JPS5997747A - 連続鋳造法による超薄手スラブの製造方法 - 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】 本発明は厚さ２０〜５０ｗａ＊の超薄手スラブを連続鋳
造プロセスを通じて製造する方法に関するものである。

従来、うす板を得る（＃′ｉ厚み２００〜３００ｗｐｎ
の云わゆるスラブを分塊工程、或いは連続鋳造にょシ製
造し、これを圧延工程において所定肉厚・に薄くする方
法がとられている。

また、最近では連続鋳造と圧延工程を直結してスラブの
直送圧延によシ薄板をチ夫る云わゆる直結プロセスが実
用化されておシ、工程の単純化省エネルギー化に威力を
発揮している。これらのプロセスに・おいては工程直結
化の為、連続鋳造ゾロセスにおいて無欠陥鋳片の製造が
不可欠であり、特に中心偏析及びセンターポロシティ防
止の為の鋳片の凝固完了点近傍における未凝固圧延若し
くは軽圧下技術の採用が推奨されている。しかしながら
発表された報告によれば連続鋳造プロセスにおける鋳片
の未凝固圧延若しくは軽圧下を実施した場合の鋳片断面
縮少率はせいぜい２（ｌ程度又はそれ以下であシ、云わ
ゆる薄板を得るには連続鋳造プロセスに続く大規模の圧
延設備が必要である。この様な圧延工程は一般に粗圧延
工程及び仕上げ圧延工程の２段階に分けて行なわれる。

粗圧延工程において２００〜３００ｍ厚のスラブは、再
加熱された後又は、連続鋳造プロセスよシ返送されて、
２０〜５０＋＋＋ｍ厚の・云わゆる中板に圧延され、仕
上は圧延工程において、所要の最終板厚、すなわち薄板
に加工される。ここで仕上げ圧延工程における加工には
単に物の形を作るだけでなく、加工による鍛練、強化及
び仕上げの意味があシ、一般に６〜１２の圧延比が必要
とされる為うす板製造の必須工程と云えるが、粗圧延工
程は仕上げ圧延工程の前段階としての単なる一加工の意
味合いが強く、一方では莫大な設備費を要するが故にか
ねてよシ該工程省略の要求が強かった。本要求に対し従
来よシ、ベルト方式、ツインドラム方式他の云わゆる同
期式連鋳機に関する多くの提案が成されて来たがいまだ
実用に到っていないのが現状である。一方ζ従来の水冷
鋳型を用いる、すなわち非同期式の連鋳機において該所
要の板厚スラブを鋳造することは成品サイズのうえで注
湯技術に限界が有シネ可能とされていた。

本発明は薄板製造プロセスにおける粗圧延工程の省略を
可能とし、かつ該薄板の品質を損うことの無い均質で無
欠陥の厚さ２０〜５０ｍの超薄手スラブを水冷鋳型を用
いる連続鋳造プロセスにおいて製造する方法及び装置を
提案するものである。

以下、図に基づいて本グロセスの詳細を説明する。

まず、第１図、第２図によ多連続鋳造プロセスにおける
鋳片凝固過程の概要について説明する。

第１図において、水冷鋳型１に容器５よシ注入された溶
鋼７は鋳型に接し急激に冷却され多数の結晶粒を生じて
極めて微細な結晶の層となる。これはチル層と呼ばれる
。これに続いた内部ではチル層の微細結晶を核として鋳
型の面に垂直の方向に結晶（デンドライト）が成長する
が、成長方向の内部はまだ溶鋼であるから成長は容易で
あシ長大な柱状晶に成長する。更に内部では次第に冷却
が緩やかになるので、溶鋼の処々に結晶核が発生して自
由晶又は等軸晶と呼ばれる粒状組織を示す。

凝固は図示のＡ点で終了し、メニスカスよシＡまでの距
離ＬＯを一般に未凝固長と呼ぶ。凝固完了点Ａ近傍の溶
鋼は成分偏析の著しい濃化溶鋼であシ中心偏析及びセン
ターポロシティ等の釣片欠陥の原因となることは前述の
通シである。第２図は凝固組・織の拡大モデル図である
。固相率１００％の地点な固相線、０％の地点を液相線
と呼び表面から固相線速の凝固厚がシェル厚Ｓである。

