JP5884479B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
。
冷却し、その後、850℃以上に復熱させて矯正を行うことが記載されている。すなわち、550℃以下まで冷却してフェライトを生成させてから復熱し、再度オーステナイト化することにより、オーステナイト粒を微細化するものである。
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
前記鋳型の直下において、前記溶鋼の連続冷却変態線図における、フェライト−パーライト変態終了温度未満かつベイナイト変態開始温度を超える温度域まで鋳片の表層部を冷却し、その後、前記連続冷却変態線図におけるフェライト−パーライト変態のノーズを通る一定速度の冷却曲線と交差するまで、フェライト−パーライト変態終了温度未満かつベイナイト変態開始温度を超える温度域に保持することを特徴とする連続鋳造方法。
ここで、鋳片の表層部とは、表面から5mmの深さにわたる領域をいう。
前記鋳型の直下において、前記溶鋼の連続冷却変態線図における、フェライト−パーライト変態終了温度未満かつベイナイト変態開始温度を超える温度域まで鋳片の表層部を冷却し、その後、1.5℃/s以下の復熱速度で復熱することを特徴とする連続鋳造方法。
ここで、復熱とは、鋳片内部の顕熱により鋳片表面温度が上昇する現象を言う。
さて、溶鋼は、垂直ベンディング型または、図1に示すような湾曲型の連続鋳造機を用いて連続鋳造されるが、その際、特に曲げ矯正点での矯正時に表面割れを誘発させないために、少なくとも鋳型直下の冷却帯において、以下に示す冷却パターンを経ることが肝要である。
なお、CCT線図は、連続鋳造に供する溶鋼に応じたCCT線図を用いることは勿論であり、連続鋳造に供する溶鋼種毎にCCT線図を導入すればよい。
まず、該CCT線図は、上記した鋼を用いて1400℃以上の温度から冷却した際のCCT線図を作成する必要がある。例えば、900℃などの低い温度から冷却した時のCCT線図では、旧γ粒径が小さくなるため、フェライト−パーライトノーズおよびベイナイトノーズが短時間側に移動し、正確な冷却速度や温度を得ることができない。また、鋳型直下の2次冷却帯においては、1400℃以上の温度からの冷却になるため、1400℃以上の温度から冷却した際のCCT線図を作成する。
ここで、フェライト−パーライト変態終了温度未満の温度域で冷却するのは、フェライト−パーライト変態終了温度以上では、等温保持時または復熱時に変態を起こさせることができず、鋳片表層部に微細なフェライト−パーライトを生成することができないためである。
一方、図3に点線で示すような冷却パターンに従って、ベイナイト変態開始温度以下にまで冷却してしまうと、組織が粒界フェライトとベイナイトになり、割れ易い状態になるから、ベイナイト変態開始温度を超える温度域に冷却を留める必要がある。この適切な温度域に冷却された鋳片表層部は、冷却状態のオーステナイトである。
なぜなら、フェライト変態のノーズの下側(低温側)に入れることにより、過冷却オーステナイトの到るところからフェライトが一挙に核生成し、微細フェライト−パーライト組織を形成するためである。かくして得られるフェライト−パーライト組織は、15μm以下の粒径を有する微細組織となる。さらには、10μm以下の粒径になるよう制御することが好ましく、そのためには、ベイナイト変態開始温度以上で、かつ〔ベイナイト変態開始温度+40℃〕以下の温度域に過冷却するとよい。
すなわち、C:0.05−1.2mass%、Si:0.05−1.0mass%、Mn:0.4−2.0mass%およびAl:0.02−0.06mass%を含有し、さらに必要に応じて、Mo:0.6mass%以下、Ti:0.030mass%以下、Cr:1.0mass%以下、V:0.1mass%以下、Cu:1.0mass%以下、Nb:0.05mass%以下、Ni:1.0mass%以下およびB:0.004mass%以下の1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不可避不純物の成分組成を有することが好ましい。
以下、基本成分から順に、含有量の限定理由について説明する。
Cは、強度を確保する観点から、0.05−1.2mass%の範囲とする。また、この範囲のC量の鋼は、連続鋳造の鋳込み時に割れが発生しやすいため、特に本発明の適用が有効になる。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、強度を増加させるのに有効であるため、0.05mass%以上は必要であるが、1.0mass%を超えると、被削性および鍛造性を劣化する、おそれがあるから、1.0mass%以下とする。
Mnは、強度を増加するため0.4mass%以上は必要であるが、2.0mass%を超えると、被削性および鍛造性を劣化する、おそれがあるから、2.0mass%以下とする。
