JP3426117B2 - 溶鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

溶鋼の連続鋳造方法

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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明方法は、溶鋼の連続鋳
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造においては、周知のごとく鋳型
内ヘ浸漬ノズルを介して溶鋼を連続的に注入し、連続的
に鋳片として引き抜くものである。しかして、注入溶鋼
の注入角度（吐出角度）としては、製品欠陥の原因とな
る非金属介在物の持ち込み（混入）を低減すること、鋳
型内溶鋼メニスカスでの溶鋼表面の薄膜状凝固（一般に
皮張りという）を防止するための熱供給等の観点から決
定される。特に、鋳片引き抜き速度が約０．５ｍ／ｍｉ
ｎ以下の低速鋳造においては、鋳型内溶鋼表面の皮張り
を防止して操業を安定化するとともに、製品の材質劣化
を防止するため注入溶鋼を鋳型内溶鋼表面方向へ注入す
ることが行われている。例えば、大断面鋳片を低速鋳造
する場合に、鋳型内へ溶鋼を短時間に行き渡らせること
によりメニスカスの皮張りを防止するために、浸漬ノズ
ルからの溶鋼吐出方向を上向き５〜３０°にすることが
特開平８−２０６７９８号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】連続鋳造方法において
は、鋳型内へ注入した溶鋼は、鋳型によって溶鋼外周か
ら徐々に内部へ冷却凝固され外周は凝固層になり、その
内側に凝固と溶鋼が混在する固溶共存層が生成し、この
固溶共存層の内側（中央部）は溶鋼層（域）になってい
る。ここで固溶共存層とは固相率０．３以上０．７以下
の範囲の層と定義する。このような固溶共存層中のデン
ドライト状結晶は、注入溶鋼流の衝突によって分断され
隣接する溶鋼層へ混入して鋳造鋳片内に残留することに
なり、混入する分断デンドライト状結晶が大きいと、圧
延後の製品材質を損う等の難点をともなうことになる。
しかして、前記のごとく鋳型内溶鋼表面部へ向けて溶鋼
を注入すると、溶鋼表面部の皮張りを防止することはで
きるが、上記のような固溶共存層の層厚が厚くなった部
位に注入溶鋼が衝突すると、大きな分断デンドライト状
結晶が溶鋼層へ混入して、結晶粒の一部として凝固組織
を粗大化して材質を劣化する等の課題がある。本発明方
法は、このような課題を有利に解決するためなされたも
のであり、上記のごとき鋳片の凝固組織内の粗大結晶粒
の形成を防止するとともに、製品材質を満足することの
できる微細な凝固組織を得るために、注入溶鋼流により
分断されるデンドライトによる材質不良が生じない程度
に小さくすることのできる溶鋼の連続鋳造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明方法の特徴とする
ところは、鋳造速度を０．５０ｍ／ｍiｎ以下の低速と
したうえに、鋳型内鋳片中に生成する固溶共存層厚３ｍ
ｍ以下の部位へ注入溶鋼を指向注入してデンドライト状
結晶を分断することにより、凝固組織を微細化すること
を特徴とする溶鋼の連続鋳造方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１に示すごとく、連続鋳造方法
は、鋳型１、１ａ内に浸漬ノズル２を介して吐出孔３、
３ａから溶鋼を注入し、鋳型１、１ａにより注入溶鋼を
冷却して外周に凝固層４、その内側に固溶共存層５、こ
の固溶共存層５内側（中央部）に溶鋼層６からなる鋳片
７として鋳込みつつ、鋳型１、１ａから鋳片７を引き抜
き、次いで２次冷却して所定寸法に切断するものであ
る。
【０００６】しかして、本発明方法においては、鋳型
１、１ａ内への浸漬ノズル２吐出孔３、３ａからの注入
