JP4613579B2 - 鋼の鋳造方法 - Google Patents

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本発明は、鋼の鋳造方法に関する。
近年、鋼の連続鋳造の高速化が図られ、鋳造速度２ｍｐｍ以上の高速鋳造が行われている。連続鋳造の高速化に伴って、鋳片の内部割れ発生の問題がある。
従来、溶鋼中のＳ成分は規格仕様によって定められており、鋳造速度に応じたＳ成分の規制は特に設けられていなかった。そのため高速鋳造時にＳ濃度が高い場合、内部割れが発生していた。
従来、表面及び内部に欠陥のない高品質のスラブを高位安定生産する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
この技術はＣ＜０．１０質量％、Ｍｎ＜０．５５質量％、Ｓｉ＜０．０３質量％、Ｐ＜０．０５質量％、Ｓ＜０．０３質量％の冷間圧延炭素鋼板用スラブを鋳造速度１．０ｍｐｍ以上でかつ４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳造し、鋳型のメニスカスから１．５ｍ以内の垂直部にある溶鋼を電磁撹拌するものである。この技術では実施例として鋳造速度１．０〜１．５ｍｐｍが掲げられており、それより高速の具体例は全くない。
また、薄鋼板加工製品の加工割れ等の発生がない薄鋼板の製造方法としてＣ：０．０７〜０．４質量％、Ｓｉ：０．４質量％、Ｍｎ：２質量％以下、Ｐ：０．０２質量％、Ｓ：０．０５質量％以下を含み、Ｍｎ／Ｓｉが１６０以上の炭素鋼又は合金鋼を１．５〜２．５ｍｐｍの鋳造速度で鋳造する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。
この技術は中炭素鋼の鋳造技術であって、鋳造速度１．５〜２．５ｍｐｍを掲げ、また、明細書の段落（００２７）〜（００２８）には、１．５〜３．５ｍｐｍを掲げている。実施例では、１．５、１．６、１．７ｍｐｍの３種類しかなく、実質的に１．５〜１．７ｍｐｍの技術と考えられ、これを上廻る鋳造速度は単に数字を外延したもので、１．７ｍｐｍを上廻る鋳造速度についての内容は何ら記載されていない。
また、Ｃ：０．０１５〜０．０８重量％でＳ：０．００８重量％以下を含む鋼が約０．８〜３．０ｍｐｍの通常の鋳造速度で連続鋳造され、マンガン偏析傾向が低く、Ｈ2Ｓ環境での段階的割れに強い強度鋼がある。（例えば、特許文献３参照。）。
この技術は酸性環境下で水素によって誘起される割れ（ＨＩＣ）に対して強い鋼に関するもので、本願とは全く異なる技術であるが、鋳造速度について、通常の鋳造速度として０．８〜３．０ｍｐｍを挙げているが、鋳造速度について具体的な説明は全くなく、鋳造速度２ｍｐｍ以上については単なる観念的な記載である。
特開平５−７６９９３号公報（第２−３頁、図１） 特開２００２−１７８１０７号公報（第２−５頁） 特表２００２−５１５０９３号公報（第２−５頁）
本発明は低炭素鋼ないし中炭素鋼における、高速鋳造条件下で硫黄含有量と鋳造速度との関係を明らかにし、鋳片の内部割れ指数が合格基準内になるような技術を提供することを目的とする。すなわち、鋼の高速鋳造時における目標鋳造速度に応じて溶鋼中の硫黄濃度を規制する技術を提供する。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする鋼の鋳造方法である。
すなわち、本発明の第１の発明は、鋳造速度Ｖｃが２．０ｍｐｍ以上３．５ｍｐｍ以下の鋼の高速連続鋳造において、Ｃが０．０３５質量％以上０．０７質量％未満の溶鋼に対し、鋳造前に、得られる鋳片の内部割れを防止するため、目標鋳造速度に応じて、硫黄の含有量［Ｓ］質量％を下記式を満足するように調整してから、
［Ｓ］≦（４．０−Ｖｃ）×１／１００
