JP3351375B2

JP3351375B2 - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JP3351375B2
Application number: JP01910999A
Authority: JP
Inventors: 章裕山中; 好徳谷澤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP2000218350A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中心偏析や厚み中
心部近傍のＶ偏析の少ない鋳片を得ることができる連続
鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法によって得られる鋼の鋳片の
厚み中心部近傍には、中心偏析やＶ偏析と呼ばれる内部
欠陥が発生する場合がある。中心偏析は鋳片の最終凝固
部にＣ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎなどの偏析成分が濃化して現れる
もので、Ｖ偏析は鋳片の最終凝固部近傍に、これらの偏
析成分がＶ字状に濃化するものである。

【０００３】鋳片のこれら偏析は、製品である厚板の靱
性の低下や、厚板から曲げ加工後溶接して製造される大
径鋼管の水素誘起割れの原因となることが知られてい
る。

【０００４】これらの偏析の生成機構は、次のように考
えられている。凝固が進むにつれて、凝固組織であるデ
ンドライト樹間に偏析成分が濃化する。この偏析成分の
濃化した溶鋼が、凝固時の鋳片の収縮またはバルジング
と呼ばれる鋳片のふくれなどにより、デンドライト樹間
より流出する。流出した偏析成分の濃化した溶鋼は、最
終凝固部の凝固完了点に向かって流動し、そのまま凝固
して偏析成分の濃化帯が形成される。これらの濃化帯が
中心偏析またはＶ偏析である。

【０００５】これらの偏析の防止対策として、デンドラ
イト樹間に残った偏析成分の濃化した溶鋼の移動を防止
することと、偏析成分の濃化した溶鋼の局所的な集積を
防ぐことが効果的であり、次のような方法が提案されて
いる。

【０００６】その１つに、圧下ロール群による鋳片の軽
圧下法があるが、凝固収縮量を若干上回る程度の軽圧下
では、偏析の改善効果に限界がある。

【０００７】効果的にこれらの鋳片の偏析を改善するた
めに、圧下ロール対で大きな圧下を鋳片に加える方法が
あるが、凝固が完了した鋳片の幅方向両端の短辺部も圧
下することになるので、大きな圧下力が必要である。大
きな圧下力をかけるため、圧下ロール対を支える支持枠
に撓みが発生し、充分な圧下効果が得られない場合があ
る。また、圧下ロールが曲がったり、折損したり等の設
備上の事故により、操業が困難になる場合がある。

【０００８】特開平７−２１０３８２号公報では、鋳片
の厚み中心部の固相率が０.１以下の位置で鋳片をバル
ジングさせ、幅方向中央部の鋳片の厚みを鋳型で生じる
短辺部の鋳片の厚みより２０〜１００ｍｍ厚くした後、
凝固完了点直前に少なくとも１つの圧下ロール対によ
り、１つの圧下ロール対当たりの圧下量を２０ｍｍ以上
とする条件で、バルジング量相当分の厚みを圧下する方
法が提案されている。

【０００９】しかし、この方法では、鋳片の幅方向中央
部の偏析は改善されても、両側の短辺部近傍の偏析が改
善されない場合がある。その理由を以下に説明する。

【００１０】厚板や大径鋼管の素材を鋳造するスラブ連
続鋳造では、近年の高生産性の要求から、鋳造速度を従
来よりも速くするようになってきた。この場合、鋳型内
に溶鋼を供給する浸漬ノズルには、一般的に２つの吐出
孔を有する浸漬ノズルが用いられる。この２つの吐出孔
からの溶鋼の吐出流の方向は、通常、鋳型の両側の短辺
部に向かう方向である。このような浸漬ノズルを用いて
鋳造速度を速くする場合には、両側の短辺部近傍の凝固
殻の厚みが幅方向中央部の凝固殻に比べて薄くなりやす
い。温度の高い溶鋼の吐出流が、常に、鋳型内の両側の
短辺部近傍に供給されるので、短辺部近傍の凝固殻の凝
固の進行が遅れるためである。

【００１１】この鋳型内の短辺部近傍の凝固殻の凝固の
遅れは、鋳片の圧下を行う位置、すなわち、最終凝固部
近傍まで続いている。そのため、圧下時の両側の短辺部
近傍の未凝固部の厚みは、幅方向中央部の未凝固部の厚
みに較べ厚くなっている。このような状態の鋳片の未凝
固部を圧下した場合には、鋳片の幅方向中央部の偏析成
分の濃化した溶鋼は、鋳造方向の上流側に排出される以
外に、この両側の短辺部近傍の凝固遅れ部にも流入す
る。図を用いて以下に説明する。

