JP2593386B2 - 連続鋳造法 - Google Patents

連続鋳造法

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JP2593386B2 JP4057209A JP5720992A JP2593386B2 JP 2593386 B2 JP2593386 B2 JP 2593386B2 JP 4057209 A JP4057209 A JP 4057209A JP 5720992 A JP5720992 A JP 5720992A JP 2593386 B2 JP2593386 B2 JP 2593386B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造鋳片の厚み中
心部に見られる不純物元素、即ち鋼鋳片の場合には硫
黄、燐、マンガン等の偏析を防止し、均質な金属を得る
ことのできる連続鋳造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、海洋構造物、貯槽、石油およびガ
ス運搬用鋼管、ならびに抗張力線材などの材質特性に対
する要求は厳しさを増しており、均質な鋼材を提供する
ことが重要課題になっている。元来鋼材は断面内におい
て均質であるべきであるが、鋼は一般に硫黄、燐、マン
ガン等の不純物元素を含有しており、これらが鋳造過程
において偏析し、部分的に濃化するため脆弱となる。特
に近年、生産性や歩留り向上および省エネルギー等の目
的のために連続鋳造法が一般的に普及しているが、連続
鋳造により得られる鋳片の厚み中心近傍には、通常顕著
な成分偏析が観察される。この成分偏析は最終成品の均
質性を著しく損ない、成品の使用過程や線材の線引き工
程等で鋼に作用する応力により亀裂が発生するなど重大
欠陥の原因となるため、その低減が切望されている。
【0003】かかる成分偏析は、凝固末期に残溶鋼が凝
固収縮力等により流動し、固液界面近傍の濃化溶鋼を洗
い出し、残溶鋼が累進的に濃化していくため発生すると
考えられ、従って、成分偏析を防止するには残溶鋼の流
動原因を取り除くことが肝要であると考えられてきた。
【0004】このような流動原因としては、凝固収縮に
起因する流動のほか、ロール間の鋳片バルジングやロー
ルアライメント不整に起因する流動等があるが、これら
のうち最も重大な原因は凝固収縮であり、偏析を防止す
るためにはこれを補償する量だけ鋳片を圧下することが
必要である。
【0005】鋳片を圧下することにより偏析を改善する
試みは従来より行われており、連続鋳造工程において鋳
片中心部温度が液相線温度から固相線温度にいたるまで
の間、鋳片の凝固収縮を補償する量以上の一定割合で圧
下する方法が知られている。しかしながら従来の連続鋳
造法は、条件によっては偏析改善が殆ど認められなかっ
たり、場合によっては偏析がかえって悪化する等の問題
があり、成分偏析を充分に改善することは困難であっ
た。
【0006】また、これらの偏析悪化理由を研究し、鋳
片の中心部が固相率0.1〜0.3に相当する温度にな
る時点から流動限界固相率に相当する温度となる時点ま
での領域を単位時間当り0.5mm/分以上2.5mm
/分未満の割合で連続的に圧下し、鋳片中心部が流動限
界固相率に相当する温度となる時点から固相線温度とな
るまでの領域は実質的に圧下を加えないようにする特願
昭62−27556号に係る方法が良く知られている。
【0007】さらに、本発明者等が先に特願平1−12
0295号において提示したごとく、濃化溶鋼が激しく
鋳片の中心部に集積する凝固時期が存在し、この濃化溶
鋼の集積時期の流動を防止することが偏析改善にとって
最も効果的であり、また濃化溶鋼の集積量が特に多い凝
固時期は凝固組織によって異なる。この結果に基づき偏
析をさらに改善する軽圧下法について研究した結果、凝
固末期に少なくとも一対のロールにより鋳片を圧下しつ
つ引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、上面等軸晶
率0〜5%の場合、鋳片中心部の温度が固相率0.2
