JPH01180762A - 品質に優れた丸鋳片の連続鋳造方法 - 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、丸鋳片の連続鋳造方法に関し、とくに適切な
撹拌力の電磁撹拌を適用することににより中心偏析、鋳
片内介在物、表皮上気泡を解消し、健全な丸鋳片を製造
する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 連続鋳片の中心偏析軽減法としては、溶鋼過熱度の低下
、鋳型への冷却材の添加、鋳片への超音波の印加、電磁
撹拌などがあるが、このなかで鋳型内および鋳型直下で
の！磁撹拌は実用上の欠点が少なく、また等輪島化に効
果があって中心偏析の軽減に有効であり、一般に普及し
ている。

しかしながら、鋳片品質は電磁撹拌強度によって左右さ
れるという問題点がある。

電磁撹拌によって左右される鋳片品質は大別して以下の
三つである。

■　鋳片中心偏析、■　鋳片内介在物、■　表皮上気泡
。

とくに、小径断面である丸鋳片は、製品形状に近いため
、鋳片の中心偏析に関しては長時間の拡散焼鈍によって
偏析元素を拡散することが困難であり、介在物、表皮上
気泡に間しては小径断面、高速鋳造のため鋳片内からの
浮上分離が困難となる。

以上のような丸鋳片品質と鋳型的電磁撹拌強度の関係に
ついて以下に詳しく述べる。

中心偏析は、電磁撹拌強度の増加に伴い減少する。この
理由は、電磁撹拌による微細等輪島の増大によって、鋳
片軸心部の偏析を分散させるためと考えられる。しかし
、撹拌強度の増大は、流動によって生じる負偏析の増大
を促がす、二〇負偏析は製品段階で焼き入れを行なうよ
うな鋼種では、負偏析の領域の焼き入れ性が低下し、十
分な表面硬度が得られず問題である。

鋳片的介在物は、鋳造する綱の清浄性で決まるものであ
るが、電磁撹拌を過度に印加すると、メニスカス部の回
転流によってモールドパウダーの巻き込みが生じ鋼の清
浄性が失われる。

つぎに鋳片表皮下気泡について説明する０通常、連鋳鋳
造されるアルミキルド鋼などにおいては、タンダイッシ
ェ〜モールド間の浸漬ノズルを介して鋳造される。この
浸漬ノズルは、アルミナなどの高融点酸化物などの付着
堆積による詰り防止を目的で外部から不活性ガスが吹込
まれている。浸漬ノズルから吹き込まれた不活性ガスは
、モールド内に取り込まれ、浮上の際、鋳片にトラップ
されて気泡として残る。この気泡が鋳片表皮下に残存す
ると、圧延時に表面疵となる。電磁撹拌は、表皮上気泡
に対し有効に作用し、溶鋼の流動によって鋳片の凝固界
面にトラップされた気泡を洗浄する効果がある。この効
果は、気泡の浮上面積の小さい、換言すれば丸鋳片のよ
うな小径断面鋳片に対して大きく作用する０以上まとめ
ると、凝固初期に鋳型内電磁撹拌に代表される撹拌を行
なわないか、もしくは撹拌強度が小さいと中心偏析の悪
化、表皮上気泡の増大が生じ、逆に撹拌強度が強すぎる
と負偏析の増大、モールドパウダーの巻き込みによる介
在物の増加をもたらす。

丸鋳片のような円形断面をもつ鋳片は、角鋳片よりも溶
鋼が回転しやすく、撹拌強度Ｇ影響が強く現われる。し
たかっ・て丸鋳片撹拌強度のコントロールはより厳密に
する必要が多くの実験または調査により判明した。すな
わち、角鋳片の電磁撹拌条件を目安として丸鋳片に適用
することは勿論できず、また丸鋳片に対する電磁撹拌条
件の一部が公知であっても、目標品質鋳片を鋳造するた
めの撹拌好適条件を探し当てるにはかなりの困難がある
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、丸鋳片の連続鋳造方法の際の従来の電磁撹拌
方法によると中心偏析、鋳片的介在物、表皮上気泡の発
生が撹拌強度に依って左右されるという欠点があったの
で、この欠点を克服し健全な丸鋳片を製造できる丸鋳片
の連続鋳造方法を提供するためになされたものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、電磁撹拌における適切な撹拌強度と丸鋳
片品質との関係について鋭意研究を重ねた結果、ある適
切な範囲の撹拌強度の場合に品質の優れた丸鋳片を製造
できるとの知見を得、この知見にもとづいて本発明をな
すに至った。

