JPH078421B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

連続鋳造方法

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JPH078421B2
JPH078421B2 JP1223251A JP22325189A JPH078421B2 JP H078421 B2 JPH078421 B2 JP H078421B2 JP 1223251 A JP1223251 A JP 1223251A JP 22325189 A JP22325189 A JP 22325189A JP H078421 B2 JPH078421 B2 JP H078421B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造鋳片の厚み中心部にみられる不純物元
素、即ち鋼鋳片の場合には硫黄、燐、マンガン等の偏析
を防止し均質な金属を得ることのできる連続鋳造方法に
関するものである。
〔従来の技術、および、発明が解決しようとする課題〕
近年、海洋構造物、貯槽、石油およびガス運搬用鋼管、
高張力線材などの材質特性に対する要求は厳しさを増し
ており、均質な鋼材を提供することが重要課題となって
いる。元来鋼材は、断面内において均質であるべきもの
であるが、鋼は一般に硫黄、燐、マンガン等の不純物元
素を含有しており、これらが鋳造過程において偏析し部
分的に濃化するため鋼が脆弱となる。特に近年生産性や
歩留の向上及び省エネルギー等の目的のために連続鋳造
法が一般に普及しているが、連続鋳造により得られる鋳
片の厚み中心部には通常顕著な成分偏析が観察される。
上記した成分偏析は最終製品の均質性を著しく損ない、
製品の使用過程や線材の線引き工程等で鋼に作用する応
力により亀裂が発生するなど重大欠陥の原因になるた
め、その低減が切望されている。かかる成分偏析は凝固
末期に残溶鋼が凝固収縮力等によって流動し、固液界面
近傍の濃化溶鋼を洗い出し、残溶鋼が累進的に濃化して
いくことによって生じる。従って成分偏析を防止するに
は、残溶鋼の流動原因を取り除くことが肝要である。
このような溶鋼流動原因としては、凝固収縮に起因する
流動のほか、ロール間の鋳片バルジングやロールアライ
メント不整に起因する流動等があるが、これらの内最も
重大な原因は凝固収縮であり、偏析を防止するには、こ
れを補償する量だけ鋳片を圧下することが必要である。
鋳片を圧下することにより偏析を改善する試みは従来よ
り行われており、連続鋳造工程において鋳片中心部温度
が液相線温度から固相線温度に至るまでの間鋳片を凝固
収縮を補償する量以上の一定の割合で圧下する方法が知
られている。
〔発明が解決すべき課題〕
しかしながら、従来の連続鋳造方法は、条件によっては
偏析改善効果が殆ど認められなかったり、場合によって
は、偏析がかえって悪化する等の問題があり、成分偏析
を充分に改善することは困難であった。
本発明者らはかかる従来法の問題の発生原因について種
々調査した結果、従来法の場合に偏析改善効果が認めら
れなかったり、あるいは偏析がかえって悪化することが
起こるのは、基本的に圧下すべき凝固時期とその範囲が
不適正であることに起因していることを突止めた。
本発明者は、先に、特開昭62−275556号公報において、
鋳片の中心部が固相率0.1ないし0.3に相当する温度とな
る時点から流動限界固相率に相当する温度となる時点ま
での領域を単位時間当り0.5mm/分以上2.5mm/分未満の割
合で連続的に圧下し、鋳片中心部が流動限界固相率に相
当する温度となる時点から固相線温度となるまでの領域
は実質的な圧下を加えないようにした連続鋳造方法を提
案した。
さらに、本発明者は、数多くの実験結果から、幾つかの
式を仮定し、該実験結果と照合することにより、さらに
進歩した連続鋳造方法を提供するに到った。
本発明の目的は、連続鋳造鋳片の厚み中心部にみられる
不純物元素の偏析を防止して均質な金属を得ることにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、鋳片の中心固相率が0.1ないし0.3に相
当する温度となる時点から流動限界固相率に相当する温
度となる時点までの領域を油圧圧下機構を有する複数の
ロール対で連続的に圧下しつつ引き抜く溶融金属の連続
鋳造方法において、鋳片の中心固相率が大きな圧下帯下
流ほど鋳片の中心固相率の小さな圧下帯上流より圧下速
度を増大し、該圧下速度の増大を鋳片の厚み中心固相率
fsに応じて、次の条件(1)および(2)に従って行う
ようにしたことを特徴とする連続鋳造方法が提供され
