JP2982622B2 - 連続鋳造における鋳片の冷却方法 - Google Patents
連続鋳造における鋳片の冷却方法Info
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Description
高合金鋼、ステンレス鋼など種々の鋼で径または厚みが
250mm以上のブルームまたはビレットの連続鋳造におい
て、鋳片の中心部分に発生するセンターポロシティを低
減し得る鋳片の冷却方法に関する。
工程を経てユジーンセジュルネ式熱間押出し法やマンネ
スマン製管法等によりシームレス管を製造する工程にお
いて、鋳片の中央部分に存在するセンターポロシティの
程度が大きい場合、その鋳片から製造した管にはしばし
ば内面疵が発生し品質上の欠陥となりやすい。
を目的として、鋳片冷却の際の熱収縮を利用する二次冷
却方法が既にいくつか開示されている。例えば、特開昭
62-61764号公報には、鋳片内部の残溶湯プールの凝固終
了点の手前2〜15mの位置から鋳片表面を冷却し、鋳片に
凝固収縮を与えて鋳片断面積を減少させ、中心偏析を低
減させる連続鋳造方法が示されている。この方法は、鋳
片の中心偏析を低減することを目的とするものである
が、原理的に鋳片の中心部分のキャビティやセンターポ
ロシティを低減するのに効果があると考えられる。
を与え、センターポロシティを低減させる二次冷却方法
においては、径または厚みが250mm以上の大型鋳片で
は、凝固終了点の手前(後段スプレー帯)で冷却する際、
例えば固液共存域を有する鋳片断面の中心部(以下鋳片
中心部という)における固相の体積分率(以下中心固相率
という)が0.3未満の早い段階から冷却を実施すると、鋳
片表皮部近傍の冷却が優先的に進行し低温となり、その
ため表皮部の冷却速度が次第に小さくなり、鋳片中心部
に引張り応力が生じ始める。
いか、または無い状態で、引張り応力が生じると、かえ
って鋳片の中心部分のキャビティまたはセンターポロシ
ティが拡大する。
固相率が0.5以上から冷却を開始しても、冷却水量があ
まりに大きすぎる場合は、表皮部近傍のみの冷却が進
み、前記と同様のことが起こり得る。
は厚みが250mm以上の大型鋳片に、従来の鋳片表面を冷
却して鋳片に凝固収縮を与え、センターポロシティを低
減させる二次冷却方法を適用し、鋳片中心部に引張り応
力が生じた場合には、かえって鋳片の中心部分のセンタ
ーポロシティまたはキャビティが拡大する欠点があっ
た。
厚みが250mm以上の大型鋳片の二次冷却において、鋳片
の中心部分に発生するセンターポロシティを低減し得る
連続鋳造における鋳片の冷却方法を提案するものであ
る。
を達成するため、冷却について種々の実験検討を繰り返
した結果、後段スプレー帯で特定の固相率範囲と水量密
度の関係により、鋳片中心部に十分な強度が生じるまで
の間、鋳片内部は圧縮状態となり、センターポロシティ
の低減を図ることが可能であることを知り得た。この発
明は前記の知見に基づいて完成したものである。
片の冷却方法は、径または厚みが250mm以上の鋼のブル
ームまたはビレットを連続鋳造する際に、鋳型の直下に
設けた前段スプレー帯と下流側の凝固が完了する手前に
設けた凝固末期用の後段スプレー帯の2つの区域で行な
う二次冷却において、後段スプレー帯で鋳片の中心固相
率が0.5以上0.65以下の領域から0.8以上となるまでの
間、水量密度25〜100(l/min.m2)で水冷却を続けること
を特徴とする。
連続鋳造装置の一例である直径が250〜350mm程度の丸ビ
レット鋳造用の湾曲型連続鋳造装置の要部を示す断面図
である。
溶鋼2は、水冷式の鋳型4内で一次冷却され凝固シェルを
形成しつつ下方の二次冷却帯に送出される。この二次冷
却帯は、鋳型4の直下に設けた前段スプレー帯5と、下流
