JP3219041B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造鋳片
の中心部に発生する偏析を軽減するとともに、鋳片の表
面割れを防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造による鋳片の製造では、中心偏
析と呼ばれる内部欠陥が発生し問題となる。この中心偏
析は、鋳片の最終凝固部である厚さ方向中心部にＣ、
Ｓ、ＰおよびＭｎなどの元素が濃化し、正偏析する現象
であり、鋼材の靱性の低下や水素誘起割れの原因となる
ため、特に厚板製品で深刻な問題となることがある。こ
の様な中心偏析の発生原因としては、以下の２点が考え
られている。

【０００３】(1) 鋳片の凝固末期において、凝固組織の
一つである樹枝状晶間に濃化した残溶鋼が、凝固収縮や
バルジングと呼ばれる鋳片のふくれ等の原因により最終
凝固部の凝固完了点に向かってマクロ的に移動するこ
と。

【０００４】(2) 鋳片の厚さ方向中心部に溶鋼成分が濃
化し、そのまま凝固すること。

【０００５】従って、中心偏析の防止対策としては、樹
枝状晶間に残った溶鋼の移動を防止することや濃化溶鋼
の局所的な集積を防ぐことが有効であるとして、次のよ
うな技術が提案されている。

【０００６】特開昭６３−２５２６５５号公報には、二
次冷却水量を増量し最終凝固部近傍の鋳片表面温度を７
００〜８００℃の範囲まで強冷却して、凝固シェル厚を
厚くすることでロール間で発生するバルジングを抑制
し、さらに毎分０．２〜０．４％の歪み速度で鋳片を軽
圧下ロールで圧下して、濃化溶鋼の流動を阻止する方法
が開示されている。

【０００７】しかし、上記の圧下ロールによる凝固収縮
量を若干上回る程度の圧下では、鋳片の長手方向に対し
て点状にしか圧下できないので、凝固収縮やバルジング
を十分に防止することができない。また、各圧下が集中
荷重として働くので凝固界面に内部割れが発生し、圧下
量を大きくとれないという欠点がある。

【０００８】また、鋳片中心部の凝固完了点近傍を平面
状の金型で連続的に鍛圧加工する方法があるが、この方
法では設備が大きくなり、コストが高くなるという欠点
がある。この欠点を解消するために、特開昭６１−４２
４６０号公報には、鋳片の凝固完了点近傍の上流側に設
置した電磁攪拌装置あるいは超音波印加装置を用いて溶
鋼流動により樹枝状晶を切断し、凝固完了点近傍で等軸
晶域を形成させた上で、鋳片の凝固完了点直前に配置し
た圧下ロール対で凝固収縮量より大きい３ｍｍ以上の圧
下を与えて、未凝固溶鋼を上部の溶融部に排出して強制
的に凝固を促進させ凝固完了点を形成する方法が開示さ
れており、内部割れを発生させることなく、中心偏析を
解消することができると記載されている。

【０００９】しかし、この方法では変形抵抗の大きい鋳
片両端部の凝固部を圧下し塑性変形させるため、変形抵
抗の大きな鋼種や、鋳片両端部の温度が低温になり変形
抵抗が大きくなった場合等には、圧下ロールあるいはフ
レームの撓み等により、充分な圧下効果が得られないと
いう問題がある。

【００１０】上記の問題に対して特開昭６１−１３２２
４７号公報には、鋳片の幅方向中央の未凝固部を、キャ
メルクラウンロールと呼ばれる、大径ロールの中央部に
突出部を設けた段付きロールで局部的に圧下する方法が
開示されている。しかし、この方法では、段付きロール
で局部的に圧下するため鋳片表面に凹部が形成され、そ
の後の圧延工程で寸法不良や平坦度不良を招き易い。

【００１１】さらに、鋳片内未凝固部の溶鋼の流動や二
次冷却のバラつきにより、鋳片の凝固完了点の手前近傍
で未凝固部は必ずしも幅方向の中央部にはなく、未凝固
部の位置とキャメルクラウンロールの突出部の位置とが
一致しないため、圧下位置を適正に保てないという欠点
がある。

【００１２】この問題に対して本発明者らは、特開平９
−５７４１０号公報や特願平９−５７４１０号公報で、
未凝固部を含む鋳片を一旦バルジングさせ、凝固完了点
の上流で前記バルジング量相当分の一部または全部を圧
下する方法を提案している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平９−５７４１０号公報や特願平９−５７４１０号公
報による方法は、中心偏析の改善効果はあるが、圧下の
ため鋳片の表面に横ひび割れ等の表面割れが生じること
が判った。

【００１４】本発明の目的は、未凝固部を含む鋳片を一
旦バルジングさせ、凝固完了点の上流にて前記バルジン
グ量相当分の一部または全部を圧下する際に生じていた
上記従来の問題を解消し、健全な鋳片を製造する鋼の連
続鋳造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の問
題を解決するための研究を重ね、以下の知見を得た。