Alは、鋼の脱酸剤として作用する他、加熱時のγ粒成長を抑制する効果があるため、0.02mass%以上は必要であるが、0.06mass%を超えると、被削性および疲労強度を劣化する、おそれがあるから、0.06mass%以下とする。
Moは、強度を確保する上で有効であるが、0.6mass%を超えて添加すると、被削性を劣化する、おそれがある。
Tiは、TiNとしてピンニングにより組織の微細化をはかる上で有効であり、好ましく0.005mass%以上で添加するが、0.030mass%を超えて添加すると、耐労強度を劣化する、おそれがある。
Crは、焼入れ性の向上に有効であるが、2.0mass%を超えて添加すると、耐疲労強度を劣化する、おそれがある。
Vは、炭化物を生成することにより、鋼材の強度を向上するのに有効であるが、0.1mass%を超えて添加すると、粗大な炭窒化物が生成して強度を低下させる、おそれがある。
Cuは、固溶強化および析出強化による強度上昇に有効であり、かつ焼入れ性の向上に寄与するが、1.0mass%を超えて添加すると、被削性を劣化する、おそれがある。
Nbは、析出によりγ粒をピンニングする効果があるが、0.05mass%を超えると効果が飽和するため、経済性の観点から0.05mass%以下とすることが好ましい。
Niは、強度および靭性の確保に有効であるが、1.0mass%を超えると効果が飽和するため、経済性の観点から1.0mass%以下とすることが好ましい。
Bは、粒界強化により耐疲労特性を向上し、また焼入れ性を高めて強度上昇に寄与する成分であるが、0.004mass%を超えると効果が飽和するため、経済性の観点から0.004mass%以下とすることが好ましい。
一方、モールド直下での急冷時を模擬した過冷却時の温度が、ベイナイト変態開始温度以下として、Ac3点以下に復熱したパターンBの場合は、組織がベイナイト主体となり、旧γ粒界に粒界フェライトが存在した。また、過冷却温度も復熱温度も適正だが、復熱速度が2.0℃/sと速いパターンDの場合には変態が起こらず、最終的に得られた組織は粒界フェライトと粗大パーライトからなる組織であった。鋳型直下の急冷がない状態を模擬したパターンEの場合には過冷却が650℃とAr3点(630℃)以上となり、この場合も変態が起こらず、最終的な組織は粒界フェライトと粗大パーライトの混合組織であった。
以上の評価結果を表2に示す。
織になっており、一方、同0.05t/m2の条件(比較例)では、γ粒界に粒界フェライトが
析出したベイナイト組織となっていた。
写真を示すように、ここでの破面は粒界破壊であることが分かる。
以上の結果から、本発明の手法を用いれば、連統鋳造鋳片の鋳型直下の表面近傍(実験の結果、表面から20mm程度まで)のミクロ組織を微細化することができ、これにより鋳片に延性をもたせ、矯正点での表面割れを抑御することができる。
2 取鍋
3 タンディッシュ
4 浸漬ノズル
5 水冷鋳型
6 2次冷却帯
7 引き抜き矯正帯
Claims (4)
- 溶鋼を、鋳型に装入し、該鋳型から直接鋳片を引き抜いて引き抜き矯正帯にて曲げを矯正する連続鋳造方法において、
前記鋳型の直下において、前記溶鋼の連続冷却変態線図における、フェライト−パーライト変態終了温度未満かつベイナイト変態開始温度を超える温度域まで鋳片の表層部を冷却し、その後、前記連続冷却変態線図におけるフェライト−パーライト変態のノーズを通る一定速度の冷却曲線と交差するまで、フェライト−パーライト変態終了温度未満かつベイナイト変態開始温度を超える温度域に保持することを特徴とする連続鋳造方法。 - 溶鋼を、鋳型に装入し、該鋳型から直接鋳片を引き抜いて引き抜き矯正帯にて曲げを矯正する連続鋳造方法において、
前記鋳型の直下において、前記溶鋼の連続冷却変態線図における、フェライト−パーライト変態終了温度未満かつベイナイト変態開始温度を超える温度域まで鋳片の表層部を冷却し、その後、1.5℃/s以下の復熱速度で復熱することを特徴とする連続鋳造方法。 - 前記溶鋼は、C:0.05−1.2mass%、Si:0.05−1.0mass%、Mn:0.4−2.0mass%およびAl:0.02−0.06mass%を含有し、残部Feおよび不可避不純物の成分組成を有することを特徴とする請求項1または2に記載の連続鋳造方法。
- 前記溶鋼は、さらに、Mo:0.6mass%以下、Ti:0.030mass%以下、Cr:1.0mass%以下、V:0.1mass%以下、Cu:1.0mass%以下、Nb:0.05mass%以下、Ni:1.0mass%以下およびB:0.004mass%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項3に記載の連続鋳造方法。
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