側の凝固が完了する手前に設けた凝固末期用の後段スプ
レー帯6の2つの区域で構成される。なお、凝固しつつあ
る鋳片1は、凝固シェル8が十分な厚さに成長した位置に
設けたピンチロール7で引き抜かれる。
常一般の湾曲型連続鋳造装置に設置されているものと同
じてある。通常、鋳型4の直下では凝固シェル8が薄く、
溶鋼2の静圧によって鋳片1のバルジングが増大するの
で、このバルジングを防止するための冷却を施すもので
ある。また、前段スプレー帯5における冷却強度は、連
続鋳造装置のロールピッチや鋳造速度によっても変わる
が、通常バルジングが増大しない程度の最小の冷却強度
とする。
から形成し始めて順次厚くなり、鋳片1は最終的に後段
スプレー帯6により冷却され、所望の収縮が与えられた
後完全に凝固が終わり、鋳片1の中心部分の固相率は1.0
となる。
(冷却帯)の長さが、鋼種や鋳造温度等の変更に対応する
ことができるように、凝固終了点からその手前側、すな
わち上流側に向かって長くし、更にこのスプレーゾーン
長さを適切な小さな長さの複数のブロック(図1には5個
のブロックa〜eを示す)に分割し、各ブロックごとに冷
却媒体を供給し、鋳造条件や鋳片の中心固相率に応じて
冷却に使用するブロックの数を加減して、その実効長さ
を変更することができるように構成する。なお、前記ブ
ロックa〜eはそれぞれが複数のスプレーから構成されて
おり、各ブロックごとに水量密度等の冷却条件を個々に
変更できるように設けられている。したがって、この後
段スプレー帯6のスプレーゾーン範囲内で、鋳片の冷却
開始時と終了時の鋳片の中心固相率を変更することが可
能である。この後段スプレー帯6で用いる冷却媒体は、
水または水と空気を混合したエアーミストを使用するこ
とが望ましい。
6における冷却条件は次の理由により限定した。凝固収
縮により溶鋼の体積収縮が起こると、その体積収縮分を
埋めるために溶鋼は流動しようとするが、溶鋼流動抵抗
が大きく流動性が悪い場合には、体積収縮分を埋めるこ
とができなくなり、鋳片中心部にセンターポロシティが
発生しやすくなる。特に、鋳片の中心固相率が0.1〜0.3
となると、固相の存在により溶鋼の見かけの粘性が急激
に大きくなり、その流動性が低下し始める。
に冷却制御を行なって鋳片に収縮を与えても、この時点
ではまだセンターポロシティの原因になる溶鋼の供給不
足部は生じていないから、単に溶鋼の移動が起こるだけ
で、センターポロシティの低減には関与しない。
スプレー帯5による冷却過程で過剰な冷却を行なうと、
鋳片の表面温度は必要以上に低下するので、後段スプレ
ー帯6での冷却制御によるセンターポロシティの低減に
不可欠な収縮代を得ることが困難となるか、または収縮
代を無駄に消費してしまうことになる。
は、その中心部には強度がなく、小さな応力が作用して
も割れが発生しやすい。このような時点で鋳片表面の冷
却を停止すると、復熱により鋳片中心部には引張り応力
が働き、センターポロシティが増大しやすくなる。
鋳片の中心固相率が0.8に相当することがわかっている
(例えば特開平3-174962号公報第4頁左下欄第12〜14行参
照)。したがって、センターポロシティを低減させるに
は、少なくとも鋳片の中心固相率が0.8となる温度まで
鋳片表面の冷却制御を続けることが必要である。
片内の残溶鋼はわずかであり、この程度の微量の溶鋼が
凝固して収縮する場合であれば、極めてミクロ的なセン
ターポロシティしか形成されることがないため、ほとん
ど問題にならないと考えてよい。したがって、鋳片の中
心固相率が0.1〜0.3となった時点から、0.8以上となる
までの間を継続して冷却するのが望ましい。しかし、鋳
片の径または厚みが250mm以上となると問題が生じる。
