JP2007229736A - 厚鋼板用大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳片厚みが380mm以上の厚鋼板用大断面鋳片の中心部に生ずる等軸晶の粒径を微細化し、靭性改善を図ることができる垂直型連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】鋳片厚みが380mm以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連続鋳造機により鋳造速度が0.2m/min以下で鋳造するにあたり、鋳型１内に溶鋼を注湯する浸漬ノズル２の位置を、鋳型の中心からシフトさせ、実質鋳片厚みに対する中央部に設置して鋳造する。これにより注湯流が基準面側と移動面側とに均等に衝突して等軸晶の核が多数生成され、等軸晶の粒径を微細化し、靭性改善を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋳片厚みが380mm以上の厚鋼板用大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法に関するものである。

厚鋼板用大断面鋳片の垂直型連続鋳造では、鋳型の下方に鋳片厚みに相当する間隔で多数のロールを垂直に配置し、小さい鋳造速度で鋳片を下方に移動させながら冷却している。鋳片厚みが380mm以上の場合には、鋳造速度は0.2m/min以下の低速である。特許文献１に示されるように、片側のロール群は基準面を構成する基準面ロールであり、反対側のロール群は鋳片の厚み方向収縮に合わせて基準面とのロール間隔を減少させる移動面ロールである。鋳型内にはタンディッシュから浸漬ノズルを通じて溶鋼が注入されるが、浸漬ノズルは鋳型厚みの中央に配置され、鋳型の両側に均等に溶鋼を供給していた。

ところが、鋳片厚みが380mm以上の大断面鋳片にはその中心部に中心偏析やザクと呼ばれる鋳片欠陥が生じ、靭性の低下を招いていた。そこで特許文献２に示されるように、浸漬ノズルからの吐出流に回転磁場を与えて中心偏析を防止する方法などが試みられているが、未だ十分な成果が得られていなかった。
特開２００２‐１８５６１号公報 特開平１１‐２８５７８８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、大断面鋳片の中心部に発生する等軸晶の粒径を微細化し、靭性改善を可能とした大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者は上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、大断面鋳片の中心部に発生する等軸晶が粗大化するのは、その結晶核が少なく、低鋳造速度であるため冷却される間に等軸晶が成長するためであること、また大断面鋳片の垂直型連続鋳造において結晶核が少ないのは、鋳型厚みの中央に配置された浸漬ノズルからの注湯流が、移動面側の凝固シェルのみに衝突することに一因があることを解明した。

すなわち、図１に示されるように基準面ロール３は鋳型の下方に垂直に配置されているのに対して、移動面ロール４は冷却に伴う鋳片の収縮分だけ、僅かに傾斜させて配置されている。このため、鋳型１の厚みの中央に配置された浸漬ノズル２からの注湯流は、移動面側の凝固シェルのみに衝突する傾向があり、十分な結晶核が形成されないものと考えられる。

本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであって、鋳片厚みが380mm以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連続鋳造機により鋳造速度が0.2m/min以下で鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルを実質鋳片厚みに対する中央部に設置して鋳造することを特徴とするものである。

また、タンディッシュ内溶鋼の液相線温度に対する過熱度を、10〜50℃として鋳造することが好ましく、鋳型内電磁撹拌を使って鋳型内溶鋼を撹拌しながら鋳造することが好ましい。

本発明によれば、浸漬ノズル位置を従来の鋳型の厚み中央から基準面側にオフセットさせ、実質鋳片厚みに対する中央部に設置する。これによって浸漬ノズルからの注湯流は基準面側と移動面側の凝固シェルの内面に均等に衝突し、溶湯中に等軸晶の核が多数生成される。その結果、大断面鋳片の中心部に発生する等軸晶の粒径を微細化し、ザクの発生を抑制して靭性改善を図ることができる。

また、請求項２のようにタンディッシュ内溶鋼の液相線温度に対する過熱度を、10〜50℃として鋳造することにより鋳片中央部の等軸晶率を２０％以上とすることができる。また、請求項３のように鋳型内電磁撹拌を使って鋳型内溶鋼を撹拌しながら鋳造することにより、等軸晶の粒径を微細化する効果を高めることができる。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図２は本発明の実施形態を説明する垂直型連続鋳造機の断面図であり、１は鋳型、２は鋳型１にタンディッシュからの溶鋼を注湯する浸漬ノズル、３は鋳型１の下方に配置された基準面ロール、４は基準面ロール３と対向配置され、鋳片の収縮量に合わせて移動させる移動面ロールである。前記したように基準面ロール３は鋳型１の下方に垂直に配置されているが、移動面ロール４は冷却に伴う鋳片の収縮を見込んで、下方に行くほど基準面ロール３に接近するように僅かに傾斜させて配置されている。

