JPS5916540B2 - ハガネノ レンゾクチユウゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼の連続鋳造方法に関するもので、その目的と
するところは、簡単にしかも安価に等軸晶域が広く偏析
の少ない鋼を製造する連続鋳造方法を提供することにあ
る。

従来より鋼の連続鋳造においては等軸晶域が広く、キャ
ビティ、センターポロシティ、偏析の少ない鋼を製造す
るために取鍋あるいはタンディツシュ中にスクラップ等
の冷却剤を投入する方法、等軸晶の核を発生させるため
に接種剤を投入する方法、電磁誘導撹拌装置を設置して
未凝固部の鋼を撹拌することにより偏析の少ない鋼を製
造する方法などが行なわれてきた。

しかし、このような従来の方法には種々の欠点があった
。

つまり、取鍋あるいはタンディツシュ中でスーパーヒー
トを低くしすぎると介在物の浮上を困難にし鋳片の清浄
度を悪くするし、またノズル詰りをひきおこす。

接種剤はコストが高く、一般の鋼の製造には適さない。

また電磁誘導撹拌については凝固組織は改善されるが、
特有のホワイトバンドが生成する。

本発明は以上のような従来法の欠点を除去し、かつそれ
らを組みあわせた効果かえられるように研究して発明さ
れたものである。

すなわち本発明の要旨とするところは、鋼の連続鋳造に
おいて鋳型内に鋳造中の鋼の液相線温度よりも高い液相
線温度を有する鋼線材を連続的に供給し、同時にその線
材に振動を加え、線材が溶鋼メニスカスより十分下のと
ころで溶解するようにコントロールして、等軸晶域が広
く偏析の少ない鋼を製造する連続鋳造方法である。

本発明では取鍋あるいはタンディツシュのノズル詰りの
危険がない鋳型中に鋼線材を供給する。

さらに接種剤のようにコストの高いものではなく鋳造中
の鋼の液相線温度よりも高い液相線温度を有する鋼線材
を用いる。

鋼線材は断面形状が円とは限ら子、四角形、オーバル、
六角形等周知の断面形状でもよい。

但し説明の都合上これらを含めて以下線材と称する。

この場合、供給前に特にスケールを除去して表面を清浄
にすることは行なわない。

しかし、有害な付着物たとえば油、赤さび等がついてい
るものについては除去することが好ましい。

供給線材は一般には溶鋼より低い炭素量の線材を用いる
ので、高い炭素量の線材を用いる場合より扱いやすく中
心部の炭素偏析も大幅に軽減され、更に溶解時間のコン
トロールが容易である。

また溶解時間のコントロールにより等軸晶の核としての
作用も犬である。

供給線材が溶鋼メニスカス直下で溶解してしまっては等
軸晶の核としては働かないで、ただ単に冷却剤の働きし
か行なわない。

線材に振動を加え且つタンディツシュノズルからの溶鋼
流に線材が直接触れないようにし、メニスカスより十分
下のところ（メニスカスから約３０ｃｒｆＬ以下のとこ
ろ）で線材が溶解するようにコントロールする。

この振動と位置のコントロールにより連続パウダー、ス
ケール等のまきこみ防止と溶解位置のコントロールが可
能となる。

本発明によると安価に清浄でかつ等軸晶域が広くマクロ
組織、偏析の改善された鋼が連続鋳造できることになる
。

以下本発明を実施態様例に基づき詳細に説明する。

第１図は本方法の構成を示す全体図である。

１は取鍋、２はタンディツシュ、３はタンディツシュノ
ズル、４は鋳型である。

ここまでは通常の連続鋳造装置と同じである。

本発明方法ではこの鋳型４内に鋳造中の鋼の液相線温度
よりも高い液相線温度を有する鋼線材５※を供給するも
のである。

この鋼線材５は特別な線材供給装置１４により供給され
る。

線材供給装置１４は線材５を鋳型４中に凝固シェルを破
らないように導いてやる供給管７、供給管Ｔの先端で線
材５に振動を与える振動装置６、（供給管７と振動装置
６は溶鋼中の線材５の位置をコントロールする役目もも
つ）線材５のくせを直してやる矯正機８、供給線材５の
スピードを自由にコントロールする変速機９と線材５を
たくわえておき必要に応じて送り出してやるアンコイラ
−１０よりなる。

