JPH08229654A - 連続鋳造鋳片の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加熱炉または保熱炉内で短時間で連続鋳造鋳片
にオシレーションマークの谷部にまで到達する酸化層を
形成してこれを除去することにより、後に鋳片を圧延成
形したときに筋状の疵が発生しない製品が得られる連続
鋳造鋳片の表面処理方法を提供する。 【構成】圧延成形する以前の工程である加熱炉または保
熱炉に鋳片を装入するにさいし、下記(1) 〜(3) のいず
れかの処理を施す。 (1) 鋳片の表面の一部または全面にレーザー光線を照射
する。 (2) 鋳片の表面の一部または全面にレーザー光線を照射
すると同時にあるいは照射後に、水を供給する。 (3) 鋳片の表面の一部または全面にレーザー光線を照射
すると同時にあるいは照射後に、鋳片表面に粒状の固体
を投射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造設備で鋳造し
たスラブ、ブルーム、ビレット等の鋳片を加熱炉または
保熱炉へ装入する場合において該鋳片の表面性状を改質
するために行なう連続鋳造鋳片の表面処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造で鋳片を製造する場合には、凝
固した鋳片が鋳型と焼き付かないようにするために鋳型
を所定の範囲で常時振動させる方法が一般的に採用され
ている。この際、鋳型は一定方向に引き抜かれる鋳片に
対して同一方向と逆方向の運動をすることになる。この
ために、図１に示すように、鋳片１の表面２には、図１
に示すようなオシレーションマークが引抜き方向に対し
て直角方向に周期的に形成され、スラブ表面に凸部３ａ
および凹部３ｂを有した形状となる。

【０００３】凹部３ｂを当業者間ではオシレーションマ
ークの谷部と称している。この谷部の深さは前記した鋳
型の振動条件によって変化するが、通常の設備、操業条
件では２００〜８００μｍ程度であるのが一般的であ
る。また、オシレーションマークの間隔、すなわち谷部
の間隔も通常の設備、操業条件では５〜１５ｍｍ程度で
ある。

【０００４】圧延成形した製品に欠陥が生ずるのを防止
する上から、オシレーションマークの谷部は浅い方がよ
いのはいうまでもない。この谷部の深さを浅くする方法
としては鋳型の振動数を大きく、また振動数を小さくす
るのが一般的であるが、前述のごとく２００μｍ程度ま
で至らしめるのが限度である。

【０００５】オシレーションマークの谷部は凝固組織お
よび化学成分が母材と異なることが多く、該谷部を残し
たまま圧延成形すると母材の光沢と異なる種々の筋状の
疵が圧延方向に対して直角方向に周期的に製品に発生す
る。従って、鋳片を製造した後、該鋳片を圧延成形する
までの間に該谷部を除去する方策がとられる。

【０００６】その方策としては、(1) 鋳片表面をガス溶
削またはグラインダー研削して積極的に谷部を除去する
方法、(2) 圧延成形する前にショットブラストなどで微
細な亀裂を形成させた後、該鋳片を加熱炉または保熱炉
へ装入し、該鋳片の表面へ酸化層を形成せしめスラグ化
またはデスケーラーにて除去する方法等がある。

【０００７】前記(1) の方法は、機械的、物理的に除去
するために専用の設備、要員が必要で、また処理工程が
増えるため鋳片の保有熱を損失する。また、鋳片表面を
均一に数１００μｍの深さで溶削、研削することは困難
で１〜数ｍｍの深さで溶削、研削するため歩止損失が大
きい等の欠点がある。

【０００８】後記(2) の方法は、化学的な反応が主であ
るため鋳片表面から数１００μｍの深さの酸化層を形成
することは容易で、歩止損失も前記(1) に比較して著し
く少ない特徴を有する。従って、後記(2) の方が経済
的、合理的であるため一般的に採用されている。

【０００９】しかしながら、近年の連続鋳造技術の発展
はめざましく、無欠陥の鋳片を安定して高速鋳造するに
至っている。このため高温鋳片を短時間で加熱炉へ装入
することができ、鋳片そのものが高温であるため炉内に
滞留する時間も従来に比較して著しく短縮されてきてい
る。また、加熱炉の機能も保熱炉の機能に変化しつつあ
る。従って、加熱炉または保熱炉内で鋳片表面に生成す
るスケール量も著しく減少し、従来加熱炉内で自然除去
されていたオシレーションの谷部も残留することが多く
なり、無欠陥の鋳片を安定して鋳造する技術は進歩する
一方で残留したオシレーションマークの谷部に起因する
表面疵が増加するという問題を生じている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、加
熱炉または保熱炉内で短時間で連続鋳造鋳片にオシレー
ションマークの谷部にまで到達する酸化層を形成してこ
れを除去することにより、後に鋳片を圧延成形したとき
に筋状の疵が発生しない製品が得られる連続鋳造鋳片の
表面処理方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、連鋳時に
形成されるオシレーションマークの谷部にまで到達する
酸化層を連続鋳造鋳片に形成させる方法について鋭意研
究した結果本発明に至ったものである。すなわち、本発
明は、圧延成形する以前の工程である加熱炉または保熱
炉に該鋳片を装入するにさいし、連鋳片に予め下記(1)
〜(3) のいずれかの処理を施した後に、加熱炉または保
熱炉に装入することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面処
理方法を提供するものである。 (1) 鋳片の表面の一部または全面にレーザー光線を照射
する。 (2) 鋳片の表面の一部または全面にレーザー光線を照射
すると同時にあるいは照射後に、水を供給する。 (3) 鋳片の表面の一部または全面にレーザー光線を照射
すると同時にあるいは照射後に、鋳片表面に粒状の固体
を投射する。

