JPH10193062A - 表面性状の優れた連続鋳造鋳片の製造方法 - Google Patents

表面性状の優れた連続鋳造鋳片の製造方法

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JPH10193062A
JPH10193062A JP134597A JP134597A JPH10193062A JP H10193062 A JPH10193062 A JP H10193062A JP 134597 A JP134597 A JP 134597A JP 134597 A JP134597 A JP 134597A JP H10193062 A JPH10193062 A JP H10193062A
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JP
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chamber
water vapor
slab
cast slab
atmospheric gas
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JP134597A
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Hiromitsu Shibata
浩光 柴田
Seiji Itoyama
誓司 糸山
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面欠陥の少ない連続鋳造鋳片を、余計な工
程を付加することなく歩留りよく製造する。 【解決手段】 チャンバ5内の水蒸気濃度が高いチャン
バ上部の雰囲気ガスを、循環ダクト12を介して水蒸気濃
度が低いチャンバ下部に臨ませた分岐ダクト15に導き、
ガススプレーノズル10から鋳片2の表面に吹き付ける。
チャンバ5内の水蒸気濃度が高い上部の雰囲気ガス中を
引き抜かれる鋳片2の表面に酸化スケールが形成される
と共に、水蒸気濃度が低い下部の雰囲気ガス中を通過す
る際にも、ガススプレーノズル10から吹き付ける水蒸気
濃度が高い雰囲気ガスにより鋳片2の酸化スケール形成
が促進され、酸化スケールの厚みが表面欠陥の全て取り
除ける程度に成長する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼等の溶融金属
の連続鋳造において、連続鋳造鋳片の表面性状を簡便な
手段により改善することができる表面性状の優れた連続
鋳造鋳片の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、金属の連続鋳造、特に鋼の連続鋳
造においては、省エネルギーの観点から連続鋳造した高
温の鋳片をできるだけ高温を保持したまま圧延工場に搬
送し、加熱炉での加熱エネルギーを節約するホットチャ
ージ圧延(HCR)あるいは直接圧延(DHCR)が行
われている。
【0003】HCRやDHCRを行う場合、連続鋳造し
た高温の鋳片を一旦常温まで冷却した後、加熱炉により
必要な温度まで加熱して熱間圧延を行う場合に比較し
て、熱間圧延前の加熱工程で生成する酸化スケール量が
減少する。このため鋳片表層やその表皮下に多く存在す
る割れ、非金属介在物、表面偏析またはノロ噛み等の欠
陥が酸化スケールと共に除かれることなく熱間圧延され
るので、ホットコイルの表面欠陥が増加し、歩留り低下
をもたらすことが知られている。
【0004】そのため、従来は連続鋳造速度の上限を規
制したり、鋳型潤滑材の最適化を図ったり、二次冷却帯
の最適化、鋳型内における溶鋼流動を電磁ブレーキ設備
により制御したり、鋳型内溶鋼の湯面の制御性の改善を
図る等、種々の対策がなされていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような対策を施しても実際のところは連続鋳造鋳片の表
面欠陥を完全に防止するまでに至っておらず、これに起
因した品質不良を伴うことがしばしばあった。品質不良
を伴うおそれがある場合には、HCRやDHCRの実施
を避け、高温の鋳片を一旦冷却するか、あるいは高温の
ままでその表面をスカーフィング(溶削)して予め鋳片
