JPH01228644A - 含Ｎｉ鋼の連続鋳造における表面割れ防止方法 - 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 本発明は含Ｎｉ低温用鋼の連続鋳造における表面割れ防
止方法に関するものである。

従来の技術 連続鋳造は、鉄鋼製造工程における造塊〜分塊工程の省
略に伴う歩留り向上、省エネルギー、省力化等をもたら
し、その適用分野は、板厚等の物理的制限を除けば、は
ぼ１００％となりつつある。

９％Ｎｉ鋼に代表される一連の低温用Ｎｉ鋼（５〜１０
％Ｎｉ）に対してもこの連続鋳造化が図られてきた。

しかしながら、これら５〜１０％Ｎｉを含有する鋼は、
一般の低合金鋼に比べて、６００〜９００℃における靭
性が著しく弱く（脆性を示し）また、組織変態に伴う寸
法変化が大きいことから、割れ感受性が高い鋼種であり
、連続鋳造時に鋳片の表面割れや表面直下（表皮下）割
れが生じやすく１次工程の圧延の前に精整手入れを行う
工程が必要となり、連続鋳造化のメリットを充分に享受
できていない。

連続鋳造におけるこれらの割れを引き起こす物理的原因
としては、（１）冷却帯における鋳片支持ロール間での
冷却水による冷却の際に、鋳片の幅方向の温度不均一に
よって生じる熱応力や、　（２）ロール間で鋳片が溶鋼
の静圧によってふくれることによる（バルジング）応力
、また（３）弯曲型のＪ！ｕ続鋳造において、０片を弯
曲部から水平部に曲げ戻す際の矯正点における機械的な
引っ張り応力（矯正歪み）等が挙げられる。

そこで、従来から、これら含旧鋼の連続鋳造時の表面割
れ発生を抑制、防止する対策として、そもそも材料の靭
性を高めるという点から、ＣａやＴｉを添加する方法（
特開昭５７−２８１４１）等が報告されている。しかし
、これら材料の靭性を高める不純物元素の除去やＷＬ＠
元素の添加は鋳造前段階の精錬工程で付加的な工程を必
要とし、そのための温度補償や精錬材、合金等精錬コス
トの増加につながっている。

一方、特殊な微量元素等の添加は行わずに表面割れを抑
制するために、冷却帯での冷却水量を落とし、かつ冷却
スプレーの形状を水量密度が均一となるオーバルタイプ
ノズルを用いる（鉄と鋼、８７（１９８０）、Ｓ−７３
８）、ないしは気水ノズルを用いて鋳片温度の均一化を
図る方法や、また弯曲型連鋳機においては、先述の矯正
点を鋳片が通過する際の鋳片表面温度を靭性か弱い温度
領域にかからぬよう高温側に回避するために二次冷却帯
において９５０℃以下の領域を２０℃／分以下の冷却速
度で冷却する暖冷の冷却パターンをとる方法（特開昭５
７−３２８Ｅ１２）といった鋳造条件側の改善が報告さ
れている。

発Ｉ５１が解決しようとする課題 以」二述べた各種の対策により、含Ｎ１Ｗ４の連続鋳造
時の表面割れは大幅に改善されてはきたが、実際の連続
鋳造過程においては、例えば弯曲連鋳機の矯正点を高温
で通過させるために、緩冷却パターンを採用しても、鋳
片幅方向エツジ部は、センタ一部に比べると鋳片内部か
らの復熱が少なく、かつ放熱しやすいために、表面を靭
性の弱い温度以上に常に安定に確保することが難しいと
いう問題点が残っていた。

未発Ｉｌ＋は上述のような問題点に鑑み、研究を進めて
きた結果見出されたもので、その目的とするところは、
含Ｎｉ鋼の連続鋳造に際して、鋳片表面の温度履歴を制
御することにより、従来靭性が低下すると言われてきた
温度領域においても、靭性を向」−させ、表面割れや表
面下割れの発生を軽減せしめ、次工程圧延前の鋳片手入
れ工程を緩和、省略することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、特殊な微量元素を添加することなく、旧含有
鋼をｉ統鋳造する際に、鋳片表面温度の熱履歴を制御す
ることにより、表面割れや表面下割れを抑制する方法を
提供するものであり、その方法はＸｉを５〜１０％含有
する低温用鋼の連続鋳造において、鋳片表面温度が１１
５０℃から９５０℃の領域において、鋳片表面の冷却速
度を２０℃／分以下とすることを特徴とするものである
。

