JPS6167549A

JPS6167549A - 連続鋳造における熱間直接圧延方法

Info

Publication number: JPS6167549A
Application number: JP19001184A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yano; 矢野　幸三; Shinobu Miyahara; 忍宮原; Hideo Kobayashi; 英男小林; Yoshiharu Miyawaki; 宮脇　芳治; Osamu Terada; 修寺田; Shigetaka Uchida; 内田　繁孝
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1986-04-07

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】［産業上の利用分野コこの発明は、連続鋳造における熱間直接圧延方法に関し
、特に、アルミニウム、チタン又はニオビウムを含有す
る低炭素アルミキルト鋼に好適の連続鋳造における熱間
直接圧延方法に関する。

［従来の技術］第８図は、従来の連続鋳造・熱間直接圧延方法を実施す
る装置を示す。取鍋１内の溶鋼は、タンディツシュ２を
介して鋳型３内に注入され、鋳型３内にて凝固殻が形成
される。凝固殻の内側に溶鋼が存在する状態で、鋳片１
０はロール群５に案内されて二次冷却帯６に移動し、ス
プレィ水による冷却を受ける。鋳片はロール群５により
水平に矯正され、凝固が完了した後、カッタ１１により
、所定の長さに切断される。次いで、鋳片１０はスラブ
クーラ１２により一旦常）品にまて冷７、ｎさ杭、ヌは
、鋳片１０は高温のままスカーファ１３に搬送されて、
表面の石が取り除かれる。次いて、鋳片１０は加熱炉１
４に挿入されて再加熱され、熱間圧延ライン１５に送ら
れる。

第９図に、このような連続鋳造プロセスにおける鋳片温
度の変化を示す。図中、曲線Ａ、Ｂは夫々鋳片表面にお
ける鋳片幅方向中央及び端部の温度ひあり、曲線Ｃ，Ｄ
は夫々鋳片内の表層部における鋳片幅方向中央及び端部
の温度である。この表層部温度は、鋳片の表面から鋳片
厚の５乃至２０％の距離だけ離れた位置における鋳片内
部温度（マトリックス平均温度）であって、所定の温度
１歴で熱間、及び冷間圧延された材料の深絞り性を評価
する場合に、このマトリックス平均温度におけるランク
フォード直が使用される。第９図から明らかなように、
鋳片の表面温度Ａ、Ｂ（！６片コーナ一部濡度Ｂは鋳片
において最も強く冷却される）は鋳型内で冷却されてい
るときからＡｒ３変態点（８５０乃至９００℃）以下に
低下しており、また鋳片の表層部温度Ｃ，Ｄも鋳片が切
断された後、搬送されているときにＡｒａ変態点以下に
低下してしまう。この場合に、冷間圧延後のバッチ焼鈍
処理で深絞り性能が向上するアルミギルド鋼又は連続焼
鈍で深絞り性能が向上するチタン（Ｔ１〉若しくはニオ
ブ（Ｎｂ）を含有するアルミギルド鋼においては、熱間
圧延が開始されるまでに、鋳片の温度がＡｒｘ変態点以
下に低下すると、この）品度低下部分に多聞の窒化物又
は炭化物が析出し、冷間圧延後の品質が劣化する。−例
として、低炭素アルミキルトＩ（炭素０．０５％、シリ
コン微少。

マンガン０．２５％、アルミニウム０．０５％、窒素０
．００５％）を鋳造速度１，２　ＴｒＬ／分及び２次冷
却速度１．６１．／Ｋｇで連ｖｃ鋳造したときの高温鋳
片を搬送ラインの出口で急冷し、鋳片断面内の窒化アル
ミニウム（ＡＩ’Ｎ）の析出状態を調査した結果を第１
０図に示す。図中、鋳片表面から破線にて示す領域には
、０．１μｍ以下の粒径のＡＩＮが析出しており、また
破線と実線とで囲まれた領域には、０．２乃至０．３μ
ｍの粒径のＡＩＮが析出している。

