JPH0647510A

JPH0647510A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH0647510A
Application number: JP22789492A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tsukaguchi; 友一塚口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2701670B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コーナー割れ及び内部割れの欠陥を防止し、
良品の高炭素鋼スラブを生産性良く鋳造し得る連続鋳造
方法を提供すること。【構成】鋳片１は、鋳型Ｍの下側開口部から引き抜か
れた半凝固鋳片の両長辺に適宜の間隔毎に転接する多数
のロール２，２…の並設経路に沿って案内され、下方に
向けて連続的に引き抜かれる。鋳型Ｍから引き抜かれる
半凝固鋳片は、スプレーノズル３，３…が噴出する冷却
水４の吹き付けにより、引き抜かれる間に徐々に冷却さ
れ鋳片１になる。湾曲型Ｒ＝15ｍ仕様の鋳造機を使用し
て連続鋳造を実施し、〔Ｎ〕≦ 30ppm， 0.3≦Ｃａ／Ｓ
≦ 2.0を満たした本実施例と、満たしていない従来例の
コーナー割れ及び内部割れの発生率を比較した。この結
果、本実施例は内部割れ及びコーナー割れを防止してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造方法に関し、
特に、 0.5〜 1.2％の炭素を含む高炭素鋼スラブ鋳片を
得るべく実施される連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造方法は、鋳型に注入した溶鋼を
その鋳型の水冷された内壁に接触せしめて凝固させ、外
側を凝固シェルにて被覆された半凝固鋳片を得て、鋳型
の下側開口から引き抜かれるこの鋳片を、鋳型の下部に
並設された多数のロールの並設経路に沿わせて案内し、
この並設経路の終端に配されたピンチロールの回転によ
り連続的に引き抜きつつ、前記各ロール間に配したスプ
レーノズルが噴出する冷却水を吹き付けて２次冷却を行
い、内奥側まで凝固が進行した段階で適宜の寸法に切断
し、後工程となる圧延工程での素材となる鋳片を得る方
法である。

【０００３】ところが、高炭素鋼スラブの様に角部を有
する鋳片を得るべく実施される連続鋳造方法において
は、前述の如く吹き付けられる冷却水により鋳片の角部
が過冷却状態となり易く、鋳片の角部に前記過冷却に起
因するひび割れ（コーナー割れ）が発生する。

【０００４】このコーナー割れを防止するために、２次
冷却のための鋳片１Kg当たりの水量（比水量）を減少さ
せることが行われている。冷却水の比水量を少なくする
ことは鋳片の表面温度を高める効果があり、コーナー割
れの発生につながる鋳片の延性低下を抑制し、鋳片の角
部の過冷却状態を緩和する。これにより、コーナー割れ
の発生率は減少する。しかしながら、冷却水の比水量を
減少することにより、鋳片の外側を覆う凝固シェルの成
長を遅らせ、シェル厚が薄くなることからロール間バル
ジングが大きくなり、これに起因する内部割れの発生率
を増加させる。

【０００５】図７は、内部割れ及びコーナー割れの発生
率と冷却水量との相関関係を示すグラフである。本図に
明らかな如く、冷却水量の減少は、コーナー割れの発生
率を低減させる反面、内部割れの発生率を増加させる。
従って、内部割れ及びコーナー割れの両者を防止するた
めに、冷却水量を減少させ、そのために冷却不足になっ
た凝固シェルが充分冷却される様に、低温鋳造又は低速
鋳込を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低温鋳
造を行うと、鋳型内の溶鋼温度が低くなり、鋳片にピン
ーホール又はノロカミ等の表面欠陥が発生し易くなると
いう問題がある。また、低速鋳込を行うことにより、鋳
型内への溶鋼供給量が減少するため、湯面の温度が低下
し表面欠陥が発生し易くなり、また、生産性を低下させ
るという問題があった。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、高炭素鋼スラブの低窒素化及びカルシウムの
添加により、更には冷却水の比水量の制限により、コー
ナー割れ及び内部割れの欠陥を防止し、良品の高炭素鋼
スラブを生産性良く鋳造し得る連続鋳造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る連続鋳造
方法は、 0.5〜 1.2％の炭素を含む溶鋼を鋳型に注入し
て半凝固鋳片を得、前記鋳型の下方にて前記半凝固鋳片
に冷却水を吹き付けつつ、前記鋳型から鋳片を連続的に
引き抜く連続鋳造方法において、前記溶鋼に、該溶鋼中
の硫黄Ｓの含有量に対する質量比が、０．３≦Ｃａ／Ｓ
≦２．０となる範囲のカルシウムＣａを添加し、また前
記溶鋼中の窒素含有量〔Ｎ〕を、〔Ｎ〕≦ 30ppmに調整
することを特徴とする。