表面の欠陥を取り除く必要があった。これは鋳片の温度
低下、スカーフィング工程の追加、歩留り(良片歩留り
=製品になった重量/鋳造鋳片の重量)の低下が避けら
れないため、HCRやDHCRの本来の目的である省エ
ネルギーが不十分なものとなる。
【0006】このような不具合を解消する技術として、
例えば特開昭63-248549 号公報には、連鋳鋳型の直後で
高温鋳片の表面に高圧空気を噴射し、凝固パウダ層を鋳
片から剥離させることによって表面性状の優れた鋳片を
製造する方法が提案されている。しかしながら、この方
法は単に空気を吹き付けるものであるため、鋳片の表面
あるいは表皮下の割れ、非金属介在物、表面偏析、ノロ
噛み等の欠陥を全て防止できるものではなかった。
【0007】本発明は歩留りの低下を伴ったり、余計な
工程を付加することなしにHCRやDHCRを実施でき
る表面性状の優れた連続鋳造鋳片の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項1記載の本発明は、連続鋳造鋳型から引き抜か
れる連続鋳造鋳片に冷却水を吹きつけて冷却する二次冷
却帯で発生する水蒸気を含有する雰囲気ガスを、該二次
冷却帯を覆うチャンバから外部に排出するに際し、前記
チャンバ内で発生する水蒸気を含有する雰囲気ガスのう
ち、該チャンバ内の水蒸気濃度が高い箇所の雰囲気ガス
を取り出し、これを該チャンバ内の水蒸気濃度が低い箇
所の雰囲気ガス中を引き抜かれる連続鋳造鋳片の表面に
吹き付けることを特徴とする表面性状の優れた連続鋳造
鋳片の製造方法である。
【0009】また、請求項2記載の本発明は、前記チャ
ンバ内で発生する水蒸気を含有する雰囲気ガスのうち、
水蒸気濃度が高いチャンバ上部の雰囲気ガスを取り出
し、これを水蒸気濃度が低いチャンバ下部の雰囲気ガス
中を引き抜かれる連続鋳造鋳片の表面に吹き付けること
を特徴とする請求項1記載の表面性状の優れた連続鋳造
鋳片の製造方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。連続鋳造装置においては、図1に
示すように鋳型1から連続的に引き抜かれる鋳片2は、
引き抜き経路上に対向して配設された多数のガイドロー
ラ3に支持されると共に、各ガイドローラ3の前後に配
設された冷却水スプレーヘッダ8から吹き付けられる冷
却水により冷却される。このようなガイドローラ3およ
び冷却水スプレーヘッダ8を配設した二次冷却帯4に
は、温度の高い鋳片2の表面に吹き付けた冷却水の蒸発
により多量の水蒸気が発生するので全体をチャンバ5に
よりカバーし、水蒸気を含有する雰囲気ガスをチャンバ
5に接続した排気ダクト13に設けた排気ファン14により
吸引し湿式集塵機等に導いて処理している。
【0011】本発明では、二次冷却帯を覆うチャンバ5
によって水蒸気を含んだ雰囲気ガスを排気ダクト13を介
して外部に排出するに際し、チャンバ5内の水蒸気濃度
の高い箇所の雰囲気ガスを取り出し、これを該チャンバ
5内の水蒸気濃度の低い箇所の雰囲気ガス中を引き抜か
れる連続鋳造鋳片の表面に吹き付けるものである。通
常、雰囲気ガスは、チャンバ5の上部箇所で水蒸気濃度
の高い雰囲気ガス9が充満しており、チャンバ5の下部
には水蒸気濃度の低い雰囲気ガスが存在する。そこで、
チャンバ5の上部に一端部を接続して取り出した循環ダ
クト12をチャンバ5の下部を貫通して内側まで導き、こ
の循環ダクト12の他端部を二つに分岐して形成した分岐
ダクト15を上下のガイドローラ3に沿うように上下側か
ら臨ませ、各ガイドローラ3の間に位置するように複数
のガススプレーノズル10を鋳片2に向けて配設する。
【0012】そして循環ダクト12に吸気ファン7を配設
し、この吸気ファン7によって吸引された水蒸気濃度の
高い雰囲気ガス9を循環ダクト12を介してチャンバ5の
下部内に導いて分岐ダクト15に配設したガススプレーノ
ズル10から鋳片2の表面に吹き付ける。なお、循環ダク
ト12の途中にはガス流量計11が設置されており、循環ダ
クト12を介して再び鋳片2に吹き付けられる水蒸気濃度
の高い雰囲気ガス9の流量を測定するようになってい
る。
【0013】通常、鋳型1から引き抜かれる鋳片2は、
その表面温度が800 〜1300℃の高温であるので、従来の