このようにＡｒ３変態点を横切るときの冷却速度により
粒径の差が生じるが、鋳片コーナ部の他、中央において
も表層部に５但のＡＩＮが析出している。この鋳片を再
加熱することなく熱間圧延すると、更に高範囲にＡＩＮ
の析出が起きるとともに、仕上げ温度が低下する。そう
すると、冷間圧ｔ　Ｉ！に十分にバッチ焼鈍しても積板
の品質は所望値よりも極めて低くなる。このため、従来
は、鋳片を熱間圧延する前に再加熱してＡＩＮ析出物を
再固溶させるとともに、Ａｒ３変態点以上の熱間圧延仕
上げ温度を確保する必要がある。

第１１図に、１１５０°Ｃで再加熱した後、熱間圧延し
、更に冷間圧延した後バッチ焼鈍処理した場合のランク
フォード値ｒを示す。図中、４曲線は、加熱なし、１分
加熱、５分加熱及び１０分加熱の場合の測定圃である。

図中、斜線領域は、一旦常温まで冷却させた後、１２５
０℃で４時間加熱した冷片再加熱材で１９られるランク
フォード値であり、従来の熱間直接圧延材でこれと同等
のレベルのランクフォード圃を得るためには、１０分以
上再加り・さする必要があることがわかる。換言すれば
、１０分程度の短時間加熱の場合は、マトリックス平均
温度が１１５０℃以上になるように鋳片を再加熱する必
要がある。このように鋳片を再加熱する必要があるため
に、大型の再加熱炉が必要であり、大加熱エネルギを要
している。従って、従来は、鋳片の持つ顕熱を利用する
連続鋳造・熱間直接圧延においても、その鋳片が持つ顕
熱を最大限に有効に利用しているとはいえない。

［発明が解決しようとする問題点］この発明は、連続鋳造鋳片の顕熱を有効に利用して析出
物が少ない鋳片を最少のエネルギで￥Ｊ造することがで
き、深絞り性が優れた冷延鋼片の製造を可能にする連Ｆ
Ａ鋳造における熱間直接圧延方法を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］この発明にかかる連ｖｃ鋳造における熱間直接圧延方法
は、鋳型にて凝固殻が形成された鋳片を二次冷却帯でス
プレィ冷部して凝固させ、所定長に切断した後、高温の
鋳片を熱間圧延ラインに階送して熱間圧延する連続鋳造
における熱間直接圧延方法において、スプレィ冷却によ
り二次冷却帯を通過している鋳片の表面温度を６００乃
至９００℃の範囲に２乃至１０分間保持し、二次冷却帯
通過後に鋳片の保有熱により鋳片表面温度を復熱上昇さ
せて鋳片表面温度を１０５０℃以上に５分間保持するこ
とを特徴とする。

この場合に、鋳片を切断した後、鋳片のコーナ部を加熱
してその鋳片コーナ部の表面温度を１０５０°Ｃ以上に
５分間保持する手段を設けるのが好ましい。また、鋳片
のコーナ部を加熱するに際し、その鋳片コーナ部の表面
温度をそのマトリックス平均温度より２０℃以上高い温
度に加熱するのが好ましい。

以下、この発明について、添附の図面を参照して具体的
に説明する。冷延深絞り用銅の連続鋳造・熱間直接圧延
においては、熱延開始前にＡ　Ｉ　Ｎ又はニオブ若しく
はチタンの炭窒化物が析出することを極力防止する必要
がある。このためには、熱延開始までに、Ａｒ３変態点
以下に低下する領域が鋳片内に存在しないようにするこ
とが考えられる。このためには、第７図（ａ）に鋳片の
温度変化を示すように、二次冷却を弱冷却にづる必要が
ある。第７図（ａ）は、２２０ｍｍ厚の鋳片を２．２ｍ
／分の引抜速度で弱冷却の水冷パターンで鋳造した場合
の鋳片の表面及び中心の温度変化である。

