JPS60227954A - リムド鋼の連続鋳造方法 - 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】

〈産業上の利用分野〉 本発明は表層部性状の優れたリムド鋼鋳片を安定して得
るところの連続鋳造方法に係るものであるＯ 〈発明の技術的背景とその問題点〉 リムド鋼は凝固時に発生するＣＯガスによって溶鋼が流
動し凝固界面を洗浄する、いわゆるリミングアクション
によって清浄な表層が得られるため、ブリキや亜鉛メッ
キ鋼板その他の表面処理用鋼板などに多く使用されてき
た。 近年、溶鋼を圧延素材とするプロセスに連続鋳造法が採
用され、その経済的効果が大きいため広く普及してきた
。連続鋳造では溶鋼単位体積当シの凝固界面積が大きく
、かつ注入速度が比較的大きいためリムド鋼の連続鋳造
はインゴット法に比して鋳造中のＣＯ光発生急激となシ
、鋳型内溶鋼の湿田、突沸などの危険がある。従って、
連続鋳造法ではキルド鋼や擬似リムド鋼が鋳造され、リ
ムド鋼の特性を必要とするものについてはリムド鋼をイ
ンク９ツト法で製造している。 リムド鋼を連続調進法で製造できれば、その経済的利益
が非常に大きいため広く研究が行なわれており、さまざ
まな手段が提案されている。前記ＣＯ気泡発生による溶
鋼の浴出や突沸を防ぐため、ＣＯ気泡発生を抑制すべく
、［Ｃ）％に応じた安全な［ｔｒｅｅｏ］％とする脱酸
調整が行なわれるのは広く知られているところである。 前記脱酸調整の際、脱酸度が強すぎると鋳片のソリッド
スキンは薄くなり、鋳片表面に管状気泡が露出し、圧延
時気泡内部が酸化され、製品表面に線状疵として残る。 鋳片において管状気泡が露出していなくても、加熱、圧
延時に表面が酸化剥離するいわゆるスケールオフによっ
て、管状気泡が露出してしまう場合も同様に線状疵とな
る。脱酸度が弱い場合は、前述の作業上の危険がある上
にソリッドスキン内に針状気泡が生じて、これまた製品
品質上問題となる。 良好な製品品質を得るには、充分な厚さの健全ソリッド
スキンを有する鋳片を鋳造する必要があるが、脱Ｍ言周
整のみでは雉かしい。 このような技術的課題の多いリムド鋼の連続鋳造を効果
的に実施する手段の１つとして、特公昭５６−４１３５
０号公報によって開示された技術手段がある。これは、
〔Ｃ〕チＸ（ｆｒｓｅｏ、）チの範囲を規定し、ソリッ
ドスキンが５咽以上の厚さとなるまで１ｍ／７；■以上
の速度で鋳型的溶鋼を電磁撹拌することを要旨とするも
のである。 ところで前記技術手段による操業の結果、該手段には、
若干の技術的課題のあることが判明した。 即ち、前述の如き１ｍ／（８）以上の速度を生せしめる
ための電磁攪拌装置は設備費が嵩むことと、保守整備の
負担が大きく、さらに過大な電磁力によって鋳型壁に歪
が生じ易く、鋳型寿命が短かいことであり、このため鋳
型壁ヲ薄くシてより少ない電磁力で攪拌する試みもある
が、やはり鋳型寿命が短かく、充分な経済効果は得られ
なかった。 特開昭５９−１９０６０号公報は前記技術手段の改善研
究の結果、〔Ｃ）％と［ｆｒｅｅＯ］％を適切な範囲に
調整することによって、より少ない攪拌速度でリムド鋼
の安定した連続鋳造が実施できる方法を示している。し
かしながら、この方法においても、電磁攪拌装置が必要