このため、ロール下部の実質鋳片厚みＤの中心は、鋳型１の厚みの中心から基準面ロール３側にシフトしている。そこで本発明では、図示しないタンディッシュから鋳型１内に溶湯を注湯する浸漬ノズル２の位置を、図２に示したこの実質鋳片厚みＤに対する中央部になるように設置する。このため浸漬ノズル２の位置は従来よりも基準面ロール３側にオフセットされることとなる。

この結果、本発明の大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法では、浸漬ノズル２の下部からの注湯流が凝固シェルの中心に入り、基準面側と移動面側とにほぼ均等に衝突する。これに伴い、等軸晶の核が従来よりも多数生成されるので、冷却過程において大断面鋳片の中心部に発生する等軸晶の粒径を微細化し、靭性改善を図ることができる。具体的には、従来の等軸晶の粒径が4mm前後であったのに対し、本発明により1.5mm程度まで微細化することが可能となった。

なお図３に示すように、タンディッシュ内溶鋼の液相線温度に対する過熱度と、等軸晶率（鋳片厚みに対する鋳片厚さ方向中央部の等軸晶帯厚さの割合）との間には相関があり、また図４に示すように等軸晶率が20％以下になるとザク体積率が増加して靭性が低下する。このため、ザク体積率を靭性低下に影響のない0.1％未満とするためには、等軸晶率を20％以上とする必要があり、そのためにはタンディッシュ内溶鋼の過熱度を50℃以下とすることが好ましい。なお、この過熱度が10℃未満になると連続鋳造を円滑に行えなくなるおそれがあるため、好ましい範囲は請求項２のように10〜50℃である。

このほか、従来から知られている鋳型内電磁撹拌を使って鋳型内溶鋼を撹拌しながら鋳造することにより、等軸晶の核生成を更に促進することができる。

炭素濃度0.10〜0.6質量%の炭素鋼の溶鋼150トンを、機長10mの垂直型連続鋳造機を使って、鋳型内電磁攪拌装置で鋳片C断面方向に溶鋼を攪拌しながら鋳片厚さ380〜700mm、幅1800〜2400mmの鋳片を製造した。鋳造速度は0.06〜0.18m/min、タンディッシュ内溶鋼の液
相線温度に対する過熱度は10〜70℃とした。浸漬ノズル位置は、1)鋳型厚み方向に対する中央部と2)鋳片厚み方向に対する中央部の2種類とした。その結果を表１にまとめた。

表１中の１）〜５）の意味は下記の通りである。
1)鋳型厚み方向に対する中央部±2mmと鋳片厚み方向に対する中央部±2mmとした。
2)タンディッシュ溶鋼の液相線温度に対する過熱度である。
3)鋳片厚みに対する鋳片厚さ方向中央部の等軸晶帯厚さの割合である。
4)鋳片幅方向中央、1/4幅部の厚さ中央部から、幅200mm×長さ150mm×厚さ20mmの鋼片を切出し、X線透過法によってザクを現出した。
5)等軸晶率20%以上でかつザク面積率が0.1%以下を総合評価「○」、それ以外を「×」とした。

上記の実施例のデータからも明らかなように、本発明の大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法によれば、鋳片厚みが380mm以上の厚鋼板用大断面鋳片の中心部に生ずる等軸晶の粒径を微細化し、靭性改善を図ることができる。

従来の垂直型連続鋳造方法を示す断面図である。 本発明の垂直型連続鋳造方法を示す断面図である。 溶鋼過熱度と等軸晶率との関係を示すグラフである。 等軸晶率とザク体積率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 鋳型
２ 浸漬ノズル
３ 基準面ロール
４ 移動面ロール

Claims (3)

1. 鋳片厚みが380mm以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連続鋳造機により鋳造速度が0.2m/min以下で鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルを実質鋳片厚みに対する中央部に設置して鋳造することを特徴とする大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法。
2. タンディッシュ内溶鋼の液相線温度に対する過熱度を、10〜50℃として鋳造することを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板用大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法。
3. 鋳型内電磁撹拌を使って鋳型内溶鋼を撹拌しながら鋳造することを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板用大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法。

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