JPH0924441A - 複層鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

複層鋳片の連続鋳造方法

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JPH0924441A
JPH0924441A JP17578395A JP17578395A JPH0924441A JP H0924441 A JPH0924441 A JP H0924441A JP 17578395 A JP17578395 A JP 17578395A JP 17578395 A JP17578395 A JP 17578395A JP H0924441 A JPH0924441 A JP H0924441A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表層部に合金成分の偏析帯を形成させる複層
鋳片の連続鋳造を、容易、かつ多品種少量生産に適する
ものとする。 【解決手段】 合金成分を含む棒状の添加材の先端を鋳
型内溶湯浴面下に浸漬し、該添加材に超音波振動を付与
しながら連続鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋳片の表面割れ
防止に好適でかつ、多品種少量生産にも好適な鋳片の連
続鋳造方法に関し、特に表層部に偏析帯を形成させる複
層鋳片の連続鋳造方法を提案するものである。
【0002】連続鋳造法は、分塊が不要であり、かつ、
大量生産に適していること、歩留りが優れていること
等、経済性、生産性などの見知から、鋼の鋳造において
は一般的なプロセスとして定着している。
【0003】その鋼の連続鋳造法の発展の過程で、近
年、鋳型内溶湯中の介在物の浮上が促進されることか
ら、全湾曲型にかわって垂直曲げ型連続鋳造機が多用さ
れるようになってきている。
【0004】しかしながら、垂直曲げ型連続鋳造機で
は、連続鋳造機内で凝固の進んだ鋳片を曲げたり、曲が
りを矯正す必要があり、その際、高温での割れ感受性に
敏感な鋼では、鋳片に表面割れが発生して製品欠陥が多
発するという問題があり、このような鋼は、垂直曲げ型
連続鋳造機での鋳造には適さなかった。特に、包晶反応
を起こすC量が0.08wt%から0.17wt%の範囲の鋼では、
鋳片の表面割れが非常に起り易く、ほとんど鋳造するこ
とができなかった。
【0005】そこで、曲げによる鋳片の表面割れを防止
する方法の一つとして、鋳片の表層部だけを高温での割
れ感受性の鈍い成分組成にする方法が考えられる。一
方、鋼板等において、極く表層のみにCやB等の合金成
分を濃化させると、表層部の硬度が高くなり、曲げ特性
等機械的性質が向上することが知られている。
【0006】
【従来の技術】このような、表層部とその内層部で異な
る成分組成とする鋳片の鋳造手段としては、例えば、特
公平3−20295 号公報(複合金属材の連続鋳造方法)に
は、鋳型内の静磁場帯の上、下へ、2種類の成分組成の
異なる溶鋼をそれぞれ長さの違った2本のノズルにより
供給して外層と内層とが異なる成分組成になる金属鋳片
(複合金属材)を鋳造する方法が提案開示されている。
【0007】しかしながら、この方法は鋼の精錬段階で
2種類の溶鋼をそれぞれ用意しなければならないことな
ど、その製造プロセスが繁雑となって、作業性・生産性
に支障をきたすこと、2つの取鍋で1種類の複合金属材
を製造することになるため、近年のすう勢である多品種
少量生産のニーズには適応できないことなどの問題があ
った。
【0008】また、特開平7−60408 号公報(薄板用鋼
板の製造方法)には、連続鋳造鋳型内の直流磁場帯で区
分される上、下プールにそれぞれ異なる成分の溶鋼を注
入して複層金属鋳片を製造し、かつ、上プールに注入す
る外層用の溶鋼の成分調整は、内層用に成分調整した溶
鋼に、レードル内、表層用タンディッシュ内、表層用ノ
ズル内あるいは鋳造鋳型内上プールのうちの1か所以上
