JPH04162943A - 連続鋳造鋳片の熱間加工割れ防止方法 - 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Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓなどを含む鋼板の製造方法に関
し、詳しくは、鋳造厚が５０＋ａｍ以下となるような連
続鋳造鋳片から直接に熱間圧延工程を簡略化して薄帯鋼
板を製造する際、熱間加工工程において熱延割れを生じ
ることなく、鋼板を製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、連続鋳造機の著しい開発により、鋳片の薄手化が
図られ、従来の熱延工程の省略、簡略化が進みつつある
。またこのような薄手化は熱延工程に於けるコスト低減
の観点から注目されている。

しかしながら、鋳造ままの組織は一般にオーステナイト
組織が粗大で、このため最終的に得られるフェライト組
織も従来熱延材と比較すると粗大化もしくは不均一とな
り、熱延板としての強度−延性バランスが劣ったり、冷
延素材としても後の冷延・焼鈍により形成される（１１
１）集合組織の発達が不十分で、深絞り性か劣るなど、
薄鋼板の基本的な機械的性質を満足しない。

このため薄肉鋳造プロセスにおいても鋳造後ある程度の
熱間圧延を施し、再結晶によるオーステナイト組織の細
粒化が図られる。またこのような鋳造後の圧延は表面性
状の点からもある程度は必要である。

一方、資源の再利用の観点からスクラップの溶鋼に占め
る割合が増加するにつれて、スクラップ中に含まれるＳ
ｎ、Ｃｕなどのトランプエレメントによる熱間加工割れ
が問題となってきている。

また鋼中のＳが熱間脆性の原因であることはよく知られ
ているが、製造工程のＣＣ−ＤＲ化に伴いこの熱間割れ
が助長されるため、鋼中Ｓを下げる、Ｍｎ添加量を上げ
るなど厳しい成分の制約条件が付加されている。

これら上記の元素の特徴は溶鋼の融点を著しく低下させ
、最終凝固部に偏析することである。そして熱間加工時
のオーステナイト組織状態においてもオーステナイト粒
界上に液膜状態もしくは析出物として残存し、粒界の結
合力を弱めるため、ここを起点とし粒界割れが生じ、ス
ラブエツジ部において耳割れや表面でのヘゲと称するさ
さくれ状の表面欠陥となる。このため著しく鋼板表面・
端面の美観を損なうばかりか、熱間圧延そのものまたは
後の冷間圧延において圧延不能となる場合すらある。

このような特定の元素が含まれることに起因する熱間割
れ防止法としては特開昭５９−９７７０１号公報、特開
昭１３０−５２５２２号公報等に開示されている熱間加
工前の熱履歴の制御や加工温度の限定により割れを回避
する方法と、特開昭８２−３３００１号公報、特開昭６
２−４０９０２号公報などに開示されている成分の添加
量を数式化して規制するなどの方策がとられてきた。

しかしこれらはその製造方法が鋳造後の直送圧延、即ち
ＣＣ−ＤＲ技術のようなものであっても、鋳造そのもの
は従来の２５０１１１ｍ厚スラブが前提となっており、
本発明のような５０ＩＩＩ１１厚以下になるような薄ス
ラブを前提とする場合には、製造条件が大きく異なるこ
とが予想される。なぜならば前述しとたとおり、本発明
の対象とする熱間割れの本質は凝固過程における元素の
偏析と密接な関係があり、鋳造厚の違いは凝固時の凝固
速度の変化を通じて、この偏析挙動に大きな影響を及ぼ
すことが予想されるからである。

（発明が解決しようとする課題） 従来熱間加工時の熱延割れを助長するようなＣｕ、Ｓｎ
、Ｓなどの元素を含む炭素鋼または特殊鋼を連続鋳造−
熱間圧延により製造する工程に於いて、５０ＩＩ１１厚
以下の薄スラブもしくは薄鋳帯に連続鋳造する場合の、
後の熱間加工時の熱間割れを防止するための製造方法を
確立することが本発明の目的である。