振動装置６は供給管７の先端のところで線材５に振動を
与えるものである。

振動装置６は、機械的振動装置でも電気的振動装置でも
かまわない。

なお、図中１５は線材供給装置１４を移動自在とした車
輪である。

本発明によれば鋳造中の溶鋼のスーパーヒートが十分高
い場合でも等軸晶域の広い鋼片が製造できることになる
。

本発明で問題となるのは、線材の供給量とスピードであ
る。

一般的に冷却剤供給量と温度降下との関係は（１）式で
示される。

ＸＪ″ＴＬＬＣＰｄＴ＋λｘ＋ｘ（△Ｔ−ｙ）ＣＩｌ／
＝ＶＣＰ′ｙＯ Ｘ：冷却剤供給量（ｋ１９） Ｖ：溶鋼量（ｋｇ）Ｔ
ＬＬ ：液相線温度（’Ｃ）Ｖ：温度降下（’Ｃ）λ：
融解潜熱（Ｋｃａ ｌ ／、に９ ） Ｔｏ ’冷却
剤温度Ｃ’Ｃ）ＣＰ：冷却剤の比熱（Ｋｃａ ｌ ７ｋ
ｇ・’Ｃ）Ｃ２２：溶鋼の比熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ・℃）
ΔＴニスーパーヒート（’Ｃ） （Ｉ）式によるとスーパーヒート３０℃の時、溶鋼温度
を１０℃降下させるのに必要な冷却剤は溶鋼を当り約５
ｋｇとなる。

この量は鋳型中に供給する量としては非常に大きいもの
である。

それ故、本方法では連続供給する線材５を冷却剤として
の作用ばかりでなく、等軸晶の核としての作用によりそ
の量を少なくするとともに凝固組織の改善の度合を大き
くしたものである。

まず、溶鋼より高い液相線温度をもった線材を供給する
。

鋼において液相線温度を大きくかえる元素は炭素である
。

それ故、実質的には溶鋼より炭素量の低い線材５を供給
することになる。

これは溶鋼メニスカスより十分下のところで溶解するよ
うにするためと、中心部の炭素偏析の大幅軽減をはかる
ことと、炭素量が低いので扱いやすく溶鋼中の線材５の
位置のコントロールが行いやすいためである。

メニスカス近傍で溶鋼流に接触すると容易に線材が溶解
してしまうので供給管７と振動装置６で溶鋼中の線材５
の位置をコントロールしてやる必要がある。

振動を加えるのは溶解のコントロールとスケールのつい
た線材５の投入を行うことによる介在物の増加の防止で
ある。

本発明では振動の強さく振幅、振動数）は重要なパラメ
ータである。

振動の強さは供給線材５と溶鋼の炭素量の差と溶鋼のス
ーパーヒートによつて変化させる。

その振動の強さの範囲は振幅０．５〜５ｃｒｌＬ、振動
数は１〜５０Ｃ／Ｓである。

まず線材５はメニスカスより十分下で溶解させなければ
ならない。

それ故、その位置まで凝固シェルやノズルからの溶鋼流
に接触しないように線材５をコントロールしながら供給
しなければならない。

振幅が５ｃｍ以上になるとコントロールかむずかしくな
り溶鋼中の線材５がシェルに接触し、ブレークアウトの
危険が犬である。

またメニスカス直下で溶鋼流に接触し、直ちに溶解して
しまう危険もある。

それ故、振幅は５ｃｒｒＬ以下に限定される。

しかし振幅が０．５ ｃｍ以下であると線材５に振動を
加えた効果は顕著にあられれない。

次に振動数であるが、上記の振幅と組みあわせて線材の
溶解のコントロールの効果を出すには最低ＩＣ／Ｓ以上
の振動数が必要である。

しかし振動数は大きければ大きいほどその効果が犬なの
ではなく、振動数が５０ Ｃ／Ｓ以上ではその効果はほ
とんど飽和してしまう。

また、その振動が矯正機８や供給管７に及ぼす影響が大
きくなる。

それ故振動数は５０ Ｃ／Ｓ以下に限定される。

本発明により溶鋼の温度降下に直してｙ℃の効果を得た
い場合の線材の供給量は次のようにして計算する。

まず（Ｉ）式よりｙ℃の場合の冷却剤の量を計算する。

それに等軸晶の核の作用を示す係数をかけて必要な線材
供給量を算出する。

係数は、スーパーヒートと密接な関係があり、５〜１０
℃で一〜０ １ １ １ ｉ、１０〜１５℃で一〜−２１５〜２０℃で０ ５ １ ３ ３ ２−〜−、
２０〜２５℃で一〜−２２５℃以上５ １０
１０ ５ １ で−〜−である。

