in this method, a concave portion or an indentation remains at the center in the slab width direction.
[0004]
On the other hand, in a casting method in which the bulging is performed after the bulging is performed (hereinafter, referred to as “bulging reduction”), a ratio of a cross section (long side length / short side length) like a slab (hereinafter, referred to as “aspect ratio”) When the aspect ratio of the cross section is small, such as bloom, there is a problem that bulging is difficult. Therefore, it is necessary to determine an appropriate range of the aspect ratio of the cross section.
The above-mentioned center segregation is a phenomenon in which solute components such as C, S, P and Mn are concentrated at the center in the thickness direction of the slab, which is the final solidified portion of the slab, to cause positive segregation. This is a serious problem particularly in cord wire products and the like, because it causes a positive drop and causes a product defect such as a break in wire drawing. The following technology is disclosed as a method for preventing this center segregation.
[0005]
Patent Document 1 discloses that a bulging force is applied to a solidified shell between a mold and a liquidus crater end of a slab to increase the thickness of an unsolidified layer. A continuous casting method is disclosed in which a slab between a solidus crater end and a slab is reduced to reduce the occurrence of center segregation. However, in the method disclosed here, the reduction range is too wide, and the effect of reducing segregation is not stable.
Patent Document 2 discloses that in continuous casting of a slab having an aspect ratio of 1.6 or less, the interval between a plurality of pairs of rolls is widened from the inner thickness of the lower end of the mold, and bulging is performed in the slab thickness direction. Discloses a method for producing a high quality cast slab in which the slab is reduced by 0.04 to 10% with another pair of rolls. In this method, since the range of the reduction gradient is wide, cracks may be generated inside the slab depending on the conditions of the reduction gradient.
Patent Literatures 3 and 4 disclose a method for preventing a reduction in both ends in a slab width direction having a large deformation resistance and efficiently applying a rolling force to an unsolidified portion. A continuous casting method is disclosed in which a solidified portion is locally reduced by a stepped different-diameter roll provided with a protruding portion at the center of a large-diameter roll called a camel roll.
[0006]
FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically showing a method of rolling down using rolls of different diameters disclosed in Patent Documents 3 and 4, wherein FIG. 1A shows a state before rolling down, FIG. 1B shows a state before rolling down, and FIG. ) Indicates the state after the reduction.
The slab 81 before rolling including the unsolidified molten steel 101 is locally reduced at the center in the slab width direction by the rolls 71 of different diameters, and becomes the slab 91 after rolling. In the methods disclosed in these publications, since the roll is locally reduced by the stepped roll, a concave portion is formed on the surface of the slab, which remains even after the subsequent rolling step, and causes dimensional defects and poor flatness.
In Patent Document 5, bulging is caused at a position where the solid phase ratio at the center of the slab is 0.1 or less, the maximum thickness of the slab is made 20 to 100 mm thicker than the short side length of the slab, and solidification is performed. A continuous casting method is disclosed in which a reduction of at least 20 mm per pair is given by at least one pair of reduction rolls immediately before the completion point to reduce the bulging amount. However, even in this method, in the case of a bloom having a small aspect ratio, if the relationship between the amount of bulging and the amount of reduction is not appropriate, a slight crack may occur at the solidification interface or the effect of improving center segregation may be reduced. .
[0007]
As described above, in casting a slab having a small aspect ratio, reduction in center segregation can be achieved by using either a method of rolling down by a roll of different diameter or a method of rolling down after bulging a slab including an unsolidified portion. Problems still remain in terms of securing flatness.