で合金成分を添加して行う方法が提案開示されている
が、ノズルやタンディッシュなど2つを必要とすること
からその製造プロセスは繁雑さを免れがたくその作業性
にも問題があるとともに、ノズル内や鋳型内上プールに
合金成分を添加する手段に関する開示はなく、合金を単
に浸漬するあるいは投入するだけではその溶解速度が遅
く十分に溶解させることができないあるいは上プールに
効率よく合成成分を添加することができないなど、成分
調整が困難になるという問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決しようとするものであり、垂直曲げ
型連続鋳造機での鋳造における鋳片の表面割れを有利に
防止するとともに鋼材での諸特性を向上させ、大型連続
鋳造機での鋳造においても、近年の要求に対応できる多
品種少量生産に適し、作業性・生産性にも優れる複層鋳
片の連続鋳造方法を提案することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨とすると
ころは以下の通りである。
【0011】連続鋳造用の鋳型内へ供給した溶湯に、
合金成分を添加して、その合金成分が濃化した偏析帯を
鋳片表層部に形成させる複層鋳片の連続鋳造にあたっ
て、合金成分を含む棒状の添加材の先端を溶湯浴面下に
浸漬して、該添加材に超音波振動を付与し、鋳型内溶湯
上層部に添加材の合金成分を濃化させることを特徴とす
る複層鋳片連続鋳造方法(第1発明)。
【0012】合金成分を濃化させた鋳型内溶湯上層部
に直流磁場を印加する第1発明に記載の複層鋳片の連続
鋳造方法(第2発明)。
【0013】合金成分が、C,Ti, Nb, BまたはZrの
うちから選ばれる1種もしくはC,Ti, Nb, B,Zrまた
はNのうちから選ばれる2種以上である第1または第2
発明に記載の複層鋳片の連続鋳造方法(第3発明)。
【0014】ここで、棒状の添加材の横断面形状は、円
形、だ円形、長方形、星形などのほか、どのような形状
でもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】この発明は、前記したように高温
での割れ感受性の敏感な成分組成の鋼の連続鋳造におけ
る鋳片の表面割れを防止すること、鋼材での諸特性を向
上させることなどのため、鋳片表層部のみに合金成分を
濃化させた偏析帯を有する複層鋳片を鋳造するもので、
複層鋳片の鋳造にあたっては、鋳型内溶湯にて濃化させ
るべき合金成分を添加して、多品種少量生産に適するも
のとし、かつ合金成分の添加の際、合金成分を含む棒状
の添加材の先端を溶湯浴面下に浸漬し、その添加材に超
音波振動を与えることを骨子とするものである。
【0016】すなわち、溶湯に単に合金成分を浸漬ある
いは投入しただけでは、溶湯への溶解速度が遅く鋳型内
で十分に溶解させることができないが、溶湯浴面下にそ
の先端を浸漬した合金成分を含む棒状添加材に超音波振
動を付与することによって、添加材と溶湯との界面の極
めて狭い領域で激しい攪拌を起させ、反応を促進させ、
添加材の溶解を急速に進行させることができ、鋳型内溶
湯上層部に添加材の合金成分を濃化させることができ
る。かくして表層部に添加材の合金成分が濃化した偏析
帯を有する複層鋳片を容易に鋳造できることになる。
【0017】その際、合金成分の溶解量は、 1)溶鋼と棒状添加材との界面面積 2)棒状の添加材に与える超音波振動の強度 などによって変化させることができるので、棒状の添加
材の浸漬深さ、本数および断面形状さらには超音波振動
の強度などを変化させることにより、鋳造される鋳片の
表層部の偏析帯の幅や合金成分の濃度調整が極めて容易
で、一連の同一取鍋・同一連続鋳造機から偏析帯の幅や
合金成分濃度の異なる複層鋳片を鋳造することが容易に
なる。
【0018】加えて、この発明は上記したように鋳型内
にて合金成分を添加するので、連続鋳造機のストランド
毎に異なる合金成分の棒状の添加材を用いる、あるい
は、鋳造中に異なる合金成分の棒状の添加材に取り替え
