JPH03124352A - 内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法 - 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、内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法に
関し、特に、中心偏析やポロシティが改善された連続鋳
造鋳片の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、連続鋳造鋳片（以下鋳片と言う）の中心部に
は炭素等の正偏析、所謂中心偏析が生じ、鋳片の品質上
の問題となっている。そして、この中心偏析は、−・般
に、次の如くして生成されるものと考えられている。す
なわち、凝固にともなう溶質の分配により固液共存相の
溶鋼の成分元素が濃化され、この深化溶鋼が凝固収縮や
ロール間バルジングにより流動して鋳片中心部に集積さ
れ、凝固末期の鋳片中心部において、集積された凝固直
前の濃化溶鋼が、凝固収縮やロール間バルジングによっ
て生じる負圧部に吸引されて、中心偏析が生成される。

・方、このような中心偏析の生成機構を元に、中心偏析
の改善策として、鋳片の凝固末１田部にロールによる軽
圧下を施し、凝固収縮やロール間バルジングによって生
じる負圧部の発生を抑制して、固液共存相の液相の流動
を極力抑え、中心偏析やポロシティの低減を図る技術が
提案されている。例えば、特公昭６２−３４４６０号公
報には、溶鋼を電磁攪拌により攪拌して鋳造ｍ織の微細
化を図ることに加え、鋳片の凝固末期部を間隔を狭めた
ロールにより圧下して未凝固域を凝固収縮相当分以上圧
縮変形させて、濃化溶鋼の流動を防ぐことにより、偏析
のない連続鋳造鋳片を製造する方法が従供されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した鋳片の製造方法により、スラブ
鋳片の凝固末期部を間隔を狭めた圧下ロールにより圧下
した場合、中心偏析やポロシティが低減され、良好な鋳
片を得ることができるが、内部割れを有する鋳片が製造
されることがある。

一方、鋳片がブルームやビレットの場合は、スラブに比
較して、鋳片断面形状が正方形に近いことから、凝固末
期部を間隔を狭めた圧下ロールにより圧下しても内部変
形が生じにくく、このため、中心偏析改善効果を得るた
めには、鋳片に対し２大きな圧下量をとらねばならない
が、圧下量を大きくとると、凝固界面やその近傍の無強
度凝固殻に大きな引張ひすみ（以下内部ひずみと言う）
が発生し内部割れが発生し易くなる他、圧下による鋳片
の偏平化が大きくなり次工程の圧延加工に支障を来すこ
とになる。このようなことから、鋳片がブルームやビレ
ットの場合には、未だ実用化に至っていない。

本発明は、上記問題点に鑑み、中心偏析やポロシティの
低減は元より、内部割れのない、内部品質に優れたスラ
ブ、ブルーム等の鋳片の製造方法を櫂供することを目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係わる内部品質に
優れた連続鋳造鋳片の製造方法は、鋳型によって連続鋳
造される鋳片の凝固末期部を、鋳片の厚さの２〜５倍の
直径を有するロールにより圧下することを特徴とするも
のである。

以下、本発明の詳細な説明する。

従来より、連続鋳造において鋳型から引出された鋳片は
、その内部に未凝固溶鋼を有し、その溶鋼静圧により鋳
片が膨出する所謂バルジングが起こる。このため、この
バルジングを押さえるために、鋳型下の冷却ゾーンのガ
イドロールは、−・般に、そのロール径をできるだけ小
さい（通常、鋳片厚さの１　、５４’；４未満）ものを
用いて、ロール間隔を極力狭めて設けである。このよう
なことから、前述した鋳片の凝固末期部を圧下する圧下
ロールもロール間隔を極力狭めて設ける方が好ましいと
考えられるところであるが、ロール間隔を狭めるために
は、ロール径を小さくしなければならず、このように、
圧下ロールのロール径を小さいものにすると、鋳片の中
心偏析やポロシティの低減のためには、鋳片に対する圧
下量を大きくとる必要が生じ、反面、圧下量を大きくと
った場合、内部ひずみが大きくなることから鋳片の内部
割れが懸念されることになる。

そこで、本発明者等が鋭意研究した結果、鋳片の凝固末
期部を、鋳片の厚さの２〜５倍の直径を有するロールに
より圧下すれば、中心偏析やポロシティの低減は元より
、内部割れのない鋳片が製造できることを見出したもの
である。

