JP4021355B2 - 鋳片の内部割れ防止した鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、軸受鋼や合金鋼などの一般の垂直連続鋳造装置の鋳片引抜きセクションにおける鋳片の内部割れの防止方法、特に凝固末期の軽圧下セクションにおける鋳片の中心偏析改善および内部割れ防止の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の軸受鋼や合金鋼の一般の連続鋳造においては、連続鋳造の引抜き時の凝固収縮により、鋳片中心部に濃化溶鋼が排出される。すなわち鋳片の外周部からの凝固による固液共存相の濃度分配により、鋳片中心部の未凝固域には濃化溶鋼が排出される。さらに外周部からの凝固および収縮により、鋳片中心部には真空層が発生し、この体積補償のため濃化した溶鋼が中心部に吸引されて補償されるか、あるいは中心部を補償しきれずにキャビティが生じるか、若しくは中心割れを生じる。
【0003】
そこで、連続鋳造においては、引抜き時の鋳片中心部の濃化溶鋼の排出またはキャビティの生成などによる中心性状を改善する必要がある。そこで、この中心性状の改善のために、移動式の圧下設備を用い、圧下ロール1段当たりの圧下量を0.5〜0.6%程度とする軽圧下を鋳片の側方から施している。ところで、Cr系ステンレス鋼の鋳片では、固液共存域が狭い範囲にあり、さらに圧下ロールの1段当たりの圧下量を増やしても内部割れに至らない。そこで、これらの知見に基づき、モールド内のメニスカスの下方の一定距離に位置する2対の対面する圧下ロールによって1段当たり3〜5mmの圧下を行うことにより、鋳片の中心部への濃化溶鋼の吸引による中心偏析の防止および中心部のキャビティの圧着を可能とする方法を出願人は開発している。
【0004】
さらに、溶鋼の連続鋳造においては、凝固末期では不均一凝固が生じてブリッジングが起こり、ブリッジとその周辺のデンドライト間で濃化した濃化溶鋼がブリッジより下流で凝固収縮することにより中心部へ吸引される結果、鋳片中心部に中心偏析が集積しているものもある。
【0005】
このような中心偏析の改善を図る方法として、鋳造速度Vcを0.40〜0.60m/minとし、鋳片の固相率fsが0.0を超え、1.0未満の領域の凝固収縮部に対し、鋳片の固相率fsが1.0の等温線の内側の各位置における未凝固領域を、圧下比0.015〜0.420とし、圧下速度0.40〜2.5mm/minとして鋳片の幅広面の片面から厚さ方向に多段圧縮することにより、収縮による溶損の下向きの流れを阻止して中心偏析を改善する方法(例えば、特許文献1参照)がある。しかし、この方法では、一般鋼(特に中・高炭素鋼)での内部割れ防止にはさらに厳しい限定条件を必要とする問題がある。さらに、圧下終了位置と凝固完了位置を一致させる薄鋳片の圧下方法(特許文献2参照)、内部割れ限界圧下速度で所定の区間圧下する方法(特許文献3参照)や、内部割れ発生限界より上流の駆動ピンチロールに押し込みトルク、下流の駆動ピンチロールに制動トルクを与える方法(特許文献4参照)などが開発されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−132205号公報
【特許文献2】
特開2000−334552号公報
【特許文献3】
特開2001−191157号公報
【特許文献4】
特開2002−205155号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、鋼の連続鋳造、特に垂直連続鋳造において、鋳造速度Vcの高速化に伴い、高速化時の中心偏析を現状レベルに維持しつつ凝固末期の鋳片の内部割れを的確に防止する方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための課題】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項1の発明では、鋳造速度Vcが0.40〜0.60m/minで可変な連続鋳造機を用い、同一圧下スケジュールで、引抜きセクションにある凝固末期のSUJ2の鋳片を多段圧下により軽圧下して断面サイズ380mm×490mmのブルームを製造する鋼の連続鋳造方法において、鋳片の固相率fs0.7〜1.0における軽圧下の総圧下量D[mm]を下記の式(1)を満足するものとすることを特徴とする鋳片の内部割れを防止した鋼の連続鋳造方法である。
【0009】
【数2】
D[mm]≦a×最大鋳造速度Vc[m/min]+b……(1)
