JPH01218738A

JPH01218738A - Ｃｒ含有鋼連続鋳造鋳片の中心部欠陥の防止方法

Info

Publication number: JPH01218738A
Application number: JP4386588A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ikeda; 耕一池田; Yasuo Hitomi; 人見　康雄; Satoru Ura; 浦　知
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPH07121437B2

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、Ｃｒ含有鋼の連続鋳造に際してみられる鋳片
の中心部欠陥の発生防止方法、特にＣｒＭｏ鋼およびＣ
ｒ系ステンレス鋼の連続鋳造に際してみられる鋳片の中
心部欠陥（以下、「キャビティ」とも云う）の抑制技術
に関するものである。

（従来の技術）管材用等のＣｒＭｏ鋼およびＣｒ系ステンレス鋼におい
ては、従来より連続鋳造の段階にて、鋳片の中心部欠陥
、つまり鋳片の中心部のキャビティ生成が激しく、圧延
によって製品としたときの鋼管内面底等の原因となる場
合がある。

かかるキャビティ抑制対策としては、従来、主に次の３
つの方法がとられてきた。

■鋳込速度の低下 ■溶鋼加熱温度の低下 ■電磁攪拌の採用上記３つの方法は、いずれも、凝固組織の改善、すなわ
ち、等軸晶生成促進により中心部へのキャビティの集中
を避け、中心部周囲へ分散生成させることを目的とする
ものである。

しかしながら、上記方法には、以下に示すような問題点
がある。

■に関する問題点としては生産性の低下およびタンデイ
ツシュスライディングノズル閉塞による鋳込中断がある
。

■に関する問題点としてはタンデイツシュスライディン
グノズル閉塞による鋳込中断がある。

■に関する問題点としては改善効果に限界があることで
ある。

このような問題から、従来法における上記■、■、■の
キャビティ抑制対策は、実際の操業への適用に際して限
界が生じてくる。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的はＣｒ含有鋼の連続鋳造時にみられる鋳片
の中心部欠陥を効果的に防止する方法を提供することで
ある。

本発明のさらに具体的目的は、Ｃｒ５％以上含有するＣ
ｒＭｏ鋼およびＣｒ系ステンレス鋼等のＣｒ含有鋼の連
続鋳造時にみられる鋳片の中心部欠陥を防止する方法を
提供することである。　　　　□（課題を解決するため
の手段）連続鋳造片におけるキャビティ生成は、従来より第１図
に示すような機構によると考えられている。

すなわち、鋳型に注入された溶鋼１はメニスカス２の部
分から凝固を開始し、凝固シヱル３が鋳型壁から成長し
、中心部に向かう。固相線４と液相線５との間にはデン
ドライト相６が成長している。この領域は固液共存域で
ある。完全固相において凝固収縮により生成した鋳片中
心部の凝固収縮孔へ、本来給湯されるべき溶鋼が、固液
共存域の存在により給湯を阻害され、その結果、収縮孔
が残存しキャビティ７が生成するものと考えられる。従
って、キャビティ生成は、給湯を阻害する固液共存域、
すなわち第１図の模式図に示す凝固区間距離（Δｆ）が
長くなるほど、激しくなる傾向がある。

ところで、その凝固区間距離Δｆは、溶質元素の偏析を
考慮した凝固解析により求めることができる。計算結果
を第２図にグラフで示す。対象鋼種および解析を実施す
るにあたり想定した鋳込条件を第１表ないし第３表に、
まとめて示す。

このようにして得られた凝固区間距離ΔｆとＣ量との関
係をＣｒ系ステンレス鋼である鋼種Ａ−ＣおよびＣｒＭ
ｏｔｉＪＩである鋼種りについてグラフにまとめると第
３図の通りである。これによりＣｒ系ステンレス鋼およ
びＣｒＭｏ鋼においては、この距離はＣｒ含有量によら
ずむしろＣ含有量の増加にしたがい長くなる傾向にある
ことが判明した。

第１表　化学成分　（ｗｔ％）（注）　　＊　　Ｍｏ含有第２表　鋳込条件第３表　水流密度分布（注）　Ｍ／Ｄ：モールド　Ｓニス１）４Ｍ：ミストこのように、高ＣのＣｒ含有鋼であってもある限度以内
にＣ量を制限することによって凝固区間距離を短くする
ことができることが判明したが、具体的のどの程度の凝
固区間であれば実用上十分であるか、換言すればＣ量で
あれば良いかについて、次に検討した。またそのときの
鋳造条件はどのようなものであるかについても検討した
。