で、その経済的負担は大きく、よシ一層の改善が望まれ
ていた。 〈発明の目的〉 本発明は電磁攪拌によることなく健全なソリッドスキン
を有するリムド鋼を連続鋳造によって安定して製造し得
る方法を提供するものである。 〈発明の構成〉 本発明の要旨はリムド鋼の連続鋳造方法において、鋳造
鋳型を抜熱率の異なる少なくとも上下２以上の構成を有
するものとし、上部構成が、メニスカスから、凝固殻が
鋳造中から圧延開始までに生成される、スケール厚みに
相当する厚みに達するまでの範囲において、下記式で示
す平均凝固速度係数ｋが１４　ＷＭ／ｍ１ｎ’以下とな
るような抜熱率を備え、下部の構成が、それより高い抜
熱率を有するものとし、ついでＣ含有量〔Ｃ″１％を０
．０２〜０．２５％とし、該〔Ｃ）％と自由酸素

〔０〕
係との相乗積が０．０００３〜０．００２３の範囲とな
るように精錬した溶鋼を連続鋳造することを特徴とする
リムド鋼の連続鋳造方法にある。 ｋ＝ｘ／β　・・・・・・・・・・・・・・（１）ｋ：
平均凝固速度係数（門／ｍ　１　ｎ″）Ｘ：凝固殻厚み
（８） Ｔ：凝固殻厚みＸに達するまでの時間（ｍｌ　ｎ　）次
に本発明の詳細な説明する。 リムド鋼が凝固する際、凝固界面には、溶質成分である
［Ｃ）、［０）が濃化し、〔Ｃ〕＋

〔０〕→ｃｏとなる
反応によりＣＯ気泡を生ずる。このＣＯ気泡は、成長し
、ある大きさ以上になると界面よシ離脱し浮上する。し
かしＣＯの発生速度がおそく、気泡の成長が凝固界面の
進行と同じかおそくなると、気泡は管状あるいは粒状と
なって凝固層に閉じこめられることになる。 健全なソリッドスキンを得るためには、前記ＣＯ気泡が
凝固の進行で凝固殻に閉じこめられる以前において、分
離浮上する大きさに成長させることが必要であり、凝固
速度をおそくして気泡が分離浮上する大きさに成長する
時間的余裕を与えることによって、健全なソリッドスキ
ンが得られる。 本発明においては前記表層部に成長する凝固殻の平均凝
固速度を後述するように平均凝固速度係数で表わした。 該平均凝固速度係数と〔Ｃ〕含有量、自由酸素含有量と
それらの関係および成品疵との対応について説明する。 一般にメニスカスからある凝固殻厚みになるまでの時間
ｔ　（ｍｉｎ）とその凝固厚みｘ（咽’）との間には、
次の１２）式、（３）式に示す関係がある。 ｘ　＝　ｋ’　（ｉ　・・・・・・・・・（２）ｋ′＝
ｘ／Ｉ″ｔ　・・・・・・・・・（３）このに’　ｍｍ
／ｍ１　ｎ′Ａを凝固速度係数といい、凝固殻の成長を
示す一つの指標として用いた。 ｋ′はＸの絶対値とは無関係であるが、Ｘをあまシ厚い
値でに′をめると冷却条件の変動等に影響される恐れが
ある。又、本発明では鋳型内で成長する薄層の凝固厚の
範囲で用いることがらＸはｌ。 調以下の範囲でめることが好ましく、後述する鋳造中か
ら圧延開始までに生成されるスケール厚相当厚み以下の
範囲でめることでもよい。本発明においては該１０ｗ＋
１以下の範囲でめたに′を平均凝固速度係数にと定義し
用いた。 ｋ′は鋳型の抜熱率が大きい程大きくなる。抜熱率は、
鋳型の冷却水の流量、温度、鋳型の材質、構造などによ
って変化し、例えば、伝熱抵抗の大きい耐火物など全鋳
型内壁表面に溶射などによって貼付すると、抜熱率を低
下させることが出来る。 本発明において、ｆｆ１Ｊ造鋳型を抜熱率の異なる少な