[Patent Document 1]
JP-A-60-6254 (Claims)
[Patent Document 2]
JP-A-60-21150 (claims, page 2, lower right column, lines 6-17)
[Patent Document 3]
JP-A-61-132247 (claims, page 14, upper right column, lines 14 to 19)
[Patent Document 4]
JP-A-60-184455 (Claims)
[Patent Document 5]
JP-A-9-57410 (Claims)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method of bulging an unsolidified portion such as a bloom slab which is difficult to bulge and reducing the bulging within a range corresponding to the bulging amount before completion of solidification, to obtain a stable segregation improvement effect and to prevent internal cracking. An object of the present invention is to provide a continuous casting method for producing sound slabs while preventing occurrence of cracks.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have studied the appropriate bulging reduction method for bloom cast slabs and the like based on the conventional problems described above in order to solve the above-described problems, and found that the unsolidified portion was bulged. After rolling, it is appropriate to use a flat roll to reduce the roll back to the rectangular cross-sectional shape before bulging. Also, by selecting a support roll at the appropriate position in the casting direction to start bulging, it is possible to control the appropriate amount of reduction It was found that
[0010]
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the present invention resides in a continuous casting method shown in the following (1) to (5) and a slab shown in (6).
[0011]
(1) A continuous casting method in which the unsolidified portion of a slab having a ratio of the long side length of the cross section divided by the short side length of 1 to 2.5 is bulged and then reduced in pressure, and the bulging amount is The bulging is performed under the condition that δ and the strain ε at the solidification interface at the time of bulging satisfy the following expressions (1) and (2), and then the bulging portion of the slab is subjected to the maximum reduction in the casting direction. A continuous casting method in which a gradient is less than 1.40 mm / m and a reduction is performed using at least one pair of reduction rolls in a range of a bulging amount or less.
When the C content of the slab is less than 0.70% by mass, δ ≦ 20 mm and ε <2.00% (1)
When the C content of the slab is 0.70% by mass or more, δ ≦ 10 mm and ε <1.50% (2)
(2) In the continuous casting method according to the above (1), after bulging the unsolidified portion, the region where the average value of the solid portion ratio at the center of the reduction section is 0.3 to 0.6 may be reduced. preferable.
[0012]
(3) In the continuous casting method according to the above (1) or (2), the bulging amount of a slab having a maximum length of a long side or a short side of a cross section of less than 500 mm is controlled by the following (1) and (2). It is preferable to carry out by adjusting either or both of 2).
[0013]
(1) Molten steel temperature, slab secondary cooling conditions and casting speed
(2) Bulging start position
(4) In the continuous casting method according to the above (1) or (2), the control of the bulging amount of the slab having the maximum length of the long side or the short side of the cross section of 500 mm or more is performed by setting the bulging amount equal to or more than the target bulging amount. It is preferable to adjust the roll cavity of the support roll corresponding to the region in the casting direction.
(5) In the continuous casting method according to any one of the above (1) to (4), it is preferable that the unsolidified portion of the slab is electromagnetically stirred before the slab is reduced.
[0014]
(6) A slab cast by the continuous casting method according to any one of the above (1) to (5), wherein a carbon content C (mass%) at a central portion in a thickness direction of the slab is determined by a central portion. Content C of base metal excluding carbon 0 (% By mass) C / C 0 Having a value of 1.10 or less.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have conducted repeated studies to extend and apply the bulging reduction technology developed for the purpose of improving the segregation of the center of the slab to the continuous casting of bloom, and as a result, the amount of bagging, which is an issue in continuous casting of bloom, has been studied. Control and proper reduction conditions were found. In addition, regarding the bulging control of a bloom slab having a small aspect ratio of the cross section, by selecting a support roll at an appropriate position in the casting direction to start bulging, it becomes possible to control an appropriate bulging amount, thereby reducing equipment costs. It has been found that the bulging pressure of the unsolidified slab can be efficiently reduced.
[0016]
When the unsolidified portion of the bloom slab is rolled down, as described above, if the slab is rolled down with rolls of different diameters, the required rolling force can be reduced, but a slab having an accurate rectangular cross-sectional shape cannot be obtained. Without sacrificing the cross-sectional shape of the slab to be cast, as a result of examining a method that can secure a good rectangular shape and also reduce the rolling force, bulging the unsolidified part of the slab, and then using a flat roll It has been found that a method of reducing the pressure to return to a rectangular cross-sectional shape before bulging is appropriate.
