JP2662052B2 - 下注造塊法における鋳型内へのｒｅｍ添加方法 - Google Patents
下注造塊法における鋳型内へのｒｅｍ添加方法Info
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- JP2662052B2 JP2662052B2 JP26212889A JP26212889A JP2662052B2 JP 2662052 B2 JP2662052 B2 JP 2662052B2 JP 26212889 A JP26212889 A JP 26212889A JP 26212889 A JP26212889 A JP 26212889A JP 2662052 B2 JP2662052 B2 JP 2662052B2
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- mold
- ingot
- steel
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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、鋼の特性向上を目的として特定鋼種におい
て実施されているREM添加方法、特に下注造塊法におけ
る鋳型内へのREM添加方法に関するものである。
て実施されているREM添加方法、特に下注造塊法におけ
る鋳型内へのREM添加方法に関するものである。
＜従来の技術＞ 一般に鋼の特性向上を目的として特定鋼種において鋼
にREMを添加する方法が採用されている。その際、REMの
歩留り向上及びREM酸化物による取鍋のノズル詰まりに
よる閉塞防止の観点から取鍋溶鋼中への添加を避け鋳型
内に直接添加する方法が多い。
にREMを添加する方法が採用されている。その際、REMの
歩留り向上及びREM酸化物による取鍋のノズル詰まりに
よる閉塞防止の観点から取鍋溶鋼中への添加を避け鋳型
内に直接添加する方法が多い。
特に下注造塊法においては、第８図に示すようにREM
を鋳型の上方から注入前にほぼ鋳型中心部に吊り下げて
おく方法いわゆるペンダント方式によってREMの歩留り
を向上させる技術が当業者の間では一般的な方法となっ
ている。
を鋳型の上方から注入前にほぼ鋳型中心部に吊り下げて
おく方法いわゆるペンダント方式によってREMの歩留り
を向上させる技術が当業者の間では一般的な方法となっ
ている。
＜発明が解決しようとする課題＞ 前述のようなペンダント方式では、REMのトータル添
加量が0.06重量％（以下％と略す）を超えるような多量
添加においては、鋼塊の表面近傍にREMの濃化域が出現
し、後の分塊圧延もしくは鍛造工程で、粒界に排出され
た低融点のREMあるいは鉄とREMの金属間化合物に起因す
る表面割れが発生し、歩留りの低下あるいは圧延や鍛造
が不可能となる等の問題が生じていた。
加量が0.06重量％（以下％と略す）を超えるような多量
添加においては、鋼塊の表面近傍にREMの濃化域が出現
し、後の分塊圧延もしくは鍛造工程で、粒界に排出され
た低融点のREMあるいは鉄とREMの金属間化合物に起因す
る表面割れが発生し、歩留りの低下あるいは圧延や鍛造
が不可能となる等の問題が生じていた。
本発明は、この問題を解決した下注造塊法における鋳
型内へのREMの添加方法を提供するためになされたもの
である。
型内へのREMの添加方法を提供するためになされたもの
である。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、下注造塊法における鋳型内溶鋼に0.06〜0.