作用 以下、本発明を図面に基づき、詳細に説明する。

連続鋳造における表面割れの発生は、熱間延性（靭性）
の低下によるものであることは一般的に知られたところ
である０表面割れが生じた場合、その鋳片は次工程圧延
前に表面の手入れを施す必要があるが、この表面手入れ
率と熱間延性の関係についてはこれまでにも報告があり
、高温引っ張り試験で得られる断面の収縮率を表す絞り
値（ＲＡ）が８０％以上であれば１手入れが非常に低減
するといわれている。

そこで、第１図に示すような連続鋳造の鋳片表面が受け
ると考えられる熱履歴の中で、冷却速度の影響をシミュ
レートした高温引っ張り試験を行った。この試験に供し
た材料の成分は第１表に示すものである。また、この６
００〜８００℃の温度領域で靭性が低下する現象は、歪
み速度が非常に遅い場合に著しいことが報告されている
ため、歪み速度としては１Ｘ１０−３／秒という遅いも
ので試験を行った。

第１表　　（％） この試験で得られた引っ張り温度と絞り値（ＲＡ）の関
係を第２図に示す、第２図において、冷却速度が大きい
場合には、従来から報告されているように、　　ｅｏｏ
〜８００℃の温度領域で靭性の低下が見られるが、冷却
速度を小さくしていくと徐々に延性が回復している。第
２図をもとに、　８００”０で引っ張り試験を行った際
の１３００℃から８００℃までの冷却速度と絞り値（Ｒ
Ａ）の関係を第３図に示す、第３図から、冷却速度２０
℃／分以下であれば、最も靭性低下が見られる８００℃
の温度における絞り値（ＲＡ）が６０％以上に確保でき
ることがわかった。

この冷却速度を小さくすることにより延性が回復する機
構としては、従来この含Ｎｉ鋼が６００〜９００℃の温
度領域で靭性の低下を示す原因として報告されてきた、
■初晶のオーステナイト相の粒内変形が生じにくくなり
粒界すべり変形が生じる、■硫化物や酸化物、窒化物等
の析出物が粒界に存在すると、ボイドの核発生場所とな
り変形を助長する、■オーステナイトからフェライトへ
の相変態時に、初期オーステナイトの粒界に沿って生成
する変形応力の小さい初析フェライトに変形応力が集中
する１等の諸説に対して、靭性低下温度領域よりも高温
側での熱履歴が大きく影響していることから、冷却速度
を小さくすることにより当初粒界に存在していた析出物
が成長し、もはや粒界のみには存在しえない状態ニ戸、
ているためと推定される。

よって、例えば弯曲連鋳機で含ＮｉｗＩを鋳造する場合
に、従来報告されている矯正点を通過する際の鋳片表面
温度を靭性が低下する温度領域よりも高温側に回避する
方法に対して１本発明である鋳片表面温度が１１５０℃
から９５０℃の領域での鋳片表面の冷却速度を２０℃／
分以下とすれば、従来法で割れの発生があった鋳片表面
温度で矯正点を通過しても表面割れの発生を軽減、抑制
できることになる。

試験結果に基づけば鋳片表面温度が１３００℃以下の領
域で２０℃／分以下の冷却速度をとることが理想的であ
るが、一般の連続鋳造機においては、水冷鋳型による一
次冷却帯を通過し、冷却水により鋳片が直接冷却される
。いわゆる二次冷却帯が始まる際の鋳片表面温度は、鋳
造速度や水冷鋳型の冷却能力にもよるが１２００℃程度
であり、鋳型直下で急激に冷却速度を低下させることは
操業の安定性にも欠ける。よって少なくとも１１５０℃
以下での領域の鋳片表面の冷却速度を２０℃／分以下に
維持しなければならない。

また、弯曲連鋳機の矯正点を鋳片が通過する際の表面温
度を高く設定することが好ましいのは特開昭５７−３２
８８２で提案されている通りであるが、特開昭５７−３
２８６２の条件において鋳片センタ一部に較べて放熱の
大きい鋳片幅方向エツジ部の温度を９５０℃以上に高く
保つことは難しく、ここに本発明は有効に作用する。す
なわち、９５０℃以上の高温を安定に確保できない部分
について、靭性の低下が生じ始める９５０℃までの冷却
速度を２０℃／分以下に維持することが極めて重要とな
る。

ここで、鋳片表面温度が１１５０℃から３５０℃の領域
での冷却速度を制御する方法としては、種々の連続鋳造
機の冷却能力に適した方法を用いるわけであるが、この
際に冷却水による部分的な冷却は可能な限り避け、例え
ば鋳片幅方向の水量密度は極力均一に保ち温度分布の不
均一を生じないように設定するのが好ましい、また、従
来から鋼の靭性低下に影響をおよぼすことが報告されて
いる、硫黄やりん、窒素等の不純物元素に関して、これ
らの含有量を極力低下することが有効なことは言うまで
もなく、本発明下においても、従来報告されているよう
に、硫黄０．００３％以下、りん０．０１０％以下、窒
素０．００４％以下に高純化を施すことにより、その効
果をより安定に得ることができ好ましいものである。

