JP2543909B2 - 鋼帯の連続鋳造方法 - Google Patents

鋼帯の連続鋳造方法

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JP2543909B2 JP24047887A JP24047887A JP2543909B2 JP 2543909 B2 JP2543909 B2 JP 2543909B2 JP 24047887 A JP24047887 A JP 24047887A JP 24047887 A JP24047887 A JP 24047887A JP 2543909 B2 JP2543909 B2 JP 2543909B2
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/068Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、湯皺,ピンホール等の欠陥が少ない鋼帯を
連続鋳造する方法に関する。
〔従来の技術〕
最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数mm〜数
十mm程度の厚みをもつ薄帯を直接的に製造する方法が注
目されている。この連続鋳造方法によるとき、従来のよ
うな多段階にわたる熱延工程を必要とすることがなく、
また最終形状にする圧延も軽度なもので良いため、工程
及び設備の簡略化が図られる。
このような連続鋳造法として、冷却ドラムの間で凝固
シェルを形成するツインドラム法,無端走行するベルト
及び短片鋳型によって鋳造空間を作りそこに注湯された
溶融金属を冷却・凝固させるツインベルト法等がある。
第4図は、特開昭60−137562号公報で開示されたツイ
ンドラム法の概略を説明するための図である。この方式
においては、第4図(a)の斜視図で示すように、互い
に逆方向に回転する一対の冷却ドラム1a,1bを水平に配
置し、冷却ドラム1a,1b及びサイド堰2a,2bによって区画
された凹部に湯溜り部3を形成する。タンディッシュ等
の容器から注湯ノズルを介し、溶融金属がこの湯溜り部
3に注湯される。湯溜り部3に収容された溶融金属4
は、冷却ドラム1a,1bと接する部分が冷却・凝固して凝
固シェルとなる。
この凝固シェル5は、第4図(b)の断面図で示すよ
うに、冷却ドラム1a,1bの回転に随伴され、一対の冷却
ドラム1a,1bが互いに最も接近した位置で向かい合う、
いわゆるドラムギャップ部6に移動する。このドラムギ
ャップ部6では、それぞれの冷却ドラム1a,1bの表面で
形成された凝固シェル5が互いに圧接・一体化され、目
的とする金属薄帯7となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このツインドラム方式において操業条件を安定化して
高生産性で金属薄帯7を製造するため、湯溜り部3にお
ける溶融金属4の安定化,冷却ドラム1a,1bによる抜熱
条件の制御,冷却ドラム1a,1b側面に対するサイド堰2a,
2bの押圧条件等について種々の工夫がこれまで安定され
ている。しかし、これらの点に関する改良を行っても、
得られた金属薄帯7に依然として湯皺,ピンホール等の
欠陥が発生する場合がある。
このような欠陥は、特に製造された金属薄帯7が薄肉
になるほど顕著に現れる。また、この欠陥の発生は、ツ
インドラム方式に限らず、ツインベルト方式においても
同様に生じる。
そこで、本発明者等は、この欠陥発生の原因を調査・
研究したところ、それは使用する溶融金属の材質や温
度、及び鋳造速度に問題があることをつきとめた。
本発明は、この解明に基づき完成されたものであり、
使用する溶鋼の材質や温度、及び鋳造速度の間に特定の
関係を維持することにより、優れた品質の鋼帯を製造す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の鋼帯の製造方法は、その目的を達成するため
に、溶鋼を一対の冷却ドラム又はベルトの間に設けられ
た湯溜り部に注湯して急冷・凝固し鋼帯を製造する際、
鋳造直前の水素含有量〔H〕,溶鋼の温度T及び鋳造速
度υの間に、 液相線温度TLと固相線温度TSとの間に鋳造直前の溶鋼
の温度Tがある場合、 鋳造直前の溶鋼の温度Tが液相線温度TLより高い場
合、 の関係を維持することを特徴とする。
〔作用〕
溶鋼は、固体状態に比較して多量のガスを吸収してい
る。このガスは、溶鋼が凝固して固体になるとき、外部
に放散されるか、或いは内部に残留する。溶鋼に吸収さ
れている各種ガスのうち、酸素,窒素等はFe,Mn,Al,Ti,
Si,Cr等と化合して或いはマトリックスに固溶して内部
に大部分が残留し、外部に放散されるものは僅かであ
る。そのため、製品、特に表面性状に与える影響は、小
さなものである。ところが、水素は、Fe,Mn,Al,Ti,Si等
と結合する力がなく、しかも、マトリックスに対する固
溶度が小さい。その上、ステンレス鋼においてはCrが含
