JP3101785B2

JP3101785B2 - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JP3101785B2
Application number: JP05114245A
Authority: JP
Inventors: 秀幸三隅; 誠二西村; 健関
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH06297122A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続鋳造法によって
製造した鋳片に生成する偏析やセンターポロシティー等
の欠陥を皆無にし、これによって熱間圧延材の板厚中心
部における溶接部の靭性低下や、劣悪環境下において使
用されるラインパイプ材の水素誘起割れ等、品質上極め
て有害な該欠陥の生成を防止する連続鋳造鋳片を供給す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造法によって製造される熱
間圧延用の鋳片は、製造方法の特徴から、鋳片の厚み中
心部にはＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ及びその他各種元素が
不可避的に濃化したり、高凝固率なるがゆえに溶鋼の流
動性が低下し、センターポロシティーと称される空隙が
不可避的に発生することは避けられず、そのために該セ
ンターポロシティー部への水素の拡散・集積が起こるこ
とから、このような連続鋳造法で製造された鋳片を使用
して製造した熱間圧延材には、これらの欠陥に起因する
鋼材の品質劣化は避け得ない実態にあった。

【０００３】従って、これらの欠陥を有する連続鋳造鋳
片を用いて熱間圧延を行うに際しては、精錬工程におい
て低燐化・低硫化あるいは脱水素処理を付加したり、更
には熱間圧延前に均熱拡散処理と称す偏析元素や水素等
の拡散を促進するための熱処理を施したり、高形状比圧
延と称す高圧下率圧延によって該センターポロシティー
の圧着のための予備処理を行い、該欠陥に起因する鋼材
の品質劣化を防止する手段が用いられていた。

【０００４】このような背景から、このような工程を経
て製造された鋼材は、必然的にコストが高く経済性の面
で劣る製造方法であった。

【０００５】従って、これらの欠陥を有する連続鋳造鋳
片厚み中心部の偏析やセンターポロシティーを解消する
ための技術が強く要求されるに至り、新しい方法が検討
されてきた。

【０００６】例えば、凝固が完了するクレーターエンド
近傍に２対以上の圧下ロールを配置し、鋳造方向の単位
長さ当たりの圧下率をロールピッチとクレーターエンド
位置の関数として、ある範囲に規定することにより該欠
陥を防止する方法が特開昭５２―５６０１７号公報に開
示されている。

【０００７】また、凝固末端位置を面部材を用いて挟持
し、凝固率４０％以上の領域を１回当たりの圧下率を
１．５％以下で全圧下率を０．５〜５．０％の範囲で断
続的に圧下しながら完全に凝固させる方法が特開昭５９
―２０２１４５号公報に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
で製造した鋳片は凝固収縮や熱収縮に見合った圧下率で
圧下していることから、凝固末期における凝固収縮や熱
収縮、あるいはロール間でのバルジング等に起因する溶
鋼の吸引によって増長される鋳片厚み中心部の偏析は軽
減するものの、凝固に伴って不可避的に生成する偏析ま
でを防止するまでには至っていないのが実情であった。

【０００９】また、センターポロシティーに関しても、
凝固末期は当然のことながら凝固率が高いために、溶鋼
が流動し得る固相率ｆｓ（一般に０．７程度と称され
る）よりも高くなり、凝固収縮を補償し得る程度の圧下
ではデンドライト樹間に僅かに残存した溶鋼が凝固して
生じる空隙にはもはや新たな溶鋼が補充できないことか
ら、これらの方法を用いても不可避的にしばしばセンタ
ーポロシティーが残存すること等の欠点があった。

【００１０】特に、ロールを用いた圧下法では鋳片の凝
固シェルの変形特性から、複数本のロールで圧下する場
合には、不可避的にロール直下の圧下量が大きくなるこ
とから、局部的な圧下が起こり鋳片長手方向にわたって
全体が均一な勾配を確保することが不可能であり、圧下
ロール直下で凝固が完了する場合と、ロール間で凝固完
了する場合で適正な圧下量が異なるために、得られた鋳
片の中心部の偏析やセンターポロシティーには、大きな
変動が存在することは避け得なかった。

【００１１】従って、上記方法を適用した場合には、従
来ほどの長時間の均熱拡散処理は不要であるものの、依
然としてその処理等の予備処理や高形状比圧延を余儀な
くされ、このために依然として製造コストは高く、しか
も製品厚の拡大が出来ないという難点があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記各種の課
題を解決するために、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、面圧下によって軽圧下するに際して面圧
下帯の長さＬ、圧下帯入り側における未凝固厚ｄおよび
凝固係数ｋと圧下量δの関係が（１）および（２）式の
関係を満足することを特徴とする、鋳片板厚中心部に欠
陥の無い連続鋳造鋳片の製造方法。