鋳造することを特徴とする鋼の鋳造方法である。
高速鋳造速度Ｖｃは２ｍｐｍ以上であり、その上限はこの場合上式から４．０ｍｐｍと理解されるが、現状における実質的な上限は３．５ｍｐｍ程度である。
また、本発明の第２の発明は、鋳造速度Ｖｃが２．０ｍｐｍ以上３．４ｍｐｍ以下の鋼の高速連続鋳造において、Ｃが０．０７質量％以上０．１８質量％未満の溶鋼に対し、鋳造前に、得られる鋳片の内部割れを防止するため、目標鋳造速度に応じて、硫黄の含有量［Ｓ］質量％を下記式を満足するように調整してから、
［Ｓ］≦（３．４−Ｖｃ）×１／１２０
鋳造することを特徴とする鋼の鋳造方法である。
この場合、高速鋳造速度の上限は一応３．４ｍｐｍとなる。
本発明によれば、低炭素鋼及び中炭素鋼の領域において、鋳造速度が２ｍｐｍ以上の高速鋳造の領域における鋳造速度と、内部割れを生じない範囲の硫黄含有量との関係が明確になったので、これに従って内部割れの生じない優れた性能を有する鋼を製造することができることとなった。
以下実施例をあげて本発明の実施の形態を説明する。
表１に示す基本成分を有する鋼について、鋳造速度と硫黄含有量とを変化させて高速鋳造を行った。幅１８００ｍｍまでの鋳片を鋳造することができる鋼の連続鋳造装置を用い、鋳片の断面寸法は、厚さ２２０ｍｍ×幅１２５０ｍｍとした。鋳造速度は２ｍｐｍ〜３．５ｍｐｍの領域とした。
Figure 0004613579
各鋳片について、内部割れ指数（ＩＣＲ）を測定した。ＩＣＲは、鋳片の中心位置から、鋳片の全厚さ寸法２２０ｍｍ×長手方向に３００ｍｍの薄板を切り出し、その薄板面内のすべての割れ疵の寸法ａ、ｂ、ｃ……を測定し、
ＩＣＲ＝（ａ2 ＋ｂ2 ＋ｃ2 ＋……）×１００００／２２０×３００
で計算される値である。この値にしきい値を設けて合格と不合格とを決定した。各鋳片についてその結果を図１及び図２に示した。
図１は表１中の実施例１に示す低炭素鋼の場合を示し、Ｃ：０．０３５質量％以上０．０７質量％未満の鋼の場合である。図２は表１中の実施例２、３に示す中炭素鋼の場合を示すもので、Ｃ：０．０７質量％以上０．１８質量％未満の鋼を示している。図１、図２ともそれぞれ横軸に溶鋼中の硫黄含有量［Ｓ］（×１０００質量％）を取り、縦軸に鋳造速度Ｖｃ（ｍｐｍ）を取って、上記測定値をプロットしたものである。
各鋳片について前記内部割れ指数（ＩＣＲ）を測定し、しきい値を設定し合格不合格を定めた。図１、図２中、○印は合格、●印は不合格を示している。
合格と不合格との境界線は、図１では直線１０で示すように、
［Ｓ］＝（４．０−Ｖｃ）×１／１００
となっており、図２では直線１１で示すように、
［Ｓ］＝（３．４−Ｖｃ）×１／１２０
となっている。
実施例を示すグラフである。 実施例を示すグラフである。
符号の説明
１０、１１ 直線

Claims (2)

  1. 鋳造速度Ｖｃが２．０ｍｐｍ以上３．５ｍｐｍ以下の鋼の高速連続鋳造において、Ｃが０．０３５質量％以上０．０７質量％未満の溶鋼に対し、鋳造前に、得られる鋳片の内部割れを防止するため、目標鋳造速度に応じて、硫黄の含有量［Ｓ］質量％を下記式を満足するように調整してから、
    ［Ｓ］≦（４．０−Ｖｃ）×１／１００
    鋳造することを特徴とする鋼の鋳造方法。
  2. 鋳造速度Ｖｃが２．０ｍｐｍ以上３．４ｍｐｍ以下の鋼の高速連続鋳造において、Ｃが０．０７質量％以上０．１８質量％未満の溶鋼に対し、鋳造前に、得られる鋳片の内部割れを防止するため、目標鋳造速度に応じて、硫黄の含有量［Ｓ］質量％を下記式を満足するように調整してから、
    ［Ｓ］≦（３．４−Ｖｃ）×１／１２０
    鋳造することを特徴とする鋼の鋳造方法。
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