JPH0468064B2

JPH0468064B2 -

Info

Publication number: JPH0468064B2
Application number: JP59016379A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saeki; Hidetoshi Niimi; Hidekazu Miwa; Takaharu Yoshida
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1992-10-30
Also published as: JPS60162564A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、垂直型連鋳機を用いて、偏析の極め
て少い高品質の連続鋳片を製造する方法に関す
る。従来技術連続鋳造法によつて鋳造された鋼の鋳片は鋳片
厚み中央部付近にＣ、Mn、Ｐ、Ｓなどの成分が
集積し、いわゆる偏析現象を生ずる問題がある。
この偏析部分の形は板状や粒状などさまざまであ
るが、例えば粒状の場合、その大きさは直径２〜
３mmにも達する場合がある。鋳片をその後工程で
圧延に供するとき、この偏析部は延伸して、鋼板
内に板状もしくは線状の異質部分を形成する。こ
の異質部分は鋼板の品質に悪影響を及ぼすことは
良く知られている。上記連鋳鋳片の偏析が生ずるに際し、連鋳機の
ロールによつて鋳片が保持されているとき、ロー
ルとロールとの間において、鋳片が溶鋼静圧によ
つて、鋳片外部側に膨れ、これが、ロール部分を
通過する時に、膨れに相当する分だけ圧下がかけ
られることになり、かくして、鋳片は鋳型に鋳込
まれてから凝固を終了するまでに多数回の膨張
（バルジング）、被圧下を繰り返すことになる。こ
れにより、溶鋼は鋳片の内部でポンプ作用を受
け、鋳片内を移動する。この動きが、偏析現象を
助長するとされている。従来、この偏析を低減するために、各種の手段
が開発された。その１例として、電磁撹拌があ
る。これは、鋼の連続鋳造において、鋳片の内質
が未凝固のときに、電磁力によつて溶鋼を撹拌
し、その流れの影響によつて、凝固が等軸晶状に
行なわれ、これによつて偏析を分散化し、又は、
偏析粒を小さくする方法である。たとえば電磁撹拌を利用した偏析低減方法とし
ては、凝固殻の表面温度をキユリー点以上となる
よう冷却制限を行う方法（特開昭56−4352）、電
磁撹拌装置を鋳型近傍と連鋳機の中段に設置する
方法（特開昭57−75271）、同じく鋳片の最終凝固
部に設置する方法（特開昭57−195567）などがあ
る。又、鋳片の最終凝固部近くを圧下して、最終凝
固部の溶鋼凝固時の相変態に伴う体積収縮を補
い、かくして溶鋼の流れを小さくして、偏析を低
減する方法も開発されている。たとえば、特開昭57−62804号公報には、耐サ
ワーガス特性に優れた鋼材用鋳片の連続鋳造方法
として、等軸晶凝固組織を行なわせると共に圧下
を加える方法が示されている。しかし、適正ロー
ル間隔や、鋳造速度等さらに検討を要する点が残
されている。一方、生産性向上等の観点から、たとえば巾
1000mm以上、厚さ200〜500mm程度の極厚鋳片が製
造される場合、特に厚さ500mm程度となると、後
記する如く内部割れ等を回避するため垂直型連鋳
機が使用される。この垂直型連鋳機を用いて製造した極厚鋳片に
おける内部割れ防止のためには、特開昭57−
64464号公報に記載された方法があり、これは二
次冷却帯において、鋳片支持ロール及びスプレー
ノズルを周期的に往復させ、冷却を均一化して内
部割れを防止するものである。しかしながら、前記いずれの方法においても高
品質極厚鋳片の製造方法としては不充分であつ
た。発明の目的本発明は、垂直型連鋳機を用いて高品質の極厚
鋳片を得る最適条件を提供することを目的とする
ものである。発明の構成・作用すなわち、本発明の構成は次の通りである。 (イ) 連鋳機は上下開放型鋳型を用いた直線型（垂