【００１２】図３は、このような状態の鋳片を、通常用
いられるロール表面形状がフラットな圧下ロール対４−
２を用いて圧下したときの鋳片の内部を模式的に示す図
である。図３に示すように、表面形状がフラットな圧下
ロール対４−２を用いて圧下すると、鋳片の幅方向中央
部の偏析成分の濃化した溶鋼は、鋳造方向の上流側に排
出される以外に、図中に溶鋼の流れを矢印で示すよう
に、両側の短辺部近傍の未凝固部２ｃにも流入しやすく
なる。そのために、両側の短辺部近傍の偏析は改善され
にくくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚板や大径
鋼管の素材を鋳造するスラブ連続鋳造において、鋳片の
全幅にわたり中心偏析や厚み中心部近傍のＶ偏析の少な
い鋳片を得ることができる連続鋳造方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
（１）および（２）に示す連続鋳造方法にある。

【００１５】（１）未凝固部を含む鋳片を１０ｍｍ以上
バルジングさせた後、凝固完了までの間で、ロールの胴
部中央部からロール端部に向かって常にロール径が大き
くなり、ロール胴部の中央部のロール径の方がロール端
部のロール径よりロール胴部単位長さ当たりのロール径
の差で０．９〜１０．９ｍｍ／ｍ小さい凹形の圧下ロー
ル対により、バルジング相当量またはそれ以下の厚みを
圧下する鋼の連続鋳造方法。

【００１６】（２）胴部中央部のロール径の方がロール
端部のロール径よりロール胴部単位長さ当たりのロール
径の差で１．８〜７．３ｍｍ／ｍ小さい圧下ロール対を
用いて圧下する上記（１）に記載の鋼の連続鋳造方法。

【００１７】本発明者らは、鋳片の両側の短辺部近傍に
発生する中心偏析やＶ偏析などの問題を、次に記すよう
な方法で解決した。すなわち、（ａ）鋳片をいったんバ
ルジングさせた後、凝固完了までの間で、ロール胴部の
中央部のロール径の方がロール端部のロール径より小さ
い凹形の圧下ロール対により、鋳片を圧下する。このよ
うな圧下により、両側の短辺部近傍の方が、幅中央部よ
りも鋳片の厚みが薄くなる。そのため、鋳片の幅方向中
央部の未凝固部に存在していた偏析成分の濃化した溶鋼
は、両側の短辺部近傍の未凝固部に流入しにくくなる。
したがって、鋳片の全幅にわたって偏析が改善される。

【００１８】以下に、さらに詳しく本発明の方法を説明
する。本発明の方法では、鋳片をいったんバルジングさ
せるが、鋳片の両側の端部はすでに凝固完了しておりバ
ルジングしない。したがって、鋳片の幅方向中央部のバ
ルジング量が最も大きい。本発明の方法で規定するバル
ジング量とは、鋳片の幅方向中央部のバルジング量を意
味する。鋳片の圧下量についても、鋳片の幅方向中央部
の圧下量を意味する。

【００１９】さらに、本発明の方法では、鋳片をいった
んバルジングさせた後、凝固完了するまでにバルジング
相当量またはそれ以下の厚みを圧下する。バルジング相
当量の範囲内で圧下するということは、バルジングしな
い鋳片の両側の端部の厚みより薄くはしないことを意味
する。このような圧下では、圧下ロール対が凝固完了し
た鋳片の両側の端部を圧下することがないため、小さな
圧下力で効果的な圧下を行なうことができる。

【００２０】本発明の方法に用いる圧下ロール対の上下
のロールには、ロール胴部の中央部のロール径の方がロ
ール端部のロール径より小さいロール、すなわち、胴部
の長手方向に凹形（つづみ形）のロールを用いる。

