JPH09206897A - 鋼の連続鋳造における鋳片の中心偏析低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍛圧装置による鍛圧加工に起因する鋳片の中
心偏析が圧下距離に従い漸増するのを抑制する。 【解決手段】 リニア式またはロータリ式の電磁攪拌装
置（ＥＭＳ）７から鍛圧装置８までの距離をｘ（ｍ）と
したときに（ＥＭＳ）７に必要な磁束密度ｙ（ガウス）
を下記の条件に基づいて定めて電磁力を印加し、鍛圧装
置８を用いて鋳片２が凝固を完了する前の段階で連続的
に鍛圧印加する。 （１）リニアＥＭＳの場合、ｙ≧60ｘ≧ 200ガウス （２）ロータリＥＭＳの場合、ｙ≧80ｘ≧ 400ガウス 【効果】 鍛圧装置８により加工された溶質元素の濃化
溶鋼が上流側に搾り出された後、電磁攪拌により拡散さ
れるので中心偏析（Ｃ／Co）が鋳片圧下距離に従い漸増
する傾向が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造によ
り得られる鋳片に生成する中心偏析を低減する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳片の中心偏析は、鋳片の最終
凝固部となる厚み中心部で、Ｃ、Mn、Ｐ、Ｓ等の溶鋼成
分が濃化して正偏析となって現れるものであり、従来の
連続鋳造法では避け難い品質欠陥の一つであった。中心
偏析の生成機構は、連続鋳造で得られた鋳片の凝固先端
部の凝固収縮や凝固シェルのバルジング等によって生じ
る空孔が真空吸引力となり、凝固先端部に濃化溶鋼を吸
い込み鋳片の厚み中心部に正偏析となって残留するもの
と考えられている。

【０００３】このような、連続鋳造によって得られるブ
ルーム、スラブ等の鋳片に現れる中心偏析を低減する従
来技術としては、溶鋼の過熱度を低下させて鋳型に鋳込
む低温鋳造法、鋳型内の溶鋼やストランド内の溶鋼を電
磁攪拌することにより等軸晶を得る方法が普及してい
る。これらの方法は、いずれも凝固組織中の等軸晶の比
率を増やすことによって偏析の分散化を図り、中心偏析
が高い割合になるのを抑制しようとするものであるが、
それぞれの一長一短があり、ミクロ偏析まで防止でき
ず、偏析改善効果は必ずしも十分ではなかった。

【０００４】また、特開昭54−107831号公報には、ロー
ル軽圧下法による中心偏析低減方法が開示されている。
この方法は、鋳型内の溶鋼が凝固過程で生じる体積収縮
を鋳片の凝固完了点前近傍でロール圧下により補償して
凝固末期に生じる濃化溶鋼を抑制し、中心偏析を軽減し
ようとするものである。この方法はロールにより鋳片を
圧下することにあるが、ロールでの圧下では、鋳片の表
面に加えた圧下量の10％程度しか未凝固部が減少せず濃
化溶鋼の下方への移動を阻止することができず鋳片の中
心偏析低減が不十分である。

【０００５】すなわち、鋳片内溶鋼の凝固末期における
凝固不安定な領域にて適正な圧下量に調整するのが極め
て困難である。ロールによる圧下量が過大になると、そ
の応力分布により凝固界面に割れを生じることが不可避
であり、鋳片品質に悪影響を及ぼすという致命的な欠点
がある。また、鋳片の中心偏析を有利に防止する方法と
して特開昭63−183765号公報には、連続鋳造にて得られ
た鋳片の凝固完了前の段階で鍛圧加工を施すことが提案
されている。この提案は、連続鋳造にて得られた鋳片の
凝固完了点前の段階で、凝固界面と凝固界面とを鍛圧装
置を用いて鍛圧加工を施すことにより圧着させてしまう
と共に、凝固末期の濃化溶鋼を上流側に移動させて中心
偏析を軽減するものである。この手段によれば、鋳片の
内部割れや中心の正偏析を軽減することができるが、凝
固シェルは柱状晶またはデントライト組織のままである
ので、凝固界面の溶鋼流動が発生し易い。このため凝固
完了部の間にある未凝固の濃化溶鋼を全て排出してしま
うため、逆に中心部に負偏析帯ができホワイトバンドが
形成され、中心偏析を防止する利点を害することにな
る。