固相線、液相線の各温度ＴＢ　＃　ＴＬが鋼種成分にょ
シ決定されることは良く知られている。

本発明による超薄手スジ、ブの製造は上記の連続鋳造プ
ロセスの鋳片凝固過程において第３図に示す如く、以下
の態様において実施される。

すなわち、水冷鋳型１を用いる連続鋳造法にょシ鋳造さ
れた厚さＤ咽、凝固シェル厚Ｓ＋ｏ＋の未凝固鋳片３を
一段又は多段の押し付は引き抜きロール装置２によシス
クイズし厚さＴ＝２０〜５０ｍの超薄手スラブ３′を製
造する。□ここにスクイズ時のシェル厚Ｓは成品品質の
向上及びスクイズ反力の軽減の為Ｔ＜、２ＸＳ、かつ厚
さ３０ｍｍ以下に規制するものとする。

以下本発明の特徴について詳述する。

まず、最も重要な点は、本発明にょシ製造される成品の
品質が鋳片表面近傍の厚さ３ｏ−以下の凝固シェルから
製造されることにょシ、大幅な向上が期待できる点であ
る。すなわち連鋳片の凝固組織は第１図及び第２図で説
明した様に最表面よシ約５ｍはチル層と呼ばれる微細な
結晶の層であシ、それに続く柱状晶部も表面よシ約３０
＋ｍｎｉではテンドライトの直角断面が単純な十字形の
形をした微細組織であシアンドライドの二次アームの間
隔（アームスイージング）が狭い。これは鋳片表面近傍
においては、凝固シェル内の温度勾配力を大きぐ凝固速
度が速い為であ名。また、鋳片表面よシ距離が大きくな
るとアンドライトは粗くなシ、７　　Ａ　Ｘ　”ｅ−シ
ンクは大となる。この様なデンドライトの形は凝固時の
ミクロ偏析が観察されたものであシ、ミ・クロ偏析は圧
延鋼材の帯状組織の原因となる。ここでミクロ偏析の間
隔は狭い方が、すなわちアームスベーシングは小さい方
が仕上げ圧延の為の加熱時の拡散による均質化に有利で
あシ、従って成品の品質上、デンドライト組織は細い方
が望ましい。一般にこの様なミクロ偏析は圧延時に解消
若しくは軽減するのでアシ、本発明の　　１様に粗圧延
工程を省略する目的の成品にとって品質の均質性は最も
重要なものであシ、シェル厚を３０ｍ以下に規制し、微
細結晶組織の成品とすることが重要である。

一方、未凝固鋳片の過度の形成、すなわちスクイズによ
シ鋳片凝固界面に有害な内部割れが発生することが知ら
れている。しかしながら、本発明において特定した範囲
、すなわちシェル厚が３０閣以下の薄肉シェルにおいて
はスクイズによる内部割れの発生が軽微である、換言す
れば内部割れ発生の限界歪が高いことがわかった。これ
は薄肉シェルの範囲においてはシェルの成長速度が速く
、かつ凝固組織が微細であること及び、後述のシェル脆
化領域の厚みが薄いことの効果であシ、本発明の鋳片ス
クイズにとって有利である。更に第４図のスクイズ部詳
細に示す如くスクイズの前段で発生する引張歪による内
部割れは、スクイズ後段において凝固シェル界面近傍の
脆化域を押圧し、伸展形成すれば、十分改善され製造さ
れる成品の品質を損うことはない。すなわち、連続鋳造
片においてスクイズ他の原因によシ発生した内部割れを
詳細に観察した結果によれば〜内部割れは凝固界面にお
ける引張歪によ）デンドライトが口を開き内部に濃化溶
鋼を吸引した結果の偏析であって、第２図に示す固相線
と液相線の中間の云わゆるマツシーゾーンからシェルの
固相線近傍の脆化域、すなわちシェルの延性消失温度Ｔ
ｉＤで定義される地点に迄わたって発生しており、それ
以上、すなわちシェルの延性域には侵入していない。従
って鋳片のスクイズに当って該脆化域範囲迄を伸展形成
する様両面のシェルを押圧することによシ偏析が分散さ
れ内部割れが改善される。また、該抑圧によシ鋳片表面
のオシレーションマークが押しつぶされる為表面割れ等
の鋳片表面欠陥が軽減される。本発明において製造され
る成品厚をＴ（２Ｘ８と示したのは上記理由に依るもの
であって内部割れ改善に必要なシェル抑圧量をαで表せ
ば製造される成品厚はＴ＝２Ｘ（Ｓ−α）として示され
る。