【００１３】

【数３】 δ≧ｄ−αｋＬ／｛√Ｖ_C×（√Ｌ₁＋√Ｌ₂）｝・・・（１）

【００１４】

【数４】δ≦ｄ・・・（２）

【００１５】ここで、Ｖ_Cは鋳造速度、Ｌ₁は鋳型内メニ
スカスから圧下帯入り側迄の距離であり、Ｌ₂は鋳型内
メニスカスから圧下帯出側迄の距離である。

【００１６】また、αはδ／ｄの比に依存する変数であ
り、通常１〜３の値を示す。

【００１７】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１８】まず、偏析比（ここでは燐の偏析比で代表
して述べる。Ｐ偏析比と略称）と厚板製品における溶接
熱影響部の−６０℃における靭性値の関係を図２に、ま
たセンターポロシティーの最大径とＺ方向の引張試験に
おける引張強さとの関係を図２に示す。

【００１９】図２に示すように、Ｐの偏析比が１．０を
超えると−６０℃における溶接熱影響部の靭性値は極度
に低下するとともに、バラツキが大きく鋼材の規格にも
因るが規格値を満足しなかったり、あるいは規格値を満
足しないまでには至らないものの、安定した品質が確保
でき無いこと等多くの課題があることを知見した。

【００２０】つまり、偏析比は１．０以下を確保しなけ
れば、上記弊害を回避できないことを知見したのであ
る。

【００２１】また、図３に示すように最大径が０．１ｍ
ｍを超えるセンターポロシティーが鋳片に存在するとＰ
の偏析比が１．０以下の場合であってもＺ方向の引張試
験において規格値を満足する特性が確保できないことを
知見した。

【００２２】本発明者らは、さらに研究を進め、前記し
たＰの偏析比が１．０以下であり、且つ板厚中心部のセ
ンターポロシティーの最大径が０．１ｍｍ以下に同時に
制御する方法を検討するに当たり、図４に示す凝固末端
の模擬圧下装置を用いて、連鋳工程の最終凝固部近傍の
凝固形態を実験室的に再現し、まずＰの偏析比に及ぼす
圧下量δと凝固率の関係を調査した。

【００２３】その結果は、図１に示すように凝固率（凝
固シェル厚と鋳片厚の比）が減少するに連れて、前記し
た溶接熱影響部の靭性値を安定的に確保しうるＰの偏析
比を１．０以下に制御し得る領域は、圧下量δを増大し
なければならないが、その一方過大に過ぎると低値を発
生する偏析比０．８以下の領域が存在することを知見し
た。

【００２４】つまり、凝固率に依存して、換言すれば未
凝固厚ｄの変化によって圧下量δを増加させないと、Ｐ
の偏析比を０．９〜１．０の適正な領域に維持出来ない
ことを知見したのである。

【００２５】また、この圧下帯直前の未凝固厚みｄを種
々変更した実験を行い、圧下量δとの関係を調査したと
ころ未凝固厚ｄに対して圧下量δが少なすぎる場合に
は、つまり圧下帯を通過した後においても未凝固溶鋼が
更に残存している場合には、残存した溶鋼が凝固する過
程で再度凝固界面においてＰ等の不純物元素が濃化する
ために、鋳片中心部に線状の偏析が現れ、特に偏析厳格
材においては問題となることがある。

【００２６】したがって、鋳片厚み中心部まで偏析を完
全に解消し、しかもセンターポロシティーや内部割れの
発生しない圧下条件は、前記（１）式と（２）式で示す
範囲のでありこの条件を選定することによって、前記し
た偏析比０．９〜１．０を安定的に達成すると同時に、
圧下によって生じる内部割れをも防止でき、製品に要求
される特性を満足することが可能になったのである。

【００２７】また、（１）式は圧下量δと面圧下帯長さ
Ｌおよび未凝固厚ｄの関係を示したものであるが、これ
は圧下帯を未凝固溶鋼が通過し、前記した線状偏析が発
生しない限界条件であるが、式中の係数αは圧下量δと
未凝固厚みｄの比によって支配される値であり、この比
が０．５以下の場合には１．０程度であり、これ以上の
比で圧下する場合には圧下帯での凝固促進が起こるため
に、より大きな値を選定することが圧下帯の長さを適正
化する上で重要であるが、最低でも１．０を選定してお
けば何ら問題ない。

【００２８】本発明は、以上の知見によってなされたも
のである。

【００２９】

【実施例】以下に本発明例と比較例について詳細に説明
する。

【００３０】第１表に示す成分の鋼を用いて、図５、図
６および図７に示す圧下設備によって下記に示す条件で
製造した連続鋳造鋳片を第２表に示す条件を適用して製
造した厚鋼板の強度・靭性、Ｒ_AZ及び熱延鋼板で製造し
た耐サワーラインパイプ材の強度靭性と水素誘起割れ試
験を行った後の割れ面積率（ＣＡＲ）を、本発明例と比
較例に分けて併せて第２表に示す。

