JP3170944B2 - スラブの連続鋳造方法 - Google Patents

スラブの連続鋳造方法

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JP3170944B2 JP09010293A JP9010293A JP3170944B2 JP 3170944 B2 JP3170944 B2 JP 3170944B2 JP 09010293 A JP09010293 A JP 09010293A JP 9010293 A JP9010293 A JP 9010293A JP 3170944 B2 JP3170944 B2 JP 3170944B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鋼の連続鋳造、殊にスラ
ブ連鋳における中心部のマクロ偏析を防止する技術に関
し、詳細には鋳片中心部に未凝固部が残されている様な
引抜き終盤過程においてスラブ鋳片をできる限り均整に
圧下する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼の連鋳においては、凝固末期の鋳片、
即ち鋳片中心部に未凝固部が残されている様な状態、換
言すれば中心固相率が1.0に至らない状態の鋳片に対
し、軽度の圧下力を与えて鋳片中心部のマクロ偏析(以
下中心偏析と言うこともある)を低減する技術が検討さ
れている。
【0003】この様な技術としては、特公昭59−16
862号、特公平3−8863号、同3−8864号、
同3−6855号、同4−20696号、同4−226
64号各公報に記載された方法が知られている。これら
のうち鋳片表面温度を制御因子の一つとして取上げた技
術としては特公平3−8864号公報が挙げられ、同公
報によると、鋳片表面を900℃以下(同公報添付の図
面によれば実質的には720〜730℃程度以上、同実
施例では、780〜870℃)の温度に維持した状態で
連続的に圧下することが、中心偏析防止の観点から望ま
しい旨記載されている。
【0004】上記従来法とは別に、「鉄と鋼」第71
巻、S216及びS217(’85)によると、鋼のス
ラブ鋳片を凝固末期に圧下するときには、鋳片の高熱等
の影響により圧下用ロールがロール軸心方向に熱反りを
生じて圧下精度(特に中心偏析改善効果)が低下する
他、ロールの寿命上も好ましくない結果を招くこと、ま
たこれを回避するには、該圧下用ロールとして、鋳片の
幅方向(従ってロール軸心方向)に、実効圧下ロール部
と軸受け箱部を交互に配設した様な分割型圧下用ロール
(以下単に分割ロールと言うことがある)を用いるのが
良く、これにより熱反り等の問題を生じずに優れた圧下
効果を発揮し中心偏析の改善効果が一層向上すること等
が述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
上記分割ロールを用い前記特公平3−8864号公報に
開示された条件(特に温度条件)に従って凝固末期のス
ラブ鋳片を圧下することを検討した。そして得られた鋳
片の横断面を調査して中心偏析の改善度を調べたとこ
ろ、偏析改善の進んでいる部分と進んでいない部分が鋳
片の幅方向に交互に現われることを知った。そこでこの
様な偏析ムラについて更に調査したところ、前記軸受け
箱部に対応する位置、並びに2次冷却水量の少ない部分
では中心偏析の改善が不十分であることが分かった。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、前記の様な分割ロールを用いてスラブ鋳片の未
凝固部圧下を行う場合において、鋳片中心部の偏析を可
及的にムラなく均一に改善し得る様な条件を確立する目
的で種々検討の上完成されたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明の構成は、スラブ鋳片引抜き終盤過程に
おける凝固末期鋳片の圧下実施領域を、鋳片表面温度が