上記の脆化域は液相線温度から１２００℃の範囲で主に
液相の関与する脆化領域であって、■領域の脆化として
知られている。また、該脆化領域を規定する延性消失温
度Ｔｔｒｉについては、鋼種成分毎の値が種々の実験の
結果として報告されている。

従ってシェル内部の温度分布を差分法等の公知の方法で
知ることにより該脆化域の厚みｓＺＤを求めることがで
きるから必要シェル抑圧量αはα′２ｓ２Ｄとして決定
することができる。例えば普通炭素鋼における本発明の
範囲、すなわちシェル厚が３゜■以下の薄肉シェルにお
いては前述の如く冷却速度が速くシェル内の温度勾配が
急である為αは約５■以下の薄さであシ、内部割れの割
れ長さが短く軽微である。尚該温度ＴＺＤは鋼種成分、
特にＣ１Ｐ　ｅ　Ｓ　、　Ｍｎに大きく左右されること
、及び該厚さｓｚｎは、上記のＴＺＤのみならずシェル
厚Ｓ及びシェル内温度分布によシ変化することに注意す
べきである。

一方、凝固シェル厚Ｓは一般に凝固係数ｋを用いてＳ＝
に７／Ｘ−によシ求まるにこにで、は鋳造速Ｃ 度、ｌはメニスカスよシの距離である。以上にょシ計画
された鋳片厚Ｄ１成品厚Ｔ１鋳造速度ｖＣに対し第３図
に示す本プロセスの基本設計値Ｌ（メニスカスよシスク
イズルール迄の距離）他を決定することができる。

また、本プロセスの鋳片スクイズにおいて必要なロール
押付力は主として未凝固鋳片を押圧することによる溶鋼
静圧に抗する反力、鋳片短辺シェルを押圧形成する反力
、及びシェル脆化域を押圧によシ伸展形成する為の反力
である。ここで溶鋼静圧による反力はスクイズ位置りが
従来の連鋳機のヘッドに対し十分小さく設定できる為小
である。

また短辺形成の為の反力も後述する様に鋳片断面形状を
彎曲形とすることによシ小である。更に、これらの中で
最大であるシェル脆化域の押圧反力に関しても、脆化域
における材料の抗張力は著しく小さけことによシ、従来
の圧延工程における云わゆる中実体を圧延する場合に比
べて非常に小さなもので良く有利である。逆にシェルの
伸展形成を脆化域を超えて延性域に造反はす場合、すな
わち過大な押・圧形成を行う場合は必要ロール押付力は
膨大なものとなり押付は引き抜きロール装置の設備費が
上昇し好ましくない。すなわち本発明方法における最大
厚であるＴ＝５０ｍ厚の成品を製造する場合においても
、上記の小さな押付ロール反力とする為の適正シェル厚
Ｓは前述の説明よシｓ／＝　吾十α中３０＃となる。以
上の如く本プロセスにおけるロール押付力を必要最小限
とする為にも、本発明方法においてシェル厚を３０ｍｍ
以下に規制するものである。次に、押付は引き抜き四−
ル装置２を多段に配置することの効果について述べる。

