JPS5933056A - 厚肉鋼板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、成分偏析やザク疵等の欠陥の無い厚肉鋼板
をコスト安く製造する方法に関するものである。 現在、厚肉鋼板は、特殊なものを除けば連続鋳造法で得
たスラブを熱間圧延することによって製造されている。 ところが１通常、連続鋳造法で得られるスラブの肉厚は
１５０〜３００ｍ程度であることから、例えば１００〜
２００馴厚程度の極厚鋼板を製造しようという場合に、
上述のような方法ではスラブの中心に必然的に出現する
ザク巣等全完全に圧着し、柱状晶をも完全に消失させる
に必要な５以上の圧下比（スラブ厚さ／製品厚さ）をと
ることができないという問題があった。従って、上述の
ような極厚鋼板金得るためには、インゴット鋳造法によ
って鋼塊を作シ、これを分塊圧延又はプレス分塊してか
ら厚板圧延するという方法Ｃ以下、「インゴット法」と
いう）全採用せざるを得なかった。 しかしながら、従来めインゴット鋳造法ではｍ鋼の凝固
速度が遅いうえ、鋳型内に注入された溶鋼は鋳型表面側
から中心部に向って順次凝固するという過程をとるため
にマクロ的な成分偏析、あるい乞サク岑やギヤビグイ、
或いに沈澱品介在勿の大型化ｔｉけることができなか９
たＬりも、厚肉大型１＆の需要嫡大Ｌ伴って鋼Ｋその屓
のが犬型化すると、そ！偏析やザク果、或い幻介在物も
さらに犬きぐ々る傾向を示すので、ザク巣等を圧着する
のＣ５以Ｌの圧下イの硫間加工を欠くことができず、銅
ｉ仮製造コストの二昇をもたらすこととなり、」た、１
、Ｅ、Ｏ等の不純物を大幅に減少する技術が格段こ進す
したにイかかわらず製品鋼板＞ミクロ画部分性能の！−
なものをｌ難いという間鴇看も抱えていた。 そこで、インコ′／法午おする偏析やザク疵等の問題を
解決するために、鋼塊径吟対する鋼塊高さの化部１以下
しこして−力Ｑ性、凝固さぜた鋼塊（」ソ「１■１鋼塊
」と呼ぶ）全使用して極厚鋼板を製造する方法１試みら
れたが、Ｌ−鋼塊であって１逆Ｖ偏耳を皆無こすること
が困かであち、しかｔ柱状晶の発達が大きいので圧延時
にはどうしても３以上の川下比をとらざるを得ないので
あった。 ぞの１、このＬＨ１塊の製造にあたっては、溶鋼凝固ま
でに相当の時間を要するので、これを使用した極厚鋼板
の製造し二尺搦生産に向かす、しかも鋼噛＠蔀め偏析奮
避けることができないので歩留も決して良いものではな
かった。 そ−で斗だ、鋼板厚延時のスラしめ加熱は連続炉全使用
するのが普通であり、このため極端にスラブ厚が変ると
、均一加熱が困難となって川下に支障ケ来たす恐れを生
〜、例え上記のようなｔＨ鋼塊を使用しても１００ｍｍ
を越す製品厚さの場合には、この」うな点から、加熱の
前に分塊圧延を施す必要が生じ冬り、或いは連蝉炉をす
穎ないで別のバッチ式炉で鋼塊を加熱しケければならな
いという不都合を解消できないものであつた。 このようなことから．これらの弊害を無くすると吉Ｆざ
し友、鋳型中の溶鋼に鉄粉やフープ等の冷桐を添加した
り、注入前の溶鋼を半凝固状態に寸で冷却して鋳型へ注
入〜て健全崖鋼塊を得、との鋼塊か鴛極厚鋼板を製造す
るという方法も提案されたが、これらの方法では大型鋼
塊を得ることが困難である−、ｍ鋼に冷１を添加する方
法にあってＣ、添力臼の〜備、添加設備、冷２の安定し
た添１手段の開発等の点で製造コストが大幅にニＷする
Ｑか、添Ｕ／の酸化により非金属介在物が増加１たり、
