JPH02197350A - 連続鋳造丸鋳片の製造方法 - 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、連続鋳造丸鋳片の製造方法、特に車輪用材料
として有用な内部品質の健全な連続鋳造丸鋳片の製造方
法に関する。

（従来の技術） 連続鋳造に際しては、鋳造・凝固後の冷却の段階でも内
外部に多くのワレが見られることがあり、その防止のた
めこれまでも多くの努力が払われている。

例えば、連続鋳造後に鋳片を冷却する場合、表面ワレや
内部ワレを防止するため、極力熱的衝撃を与えないよう
に、冷却を遅らせることが一般的に行われている。小形
鋳片では断面を丸くすることによって表面ワレをかなり
低減することができるが、直径が、例えば４００ｍｍ以
上と大きくなればなる程、冷却を遅らせることが多い。

ががる冷却には約１５日を要することも珍しくない。

しかし、このように冷却を遅らせることは相当数の日数
を要し、連続鋳造を採用した利益を十分に実現するため
にも、かかる冷却工程の短縮が必要であり、この徐冷作
業の簡略化または省略が強く求められていた。

（発明が解決しようとする課題） よって、本発明の目的は、連続鋳造に際して大径鋳片の
表面ワレや内部ワレを効果的に防止できるとともに、そ
れが短時間で処理可能である簡便な方法を提供すること
である。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者は、かかる目的達成のために種々検討
を重ねたところ、まず連続鋳造に際してのワレ発生には
、各種原因があってそれぞれに対応した対策を採られな
ければならないことを知り、それぞれの対策との相互関
連を考察したところ、まず、上述のワレ発生は、水素ワ
レの場合はＲＨ等による脱ガス処理により、また熱応力
ワレの場合には断面サイズおよび冷却速度の限定によっ
てそれぞれ防止できることを知り、さらに検討を続けた
ところ、真空脱ガス処理を採用し、鋳片サイズを丸形と
した場合、冷却速度がかなり速い範囲にその臨界性があ
ることを知見するとともに、これら三者の手段の相乗的
効果が発現されることも判明し、本発明に至った。

よって、本発明は、溶鋼に酸素含有量０．００４０重量
％以下、水素含有量０．００１０％以下となるまでの真
空脱ガス処理を行ってから連続鋳造装置によって直径４
００〜４６０＋ｍｍ丸鋳片に鋳造後、７００〜２００℃
の温度範囲を０．０５〜１．３℃／分の冷却速度で冷却
し、内部品質の健全な鋳片を得る、連続鋳造丸鋳片の製
造方法である。

本発明の好適態様によれば、前記鋼は、重量％で、 Ｃ：　０．２０〜０．８０％、　Ｓｉ：　０．１０〜０
．４０％、Ｍｎ：　０．５０〜１．００％、　Ｃｒ：　
１．２０％以下、Ｍｏ：　０．３０％以下、　　Ｓ　：
　Ｏ，Ｑ３０％以下、Ｐ　：　０．０３０％以下、ｓｏ
ｌ．Ａｌ：　０．００５〜０．１００％、Ｎ　：　０．
０１００％以下、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る鋼組成を有する、特に車輪用材料として適した
連続鋳造用鋼材である。

ここに、上記真空脱ガス処理は具体的には特定のものに
制限されないが、一般にはＲＨ，ＤＩ（法などが好まし
い。

（作用） 次に、本発明における上述のような限定理由をその作用
効果とともに説明する。

まず、本発明にあってその対象鋼種は特定のものに制限
されず、一般にワレ感受性が高く、大形鋳片用とする必
要のある鋼種であれば、本発明を適用した場合の利益は
大きい。しかし、実際上の観点からは本発明を適用して
特に利益的であるのは上述の組成の鋼であって、その組
成限定の理由を以下に述べる。

Ｃ： Ｃ：０．２０％未満の場合、内部ワレは発生しやす（，
０，８０％未満になると、冷却の影響が顕著になり、本
発明によってもワレ発生防止が効果的に行われない場合
がある。