【０００９】第２発明に係る連続鋳造方法は、 0.5〜
1.2％の炭素を含む溶鋼を鋳型に注入して半凝固鋳片を
得、前記鋳型の下方にて前記半凝固鋳片に冷却水を吹き
付けつつ、前記鋳型から鋳片を連続的に引き抜く連続鋳
造方法において、前記溶鋼に、該溶鋼中の硫黄Ｓの含有
量に対する質量比が、０．３≦Ｃａ／Ｓ≦２．０となる
範囲のカルシウムＣａを添加し、また前記溶鋼中の窒素
含有量〔Ｎ〕を、〔Ｎ〕≦ 30ppmに調整して、更に前記
冷却水の比水量Ｗを、Ｗ≦0.70リットル／kgとすること
を特徴とする。

【００１０】

【作用】第１発明の連続鋳造方法では、鋳型内部の溶鋼
中に適量添加されたカルシウムにより内部割れの発生を
防ぎ、更に溶鋼中の窒素含有量〔Ｎ〕に上限を設け、溶
鋼の 800℃近傍にて生ずる延性低下を防止し、コーナー
割れの防止効果を高める。

【００１１】第２発明の連続鋳造方法では、更に冷却水
の比水量に上限を設け、冷却水量の低減により鋳片の表
面温度を高めて、鋳片の延性低下を更に防止し、コーナ
ー割れの防止を図る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。

【００１３】図１は本発明に係る連続鋳造方法の実施状
態を示す模式的側面図である。図中１は、矩形断面を有
するスラブ用の鋳片であり、鋳型Ｍに注入された溶鋼が
鋳型Ｍの水冷された内壁に接触せしめて凝固され、外側
から徐々に凝固シェルが形成される。このように形成さ
れた半凝固鋳片は、鋳型Ｍの下側開口部から引き抜かれ
た後、その両長辺に適宜の間隔毎に転接する多数のロー
ル２，２…の並設経路に沿って案内され、この並設経路
の終端に位置する図示しないピンチロールの回転によ
り、鋳片１が下方に向けて連続的に引き抜かれる。

【００１４】また、鋳型Ｍの下方の所定の範囲内にある
ロール２，２…間には、各複数のスプレーノズル３，３
…が配してあり、鋳型Ｍから引き抜かれる鋳片１は、こ
れらのスプレーノズル３，３…が噴出する冷却水４の吹
き付け（２次冷却）により、引き抜かれる間に徐々に冷
却されるようになっている。

【００１５】このような連続鋳造の実施にあたり、鋳型
Ｍに供給される溶鋼は、高炉から出鋼された溶鉄が転炉
にて精錬され不純物が除去されて、成分調整されてい
る。このような溶鋼を調整する手順を、以下に詳述す
る。まず、溶鉄を高炉から転炉に受け、副原料である造
滓剤又はスクラップ等を転炉に投入し、転炉上部からは
酸素を、底部からは窒素及びアルゴンガス（不活性ガ
ス）を吹き込んで攪拌，反応を行う。このとき、溶鉄中
の炭素含有量〔Ｃ〕，窒素含有量〔Ｎ〕及びイオウ含有
量〔Ｓ〕が低減され、不純物が除去される。特に終点近
くに到り底部からは前記アルゴンガスを主体に吹き込む
ことにより、溶鉄中の窒素含有量が低減できる。この処
理により、〔Ｓ〕は30ppm に低減されると共に、〔Ｓ〕
は30〜60ppm ,〔Ｃ〕も大幅に低下する。

【００１６】このように精錬された溶鋼には、その炭素
含有量も低下しているために、転炉から取鍋に出鋼する
際に加炭剤が添加される。この加炭剤は、溶鋼中の
〔Ｃ〕を0.5〜 1.2％に調整し、さらに〔Ｎ〕を30ppm
以下に維持するために、高純度のものが要求される。こ
の加炭剤としては、後述する電極粉が適当である。

