JP2005014038A

JP2005014038A - 分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法

Info

Publication number: JP2005014038A
Application number: JP2003181890A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Oba; 康英大塲
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】ブルームクーラーにおける冷却不良個所を解消して連鋳片のベイナイト組織制御を十分として分塊圧延時の割れの発生を防止するブルームクーラーによる冷却方法およびその後の加熱炉による加熱方法を提供する。
【解決手段】連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラー内で水平面に対して傾斜状態に配設して連続鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間に基づき定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面から冷却した後、ブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲以内になるまでブルームを加熱炉で加熱する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続鋳造に続く分塊圧延工程において得られたビレットの圧延鋼片に表面疵が発生することを防止する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造法により製造された連鋳片のブルームは、連続鋳造の引抜き工程における冷却後、引き続いて加熱炉で加熱した後に分塊圧延によりビレットとされる。ところで、この分塊圧延工程では、ブルームの成分や組織、あるいはブルームの加熱状況や圧延状況により、ブルームに種々の割れが生じる。特に連続鋳造から加熱炉装入までの冷却方法が不適切であるときには、圧延後の製品に割れ疵等の表面欠陥が発生し易い。しかも、この割れ疵が深い場合には、スカーフィングによっても除去しきれないことがあるため、鋼片圧延した後の鋼材に残存疵とみられる疵が生じているものとなり、鋼材の表面品質が低下する問題がある。
【０００３】
ところで、上記した鋳造されたブルームの冷却には、ドブ漬け冷却する方法（特許文献１参照。）とブルームクーラー内でのスプレー冷却の方法がある。このスプレー冷却には、ブルームクーラー内でブルームを水平に配置して全面冷却する方法と、一方、先に発明者が開発して出願した側面から冷却する方法がある。
【０００４】
一方、熱片または熱塊を加熱して圧延する際に、加熱に先立って冷却して表層部分の組織を微細化する方法（特許文献２参照。）や、連続鋳造による鋳片を加熱炉で加熱する前に鋳片表面を急冷することにより分塊圧延後の鋼片表面の割れを防止する方法があるが、この実施例では鋳片の水冷前温度は６８０℃としている（特許文献３参照。）が、この温度では既にＡｒ_３変態点を下回っている問題がある。一方、出願人の出願によるＡｒ_３変態点の直上の温度領域からブルームの直上からと、その水量密度の１．５倍以上の水量密度で側面からと、直上からの水量密度の２倍以上の水量密度で下面から冷却して冷却時の表面疵の発生を防止する方法（特許文献４参照。）がある。
【０００５】
ところで、分塊圧延工程における鋼片の表面疵の発生の防止には、加熱炉抽出後の分塊圧延開始前におけるブルーム表層オーステナイト粒の微細化が重要であり、そのためには加熱炉装入前のブルーム表層組織をベイナイト化する必要がある。ブルームクーラーで横置きブルームに対してスプレー冷却を行う場合、ブルーム下面は上面や側面に比較して単位時間・単位面積あたり大量の冷却媒を必要とするうえ、ブルーム下面は搬送ロール等が障害となって局所的な冷却不良つまり冷却速度不足が生じ易い。このような冷却不良個所ではベイナイト組織制御が不十分となり、ベイナイト組織制御が不十分であった部位は加熱炉を経て圧延直前のオーステナイト粒度がベイナイト制御できていた部位に比較して粗大であるため、同じように引張応力を受けてもその部位に割れが発生し易い問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭４９−７７７１号公報
【特許文献２】
特開平３−５６６１８号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４６４０８号公報
【特許文献４】
特開平１０−１７１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ブルームクーラーにおける冷却不良個所を解消して連鋳片のベイナイト組織制御を十分として分塊圧延時の割れの発生を防止するブルームクーラーによる冷却方法およびその後の加熱炉による加熱方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、連続鋳造により引き抜かれたブルームをルームクーラーにより冷却した後に分塊圧延により圧延鋼片とする方法において、連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラー内で水平面に対して傾斜状態に配設して連続鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間に基づき定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面から冷却した後、ブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲以内になるまでブルームを加熱炉で加熱することを特徴とする分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法である。
【０００９】