くとも上下２以上の構成とする理由は以下の通りである
。凝固殻の凝固速度を遅くすることは気泡の分離浮上の
時間的余裕を与え、健全ソリッドスキンを得る有効な方
法であるが、一方で凝固殻の成長が運込ので、鋳型より
外に出る時に溶鋼静圧に起因する鋳片のバルジングやブ
レークアウトに耐えるだけの凝固厚みとするために、鋳
型長さを非常に長くするか鋳片引抜速度を下げる必要が
ある。鋳型長の大幅な増大は設備上、また鋳片引抜速度
の低下は生産性上不都合である。リムド鋼鋳片の管状気
泡起因の線状疵が出ないためには、鋳造中から圧延開始
まで酸化されて気泡が露出することのないだけの健全ソ
リッドスキン厚みが表面にあればよいので、必委最少限
の健全ソリッドスキン厚みの凝固殻が生成する間は凝固
速度を遅くして、気泡の残留を防止し、それ以降は凝固
速度を上げて、・々ルジングやブレークアウトに耐えら
れる凝固殻厚みにするという方法をとれば、必要健全ソ
リッドスキンを有した鋳片を、鋳造鋳型の延長を極力少
なくして鋳造出来ることになる。 第１図は上下抜熱率の異なる二構成からなる鋳型に鋳込
みが行なわれている状態を縦断面図をもって示したもの
である。■、ｒは上部鋳型内壁であり、２　、２’はセ
ラミックス、サーメット、低熱伝導度合金など、抜熱率
を低くする材質を溶射または爆着によって接着させた部
分を示す。３，３′は下部鋳型内壁で通常の鋳型材のＣ
ｕ合金部分を示す。４，４′は凝固殻を、５は鋳造溶鋼
を示す。６゜６’　、　７　、７’は水箱と導水路を有
するパックプレートを示す。８　、８’　、　９　、９
’は冷却水の導水路で、この水量の調整や鋳片引抜き速
度と２，２′で示す鋳型内壁の材質、厚みを変えると抜
熱率が変化する。また、この抜熱率と必要健全ソリッド
スキン厚みによってｔｌの値の必要長さを決める。ｔ２
１′ｉ上部鋳型下の凝固殻厚さ、経験的に得ているパル
ソングやブレークアウトに耐える凝固殻厚さ、下部鋳型
の抜熱率、鋳片引抜き速度によって決める。 第１図は吸熱率の異なる上下二つの鋳型の構成を示して
いるが、三つ以上に分割しても同じ目的を達成すること
が出来る。 次に上部構成が、メニスカスから凝固殻が鋳造中から圧
延開始までの間に生成されるスケール厚みに相当する厚
みに達する範囲において、低い抜熱率を備えていること
を条件とする理由は、リムド鋼鋳片の管状気泡に起因す
る線状疵は、鋳造中から圧延開始までに鋳片の表面が酸
化され、スケールオンされて、気泡内が酸化された場合
に発生し、管状気泡内が酸化されていなければ圧延で圧
着し疵とはならないので、鋳片表面に少なくともこのス
ケールオンされる以上の健全ソリッドスキ／を形成せし
めるためである。 第２図は鋳片Ｃ断面の表面の健全ソリッドスキン厚みと
、その鋳片を圧延した際の熱延板における気泡起因の線
状疵との関係を示したもので、鋳片気泡起因の線状疵を
発生させないためには、少なくとも２．５調以上の健全
ソリッドスキン厚みが必要である。安定して線状疵のな
い製品を製造するには、操業変動を考えて、５Ｗｒ！Ｒ
以上の健全ソリッドスキン確保条件で操業するのがよい
。 従って、本発明における鋳造中から圧延開始までの間に
生成するスケール厚みに相当する厚みとはおよそ２．５
