JP2007330998A

JP2007330998A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2007330998A
Application number: JP2006166248A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamade; 雅章山出
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: JP4720640B2

Abstract

【課題】二次冷却水量の上限が限られた条件下において、バルジングを起こさずに寸法精度のよい鋳片を高速鋳造する際、鋳片表面の冷却のバラツキをなくして表面疵の発生を防止する。
【解決手段】二次冷却帯の比水量が２．０リットル／kg−steel以下の連続鋳造機を用いてスラブ鋳片を鋳造する方法である。メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、二次冷却に用いる全水量の５０質量％以上の水量、たとえばスラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、２００リットル／m²・min以上、３００リットル／m²・min未満で行う。
【効果】簡便に、バルジングを起こさず、寸法精度が良く表面疵のない鋳片を高速鋳造できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、設備の制約等により二次冷却水量の上限が限られた条件下において、所定範囲内の二次冷却水量を適量に設定することで、バルジングを起こさずに、寸法精度のよい鋳片を高速鋳造することができる連続鋳造方法に関するものである。

連続鋳造における生産性を向上するには、高速鋳造を行うのが一般的であるが、鋳造速度が速くなると連続鋳造機内で形成される鋳片の凝固シェル厚みが薄くなるので、バルジングにより鋳片の厚みや幅が変動しやすくなって寸法精度が悪くなる。製造する鋳片の寸法精度が悪くなると、製品の歩留りが悪化するだけでなく、圧延工程での負荷や品質不良の増大にも繋がる。

そこで、特許文献１では、鋳型出側から鋳造方向に３mまでの間における二次冷却水量を、全二次冷却水量の５０〜６０質量％で、かつ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、３００〜５００リットル／m²・minで高速鋳造する方法が開示されている。そして、この方法により、高速鋳造時におこるバルジングによって発生する鋳型内溶鋼の周期的な湯面レベル変動、すなわちバルジングを防止することができるとしている。
特開２００１−１９１１５８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法のように、鋳型出側から鋳造方向に３mの短い範囲内で、３００〜５００リットル／m²・minもの多量の冷却水を噴霧すると、本発明が対象とする二次冷却帯の比水量が２．０リットル／kg−steel以下の場合には、鋳片表面の冷却のバラツキが大きくなって、表面疵が発生し易くなるという問題があった。

本発明が解決しようとする問題点は、従来の高速連続鋳造は、設備の制約等によって二次冷却水量の上限が限られた条件下においては、鋳片表面の冷却のバラツキが大きくなって、表面疵が発生し易くなるという点である。

本発明の連続鋳造方法は、
設備の制約等により二次冷却水量の上限が限られた条件下において、バルジングを起こさずに、寸法精度のよい鋳片を高速鋳造する際、鋳片表面の冷却のバラツキが大きくなって、表面疵が発生し易くなるということを防止するために、
二次冷却帯の比水量が２．０リットル／kg−steel以下の連続鋳造機を用いてスラブ鋳片を鋳造する方法であって、
メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、
二次冷却に用いる全水量の５０質量％以上の水量で行うことを最も主要な特徴としている。

本発明の連続鋳造方法においては、
メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却は、
スラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、２００リットル／m²・min以上、３００リットル／m²・min未満で行うようにすることが望ましい。

本発明によれば、設備の制約等により二次冷却水量の上限が限られた条件下において、新たな設備投資を必要とせず、簡便に、バルジングを起こさず、寸法精度のよい鋳片を高速鋳造することができる。そして、その際、鋳片表面の冷却のバラツキが大きくなって、表面疵が発生し易くなるということもない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
先に述べた通り、鋳造速度が増加すると連続鋳造機内で形成される凝固シェルの厚さが薄くなるので、バルジングが発生して寸法精度が悪くなる。バルジングは凝固シェルに溶鋼静圧が作用することで発生するので、鋳型通過後の鋳片に噴霧する二次冷却水量を増加させて凝固シェルの厚さを厚くすると、溶鋼静圧に対する抵抗が増してバルジングを抑制することが可能になる。

しかしながら、二次冷却の設備能力には限りがあるために、鋳型通過後の鋳片に噴霧する二次冷却水量として、設備能力以上の水量を使用することはできない。

そこで、本発明の連続鋳造方法は、
二次冷却帯の比水量が２．０リットル／kg−steel以下の連続鋳造機を用いてスラブ鋳片を鋳造する際に、
メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、
二次冷却に用いる全水量の５０質量％以上の水量で行うこと、
望ましくは、スラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、２００リットル／m²・min以上、３００リットル／m²・min未満で行うことにしている。

