JPH08252659A - 広幅薄鋳片の鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 鋳造中に未凝固層を有する鋳片１をローラエ
プロン帯で圧下することにより、鋳型出側の厚みよりも
薄い広幅薄鋳片を得る鋳造方法である。未凝固圧下開始
以降の鋳型冷却水の循環速度を、未凝固圧下を行わない
鋳造方法における適切な鋳型冷却水の循環速度よりも遅
くしたり、また、溶鋼１ａの吐出流速を制御するための
印加電磁気力を、未凝固圧下開始以降、未凝固圧下を行
わない鋳造方法における溶鋼の吐出流速を制御するため
の適切な印加電磁気力よりも弱くしたり、またこれら両
者を共に実施して未凝固圧下したりする。 【効果】 表面疵や表皮下ピンホール，介在物の発生を
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広幅薄鋳片を鋳造する
方法に係り、特に広幅薄鋳片鋳造時における表面品質を
改善できる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧延設備の簡略化，コスト低減の
観点で、連続鋳造段階で厚みの薄い鋳片を得る技術が開
発されている。その代表的な方法の一つに、鋳型から引
き抜かれた凝固シェルを内部に未凝固層を有する状態で
圧下し、所望の鋳片厚さを得る未凝固圧下法が提案され
ている。

【０００３】この未凝固圧下法を目的別に整理すると、
下記の〜等が提案されている。 中心偏析低減（例えば特開昭５９−２０２１４５
号，特開昭６０−１６２５６３号，特開昭６０−１６２
５６４号，特開平１−２０２３５０号，特開平３−１２
４３５２号） 内部割れ低減（例えば特開昭５１−１２８６６６
号，特開昭６１−９９５４号） 圧下制御方法（例えば特開平１−２０２３５０号） 圧下ロール（例えば特開平２−２９５６５８号，特
開平３−１２４３５２号）

【０００４】しかしながら、これらの提案では表面欠陥
や表面割れ等に対して殆ど記述がなく、また具体的に対
策を述べたものも見当たらない。その他に、特開平２−
２０６５０号もあるが、これも圧下−圧延方法等につい
て述べているだけで、表面欠陥や内質については全く触
れられていない。

【０００５】また、未凝固圧下技術でなくとも、連続鋳
造技術における表面品質改善は従来より取り組まれた課
題であり、鋳型の冷却水流量、すなわち冷却水の循環速
度を低減して鋳型内抜熱を抑制することは有効な手段の
一つとされている。この方法は、銅板等の鋳型材料強度
が保証される温度以下になるような冷却条件範囲で、冷
却水の循環速度を調節するものであるが、この冷却水の
循環速度の最適値は鋳造速度やモールドパウダーの種類
によってほぼ決まる値である。

【０００６】ところで、内部に未凝固層を有する鋳片を
圧下する未凝固圧下法においては、図７に示すように、
前記した鋳片１を厚みｔからｔ’に圧下すると同時に鋳
片の断面積が減少するので、通常の連続鋳造法と同じ引
き抜き速度（鋳造速度）であっても得られる単位時間当
たりの鋳片量が減少する。従って、鋳型内において凝固
シェルは同一の速度で引き抜き方向に移動するものの、
鋳型に供給する溶鋼量を圧下量に応じて減少させている
ので、この溶鋼量の減少に伴って熱容量が減少してく
る。通常、鋳型の冷却水循環速度は鋳造速度によって増
減させるのみであったから、従来は、未凝固圧下法でも
凝固シェルの移動速度自体は変化しないので、未凝固圧
下しない場合と同様の冷却水循環速度（冷却速度）で鋳
造していた。

【０００７】また、この鋳造時、図８に示すように、電
磁ブレーキ３によって鋳型２内の溶鋼１ａに電磁気力を
印加し、溶鋼１ａの上昇反転流速を小さくして湯面変
動を防止したり、鋳型２の短辺への衝突流を小さくし
て短辺側の凝固シェル１ｂの再溶解を防止したり、溶
鋼１ａの下降流速を小さくして非金属介在物の持ち込み
を防止したりしていた。なお、図８中の４は溶鋼１ａの
表面に供給されパウダー、５はメニスカス、６は浸漬ノ
ズルを示す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に凝
固遅れに起因する表面疵の発生が問題となる包晶凝固領
域の炭素鋼を、未凝固圧下しない場合と同様の冷却水循
環速度（冷却速度）で未凝固圧下すると、鋳型内におけ
る特に溶鋼表面（以下、「湯面」という）では、凝固開
始時に凝固速度が大きくなって不均一凝固シェルの発達
を招き、未凝固圧下しない場合と比較して凝固シェルの
薄い部分に応力が集中して表面疵を発生させる原因とな
り、問題である。また、この際、溶鋼供給量が低下して
いるにもかかわらず未凝固圧下しない場合と同様の電磁
気力を作用させると、上昇反転流の作用、すなわちパウ
ダーの滓化を助けたり、鋳型内におけるメニスカス位置
の凝固シェルに付着した介在物や気泡を洗浄したりする
作用が小さくなるので、表面疵の発生頻度が大きくな
る。