まず、前述の如く本プロセスにおいては成品厚Ｔは、凝
固シェル厚Ｓ１従ってスクイズ位置りによって規定され
るので、該−装置を多段に配置する。

すなわち、スクイズ位置を変更可能とすることによシ鋳
造速度ｖｃを変更することなく従って生産性を低下さす
ことなく、かつ、成品厚を調節する為の別途の圧延設備
を必要とすることなく種々の厚みの成品の製造が可能と
なる。一方、計画された鋳片厚Ｄ１成品厚Ｔにおいて、
スクイズ量＝　Ｄ　−・ｈが結果として過大となシ、シ
ェルの抑圧によっても内部割れの改善が十分で無い場合
は、押付は引き抜きロール装置を多段に配置して、鋳片
スクイズが漸次性なわれる様スクイズ量を分散させるこ
とにより前記の問題は解決される。

更に本プロセスにおいて製造される成品においては、第
１図に示す未凝固長Ｌｏに比べて十分以前に第２図に示
すスクイズ位置りにおいて、強ｉｌ的に凝固が完了し、
かつ両面のシェルフ５工抑圧され、圧着されるから前述
の溶鋼の濃化成分偏析カニ軽度でチシ中心偏析そしてセ
ンタポロシティの鋳片欠陥が防止される。例えば水冷鋳
型による厚さ１）＝９９ｍｍの鋳片においてもシェル厚
３０ＩＩＩＩ＋１以下の位置における未凝固溶鋼厚みは
３０ｍｍを超えておシ十分の溶鋼流動によって溶鋼の濃
化、成分偏析が防止される。

次に第５図によυ本発明の実施例装置について説明する
。

水冷鋳型１に容器５によシ溶鋼７が注入されここで、所
定の外形寸法に凝固シェル４の形成カニ始まる。厚さＤ
の鋳片３は鋳型振動装置６によシ焼付きを防止されつつ
鋳型１よシ引抜かれ凝固シェル厚Ｓの位置で、鋳型１の
下方に配置された一段又は多段の押し付は引き抜きロー
ル装置２によυスクイズされ厚さＴの成品３１にされる
。鋳型１と押し利は引き抜きロール装置２の間は２次冷
却帯であシ、凝固シェル厚がスクイズ位置において所要
の厚さＳに達する様水冷鋳型１に引き続いて更に外部冷
却水によシ凝固が促進される。２次冷却帯には鋳片バル
ジングによる内部割れ及びブレークアウトを防止する為
適切に計画された鋳片、案内用のサポート装置１０が設
置される。この様にして得られた成品はそのまま巻取機
８でコイルとして巻取られるか、又は！断機９で所定の
長さに切断される。スクイズ前の鋳片３の断面図を第６
図（ａ）に、スクイズ後の成品３’＋７）断面図を第６
図（ｂ）に示す。ここで両端が彎曲形の鋳型１１を用い
て連続鋳造すること、によシスクイズ前の鋳片３の両端
を第６図（ａ）に示す様にある曲率ｒを有する彎曲形と
し両端の短辺シェルが抑圧形成され易く、しておけはス
クイズ時の負荷反力を軽減でき有利である。