5、好ましくは0.35に相当する位置から流動限界固
相率に相当する位置までの凝固時期範囲の任意の位置、
好ましくは該凝固時期範囲内の上流側に少なくとも一対
のロールを設置して、該凝固時期範囲内の全凝固収縮量
を補償する量を圧下し、また上面等軸晶率が5%以上の
場合、鋳片中心部の温度が固相率0.1、好ましくは
0.15に相当する位置から流動限界固相率に相当する
位置までの凝固時期範囲の任意の位置、好ましくは該凝
固時期範囲内の上流側に少なくとも一対のロールを設置
して該凝固時期範囲内の全凝固収縮量を補償する量を圧
下する圧下範囲を小さくすることが可能な簡便で効率的
な軽圧下を提案した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら連続鋳造
作業において、鍋交換時など、鋳造速度の減速は避ける
ことができず、この鋳造速度減速の結果、偏析が悪化す
る鋳片が存在することが多くの実験から明らかになって
きた。このように軽圧下による偏析改善効果が不充分な
鋳片を含む鋳片を出発材とする場合、線材のトラブルを
防止するためには、偏析が最も悪い部位においてもトラ
ブルの発生を避けるため分塊加熱条件を高温、長時間に
する必要がある。このため、偏析が良好な定常部鋳片に
対しオーバーアクションとなり、また高温加熱において
は加熱炉における鉄ロスおよび脱炭層の発生などの歩留
りの低減や、作業性の悪化などの問題が発生し、これら
の解決が重要課題である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。
【0010】 1対以上のロールにより鋳片を圧下し
つつ引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、鋳造速度
の減速に起因した偏析悪化鋳片を当該鋳片が特定な凝固
時期に至った時の圧下速度により判定して偏析レベルに
応じた分塊加熱条件を選択することを特徴とする連続鋳
造法。
【0011】 1対以上のロールにより鋳片を圧下し
つつ引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、鋳造速度
の減速に起因した偏析悪化鋳片を偏析と相関が認められ
る凝固時期の圧下速度により判定して偏析レベルに応じ
た分塊加熱条件を選択することを特徴とする連続鋳造
法。
【0012】 偏析と相関が認められる圧下速度算出
の凝固時期の中から1凝固時期を予め決めておき、当該
鋳片がその凝固時期に至った時の当該鋳片から中心固相
率=0.7の鋳片の間に位置する圧下ロールの圧下速
より鋳造速度の減速に起因した偏析悪化鋳片を判定す
る前記記載の連続鋳造法。
【0013】 偏析と相関が認められる圧下速度算出
の凝固時期の中から2凝固時期以上の凝固時期を予め決
めておき、当該鋳片がそれらの凝固時期に至った時の当
該鋳片から中心固相率=0.7の鋳片の間に位置する圧
下ロールの圧下速度の平均圧下速度により鋳造速度の減
速に起因した偏析悪化鋳片を判定する前記記載の連続
鋳造法。
【0014】
【作用】以下、本発明を細述する。
【0015】軽圧下は偏析改善対策として非常に有効で
ある。しかしながら、この偏析改善効果は鋳造速度の減
速により小さくなり、減速の影響を受けた鋳片の中には
定常部と比べ偏析が悪化する鋳片が見られる。このよう
な鋳造速度の減速による偏析の悪化を防止するための第
一の対策は、鋳造速度一定の操業を実現することであ
る。しかし、連鋳操業において鋳造速度一定の操業を確
実に実現することは非常に困難である。この様な実体を
踏まえた第二の対策は、鋳造速度が減速した場合の偏析
悪化鋳片を正確に選択、分離して、偏析良好な鋳片の分
塊加熱条件を低温、短時間とし、偏析悪化鋳片の分塊加
熱条件を従来と同じように故温、長時間にすることであ
る。この技術を実現するためには、鋳造速度の減速に伴
う偏析悪化鋳片を選択する方法の確立が重要課題とな
る。
【0016】かかる課題を解決するため、本発明者らは
図1に示す鋳造速度の減速パターンで鋳造した場合の偏
析悪化鋳片を試験研究した結果、鋳片の中心部に観察さ
れる偏析は、図2〜3に示すように、当該鋳片が特定な
