JPH06106316A - 板厚中心部のじん性および内質に優れた極厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板厚中心部のじん性および内質に優れた極厚
鋼板を製造する。 【構成】 連続鋳造法で極厚鋼板を製造するに際し、連
続鋳造で引抜かれる鋳片ストランド１のパスライン上に
配置された上下一対のアンビル２ａ、２ｂを上下に開閉
運動を繰返すことによって、鋳片ストランド１の未凝固
厚みの 1.1倍以上、 2.0倍以下の圧下を加え、圧延工程
で圧下比 3.0未満の条件で圧延を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造法を用いて製造
した極厚鋼板に特有の、中心偏析および未圧着のセンタ
ーポロシティによる板厚中心部のじん性劣化および超音
波探傷不良を防止してじん性および内質に優れた鋼板の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大型の圧力容器や海洋構造物用等の部材
として使用される極厚鋼板を連続鋳造で製造する場合、
中心偏析および未圧着のセンターポロシティによる板厚
中心部のじん性劣化および超音波探傷不良の問題が生じ
易い。このため最終製品を圧延等の熱間加工により製造
する場合、圧下比（鋳片厚み／鋼板厚み）がある値以上
になるように規制し、それ以上の板厚を有する鋼板の製
造に際しては、連続鋳造で製造できる鋳片の厚みでは所
要の圧下比が得られないので造塊により製造した造塊材
を使用するのが一般的であり、これによって必要な圧下
比を達成していた。

【０００３】例えば圧力容器用鋼の製造条件を規定した
ＡＳＴＭ Ａ20においては連続鋳造スラブから鋼板への
圧下率を３以上と制限している。ＪＩＳにおいては規格
に規定のないものが多いが、同様の制限を鋼板の製造者
側が自主的に実施している。しかしながら、造塊法によ
る場合、鋼塊頭部の濃厚偏析により歩留りが大幅に低下
すると共に、分塊圧延等の中間工程を経ねばならず大幅
なコスト増大と生産性の低下を招いていた。

【０００４】この、改善技術として鋼板の熱間圧延時の
圧延条件に着目したものに、鉄と鋼第66年(1980)第２
号、 201〜210 ページに記載されている報文には、圧延
形状比が大きい圧延を繰り返す程、ポロシティが圧着し
やすくなることを開示している。しかしながら、実圧延
では、圧延形状比は圧延機の仕様により大きく制限され
てしまうため、極厚鋼板においてその製造可能な圧下比
を大幅に小圧下比化することは困難であった。

【０００５】これらの問題に対し、連続鋳造装置出側で
ロールあるいは面状の圧下装置によりセンターポロシテ
ィの厚着をはかる技術（特開昭55−114404号、特開昭61
−273201号、特開昭62−192242号公報）があるが、いず
れも鋳片の凝固完了後の圧下であるため、既に発生して
いるポロシティをこの時点で完全に圧着することは困難
であり、またじん性劣化の原因となる中心偏析の改善は
見込めない。

【０００６】また、未凝固時の圧下をおこなう従来技術
として面状の圧下装置により鋳片の圧下をおこなう技術
（特開平２−156022号、特開平３−44417 号公報）があ
るが、圧下量が鋳片の凝固収縮量分に相当する小さい量
であるため、中心偏析を皆無にするような大幅な改善は
見込めない。また、未凝固時に未凝固厚みより大きな圧
下をおこなう技術（特開平３−281050号公報）も開発さ
れているが、連続鋳造鋳片の厚み中心における固相率を
0.9以上と規定しており、この従来技術により極厚鋼板
を製造するスラブ連続鋳造設備においてはスラブ幅方向
で固相率が変動するため、安定した未凝固圧下が困難と
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の欠点を克服すべく考案されたもので、特にスラ
ブ連鋳機等を用いて板厚中心部のじん性および内質に優
れた極厚鋼板を製造する方法を提供することを目的とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続鋳造鋳片
から極厚鋼板を製造するに際し、中心部のじん性を劣化
させる原因となっている残存ポロシティおよび中心偏析
を除去し、かつ残存ポロシティが主たる原因となってい
る鋼板の超音波探傷不良を解消することを目指したもの
で、本発明によれば従来困難であった高品質の極厚鋼板
の製造が連続鋳造法により可能となる。

【０００９】前記目的を達成するための本発明は、連続
鋳造法を用いて厚鋼板を製造する方法において連続鋳造
鋳片の厚み中心部における固相率が 0.6以上となる領域
において該連続鋳造鋳片の未凝固厚みの 1.1倍以上 2.0
倍以下の圧下を加えた連続鋳造鋳片を用い、必要に応じ
圧下比（鋳片厚み／鋼板厚み） 3.0以下の圧延を施すこ
とを基本的手段としたものである。

【００１０】

【作用】極厚鋼板の製造を連続鋳造プロセスにより実施
する場合、まず第一に問題となるのは、鋳片の中心部に
存在するポロシティ（凝固収縮孔）の残存である。従来
の公知の技術では、鋳片のポロシティを是認した上で、
その圧着を圧延工程あるいは連鋳機出側における圧下に
より達成しようとしているが、最も完全な方法は連続鋳
造鋳片にポロシティを発生させないことであり、本発明
では未凝固の状態で圧下をおこなうことによりそれを達
成している。