請求項２の発明では、ブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲以内になるまでブルームを加熱炉で加熱する方法は、ブルームの表層温度と中心温度の温度差が２％以内になるまで加熱する方法からなることを特徴とする請求項１の手段の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法である。
【００１０】
請求項３の発明では、ブルームのブルームクーラー内の水平面に対する傾斜状態の配設は、ブルームの下面を水平面に対して長手方向で角度θ_１傾斜させることからなることを特徴とする請求項１または２の手段の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法である。
【００１１】
請求項４の発明では、ブルームのブルームクーラー内の水平面に対する傾斜状態の配設は、ブルームの幅広面を水平面に対して角度θ_２傾斜させてブルームの長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させることからなることを特徴とする請求項１または２の手段の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法である。
【００１２】
請求項５の発明では、ブルームのブルームクーラー内の水平面に対する傾斜状態の配設は、ブルームの下面を水平面に対して長手方向で角度θ_１傾斜させかつ幅広面を水平面に対して角度θ_２傾斜させてブルームの長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させることからなることを特徴とする請求項１または２の手段の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法である。
【００１３】
請求項６の発明では、ブルームクーラー内のブルーム側面からの冷却は、スプレー冷却によるものとし、冷却開始時のブルーム表面温度をＡｒ_３変態点より高温とし、冷却によりブルームの表面温度がＡｒ_３変態点に近づくに連れて冷却速度を増加させ、ブルーム側面のブルーム表層から１０ｍｍの深さに対してベイナイト組織制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の手段の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法である。
【００１４】
上記の本発明のブルームを傾斜する条件の設定理由を説明すると、分塊圧延時の圧延方向に平行な割れは、ブルーム表面に働く引張応力によって発生する。これは圧延時のオーステナイト粒度が大きい部位で発生し易いことから、ブルームクーラーによる冷却時のブルーム下面に相当する位置での発生頻度が高い。そこで、図１の（ａ）のように、ブルームを長手方向に傾斜させることで、ブルーム下面を冷却媒が流れるようになり、冷却効果が高くなる。さらに図１の（ｂ）のように、ブルームの長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させることで冷却媒がブルームの全ての４側面からかかるようになり、かつ、ブルームの４面共に表面を流れる冷却媒の速度が大きくなり、冷却効果が高くなる。図示しないが、上記図１の（ａ）と（ｂ）に示す傾斜の両方を併せることでより一層に冷却効果が高くなる。これらによって、従来の冷却のように冷却不良を解消し、ブルームの各４面の表層部を全て均一にベイナイト組織化が出来るようになる。
【００１５】
さらに、上記の請求項６の手段で、ブルーム側面のブルーム表層から１０ｍｍの深さに対してベイナイト組織制御を行う理由について説明する。ブルームの場合、鋳造組織と呼ばれる粗大なオーステナイト粒の大きさは、大きいもので１０ｍｍ程度である。一方、ビレットの表面疵の深さは通常１ｍｍ以内である。ブルームからビレットに圧延する場合の減面率が通常８．５であることから、ブルームにおける表面疵に影響する領域は表面から１０ｍｍ程度までであると考えられることによる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下の図面を参照して説明する。図１は本発明のブルームクーラー内でのブルームの傾斜状態を説明する図で、（ａ）は請求項３に係る発明の実施の形態の長手方向に傾斜したブルームを示す横断面図で、（ｂ）は請求項４に係る発明の実施の形態の長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させたブルームを示す鋳造方向に垂直な断面図である。図２は傾斜したブルームに対する冷却媒のかかり方を模式的に示す図で、（ａ）は図１の（ａ）における長手方向に傾斜した傾斜角度θ_１を１０°未満としたときのブルーム長手方向の下面での冷却媒のかかり方を示す図で、（ｂ）は図１の（ｂ）におけるブルーム広面の傾斜角度θ_２を３０°を超え、かつ、６０°未満としたときのブルームの長手方向の４面の冷却媒のかかり方を示す図である。図３は長手方向長さ４０００ｍｍのブルームの長手方向の傾斜角度θ_１とする時の高さを示す図である。
【００１７】
本願発明の実施の形態を図面を参照して説明する。先ず、連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラー内で水平面に対して傾斜状態に配設してブルーム側面から冷却する。この冷却におけるブルームの傾斜状態は、先ず、図１の（ａ）に示すように、ブルームをその長手方向に傾斜する、すなわち１０°未満で傾斜することで、ブルームの下側面を流れる冷却媒（冷却水）の流速は図２に（ａ）に示す矢印の向きに大きくなり、この結果、ブルーム下側面での冷却効果が水平とした従来のものより高くなり、図示しないが冷却媒の噴霧による上側面に対する冷却との差異が小さくなる。ただし下側面の角度θ_１を大きくし過ぎると、ブルームクーラーの設備自体の屋根つまり天井を高くする必要があり、設備費がコスト高となる。例えば、ブルームの長手方向長さが４０００ｍｍの場合には、図３に示す水平面に対するブルームの下面の角度θ_１を１０°とした時のブルームの高さは、表１に示すように１０６９ｍｍでおおよそ１ｍとなる。従って、これ以上高いものはコスト高となるので角度θ_１＜１０°とする。
【００１８】
【表１】