る。
0.1<fs≦0.55の場合 0.053+0.27×fs<圧下速度<3.14+1.2×fs (mm/min) (1) 0.55<fs≦0.7の場合 −1.27+2.67+fs<圧下速度<−9.4+24×fs (mm/min) (2) 〔作 用〕 本発明の連続鋳造方法によれば、鋳片の中心固相率が大
きな圧下帯下流ほど鋳片の中心固相率の小さな圧下帯上
流より圧下速度が増大される。この圧下速度の増大は、
鋳片の厚み中心固相率fsに応じて次の条件(1)および
(2)に従って行われる。
0.1<fs≦0.55の場合 0.053+0.27×fs<圧下速度<3.14+1.2×fs (mm/min) (1) 0.55<fs≦0.7の場合 −1.27+2.67+fs<圧下速度<−9.4+24×fs (mm/min) (2) これによって、連続鋳造鋳片の厚み中心部にみられる不
純物元素の偏析を防止して均質な金属を得ることができ
る。
〔実施例〕
まず、本発明の実施例を説明する前に、本発明が創作さ
れるに至る経緯を述べる。
偏析の低減には凝固末期の凝固収縮流動防止がポイント
である。凝固収縮流動は残溶鋼の凝固によって発生す
る。残溶鋼量流動を防止するために鋳片の厚み中心の固
相率が0.1もしくは0.3から0.7の範囲で圧下することが
重要である。従来これらの範囲に圧下ロールが位置する
ように、鋳造速度等の鋳造条件を制御し、各ロールの圧
下力一定、あるいはロールの軸受け間にスペーサーを設
定して、各ロールの圧下量を制限する軽圧下法を推進し
てきた。ブルーム軽圧下の場合、鋳片の幅が小さいこと
により鋳片の変形抵抗が大きく、スラブの場合と比べ、
圧下しにくく、同一圧下力で鋳片を圧下した場合、凝固
が進行した圧下帯下流ほど圧下しにくい。一方偏析を改
善する方法について、さらに研究した結果、鋳片の表面
に付加した圧下量は鋳片の幅拡がり、あるいは先進に消
費され固液界面の移動に効果的に働くのは圧下量の数%
から数10%であり、また圧下帯下流ほど効率が小さく、
圧下量は圧下帯下流ほど大きくしないと凝固収縮流動が
防止できないことを知見し本発明を成し遂げた。
なお鋳片の厚み中心固相率は鋳造条件に基づきあらかじ
め伝熱計算により算出しておくか、または鋳造中に冷却
条件等鋳造条件に基づき計算し算出する。
次に、第1図を参照して本発明に係る連続鋳造方法が適
用される連鋳機の一例を概略的に説明する。
第1図は本発明に係る連続鋳造方法が適用される連鋳機
で、具体的には、ツイン・キャスト円弧型の連鋳機の一
例を示す図である。同図に示されるように、本連鋳機に
おいて、溶鋼を満たした取鍋1はタンディシュ2の上方
に置かれ、取鍋1内の溶鋼が底部のスライディングノズ
ル11を経てタンディシュ2内に注がれるようになされて
いる。ここで、スライディングノズル11は、取鍋1から
注がれた溶鋼を含むタンディシュ2全体の重量に応じて
開度が制御され、メニスカス(タンディシュ内の湯面位
置)Mが一定となるようになされている。
タンディシュ2内の溶鋼は、該タンディシュの底部を塞
ぐストッパ21を上下方向に移動制御することにより、モ
ールド3内に一定の割合で注入されるようになされてい
る。モールド3は、その底部も開放されており、モール
ド3に注入された溶鋼は、冷却水が供給されるモールド
3の側壁で冷却されて外側から凝固(一次冷却)するよ
うになされている。モールド3により一次冷却された溶
鋼(鋳片)は、ローラで連続的に引き出されることにな
る。
モールド3から引き出された鋳片は、例えば、スプレー
帯でスプレー冷却され、さらに、複数のグループロール
およびピンチロールにより曲げられて、軽圧下ゾーンへ
供給されるようになされている。
軽圧下ゾーンは、複数の圧下ロールR45,R46,R47,…で構
成され、これら各圧下ロールに与える油圧を制御して鋳
片の中心固相率の大きな圧下帯下流ほど鋳片の中心固相
率の小さな圧下帯上流より圧下速度を増大するようにな
されている。そして、この軽圧下ゾーンにおける圧下速
度の増大は、次の条件(1)および(2)に従って行わ
れる。
0.1<fs≦0.55の場合 0.053+0.27×fs<圧下速度<3.14+1.2×fs (mm/min) (1) 0.55<fs≦0.7の場合 −1.27+2.67+fs<圧下速度<−9.4+24×fs (mm/min) (2) すなわち、軽圧下帯における圧下速度の増大は上記の条
件(1)および(2)を満たすように各圧下ロールに与
える油圧を制御して行われ、鋳片は連続的に圧下されつ
つ引き抜かれることになる。ここで、軽圧下ゾーンと
は、圧下帯(ロール(R42),R43,R44,R45,R46,…)の