Ｓｉ： Ｓｉ０．１０％未満では安定した脱酸が行われず、方０
．４０％超では熱間加工性が劣る。

Ｍｎ： Ｍｎ０．５０％未満では熱間加工性が劣り、一方１．０
Ｏ％超では必要強度レベル以上となり、コスト高となる
。

Ｃｒ： Ｃｒは耐食性、強度向上を図るために添加するが、１．
２０％超は用途上必要としない。

−〇： Ｎｏは強度を改善すべく添加するものであるが、０．３
０％超はその用途上必要としない。

Ｐ、Ｓ： Ｐ、Ｓは熱間加工性を確保するために、また内部ワレを
防止するためにも、それぞれ０．０３０％以下に制限す
る。

ｓｏｌ．Ａｌ＝ ｓｏｌ．Ａｌが０．００５％未満では脱酸が不足となり
、一方０．１００％を超えると、表面ワレ、内部ワレ防
止の観点から好ましくない。しかもあまり多いとアルミ
ナ系介在物物が増え、清浄度を損なう。

■は０．０１００％を超えると表面ワレ、内部ワレ防止
のため好ましくない。本発明ではＮ：０．０１００％以
下に制限する。

本発明において丸鋳片の寸法を直径４００〜４６０ｍｍ
としたが、これはこれまで４６０１超のものは鋳造され
ておらず、一方４００ｍｍより細径のものでは丸形とす
るだけ、鋳片の内外ワレの大半が効果的に防止できるか
らである。

次に、このようにして用意した溶鋼には真空脱ガス処理
を行う。次工程での冷却速度を速めるために十分な脱水
素処理が必要であるからである。

これにより次工程での水素起因の内部ワレは効果的に防
止できる。

この場合の脱ガスの程度は、いずれの方法によっても、
酸素含有蓋０．００４０％以下、水素含有量０．００１
０％以下、好ましくは０．０００２５％以下となるよう
に行えば十分である。

真空脱ガス処理は例えばＲ１１法、ＤＨ法などいずれの
方法によって行ってもよいが、脱水素処理の観点からは
ＲＨ法が好ましい。

さらに本発明にあって、連続鋳造装置から搬出されると
きの丸形鋳片の温度を７００〜２００℃に制限するが、
これは一般に連続鋳造装置からの搬出時の温度が７００
℃以下であるからであり、また２００℃より低い温度で
は冷却による品質に及ぼす影響が殆どないためである。

なお、７００℃超では変態はまだ開始しておらず、一方
２００℃未満では変態はすでに終了しており、品質は安
定している。したがって、いずれの場合も本発明の処理
を行う意味がない。

この温度範囲からの冷却速度は、０．０５℃／分より遅
いと冷却に時間が掛かり過ぎ、実用上からの利点が失わ
れる。実用上冷却速度は可及的に速いほうが好ましいの
である。好ましくは０．２°Ｃ／分以上である。しかし
、本発明の場合、１．３℃／分超となると内部ワレ、表
面ワレの発生防止は困難となる。したがって、本発明に
あっては連続鋳造装置からの搬出後の鋳片の冷却速度は
０．０５〜１．３’Ｃ／分に制限する。なお、台車積載
後カバーを掛けた場合の鋳片の最小冷却速度がほぼ０．
２℃／分に相当し、一方、台車積載後放冷したときの最
大冷却速度が１．３℃／分に相当するから、本発明にお
いてその実際上の観点から言えば、その冷却速度は、台
車積載後にカバーを掛けることによって実現される速度
として取り扱えばよく、非常に簡便な操作でその冷却速
度の制御が可能となる。原理的には冷却速度は遅い方が
良＜０．２℃／分以下でも良い。しかし、工程上余り遅
い冷却速度で行うと時間的に不利なので下限を０．０５
℃／分とした。

いずれにしても、本発明によれば、かかる範囲の冷却速
度より遅いと、冷却に時間がかかる過ぎ、連続処理工程
実現が困難となる。しかし、上記範囲より速いと、今度
は急冷による熱応力によりワレが発生し易い。

このように、本発明は連続鋳造前に真空脱ガス処理を行
って十分な脱ガスを行うとともに、鋳造後の冷却速度を
表面および肉質のワレが発生しない範囲で速くして、処
理工程の短縮を図る方法である。

