JPH05200517A - 連続鋳造法 - Google Patents

連続鋳造法

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JPH05200517A JP27355891A JP27355891A JPH05200517A JP H05200517 A JPH05200517 A JP H05200517A JP 27355891 A JP27355891 A JP 27355891A JP 27355891 A JP27355891 A JP 27355891A JP H05200517 A JPH05200517 A JP H05200517A
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宏美 高橋
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比呂志 谷田部
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽圧下連鋳法における偏析改善効果が不充分
な偏析悪化鋳片を分離選択し、偏析良好な鋳片の分塊加
熱条件を低温短時間にすることが可能な連鋳法を提供す
る。 【構成】 軽圧下における偏析悪化鋳片を、予め決定
した特定の凝固時期範囲を当該鋳片が凝固する間の平均
鋳造速度と、圧下開始凝固時期、および鋳片厚によ
り分離する。偏析悪化鋳片の分塊加熱条件を高温長時間
とし、偏析改善効果が充分な鋳片の分塊加熱条件を低温
短時間とする。 【効果】 使用エネルギーが少なく、鉄歩留りも良好
で、安定した品質の線材を供給できる。

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、ガス運
搬用鋼管、および抗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
重要課題になっている。元来鋼材は断面内において均質
であるべきであるが、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脆弱となる。特に近
年、生産性や歩留り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的に普及しているが、連続鋳造
により得られる鋳片の厚み中心近傍には、通常顕著な成
分偏析が観察される。この成分偏析は最終成品の均質性
を著しく損ない、成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
の原因となるため、その低減が切望されている。
【0003】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ため発生すると
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
るため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。
【0005】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いたるまで
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。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、成分偏析を十分に改善することは困難であっ
た。
【0006】また、これらの偏析悪化理由を研究し、鋳
片の中心部が固相率0.1〜0.3に相当する温度にな
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する特願
昭62−27556号に係る方法が良く知られている。
【0007】さらに、本発明者等が先に特願平1−12
0295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
最も効果的であり、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一対のロールにより鋳片を圧下しつ
つ引き抜く溶鋼金属の連続鋳造法において、上面等軸晶
率0〜5%の場合、鋳片中心部の温度が固相率0.2
5、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一対
のロールを設置して、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一対のロールを設置
して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
な軽圧下を提案した。
【0008】以上の研究結果において、軽圧下により偏
析を改善するための最も重要な点は、適正な圧下時期と
圧下量を確保することである。しかし、連続鋳造作業に
おいて、鋳造作業中避けることができない鋳造速度の減
速に起因したクレーターエンドの変動など、適正な凝固
時期に充分な圧下ができず偏析が悪化することがある。
このような圧下条件が不適正で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
けるため分塊加熱条件として高温、長時間を選択する必
要があるが、分塊加熱条件を高温、長時間にした場合、
偏析が良好な定常部鋳片に対してはオーバーアクション
となり、また加熱炉における鉄ロスおよび脱炭層の発生
などの歩留りの低下や、作業性の悪化などの問題が発生
する。
【0009】本発明者等はかかる問題を解決するため、
先に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
し、偏析良好な鋳片の分塊加熱条件を低温、短時間と
し、偏析悪化鋳片の分塊加熱条件を従来通り高温、長時
間とすることにより偏析のない線材を少ないエネルギー
で製造する方法を提案した。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしさらに研究を進
めた結果、鋳造速度の減速に起因した場合だけでなく、
冷却用チップの破損等の冷却装置のトラブルや圧下装置
のトラブルにより偏析が悪化することがある。このよう
な原因で偏析が悪化した場合、従来法では偏析悪化鋳片
の分離ができない。これらを含め偏析悪化鋳片を判定
し、品質を安定化することが重要課題である。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。
【0012】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、冷却装置お
よび圧下装置のトラブルならびに鋳造速度の変動により
圧下時期および圧下量が不適正となり偏析が悪化した偏
析悪化鋳片を判定し、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。
【0013】偏析悪化鋳片を圧下帯の定めた位置で厚
み計で測定した鋳片厚、および当該鋳片が凝固する間の
中心固相率、シェル厚、未凝固厚あるいは未凝固率で定
量化した特定の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判定することを特徴とする前
記の連続鋳造法。
【0014】鋳造した鋳片の厚み、および当該鋳片が
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
偏析悪化鋳片を判定することを特徴とする前記の連続
鋳造法。
【0015】鋳造した鋳片の厚み、および鋳造速度の
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悪化鋳片を判定することを特
徴とする前記の連続鋳造法。
【0016】
【作用】本発明者等は、前記問題を解決するため冷却装
置のトラブルや圧下装置のトラブルが発生した場合の管
理すべき項目をさらに研究した結果、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
を発明した。
