JPH04279264A - 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】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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、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、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、生産性や歩留向上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近傍には通常顕著な成
分偏析が観察される。

【０００３】上記した成分偏析は最終成品の均質性を著
しく損ない、製品の使用過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す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だし、残溶鋼が累進的に
濃化していくために発生すると考えられている。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。

【０００４】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、これを補償する量だけ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
、鋳片の凝固収縮を補償する量以上の一定割合で圧下す
る方法が知られている。

【０００５】しかしながら、従来の連続鋳造法は、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は困難であった。本発
明者等はかかる従来法の問題の発生原因について種々調
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おこるのは
基本的に圧下すべき凝固時期とその範囲が不適正である
ことを突き止めた。

【０００６】このような知見に基づき、本発明者等は、
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０．５ｍｍ／分以上２．５ｍｍ
／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。

【０００７】さらに本発明者等は、数多くの実験を推進
することにより、先に特願平１−１２０２９５号におい
て提示したごとく、濃化溶鋼が激しく鋳片の中心部に集
積する凝固時期が存在し、この濃化溶鋼の集積時期の流
動を防止することが偏析改善にとって最も重要であり、
また濃化溶鋼の集積量が特に多い凝固時期は凝固組織に
よって異なることを知見した。

【０００８】この結果に基づき偏析をさらに改善する軽
圧下法について研究した結果、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、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０．２５、好ましくは０．３
５に相当する位置から流動限界固相率に相当する位置ま
での凝固時期範囲の任意の位置、好ましくは該凝固時期
範囲内の上流側に少なくとも１対のロールを設置し、該
凝固時期範囲内の全凝固収縮量を補償する量を圧下し、
また上面等軸晶率が５％以上の場合、鋳片中心部の温度
が固相率０．１好ましくは０．１５に相当する位置から
流動限界固相率に相当する位置までの凝固時期範囲の任
意の位置、好ましくは該凝固時期範囲内の上流側に少な
くとも１対のロールを設置し、該凝固時期範囲内の全凝
固収縮量を補償する量を圧下することを特徴とする圧下
範囲を小さくすることが可能な簡便で効率的な軽圧下法
を提案するに至った。

【０００９】しかしながら連続鋳造作業においては、鍋
交換、最トップ処理あるいは突発的なトラブルに起因し
た鋳造速度の減速、停止等が頻繁に発生するため、鋳片
が圧下帯に到達するのが遅れたり、圧下帯内で鋳造速度
が減速あるいは停止した非定常鋳片の発生をゼロにする
ことは非常に難しく、これら非定常部鋳片の偏析は定常
部と比べ悪化が認められる。

【００１０】このような鋳造速度の変動のために軽圧下
の偏析改善効果が不充分な鋳片を出発材とする線材のト
ラブルを防止するためには、偏析が最も悪い部位におい
てもトラブルの発生を避けるべく分塊加熱条件を高温、
長時間になるように選択する必要があるが、このため偏
析が良好な定常部鋳片に対してオーバーアクションとな
り、また高温加熱においては、加熱炉における鉄ロスお
よび脱炭層の発生などの歩留の低減や、作業性の悪化な
どの問題が発生する。

【００１１】このような問題点を改善するためには定常
部鋳片のさらなる偏析改善と同時に非定常部の偏析悪化
鋳片を分離選択する必要がある。本発明者等はこれら偏
析悪化鋳片の分離選択方法として、先に当該鋳片の圧下
帯通過速度と圧下帯入口ロールに到達した時の凝固時期
により軽圧下による偏析改善効果が不充分な非定常部鋳
片を分離選択する方法（提案法という）を特許出願によ
り提案するに至った。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記した提案法
では、図１に示すごとく、鋳造速度が減速、停止した時
に連鋳機内に位置していた鋳片のほとんど全長が偏析が
悪い非定常部鋳片と判定され、必ずしも歩留良好な判定
方法でなく、さらに精度良く偏析悪化鋳片を判定し、歩
留を改善することが重要課題である。

【００１３】本発明者等はかかる問題を解決するため、
鋳造速度が変動した鋳片の偏析決定要因の研究を進めた
結果、軽圧下による偏析改善効果が充分で偏析が良好な
鋳片部位を選び出し、分塊加熱条件を低温短時間にする
ことが可能な連続鋳造法を提供するに至った。

【００１４】

【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る。 （１）　　１対以上のロールにより、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、鋳造速度の減
速および停止にともない発生する偏析悪化鋳片を、当該
鋳片が凝固する間の特定な凝固時期範囲の平均鋳造速度
と当該鋳片の圧下開始凝固時期により選択し、偏析レベ
ルに応じた分塊圧延条件および工程を選択することを特
徴とする連続鋳造法。