ようにチャンバ5の上部および下部に排気ダクトを設け
て雰囲気ガスを外部に排出する場合でも、二次冷却帯内
において主として空気中の酸素によって表層部はほとん
どが酸化されるが、形成される酸化スケールの厚さは温
度推移や鋼の成分組成によって多少異なるものの0.1 〜
0.6mm 程度である。これに対して、鋳片2の表面に発生
する割れ等の表面欠陥の深さは、酸化スケールの厚さよ
りも大きいため、このような酸化スケールを脱落させた
としても鋳片表面の欠陥が残存する場合が多くなる。と
くに、酸化スケールの生成しにくいステンレス鋼におい
ては、その傾向が大きい。
【0014】本発明においては、水蒸気濃度の高い雰囲
気ガス9を循環ダクト12を介してチャンバ5の下部内を
引き抜かれる鋳片2の表面に吹き付けると共に、二次冷
却帯を覆うチャンバ5内の雰囲気ガス圧力を大きくする
ことにより、酸化スケールの厚さを鋳片表面に発生する
割れ等の欠陥を全て取り除くことができる程度に促進成
長させるようにしたので、この酸化スケールを除去した
後の表面は欠陥のない極めて性状の良好なものとなる。
【0015】一般に、高温の鋼に生成・成長する酸化ス
ケールの厚みd(mm)は、下記の(1)式で示すこと
ができる。 d=C1 ・exp(−Q/RT)・PO2 1/m・t1/2 ──(1) ここに、Q:活性化エネルギー(kcal/mol)、PO2 : 酸素
分圧(atm) 、t:時間(sec) 、R:気体定数(kcal/mol/
k)、T:温度(k) 、C1,m:定数である。
【0016】しかし、本発明者らは、一部空気の混入が
あるとしても、チャンバ5で覆われた水蒸気が充満した
状態にある二次冷却帯内においては、前記(1)式より
も下記(2)式による方が、よりよく酸化スケールの成
長挙動を表すことができることを基礎実験から見いだし
た。 d=exp(−Q/RT)・(C2 +C3 PH2O)・t1/2 ─(2) ここに、C2 、C3 :定数、PH2O:水蒸気分圧(atm) で
ある。なお、(2)式はPO2 =0 〜0.5atmの条件下での
経験式である。従来、水蒸気の存在が酸化を助長すると
いう報告( 例えば、「金属材料の加熱と加工」( 誠文堂
新光社、1962)はあるが、水蒸気と酸素とが共存する二
次冷却帯のような特殊な環境においては、PO2 の影響が
ほとんどなくPH2Oのみの影響を強く受けることが分かっ
た。 したがって、酸化スケールの成長促進を図ってそ
の厚みdを厚くするためには、(2)式からT、t、PH
2Oを増加させる必要がある。しかし、T、tは二次冷却
条件(鋼種、鋳造速度、鋳造温度や二次冷却帯長さ)に
よって、ほぼ一義的に決定される性質のものであり、大
きくできる自由度(余裕)がほとんどないので、水蒸気
分圧PH2Oを増加させることになるが、その具体的方法に
関し、以下に経過を述べるように、チャンバ内を従来の
ように一方的に強制排気するのではなく、チャンバ内の
水蒸気濃度が上部で高く、下部で低いことに着目し、チ
ャンバ内の上部で発生した水蒸気濃度が高い雰囲気ガス
をチャンバの下部に導くという循環流を生成させればチ
ャンバ下部内を引き抜かれる鋳片表面のスケール成長促
進に効果的であることを新たに見いだしたのである。
【0017】なお、好ましくは水蒸気分圧の低い箇所と
して水蒸気濃度が 20vol%以下の箇所に、水蒸気濃度が
30vol%以上である水蒸気分圧の高いガスを導くのがよ
い。ただし、チャンバから排気した雰囲気ガスを全量循
環させた場合、チャンバ内の雰囲気ガス圧力が上昇して
水蒸気がチャンバから漏れ、それが高じると、鋳型と鋳
型カバーとの隙間等から水蒸気が噴出し操業上の問題、
例えば、鋳型周辺が見えなくなる、あるいは結露して水
蒸気爆発の危険性などの問題がある。このため水蒸気濃
度の比較的低いチャンバ下部の雰囲気ガスは、循環させ
ず、大気側に排出する構造とするのが、望ましい。これ
によりチャンバ内の圧力を異常上昇させることなく、チ
ャンバ内全体の水蒸気濃度を上昇できる。
【0018】
【実施例】表1に示すような成分組成になる鋼を、それ
ぞれ図1に示したような機長38.5m 、二次冷却帯長さ3
7.7m の2ストランド連続鋳造機(図面では1ストラン
ドのみを示す)を用いて表2に示した鋳造速度1.6 〜1.