る、などにより一連の同一取鍋・同一連続鋳造機から異
なる合金成分の偏析帯を有する複層鋳片を鋳造すること
もできる。
【0019】したがって、一連の大型連続鋳造機を用い
る同一取鍋からの連続鋳造においても、偏析帯の幅、合
金成分、濃度などの違った偏析帯を有する特性の異なる
複層鋳片の鋳造ができ、多品種少量生産の近年のニーズ
に適応できるものとなる。
【0020】また、この発明は、合金成分を濃化させた
鋳型内溶湯上層部の流動を抑えるためその鋳型内溶湯上
層部に直流磁場を印加することもよい。これは、印加し
た直流磁場により、メニスカス直下の溶鋼の流動を抑制
し、添加材の合金成分をより効率よく表層部に濃化させ
た偏析帯を形成させることができ、表層部の極く浅い範
囲に偏析帯を形成させるのに有利になることによる。
【0021】さらに、この発明において、鋳片表層部に
濃化させる合金成分としては、鋳造工程における鋳片の
表面割れ防止、その鋳片から製造される鋼材表面の硬さ
を向上させることによる機械的性質の改善のため、C,
Ti, Nb, BまたはZrのうちの1種もしくはC,Ti, Nb,
B, ZrまたはNのうち2種以上を用いることがよい。
【0022】ここで、2種以上の合金を濃化させるため
場合には、同時にそれぞれの合金成分の棒状の添加材を
鋳型内溶湯に浸漬すること、2種類以上の合金を含む棒
状の添加材を鋳型内溶湯に浸漬することのいずれでもよ
く、Nを濃化させたい場合には棒状の添加材としてBN
等の窒化物を用いることがよい。
【0023】なお、鋳片表層部に濃化させる合金成分と
して、例えば、耐食性を向上させるためにCr, Niなどを
用いることなど、上記以外の合金成分を用いることは一
向に差し支えない。
【0024】
【実施例】転炉で溶製したC:0.12wt%を含有するAlキ
ルド鋼:230tonを取鍋に用意し、タンディッシュ、浸漬
ノズルを介して鋳型サイズ:230mm ×1100mmの連続鋳造
用鋳型に連続的に供給し、スループット量:4ton/min
、鋳造速度:2.0m/minを基本条件として、この発明に
適合する適合例2例および比較例3例をそれぞれ下記す
る条件でスラブに鋳造した。
【0025】適合例1 直径:60mmのカーボンロッド2本を棒状の添加材とし、
図1に示すように鋳型短辺板壁面と浸漬ノズルとの中間
2ケ所にそれぞれ上方から浸漬深さ:100mm として溶鋼
中に浸漬し、それぞれのカーボンロッドに周波数:15.6
kHz 、出力:3kWの超音波振動を付与し、それらのカー
ボンロッドは共に10mm/minの速度で降下させながら鋳
造。
【0026】適合例2 磁束密度:0.3Tの直流磁場をメニスカスから深さ:340m
m の範囲にわたり鋳型内溶鋼の厚さ方向に印加した以外
は、適合例1と同様の条件で鋳造。
【0027】比較例1 そのまま鋳造。(添加材の添加、直流磁場の印加共にな
し)
【0028】比較例2 カーボン粉を鋳型内溶鋼に投入して鋳造。
【0029】比較例3 カーボンロッドに超音波振動を付与しない以外は適合例
1と同様にカーボンロッドを溶鋼中に浸漬して鋳造。
【0030】ここで、図1はこの発明の適合例の説明図
である。この図において、1はタンディッシュ、2は浸
漬ノズル、2′は浸漬ノズル吐出孔、3は鋳型長辺板、
3′は鋳型短辺板、4は超音波発振器、5は棒状の添加
材、6は直流電磁コイル、7は溶鋼、7′は添加材の合
金成分が濃化した溶鋼、8は凝固シェルであり、9は溶
鋼7の流動を示す。そして、超音波発振器4により棒状
の添加材5に超音波振動を付与し、直流電磁コイル6に
より添加材の合金成分が濃化した溶鋼7′にその厚さ方
向に直流磁場を印加する。
【0031】かくして得られたそれぞれのスラブについ
て、図2に示すようなスラブC断面での厚さ方向の炭素
濃度および鋳片の表面割れ状況を調査した。
【0032】ここに、図2はスラブC断面における炭素
濃度の測定位置を示す説明図で、マイクロアナライザー
で図面矢印の方向に炭素濃度を測定した。