【００１２】

【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。連鋳片
には連鋳時にオシレーションマークが形成され、これに
起因して、後に鋳片を圧延成形したときに筋状の疵が残
留するのは前述の通りであり、この筋状の疵を効率的に
除去する方法が確立していない。

【００１３】本発明においては、オシレーションマーク
の谷部にまで到達する酸化層を連鋳片に形成させ、圧延
成形の以前の工程においてこの酸化層を除去することに
より、後に鋳片を圧延成形したときにオシレーションマ
ークに起因する筋状の疵が圧延製品に形成されないよう
にする。この方法および作用について以下に述べる。

【００１４】加熱炉または保熱炉内において短時間でオ
シレーションマークの谷部の深さまで酸化層を形成させ
るために、鋳片を前記炉内へ装入する以前の工程におい
て、鋳片の表面層すなわちオシレーションマークの谷部
近傍の深さに微細な亀裂を形成しておく。微細な亀裂を
形成しておくことで、亀裂に沿って酸化が迅速に進行し
やすく、また形成された酸化層はスラグ化、スケール化
して母材から剥落しやすい。

【００１５】鋳片の表面層に微細な亀裂を形成する方法
としては、図２に示すようにレーザー光線４を鋳片１の
表面２の一部または全面に照射する。高いエネルギー密
度のレーザー光線を鋳片表面に照射した場合には鋳片の
表面は溶融する。レーザー光線を適当な速度で照射させ
れば内部への熱拡散によって溶融部分は急速に冷却され
て再凝固する。再凝固する際に、熱歪が形成され、鋼材
の種類によって異なるが、所定の熱歪以上では再凝固部
に亀裂が発生する。換言すると、所定のエネルギー密度
を供給することで鋳片の表面層に亀裂を形成することが
できる。レーザー光線照射装置としては、オシレーショ
ンマークの谷部にまで微小亀裂を形成させうるものであ
れば何でもよく、種々組み合わせて照射幅を増大させた
装置を用いてもよいが、大断面照射レーザーを用いるの
がより好ましい。

【００１６】このように、本発明によれば、連続鋳造法
によって製造した鋳片を圧延成形する以前の工程である
加熱炉または保熱炉へ該鋳片を装入する場合において、
該鋳片の表面の一部または全域にレーザー光線を照射し
たのち前記加熱炉または保熱炉に装入するから、前記炉
内においてはレーザー光線の照射によって形成された鋳
片の表面層の微細な亀裂に沿ってオシレーションマーク
の谷部に至るまで酸化層が急速に形成され、容易にオシ
レーションマークの谷部もスラグ化して母材から剥落す
る。

【００１７】以上は本発明の基本となる技術要素である
が、本発明の効果をさらに高めるには以下の方法が考え
られる。すなわち、本発明は鋳片表面に高密度のエネル
ギーを付加して極表層部のみを融解せしめ、該融解部位
のエネルギーが母材へ急速に拡散することによって再凝
固し、その際に生ずる熱歪によって微細な亀裂の形成を
もたらすものであるから、熱歪の発生を助長させる方
法、あるいは熱歪を持った表面にさらに物理的あるいは
機械的な歪を付加する方法をとれば鋳片表面の微細な亀
裂の形成が一層助長される。

【００１８】再凝固の際に生ずる熱歪の発生を助長させ
る方法としてレーザー光線を照射すると同時あるいは照
射直後に該鋳片表面に水を供給する方法、好ましくは水
をスプレーするあるいは水の中へ該鋳片を浸漬する方法
を提案する。再凝固部の温度に比較して水の温度は著し
く低いために鋳片表面層の収縮も加わるため微細な亀裂
の形成は一層助長される。スプレーによる方法の場合に
は水は加圧水を用いるのがより好ましい。

【００１９】また、熱歪をもった表面にさらに機械的な
歪を付加して微細な亀裂の発生を助長させる方法として
は以下の方法を提案する。すなわち、レーザー光線を照
射すると同時あるいは照射直後に、該鋳片表面に粒状の
固体を投射する方法である。熱歪をもった鋳片表面に粒
状の固体が衝突することで外部から力が加わるため微細
な亀裂の形成は一層助長される。粒状の固体としては、
鋼などの材料製で直径１〜２ｍｍ程度のものを用いるの
がよい。