【0017】図1に示すように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、図2に示すごとく、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凝固時期Cが遅
れた鋳片であることを解明した。しかし、これら鋳造速
度変動部以外の定常部においても偏析が悪化する鋳片が
認められ、その原因は、図3に示すごとく鋳片厚が偏析
良好な定常部より厚くなった鋳片である。これらの知見
に基づくと、軽圧下における偏析悪化鋳片は、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凝固時期Cが
遅れた鋳片と、さらに定常部において鋳片が厚くなった
鋳片である。さらに、その管理方法について研究した結
果、管理する限界鋳片厚は次の手順で決定できる。
【0018】限界圧下不足量の決定 図3に示すごとく、(1)式数1で定義した圧下不足量
と偏析との関係を定量化し、分塊加熱条件を低温短時間
にしても線材偏析が良好となる最大偏析粒径に対応する
限界圧下不足量を決定する。
【0019】
【数1】 圧下不足量=実測鋳片厚−偏析が良好となる最大鋳片厚 (1)
【0020】管理限界鋳片厚の決定 限界圧下不足量を用いて、管理限界鋳片厚を(2)式数
2により決定する。
【0021】
【数2】 管理限界鋳片厚=偏析が良好となる最大鋳片厚+限界圧下不足量 (2)
【0022】鋳片厚が以上のように決定した管理限界鋳
片厚より厚い鋳片は、特定凝固時期範囲の鋳造速度が遅
れた鋳片や、圧下開始時期が遅れた鋳片と同じように分
塊加熱条件を高温長時間にする必要がある。また、鋳片
が厚くなるのは連鋳機の冷却装置および圧下装置のトラ
ブルが原因であり、連鋳機の整備が可能である。本発明
法によれば、鋳造速度の減速および連鋳機のトラブルに
起因した偏析悪化鋳片の判定が可能であり、このように
選択した偏析良好な鋳片の分塊加熱の条件を低温、短時
間にすることにより使用エネルギーおよび鉄歩留りの大
幅な節約が可能で、かつ品質が安定する。
【0023】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、ここでは偏析の生成に最も影響を及ぼすと
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。
【0024】中心固相率は、(3)式数3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できる。また、当該鋳片の凝固時
期がA〜Bに凝固する凝固時期範囲の平均鋳造速度は
(4)式数4により決定する。
【0025】
【数3】 鋳片の中心固相率=(T1 −T)/(T1 −Ts ) (3) T1 :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 (℃)
【0026】
【数4】 凝固時期がA〜Bに凝固する間の平均鋳造速度=L/t(m/min)(4) L:当該鋳片がA〜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〜Bに凝固する凝固時間 (min)
【0027】また、鋳片の厚さは図4に示す方法により
測定した。
【0028】
【実施例】次に、本発明を実施例により説明する。
【0029】実施例1 試験を実施した連鋳機の概略を図5に示す。鋳造した溶
鋼組成の代表例を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】偏析が悪化している鋳片は図2、図3に示
すごとく次の3つの場合である。
【0032】 図2に示すごとく、当該鋳片が中心固
相率で0.15〜0.3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。
【0033】 図2に示すごとく、当該鋳片の圧下開
始が遅れた鋳片。
【0034】 、以外の定常部でも、図3に示す
ごとく鋳片厚が厚い鋳片。
【0035】偏析良好部鋳片および〜の偏析悪化鋳
片を低温、短時間の分塊加熱条件で圧延した結果、図6
に示すごとく線材に偏析の悪化部位が認められた。一
方、〜の偏析悪化鋳片は、従来通り高温長時間の分
塊加熱条件とし、それ以外の偏析良好鋳片は従来より低
温短時間の分塊加熱条件で圧延した結果、図7に示すご
とく線材の偏析は全量とも良好となり、使用エネルギー
の節約と鉄歩留りの改善、および品質の安定化が実現で
きることが証明された。
【0036】実施例2 表2に、種々な鋼種、凝固組織の場合について、鋳造速
度の減速による偏析悪化条件と、冷却装置のトラブルお
よび圧下装置のトラブルによる偏析悪化条件を示す。こ
れらの条件となった鋳片の分塊加熱条件を従来同様高温
長時間とし、これら以外の偏析良好鋳片の分塊加熱条件
を低温短時間にすることにより、全量偏析が良好な鋳片
が得られ、使用エネルギーの節約と鉄歩留りの改善、お
よび品質の安定化が実現できることが証明された。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】本発明により、鋳造速度の減速および連
鋳機の冷却系統と圧下系統のトラブルに起因した軽圧下
による偏析改善効果が不充分な鋳片を分離することが可
能になり、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り良く均
質な鋼材を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳造速度の変動例を示す図である。
【図2】鋳造速度の変動にともなう偏析悪化鋳片とその
分離判定方法を示す図である。
【図3】鋳片厚が定常部鋳片より厚い場合の偏析悪化例
を示す図である。
【図4】鋳片厚の測定方法を示す図である。
【図5】試験を実施した連鋳機の概略を示す図である。
【図6】分塊加熱条件を従来より低温短時間にした場合
の線材偏析を示す図である。
【図7】本法で偏析悪化鋳片を判別し、偏析悪化鋳片を
従来加熱条件とし、偏析良好鋳片の分塊加熱条件を低温
短時間にした場合の線材偏析を示す図である。
【符号の説明】
1 ダイヤルゲージ 2 水冷棒 3 圧下ロール 4 鋳片 5 厚み計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤田 英昭 千葉県君津市君津1 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内

Claims (4)

    【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、冷却装置お
    よび圧下装置のトラブルならびに鋳造速度の変動により
    圧下時期および圧下量が不適正となり偏析が悪化した偏
    析悪化鋳片を判定し、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。
  2. 【請求項2】 偏析悪化鋳片を圧下帯の定めた位置で厚
    み計で測定した鋳片厚、および当該鋳片が凝固する間の
    中心固相率、シェル厚、未凝固厚あるいは未凝固率で定
    量化した特定の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判定することを特徴とする請
    求項1記載の連続鋳造法。
  3. 【請求項3】 鋳造した鋳片の厚み、および当該鋳片が
    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
    偏析悪化鋳片を判定することを特徴とする請求項2記載
    の連続鋳造法。
  4. 【請求項4】 鋳造した鋳片の厚み、および鋳造速度の
    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悪化鋳片を判定することを特
    徴とする請求項2記載の連続鋳造法。
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JPH02303661A (ja) * 1989-05-17 1990-12-17 Nippon Steel Corp 連続鋳造方法

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