【０００９】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、未凝固圧下時における表面疵の発
生を抑制できるとともに、表皮下ピンホール，介在物を
低減し良好な鋳片を製造できる広幅薄鋳片の鋳造方法を
提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
未凝固圧下時に発生する表面疵の原因について鋭意調査
した結果、未凝固圧下時には通常の鋳造時と比較して鋳
型温度が低下することが判った。すなわち、未凝固圧
下により鋳型内に供給される熱量が減少し、湯面温度が
低下するので、凝固シェルの生成が促進されること、
凝固シェルの成長速度が高まることに起因して凝固シェ
ルの伝熱抵抗が増大すること、浸漬ノズルからの溶鋼
吐出流の低下に伴って噴流熱伝達が低下し、鋳型温度が
低下すること、等がその理由と考えられる。

【００１１】そこで本発明の広幅薄鋳片の鋳造方法で
は、鋳造中に未凝固層を有する鋳片をローラエプロン帯
で圧下することにより、鋳型出側の厚みよりも薄い広幅
薄鋳片を得る鋳造方法において、未凝固圧下開始以降の
鋳型冷却水の循環速度を、未凝固圧下を行わない鋳造方
法における適切な鋳型冷却水の循環速度よりも遅くした
り、また、溶鋼の吐出流速を制御するための印加電磁気
力を、未凝固圧下開始以降、未凝固圧下を行わない鋳造
方法における溶鋼の吐出流速を制御するための適切な印
加電磁気力よりも弱くしたり、またこれら両者を共に実
施して未凝固圧下するのである。

【００１２】

【作用】表面疵は、図１に示すように、鋳型２内におけ
るメニスカス５位置で生成する凝固シェル１ｂ（図１中
における丸印で囲った部分）が、特に亜包晶凝固領域の
炭素鋼では、その引き抜き時にδ−γ変態に伴う熱収縮
によって凝固シェル１ｂと鋳型２間へのパウダー４の流
入の不均一化を助長し、図２（ｂ）に示すように、伝熱
抵抗の大きなエアーギャップ７を形成して凝固シェル１
ｂが不均一に発達することにより、その発達の遅れた場
所に生じる。鋳型冷却能が高いほど凝固シェル１ｂの収
縮が大きくなるため、この傾向はさらに助長される。一
方、鋳型冷却は鋳型内を循環する冷却水量（冷却速度）
に依存するので、冷却水の循環速度を下げると冷却能が
弱まって緩冷却化が達成される。

【００１３】そこで、第１及び第３の本発明に係る広幅
薄鋳片の鋳造方法では、未凝固圧下開始以降の鋳型冷却
水の循環速度を、未凝固圧下を行わない鋳造方法におけ
る適切な鋳型冷却水の循環速度よりも遅くして未凝固圧
下することで、未凝固圧下時における鋳型内の熱供給量
を減少させて鋳型抜熱量を低減し、不均一凝固の発達を
抑制する。

【００１４】通常、連続鋳造鋳型の冷却は、図３に示す
ように、鋳型銅板２ａ内に並列に設けたスリット２ｂ
（幅５〜１０ｍｍ，深さ１５〜２０ｍｍ）、または貫通
孔（内径１０〜１５ｍｍ）の中を９ｍ／秒程度の循環速
度で冷却水を流すことによって行っている。この循環速
度は鋳型内における凝固シェルの厚さが薄いので、鋳型
の熱負荷が高くなる高鋳造速度時ほど大きく、低鋳造速
度時には小さく設定され、また鋳型の厚みや溶鋼の鋼種
によっても異なるので一義的に好ましい循環速度の範囲
を決定することはできないが、少なくとも未凝固圧下を
行わない鋳造時における冷却水循環速度よりも小さくす
る必要がある。

【００１５】例えば、鋳型厚み２００ｍｍで未凝固圧下
を行わない場合の冷却水循環速度が、鋳造速度が３．０
ｍ／分の時に９ｍ／秒で、鋳造速度が２．０ｍ／分の時
に７ｍ／秒が好ましいと経験的に求められている連続鋳
造機での操業において、厚さ２００ｍｍの鋳片を３．０
ｍ／分の鋳造速度で未凝固圧下して１２０ｍｍ厚さの鋳
片を得る場合、未凝固圧下開始以降の鋳型への溶鋼供給
量はほぼ未凝固圧下しない場合の鋳造速度２．０ｍ／分
の溶鋼供給量と同程度まで減少するので、凝固シェルの
移動速度は鋳造速度と同じ３．０ｍ／分でも冷却水循環
速度は９〜７ｍ／秒の範囲となるように冷却水量を低減
することが必要である。但し、冷却水循環速度の下限は
鋳型銅板が溶鋼からの熱によって塑性変形をおこさない
値とすることは言うまでもない。逆に言えば、鋳型銅板
温度を塑性変形しない範囲で冷却水量を最小限の値に制
御するのが好ましい。なお、鋳型抜熱量の減少には冷却
水温度を上昇させても同じ効果が得られるが、本発明で
はこれを鋳造中に変化させることが必要であることか
ら、フレキシビリティの点で冷却水の循環速度を減少さ
せる方法が良い。

