JPH0215857A - 連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法 - 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） 連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法に関してこの明細
書で述べる技術内容は、とくに連続鋳造にて得られた鋳
片の凝固完了点前の段階で有効な鍛圧加工を施すことに
ついての開発成果を提案するものである。

（従来の技術） 鋼の連鋳４片の中心偏析は、該鋳片の最終凝固域の厚み
中心部でｃ、ｓ、ｐなどの溶鋼成分が濃化して正偏析と
なって現われるもので、とくに厚板製品での板厚方向の
機械的性質の低下や、ラミネーションの発生の原因とな
り、従来の鋳造法においては避は難い品質欠陥の１つで
あった。

中心偏析の生成機構は、連続鋳造で得られた鋳片の凝固
先端部の凝固収縮のほか、凝固シェルのバルジングなど
によって生じる空疎の真空吸引力も加わって、該凝固先
端部に濃化溶鋼を吸込み鋳片の厚み中心部に正偏析とな
って残るものと考えられる。

かかる中心偏析の防止対策として例えば２次冷却帯域に
おける電磁撹拌などが試みられたが、セミミクロ偏析ま
でを軽減するには至っておらずその効果は十分とはいえ
ない。

この他、鋳片の凝固末期に一対のロールを用いて大圧下
を施すインラインリダクション法（鉄と鋼第６０年（１
９７４）第７号８７５〜８８４頁参照）の適用も試みら
れたが、未凝固層の大きい鋳片領域における圧下が不十
分であると、凝固界面に割れが発生し、逆に圧下が十分
である場合には鋳片の厚み中心部に強い負偏析が生じる
等の問題があった。

この点につき特開昭４９−１２７３８号公報では鋳片の
凝固先端部付近でロール対による軽圧下を施し、該部分
の凝固収縮量を圧下により補償する方法が、特開昭５２
−５４６２３号公報では鍛造金型を用いて鋳片の凝固完
了点近傍を大圧下する方法が、さらに特開昭６０−１４
８６５１号公報では鋳片の凝固完了点より前に電磁撹拌
を行うか又は超音波を印加し、鋳片の凝固完了点近傍に
て鍛圧加工を施す方式の連続鋳造手段が、それぞれ提案
されている。

（発明が解決しようとする課題） ところでロールによる軽圧下の場合には、複数対のロー
ルにより数ｍｍ／ｍの圧下を施したとじてもロールピッ
チ間に生じる凝固収縮やバルジングを十分に防止するこ
とができず、また圧下位置が適切でなければ却って中心
偏析が悪化する不利があった。鍛造金型を用いて鋳片の
凝固完了点近傍を大圧下する場合においては、インライ
ンリダクション法の如きロールによる大圧下に比べ、凝
固界面が割れにくく、負偏析も極力回避することが可能
で、セミマクロ偏析まで飛躍的に改善されることが明ら
かになっている。しかしながら未凝固層の大きい鋳片領
域での圧下が不十分であると、凝固界面に割れが発生し
、−逆に圧下が大きすぎると鋳片の中心部に強い負偏析
が生じる不利があり、さらに未凝固層の小さい領域を圧
下してもその効果が得られず最適な圧下条件を模索して
いるのが現状であった。

さらに電磁撹拌と鍛圧加工又は超音波と鍛圧加工を組合
せる手段においては負偏析の軽減に有利な等軸晶率を増
大させることはできるが単に等軸晶率を増大させるだけ
では未凝固厚み、鋳造速度、溶鋼加熱度等の幅広い条件
について負偏析の生成を回避することは非常に困難であ
った。

この発明の目的は、連続鋳造で得られた鋳片を、該鋳片
の凝固完了点近傍で鍛圧加工する場合に生じていた従来
の問題を解消し健全な鋳片を製造するのに有利な連続鍛
圧方法を提案するところにある。

（問題点を解決するための手段） この発明は、連続鋳造用鋳型より引抜いた鋳片をその下
流においで連続的に鍛圧加工するに当り、上記鋳片を金
型にて、 １）　　ｔ≦−（δ−ｏ、ｏ６Ｊ’Ｅ５７璽ｉ）の条件
に従うＣ 周期で圧下する連続鍛圧方法、 ここに、ｔ：圧下周期（ｓｅｃ） δ：圧下量（＋ｎｍ） ｖｃ：鋳造速度（ｍｍ／５ｅｃ） Ｄ：鍛圧前の鋳片厚み（Ｗ）、 ２）　該鋳片の表面に平行な平坦面と、この平坦面に対
しθ≦ｊａｎ　’μの傾斜面を備えた金型にて圧下する
連続鍛圧方法、 ここに、θ：金型の平坦面に対する傾斜角（°）μ：金
型と鋳片との間の摩擦係数 ３）　　ａ≧Ｂ−１，３６Ｄ＋１．６４　Ｅ＝■＋ｏ、
ｔａ２δを満足する平均幅になる金型にて圧下する連続
鍛圧方法、 ここに、ａ：金型の平均幅（ｍＩｌｌ）Ｂ：鍛圧前の鋳
片幅（ｍｍ） δ：圧下量（ｍｍ） Ｄ：鍛圧前の鋳片厚み（ｍｍ） である。

