JP3709003B2 - 薄板連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ツインドラム方式による連続鋳造装置を使用して、表面が滑らかでかつ金属組織が微細化した金属薄板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
冷延鋼板を製造する方法として、ツインドラム方式の連続鋳造機にて薄板鋳片(板厚2mm〜10mm)を得、そのまま熱延板として使用するか、その後鋳片を酸洗(スケールを除去するため)し、冷間圧延により所定の製品板厚とし、さらに焼鈍して製品とする方法がある。
【0003】
上記技術の場合最も重要な点は、ドラム方式連鋳機で得られた薄板鋳片の性状であるが、上記の従来の製造プロセスでは、冷間圧延前(as cast)の金属組織が粗いため低級グレードの製品としての用途に限定されており、良質の製品とするためには冷間圧延率を高くする必要があるといった問題点があった。
組織を細かくする方法として特開昭61−99630に記されたように、溶鋼のC量を0.015%以上に調整し、この溶鋼から冷延用の薄鋼帯を直接鋳造して、凝固後の鋼帯温度を少なくとも800℃以下に冷却した後、900℃以上に再加熱し、再び800℃以下に冷却して鋼帯を巻取り、その後酸洗、冷間圧延及び焼鈍を行うことを特徴とする冷延鋼板の製造方法、又は特願昭60−30545に記されたように製造する金属薄板厚さに相当する間隙を置いて、水平に並設し、互いに回転方向を異にする2本の水冷ロールを有する連続鋳造装置を使用して金属薄板を製造する方法において、鋳造した金属薄板を、一度Al変態点以下の温度に自然冷却した後、再度インラインにてA3変態点以上の温度に加熱・保持し、次いでガス又はあるいは気水混合物で冷却することを特徴とする金属薄板製造方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方法を用いて制作した設備は、その熱処理時間が長いことから、設備の長さが大きいものになる。たとえば、特願昭59−226515の例では、鋳片を3.2mm厚に凝固させ、水冷により700〜950℃に冷却後、直火バーナにより100秒まで再加熱し950℃で5秒保持し、最小550℃まで水冷して巻取っている。この場合、ツインドラム法での鋳造速度は約30m/分とし、700℃までの水冷での冷却速度を50℃/秒、950℃での再加熱時間を100秒、550℃までの水冷での冷却速度を50℃/秒とすると、冷却−加熱−冷却設備の長さは
【0005】
【数1】
【0006】
ここで、式4の意味は
・左辺第1項は(1100℃から700℃までの冷却に要する時間(分))掛ける(鋳造速度30m/分)で冷却に要する設備長さである。
・左辺第2項は(700℃から950℃までの再加熱に要する時間(分))掛ける(鋳造速度30m/分)で再加熱に要する設備長さである。
【0007】
・左辺第3項は(950℃から550℃までの冷却に要する時間(分))掛ける(鋳造速度30m/分)で冷却に要する設備長さである。
となる。また、特願昭60−30545の例では、鋳造速度は3tの場合28m/min 650〜700℃から900〜950℃に加熱する時間は1〜2分間であり、その後の巻取り(700℃とする)までの冷却は5℃/秒としている。この場合の冷却−加熱−冷却設備の長さは
【0008】
【数2】
【0009】
ここで、式5の意味は
・左辺第1項は(1100℃から700℃までの冷却に要する時間(分))掛ける(鋳造速度28m/分)で冷却に要する設備長さである。
・左辺第2項は(再加熱に要する時間(2分))掛ける(鋳造速度28m/分)で再加熱に要する設備長さである。
【0010】
・左辺第3項は(950℃から700℃巻き取りまでの冷却に要する時間(分))掛ける(鋳造速度28m/分)で冷却に要する設備長さである。