まれているので、より多量の水素を溶鋼中に吸蔵する。
そのため、溶鋼が凝固して固体となる際に放散されずに
閉じ込められた水素は、製品内部にピンホールとなって
残留する。
ところが、ツインドラム方式のように溶鋼から薄肉の
鋼帯を直接製造する場合、従来の製造方法では内部にピ
ンホールを発生する原因である水素が外部に放出され、
凹凸の激しい鋼帯表面を形成する。これは、第4図
(b)に示すように、特に湯溜り部のメニスカス3a近傍
での溶鋼4の温度降下が大きく、それにしたがってガス
発生が盛んなことに起因する。すなわち、メニスカス3a
近傍の冷却ドラム1a,1b周面に生成した凝固シェル5
は、鋼帯7の表面を形成するものとなるが、メニスカス
3a近傍で発生した水素ガスの気泡が初期に形成されつつ
ある半凝固シェルに巻き込まれ、そのまま急冷されるこ
とによって鋼帯7の表面層に凹凸が形成されるものと推
測される。その結果、得られた鋼帯7は、梨地状の表面
をもつものとなる。
そこで、本発明にあっては、鋳造直前の溶鋼の水素含
有量〔H〕,溶鋼の温度T及び鋳造速度υとの間に特定
の関係を樹立させることによって、表面が梨地状になる
こと及び鋼帯7内部にピンホールが発生することを防止
している。
第1図は、オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)
の組成をもつ溶鋼を鋳造して得られた鋼帯7の表面性状
を、使用した鋳造直前の溶鋼の水素含有量〔H〕及び温
度Tとの関係において表したグラフである。なお、第1
図の場合、鋳造速度υを50m/分に維持した。また、表面
粗さは、差動トランスで測定した鋼帯1mの長さ範囲内に
ある最大凹みの深さを測定し、この測定値により表し、
直接冷延が可能なことを示す○印又は不可能なことを示
す×印の上に表示した。
この図から明らかなように、表面性状の良好な鋼帯を
得るためには、水素含有量〔H〕と温度Tとの間に次式
(1)の関係を維持することが必要である。
すなわち、鋳造速度50m/分で鋳造する場合、溶鋼の水
素含有量〔H〕は、鋳造直前の溶鋼の温度が液相線温度
以上のときには12.5ppm以下でなければ、製品の表面粗
さが200μm以下にならず、直接冷延した場合に欠陥と
なった。
他方、鋳造直前の溶鋼温度を液相線温度未満にして鋳
造した場合には、温度低下に応じてより多くの水素が溶
鋼の凝固時に発生する。第1図には、鋳造速度を同じ50
m/分にして液相線温度が1445℃のステンレス鋼(SUS30
4)を、鋳造直前の温度を1450℃及び1445℃に保持して
鋳造した場合の結果も併せて表している。この場合、固
相の析出により、液相部分の水素は、見掛けの水素含有
量〔H〕より高くなっているため、凝固時に発生する水
素量が増加する。したがって、直接冷延が可能となる水
素含有量〔H〕も減少している。この水素含有量〔H〕
は、実験結果からしてT<TLでは8×(TL−T)/(TL
−TS)だけ見掛けの水素含有量〔H〕より高くなること
が判った。
また、同様な条件下で水素含有量〔H〕と鋳造速度υ
との関係を調べたところ、同一の温度Tであっても、第
2図に示すように表面性状が大きく影響されることが明
らかになった。なお、第2図の場合、鋳造直前の溶鋼の
温度Tは、1465℃に設定した。
第2図から明らかなように、表面性状の良好な鋼帯を
得るためには、水素含有量〔H〕と鋳造速度υとの間に
次式(2)の関係を維持することが必要である。
すなわち、鋳造速度υが増加することにより、直接冷
延が可能になる表面粗さを得るための限界水素含有量
〔H〕は低下する。これは、鋳造速度υが増すことによ
って、半凝固のシェル内に巻き込まれた水素気泡の離脱
が難しくなり、これに加えて鋳造速度υが大きいために
半凝固のシェルが鋳造方向により長く続くことが原因と
考えられる。
更に、水素含有量〔H〕=10ppmの溶鋼について、鋳
造直前の溶鋼の温度T及び鋳造速度υが鋼帯7の表面性
状に与える影響を調べたところ、第3図に示すような関
係が得られた。
すなわち、表面性状の良好な鋼帯を得るためには、溶
鋼の温度Tと鋳造速度υとの間に次式(3)の関係を維
持することが必要である。
溶鋼温度T≧液相線温度TLのとき、 すなわち、溶鋼の温度Tが液相線温度TL以上のときに
は、一定の速度以下で鋳造することが、直接冷延のため
に必要である。また、溶鋼の温度Tが液相線温度TL未満
のときには、式(1)について説明したように、液相の
中に固相が析出してきたことより、実際の液相中の水素
濃度が見掛けの水素含有量〔H〕よりも高くなり、その
分だけ製品表面の平坦度を維持するための鋳造速度を低
下させることが必要となる。
以上の式(1)〜(3)をまとめると、鋼帯を直接冷
延可能とする鋳造速度υと溶鋼温度Tと溶鋼中の水素含
有量〔H〕との間に成立する関係は、次のようになる。
溶鋼温度Tが液相線温度TL以上のときには、ある水素含
有量〔H〕で鋳造速度υの上限が決定されることは、式