【００１６】(a) 未凝固部を含む鋳片を一旦バルジング
させ、凝固完了点の上流にて前記バルジング量相当分の
一部または全部を圧下するときに、矯正ゾーン（矯正点
（鋳片の曲げ戻し部）より上流と下流にそれぞれ４対目
のロールの間の領域）より上流または下流で上記圧下を
おこなうと鋳片の表面割れの発生が抑制される。

【００１７】(b) 鋳片の表面温度が５００〜７００℃で
上記圧下をおこなうと、鋳片の表面割れの改善が一層効
果的になる。 (c) 上記の方法をおこなっても、中心偏析は従来と同等
である。

【００１８】本発明は、上記の知見に基づくもので、以
下の（１）および（２）のとおりである。 （１）未凝固部を含む鋳片を一旦バルジングさせ、凝固
完了点の上流で前記バルジング量相当分の一部または全
部の圧下をする連続鋳造方法において、鋳片の曲げ戻し
部である矯正点から上流に４対目のロールと下流に４対
目のロールとの間の領域より上流または下流で上記圧下
をおこなうことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

【００１９】(2) 上記圧下を鋳片表面温度が５００℃以
上７００℃以下の領域でおこなうことを特徴とする上記
(1) 項に記載の鋼の連続鋳造方法。

【００２０】

【発明の実施の形態】図面に基づいて本発明方法を説明
する。図１は、本発明方法を実施するための連続鋳造機
の装置構成例を示す縦断面の模式図で、１点矯正式の湾
曲型連続鋳造機の例である。図２は、本発明方法を実施
するための連続鋳造機の装置構成例を示す縦断面の模式
図で、３点矯正式の垂直曲げ型連続鋳造機の例である。

【００２１】図１または図２に示すように、浸漬ノズル
１を経て鋳型２に注入された溶鋼３は、鋳型２およびそ
の下方のノズル群（図示していない）から噴射されるス
プレ水により冷却されて、凝固シェル４が形成されて鋳
片５となる。鋳片５は、内部に未凝固部６を保持したま
ま、ガイドロール７および圧下ロール８を経てピンチロ
ール９により引き抜かれる。

【００２２】本発明方法では、図１または図２に示すよ
うな装置構成の連続鋳造機において、バルジングゾーン
に備えたガイドロール７はその鋳片厚さ方向の間隔が引
き抜き方向に段階的に増加するように配置されており、
バルジングゾーンの末端で鋳片は２０〜１００ｍｍバル
ジングし、その後、圧下ゾーンに備えた圧下ロール８に
より前記バルジング量相当分の一部または全部（以下、
一括して「バルジング量相当分」という）を圧下する。

【００２３】ここに、本発明によれば、バルジングを形
成後、矯正ゾーンより上流または下流で前記バルジング
量相当分を圧下する。ただし、矯正ゾーンは、矯正点１
０から上流と下流にそれぞれ４対目のロールの間の領域
である。

【００２４】矯正ゾーンより上流または下流で圧下する
とした理由を以下に説明する。図３は、矯正ゾーン内で
圧下したときの鋳片の表面割れ状況を模式的に示す矯正
ゾーン及び圧下ゾーンの側面拡大図である。

【００２５】図４は、矯正ゾーンより下流で圧下したと
きの鋳片の表面割れ状況を模式的に示す矯正ゾーン及び
圧下ゾーンの側面拡大図である。なお、図３と図４にお
いて、図１または図２と同じ要素は同じ符号で示す。

【００２６】図３に示すように、矯正ゾーン内で圧下す
ると、矯正により生じる張力Ｆ１と圧下に伴う凝固シェ
ルの先進（鋳造方向の延び）により生じる張力Ｆ２との
合力である張力Ｆ（Ｆ１＋Ｆ２）が鋳片の幅方向端部に
作用し、表面割れ１１が発生し易い。

【００２７】図４に示すように、矯正ゾーンより下流で
圧下する場合には、矯正による張力Ｆ１と圧下による張
力Ｆ２の発生時期がずれるため、圧下の際に鋳片の幅方
向端部に働く張力はＦ１のみとなり表面割れの発生が抑
制される。なお、図４は、矯正ゾーンより下流で圧下す
る場合であるが、矯正ゾーンより上流で圧下する場合
も、上記と同様のメカニズムにより表面割れの発生が抑
制される。

【００２８】矯正ゾーンは、矯正点のみでなく矯正にと
もなうせん断変形による矯正反力を受ける領域である。
具体的には矯正点から上流と下流にそれぞれ４対目まで
のロールが矯正反力を受けることを実験にて確認した。
したがって、圧下の位置は、上記矯正ゾーンより上流ま
たは下流であれば、矯正点の上流の一定曲率の円弧内で
も矯正点の下流の水平部でもよい。