[0017]
2A and 2B are diagrams schematically illustrating a bulging reduction method of the present invention, wherein FIG. 2A illustrates a state before reduction, FIG. 2B illustrates a state after reduction, and FIG. 2C illustrates a state after reduction. . The cast slab 8 before rolling including the unsolidified molten steel 10 is reduced by the flat roll 7 to become the cast slab 9 after rolling. According to the method shown in FIG. 2, a recess is not formed on the slab surface as in the case of rolling down by a roll having a different diameter, and good flatness can be ensured.
[0018]
In the blooming slab bulging reduction technology, it is important to grasp the optimum conditions of the bulging amount and the reduction amount and to secure a sufficient bulging amount. In casting a slab having a large cross-sectional aspect ratio, the deformation of the long side surface due to bulging is large. Therefore, control of the roll cavity is indispensable for controlling the bulging amount. On the other hand, in the casting of a bloom slab having a relatively small aspect ratio, the bulging amount is small. As a countermeasure, the casting conditions are controlled so that the thickness of the solidified shell is reduced, and the solidified shell is easily deformed by the static pressure of the molten steel, so that a sufficient bulging amount can be secured.
[0019]
FIG. 3 is a view schematically showing a bulging reduction method in continuous bloom casting using a conventional general vertical bending type continuous casting apparatus.
[0020]
The molten steel 4 injected into the mold 3 through the immersion nozzle 1 forms a solidified shell 5 from the surface below the meniscus 2 that contacts the mold. The slab that has formed the solidified shell is pulled out below the mold, and bulges while being supported by the support roll 6 whose roll cavity is enlarged and adjusted in the bulging region. Further, the slab 8 including the unsolidified molten steel 10 is reduced in the rolling region. In the process, the slab 9 is formed by being reduced by the reduction roll 7.
Based on the conventional casting method shown in the figure, we obtained a stable segregation improvement effect and prevented the occurrence of internal cracks, and studied an appropriate bloom bulging reduction method to produce sound slabs. (A) to (e) were obtained.
[0021]
(A) Since the thickness of the solidified shell changes depending on the casting speed, the bulging amount determined by the balance between the solidified shell thickness and the static pressure of molten steel below the meniscus changes. For bloom cast slabs with a small aspect ratio, the bulging amount selects and determines the roll segment corresponding to the bulging start position in the casting direction, and opens the roll cavity or adjusts the roll cavity within a range that supports the slab. By doing so, it can be controlled.
[0022]
(B) In (a) above, an appropriate amount of bulging that can prevent the occurrence of internal cracks due to bulging has been found.
[0023]
(C) By reducing the bulging area of the slab with an appropriate reduction gradient, the squeezing of the component-enriched molten steel present in the unsolidified portion at the center of the slab at the end of solidification proceeds sufficiently, and the center segregation is significantly improved. Is done.
(D) By controlling the amount of reduction so that the sectional shape of the slab returns to the rectangular shape before bulging, the sectional shape of the slab becomes a rectangular shape with high accuracy.
(E) No rolling force is required for rolling down the widthwise end of the slab, and equipment costs can be reduced.
[0024]
【Example】
In order to confirm the effects of the present invention, the following continuous casting test was performed.
(Example 1)
〔Test method〕
A slab having a thickness of 310 mm and a width of 420 mm was cast by a vertical bending-type bloom continuous casting apparatus, and a test was performed in which the slab was reduced while controlling the bulging amount. The material of the bloom is S45C (in mass%, C: 0.45%, Si: 0.20%, Mn: 0.74%, P: 0.025% and S: 0.008%), and A high carbon steel of S70C (C: 0.70%, Si: 0.20%, Mn: 0.45%, P: 0.010% and S: 0.008%) was used.