(2)から明白である。したがって、この場合の鋳造速
度は、次式で規制される。
他方、溶鋼温度Tが液相線温度TL未満のときには、実
際の液相中の水素含有量が見掛けの水素含有量〔H〕よ
りも高くなり、その値は実験的に〔H〕+8×(TL
T)/(TL−TS)になると見込まれる。この関係から、
溶鋼温度T<液相線温度TLで、次式が求まる。
本発明は、特に水素吸収が顕著なステンレス鋼等を製
造する場合に好適である。ステンレス鋼においては、合
金化元素としてニッケル,クロム等が含まれており、普
通鋼に比較して多量の水素を吸収している。この溶鋼が
凝固するとき、吸収されている水素がガス化してピンホ
ール発生の原因となる。しかも、ステンレス鋼は耐食性
を要求される用途に使用されるので、腐食発生の起点と
なるピンホールがあることは好ましくない。また、表面
光沢を利用する場合にも、梨地状の表面は商品価値を下
げるものとなる。この点、本発明によるとき、水素含有
量の低下によってこのような欠陥を防止しているので、
鋳造された鋼帯7に対する後処理が簡単なものとなる。
このように、本発明においては、湯溜り部3に注湯さ
れる溶鋼4の水素含有量〔H〕,鋳造直前の溶鋼の温度
T及び鋳造速度υの間に特定の関係を樹立させることに
より、優れた品質の鋼帯7が得られる。
なお、以上においては、ツインドラム方式で溶鋼から
鋼帯を製造する場合を説明した。しかし、溶鋼がこれと
同様な挙動をとるツインベルト方式に対しても本発明が
適用されるものであることは勿論である。
〔実施例〕
次いで、具体的な操業条件及び得られた金属薄帯の性
状を示す。
ステンレス鋼組成(融点1455℃)をもち水素含有量
〔H〕=15ppmで温度1465℃の溶鋼を、900kg/分の流量
で湯溜り部に注湯し、板厚3mmの鋼帯を製造した。得ら
れた製品には、湯皺が発生しておらず、また内部のピン
ホールも皆無である。この鋼帯は、熱延を施すことな
く、圧下率50%の条件下で容易に冷延することができ
た。
他方、同じ条件下で水素含有量17ppmの溶鋼を注湯し
て板厚3mmの鋼帯を製造したところ、長手方向に5本の
割合で一面に湯皺がみられた。このような表面状態のた
め得られた鋼帯は、一旦熱延した後でなければ冷延する
ことができなかった。
次表は、このようにして、水素含有量〔H〕,鋳造直
前の温度T及び鋳造速度υが鋼帯の性状に与えた影響を
まとめたものである。
〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明においては、湯溜り部
に注湯される鋳造直前の溶鋼の水素含有量〔H〕,温度
T及び鋳造速度υとの間に特定の関係を維持することに
より、溶鋼が凝固する際に発生する水素ガスを少なく
し、製品である鋼帯に与える影響を抑制している。この
ため、得られた製品は、平坦な表面状態を呈し、ピンホ
ールの少ないものとなり、熱延を必要とすることなく直
接冷延可能な状態にある。このようにして、本発明によ
るとき、優れた品質の鋼帯を能率良く製造することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は鋳造直前の溶鋼の水素含有量〔H〕及び温度T
が製品である鋼帯の表面粗さに与える影響を表したグラ
フであり、第2図は鋳造直前の水素含有量〔H〕及び鋳
造速度υが表面粗さに与える影響を表したグラフであ
り、第3図は鋳造直前の溶鋼の温度T及び鋳造速度υが
表面粗さに与える影響を表したグラフである。他方、第
4図は、ツインドラム方式による連続鋳造を説明する図
である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の冷却ドラム又はベルトの間に設けら
    れた湯溜り部に注湯した溶鋼を急冷・凝固することによ
    り鋼帯を製造する際、鋳造直前の水素含有量〔H〕,溶
    鋼の温度T及び鋳造速度υの間に、 液相線温度TLと固相線温度TSとの間に鋳造直前の溶鋼の
    温度Tがある場合、 鋳造直前の溶鋼の温度Tが液相線温度TLより高い場合、 の関係を維持することを特徴とする鋼帯の連続鋳造方
    法。
JP24047887A 1987-09-24 1987-09-24 鋼帯の連続鋳造方法 Expired - Lifetime JP2543909B2 (ja)

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NZ546189A (en) 2003-10-10 2009-09-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Casting steel strip
US7484551B2 (en) 2003-10-10 2009-02-03 Nucor Corporation Casting steel strip

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