【００１１】さらに、極厚鋼板の製造に主として用いら
れるのは幅２ｍ程度のスラブ連鋳機であり、このような
場合スラブの幅方向で凝固速度に差が有るのが普通であ
る。本発明者らは、現状の幅方向の固相率のばらつきを
種々の連続鋳造操業条件のもとで解析した結果、幅方向
いずれの位置においても未凝固状態で圧下しようとする
と、その固相率下限を 0.9以下とすることが妥当である
ことを見出した。

【００１２】次に、鋳片の圧下量についても本発明者ら
は検討をおこなった。未凝固厚みは現在の技術レベルで
は定常的に測定する方法が確立されておらず、連続鋳造
の操業条件により計算で求める方法が一般的である。ま
た、完全固相となる凝固界面の形状も、連続鋳造におけ
る冷却のばらつきを反映して若干の局部的変動が見られ
る。以上のことから、本発明者らは計算により推定ある
いは測定して求めた未凝固厚みに対し、 1.1倍以上の圧
下をおこなうことが未凝固部の完全な圧着に必要であ
り、さらに 1.2倍以上とすれば連続鋳造の操業条件にば
らつきが生じた場合にも、これを吸収できることを見出
した。

【００１３】一方、未凝固厚みに対し大きな圧下をとる
ことは上記観点からは有効であるが、圧下装置が巨大に
なるばかりでなく、製造した鋳片の厚みが小さくなる等
のディメリットがあり、経済的でない。このため、圧下
量の上限を未凝固厚みの 2.0倍とした。極厚鋼板の製造
を連続鋳造プロセスにより実施する場合、第二に問題と
なるのは、鋳片の中心部に存在する中心偏析の残存であ
る。極厚鋼板の場合、連続鋳造鋳片からの圧下量が薄手
の鋼板に比して小さいため、中心偏析部の厚みは大きく
なり、例えば一般的におこなわれるＶシャルピー衝撃試
験で中心部のじん性を評価した場合、じん性値の劣化は
より大きくなる。したがって、これを改善しようとした
場合、中心偏析の残存を皆無とすることが必要である。

【００１４】本発明者らは、連続鋳造鋳片の未凝固時点
での圧下について鋭意検討した結果、中心偏析発生防止
のためには未凝固状態での圧下が必要であること、さら
にスラブの幅方向で凝固速度を考慮すると、幅方向いず
れの位置においても未凝固状態で圧下しようとすると、
その固相率下限を 0.9以下とすることが妥当であること
を見出した。一方、あまり固相率の低い状態で圧下をお
こなうと中心部が逆に負偏析状態となり、鋼板の中心部
の強度が不足する。本発明者らは種々の鋼板について検
討をおこなった結果、このような事態を防止するために
は連続鋳造における圧下時の厚み中心部の固相率を 0.6
以上とする必要があることを見出した。

【００１５】本発明で連続鋳造鋳片の厚み中心部におけ
る固相率が 0.6以上となる領域において連続鋳造鋳片に
圧下を加える鍛圧装置としては図１に示すものを使用す
ることができる。図１における番号１は連続鋳造用鋳型
より引抜かれた鋳片ストランド、２ａ、２ｂはアンビル
で、このアンビル２ａ、２ｂは鋳片ストランド１のパス
ラインを上下に挟みその相互接近・離隔によってストラ
ンド１の最終凝固域を連続的に鍛圧加工する。

【００１６】また３はフレーム本体で鋳片ストランド１
の導入口３ａを有しアンビル２ａ、２ｂの何れか一方を
その内部に配設する（この例ではアンビル２ｂとし
た）。４はフレーム本体３に形成したガイド３ｃに沿っ
て上下に往復移動可能なスライダーであり、このスライ
ダー４はその先端面に他方のアンビルを備える。また５
はアンビル２ａおよび２ｂの相互接近・離隔を司るクラ
ンク軸で、フレーム３およびスライダー４はそれぞれリ
ンク３ｂ、リンク４ａを介してクランク軸５に懸垂支持
した仕組になる。

【００１７】次に本装置の作用について説明する。フレ
ーム本体３およびスライダー４を振子状に懸垂支持した
クランク軸５を例えば減速機を介してモータ等で駆動さ
せると、リンク３ｂ、リンク４ａはそれぞれクランク軸
５の回転軸に対してｅ₁ 、ｅ₂ だけ偏心させてあるた
め、フレーム本体３およびスライダー４を介してこれに
接続したアンビル２ａ、２ｂはパスラインを挟んで開閉
運動を繰返すようになる。そしてその間に導かれた鋳片
ストランド１はそれらの相互接近・離隔によって連続的
に鍛圧されることとなる。

