JPH04200963A - 連続鋳造法 - 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〕 本発明は連続鋳造鋳片の厚み中心部に見られる不純物元
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。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕近年、海
洋構造物、貯槽、石油およびガス運搬用鋼管、高張力線
材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っている。

元来鋼材は、断面内において均質であるべきものである
が、綱は一般に硫黄、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
向」二およ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。

上記した成分偏析は最終成品の均質性を著しく損ない、
製品の使用工程や線材の線引き工程等で鋼に作用する応
力により亀裂が発生ずるなど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
期に残溶鋼が凝固収縮力等により流動し、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
ことによって生じる。従っ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る。

このような流動原因としては、凝固収縮に起因する流動
のほか、ロール間の鋳片バルジングやロールアライメン
ト不整に起因する流動等があるが、これらのうち最も重
大な原因は凝固収縮であり、偏析を防止するには、これ
を保証する量だげ鋳片を圧下することが必要である。

鋳片を圧下することにより偏析を改善する試みは従来よ
り行われており、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、鋳片の凝
固収縮を保証する型取上の一定割合で圧下する方法が知
られている。

しかしながら、従来の連続鋳造方法は、条件によっては
偏析改善効果が殆ど認められなかったり、場合によって
は偏析がかえって悪化する等の問題があり、成分偏析を
充分に改善することば困難であった。

本発明者らはかかる従来法の問題の発生原因について種
り調査した結果、従来法の偏析改善効果が認められなか
ったり、あるいは偏析がかえって悪化することが起こる
のは基本的に圧下すべき凝固時期とその範囲が不適切で
あることを突き止めた。

本発明者の一人は、先に特開昭６２−２７５５５６号公
報において、鋳片の中心部が固相率０．１ないし０．３
に相当する温度となる時点から流動限界固相率に相当す
る温度となる時点までの領域を単位時間当り０．５　ｎ
ｎｎ　７分以上２．５　ｍｍ　７分未満の割合で連続的
に圧下し、鋳片中心部が流動限界固相率に相当する温度
となる時点から固相線温度となるまでの領域は実質的に
圧下を加えないようにした連続鋳造方法を提案した。一
方、近年１００ｍｍ以上の圧下を実施する大圧下法が提
案されている。

本発明者らば軽圧下方法について、数多くの実験および
検討をさらに推進した結果、第２図に示すごとく偏析の
原因となる濃化溶鋼の集積が激しい凝固時期が存在し、
この時期の残溶鋼流動を防止するよう圧下することが最
も重要であり、このような軽圧下方法を、特開平１−１
２０２９５号公報および特願平２−７８９４０号におい
て提案した。さらに本発明者らは研究を進めた結果、偏
析低減のもう一つの方策として濃化溶鋼が集積する前に
圧下により固液界面を鋳片の厚み中心部に移動させ、厚
み中心部近傍のデンドライト樹間の通液抵抗を増大させ
て濃化溶鋼が集積しやすい凝固期間を回避することによ
り偏析が改善できることを知見し、本発明をなしとげた
。

鋳片の凝固状態が厚み中心固相率で０．１もしくは０．
３から流動限界固相率までの温度範囲に圧下ロールを設
定するためには非常に長い圧下帯が必要となり、また流
動限界固相率近傍を圧下するためには非常に大きな圧下
刃が必要となる。また大圧下法においては圧下すべき凝
固時期範囲が明確でない。このように従来法ばかならず
しも簡便明確な軽圧下法ではない。本発明者らは上記課
題を解決するため、さらに研究を進めた結果、濃化溶鋼
が集積する前の圧下挙上流に偏析改善に有効な圧下凝固
時期範囲が存在することを知見し、従来より短い圧下帯
で偏析が良好となる連続鋳造法を提案するに至った。

本発明の目的は従来法より短い軽圧下帯で均質な鋼材を
得るための連続鋳造法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは下記のとおりであ（１）凝
固末期に少なくとも１対のロールにより鋳片を圧下しつ
つ引き抜く熔融金属の連続鋳造法において、濃化溶鋼が
集積する前に、圧下により、固液界面を移動させること
により鋳片厚み中心部の同相率を増大させ、濃化溶鋼の
集積する凝固時期を回避し、偏析を防止することを特徴
とする連続鋳造法。

