JPH0714547B2 - 溶鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

溶鋼の連続鋳造方法

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JPH0714547B2
JPH0714547B2 JP61155109A JP15510986A JPH0714547B2 JP H0714547 B2 JPH0714547 B2 JP H0714547B2 JP 61155109 A JP61155109 A JP 61155109A JP 15510986 A JP15510986 A JP 15510986A JP H0714547 B2 JPH0714547 B2 JP H0714547B2
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紘一 工藤
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は炭素を0.6〜0.95重量%含有し、例えば直径が
0.2mm以下の極細線等にも加工が容易な、内質健全な高
炭素鋼線材(以下本高炭素鋼線材と略記する)の製造方
法に関する。
[従来の技術] 高炭素鋼線材は、その表面及び内質が健全である事が不
可欠であるが、特に硬質介在物や偏析等の欠陥を有する
場合は伸線加工でカッピー断線が発生し、作業能率を阻
害する。従って特にシビアーな用途に使用される高炭素
鋼線材は、全数に亘り断面をマクロエッチ検査し、品質
を保障しているが、従来連続鋳造鋳片から製造した高炭
素鋼線材には断面のマクロエッチ組織が緻密でなく又不
均質なものがあり、その改善が望まれていた。
偏析を回避する手段として等軸晶を得ることにより溶質
元素を分散させる目的で溶鋼の電磁攪拌を行った従来例
として特開昭57-75271号が知られている。特開昭57-752
71号公報は、メニスカス近傍の鋳型内溶鋼を電磁攪拌
し、更に二次冷却帯の未凝固部分の溶鋼を電磁攪拌する
技術が示されている。即ちこの方法は、溶鋼温度に関係
なく、メニスカス近傍の強い攪拌および二次冷却帯での
電磁攪拌のみによって等軸晶率が約80%の鋳片を得る方
法であるが、メニスカス近傍を実施例のごとく強く攪拌
(溶鋼移動速度70cm/s)すると鋳片の清浄度を害し、又
後述するごとく、電磁攪拌のみでは本高炭素鋼線材とし
て十分な品質が確保できない。
本例による溶鋼の炭素量はさだかではないが、本発明者
等の経験によると、第2図に示すように炭素量が0.6%
を超えると、等軸晶の発達は極端に低く、二次冷却帯の
電磁攪拌での効果は少ないことがわかった。二次冷却帯
の電磁攪拌の他に等軸晶を得るための低温鋳造法とし
て、特公昭54-21816号公報、特公昭54-24372号公報が知
られている。即ち特公昭54-21816号公報は、タンディッ
シュ内に、溶解しうるような金属線条を連続的に供給
し、タンディッシュ内の溶融金属の温度を低下させる技
術であり、溶鋼重量の1%の鋼条線を添加すると約20℃
温度が低下するとされ、又実施例には3.0mmφの鋼線が
示されている。この方法で例えば1トン/分の速度で鋳
造される溶鋼を20℃冷却する場合は、鋼条線の供給速度
は10kg/分となるが、これは3.0mmφの鋼線に換算すると
約200m/分の供給速度となり、従って溶鋼の鋳造速度が
数トン/分の大型連続鋳造では、鋼線の供給を極めて高
速で行うか、又は多本数の鋼線を併行して供給するた
め、鋼条線の冷却材では冷却材の供給設備が大規模とな
る問題点がある。又特公昭54-24372号公報は、タンディ
ッシュ内の溶鋼に冷却材を投入し、溶鋼注入流エネルギ
ーにより攪拌して、溶鋼温度を(液相線)〜(液相線+
10℃)に制御する方法である。即ちこの方法は、溶鋼温
度を上記のごとく低温にすることのみによって、鋳片の
内質を改善し最終成品でのラミネーションを防止するも
のである。しかしこの方法の溶鋼温度は凝固温度に近く
低過ぎるために、タンディッシュノズルの閉塞事故が生
じ易い。又通常取鍋ノズルは注入量を調節するため絞っ