（課題を解決するための手段） 従来技術で述べた通り、今までの２５０ｍｍ厚程度のス
テブからの再加熱熱間圧延及び直接熱間圧延工程に於い
ては、割れ回避の条件として、成分制約の他に加工に至
るまでの熱履歴や加工温度の限定などがなされていた。

本発明の対象とする薄スラブもしくは薄鋳帯からのプロ
セスの場合には、これらの条件に加え、凝固現象そのも
のの条件が付加されることが予想される。

本発明者らは、上記の実情に鑑み鋭意検討した結果、鋳
造厚の違い、鋳片の引き抜き速度の違いなどの鋳造時の
工程の差による熱間圧延時の割れ程度の差異は、溶鋼か
らの凝固速度、即ち凝固時の鋳片の冷却速度により一義
的に整理できること、また熱間加工そのものの条件は二
次的なものであり、凝固現象の適切な制御により鋳造以
降の工程が如何なるものであっても割れが防止できるこ
とを見いだした。

第１図及び第２図に本発明の確立に至った実験結果を示
す。

本実験ではＣ量を重量％で０．０２％、Ｍｎを０．２％
、Ｓｌを０．０５％含む鋼を基本とし、これにＣｕ。

Ｓｎ、Ｓを種々の添加量で単独、もしくは複合添加した
鋼を真空溶解で溶製し、５０ｍ、　２０ｍｍ、　１０ｍ
厚の鋳片に鋳造した。鋳造後これらの鋳片を従来の熱間
加工温度の内、最も割れ易い温度域である１１５０℃に
おいて、各板厚で５０％の加工を２パスで施したときの
熱間割れの有無を調査した。

第１図にその結果を示す（黒印が割れあり、白印が割れ
無し）。

第１図の横軸は各鋼に含まれるＣｕ、Ｓｎ、Ｓの重量％
の合計量、縦軸は鋳片の断面の組織観察により二次デン
ドライトアーム間隔から推定した凝固速度、すなわち凝
固時の鋳片の冷却速度にとって実験結果を整理したもの
である。鋳片厚みにより冷却速度はおよそ限定されてい
るが、全体として以下に示す（１）式の領域では割れが
生じていないことがわかる。

ＣＲ（’Ｃ／５ｅｅ）≧〔％Ｃｕ＋％Ｓ＋％５ｎ）Ｘ１
５・・・・・・（１） 第２図は鋳片厚みを１０關に限定し、横軸を前述の割れ
回避の指標となる（１）式に従って成分と凝固速度を整
理し、縦軸にその後の加工温度をとって整理したもので
ある（Ｏが割れ無し、×が割れ有り）。

横軸で正の値の領域、即ち（１）式を満たすような条件
で鋳造された鋼は、加工温度が如何なるものであっても
割れか生じていないことがわかる。

一方、横軸で負の領域、即ち（１）式を満足しない条件
では加工温度のあるところで割れ易い状態となっており
、従来の２５０■厚の鋳片からの熱間割れ防止法におい
て、制約条件とされていた成分や加工温度、再加熱温度
などの効果が現れる領域であることがわかる。

このような実験結果から（１）式に従うような条件で鋳
造された薄鋳片ては、加工条件が如何なるものであろう
と割れが生じないことが判明した。

即ち見方を変えれば従来の割れ回避の様々な制約条件は
、鋳片厚みが厚いために凝固速度が遅く（１）式が満た
されないために付加されている条件であるとも言λる。

本発明の（１）式に従えば割れが回避できる理由につい
ては、現在では不明であるが、定性的には凝固時の冷却
速度か速いほどＣｕなどの元素の残存液相への分配が起
こりにくくなり、鋳片内で均質化するためだと考えられ
る。

つまり、本発明は鋼中成分としてＣｕ、Ｓｎ。

Ｓを１種もしくは２種以上含む炭素鋼または低合金鋼を
５０本厚以下の薄スラブもしくは薄鋳帯に連続鋳造し熱
間加工を施す工程において、凝固時の鋳片の冷却速度が
上記元素の重量％で示される下記（１）式を満たす条件
で鋳造する連続鋳造鋳片の熱間加工割れ防止方法である
。