【００１７】取鍋に受けた溶鋼にカルシウム（Ｃａ）を
添加する。この取鍋は、その底部から攪拌ガス（アルゴ
ンガス）を吹き込み可能になっており、アルゴンガスに
より溶鋼を攪拌しつつＣａ−Ｓｉワイヤを溶鋼中に供給
し、 0.3≦Ｃａ／Ｓ≦ 2.0となるように調整する。な
お、このとき溶鋼温度の降温が予測される場合には、Ｃ
ａ添加以前に、例えばＲＨ炉を使用して昇温処理を行う
ことが可能である。このようにして調整された溶鋼の成
分を分析し、連続鋳造設備の前記鋳型Ｍに供給して、内
部割れ及びコーナー割れが防止された鋳片を得ることが
できる。

【００１８】また、鋳片１の窒素含有量〔Ｎ〕の制限、
及びカルシウムの添加に加えて、冷却水４の比水量をＷ
≦0.70リットル／kgに制限することにより、鋳片１のコ
ーナー割れを更に防止することができる。冷却水４の比
水量を0.70リットル／kgより増加させた場合は、前述し
たように鋳片１の過冷却状態を悪化させ、コーナー割れ
の発生率を高める。冷却水４の比水量は、特に0.40≦Ｗ
≦0.70リットル／kgが好ましい。

【００１９】以下、コーナー割れ及び内部割れの防止を
実証すべく、上記条件を満たす本実施例、また上記条件
を満たさない従来例の連続鋳造を湾曲型Ｒ＝15ｍ仕様の
鋳造機を使用して実施し、その結果、コーナー割れ及び
内部割れの発生率を比較した。なお、本実施例において
窒素含有量〔Ｎ〕及び硫黄の含有量に対するカルシウム
添加量Ｃａ／Ｓは、〔Ｎ〕≦ 30ppm， 0.3≦Ｃａ／Ｓ≦
2.0を満たしており、その他の鋳造条件については表１
に示した通りである。

【００２０】

【表１】

【００２１】この結果、本実施例の鋳片１には内部割れ
は発生しなかった。また、図２は本実施例及び従来例の
コーナー割れの発生率を比較した図であり、本図から明
らかなように、本実施例ではコーナー割れも発生してお
らず、内部割れ及びコーナー割れを防止していることが
判る。

【００２２】次に、鋳片１の窒素含有量〔Ｎ〕を〔Ｎ〕
≦ 30ppmに維持するために、溶鋼に添加する加炭剤を調
べた結果について説明する。図３は、炭素工具鋼（JIS
SK-3又はSK-5）製のスラブ用鋳片の連続鋳造に際し、炭
素量の調整のために種々の加炭材を添加した各場合にお
ける鋳片中の窒素含有量〔Ｎ〕を調べた結果を示す図で
ある。図の横軸は鋳片中の炭素含有量であり、縦軸は成
品中の窒素含有量（ｐｐｍ）である。本図から明らかな
ように、加炭材として電極粉を用いた場合は、炭素含有
量〔Ｃ〕を高くするために電極粉を多く添加したときで
も窒素含有量〔Ｎ〕が 30ppm以下に保たれていることか
ら、電極粉はその純度が高く、その添加により不純物と
しての窒素は増加しないことが言える。従って〔Ｎ〕≦
30ppmなる条件を満たし得るためには、電極粉を添加す
ることが適切であることが判る。

【００２３】図４は、窒素含有量〔Ｎ〕を異ならせて調
整された炭素工具鋼（JIS SK-3）の３種類の試験片に対
する高温引張試験の結果を示すグラフである。この試験
は、一旦1300℃まで加熱された後、略 100℃/minなる冷
却速度にて二次冷却における鋳片１の温度に近い温度に
まで冷却された各試験片に対し、二次冷却の際に鋳片１
に加わるそれと同等の歪速度（＝10^-3／ｓ）を与えて行
われたものであり、横軸は引張試験温度、縦軸は引張後
の断面積を比較した絞り率を示している。

【００２４】図中に●印、○印及び×印により夫々示す
３種の試験片は、窒素含有量〔Ｎ〕において異なり、●
印の試験片が 0.028％（28ppm ）、○印の試験片が 0.0
27％（27ppm ）であって、略同一となっており、×印の
試験片のみが 0.037％（37ppm ）としてある。また、●
印の試験片は、Ｓの含有量に対する比が0.6 のＣａを含
有している。Ｃａ及びＮ以外の成分組成は、３種の試験
片の全てにおいて略同一となっている。