（作　用） 連鋳鋳片の鍛圧時に内部割れを防止するには、凝固界面
に過大な引張歪を発生させるような圧下を行わないこと
であり、具体的には凝固界面に凸状の変形を起こすよう
な形状の金型を用いたり、そのような変形を起こす鍛圧
サイクルを避けることである。まず、連鋳鋳片の長手方
向の断面（以下り断面という）においては、第１図に示
すような鍛圧金型２で圧下する場合に金型２の変曲点Ａ
で凝固界面を押さないこと、すなわち、１つ前の鍛圧時
において鋳片１の凝固先端点０がＡ点のパスライン上へ
の投影点Ａ′より上流側（未凝固側）に来るような圧下
を行う（ＯＡ’＝ｇ≧Ｏ）必要がある。一方連鋳鋳片の
幅方向の断面（以下Ｃ断面という）においては第２図に
示すように、凝固界面に対し全域を平面状金型で押し込
むような、すなわち、凝固界面への圧下刃、変形がほぼ
均等になるような平均幅ａを有する金型で押し込む必要
がある。この発明は金型形状や鍛圧条件を適正範囲に設
定することにより連鋳鋳片の連続鍛圧加工において内部
割れを効果的に防止したものである。

以下内部割れを防止するための具体的な条件をＬ断面と
Ｃ断面に分けて詳細に説明する。

まず、Ｌ断面について、鍛圧時の圧下状況上掲第１図お
よび第３図に示す。内部割れ防止条件は前述のようにＯ
Ａ’＝ｇ≧０のため、第３図では、限界におけるｇ＝０
の場合について示した。鋳片１の未凝固部１ｂは、その
部分の液相部厚み相当分を圧下することにより圧着され
る。いま、金型直下の未凝固厚をｄ、鋳片の軸芯部の固
相率をｆ８゜とすると、液相分相当厚ｄβは平均固相率
がこれを１回の鍛圧により圧下される液相分厚みｄｅに
換算すると、 ここにＯＡ’≧０はｌ、の間にｄｅの鍛圧が必要で、従
って、れの送りピッチにおける１回の鍛圧加工において
は次の関係が成立する。

！。

ｌｃ ２ｂ ｖｃ （１）式を代入すると 一方、鋳片１に与える１回の鍛圧量δｅは、金型１の傾
斜面にふける角度をθとすると、δｅ＝２−　ｊ！ｃ−
ｔａｎ　θ＝２４ｅ　ｔ−ｔａｎθ　・（４）ここに、 δ：鋳片の全圧下！（ｍｍ） ｖｃ：鋳造速度（ｍｍ／５ｅｃ） ｔ：鍛圧周期（ｌサイクルの時間（ｓｅｅ）　）ｌａ：
圧下蛍δに対応する金型傾斜面のし方向接触長さ（ｍａ
ｄ） 、５ｃ：　ｌｌｔ圧１サイクルの送りピッチ（ｍｍ）Ｒ
ｂ：　　（ｊ！−１ｅ）（＋ｎｍ） 内部割れを防止するには、前述のように次の鍛圧開始時
凝固先端点０がＡ′より未凝固側にある必要があること
から、圧下終了点において、凝固先端点０′はＡ′より
少なくともれだけ前方にくる必要がある。すなわち、１
回分の鍛圧量δｅによって１！。前方の未凝固部液相厚
みｄｅを圧着させることが内部割れ防止の条件となる。

δｅ≧ｄｅ　　　　　　　　　・・・（５）（５）式に
（３）、（４）式を代入し、ｔについて整理すると（６
）式が得られる。

上式が内部割れを防止するための圧下サイクルの周期の
条件となる。

この発明を実操業に適用する場合（６）式にさらにいく
つかの制約条件がつく。まず金型の傾斜角度θは、圧下
時、鋳片表面ですべらないようにするためには、鍛圧面
での摩擦角度ｊａｎ〜１μより小さくする必要がある。

いま、ｔの上限値を考えると、（６）式において、（ｔ
ａｎθ）ｍｉｎ＝／ｊｍ１゜を代入すればよい。通常の
鍛圧ではμ≧０．１０であるので、（６）式にμ＝　ｔ
ａｎ　θ−０，１を代入すると、ω）７式を得る。