ＣＲ（’Ｃ／５ｅｅ）≧〔％Ｃｕ＋％Ｓ＋％Ｓｒ＋）Ｘ
１５・・・・・・（１） 更に本発明は成分として重量％で、Ｍｎ：５％以下、Ｓ
ｌ：３％以下、Ｐ　：　０．１５％以下、Ａｇ：０．３
％以下、Ｃａ：０．１％以下、希土類元素二〇、１％以
下含む鋼を用いることができ、重量％で、Ｎｂ。

Ｔｉ、Ｖ、Ｎ１．Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂの内１種または２種以
上を各々１．０％以下含有する鋼を用いることができる
。

以下に本発明の限定理由を説明する。

Ｃｕは析出強化のため数％故意に添加されることがある
が、一般にはＳｎも含めスクラップなどの冷鉄源から混
入する不可避的不純物である。またＳも脱硫工程により
一般には積極的に低減している元素である。しかし本発
明ではこれら元素の添加量は特に限定するものではない
。

ただし理論的にはそれぞれのＦｅとの二元系合金状態図
によって示されるフェライトもしくはオーステナイトへ
の最大固溶量以上の添加では、如何なる冷却速度を持っ
てしても均一な組成の鋳片を得ることは困難となるので
、Ｃｕについて最大９％以下、Ｓｎは１５％以下、Ｓは
０．１５％以下とすることが好ましい。

また一般低合金鋼としてＳｉ：３ｗｔ％以下、Ｍｎ：５
ｗｔ％以下、Ｐ　：　０．１５ｖｔ％以下の諸成分を含
有しても差し支えない。

また鋼中のＯ１Ｓ量を低減させるためにＡｇ；０．３％
以下、Ｃａ：ｏ、１％以下、希土類元素：０，１％以下
が添加されても構わない。さらにＮｂ。

Ｔｉ　、Ｖ、Ｎ１　、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂの内１種または２
種以上を各々１．０％以下の範囲で必要に応じ添加して
もよい。

本発明は上記成分の鋼を（１）式を満たすような冷却速
度で凝固させなければならない。この際連続鋳造の方法
としては、従来の鋳造機の薄手材はもとより、双ベルト
式、片ベルト式、双ロール式、単ロール式などの方式の
どれでもよく、鋳造厚みが５０ｍｍ以下となるような比
較的速い凝固速度のもとて（１）式が満たされるように
すればよい。（１）式を満たさない場合には前述の理由
に述べたとおり割れを生じる。

ところで従来の２５０１Ｉ１１厚の鋳片においてはその
凝固速度は高々０．５℃／Ｓはとであり、（１）式で逆
算して０．０３ｗｔ％以上のＳなどの添加量になると、
本発明条件を満たさない。すなわち本発明は従来のスラ
ブ厚に対しては、はぼ適用不可能であるといえる。

また、加工時の加工温度については本発明で特に限定は
しないが、フェライト変態が始まり二相組織状態となる
と、異相界面での析出物などに起因する割れが起こるた
め、Ａ　ｒ　ａ　温度以上のオーステナイト域で加工を
施すのが好ましい。

（実　施　例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

第１表に示す化学成分の鋼を転炉出鋼した。鋼中の成分
から計算される（〔％Ｃｕ＋％Ｓ＋％Ｓ　ｕ）　Ｘ　１
５）の値もあわせて表中に示す。

これらを第２表に示すように連続鋳造で各鋳造厚に鋳造
した。ここで鋳造後の鋳片の二次デンドライトアーム間
隔の組織観察より推定した凝固時の冷却速度と、これら
を種々の温度にて２バスで５０％の加工を施したときの
、加工後の鋳片に発生する割れの有無を調査し、その結
果を表中にＯ；割れ無し、×；割れ有り、としてあわせ
て示した。

