JPH036855B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は連続鋳造鋳片の厚み中心部にみられる
不純物元素、即ち鋼鋳片の場合には硫黄、燐、マ
ンガン等の偏析を防止し均質な金属を得ることの
できる連続鋳造法に関するものである。 （従来の技術） 近年、海洋構造物、貯槽、石油およびガス運搬
用鋼管などの材質特性に対する要求は厳しさを増
しており、均質な鋼材を提供することが重要課題
となつている。元来鋼材は、板厚方向に均質であ
るべきものであるが、鋼は一般に硫黄、燐、マン
ガン等の不純物元素を含有しており、これらが鋳
造過程において偏析し、部分的に濃化するため鋼
が脆弱となる。特に近年生産性や歩留の向上及び
省エネルギー等の目的のために連続鋳造法が一般
に普及しているが、連続鋳造により得られる鋳片
の厚み中心部には通常顕著な成分偏析が観察され
る。こうした成分偏析は最終製品の均質性を著し
く損ない、製品の使用過程で鋼に作用する応力に
よる亀裂発生等重大欠陥の原因になるため、その
低減が切望されている。かかる成分偏析は凝固末
期の残溶鋼が凝固収縮力等によつて流動し、固液
界面近傍の濃化溶鋼を洗い出し、残溶鋼が累進的
に濃化していくことによつて生じる。従つて成分
偏析を防止するには、残溶鋼の流動原因を取り除
くことが肝要であり、そのためにはロール間の鋳
片バルジングを極力小さくし、かつ凝固収縮量に
相当する量だけ鋳片を低下することが有効である
ことが知られている。 鋳片を圧下することにより偏析を改善する試み
は古くからなされており、例えば特公昭59−
16862号公報に記載されているように、連続鋳造
工程において鋳片中心部温度が液相線温度から固
相線温度に至るまでの間鋳片を一定の割合が圧下
する方法が知られている。しかしながら、これら
従来法の場合次のような重大な欠点があり、この
ため成分偏析の充分な改善が困難である。すなわ
ち従来法の場合、圧下量を増加させるにつれて最
終凝固部の偏析形態がスポツト状の偏析から線状
の偏析に変化する。 通常、厚み中心部の成分偏析は直径１mm前後の
スポツト状の高濃度部分が鋳造方向および幅方向
に分散した形態をとるのが普通である。以後この
種の偏析形態をスポツト状偏析と呼ぶ。これに対
し、圧下量を増大させることによつて生じる線状
の偏析とは、高濃度部分が鋳造方向および幅方向
に連続した形態の偏析であつて、その特徴は例え
ば鉄と鋼A201（1983）にも詳述されているとおり
である。この線状偏析はスポツト状偏析に比べて
偏析の幅を非常に狭く、通常鋳片段階で0.1〜0.5
mm以下であり、一見すると偏析が大幅に改善され
たかにみえる。しかしながらこの鋳片を圧延し、
たとえば耐サワー特性である水素誘起割れ（以後
HICと称す）面積率を調査するスポツト状偏析の
場合に比べて割れ面積率はかえつて増加してお
り、従つて凝固末期での溶鋼流動を抑えるために
凝固収縮量に見あつた圧下を加えることが実質的
には逆効果となることがわかつた。第３図にこの
関係を模式的に示す。同様の傾向は、厚板溶接部
の割れ（HAZ割れ）にも認められている。 本発明者らは、この原因について調査した結
果、線状偏析の場合、これを鋳片広幅面に平行な
面（以後Ｚ断面と呼ぶ）で観察すると偏析部が網
目状に連なつており、これが圧延後の製品におい
ても明瞭に残存し、連続した高濃度部分が亀裂の
優先的伝播経路となるために著しく製品を脆弱に
することがわかつた。 従つて従来法の場合圧下量を増大させるにつれ
てある程度までの範囲では製品の材質は改善方向
に向うものの、更に圧下量を増大させると材質は
再び、かつ急激に悪化するため、凝固収縮による
溶鋼流動の発生の防止を犠牲にしてでも線状偏析
の発生を回避するため凝固収縮量よりはるかに小
さな量の圧下量を留めざるを得ないという重大な
問題があつた。このため例えば鉄と鋼A201
（1983）に見られるように凝固収縮量に見合つた
圧下が本来最も本質的な偏析改善策であるにもか
かわらず、その適用を断念しもう一つの対策とし
ての電磁撹拌を採用した例も多い。電磁撹拌法
は、流動の悪影響を小さくするための有効な方策
ではあるが、それだけでは凝固収縮による流動の
悪影響を完全には防止出来ず、特にスラブ鋳造の
場合には現段階では必ずしも充分な偏析解決手段