【００１５】但し、当該鋳片の凝固時期は、中心固相率
、シェル厚、未凝固厚あるいは未凝固率などで定量化す
る。 （２）　　１対以上のロールにより、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、当該鋳片が中
心固相率で０．１〜０．６に凝固する間の平均鋳造速度
、好ましくは鋳造速度の減速にともない偏析が最も悪化
する鋳片に対応する凝固時期範囲の平均鋳造速度と当該
鋳片が圧下帯に到達した時の中心固相率により、偏析が
悪化した鋳片を分離し、偏析レベルに応じた分塊圧延条
件および工程を選択することを特徴とする前項１記載の
連続鋳造法。

【００１６】以下本発明をさらに細述する。本発明者等
は図２の例で示すような鋳造速度が減速および停止する
場合の偏析決定要因について研究した結果、偏析が悪化
している鋳片は、当該鋳片が凝固する間の特定な凝固時
期範囲Ａ〜Ｂの平均鋳造速度が減速した鋳片と当該鋳片
の圧下開始時期Ｃが遅れた鋳片であり、偏析悪化鋳片は
当該鋳片の凝固時期範囲Ａ〜Ｂの平均鋳造速度と圧下開
始時期Ｃにより精度良く分離できることを知見し、本発
明をなしとげた。ここで偏析悪化鋳片と判定される鋳片
長さは平均鋳造速度を管理する当該鋳片の凝固時期範囲
Ａ〜Ｂを広くするほど長くなる。

【００１７】偏析悪化鋳片を精度良く分離して、かつ偏
析悪化鋳片と判定される鋳片長さを短くするためには、
偏析が最も悪い鋳片のみを分離できるよう、管理すべき
凝固時期範囲Ａ〜Ｂを狭くすればよい。Ａ，Ｂとしてど
の凝固時期を採用するかは、得られた鋳片の偏析程度や
偏析のバラツキおよび分塊圧延条件等の工程能力により
異なると考えられ、全工程を考慮した場合のメリットに
よって決定する必要がある。なお管理すべき特定な凝固
時期範囲Ａ〜Ｂは、鋳造速度の経時変化データと偏析が
悪化した鋳片の位置データに基づきあらかじめ決定でき
る。

【００１８】以上に示した本発明の方法によれば、図３
に示すごとく偏析が悪化している鋳片部位を精度良く分
離することが可能である。その結果、図４に示すごとく
当該鋳片が圧下帯を通過する時の平均鋳造速度と圧下帯
に到達した時の凝固時期により選択する従来法より、偏
析が良好な鋳片を歩留良く選択することが可能になる。

【００１９】このように選択した偏析良好な鋳片の分塊
圧延の加熱条件を低温、短時間にすることにより使用エ
ネルギーおよび鉄歩留の大幅な節約が可能になる。なお
、鋳片の凝固時期は中心固相率、シェル厚、未凝固厚あ
るいは未凝固率で定量化することが可能であるが、ここ
では特願平２−７８９４０号に示したごとく、偏析の生
成に最も影響をおよぼすと考えられる鋳片中心部の通液
抵抗の増加と関係があると推定される中心固相率で定量
化した。

【００２０】中心固相率は１）式の例のごとく、鋳片中
心部の温度の関数として算出することが可能で、中心部
に存在する固相の割合である。鋳片中心部の温度は操業
条件に基づき伝熱計算によりあらかじめ計算するか、ま
たは鋳造中に当該鋳片の冷却や鋳造速度等の条件に基づ
き計算する。この中心固相率は鋳造速度、冷却条件、鋳
片サイズ、鋼種が決まれば、特願平１−１２１４８７号
に示したごとく凝固時間の関数であり、同じく凝固時間
の関数であるシェル厚、未凝固厚、未凝固率に容易に換
算することができる。また、当該鋳片の凝固時期がＡか
らＢに凝固する凝固時期範囲の平均鋳造速度は２）式に
より決定する。 鋳片の中心固相率＝（Ｔｌ−Ｔ）／（Ｔｌ−Ｔｓ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　１）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　Ｔｌ：溶鋼の液相線温
度（℃）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔ
ｓ：溶鋼の固相線温度（℃）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　Ｔ　　：鋳片の中心部温度（℃）凝固
時期がＡからＢに凝固する間の平均鋳造速度＝Ｌ／ｔ　
　（ｍ／ｍｉｎ　）　　２）　　　　Ｌ：当該鋳片がＡ
からＢに凝固する間の当該鋳片の移動長さ　　（ｍ）　
　　　ｔ：当該鋳片がＡからＢに凝固する凝固時間　　
　　　　　　　　　　　　　　（ｍｉｎ）　次ぎに本発
明を実施例により説明する。