【００２１】図２は、本発明の方法で規定する圧下ロー
ル対４−１を用いて未凝固部を含む鋳片の位置を圧下し
たときの鋳片の内部を模式的に示す図である。図２に示
すように、両側の短辺部近傍の未凝固部２ｃの厚みは、
幅方向中央部の未凝固部２ｂの厚みと同じ程度になるよ
うに圧下される。すなわち、両側の短辺部近傍の方が、
より大きく圧下されて、幅方向中央部よりも鋳片の厚み
が薄くなる。そのため、鋳片の幅方向中央部の未凝固部
２ｂに存在していた偏析成分の濃化した溶鋼は、両側の
短辺部近傍の未凝固部２ｃに流入しにくくなる。したが
って、幅方向中央部および両側の短辺部近傍の未凝固部
に存在する偏析成分の濃化した溶鋼は、全て鋳造方向の
上流側に排出されるようになる。したがって、鋳片の全
幅にわたって偏析が改善される。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
場合の連続鋳造機を概念的に示す図である。浸漬ノズル
７を経て鋳型１内に注入された溶鋼６は鋳型内壁で凝固
して、凝固殻２ａが生成する。凝固殻２ａは鋳型１から
引き抜かれた後、その下方のノズル群（図示していな
い）から噴射される冷却水により冷却されて、その厚み
が増していく。鋳型１から引き抜かれた凝固殻２ａは、
ガイドロール３および圧下ロール対４を経てピンチロー
ル５により引き抜かれる。ガイドロール３を有するバル
ジングゾーン内で、鋳片の厚みを鋳造方向８に向けて段
階的に増加させ、バルジングを起こさせる。その後、圧
下ロール対４により、未凝固部２ｂを含む鋳片２を圧下
する。

【００２３】本発明の方法では、いったんバルジングさ
せる場合のバルジング量は、鋳片の幅方向中央部で１０
ｍｍ以上とする。バルジング量が１０ｍｍ未満では、そ
の後の圧下による鋳片の偏析改善効果が小さい。バルジ
ング量の上限はスラブのサイズ、とくに厚みによって定
まる。ただし、厚板や大径鋼管の素材を鋳造するスラブ
連続鋳造では、通常、鋳片の厚みは２００〜３５０ｍｍ
程度であることから、バルジング量の上限は、５０ｍｍ
程度が望ましい。５０ｍｍを超えてバルジングさせる場
合には、バルジングゾーンが長くなったり、圧下ロール
対の装置が大型になったりして、設備費が高くなる。し
たがって、バルジング量は１０ｍｍ以上とし、上限は５
０ｍｍ程度が望ましい。

【００２４】本発明の方法では、いったん鋳片をバルジ
ングさせた後、凝固完了までの間で、バルジングによる
厚みの増加のない鋳片の両側の端部を圧下することのな
い範囲で、バルジング部をバルジング相当量またはそれ
以下の厚みを圧下する。これにより、少ない圧下力で、
効果的に圧下できる。圧下量の下限はバルジング量の厚
みの５０％とするのが望ましい。バルジング量の５０％
未満で圧下すると、圧下力が鋳片の厚み中心部に作用し
にくく、偏析の改善効果が小さい。

【００２５】本発明の方法に用いる圧下ロール対の上下
のロールには、図２に示すように、胴部中央部のロール
径Ｄｃの方が、ロール端部のロール径Ｄｅより小さいロ
ールを用いる。ロールの胴部中央部からロール端部まで
のロール径は、直線的に大きくしてもよく、また、曲線
的に大きくしてもよい。ロールの胴部中央部からロール
端部に向かって、常に、ロール径が大きくなっていれば
よい。

【００２６】ロール胴部中央部のロール径はロール端部
のロール径よりロール胴部単位長さ当たりのロール径の
差で０．９〜１０．９ｍｍ／ｍ小さくするのがよい。ロ
ールの胴部単位長さ当たりのロール径の差が１０．９ｍ
ｍ／ｍを超えると、鋳片の幅方向中央部の圧下量が小さ
くなるので、圧下の際に幅方向中央部の未凝固部の偏析
成分の濃化した溶鋼を鋳造方向の上流側に効果的に排出
できない。このときには、鋳片の幅方向中央部に偏析が
発生しやすくなる。また、ロール胴部単位長さ当たりの
ロール径の差が０．９ｍｍ／ｍ未満の場合には、鋳片の
圧下による偏析改善の効果が少なくなる。したがって、
ロール胴部単位長さ当たりのロール径の差は０．９〜１
０．９ｍｍ／ｍとするのがよい。

【００２７】なお、図１では垂直型連続鋳造機を示して
いるが、湾曲型連続鋳造機などにも本発明の方法を適用
できる。

【００２８】

【実施例】図１に示す装置構成のスラブ連続鋳造機を用
いて鋳造試験を実施した。鋳片の幅は１８００ｍｍで一
定とし、厚みは２００、２５０、３００ｍｍの３種類と
した。Ｃ含有率が０．１５〜０．２０重量％の厚板用鋼
を鋳造した。鋳造速度は０．６〜１．０ｍ／分、鋳片の
二次冷却比水量は１〜２リットル/ｋｇ−鋼とした。

