JPH04309446A - 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。

【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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】この成分偏析は、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。

【０００６】かかる成分偏析は、凝固末期の残溶鋼の凝
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。

【０００７】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け鋳片を圧下することが必
要である。

【０００８】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量以上の一定割合で圧下
する方法が知られている。

【０００９】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は困難であった。

【００１０】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
範囲が不適正であることを突き止めた。

【００１１】これらの知見に基づき本発明者は、先に特
願昭６２−２７５５５６号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。

【００１２】さらに本発明者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し
、凝固収縮流動の中心偏析に及ぼす影響が大きい凝固時
期が存在し、この濃化溶鋼の集積時期の流動を防止する
ことが最も偏析改善効果が大きく、この偏析に及ぼす影
響が大きい凝固時期は、凝固組織によって異なることを
知見した。

【００１３】これらの知見に基づき偏析をさらに改善す
る方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０．３５
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、簡便
で効率的な軽圧下法を先に提案した。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法により
、鋳造速度を増速して生産量を確保しようとした場合、
鋳造速度の増大に伴い偏析の悪化が認められ、増速して
も偏析を低位に安定させることが可能な軽圧下法の開発
が課題である。

【００１５】また異鋼種継目等で鋳造速度が減速，停止
した場合、偏析が悪化する鋳片が認められることより、
鋳造速度が減速，停止しても偏析が悪化する鋳片の長さ
をできるだけ短くすることが可能な軽圧下法の開発が課
題である。

【００１６】本発明者は、かかる問題を解決するため圧
下パターンを種々変更し、最適な軽圧下方法を研究した
結果、柱状晶凝固の場合について鋳造速度を増速しても
偏析を低位に安定させることが可能で、偏析が良好とな
る鋳造速度範囲が広く、かつ異鋼種継目等で鋳造速度を
減速，停止した場合の偏析が悪化する鋳片長さを短くす
ることが可能な連続鋳造法を先に提案した。

【００１７】本発明は上記課題に鑑みさらに等軸晶凝固
の場合について研究を進めた結果、柱状晶凝固の場合よ
り小さな圧下力で偏析が良好となる鋳造速度範囲が広く
、連続鋳造速度を増速しても偏析を低位に安定させるこ
とが可能で、かつ異鋼種継目等で連続鋳造速度が減速，
停止した場合においても、偏析が悪化する鋳片の長さを
短くすることが可能な連続鋳造法を提供するに至った。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は下記を要旨とす
る。

【００１９】（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、上面等軸晶率が５％以上になるよう制御し、
鋳片中心部の温度が固相率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内の
上流側に少なくとも１対のロールを設置し、全圧下量が
４〜２０ｍｍとなるように圧下し、かつ中心固相率が０
．０２〜０．１５の鋳片単位長さ当たりの圧下量が０．
２〜３．０ｍｍ／ｍとなるように圧下することを特徴と
する連続鋳造法である。

【００２０】（２）上記（１）記載の連続鋳造法におい
て、鋳片中心部の温度が固相率０．１５から０．６の全
圧下量が４〜２０ｍｍとなるように圧下し、かつ中心固
相率が０．０２〜０．１５の鋳片単位長さ当たりの圧下
量が０．２〜３．０ｍｍ／ｍとなるように圧下するもの
である。

【００２１】（３）上記（１）または（２）記載の連続
鋳造法において、上面等軸晶率が５％以上になるよう制
御し、連続鋳造操業において鋳造速度が最も速い場合に
設定して連続鋳造を行うものである。

【００２２】

【作用】以下本発明を作用とともに詳細に説明する。

【００２３】本発明者は上記課題を解決するために、モ
ールド電磁攪拌により鋳片の上面等軸晶率を５％以上に
制御した場合の圧下凝固時期や圧下量を種々変更した試
験を行い、偏析改善効果が良好な圧下方法を研究した結
果、図１に示すように圧下領域Ａに加え連続鋳造機にお
いて、Ａより上流側に位置した中心固相率がＡより小さ
い領域Ｂの鋳片を圧下することにより、図２に示すごと
く鋳造速度を増大しても偏析が良好となることを知見し
本発明をなし遂げた。