ここで、冷却速度に臨界性が見られる理由をさらに説明
するが、例えば丸鋳片の温度変化と内外部の応力変化と
を模式的に示すと、第１図および第２図に示す通りであ
る。

すなわち、第１図に示すように、当初、ｔｌ、【２の温
度を有する鋳片の内外部応力がσ１、σ２であるとする
とく第２図参照）、鋳片温度がｔ３、ｔ４の温度まで下
がると、そのときの内外部の応力はそれぞれσ３、σ４
となり（第２図参照）、内外部でワレ発生が起こる臨界
応力に近づく。

本発明にあっては、この臨界ワレ応力の測定はできてい
ないが、各種実験の結果からその臨界ワレ冷却速度を求
め、実際の作業上での冷却速度を０．０５〜１．３℃／
分で行うことが、内外部の安定した品質を確保するため
に必要である。

次に、本発明をその実施例に関連させてさらに詳細に説
明する。

実施例１ 本例では第１表に示す鋼組成を有する各供試材を１６０
１−ン転炉を使って溶製し、酸素含有量０．００３０％
、水素含有量０．０００２５％までＲ１（真空脱ガス処
理を行ってから、慣用の連続鋳造装置を使って直径４１
０ｍｍおよび４５０Ｉｌ１１１の丸鋳片を鋳込み、凝固
完了後、保定炉を使用して、０．１．０．４．１．３．
１゜５℃／分の各冷却速度で７００〜２００℃の範囲を
冷却し、内外のワレ発生を観察した。

ワレ発生の決定は、マクロワレは切断面をエツチングし
て、その後目視で観察して決定した。また磁気探傷法を
採用してそれを確認した。

結果は同じく第１表にまとめて示す。

比較法として示すように、例磁１と同様の組成を有しな
がら、真空脱ガスを行わなかった場合、ワレ発生を示す
。

冷却速度１．５℃／分でいずれの場合にもワレが見られ
る。真空脱ガスが行われなかつた場合にはいずれの例で
もワレは発生した。なお、真空脱ガスを行わない場合で
も鋳片直径を３００−一とじたときにはワレは見られな
かった。

実施例２ 本例では第２表に示す組成の鋼について実施例１と同様
にして脱ガス処理後、連続鋳造し、その後取り出した鋳
片を台車に積載して熱間圧延工場に搬送した。その際に
、台車上で放冷したところ中心部に軽微なワレが発生し
た。このときの冷却速度は１４℃／分程度と推測された
。

そこで、台車積載時にカバーで覆って冷却速度の調整を
行った。その調整は台車に積載させる鋳片の本数を調整
することによって行った。

このときの冷却曲線を第３図にグラフで示す。

これからも分かるように、８０１／台車でほぼ０．２℃
／分、１０Ｔ／台車でほぼ０．７℃／分、そして台車放
冷でほぼ１．３℃／分であった。

冷却後、ワレの発生を観察した。結果を第２表にまとめ
て示す。

いずれの場合もワレ発生は認められなかった。

本例の結果から、本発明の方法における臨界冷却速度は
実用上は鋳片台車の積載量を変えることによって容易に
制御できることが分かり、本発明の簡便さが特に著しい
ことが判明した。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、比較的速い
冷却速度でも内外ワレの発生しない健全な丸鋳片が得ら
れのであって、しかもその冷却速度の制御も台車積載量
を変え、カバーをするという非常に簡便な手段で実現で
きるのであって、その実用上の作用効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明おける冷却速度に臨界性
が見られることの説明図：および第３図は、実施例２の
冷却速度を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶鋼に酸素含有量０．００４０重量％以下、水素
   含有量０．００１０重量％以下となるまでの真空脱ガス
   処理を行ってから連続鋳造装置によって直径４００〜４
   ６０ｍｍ丸鋳片に鋳造後、７００〜２００℃の温度範囲
   を０．０５〜１．３℃／分の冷却速度で冷却し、内部品
   質の健全な鋳片を得る、連続鋳造丸鋳片の製造方法。
2. （２）前記鋼が、重量％で、 Ｃ：０．２０〜０．８０％、Ｓｉ：０．１０〜０．４０
   ％、Ｍｎ：０．５０〜１．００％、Ｃｒ：１．２０％以
   下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｐ
   ：０．０３０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．
   １００％、Ｎ：０．０１００％以下、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る鋼組成を有する請求項１記載の連続鋳造丸鋳片
   の製造方法。