JP3687535B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心偏析の低減を目的とした鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造鋳片の中心偏析を低減するためには、軽圧下法を適用することが一般的であり、様々な方法が開示されている。例えば特公平２−５６９８２号では、鋳片の幅周辺側より鋳片の幅中央部の径が大きいロール軸方向で径の異なるロールにより圧下率０．４〜１０％の圧下を付加する方法を提案している。
【０００３】
また、特公平５−３０５４８号では、鋳造中に未凝固鋳片を連続的に圧下し、その圧下量を、鋳片の中心部が液相線温度となる時点から流動限界固相率となる時点までの領域では０．５〜２．０ｍｍ／分、それ以降、鋳片中心部が固相線温度となるまでの領域では０．３ｍｍ／分以下とする方法を提案している。
【０００４】
また、特許第２８２３０８５号では、鋳片の中心部の温度が固相率０．４〜０．５に相当する位置から、平均圧下速度が１〜８ｍｍ／分となるように圧下する方法を提案している。
これらの方法に代表されるように、軽圧下法はいずれも圧下関始時における鋳片中心部の温度と圧下平均速度を規定しているところが特徴である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の軽圧下法によって中心偏析の軽減を図る方法では、さらに検討すべき下記の問題点を有している。
【０００６】
▲１▼ 中心偏析の悪化は、鋳片バルジングによっても引き起こされるので、軽圧下法を適用したとしても、適切な二次冷却方法と組み合わせなければ中心偏析の軽減は実現できない。
【０００７】
▲２▼ 軽圧下法にて中心偏析の軽減を図るには、Ｗ型クレータエンド部が完全に凝固するまで圧下することが重要であるが、〔Ｃ〕範囲が、０．０１〜１．００質量％であるような多様な鋼種を鋳造する場合は、最終凝固位置が軽圧下ゾーンをメニスカスよりも下流側へ突き抜けてしまい、中心偏析がより悪化してしまう場合がある。
【０００８】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、軽圧下法にて効果的に中心偏析を低減可能な鋼の連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、鋳片の中心部固相率が０〜０．２となる位置よりＷ型クレータエンドにおいて完全凝固するまで、鋳片厚み方向のロール間隔の絞り量であるロールキャビティ絞り量を０．１〜０．５ｍｍ／ｍと増加し、完全凝固するまで二次冷却したゾーンと、この二次冷却したゾーンの下流側の二次冷却を行わないゾーンとの境界部における鋳片表面温度復熱量を３０℃以下とするのに加えて、鋳片が完全凝固するまで二次冷却を継続することとしている。そして、このようにすることで、軽圧下法にて効果的に中心偏析を低減できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは上述の課題解決について種々検討を重ねた結果、次のような知見を得た。
（１）軽圧下法を適用する場合は、二次冷却を適正に行なう必要があり、特に最終凝固位置近傍の二次冷却ゾーン境界部における鋳片表面温度復熱量を抑制することが肝要である。
【００１１】
（２）〔Ｃ〕範囲が０．０１〜１．００質量％であるような多様な鋼種を鋳造する場合は、Ｗ型クレータエンド部が完全凝固するまで軽圧下可能となるように、軽圧下ゾーンを長くすることが効果的である。
【００１２】
第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、上記した知見に基づいてなされたものであり、鋼の連続鋳造において、鋳片の中心部固相率が０〜０．２となる位置よりＷ型クレータエンドにおいて完全凝固するまで、鋳片厚み方向のロール間隔の絞り量であるロールキャビティ絞り量を０．１〜０．５ｍｍ／ｍと増加し、完全凝固するまで二次冷却したゾーンと、この二次冷却したゾーンの下流側の二次冷却を行わないゾーンとの境界部における鋳片表面温度復熱量を３０℃以下とするのに加えて、鋳片が完全凝固するまで二次冷却を継続するものである。
【００１３】
第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、鋳片の中心部固相率が０〜０．２となる位置より前記のロールキャビティ絞り量を増加するのは、この固相率以上において鋳片中心部にて等軸晶が生成し、Ｖ偏析及び中心偏析が生成するからである。
【００１４】
そして、第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法では、前記のロールキャビティ絞り量を０．１ｍｍ／ｍ以上とすることにより、図２に示すように中心部の偏析度を低減することが可能となる。また、第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、ロールキャビティ絞り量を０．５ｍｍ／ｍ以下に制限しているのは、これ以上にしても中心部の偏析度の低減率は変化しないにもかかわらず、設備への負荷が大きくなり故障の原因となったり、また、必要以上に設備剛性等を上げなければならなくなって設備費が高価となるためである。
【００１５】
また、第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、Ｗ型クレータエンドまで圧下を継続するのは、鋳片の全幅において中心偏析を低減するためである。
また、第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、完全凝固するまで二次冷却したゾーンと、この二次冷却したゾーンの下流側の二次冷却を行わないゾーンとの境界部（以下、単に「二次冷却ゾーン境界部）と言う。）における鋳片表面温度復熱量を３０℃以下とするのは、３０℃以下とすることにより、図３に示すように、中心部の偏析度を低減することが可能となるからである。
【００１６】
また、第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、鋳片が完全凝固するまで二次冷却を継続するのは、図４に示したように、鋳片が完全凝固する前に二次冷却を終了した場合は中心偏析は高位であるが、完全凝固した後に二次冷却を終了した場合は、中心偏析が低位になるからである。
