JPH0760424A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中心偏析等の内部欠陥が認められない健全で
高品質の鋳片を安定製造できる連続鋳造方法を確立す
る。 【構成】 金属の連続鋳造において、上下開放鋳型３か
ら連続的に引抜かれてくる鋳片を、鋳型内浸漬ノズルか
らの溶湯吐出下降流に影響されなくなる位置において鋳
片の両コ−ナ−部から多くとも鋳片幅の¹/₁₀までの範囲
を加熱することにより“コ−ナ−部表面温度／幅中央部
表面温度＝0.95〜1.1"なる温度分布とし、その直後から
対をなす鼓状ロ−ル10によって鋳片コ−ナ−部から多く
とも鋳片幅の¹/₁₀までの範囲を片側最大１０mmまで圧下
すると共に、鋳片の ¹/₂厚位置における内部温度が固相
率 0.1に相当する温度になるまでの間に鋳片の幅中央部
を徐々に圧下して最終的に外面が平坦な矩形横断面の鋳
片とした後、該鋳片の ¹/₂厚位置における温度が固相率
0.1〜 0.8に相当する温度となった位置において 0.5〜
1.0mm/ｍの軽圧下を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中心偏析，センタ−
ポロシティ，内部割れ等の欠陥が抑えられて健全で品質
の良好な鋳片が安定して得られる金属の連続鋳造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】現在、鉄鋼等の金属の連続鋳造
では図12に示すような湾曲型の連続鋳造装置が一般的に
使用されており、その技術についてもほぼ確立されたも
のとなっているが、それでも得られる鋳片の中心部(¹/₂
厚位置）に発生しがちなマクロ偏析やポロシティ等の問
題については未だ検討課題が残っており、その解決のた
めに鋭意研究がなされているのが現状である。

【０００３】即ち、前記図12に示す湾曲型連続鋳造装置
において、タンディシュ１より浸漬ノズル２を介して上
下開放鋳型３内に鋳込まれた溶湯４は、電磁攪拌装置５
により攪拌されつつ鋳型内面側から冷却されて凝固シェ
ル６を形成し、サポ−トロ−ル７に支持されて鋳型下部
から連続的に湾曲案内路沿いに引き抜かれながら更なる
強制冷却を受けて中心部まで完全に凝固せしめられた
後、搬送ロ−ル８により鋳片切断装置まで搬送される
が、この際、鋳片は外面側から徐々に凝固が進行して中
心部(¹/₂厚位置）の凝固が最も遅くなることから中心部
に含有成分の濃化が起こり、これがマクロ偏析やポロシ
ティ等の発生につながる。

【０００４】従来、このような連続鋳造鋳片に発生しが
ちなマクロ偏析やポロシティ等を防止するために採られ
ていた手立てとしては、鋳片の最終凝固位置で“対をな
すロ−ル”によって鋳片を圧下することにより凝固前の
濃縮溶湯を強制流動させ、これによって偏析等を回避し
ようとするものが主流を占めていた（例えば特開平４−
２００９６３号公報等を参照）。確かに、この技術は偏
析等の抑制に有効なものではあったが、圧下の好適位置
や圧下量等が操業条件の影響を受けやすく、そのため実
際操業に当って的確な圧下制御を行うことが非常に困難
で、所望の効果を安定して得る上で満足できるものとは
言えなかった。特に、鋳片の幅方向における材質の均一
性確保の点で十分な効果を得ることが難しかった。

【０００５】そこで、本発明が目的としたのは、中心偏
析，センタ−ポロシティ，内部割れ等の欠陥が認められ
ない健全で高品質の鋳片を安定製造できる連続鋳造方法
を確立することであった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、まず鋳造中の連続鋳造装置各部位におけ
る凝固シェルの状況について詳細な調査を実施したとこ
ろ、次のことが明らかになった。

【０００７】即ち、図13は、鋳造中の連続鋳造装置を表
す前記図12のＡ−Ａ部〜Ｄ−Ｄ部において調査した鋳片
横断面の凝固シェルを模式的に示したものであるが、こ
の図13からも分かるように、鋳片には鋳型から引き抜か
れた比較的早い初期段階から凝固シェルの不均一が発生
しており、これが最終凝固位置までそのまま持ち来たさ
れている。なお、これまでの調査結果により、これは浸
漬ノズルからの溶湯吐出下降流によるシェルの再溶解に
起因するものであると推定される。そのため、従来試み
られていたように鋳片の最終凝固位置｛鋳片中心部の固
相率(f_s ) が 0.1〜 0.8に達する部位｝で鋳片に圧下を
加えても幅中央部のみが圧着されてコ−ナ−部（エッジ
部）近傍では未凝固部が残存することとなり、圧下を加
える効果が十分に発揮されずに偏析等の解消が不十分と
なる訳である。