均一成分の鋼塊を得離いという問題があり、土だ半凝固
状態で鋳込む方法にあっては注入ノズルの詰りＸ、？鋼
粘度が大なことから生ずる面火物剥離Ｃ起因した大型非
金属介在物欠陥の生成という問題金解決できず、いずれ
も極厚鋼板製造のために乞足できるものではなかった。 最近に至って、半凝固鋳込みの欠点を解消しようとして
、溶鋼流を不活性ガスで冷却して半凝固状態としてその
一土１込むという刃枠も試みられたが、この場合にＣ、
落下途中で溶専の冷却が十分になされるように溶高注入
菖さ全高くしなけれはならず、このためイ囲気による０
２やＮ２の富化やスプラッシュ増加による鋼塊肌の悪化
という問題が生じ、やはり高品質の鋼板を得るには不適
当なものであった。　　　　　　　　　　　本発明者は
、上述のような観点から、鋳片或いは鋼塊の内部欠陥を
極力少なくすれば圧下率を小とした低コスー圧延にとつ
でも商品質の厚肉！板を得ることができるとの立場に立
って、内部欠陥の無い鋳片或いは鋼塊を得て品質の良い
極厚鋼板を低コスーで製造すべく研究を行い、従来の鋳
造法では溶鋼凝固が表皮から内部に向って順次進行する
ので、凝固時に排出される不純物成分や合金成分が凝固
界面の溶鋼側に堆積し、流動して形成される鋳片の中心
偏析や鋼塊のゴース−ヲ完全に防止するのは不可能であ
るとの結論を得た上で、内部欠陥改善に比較的有効で、
従来の鋳造法とは多少凝固形態の異なった半凝固状態鋳
込みに注目し、その不都合点を解消すべくさらに研究を
重ねた結果、　　　　　　　　 （←）取鍋等の溶鋼容器から鋳型に向って流下する溶鋼
流に、液体窒素や液体アルゴン等の液化不活性ガスを噴
射すれば、鋳型に注入される溶鋼はすべて微細な液滴と
なるとともに、該液滴の表皮部は液化不活性ガスで冷却
されて凝固し、単なる不活性ガスを噴射する場合のよう
に溶鋼注入高さを高ぐ−なくても、表皮部のみが十分に
凝固−だ金／商を鋳型内に確実に堆積・結合せしめ得る
こと、 （１）この際に、溶綱注入７さを低くできるので、液滴
の、０２、Ｎ２富ヒがＬ正されて介在物の少ない良好な
鋼質をイることができるとともに、スフンッンユも減少
できて鋳肌傘木幅に改善することかでぺること． （ａ）この１うＶｌて鋳型内に堆積した微細な各液ン１
．比較的容易こ変形して、相Ｔに隙間を生ずることなく
結合するとともに、各筒内部の醇鋼ばもはや相ｊに移動
できないので、未凝固部の溶鋼の流動に１って発生する
ゴーストや中心偏析のない仙塊Ａ得られること、　 （１）　このｌうに、凝固人皮によって各部の内部の溶
鋼は互に零全に１隔絶されているので、従来の鋼塊や連
続鋳造鋳片ｅこみらノ］−るような、凝固途中での溶鋼
の流動によって起る介在物の凝集肥大化も全く起らず５
大型介在物が著（〈少なくなること、（ｅ）−述のよう
に製造した鋳塊にはゴースト等の欠陥が全く無いため、
鋼板としての十分な機械的性質を得るための圧Ｔ１は極
めて少量で良く、圧下比で１．３以上あれば満足できる
鋼板が得られること、 以±（ａ）〜（ｅ）に示す如き知見を得るに至ったので
ある。 この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、
溶鋼容器から流下する溶鋼流を、液化率活性ガスの噴射
によって粒径３ｎｍ以下の細粒に液滴化するとそもに、
鋳型内［落子する丑での間こ表面のみが凝固し内部は未
凝固のま捷の不完全Ｃ固状態となるようにこれを冷却し
、この状態の金弧部を鋳型内に集積し凝固させて厚みが