更に第７図に示す様に長辺の形状もアーチ形とすれば、
スクイズ時に長辺側シェルに矢印方向の圧縮力が働き両
端部のたて割れが防止される効果がある。

また、前述した様にスクイズ量＝Ｄ−Ｔが過大で内部割
れの発生が懸念される場合には押伺は引抜きロール装置
２を多段に配置してスクイズ量を分散し鋳片欠、陥を防
止するが、前記鋳片サポート装置１０において未凝固鋳
片３を絞シ込み鋳片厚りが漸次縮少される様に成せば、
該押付は引き抜きロール必要段数・を減することができ
る。更に製造される成品の厚みＴのＰｆ＋要精度及び品
質を確保する為には一段又は多段に設けられた押付は引
き抜きロール装置のうち少くとも一段においてダージコ
ントロールを行うこと、及び凝固シェル厚Ｓがスクイズ
位置において所定の厚みと橙る様二次冷却帯の冷却強度
と鋳造速度を自動制御することが望ましい。何となれば
、一般に連続鋳造の操業条件、例えば鋳造速度ｖｃ又、
二次冷却帯の冷却強度等は種々の理由によシ若干の変動
が避けられないものであシ結果としてスクイズ位置にお
けるシェル厚Ｓが変動する。まず、ＳがΔＳだけ垢大し
た場合を考えると成品厚Ｔを一定とする為には前述のシ
ェル抑圧量は、両面のシェルについて、２ΔＳ増加し、
スクイズロール反カが増大するので、上記のゲージコン
トロールを有しない場合は結果的に成品厚Ｔの変動を避
は得ない。尚押付は引き抜きロールの下方に独立して軽
圧下スタンドを設けて上記のｒ−シコントロール機能を
付与しても良い。

またＳがΔＳ減少した場合は、同様に前述のシェル抑圧
量αが不足するので、成品品質確保の為には、二次冷却
強化若しくは鋳造速度ダウン等のアクションによシ所定
のシェル厚となる様自動制御する必要がある。

以上の如く、本発明によれば連続鋳造設備内で厚さ２０
〜５０ｍｍの超薄手スラブを製造することができるので
、薄板製造プロセスにおいて粗圧延工程の省略が可能で
あシ省エネルギー、省設備の効果が大きい。特に本発明
によシ得られた成品は均質で微細結晶組織である厚さ３
０ｍｍ以下の凝固シェルよシ製造されるので均質性に優
れておシ、かつ、中心偏析、センターポロシティ及び表
面割れ、内部割れといった鋳片品質面においても従来の
連鋳スラブ材に比べて優れている。またシェル厚の薄い
未凝固鋳片のスクイズ及び脆化領域の凝固シェルの抑圧
によシ薄手スラブを得るものであシロール押付力は非常
に小さなもので良く莫大な圧下装置を必要としないから
設備コストを低減できる。

また鋳片の二次冷却強化は、極めて短かくて良いから機
長の大巾な短縮が可能であ）従来の連鋳プロセスの様に
生産性の向上、すなわち鋳造速度のアップに伴って機長
が長くなると云った難点が無く、また使用する２次冷却
水量も小量で良いから設備コスト及びランニングコスト
を大幅に低減することができる。

更に本発明の設備を、第５図に示す様に垂直曲げ矯正型
の配置として設備高さを低くする場合にも曲げ及び矯正
部１１．１２では鋳片はすでにスクイズされておシ、従
来の連鋳ノロセスの様に未凝固鋳片の曲げ矯正に伴う内
部割れの問題を生じないので、大幅に機高を低くするこ
とが可能であシ、設備コスト低減の効果は更に増す等の
多大な効果を得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は連鋳プロセスにおける鋳片凝固過程の
説明図、第３図は本発明のプロセスの説明図、第４図は
鋳片スクイズ部の詳細説明図、第５図は本発明の装置例
を示す説明図、第６図（ａ）。 （ｂ）は鋳片断面形状を示す説明図、第７図は鋳片断面
形状の他の実施例７扮す、説明図である。 １：水冷鋳型、　　　　　２：ロール、３：釣片、　　
　　　　　４：凝固シェル、５：容器、　　　　　　　
６：銃型振動装置、７：溶鋼、　　　　　　８：巻取機
、 ９：切断機、　　　　　　１０：サポート装置、１１：
鋳片曲げ部、　　１２：鋳片矯正部。 第１　＋’ｊ１ ２：°す３図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水冷鋳型を用いる連続鋳造法にょシ鋳造された厚さＤＩ
   ＩＩＩＩ＋の鋳片を凝固シェル厚Ｓが３０ｍ以下の位置
   において鋳型下方に設置された一段又は多段の押し付は
   引き抜きロール装置にょシ厚さＴ＜２ｘｓとなる様スク
   イズし、Ｔ＝２０〜５０ｍ＋の超薄手スラブとすること
   を特徴とする連続鋳造法による超薄手スラブの製造方法
   。