500〜650℃となる様に冷却制御すると共に、圧下
の割合を0.36〜0.72mm/minとして、該圧下を
中心固相率が流動限界固相率以上の部位まで行うことを
要旨とするものである。更に前記圧下の割合が0.36
mm/minであることが好ましい。
【0008】
【作用】本発明者らは、偏析ムラの発生原因を把握する
必要があるとの立場から、分割ロールの影響並びに2次
冷却水量の影響を調査検討したので、以下夫々について
説明する。
【0009】まず分割ロール影響を考えると、実効圧下
ロール部は鋳片表面と接触しているので、当該接触部の
鋳片はロールによる圧下及び冷却の両効果を受け、一方
軸受け箱対応位置ではロールと接触しないので圧下及び
冷却の両効果を受けない。即ち不均整圧下が行なわれて
いることになる。しかるに凝固末期鋳片の内部には流動
性を保持した未凝固溶鋼が存在するため、該鋳片に前記
の様な不均整圧下を加えると、ロールによる圧下を受け
た部分から発生する溶鋼静圧によって非圧下部分の鋳片
が膨らみを見せる(以下この膨らみ現象をバルジングと
称す)。
【0010】図5は圧下及び冷却の不均整に伴う前記不
都合を鋳片幅方向の視点で示すものであり、図5の
(1)では、スラブ鋳片1の上下に配置される分割ロー
ル2,3を、軸受け箱部5が上下でジグザク配置となる
様に構成している。図5の(2)では軸受け箱部5が上
下に対応する配置となっている。(1),(2)の各例
共、軸受け箱部5と対面する鋳片表面にはバルジング部
6が発生すると共に、鋳片内部の未凝固溶鋼7は該バル
ジング部6に対応して広い断面積を示している。尚
(1),(2)を対比すると、(1)では鋳片1を幅方
向に見たとき、その上下いずれか一方が必らず実効圧下
ロール部4に接触して圧下作用を受けているのに対し、
(2)では実効圧下ロール4と軸受け箱部5の位置が上
下で対面しているため鋳片1を幅方向に見たとき、上下
のいずれからも圧下を受けていない部分が発生してい
る。従って(1)では未凝固溶鋼7の拡大断面積部が4
カ所に分散し且つバルジング部6の発生位置が上下で非
対称・分散型となっているが、(2)では未凝固溶鋼7
の拡大断面積部が2カ所に集中すると共にバルジング部
6の発生位置が上下で対称・集中型となっている。
【0011】次に鋳片長さ方向の視点で前記不都合を説
明する。前記した分割ロールは鋳片長さ方向に多数配列
され、鋳片の引抜き走行ラインに沿って各ロールにより
順次圧下されていくものであるが、図5で説明した様な
非圧下部の位置が鋳片幅方向の特定位置に定められると
共に、それが鋳片長さ方向に連続して、または特定して
高頻度に現われる場合は、当該部分における圧下・冷却
効果が期待されず、従って凝固の進行が遅れてくる。そ
のため、固相率が1.0となる位置、従って最終凝固位
置(所謂クレーターエンド)が鋳片長さ方向に見て不均
整となり、例えば凝固の早い部分と遅い部分からなる波
状を示す。この様な場合における凝固進行部の状況を考
察すると、未凝固の濃化溶鋼は、ロール接触の機会が多
く十分な圧下量が得られる部分から、ロール接触の機会
が少ない部位へ流れ込み、当該部分で一層の濃化が進行
する。この様な最終濃化部分にもやがて完全凝固の時期
が到来するが、この時点ではその周囲の殆んどが完全凝
固固体で取囲まれた状態となっているだけでなく、当該
部分は通常軸受け箱部に対応していることが多く圧下が
加わり難い為、既に完全凝固済みの部分に比べて中心偏
析は殆んど改善されないままとなるのである。
【0012】次に2次冷却水量の影響について述べる。
鋳片の表面割れ防止のためには鋳片表面温度が幅方向で
均一とすることが望ましいとの観点から、冷却水量は幅
方向中心部で多く、幅方向両端部で少なくするのが良い
とされている。図6はその様な場合を説明するものであ
るが、鋳片表面温度の均一化にもかかわらず鋳片内部で
は凝固進行状態が不均整となり、冷却水量の多い幅方向
中心部で凝固が早く進むのに対して幅方向両端部では凝
固の進行が遅れて未凝固溶鋼が多くなる。この様な傾向