そこで、まず凝固区間距離とキャビティ評点との関連に
ついて検討した。ここに、キャビティ評点とは、第４図
に示すように、試片（寸法−４１０ｘ　１５０　ｘ　１
０ｍｍ）として採取したブルーム縦断面のキャビティ開
口率から図示のように０％、２５％、５０％、７５％、
そして１００％と評点化するである。

その結果、第５図に示す凝固区間距離とキャビティ評点
との関係が得られた。凝固区間距離が長くなればキャビ
ティ評点は悪くなる傾向になる。すなわち、キャビティ
を抑制するには、凝固区間距離を短くすることが重要で
あり、Ｃ含有量を低下させることは極めて有効な手段と
なる。

ここでキャビティ開口率（キャビティ評価点Ｐ）は下記
式で表すことができる。

Σｌ。

Ｐ　　＝　−ｘｌＯＯ（％）　　・・・（１）１　：１
番目のキャビティ長さ（ｍｍ）Ｌ　：　測定した鋳片の
鋳込方向の長さ（ｍｍ）これらの関係について定量的に
考察すると、第５図からも分かるように、まず、凝固区
間距離とキャビティ評点との関係からは、凝固区間距離
Δｆが、 Δｆ≦５．５（ｍ）　　・・・（２）のときキャビティ評点≦２０％となり製品の品質が良好
であることが分かる。

次に、鋳込条件と凝固区間距離との関係についてみると
、第６図に示すように、鋳込速度を上げても４１０ｍｕ
＋　ｔのブルーム厚の凝固区間距離Δｆは例えばＣ，、
＝０．０７％とする鋼種Ｃについては、鋳込速度を０．
４５ｍ／ｍｉｎと上昇させてもΔｆが５．５ｍを超える
ことはない。また、第６図に示すように、鋳込み速度を
制限することにより、凝固区間距離Δｆ、換言すればキ
ャビティ評点は上昇する。さらにこのキャビティ評点ブ
ルーム厚にも依存する。

このように、鋳込速度およびブルーム厚の減少は、凝固
区間距離短縮に有効であり、ひいては、キャビティ抑制
には有効となる。

このように、発明者らは、鋳造条件の中で、Ｃ含有量、
鋳込速度、およびブルーム厚さをある一定の条件によっ
て制限することにより、キャビティを効果的に抑制でき
ることを知見して本発明を完成した。なお、上記ブルー
ム厚さは鋳型厚さに相関する。

ここに、本発明は、５重量％以上のＣｒを含有するＣｒ
含有鋼を連続鋳造するに際し、下記の式で表わされる条
件下で連続鋳造することを特徴とするＣｒ含有鋼連続鋳
造鋳片の中心部欠陥の防止方法である。

ｖｃ５．５≧（１２，６４Ｃｏ　＋２１．７６θ２−ｉ、３
’ｉ）　　ｘ　−・−＋３１０．３ここで、ＣＯ：鋼炭素量（％） θ：連連続鋳造型型厚ｍ）ｖｃ：鋳込み速度（ｍ／ｍｉｎ）無欠陥連続鋳造片を製造するには、すでに述べたように
、鋳込速度を可能な限り低下させる必要があるが、これ
には前記問題点のため限界がある。

しかし、本発明による（３）式に示されるようにＣ含有
量を減少させることにより、鋳込速度を低下させること
なく中心部無欠陥連続鋳片を製造することが可能であり
、むしろ更に鋳込速度を上昇させることもできるのであ
り、本発明の意義は大きい。

（作用）次に、本発明をさらに具体的に説明する。

本発明の適用鋼種はＣｒ含有量が５重量％以上のものに
制限するが、これはＣｒ量が５％未満では連続鋳造時の
キャビティ発生が問題にならず、その理由はＳ含有量が
特に高い場合を除き、溶鋼の粘度、硬さ等の性質に由来
するからである。その他適用鋼種については制限はない
が、代表例を示せばＪｒ’Ｓ　５ＴＰＡ、　５ＵＳ４２
０Ｊ１等のＣｒＭｏ鋼およびＣｒ含有ステンレス鋼、つ
まりフェライト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼
である。オーステナイト系の場合にもＣｒ含有量が５％
以上であれば適用可能であるが、−ｇにオーステナイト
系の場合にはもともとＣ量はかなり低いためキャビティ
発生がそれほど問題にならない。

