JP3615482B2

JP3615482B2 - ビレット連鋳機における軽圧下方法

Info

Publication number: JP3615482B2
Application number: JP2000355265A
Authority: JP
Inventors: 重典田中; 光雄内村; 正弘土岐; 伸一郎冨野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002153956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ビレットの連続鋳造において、軽圧下を行い偏析を改善する際に、鋳片品質を安定して製造する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼業においては、省エネルギーを目的に２０数年前から連続鋳造による鋳片の製造をおこなってきた。
【０００３】
連続鋳造で問題になる一つは、鋳片の中間位置に生じる割れや鋳片中心部に集積する濃化溶鋼の偏析である。偏析部分の濃化溶鋼の濃度が高い時には、例えばビレットやブルームから製造した線材の場合には、鋼線に伸線する際に、鋼材が部分的に硬さが異なることにより破断が生じたりする。
【０００４】
この傾向は鋼成分の内、特に炭素濃度が高くなると顕著になる。その理由は、炭素濃度が高いと、ビレットから線材を製造する際に初析セメンタイトやミクロマルテンサイトが生じ、初析セメンタイトやミクロマルテンサイトが存在すると、それを起点として伸線中に割れが生じ、断線にいたる為である。
【０００５】
従来はブルームで鋳造を行い、引き続いて分塊圧延でサイズを減少させた後に線材圧延に供していた。従来、上記偏析の問題に対しては、ブルーム鋳造の際に軽圧下を実施していた。しかし、この場合にはブルーム鋳造後にもう一度分塊工程での加熱とビレットサイズへの圧延工程が、鋳造と線材圧延工程の間に入り、真の省エネルギー化には成っていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、省エネルギー、省工程の目的で、連続鋳造でビレットを鋳造し、その後の分塊工程を省略し、直接線材圧延で線材を製造するプロセスが導入されてきている。更に、ビレット鋳造でも偏析を軽減し、高級鋼に供するニーズも高まりつつある。その方法として、凝固中に軽圧下をするという技術がある。しかし、ビレットの連続鋳造機は、ブルーム連鋳機と異なり、鋳造速度が大きいと言う特徴がある。この場合には、軽圧下条件により鋳片の中間位置に生じる割れが生じた。割れの内部には溶質が濃化した溶鋼が流れ込んだ状態で凝固が完了している。このような割れを以下「内部割れ」という。本発明は、ビレット連鋳機において、ブルーム鋳造機よりも高速で鋳造する際に鋳片の中間部に生じる割れ（内部割れ）を軽減して、軽圧下操業を安定的に行う軽圧下条件を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）ロコップ型連鋳機を含む、軽圧下ロールの上流側に近接したロールのないビレット連鋳機において鋳造中に鋳片を軽圧下する場合に、最上流側の軽圧下ロールを駆動ロールにすることを特徴とする軽圧下方法。
（２）下流側の駆動ロールの回転速度と最上流ロールの回転速度差率を圧下量から決まる値より５％以内で減少させることを特徴とする上記（１）に記載の軽圧下方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
従来の内部割れ生成機構の考え方：
連続鋳造機で発生する内部割れの生成機構については、種々の研究がなされている。まず、割れる位置は凝固中の固相と液相が混じった部分のデンドライトの樹間である。この部分に歪みが生じるとデンドライト間の液相の部分に隙間が生じる。この隙間には、デンドライト樹間に存在する溶質成分が濃化した溶鋼が入り込む。同時に凝固も進行しているので隙間の部分が取り残されたままの状態になり、割れ内に濃化成分が取り残された偏析部分として残存する事になる。この割れに至る限界歪みの大きさは溶鋼の成分である、炭素や燐、硫黄などの偏析成分にも関係するが０．５％から１％程度と整理されている。
【０００９】
また、スラブやブルーム連鋳機の場合にはロール間の鋳片バルジングと引き続く次のロールでの圧下が限界歪みの発生に大きく関係していると考察されている。更に、割れの位置は、高温引っ張り試験で歪みの値（延性）がゼロである、最低の温度（ＺＤＴ：ＺｅｒｏＤｕｃｔｉｌｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）位置近傍で有ることが知られている。
【００１０】
そこで、発明者らはビレットの軽圧下においても上記の知見を活用して、計算で求めたＺＤＴ位置のシェル厚において軽圧下ロールで生じる歪みが０．５％から１％程度以下になるように設計して軽圧下試験を行ったところ内部割れを生じた。そこで更なる解析を行った。その結果、駆動ロールの位置により割れの程度が異なることを見いだした。