【００２９】圧下ロール対の上下のロールには、ロール
胴部の長さが２２００ｍｍ、ロールの胴部中央部の直径
が２１０ｍｍ、また、ロール端部の直径をロールの胴部
中央部の直径より０〜１５ｍｍの範囲で大きくしたロー
ルを用いた。ロール形状は、胴部中央部からロール端部
まで、直線的に直径が大きくなる形状とした。圧下反力
が圧下ロール対当たり最大で１００ｔとなるように油圧
力を設定した。

【００３０】鋳片のバルジング量は、鋳片の幅方向中央
部で９〜３５ｍｍとし、バルジング相当量またはそれ以
下の厚みで鋳片の未凝固部が存在する位置を圧下した。
鋳片の厚みに応じて鋳造速度を変化させ、鋳片の厚み中
心部の固相率が０．７となる時期に圧下を開始するよう
にした。なお、鋳片の厚み中心部の固相率は、一次元非
定常伝熱解析により、計算で求めた。バルジング量およ
び圧下量は、ロール間隔の測定値より求めた。各試験に
おいて、定常の鋳造状態に相当する鋳片の部分から、鋳
造方向の長さ４ｍの鋳片サンプルを採取した。これらの
鋳片サンプルから、長さ１ｍピッチの位置で、全幅で厚
み（鋳造方向の長さ）３０ｍｍの横断面サンプル合計５
枚を切り出した。これらの横断面サンプルを用いて、ま
ず、サルファプリントを行い、偏析の有無を確認した。
次に、これらの横断面サンプルの鋳片の幅方向に１００
ｍｍ間隔で、鋳片の厚み中心部から、直径２ｍｍのドリ
ル刃により切り削を採取して、Ｃを分析した。鋳片の幅
方向の位置ごとのＣの分析値ＣをレードルＣ分析値Ｃ₀
で除した中心偏析度Ｃ／Ｃ₀（−）を求め、鋳片の幅方
向での中心偏析の分布を調査した。

【００３１】図４は、鋳片の幅中央部および両側の短辺
部近傍にそれぞれ中心偏析が存在する場合のＣの中心偏
析度Ｃ／Ｃ₀（−）の鋳片の幅方向での分布を模式的に
示す図である。ここで、幅中央部のＣの中心偏析度をＲ
０（−）、両側の短辺部近傍のＣの中心偏析度の大きい
方の中心偏析度をＲ１（−）として、各試験での鋳片の
Ｒ０およびＲ１を調査し、偏析の発生状況および分布状
況を評価した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表１】

【００３４】本発明例の試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１で
は、圧下前の鋳片の厚みを２００、２５０、３００ｍｍ
とし、本発明で規定する条件の範囲内のバルジング量１
０〜３０ｍｍで鋳片をバルジングさせ、ロール端部の直
径がロールの胴部中央部の直径よりも、ロール胴部単位
長さ当たりのロール直径の差で０．９〜１０．９ｍｍ／
ｍ大きい圧下ロール対を用いて、バルジング相当量また
はそれ以下の厚みを圧下した。

【００３５】このとき、ロール端部の直径がロールの胴
部中央部の直径よりも、ロール胴部単位長さ当たりのロ
ール直径の差で望ましい範囲の１．８〜７．３ｍｍ／ｍ
大きい圧下ロール対を用いた試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７で
は、幅方向中央部の中心偏析度Ｒ０（−）と短辺部近傍
の中心偏析度Ｒ１（−）との差は、０．０１〜０．０２
であった。また、幅方向中央部の中心偏析度Ｒ０（−）
の値は０．９８〜１．０４で、短辺部近傍の中心偏析度
Ｒ１（−）の値も０．９９〜１．０５であった。このよ
うに、鋳片の全幅にわたって、中心偏析が発生しておら
ず、偏析状況の良好な鋳片が得られた。

【００３６】また、ロール端部の直径がロールの胴部中
央部の直径よりも、ロール胴部単位長さ当たりのロール
直径の差で望ましい範囲外の０．９ｍｍ／ｍだけ大きい
圧下ロール対を用いた試験Ｎｏ．８およびＮｏ．１１で
は、幅方向中央部の中心偏析度Ｒ０（−）の値は１．０
４〜１．０６であったが、短辺部近傍の中心偏析度Ｒ１
（−）の値が、ともに１．０９であり、やや短辺部近傍
に中心偏析が見られた。

