JP2008173647A - 極厚鋼板用鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱間圧延して得られる炭素含有率が0.40〜1.00%の極厚鋼板の素材として用いる鋳片の連続鋳造方法であって、仕上げ圧延までの圧下比をrとしたとき、該圧下比rに対して下記(1)式により表される関係を満足する圧下量d(mm)の範囲で、凝固末期の鋳片を1対の圧下ロールを用いて一括して圧下する連続鋳造方法。
d≧−(b+log(Vp*・r))/a ・・・・(1)
ここで、Vp*は鋼板(製品)の厚さ中心部の中心ポロシティ体積の上限値を意味し、その値は0.9×10-4cm3/gである。aおよびbは鋼種により定まる定数であり、a=0.0175およびb=3.75である。
【選択図】図6
Description
例えば、特許文献1には、連続鋳造によって熱間圧延用鋳片を製造するに当たり、凝固率が85%以上99%以下の位置において、面部材によって1mm以上25mm以下の軽圧下を断続的に行うことにより、鋳片板厚中心部に偏析や中心ポロシティの無い連続鋳造鋳片の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献1にて開示された方法では、鋳片を圧下するために連続鋳造機に大規模な面圧下用の設備を設置しなければならず、そのための設置スペースおよび設備費用を要する。
1.67×((t0−t1)×R)1/2/t0+0.5≧1.1 ・・・(b)
ここで、t0は被圧延材の最終圧延パス前の厚さ(mm)、t1は被圧延材の最終圧延パス後の厚さ(mm)、Rは圧延ロール半径(mm)を示す。
本発明者らは、連続鋳造において行われている上部ロールのみを降下させて未凝固鋳片を圧下する方法では、圧下力が鋳片の曲げ変形に消費され、効率的に圧下することが困難であることを見出し、特許文献8において、圧下ロール対の下部ロールを下側パスラインよりも上方に突出させて鋳片を圧下する方法を提案した。
Vp0=10-(a×d+b) ・・・(d)
a=0.000028×X+0.0272 ・・・(e)
b=−0.00130×X+4.20 ・・・(f)
ここで、Xは極厚鋼板の引張強度(MPa)であり、aおよびbは圧下量dに対応する鋳片の中心ポロシティ体積Vp0を規定する係数であり、Xを用いて算出される。
(1)熱間圧延して得られる炭素含有率が0.40質量%以上1.00質量%以下の極厚鋼板の素材として用いる鋳片の連続鋳造方法であって、仕上げ圧延までの圧下比をrとしたとき、該圧下比rに対して下記(1)式により表される関係を満足する圧下量d(mm)の範囲で、凝固末期の鋳片を1対の圧下ロールを用いて一括して圧下することを特徴とする連続鋳造方法。
ここで、Vp*は、鋼板(製品)の厚さ中心部の中心ポロシティ体積の上限値を意味し、その値は0.9×10-4cm3/gである。aおよびbは、鋳片の凝固末期圧下量dと鋳片の中心ポロシティ体積(cm3/g)との関係に基づき決定される定数であって、a=0.0175およびb=3.75である。なお、上記(1)式右辺の計算値が負となる場合は、d=0mmとする。
本発明者らは、中心ポロシティは空洞であり、圧延時の圧下比が変化すればその圧着量および体積量は変化すると考え、圧下比を考慮して、鋳片の中心ポロシティ体積と極厚鋼板の中心ポロシティ体積との関連を考察した。その結果、特許文献9において、凝固末期圧下を実施した鋳片を素材とする極厚鋼板の単位質量あたりの中心ポロシティ体積Vp(cm3/g)は、鋳片の単位質量当たりの中心ポロシティ体積Vp0(cm3/g)を圧下比rにより除した値となることを知得し、下記の(2)式を提案した。
本発明者らは、上記の(2)式の関係を有効に活用するために、鋳片の単位質量当たりの中心ポロシティ体積の定量化を進めた。そして、前記特許文献10において、引張強度レベルが400MPa級、500MPa級および600MPa級極厚鋼板用の鋳片について、連続鋳造の際に上下一対の圧下ロールにより12mm圧下した鋳片と、圧下ロールにより一括圧下を行っていない鋳片(以下、「通常鋳片」とも記す)のポロシティ体積を求め、凝固末期圧下量と鋳片のポロシティ体積との関係を求めた。
図1は、鋳片の凝固末期圧下量と鋳片の中心ポロシティ体積との関係を示す図である。同図の結果から、鋳片の中心ポロシティ体積Vp0(cm3/g)と凝固末期圧下量d(mm)との関係を表す近似式として下記の(4)式を得た。
上記(4)式を鋳片の中心ポロシティ体積Vp0について表せば、
Vp0=10-(a×d+b) ・・・(4A)
が得られる。
b=3.75 ・・・(6)
(2)鋼板の中心ポロシティ体積の適正範囲
本発明者らは、上記の(2)式および(4)〜(6)式により求められる鋼板の中心ポロシティ体積Vpの適正範囲を求めるために、下記の試験を行った。
なお、同図中には、(2)式および(4)〜(6)式を用いて凝固末期圧下量が17mmの場合の極厚鋼板の中心ポロシティ体積(Vp)と圧下比(r)との関係を算出し、併せ示した。
極厚鋼板の中心ポロシティ体積Vpの値は、圧延により、前記(2)式の関係にしたがって鋳片の中心ポロシティ体積Vp0の値よりも小さくなる。
ここで、Vp*は、鋼板の厚さ中心部の中心ポロシティ体積の上限値を意味し、その値は0.9×10-4cm3/gである。また、定数aおよびbの値は前記(5)式および(6)式にて与えられる。なお、上記(1)式右辺の計算値が負となる場合は、d=0mmとする。
