JPS61119360A

JPS61119360A - 鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JPS61119360A
Application number: JP24172084A
Authority: JP
Inventors: Tadao Watabe; 渡部　忠男; Morinori Hashio; 橋尾　守規; Morio Kawasaki; 守夫川崎; Tokio Yamamoto; 山本　外喜男
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1986-06-06
Also published as: JPH0436776B2

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〉この発明は、鋼の連鋳鋳片の成分偏析を改善するための
鋳造方法に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉近年、連鋳鋳片断面の中心部に発生する成分元素の偏析
、とりわけＣ、Ｐ　、Ｓ等の偏析係数の大きい元素の偏
析は、鋼の用途が拡大するにつれて、例えば耐ＨＩＣ性
（耐水素誘起割れ性）を有する鋼を製造する際に問題と
なる。

これを解決する方法として、鋳型に連なる鋳片案内装置
系の終端部を鋳型レベルより上方部位に配設し、溶鋼静
圧を零もしくはほとんど零近くにすることで中心偏析の
発生を抑止する方法（特開昭５７−１０６ｊ５５号公報
）、あるいは最終凝固部において等軸晶を有する鋳片未
凝固溶鋼を電磁撹拌し、これにより鋳片未凝固溶鋼の流
動性を維持して緻密な完全凝固組織を得るようにした方
法（特開昭５７−１９５５６７号公報）などがある。

しかしながら、このような方法でも十分な効果があがっ
ていないのが現状である。

また、連鋳鋳片断面の中心部に発生する成分元素の偏析
は、連鋳性特有のものであり、連続鋳造中の最終凝固部
直前の未凝固溶鋼が流動して起ることが明らかにされて
いる。

そこで、、この最終凝固部の未凝固溶鋼の流動を抑制す
るために、従来種々の方法が考えられているが、発明者
らの詳細な調査では、どの一つをとっても前記問題を解
決するには至らなかった。

この発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、
その目的は種々の方法を組合わせることにより、満足の
できるレベル以下に中心偏析を抑制し得る最適な連続鋳
造方法を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉この発明に係る連続鋳造方法は、次の４つの条件を同時
に満たすようにして行ない満足のできるレベル以下に中
心偏析を抑制する。

（１゛）等軸晶率２５チ以下となるように未凝固残溶鋼
を電磁撹拌する。

（ＩＩ）鋼の最終凝固直前６ｍ以上を、鋼進行方向に順
次狭まる小径ロール群により鋳片の凝固・降温収縮量に
見合う量だけテーパアライメント化する。

θＩＤ　　同様に鋼の最終凝固直前６ｍ以上の小径ロー
ルピッチを２７５叫以下とする。

１ｉｖ）　　連鋳スプレー冷却の比水量を一流体冷却の
場合で、１．７Ｌ／に’４・鋼以上の強冷却とする。

なお、水とエアの二流体冷却の場合は、この冷却強度に
見合った強冷却とする。

〈実施例〉以下、この発明を図示する一実施例に基づ（／１て説明
する。

まず、連鋳鋳片の厚み方向中央部近傍のマクロ偏析（以
下、中心偏析と称す）は、詳細観察すると第２図に示す
ような微小な粒状偏析から成り立っている。この粒状偏
析部には、一般にＣ，Ｍｎ、Ｐ、Ｓ　等の濃厚偏析が存
在し、このような状態の鋳片が圧延工程を終ると、Ｈ工
Ｃ感受性の高いベーナイト組織が生成しやすく、水素誘
起割れを起こしやすい。

第２図の粒状偏析をＫＰＨＡで調べた結果を第６図に示
す。Ｍｎで１．６倍、Ｐで１８．４倍もの濃度偏析が認
められ、この部分が水素誘起割れの起点となる。

この粒状偏析は、凝固中に濃化した高溶質濃度の液相が
、凝固・降温収縮と、溶鋼静圧による鋳片のロール間ふ
くらみ現象（以下、パルジンクと称す）によって、流動
するために起こることは広く知られている。

本発明は、この粒状偏析を一定のレベル以下に抑制する
ための有効な手段を与えるものである。

近年、連続鋳造法において、鋳片凝固組織を変えて、鋳
片の中心偏析を緩和する手段として、電磁撹拌法が一般
化されている。

電磁撹拌を行なった場合、鋳片の中心偏析は緩和する反
面、撹拌によって生成した等軸晶が、鋳片鋳造方向にＶ
状に連なる偏析バンド（以下、Ｖ偏析と称す）を生成し
やすく、この部分の成分偏析が新たに問題となる。この
Ｖ偏析もミクロ的には粒状偏析から成っている。