とは言えない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は従来法のかかる問題点を解消
し、均質な鋼材を得るための連続鋳造法を提供す
るにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、鋳片を連続的に
引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、鋳片の
中心部が液相線温度となる時点から流動限界固相
率となる時点までの領域では0.5mm／分ないし2.0
mm／分の割合で未凝固鋳片を連続的に圧下し、そ
れ以降、鋳片中心部が固相線温度となるまでの領
域では圧下しないことを特徴とする連続鋳造法に
ある。 以下、本発明を更に詳述する。 本発明者らは前記した従来法の問題点を解決す
るための手段を見い出すため、鋳片圧下に関し系
統的な研究を実施した。まず凝固収縮量を補償す
るための必要圧下量について検討した。通常、連
鋳鋳片には、中心部の偏析にほかに、第２図に示
すようにＶ状の偏析（Ｖ偏析）が見られる。この
Ｖ偏析は凝固収縮によつて生じるものであるか
ら、その発生個数を観察することによつて、圧下
量が凝固収縮量に対して充分か否かを知ることが
出来る。本発明者らは、かかる現象を観察するこ
とにより次の二つの事実を見い出した。その一つ
は、圧下量の考え方に関するのであり、凝固収縮
量を補償するための重要なのは、ロール一本あた
り圧下量（単位mm）ではなく、クレーターエンド
（凝固先端）近傍数ｍの範囲での平均的な圧下速
度（mm／分）であることを知つた。ここで圧下速
度とは鋳片上の任意の点が、複数のロールの間を
通過する過程で単位時間当り圧下される量をい
う。実操業におけるローラ間隔の設定にあたつて
は、上記圧下速度を引抜速度で除した値、すなわ
ち圧下勾配（単位mm／ｍ）により、鋳造方向単位
長さ当りの圧下量（すなわちロール間隔絞り込み
量）を知ることが出来る。もう一つの事実は、凝
固収縮を過不足なく補償するための圧下量（以後
適正圧下量と呼ぶ）に関するものである。適正圧
下量に対し圧下量が0.5mm／分未満と小さすぎる
と、鋳造方向に向うＶ偏析が生じるが、一方、圧
下量が2.0mm／分を越える程に大きすぎると鋳塚
方向と逆方向（すなわちメニスカスの方向）に向
うＶ偏析（以後逆Ｖ偏析と称す）が生じる。従つ
て、Ｖ偏析も逆Ｖ偏析も生じない適正圧下量は
0.5〜2.0mm／分である。適正圧下量は、単位長さ
当りの圧下量（mm／ｍ）で考えた場合には、鋳造
速度により本質的に変化するものであが、これを
圧下速度（mm／分）で表わした場合には、鋳造速
度にかかわらずほぼ一定の値で表わされるので、
本発明ではこの単位で0.5〜2.0mm／分と規定し
た。ただし鋳片の厚み、幅、冷却条件によつて適
正圧下量は変化する。好ましくは、通常スラグの
場合は0.5〜1.5mm／分、ブルームもしくはビレツ
トの場合には1.0〜2.0mm／分である。 次に偏析形態について検討した。前記したよう
に鋳片中心部温度が液相線温度となる時点から、
固相線温度となるまでの全領域について圧下を実
施した場合適正圧下量より小さい範囲では圧下量
を増すにつれてＶ偏析発生固数が減少し、それに
対応して偏析も改善されるが、Ｖ偏析の発生が防
止できない小さな圧下量の場合でも既に最終凝固
部の偏析形態がスポツト状から線状に変化し、耐
HIC特性等の最終製品の特性を悪化させる。とこ
ろで本発明者らは、数多くの鋳造試験の結果最終
凝固部の偏析形態が決定されるのは、凝固の極め
て末期であり、鋳片厚み中心部の温度が流動限界
固相率に相当する温度から固相線温度となるまで
の領域では圧下しないことにより線状偏析の発生
を防止し、最終凝固部偏析形態を常に微細なスポ
ツト状にし得ることを見出した。ここで流動限界
固相率とは、溶鋼が流動し得る上限の固相率であ
り、固相率0.6ないし0.8の値である。中心部固相
率が該流動限界固相率より小さな上流の領域（以
後ステージと呼ぶ）では、溶鋼が鋳造方向に連
なつており凝固収縮により溶鋼が鋳造方向に流動
し、残溶鋼の濃化を引き起すので凝固収縮量を補
償し得る量の圧下を行なつて流動を防止すること
が必要である。この領域での圧下量を適正な値に
することによりＶ偏析や逆Ｖ偏析の発生を防止
し、偏析の極めて少ない良好な鋳片を得ることが
出来る。適生な圧下量は前記した理由から0.5〜