２ 従来の冷却剤供給量より格段低い量で効果かあられれる
ことかわかる。

この供給量と鋳片の引抜速度１り線材１本の場合の供給
速度が計算できる。

この供給速度が鋳片の引抜速度の１０倍をこえる場合に
は２本あるいは３本の線材の同時供給を行う。

供給線材の線径は通常５．５〜１４ｍｍφである。

線径は線材の同時供給本数が３本以下になるように決定
する。

これは装置を１台使う場合であるが、使う装置の台数に
よっては線材の同時供給本数は３本以上にふやせる。

第２図は第１図の１部分を他の方法で具体化したもので
ある。

タンディツシュのまわりの鉄皮を利用する方法である。

１は取鍋、２はタンディツシュ、３はタンディツシュノ
ズル、４は鋳型、５は鋼線材、６は振動装置、７は供給
管、１１は支持枠、１２はガイドロール、１３は矯正装
置である。

連鋳設備のモールド付近はタンディツシュ２などでこみ
いっているので供給管７を既設の装置を利用してそれに
とりつけるのも１つの方法である。

これにより設備全体がコンパクトになり作業者の邪魔に
ならない。

また、線材５のくせを直す矯正装置１３も大分簡単なも
ので間に合うことになる。

第１，２図では線材５をモールド４の所定の位置へ供給
するのに供給管７を用いたが、供給管７のかわりに供給
ロールで代替することもできる。

次に実施例を示す。

いずれの場合も第１図の方法を用いた。

そして２系列４ストランドのブルーム連鋳機を使用し、
線材供給は内ストランドのＢストランドで行ない、比較
材はやはり内ストランドのＣストランドからとった。

供給線材の線径はいずれも５．５ ｍｍφであった。

また、鋳型寸法は、２４０ Ｘ ３７５ ｍｍ、鋳片の
引抜速度は０．７ｍ／ｍｍであった。

実施例 １： 溶製鋼種： ５ＷＲＨ６２Ａ（Ｃ＝０．６１係、５ｉ＝
０．２７％ 、 Ｍｎ−０，５０％、液相線温度１４７
６°Ｃ） 供給線材： ５ＷＲＨ４２Ａ（Ｃ＝０．４１係、Ｓｉ＝
０．２５％ 、 Ｍｎ ＝ ０．４５％、液相線温度
１４９１°Ｃ） 供給速度： ３．１ ｍ／―−２本同時供給スーパーヒ
ート：３３〜３７°Ｃ（溶鋼温度１５０９〜１５１３°
Ｃ） 振動条件：振幅５ｃｒＩＬ、振動数５ Ｃ／Ｓまず第３
図にはブルームの成分偏析を示す。

炭素については線材供給材には中心部に正偏析がみられ
ないことがわかる。

溶鋼が５ＷＲＨ６２Ａに対して供給線材が５ＷＲＨ４２
Ａと炭素量が低いものを供給したことによりこのような
結果になったものと考えられる。

それ故、中心部の炭素の偏析の面からみても供給線材の
炭素量は溶鋼の炭素量より少ないものがよい。

偏析の程度をＣｍａｘ（最高炭素濃度）とＣｍ１ｎ（最
低炭素濃度）との比によってあられすと線材供給材はＣ
ｍａ ｘ ／Ｃｍ１ｙｔ＝Ｌ ０５、比較材はＣｍａｘ
／Ｃｍか＝１．１２である。