このような弱冷却であると、鋳片の凝固が遅れるため、
連続鋳造別の礪艮を強冷却の場合より約１０ｍ長くする
必要があるので、設（紬コス１〜か上昇する。また、こ
のような高速弱冷却鋳造であると、鋳片内の内部割れ及
び縦割れが発生しやすく、またブレークアウト事故が起
きつすくなる。つまり、第７図（ａ）に示すように、鋳
片の表面温度は、鋳型直下から連続鋳造曙の出口に至る
まで、９００℃以上であるので、鋳片の凝固殻の強度が
不足して溶鋼の静圧により鋳片がふくれ、いわゆるバル
ジング現象が発生しやすい。このため、凝固殻が薄い二
次冷却帯においては、ロール間バルジングにより鋳片の
凝固界面に歪みが発生し、特に、湾曲した鋳片を平坦に
する曲げ矯正域においては、この歪みが一苦増加する。

そうすると、第７図（ｂ）にこの凝固界面歪みの変化を
示すように、鋳片内の凝固界面歪みが内部割れ発生の限
界歪みを超えてしまうため、鋳片内に多数の内部割れが
発生し、特に、二次冷却帯においては、縦割れの発生及
びブレークアウトの発生という操業トラブルが生じやす
い。ところで、バルジングの発生防止のために、ロール
ピッチの短縮又はいわゆる多段曲げ矯正等、装置上の改
良が考えられるが、これらは装置のメインテナンスに高
精度が要求され、ロールのミスアライメントがあると別
の歪みが発生するという問題がある。一方、礪長を強冷
却の場合と同様にしようとすると、鋳片の引き（友き速
度を１．８　ｍ１分に低下させざるを冑ず、生産能率が
杓２０％低下する。

上述の理由から、二次冷却帯においてＡｒ３変態点以下
の温度になる領域が鋳片内に存在しないようにスプレィ
冷却するという方法は現実性がない。このような事情の
基に、本願発明は、二次冷却帯において連続鋳造鋳片の
中心部に存在する未凝固の溶鋼が凝固するときに凝固潜
熱を出すこと、又は鋳片はその中心側の温度が高くスプ
レィ冷却を停止すると鋳片の厚み方向に温度が均一にな
ろうとして中心から表面に向けて熱が流、れること、に
着目してなされたものであって、このような鋳片内部の
潜熱及び顕熱を利用して鋳片の表面を（す熟させ、鋳片
の表層部に生じた析出物を再固溶させることを原理とす
る。

つまり、二次冷却帯において、鋳片の表面温度を６００
乃至９００℃に低下させ、２乃至１０分間この状態を維
持する。６００℃以上であるのは、この温度以下に鋳片
の表面温度が低下してしまうと、鋳片のコーナ部におい
ては更に一層低い温度に冷却され、このコーナ部の過冷
却により、鋳片が曲げ矯正されるときに鋳片に横割れが
発生してしまうからである。また、９００℃以下である
のは、凝固殻が薄い二次冷却帯における鋳片内の歪みを
軽減するためであり、２分以上保持するのは同様に鋳片
の凝固殻の強度を確保するためである。更に、保持時間
が１０分以内であるのは、鋳片の引汰速度にもよるが析
出物を再固溶させるＩζめに必要な（ｕ熱を１りるため
に鋳片の過冷却を防止する必要があるからである。また
、鋳片表面が１０５０°Ｃ以上に５分間以上保持される
ように鋳片を復熱させるのは、二次冷却帯で析出した炭
化物又は窒化物を再固溶させるためである。

この発明によれば、鋳片の表面品質を向上させることが
でき、そのトリミング量を極めて軽減させることができ
る。しかし、鋳片のコーナ部は特に冷却されやすく、例
えば、鋳片のマトリックス部よりも約１００乃至２００
℃低下する。このため、鋳片のコーナ部を加熱する手段
を設けるのが好ましい。この加熱条件は、復熱条件と同
様に、鋳片が１０５０　’Ｃ以上に５分間以上保持され
るようにする。