【００３１】第２表（１）〜（４）表中のＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．７が本発明例であり、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１５が比較
例である。

【００３２】また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４およびＮｏ．８
〜Ｎｏ．１２は圧下帯の長さが２．５ｍの場合であり、
Ｎｏ．５，Ｎｏ．６，Ｎｏ１３およびＮｏ．１４は該長
さが１．５ｍ、またＮｏ．７およびＮｏ．１５は１．５
ｍの場合の結果を示している。

【００３３】比較例中、Ｎｏ．１０およびＮｏ．１５は
積極的な圧下を行わなかったケースであるが、表から明
らかなように鋳片厚み中心部の偏析はもとより、センタ
ーポロシティーのレベルが極めて悪いために、得られた
製品の材質も満足するには至っていない実態にあった。

【００３４】また、Ｎｏ．１２は未凝固厚みに比較し、
圧下量が極めて大きいケースであり、偏析やセンターポ
ロシティーの発生は防止されたものの、負偏析の発生の
他に、表中には記載していないが圧下に伴う内部割れの
発生が認められ、材質劣化の大きな原因となった。

【００３５】これらから分かるように、本発明によって
製造した熱間圧延用連鋳鋳片から製造した該鋼板は、い
ずれも優れた特性を示した。

【００３６】該連続鋳造鋳片の製造法は以下の通りであ
る。連続鋳造鋳片寸法；厚み２００／２８４ｍｍ×幅１９
００ｍｍ凝固末期偏析及びセンターポロシティー制御装置；
（図３に示す装置）

【００３７】型式ウォーキングバー方式構成内バー（２）３本外バー（１）４本シフト量１００ｍｍ圧下部長さ１．０〜２．５ｍ圧下部入側鋳片厚最大２８４ｍｍ圧下帯での圧下量０〜最大３５ｍｍ圧下帯入側未凝固厚０〜最大４０ｍｍ

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】

【００４４】

【発明の効果】本発明は前記したように、従来熱間圧延
材に要求される材質特性を確保する上で、極めて重要な
鋳片品質、中でも偏析・センターポロシティーを低減を
安定的に達成出来るために、従来溶鋼処理工程において
実施していた低硫化、低燐化および脱水素処理等の予備
処理はもとより、熱間圧延工程における高温熟熱加熱や
高形状比圧延等の予備処理が全く不要になり、製品の材
質安定化はもとより極めて経済的に製造出来るようにな
ることから、この分野にもたらす効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏析比及び内部割れの発生限界と鋳塊の圧下率
と凝固率との関係を示した図（図中Ｓで示した領域が適
正圧下量域）。

【図２】鋼材における偏析比と靭性値の関係を説明する
図。

【図３】センターポロシティーの最大径とＺ方向の引張
強度の関係を説明する図。

【図４】凝固末端部の面圧下模擬試験装置の説明図。

【図５】本発明の連続鋳造工程における鋳片の未凝固末
端を面圧下する手段を表す１つの実施例の側面図。

【図６】本発明の連続鋳造工程における鋳片の未凝固末
端を面圧下する手段を表す１つの実施例のＢ―Ｂ断面に
おける正面図。

【図７】本発明の実施例で採用した面圧下装置の面部材
の断面図である。。

【符号の説明】

１鋳塊２鋳塊の未凝固部３冷却水４差動トランス５圧下ジャッキ６鋳塊昇降装置７圧下端子８ロードセル９鋳型１０サポートロール１１鋳片１２面部材１２―１外バー１２―２内バー１３偏芯カム・駆動輪１４圧下量検出装置１５未凝固部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−8004（ＪＰ，Ａ) 特開平４−33757（ＪＰ，Ａ) 特開平３−281048（ＪＰ，Ａ) 特開平５−123842（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−202145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/128 350 B22D 11/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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、面によって軽圧下するに際して面圧下帯の長さ
Ｌ、圧下帯入り側における未凝固厚ｄおよび凝固係数ｋ
と圧下量δの関係が（１）および（２）式の関係を満足
することを特徴とする、鋳片板厚中心部に欠陥の無い連
続鋳造鋳片の製造方法。【数１】 δ≧ｄ−αｋＬ／｛√Ｖ_C×（√Ｌ₁＋√Ｌ₂）｝・・・（１）【数２】δ≦ｄ・・・（２）ここで、Ｖ_Cは鋳造速度、Ｌ₁は鋳型内メニスカスから圧
下帯入り側迄の距離であり、Ｌ₂は鋳型内メニスカスか
ら圧下帯出側迄の距離である。また、αはδ／ｄの比に
依存する変数であり、通常１〜３の値を示す。