JPH04253501A - 連続鋳造鋳片の直接圧延方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は鋼の連続鋳造における
鋳片の直接圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造鋳片の直接圧延（ＨＤＲ）は、
連続鋳造機で鋳造された鋳片を冷却することなく、その
まま保温もしくはオンライン加熱することにより、熱間
圧延機により圧延加工する方法である。このＨＤＲプロ
セスは工程の大幅な合理化が実現されるもので、今後さ
らに開発が進められ発展するものと期待されている。し
かし、ＨＤＲで製造された鋳片は、従来の方法すなわち
連続鋳造鋳片終了後、鋳片を冷却し、その後再加熱して
から圧延する方法（ＨＣＲ）に比して表面疵の発生が多
く、歩留りの低下が懸念されている。

【０００３】一般に連続鋳造鋳片に発生する表面疵は縦
割れ、横割れまたは表層下介在物に起因する割れが良く
知られている。縦割れについては、モールド内で割れの
起点が形成され、その後の冷却過程で割れが進展するこ
とが明らかになっている。この防止対策としては、モー
ルドパウダーの選択、モールドテーパーの適正化、湯面
変動の適正範囲へのコントロール、または２次冷却帯で
の均一冷却などが重要な対策として実施されている。

【０００４】また、表層下の介在物に起因する割れは、
モールド内の初期凝固シェルに介在物が補足されるかど
うかに関係があり、この対策として溶鋼の清浄化をはか
り、溶鋼中のＡｌ２　Ｏ３　を少なくすること、および
モールド内湯面変動を適正にしてパウダーの巻き込みを
防ぐことが行われている。

【０００５】横割れは凝固冷却中の不純物元素の析出に
起因した鋳片の高温脆化によるものと考えられている。 横割れ防止の基本対策は連続鋳造機内で曲げ変形（矯正
）を加えた時、鋳片の表面温度を高温脆化温度範囲を回
避して矯正することである。更に、析出物の成因である
Ｓ，Ｐ，Ｎなどの不純物元素の低減を図り、高温脆化を
極力少なくすることもその対策のひとつとして行われて
いる。

【０００６】そして、これら一般的な表面疵対策がＨＤ
Ｒで製造された鋳片にも適用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面疵低減対策を実施してもなお、ＨＤＲプロセスによ
る鋳片は従来のＨＣＲプロセスによる鋳片に比して表面
疵、特に横割れが多いという問題は解消されていない。

【０００８】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
ので、鋳片の表面疵の発生を低減することができる連続
鋳造鋳片の直接圧延方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】この発明に係
る連続鋳造鋳片の直接圧延法は、連続鋳造鋳型から引き
出された鋼の鋳片をその表面温度が７００〜１０００℃
の範囲になるまで連続鋳造機内でスプレーもしくはミス
トスプレー等により冷却し、この温度範囲で２〜１０％
の歪みの予備加工を加え、次いで、鋳片の冷却と断熱を
調節するとともに、鋳片内部に存在する残溶鋼が保持す
る顕熱および凝固潜熱を利用して、鋳片表面を１０００
℃以上に復熱させ、その後圧延加工を行うことを特徴と
する。

【００１０】本願発明者等は、ＨＤＲプロセスによって
製造された鋳片に特有な表面疵の発生原因について検討
した結果、以下のような結論を得た。

【００１１】鋼を凝固・冷却させると、オーステナイト
相（以下γ相）中のＳはγ粒界に偏析する。そのため鋼
中のＳとＭｎとが反応して、ＭｎＳや（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓ
が析出してくる。このような鋼が連続的に冷却されると
、このときのＭｎＳや（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓの析出形態はγ
粒界に沿って微細に析出してくる。この状態の鋼は、そ
の熱間強度が非常に低く、脆い状態であるため、この鋳
片を熱間圧延すると割れが発生しやすくなる。従って、
このような割れに起因して表面疵が多く発生するのであ
る。

【００１２】そこで、この発明では、鋳片の表面および
表面温度を一旦７００〜１０００℃の範囲（完全にフィ
ライト相になる範囲、以下α相と略す）にした後、上述
のように７００〜１０００℃の範囲で２〜１０％の歪み
の予備加工を加え、さらに復熱させることによって鋳片
表層部をα相からγ相に戻す。このような処理によって
微細なγ粒を得ることができる。そして、γ粒界に析出
するＭｎＳや（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓの濃度が低くなると同時
に、復熱過程を通して微細に析出していたＭｎＳや（Ｆ
ｅ，Ｍｎ）Ｓが粗大化する。このようにＭｎＳや（Ｆｅ
，Ｍｎ）Ｓが粗大化することによって鋼の高温延性が回
復し、圧延時の割れを防止することができる。

