JP3463556B2 - 連続鋳造による丸ビレット鋳片の製造方法 - 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、連続鋳造による丸
ビレット鋳片の製造方法、特に未凝固圧下法および凝固
後成形法を用いた連続鋳造による製管用の丸ビレット鋳
片の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造により丸ビレット鋳片を製造す
る場合、材質が低炭素鋼、軸受け鋼(低合金鋼) 、高Cr
鋼のときには、最後に凝固する中心部に偏析 (中心偏
析) 、軸芯割れ、ポロシティが生成することがある。そ
のような鋳片をシームレスパイプ製造にそのまま用いる
と内面疵が多発し、製品とならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、丸ビレット鋳
片の内面品質向上のために、連続鋳造に際して鋳片に圧
下を施す方法が多く提案されている。

【０００４】例えば、本出願人の出願した特願平９−56
477 号、同９−56478 号、同９−144200号は、いづれも
中心部が未凝固状態の位置にて鋳片に大圧下を施し、そ
の後、凝固が完了してから真円に成形する方法に関す
る。この方法では、中心部が未凝固であるときに大圧下
することにより、濃化溶鋼に流動を与えて鋳込み上流側
へ排出し、中心偏析を低減することが可能とされてい
る。

【０００５】しかしながら、上記の未凝固圧下法を実際
の生産ラインに用いようとすると、未凝固圧下用のロー
ルと凝固後成形用のロールとの間の距離が短い場合に、
凝固後の成形により微小ポロシティが生成する。そのよ
うな微小ポロシティが存在する丸ビレット鋳片をシーム
レスパイプ製造にそのまま用いると内面疵が多発し、製
品とならない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述のよ
うな課題の解決について検討を重ね、次のような知見を
得た。

【０００７】未凝固大圧下をすることにより濃化溶鋼
は排出されるが、等軸晶率の高い鋼種についてはデンド
ライト樹枝晶間に濃化溶鋼がとりこまれて微小な偏析と
して残存する。

【０００８】デンドライト樹枝晶間にとりこまれた濃
化溶鋼は凝固温度が低く、その凝固前に成形のための圧
下を施すとその部分が開口して微小ポロシティとなる。

【０００９】したがって、未凝固大圧下から凝固後成形
までの距離を長くとって凝固温度の低い濃化溶鋼でも完
全に凝固が完了してから凝固後成形を施すことにより、
微小ポロシティの生成を防止できることを知り、本発明
を完成した。

【００１０】なお、未凝固圧下に際しては、未凝固の程
度、つまり凝固率および圧下率が問題となるが、一般
に、未凝固圧下に際しては、凝固相が密着するように圧
下率を決定するために、そのときの凝固率および圧下率
については本発明において特に制限はない。

【００１１】このように、本発明は、微小ポロシティが
生成しない条件下で凝固後成形を行うのである。ここ
に、本発明は次の通りである。

【００１２】(1) 丸ビレット鋳片の連続鋳造に際して、
丸ビレット鋳片が未凝固の状態で上下１対の水平ロール
１段による未凝固圧下を加え、次いで該丸ビレットの凝
固完了後、２個１対の垂直ロール１段による成形を加え
る方法であって、未凝固圧下用の前記水平ロールと凝固
後成形用の前記垂直ロールとの間隔ｙを、下記式(1) に
おいて鋼の炭素濃度ｘ(mass%) によって定まるｙ(m) と
することを特徴とする、連続鋳造による丸ビレット鋳片
の製造方法。

【００１３】ｙ≧2.87exp(1.02x) ・・・ (1) (2) 上記(1) に記載の方法において、凝固した丸ビレッ
ト鋳片の前記２個１対の垂直ロール１段による凝固後成
形の後、２個１対の水平、垂直ロールによる成形を交互
に行うべく、１段以上の成形用ロールによる成形を行う
ことを特徴とする、連続鋳造による丸ビレット鋳片の製
造方法。

【００１４】本発明の変形例にあっては、上述の未凝固
圧下用の上下１対の水平ロールを２個１対の垂直ロール
から構成し、一方、上述の凝固後成形用の垂直ロールを
水平ロールから構成し、順次、必要により、垂直ロー
ル、水平ロール等と変更してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明にかかる連続鋳造
による丸ビレット鋳片の製造工程の一例を模式的に示
す。