凝固時期に至った時の当該鋳片から中心固相率が0.7
の鋳片の範囲に位置するロールの圧下速度(以下、圧下
速度と略称)と相関が認められ、当該鋳片の凝固時期が
早すぎても遅すぎても偏析と圧下速度の相関は認められ
ない。偏析と圧下速度の相関は、図4に示すように当該
鋳片の凝固時期が中心固相率で0.15の時の圧下速度
と0.2の時の圧下速度の平均圧下速度(以下、平均圧
下速度と略称)を採用した方がさらに良好になる。本発
明者らは、このように偏析と相関がある凝固時期の圧下
速度を測定、算出することにより、鋳造中においても偏
析レベルを知ることが可能であることを知見して本発明
を成し遂げた。このように、分塊加熱前に明らかになっ
た偏析レベルに応じて鋳片の分塊加熱条件を選択するこ
とにより、使用エネルギーおよび鉄歩留りの大幅な節約
が可能となり、品質の良い成品を安定して生産できる。
【0017】なお、鋳片の凝固時期は凝固時間および中
心固相率等で示す。鋳片の凝固時期を中心固相率で示す
のは、樹間濃化溶鋼の集積が始まると考えられる鋳片中
心部の通液抵抗が増大する凝固時期に対し、中心部の固
相の割合を示す中心固相率が最も影響を及ぼすと考えら
れるためである。中心固相率は(1)式数1に示すよう
に、鋳片中心部の温度の関数として算出する。鋳片中心
部の温度は冷却条件や鋳造速度等の操業条件に基づき伝
熱計算により予め計算するか、または鋳造中の冷却や鋳
造速度等の条件に基づき計算する。この中心固相率は鋳
造速度、冷却条件、鋳片サイズ、鋼種が決まれば凝固時
間の関数であり、同じ凝固時間の関数であるシェル厚、
未凝固厚、未凝固率に容易に換算することができる。
【0018】
【数1】 鋳片の中心固相率=(T−T)/(T−Ts) (1) T:溶鋼の液相線温度 (℃) Ts:溶鋼の固相線温度 (℃) T :鋳片の中心温度 (℃)
【0019】また、鋳片の圧下速度は各ロール位置鋳片
のロール毎圧下量Δhi公知の方法で定量化して
(2)式数2により算出する。
【0020】
【数2】 Δhi :当該鋳片から中心固相率0.7の鋳片範囲に位置するロールのロ ール毎圧下量(mm) L0.7:当該鋳片の中心固相率がfjの時の中心固相率が0.7の鋳片の メニスカスからの距離(m) Lfj :当該鋳片の中心固相率がfjの時のメニスカスからの距離(m) Vj :当該鋳片の中心固相率がfjの時の鋳造速度(m/min)
【0021】 なおここで、当該鋳片の鋳造長さL、L
0.7、Lfj、Vjは鋳造速度の経時変化データ
(3)式数3を用いて各々(4)式数4、(5)式数
5、(6)式数6、(7)式数7のごとく算出する。
【0022】
【数3】 V=f(t) (3) V:鋳造速度(m/min) t:鋳造開始からの経過時間 (min)
【0023】
【数4】
【0024】
【数5】
【0025】
【数6】
【0026】
【数7】 Vj=f(t*+tj) (7)
【0027】 上記式中L :当該鋳片の鋳造開始からの長さ(m) t*:当該鋳片Lをモールドで鋳造中の注入開始からの経過時間(min) tj :中心固相率jの凝固時間(min) t0.7:中心固相率0.7の凝固時間(min)
【0028】 次に、本発明を実施例により説明する。
【0029】
【実施例1】試験を実施した連鋳機の概略を図5に示
す。鋳造した溶鋼組成の代表例を表1に示す。図1に示
す鋳造速度パターンで鋳造速度の減速を図り、鋳造速度
減速の偏析に及ぼす影響を調査した。凝固組織は上面等
軸晶率が30%であった。鋳片の偏析は当該鋳片の凝固
時期が中心固相率で0.15と0.2の時の圧下速度と
相関が認められ、当該鋳片がその他の凝固時期にあった
場合、圧下速度と偏析の関係は明瞭でない。偏析と圧下
速度の相関は図4に示したように平均圧下速度を採用し
た方がさらに良好になる。図6は分塊加熱条件を低温短
時間にした場合の線材偏析と平均圧下速度の関係を示
す。線材偏析も鋳片偏析と同じ凝固時期の平均圧下速度
と相関が認められる。図7は平均圧下速度が0.7mm
/min以下の鋳片の分塊加熱条件を高温、長時間と
し、平均圧下速度が0.7mm/minより大きい鋳片