鋳片の中心偏析を緩和し、かつ、Ｖ偏析を抑制するため
、発明者らは、電磁撹拌装置１を連鋳機の種々の位置に
設置して撹拌位置の効果を調査した。

その結果、発明者らは、等軸晶率（鋳片厚みに対する等
軸晶厚みの割合）が２５チ以下であればＶ偏析の生成が
抑制されることを見出した。

等軸品がこれよりも多ければ多いほどＶ偏析は顕著に現
われる。

第４図に、粒状偏析面積率（鋳片縦断面を研摩後、Ｈα
腐食して観察される粒状偏析部総面積を鋳片断面積で除
し°て求めたもの）と等軸晶率の関係を示すが、等軸晶
率２５チを越えると、Ｖ偏析が生成しやすく、結果とし
て粒状偏析面積率が増大する。

また、等軸晶率がゼロの場合には、顕著な中心偏析が現
われ、同様に粒状偏析面積率が増大する。

このようにして発明者らは、Ｖ偏析を抑制した最適電磁
撹拌法を見出したが、鋳片厚み中心部には、なお粒状偏
析が残存しており、電磁攪押法単体では、粒状偏析抑制
に限界のあることを確認した。

前述のように、電磁撹拌法のみで粒状偏析を抑制しきれ
なかったのは、凝固・降温時の収縮と、鋳片を支持して
いるロール間のバルジングに起因して最終凝固部直前の
未凝固残溶鋼の流動が起っているためである。

一般に、鋼は凝固時に体積収縮をし、その後、凝固鋳片
の降温収縮が加わって、鋳片の厚みは減少を続ける。

計算の一例を第５図に示す。これは凝固開始時の鋳片表
面温度を１５００℃とし、凝固完了時の鋳片表面温度を
７００℃として、鋳込速度０．６０ｍ／ｍｉｎと比較的
低速の場合の一例であるが、凝固初期で非常に大きな鋳
片厚み減少が起こり、その後の減少量は次第に減少する
。

従って、凝固・降温収縮に伴なう未凝固残溶鋼の流動を
抑制するためには、少なくとも、第５図に示す鋳片厚み
減少分を吸収すべく、鋳片を支持している小径ロール群
２の間隔を進行方向に順次狭める、いわゆるテーパアラ
イメント化が必要である。

このロール間隔の狭め量は過多にする必要はなく、この
値を確実に保証するようなアライメントを保持すればよ
い。

但し、以上のように凝固・降温収縮に伴なう未凝固残溶
鋼の流動を抑制できても、なお鋳片を支持している隣接
ロール間の鋳片パルジンクに伴なう未凝固残溶鋼の移動
は抑制できない。

そこで、ロールピンチを小さくして、かつ鋳片の冷却量
を高めることによりバルジングの抑制を試みた。

ここで、鋳片の冷却強度については、データ整理上、明
確な定義が必要である。これまで、発明者らの冷却伝熱
に関する詳細な調査によれば、−流体（すなわち水）冷
却の場合の鋳片表面からの抜熱量は熱伝達係数りとして
、（１）式で与えられる。

ｈ＝　２．８３ｘ　１０’θ１）−１・２ＷＯ・”＋１
００　　　　（１）ここで、ｈ：熱伝達係数［Ｋｃａｆ
／ｍ２−　ｈｒ　・℃：］θＧ＝鋳片表面温度〔℃〕Ｗ：水量密度Ｃ１７ｍ”　・ｍｉｎ　）一方、水・エア
の二流体冷却の場合には、同様に鋳片表面からの抜熱量
は（２）式で与えられる。

ｈ＝＝　１　　ｏＬ４８　　θ、−０ｊＱ４Ｗ０．６２
９　ｖ、Ｌ２７３　　　　　　　　　　　（２）ここで
、ｖａ：水滴の衝突速度Ｃｍ／８］このように一流体と
二流体では、一般に異なった熱伝達係数を有するため、
連続鋳造にいずれの方式を用いているかで、鋳片冷却強
度の定義が変わり得る。

本発明では、鋳片のロール間バルジングを問題としてお
り、鋳片の凝固殻強度に主として関心があるわけであり
、鋳片の冷却媒体が何であれ、必要とする冷却強度は同
じである。従って、ここでは、水のみの一流体の場合に
ついて冷却強度を定義するが、その定義は（１）、（２
１式を通して当然二流体冷却の場合にも適用される。

水のみの一流体冷却の場合、冷却強度の指標として［比
水量ＣＬ／Ｋｑ・鋼〕」を定義する。これは、モールド
直下から鋳片の最終凝固位置までに使用した総冷却水量
を同じ時間に鋳造した鋼の重量で除して求められる。

前述の如く、これは前述４１）式の抜熱能を有する場合
に相当し、二流体冷却の場合には、当然換算された数値
となる。

以上のように冷却強度を比水量で表わし、隣接するロー
ルの中心間距離を「ロールピッチ」とすると、鋳片のロ
ール間パルジンク量は、冷却強度とロールピッチに関し
て、第６図に示すような相関が得られた。すなわち、鋳
片の７１ルジングを抑制するためには、比水量とロール
ピッチが重要なポイントとなることを示している。