【００１６】また、未凝固圧下時に鋳型内への溶鋼供給
量が減少してくると鋳型内の熱量も減少するので、凝固
の開始及び成長が速くなる。加えて湯面近傍における溶
鋼温度も低下するので、凝固シェル先端（通常「爪」と
呼ばれる）が長く溶鋼側に張り出してきて、この部分で
浮上中の介在物や気泡がトラップされ、圧延時に表面疵
として出現することになる。また、溶鋼温度の低下は、
鋳型との潤滑剤や伝熱抵抗として作用するパウダーの滓
化不良を招き、凝固シェルと鋳型間に不均一に流入する
ことになって不均一凝固の原因となる。

【００１７】この問題を回避するためには、鋳型内に
供給された比較的高温の溶鋼が湯面付近を流動して凝固
シェル先端が長く成長するのを抑制すること、凝固シ
ェル先端にトラップされた介在物や気泡を洗浄除去する
こと、が必要である。

【００１８】そこで、第２及び第３の本発明に係る広幅
薄鋳片の鋳造方法では、溶鋼の吐出流速を制御するため
の印加電磁気力を、未凝固圧下開始以降、未凝固圧下を
行わない鋳造方法における溶鋼の吐出流速を制御するた
めの適切な印加電磁気力よりも弱くして溶鋼の湯面への
流動を確保することで、凝固シェル先端の成長を抑制
し、凝固シェル先端にトラップされた介在物や気泡を
除去する。

【００１９】通常、連続鋳造鋳型に印加させる電磁気力
は、図４に示すように、鋳型２の長辺側銅板の外側にそ
れぞれ例えば２個ずつ配置した電磁ブレーキ３によって
行っている。この印加する電磁気力の強さは鋳造速度や
鋳型の厚み、及び溶鋼の鋼種によっても異なるので一義
的に好ましい範囲を決定することはできないが、経験的
に好ましい範囲が求められている。

【００２０】例えば、鋳型厚み２００ｍｍで未凝固圧下
を行わない場合の電磁気力が、鋳造速度が２．４ｍ／分
の時に２４００Gauss が好ましいと経験的に求められて
いる連続鋳造機での操業において、厚さ２００ｍｍの鋳
片を２．４ｍ／分の鋳造速度で未凝固圧下して１２０ｍ
ｍ厚さの鋳片を得る場合、未凝固圧下開始以降の鋳型へ
の溶鋼供給量はほぼ未凝固圧下しない場合の鋳造速度
２．０ｍ／分の溶鋼供給量と同程度まで減少するので、
鋳型内溶鋼に印加する電磁気力は２４００Gauss以下と
なるように低減することが必要である。但し、印加する
電磁気力の下限はパウダーの巻き込みを生じない程度の
溶鋼の流速をメニスカス位置で確保できる値とすること
は言うまでもない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の広幅薄鋳片の鋳造方法を実施
例に基づいて説明する。内寸法が長辺幅１２００ｍｍ，
短辺幅２００ｍｍの鋳型を備え、湾曲半径が１０ｍの垂
直型連続鋳造機を用いて、２．４ｍ／分の鋳造速度で下
記表１，表２に示す鋼種をそれぞれ３００トン連続鋳造
し、幅１２００ｍｍ，厚さ２００ｍｍのスラブを得た。
そして、その際、No1 ストランドでは鋳造途中において
未凝固圧下を実施せず、また、No２ストランドでは鋳造
途中においてローラエプロン帯で厚さ２００ｍｍから１
２０ｍｍへの未凝固圧下を実施した。なお、鋼種成分を
表１に示す。

【００２２】

【表１】 （単位：重量％）

【００２３】

【表２】 （単位：重量％）

【００２４】本発明の効果を確認するために、No２スト
ランドでの未凝固圧下時における鋳型冷却水の循環速度
を７．０ｍ／秒一定とした場合と、７．０ｍ／秒から未
凝固圧下以降に５．０ｍ／秒となるように水量を減少さ
せた場合とで、スラブ段階での縦割れの発生状況を調査
した。また、No1 ストランドでの鋳型冷却水の循環速度
は７．０ｍ／秒一定とした。その結果を図５に示すが、
明らかに本発明方法を実施することにより縦割れの発生
が抑制されているのが判る。