[0025]
Casting tests were carried out, mainly changing the casting speed and the position of the roll segment at which the opening of the roll cavity starts (ie, the distance from the meniscus in the mold), and the following results were obtained. In addition, the bulging amount and the amount of reduction under each test condition are calculated from the roll cavity, and the thickness of the slab is obtained by collecting both samples of the as-bulged slab and the slab after bulging and reducing the slab. The difference was calculated, and the calculation was performed by any of the methods of correcting the coagulation shrinkage.
[0026]
The bulging amount is determined by the deformation amount of the solidified shell determined by the static pressure of the molten steel and the deformation resistance of the solidified shell. The present inventors arranged the actual bulging amount in the case of steels having a C content of 0.45% by mass and 0.70% by mass as a relationship with the distance from the meniscus.
[0027]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the distance from the meniscus and the bulging amount when the S45C material is used. According to the figure, since the solidification progresses as the distance from the meniscus increases, the roll cavity is opened (the roll cavity is enlarged so that the roll does not abut the slab) to start the bulging. The further the position (hereinafter also referred to as "bulging start segment") from the meniscus, the greater the deformation resistance of the solidified shell and therefore the less bulging. In addition, as the casting speed increases, the progress of solidification at a position at the same distance from the meniscus is delayed, so that the bulging amount increases.
[0028]
For example, when bulging is started by opening the roll cavity at a distance of 3.3 m from the meniscus when the casting speed is 0.9 m / min, the bulging amount is about 52 mm, and the same casting speed is used. When the bulging start position is shifted to a position at a distance of 8.6 m from the meniscus further rearward at 0.9 m / min, the bulging amount becomes about 14 mm. When bulging is started at a position at a distance of 8.6 m when the casting speed is 0.75 m / min, the bulging amount is about 8 mm.
[0029]
Therefore, in order to obtain the necessary bulging amount, first, the casting speed is selected, the bulging start segment corresponding to the distance from the meniscus is determined from the figure, and the roll cavity of the roll pair from that segment to the start of the reduction is determined. It can be seen that it should be open.
[0030]
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a bulging situation when the roll cavity is fully opened in the bulging region. As in the case of FIG. 3, the molten steel 4 injected into the mold 3 through the immersion nozzle 1 forms a solidified shell 5 from a contact surface of the meniscus 2 below the mold with the mold. The cast slab having the solidified shell is pulled out below the mold, bulged by a bulging force while passing through a bulging region in which the roll cavity of the support roll 6 is fully open, and further cast with unsolidified molten steel 10. The piece 8 is reduced by a reduction roll 7 in a reduction region to form a cast piece 9.
In order to form an equiaxed crystal and disperse the center segregation, it is preferable to electromagnetically stir the molten metal in the unsolidified portion of the slab before rolling.
[0031]
(Strain of solidification interface, and method of calculating the average value of the central solid fraction)
The distortion of the solidification interface during bulging was calculated by applying a U-shaped deformation model, assuming that the deformation of the slab due to bulging was a deformation of the “U-shaped” frame structure.
[0032]
FIG. 5 is a diagram showing a concept for deriving the relationship between the bulging amount and the strain. FIG. 5A shows a cross section of a slab containing unsolidified molten steel, and FIG. (a) Modeling with a U-shaped skeleton of the left half, FIG. (c) shows the cross section of the slab after bulging, and FIG. (d) shows the model of the left half of the figure (c). Modeling with a character-shaped skeleton is shown.
[0033]
As shown in FIG. 2B, the deformation due to bulging is represented by the deformation when a load W is applied to the other end A of the U-shaped frame structure having one end D as a fixed fulcrum and the other end A as a movement fulcrum. And calculate the distortion. The hatched portions in FIG. 2B represent the distribution of the bending moment generated in the frame structure. The bulging of the slab shown in FIG. (C) is modeled as a deformation of the skeleton structure as shown in FIG. (D).