かかる観点からは、本発明の好適態様にあっては本来高
Ｃ含有を必要とする鋼種に制限されるのであり、一方、
本発明によりＣ：含有量を（３）式の範囲内に制限され
た後は、Ｃ低域に伴う強度低下を防くため、Ｎｂ、　Ｖ
　、　Ｔｉ、　Ｂ等の合金元素の添加等の手段によって
そのような低Ｃ化を補償するのが好ましい。

本発明の好適態様にあってその対象とする鋼組成は次の
通りである。

ｃ　：　ｏ、ｓｏ％以下、　　Ｓｉ　：０．０１〜１．
００％、Ｍｎ：　０．０１〜１．５０％、Ｐ　：０．０
４％以下、Ｓ　：　０．０３％以下、　　Ｃｒ：５％以
上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物。

上記鋼組成にはＭｏ：０．０１〜３．００％含有されて
もよいが、その場合、Ｃ：　０．３０％以下とする。

さらに、Ｍｏを含有しない場合および含有する場合を含
めて、本発明の対象とする鋼組成は、さらに、Ｎｂ：０
．０１〜０．２０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、Ｔｉ
　：０．０１〜０．２０％、およびＢ　：Ｑ、００１５
〜０．００８０％の１種または２種以上を含有してもよ
い。

このように各組成を限定′した理由は次の通りである。

Ｃ：０．８０　％・以下：Ｃ含有量は中心部欠陥除去という観点からは可及的に少
ないほうがよいが、しかしある程度の機械的特性を確保
するには必要であり、本発明にあっては０．８０％以下
に制限する。

Ｓｉ：Ｏ’、０１〜１．００％：Ｓｉは脱酸材として添加されるのであって、また一部高
温強度を改善するためにも添加されるのであって、した
がって、本発明において広い範囲の添加が許容される。

Ｍｎ：　０．０１〜１．５０％ニ一般には強度、靭性改善に添加されるのであるが、本発
明にあっては０，０１〜１．５０％という広い範囲で添
加されても特にキャビティ評価には直接関係しない。

Ｃｒ：　５％以上：連続鋳造に際しての中心部欠陥は特にＣｒ５％以上の鋼
においてよく見られるのであって、したがって、それら
の解消を目的とする本発明にあってはその対象鋼のＣｒ
含有量を５％以上に制限するのである。

Ｐ　：０；Ｏ’４”％以下、Ｓ　：’０．０３％以下：
これらは一般には不純物として存在するのであって、そ
れぞれ０．０４％以下、０．０３％以下に制限する。

Ｍｏ：０．０１〜３．００％：Ｍｏは、Ｃｒｌｊｌ本来の特徴である高温特性をさらに
一層改善するために添加されるのであって、高温強度、
靭゛性の改善効果がみられる。Ｍｏ添加が見られる場合
には、Ｃ量低減による機械的特性の劣化も少ないため、
Ｃ含有量の上限を０．３０％以下とすることができる。

Ｎｂ、　Ｖ　、　Ｔｉ、　Ｂ：さらに、Ｍｏを含有しない場合および含有する場合を含
めて、本発明の対象とする鋼組成は、さらに、Ｎｂ：０
．０１〜０．２０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、Ｔｉ
：０．０１〜０．２０％、およびＢ　：０．００１５〜
０．００８０％の１種または２種以上を含有してもよい
が、これはＣ含有量の低下に伴う機械的特性の低減を補
償するために必要に応゛じ添加することができる。

その他、本発明の対象となる鋼はときによってはその特
定用途に応じてＮｉ、　Ｃｕ、　Ｗ、　Ｚｒなどの追加
元素を添加されることがあるが、そのようなものであっ
ても本発明にかかる連続鋳造条件に従う限り、本発明に
範囲内にあることは明らかであろう。

本発明において、連続鋳造操作それ自体は何ら制限はさ
れず、例えば従来のものをそのまま使用すればよい。ま
た、キャビティ防止に当たっては、他の防止対策ととも
に本発明の方法を採用してもよい。

