JPS63115658A - シリコンを含有する鋼の連続鋳造方法 - 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］ この発明は、４乃至７重量％のシリコン（Ｓｔ）を含有
し、熱間脆化しやすく圧延しにくい高Ｓｉ鋼を湾曲型連
続鋳造機で連続鋳造する方法に関する。

［従来の技術］ ＳＬ含有量が４乃至７重量％（以下、単に％と略す）で
、炭素（Ｃ）含有量が低い低Ｃ高Ｓｉ鋼は、凝固過程で
粗大結晶粒を形成しやすい。このため、この鋼種は、熱
間で脆化し、連続鋳造時の微小の外的付加歪（熱応力、
バルジング応力又は矯正力等による歪）により、鋳片の
表面及び内部に粒界割れが発生しやすい。このような割
れが著しい場合には、鋳片がブレークアウトを起こした
り、破断する等の重大事故が発生する危険性もある。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、熱間脆化しやすく圧延しにくい高Ｓｉ鋼を湾曲型連続
鋳造機にて安定して製造することができ、また、この鋳
片を加熱炉にいわゆる熱間装入することができると共に
、加熱炉を経由しないで熱間圧延するいわゆる直接熱間
圧延をも可能ならしめるシリコンを含有する鋼の連続鋳
造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コ　。

この発明に係るシリコンを含有する鋼の連続鋳造方法は
、４乃至７重−％のシリコンを含有する鋼を湾曲型連続
鋳造機で連続鋳造する方法において、連続鋳造機の湾曲
部にて鋳片の表面温度を６００乃至１１００℃の範囲に
保持し、鋳片の矯正部にて鋳片の表面温度を７５０乃至
１０００℃の範囲に保持し、次いで鋳片を復熱させてそ
の表面温度を１２００℃以下の温度まで上昇させ、鋳片
の切断後、鋳片の表面温度を６００℃以上に保持して加
熱炉又は圧延機まで搬送することを特徴とする。

［作用］ 本願発明者等は、高Ｓｉ鋼を湾曲型連続鋳造機にて鋳造
する際の鋳片の温度履歴を適切に選択することにより、
表面割れ及び内部割れがない鋳片を製造することができ
るとの認識に立ち、種々実験研究を重ねて、鋳片の冷却
速度と結晶粒径との関係、微小歪が付加されたときの粒
界割れ発生条件と鋳片の温度との関係、及び鋳片の変形
抵抗の温度依存性等を求めた。その結果、特許請求の範
囲にて規定した温度パターンで鋳造することにより、従
来製造不可能であった湾曲型連続鋳造機による高Ｓｉ鋼
の連続鋳造が可能になり、表面疵（粒界割れ）及び内部
割れがない健全な鋳片を熱間圧延機の加熱炉にいわゆる
熱間装入することができることを見出した。

［実施例］ 以下、添附の図面を参照してこの発明の実施例について
説明する。第１図は横軸に平均冷却速度と試験温度をと
り、縦軸に結晶粒径をとって、冷却速度と結晶粒径との
関係及び結晶粒径と割れが発生する境界温度との関係を
示すグラフ図である。

このデータは、厚さが１５０乃至３００ｍｍの鋳片につ
いて、小型実験炉で溶解凝固試験を実施し、更に、凝固
後の鋳片から引張り試験片を採取して高温引張り試験を
実施して得たものである。第２図は高Ｓｉ鋼連続鋳造鋳
片のフェライト結晶粒分布を示す模式的鋳片断面図であ
る。高５ｉｌｌｌにおいては、凝固時にフェライト結晶
粒が形成されるが、鋳塊の表面１は冷却速度が早くチル
晶組織になっている。この鋳片の内部２は、表面１から
軸心部３に向けて延びた柱状晶組織になっており、軸心
部３には、等軸晶が形成されている。このように、結晶
粒径は鋳片の表面に沿う方向についての粒径（短径）と
、鋳片表面に垂直方向についての粒径（長径）とがある
。第１図において、左図の実線はこの長径についてその
粒径と平均冷却速度との関係を示したものであり、破線
は短径についてその粒径と平均冷却速度との関係を示す
ものである。この第１図から明らかなように、長径の粒
径と平均冷却速度との間には、強い相関関係が存在する
。　　　　゛ 第１図の右図は、この凝固して得られた鋳片から採取し
た引張り試験片について、単純加熱引張り条件で、歪速
度が１０−３／秒、歪量が１０％の定歪付加試験を実施
し、試験後、試験片を顕微鏡観察して粒界割れの発生状
況を調査した結果を示す。この図において、実線は粒界
割れが発生する限界を示し、同一結晶粒径であれば、試
験温度がこの実線より低い場合に、また、同一試験温度
であれば、結晶粒径がこの実線より大きい場合に、粒界
割れが発生する。つまり、図中、斜線領域であれば、粒
界割れが発生しない。