2.0mm／分とす。 本発明の根幹となる重大な発見は、ステージ
での圧下量の大小は最終凝固部の偏析形態には影
響しないということである。 本発明に係るステージとステージの概念図
を第１図に示す。 本発明者らは更にセンターポロシテイーについ
ても圧下条件の影響を調査した結果、センターポ
ロシテイーはステージで適正圧下を実施するこ
とにより大幅に減少することを見出した。ステー
ジで圧下を加えた場合には、ポロシテイーは更
に減少するが、この場合は極めて小さなポロシテ
イーが減少するだけで材質改善効果はステージ
での適正圧下だけで十分である。 次に本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １ 表１−１の組成を目標成分として、転炉で溶製
しCaを添加して成分調整した溶鋼を210mm厚×
1580mm幅のスラブ断面サイズで連続鋳造し、次い
で厚板に圧延した。

【表】

【表】 連続鋳造直後の鋳片からサンプルを採取し、中
心偏析指数、最終凝固部偏析形態、Ｖ偏析固数を
調査した。また圧延後の厚板からサンプルを採取
し、HICテストを実施し、HIC割れ発生率を調査
し結果を第２に示した。なお、中心偏析指数と
は、鋼中Mnのレードル値を基準として、この値
の1.3倍以上の高濃度部分（偏析スポツト）の厚
みを指数化して示したもので、この値が大きいほ
ど成分の偏析が大であることを示している。連続
鋳造に当り、本発明適用鋼Ａ、Ｂ、Ｃでは、所定
の鋳造速度に対してステージでの圧下量が0.85
mm／分、ステージで圧下しないように鋳造前に
予めロール間隔を調整した。鋳造速度は、中心部
固相率が0.7となる時点がロールセグメントの境
界にくるように設定し1.2ｍ／分とした。鋼Ｄ、
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは比較鋼であつて、鋼Ｄ、Ｅは、
ステージでの圧下量が過大で逆Ｖ偏析が発生し
た例、鋼Ｆはステージで圧下を加えて線状偏析
となつた例、鋼Ｇ、Ｈはステージでの圧下量が
過小のためＶ偏析が発生した例である。比較鋼の
場合、HIC割れ発生率は50〜90％であり、特にス
テージでの圧下量が０であつたために顕著なＶ
偏析が発生し、かつステージで圧下を加えたた
めに最終凝固部が線状偏析となつた鋼Ｈが最も割
れ発生率が高い。これに対し、本発明適用鋼では
同じ成分系で８％以下のHIC割れ発生率であり、
中心偏析も軽微で比較鋼との間に顕著な差が認め
られ、本発明の優位性が実証された。

【表】 実施例 ２ 表１−２の組成を目標成分として、転炉で溶製
した溶鋼を300mm×500mmの断面サイズでブルーム
に連続鋳造し、次いで線材に圧延した。前記実施
例１と同様に連続鋳造前後の鋳片からサンプルを
採取し、中心偏析指数、最終凝固部偏析形態、Ｖ
偏析個数を調査した。その結果を第３にまとめて
示す。 本発明適用鋼イ、ロ、ハはステージでの圧下
量を1.6〜1.8mm／分、ステージでの圧下量を０
mm／分とした試験を行つた。鋳造速度は0.6ｍ／
分とした。 鋼ニ、ホ、ヘ、ト、チは比較鋼であつて、鋼
ニ、ホはステージで圧下量が過大で逆Ｖ偏析が
発生した例、鋼へはステージで圧下を加えたた
めに線状偏析となつた例、鋼ト、チはステージ
での圧下量が過少のためＶ偏析が発生した例であ
る。

【表】 表３に示すように、本発明適用鋼ではＶ偏析や
逆Ｖ偏析は発生せず、偏析形態は微細スポツト状
を呈し、中心偏析指数も低く、比較鋼との間に顕
著な差異が認められ、本発明の優位性はブルーム
の連続鋳造においても実証された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る各凝固ステージ、圧下す
べき量および範囲の関係を示す図、第２図は連続
鋳造鋳片にみられる中心偏析とＶ偏析の模式図、
第３図は従来法による圧下量と水素誘起割れ面積
率との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳片を連続的に引き抜く溶融金属の連続鋳造
   法において、鋳片の中心部が液相線温度となる時
   点から流動限界固相率となる時点までの領域では
   0.5mm／分ないし2.0mm／分の割合で未凝固鋳片を
   連続的に圧下し、それ以降、鋳片中心部が固相線
   温度となるまでの領域では圧下しないことを特徴
   とする連続鋳造法。