の分解加熱条件を低温短時間にした場合の線材偏析を示
す。平均圧下速度に関係なく線材偏析は全量とも良好と
なり、使用エネルギーの節約と歩留りの改善、および品
質の安定化が実現できた。
【0030】
【表1】
【0031】
【実施例2】種々の凝固組織、鋼種、鋳片形状につい
て、実施例1と同じ方法により、鋳造速度減速試験を行
った。鋳片の偏析は、表2に示すように、当該鋳片の凝
固時期がA〜Bの範囲に至った時の当該鋳片より下流ロ
ールの圧下速度と相関が認められる。偏析と相関が認め
られる圧下速度算出のA〜B範囲は、鋼種、凝固組織、
鋳片形状で差が認められる。いずれも鋳造速度の減速に
伴う圧下速度の減少につれ偏析は悪化の傾向が認められ
る。以上のように決定した圧下速度と偏析の関係に基づ
き、偏析レベルに応じた分塊加熱条件を採用することに
より、使用エネルギーの節約と鉄歩留りの改善、および
品質の安定化が実現できた。
【0032】
【表2】
【0033】
【発明の効果】本発明により、鋳造速度の減速に起因し
た、軽圧下による偏析改善効果が不充分な鋳片を分離す
ることが可能となり、偏析レベルに応じた分塊加熱条件
および工程を選択することにより、従来より少ないエネ
ルギーで鉄歩留り良好でかつ均質な鋼材を得ることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験を実施した鋳造速度の減速パターンを示す
図である。
【図2】各凝固時期における圧下速度と鋳片偏析との関
係を示す図である。
【図3】各凝固時期における圧下速度と鋳片偏析との関
係を示す図である。
【図4】中心固相率0.15の時と0.2の時の平均圧
下速度と偏析との関係を示す図である。
【図5】試験を実施した連鋳機の概略を示す図である。
【図6】鋳片全量の分塊加熱条件を低温、短時間にした
場合の平均圧下速度と線材偏析との関係を示す図であ
る。
【図7】平均圧下速度により分塊加熱条件を変更した場
合の線材偏析を示す図である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1対以上のロールにより鋳片を圧下しつ
    つ引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、鋳造速度の
    減速に起因した偏析悪化鋳片を当該鋳片が特定な凝固時
    期に至った時の圧下速度により判定して偏析レベルに応
    じた分塊加熱条件を選択することを特徴とする連続鋳造
    法。
  2. 【請求項2】 1対以上のロールにより鋳片を圧下しつ
    つ引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、鋳造速度の
    減速に起因した偏析悪化鋳片を偏析と相関が認められる
    凝固時期の圧下速度により判定して偏析レベルに応じた
    分塊加熱条件を選択することを特徴とする連続鋳造法。
  3. 【請求項3】 偏析と相関が認められる圧下速度算出の
    凝固時期の中から1凝固時期を予め決めておき、当該鋳
    片がその凝固時期に至った時の当該鋳片から中心固相率
    =0.7の鋳片の間に位置する圧下ロールの圧下速度に
    より鋳造速度の減速に起因した偏析悪化鋳片を判定する
    請求項2項記載の連続鋳造法。
  4. 【請求項4】 偏析と相関が認められる圧下速度算出の
    凝固時期の中から2凝固時期以上の凝固時期を予め決め
    ておき、当該鋳片がそれらの凝固時期に至った時の当該
    鋳片から中心固相率=0.7の鋳片の間に位置する圧下
    ロールの圧下速度の平均圧下速度により鋳造速度の減速
    に起因した偏析悪化鋳片を判定する請求項2項記載の連
    続鋳造法。
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CAMP-ISIJ\\\9701857=1989 *
CAMP-ISIJ\\\9701858=1989 *
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