JPH01130861A - 連続鋳造における鋳片内質改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造における鋳片内質改善方法、特に凝
固鋳片の中心部に生じる内部欠陥の防止を図った鋳片内
質改善方法に関する。

（従来の技術） 連続鋳造による最終鋳片はキャビティが生成するため、
それを考慮してキャビティ生成が見られる長さ部分をク
ロップとして切り捨て、製品化圧延が行われる。しかし
、最終鋳片のクロップ近傍では製品厚中心部に超音波欠
陥が頻発するため、クロップとして切り捨てる部分が増
大するとか、−旦切断した上に欠陥が見つかった場合に
はさらに切断しなければならないなど、歩留まり低下の
一つの大きな原因になっている。

かかる内部欠陥の発生の原因として従来はキャビティ生
成が考えられており、そのため、従来にあっては、キャ
ビティ長さの短縮化を目的に鋳造完了前から鋳造速度を
段階的に低下させ、連続的に生じる凝固収縮に見合う溶
鋼の給湯性を向上させる方法が採用されている。造塊法
における押湯保温効果に相当する。

しかし、この方法は基本的には造塊法の場合と異なる。

つまり、造塊法では鋳型側面に押湯レンガをセットし、
断熱効果を高めているのに対し、連続鋳造法では鋳型（
モールド）からの抜熱を抑制する方法がなく、その効果
は限界に達している。

しかも、溶鋼を充分に供給したとしても、未だなお内部
欠陥の発生は完全には防止できないことも経験的に理解
されている。

現在のところ、定常部の鋳片中心部キャビティの抑制対
策としては、ピンチロール圧下法が採用されている。こ
のピンチロール圧下法とは、最終凝固位置近傍における
クレータエンドのキャビティ生成点にて鋳片をピンチロ
ールで連続的に圧下し、生成寸前のキャビティを圧着さ
せる方法である。しかし、かかる方法によっても、まだ
完全にはキャビティの防止は図られておらず、その原因
究明が求められている。

特開昭６１　ｍ　１８９８５０号に開示されている方法
にあっては、溶鋼の存在下にあってピンチロールを圧下
させることにより強制的にクレータエンドを形成させて
いる。しかし、これは　溶鋼の流動を完全に防止してか
ら圧着させるのである。

（発明が解決しようとする問題点） かくして、本発明の目的は、連続鋳造に際して凝固鋳片
の中心部に生じる内部欠陥の可及的に完全な防止を図っ
た鋳片内質改善方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明者らは、最終鋳片にみられるキャビティ
発生の原因を究明したところ、鋳片の凝固収縮に伴うキ
ャビティ（引は巣）が生成するばかりでなく、凝固収縮
に伴って連続鋳造モールド内に残留するパウダーの吸引
を招き、これらが製品厚中心部の欠陥となることが判明
したのである。

したがって、上記のキャビティ（引は巣）ばかりでなく
パウダーの吸引をも防止しなければ最終鋳片の内質の改
善はできない。そこで、本発明者らは、注入後、溶融の
状態にある間に溶鋼からのパウダーの押出しを図るとと
もにキャビティ生成の直前にその圧着を図ることにより
、従来問題であった内部欠陥が極めて容易に解消できる
ことを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、連続鋳造に際し
て、断面積割合で未凝固率２．５〜１５％の領域におい
て設けられたピンチロールの圧下によりピンチロールか
らモールドに向かう溶融金属の上昇流れを生起させるこ
とを特徴とする、連続鋳造における鋳片内質改善方法で
ある。

なお、本発明における溶融金属は、代表的には／８鋼で
あり、本明細書もそれにより説明しているが、特にそれ
にのみ制限されるものでないことは明らかである。

かかる上向きの溶融金属の流れはピンチロールに単に圧
下を加えただけでは発生しないが、連続鋳造における引
き抜きと同時に加えられるときには１種のしごき効果に
よってそれが発生するのである。いずれにしても、ピン
チロールの圧下によって肉厚は減少するから、その分を
も見越してモールド寸法を選定しなければならない。