【００２９】また、図３に示すように、矯正による張力
を小さくするため、矯正点を複数にするのが一般的であ
るが、この場合の矯正ゾーンは最上流の矯正点から上流
に４対目のロールと最下流の矯正点から下流に４対目の
ロールとの間の領域である。

【００３０】なお、図１と図２は、それぞれ１点矯正式
と３点矯正式の場合を示したが、これ以外の場合にも適
用できる。次に、本発明の好適態様で、圧下時の鋳片の
表面温度を５００℃以上７００℃以下の領域にするとし
た理由を説明する。

【００３１】鋳片の表面温度が７００℃を越えると、微
細な窒化物や炭化物などの析出やオーステナイト粒界へ
のフェライトの析出などにより鋳片の割れ感受性が低下
し、表面割れが発生しやすい。鋳片の表面温度が５００
℃未満になると、圧下力が著しく増大し、鋳片の引き抜
きが不可となったり、圧下ロールが折損するなどのトラ
ブルを招きやすい。

【００３２】

【実施例】図１および図２に示す装置構成のスラブ連続
鋳造装置を用いて、表１と表２に示す条件で厚板用５０
キロ級の鋼を鋳造した。ただし、図１と図２に示す圧下
ゾーンは、圧下条件に応じて、その位置を変更した。す
なわち、本発明例では矯正ゾーンより上流または下流
に、比較例では矯正ゾーン内に、圧下ゾーンを設けた。
バルジングゾーンで２０〜３０ｍｍのバルジングを形成
し、本発明例では矯正ゾーンより上流または下流で、ま
た、比較例では矯正ゾーン内で、圧下ロール１段で２０
〜３０ｍｍの圧下をおこない、幅２３００×厚２３５ｍ
ｍと幅２２００×厚２４０ｍｍの厚板用鋳片を製造し
た。なお、圧下時の鋳片中心部の固相率は、０．７５〜
０．９９とした。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】鋳造した鋳片の表面割れと中心偏析を調査
した。鋳片表面割れは、鋳片の表面を１．５ｍｍ切削
後、鋳片全幅×５０００ｍｍ長さの範囲の表面割れの個
数で評価した。中心偏析は、燐（Ｐ）の最大偏析度で評
価した。燐の最大偏析度は、得られた鋳片を鋳込方向に
直角な断面で切断し、厚み方向中心部から試験片を採取
し、このサンプルの表面を２００μｍメッシュの粗さに
分け、おのおののメッシュの中での燐の濃度を測定し、
その燐の平均濃度（Ｐｍ）と母溶鋼の燐濃度〔Ｐｏ〕と
の比Ｐｍ／Ｐｏで表した。表３に、燐の最大偏析度と鋳
片表面割れ個数を示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３から明らかなように、本発明例では、
鋳片表面割れの発生が大幅に低減し、特に鋳片表面温度
を５００〜７００℃の間に調整した本発明例ＢとＤでは
表面割れの発生はなかった。なお、中心偏析は、比較例
と同等レベルで良好であった。比較例では、鋳片幅方向
端部に横ひび割れの発生があり、表面性状は不良であっ
た。

【００３８】

【発明の効果】本発明方法によれば、中心偏析を従来と
同等レベルに維持し、鋳片表面割れの発生を大幅に抑制
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための連続鋳造機の装置
構成例を示す縦断面の模式図で、１点矯正式の湾曲型連
続鋳造機の例である。

【図２】本発明方法を実施するための連続鋳造機の装置
構成例を示す縦断面の模式図で、３点矯正式の垂直曲げ
型連続鋳造機の例である。

【図３】矯正ゾーン内で圧下したときの鋳片の表面割れ
状況を模式的に示す矯正ゾーン及び圧下ゾーンの側面拡
大図である。

【図４】矯正ゾーンより下流で圧下したときの鋳片の表
面割れ状況を模式的に示す矯正ゾーン及び圧下ゾーンの
側面拡大図である。

【符号の説明】

１ 浸漬ノズル ２ 鋳型 ３ 溶鋼 ４ 凝固シェル ５ 鋳片 ６ 未凝固部 ７ ガイドロール ８ 圧下ロール ９ ピンチロール １０ 矯正点 １１ 表面割れ Ｆ 張力 Ｆ１ 矯正による張力 Ｆ２ 圧下による張力

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−21150（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−156508（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−156507（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−33757（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−99348（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−99155（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−243696（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−178355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−6254（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−57410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132247（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/128 350 B22D 11/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】未凝固部を含む鋳片を一旦バルジングさ
   せ、凝固完了点の上流で前記バルジング量相当分の一部
   または全部の圧下をする連続鋳造方法において、鋳片の
   曲げ戻し部である矯正点から上流に４対目のロールと下
   流に４対目のロールとの間の領域より上流または下流で
   上記圧下をおこなうことを特徴とする鋼の連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 上記圧下を鋳片表面温度が５００℃以上
   ７００℃以下の領域でおこなうことを特徴とする請求項
   １に記載の鋼の連続鋳造方法。