（２）上面等軸晶率が５％未満の場合、鋳片中心部の温
度が固相率で０．３５未満に相当する領域に１対以上の
ロールを設置し、全圧下量が１０〜９０ｍｍになるよう
に圧下することを特徴とする前項１記載の連続鋳造法。

（３）鋳片中心部の温度が固相率で０．２５〜０．３に
相当する領域に１対以上のロールを設置して圧下するこ
とを特徴とする前項２記載の連続鋳造法。

（４）上面等軸晶率が５％以上の場合、鋳片中心部の温
度が同相率で０．２未満に相当する領域に１対以上のロ
ールを設置し、全圧下量が１０〜７０ｍｍになるように
圧下することを特徴とする前項１記載の連続鋳造法。

（５）鋳片中心部の温度が固相率で０．１〜０．１５に
相当する領域に１対以上のロールを設置して圧下するこ
とを特徴とする前項４記載の連続鋳造法。

以下本発明をさらに詳述する。

本発明者らは偏析の生成機構について実機およびラボ実
験によりさらに研究した結果、偏析は鋳片の中心部にブ
リッジングが形成され、中心部の通液抵抗が増大した後
、中心より肌側に近い位置のまだ凝固が終了していない
デンドライト樹間の濃イ旨容鋼が凝固収縮吸引力により
中心部に吸引されて集積形成され、■偏析はこの際の濃
化溶鋼流動の通路であり、最も濃化溶鋼の集積が激しい
凝固時期は特開平１−１．２０２９５号公報に示したご
とく、鋳片の中心部の凝固状態が中心固相率で０．２５
〜０．４に相当する温度となる領域であることを知見し
た。

本発明者はさらに濃化溶鋼の集積時期について研究した
結果、濃化溶鋼の集積が最も激しい凝固時期は特願平２
−７８９４０号に示したごとく、凝固組織により差があ
り、鋳片上面側の凝固組織で等軸晶の割合を示す上面等
軸晶率が５％未満の場合、鋳片の中心部の凝固状態が中
心固相率で０．２５〜０．４に相当する温度となる領域
で、特に中心固相率が０．３〜０．３５程度での濃化溶
鋼の集積が激しいことを知見した。この知見に基づき、
上面等軸晶率が５％未満の場合の鋳片圧下の実施態様と
して、請求項２および３において、鋳片中心部の温度が
固相率で０．３５未満、好ましくは０．２５〜０．３に
相当する領域に１対以上のロールを設置し、全圧下量が
１０〜９０ｍｍになるように圧下することを規定したも
のである。また上面等軸晶率が５％以上の場合、濃化溶
鋼の集積が最も激しいのは、鋳片中心部の凝固状態が中
心固相率で０．１〜０．３に相当する温度となる領域で
、特に中心固相率が０．１５〜０．２程度での濃化溶鋼
の集積が激しいことを知見し、濃化溶鋼が集積する前に
偏析改善に有効な圧下凝固時期範囲が存在することを知
見し、従来より短い圧下帯で偏析が良好となる連続鋳造
法を提案するＱこ至った。前記知見に基づき、上面等軸
晶率が５％以上の場合の鋳片圧下の実施態様として、請
求項４および５において、鋳片中心部の温度が固相率で
０．２未満、好ましくは０．１〜０．１５に相当する領
域に１対以上のロールを設置し、全圧下量が１０〜７０
ｍｍになるように圧下することを規定したものである。

本発明の目的は従来法より短い軽圧下帯で均質な鋼材を
得るための連続鋳造法を提供することにある。

なお、鋳片中心部の固相率は鋳造条件に基づき、あらか
じめ伝熱計算により算出しておくか、特願平２−１２３
０９５号および特願平２−１２３０９３号記載の方法に
より測定する。

本発明の原理を第３図に示す。凝固の進行に伴いシェル
厚は次第に増大するが、固相率毎にシェル厚は異なって
おり、例えば固相率Ｆのシェル厚が鋳片の厚み中心まで
成長した時、鋳片の厚み中心固相率はＦになる。本発明
の特徴は圧下により固液界面を移動させることにより濃
化溶鋼の集積が激しい凝固時期を回避することにある。