また、ピンチロールによる圧下を加える位置も溶鋼の残
存する領域でなければならない。従って複数個あるピン
チロールのうち、最適未凝固率に位置するピンチロール
を圧下させるだけで充分である。好ましくは、少なくと
も最先端のピンチロールを含むように、未凝固率を制御
しなければならない。

（作用） 次に、添付図面を参照しながら本発明をさらに具体的に
説明する。

先ず、従来法にみられる欠点を考えると、すでに述べた
ように、キャビティに連続鋳造パウダーが混入している
ことであり、第１図はこれらの関係について示す凝固完
了後の最終鋳片端の略式断面図である。鋳込みおよび凝
固が完了した鋳片ｌＯにはその先端に一部キャビティ１
２とその周囲を取り巻く連続鋳造パウダ１４とが存在し
、一方その長手方向中心部には二次キャビティ１６が断
続的に伸びている。この二次キャビティ１６は’４ｔｌ
Ｊ供給が充分でなかったために生成したのであるが、す
でに述べたように、その内部には上記連続鋳造パウダ１
４も一部押し込められていて、超音波欠陥となって測定
されるのである。なお、図中、符号１８は連続鋳造モー
ルドを示す。

そこで、本発明によれば、第２図に示すように、モール
ド１日内に浸漬ノズル２２を経て注入された溶鋼２４は
モールドＩ８から引き抜かれるにつれその周辺から徐々
に冷却されるのであって、かかる鋳片２５の連続鋳造に
際して、鋳片引き抜きの駆動力となるピンチロール２６
を使用し、鋳片２５を未凝固溶鋼の共存下において連続
圧下し、クレータ内、つまりモールドから最終凝固位置
間の未凝固溶鋼滞留域内の溶鋼２４にピンチロール２６
からモールド１８に向かう上昇流２７を与えつつ、凝固
を完了させるのである。これにより、キャビティの生成
および連続鋳造パウダの吸引を防止し、前記製品厚中心
部の欠陥発生を抑制することができる。図中、符号２８
はクレータエンドを示す。

第３図叫、本発明により鋳造した鋳片１０の凝固完了後
のキャビティ生成を説明する略式断面図である。−次キ
ャビティ１２は存在しているが、二次キャビティあるい
は連続鋳造パウダの巻き込みは全（見られない。

本発明における最も大きな特徴は、ピンチロールによる
圧下をどの地点、つまり溶鋼割合がどの程度の地点で行
うかにある。本発明にあっては、これは鋳片断面での未
凝固面積割合で規定する未凝固率α＝２゜５〜１５％の
領域において行えばよいのであり、以下にその臨界的意
義について説明する。

ここに、本発明にいう未凝固率は、次のようにして定義
される。

すなわち、ある地点での鋳片断面を考え、断面長方形の
場合、いずれも短辺側をとり、鋳片厚さＴ　（＋ｕ＋）
、未凝固層厚さｔ　（ｍｓ）として、む 未凝固率α＝　−ｘ　１００（％） により、未凝固率αを定義する。

第４図および第５図は、供試鋼として炭素鋼を使用し、
第２図に示す慣用の連続鋳造装置によって一連の連続鋳
造試験を行ったときの、最先端のピンチロール圧下時の
未凝固率と、内部キャビティ発生指数および製品厚中心
部欠陥指数との関係をそれぞれ示すグラフである。

第４図および第５図のグラフに示す結果からも明らかな
ように、α＝Ｏの場合、これは、完全凝固の場合を言う
のであり、ピンチロールで圧下してもクレータ内未凝固
溶鋼は移動することができず、モールド側への上昇流を
生じさせることができない。

一方、α〉１５の場合、ピンチロールの圧下により、固
液界面（凝固シェルの未凝固溶鋼面）に引張り応力が生
じ、連続鋳造のいわゆる内部割れを引き起こし、極めて
有害な鋳片欠陥となる。

したがって、本発明における凝固率αは２．５〜１５％
、好ましくは５〜１０％である。

次に、連続鋳造段階の一定の位置、たとえば最先端ピン
チローノシ位置におけるかかる未凝固率αを一定の値に
制御する方法は、鋳片の凝固をコントロールするために
連続鋳造装置内に配置された冷却スプレーの冷却量と鋳
造速度を制御することであり、そのうち特に鋳造速度が
重要な因子である。