直を基本とする）である。 (ロ) 200〜500mmの鋳片厚、1000mm以上の鋳片巾を
有する鋳片を製造する。 (ハ) 稠密分割ロールスタンド（軽圧下装置）を鋳
片の最終凝固域（鋳片内溶鋼凝固完了部位を含
む周辺部）に配する。稠密分割ロールスタンドとは、鋳片保持用ロ
ール長さを鋳片巾方向に２分割以上に分割され
たロールとし、ロールピツチを330mm以下とし
たロールスタンドで、ロール絞り込み量δと相
対するロール間隔Ｄの相互関係が67≦δ・Ｄ≦
210の範囲で漸減するように調整された、4m以
上の長さを有するものをいう。 (ニ) 鋳造する鋼の組織がＰ≦0.008％、Ｓ≦0.003
％以下であること。以下、本発明につき、図面を参照しつつ説明す
る。本発明は垂直型連鋳機の使用を前堤とし、該連
鋳機の１例の立面図を第１図に示した。すなわ
ち、タンデイツシユ１内の溶鋼２は注入ノズル３
によつて鋳型４内に注入される。溶鋼２は鋳型４
及び二次冷却帯のスプレーノズル６によつて冷却
され、表面から凝固しつつ、鋳片保持ロール５に
よつて引出される。凝固完了点８の付近（最終凝
固域）に分割型ロール７群からなる軽圧下装置を
配設する。分割型ロールとは鋳片保持用ロールの長さを第
６図に示すように１本ままのロールでなく鋳片巾
方向に長さを２分割以上に分割されたロールであ
る。ここに、中心偏析に影響を及ぼすバルジング
量の低減には鋳片保持用ロールピツチの短縮が有
効である。一方、ロールピツチを短縮してかつアライメン
ト精度を保つには小径ロール化が最良である。しかし１本ままのロールにおいて小径化を図る
と、ロールの強度不足からロールのたわみが発生
し、バルジング量低減という所期の目的が達せら
れなくなる。鋳片巾方向にロールの長さを分割した分割ロー
ルの場合にはロールのたわみが防止される結果バ
ルジング量低減が可能となる。本発明は垂直型連鋳機であるが、やゝ傾斜した
直線型のもの、たとえば傾斜角30゜以内程度のも
の迄含まれるものとする。製造された鋳片９は、完全凝固後、所定の長さ
に切断されて、機外に搬出される。この場合、弯
曲型連鋳機におけるように凝固過程において曲げ
変形を受けることがないため、鋳片の内部に割れ
を生ずることなく、健全な鋳片を得ることができ
る。単純円弧型連鋳機の弯曲半径と鋳片引抜速度
との関係において、鋳片矯直歪及び割れ発生の有
無の関係を図示すると第２図のようになる。即
ち、鋳片矯正歪は次式 εu＝（Ｄ／２）−Ｓ／Ｒただし、Ｄ：鋳片厚み（mm）（ロール間隔と等
しい。）Ｓ：凝固シエル厚み（mm）Ｒ：連鋳機弯曲半径（mm）によつて求められる。この図から内部割れの発生
しない連鋳機の弯曲半径は、鋳片厚み300mm、400
mm、500mmに対して、それぞれ13.4m、22.2m、
28.6mとなる。これらに共通して使用できるもの
は弯曲半径28.6mとなるが、実質上、このような
弯曲半径の大きいものは、工業的に実施し得な
い。このような理由から、前記した如く連鋳機は
垂直型連鋳機を使用する。次に鋳片サイズは厚み200mm以上、500mm以下
で、鋳片巾1000mm以上のものに限定する。鋳片厚み200mm未満の場合には、バルジング量
が大きく、偏析が生成しやすいため、さらに他の
条件が必要であり、除外した。鋳片厚みが500mmを越えるものは未だ連鋳機で
鋳造することは困難である。鋳片巾1000mm未満のものは、ブルームに属し、
ブルームの凝固組織は本発明に係るスラブとは別
異のものであり、本発明より除外した。次に、高級鋼を製造するためには、鋼の高純度
化が必要である。低温靭性用鋼板については第３
図に試験結果を示した通り、Ｓ≦0.003％、Ｐ≦
0.008％の範囲が必要である。又、耐ラメラテイヤー鋼の場合も同様である。
耐水素誘起割れ鋼の場合はＳ≦0.002％、Ｐ≦
0.004％が好ましい。その他の成分は製品材質か