前記表1中の「鋼板ポロシティ体積が0.9×10-4cm3/gとなる凝固末期圧下量」の欄には、上記(1)式右辺による計算値を示した。
本発明が対象とする鋼板は、高炭素鋼の極厚鋼板であり、最終製品である極厚鋼板としての機械特性、鋼組織などを適正化するためのC含有率の範囲は0.40〜1.00%である。
本発明の連続鋳造方法では、中心固相率が0.8以上1.0未満の凝固末期に圧下することが好ましい。
上記の理由により、中心固相率が0.8以上1.0未満の凝固末期領域において圧下することが好ましい。さらに、中心固相率が1.0の近傍では完全凝固時における変形抵抗のばらつきも存在するので、中心固相率が0.8以上0.95以下の凝固末期領域において圧下することが、より一層好ましい。
本発明の連続鋳造方法では、高炭素鋼鋳片の幅方向中央部における圧下量は3〜30mmとするのが好ましい。圧下量が3mm未満では、凝固遅れなどにより、中心ポロシティ体積を均一に0.9×10-4cm3/g以下に低減することが困難だからである。
本発明では、圧下量の好ましい範囲が3〜30mmであることから、比較的小さな圧下能力により効率よく圧下できるように鋳片の上面と下面とを対称に(均等に)圧下することが望ましく、そのためには、特許文献8にて開示された方法により、圧下時に下部ロールを鋳片の下側パスラインよりも上部に突出させることが好ましい。また、鋳片のバルジング量は特に規定していないが、必要に応じてガイドロールのロールキャビティを拡大させることによりバルジングさせる方法を併用してもよい。
本発明が対象とする鋼板は、高炭素鋼の極厚鋼板であり、最終製品である極厚鋼板として要求される機械特性、溶接性、溶接熱影響部特性などに応じて各合金元素を組合せることが好ましい場合もあり、下記の成分組成を含有させることができる。
Siは、溶鋼の脱酸に必要な元素であり、その効果を得るためには0.04%以上を含有することが好ましい。しかし、0.60%を超えると溶接熱影響部の靱性を劣化させるので、好ましくは0.35%以下である。
Mnは、Cと同様に、母材強度を確保するのに有効な元素であり、効果的に強度を得るには、0.50%以上含有することが好ましい。しかし、Mn含有量が多すぎると中心偏析により母材や溶接熱影響部の靱性の劣化が顕著となることから、2.00%以下の範囲で用いるのが好ましい。
PおよびSは、鋼の靱性を著しく悪化させる元素であり、その含有量は少ない方が好ましいが、極度に低い含有率にまで低下させるためには精錬コストが上昇することから、上記の範囲内とすることが好ましい。
1)鋳造方法
図4は、本発明の連続鋳造方法を試験するために用いた垂直曲げ型の連続鋳造機を模式的に示した図である。
Cr:0.1〜1.2%、Mo:0.01〜0.6%、Nb:0.01〜0.1%、V:0.01〜0.1%、Ti:0.01〜0.03%、B:0.0003〜0.003%、Al:0.003〜0.10%、N:0.001〜0.01%のうちの1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。
得られた鋳片は、中心ポロシティの調査のために一部から試料を採取した後、950〜1170℃に加熱し、1050〜750℃の範囲で仕上げ圧延を行い極厚鋼板を製造した。使用した仕上げ圧延機のワークロール径は1040mm、最大圧下力は6.17×104kN(6300ton−f)であった。中心ポロシティの調査のために極厚鋼板の一部から試料を採取した。
また、極厚鋼板についても、上記と同じ条件で試料採取を行ったが、各極厚鋼板で圧下比が異なることから、試料形状の厚さは極厚鋼板の厚さの約1/20で統一した。
本発明の方法は、UST欠陥のない内質の優れた高強度極厚鋼板を製造することを目的としていることから、JIS G0801(1993)による規定よりも厳格な評価方法によりUST欠陥の評価を行った。
表2に、実施例の試験条件および試験結果を示す。なお、同表中には、前記の鋼板の中心ポロシティの適正範囲を求める試験にて述べた表1中の試験番号1〜7の結果についても併記した。
5:凝固シェル、 6:ガイドロール、 6:ガイドロール、 7:圧下ロール、
8:鋳片
Claims (2)
- 熱間圧延して得られる炭素含有率が0.40質量%以上1.00質量%以下の極厚鋼板の素材として用いる鋳片の連続鋳造方法であって、仕上げ圧延までの圧下比をrとしたとき、該圧下比rに対して下記(1)式により表される関係を満足する圧下量d(mm)の範囲で、凝固末期の鋳片を1対の圧下ロールを用いて一括して圧下することを特徴とする連続鋳造方法。
d≧−(b+log(Vp*・r))/a ・・・・(1)
ここで、Vp*は、鋼板の厚さ中心部の中心ポロシティ体積の上限値を意味し、その値は0.9×10-4cm3/gである。aおよびbは、鋳片の凝固末期圧下量dと鋳片の中心ポロシティ体積(cm3/g)との関係に基づき決定される定数であって、a=0.0175およびb=3.75である。なお、上記(1)式右辺の計算値が負となる場合は、d=0mmとする。 - 未凝固部を含む鋳片を、圧下ロールを用いて圧下する際に、連続鋳造機内または機端において、中心部の固相率が0.8以上1.0未満の範囲で、3mm以上30mm以下の圧下を行うことを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造方法。
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