本発明は、丸鋳片の連続鋳造装置の鋳型および鋳型直下
に配置する電磁撹拌装置によって鋳型内の溶鋼を円周方
向に撹拌する方法において、電磁撹拌による撹拌力指数
（１３７）を５００Ｇａｕｓｓ　・ＨｚＩ／雰以上、８
００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ１／２未満に制御することを特徴
とする品質に優れた丸鋳片の連続鋳造方法である。

〈作　　　用〉 本発明は、小径断面である丸鋳片の凝固初期領域に対し
電磁撹拌を適用し、溶鋼撹拌によるの中心偏析を低減せ
しめる微細等輪島の生成、■鋳片表皮上気泡の洗浄、■
モールドパウダー巻きこみ防止を達成するものである０
本発明の電磁撹拌の条件決定は、溶鋼に働く電磁力Ｂ”
ｆ（Ｂ　：磁束密度（Ｇａｕｓｓ）、　ｆ　：周波数（
Ｈｚ）　）に比例し、これによって生じる溶鋼の流速は
電磁撹拌力指数ＢＲ（以下ＢＪと略す）に比例するとの
考えからＢＪを用いた。

１７５ｍｏ＋φ＋　２０７ｍｍφの鋳型にＣ：Ｏ，Ｓ重
量％（以下％と略す）を含有する硬詞線用素材に鋳型内
および鋳型直下電磁撹拌をそれぞれ印加し、さらに各電
磁撹拌のＢｄを変更して印加した時の鋳片中心偏析率、
表面部焼き入れ性指数および鋳片上面側等輪具率と８４
との関係を第１図に示した。Ｂｄの増加に伴ない、上面
側等輪具率の増加、中心偏析率の低減が認められる。換
言すれば上面側等軸晶率の増加は、中心偏析率の減少に
効果があることが認められた。調査を行なったサンプル
と同一条件の鋳造を行った素材を５．５ｍφまで圧延し
、さらに４ｍφまで伸線した結果、中心偏析率１．１５
以上で伸線時中心偏析に起因したカッピー断線が生じた
。つまり、ＢＪｆが４００Ｇａｕｓｓ　−Ｈｚ””以上
の電磁撹拌条件で中心偏析が問題とならない製品を得る
ことができる。

また、鋳片表層部員偏析領域から採取したサンプルの焼
き入れ性はＢｄが１０００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ””以上で
急激に低下し、つまり焼き入れ性指数３以下では負傷・
析が製品段階で悪影響を及ぼすことが認められた。

ＢＪと鋳片介在物量との関係を第２図に示す。

また同図中に、鋳片表皮下４ＩＩＩＩ１以内に現われた
直径５００．ｃｒｍ以上の気泡個数とＢＪとの関係をも
示した。

これより、介在物指数はＢＲが８００Ｇａｕｓｓ・Ｈｚ
　ｌ／　ｚ以上で急激に増加したが、増加した介在物の
大部分はモールドパウダーであった。なお、ここでの介
在物指数は、スライム抽出により採取した介在物の数、
大きさを指数化したものである。

さらに、スライム抽出を行ったサンプルと同一の条件で
鋳造した丸鋳片を５０φまで圧延し、超音波探傷試験し
た結果、介在物指数２以上では、欠陥波として多発した
。つまり、Ｂｄが８００以上で欠陥が多発することが確
認され、その原因はモールドパウダーの巻き込みである
ことが判った。

一方、圧延疵の原因となる鋳片表皮下４ｍ以内における
５００／／ｍ以上の気泡は、ＢＪが５００Ｇａｕｓｓ・
Ｈｚ　ｌ　／　１以上でほぼ皆無となる。

以上の結果をまとめると、■中心偏析低域に必要なり４
は４００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ””以上、０表層部負偏析抑
制に必要なりＪｒは１０００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ１／２未
満、■モールドパウダー巻込み抑制に必要なり４は８０
０Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ１／２未満、■鋳片表皮下４ｍ以内
の気泡減少に必要なりａは５００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ””
以上である。