これは、鋳片のコーナ部の析出物を再固溶させるためで
ある。

また、熱間圧延ラインにおいて、圧延後の鋼片をさき取
るために必要な温度を確保するために、又は鋼片の圧延
形状の制郊性を高めるために、通常鋼片の端部を加熱す
る。しかし、熱間圧延ラインに入る前に鋳片の端部を加
熱する際に、鋳片窩部の表面温度がマトリックス）品度
より２０　’Ｃ以上高い温度になるように加熱すること
により、：１！！間圧延ラインにおける鋼片の端部加熱
を省略することができる。

［実施例コ以下、この発明の実施例について説明する。第１図は、
この発明の実施状態を示す連続鋳造・熱間直接圧延装置
の模式図である。取鍋２１内の溶精は、タンディツシュ
２２を介して鋳型２３内に注入され、鋳型２３内にて凝
固殻が形成される。凝固殻の内側に溶鋼が存在する状態
で、鋳片２０はロール群２５に案内されて二次冷却帯２
６に移動し、スプレィ水による冷Ｗを受ける。鋳片はロ
ール群２５により水平に矯正され、凝固が完了した後、
カッタ３１により、所定の長さに切断される。ロール群
２５には、鋳片２０の移動方向における二次冷却帯２６
の下流側に、鋳片の保有熱が放出されることを抑制する
保熱帯３０が設置されている。保熱帯３０においては、
断熱キャスタブル（ｃａｓｔａｂｌｅ）を埋めこんだ保
熱部材が鋳片を取囲むように配設されており、この保熱
部材により、例えば、鋳片の長辺側で約５０％、短ｉＱ
側で約８０％の鋳片表面が覆われる。これにより、鋳片
からの熱伝達率は空冷の場合に比して長辺側で２５乃至
３０％、短辺側で７０乃至７５％低下させることができ
る。カッタ３１を通過した鋳片２０は、搬送ライン３３
により熱間圧延ライン３６に搬送される。この搬送ライ
ン３３には、エツジヒータ３２が設置されており、この
エツジヒータ３２の下流側に保熱帯３５が設置されてい
る。エツジヒータ３２は鋳片のコーナ部のみを加熱する
ものであり、高周波加熱又はガス加熱を利用することが
できる。この保熱帯３５においては、保熱帯３０と同様
に断熱キャスタブルを使用した保熱部材、又はセラミッ
クボード若しくは高反射率メタルを使用した保熱部材等
が鋳片を取り囲むようにして配設されている。この保熱
帯３５により、鋳片２０からの熱伝達率は空冷の場合に
比して約７０％低下する。この保熱Ｗ１３５には、鋳片
の表面庇を除去するためのスカーファ３４が設置されて
いる。スプレィ水により冷却された鋳片２０は、二次冷
却帯２６から保熱帯３０に入り、鋳片表面の温度が上昇
して復熱する。そして、鋳片２０が水平部分２８を移動
している間に、鋳片の凝固が完了し、カッタ３１により
切断される。次いで、鋳片２０は、エツジヒータ３２に
より、そのコーナ部く例えば、コーナがら５０ｍｍまで
の領域）が加熱される。そして、鋳片２０は保熱帯３５
で保熱されつつ搬送ライン３３により熱間圧延ライン３
Ｇに搬送される。鋳片の表面に庇がある場合は、スカー
ファ３４により取り除かれる。

このように構成される連ｖｔ鋳造開により鋳造された鋳
片の温度変化を第２図に示す。第２図は、横軸に溶鋼湯
面からの鋳片表面に沿う距離をとり、縦軸に温度をとっ
て、鋳片の中心部及び表面（幅方向の中央）の温度変化
を示す。鋳片の引き扱き速度は２．２１ｒＬ／分であり
、鋳片２０の表面温度は二次冷却帯２６において９００
乃至６００℃の温度範囲に約９分保持されている。次い
で、鋳片２０が二次冷却帯２６を出て保熱帯３０に入る
と、鋳片の表面が復熱して表面温度が上昇する。そして
、鋳片２０が溶ｌＮｉ易而か面３０ｍの位置を通過する
と表面温度が１０５０°Ｃ以上になり、この状態が５分
以上保持される。