【００１８】ここにアンビル２ａ、２ｂの相互接近によ
る鍛圧加工工程では、装置本体が鋳片ストランド１の引
抜き移動に帯同して容易に追従できるので設備に無理な
力が作用するおそれは全くない。この装置ではその他、
フレーム本体３に液圧手段６として例えば油圧シリンダ
ーを設けておけば、その作動によって鍛圧加工の際に鋳
片ストランド１の引抜きとともに移動した鍛圧装置本体
を初期状態に速やかに復元させることができる。

【００１９】またアンビル２ａ、２ｂを、それぞれ位置
調整手段Ｄとして例えば油圧シリンダー７を介してそれ
ぞれフレーム本体３およびスライダー４に保持すれば、
異常負荷に対する逃げ機構として使用することができる
し非常時にアンビルの間口を拡げて鋳片ストランド１を
通過させることが可能であり、鋳片ストランド１のサイ
ズ変更などにおいても容易に対応できる利点がある。

【００２０】次に、鍛圧した鋳片から鋼板を製造する場
合の圧下比（鋳片厚み／鋼板厚み）の限定理由について
述べる。本発明によれば、板厚中心部のポロシティと中
心偏析は鋳片段階で消滅せしめているため、その面から
の圧下比の制限はなく、特に強度を高めるあるいは低温
じん性値を高める等の必要がなければ、鋳片のままで極
厚鋼板として使用が可能である。従って、圧下を行わな
いで極厚鋼板を製造する方法も本発明に包含される。

【００２１】以上のように、本発明における熱間圧延の
必要性は、一定寸法の鋳片から多様な寸法の鋼板を得
るため、鋳片の再加熱、熱間圧延、制御冷却等の処理
により鋼板に高度な材質を付与せしめるための２点に限
定される。したがって、本発明による方法は、圧下比１
以上で製造するすべての鋼板に適用可能であり、一部の
技術に見られるように熱間圧延における条件を上記の２
点以外で制約する必要もない。

【００２２】一方、従来の技術として、圧下比を３以上
とすれば、適正な圧延を実施することにより板厚中心部
のポロシティが問題のない程度まで圧着し、板厚中心部
のじん性劣化、超音波探傷不良がほとんど防止できると
いう事実がある。したがって、本発明の有用性が見られ
る範囲として、その圧下比の上限を３未満とした。

【００２３】

【実施例】厚み400mm 、幅1900mmになる表１に示す鋼種
の鋳片を、溶鋼過熱度15〜35℃、引抜き速度 0.4〜0.5
ｍ／min の条件で連続鋳造しつつ、鋳片の中心部が未凝
固の状態で、図１に示した装置を適用して、鋳片の圧下
を実施した。その後、一部においてはさらに熱間圧延法
を用い、極厚鋼板を得た。また、従来法（鋳片厚み310m
m 、幅2150mm）で同一板厚の極厚鋼板を製造した。これ
らにつき、鋼板の板厚中心部におけるＶシャルピー試験
を実施し、じん性を評価するとともに、JISG0801による
鋼板の超音波探傷試験を実施し、内質の評価をおこなっ
た。

【００２４】表１に、製造条件と製造した極厚鋼板の品
質評価結果を示す。表１に示す通り明らかに本発明の条
件下において、内質も良好でありかつ板厚中心部の材質
が劣化しない極厚鋼板が得られていることが分る。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明は前記したように、従来より存在
しており回避するのが困難であったセンターポロシティ
と中心偏析を、連続鋳造鋳片の段階で完全に防止するこ
とにより、じん性と内質に優れた極厚鋼板を製造する技
術を提供するものであり、以下のような効果を有するも
のである。

【００２７】 鋳片のままで極厚鋼板として使用する
方法も含め、圧下比 1.1以上で製造するすべての鋼板に
適用が可能である。 この時、センターポロシティを減少せしめるため、
特に熱間圧延条件を制約する必要が皆無であり、単に鋼
板の寸法と材質のみを考慮すれば良い。 このため、センターポロシティと中心偏析に起因す
る品質のばらつきは皆無となり、安定した品質の製品が
容易に得られる。

【００２８】 また、特別な材質要求から圧延条件を
制限した場合においても、センターポロシティの圧着に
悪影響を及ぼす可能性がなく、製造における自由度が大
幅に増大する。 以上のように、極厚鋼板の製造において、圧下比１から
３の従来困難であった領域で容易に高度な特性を有する
製品を得ることができる効果は、工業的に見ると絶大な
ものと言えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用した鍛圧装置の構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 鋳片ストランド ２ａ アンビル ２ｂ アンビル ３ フレーム本体 ３ａ 導入口 ３ｂ リンク（本体側） ３ｃ 摺動面 ４ スライダー ４ａ リンク（スライダー側） ５ クランク軸 ６ 液圧手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造法を用いて厚鋼板を製造する方
   法において、連続鋳造鋳片の厚み中心部における固相率
   が 0.6以上となる領域において該連続鋳造鋳片の未凝固
   厚みの 1.1倍以上 2.0倍以下の圧下を加えた連続鋳造鋳
   片を用い、必要に応じ圧下比（鋳片厚み／鋼板厚み）
   3.0未満の圧延を施すことを特徴とする板厚中心部のじ
   ん性および内質に優れた極厚鋼板の製造方法。