[0034]
The solidification interface on the short side of the slab section is located at (1/2) d from the neutral surface of the solidified shell to the inside of the slab, where d is the thickness of the solidified shell on the short side. Therefore, the strain at the solidification interface on the short side of the slab section was calculated as the strain on the inside (right side in the figure) surface of the beam BC in FIG.
ε = d / (2 · r + d) × 100 (a)
r = [3 · δ / {Lw (2 · Lw + 3 · Lt)}] -1 ... (b)
Lw = Lwo-d (C)
Lt = Lto−2 · d (d)
here,
ε: strain (%) at the solidification interface of the slab short-side solidification shell during bulging;
δ: bagging amount (mm)
d: thickness of solidified shell at the time of bulging (mm),
Lwo: slab width (mm) before bulging,
Lto: slab thickness (mm) before bulging,
r: radius of curvature (mm) of the outer surface of the slab short-side solidified shell.
[0035]
The average value of the solid phase ratio at the center of the slab is calculated, for example, by calculating the temperature distribution and the solid phase formation ratio inside the slab by heat transfer calculation taking solidification into consideration. By averaging over
[0036]
[Evaluation method of slab internal quality]
A macro plate sample having a thickness of about 15 mm was sampled from a plane perpendicular to the casting direction of the cast bloom slab and subjected to sulfur printing.
[0037]
The state of center segregation was evaluated based on the results of analysis of Mn content by sulfur print and mapping analyzer, and the results of analysis of C content by chemical analysis of chips collected in the thickness direction. In the analysis by the mapping analyzer, a visual field of 40 mm × 120 mm was analyzed with a beam diameter of 100 μm.
[0038]
Internal cracks were evaluated based on the results of sulfur print observation.
The comprehensive evaluation was made by combining the results of the segregation investigation and the results of the internal crack investigation.
[0039]
The evaluation criteria are as follows (indicated by symbols in Table 1).
Figure 2004223572
Table 1 shows test conditions and test results of each test.
[0040]
[Table 1]
Figure 2004223572
[0041]
In the test shown in Table 1, a combination of two or four continuous segments as a rolling segment, that is, a combination of segments that are reduced in a section of about 17 to 26.6 m from the meniscus and 2.4 to 9.6 m in a rolling distance. The conditions were changed.
[0042]
In Test Nos. 1 to 4 of Comparative Examples using S45C as the steel type, the bulging amount was too large, so that an internal crack occurred in the solidified shell during bulging. Further, when the rolling reduction was increased in order to secure the rolling reduction corresponding to the bulging amount, internal cracks were already generated by the rolling before the center segregation was improved, resulting in an extremely inferior slab.
[0043]
On the other hand, in Test No. 5 of the comparative example in which the bulging amount was reduced to an appropriate range but the bulging was not reduced after bulging, no internal crack of the solidified shell occurred, but the center segregation was not improved.
In Test No. 7 in which the strain at the solidification interface during bulging exceeds the amount represented by the above formula (1), and in Test No. 8 in which the maximum rolling gradient is 1.40 mm / m or more, internal cracks occur. A slab of inferior properties was obtained.
[0044]
On the other hand, the test numbers 6 and 9 to 11 of the examples of the present invention are such that the bulging amount, the strain of the solidification interface during bulging, the maximum reduction gradient and the reduction amount after bulging are both within the range specified by the present invention, As a result, there is no occurrence of internal cracks, and the center segregation is also improved. In particular, among the examples of the present invention, Test Nos. 9 to 11 in which the average value of the slab central portion solid phase ratio in the rolling region after bulging is 0.3 to 0.6 indicate that there is no occurrence of internal cracks. Needless to say, even better results were obtained with respect to the effect of improving center segregation.
[0045]
The crack susceptibility increases as the C content of the slab increases. Then, the S45C material and the S70C material were compared.