リンについても線材供給材のほうが濃度のばらつきは少
ない。

線材供給材ではＰｍａ ｘ ／ Ｐｍ１ｌｌ ＝１．１
３、比較材ではＰｍａ ｘ ／ Ｐｍｍ＝１．３６であ
る。

イオウについても比較材にははっきりした中心部の濃厚
偏析がみられる。

線材供給材ではＳｍａｘ７ｓｍｉｎ＝１．２０、比較材
ではＳｍａ ｘ ／ Ｓｍｍ＝１．５６である。

サルファープリント写真によっても両者≧：の差は歴然
としていた。

第４図にサルファープリント写真を示す。

第４図イが線材供給材、口が比較材である。

同図から明らかな如く、線材供給材では中心部の濃厚な
サルファー偏析が軽減されている。

また、クラックの数も減少していることがわかる。

次にデンドライト組織の検出より判定した等軸晶域であ
るが線材供給材では３０覧比較材では１３％であり、線
材供給により等軸晶域が大幅に増大した。

第１表にマクロ介在物個数（２００μ以上の介在物を肉
眼で検出したもの）とＪＩＳ清浄度（Ｊ ｌ５ＧＯ５５
５）を示す。

但しＪＩＳ清浄度はビレットに圧延されてからのもので
ある。

線材供給材は比較材とくらべて介在物的に差がないこと
がわかる。

実施例 ２： 溶製鋼種： ５ＷＲＨ６２Ａ（Ｃｍ０．６１係、５ｉ＝
０．２９％、 Ｍｎ ： ０．４７％、液相線温度１４
７６℃） 供給線材： ５ＷＲＨ３７（Ｃｍ０．３７係、５ｉ＝０
．３０ 、 Ｍｎ ： ０．４９％、液相線温度１４９
７°Ｃ） 供給速度： ３． Ｑ ｍ／＝ 、 ２本同時供給スー
パーヒート：３０〜３５°Ｃ（溶鋼温度１５０６〜１５
１１°Ｃ） 振動条件：振幅２ｃｒｒＬ、振動数２０Ｃ’／Ｓ【 こ
の場合も実施例１と同様に比較材にくらべて等軸晶域が
広くなり偏析が軽減されていた。

炭素については線材供給材ではＣｍａ ｘ ／Ｃｍｉ！
ｌ＝ １．０７、比較材ではＣｍａ ｘ ／Ｃｍ１ｙｔ
＝ １．１０ 、リン、イオウについては線材供給材で
はＰｍａｘ／Ｐｍ立＝１．１９゜Ｓｍａ ｘ ／ Ｓｍ
＝１．４４、比較材ではＰｍａｘ／Ｐｍ１ｌｌ＝ １．
２７ 、 Ｓｍａ ｘ ／ Ｓｍ＝１．６３である。

次に等軸晶域であるが、線材供給材では３５係、比較材
では１０係である。

明らかに線材供給材の等軸晶域が増大している。

第２表にはマクロ介在物個数とＪＩＳ清浄度を示す。

介在物的に差がないことがわかる。

実施例 ３： 溶製鋼種： ５ＷＲＨ６２Ａ（Ｃｍ０．６２％、５ｌ＝
０．２５％ 、 Ｍｎ＝０．４７％、液相線温度１４７
６°Ｃ） 供給線材： ５ＷＲＨ３２（Ｃｍ ０．３３係う５ｉ＝
０．２０％、 Ｍｎ＝０．５０％、液相線温度１５００
°Ｃ） 供給速度：２．８ｍ／―、２本同時供給 スーパーヒート：３５〜４０°Ｃ（溶鋼温度１５１１〜
１５１６°Ｃ） 振動条件：振幅１ｃｒｒＬ、振動数５０Ｃ／Ｓこの場合
も等軸晶域が広くなり偏析が軽減されていた。

炭素、リン、イオウについて個々の偏析度をみると、線
材供給材ではＣｍａ ｘ ／ Ｃ７７２ｍ＝１．０７
。

Ｐｍａｘ／Ｐｍｍ＝１．１４ 、Ｓｍａｘ／Ｓｍｊｎ＝
１．２１、比較材ではＣｍａ ｘ ／ Ｃｍ１ｙｔ＝
１．１４ 、 Ｐｍａ ｘ／Ｐｍ１ｌｌ−１，１４、Ｓ
ｍａｘ ／ Ｓｍ１ｙｔ−１，６３であり、線材供給材
の偏析が小さいことがわかる。