【０００８】また、鋳片のコ−ナ−部は他の部位と比べ
冷却速度が大きく、鋳片の最終凝固位置では長辺中央部
（幅中央部）に比べて表面温度は２００℃程度低くな
る。このため、鋳片コ−ナ−部の熱間強度は他の部位に
比べて大きい値を示し、従って圧下が厚さ中心部まで加
わりにくいことも偏析等の解消を阻害している要因にな
ると考えられた。

【０００９】つまり、本発明者等は上記調査・検討を通
じ、鋳片の最終凝固位置(f_s ＝ 0.1〜 0.8の部位）にお
いて鋳片に圧下を加えてマクロ偏析等を改善しようとす
る場合には、鋳片幅方向の未凝固相領域を均一にすると
共に、該未凝固相全体に均一な力をかける必要のあると
の知見を得たのである。

【００１０】本発明は、上記知見事項等を踏まえ、「品
質の良好な鋳片を得るためには最終凝固位置で鋳片に圧
下を加えるまでの間に未凝固相の鋳片横断面方向の不均
一を軽減することが重要である」との考えの下に更に続
けられた本発明者等の研究によって完成されたものであ
り、「鉄鋼等の金属の連続鋳造において、 上下開放鋳型
から連続的に引抜かれてくる鋳片を、 鋳型内浸漬ノズル
からの溶湯吐出下降流に影響されなくなる位置において
鋳片の両コ−ナ−部から多くとも鋳片幅の¹/₁₀までの範
囲を加熱することにより“コ−ナ−部表面温度／幅中央
部表面温度＝0.95〜1.1"なる温度分布となし、その直後
から対をなす鼓状ロ−ルによって鋳片コ−ナ−部から多
くとも鋳片幅の¹/₁₀までの範囲を片側最大１０mmまで圧
下すると共に、 鋳片の ¹/₂厚位置における内部温度が固
相率 0.1に相当する温度になるまでの間に鋳片の幅中央
部を徐々に圧下して最終的に外面が平坦な矩形横断面の
鋳片とした後、 該鋳片の ¹/₂厚位置における温度が固相
率(f_s ): 0.1〜 0.8に相当する温度となった位置におい
て0.5 〜1.0mm/ｍの軽圧下を加えることにより、 中心偏
析等が極力抑えられた良品質の鋳片を安定して鋳造し得
るようにした点」に大きな特徴を有している。

【００１１】

【作用】以下、図面に基づいて本発明をその作用と共に
詳述する。図１は、本発明に従った溶鋼の連続鋳造例の
概要を説明した模式図であって、タンディシュ１より浸
漬ノズル２を介して上下開放鋳型３内に鋳込まれた溶鋼
41が電磁攪拌装置５により攪拌されつつ鋳型内面側から
冷却されて凝固シェル61を形成し、サポ−トロ−ル７に
支持されて鋳型下部から連続的に湾曲案内路沿いに引き
抜かれながら強制冷却されて中心部まで凝固せしめられ
た後、搬送ロ−ル８により鋳片切断装置まで搬送される
様子を示している。

【００１２】ここで、本発明においては初期凝固シェル
の鋳片幅方向における不均一を解消するため溶鋼吐出下
降流の影響（吐出下降流による凝固シェルの再溶解）が
無くなる部位に鼓状圧下ロ−ル10が配置されていて、こ
の鼓状圧下ロ−ル10により図２で示したような鋳片両コ
−ナ−部のシェル不均一部（吐出下降流によるシェルの
再溶解により不均一部が形成される）に圧下を加え、こ
れによって鋳片幅方向における未凝固相厚みの均一化が
図られる（図３参照）。ただ、この場合、圧下を加える
鋳片コ−ナ−部近傍では表面温度が幅中央部より低くな
っていてシェル強度が上昇しており、そのため圧下され
にくくなっている。従って、鋳片幅方向における凝固シ
ェルの温度分布を均一にし、均一な圧下が加わるように
手当てする必要がある。そこで、圧下を加える鼓状ロ−
ルよりも上流側に配置したコ−ナ−部加熱装置９により
鋳片コ−ナ−部近傍の温度補償を目的とした鋳片の加熱
が行なわれる（図２参照）。なお、この場合の加熱手段
はガスバ−ナ−方式，誘導加熱方式等の何れであっても
構わない。