鋳片の中心固相率が0.1〜0.3の時点から後段スプレー帯
で冷却を開始すると、例えば図2(b)及び図3(b)に中心固
相率0.3から後段スプレー帯で冷却を開始した例◆印に
示されるように、いかに水量密度を変えて冷却しても、
冷却を実施しない場合に比べ、かえってセンターポロシ
ティが増大することがわかった。後段スプレー帯によっ
てセンターポロシティを低減するためには、鋳片中心部
が強度を持つまでに、内部を圧縮状態とすることが必要
であるが、鋳片の径が大きい場合、冷却開始時期が早い
と表皮部のみの冷却が進行し低温となり表皮部の冷却速
度が小さくなるために鋳片中心部に引張り応力が発生す
ることになる。この時の引張り応力は、通常二次冷却に
おける後段スプレー帯での冷却を実施しない場合に比べ
て大きくなり、かえってセンターポロシティが増大す
る。
と冷却水の水量密度とを種々変更して調査した。その結
果の一例を図2(a)(b)及び図3(a)(b)に示す。その結果、
水量密度が25〜100(l/min・m2)の範囲で鋳片の中心固相
率が0.5以上の領域から冷却を開始し、中心固相率が0.8
以上となるまで連続して冷却することにより、センター
ポロシティを低減できることが判明した。尚、冷却開始
時期は鋳片の中心固相率が0.5以上0.65以下の領域とす
ることが望ましい。
は、鋳片の凝固収縮、溶鋼の流動性低下による局所的な
溶鋼の供給不足(センターポロシティの発生原因となる)
を補うのに最低の水量密度である。一方、水量密度が10
0(l/min・m2)を超えると、冷却の初期で急速に鋳片表面
を冷却してしまうことにより、鋳片表面部の強度が大き
くなりすぎて、望ましい収縮が進まなくなる。また、低
温部での冷却速度が低下し、鋳片中心部で引張り応力が
働き、かえってセンターポロシティの増大を招くことに
なる。したがって、水量密度は25〜100(l/min・m2)の範
囲に限定した。
おける後段スプレー帯での冷却を、鋳片の中心固相率が
0.5以上の領域から0.8以上となるまでの間、水量密度25
〜100(l/min・m2)の範囲で冷却を続けるという条件によ
り、センターポロシティを低減した大型鋳片が得られ
る。
注入される溶鋼2は、水冷式の鋳型4内で一次冷却され凝
固シェルを形成しつつ下方の二次冷却帯に送出される
が、この二次冷却帯は鋳型4の直下に設けた前段スプレ
ー帯5と、下流側の凝固が完了する手前に設けた凝固末
期用の後段スプレー帯6の2つの区域からなり、この二次
冷却帯で凝固しつつある鋳片1は凝固シェル8が十分な厚
さに成長した位置に設けたピンチロール7で引き抜かれ
るように構成した丸ビレット鋳造用の湾曲型連続鋳造装
置を用いて、鋳片径、水量密度及び冷却区間を種々変更
して鋳造した。
13%Cr鋼を使用し、鋳片の直径:260mm、鋳造速度:1.6m/m
inと鋳片の直径:300mm、鋳造速度:1.2m/minの2種類を鋳
造した。そして、段スプレー帯6での冷却開始時点と終
了時点における鋳片の中心固相率は、伝熱解析により求
めた。
て、冷却水の水量密度と後段スプレー帯6での冷却区間
を変化させた場合のセンターポロシティの発生状況を調
べた。その結果を図2に示す。また、鋳片の直径が300mm
の連続鋳造において、前記と同様にセンターポロシティ
の発生状況を調べた。その結果を図3に示す。
の中心固相率0.5以上で、冷却終了時点が鋳片の中心固
相率0.8以上の場合(○印、●印)には、図2(a)、図3(a)
に示すように、水量密度が25〜100(l/min・m2)の範囲に
おいてセンターポロシティの発生が著しく低減している
ことがわかる。
段スプレー帯6での冷却開始時点が鋳片の中心固相率0.5
未満で、冷却終了時点が鋳片の中心固相率0.8以上の場
合(◆印、◇印)及び冷却開始時点が鋳片の中心固相率0.