が形成されることによる不都合を鋳片長さ方向の視点で
考察すると、前記したクレーターエンドがやはり不均整
となり、例えば凝固の遅れる幅方向両端部の最終凝固位
置が鋳片引抜方向に突出した様にして凝固が完結する。
この様なクレーターエンドの不均整は、前記軸受け箱部
の存在に基づくクレーターエンド不均整の場合と同様の
不都合、即ち凝固の進行が遅れる部分における濃化の進
行及び周囲凝固部で取囲まれた状態での凝固完結等に基
づく不十分な中心偏析改善という結果を招く。
【0013】本発明者はこの様な2つの観点から中心偏
析の改善ムラに注目した。特に上記したクレーターエン
ドの不均整を最小限に抑制する為の好適条件について検
討した結果、分割ロールによる圧下を受ける部分の鋳片
表面温度を650℃以下まで冷却しておけば、鋳片幅方
向に見た凝固完了に至る迄の遅速差が実用上問題のない
レベルまで低下できることを見出した。尚上記の様な遅
速差は分割ロールを用いる方法である限り完全解消する
ものではない。その為、凝固の進行が早い部位では、鋳
片中心部の固相率が流動限界固相率を示す値以上の地点
で圧下を受けることになり、圧下抵抗が大きくなる傾向
は避けられない。しかし鋳片表面温度を前述の如く低め
に押えた状態で圧下を加えたものでは、スラブ鋳片を更
に製品厚さまで圧延した状態での内部欠陥が非常に小さ
いものになって実用上の支障が無い製品が提供されるこ
とを確認した。即ち分割ロールの使用によって凝固遅れ
が不均一となることは避けられない。そして凝固遅れが
もっとも顕著である部分に対する中心偏析改善効果を十
分に発揮するためには、凝固進展の早い部分が流動限界
固相率を超えていることを無視して本発明の圧下を加え
ることはどうしても必要となる。尚凝固進展の早い部分
が圧下によって悪影響を受けることは全くない。
【0014】尚圧下付与時の鋳片表面温度を更に低下さ
せて500℃未満にしたものでは、中心偏析は全体的に
却って悪化することを知った。これは鋳片表面温度の低
下によって凝固殻がかなり硬くなり、圧下に伴う鋳片か
らの反力がスラブ連鋳用ロールスタンドの剛性を上回る
からである。尚上記した中心固相率は下記計算式によっ
て求めるものとする。
【0015】
【数1】
【0016】本発明では上記計算によって求められる中
心固相率が、未凝固溶鋼の流動限界固相率以上の値とな
るまで前記の様な圧下を行なうものである。ここで流動
限界固相率は鋳造の各種条件や鋼種等によって若干の変
動を示すものであり、例えば『鉄と鋼(1983年9
月)A215,P63』や『学術振興委員会第19委員
会凝固現象協議会19−10614(1985年3月)
P8』等を総合的に勘案すれば、一般的には0.71〜
0.84を目安とするのが良い。
【0017】
【実施例】実験例1 表1のAに示す組成を目標値として転炉で溶製し、真空
脱ガス装置にて成分調整した鋼Aを垂直曲げ型連鋳機を
用いて280mm厚×2100mm幅の断面サイズのスラブ
に連続鋳造した。その際、図1に示すように、未凝固鋳
片の圧下を行うゾーンで鋳片表面温度が850℃より高
い場合()、850〜650℃の範囲()、650
〜500℃の範囲(:本発明)及び500℃以下
()について、それぞれ連続鋳造した。
【0018】連続鋳造したスラブ鋳片からサンプルを採
取し、中心部の中心偏析指数を調査した。その結果を図
2に示す。本発明に係るの場合には比較例の場合と比
べ中心偏析レベルが著しく改善されている。ここで、中
心偏析指数とはスラブ鋳片の中心部から細い径のドリル
で穴を幅方向に等間隔にあけた際の切り粉を採取し、化
学分析を行い鋳片中心部断面の幅方向、及び長手方向の
濃度分布を指数化して示したもので、この値が大きいほ
ど成分の偏析が大きいことを示している。
【0019】
【表1】
【0020】実験例2 表1のBに示す組成を目標値として転炉で溶製し、取り
鍋加熱装置を経て真空脱ガス装置にて成分調整した鋼B
を、垂直曲げ型連鋳機を用いて230mm厚×1770mm