【００１３】コ−ナ−部加熱装置９による鋳片コ−ナ−
部近傍の加熱範囲は、鋳片最大幅の¹/₁₀幅までの範囲で
十分である。なぜなら、この範囲では鋳片表面温度の低
下が激しいが、それよりも中央寄りでは温度の低下程度
がそれほど顕著ではないためである。即ち、図６は溶鋼
吐出下降流の影響が無くなる部位の横断面における鋳片
の表面温度分布を示したグラフであるが、この図６から
も、鋳片の両コ−ナ−部から鋳片幅の¹/₁₀までの範囲で
鋳片表面温度の低下が著しいことを確認できる。

【００１４】また、鋳片コ−ナ−部近傍の加熱の程度は
“コ−ナ−部表面温度／幅中央部表面温度＝0.95〜1.1
”なる温度分布が得られる範囲とされる。なぜなら、
鋳片表面温度の分布が前記範囲を外れた場合には偏析度
が上昇し、良品質の鋳片を安定製造できなくなるためで
ある。図７は、鋳片コ−ナ−部近傍加熱の効果を確認す
るために行われた“コ−ナ−部表面温度／幅中央部表面
温度の比”と“［Ｃ］偏析度”との関係についての調査
結果であるが、この図７からも、“コ−ナ−部表面温度
／幅中央部表面温度＝0.95〜1.1 ”なる温度分布が得ら
れる加熱がなされると偏析が極小となることを確認でき
る。なお、加熱の程度が小さい場合に偏析が大きくなる
理由は、次のコ−ナ−部近傍圧下工程で十分な圧下がな
されないために未凝固相厚みの均一化が図れず、偏析度
の改善効果が小さくなるためと考えられる。一方、加熱
の程度が大きくなり過ぎた場合に偏析が大きくなるの
は、次のコ−ナ−部近傍圧下工程で表面のみが圧下され
るようになり、やはり未凝固相厚みの均一化が図れない
でマクロ偏析の悪化につながるためと考えられる。

【００１５】そして、鋳片コ−ナ−部近傍加熱の後に実
施されるコ−ナ−部近傍の圧下工程では、鋳片の両コ−
ナ−部から鋳片幅の¹/₁₀までの範囲を片側最大１０mmま
で圧下される。この圧下量は凝固シェル不均一分に相当
する量であって、図３のｔに相当するものであるが、溶
湯吐出下降流に影響されなくなる位置において凝固シェ
ル厚みの偏差は鋳片コ−ナ−部近傍で片側最大１０mm
（両側合計２０mm）に達するため（即ち鋳片コ−ナ−部
での凝固シェル厚みがそれだけ薄くなっている)、鋳片コ
−ナ−部近傍を片側最大１０mmまで圧下しないと未凝固
相厚みの均一化が図れない。ただ、凝固シェル厚みの偏
差は片側で１０mmを超えることは殆ど無いため、圧下量
は片側最大１０mmで十分である。また、鋳片の両コ−ナ
−部から鋳片幅の¹/₁₀までの範囲外では凝固シェル厚み
の偏差は極めて小さいので、上記圧下はこの範囲内に止
めるべきである。

【００１６】なお、図８は鋳造中鋳片の横断面における
凝固シェル厚の状況を示したグラフであるが、この図８
からも鋳片コ−ナ−部近傍で片側最大１０mmの圧下を行
えば未凝固相厚みの均一化が図れることを確認できる。
また、図９はコ−ナ−部近傍を圧下しない従来法とコ−
ナ−部近傍を圧下する本発明法における未凝固相の厚さ
を比較したグラフであるが、この図９からも、コ−ナ−
部近傍の圧下を行う手立てを講じると未凝固相の厚みが
より均一になることが確認できる。ここで、未凝固相厚
は［Ｓ］添加法によって調査した。