すなわち、本発明の連続鋳造方法は、設備能力の制約により二次冷却水量の上限が２．０リットル／kg−steelに限られた条件下でも、鋳型通過直後の凝固シェル厚さを厚くして、バルジングを起こさずに高速鋳造することを目的とするもので、その際、表面疵の発生をも防止するようにしている。

本発明の連続鋳造方法で対象とする二次冷却設備の比水量の下限は、１．０リットル／kg−steelである。その理由は、二次冷却設備の比水量が１．０リットル／kg−steel未満の場合には、二次冷却の効果が少なくなり、連続鋳造機の機端で凝固が完了しない場合があるからである。

つまり、本発明の連続鋳造方法は、二次冷却水量が限られた連続鋳造機において、二次冷却水量をメニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内に集中させて、鋳型通過直後の凝固シェル厚さが薄い領域にて強冷却することで、凝固シェルの厚さを早期に確保するのである。

そのため、溶鋼静圧が高くなる鋳造下流側における凝固シェルの変形抵抗が大きくなり、短辺バルジングや鋳片幅広がりを起こすことなく高速鋳造することが可能になる。そして、その際、鋳片表面の冷却のバラツキが大きくなって、表面疵が発生し易くなるということも防止できる。
これが本発明の狙いである。

本発明の連続鋳造方法において、二次冷却を強冷却とする範囲を、メニスカスから５mの範囲内とする理由は、たとえばメニスカスから３mの範囲内などのように、メニスカスからの距離が短いと、鋳片表面に多量の二次冷却水が短時間に噴霧されるので、鋳片表面の冷却のバラツキが大きくなって、鋳片に表面疵が発生し易くなるからである。反対に強冷却する範囲が５mを超える場合は、凝固シェルを厚くして短辺面のバルジングを抑制することが困難である。

また、本発明の連続鋳造方法において、二次冷却に用いる全水量の５０質量％以上の水量で行うのは、比水量が２．０リットル／kg−steel以下の二次冷却帯の場合、５０質量％未満の冷却水量では、凝固シェルを厚くして、短辺面のバルジングを抑制する効果が発揮できないからである。従って、５０質量％以上であれば、二次冷却水の全量（１００質量％）をこの領域で噴霧してもよい。

発明者の実験によれば、スラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、２００リットル／m²・min以上、３００リットル／m²・min未満で行った場合には、バルジングを起こさず、寸法精度のよい鋳片を高速鋳造した際にも、鋳片表面の冷却のバラツキがなく、表面疵が発生することもなかった。

以下、本発明の連続鋳造方法の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
実験は、二次冷却帯の比水量が１．８リットル／kg−steelの、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて、炭素含有量が０．０２〜０．０７質量％の低炭素鋼を、厚さが２３０mm、幅が１２５０mmのスラブ鋳片に、１３００mm／minの鋳造速度で鋳造することにより行った。

発明例では、メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、二次冷却に用いる全水量の５１．４質量％の水量（スラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、２１４リットル／m²・min）で行った。

一方、比較として実施した従来例では、メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、二次冷却に用いる全水量の４０．８質量％の水量（スラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、１７０リットル／m²・min）で行った。

前記した発明例と従来例の鋳造条件を下記表１に示す。また、噴霧された二次冷却スプレーの総水量密度と、メニスカスからの距離の関係を図１に示す。

前記の条件で連続鋳造したスラブ鋳片の幅の膨張率（鋳片長辺上端面または下端面の幅に対して、厚み中心部の鋳片幅の増加代）を調査した結果を図２に示すが、連続鋳造機内の上流側の二次冷却水量を増量した発明例では、スラブ幅の膨張率を従来例の２．５％から１．５％に抑制することができた。また、発明例では、表面疵の発生もなかった。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明は、実施例に示したような低炭素鋼鋳片のみならず中炭素鋼鋳片や高炭素鋼鋳片の連続鋳造にも適用できる。また、ピンチロールでの鋳片矯正が無い垂直型の連続鋳造機においても、適用可能である。

噴霧された二次冷却スプレーの総水量密度と、メニスカスからの距離の関係を示した図である。発明例と従来例で連続鋳造したスラブ鋳片の幅の膨張率を調査した結果を示した図である。

Claims

二次冷却帯の比水量が２．０リットル／kg−steel以下の連続鋳造機を用いてスラブ鋳片を鋳造する方法であって、
メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、
二次冷却に用いる全水量の５０質量％以上の水量で行うことを特徴とする連続鋳造方法。
メニスカスから鋳造方向下流側に５mの範囲内におけるスラブ鋳片の二次冷却を、
スラブ鋳片の両側長辺の単位面積当たりの水量密度が、２００リットル／m²・min以上、３００リットル／m²・min未満で行うことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。