一般に、鋳造完了後は、モールド内溶鋼がその後の鋳片
引き抜き中に連続鋳造装置外に洩出することを防止する
ため、引き抜き速度を低下させることが慣例となってい
るが、引き抜き速度を低下させていくことは、当然、ク
レータエンド、つまり最終凝固位置をモールド側へ移動
させることになり、少なくとも本発明の条件とは逆行す
ることになる。

したがって、ピンチロールでの圧下位置での未凝固率α
を最終鋳片においても確保するために、本発明にあって
は、鋳造完了後、モールド内に冷却効果を高める治具を
挿入し、鋳片最終部を凝固させてその後の引き抜き中に
溶鋼が洩出することを防止した上で、定常鋳造時よりも
速い速度で引き抜くことにより、ピンチロール圧下位置
での未凝固率を確保し、その圧下により、クレータ内の
未凝固溶鋼にモールド側への上昇流を誘起させ、凝固さ
せる。

一方、上昇流を誘起させるピンチロールの圧下について
は、本来の鋳片引き抜きのための鋳片押付力を上げるこ
とのみで、容易に制御可能であり、何ら設備的な制約は
存在しないのであり、このことも本発明の利点の一つで
ある。

これらの関係をまとめて示すのが第６図のグラフである
。

定常鋳造時には鋳造速度は一定であり、それによってピ
ンチロール圧下時の未凝固率を一定に確保でき、一方、
最終鋳片の鋳込みが完了してからの非定常鋳造時には、
図中実線のグラフで示すように、鋳造速度を増大させピ
ンチロール圧下点ての一定の未凝固率の確保を回ってい
る。

次に、本発明をその実施例によってさらに詳細に説明す
る。

実施例 鋼組成（Ｃ＝０．２０％、ＦＩｎ　＝　０．８０％、５
ｉ＝０．２０％、Ｐ　＝０．０２０％・Ｓ　＝０．０１
０％）の普通炭素鋼を使用し、第１表にまとめて示す条
件によって一連の連続鋳造試験を行い、連続鋳造ブルー
ムを得た。それについて鋳片キャビティ長さ減少効果お
よび製品厚中心部不良率減少効果を評価した。

本発明例と従来法とはピンチロール設定位置は同じであ
るが、その圧下刃を変更した。本発明例にあっては未凝
固率１０％に制御した位置に対応して設置されていた一
連のピンチロールに圧下を加え、上向きの溶鋼流を生じ
させた。

鋳片キャビティ長さ減少効果および製品厚中心部不良率
減少効果の試験結果は、第７図および第８図にグラフで
まとめて示す。これらは２０回の試験の平均値で示すが
、本発明によるそれぞれの減少効果は従来法の２〜６倍
である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、従来の連′Ｉｆ
ｒｔ鋳造装置の構造・配置を何ら変更することなく、単
にピンチロールの圧下量を変更するだけで、従来大きな
ｒＪ１題であった鋳片キャビティ発生が防止できるので
あって、その実用上の意義が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来法による最終鋳片端の略式断面第２図は
、本発明にががる方法の略式説明図；第３図は、本発明
方法による最終鋳片端の略式第４図および第５図は、ピ
ンチロール圧下時の未凝固率と内部割れ発生指数および
製品厚中心部欠陥指数との関係をそれぞれ示すグラフ；
第６図は、一定の未凝固率を確保するための鋳造操作の
説明図；および 第７回および第８図は、本発明の実施例の結果をまとめ
て示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造に際して、断面積割合で未凝固率２．５
   〜１５％の領域において設けられたピンチロールの圧下
   によりピンチロールからモールドに向かう溶融金属の上
   昇流れを生起させることを特徴とする、連続鋳造におけ
   る鋳片内質改善方法。
2. （２）前記ピンチロールが一連のピンチロールのうちの
   少なくとも最先端のものである、特許請求の範囲第１項
   記載の鋳片内質改善方法。