JPH06262320A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳片中心部の偏析やセンターポロシティを可
及的に減少させることのできる連続鋳造方法を提供す
る。 【構成】 鋳片幅の 0.2〜 0.8倍の実効長さを有する圧
下ロールを用いること、該ロールを鋳片の上下両方から
又はいずれか一方から作用させて低率圧下を行うこと、
該鋳片の中心固相率が多くとも0.05の時点から圧下を開
始すること、中心固相率0.8 まで継続して圧下するこ
と、そのときの圧下は0.06〜0.25％／min の圧下勾配で
行うことを要旨とする連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳片中心部の偏析やセン
ターポロシティを可及的に減少させることのできる連続
鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造方法においては、鋳片中心部に
生じる偏析やセンターポロシティを如何に軽減するかと
いうことが重要課題の一つとなっている。偏析防止に関
しては、電磁撹拌技術の適用や低温鋳造の実施、或は不
均一核生成促進物質の添加等に代表される偏析分散技術
が実用化され、更には溶鋼内不純物濃度の低減を図る為
の高度清浄化技術の導入、更には鋳片引抜工程中のバル
ジング防止技術の導入等が実施され、相当の成果が挙げ
られている。

【０００３】しかしながら凝固末期の凝固収縮に伴う溶
鋼流動によって惹起される偏析、或は該凝固収縮の直接
的結果であるセンターポロシティの形成については、十
分な解決策が確立されていないというのが実情である。

【０００４】そこで近年の連続鋳造技術においては、鋳
片引抜工程における終盤過程に多数の圧下用ロールを設
け、中心部に未凝固部を残している凝固末期鋳片を低圧
化率で圧下することが提案されている。この様な低率圧
下を与えると、前記溶鋼流動を抑制して偏析の防止に寄
与すると共に、凝固収縮に対する補償が行なわれてセン
ターポロシティの生成が防止され、鋳造欠陥のない連続
鋳造製品を提供することが可能となる。

【０００５】この様な低率圧下付与技術としては、特公
昭５９−１６８６２号、特公平３−８８６３号、同３−
８８６４号、同３−６８５５号、同４−２０６９６号、
同４−２２６６４号各公報に記載のものが知られてい
る。これらの公知技術は、低率圧下を行う位置（引抜工
程の終盤過程において、鋳片中心部の未凝固状態を考慮
して低率圧下を開始してから終了するまでの区間の意
味、以下同じ）について一応の統一概念（中心部の固相
率を基準とする考え方）を提示しているが、圧下の程度
については、例えば圧下率（１．５％以下）、割合
（０．５〜２．５mm／分）、単位時間の圧下量０．６ξ
〜１．１ξ（ξは偏平比の１／４）といった種々の概念
が提示されており、未だ確定的な概念には至っていない
様である。

【０００６】一方上記の様な低率圧下を行う為の具体的
装置技術としては、例えば特開昭５０−５５５２９号や
特公昭５４−３８９７８号の各公報に記載されている様
に、鋳片幅と同一か、又はより長い実効長さを有するロ
ール（一般にフラットロールと称される）を用いて圧下
を加える方法と、例えば特公平２−５６９８２号公報に
開示されている様にロールの長さ方向中央部の径を、鋳
片幅寸法より短い範囲で大きく（ロール両端部の径より
大きく）したロール（本明細書では中太ロールと称す）
を用いて圧下する方法が知られている（図５参照：図に
おいて、１は中太ロール、２は鋳片、３は未凝固部、４
は軸を夫々示す）。これら従来技術に対する評価として
は、まずフラットロールにより鋳片の全幅を圧下する前
者の技術では、鋳片の両側面から中央方向へ向けて成長
したシェルが高剛性を示すため圧下抵抗が大きく（特に
偏平比の小さいブルーム鋳片の場合に顕著）、中心の未
凝固部断面積の縮小に効く効率（圧下効率）が悪い為、
偏析防止の為には大きな圧下量が必要になってロールに
かかる付加が増大し、ロールや軸受けの摩耗が激しくな
るという問題が指摘されている。また必要圧下量に対応
する為の設備コストや運転コストも高くなる。一方後者
の方法では、ロール両端部より大径にされた中央部分の
みで鋳片に対する実効的な圧下が加えられるため、前記
シェルによる圧下抵抗が少なく、従って圧下効率が向上
し、比較的小さい圧下量でも偏析やセンターポロシティ
の防止効果が高いと評価されている。尚本願出願人はこ
の様な中太ロールを更に改善した短幅ロールについて別
途特許出願を行っている（特願平５−５９５８号：後記
図３，４参照）。この短幅ロールについては追って説明
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した様に従来の低
率圧下技術では、例えば圧下の程度をどの様に規定する
かという角度からの検討が混沌としており、未解決課題
として残されている。例えば圧下によって内部割れを生
じ易い高炭素鋼を対象とする場合をも含めた適正圧下条
件を確立することが望まれている。