15重量％のREM（Rare earth metal）を添加する方法に
おいて、鋳型上方から吊り下げられ、添加されるREM
を、鋳型の高さ方向の断面積分布と鋼塊表面層への目標
添加濃度とから定まる断面積分布をもつ形状とし、か
つ、鋼塊表面層のREM目標添加濃度を鋳型底部から押湯
直下部までに0.05重量％以下とし、押湯部では鋼塊全重
量とREM目標添加濃度で定まる全添加量のうち押湯直下
部までに添加した残量を添加することを特徴とする下注
造塊法における鋳型内へのREM添加方法である。
15重量％のREM（Rare earth metal）を添加する方法に
おいて、鋳型上方から吊り下げられ、添加されるREM
を、鋳型の高さ方向の断面積分布と鋼塊表面層への目標
添加濃度とから定まる断面積分布をもつ形状とし、か
つ、鋼塊表面層のREM目標添加濃度を鋳型底部から押湯
直下部までに0.05重量％以下とし、押湯部では鋼塊全重
量とREM目標添加濃度で定まる全添加量のうち押湯直下
部までに添加した残量を添加することを特徴とする下注
造塊法における鋳型内へのREM添加方法である。
＜発明をなすに至った経過および作用＞ 本発明をなすにあたり発明者らは、従来のペンダント
方式における注入中の溶湯のREM濃度推移を計算機によ
ってシミュレーションした。
方式における注入中の溶湯のREM濃度推移を計算機によ
ってシミュレーションした。
第８図に示すように、鋳型に対して中央部分に集中し
た吊り方をしていると、第９図に示すようにメニスカス
が鋳型上端に達した時点では溶湯のREM濃度は目標付近
に達しており、均一なREM濃度の鋼塊が得られそうであ
る。しかし溶湯の注入中にも、メニスカスにより下部に
おいては凝固が進行しているため、表面におけるREM濃
度分布は、溶湯中のREM濃度の変動を反映した分布を持
つことを発見した。
た吊り方をしていると、第９図に示すようにメニスカス
が鋳型上端に達した時点では溶湯のREM濃度は目標付近
に達しており、均一なREM濃度の鋼塊が得られそうであ
る。しかし溶湯の注入中にも、メニスカスにより下部に
おいては凝固が進行しているため、表面におけるREM濃
度分布は、溶湯中のREM濃度の変動を反映した分布を持
つことを発見した。
ここで、凝固を考慮したシミュレーションによって鋼
塊中のREM分布を推定した。シミュレーションの考え方
を以下に示す。
塊中のREM分布を推定した。シミュレーションの考え方
を以下に示す。
すなわち、注入速度ｖ（mm/分）を与えると、時間ｔ
（分）後のメニスカス位置ｈ（mm）は（１）式で求めら
れる。
（分）後のメニスカス位置ｈ（mm）は（１）式で求めら
れる。
また、ボトムからＨ（mm）の高さ位置における時間ｔ
（分）での凝固厚ｄ（mm）は（２）式で求められる。
（分）での凝固厚ｄ（mm）は（２）式で求められる。
但し、ｋは凝固定数であり、t1は（３）式で示される
時間である。
時間である。
（１），（２），（３）式と第９図の関係を組み合わ
せ、凝固シェル前面の溶湯中REM濃度ににょって凝固シ
ェル中のREM濃度を代表させれば、任意の高さ・厚み方
向でのREM濃度分布を推定できる。
せ、凝固シェル前面の溶湯中REM濃度ににょって凝固シ
ェル中のREM濃度を代表させれば、任意の高さ・厚み方
向でのREM濃度分布を推定できる。
そこで第８図に示した添加方法の場合の鋼塊の下端
部、高さ方向中央部、押湯下端部における横断面方向の
REM濃度分布のシミュレーション結果及び実測値を第10
図に示す。
部、高さ方向中央部、押湯下端部における横断面方向の
REM濃度分布のシミュレーション結果及び実測値を第10
図に示す。
厳密には、凝固のシェルの成長によって溶湯,REMの一
部が固体化するため溶湯中REM濃度は、第10図に示すも
のとは少し異なるが、傾向としてそう変わるものではな
いことも確認できた。
部が固体化するため溶湯中REM濃度は、第10図に示すも
のとは少し異なるが、傾向としてそう変わるものではな
いことも確認できた。
さらに圧延での割れ発生、鋼塊の分析結果から表面割
れの主原因は、表面近傍の濃化REMが粒界に排出された
ことによるものであることを発見した。
れの主原因は、表面近傍の濃化REMが粒界に排出された
ことによるものであることを発見した。
第１表に示した組成の高Al含有フェライト系ステンレ
ス鋼で、100kg鋼塊表面層のREM（La）濃度を０〜0.20％
に変化させて実験用小型分塊圧延機で分塊圧延し、分塊
圧延時の表面割れの発生程度を無，小，中，大にランク
分けして、鋼塊表面層のREM濃度と分塊圧延時の表面割
れ発生程度との関係を調査し、その結果を第７図に示し
た。
ス鋼で、100kg鋼塊表面層のREM（La）濃度を０〜0.20％
に変化させて実験用小型分塊圧延機で分塊圧延し、分塊
圧延時の表面割れの発生程度を無，小，中，大にランク
分けして、鋼塊表面層のREM濃度と分塊圧延時の表面割
れ発生程度との関係を調査し、その結果を第７図に示し
た。
鋼塊表面層のREM濃度が0.05％を超えると表面割れが
発生し、REM濃度が高くなる程表面割れの発生程度が