このように、圧下ロールを大径ロールにすると、第１図
に示すように、同じ圧下量（Δｈ）の場合、小径ロール
（１）に比較して、大径ロール（２）の方が接触長（Ｉ
りが長くなり（ｌ、−）１２）、延いては接触面積が大
きくなることから、接触面における大径ロール（２）の
表面と鋳片（３）の表面の摩擦が有効に得られ、大径ロ
ール（２）の表面に接触している鋳片（３）の表層部は
、鋳片（３）の長平方向および幅方向への変形が、小径
ロール（］）の場合よりもより大きく抑制されることに
なる。そして、このように、鋳片（３）の長手方向およ
び幅方向への変形が大きく抑制されると、圧下方向への
変形量が大きく得られるごとになり、従って、大径ロー
ル（２）の場合は、小径ロール（１）の場合よりも圧下
量（Δｈ）を小さくして、小径ロール（１）の場合と同
じ圧下方向への変形量が得られる。また、圧下量（Δｈ
）を小さくできることにより、鋳片（３）の圧下による
偏平化が小さくて済むことから、次工程の圧延加工に支
障を来すことなくブルーム等の厚さの厚い鋳片に対して
も圧下を加えることができる。

第２図に示すグラフは、有限要素法により数値解析し７
て求めた鋳片の凝固末期部の初期を一段目の圧下ロール
により圧下した場合のデータの一例であって、この例の
場合、厚さ３００ｍｍの鋳片（３）を、ロール径４００
ｍｍと１０００ｍｍの圧下ロール（１）、　（２）によ
り圧下量（Δｈ　）　１２ｍｍまで圧下した場合を想定
して求めた鋳片（３）の内部ひずみ（凝固界面やその近
傍の無強度凝固殻に発生ずる引張ひすみ）、未凝固部の
断面積圧縮量（圧下後断面積／圧下前断面積）、未凝固
部の変形量（未凝固部が押し潰された長さ）のグラフで
ある。この図によれば、例えば、圧下量（Δｈ）が８ｍ
ｍの場合、ロール径４００ｍｍの小径ロール（１）では
、内部ひずみが１．８と小さく内部割れの心配はないが
、未凝固部の断面積圧縮量や未凝固部の変形量が小さい
ので中心偏析等の改善効果が期待できないことが分かる
。また、ロール径１０００ｍｍの大径ロール（２）では
、内部ひずみが３．１と大きくなり内部割れの心配はあ
るが、未凝固部の断面積圧縮量や未凝固部の変形量も大
きくなるので中心偏析等の改善効果が期待できることが
分かる。また一方、ロール径４００ｍｍの小径ロール（
１）では、圧下量（Δｈ）を１０．５ｍｍに採ることに
より内部ひずみ３．１を得ることはできるが、圧下量（
Δｈ）の割に未凝固部の断面積圧縮量や未凝固部の変形
量への寄与率が低く、前記同じ内部ひずみの場合のロー
ル径１０００闘の大径ロール（２）により得られる未凝
固部の断面積圧縮量や未凝固部の変形量には遥かに及ば
ず、中心偏析等の改善効果もそれほど期待できないこと
が分かる。

また、上述した有限要素法により数値解析して求めたデ
ータとほぼ同条件の下で、ロール径４００ｍｍの小径ロ
ール（１）とロール径１０００ｍｍの大径ロール（２）
により実圧下して得られた鋳片の断面調査結果から、内
部割れを生じる時の内部ひずみの境界は２．７前後の所
に存在することが確認された。この値を上記第２１ヌ１
に当てはめると、圧下量（Δｈ）は、大径ロール（２）
で７ｍｍ、小径ロール（１）で９．５ｍｍまでとること
ができ、大径ロール（２）の場合は、圧下量（Δｈ）７
ｍｍでも未凝固部の断面積圧縮量や未凝固部の変形量は
大きく、中心偏析等の改善効果を充分期待できる。

次に、圧下ロールの径を鋳片厚さの２〜５の範囲に特定
した理由を述べる。

第３図に示すグラフは、上記第２図同様に、を限要素法
により数値解析して求めたもので、厚さ３００ｍｍの鋳
片の凝固末期部を同し圧下量で且つロール径を変えて圧
下した時の鋳片の内部ひずみ。