ただし、a=−17.8、b=15.1とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は縦軸を鋳型内のメニスカスからの距離とし横軸を鋳片の中心からの距離とするときの固相率fs0.7および1.0の範囲を示すグラフと圧下ロール位置の関係を示すグラフである。図2は本発明の固相率が0.7〜1.0である鋳片に対する軽圧下の総圧下量を縦軸に表わし、0.40〜0.60m/minにおける最大鋳造速度Vcを横軸に表わし、圧鍛比6以上の加工をするときに明瞭な内部割れを起こす境界を示すグラフである。図3は軸受用鋼SUJ2における鋳造速度Vc0.53m/min、SH(鋳込み温度−液相線温度)15℃における縦軸に鋳型内のメニスカスからの距離と横軸に鋳片の中心からの距離とするときの固相率fs0.7および1.0の範囲を示すグラフと圧下ロール位置の関係を示すグラフである。図4は軸受用鋼SUJ2における固相率が0.7〜1.0である鋳片に対する軽圧下の総圧下量を縦軸に表わし、0.45〜0.60m/minにおける最大鋳造速度Vcを横軸に表わし、圧鍛比6以上の加工をするときに明瞭な内部割れを起こす境界を示すグラフである。
【0011】
JIS規定のSUJ2である軸受用鋼の連続鋳造において、鋳造速度Vcを0.40〜0.60m/minで可変な連続鋳造機を用い、同一圧下スケジュールで引抜きセクションにある凝固末期の鋳片を軽圧下装置の多段圧下により軽圧下して断面サイズ380mm×490mmのブルームを製造する際に、鋳片の固相率fsが0.7〜1.0における凝固収縮部に対する軽圧下の総圧下量D[mm]を下記の式(1)を満足するものとする。
【0012】
【数3】
D[mm]≦a×最大鋳造速度Vc[m/min]+b……(1)
ただし、a=−17.8、b=15.1とする。
【0013】
引抜きセクションにある鋳片の固相率fsが0.7〜1.0における凝固収縮部の総圧下量Dを上記の式(1)以下とすることで、固相率fs=0.7〜1.0間の総圧下量D×圧下効率で表わされる累積歪が最大となる鋳片内の部位において、累積歪が内部割れ発生限界以下に抑制されることとなり、内部割れが防止される。この結果、この鋳片を圧鍛比6以上で鋼材とするときに内部割れ残存が防止されることとなる。
【0014】
【実施例】
現状例により説明すると、断面サイズ380mm×490mmの軸受用鋼SUJ2におけるブルームにおいて、鋳造速度Vcを0.50m/minとする時の固相率fsが0.7〜1.0における軽圧下装置による総圧下量は、式(1)におけるaの値が−17.8、bの値が15.1であるので、これらを式(1)に適用すると、D[mm]≦−17.8×最大鋳造速度Vc[m/min]+15.1となる。従って、最大の総圧下量Dは6.2mmである。
【0015】
これに対し、本発明の方法において、軸受用鋼SUJ2において、図4に示すように、鋳造速度Vcを高めて0.53m/minとする時、固相率fs0.7〜1.0における内部割れを防止できる最大の総圧下量は5.6mmとなる。従って、総圧下量5mmとする時は、鋳造速度Vc0.57m/minまで高速化することができる。また、鋳造速度Vc0.57m/minまでは、得られた鋼材を圧鍛比6以上で加工しても、内部割れ残存が防止できた。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は連続鋳造において、鋳造速度Vcを0.40〜0.60m/minとするとき、鋳片の固相率fsが0.7〜1.0にあるときの総圧下量Dを最大鋳造速度Vcから求める式を確立し、D[mm]≦a×最大鋳造速度Vc[m/min]+bを満足するものとし、鋼種のSUJ2に合わせてa、bをそれぞれa=−17.8、b=15.1と求めることで、圧鍛比6以上の鋼種のSUJ2の鋼材における内部割れ残存を的確に防止することができる総圧下量としたときの最大鋳造速度Vcを容易に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】縦軸をメニスカスからの距離および横軸を鋳片の中心からの距離とするときの固相率fs0.7および1.0の範囲と圧下ロールの位置の関係を示すグラフである。
【図2】本発明の固相率が0.7〜1.0である鋳片に対する軽圧下の総圧下量を縦軸とし、0.40〜0.60m/minにおける最大鋳造速度Vcを横軸とする時の、圧鍛比6以上の明瞭な内部割れを起こす境界を示すグラフである。
【図3】軸受用鋼SUJ2における鋳造速度Vc0.53m/min、SH15℃における縦軸に鋳型内のメニスカスからの距離と横軸に鋳片の中心からの距離とするときの固相率fs0.7および1.0の範囲を示すグラフと圧下ロール位置の関係を示すグラフである。
【図4】軸受用鋼SUJ2における固相率が0.7〜1.0である鋳片に対する軽圧下の総圧下量を縦軸、0.45〜0.60m/minにおける最大鋳造速度Vcを横軸とし、圧鍛比6以上の加工をするときに明瞭な内部割れを起こす境界を示すグラフである。
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