ところで、鋼の最終凝固部は、鋳造条件のゆらぎによっ
て、通常、位置変動が起こるため、未凝固残溶鋼の流動
を安定して抑制するためには、一定長さ以上のテーパア
ライメント部と小ロールピッチ部が必要である。

テーパアライメント長さ１）と小ロールピッチ部長さ１
２をＪＬ、　＝　Ｊ２として同時に変えて鋳造した鋳片
の粒状偏析を求め、その結果を第７図に示す。ただし、
ロールピッチ２５０Ｍの場合について調査した。

その結果、テーパアライメント長さ、および小ロールピ
ッチ部長さは３．０ｍ以上必要であることが確認される
。また、第７図に示すような鋳造条件で、テーパアライ
メント長さおよび小ロールピッチ部長さが、５．０ｍ以
上であれば、鋳片の粒状偏析面積率は、電磁撹拌単体の
場合（第４図参照）の１／７以下に抑制されることもわ
かる。

さて、本発明は冒頭で述べたように、連鋳鋳片の凝固時
に生成する粒状偏析を一定のレベル以下に抑制すること
を目的としており、最終凝固直前に３．０ｍ以上の長さ
のテーパアライメント部および小ロールピッチ部があっ
て、かつ強冷却すれば、粒状偏析レベルを一定以下に抑
制することが可能であることがわかった。

ところで、この粒状偏析が水素誘起割れの原因となるこ
とは、前述した通りであるから、粒状偏析レベルを水素
誘起割れの発生率で評価することができる。

第１表に示す鋳造条件で、ＡＰＩ規格×−７０グレード
相当の鋼を鋳造して、第２表に示す水素誘起割れ試験環
境下で、水素誘起割れ面積率を求めた。

第１表第２表製品として基本的に問題とならないレベル。

すなわち水素誘起割れ面積率０．１　％以下と、それ以
上で分別して整理した結果を第８図に示す。

第８図によれば、水素誘起割れ面積率０．１％以下（こ
の値が、粒状偏析レベル一定値以下に対応）に抑制する
ためには、第１の条件として、ロール間のバルジング量
を発明者らの実測で０．０７５１Ｍ１以下にする必要が
ある。

このことは、第６図よりロールピッチを２７５鴫以下に
して、かつ−流体冷却比水量を１゜７ｔ／Ｋｆ−・鋼販
上にする必要のあることを意味する。

一方、凝固組織の影響も顕著であり、最終凝固部は等軸
孔であることが必須条件であり、かつ等軸孔率２５％を
越えてはならないことを示している。

このことは、鋳片の凝固組織を、Ｖ偏析ができない程度
に等軸孔化して溶質の濃化した残溶鋼の移動しにくい状
態を作り出した上で、ロール間バルジング量を０．０７
５ｍｍ以下に抑制することによって、残溶鋼移動を抑制
した結果であると理解できる。

〈発明の効果〉前述のとおりこの発明によれば、従来の単体技術を単に
組合わせただけでは達成できなかったところ、４つの厳
しい制約条件を同時に満足するように連続鋳造を行なう
ため、鋳片の中心偏析が大幅に改善され、耐ＨＩＣ用鋼
の場合には、ソーキング等の処理も必要なく、直接、圧
延に供することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る連続鋳造法を実施するための装
置を示す縦断面図、第２図は、粒状偏析部の顕微、鏡写
真、第６図は濃度偏析を示すグラフ、第４図は等軸孔率
と粒状偏析面積率を示すグラフ、第５図は位置による鋳
片厚み減少量を示すグラフ、第６図は比水量をパラメー
タトシたロールピッチとバルジング量の関係を示すグラ
フ、第７図は小ロールピッチ部長に対する粒状偏析面積
を示すグラフ、第８図は割れ発生率をパラメータとした
等軸孔率とバルジング量の関係を示すグラフである。１・・電磁撹拌装置、２・・小径ロール群。第２図頷肴ロール聞へ゛ルジ〉フ”ｉ：　　（ｍｍ）＃Ｌ４（
偏積ｔＪ瀬牢（、／’） ′０人第７図　　　　　　会？小ローｎＸ’、ｖヶ舒みムｒｍｌ第６図ロー】しこ０・ン＋（ｍｍ）手続補正書防幻昭和６０年　３月２２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶鋼を連続鋳造するにあたり、等軸晶率２５％以
下となるように未凝固残溶鋼を電磁撹拌し、鋼の最終凝
固部直前３ｍ以上を、鋼進行方向に順次狭まる小径ロー
ル群により鋳片の凝固・降温収縮量に見合う量だけテー
パアライメント化するとともに前記小径ロールのピッチ
を２７５ｍｍ以下とし、さらに、モールド直下から鋳片
の最終凝固部までの冷却強度を、水冷却の場合で比水量
１．７ｌ／Ｋｇ・鋼以上の強冷却とすることを特徴とす
る鋼の連続鋳造方法。