【００１６】図中、タンディッシュ１から平面断面が円
形の連続鋳造用鋳型２ (以降、単に鋳型と称する) に注
入された溶鋼３は鋳型２内において冷却され、凝固シェ
ルが外側に形成される。この鋳型２から引き抜かれた丸
ビレット鋳片４はスプレー冷却帯５を経てピンチロール
帯６に入り、未凝固圧下用の上下１対の水平ロール７に
て中心部が未凝固の状態にて大圧下される。このとき断
面が楕円形となった鋳片は、完全凝固後の領域に設けら
れた成形用の左右２個１対の垂直ロール８にて真円成形
され、その後引き抜きピンチロール９によって引き抜か
れ、シームレスパイプ製造用の丸ビレット鋳片とされ
る。なお、ピンチロール９は場合により省略可能であ
る。

【００１７】本発明における未凝固圧下は、すでに述べ
たように、一般には、凝固相が密着する程度に行えばよ
く、要するに濃化溶鋼に流動を与え上流側に排出して中
心偏析を防止できるものであれば、その具体的態様は特
に制限されない。好ましくは、１軸方向に未凝固圧下を
行い、凝固相の密着を行う。

【００１８】凝固完了後の成形に際して、図示例では、
成形用ロールは一段しか設けていないが、必要に応じ
て、垂直ロール、水平ロール、垂直ロールというよう
に、垂直ロールと水平ロールを交互に１段以上追加して
設けてもよい。これは、真円成形を確実にするためと、
ビレットの外径寸法を確実にするためである。

【００１９】かかる成形用ロールは、その目的が真円成
形であって、かかる目的が達成される限り、適宜孔型ロ
ールであっても、場合によっては平ロールであってもよ
い。しかし、成形の安定性からは孔型ロールが好まし
い。

【００２０】なお、未凝固圧下用のロールを図示例では
水平ロールとしているが、これは垂直ロールであっても
よく、その場合には、凝固完了後の成形ロールが水平ロ
ールとなり、順次、必要により、垂直ロール、水平ロー
ルが配置される。

【００２１】凝固後成形による微小ポロシティの生成
は、未凝固大圧下時にデンドライト樹枝晶間に閉じこめ
られた濃化溶鋼に起因する。したがって、凝固温度の低
い濃化溶鋼が完全凝固してから成形することが重要であ
る。

【００２２】図２に、[C]:0.1 〜1.0 mass％の溶鋼成分
系において、ビレットサイズ：直径225mm 、鋳込速度 C
v:1.5 m/分、未凝固圧下量：75mmの場合について、[C]
濃度と未凝固圧下〜成形の間の距離(m) が微小ポロシテ
ィ生成に及ぼす影響を示す。

【００２３】これより、鋼中炭素濃度が高くなるにつれ
て濃化溶鋼の凝固温度が低下するため、未凝固圧下から
成形までに長い距離を必要とすることが分かる。各炭素
濃度において臨界距離が定まっており、式(1) にその関
係を表す。

【００２４】ｙ≧2.87exp(1.02x) ・・・ (1) 式(1) におけるｙは未凝固圧下から凝固後成形までの臨
界距離(m) 、ｘは鋼の炭素濃度(mass%) である。

【００２５】なお、式(1) におけるｙの要素として炭素
濃度[C] と強い相関があるが、ビレットサイズ、鋳込速
度、あるいは圧下量等にはさほど強い相関が見られず、
ｙ＝2 〜8 ｍ程度の範囲では実用上特に問題にならず、
式(1) ではこれらを省略している。

【００２６】

【実施例】本例では、直径225 mmの断面円形の連続鋳造
用鋳型を用い、図１に示す構造に実質上等しい設備によ
り丸ビレット鋳片を鋳造した。未凝固圧下用の上下１対
の水平ロール７による未凝固圧下位置は、溶湯メニスカ
スより23ｍとし、凝固後成形用の成形用垂直ロール８の
位置は溶湯メニスカスから24〜33ｍの間で可変とした。

【００２７】鋳造速度は1.5m/min、スプレー冷却は比水
量を0.10 l/kg・steel とし鋳片直下から２ｍの範囲で
行った。また、未凝固圧下量は75mm、凝固後成形用の垂
直ロールは底部半径89mmＲの孔型ロールとし、製造した
管サイズは240 直径×10厚さ(mm)であった。

【００２８】表１に未凝固圧下〜凝固後成形の間の距離
適正化の効果を示す。ポロシティ面積分率は、ビレット
横断サンプルの10断面におけるポロシティが占める面積
の割合である。