【００２５】図４に示す如く、二次冷却の際の平均的な
温度である 700℃〜 900℃において、〔Ｎ〕が大きい×
印の試験片の強度は他の２つの試験片よりも大きく低下
し、脆化している。溶鋼中の窒素含有量〔Ｎ〕が、図１
に示す鋳片１の角部1a,1a に発生するコーナー割れの発
生率に関与していることは、この結果より明らかであ
り、窒素含有量〔Ｎ〕を、〔Ｎ〕≦ 30ppmとすることに
より、 700℃〜 900℃においてコーナー割れの発生を有
効に防止し得ることが判る。

【００２６】また、図５はカルシウム添加による鋳片の
介在物形態の相違を示すグラフであり、溶鋼中の硫黄
（Ｓ）の含有量に対するＣａの添加量の割合（Ｃａ／
Ｓ）が 0.1以下の場合及び 0.6の場合についてのＡ系介
在物（ＭｎＳ），Ｂ系介在物（主としてＡｌ₂Ｏ₃クラ
スタ），Ｃ系介在物（主としてＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃）の
割合を示している。本図から明らかなように、Ｃａ／Ｓ
が 0.6の場合は内部割れの主原因であるＡ系介在物が減
少し、Ｃ系介在物に変化していることが判る。

【００２７】そして、図６はＣａの添加量を種々に変え
た炭素工具鋼（JIS SK-3）の、内部割れの発生状態を調
べた結果を示す図であり、図の横軸は、硫黄の含有量に
対するカルシウムの添加量の割合（＝Ｃａ／Ｓ）であ
る。本図から、Ｃａ添加量の増大に応じて内部割れの発
生率が低くなっており、Ｃａ／Ｓが 0.3以上である領域
においては、内部割れの発生を略完全に防止できること
が判る。図５及び図６から明らかな如く、Ｃａ添加によ
り鋳片１の内部割れが防止されることが判る。但し、Ｃ
ａの過剰な添加は、鋳片１中のＣａＯクラスタの増加を
招来し、洗浄度を悪化させることから、Ｃａ添加量をＣ
ａ／Ｓ＝ 2.0を上限とする。これにより、Ｃａの適正な
添加量は次式の範囲に限定する。

【００２８】0.3≦Ｃａ／Ｓ≦ 2.0 …（１）

【００２９】なお図６の結果は、冷却水４の比水量Ｗを
0.60〜0.70リットル／kgとし、鋳込み速度を0.8 m/分と
して本発明方法により製造された前述した寸法の鋳片に
おいて調べたものである。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の連続鋳造方法に
おいては、高炭素鋼スラブの窒素含有量の制限及びカル
シウムの添加により、更には冷却水の比水量を制限する
ことにより、コーナー割れ及び内部割れの欠陥を防止
し、良品の高炭素鋼スラブを生産性良く得ることができ
る等、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造方法の実施状態を示す模
式的側面図である。

【図２】本実施例及び従来例のコーナー割れの発生率を
比較した図である。

【図３】種々の加炭材を用いた各場合における炭素工具
鋼製のスラブ用鋳片の窒素含有量〔Ｎ〕を調べた結果を
示す図である。

【図４】窒素含有量〔Ｎ〕が異なる炭素工具鋼の３種類
の試験片に対する高温引張試験の結果を示すグラフであ
る。

【図５】カルシウム添加による鋳片の介在物形態の相違
を示すグラフである。

【図６】Ｃａの添加量を種々に変えた炭素工具鋼（JIS
SK-3）の、内部割れの発生状態を調べた結果を示す図で
ある。

【図７】内部割れ及びコーナ割れの発生率と冷却水量と
の相関関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１鋳片３ノズル４冷却水Ｍ鋳型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 0.5〜 1.2％の炭素を含む溶鋼を鋳型に
注入して半凝固鋳片を得、前記鋳型の下方にて前記半凝
固鋳片に冷却水を吹き付けつつ、前記鋳型から鋳片を連
続的に引き抜く連続鋳造方法において、前記溶鋼に、該
溶鋼中の硫黄Ｓの含有量に対する質量比が、０．３≦Ｃ
ａ／Ｓ≦２．０となる範囲のカルシウムＣａを添加し、
また前記溶鋼中の窒素含有量〔Ｎ〕を、〔Ｎ〕≦ 30ppm
に調整することを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項２】前記冷却水の比水量Ｗを、Ｗ≦0.70リッ
トル／kgとすることを特徴とする請求項１記載の連続鋳
造方法。