[0046]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the bulging amount and the strain for the S45C material and the S70C material. In the case of the S70C material having a C content of 0.70% by mass, the occurrence of internal cracks was slight when the total bulging amount was 10 mm or less where the strain was less than 1.5%.
[0047]
Therefore, tests Nos. 12 to 15 were performed under the condition that the total bulging amount was 8 mm. As a result, as shown in Table 1, in Test Nos. 12 and 13, which are examples of the present invention in which the amount of reduction did not exceed the bulging amount and the average value of the solid fraction in the center was 0.6, no internal cracks occurred In addition, segregation was improved, and a slab of good quality was obtained.
[0048]
Even if the total bulging amount is 8 mm, in the test number 14 of the comparative example in which the reduction amount is 8.42 mm exceeding the total bulging amount and the maximum reduction gradient is 1.40 mm / m, the molten steel in which the segregation component is concentrated is Was sealed between the dendrite trees, and no squeezing effect appeared, and no improvement in center segregation was observed. In addition, internal cracks occurred because the maximum draft was large. The preferred range of the rolling gradient is 1.2 mm / m or less.
[0049]
In Test No. 15 of the comparative example in which no reduction was made after bulging, as in Test No. 5 which was a comparative example of S45C, no internal cracking occurred, but no improvement in center segregation was observed.
[0050]
In Test No. 16 of Comparative Example, in which the total bulging amount was 11 mm and the distortion during bulging was large, internal cracks occurred during bulging, resulting in inferior slab.
[0051]
In the case of the S45C material, as can be seen from the results in FIG. 6 and Table 1, internal cracking occurs during bulging at a bulging amount of 22.5 mm, and no internal cracking occurs at a bulging amount of 16.5 mm. Was good. When the bulging amount was between 16.5 mm and 20 mm, cracking was slight. Therefore, the appropriate range of the bulging amount is set to 10 mm or less, and the appropriate range of the strain at the solidification interface during bulging is set to less than 2%.
[0052]
The appropriate bulging reduction conditions are different between the S45C material and the S70C material, but by selecting and controlling the appropriate conditions, the concentrated molten steel in the unsolidified portion at the center of the slab is efficiently squeezed out.
[0053]
FIG. 7 is a diagram showing the state of improvement of segregation by the method of the present invention. Carbon content ratio C / C 0 Was 1.10 or less, and a good slab having improved slab internal quality and slab shape was obtained.
[0054]
Based on the above results, appropriate values of the bulging amount and the solidification interface strain amount during bulging were classified according to the material, and the above-mentioned expressions (1) and (2) were obtained.
[0055]
Further, the reduction amount is appropriately in the range of not more than the bulging amount, and the reduction gradient is appropriately 1.4 mm / m or less. The average value of the center solid phase ratio in the rolling region in the casting direction is preferably 0.3 to 0.6.
(Example 2)
A description will be given of the relationship between the bulging start position and the bulging amount in the case of using the S45C material having a slab width of 420 mm and 500 mm.
[0056]
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the bulging start position and the amount of bubbling when the slab size and the casting speed are different, and were obtained by calculation based on the results of the various tests described above. The bulging start position is represented by a distance from the meniscus, and the bulging start position is a position at which opening of the roll cavity is started.
[0057]
In the case 1 shown in FIG. 8, a slab having a slab width of 420 mm was cast at a casting speed of 0.8 m / min, and the roll cavity of the upper support roll was fully opened at a distance of 6 m from the meniscus. Is the case. According to the figure, the bulging amount is about 6 mm.
The CASE 2 is a case where a slab having a slab width of 500 mm is cast at a casting speed of 0.8 m / min, and the roll cavity is similarly fully opened at a distance of 6 m from the meniscus. Increase to 45 mm.