【００３７】また、ロール端部の直径がロールの胴部中
央部の直径よりも、ロール胴部単位長さ当たりのロール
直径の差で望ましい範囲外の８．２〜１０．９ｍｍ／ｍ
だけ大きい圧下ロール対を用いた試験Ｎｏ．９およびＮ
ｏ．１０では、短辺部近傍の中心偏析度Ｒ１（−）の値
は、１．０２〜１．０３であったが、幅方向中央部の中
心偏析度Ｒ０（−）の値が１．０６〜１．０９であり、
やや幅方向中央部に中心偏析が見られた。

【００３８】比較例の試験Ｎｏ．１２では、圧下前の鋳
片の厚みが２００ｍｍで、また、比較例の試験Ｎｏ．１
４では、圧下前の鋳片の厚みが３００ｍｍで、それぞ
れ、本発明の方法で規定するロール端部の直径とロール
の胴部中央部の直径との差の下限を外して、表面形状が
フラットな圧下ロール対を用いて試験した。バルジング
量は、それぞれ３０ｍｍおよび３５ｍｍとし、また、圧
下量は、３０ｍｍおよび３５ｍｍとし、本発明の方法で
規定する条件の範囲内であった。

【００３９】このとき、鋳片の短辺部近傍の中心偏析度
Ｒ１（−）の値が１．５１〜１．５２と大きく、鋳片の
短辺部近傍に著しい中心偏析が発生した。表面形状がフ
ラットな圧下ロール対を用いたためである。鋳片の幅方
向中央部の中心偏析の状況は、試験Ｎｏ．１２で軽微な
中心偏析が見られたが、試験Ｎｏ．１４では中心偏析は
発生しなかった。

【００４０】比較例の試験Ｎｏ．１３では、圧下前の鋳
片の厚みが２００ｍｍで、ロール端部の直径とロールの
胴部中央部の直径との差を、本発明の方法で規定する条
件の範囲内の６ｍｍとし、ただし、バルジング量が９ｍ
ｍで、本発明の方法で規定する条件の範囲の下限外で試
験した。

【００４１】このとき、鋳片の幅方向中央部の中心偏析
度Ｒ０（−）の値は１．４６で、幅方向中央部に著しい
中心偏析が発生するとともに、鋳片の短辺部近傍の中心
偏析度Ｒ１（−）の値は１．２２で、短辺部近傍にも著
しい中心偏析が発生した。バルジング量が少ないため
に、中心偏析の改善効果が少なかった。

【００４２】

【発明の効果】本発明の方法の適用により、鋳片の全幅
にわたり中心偏析やＶ偏析の発生の少ない鋳片を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する場合の連続鋳造機を概
念的に示す図である。

【図２】本発明の方法の圧下ロール対を用いて鋳片を圧
下する場合の鋳片の内部を模式的に示す図である。

【図３】表面形状がフラットな通常のロールを用いて鋳
片を圧下する場合の鋳片の内部を模式的に示す図であ
る。

【図４】鋳片の幅方向でのＣの中心偏析度の分布を模式
的に示す図である。

【符号の説明】

１：鋳型２：鋳片２ａ：凝固殻２ｂ：幅方向中央部の未凝固部２ｃ：両側の短辺部近傍の未凝固部３：ガイドロール４−１：本発明の方法で規定する圧下ロール対４−２：表面形状がフラットな圧下ロール対５：ピンチロール６：溶鋼７：浸漬ノズル８：鋳造方向Ｄｃ：ロール胴部中央部のロール径Ｄｅ：ロール端部のロール径

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/128 B22D 11/16 B22D 11/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】未凝固部を含む鋳片を１０ｍｍ以上バルジ
ングさせた後、凝固完了までの間で、ロールの胴部中央
部からロール端部に向かって常にロール径が大きくな
り、ロール胴部の中央部のロール径の方がロール端部の
ロール径よりロール胴部単位長さ（ｍ）当たり０．９〜
１０．９ｍｍの割合で小さい凹形の圧下ロール対によ
り、バルジング相当量またはそれ以下の厚みを圧下する
ことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】胴部中央部のロール径の方がロール端部の
ロール径よりロール胴部単位長さ（ｍ）当たり１．８〜
７．３ｍｍの割合で小さい圧下ロール対を用いて圧下す
ることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方
法。