また、これら設備でできた鋳片表面は鋳造ままであり、凹凸があり熱延鋼板として供するには、従来の熱間圧延機により製造した熱延板とは表面性状が異なることにより用途に制約が生じる。本発明は、薄肉鋳片を製造するにあたり、設備の長さを短くして省エネルギー化をはかるとともに、鋳片表面の粗度を改善し鋳片の結晶粒を微細化することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
発明者らは直接鋳造した薄鋼帯に熱処理を加える前に軽圧下を行うことで、その後の冷却の際にγ組織からα組織になる温度が圧下を加えない時に比べて高くなることを見い出した。
この発明の鋼板の製造方法の特徴は、溶鋼のC量を0.001%以上に調整し、この溶鋼から冷延用の薄鋼帯を直接鋳造して、少なくとも10%以上の圧下をした後、凝固後の鋼帯温度を、式(1)により定められる温度TI℃を境界温度として少なくともT1℃以下に冷却した後、T2℃以上に再加熱し、再びT3℃以下に冷却して鋼帯を巻取り、その後酸洗、冷間圧延及び焼鈍を行うものである。ここで、T1はC量と圧下率(RR)および冷却速度(CR)の関数であり、T2とT3はC量の関数である。
T1=A(−295.45〔C〕−32.72)+B(363.63〔C〕−151.51)+(−1477.27〔C〕+1171.36) (式1)
ここで、A:冷却速度(℃/s)の常用対数
〔C〕:炭素濃度(%)
B:インライン圧下率の関数
log{750/(90×1LRR+1)}
1LRR:インライン圧下率
T2=−2000×〔C〕+980(℃) (式2)
T3=−9000×〔C〕+920(〔C〕<0.02%)(℃)(式3−1)
T3=740℃ (〔C〕≧0.02%)(℃)(式3−2)
但し、T1、T2、T3の精度は±10℃とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な条件について述べる。
▲1▼ 圧下率
表面粗度を改善する条件として、5%以上の圧延が必要である(図1)。また圧延により、T1温度の上昇が可能である。これは、圧延することにより再結晶する前のγ粒径が小さくなり結晶界面が増加することにより、α領域への変態が容易になる為である。実験では再結晶前のγ粒径を100μm以下にするには、圧延率10%以上必要であることが判った(図2)。
【0013】
▲2▼ 冷却温度(T1)
γ粒がα粒に変態する温度T1は、圧延前のγ粒径、冷却速度、およびC濃度に依存する。この中で圧延前のγ粒径はインラインの圧下率の関数になる。鋳造ままの時のγ粒径は500〜1000μmであり、10%の圧下によりγ粒径は100μm以下になる。図3にはC濃度が0.05Cの場合の冷却速度とT1温度の関係を示す。10%の圧下をすることによりT1は上昇する。また、この温度はC濃度により変化する。すなわち、Cが高くなると低温にシフトして、式1の関係になる。C濃度が0.16%の場合の冷却速度とT1温度の関係を図4に示す。
T1=A(−295.45〔C〕−32.72)+B(363.63〔C〕−151.51)+(−1477.27〔C〕+1171.36) (式1)
ここで、A:冷却速度(℃/s)の常用対数
〔C〕:炭素濃度(%)
B:インライン圧下率の関数(=750/(90×ILRR+1)
ILRR:インライン圧下率
▲3▼ 再加熱温度(T2)
この温度はC濃度によって決まり、式2の関係になる、すなわち、γ結晶がα粒の界面から再び生成する温度であり、T2以下ではγ結晶が充分生成しない。
T2=−2000×〔C〕+980(℃) (式2)
▲4▼ 巻取温度(T3)
α粒径が充分、再結晶する温度以下とする。この温度もC濃度に依存して式3の関係になる。
T3=−9000×〔C〕+920(〔C〕<0.02%)(℃)(式3−1)
T3=740℃ (〔C〕≧0.02%)(℃)(式3−2)
なお、本発明で製造される薄板はC量:0.001〜0.25%を含有し、強度30〜40kg/mm2 レベルの普通鋼である。
【0014】
【実施例】
<実施例1>
Cが0.05%の3mm厚の板を鋳造した場合の例を示す。鋳造速度は30m/分、圧下率10%、水冷速度を50℃/秒、加熱速度を2.5℃/秒加熱後の冷却速度を5℃/秒の条件で鋳造した。T1温度は767℃、再加熱温度T2は880℃、巻取温度は740℃としたこの場合の加熱−冷却−加熱設備長は