【０００６】また特開昭60−148651号公報には、鋼の連
続鋳造における鋳片の凝固完了点よりかなり離れた上流
側の不完全凝固領域に電磁攪拌装置を設けて、鋳片の不
完全凝固領域の溶鋼を電磁攪拌すると共に、鋳片の凝固
完了点近傍に設けた往復移動式の鍛圧装置を用いて、鋳
片が凝固を完了する前の段階で連続的に鍛圧加工する方
法が提案されている。

【０００７】前記特開昭60−148651号公報の従来技術で
は、鍛圧装置の位置からかなり離れた上流側で電磁攪拌
を行い、微細な等軸晶を得ることにより、不完全凝固領
域の凝固界面が柱状晶となっているものに比べ、樹間の
溶質濃度の高い未凝固溶鋼を容易に搾り出し難くし、負
偏析帯を形成することなく、中心偏析のより効果的な改
善を図ることを示唆している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開昭63−18
3765号公報に提案された連続鍛圧による方法は、鋳片中
心部の未凝固溶鋼が残存する不完全凝固領域が完全凝固
する前に鍛圧を行い、完全固相かそれに近い状態にする
ものである。このため、鍛圧部の不完全凝固の溶質濃度
の高い未凝固溶鋼は、鍛圧部から不完全凝固領域に向か
って強制的に搾り出され、この部分の溶鋼と混合する。

【０００９】このとき、搾り出された溶質濃度の高い未
凝固溶鋼は不完全凝固領域の未凝固溶鋼と十分に混合せ
ず、固相の割合（固相率）の低い鋳片の不完全凝固領域
の中心近傍で固相を再溶解しながら溶質濃度の高い未凝
固溶鋼の領域を形成する。この未凝固溶鋼の領域は、鋳
造による鍛圧の進行と共に新たに搾り出される溶質濃度
の高い未凝固溶鋼によりさらに溶質濃度が濃化し、鋳造
方向に変化する。その結果、鍛圧後の鋳片中心部の溶質
濃度は鋳造による鍛圧の進行と共に高く変化し、所望の
中心偏析軽減効果が得られない場合があった。

【００１０】また前述した特開昭60−148651号公報に提
案された鍛圧装置からかなり離れた上流側に設けた電磁
攪拌装置によって単に電磁攪拌を行うだけでは微細な等
軸晶を得られない場合があり、長時間鋳造時には鋳造に
よる鍛圧の進行と共に、鍛圧後の鋳片中心部の溶質濃度
が変化し、所望の中心偏析軽減効果が得られない場合が
あった。

【００１１】本発明は前述従来技術の電磁攪拌装置と管
圧装置とを組み合わせた鋳片の中心偏析低減方法を改善
し、正偏析はもちろんのこと負偏析によるホワイトバン
ドをも軽減することができる鋼の連続鋳造における鋳片
の中心偏析低減方法を提供することを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、鋼の連続鋳造における鋳片の凝固完了点よ
り上流側に電磁攪拌装置（ＥＭＳ）を設けて、該鋳片の
不完全凝固領域の溶鋼を電磁攪拌すると共に、鋳片の凝
固完了点近傍に設けた往復動式の鍛圧装置を設けて、該
鋳片が凝固を完了する前の段階で連続的に鍛圧加工する
ことによって鋼の連続鋳造における鋳片の中心偏析低減
方法において、前記電磁攪拌装置としてリニア式電磁攪
拌装置（ＥＭＳ）またはロータリ式電磁攪拌装置（ＥＭ
Ｓ）を用い、当該リニア式ＥＭＳまたはロータリ式ＥＭ
Ｓから鍛圧装置までの距離をｘ（ｍ）としたときに、前
記リニア式ＥＭＳまたは、ロータリ式ＥＭＳに必要な磁
束密度ｙ（ガウス）を下記の条件に基づいて定めて電磁
力を印加し、電磁攪拌すると共に、前記往復動式の鍛圧
装置を用いて鋳片が凝固を完了する前の段階で連続的に
鍛圧加工することを特徴とする鋼の連続鋳造における鋳
片の中心偏析低減方法である。