ら要求される組成に調整する。又、鋼の組成として、Ti添加やCa添加、その
他の成分の添加方法を併用することができる。次に、本発明の最も重要な特徴として、ロール
間隔と絞り込み量との関係がある。この関係の説
明図を第４〜５図に示した。第４図は、連鋳鋳片のバルジング強度と連鋳機
ロールピツチの関係を、示すものである。すなわ
ちロールピツチが200mmを越える所からバルジン
グが生じ始め、330mmの時にバルジング強度が
0.05mmになる。中心偏析の観点からバルジング強
度の許容限界として0.05mm以下が必要であり、こ
のような理由からロールピツチの限界は、330mm
以下とした。第７図は凝固完了点付近の鋳片の部分断面図
で、凝固が進行すると液体→固体へ相変態の密度
変化に対応した収縮が起る。これは約４％であ
る。凝固時の相変態にともなう収縮を凝固殻の変
形、即ち、圧下で補うためには第５図に示すよう
に δ・Ｄ≧67 δ：ロール絞り込み量mm／min Ｄ：鋳片厚みmm なる条件を満すように、ロール間隔を絞り込まな
ければならない。第７図において片側凝固部の面積をS₀／２、片側溶鋼部の面積をL₀／２、片側鋳片厚みをＤ／２、メタラジカルレングスをl₀、鋳造速度をVc、凝固係
数をＫとすればとして夫々の面積が求まる。いま、溶鋼（L₀／
２）が凝固するときの体積収縮量を△Ｄ／２と
し、液体の密度をρ_l、固体の密度をρ_sとすると、 ρ_l×L₀／２×１＝ρ_s×（L₀／２−△Ｄ／２）×１で
あるから △Ｄ／２＝１／２ ρ_s−ρ_l／ρ_sL₀＝L₀／２△ρ （△ρは通常0.04）よつて

【式】として求まる。しかして、凝固収縮量△Ｄ／２に見合う分だけ
ロール間隔を絞り込み、マスバランスをとると第
８図に示す斜線部の面積はl₀×δ／2Vc×１／２
であるから、上式に

【式】を代入 δ＝4K／３×2K△ρ／Ｄ＝8K²／3D△ρ ∴δD＝８／３K²△ρ ……理論式が導かれる。ここに、一般的に凝固係数ＫはＫ＝25〜28
（mm・^-1/2）、密度差△ρは△ρ＝ρs−ρ_l／ρ＝ 7.3−7.0／7.3＝0.04である。Ｋ＝25を理論式に代入するとδD≒67を得る。また、圧下が大きくなりすぎると凝固収縮量以
上に圧下を加えることになり、溶鋼はむしろ押し
出されてしまい、大きな負偏析を生じることにな
る。このような鋳片もまた、偏析から見て好まし
くない。即ち、 δ・Ｄ≦210 でなければならない。なお、第５図に示した結果は、鋼が凝固を完了
する連鋳機位置の周辺部にこのロールスタンドを
4m以上の長さに配した場合のもので、これらは、
安定した鋳片品質を確保するために必要なもので
ある。今、これを具体例をもつて説明すると、鋳片
が、この連鋳機の中を通過して来るとき、鋳片表
面が溶鋼静圧を受けてバルジングする。このバル
ジング強度はロールピツチが200mmを越えると急
激に大きくなり330mmより大きなロールピツチで
は偏析は不合格になる。垂直型連鋳機において、例えば、ロールピツチ
を270mmにすれば良い。溶鋼が鋳込まれた後、凝固が進行すると液体か
ら固体へ相変態の密度変化に対応した収縮が起
る。これは約４％である。この収縮分を連鋳機の
ロール絞り込みによつて補う必要がある。この量
は第５図に示すように、鋳片厚みによつて異る。
例えば300mm厚みの時には、ロール絞り込み必要
量は0.22〜0.70mm／minとなる。300mm厚みの鋳片
を0.7m／minで鋳込む場合にはロールスタンドの
ロール間隔は（0.22〜0.70mm／min）÷（0.7m／min）＝0.3〜1.0mm／ｍ即ち、ロールスタンド長さ1m当り0.3〜1.0mm／ｍ
と小さくしなければならない。このように配列したロールスタンド中において
凝固させれば、鋳片の溶鋼の流れを小さくするこ
とができ、偏析生成を軽微におさえることができ
る。この場合でも不可避的に生成する軽微な偏析も
鋳込む溶鋼の組成をＰ≦0.008％、Ｓ≦0.003％と
しているので、たとえば、−40℃以下の低温靭生