本発明により偏析のない均質な鋼材を得ることが可能な
、簡便な軽圧下法が提供される。

次に本発明を実施例により説明する。

実施例１ 試験を実施した連鋳機の概略を第１図に示し、鋳造した
溶鋼組成の代表例を表１に示す。凝固組織は上面側の等
軸晶の割合を示す上面等軸晶率がゼロとなるように鋳造
温度により制御した。鋳造した鋳片のザイズは３００Ｘ
５００ｍｍである。圧下時期はあらかじめ伝熱計算によ
り算出した鋳片厚み中心固相率を採用し、圧下ロールの
最終ロール位置は鋳片の厚み中心部の温度が固相率で０
．３に相当する温度となるように鋳造速度を制御するこ
とにより調整した。圧下量は圧下ロールのシリンダー油
圧を増大することにより実現した。圧下はロール１〜４
本で行った。全圧下量と偏析との関係を第４図に示す。

全圧下量が２０ｎｕｎ以上で偏析は大幅に改善できるこ
とが分かる。

表１　試験を実施した溶鋼組成（ｗｔ％）実施例２ 試験を実施した連鋳機と溶鋼組成は実施例１の場合と同
じである。本実験の凝固組織は鋳造時の溶鋼温度を低く
することにより上面等軸晶率２５〜３５％を確保してい
る。圧下方法は実施例１の場合と同じように実施し、圧
下ロールの最終ロールに位置する厚み中心部の温度が固
相率で０．１５に相当する温度になるように圧下した。

全圧下量と偏析との関係を第５図に示す。全圧下量が２
０肛以上で偏析は大幅に改善できる。

実施例３ 本発明法と従来法を比べ表２に示す。本発明法は従来法
と比べ圧下帯が非常に短く、少ないロール本数で偏析改
善が実現でき、圧下ロールが少ない簡便な軽圧下法であ
ることが証明された。

（発明の効果） 本発明の連続鋳造法によれば、従来法に比べ圧下帯が非
常に短く、少ないロール本数で十分な偏析改善が実現で
きるので、産業上の効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は連鋳機の概略説明図、第２図は濃化溶鋼の集積
が激しい凝固時期と凝固組織の関係を示す図、第３図は
本発明法の原理を示す説明図、第４図は鋳片厚み中心固
相率０．３直前圧下の圧下量と偏析の関係を示す図、第
５図は鋳片厚み中心固相率０．１５直前圧下の圧下量と
偏析の関係を示す図である。 麟書■醐牌Ａ−率０濾窄２（琳ゼヱ 第３図 （久） と鉛等軸品弗く、ｓ％ ０　　　　　　０．７　　　　　０．２　　　　　０．
３　　　　　０．４掴井、厘み主心回枢牟 ０　　２０　　弱　　６０　　８０　１００中赴固炬屯
Ｏ茫〜０３つ全圧下１勿曙ン（ｂ） Ｄ　　　　　Ｏ，Ｉ　　　　Ｏ，２０，，３０，４全１
片、刃Ａ中心匝は臣ト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）凝固末期に少なくとも１対のロールにより鋳片を
   圧下しつつ引き抜く溶融金属の連続鋳造法において、濃
   化溶鋼が集積する前に、圧下により、固液界面を移動さ
   せることにより鋳片厚み中心部の固相率を増大させ、濃
   化溶鋼の集積する凝固時期を回避し、偏析を防止するこ
   とを特徴とする連続鋳造法。
2. （２）上面等軸晶率が５％未満の場合、鋳片中心部の温
   度が固相率で０．３５未満に相当する領域に１対以上の
   ロールを設置し、全圧下量が１０〜９０ｍｍになるよう
   に圧下することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造法
   。
3. （３）鋳片中心部の温度が固相率で０．２５〜０．３に
   相当する領域に１対以上のロールを設置して圧下するこ
   とを特徴とする請求項２記載の連続鋳造法。
4. （４）上面等軸晶率が５％以上の場合、鋳片中心部の温
   度が固相率で０．２未満に相当する領域に１対以上のロ
   ールを設置し、全圧下量が１０〜７０ｍｍになるように
   圧下することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造法。
5. （５）鋳片中心部の温度が固相率で０．１〜０．１５に
   相当する領域に１対以上のロールを設置して圧下するこ
   とを特徴とする請求項４記載の連続鋳造法。