【０００８】また前記中太ロールの使用に関しては、実
効ある偏析防止効果やセンターポロシティ解消効果を発
揮するに必要な圧下量が小さくても済むという利点はあ
るが、鋳片からの熱的影響によるロールの熱反りを極力
少なくして圧下精度を保持しようとすれば、ロール両端
側の直径が結構大きいロールでなければならず、勢い中
央部の直径が大きくなり、従って鋳片引抜方向に隣接し
ている短幅ロールとの間隔（ロールピッチ）も大きくな
り、鋳片のバルジング（ロール間隔で生じる鋳片の膨
張）が大きくなって偏析やセンターポロシティの防止効
果が失われるという問題がある。従って短幅ロールを用
いる場合においてもこの様な問題を生じない様な圧下条
件の確立が望まれている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の様な事情
に鑑みてなされたものであって、前記中太ロールに代っ
て短幅ロールを採用すると共に、圧下勾配なる新しい概
念を導入することにより、上記課題を達成したものであ
る。即ち本発明の連続鋳造方法とは、鋳片幅の0.2 〜0.
8 倍の実効長さを有する圧下ロールを、該鋳片の上下両
方から又はいずれか一方から作用させ、該鋳片の中心固
相率が多くとも0.05の時点から圧下を開始し、且つ中心
固相率0.8 までの範囲を、単位時間当りの鋳片厚みに対
する圧下勾配が0.06〜0.25％／min となる様に圧下する
ことを要旨とするものである。

【００１０】

【作用】図３，４は本発明における短幅ロールの使用概
念を示す説明図であり、図中１１は短幅ロール、２は鋳
片、３は未凝固部、４は軸、５はフラットロールを示
す。図３は鋳片の上下から同一寸法の短幅ロールを作用
させた場合を示し、図４は鋳片の上側から短幅ロールを
作用させ、下側はフラットロール５で支持した場合を示
す。この短幅ロール１１は既に特願平５−５９５８号に
おいてその詳細を説明しているが、要は短幅ロール１１
の軸方向長さＷが鋳片２の幅寸法Ｗ’より実質的に短い
ものであって、本発明では特に下記の関係を満足するも
のが用いられ、本明細書ではこのＷを実効長さと称して
いる。 ０．２Ｗ’≦ Ｗ ≦ ０．８Ｗ’ （１） 尚より好ましいのは ０．３Ｗ’≦ Ｗ ≦ ０．７Ｗ’ （２） の関係を満たすものである。

【００１１】本発明では上記した実効長さ条件を満足す
る様なロールスタンドを用いることをポイントの１つと
している。即ち本発明の圧下用ロールは軸方向長さが短
いので、殊更大きい径としなくとも十分な剛性を発揮す
る。従ってロール径を小さくすることができ、ロールピ
ッチの短縮化が図れるから、中太ロールを使用していた
従来技術の欠点であるバルジングを抑えることが可能と
なった。尚バルジング防止の観点から、ロールピッチは
３５０mm以下とすることが推奨される。

【００１２】また図３，４から明らかである様に、本発
明の短幅ロールは未凝固部３の存在する鋳片中心部を効
率よく集中的に圧下できるので、偏析防止やセンターポ
ロシティ防止の為の必要圧下量も少なくて済み、運転コ
ストを低減できる。またロール表面やロール軸の摩擦も
少なくなるので設備のメンテナンスコストも低減可能で
ある。尚図３の配置構成では鋳片の両側から鋳片中心部
を圧下しており、また図４の配置構成では鋳片の上側か
ら鋳片中心部を圧下しているが、後述する様な圧下勾配
条件を満足する様な低率圧下を行う限り、偏析防止やセ
ンターポロシティ防止効果は両者において実質的な差異
はない。

【００１３】上記（１）式を満足しない場合、例えばＷ
が０．２Ｗ’より小さくなると、未凝固部３をその全幅
に亘って圧下することができないので、偏析防止等の所
期の効果は達成できなくなる。一方Ｗが０．８Ｗ’を超
えると、凝固シェルによる圧下抵抗を受けるので、低率
圧下では偏析防止等を達成することができない。尚、本
発明の短幅ロールは前記した図３，４の配置構成例で示
す様に、鋳片２の上下両方から圧下する様な配置や、上
または下のいずれか一方のみを本発明の短幅ロールと
し、反対側を前記したフラットロールとして圧下する様
に構成するが、鋳片引抜方向全長に亘って全てを同一配
置構成としなければならない訳ではなく、例えば図３，
４の配置構成を交互に採用するといった設計変更は全て
本発明の技術的範囲に包含される。次に上記した様なロ
ール構成およびロール配置で低率圧下を施す位置につい
ては、以下の計算式によって求められる中心固相率に基
づいて定めるものとする。

【００１４】

【数１】 式中 Ｔ：鋳片中心部温度 ％Ｃ：鋳片のＣ濃度

【００１５】即ち上記計算式によって求められる中心固
相率が多くとも０．０５の位置［換言すれば鋳片中心部
において固相率が０．０５の値を示す位置より上流側
（鋳型側）の位置］から低率圧下を開始する。そしてそ
れより下流側において中心固相率が次第に増大していく
間は低率圧下を継続し、鋳片中心部に残されている未凝
固物の凝固が進んで流動性を示す限界となる様な中心固
相率０．８に至るまでは必らず前記低率圧下を継続す
る。