【００１３】記 （１）リニア式ＥＭＳの場合、ｙ≧60ｘ≧ 200ガウス （２）ロータリ式ＥＭＳの場合、ｙ≧80ｘ≧ 400ガウス

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明を適用するのに好適
な鍛圧装置の上流側に電磁攪拌装置を備えた連続鋳造機
を示し、鋳型１から鋳片２をサポートロール３で支持し
ながらピンチロール４を用いて引き抜きつつ鍛圧装置８
に備えた上下一対の金型５で鋳片２の未凝固末端部（ク
レータエンド）を各々の油圧シリンダ６の往復動によっ
て連続的に鍛圧加工を行う。このような鍛圧加工を行っ
ている状態では、中心偏析に対して悪影響を及ぼすＣ、
Mn、Ｐ、Ｓ等の溶質元素が濃化した溶鋼は金型５による
大圧下により上流側の拡散領域に押し上げられる一方、
鋳片２の凝固シェル２ａは連続的に圧着され、これによ
って中心偏析の軽減された鋳片２’となる。

【００１５】ところが金型５を用いてこのような鋳片２
の未凝固末端部大圧下を連続的に行うと凝固せずに排出
される溶質元素の濃化溶鋼が鍛圧部より上流側に定まる
拡散領域に蓄積される。図２に未凝固厚が30mm、60mmま
たは80mmの鋳片２を鍛圧装置８により大圧下した場合の
鋳片に鍛圧加工を加えた圧下距離（ｍ）に対する中心偏
析比（Ｃ／Co）の推移を示している。図２に示すように
鍛圧部の未凝固厚によって差はあるものの、わずかづつ
ではあるが、同一条件で圧下しても中心偏析（Ｃ／Co）
は上昇していくことが分かった。

【００１６】このように鍛圧装置８を用いて鋳片の未凝
固末端部を長時間圧下を継続すると偏析比（Ｃ／Co）が
徐々に大きくなってくるため、鍛圧加工による中心偏析
低減効果が小さくなる。そこで本発明では、拡散領域の
溶鋼中にＣ、Mn、Ｐ、Ｓ等の溶質元素が蓄積するのを抑
制するため、鍛圧装置８の上流側の位置に電磁攪拌装置
７を配置し、種々の条件で電磁力を印加したところ、中
心偏析比（Ｃ／Co）の漸増が抑制できた。

【００１７】図３はリニア式の電磁攪拌装置（ＥＭＳ）
を鍛圧装置から上流側にｘ＝５ｍの位置に配置し、鍛圧
部の鋳片未凝固厚80mmで圧下量 110mmで鍛圧加工すると
共にリニア式ＥＭＳに磁束密度の強度を 200ガウスおよ
び 400ガウスとして鋳片の未凝固溶鋼を電磁攪拌した場
合と、リニア式ＥＭＳを用いない場合の鋳片の圧下距離
（ｍ）に対する中心偏析比（Ｃ／Co）の推移を示してい
る。図３からリニア式ＥＭＳに磁束密度を 200ガウス以
上で印加することにより中心偏析比（Ｃ／Co）の漸増を
大幅に抑制することができることが分かる。

【００１８】また図４はロータリ式の電磁攪拌装置（Ｅ
ＭＳ）を図３の場合と同条件で距離ｘ＝５ｍに配置し、
同条件で鍛圧加工すると共に電磁攪拌を行った場合の鋳
片の圧下距離（ｍ）に対する中心偏析比（Ｃ／Co）の推
移を示している。図４に示すようにロータリ式ＥＭＳは
リニア式ＥＭＳよりも電磁攪拌効果が低下する磁束密度
の強度を 400ガウス程度を印加すると中心偏析比（Ｃ／
Co）の漸増を著しく抑制することができることが分か
る。これはロータリ式ＥＭＳに比較してリニア式ＥＭＳ
が溶質元素の濃化溶鋼をより大きく拡散することが可能
なためである。

【００１９】なお、リニア式ＥＭＳは、移動磁界を利用
した電磁撹拌装置をさし、鋳片の引抜方向に移動磁界を
作用させ鋳片内部の未凝固部に撹拌力を付与せしめるも
のである。またロータリ式ＥＭＳは、回転磁界を利用し
た電磁撹拌装置をさし、鋳片の外周部分から引抜方向と
直交する方向に回転磁界を作用させ鋳片内部の未凝固部
に旋回力を付与せしめるものである。

【００２０】図５にＥＭＳの鍛圧装置からの距離ｘ
（ｍ）と溶質元素の濃化抑制する磁束密度の印加強度と
の相関関係を示す。リニア式ＥＭＳでは磁束密度が 200
ガウス以上でｙ＝60ｘの直線により定まる以上の磁束密
度ｙ＝60ｘに基づいて電磁力を印加すれば中心偏析の漸
増を抑制できる。またロータリ式ＥＭＳでは磁束密度が
400ガウス以上でｙ＝80ｘの直線により定まる以上の磁
束密度ｙ＝80ｘに基づいて電磁力を印加すれば中心偏析
比（Ｃ／Co）の漸増を抑制することができることにな
る。