溶鋼流を固溶共存層５の層厚Ｌが３ｍｍ以下と薄い部位
へ指向注入する。かくして、注入溶鋼流によって固溶共
存層５が分断され隣接する溶鋼層６へ混入しても層厚３
ｍｍ以下と小さいため、溶鋼層６凝固後の凝固組織内で
の粗大結晶粒への成長を確実に防止して、微細結晶粒に
とどまり、材質の劣化を防止することができるものであ
る。固溶共存層５の一部は、鋳型１、１ａの下部への移
動（引き抜き）に従い、冷却により層厚が厚くなること
から鋳造速度が低速になる程（例えば、鋳片引き抜き速
度０．５ｍ／ｍｉｎ以下）、注入溶鋼流を水平方向また
は、若干上向きにすることによって、正確に固溶共存層
５の層厚が３ｍｍ以下の部位へ指向注入することができ
る。
【０００７】固溶共存層５厚３ｍｍ以下の部位へ正確に
注入溶鋼流を位置させる、鋳造速度と注入溶鋼流角度の
関係は、例えば図２に示すごとき適正領域となる。（溶
鋼成分％、Ｃ：０．１５、Ｍｎ：０．５、Ｓｉ：０．２
５、Ｐ≦０．０２３、Ｓ≦０．０２３、残りＦｅおよび
不純物、溶鋼温度：１５４０℃、注入溶鋼位置：鋳型内
溶鋼メニスカスから２２０ｍｍ下部、注入溶鋼量：約１
ｔ／ｍｉｎ、鋳片引き抜き速度：０．１６ｍ／ｍｉｎ、
鋳片厚：４００ｍｍ、鋳造形態：垂直鋳造）
【０００８】このようにして、鋳造した鋳片内の結晶粒
径と注入溶鋼流角度の関係は、図３に示すごとく注入溶
鋼流角度が下向き２０°の場合には、生成する結晶粒径
が鋳片の１／４厚み部で約４．５ｍｍであるのに対し
て、注入溶鋼流角度が０°（水平）の場合には、結晶粒
径が約２．６ｍｍと微細な凝固組織となっている。ま
た、注入溶鋼流角度と製品（鋳片圧延後）の絞り率（材
質）との関係は、図４に示すごとく注入溶鋼流角度が０
°（水平）の場合には、絞り率４０〜６０％と材質が良
好であるのに対して、注入溶鋼流角度が下向き２０°の
場合には、絞り率約４０％未満となり材質が劣化する。
【０００９】このように注入溶鋼流角度が下向き２０°
であると、固溶共存層厚が３ｍｍ超と厚い部位へ注入溶
鋼流が衝突して分断され、溶鋼層へ混入して鋳片内の結
晶粒の一部として凝固組織を粗大化し、結晶粒径が大き
くなり、絞り率を低下させる等製品の材質を劣化させる
ことになる。
【００１０】次に、連続鋳造条件を鋼種、設備要因等に
より変更した場合においても、鋳型内鋳片の固溶共存層
厚３ｍｍ以下の部位へ正確に注入溶鋼流を指向注入する
ことのできる数式の一例を挙げると。
【数２】Ｌ＝（Ｋ0.3 −Ｋ0.7 ）・√（Ａ＋（Ｗ−Ｄ）
／２ｔａｎθ）／Vc≦３ 但し、 Ｌ：注入溶鋼流により分断される固溶共存層厚
〔ｍｍ〕 Ｋ0.3 ：固溶共存層の固相率０．３に相当する凝固係数
〔ｍｍ／√ｍｉｎ〕 Ｋ0.7 ：固溶共存層の固相率０．７に相当する凝固係数
〔ｍｍ／√ｍｉｎ〕 Ａ：鋳型内溶鋼メニスカスから注入溶鋼位置までの距離
〔ｍｍ〕 Ｗ：鋳造巾〔ｍｍ〕 Ｄ：浸漬ノズル外径〔ｍｍ〕 θ：注入溶鋼吐出方向（下向きを正とした角度） Ｖｃ：鋳造速度〔ｍｍ／ｍｉｎ〕 ここで鋳型内での凝固係数としてＫ0.3 ：２６．０ｍｍ
／√ｍｉｎ、Ｋ0.7 ：２３．５ｍｍ／√ｍｉｎ程度を使
用する。このような数式を満足するように連続鋳造を施
すことにより、固溶共存層厚３ｍｍ以下の部位へ正確に
注入溶鋼流を指向注入することができる。
【００１１】このような本発明方法による連続鋳造は、
例えば厚鋼板用の鋳片鋳造（特に鋳片厚２００〜７００
ｍｍ）に有利に適用することがきるが、薄鋼板用の鋳片
鋳造にも適用することができる。また、垂直型連続鋳造
機及び彎曲型連続鋳造機に適用することができる。
【００１２】次に、本発明方法の実施例を比較例ととも
に挙げる。
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】注１：連続鋳造は、垂直型連続鋳造機で実
施。 注２：鋳造溶鋼は、Ｃ：０．１６％、Ｍｎ：０．６０
％、Ｓｉ：０．２５％、Ｐ：≦０．０２３％、Ｓ：≦
０．０１％、残りＦｅ及び不可避的不純物からなる厚鋼
