JP5402308B2 - 高炭素鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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(1)低温鋳造法
(2)鋳造速度の規定(=低速鋳造)
(3)電磁攪拌の利用による凝固組織の微細化
(4)軽圧下などによる凝固収縮量の補償技術
低温鋳造法は、溶鋼過熱度の低下による凝固組織の等軸晶化により中心偏析の軽減を図るものである。この方法により、中心偏析は或る程度低減されるが、凝固収縮自体を防止する技術ではないため、高級鋼種に要求される中心偏析レベルの達成は難しく、溶鋼温度の低下による浸漬ノズルの閉塞や、低温化により酸化物系介在物の浮上分離が損なわれることから鋳片に酸化物系介在物が多いという問題があり、本技術のみでは十分でない。
δSR+δTR≧δREDUCTION …(1)
[(R+d)×θ’-(R+d-δSR)×sinθ’]/[(R+d-δSR)×sinθ’]≦{0.0025/[1-(fsc-0.5)2]}/([%C]+5×[%P]+30×[%S]) …(2)
δTR=ΔTTR/(0.3×D+0.25×d) …(3)
但し、(2)式、(3)式において、Rは圧下ロールのロール半径(mm)、Dは鋳片厚み(mm)、dは凝固シェル厚み(mm)、fscは鋳片中心部固相率、[%C]は高炭素鋼の炭素濃度(質量%)、[%P]は高炭素鋼の燐濃度(質量%)、[%S]は高炭素鋼の硫黄濃度(質量%)、ΔTTRは圧下帯における強制冷却前後の鋳片表面温度差(℃)、θ’(ラジアン)は下記の(4)式で示される。
θ’=cos-1[(R+d-δSR)/(R+d)] …(4)
第3の発明に係る高炭素鋼の連続鋳造方法は、第1または第2の発明において、前記高炭素鋼は、クロムを1.0質量%以上含有することを特徴とするものである。
εSR=1.15×3×δSR×(d/L2)×100 …(5)
但し、(5)式において、εSRは圧下ロール1本あたりの圧下歪(%)、δSRは圧下ロール1本あたりの鋳片厚み半分あたりの圧下量(mm)、dは凝固シェル厚み(mm)、Lは圧下ロールのロールピッチ(mm)である。
εSR=[(R+d)×θ’-(R+d-δSR)×sinθ’]×100/[(R+d-δSR)×sinθ’] …(6)
但し、(6)式においてRは圧下ロールのロール半径(mm)、θ’(ラジアン)は下記の(4)式で示される。
θ’=cos-1[(R+d-δSR)/(R+d)] …(4)
(6)式における圧下量δSRは鋳片表面での圧下量であり、厳密には下記の(7)式で示される凝固界面における圧下量δSR’を用いて算出することが望ましい。しかしながら、(7)式におけるη値が圧下量によらずほぼ一定となることから、ここでは無視し、上記の(6)式を指標の式とした。
δSR’=δSR×η …(7)
但し、(7)式において、ηは厚み方向の圧下効率(−)である。
εCR={0.25/[1-(fsc-0.5)2]}/([%C]+5×[%P]+30×[%S]) …(8)
但し、(8)式において、fscは鋳片中心部固相率、[%C]は高炭素鋼の炭素濃度(質量%)、[%P]は高炭素鋼の燐濃度(質量%)、[%S]は高炭素鋼の硫黄濃度(質量%)である。尚、(8)式で鋳片中心部の固相率fscを用いた理由は、内部割れも、V状偏析と同様に濃化溶鋼の移動により発生し、V状偏析の生成範囲である鋳片中心部の固相率fscが0.2〜0.8の範囲で発生しやすいことを考慮したためである。
εSR≦εCR …(9)
上記(9)式に(6)式及び(8)式を代入することで、下記の(2)式が得られる。
[(R+d)×θ’-(R+d-δSR)×sinθ’]/[(R+d-δSR)×sinθ’]≦{0.0025/[1-(fsc-0.5)2]}/([%C]+5×[%P]+30×[%S]) …(2)
即ち、上記の(2)式を満足する圧下量δSRとすることで、軽圧下による鋳片の内部割れを回避することが実現される。