【００１１】
新しい内部割れ防止機構の考え方：
発明者らは、まず、軽圧下ロールにより凝固界面に発生する歪みを解析した。この結果、歪みの大きさは軽圧下ロールでの圧下量と、軽圧下位置における鋳片表面から凝固界面の厚さ（凝固シェル厚み）の両方に関係することが判った。そこで、軽圧下ロールの圧下量を一定として凝固シェル厚みを振らした際に割れの長さがどのように変化するかを調査した。この際に、凝固シェル厚みとしては内部割れ位置の鋳片表面位置に近い側がＺＤＴ位置であるとして、この位置をＬ断面のＥ−プリントより測定した。その結果、凝固シェル厚みが大きくなるほど内部割れの長さが小さくなることが判った。この関係を計算した軽圧下ロール歪み量と内部割れ長さの関係で表したものが図１である。従って、内部割れの長さは軽圧下ロール歪み量に関係していると考えられる。
【００１２】
この関係をもとに、駆動ロールの位置が内部割れに与える影響を解析した。図２には図１の場合と同様に計算した軽圧下ロールでの歪み量と割れ長さの関係について最上流軽圧下ロールが駆動ロールと非駆動ロールの場合で比較して示す。軽圧下ロールの歪み量だけで整理すると、最上流軽圧下ロールが非駆動ロールの場合には最上流が駆動ロールの場合に比べて明らかに内部割れ長さが大きくなっている。この内部割れ長さから、どのくらい過剰な歪みが加えられているかを見積もるとおよそ０．２〜０．３％である。即ち、最上流軽圧下ロールが非駆動ロールの場合には下流側の駆動ロールにより０．２〜０．３％の歪みが最上流ロールの部分に加わり割れを増大させていることが判った。
【００１３】
ロコップ型に代表されるビレット連鋳機では、軽圧下ロールの上流側には近接したロールが無く、駆動ロールでの引っ張り歪みは最上流の非駆動軽圧下ロールに集中すると考えられる。一方、支持ロールがほぼ等間隔で多数本並んでいる通常の連鋳機の場合には駆動ロールでの引っ張り歪みは多数のロールに分散されて上記の様な現象は発生しないと考えて良い。
【００１４】
線材製品では、もしも内部割れの大きいものが有ると、その部分で圧延後、もしくはその後の二次伸線後に割れを生じる。この原因は内部割れ長さが大きいと内部割れ内部の炭素やマンガン等の偏析成分の拡散が小さくなり、その結果、線材中に生成する初析セメンタイトやマルテンサイトの量が多くなる為と考えられる。
【００１５】
炭素濃度が０．６％以上の高炭素鋼の場合には内部割れ長さが６ｍｍ以内の場合には上記の析出物が生じる確率が低くなるので駆動ロールを先頭にした軽圧下の場合には図１の歪み量が０．５％以下の範囲では割れによる破断の確率は低くなると考えられる。
【００１６】
更に駆動する軽圧下ロールを多数対用いる場合には、下流側の駆動ロールの引っ張り歪みが上流側に影響を与える場合が有る。この現象を解消するために発明者らは、従来の（１）式によるロール回転速度差率ＤＯの設定より５％以内で減少させながら鋳造することを試みた。この５％は下流側のロールの回転速度を遅くするとロールと鋳片がスリップする可能性が有ることを考慮し、安全性を加味した減少率である。
ＤＯ＝（Ｏ−Ｏ０）／Ｏ０×１００＝Ｄ／（Ｄ−△Ｈ）×１００（１）
ここで、Ｏ＝Ｖ０×（Ｄ／（Ｄ−△Ｈ））／（６．２８×Ｒ）（２）
Ｏ０＝Ｖ０／（６．２８×Ｒ）（３）
Ｏ：ロールの回転速度（回／分）
Ｏ０：上流側ロールの回転速度（回／分）
Ｖ０：ロール入り側鋳片の移動速度（ｍｍ／分）
Ｄ：ロール入り側鋳片の厚み（ｍｍ）
△Ｈ：ロールでの圧下量（ｍｍ）
Ｒ：ロール半径（ｍｍ）
このようにロール回転速度差率ＤＯの設定より５％以内で減少させながら鋳造した結果、同じ軽圧下条件でも割れの長さが減少していることを確認した。
【００１７】
前述したように、本発明はロコップ型またはそれに準ずるビレット連鋳機において有効である。この理由は前述した歪みの分散化に加えて、このタイプの鋳造機で製造する、主に１３０ｍｍ以下のビレット鋳片では、スラブやブルーム、または１６０ｍｍ以上のビレットに比較してバルジング歪みが生じない。鋳片間で生じるバルジングが無視出来ないような場合には下流側の駆動ロールの引っ張り歪みが特に鋳片の幅方向中央部付近には直接作用する可能性は少ない。１３０ｍｍ角以下の鋳片では未凝固部分の比率に比べて凝固部の比率がかなり大きい為に下流側の駆動ロールの影響が大きいと考えられる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
１２０ｍｍ角のビレットを中心に試験を行った。鋼種は０．６％−０．８％Ｃの高炭素鋼である。軽圧下は１１ｍ位置から圧下を行った。圧下ロールは４対用意し、最初の１対を非駆動ロールとして後の３対を駆動ロールとした。最初の１対のロールを設置させ非駆動ロールを最上流にするか、２番目のロールから圧下して駆動ロールを先頭にするかで試験を行った。その際に圧下時のシェル厚みはほぼ一定にするように二次冷却水の量を変化させた。この場合の結果を表１に示すが、最上流側のロールを駆動化することで割れ長さは低減した。
【００１９】
【表１】