ており、取鍋内の溶鋼ヘッドの注入流エネルギーへの作
用は小さく、又取鍋ノズルとタンディッシュ溶鋼面は近
接しているために、溶鋼注入流エネルギーは攪拌力とし
ては小さい。この方法では冷却材を弱い攪拌力で溶解さ
せることとなるが、冷却材はスムーズに溶解し難い問題
点がある。又これ等の例についても炭素0.6%以上の高
炭素材についての記述はない。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は二次冷却帯の電磁攪拌のみでは等軸晶発達の低
い0.6%以上の高炭素鋼線材の製造に際し、タンディッ
シュ内への冷却材添加によって溶鋼温度を液相線+10〜
20℃に保ち、次いで鋳型内電磁攪拌と二次冷却帯での電
磁攪拌を付加することによって、従来法では得られなか
った良好な内質を有する高炭素鋼線材を得ることを目的
としている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、炭素を0.6〜0.95重量%含有し直径が0.2mm以
下の極細線にも加工が容易な内質健全な高炭素鋼線材の
製造に適した溶鋼の連続鋳造方法において、連続鋳造タ
ンディッシュ内に堰で囲った攪拌室を設け、該攪拌室の
溶融中に取鍋ノズルに連結され内部に不活性ガスを供給
して溶鋼を流下させるロングノズルを浸漬し、該ロング
ノズル下方から噴出する不活性ガスのボイルによって該
攪拌室内の溶鋼を攪拌しながら直径が4〜8mmの線材切
断片を添加して溶解させてタンディッシュ内溶鋼温度を
(液相線+10℃超)〜(液相線+20℃)に保ち、タンデ
ィッシュ内溶鋼を浸漬ノズルを介して鋳型に注入し、鋳
型内溶鋼にメニスカスから離れた鋳型下端近傍にて電磁
攪拌を行い、更に二次冷却帯で未凝固溶鋼を電磁攪拌し
つつ鋳造することを特徴とする。
[作用] 本発明では、溶鋼の冷却材としては線材小片冷却材を用
いる。線材小片冷却材とは、直径が4〜8mm,長さ約100m
mの線材切断片を指し、成分としては炭素含有量が該溶
鋼と同レベル又はより高炭素のものが望ましい。低炭材
は融点が高いために溶け難く温度調節の精度が悪くな
る。又直径が8mm以上では溶解が遅れ又直径が4mm以下は
引抜材から製造するためコストアップとなる。長さは長
過ぎると絡み合って搬送や添加がスムーズに行い難く、
又短か過ぎると切断のコストアップとなるため、100mm
程度のものが適当である。線材小片冷却材はコンベアや
シュート等の簡易な搬送.添加方法で、数本宛併行して
同時に且つ連続的に添加する事が容易で、大型連続鋳造
の操業で溶鋼の温度を大きく降下させるに適した冷却材
である。次に本発明では線材小片冷却材は、タンディッ
シュ溶鋼中に迅速に溶解せしめる。冷却材がタンディッ
シュ底に未溶融で滞積したり、突発的に溶融すると溶鋼
温度が変動し好ましくない。本発明者等は、タンディッ
シュに堰で囲った攪拌室を設け、該攪拌室に取鍋ノズル
に連設したロングノズルを浸漬し、該ロングノズルを介
して取鍋溶鋼を注入すると共に不活性ガスを供給し、該
ロングノズルの下部から噴出する不活性ガスのボイルに
よって該攪拌室内の溶鋼を攪拌しながら、線材小片冷却
材を添加する。線材小片冷却材を迅速に溶解し、溶鋼を
均一な温度とするためには溶鋼注入流エネルギーによる
攪拌のみでは攪拌力が不十分である。ロングノズルの下
部から噴出する不活性ガスのボイルによる攪拌を併せ行
う事により溶鋼温度を精度よく調節することができる。
溶鋼温度制御のために又タンディッシュノズルの閉塞を
防止するために上記の攪拌が重要である。
次に本発明では、タンディッシュ内の溶鋼温度を(液相
線+10℃超)〜(液相線+20℃)とする。第1図は、
(液相線+ΔT)で表される溶鋼温度ΔTと、線材のマ
クロエッチ評点の関係を示す図である。図中Aは鋳型内
及び二次冷却帯内の溶鋼の電磁攪拌のない場合を、又B
及びCは鋳型内及び二次冷却帯内の電磁攪拌をあわせ行
った場合である。第1図から明らかなごとく、溶鋼温度
が低く(ΔTが小さい程)線材マクロエッチ評点は低
く、高炭素鋼線材の内質が良好となる事を示している。
しかし既に述べたごとくΔTが10℃以下である(液相