さらに、中心偏析等、内部品質の改善も併せて考慮する
場合は、次の条件を負荷する必要がある。

すなわち鋳片１の圧下すべき流量における未凝固厚みｄ
が、 １．２５＝■≦ｄ≦ｔｏ　ＪＶ下　　　　・・・（７）
の範囲に、また鋳片１の中心部の固相率ｆｓｏが、０、
５　≦ｆＳ、　≦０．９　　　　　　　　−（ａ）の範
囲にあること。

ここにｔの上限値を求めるため、 （ａ）、ｔ、　＝１．２　汀、ｕ、、）、、、＝ｏ、９
を（６）′　に代入すると、 ｔ≦−（δ−ｏ、ｏ６．／”ｉｉ−ｍ）　　　、（９）
ｃ すなわち、内部品質を改善し、かつ内部割れを防止する
ための金型１の鍛圧周期は、（９〕式によって求まる。

下限値については、鍛圧装置のハード側の鍛圧動作の応
答特性と設備コストによって決まり、品質とは別問題な
のでここでは特に規定しない。

なお、上記（７）式は鋳片１をδ／ｄ≧０．５の条件に
て圧下した際の圧下前の鋳片厚みＤと未凝固厚みｄの関
係にあける炭素偏析比（ｃ／ｃｏ）を調査した結果得ら
れたものであり（第４図参照）、また上記（８）式は鋳
片１をδ／ｄ≧０．５の条件にて圧下した際の圧下位置
における鋳片の中心部の固相率ｆｓ。

と厚み中心部の（ｃ／ｃｏ）との関係を調査した結果得
られたものである（第５図参照）。

次にＣ断面については、第２図のように鋳片１の未凝固
幅すに対して、金型の圧下刃がほぼ均等に作用するよう
に金型幅を確保するようにする。

金型幅については、押し込み部分の平均幅ａをとること
にする。例えば、図示のような台形状金型の場合は、圧
下量δ／４における金型幅ａを代表幅とする。未凝固幅
、ｂについては、その長、短辺における凝固速度を同じ
と考えると片面からの凝固厚は、その長、短辺における
凝固速度を同じと考えると片面からの凝固厚は、 ｂ＝Ｂ−Ｄ＋ｄ　　　　　　　　　・・・αＱ金型２か
らの圧下刃は、金型２の平均幅ａに対して、内部にほぼ
均等に作用する荷重の広がり角をβとすると、凝固界面
への荷重の有効作用幅、ｆは、 ｆ＝ａ＋２ｓ　　ｔａｎ　β　　　・Ｑｌ）ここに、 δ ２Ｓ＝Ｄ−ｄ δ よって、ｆ　＝　ａ　＋　（Ｄ　−ｄ　−一）ｔａｎ　
　β　−Ｑ２＋内部割れ防止条件はｆ≧ｂであるから、
αＧ、　０２）式％式％） ここで内部品質の改善も考慮して、金型の平均幅ａの下
限値を求めるには、上記（７）式の条件の（ｄ）ｍｉｎ
　＝　１．２　Ｊ５Ｖ”８了をαつ式に代入すればよい
。

また、荷重の広がり角は、実験結果よりβ＃２０゜が得
られている。これよりａＪ式は 、°、ａ≧８−１．３６０　＋　１．６４　Ｆ＝正＋　
０．１８２δ　・Ｑ４）すなわち金型の圧下平均幅ａを
００式を満足する値にすることによりＣ断面での内部割
れを防止し、かつ、内部品質も併せて改善できる。

（実施例） 第６図に示す鍛圧装置を用いて種々の条件にて実際の鋳
片の鍛圧加工を行い、その時の内部割れの発生状況を、
調査した。

実施例１　　（Ｌ断面における内部割れの検証）鋳片は
厚さ２７０ｍｍ、幅３４０ｍｍ、鋼種５５３Ｃ（Ｃ：０
．５３％。

Ｓｉ：０．１９％、　Ｍｎ：０．８１．　Ｓ：０．０１
５％、　Ｐ：０．０２５％）、および５２５Ｃ（Ｃ：０
．２５％、　　Ｓｉ：０，２０％、　Ｍｎ：０．５８．
　　Ｓ：０．０１０％。