製品板厚の１．３倍以上の鋳塊とした後、これに圧下比
；１．３以上で熱間鍛造又は熱間圧延を施すことに１す
、良質の厚肉鋼板をコスト安〈製造することに特徴を有
するものである。 要するに、この発明は、偏析やザク巣等の欠陥がほとん
ど存在せず、厚さの薄い鋳塊を製造し、これをわずかの
圧下比で熱間鍛造又は熱間圧延して鋼板を製造すること
により、鋼板、特に極厚鋼板の製造コストを大幅に低減
したものである。 なお、この発明の方法に使用する液化不活性ガスと←、
液体窒素や液体アルボッ等．要するに溶Ｙと接尾！ても
不都合を生じないガスを液化したものであればどのよう
なものでも良く、また鋳塊とはいわゆ不インゴツ−ｉ造
法で得た鋼塊はもちろん、連続鋳造法でイられる鋳片茫
む含むものである。 この発明の方法Ｃ＝いて液滴の粒径を３ｍｍ以下と定め
たのは、粒径が３ｍｍを越えると、各々の粒滴内に凝固
収縮孔ができる二うになるとともに、凝固率が大きい場
合には粒滴表面９−内殻も強くなって雪−ルド内での変
彎が十分起らず、枝棒間の空隙や１塊段階では微油すな
孔として残存することとなるからである。も？とも、こ
れはその後の加圧により０滅するが、督の場合、従来の
マク目的な成分偏見などの欠陥を有する鋳塊と同じよう
な加圧力全必要とすることとなる。その上、湾部の抜熱
効率も悪くなることから、表面が凝固するまでに長い電
工距離全必要とし、実用）ロセスとして設備上不可能と
なる。 生成する液滴の粒径は、噴霧する液化不活性ガスの種類
、その流速、噴射角度、流下する溶鋼流の径をはじめと
する多ぐの因子に依存するので、所望の液滴粒径を生ず
る噴射条件を実験的に決定すれば良い。　　　 生成しだ液滴は、液化不活性ガスの気化潜熱Ｔより、液
滴イと同時に表面から抜熱され、冷却凝固を開始する。 また、その後の鋳型中への落下の途中でも、気化した不
活性ガスが周囲雰囲気温度の上昇を抑制し、抜熱効率を
良くして、対流、輻射伝熱による冷却を行う。従って、
特に冷却手段を設けなくても粒滴は表面のみが凝固した
不完全凝固状態になるが、鋳型内への落下中に金属筒に
所望の凝固率が容易に得られるように、落下帯域すなわ
ち冷却帯に冷却手段を別に設けることもできる。 さらに、この発明の方法において、製造する鋳塊の厚さ
を、鍛造又は圧延後の板厚の１．３倍以上どしたのは、
これが１．３倍未満となると、製品にするまでの圧下比
を１．３以上とすることができず。 どうしても避けることのできない鋳塊中のザク疵が完全
に圧着されなくなるからであり、好ましくはその値を１
．３〜５倍、実用的には１．３〜４倍程度が良い。 つぎに、図面を参照しながらこの発明の方法をより詳細
に説明する。 第１図は、この発明の厚肉鋼板の製造工程で使用する鋳
塊製造装部の１例を示す概略構成図である。図において
、然鋼は取鍋１からタンディツシュ２を通り鋳型３に鋳
込捷れるが、タンディツシュ２の下には溶鋼を液滴化す
るためのノズル４が設置されており、このノズルには外
部より液化不活性ガス５が圧送され、タンディツシュ２
からの注入溶鋼流に噴射さノる。液化不活性ガスによっ
て微細な液滴となった溶鋼はさらに液化不活性ガス等に
」って冷却され、鋳型３内に落下するまでの間に各液滴
の表皮部は凝固し、半凝固状態で鋳型２内に堆積し、緻
密に結合させられる。そして。 この場合の鋼塊の高さは、製品となる板の厚みの１．３
倍以上あれば良いのである。なお、６は鋳込中の雰囲気