線)〜(液相線+10℃)の範囲は、操業が不安定であ
り、又低温過ぎるため鋳片の肌も悪い。従って品質面お
よび操業面から適切な温度範囲は(液相線+10℃超)〜
(液相線+20℃)である。次に本発明では鋳型内溶鋼
に、電磁攪拌を行う。この電磁攪拌では、既に述べたご
とくメニスカスを強く攪拌すると溶鋼表面の鋳造パウダ
ーを巻き込み清浄度が悪くなるため、メニスカスから離
れた鋳型の下端近傍に電磁攪拌装置を配し、メニスカス
部を鋳型内の溶鋼流動に追従させるのがよい。本発明
で、電磁攪拌装置を鋳型の下端に配し、電磁攪拌装置近
傍の溶鋼の移動速度を変えた場合の例を第1図B及びC
で示した。図中Bは溶鋼の移動速度が20〜70cm/分で行
った場合の範囲で、Cはこのうち溶鋼の移動速度が50〜
60cm/分の場合である。第1図にみられるごとく、線材
マクロエッチ評点は電磁攪拌を行うこと(B及びC)に
より、行わない場合Aに比べて大幅に改善されるが、C
の範囲で電磁攪拌を行う事により安定して最も好ましい
線材マクロエッチ評点とする事が出来る。線材マクロエ
ッチ評点と線材のカッピー断線率指数の関係を示したの
が第3図であり、両者には強い相関があり最終成品での
カッピー断線率を推定するのに線材マクロエッチ評点が
採用できる。
次に本発明では二次冷却帯で未凝固溶鋼を電磁攪拌しつ
つ鋳造するが、これは本高炭素鋼線材の組織を更に均一
緻密とするためである。
[実施例] C:0.72〜0.74%,Mn:0.45〜0.55%,Si:0.15〜0.25%,P<
0.02%,S<0.02%の高炭素鋼線材の連続鋳造条件と、線
材での品質結果を、本発明の実施例と従来例と対比して
第1表に示した。第1表にみられるごとく本発明の線材
は、マクロ評点及びカッピー断線が良好で安定した品質
である。
[発明の効果] 第1図で(ハ)は高炭素鋼線材として望ましい品質(線
材マクロエッチ評点)の範囲である。第1図から明らか
なごとく、従来の温度制御のみによる方法(第1図A)
で望ましい品質を確保するためには、タンディッシュ温
度を第1図(ロ)の範囲とする必要があるが、既に述べ
たごとく第1図(ロ)は低温過ぎるために操業が不安定
となる。又鋳型内及び二次冷却帯内で電磁攪拌を実施し
てもタンディッシュ溶鋼温度が第1図(イ)の範囲の場
合は所望の品質が得られないものであったが、本発明の
第1図Cにより、品質の優れた本高炭素鋼線材の安定生
産が可能となったもので、溶鋼温度を制御するための冷
却材やその供給装置も適切で簡易であり、その効果は大
きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は(液相線+ΔT)で表わされる溶鋼温度ΔT
と、線材のマクロエッチ評点の関係を示す図。第2図は
炭素含有量と等軸晶率の関係を示す図。第3図はマクロ
評点とカッピー断線率指数の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素を0.6〜0.95重量%含有し直径が0.2mm
    以下の極細線にも加工が容易な内質健全な高炭素鋼線材
    の製造に適した溶鋼の連続鋳造方法において、連続鋳造
    タンディッシュ内に堰で囲った攪拌室を設け、該攪拌室
    の溶鋼中に取鍋ノズルに連結され内部に不活性ガスを供
    給して溶鋼を流下させるロングノズルを浸漬し、該ロン
    グノズル下方から噴出する不活性ガスのボイルによって
    該攪拌室内の溶鋼を攪拌しながら直径が4〜8mmの線材
    切断片を添加して溶解させてタンディッシュ内溶鋼温度
    を(液相線+10℃超)〜(液相線+20℃)に保ち、タン
    ディッシュ内溶鋼を浸漬ノズルを介して鋳型に注入し、
    鋳型内溶鋼にメニスカスから離れた鋳型下端近傍にて電
    磁攪拌を行い、更に二次冷却帯で未凝固溶鋼を電磁攪拌
    しつつ鋳造することを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。
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