【0033】これらの調査結果を以下に順に述べる。図
3は適合例1によって得られたスラブ上面からの距離と
炭素濃度との関係を示すグラフである。この図3から明
らかなように、スラブ表面から5〜7mmまでの表層部の
炭素濃度は0.18wt%まで濃化しているのに対し、これよ
り内層部分での炭素濃度は供給した溶鋼と同じ0.12wt%
であることが分る。
【0034】つぎに、適合例1,2および比較例1,
2,3よって得られた各スラブの表面から5mmまでの表
層部の炭素濃度の平均値:C1と、スラブ表面から10mm〜
100mmの間の内層部の炭素濃度の平均値:C2とをまとめ
て表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】表1から明らかなように適合例1,2によ
って得られたスラブにのみその表層部に炭素が濃化して
いることが分る。なお、これらの結果は、カーボン粉を
投入しても(比較例2)、カーボンロッドに単に浸漬す
るだけでも(比較例3)カーボンはほとんど溶鋼に溶解
しないことを示している。また適合例において、直流磁
場を印加すると(適合例2)、より効果的にスラブ表層
部の炭素が濃化できることを示している。
【0037】さらに、目視によりスラブの表面割れを調
査した結果を図4に示す。図4は適合例1と比較例3に
よって得られたそれぞれのスラブの表面割れ個数を示す
グラフである。図4から明らかなように、比較例に比し
て適合例のスラブの表面割れは大幅に減少している。
【0038】
【発明の効果】この発明は、合金成分の偏析帯を鋳片表
層部に形成させる複層鋳片の連続鋳造にあたって、合金
成分を含む棒状の添加材の先端を鋳型内溶湯浴面下に浸
漬し、該添加材に超音波振動を付与するものであって、
この発明によれば、鋳造時における鋳片の表面割れを防
止し、その鋳片から得られる鋼材の特性を向上させると
ともに、大型連続鋳造機での鋳造においても、近年のニ
ーズに適応できる多品種少量生産を容易にし、作業性・
生産性にも優れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の適合例の説明図である。
【図2】スラブC断面における炭素濃度の測定位置を示
す説明図である。
【図3】適合例1によって得られたスラブ上面からの距
離と炭素濃度との関係を示すグラフである。
【図4】適合例1と比較例3によって得られたそれぞれ
のスラブの表面割れ個数を示すグラフである。
【符号の説明】
1 タンディッシュ 2 浸漬ノズル 2′ 浸漬ノズル吐出孔 3 鋳型長辺板 3′ 鋳型短辺板 4 超音波発振器 5 棒状の添加材 6 直流電磁コイル 7 溶鋼 7′ 添加材の合金成分が濃化した溶鋼 8 凝固シェル 9 溶鋼の流動

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造用の鋳型内へ供給した溶湯に、
    合金成分を添加して、その合金成分が濃化した偏析帯を
    鋳片表層部に形成させる複層鋳片の連続鋳造にあたっ
    て、 合金成分を含む棒状の添加材の先端を溶湯浴面下に浸漬
    して、該添加材に超音波振動を付与し、鋳型内溶湯上層
    部に添加材の合金成分を濃化させることを特徴とする複
    層鋳片連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 合金成分を濃化させた鋳型内溶湯上層部
    に直流磁場を印加することを特徴とする請求項1に記載
    の複層鋳片の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 合金成分が、C,Ti, Nb, BまたはZrの
    うちから選ばれる1種もしくはC,Ti, Nb, B,Zrまた
    はNのうちから選ばれる2種以上である請求項1または
    2に記載の複層鋳片の連続鋳造方法。
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