【００１９】
他の実施の形態の冷却におけるブルームの傾斜状態は、図１の（ｂ）に示すように、ブルームの連続鋳造の引抜き方向に直角な方向から見たときのブルームの幅広面の水平面に対する角度θ_２を３０°＜θ_２＜６０°として冷却媒を噴霧して冷却するもので、この角度にブルームの長手方向の各４面を傾斜させることで、ブルームクーラー内で水平な下側面を無くし、このことにより各４面をほぼ同等の冷却条件とすることができる。さらに、このように傾斜したことによりブルーム表面の冷却媒（水）の流速が大きくなり、冷却効果は各面ともほぼ均一で大きくなる。ただし、傾斜の角度θ_２を上記の設定値の３０°＜θ_２＜６０°以外としたときは、ブルームを傾斜したことによる冷却媒の表面流速向上効果は十分に得られなくなる。
【００２０】
さらに、他の実施の形態の冷却におけるブルームの傾斜状態は、図１の（ａ）と（ｂ）の両方を同時に併せて実施する。すなわち、図示しないが、ブルームをその長手方向に１０°未満傾斜すると共にブルームの幅広面の水平面に対する角度θ_２を３０°＜θ_２＜６０°とするものである。このように両者を併合することで、ブルームを傾斜したことによる冷却媒の表面流速向上効果はより十分に得られ、冷却効果は各面共により均一で大きくなる。
【００２１】
上記の各実施の形態におけるブルームクーラーによるブルームの冷却およびその後の加熱炉による加熱は、先ず、連続鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間に基づき、冷却開始温度および冷却速度を定め、この冷却開始温度および冷却速度によりブルームの側面から冷却し、さらに、冷却後にブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲内になるまで加熱するものである。この冷却後の加熱において、請求項２の発明の実施の形態では、ブルームの表層温度と中心温度の温度差が２％以内になるまで加熱するものとする。これは、ブルームの表層温度と中心温度の温度差である両者の偏熱の程度を小さくすることで、圧延中の割れ疵の発生頻度を小さくするものである。そこでブルームを加熱炉から抽出するタイミングをブルームの表面温度Ｔ_０と中心温度Ｔ_１の差を表面温度Ｔ_０の２％以内となったときとする。
【００２２】
さらに他の実施の形態では、連続鋳造に続くブルームの冷却はブルームクーラーでスプレー冷却によるものとし、冷却開始時のブルーム表面温度をＡｒ_３変態点より高温とし、冷却によりブルームの表面温度がＡｒ_３変態点に近づくに連れてスプレー冷却のスプレーの噴流の冷却水量の密度を大きくすることにより冷却速度を増加させて冷却する。かくしてブルーム側面のブルーム表層から１０ｍｍの深さに対してベイナイト組織制御を行うことで表面疵の発生が防止された冷却ブルームを得た。
【００２３】
【実施例】
請求項３ないし請求項５についてのブルームクーラー内でのブルームの配置の仕方による疵発生についての実施例を表２により比較例と対比して説明する。
【００２４】
【表２】