未１１ｉ’、１部の断面積圧縮量、未凝固部の変形量の
変化を表したグラフである。この第３図から明らかなよ
うに、同じ圧下量であれば、ロール径が鋳片厚さとの比
で２倍以上になると、未凝固部の断面積圧縮量、未凝固
部の変形量が飛躍的に大きくなり、中心偏析等の改善効
果に大きく寄与するが、２倍未満では、未凝固部の断面
積圧縮量、未凝固部の変形量が小さく中心偏析等の改善
効果が期待できない。また圧下量を大きくしても、未凝
固部の断面積圧縮量、未凝固部の変形量はそれほど大き
くならず、反面、内部割れが懸念される。このため、圧
下ロールの径を鋳片厚さの２倍以上に特定した。一方、
圧下ロールの径の上限を鋳片厚さの５倍以下に特定した
のは、５倍以１−にすると、圧下ロール間隔が大きくな
りすぎ、圧下ロール間で鋳片のバルジングが生じ、鋳片
のａ同末期部の圧下作用が充分に得られなくなるためで
ある。

〔実　施　例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

第４図は、本発明方法に適用される３段圧下装置の概要
図であって、図において、（３）は凝固末期部における
鋳片、（４）は鋳片内の未凝固溶鋼部、（５）はロール
径が１０００ｍｍの圧下ロール、（６）はヒ圧下ロール
（５）を圧下するためのシリンダを示す。

ト記３段圧下装置を使用と２．１段目の圧下ロールを７
ｍｍ、２段目の圧下ロールを７ｍｍ、３段目のロールを
３ｍｍにセットして、幅４３０ｍｍ　Ｘ厚さ３００ｍｍ
の鋳片を連続鋳造しながら圧下した。そして、得られた
鋳片について、偏析度を測定し、また断面をサルファプ
リントした。偏析度を下表に、サルファプリントを第５
図にそれぞれ示す。

また、比較のため、圧下ロール（５）のロール径を４０
０ｍｍにすると共に、ロールピッチを狭めた３段圧下装
置により、上記で加えた未凝固部の断面積圧縮量と等し
くなる圧下量を数値解析により求め、１段目の圧下ロー
ルを１５ｍｍ、２段目の圧下ロールを１２ｍｍ、　３段
目のロールを５ｍｍにセットして、幅４３０ｍｍ　ｘ厚
さ３００ｍｍの鋳片を連続鋳造しながら圧下し、得られ
た鋳片について、上記同様に偏析度を測定し、また断面
をサルファプリントした。

偏析度を下表に、サルファプリントを第６図にそ０ れぞれ示す。

表 ＊：偏析度−最大〔Ｃ］／全体平均〔Ｃ〕上表より明ら
かなように、両者の偏析度は、数値解析によりほぼ同じ
になるように圧下量を設定したことにより、同じ値が得
られ、共に圧下をしない時の偏析度１．４を大きく下回
り、中心偏析の改善がなされていた。しかし、第５図お
よび第６図を比較して明らかなように、本発明例（第５
図）では、内部割れが認められないのに対し、比較例（
第６図）では、中心よりほぼ等間隔の上下部に内部割れ
（図中の矢印部）が発生していた。

尚、第７図は、圧下をせずに連続鋳造した鋳片のサルフ
ァプリントである。内部割れは認められないが、中心部
に偏析がはっきりと認められる。

〔発明の効果〕 １ 上述したように、本発明に係わる内部品質に優れた連続
鋳造鋳片の製造方法によれば、中心偏析やポロシティの
比較的少ない、且つ内部割れのない内部品質に優れたス
ラブ、ブルーム等の鋳片が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を従来法と比較して説明するため
の説明図、第２図は、有限要素法により数値解析して求
めた圧下量と、鋳片の内部ひずみ、未凝固部の断面積圧
縮量、未凝固部の変形量との関係を示すグラフ図、第３
図は、有限要素法により数値解析して求めたロール径と
、鋳片の内部ひずみ、未凝固部の断面積圧縮量、未凝固
部の変形量との関係を示すグラフ図、第４図は、本発明
方法に適用される３段圧下装置の概要図、第５図は、本
発明方法により得られた鋳片のサルファプリントの写真
、第６図は比較法により得られた鋳片のサルファプリン
トの写真、第７図は、圧下しない時の鋳片のサルファプ
リントの写真である。 １　小径ロール　　　　２　大径ロール＝１２ ３　鋳片　　　　　　　４　未凝固溶鋼部５　圧下ロー
ル　　　　６　圧下シリンダ！、！＋＋ｌｔ　　接触長 Δｈ　圧下量 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳型によって連続鋳造される鋳片の凝固末期部を、鋳片
   の厚さの２〜５倍の直径を有するロールにより圧下する
   ことを特徴とする内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造
   方法。