次に等軸晶域であるが線材供給材では３３％。

比較材では９係であり、線材供給材の等軸晶域が増大し
ていた。

第３表にはマクロ介在物個数とＪＩＳ清浄度を示す。

線材供給材と比較材の間には介在物的に差はないことが
わかる。

比較例 １： 溶製鋼種： ５ＷＲＨ６２Ａ（Ｃｍ０．６４％ａＳｉ−
Ｏ，２０％ 、Ｍｎ＝０．５４％、液相線温度１４７６
°Ｃ） 供給線材： ５ＷＲＨ７２Ａ（Ｃｍ０．７４％、５ｉ＝
０．２５％ 、Ｍｎ＝０．４５％、液相線温度１４６９
°Ｃ） 供給速度： ３．１ ｍ／ｙｎｉｎ＊ ２本同時供給ス
ーパーヒート：３０〜３３°Ｃ（溶鋼温度１５０６〜１
５０９°Ｃ） 振動条件：振幅Ｏｃｍ、振動数 ＯＣ／Ｓこの場合液相
線温度が低いものを供給したので振動は加えなかった。

また、線材表面のスケールは特に除去しなかった。

炭素、リン、イオウについて個々の偏析度をみると、線
材供給材では、Ｃｍａｘ／ Ｃｍｍ＝ １．１２ 、
Ｐｍａｘ／ Ｐｍｊｌｔ＝ １．２０、Ｓｍａ ｘ ／
Ｓｍ１ｙｔ＝ １．４０、比較材ではＣｍａｘ／Ｃｍ
１ｙｔ−１，１２、Ｐｍａｘ ／ Ｐｍｉ！ｔ−１，２
６ｓ Ｓｍａｘ／Ｓｍ１ｙｔ＝ １．５６であり、線材
供給材の偏析が若干軽減されているが、その程度は前述
の実施例１，２゜３に比較して極めて小さいことがわか
る。

Ｃについては偏析は軽減されていなかったし、中心部に
は明瞭な炭素の正偏析がみられた。

次に等軸晶域であるが、線材供給材では１５係、比較材
では１１係であり等軸晶域は増加していたが、その増加
の程度は小さいことがわかる。

このようにただ単純に溶鋼より液相線温度が低い線材を
供給した場合は、溶鋼より液相線温度が高い線材に振動
を加えて溶解の位置をコントロールしながら供給した場
合とくらべてその効果が小さいことがわかる。

また、中心部の炭素偏析は溶鋼より液相線温度が高い線
材を加えた場合にのみ軽減されることがわかる。

第４表にマクロ介在物個数とＪＩＳ清浄度を示す。

第４表かられかるように、線材供給材の介在物が増加し
ていることがわかる。

原因はスケールのついた線材をそのまま供給したことに
よるものと考えられる。

それ故、線材に振動を加えることは介在物の増加の防止
という面からみても重要であることがわかる。

以上の実施例からもわかるように、本発明によれば安価
に等軸晶域が広く偏析の少ない鋼を製造できる。

本発明は以上の説明のほかに取鍋から鋳型へ溶鋼を注入
する普通造塊の場合にも同様な効果のもとに応用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法の実施態様例を示す説明図、第２図は
第１図の他の例を示す説明図、第３図は本発明による線
材供給材と比較材の成分偏析を示すグラフ、第４図イは
線材供給材のサルファープリント、同図口は比較材のサ
ルファープリントを示す写真である。 第５図はデンドライト組織の検出より判定した等軸晶域
を示し、同図イは線材供給材、同図口は比較材である。 １・・・・・・取鍋、２・・・・・・タンディツシュ、
３・・・・・・タンディツシュノズル、４・・・・・・
鋳型、５・・・・・・鋼線材、６・・・・・・振動装置
、７・・・・・・供給管、８・・・・・・矯正機、９・
・・・・・変速機、１０・・・・・・アンコイラ−１１
１・・・・・・支持枠、１２・・・・・・ガイドロール
、１３・・・・・・矯正装置、１４・・・・・・線材供
給装置、１５・・・・・・車輪。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼の連続鋳造において鋳型内に鋳造中の鋼の液相線
   温度よりも高い液相線温度を有する鋼線材を連続的に供
   給し、同時にその線材に振幅０．５〜５ＣｒｒＬ、振動
   数１〜５０Ｃ／Ｓの範囲の振動を加え、線材が溶鋼メニ
   スカスより十分下のところで溶解するようにコントロー
   ルして等軸晶域が広く偏析の少ない鋼を製造することを
   特徴とする鋼の連続鋳造方法。