を無酸化状態にするためのチャンバーである。 このようにして製造された鋼塊は、鋼塊高さが板厚寸法
にまでなるように、圧下比１．３以上で圧延されて鋼板
にされるのである。 ついで、この発明を実施例により具体的に説明する。 実施例 まず、第１表に示される成分組成の溶鋼を７０トン転炉
にて溶製した。 この溶鋼を、第１図に示した装置を使用して鋳型に注入
して長辺：２９００ｘ短辺：２０００ｘ高さ：４００の
寸法の１６トン鋼塊を製造した。このとき、タンディツ
シュから鋳型への注入は、第１図のよう［２本のノズル
を用いて行りたが、各ノズルからの注入速度は平均で各
１、ｌｔ／ｘｉｎであった。そして、液化不活性ガスと
しては液体窒素全使用し、ＳＵＳｉ０４製の０．１８ｍ
ｍのスリットを有し、内径９０ｍｍの梁状ノズルから２
０°の角度で溶鋼流に噴射した。このときの液体窒素の
噴射量は環状ノズル１個当り１０ｍ５／ｍｉｎであり、
生成される液滴の平均粒径ば０．２ｍｍで、最大粒径が
２．５ｍｍであった。 捷た。使［シた鋳型は、外側が鋳鉄製で、内側に耐熱ボ
ードをライニングして徐冷するようにしたものであった
。 これとは別に、前記第１表に示す組成の溶鋼を使って、
従来の造塊法にて３２トン鋼塊をも製造した。この鋼塊
寸法辷し長辺：２０００ｘ短辺：８００×高さ：２９０
０であった。 このようにして製造した鋼塊のうち、本発明方法に従っ
て得られたものには、そのまま通常の厚板圧延を施して
板厚：２００ｍｍの極厚鋼板とし。 又、従来法で製造した鋼塊は、ます分塊圧延にて４００
ｍｍの厚みにまで圧延した後、通常の厚板圧延にて、板
厚：２００ｍｍの鋼板とした。 得られた両鋼板について超音波検査を行ったところ、第
２表に示されるような結果が得られた。 第２表に示される結果からも、従来法で製造した鋼板に
は多くの超音波欠陥が見られるが、本発明の方法で製造
した鋼板には全く欠陥が見られないということが明らか
である。 上述のように、この発明によれば、ＬＨ鋼塊よりもザク
疵や偏析が少なく、柱状晶の発達も少ない、そして鋳込
時に溶鋼の攪拌がほとんどないので大型化した介在物も
存在しない鋳塊を得る過程をたどるので、圧下比１．３
程度で良好な品質の厚鋼板を製造することができ、圧延
に供する鋳鬼厚さが薄くなることから、分塊工程やバッ
チ炉加熱の工程を採用する必要もなくなシ、鋼板製造コ
ストをも格段に低減し！るなと、工業上有用な効果がも
たらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で使用する鋳塊製造装置の１例を
示す概略構成図でらる。 図面において。 １・・・取鍋、　　　　　　　２・・・タンディツシュ
、３・・・鋳型、　　　　　　　４・・・ノズル、５・
・・液化不活性ガス、６・・・チャンバー。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　富田和夫ほか１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶鋼容器から流下する溶鋼流を、液化不活性ガスの噴射
   によって粒径３陥以下の細粒に液晶Ｊ化するとともに、
   鋳型内に落下するまでの間に表面のみが凝固し内部は未
   凝固のままの不完全凝固状態となるようにこれを冷却し
   、この状態の金属筒を鋳型内に集積し凝固させて厚みが
   製品板厚の１．３倍以上の鋳塊とした後、これに熱間鍛
   造又は熱間圧延を施すことを特徴とする厚肉鋼板の製造
   法。