実施例 溶銑予備処理〜転炉〜二次精錬により溶製した、第２表
に示す９％Ｎｉ鋼を、弯曲半径１０．５＊Ｒ１鋳込み点
から矯正点までの距ｇｌ１７ｍの１し一ドル２ストラン
ドの弯曲型連続鋳造機の片側のストランドで、本発明方
法を用いて鋳造を行った。

第２表　　　（％） 鋳造の条件は以下の通りである。

鋳造速度：　　０．５ｍ／分 冷却方法ニオ−パルタイプスプレーノズル冷却条件：比
水量０．７立／ｋｇ 鋳型から下部、機端までの水量密度を第３表に示す。

第３表 （以下余白） 」−記の条件で鋳造を行った際に、鋳片表面に熱電対を
設置し測定した鋳片表面温度の結果を第４図に示す、こ
の図から、鋳片幅方向センタ一部は、１１５０℃から矯
正点前までの冷却速度がｏ、　ｔ”ｃ／秒（６℃／分）
、矯正点通過時の鋳片表面温度が９８０℃である。一方
、幅方向エツジ部は矯正点通過時の鋳片表面温度が８０
０’Ｏと低下しているが、　１１５０℃から９５０℃ま
での冷却速度は０．３℃／秒（１８℃／分）であった、
この鋳片を、自然放冷後表面から２鵬層切削して表面観
察した結果、健全な表面が得られた。すなわち、エツジ
部はこれまで靭性が低下する温度領域で矯正点を通過し
ているにもかかわらず、１１５０℃から１１５０”０ま
での冷却速度を制御することで表面割れが抑制された。

比較例 り記実施例の鋳造時に、もう一方のストランドで、実施
例と同じ第２表に示す９％Ｎ１鋼を冷却条件をかえて鋳
造を行った。ＦＪ造条件は以下に示す通りである。

鋳造速度：　　１．０ｍ７分 冷却方法ニオ−パルタイプスプレーノズル冷却条件：比
水量１．３文／ｋｇ 第４表に示すように、鋳型下部の水量密度を高めに設定
した。

第４表 （以下余白） 上記の条件で鋳造を行った際に、鋳片表面に熱電対を設
置し測定した鋳片表面温度の結果を第５図に示す、この
図から、矯正点通過時の鋳片表面温度は３００℃を確保
しているが、１１５０℃から９５０℃までの冷却速度は
０．８７℃／秒（４０℃／分）であった。

この鋳片を、自然放冷後表面から２層層切削して表面観
察した結果、鋳片幅方向各所にオーステナイトの粒界に
沿った［Ｉ程の浅い割れが、鋳片表面に観察された。こ
のように、矯正点を通過する際の温度を高温に維持して
も、１１５０”Ｃ！から９５０’０までの間の冷却速度
が２０”Ｃ／分以上であると、割れの発生を完全には抑
制できない。

発明の効果 以上１本発明によれば、Ｎｉを５〜１０％含有する低温
用鋼の連続鋳造において、材料の靭性を向上させるため
に特殊元素を添加することなく、１１５０℃から９５０
℃の領域での鋳片冷却温度を制御することにより、鋳片
の表面割れや表面下割れの発生を効果的に軽減、抑制で
き、これにより次工程での圧延前における鋳片精整手入
れ工程を軽減、省略でき、連続鋳造のメリットを生かし
た含旧低温用鋼の製造を行うことが可使となる効果が得
られた。

尚、実施例は弯曲！！！連続鋳造機での例を示したが、
垂直型連続鋳造機に適用できることは自明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は９％Ｎｉ鋼の高温引っ張り試験を行った際の熱
履歴を示すグラフ、第２図は′９％Ｎｉ鋼の高温引っ張
り試験時の引っ張り温度と絞り値（ＲＡ）の関係におよ
ぼす冷却速度の影響を示したグラフ、第３図は８００℃
における高温引っ張り試験時の冷却速度と絞り値（ＲＡ
）の関係を示したグラフ、第４図、第５図は連続鋳造機
で９％Ｎｉ鋼を鋳造した際の鋳片表面温度を示したグラ
フである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎｉを５〜１０％含有する低温用鋼の連続鋳造において
   、鋳片表面温度が１１５０℃から９５０℃の領域の鋳片
   表面の冷却速度を２０℃／分以下とすることを特徴とす
   る、含Ｎｉ鋼の連続鋳造における表面割れ防止方法。