大、すなわち表面割れの数、長さが大となると、0.05％
以下のREM農出では表面割れは全く発生しないことがわ
かった。
発生し、REM濃度が高くなる程表面割れの発生程度が
大、すなわち表面割れの数、長さが大となると、0.05％
以下のREM農出では表面割れは全く発生しないことがわ
かった。
そこで、発明者らは圧延工程での割れ発生実績をも考
慮し、表面割れ無しに高濃度のREM添加鋼を得ることが
できるREM濃度分布を考案し、これを達成すべくREM添加
方法を発明した。
慮し、表面割れ無しに高濃度のREM添加鋼を得ることが
できるREM濃度分布を考案し、これを達成すべくREM添加
方法を発明した。
この添加方法について第１図〜第６図を用いて説明す
る。
る。
第１図は本発明に係るREM添加方法の概略説明図、第
２図は前記第９図と同様のシミュレーションによる本発
明方法の溶湯中REM濃度分布図、また第３図は前記第10
図と同様のシミュレーションによる本発明に係る鋼塊中
REM濃度分布図であるが、第３図から明らかなように表
面濃化がなく、また鋼塊内部の濃度低下もない鋼塊が得
られる。さらに表面部においては、圧延での表面割れを
回避すべくREM濃度を0.05％以下の低位安定に保つこと
もできている。
２図は前記第９図と同様のシミュレーションによる本発
明方法の溶湯中REM濃度分布図、また第３図は前記第10
図と同様のシミュレーションによる本発明に係る鋼塊中
REM濃度分布図であるが、第３図から明らかなように表
面濃化がなく、また鋼塊内部の濃度低下もない鋼塊が得
られる。さらに表面部においては、圧延での表面割れを
回避すべくREM濃度を0.05％以下の低位安定に保つこと
もできている。
＜実施例＞ 第１表に示す高Al含有フェライト系耐酸化性ステンレ
ス鋼の7t鋼塊の下注鋳造時に本発明方法を実施した。
ス鋼の7t鋼塊の下注鋳造時に本発明方法を実施した。
この鋼種は耐酸化性向上を目的として、高Al含有のフ
ェライト系ステンレス鋼にLaを0.08〜0.12％添加する鋼
であるが、従来のペンダント方式では分塊圧延時に表面
割れが発生し、圧延不能となる場合が多かった。そこ
で、下注造塊時の鋳型内La添加に本発明方法を適用し
た。
ェライト系ステンレス鋼にLaを0.08〜0.12％添加する鋼
であるが、従来のペンダント方式では分塊圧延時に表面
割れが発生し、圧延不能となる場合が多かった。そこ
で、下注造塊時の鋳型内La添加に本発明方法を適用し
た。
実機レベルにおいては、第１図の５に示すような一体
形状で鋳型断面積に比例した断面積をもつLaを製作する
ことは困難、かつ高価であるため、各高さ位置における
La量が鋳型断面積に比例するようにステンレス箔の袋に
La粒を詰めて、その袋を鋳型上端から第４図に示すよう
に吊り下げた。鋼塊押湯直下部A,高さ中央部B,底部Ｃの
各部におけるLaの横断面方向の分布調査結果を第５図に
示す。
形状で鋳型断面積に比例した断面積をもつLaを製作する
ことは困難、かつ高価であるため、各高さ位置における
La量が鋳型断面積に比例するようにステンレス箔の袋に
La粒を詰めて、その袋を鋳型上端から第４図に示すよう
に吊り下げた。鋼塊押湯直下部A,高さ中央部B,底部Ｃの
各部におけるLaの横断面方向の分布調査結果を第５図に
示す。
第５図に示すようにシミュレーションで予想した第３
図のとおりのLa濃度分布が得られていて、本発明方法が
実際に期待どおりの効果があることが照明された。
図のとおりのLa濃度分布が得られていて、本発明方法が
実際に期待どおりの効果があることが照明された。
第６図には、従来のペンダント方式と本発明方法でLa
を平均0.10％添加した鋼塊の分塊での圧延結果を示す。
本発明方法を適用した鋼塊においては、圧延不可の鋼塊
の発生は皆無であり、また割れ発生率も激減した。
を平均0.10％添加した鋼塊の分塊での圧延結果を示す。
本発明方法を適用した鋼塊においては、圧延不可の鋼塊
の発生は皆無であり、また割れ発生率も激減した。
本実施例はLa添加の場合であるが、添加物がCe,Y等の
他のREM元素の場合にも同様に本発明方法が適用できる
ことは言うまでもない。
他のREM元素の場合にも同様に本発明方法が適用できる
ことは言うまでもない。
また高Alフェライトステンレス鋼以外の鋼種で0.06〜
0.15％のREMを添加する場合にも本発明方法を適用して
効果があることも言うまでもない。
0.15％のREMを添加する場合にも本発明方法を適用して
効果があることも言うまでもない。
＜発明の効果＞ 本発明方法によると、鋼塊表面層のREM濃化を起こさ
ずに、鋼塊全体としては高濃度REM添加鋼を得ることが
できる。
ずに、鋼塊全体としては高濃度REM添加鋼を得ることが
できる。
従って、分塊での圧延不可および割れ発生を減少し、
歩留り向上、製造コスト低減を達成できる。
歩留り向上、製造コスト低減を達成できる。
第１図は、本発明に係るREM添加方法の概略説明図、第
２図は、シミュレーションによる本発明方法の溶湯中RE
M濃度分布図、第３図は、シミュレーションによる本発