幅の断面サイズのスラブに連続鋳造した。その際、図1
に示すように、未凝固鋳片の圧下を行うゾーンで鋳片表
面温度が850℃より高い場合()、850〜650
℃の範囲()、650〜500℃の範囲(:本発
明)及び500℃以下()について、夫々連続鋳造し
た。連続鋳造したスラブ鋳片からサンプルを採取し、中
心部の中心偏析指数を調査した。その結果を図3に示
す。本発明に係るの場合には比較例の場合に比べ中心
偏析レベルが著しく改善されている。
【0021】実験例3 表1のCに示す組成を目標値として転炉で溶製し、真空
脱ガス装置にて成分調整した鋼Cを垂直曲げ型連鋳機を
用いて280mm厚×2100mm幅の断面サイズのスラブ
に連続鋳造した。その際、図1に示すように、未凝固鋳
片の圧下を行うゾーンで鋳片表面温度が850℃より高
い場合()、850〜650℃の範囲()、650
〜500℃の範囲(:本発明)及び500℃より低い
場合()について、それぞれ連続鋳造した。またこの
とき、〜の全ての場合において未凝固鋳片の圧下の
割合を0.1、0.36及び0.72mm/min に変えて
連続鋳造した。連続鋳造したスラブ鋳片からサンプルを
採取し、中心部の中心偏析指数を調査した。その結果を
図4に示す。本発明に係るの場合には比較例の場合に
比べ中心偏析レベルが著しく改善されている。また、
における圧下の割合が0.36mm/min の場合において
も最も中心偏析度が改善された。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、鋼のスラブを連続鋳造する際、鋳片の中心部に発生
する中心偏析ムラを製品段階で問題がないレベルまで低
減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】未凝固鋳片の圧下ゾーンでの鋳片の温度推移を
示す図。
【図2】鋼Aにおける本発明の効果を示す図。
【図3】鋼Bにおける本発明の効果を示す図。
【図4】鋼Cにおける本発明の効果を示す図。
【図5】分割ロールによる未凝固鋳片の圧下を行う際の
鋳片の断面形状を示す図。
【図6】鋳片幅方向での冷却水量と鋳片表面温度及び凝
固進展との関係を示す図。
【符号の説明】
1 スラブ鋳片 2 上側分割ロール 3 下側分割ロール 4 実効圧下ロール部 5 軸受け箱部 6 バルジング部 7 未凝固溶鋼 8 鋳片凝固殻
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−158555(JP,A) 特開 昭63−252655(JP,A) 特開 昭62−45458(JP,A) 特開 昭62−33048(JP,A) 特開 平5−50200(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/20 B22D 11/128 350 B22D 11/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼のスラブを連続鋳造し、鋳片中心部に
    未凝固部が内在している引抜き終盤過程のスラブ鋳片
    を、凝固末期鋳片圧下用ロールによって圧下するに際
    し、該圧下用ロールとして、鋳片の幅方向に実効圧下ロ
    ール部と軸受け箱部が交互に配設された分割型の圧下用
    ロールを用いて鋳片を圧下する方法において、 上記圧下の実施領域における鋳片表面温度が500〜6
    50℃となる様な冷却制御を行うと共に、圧下の割合を
    0.36〜0.72mm/minとして、中心固相率が流動
    限界固相率以上の部位まで該圧下を行うことを特徴とす
    るスラブの連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 前記圧下の割合が0.36mm/minであ
    る請求項1に記載のスラブの連続鋳造方法。
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