したがって、健全な丸鋳片を得るための電磁撹拌適正条
件は、ＢＪが５００Ｇａｕｓｓ　−Ｈｚ””以上、８０
０Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ１／２未満である。

〈実施例〉 硬鋼線用素材（Ｃ：０．８０％、　、Ｓｉ　：　０．２
５％＋Ｍｎ：０．７０％、　　Ｐ　：　０．０１０％、
　　Ｓ　：　０．０１０％、　Ａｆｆｉ　：０．０２３
％）を２．７ｍ／＋ｗｉｎで１７５鴫φの丸鋳片に鋳造
し、鋳片の等輪具率、中心偏析を調査する一方、５．５
ｍφまで圧延し、さらに４ｍφに伸線した。またシーム
レス鋼管用素材（Ｃ：０．４７％、　Ｓｔ　：　０．０
３０％。

Ｍｎ　：　０．９３％、　　Ｐ　：　０．０２０％、　
　Ｓ　：０．０１０％、Ａ２：０．０２５％）を鋳造速
度２．０ｍ／ｗｉｎで２０７ａｍφの丸鋳片に鋳造し、
鋳片介在物量 を調査する一方、外径１１５■φ、厚み８１ｍのシーム
レス管を製造した。なお、両鋼種の鋳造時に１７５ｍ＋
＋＋φ丸捧の場・合は丸棒内に、２０７　ａｎ−丸棒の
場合は鋳型直下に電磁撹拌装置を設置し、撹拌力指数１
１３／］を種々変更させた。第１表に両鋼種の鋳造条件
、鋳造結果、伸線結果および造管結果を示す。

Ｂｄの増加に伴い中心偏析は低下し、中心偏析に起因す
るカッピー断線はＢＪｒ５３０以上で０であった。一方
、２０７ｍφでは、Ｂ　Ｊｒ　７９０Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ
””以下では介在物個数は１以下であり、鋳片のＵＴ欠
陥発生も軽微であった。また、シームレスパイプにおい
ては、鋳片表層部の気泡に起因する外面かぶれ発生率は
Ｂ　（ｆ　６００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ””以上で皆無であ
った。

先行技術（例えば特開昭４９−１２３４３９号公報）の
丸鋳片の電磁撹拌では溶鋼に０．４〜１．２１１／ｓｅ
ｃの速度で撹拌している。そこで今回１７５■φで鋳造
した丸鋳片の流速をデンドライトの傾斜角から求めたと
ころ０．４ｍ１ｓｅｃの流速を得るには１２００Ｇａｕ
ｓｓ　・Ｈ２Ｉ／Ｉの撹拌力が必要であることが分った
。つまり第２図中の※印で示すようにかなりのパウダー
巻き込みを生じ介在物指数値の大きい領域であった。す
なわち、中心偏析、鋳片表皮下の気泡欠陥を防止するた
めになされる強撹拌技術からは本発明のような弱撹拌に
好適条件が潜在していることには考え及ばない。

〈発明の効果〉 小断面である丸連鋳々片の凝固初期において電磁撹拌を
適用する際、撹拌力指数Ｂ４を５００Ｇａｕｓｓ、　Ｈ
ｚ　ｌ　／　１以上、８００Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ１／２未
満に制御することによって、中心偏析、鋳片内介在物お
よび表皮上気泡の少ない健全な綿棒用、シームレス用素
材である丸鋳片の供給を可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は、撹拌力指数ＢＪｒと中心偏析、焼入れ性指数
および上面側等輪具率との関係を示すグラフ、第２図は
、ＢＪと介在物指数との関係を示すグラフである。 特許出願人　　　　川崎製鉄株式会社 第１図 撹拌力指数Ｂ／　　（Ｇａｕｓｓ　・Ｈｚ”り第２図 ＢＪｒ（Ｇａｕｓｓ−Ｈｚ”す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 丸鋳片の連続鋳造装置の鋳型および鋳型直下に配置する
   電磁撹拌装置によって鋳型内の溶鋼を円周方向に撹拌す
   る方法において、電磁撹拌による撹拌力指数（Ｂ√ｆ）
   を５００Ｇａｕｓｓ・Ｈｚ＾１＾／＾２以上、８００Ｇ
   ａｕｓｓ・Ｈｚ＾１＾／＾２未満に制御することを特徴
   とする品質に優れた丸鋳片の連続鋳造方法。