【００１３】なお、圧延加工は、連続鋳造機の後段に設
置されたオンライン加熱帯で鋳片幅方向の温度を１００
０℃以上に均一に加熱した後に行われることが好ましい
。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、この発明の
実施例について説明する。

【００１５】図１は連続鋳造鋳片から製造した熱延板に
見られた表面疵の中で、鋳片の割れもしくは熱間圧延過
程で生ずる割れが原因となって熱延板の表面疵となる疵
、すなわち硫化物（ＭｎＳとか（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓ）に起
因する熱間脆性に基づくと考えられる疵の個数と、鋼中
のＭｎ／Ｓ比との関係を示したものである。この図に示
すように、ＨＤＲの場合は、ＨＣＲの場合と比べて疵発
生数が数倍も多いことが確認された。このときの熱延板
の成分組成は重量％で、次の通りであった。

【００１６】 　　Ｃ＝０．０１〜０．０５　　　　　　　　Ｓｉ＝０
．０１〜０．０３　　Ｍｎ＝０．２５〜０．３５　　　
　　　Ｐ＝０．０１０〜０．０２５　　Ｓ＝０．０１２
〜０．０３０　　　　ｓｏｌ．Ａｌ＝０．０２〜０．０
３図１ではＭｎ／Ｓ比が低下すると疵発生率が高くなっ
ているが、これは高温脆性の低下によるものであり、こ
の図は、これを防止するには、従来からよく知られてい
るように、鋼中のＳを低減することが有効であることを
示している。しかし、同一のＳレベルにおいてＨＤＲと
ＨＣＲプロセスによる差があるのは何に起因するのか、
その原因については従来解明されていなかった。本願発
明者らはＨＤＲプロセスの鋳片から製造した鋼板の表面
疵の低減を目的として、その原因究明を行った。

【００１７】高温引張り試験機により、ＨＤＲ及びＨＣ
Ｒのシミュレーション試験を行った。すなわちＨＤＲに
対応して、前記試験機内で試験片の溶解、凝固、所定温
度まで所定時間で冷却した後、引張り試験を行った。ま
たＨＣＲに対応して、前記試験機内で試験片の溶解、凝
固、数１００℃まで冷却後、再加熱した後、引張り試験
を行った。この際の試験結果を図２に示す。図２は引張
試験の温度とその際の延性（絞り値）との関係を示す図
である。図から明らかなようにＨＤＲをシミュレートし
たものでは、８００〜１２００℃の高温において延性の
低下が著しい。

【００１８】次に、ＨＤＲをシミュレートした試験片及
びＨＣＲをシミュレートした試験片について、その破断
面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果
、前者の試験片では、微細で多数のＭｎＳや（Ｆｅ，Ｍ
ｎ）Ｓが析出しており、後者のものは粗大化し、その数
は極めて少ないことが判明した。したがって、図２に示
したようにＨＤＲによる熱延板の表面疵が多いのは熱履
歴の差によるものと考えられる。

【００１９】ＨＤＲをシミュレートした試験について、
熱履歴と予備加工の熱間延性向上効果を調べる試験のた
め、高温引張り試験を行った。その結果Ｍｎ／Ｓ比が小
さい鋼の場合について得られた知見は次の通りである。

【００２０】（１）試験片を溶解・凝固の後、冷却し、
一旦７００℃〜１０００℃の範囲に保持した後、再度加
熱して、１０００℃以上の温度にして、引張り試験を行
うと伸びは悪い（熱間延性は悪い）（図３参照）。

【００２１】（２）試験片を溶解・凝固の後、一旦７０
０℃〜１０００℃の範囲まで冷却し、この温度範囲で歪
み速度１０−１／ｓｅｃ　以下で、２〜１０％の歪み範
囲で予備加工を加えた後、１０００℃以上の温度で引張
る試験を行うと、熱間延性は著しく向上する（図４参照
）。