内、鋳片に対して軽圧下を行う圧下ロールR45,R46,R47,
…を含む領域のことである。
以下、本発明の連続鋳造方法を第1図の連鋳機を用いて
実施した試験について述べる。
第1表は試験を実施した溶鋼組成を示す表である。本試
験においては、上述したように、圧下帯下流における圧
下量の増大は、圧下油圧シリンダーの油圧を圧下帯下流
ロールのシリンダーほど増大することにより実現した。
ここで、従来法の場合において、圧下帯全ロールの油圧
シリンダーの油圧は一定である。また、鋳造した鋳片の
サイズは300×500mm,162×162mm,380×560mmの3種類
で、いずれの鋳片サイズにおいても鋳片の厚み中心固相
率が0.1もしくは0.3から0.7の範囲が圧下帯に位置する
ように鋳造速度等の鋳造条件を制御し試験を実施した。
圧下帯下流圧下量増大の実施例の詳細を300×500mmサイ
ズについては第2表に示される。ここで、例えば、第2
表におけるロールNo.45は、第1図中のロールR45に相当
する。
以上により得られた鋳片の1/2幅断面を研磨後腐食し
て、V偏析および中心偏析の発生状況を調査した。本発
明と従来法の偏析の発生状況および軽圧下条件を比較し
て第3表に示す。第3表にはその他の鋳片サイズの場合
についても軽圧下条件、および偏析改善効果等を従来法
と比べて示す。第3表から明らかなように、凝固収縮流
動の防止に必要な圧下量(圧下速度)は鋳片サイズによ
り差があるがいずれの鋳片サイズにおいても、圧下帯下
流ロールの圧下量を増大させた方が偏析は良好となるこ
とがわかる。
以上の結果に基づいて各凝固期ごとに必要な圧下量を示
す第2図のようになる。すなわち、凝固の進行状況に応
じて必要な圧下速度範囲を示す第2図における斜線領域
に含まれるように圧下帯(軽圧下ゾーン)における圧下
速度を制御することにより、連続鋳造鋳片の厚み中心部
にみられる不純物元素の偏析を改善することができた。
具体的に、本発明により鋳造した鋳片の厚み中心に認め
られる最大偏析粒の粒径は従来法と比べ小径となってお
り偏析が改善していることが分る。またV偏析本数も減
少しており、改善していることが分る。以上のごとく本
発明は従来法と比べ優れた軽圧下法であることが証明さ
れた。ここで、第2図中の斜線領域は、鋳片の厚み中心
固相率をfsとすると、次の条件(1)および(2)によ
り表わされることになる。
0.1<fs≦0.55の場合 0.053+0.27×fs<圧下速度<3.14+1.2×fs (mm/min) (1) 0.55<fs≦0.7の場合 −1.27+2.67+fs<圧下速度<−9.4+24×fs (mm/min) (2) 従って、連鋳機の圧下帯における圧下速度の増加を、上
記の条件(1)および(2)に従って行うことにより、
最大偏析粒の粒径を小さくすることができ、また、V偏
析本数も減少させることができる。
〔発明の効果〕
以上、詳述したように、本発明に係る連続鋳造方法は、
鋳片の中心固相率が大きな圧下帯下流ほど鋳片の中心固
相率の小さな圧下帯上流より圧下速度を所定の条件に従
って増大させることによって、連続鋳造鋳片の厚み中心
部にみられる不純物元素の偏析を防止して均質な金属を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る連続鋳造方法が適用される連鋳機
の一例を示す図、 第2図は凝固の進行状況に応じて必要な圧下速度範囲を
示す図である。 (符号の説明) 1……取鍋、2……タンディシュ、 3……モールド、11……スライディングノズル、 21……ストッパ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳片の中心固相率が0.1ないし0.3に相当す
    る温度となる時点から流動限界固相率に相当する温度と
    なる時点までの領域を油圧圧下機構を有する複数のロー
    ル対で連続的に圧下しつつ引き抜く溶融金属の連続鋳造
    方法において、鋳片の中心固相率が大きな圧下帯下流ほ
    ど鋳片の中心固相率の小さな圧下帯上流より圧下速度を
    増大し、該圧下速度の増大を鋳片の厚み中心固相率fsに
    応じて、次の条件(1)および(2)に従って行うよう
    にしたことを特徴とする連続鋳造方法。 0.1<fs≦0.55の場合 0.053+0.27×fs<圧下速度<3.14+1.2×fs (mm/min) (1) 0.55<fs≦0.7の場合 −1.27+2.67+fs<圧下速度<−9.4+24×fs (mm/min) (2)
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