5以上で、冷却終了時点が鋳片の中心固相率0.8未満の0.
7(■印)の場合には、いずれも水量密度を増すに従って
センターポロシティの発生が増大し、かえって後段冷却
を行わない場合より悪くなることがわかる。
施により直径が250mm以上の大型鋳片をセンターポロシ
ティの発生を低減して鋳造するには、後段スプレー帯6
での冷却を、冷却開始時点が鋳片の中心固相率0.5以上
で、冷却終了時点が鋳片の中心固相率0.8以上となるま
での間、水量密度25〜100(l/min・m2)で続ける必要があ
る。
m以上の大型鋳片の二次冷却において、鋳片の中心部分
に発生するセンターポロシティを低減し、品質の優れた
鋳片を鋳造できる。
湾曲型連続鋳造装置の要部を示す断面図である。
発明の実施により直径260mmの鋳片を鋳造した場合の後
段スプレー帯の水量密度とセンターポロシティ存在径と
の関係を示すグラフ、(b)図は同じく後段スプレー帯で
の冷却開始時点の鋳片の中心固相率あるいは冷却終了時
点の鋳片の中心固相率を、この発明で限定している中心
固相率範囲から外して行なった場合の後段スプレー帯の
水量密度とセンターポロシティ存在径との関係を示すグ
ラフである。
発明の実施により直径300mmの鋳片を鋳造した場合の後
段スプレー帯の水量密度とセンターポロシティ存在径と
の関係を示すグラフ、(b)図は同じく後段スプレー帯で
の冷却開始時点の鋳片の中心固相率あるいは冷却終了時
点の鋳片の中心固相率を、この発明で限定している中心
固相率範囲から外して行なった場合の水量密度とセンタ
ーポロシティ存在径との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 径または厚みが250mm以上の鋼のブルー
ムまたはビレットを連続鋳造する際に、鋳型の直下に設
けた前段スプレー帯と下流側の凝固が完了する手前に設
けた凝固末期用の後段スプレー帯の2つの区域で行なう
二次冷却において、後段スプレー帯で鋳片の中心固相率
が0.5以上0.65以下の領域から0.8以上となるまでの間、
水量密度25〜100(l/min.m2)で水冷却を続けることを特
徴とする連続鋳造における鋳片の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6173770A JP2982622B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 連続鋳造における鋳片の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6173770A JP2982622B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 連続鋳造における鋳片の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0819843A JPH0819843A (ja) | 1996-01-23 |
| JP2982622B2 true JP2982622B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=15966832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6173770A Expired - Lifetime JP2982622B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 連続鋳造における鋳片の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982622B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107020359A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-08-08 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 能够均匀降低铸坯表面温度的施工工艺 |
| IT202300008544A1 (it) * | 2023-05-02 | 2024-11-02 | Danieli Off Mecc | Impianto di colata continua di un prodotto metallico e relativo processo |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3367332B2 (ja) * | 1996-05-15 | 2003-01-14 | 日本鋼管株式会社 | 難加工性継目無鋼管の製造方法 |
| JP5708340B2 (ja) * | 2011-07-21 | 2015-04-30 | 新日鐵住金株式会社 | 連続鋳造鋳片の冷却方法 |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP6173770A patent/JP2982622B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107020359A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-08-08 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 能够均匀降低铸坯表面温度的施工工艺 |
| IT202300008544A1 (it) * | 2023-05-02 | 2024-11-02 | Danieli Off Mecc | Impianto di colata continua di un prodotto metallico e relativo processo |
| WO2024228129A1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-11-07 | Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. | Continuous casting plant for a metal product and related process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0819843A (ja) | 1996-01-23 |
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