[0058]
When the casting speed is reduced to 0.55 m / min as in CASE 3, the bulging amount is reduced to about 18 mm, which can be set to a value similar to the result in the first embodiment. However, in this case, since the casting speed has changed, it is necessary to change the reduction region after bulging. If the casting speed is excessively reduced, the casting surface cannot be cast due to, for example, hot-skinning at the meniscus. Therefore, it is necessary to adjust the casting speed to a certain speed or higher.
[0059]
Therefore, when casting a slab having a slab width of 500 mm at a casting speed of 0.8 m / min, the bulging amount is 20 mm or more in the hatched region in the curve of CASE2 in FIG. At least in this section, it is necessary to control the bulging amount by setting the roll cavity of the support roll to less than 20 mm. In the case of CASE2, it is necessary to control the roll cavity to be less than 20 mm at least in the section from 6 to 10 m from the meniscus.
[0060]
FIG. 10 schematically shows a situation in which a slab is supported by roll cavity control in a part of the bulging region to control the bulging amount. In the case of CASE2, as shown in the figure, the roll cavity control for supporting the slab is performed in a part of the first half, and the appropriate bulging of the S45C material described in Table 1 is performed in the subsequent sections. The casting may be performed under the conditions of reduction and reduction.
[0061]
Thus, in the continuous casting of bloom, the case where the amount of bulging can be controlled while the roll cavity is fully opened, the case where it is necessary to control the slab to control the excessive increase of the bulging amount, and There is. For example, when the bloom size is increased to some extent, for example, the length of the long side of the slab section is increased, it is necessary to consider the roll cavity control of the upper and lower support rolls. Based on the test results performed by the present inventors, it is preferable to actively control the roll cavity when the slab width is 500 mm or more. If the specifications of the continuous casting apparatus and the size of the bloom to be cast are known, the necessity of controlling the upper and lower roll cavity amounts can be determined according to the casting speed and the required bulging amount.
[0062]
In controlling the bulging amount of a slab having a slab width of less than 500 mm, it is preferable to control the molten steel temperature, the secondary cooling condition of the slab, and the casting speed in addition to the bulging start position.
[0063]
Needless to say, as shown in FIG. 1 described above, any equipment having a function of controlling the roll cavity in the entire bulging region is preferable.
[0064]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, in a casting method in which an unsolidified portion such as a bloom slab that is difficult to be bulged is bulged, and before the solidification is completed, a reduction is performed within the bulging amount or less. Generation of sound slab can be prevented. Also, bloom slabs produced by the method of the present invention have extremely good quality without segregation and internal cracks. As described above, the present invention is a valuable invention that can greatly contribute to the development of the bloom casting field.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically showing a rolling method using different diameter rolls disclosed in Patent Documents 3 and 4, wherein FIG. 1A shows a state before rolling, FIG. 1B shows a state before rolling, and FIG. ) Indicates the state after the reduction.
FIGS. 2A and 2B are diagrams schematically illustrating a method of reducing the pressure after bulging according to the present invention, wherein FIG. 2A illustrates a state before the reduction, FIG. 2B illustrates a state after the reduction, and FIG. Represents each state.
FIG. 3 is a view schematically showing a conventional general method of reducing the pressure after bulging.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a distance from a meniscus and a bulging amount.
5A and 5B are diagrams showing a concept for deriving a relationship between a bulging amount and a strain. FIG. 5A is a cross-sectional view of a slab including unsolidified molten steel, and FIG. (a) Modeling with a U-shaped frame, FIG. (c) shows a cross section of a slab after bulging, and (d) shows modeling with a U-shaped frame in (c). Respectively.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a bulging amount and distortion.
FIG. 7 is a diagram showing an improved state of segregation by the method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a bulging start position and a bulging amount when a slab size and the like are different.
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a state of bulging control when the roll cavity is fully opened.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a situation when part of bulging is performed by roll cavity control.