【００２４】下記表１は、この場合の本発明例、従来例
について中心固相率、全圧下量、圧下勾配の条件を比較
した表である。

【００２５】

【表１】 領域Ａ：中心固相率　　０．１５〜０．６領域Ｂ：中心
固相率　　０．０２〜０．１５

【００２６】すなわち鋳
片の上面等軸晶率を５％以上に制御して、設定鋳造速度
における鋳片の圧下凝固時期を中心固相率で０．１５〜
０．６の領域を領域Ａとし、領域Ａの全圧下量が１０〜
１６ｍｍとなるよう圧下し、かつ鋳片の凝固時期が中心
固相率で０．０２〜０．１５の領域Ｂの圧下勾配が０．
６ｍｍ／ｍとなるよう圧下することにより、鋳造速度を
増大しても偏析は悪化せず、低位に安定することを知見
し本発明をなし遂げた。

【００２７】さらに偏析が良好となる領域Ａと領域Ｂの
圧下条件について研究を進めた結果、偏析が良好となる
圧下条件は、図３に示すごとく領域Ｂの圧下勾配が０．
２〜３ｍｍ／ｍで、領域Ａの全圧下量が４〜２０ｍｍの
範囲にあることを知見した。

【００２８】一方軽圧下技術においては、内部ワレが発
生しないように圧下することが不可欠である。内部ワレ
は１ロールの圧下量が過大な場合発生し、従って領域Ｂ
の圧下勾配と領域Ａの各ロールの圧下量は、内部ワレが
発生しない範囲で決定し、かつ領域Ｂの圧下勾配と領域
Ａの全圧下量は、図３の条件を満たすよう圧下すること
により、偏析が良好でかつ内部ワレのない鋳片を得るこ
とが可能になる。

【００２９】本発明例の圧下パターンを最も鋳造速度が
早い場合に合わせてセットして、偏析におよぼす鋳造速
度の影響を調査した結果を図４に示す。この場合の圧下
条件は表２のとおりである。

【００３０】

【表２】

【００３１】偏析におよぼす鋳造速度の影響は図示のよ
うにＵ字型を呈しており、鋳造速度が遅すぎても速すぎ
ても偏析は悪化する。偏析が悪化する高速側において、
本発明例の圧下パターンをセットしておけば、鋳造速度
を減速せざるを得ない場合も偏析が良好となり、偏析が
良好となる鋳造速度範囲が広くなる。

【００３２】すなわち本発明例の圧下パターンを操業に
おいて必要な最も高速の場合に合わせてセットしておけ
ば、転炉，２次精錬等とのマッチングのため通常より減
速した速度で鋳造した場合も、偏析が低位に安定した鋳
片が得られる。

【００３３】また異鋼種継目のごとく、鋳造速度を減速
，停止せざるを得ない場合、偏析が悪化する鋳片の長さ
を短くすることが可能となる。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、ここでは偏析の発生に最
も影響を及ぼすと考えられる中心部の通液抵抗の増加と
関係があると考えられる中心固相率で定量化した。

【００３４】中心固相率は、下記数１に示すごとく鋳片
中心部の温度の関数として算出し、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、冷却条件や鋳造
速度等の操業条件に基づき伝熱計算により予め計算する
か、または鋳造中に冷却や鋳造速度等の条件に基づき計
算する。

【００３５】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。

【００３６】

【数１】 鋳片の中心固相率＝（Ｔｌ−Ｔ）／（Ｔｌ−Ｔｓ）ただ
しＴｌ：溶鋼の液相線温度（℃） Ｔｓ：溶鋼の固相線温度（℃） Ｔ　　：鋳片の中心部温度（℃）

【００３７】また本発明のごとく等軸晶凝固の場合、偏
析改善に必要な凝固時期が低中心固相率で凝固時間が短
い鋳片の圧下となるため、柱状晶凝固の場合より少ない
圧下力で偏析の改善が可能となる。

【００３８】本発明により生産量を確保するため鋳造速
度を増大した場合においても、偏析の悪化を防止するこ
とが可能で、また製鋼工場における転炉，２次精錬炉等
のトラブルに起因し、鋳造速度を減速せざるを得ない場
合においても、偏析が低位に安定した鋳片を得ることが
可能となる。

【００３９】また異鋼種継目作業等により鋳造速度の減
速，停止が発生した場合も、偏析が悪化する鋳片の長さ
を短くすることが可能となる。

【００４０】以上本発明により、従来より生産性および
操業性が良好で、かつ偏析のない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。