δTR=ΔTTR/(0.3×D+0.25×d) …(3)
但し、(3)式において、Dは鋳片厚み(mm)、dは凝固シェル厚み(mm)、ΔTTRは圧下帯における強制冷却前後の鋳片表面温度差(℃)である。
δSR+δTR≧δREDUCTION …(1)
そして、求めた圧下相当量δTRを満足する鋳片表面温度差ΔTTRを(3)式により求め、求めた鋳片表面温度差ΔTTRの強冷却を実施すると同時に、求めた圧下量δSRの圧下を行うことで、内部割れを発生させることなく、高炭素鋼の中心偏析を防止することが達成される。その結果、次工程の均熱処理の大幅な時間短縮または省略が可能となる。
条件1(比較例);軽圧下実施せず、強冷却なし
条件2(比較例);軽圧下実施(圧下量2.0mm/片側ロール)、強冷却なし
条件3(比較例);軽圧下実施(圧下量1.5mm/片側ロール)、強冷却なし
条件4(本発明例);軽圧下実施(圧下量1.5mm/片側ロール)、強冷却実施(ΔTTR=60℃)
条件5(比較例);軽圧下実施(圧下量1.0mm/片側ロール)、強冷却実施(ΔTTR=60℃)
条件6(本発明例);軽圧下実施(圧下量1.0mm/片側ロール)、強冷却実施(ΔTTR=120℃)
条件7(本発明例);軽圧下実施(圧下量1.0mm/片側ロール)、強冷却実施(ΔTTR=200℃)
の7水準である。
2 溶鋼
3 凝固シェル
4 マッシーゾーン
5 凝固完了位置
6 圧下帯
7 圧下ロール
8 鋳片支持ロール
9 スプレーノズル
10 柱状晶
11 等軸晶
12 中心偏析
13 V状偏析
Claims (2)
- 炭素含有量が0.4質量%以上の高炭素鋼の鋳片を、鋳造中の鋳片に圧下力を付与することの可能な複数対の圧下ロールからなる圧下帯を有する連続鋳造機を用い、前記圧下ロールで凝固末期の鋳片を圧下しながら連続鋳造する高炭素鋼の連続鋳造方法において、
少なくとも前記鋳片の中心部の固相率が0.2〜0.8の範囲を、前記圧下ロールにより内部割れが発生しない範囲内の圧下量で圧下するとともに、前記圧下帯において、前記鋳片の表面温度が圧下帯の入り側での鋳片表面温度に対して60〜250℃の範囲で温度低下となる条件で前記鋳片の表面を強制冷却し、鋳片凝固シェルを収縮させるに際し、
予め、鋳片中心偏析を低減するための、鋳片の凝固収縮を補償するために必要な鋳片厚み半分あたりの圧下量δ REDUCTION (mm)を算出して求めておき、下記の(2)式で定義される、前記圧下ロールによる鋳片厚み半分あたりの圧下量δ SR (mm)と、下記の(3)式で定義される、前記強制冷却に伴う凝固シェル収縮による鋳片厚み半分あたりの圧下相当量δ TR (mm)との和が、下記の(1)式に示すように、前記圧下量δ REDUCTION (mm)と同等かそれ以上となるように、それぞれの条件を設定することを特徴とする、高炭素鋼の連続鋳造方法。
δ SR +δ TR ≧δ REDUCTION …(1)
[(R+d)×θ’-(R+d-δ SR )×sinθ’]/[(R+d-δ SR )×sinθ’]≦{0.0025/[1-(fsc-0.5) 2 ]}/([%C]+5×[%P]+30×[%S]) …(2)
δ TR =ΔT TR /(0.3×D+0.25×d) …(3)
但し、(2)式、(3)式において、Rは圧下ロールのロール半径(mm)、Dは鋳片厚み(mm)、dは凝固シェル厚み(mm)、fscは鋳片中心部固相率、[%C]は高炭素鋼の炭素濃度(質量%)、[%P]は高炭素鋼の燐濃度(質量%)、[%S]は高炭素鋼の硫黄濃度(質量%)、ΔT TR は圧下帯における強制冷却前後の鋳片表面温度差(℃)、θ’(ラジアン)は下記の(4)式で示される。
θ’=cos -1 [(R+d-δ SR )/(R+d)] …(4) - 前記高炭素鋼は、クロムを1.0質量%以上含有することを特徴とする、請求項1に記載の高炭素鋼の連続鋳造方法。
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