　ｔｅａから５ｍ＋Ｒを言うものである。 次に本発明において〔Ｃ〕含有量を０．０２％超とする
理由は、０．０２％以下であると自由酸素含有量Ｃｏ）
　％を増加させても、前述のＣＯ反応がＣの拡散によっ
て律速され順調に行なわれず、凝固速度をかなシおそく
しても針状気泡がソリッドスキン内に残留するからであ
る。 次に（Ｃ）含有量を０．２５％以下に限足する理由は、
リミングアクションは（Ｃ）　％が、０．０６〜０．０
８チのときに最も順調に起るが、〔Ｃ′３チが高くなる
につれて、［０）％が低くなるため、初期のリミングア
クションが起りにくくなり特に〔Ｃ）％が０２５チ超で
は、凝固の進行に伴なう凝固界面前面へのＣ，Ｏの濃化
による突沸が生じやすくなり作業的にみて安全度が低く
なって好ましくないからである。 次に本発明において〔Ｃ）％と自由酸素含有量

〔０〕チ
の相乗積を０．０００３〜０．００２３以下とする理由
は次の通りである。リムド鋼の連続鋳造において、急激
な気泡発生を避け、健全なソリッドスキ／を生成させる
には脱酸度の適宜な調整が必要であることは前述の通シ
で、凝固殻の気泡が残留しないように凝固界面で発生し
たＣＯ気泡が凝固の進行で閉じこめられないで分離浮上
する大きさに成長させるには、ＣＯ発生のｒライビング
フォース（駆動力）の１つの指標であるＣ含有量と自由
酸素濃度の相乗積Ｘが特定の値以上であることが必要で
ある。凝固速度をおそくすると、前記特定値を低くする
ことが可能となる。 本発明者等杜、後述の実施例で述べる実験の結果から、
前述のＣ含有量　ＥＣ）％と自由酸素含有量

〔０〕チの
相乗積Ｘが０．０００３未満では、気泡が残留するが、
０．０００３以上となれば健全ソリッドスキンが可能で
あシ、また前記相乗積Ｘが、０．００２３を超えると突
沸などの危険な諸現東が生じて操業上危険性が高く採用
できないことを知った。 〈実施例〉 平均凝固速度係数ｋが３．５〜２３ｔｅｎ／ｍｌｎ″で
ある鋳型にＣＯ，０２〜０．２５　％　、　Ｍｎ　０．
０５〜０．４０チ、Ｓ１０．０２％以下、８０．０３０
％以下、Ｐｏ、０３５チ以下＋　［ｆｒｅｅｏ：］　５
０〜６２０　ｐｐｍ　＋相乗積Ｘは０．００２３以下の
溶鋼（タンディシュ測定値、ただしくｆｒｅｅＯ）はモ
ールド測定値）　ｆ　０．５〜１．４　ｍ／ｍｉｎの鋳
造速度で連続鋳造した。平均凝固速度係数ｋが２０＋ｓ
／ｍｉ−以下の場合は、長さ約４００晴で、サーメット
または耐火物の溶射またはＳＵＳの爆着をほどこし、抜
熱率を適当にかえた上部鋳型と、通常の凝固係数（ｋ　
＝　２３　ｍｍ／　ｍｉｎ″）の長さ約７００隅の下部
鋳型の組合せを使用した。 崎造明片の気泡分布を謔査し、箔片表層５ｍ内に残留気
泡の存在しない条件をめた。本実施例において（ｆｒｓ
ｅｏ）の測定は、酸素ノローグ（山川エレクトロナイト
社！棲Ｖ６−タイプ）を用いた。また凝固厚の平均凝固
速度係数には周知のサルファーを添加し鋳片のサルファ
シリ／トラとって、シェル厚を測定する方法によってめ
た。 第３図は〔Ｃ〕が０．０２％のとき、鋳片表層部に５胴
以上の健全ソリッドスキンが得られる［ｆｒｅｅＯ］チ
と平均凝固速度係数の関係を示したグラフで、縦軸は（
ｆｒｅｅＯ）　％Ｘ１０２を、横軸は平均凝固速度係数
ｋ　（ｍ／ｍｉｎ’）を示す。図において、Ｏ印は健全