【００１７】ところで、上述のように鋳片コ−ナ−部近
傍の圧下がなされると未凝固相厚みの均一化が図れるも
のの、結果として圧下後の鋳片は両コ−ナ−部近傍側で
薄くなり、従来ロ−ルでは両コ−ナ−部近傍を支持し得
なくなる。そのため、折角均一厚になった未凝固相部
が、圧下を加えた鼓状圧下ロ−ル10より下流に進むに従
いバルジングによって再度不均一厚さとなる傾向があ
る。そこで、この現象を防止するため、鼓状圧下ロ−ル
10よりも下流側における鋳片のサポ−トを鼓形状のロ−
ルによって行い、鋳片の両コ−ナ−部近傍表面もサポ−
トロ−ル面に接するように支持することで極力バルジン
グが起こらないように図るのが望ましい。従って、図１
に示すバルジング防止用ロ−ル帯11で使用するロ−ルも
上記鼓形状ロ−ルとするのが良い。

【００１８】なお、図10は、鋳片コ−ナ−部近傍を圧下
量１０mmで圧下した後、バルジング防止用ロ−ル帯11で
鼓形状のサポ−トロ−ルを使用してコ−ナ−部近傍をも
支持しながら次工程へ移った場合と、通常のストレ−ト
形状のサポ−トロ−ルを使用して鋳片の幅中央部のみを
支持して（コ−ナ−部近傍の支持なし）次工程へ移った
場合とで、得られた鋳片のマクロ偏析を比較したグラフ
であるが、図10に示される結果からも、鼓形状のサポ−
トロ−ルを使用してコ−ナ−部近傍をも支持しながら次
工程へ移った場合にはマクロ偏析度が大幅に改善される
ことが確認できる。

【００１９】上述のように、鼓状圧下ロ−ル10でコ−ナ
−部近傍の圧下がなされた鋳片はサポ−トロ−ルに支持
されながら次工程へ移動して行くが、この際、コ−ナ−
部近傍の圧下直後から鋳片中心部(¹/₂ｔ部）の温度が f
_s ＝ 0.1に相当する温度になるまでの間に幅中央部とコ
−ナ−部のロ−ル径差を一定勾配で小さくして行き、こ
れにより鋳片の幅中央部を徐々に圧下してその形状を図
４で示すような矩形断面形状とする。これは、最終凝固
部における均一圧下を効果的に行うと共に、鋳片コ−ナ
−部近傍のバルジングによる不均一凝固を抑制するため
である。この場合、鋳片断面形状の整正が、鋳片中心部
(¹/₂ｔ部）の f_s が 0.1を超えるまでになされないと次
工程での圧下効果の向上と不均一凝固の抑制を十分に確
保することができない。なお、このバルジング防止用ロ
−ル帯11では、鋳片幅中央部の圧下勾配を t/L(mm/ｍ)
で規定される一定の値として徐々に断面形状の整正を行
うのが良い。ここで、ｔは鋳片コ−ナ−部近傍の圧下量
(mm)で、Ｌは鼓状圧下ロ−ル10から鋳片中心部(¹/₂ｔ
部）が f_s ＝ 0.1に相当する温度になる位置までの距離
（ｍ）である。

【００２０】断面形状が整えられた鋳片には、その後、
最終凝固位置(f_s ＝ 0.1〜0.8 ）において未凝固相部の
凝固収縮に見合う量の軽圧下が加えられる。この最終凝
固位置は図１で軽圧下ロ−ル帯12として示した部位であ
り、図５はその縦断面の模式図である。この軽圧下は溶
湯末期流動を抑制して偏析の発生を抑止するためになさ
れるものであるが、そのタイミングが f_s ＝ 0.1〜0.8
の範囲を外れていると所望する偏析抑止効果が得られな
い。

【００２１】また、この軽圧下時の圧下勾配（圧下量）
は 0.5〜1.0mm/ｍに調整される。これは、この範囲で偏
析度が最小になるためである。図11は軽圧下時の“圧下
量”と“［Ｃ］偏析度”の関係に係る調査結果を示して
いるが、この図11からも軽圧下時の圧下量を 0.5〜1.0m
m/ｍの範囲とすることで優れた偏析抑止効果を得られる
ことが分かる。

【００２２】次に、本発明の効果を実施例によって説明
する。

【実施例】本発明例では図１に示したような連続鋳造装
置を、そして従来例及び比較例では図12に示したような
連続鋳造装置をそれぞれ使用し、Ｃ含有量が0.15〜0.20
wt％である厚板用４０キロ鋼の鋳造試験を実施した。な
お、本発明例，従来例及び比較例に共通する鋳造条件は
次の通りであった。 a) 連続鋳造機形式 ：湾曲型連続鋳造機（湾曲半径：1
2.5ｍ） b) 鋳片サイズ ： 250mm厚み×2000mm幅（スラブ
形状）， c) 溶鋼過熱度ΔＴ ：２０℃， d) 鋳造速度 ： 0.8ｍ/min， e) 凝固末期(f_s ＝ 0.1〜0.8 の時点）での圧下：圧下
ゾ−ン長５ｍ，圧下勾配１ mm/ｍ。