【００２１】

【実施例】Ｃ：0.83wt％、Mn：0.50wt％、Si：0.18wt
％、Ｐ： 0.012wt％、Ｓ： 0.012wt％を含有し、残部は
実質的にFeの組成になり、高炭素鋼用素材となる鋳片サ
イズ400× 560mmのブルームを得るべく、溶鋼を鋳造速
度 0.8ｍ／min で連続鋳造し、図１に示すように鍛圧装
置８から上流側にｘ＝５ｍの位置にリニア式電磁攪拌装
置７を配置し、磁束密度ｙ＝ 400ガウス（≧60×５）を
印加して鋳片２内の未凝固溶鋼を電磁攪拌すると共に、
鍛圧装置８に備えた上下の金型５を油圧シリンダ６を用
いて未凝固厚80mmの状態で金型５による鋳片２の厚下量
110mmで大圧下して鍛圧加工した。

【００２２】その結果、本発明によれば、図２に実線で
示すように磁束密度 400ガウスで電磁力を印加すると共
に大圧下による鍛圧加工を行う。本発明によれば、点線
で示すリニア式ＥＭＳの印加なしで大圧下による鍛圧加
工のみを行う従来法に比較して中心偏析の漸増傾向を大
幅に抑制することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、リニア
式またはロータリ式の電磁攪拌装置に印加する磁束密度
を鍛圧装置からの距離に比例して増加するので鍛圧装置
による大圧下に起因する鋳片の中心偏析比（Ｃ／Co）の
漸増を大幅に抑制することができ、所望の中心偏析低減
が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁攪拌および鍛圧加工を適用す
るのに好適な連続鋳造機の一例を示す模式図である。

【図２】鋳片に鍛圧加工を加えた圧下距離（ｍ）に対す
る中心偏析比（Ｃ／Co）の推移を鍛圧部鋳片の未凝固厚
（mm) ごとに示した線図である。

【図３】リニア式電磁攪拌装置により電磁攪拌する場合
の鋳片に鍛圧加工を加えた圧下距離（ｍ）に対する中心
偏析比（Ｃ／Co）の推移を鍛圧部鋳片の未凝固厚（mm)
ごとに示した線図である。

【図４】ロータリ式電磁攪拌装置により電磁攪拌する場
合の鋳片に鍛圧加工を加えた圧下距離（ｍ）に対する中
心偏析比（Ｃ／Co）の推移を鍛圧部鋳片の未凝固厚（m
m) ごとに示した線図である。

【図５】リニア式ＥＭＳとロータリ式ＥＭＳの鍛圧装置
からの距離（ｍ）と濃化を抑制する磁束密度（ガウス）
の印加強度との相関関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳片 ３ サポートロール ４ ピンチロール ５ 金型 ６ 油圧シリンダ ７ 電磁攪拌装置 ８ 鍛圧装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼の連続鋳造における鋳片の凝固完了点
   より上流側に電磁攪拌装置（ＥＭＳ）を設けて、該鋳片
   の不完全凝固領域の溶鋼を電磁攪拌すると共に、鋳片の
   凝固完了点近傍に設けた往復動式の鍛圧装置を設けて、
   該鋳片が凝固を完了する前の段階で連続的に鍛圧加工す
   ることによって鋼の連続鋳造における鋳片の中心偏析低
   減方法において、前記電磁攪拌装置としてリニア式電磁
   攪拌装置（ＥＭＳ）またはロータリ式電磁攪拌装置（Ｅ
   ＭＳ）を用い、当該リニア式ＥＭＳまたはロータリ式Ｅ
   ＭＳから鍛圧装置までの距離をｘ（ｍ）としたときに、
   前記リニア式ＥＭＳまたは、ロータリ式ＥＭＳに必要な
   磁束密度ｙ（ガウス）を下記の条件に基づいて定めて電
   磁力を印加し、電磁攪拌すると共に、前記往復動式の鍛
   圧装置を用いて鋳片が凝固を完了する前の段階で連続的
   に鍛圧加工することを特徴とする鋼の連続鋳造における
   鋳片の中心偏析低減方法。 記 （１）リニア式ＥＭＳの場合、ｙ≧60ｘ≧ 200ガウス （２）ロータリ式ＥＭＳの場合、ｙ≧80ｘ≧ 400ガウス