板用鋼種。 注３：溶鋼注入位置は、鋳型内溶鋼メニスカスから注入
溶鋼位置（浸漬ノズル吐出位置）の距離で、鋳型長辺側
及び短辺側の中央部から長辺側双方へ注入した。 注４：注入溶鋼角度は、＋下向き、０水平、−上向き。 注５：衝突部位シェルは、注入溶鋼流衝突部位のシェ
ル。 注６：絞り率は、鋳造鋳片を通常工程で、板厚２００ｍ
ｍに圧延した後、１／２厚み部位から採取した試験片に
て、引っ張り試験を行い測定した。 注７：実施例では、鋳型内溶鋼メニスカスでの皮張りは
ほとんど発生しなかった。
【００１５】
【発明の効果】本発明方法によれば、鋳型内で生成する
固溶共存層の分断による製品の材質劣化を防止して、品
質を向上することができる。また製品歩留りを高めるこ
とができる。更に、操業条件を変更することなく実施す
ることができ、従来の高生産性を維持しつつ、操業する
ことができる等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を示す側断面図である。
【図２】鋳造速度と溶鋼注入角度との関係を示す図表で
ある。
【図３】鋳片内結晶粒と注入溶鋼角度との関係を示す図
表である。
【図４】圧下比と製品絞り率と注入溶鋼角度との関係を
示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 勝博 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵 株式会社名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭63−235049（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137153（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−206798（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−262302（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114638（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 11/103 B22D 11/10 330 B22D 11/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鋳造速度を０．５０ｍ／ｍiｎ以下の低
    速としたうえに、鋳型内鋳片中に生成する固溶共存層厚
    ３ｍｍ以下の部位へ注入溶鋼を指向注入してデンドライ
    ト状結晶を分断することにより、凝固組織を微細化する
    ことを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。
  2. 【請求項２】 鋳型内へ溶鋼を注入するに際し、次式を
    満足するごとく溶鋼を注入することを特徴とする請求項
    １に記載の溶鋼の連続鋳造方法。 【数１】Ｌ＝（Ｋ0.3 −Ｋ0.7 ）・√（Ａ＋（Ｗ−Ｄ）
    ／２ｔａｎθ）／Vc≦３ 但し、 Ｌ：注入溶鋼流により分断される固溶共存層厚
    〔ｍｍ〕 Ｋ0.3 ：固溶共存層の固相率０．３に相当する凝固係数
    〔ｍｍ／√ｍｉｎ〕 Ｋ0.7 ：固溶共存層の固相率０．７に相当する凝固係数
    〔ｍｍ／√ｍｉｎ〕 Ａ：鋳型内溶鋼メニスカスから注入溶鋼位置までの距離
    〔ｍｍ〕 Ｗ：鋳造巾〔ｍｍ〕 Ｄ：浸漬ノズル外径〔ｍｍ〕 θ：注入溶鋼吐出方向（下向きを正とした角度） Ｖｃ：鋳造速度〔ｍｍ／ｍｉｎ〕
  3. 【請求項３】 厚鋼板用鋳片を鋳造することを特徴とす
    る請求項１または請求項２に記載の溶鋼の連続鋳造方
    法。
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