【００２３】また、本発明例では連続鋳造機のメニスカ
ス下2.75ｍ位置にコ−ナ−部（鋳片短辺）圧下用の鼓状
ロ−ルを配設し、その上流側にガス燃焼式加熱バ−ナ−
帯を設けた。更に、バルジング防止用ロ−ル帯でも鼓形
状のロ−ルを適用し、幅中央部とコ−ナ−部のロ−ル径
差を一定勾配(t/L) で小さくして行き、これにより軽圧
下ロ−ル帯入側で鋳片長辺部の形状が平坦になるように
設定した。

【００２４】そして、上記鋳造試験によって得られた鋳
片につきマクロ偏析の状況を調査したが、その結果を鋳
造条件と共に表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示される結果からも明らかなよう
に、本発明法では従来法に比べて鋳片マクロ偏析が大幅
に改善され、中心偏析のない健全な鋳片を安定して製造
できることが分かる。

【００２７】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、偏析等の内部欠陥が認められない高品質の鋳片を安
定供給することが可能となるなど、産業上極めて有用な
効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った溶鋼の連続鋳造例の概要を説明
した模式図である。

【図２】図１におけるコ−ナ−部加熱装置の位置での横
断面に係る説明図である。

【図３】図１における鼓状圧下ロ−ルの位置での横断面
に係る説明図である。

【図４】図１における軽圧下ロ−ル帯入側での横断面に
係る説明図である。

【図５】図１における軽圧下ロ−ル帯での縦断面に係る
説明図である。

【図６】溶鋼吐出下降流の影響が無くなる部位の横断面
における鋳片の表面温度分布を示したグラフである。

【図７】“コ−ナ−部表面温度／幅中央部表面温度の
比”と“［Ｃ］偏析度”との関係を示したグラフであ
る。

【図８】鋳造中鋳片の横断面における凝固シェル厚の状
況を示したグラフである。

【図９】コ−ナ−部近傍を圧下しない従来法とコ−ナ−
部近傍を圧下する本発明法における未凝固相の厚さを比
較したグラフである。

【図１０】バルジング防止用ロ−ル帯で鋳片コ−ナ−部
近傍を支持した場合と支持しなかった場合における鋳片
のマクロ偏析を比較したグラフである。

【図１１】軽圧下時の“圧下量”と“［Ｃ］偏析度”の
関係に係る調査結果を示したグラフである。

【図１２】従来の湾曲型連続鋳造に係る説明図である。

【図１３】図12の各部位における横断面の状況説明図で
ある。

【符号の説明】

１ タンディシュ ２ 浸漬ノズル ３ 上下開放鋳型 ４ 溶湯 ５ 電磁攪拌装置 ６ 凝固シェル ７ サポ−トロ−ル ８ 搬送ロ−ル ９ コ−ナ−部加熱装置 10 鼓状圧下ロ−ル 11 バルジング防止用ロ−ル帯 12 軽圧下ロ−ル帯 41 溶鋼 61 凝固シェル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下開放鋳型から連続的に引抜かれてく
   る鋳片を、鋳型内浸漬ノズルからの溶湯吐出下降流に影
   響されなくなる位置において鋳片の両コ−ナ−部から多
   くとも鋳片幅の¹/₁₀までの範囲を加熱することにより
   “コ−ナ−部表面温度／幅中央部表面温度＝0.95〜1.1
   ”なる温度分布となし、その直後から対をなす鼓状ロ
   −ルによって鋳片コ−ナ−部から多くとも鋳片幅の¹/₁₀
   までの範囲を片側最大１０mmまで圧下すると共に、鋳片
   の ¹/₂厚位置における内部温度が固相率 0.1に相当する
   温度になるまでの間に鋳片の幅中央部を徐々に圧下して
   最終的に外面が平坦な矩形横断面の鋳片とした後、該鋳
   片の ¹/₂厚位置における温度が固相率 0.1〜0.8 に相当
   する温度となった位置において 0.5〜1.0mm/ｍの軽圧下
   を加えることを特徴とする、金属の連続鋳造方法。