この復熱により、鋳片表面に析出している窒化物又は炭
化物が再固溶する。このような温度パターンで鋳造され
た鋳片の凝固界面における歪み変化を第３図に示す。こ
の図から明らかなように、二次冷却帯における冷却が強
冷却であるので、詩情過程を通じて凝固界面の歪みが内
部割れ発生の限界歪みを超えることはない。つまり、鋳
片の表面、温度が９００乃至６００℃に約９分間保持さ
れているので、凝固殻の剛性及び厚みが十分であり、凝
固界面に発生する歪みは、第７図に示す弱冷却の場合に
比べてその約５０乃至７０％にまで低下している。

これにより、ロールアライメントの調整ミスが多少存在
しても、内部割れ又はブレークアウトなどの操業トラブ
ルが発生することはない。また、この実施例の場合は、
鋳片のクレータエンド（最終凝固位置）が約４０ｍであ
り、第６図に示す弱冷却の場合（約５０ＴｒＬ）に比し
ては長を１０ｍ短くすることができる。

次に、このようにして連続鋳造熱間直接圧延した場合の
温度変化及び製品品質の一例について説明する。鋳造鋼
種は、取鋼中で、Ｃ；　０．０５％、Ｓ　：　：　０．
０１％、Ｍ　ｎ　；　０．２０％、Ｐ　：　０．０１５
　％、Ｓ；０．０２０％、ｓｏ　ｌ　Ａ　ｌ　：０，０
５０％、Ｎ　：　０．００５０％の低炭素アルミギルド
鋼である。鋳片の断面サイズは厚みが２２０ｍｍで幅が
１２５０　ｍｍであり、引き汰き速度は１．６乃至２．
２　ｒｒｔ１分である。二次冷却帯におけるスプレィ冷
却は、鋳型直下のサポートロールの下部から下方の部分
において、鋳片端部に対するスプレィ水の噴射を停止し
、鋳片中央部のみスプレィ噴射した。このスプレィ水の
非噴射域は下方のスプレィ冷却セクションにいく程、拡
大させた。第４図はこのようにして鋳造された鋳片の温
度変化を示す。図中、Ａ、Ｂは鋳片の表面における幅方
向中央及びコーナ部の温度であり、Ｃ３Ｄば鋳片表層部
における幅方向中央及びコーナ部の温度（マトリックス
温度）である。図中、実線はエツジヒータ３２により鋳
片のコーナ部を加熱した場合であり、破線はコ〜す部を
加熱しなかった場合である。表面温度Ａ、Ｂは二次冷却
帯で６００乃至９００℃の領域に入っており、鋳片２０
が保熱帯３０に入ると鋳片表面が復熱して表面温度が上
昇していく。鋳片の中心部表面温度Ａは１０５０℃以上
に上昇し、この状態が長時間保持される。鋳片のコーナ
部は、エツジヒータ３２により１０５０℃以上の温度に
加熱され、特に、鋳片コーナ部の表面温度Ｂはコーナ部
のマトリックス温度りよりも２０℃以上高い温度に加熱
される。鋳片が熱間圧延ライン３６に入ると、その温度
が徐々に低下していく。鋳片の表層部の２Ｍ度はこのよ
うな強冷却にも拘らず熱間圧延の直前まで９００℃以下
に低下することがない。この鋳片を熱間圧延ライン３６
で仕上げ温度８７０℃、巻取り温度５６０℃の条件で熱
間圧延した。