第２表 鋼種　鋳造厚　冷却速度：ｃＲ加工温度　！１１し備考
（ｍｍ）　　　　（℃／　ｓ　）　　　　（”Ｃ）Ａ　
　１０　　　２３　　　　１２００　　０　　本発明法
Ａ　　　５０　　　　８　　　　１０５０　　０　本発
明法Ａ　　２５０　　０．４　　１２００　　Ｘ比較法
Ｂ　　　２０　　　　７　　　　１０５０　　０　　本
発明法Ｂ　　５０　　２　　１１５０　　Ｘ比較法Ｃ５
０３１３０００本発明法 Ｃ５０２１ｇ００　　０　　本発明法 ＣＩ５０　　０．６　　１３００　　Ｘ比較法Ｄ２０　
　　　７　　　　１２００　　０　本発明法Ｄ５０　　
２　　１２００　　ｘ比較法Ｅ　　　１０　　　２２　
　　　１３００　　０　　本発明法Ｅ　　５０　　３　
　１３００　０比較法Ｆ４Ｂ０　　　　１２０００　　
本発明法Ｆ　　２０　　　ヱ　　１４００　　ｘ比較法
Ｇ　　　１０　　　２ｇ　　　　　１０５０　　０　　
本発明法Ｇ　　５０　　３　　１０５０　　Ｘ比較法Ｏ
：割れあり、×：割れなし 下線は本発明外の条件を示す 本発明法にしたがったものには如何なる加工温度に於い
ても熱間割れは生しないが、（１）式を満たさないよう
な遅い冷却速度や成分の添加量が多い鋼種では一部の温
度域で割れかないものの、はぼすべてで割れが発生して
いる。また従来スラブ厚に近い鋳造厚の場合も割れか生
している。

（発明の効果） 本発明は、従来熱間加工時の熱延割れを助長するような
Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓなどの元素を含む炭素鋼または低合金鋼
を連続鋳造−熱間圧延により製造する工程に於いて、５
０Ｉａ１１厚以下の薄スラブもしくは薄鋳帯に連続鋳造
する場合の、後の熱間加工時の熱間割れを防止する方法
を明らかにしたものである。

この発明により、今後鉄源としてスクラップの比率が増
え、鋼中のＣｕ、Ｓｎ量が増した鋳片に於いても、加工
の際割れが発生することなく、表面及び端面形状の良好
な薄鋼板の製造が可能となる。またＣｕは近年の耐火鋼
板における析出強化元素として故意に微ｆｆｉ添加する
ことがあるが、本発明はこのような鋼種に対しても適用
可能である。

なお本発明では鋳造後加工を施さずにそのまま巻き取る
場合でも、巻取り張力による割れを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｕ、Ｓｎ、Ｓの合計添加量と凝固時の冷却速
度により整理された割れ回避領域の図表、第２図は本発
明法の割れ回避条件に対する加工温度の影響を示す図表
である。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　失策１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼中成分としてＣｕ、Ｓｎ、Ｓを１種もしくは２種
   以上含む炭素鋼または低合金鋼を５０ｍｍ厚以下の薄ス
   ラグもしくは薄鋳帯に連続鋳造し熱間加工を施す工程に
   おいて、凝固時の鋳片の冷却速度が上記元素の重量％で
   示される下記（１）式を満たす条件で鋳造することを特
   徴とする連続鋳造鋳片の熱間加工割れ防止方法。 ＣＲ（℃／ｓｅｃ）≧〔％Ｃｕ＋％Ｓ＋％Ｓｎ〕×１５
   ・・・・・・（１） ２、重量％で、Ｍｎ：５％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｐ：
   ０．１５％以下、Ａｌ：０．３％以下、Ｃａ：０．１％
   以下、希土類元素：０．１％以下含む鋼を用いる特許請
   求の範囲第１項記載の連続鋳造鋳片の熱間加工割れ防止
   方法。 ３、重量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂ
   の内１種または２種以上を各々１．０％以下含有する鋼
   を用いる特許請求の範囲第２項記載の連続鋳造鋳片の熱
   間加工割れ防止方法。