【００４１】

【実施例】以下本発明を実施例により説明する。

【００４２】実施例−１ 試験を実施した連続鋳造機の概略構造を図５に示し、鋳
造した溶鋼組成の代表例を下記表３に示す。なお図５に
おいて１、２は電磁攪拌装置、３は圧下帯、４は連続鋳
造機のセグメント、５は鋳造された鋳片である。

【００４３】

【表３】

【００４４】鋳造速度１．０ｍ／ｍｉｎにおいて、鋳片
の中心固相率が０．０２〜０．１の圧下勾配を０．６ｍ
ｍ／ｍとして中心固相率が０．１〜０．６の全圧下量が
１２ｍｍとなるようセットし、得られた鋳片の偏析と鋳
造速度の関係を従来例と比較し図４に示す。本発明例の
方法によれば、鋳造速度の広い範囲にわたり偏析は従来
例より良好となる。

【００４５】実施例−２ 試験を実施した連続鋳造機，溶鋼組成，設定圧下勾配お
よび定常部の鋳造速度は上記実施例１と同じである。図
６に異鋼種継目のため鋳造速度を減速，停止した非定常
鋳片の偏析を本発明と従来法を比較して示す。

【００４６】本発明により、鋳造速度を減速，停止する
ことにより軽圧下条件が不適正となり、偏析が悪化する
鋳片の長さを短くできることが証明された。

【００４７】実施例−３ 本発明を種々な鋼種に適用した場合の増速効果と減速に
ともなう偏析悪化鋳片の改善効果を下記表４に示す。本
発明例の場合は上流圧下範囲Ａ（中心固相率で０．０２
〜０．１）と下流圧下範囲Ｂ（中心固相率で０．１〜０
．７）を圧下、従来例では下流圧下範囲Ｂのみを圧下し
、いずれも上面等軸晶率を５％以上とした。

【００４８】

【表４】

【００４９】いずれの鋼種においても、凝固時期が早い
段階で圧下し、圧下力が小さくてすむ本発明によって偏
析が良好なまま増速の実現が可能で、また鋳造速度の減
速，停止にともない発生する偏析悪化鋳片長さを短くす
ることが可能であることが証明された。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の連続鋳造法
によれば、連続鋳造鋳片の厚み中心部に見られた硫黄、
燐、マンガン等の不純物元素の偏析を防止し、柱状晶凝
固の場合より小さな圧下力においても、偏析が良好とな
る鋳造速度範囲が広く、また鋳造速度を増速しても、偏
析を低位に安定させることが可能であり、かつ異鋼種継
目等で連続鋳造速度が減速、停止した場合においても、
偏析が悪化する鋳片の長さを短くすることが可能となり
、歩留りよく均質の連続鋳造鋳片を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における圧下帯上流に圧下勾配を加える
考え方を示す図面である。

【図２】本発明と従来法との偏析改善効果を比較した図
面である。

【図３】偏析効果が良好となる領域Ｂの圧下勾配と領域
Ａの全圧下量の関係を示す図面である。

【図４】本発明を適用した場合の偏析に及ぼす鋳造速度
の影響（実施例１）を示す図面である。

【図５】試験に使用した連続鋳造機の概略構造を示した
図面である。

【図６】本発明の非定常部鋳片偏析改善効果例（実施例
２）を示す図面である。

【符号の説明】

１，２　　電磁攪拌装置 ３　　　　圧下帯 ４　　　　セグメント ５　　　　鋳片

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、上面等軸晶率が５％以上になるよう制御し、鋳
   片中心部の温度が固相率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内の上
   流側に少なくとも１対のロールを設置し、全圧下量が４
   〜２０ｍｍとなるように圧下し、かつ中心固相率が０．
   ０２〜０．１５の鋳片単位長さ当たりの圧下量が０．２
   〜３．０ｍｍ／ｍとなるように圧下することを特徴とす
   る連続鋳造法。
2. 【請求項２】　　鋳片中心部の温度が固相率０．１５か
   ら０．６の全圧下量が４〜２０ｍｍとなるように圧下し
   、かつ中心固相率が０．０２〜０．１５の鋳片単位長さ
   当たりの圧下量が０．２〜３．０ｍｍ／ｍとなるように
   圧下した請求項１記載の連続鋳造法。
3. 【請求項３】　　上面等軸晶率が５％以上になるよう制
   御し、連続鋳造操業において鋳造速度が最も速い場合に
   設定する請求項１または請求項２記載の連続鋳造法。