次いで、加工率７５％の冷間圧延を行ない、６５０°Ｃ
でバッチ焼鈍した。

このようにして鋳造した鋳片をその長手方向に切断して
切断面をマクロチェック（す゛シフ１プリント等による
割れの検出）したが、内部割れは一切発生していない。

また、バッチ焼鈍後の鋼片についてランクフォード値ｒ
を測定した。その結果を第５図に示す。図中、実線は鋳
片のコーナ部を１１００℃に１分間加熱した場合であり
、破線は１０５０℃に１分間加熱した場合である。一点
鎖、線はエツジヒータ３２による加熱を行なわなかった
場合である。鋳片のコーナ部を加熱しない場合は、第４
図から明らかなように、コーナ部が１０５０℃以上に復
熱しないのでランクフォード値が低い。しかし、１０５
０℃に１分間加熱することにより、ランクフォード値が
１．７以下の領域が２５ｍｍ以下に減少し、１１００℃
に１分間加熱した場合は鋳片表面までランクフォード値
が１．７以上になっている。なお、図示していないが、
１０５０℃に５分間加熱した場合もランクフォード値が
鋳片表面まで１．７以上になっている。

［発明の効果］この発明によれば、熱間圧延ラインに入る前に鋳片の全
体を加熱する再加熱炉を設買することなく、窒化物及び
炭化物が実質的に存在せず深絞り性が擾れた製品を製造
することができる。しかし、二次冷却帯で強冷却するの
で内部ｖ１れが発生するおそれがなく安定して高品質の
鋳片を（りることかできる。また、再加熱炉が不要であ
るから、製造に必要なエネルギを低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施状態を示す模式図、第２図は同
じくその鋳片の温度変化゛を示すグラフ図、第３図はそ
の凝固界面歪みの変化を示すグラフ図、第４図は鋳片の
表面及び表否部の温度変化を示すグラフ図、第５図はこ
の発明の効果を示すグラフ図、第６図は弱冷却パターン
における鋳片の温度変化を示すグラフ図、第７図はその
凝固界面歪み牙示すグラフ図、第８図は従来の連続鋳造
（幾を示す模式図、第９図は同じくその鋳片の温度変化
を示すグラフ図、第１０図は従来の鋳片におけるＡＩＮ
の析出状態を示す図、第１１図は従来の鋳片品質を示す
グラフ図である。２０・・・鋳片、２１・・・取鋼、２２・・・タンディ
シュ、２３・・・鋳型、２５・・・ロール帯、２６・・
・二次冷却帯、　３０．３５・・・保熱帯、３２・・・
エツジヒータ、３３・・・１殻送ライン、３６・・・熱
間圧延ライン。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦手続補正書Ｓ″ｏ　′６ｏ、う、−♂ 特許庁長官　　志　賀　　　学　　殿１、事件の表示特願昭５９−１９００１１号２、発明の名称連続鋳造における熱間直接圧延方法３、補正をする老事件との関係　特許出願人（４１２）日本鋼管株式会社４１、代理人７、補正の内容（１）　　明細書、第８頁、第２行目、第４行目及び第
１３行目に「第７図（ａ）　Ｊとあるのを「第６図」に
訂正する。（２）明細書、第９頁、第１乃至２行目に「第７図（ｂ
）」とあるを「第７図」に訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳型にて凝固殻が形成された鋳片を二次冷却帯で
スプレイ冷却して凝固させ、所定長に切断した後、高温
の鋳片を熱間圧延ラインに搬送して熱間圧延する連続鋳
造における熱間直接圧延方法において、スプレイ冷却に
より二次冷却帯を通過している鋳片の表面温度を６００
乃至９００℃の範囲に２乃至１０分間保持し、二次冷却
帯通過後に鋳片の保有熱により鋳片表面温度を復熱上昇
させて鋳片表面温度を１０５０℃以上に５分間保持する
ことを特徴とする連続鋳造における熱間直接圧延方法。
（２）鋳片を切断した後、鋳片のコーナ部を加熱してそ
の鋳片コーナ部の表面温度を１０５０℃以上に５分間保
持することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
連続鋳造における熱間直接圧延方法。
（３）鋳片のコーナ部を加熱するに際し、その鋳片コー
ナ部の表面温度をそのマトリックス平均温度より２０℃
以上高い温度に加熱することを特徴とする特許請求の範
囲第２項に記載の連続鋳造における熱間直接圧延方法。