【００２５】
比較例１のブルームＡ圧延材について従来通りのブルーム配置による冷却した場合の圧延材割れ指数を１とし、これに対比して本発明の請求項３、請求項４、請求項５に係る実施例を同順で実施例１、実施例２、実施例３として示す。ブルームＢの実施例１で圧延材割れ指数は０．９であり、これは図２の（ａ）のブルームの長手方向の水平面に対する角度θ_１を１０°未満とした効果である。ブルームＣの実施例２で圧延材割れ指数は０．７５であり、これは図２の（ｂ）のブルームの幅広面の水平面に対する角度θ_２を３０℃＜θ_２＜６０℃とした効果である。ブルームＤの実施例３で圧延材割れ指数は０．７であり、これは図２の（ａ）と（ｂ）を併用した効果である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の連続鋳造によるブルームをブルームクーラーによる冷却とその後の加熱炉による加熱を行うことにより、ブルームの面の違いによる冷却効果の差異は減少することができ、分解圧延における鋼片表面の組織不均一による割れ疵の発生の防止をどぶ漬けによる冷却に劣らず的確にできることとなり、本発明の方法は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブルームクーラー内でのブルームの傾斜状態を説明する図で、（ａ）は長手方向に傾斜したブルームを示す横断面図で、（ｂ）は長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させたブルームを示す鋳造方向に垂直な断面図である。
【図２】傾斜したブルームに対する冷却媒のかかり方を模式的に示す図で、（ａ）は長手方向に傾斜した傾斜角度θ_１を１０°未満としたときを示す図で、（ｂ）はブルーム広面の傾斜角度θ_２を３０°を超え、６０°未満としたときを示す図である。
【図３】長手方向長さ４０００ｍｍのブルームの長手方向の傾斜角度θ_１とする時の高さを示す図である。

Claims

連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラーにより冷却した後に分塊圧延により圧延鋼片とする方法において、連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラー内で水平面に対して傾斜状態に配設して連続鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間に基づき定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面から冷却した後、ブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲以内になるまでブルームを加熱炉で加熱することを特徴とする分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法。
ブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲以内になるまでブルームを加熱炉で加熱する方法は、ブルームの表層温度と中心温度の温度差が２％以内になるまで加熱する方法からなることを特徴とする請求項１に記載の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法。
ブルームのブルームクーラー内の水平面に対する傾斜状態の配設は、ブルームの下面を水平面に対して長手方向で角度θ_１傾斜させることからなることを特徴とする請求項１または２に記載の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法。
ブルームのブルームクーラー内の水平面に対する傾斜状態の配設は、ブルームの幅広面を水平面に対して角度θ_２傾斜させてブルームの長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させることからなることを特徴とする請求項１または２に記載の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法。
ブルームのブルームクーラー内の水平面に対する傾斜状態の配設は、ブルームの下面を水平面に対して長手方向で角度θ_１傾斜させかつ幅広面を水平面に対して角度θ_２傾斜させてブルームの長手方向の４面の全てを水平面に対して傾斜させることからなることを特徴とする請求項１または２に記載の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法。
ブルームクーラー内のブルーム側面からの冷却は、スプレー冷却によるものとし、冷却開始時のブルーム表面温度をＡｒ_３変態点より高温とし、冷却によりブルームの表面温度がＡｒ_３変態点に近づくに連れて冷却速度を増加させ、ブルーム側面のブルーム表層から１０ｍｍの深さに対してベイナイト組織制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分塊圧延工程における表面疵の発生を防止した圧延鋼片を得るための連続鋳造ブルームの処理方法。