ソリッドスキンが得られた場合を、・印は残留気泡があ
る場合を示す。また第３図において直線１２．１３．１
４は健全ソリッドスキンが得られるかどうかの限界線を
示し、次の関係にある。 直線１２　［ｆｒｅｅｏ：］　＝　０．０６％直線１３
に＝１２門／ｍｌ− 直線１４　［ｆｒｅｅＯ）　＝　０．０１５％なお直線
１１は、ｋ　＝　３．５　ｔｍｎ／ｍ１ｎ　を示し、実
験実施値の下限を示すものである。 従って、〔Ｃ〕が０．０２１では、直線１１　、１２　
。 １３．１４に囲まれる部分が健全ソリッドスキンが得ら
れる範囲となる。 第４図は〔Ｃ〕が０，０５チの場合の健全ソリッドスキ
ンが得られる［ｔｒｅｅＯ］　Ｑｂと平均凝固速度係数
ｋ　（冒／ｍｉｎ　）の関係を示すグラフで、図中直線
１１は第３図の直線１１と同じ下限を示す線で、直線１
６．１７は、次の関係を示す。 Ｗ　４５１６　ｋ　＝　１３　ａｒｍ／ｍｉｎ″直線１
７　（ｆｒｅｅｏ］　＝　０．０１４％直ｍ１５は［Ｃ
］＝０．０５％ニオはル〔Ｃ）　ｘ　［ｆｒｅｅＯ：］
＝０．００２３の上限の［ｆｒｅｅＯ］値を示す直線で
次の関係にある。〔ｔｒｅｅ　Ｏ）　＝　０．０４６　
％健全ソリッドスキンは直線１１．１５，１６゜１７で
囲まれた範囲で得ることが出来る。 第５図は〔Ｃ）％が０．１チの場合の健全ソリッドスキ
ンが得られる（ｆｒｅｅＯ）％と平均凝固速度係数ｋ（
ｔｍ／ｍｉｎ″）の関係を示すグラフである。図中の直
線１８．１９．２０は次の関係を示し、直線比１８．１
９．２０で囲まれる部分が、健全ソリッドスキンが得ら
れる範囲である。 直線１８　［ｆｒｅｅＯ）　＝　０．０２３％直線”　
ｋ　＝　１４ｍｍ／ｍｉｎ’ 直線２０　（ｆｒｅｅｏ）　＝　０．０１１％なお直ｆ
ｐ１１８は、〔Ｃ）が０１％ニオける［Ｃ〕。 ［ｆｒｅｅＯ］相乗棺の上限０．００２３に対応する値
を示す。 第６図は〔Ｃ）　％が０．２４８チの場合の健全ソリッ
ドスキンが得られる［ｆｒｅｅＯ］　％とｋ　（ｍ＊／
ｍｉｎ’　）　ノ関係を示すグラフである。図中の直１
１１２１　、２２゜２３は次の関係を示し、直線１１，
２１，２２．２３で囲まれる部分が健全ソリッドスキン
が得られる範囲である◇ 直線２１　（ｆｒｅｅｏ］％＝０．００９３％直線２２
　［ｆｒｅｅＯ１］％＝０．００５０％直線２３　ｋ　
＝　１４　ｍｍ／ｍｉｎ′Ａなお直線２１は（Ｃ）　＝
０．２４　ｓチにおける〔Ｃ〕。 （ｆｒｅｅｏ）の相乗積の上限０．００２３に対応する
値を示す。 第７図は本発明における健全ソリッドスキン層を形成す
るための限定域’Ｉ−Ｍ明する三次元グラフであって図
において、Ｘ軸２１は〔Ｃ）％×１０　を、ｙ軸２２は
［ｆｒｅｅＯ］　％　Ｘ　１０２を、２軸２３は平均凝
固速度係数ｋ　（ｍｒＲ／ｍｌｒ＋■）を示す。曲線２
８はに＝　３．５　、　（Ｃ）Ｘ［ｆｒｅｅＯ］＝０．
００２３．曲ａ２９はに＝１４　、〔Ｃ）Ｘ（ｆｒｅｅ
ｏ）　＝０．００２３．曲線３０はに＝示される限界Ｓ
ｔ−示す。 さらに、〔Ｃ）％Ｘ　ＩＱ２．　（ｆｒｅｅｏ）　％　
Ｘ　１０２＋平均凝固速度係数ｋｔｍｇ／ｍｉｎμの座
標表示をすると点Ａは（２，６，３，５）、点Ｂは（２
，１，５，３，５）、点Ｃは（２，１，５，１２）、点
Ｍは（３，８３３３，６，３，５ン２点Ｎは（３，８３