【００２０】
（実施例２）
１２０ｍｍ角のビレットを中心に試験を行った。鋼種は０．６％−０．８％Ｃの高炭素鋼である。軽圧下は１２ｍ位置から圧下を行った。圧下ロールは３対用意し、全てのロールを駆動ロールとした。２番目、３番目のロール回転速度差率は（１）式で得られる値のより５％以内で減少させた。その際に圧下時のシェル厚みはほぼ一定にするように二次冷却水の量を変化させた。この場合の結果を表２に示すが、回転速度を５％以内で減少させることで割れ長さは低減した。
【００２１】
【表２】

【００２２】
【発明の効果】
本発明方法により、ビレットから直接製造した線材の品質が安定化するとともに、軽圧下設備も適正な装備を検討することが可能になり、従来のブルームからの製造法に比べてエネルギーの少ない製造方法を実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】軽圧下ロールでの圧下歪みと内部割れ長さとの関係を示す図である。
【図２】本発明の駆動ロールの位置による内部割れへの影響を軽圧下ロールでの圧下歪みと内部割れ長さとの関係で示した図である。

Claims

ロコップ型連鋳機を含む、軽圧下ロールの上流側に近接したロールのないビレット連鋳機において鋳造中に鋳片を軽圧下する場合に、最上流側の軽圧下ロールを駆動ロールにすることを特徴とする軽圧下方法。
下流側の駆動ロールの回転速度と最上流ロールの回転速度差率を圧下量から決まる値より５％以内で減少させることを特徴とする請求項１に記載の軽圧下方法。