【００１７】
本発明者らの実験によれば、上記した第１の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、ロールキャビティを０．１〜０．５ｍｍ／ｍに絞るゾーン長を長くしてゆくと、中心偏析低減可能な鋼種の範囲を拡大できることが判明した。図５に示すように、前記ゾーン長が４ｍ以上であれば適用可能な鋼種の最大〔Ｃ〕値は０．３質量％以上となる。これが第２の本発明に係る鋼の連続鋳造方法である。前記ゾーン長を１０ｍ以上とすれば最大〔Ｃ〕値は１．０質量％以上となるためにより望ましい。
【００１８】
また、上記した第１、第２の本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、電磁攪拌を実施した場合の中心偏析低減効果を図６に示すが、鋳型内電磁攪拌、ストランド電磁攪拌ともに効果があることが判明した。これが第３の本発明に係る鋼の連続鋳造方法である。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明に係る鋼の連続鋳造方法を図１に基づいて説明する。
図１は本発明に係る鋼の連続鋳造方法を実施するための設備概要を示す模式的説明図である。
【００２０】
図１において、１はタンディッシュであり、タンディッシュ１から浸漬ノズル２を介して連続鋳造用鋳型３に注入された溶鋼４は、鋳型３内において冷却され、鋳型３内面との接触部位に凝固シェル５ａが形成される。この凝固シェル５ａは駆動ロール６により鋳型３から引き抜かれ、ロール７間に配置されたスプレー８によって二次冷却される過程で中心に向って凝固し鋳片５ｂとなる。
【００２１】
そして、本発明に係る鋼の連続鋳造方法を実施するに際しては、メニスカス９から１０〜２０ｍの位置におけるロール７帯のロール間隔を調整し、また、必要に応じて、鋳型３の外側とロール７帯に夫々鋳型内電磁攪拌装置１０及びストランド電磁攪拌装置１１を設置して、電磁攪拌を実施するのである。
【００２２】
本発明に係る鋼の連続鋳造方法の効果を確認するために、図１に示す構造に等しい設備（マシンＲ＝１１ｍ）により、断面形状の短辺幅が２１０ｍｍ、長辺幅が１５００ｍｍの連続鋳造用鋳型にて、〔Ｃ〕範囲が０．０１〜１．００質量％のＡｌキルド鋼鋳片を鋳造した。使用に供した設備では、ストランド電磁攪拌装置はメニスカスより７．０〜７．５ｍの位置に設置した。
【００２３】
鋳造速度は０．９〜１．４ｍ／分、鋳型直後のスプレー冷却比水量は１．０〜２．０リット／ｋｇ・ｓｔｅｅｌとし、いずれの例も鋳片が完全凝固するまで二次冷却を継続した。
実施条件及び結果を下記表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
実施例１〜５はいずれも本発明の条件〔ロールキャビティ絞り量の増加開始時における鋳片の中心部固相率（表１における圧下時の中心固相率における左側の数値）、ロールキャビティ絞り量、二次冷却ゾーンの境界部における鋳片表面温度復熱量〕を満足しており、中心部の偏析度は１．００〜１．０２と良好であった。
【００２６】
一方、表１における網目部分が本発明の範囲を外れている比較例のうち、比較例１は、ロールキャビティ絞り量の増加開始時における鋳片の中心固相率が０．４と本発明の範囲を外れており、中心偏析度が１．２５と実施例に比べて悪かった。
【００２７】
また、比較例２については、ロールキャビティ絞り量が０．０５（ｍｍ／ｍ）と本発明の範囲を外れており、中心偏析度が１．２８と実施例に比べて悪かった。
【００２８】
また、比較例３については、圧下時の中心固相率が、０．２１〜０．５０と本発明の範囲を外れているのに加えて、ロールキャビティ絞り量が０．１〜０．５ｍｍ／ｍの範囲であるゾーン長が１ｍと短いために、完全凝固するまで圧下ができず、中心偏析度が１．３０と実施例に比べて悪かった。
【００２９】
また、比較例４については、最終凝固時の鋳片表皮復熱量が３５℃と本発明の範囲を外れており、中心偏析度が１．２０と悪かった。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る鋼の連続鋳造方法によれば、軽圧下法にて効果的に中心偏析が低位である連続鋳造鋳片を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼の連続鋳造方法を実施するための設備概要を示す模式的説明図である。
【図２】ロールキャビティ絞り量の違いによる偏析度の変化を表す図である。
【図３】最終凝固位置近傍における二次冷却ゾーンの境界部での鋳片表皮復熱量と偏析度の変化を表す図である。
【図４】最終凝固するまで冷却を継続した場合と、そうでない場合の偏析度の違いを表す図である。
【図５】ロールキャビティ絞りゾーンの長さと、適用可能な鋼種の〔Ｃ〕範囲の関係を表す図である。
【図６】電磁攪拌適用の効果を表す図である。
【符号の説明】
３ 鋳型
４ 溶鋼
５ａ 凝固シェル
５ｂ 鋳片
７ ロール
８ スプレー
１０ 鋳型内電磁攪拌
１１ ストランド電磁攪拌

Claims (3)

1. 鋼の連続鋳造において、鋳片の中心部固相率が０〜０．２となる位置よりＷ型クレータエンドにおいて完全凝固するまで、鋳片厚み方向のロール間隔の絞り量であるロールキャビティ絞り量を０．１〜０．５ｍｍ／ｍと増加し、完全凝固するまで二次冷却したゾーンと、この二次冷却したゾーンの下流側の二次冷却を行わないゾーンとの境界部における鋳片表面温度復熱量を３０℃以下とするのに加えて、鋳片が完全凝固するまで二次冷却を継続することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
2. 請求項１記載の鋼の連続鋳造方法において、前記のロールキャビティ絞り量が０．１〜０．５ｍｍ／ｍであるゾ−ンを４ｍ以上有することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
3. 請求項１又は２記載の鋼の連続鋳造方法において、モールド内電磁攪拌若しくはストランド電磁攪拌、或いは、モールド内電磁攪拌とストランド電磁攪拌をともに実施することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

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