３３，６，１２，６１１１）、点りは（２，６，１２）
。 点Ｅは（５，４，６，３，５）　、点Ｆは（５，１，４
，３，５）。 点Ｇは（５，１，４，１３）、点Ｈは（５，４，６，１
３）。 点Ｉは（１０，０、２，３、３，５）　、点Ｊは（１０
，０、１，１，３，５）。 点には（１０，０、１，１、１４）　、点りは（１０，
０，２，３，１４）。 点Ｏは（２４，８、０，９３、３，５）　、点Ｐは（２
４，８、ｏｓ　、　３．５）点Ｑは（２４，８，０，５
，１４）、点Ｒは（２４，８、０，９３゜１４）を示す
。従って健全ソリッドスキンが得られる範囲は、点Ａ−
Ｒを包含′し、これらの点を結ぶ直線によって囲まれた
立体空間３２である。 換言するとこの立体空間以外の部分は、健全ソリッドス
キンが得られないか、或いは操業作業上危険を伴なうの
で該範囲は避けることが望ましい。 而して本発明の鋳造方法と比較法（本発明法と異なる範
囲において、凝固させたもの）との対比を第１表に示す
。 第１表における比較法１と本発明法８は成分。 鋳造速度は同じであるが、凝固速度係数ｋが異なるため
、比較法１では許容範囲外となり、気泡がソリッドスキ
ン内に残留した。比較法２〜７においても同様である。 く効　果〉 本発明の実施により電磁攪拌設備を設けることなく健全
なソリッドスキンを有するリムド鋼を連続鋳造によって
安定して製造することが可能となった。このため、リム
ド鋼が極めて経済的に與造できるように々った。

【図面の簡単な説明】 第１図は上下抜熱率の異なる二構成からなる鋳型に溶争
の鋳込が行なわれている状態を示す縦断面図、第２図は
鋳片の健全ソリッドスキン厚みとその鋳片を圧延した際
の熱延板表面の鋳片気泡起因線状疵との関係を示す図、
第３図はＥＣ）＝ｏ、ｏ２チの場合の健全ソリッドスキ
ンが得られる範、囲を示す図、第４図は［Ｃ］二〇、０
５％の場合の健全ソリッドスキンが得られる範囲を示す
図、第５図は〔Ｃ）　＝　０．０９８％の場合の健全ソ
リッドスキンが得られる範囲を示す図、第６図は［Ｃ’
：ｌ＝０．２４８％の場合の健全ソリッドスキンが得ら
れる範囲を示す図、第７図は本発明における許容範囲を
三次元的に表示した図である。 第７２ 箒２） 第３図 ヂ肋町励陳係数（ｍ％、訪） 察５回 第６面 初凝固劇教（η％７渚）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リムド鋼の連続鋳造方法において、鋳造鵡型を抜熱率の
   異なる少なくとも上下２以上の構成を有するものとし、
   上部の構成が、メニスカスから凝固殻が鋳造中から圧延
   開始までに生成されるスケール厚みに相当する厚みに達
   するまでの範囲において、下記式で示す平均凝固速度係
   数ｋが１４ｍｍ／Ｆｎｌｎ″以下となるような抜熱率を
   備え、下部の構成が、それよシ高い抜熱率を有するもの
   とし、ついでＣ含有量（Ｃ）チを０．０２〜０．２５チ
   とし、該〔Ｃ）チと自由酸素［０）チとの相乗積が０．
   ０００３〜０．００２３の範囲となるように精練した溶
   鋼を連続鋳造することを特徴とするリムド鋼の連続鋳造
   方法。 ｋ＝ｘ／）／ｖ ｋ：平均凝固速度係数 Ｘ：凝固殻厚み（閣） Ｔ：凝固殻厚みＸに達するまでの時間（ｍｉｎ）