特性が第３図に示すようにきわめて良好である。なお、以下に本発明の実施態様について説明す
る。 (イ) 鋼が完全に凝固をするまでの連鋳機の鋳片保
持部分が直線になるように構成された連鋳機
で、凝固後、曲げおよび曲げもどしによつて、
鋳片を引き出すようになした連鋳機を用いる場
合や垂直からやや傾斜したもので、凝固現象面
から見て、実質的に垂直と見なしうる連鋳機
で、直線状に構成されている連鋳機を含む。 (ロ) ロールスタンドはロールセグメント方式の場
合と、個別ロールセツト方式の場合がある。 (ハ) 鋳片冷却方式として、水に空気を混合して行
う方式など多様であるが、これらの方式を問わ
ない。しかし、冷却は均一性が高く、強い冷却が好
ましい。 (ニ) 鋳造方法として、溶鋼温度を高くしたり、低
くしたりして、凝固組織を調整する方法を付加
する場合も含まれる。 (ホ) 電磁撹拌を併用して、凝固組織をコントロー
ルする方法を付加する場合も含まれる。実施例及び発明の効果以下、実施例を用いて、従来例（比較例）と対
比して、本発明の効果を具体的に説明する。鋳造した鋳片寸法は鋳型寸法で400mm、巾1500
mmで溶鋼組成は表１の通りである。この溶鋼を表２の３種の連鋳機で鋳造した。鋳造結果を表３に示す（鋳片品質、厚板材質評
価結果、Ｐ≦0.008％、Ｓ≦0.003％の場合）。表３に示すように、No.１連鋳機は垂直型で、機
長15mから機端22mまでを、ロール径280mm、２
分割型のロールを用い、ロールピツチを310mmと
し、ロール絞り込みを1.0mm／ｍ（鋳片引抜速度
0.35m／minに対応して1.0mm／ｍ×0.35m／min
＝0.35mm／minの絞り込み速度に相当）とするこ
とによつて、表３に示すように、偏析評価、内部
評価面から見た不合格率はそれぞれ0.2％、0.1％
と少なく、また厚板の溶接割れや低温靭性特性か
らみても不合格率は他の場合よりも格段に少い。別の実施例として、表４を得た（鋳片品質、厚
板材質評価結果）。表４から、たとえNo.１型の連鋳機を用いる場合
でも、低温靭性特性を要求するような場合には、
Ｐ≦0.008％、Ｓ≦0.003％にする必要がある。こ
のように本発明に係る連鋳機にＳ≦0.003％、Ｐ
≦0.008％なる高純度鋼を鋳造することが、高級
鋼を製造するに際し、重要な条件であるといえ
る。以上のように本発明の効果は顕著である。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は垂直型連鋳機の概念図、第２図は連鋳
機弯曲半径と矯正歪、内部割れ発生しない範囲を
示す図、第３図は厚板の低温靭性特性に対する、
鋼のＰ、Ｓ濃度の影響を示す図、第４図はロール
ピツチとバルジングの関係の説明図、第５図は鋳
片厚み（ロール間隔）とロール絞り込み必要量の
関係の説明図である。第６図は分割型ロールの１
例（２分割）を示す説明図、第７図は凝固完了点
付近の鋳片の部分断面図、第８図は凝固収縮量に
見合う分のロール間隔絞り込みマスバランスを示
す説明図。１…タンデイツシユ、２…溶鋼、３…注入ノズ
ル、４…鋳型、５…鋳片保持ロール、６…冷却水
スプレーノズル、７…分割型ロール、８…凝固完
了点、９…鋳片。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｐ≦0.008％、Ｓ≦0.003％の高純度炭素鋼溶
鋼を厚さ200〜500mm、巾1000mm以上の鋳片サイズ
で、垂直型連続鋳造機を用いて連続鋳造するに際
して、鋳片の最終凝固域にロールピツチ330mm以
下の複数の相対向する分割型ロール群からなる全
長4m以上の軽圧下装置を配設し、ロール絞り込
み量と相対するロール間隔の相互関係が 67≦δ・Ｄ≦210 （ただし、δはロール絞り込み量mm／min、Ｄは
ロール間隔（鋳片厚）mmを表わす。）の関係を満足する如く、スラブ鋳片を順次絞り込
み圧下することを特徴とする垂直型連続鋳造方
法。