Ｐ：０．０１２％）になるブルームを用い圧下量δ＝４
０ｍ。

鋳造速度ＶＣ＝０．７２ｍ／ｍｉｎ　、未凝固圧ｄ＝１
６ｍｍ。

中心部固相率ｆ、、＝０．８　、金型傾斜角度θ−６゜
とし鍛圧周期をｔ＝５〜２５ＳｅＣの範囲で種々変更し
て鍛造加工を行った。

その結果を第７図に示す。図の縦軸は鍛圧後の６００　
ｍｍ長さのし断面サンプルのサルファプリント調査より
認められた内部割れの総長さを許容限界の内部割れサン
プルの総長さで除した指数（基ｍｌ゛を１とする〉を示
す。図中には、内部割れを防止するための圧下サイクル
を（９）式および（６）式で求めた値１６．３ｓｅｃ、
　１５．２ｓｅｃｒ示しているが、これらの値は、内部
割れが急増する時間、１８ＳｅＣに近ぐミかつそれより
も小さい側にあるので、評価式として実用的に十分使え
ることを示している。なお、この実施例では（９）式の
設計条件に比較的近い条件で鍛圧加工しているので（９
）式と（６）式の値にあまり差は出なかったが実際の適
用にあたっては、より細かい条件が反映できる（６）式
で評価することが望ましい。

実施例２　（Ｃ断面における内部割れの検証）厚さ４０
０ｍｍ、幅５６０ｍｍ、鋼種５５３Ｃおよび５２５Ｃに
なるブルームを用い圧下量δ＝１００ｍｍ、未凝固厚、
ｄ＝２１ｍｍ、金型の圧下平均幅ａをそれぞれ４０．６
０゜８０および１００ｍｍに種々変更して鍛圧加工を行
った。

その結果を第８図に示す。００式における金型平均幅ａ
の下限値が６４ｍ１ご対し、金型幅が６０ｍｍの場合、
限界値に近＜　１３９ｍｍ以上では内部割れは全く問題
なく、シたがって、００式の金型の圧下幅ａについても
、内部割れの評価式として実用的に十分使用できること
が確認できこの発明が有効であることが確かめられた。

（発明の効果） この発明に基づいて、鍛圧条件、および金型形状を決め
ることにより、鍛圧に伴う鋳片の内部割れを防止でき、
かつ、中心偏析等の内部欠陥も改善できるので、従来の
連鋳材に比べ大幅な品質改善が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連鋳鋳片の長平方向における内部割れの発生条
件を示す模式図、 第２図は、連鋳鋳片の幅方向における断面図、第３図は
連鋳鋳片の長平方向における断面図、第４図は、中心偏
析の生成状況を圧下前の鋳片厚みＤと未凝固厚みｄとの
関係において示すグラフ、 第５図は、圧下位置における鋳片の中心部の固相率と偏
析比の関係を示すグラフ、 第６図は、鍛圧装置を備えた連続鋳造機の模式第７図は
、圧下周期と内部割れ指数の関係グラフ、 第８図は、金型の圧下平均幅ａと内部割れ指数の関係グ
ラフである。 １　鋳片　　　　　　　１ａ・凝固シェルｌｂ　　未凝
固部　　　　　２　金型 ３　電磁撹拌装置　　　４　ガイドロール５−圧下シリ
ンダ−６ピンチロール ７・連続鋳造用鋳型 第４図 圧下〇ｔｐ１に８１ＨＤ（ｍｍ） 第５図 ｎ稚子（ｆｓ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造用鋳型より引き抜いた鋳片をその下流にお
   いて連続的に鍛圧加工するに当り、上記鋳片を、金型に
   て下記の条件を満足する圧下周期で圧下することを特徴
   とする連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法。 記 ｔ≦５／Ｖ＿ｃ（δ−０．０６√［Ｄ−８０］） ｔ：圧下周期（ｓｅｃ） δ：圧下量（ｍｍ） Ｖ＿ｃ：鋳造速度（ｍｍ／ｓｅｃ） Ｄ：鍛圧前の鋳片厚み（ｍｍ） ２、連続鋳造用鋳型より引き抜いた鋳片をその下流にお
   いて連続的に鍛圧加工するに当り、上記鋳片を、該鋳片
   の表面に沿う平坦面と、この平坦面に対し、下記の条件
   を満足する傾斜面を備えた金型にて圧下することを特徴
   とする連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法。 記 θ≦ｔａｎ＾−＾１μ θ：金型の平坦面に対する傾斜角（゜） μ：金型と鋳片との間の摩擦係数 ３、連続鋳造用鋳型より引き抜いた鋳片をその下流にお
   いて連続的に鍛圧加工するに当り、上記鋳片を下記の条
   件を満足する圧下平均幅になる金型にて圧下することを
   特徴とする連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法。 記 ａ≧Ｂ−１．３６０＋１．６√（Ｄ−８０）＋０．１８
   ２δ ａ：金型の平均幅（ｍｍ） Ｂ：鍛圧前の鋳片幅（ｍｍ） δ：圧下量（ｍｍ） Ｄ：鍛圧前の鋳片厚み（ｍｍ）