【0015】
【数3】
【0016】
ここで、式6の意味は
・左辺第1項は10%の圧下後(1100℃から767℃までの冷却に要する時間(分))掛ける(鋳造速度30m/分)で冷却に要する設備長さである。
・左辺第2項は(767℃から880℃まで2.5℃/秒で再加熱に要する時間(分))掛ける(鋳造速度30m/分)で再加熱に要する設備長さである。
【0017】
・左辺第3項は(880℃から740℃巻き取りまでの冷却に要する時間(分))掛ける(鋳造速度30m/分)で冷却に要する設備長さである。
この結果は、圧下が無い場合、すなわち、特願昭60−30545の式5と直接比較でき(すなわち、式5での650℃から950℃までの加熱時間2分は逆算すると加熱速度は2.5℃/秒となるので)、83mの熱処理設備の長さが40mと圧下をすると短縮されたことになる。また、得られた鋳片の表面粗度は粗度Rmax で10μmであり、熱延板相当であるとともに、結晶粒径も20μmであり、現行の熱延板相当であり、機械的性質はもとより、加工肌あれ、脆性も良好であった。
<実施例2>
加熱炉帯の長さは変化させて製造した結果を表1にまとめて示す。
【0018】
例の1から6は実施例であり、No.1からNo.3は炭素濃度を0.05から0.16まで変化させた例であり、比較例はNo.1−refからNo.3−refに示す。いずれの場合も熱処理の設備長さが10m程度短縮した。
実施例のNo.4−6はT1,T2,T3が10%変化した例を示す。
これらの例から加熱炉帯は圧延を行うことにより短縮できることが判った。また、得られた鋳片の結晶粒径も20μm程度であり、加工肌あれ、脆性も良好であった。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】
本発明は、以上に記したように、鋳造された金属薄板を圧下した後、γ→α変態温度以下に冷却した後、再度α→γ変態点以上に加熱し、次いで冷却するものであるから、単に冷却加熱して結晶粒を微細化するのに比べて、短い設備で金属組織が微細化された薄板鋳片が得ることができ、省エネルギー化をはかるとともに設備のコンパクトをはかりつつ、良好な熱延板相当の鋳片を得ることができる効果が生ずるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】インライン圧下率と表面粗さRmax の関係。
【図2】インライン圧下率と圧下直後のγ粒径の関係。
【図3】C濃度が0.05%の場合の冷却速度とT1温度の関係。
【図4】C濃度が0.16%の場合の冷却速度とT1温度の関係。
【図5】薄板鋳造設備の概要。
Claims (1)
- 溶鋼のC量を0.001%以上に調整し、この溶鋼から冷延用の薄鋼帯を直接鋳造して、少なくとも10%以上の圧下をした後、凝固後の鋼帯温度を、式(1)により定められる温度T1℃を境界温度として少なくともT1℃以下に冷却した後、T2℃以上に再加熱し、再びT3℃以下に冷却して鋼帯を巻取り、その後酸洗、冷間圧延及び焼鈍を行うことを特徴とする薄板連続鋳造方法。
ここで、T1はC量と冷却速度およびインライン圧下率の関数であり、T2とT3はC量の関数である。
T1=A(−295.45〔C〕−32.72)+B(363.63〔C〕−151.51)+(−1477.27〔C〕+1171.36) (式1)
ここで、A:冷却速度(℃/s)の常用対数
〔C〕:炭素濃度(%)
B:インライン圧下率の関数
log{750/(90×1LRR+1)}
1LRR:インライン圧下率
T2=−2000×〔C〕+980(℃) (式2)
T3=−9000×〔C〕+920(〔C〕<0.02%)(℃)(式3−1)
T3=740℃ (〔C〕≧0.02%)(℃)(式3−2)
但し、T1、T2、T3の精度は±10℃である。
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