【００２５】また、同様に、図４に示す位置に配置した
電磁ブレーキのコイル中心位置での鋳型内における電磁
気力を２４００Gauss 一定とした場合と、未凝固圧下時
に２４００Gauss から１２００Gauss となるようにコイ
ル電流を減少させた場合の鋳造後のスラブについて、酸
洗後にピンホール個数をカウントするとともに、同時に
表皮下１ｍｍでの介在物個数を検鏡法によってカウント
した。また、No1 ストランドでのコイル中心位置での鋳
型内における電磁気力は２４００Gauss 一定とした。そ
の結果を図６に示すが、明らかに本発明方法を実施する
ことによりピンホール個数及び介在物個数が減少してい
るのが判る。

【００２６】なお、上記実施例においては、タンディッ
シュ溶鋼加熱度は２５〜２８℃、浸漬ノズルは吐出孔が
下向き３０°のものを３００ｍｍの深さで浸漬させて実
施した。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、第１及び第３の本
発明に係る広幅薄鋳片の鋳造方法によれば、未凝固圧下
開始以降の鋳型冷却水の循環速度を、未凝固圧下を行わ
ない鋳造方法における適切な鋳型冷却水の循環速度より
も遅くして未凝固圧下することで、未凝固圧下時におけ
る鋳型内の熱供給量を減少させて鋳型抜熱量を低減し、
不均一凝固の発達を抑制して、表面疵の発生を未凝固圧
下を実施しない場合と同程度にまで減少させることがで
きる。

【００２８】また、第２及び第３の本発明に係る広幅薄
鋳片の鋳造方法によれば、溶鋼の吐出流速を制御するた
めの印加電磁気力を、未凝固圧下開始以降、未凝固圧下
を行わない鋳造方法における溶鋼の吐出流速を制御する
ための適切な印加電磁気力よりも弱くして溶鋼の湯面へ
の流動を確保することで、凝固シェル先端の成長を抑
制し、凝固シェル先端にトラップされた介在物や気泡
を除去するので、表皮下ピンホールや介在物を未凝固圧
下を実施しない場合よりもさらに減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面疵発生の原因となる凝固シェルの不均一発
達の説明図である。

【図２】表面疵発生の原因となる凝固シェルが不均一に
発達する場合の模式図であり、（ａ）はδ−γ変態に伴
う熱収縮によってパウダーが不均一流入した場合、
（ｂ）はパウダーが流入してエアーギャップが発生した
後を示す。

【図３】鋳型銅板に形成したスリットを説明するために
一部断面して示す鋳型の斜視図である。

【図４】鋳型に設置した電磁ブレーキの位置を説明する
図である。

【図５】本発明方法による縦割れの低減効果を示す図で
ある。

【図６】本発明方法によるピンホール減少効果と介在物
減少効果を示す図である。

【図７】未凝固圧下中の鋳片厚さの変化を示す概略図で
ある。

【図８】鋳型に印加する電磁気力の作用を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ 鋳片 １ａ 溶鋼 ２ 鋳型 ３ 電磁ブレーキ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造中に未凝固層を有する鋳片をローラ
   エプロン帯で圧下することにより、鋳型出側の厚みより
   も薄い広幅薄鋳片を得る鋳造方法において、未凝固圧下
   開始以降の鋳型冷却水の循環速度を、未凝固圧下を行わ
   ない鋳造方法における適切な鋳型冷却水の循環速度より
   も遅くして未凝固圧下することを特徴とする広幅薄鋳片
   の鋳造方法。
2. 【請求項２】 鋳造中に未凝固層を有する鋳片をローラ
   エプロン帯で圧下することにより、鋳型出側の厚みより
   も薄い広幅薄鋳片を得る鋳造方法において、溶鋼の吐出
   流速を制御するための印加電磁気力を、未凝固圧下開始
   以降、未凝固圧下を行わない鋳造方法における溶鋼の吐
   出流速を制御するための適切な印加電磁気力よりも弱く
   することを特徴とする広幅薄鋳片の鋳造方法。
3. 【請求項３】 鋳造中に未凝固層を有する鋳片をローラ
   エプロン帯で圧下することにより、鋳型出側の厚みより
   も薄い広幅薄鋳片を得る鋳造方法において、未凝固圧下
   開始以降の鋳型冷却水の循環速度を、未凝固圧下を行わ
   ない鋳造方法における適切な鋳型冷却水の循環速度より
   も遅くするとともに、溶鋼の吐出流速を制御するための
   印加電磁気力を、未凝固圧下開始以降、未凝固圧下を行
   わない鋳造方法における溶鋼の吐出流速を制御するため
   の適切な印加電磁気力よりも弱くすることを特徴とする
   広幅薄鋳片の鋳造方法。