【００２９】実施例１は、[C] ＝0.2 mass％鋼におい
て、鋳造速度1.5 m/min のときに未凝固圧下ロールから
成形ロールまでの距離を５ｍとした例であり、ポロシテ
ィ面積分率は０％、製管中疵発生率は0.05％と良好な品
質が得られている。

【００３０】実施例２は、[C] ＝0.6 mass％鋼におい
て、鋳造速度1.5 m/min のときに未凝固圧下ロールから
成形ロールまでの距離を６ｍとした例であり、ポロシテ
ィ面積分率は０％、製管中疵発生率は0.08％と良好な品
質が得られている。

【００３１】実施例３は、[C] ＝1.0 mass％鋼におい
て、鋳造速度1.5 m/min のときに未凝固圧下ロールから
成形ロールまでの距離を９ｍとした例であり、ポロシテ
ィ面積分率は０％、製管中疵発生率は0.10％と良好な品
質が得られている。

【００３２】比較例１は、 [C]＝0.2 mass％鋼におい
て、鋳造速度1.5 m/min のときに未凝固圧下ロールから
成形ロールまでの距離を１ｍとした例であり、ポロシテ
ィ面積分率は1.0 ％、製管中疵発生率は8.00％と品質不
良品の発生率が高く実操業にはそぐわない。

【００３３】比較例２は、[C] ＝0.6 mass％鋼におい
て、鋳造速度1.5 m/min のときに未凝固圧下ロールから
成形ロールまでの距離を４ｍとした例であり、ポロシテ
ィ面積分率は1.7 ％、製管中疵発生率は11.00 ％と品質
不良品の発生率が高く実操業にはそぐわない。

【００３４】比較例３は、[C] ＝1.0 mass％鋼におい
て、鋳造速度1.5 m/min のときに未凝固圧下ロールから
成形ロールまでの距離を５ｍとした例であり、ポロシテ
ィ面積分率は2.5 ％、製管中疵発生率は15.50 ％と品質
不良品の発生率が高く実操業にはそぐわない。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続鋳造によって未凝固圧下法、凝固後成形法を用いて
丸ビレット鋳片を製造する際に、内部品質が良好なもの
が得られるため、その実用上の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧下法を実施する設備の概要を
示す模式的説明図である。

【図２】鋼中炭素濃度と微小ポロシティが生成する未凝
固圧下ロール〜成形ロールの間の距離の関係を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/00 B22D 11/12 B22D 11/128 340 B22D 11/128 350 B21B 1/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 丸ビレット鋳片の連続鋳造に際して、丸
   ビレット鋳片が未凝固の状態で上下１対の水平ロール１
   段による未凝固圧下を加え、次いで該丸ビレットの凝固
   完了後、２個１対の垂直ロール１段による成形を加える
   方法であって、未凝固圧下用の前記水平ロールと凝固後
   成形用の前記垂直ロールとの間隔ｙを、下記式(1) にお
   いて鋼の炭素濃度ｘ(mass%) によって定まるｙ(m) とす
   ることを特徴とする、連続鋳造による丸ビレット鋳片の
   製造方法。 ｙ≧2.87exp(1.02x) ・・・ (1)
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、凝固し
   た丸ビレット鋳片の前記２個１対の垂直ロール１段によ
   る凝固後成形を行ってから、２個１対の水平、垂直ロー
   ルによる成形を交互に行うべく、１段以上の成形用ロー
   ルによる成形を行うことを特徴とする、連続鋳造による
   丸ビレット鋳片の製造方法。
3. 【請求項３】 丸ビレット鋳片の連続鋳造に際して、丸
   ビレット鋳片が未凝固の状態で２個１対の垂直ロール１
   段による未凝固圧下を加え、次いで該丸ビレットの凝固
   完了後、上下１対の水平ロール１段による成形を加える
   方法であって、未凝固圧下用の前記垂直ロールと凝固後
   成形用の前記水平ロールとの間隔ｙを、下記式(1) にお
   いて鋼の炭素濃度ｘ(mass%) によって定まるｙ(m) とす
   ることを特徴とする、連続鋳造による丸ビレット鋳片の
   製造方法。 ｙ≧2.87exp(1.02x) ・・・ (1)
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、凝固し
   た丸ビレット鋳片の前記上下１対の水平ロール１段によ
   る凝固後成形を行ってから、２個１対の垂直、水平ロー
   ルによる成形を交互に行うべく、１段以上の成形用ロー
   ルによる成形を行うことを特徴とする、連続鋳造による
   丸ビレット鋳片の製造方法。