[Explanation of symbols]
1: immersion nozzle,
2: Hot surface (meniscus) in mold
3: mold,
4: molten steel
5: solidified shell,
6: Support roll,
7, 71: reduction roll,
8, 81: slab before reduction
9, 91: slab after rolling,
10, 101: unsolidified molten steel,

Claims (6)

断面の長辺長さを短辺長さで除した比の値が1〜2.5である鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法であって、バルジング量δおよびバルジング時の凝固界面の歪量εが下記の(1)式および(2)式で表される関係を満足する条件でバルジングさせ、その後、鋳片のバルジングした部分を鋳造方向の最大圧下勾配が1.40mm/m未満の範囲で、少なくとも1対の圧下ロール対を用いて、バルジング量以下の範囲で圧下することを特徴とする連続鋳造方法。
鋳片のC含有量が0.70質量%未満のとき、δ≦20mmかつε<2.00%・・(1)
鋳片のC含有量が0.70質量%以上のとき、δ≦10mmかつε<1.50%・・(2)
A continuous casting method in which an unsolidified portion of a slab having a ratio of a long side length of a cross section divided by a short side length of 1 to 2.5 is bulged and then rolled down. The bulging is performed under the condition that the strain amount ε of the solidification interface at the time satisfies the relationship expressed by the following formulas (1) and (2), and then the bulging portion of the slab has a maximum reduction gradient of 1 in the casting direction. A continuous casting method characterized in that at least one pair of reduction rolls is used in a range of less than 40 mm / m to reduce the bulging amount or less.
When the C content of the slab is less than 0.70% by mass, δ ≦ 20 mm and ε <2.00% (1)
When the C content of the slab is 0.70% by mass or more, δ ≦ 10 mm and ε <1.50% (2)
鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に、圧下区間の中心部固相率の平均値が0.3〜0.6の領域を圧下す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 continuous casting method according to claim 1, wherein after the bulging of the unsolidified portion of the slab, the region where the average value of the solid phase ratio at the center of the reduction section is 0.3 to 0.6 is reduced. 3. . 断面の長辺または短辺の最大長さが500mm未満の鋳片のバルジング量の制御は、下記の(1)および(2)のいずれかまたは双方を調整することにより行うことを特徴とする請求項1または2に記載の連続鋳造方法。
(1)溶鋼温度、鋳片の二次冷却条件および鋳造速度
(2)鋳造方向におけるバルジング開始位置
The control of the bulging amount of the slab having a maximum length of the long side or the short side of the cross section of less than 500 mm is performed by adjusting one or both of the following (1) and (2). Item 3. The continuous casting method according to item 1 or 2.
(1) Molten steel temperature, slab secondary cooling condition and casting speed (2) Bulging start position in casting direction
断面の長辺または短辺の最大長さが500mm以上の鋳片のバルジング量の制御は、目標とするバルジング量以上となる鋳造方向の領域に相当するサポートロールのロールキャビティを調整することにより行うことを特徴とする請求項1または2に記載の連続鋳造方法。The control of the bulging amount of the slab having a maximum length of 500 mm or more of the long side or the short side of the cross section is performed by adjusting the roll cavity of the support roll corresponding to a region in the casting direction where the bulging amount is equal to or more than the target bulging amount. The continuous casting method according to claim 1 or 2, wherein: 鋳片を圧下する前に、鋳片の未凝固部を電磁攪拌することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の連続鋳造方法。The continuous casting method according to any one of claims 1 to 4, wherein the unsolidified portion of the slab is electromagnetically stirred before the slab is reduced. 請求項1〜5のいずれかに記載の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、鋳片の厚さ方向中心部における炭素含有量C(質量%)を中心部を除く母材の炭素含有量C(質量%)で除した比C/Cの値が1.10以下であることを特徴とする鋳片。A slab cast by the continuous casting method according to any one of claims 1 to 5, wherein a carbon content C (mass%) at a center in a thickness direction of the slab is a carbon of a base material excluding a center. A slab, wherein the value of the ratio C / C 0 divided by the content C 0 (% by mass) is 1.10.
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