【００２０】このような方法で鋳造時に形成されたオシ
レーションマークの谷部を鋳片表面から完全に除去した
ものを圧延成形した場合には成形された製品の表面には
前述した光沢の異なる木目模様の筋疵は大幅に減少させ
ることができる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 （実施例）本発明による方法を連続鋳造したステンレス
鋼スラブおよび一般炭素鋼の鋳片に適用した。表１に鋳
片の諸元を示す。また、表２にレーザー光線の照射条件
を示す。図３はステンレス鋼の場合における照射速度と
亀裂発生深さの関係を示す。照射強度および照射速度を
調整することによって亀裂発生深さを概ね３００〜１０
００μｍの範囲で種々に変化させ得ることがわかる。当
然のことながら、エネルギー密度を高めることで１００
０μｍ以上の深さに亀裂を形成することは可能であるこ
とはいうまでもない。

【００２２】本装置でのレーザー光線照射体１本当りの
照射幅は２〜３ｍｍであるが、照射体を複数取付け一帯
物にすることでその処理能力を増やした。本装置を用い
て鋳片表面層に微細な亀裂を形成した後、表３に示す条
件で該鋳片を加熱炉へ装入、抽出した後、高圧水（１０
０ｋｇ／ｃｍ² ）によるデスケーリングを施しロール圧
延した。図４は圧延後のステンレス鋼の製品表面上の筋
状の木目模様の発生状況を示したものである。

【００２３】本発明による効果を明らかにするために、
鋳造後の鋳片をそのまま同一条件で圧延した場合の前記
木目模様の発生状況も併記した。図４からわかるように
本発明の効果は明らかである。本発明による原理を明確
にするため、加熱炉から抽出した状態の鋳片の試験片
と、デスケーリング後の鋳片の試験片を採取し、鋳片表
面の金属組織を調査したが、加熱炉内では亀裂に沿って
酸化が進行し、デスケーリング後では鋳造時に形成され
たオシレーションマークは除去されていることが確認さ
れた。

【００２４】図５はステンレス鋼へレーザー光線を照射
した直後に、該照射部に水を供給した場合、および照射
後該照射部に金属粒（スチールグリッド粒、大きさ１．
７ｍｍφ）を投射した場合での亀裂発生密度の比較を示
したものである。ここでの亀裂発生密度とは、鋳片表面
より５００μｍの深さで鋳片表面に平行な直線を仮想
し、該直線を横切る亀裂数を指数化したものである。い
ずれの場合もその効果は明らかであることがわかる。図
５は照射直後または照射後その行為をしたものである
が、照射と同時にその行為を行なっても効果を生ずるの
は自明である。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、鋳造時に鋳型のオシレ
ーションにより鋳片に形成されるオシレーションマーク
の谷部まで鋳片表面から完全に除去でき、これを圧延成
形したときには成形された製品はオシレーションマーク
に起因する光沢の異なる木目模様の筋疵は大幅に減少す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鋳片に形成されるオシレーションマークを説
明するための図である。

【図２】 本発明方法によりオシレーションマークが形
成された鋳片表面を処理する状態を示す図である。

【図３】 鋳片へのレーザー光線照射速度とそのときに
形成される亀裂発生との関係を示す図である。

【図４】 実施例の結果を示す図であり、レーザー照射
が有効であることを示す図である。

【図５】 実施例の結果を示す図であり、本発明の効果
を示す図である。

【符号の説明】

１ 鋳片 ２ 鋳片表面 ３ａ 凸部 ３ｂ 凹部 ４ レーザー光線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造法によって製造した鋳片を圧延成
   形する以前の工程である加熱炉または保熱炉へ該鋳片を
   装入する場合において、該鋳片の表面の一部または全域
   にレーザー光線を照射したのち前記加熱炉または保熱炉
   へ装入することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面処理方
   法。
2. 【請求項２】連続鋳造法によって製造した鋳片を圧延成
   形する以前の工程である加熱炉または保熱炉へ該鋳片を
   装入する場合において、該鋳片の表面の一部または全域
   にレーザー光線を照射すると同時あるいは照射後に該鋳
   片表面に水を供給せしめた後、前記加熱炉または保熱炉
   へ装入することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面処理方
   法。
3. 【請求項３】連続鋳造法によって製造した鋳片を圧延成
   形する以前の工程である加熱炉または保熱炉へ該鋳片を
   装入する場合において、該鋳片の表面の一部または全域
   にレーザー光線を照射すると同時あるいは照射後に該鋳
   片表面に粒状の固体を投射した後、前記加熱炉または保
   熱炉へ装入することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面処
   理方法。