【００１６】もし中心固相率が０．０５を超えてから低
率圧下を開始する様なことになると、低率圧下の開始が
遅過ぎて、その時点では既に凝固末期部分における凝固
収縮が始まって溶鋼流動を惹起し、それによる偏析を生
じる。一方流動相限界固相率である０．８となる以前に
低率圧下を中止すると、凝固収縮による溶鋼流動を生じ
る状態で低率圧下を解除したことになるので、偏析の形
成は回避できない。また凝固収縮に対する補償が行なわ
れないこととなるので、センターポロシティが形成され
てしまう。

【００１７】最後に本発明のもっとも重要な条件である
低率圧下の程度については、％/minの単位で与えられる
圧下勾配の概念に従って制御を行う。この概念は毎分当
たり鋳片厚み方向に対してどの程度の圧下比率で圧下を
行うかを数値化して示すものであり、本発明では０．０
６〜０．２５％／min 、好ましくは０．０６〜０．１３
％／min の圧下勾配で行うことを定めた。０．０６％／
min より少ない圧下勾配では十分な圧下と言えず、偏析
改善効果は殆んど得られない。一方０．２５％／min を
超える大きな圧下を与えると、却って逆Ｖ偏析を生じる
ことがあり、中心偏析の悪化を招く。この様な圧下勾配
条件を守って低率圧下を行った場合は、偏析およびセン
ターポロシティ等の欠陥は殆んど無視し得る程度まで改
善された。特に０．０６〜０．１３％／min の範囲で低
率圧下を加えたものでは内部が割れが皆無となり、ほぼ
完全な鋳造製品が得られた。また本発明は中・低炭素鋼
から高炭素鋼に至るまで幅広く適用でき、いずれの場合
も、期待通りの効果が得られることが分かった。

【００１８】

【実施例】Ｃ濃度０．７〜１．２０％の各種鋼種を用い
（表１参照）、鋳片サイズ３８０×６００（mm）、鋳造
速度０．６ｍ／min 、鋳型内電磁攪拌併用として連続鋳
造を実施した。

【００１９】

【表１】

【００２０】鋳片中心部に鋳片厚みの２０〜４０％厚み
の等軸晶域を形成させた段階から、上方側より３００mm
幅の短幅圧下ロール（直径：３００mm、ロールピッチ：
３２０mm）を作用させ、下方側はフラットロール（直
径：３００mm、ロールピッチ：３２０mm）を用いて低率
圧下を施した（図４の配置構成）。

【００２１】図１は未凝固域（鋳片中心部の固相率０．
０５〜流動限界固相率０．８）における圧下勾配と内部
割れまたは中心偏析度の関係を示すグラフである。中心
偏析度は、５mmφドリルを用い鋳片中心部より鋳造方向
に向って１０mmピッチで連続的に採取した３０サンプル
におけるＣ分析値の最大値で示した。図から明らかであ
る様に、圧下勾配が低過ぎる領域では最大中心偏析度が
顕著に悪化し、一方圧下勾配が高過ぎると逆Ｖ偏析に基
づく最大中心偏析度が増大するだけでなく、内部割れ個
数が顕著に増大した。

【００２２】図２は圧下勾配を０．１０％／min に固定
して中心固相率０．８まで圧下した場合において、圧下
開始時の固相率を種々変化させたときの中心偏析度の変
化を示す。図から明らかである様に中心固相率０．０５
以下の時点から低率圧下を開始したものは偏析レベルが
低位で安定していることが分かる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、ロール摩耗や軸摩耗を生じない様な低率圧下によ
り、中心偏析、センターポロシティ、内部割れ等のない
鋳片を連続鋳造法によって製造することが可能となっ
た。特にブルーム連鋳の様に鋳造欠陥を生じ易いものに
対しても優れた効果を発揮できることが確認された。ま
たバルジングを生じない為、中心偏析が安定的に解消さ
れることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧下勾配の観点から本発明の効果を示すグラ
フ。

【図２】圧下開始時点の中心固相率の観点から本発明の
効果を示すグラフ。

【図３】本発明における短幅ロールの使用概念説明図。

【図４】本発明における短幅ロールの他の使用概念説明
図。

【図５】従来の中太ロールの説明図。

【符号の説明】

１ 中太ロール ２ 鋳片 ３ 未凝固部 ５ フラットロール １１ 短幅ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造法の鋳片引抜工程における終盤
   過程で該引抜中の鋳片に対して圧下力を加える方法であ
   って、鋳片幅の 0.2〜 0.8倍の実効長さを有する圧下ロ
   ールを、該鋳片の上下両方から又はいずれか一方から作
   用させ、該鋳片の中心固相率が多くとも0.05の時点から
   圧下を開始し、且つ中心固相率0.8 までの範囲を、単位
   時間当りの鋳片厚みに対する圧下勾配が0.06〜0.25％／
   min となる様に圧下することを特徴とする連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 0.06〜0.13％／min の圧下勾配で圧下す
   る請求項１に記載の連続鋳造方法。