明方法の鋼塊中REM濃度分布図、第４図は、本発明方法
の実施例の説明図、第５図は、本発明方法の実施例にお
ける鋼塊中La濃度分布図、第６図は、分塊圧延結果の比
較図、第７図は、鋼塊表面層のREM濃度と分塊圧延結果
との関係を示す特性図、第８図は、従来のペンダント添
加方式の概略説明図、第９図は、シミュレーションによ
る従来法の溶湯中REM濃度分布図、第10図は、シミュレ
ーションによる従来法の鋼塊中REM濃度分布図である。 １……鋳型、２……定盤、 ３……スリーブ、４……湯上り口、 ５……REM（例La）、６……鋼塊、 Ａ……押湯直下部、Ｂ……高さ中央部、 Ｃ……底部、 PT……ペンダント上端レベル、 PB……ペンダント下端レベル。
２図は、シミュレーションによる本発明方法の溶湯中RE
M濃度分布図、第３図は、シミュレーションによる本発
明方法の鋼塊中REM濃度分布図、第４図は、本発明方法
の実施例の説明図、第５図は、本発明方法の実施例にお
ける鋼塊中La濃度分布図、第６図は、分塊圧延結果の比
較図、第７図は、鋼塊表面層のREM濃度と分塊圧延結果
との関係を示す特性図、第８図は、従来のペンダント添
加方式の概略説明図、第９図は、シミュレーションによ
る従来法の溶湯中REM濃度分布図、第10図は、シミュレ
ーションによる従来法の鋼塊中REM濃度分布図である。 １……鋳型、２……定盤、 ３……スリーブ、４……湯上り口、 ５……REM（例La）、６……鋼塊、 Ａ……押湯直下部、Ｂ……高さ中央部、 Ｃ……底部、 PT……ペンダント上端レベル、 PB……ペンダント下端レベル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北岡 英就 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭53−123335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−30535（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】下注造塊法における鋳型内溶鋼に0.06〜0.
15重量％のREM（Rare earth metal）を添加する方法に
おいて、 鋳型上方から吊り下げられ、添加されるREMを、鋳型の
高さ方向の断面積分布と鋼塊表面層への目標添加濃度と
から定まる断面積分布をもつ形状とし、 かつ、鋼塊表面層のREM目標添加濃度を鋳型底部から押
湯直下部までは0.05重量％以下とし、 押湯部では鋼塊全重量とREM目標添加濃度で定まる全添
加量のうち押湯直下部までに添加した残量を添加するこ
とを特徴とする下注造塊法における鋳型内へのREM添加
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26212889A JP2662052B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 下注造塊法における鋳型内へのｒｅｍ添加方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26212889A JP2662052B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 下注造塊法における鋳型内へのｒｅｍ添加方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124345A JPH03124345A (ja) | 1991-05-27 |
| JP2662052B2 true JP2662052B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=17371442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26212889A Expired - Lifetime JP2662052B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 下注造塊法における鋳型内へのｒｅｍ添加方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662052B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620363A (ja) | 1992-05-15 | 1994-01-28 | Hewlett Packard Co <Hp> | オートチェンジャ |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP26212889A patent/JP2662052B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03124345A (ja) | 1991-05-27 |
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