【００２１】

【実施例】実施例１ 試験を実施した連鋳機の概略を図５に示し、鋳造した溶
鋼組成の代表例を表１に示す。偏析が悪化している鋳片
は、図３に示すごとく、当該鋳片が中心固相率で０．１
５から０．３に凝固する間の平均鋳造速度が定常部より
減速した鋳片と、当該鋳片の圧下開始が遅れた鋳片であ
る。また、図６には全量同一分塊加熱条件（従来より低
温、短時間）で圧延した場合の線材偏析が良好となる条
件を示す。線材偏析の悪化が認められるのは当該鋳片位
置が中心固相率で０．１５から０．３に凝固する間の平
均鋳造速度が定常部より減速した鋳片と、当該鋳片の圧
下開始中心固相率が０．１９以上の鋳片である。本実施
例により分離した偏析悪化非定常部鋳片の分塊加熱条件
を従来通りとし、偏析良好な定常部鋳片の分塊加熱条件
を従来より低温、短時間にした場合の線材偏析を図７に
示す。線材偏析は全量良好となり、従来法と比べ偏析の
ない均質な鋼材が低エネルギーで得られることが証明さ
れた。

【００２２】実施例２ 本実施例で鋳造した溶鋼組成の代表例を表２に示す。図
８に示すごとく偏析が悪化している鋳片部位に対応して
いるのは、当該鋳片が中心固相率で０．２５から０．５
に凝固する間の平均鋳造速度が定常部より減速した鋳片
と、当該鋳片が圧下帯に到達した時の中心固相率が遅れ
た鋳片である。図９では分塊加熱条件を低温、短時間に
した場合の線材偏析が良好となる条件を示す。当該鋳片
の凝固状態が中心固相率で０．２４〜０．５に凝固する
間の平均鋳造速度が減速した鋳片と、当該鋳片が圧下帯
入口ロールに到達した時の中心固相率が０．２４以上の
鋳片の偏析の悪化が認められる。実施例１の場合と同じ
ように、本実施例により分離した偏析悪化非定常部鋳片
の分塊加熱条件を従来通りとし、偏析良好な定常部鋳片
の分塊圧延条件を従来より低温、短時間にした結果、線
材偏析は全量良好となり、偏析のない均質な鋼材が従来
法と比べより少ないエネルギーで効率的に得られること
が証明された。

【００２３】実施例３ 表３に種々な鋼種、凝固組織の場合について、鋳造速度
の減速停止により偏析が悪化した当該鋳片の凝固時期範
囲および当該鋳片の圧下開始凝固時期を示す。表３の結
果に基づき鋳造速度の減速にともない発生する偏析改善
効果が不充分な鋳片部位を選択し、偏析良好部位の分塊
圧延条件を低温、短時間に改善することが可能になる。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】本発明により鋳造速度の変動に伴い発生
する軽圧下の偏析改善効果が充分な鋳片と不充分な鋳片
を分離することにより、偏析レベルに応じた分塊圧延条
件および工程が選択でき、従来より少ないエネルギーで
歩留良く均質な鋼材を得ることが可能な、連続鋳造法が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は従来法において偏析悪化鋳片と判定され
る鋳片範囲を示す図である。

【図２】図２は鋳造速度の変動例を示す図である。

【図３】図３は偏析が悪化している鋳片と対応する当該
鋳片がＡ〜Ｂに凝固する間の平均鋳造速度を示す図であ
る。

【図４】図４は偏析悪化鋳片と判定される鋳片長さの従
来法との比較を示す図である。

【図５】図５は連鋳機の概略図である。

【図６】図６は実施例１で全量低温、短時間分塊加熱を
実施した場合の線材偏析が良好となる条件を示す図であ
る。

【図７】図７は実施例１で選択した偏析良好部位の分塊
加熱条件を低温、短時間とし、偏析悪化鋳片を従来通り
とした線材偏析のレベルを示す図である。

【図８】図８は偏析が悪化している鋳片と対応する当該
鋳片がＡ（Ａ′）〜Ｂに凝固する間の平均鋳造速度（実
施例２の場合）を示す図である。

【図９】図９は実施例２で全量低温、短時間分塊加熱を
実施した場合の線材偏析が良好となる軽圧下条件を示す
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１対以上のロールにより、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、鋳造速
   度の減速および停止にともない発生する偏析悪化鋳片を
   、当該鋳片が凝固する間の特定な凝固時期範囲の平均鋳
   造速度と当該鋳片の圧下開始凝固時期により選択し、偏
   析レベルに応じた分塊圧延条件および工程を選択するこ
   とを特徴とする連続鋳造法。但し、当該鋳片の凝固時期
   は、中心固相率、シェル厚、未凝固厚あるいは未凝固率
   などで定量化する。
2. 【請求項２】　　１対以上のロールにより、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、当該鋳
   片が中心固相率で０．１〜０．６に凝固する間の平均鋳
   造速度、好ましくは鋳造速度の減速にともない偏析が最
   も悪化する鋳片に対応する凝固時期範囲の平均鋳造速度
   と当該鋳片が圧下帯に到達した時の中心固相率により、
   偏析が悪化した鋳片を分離し、偏析レベルに応じた分塊
   圧延条件および工程を選択することを特徴とする請求項
   １記載の連続鋳造法。