【００２２】これらの引張り試験の結果を踏まえて、連
続鋳造鋳片の直接圧延の条件を検討しホット・ダイレク
ト・チャージ（Ｈｏｔ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｈａｒｇｅ　
）の実験を行った。 実施例−１ 重量％で、Ｃが０．３〜０．０５％，Ｍｎが０．２０〜
０．３０％，Ｓが０．０１５〜０．０２５％の鋼をＨＤ
Ｒプロセスで製造する試験を行った。連続鋳造の二次冷
却パターンを次のように設定した。連続鋳造鋳型から鋳
片を引き抜いて、直ちに、スプレーもしくはミストスプ
レーを用いて冷却し、鋳片表面温度を９００℃まで下げ
、この温度で圧下率２〜１０％の範囲で圧下（予備加工
）を加え、次いで、鋳片内部の未凝固部分の顕熱と潜熱
とを利用して鋳片表面を復熱させるとともに、二次冷却
帯の冷却強度のコントロール（弱冷の採用）及び連鋳機
内への断熱カバーの設置を行って、鋳片表面温度を１０
００℃以上にコントロールした後、連鋳機の後段に設置
されているエッジヒーターを使って、鋳片エッジ部を積
極的に加熱し（オンライン加熱）、その後素早く熱間圧
延機に搬送し熱間圧延を行った。

【００２３】このような熱間圧延終了後の鋼板（熱延板
）の表面を観察し、表面疵の数をカウントした。

【００２４】表１にＨＤＲ時の操業条件及び熱延板の表
面疵の発生枚数指数を示した。なお、表面疵発生指数は
表面疵発生板数÷観察板枚数×１００で示した。

【００２５】

【表１】この表１から明らかなように、本発明の範囲内
の二次冷却パターンを用いることにより、低Ｍｎ／Ｓの
鋼を連続鋳造・直接圧延する際に、鋼板表面の疵の発生
率を極めて少なくすることができることが判明した。 実施例−２ 実施例１で示した成分と同じ鋼種に対し、連続鋳造・直
接圧延（ＨＤＲ）を実施した。この際の連続鋳造の二次
冷却パターンを次のように設定した。連続鋳造鋳型から
鋳片を引き抜いて直ちに、スプレーもしくはミストスプ
レーを用いて冷却し、鋳片表面温度を７００〜１０００
℃の範囲にコントロールして、この温度で圧下率２％で
圧下（予備加工）を加えた後、鋳片内部の未凝固部分の
顕熱と潜熱とを利用して鋳片表面を復熱させるとともに
、二次冷却帯の冷却強度のコントロール（弱冷の採用）
及び連鋳機内への断熱カバーの設置を行って、鋳片表面
温度を１０００℃以上にコントロールした後、連鋳機の
後段に設置されているエッジヒーターを使って、鋳片エ
ッジ部を積極的に加熱し、その後素早く熱間圧延機に搬
送し熱間圧延を行った。熱間圧延終了後の鋼板（熱延板
）の表面を観察し、表面疵の数をカウントした。表２に
ＨＤＲ時の操業条件と熱延板の表面疵の発生枚数指数と
を示した。

【００２６】

【表２】この表２から明らかなように、本発明の範囲内
の二次冷却パターンを用いた実施例では、低Ｍｎ／Ｓの
鋼を連続鋳造・直接圧延する際に、鋼板表面疵の発生率
が極めて少ないことが判明した。これに対し予備加工温
度が１０００℃を超えた比較例では表面疵が多発し、内
部割れの発生も著しかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、予備加工によってＭｎ
Ｓや（Ｆｅ・Ｍｎ）Ｓの析出が促進され、これら析出物
の析出状態がより平衡状態に近くなるため、その後の復
熱過程においてＭｎＳや（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓの粗大化を図
ることができる。従って、熱間延性が向上し、表面疵を
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼中のＭｎ／Ｓと表面疵発生指数との関係を示
す図。

【図２】引張試験の温度とその際の延性との関係を示す
図。

【図３】鋳片を凝固・冷却した後の温度と延性との関係
を示す図。

【図４】予備加工歪と延性との関係を示す図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続鋳造鋳型から引き出された鋼の鋳
   片をその表面温度が７００〜１０００℃の範囲になるま
   で連続鋳造機内で冷却し、この温度範囲で２〜１０％の
   歪みの予備加工を加え、次いで、鋳片の冷却と断熱とを
   調節するとともに、鋳片内部に存在する残溶鋼が保持す
   る顕熱および凝固潜熱を利用して、鋳片表面を１０００
   ℃以上に復熱させ、その後圧延加工を行うことを特徴と
   する連続鋳造鋳片の直接圧延方法。
2. 【請求項２】　　前記圧延加工は、連続鋳造機の後段に
   設置されたオンライン加熱帯で鋳片幅方向の温度を１０
   ００℃以上に均一に加熱した後に行われることを特徴と
   する請求項１に記載の連続鋳造鋳片の直接圧延方法。