8m/minのもとで連続鋳造して得られた幅1200〜1500mm、
厚さ260mm の鋳片を、DHCR(加熱炉への鋳片の平均
装入温度880 〜910 ℃、在炉時間80〜90分、加熱炉内の
設定温度1150℃の条件で加熱した後、これを熱間圧延し
最終的に0.8 〜1.5mm 厚に冷間圧延して得られた冷延鋼
板について、その表面欠陥( ヘゲ、スリーバ) の発生状
況を調査した。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】なお、この実施例では、二つあるうちの一
方のストランドに本発明を適用し、表2に示すようにチ
ャンバ上部から取り出した水蒸気濃度の高い雰囲気ガス
(水蒸気濃度 35vol%)の流量を60Nm3/min としてチャ
ンバ下部(水蒸気濃度 15vol%)に導く本発明の実施例
と、他方のストランドではチャンバ上部から取り出した
雰囲気ガスを循環せずにそのまま大気側へ排気して比較
例とした。その結果を表2に併せて示す。
【0022】表2から明らかなように、本発明例では比
較例に比べ冷延鋼板の表面欠陥長さ率が激減しており、
連続鋳造における鋳片特有の表面欠陥を大幅に低減でき
ることが確認できた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ャンバ内の水蒸気濃度の高い雰囲気ガス中を引き抜かれ
る鋳片表面に酸化スケールが形成されると共に、通常は
酸化スケールの形成が少ない水蒸気濃度の低い箇所を通
過する際にも、水蒸気濃度の高い箇所の雰囲気ガスを取
り出して吹き付けるので鋳片の酸化スケール形成が促進
される。これにより鋳片表面に形成される酸化スケール
の厚みが、表面欠陥を全て取り除くことができる程度に
成長させることができる。連続鋳造で発生する鋳片表面
に発生する表面欠陥を余計な工程を付加することなし
に、鋳片欠陥を大幅に低減することができ、歩留りが向
上するばかりでなく、結果としてHCRやDHCRが確
実に実現できるようになり、その効果は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続鋳造装置を示す概略側面図であ
る。
【符号の説明】
1 鋳型 2 鋳片 3 ガイドローラ 4 二次冷却帯 5 チャンバ 6 雰囲気ガス 7 吸気ファン 8 冷却水スプレーヘッダ 9 水蒸気濃度の高い雰囲気ガス 10 ガススプレーノズル 11 ガス流量計 12 循環ダクト 13 排気ダクト 14 排気ファン 15 分岐ダクト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造鋳型から引き抜かれる連続鋳造
    鋳片に冷却水を吹きつけて冷却する二次冷却帯で発生す
    る水蒸気を含有する雰囲気ガスを、該二次冷却帯を覆う
    チャンバから外部に排出するに際し、前記チャンバ内で
    発生する水蒸気を含有する雰囲気ガスのうち、該チャン
    バ内の水蒸気濃度が高い箇所の雰囲気ガスを取り出し、
    これを該チャンバ内の水蒸気濃度が低い箇所の雰囲気ガ
    ス中を引き抜かれる連続鋳造鋳片の表面に吹き付けるこ
    とを特徴とする表面性状の優れた連続鋳造鋳片の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記チャンバ内で発生する水蒸気を含有
    する雰囲気ガスのうち、水蒸気濃度が高いチャンバ上部
    の雰囲気ガスを取り出し、これを水蒸気濃度が低いチャ
    ンバ下部の雰囲気ガス中を引き抜かれる連続鋳造鋳片の
    表面に吹き付けることを特徴とする請求項1記載の表面
    性状の優れた連続鋳造鋳片の製造方法。
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