前述のように、本発明にあっては、特定式に従って連続
鋳造条件を設定、制御するのであるが、その場合の制御
式は下記式（４）のように記述される。

これは一連の試験結果にもとすいて実験的に求めたもの
である。

すなわち、凝固区間距離へｆを（Ｃ）含有量および鋳込
条件（鋳込速度、連続鋳造鋳型厚）の関数として表すと
下記（４）式となる。

ｃＣｏ：（Ｃ）含有量に）、θ：鋳型厚（ｍ）、ｖｃ：　
　鋳込み速度（ｍ／ｍ１ｎ）すなわち、上記（４）式より求める凝固区間距離Δｆが
（１）の関係を満たすような（Ｃ）含有量および鋳込条
件がキャビティ制御に必要である。

なお、上記鋳型厚（θ）は鋳型内鋳込空間横断面の短辺
側の長さをいうのであって、鋳片の短辺長さに同じであ
る。一般にスラブでは１５０〜２５０ｍｍ　。

ブルームでは３００〜５００開の範囲内である。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

（実施例）慣用の連続鋳造設備（ブルーム厚４１０ｍｍ）で、第４
表に示す基本組成を有する一連のＣｒＭｏ鋼およびＣｒ
系ステンレス鋼を、鋳込速度、Ｃ含有量を適宜噴０変化させた一連の連続鋳造条件下で鋳造した。そして、
それぞれのキャビティ発生状況を調査した。

鋳込み条件は第５表にまとめて示す。

第４表　化学成分　（ｗｔ％）第５表　鋳込み条件結果を第７図にグラフで示す。製品にて品質が良好とな
るキャビティ評点２０％以下を達成することのできる上
限の鋳込速度は、連続鋳造鋳型厚に応じてＣ含有量を減
少させることにより、さらに上昇させることができた。

なお、第７図において第５表に示す鋳込み条件下で（３
）式は下記の式で表される。

１２．６４ｃｏ　　＋　２．３０８

【図面の簡単な説明】

第１図は、キャビティ生成機構を示す模式図；第２図は
、凝固区間距離Δｆの算出結果を示すグラフ；第３図は、凝固区間距離とＣ含有量との関係を示すグラ
フ；第４図は、キャビティ評点の評価の説明図；第５図は、
キャビティ評点と凝固区間距離との関係を示すグラフ：第６図は、鋳込み速度と凝固区間距離との関係を示すグ
ラフ；および第７図は、本発明における実施例の結果を示すグラフで
ある。１：溶鋼　　　　　２：　メニスカス３：凝固シェル　　４：　固相線５：液相線　　　　６：　デンドライト７：キャビティ

Claims

【特許請求の範囲】（１）５重量％以上のＣｒを含有するＣｒ含有鋼を連続
鋳造するに際し、下記の式で表わされる条件下で連続鋳
造することを特徴とするＣｒ含有鋼連続鋳造鋳片の中心
部欠陥の防止方法。５．５≧（１２．６４Ｃｏ＋２１．７６θ＾２−１．３
５）×Ｖｃ／０．３ここで、Ｃｏ：鋼炭素量（％） θ：連続鋳造鋳型厚（ｍ）Ｖｃ：鋳込み速度（ｍ／ｍｉｎ）（２）前記Ｃｒ含有鋼が下記鋼組成を有する請求項（１
）記載の方法。重量％で、Ｃ：０．８０％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍ
ｎ：０．０１〜１．５０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｃｒ：５％以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物。（３）前記Ｃｒ含有鋼が下記鋼組成を有する請求項（１
）記載の方法。重量％で、Ｃ：０．３０％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍ
ｎ：０．０１〜１．５０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｃｒ：５％以上、Ｍｏ：０．０１〜３．００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物。（４）前記Ｃｒ含有鋼が下記鋼組成を有する請求項（１
）記載の方法。重量％で、Ｃ：０．８０％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍ
ｎ：０．０１〜１．５０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｃｒ：５％以上、さらに、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％、Ｖ：０．０１〜
０．２０％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、およびＢ：
０．００１５〜０．００８０％の１種または２種以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物。（５）前記Ｃｒ含有鋼が下記鋼組成を有する請求項（１
）記載の方法。重量％で、Ｃ：０．３０％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍ
ｎ：０．０１〜１．５０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｃｒ：５％以上、Ｍｏ：０．０１〜３．００％、さらに、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％、Ｖ：０．０１〜
０．２０％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、およびＢ：
０．００１５〜０．００８０％の１種または２種以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物。