第１図の左図中、Ａ点は鋳片の軸心部３における冷却速
度に対応する位置の結晶粒径を示し、Ｂ点は鋳片の表面
１における冷却速度に対応する位置の結晶粒径を示す。

従って、このＡ点及びＢ点における割れ発生限界温度は
第１図の右図におけるａ点及びｂ点である。このａ点及
びｂ点は、夫々、１１００℃及び６００℃に対応する。

従って、粒界割れを防止するためには、連続鋳造機の鋳
片凝固冷却過程において、鋳片の表面温度を６００℃以
上に保持し、鋳片の軸心部温度を１１００°Ｃ以上に保
持することが必要であることがわかる。

一方、高Ｓｉ鋼の高温酸化試験によれば、鋳片の温度が
１２００℃を超えると、スケールが溶融し、鋳片の表面
に結晶粒界浸潤が仏じ、粒界割れが促進される。このた
め、鋳片の表面温度は１２００℃以下に保持することが
必要である。

第３図は、平均変形抵抗と、引張り試験温度との関係を
示すグラフ図である。このグラフは、高Ｓｉ鋼、オース
テナイト系ステンレス鋼及び普通鋼について、高温で低
速引張り試験を実施し、得られた応力−歪曲線から平均
変形抵抗を求め、この変形抵抗を引張り温度（試験温度
）に対して図示したものである。この図から明らかなよ
うに、高Ｓｉ鋼は、普通鋼及びステンレス鋼に比して、
１１００℃を超えると変形しやすく、鋳造過程でバルジ
ングが発生しやすいことがわかる。つまり、湾曲型連続
鋳造機においては、凝固殻の厚さが薄い二次冷却帯上部
では、ロール間で鋳片が脹らみ、バルジング変形しやす
い。特に、高５ｉｆｉ４は、前述の如く、高温領域で他
の鋼種よりも変形抵抗が低くなり、熱間変形しやすい。

このため、高Ｓｉ鋼は高温で鋳片表面及び凝固界面に過
大な歪が繰返し印加される。このような鋳造過程での歪
により、鋳片に粒界割れ及び内部割れが発生する。とこ
ろで、普通鋼及びステンレス鋼については、湾曲型連続
鋳造機により連続鋳造しても、粒界割れ及び内部割れは
発生しない。従って、鋳片の温度を高Ｓｉ鋼が普通鋼の
変形抵抗より低くなる温度（１１００℃）以下に保持す
れば、高Ｓｉ鋼の鋳片にも割れが発生しないと考えられ
る。このため、連続鋳造機のロール帯（湾曲部及び矯正
帯部）で、鋳片の表面温度を１１００℃以下に保持する
。なお、連続鋳造機の矯正帯部では、前述のロール間バ
ルジングの他に、矯正による歪が印加される。

つまり、矯正帯部では、粒界割れ及び凝固内部割れが発
生しやすくなるので、矯正帯での鋳片の表面温度は湾曲
部での表面１Ｍ度より１００℃低くする。従って、矯正
帯部では、鋳片の表面温度は１０００℃以下である。一
方、鋳片の温度が低下すると、第３図から明らかなよう
に、高ＳｉＭの変形抵抗が急激に上昇する。このため、
鋳片が矯正帯部で円滑に矯正変形されず、ロールの折損
が生じるおそれがあると共に、鋳片の局所的変形による
過大歪で、同様に粒界割れ及び内部割れが発生しやす（
なる。このような不都合は、高ＳｉＭの変形抵抗がオー
ステナイト鋼の変形抵抗より大きい７５０℃未満の温度
範囲を避けることにより解消されると考えられる。この
ため、矯正帯部での鋳片の表面温度を７５０°Ｃ以上に
保持する。

以上の理由により、この発明においては、鋳片の表面温
度を、連続鋳造機の湾曲部にて６００乃至１１００℃、
矯正帯部で７５０乃至１０００℃の範囲内に保持する。

鋳片が、矯正帯部を出て水平軌道に移った後は、凝固殻
の厚さがバルジングの防止上、十分な厚さになっている
ので、鋳片の温度の微妙な制御は不要である。この水平
部においては、鋳片を後工程の加熱炉に可及的に高温の
状態で公人するために、鋳片を積極的に保熱又は断熱す
る。これにより、湾曲部及び矯正帯部で、水冷により過
冷却されていた鋳片の表面が、鋳片内部の溶鋼の潜熱で
復熱し、鋳片の温度が均一化する。この鋳片の保熱手段
としては、ロール間の鋳片の表面を外界から断熱するか
、又は断熱ロールを使用する等の手段がある。

一方、高Ｓｉ鋼の高温酸化試験によれば、鋳片の温度が
１２００℃を超えると、スケールが溶融し、鋳片の表面
に結晶粒界浸側が生じ、粒界割れが促進される。このた
め、鋳片の表面温度は１２００℃以下に保持することが
必要である。従って、この鋳片の断熱過程においては、
鋳片の表面温度が１２００℃を超えないように断熱の程
度を考慮する必要がある。

次いで、鋳片が完全に凝固した後、鋳片を切断し、鋳片
を加熱炉まで搬送して高温の状態で熱間装入する。この
場合に、鋳片の温度が６００℃より低下しないように、
鋳片を保熱又は断熱し、切断後可及的速やかに（例えば
、１２０秒以内に）鋳片を加熱炉に装入する。鋳片の表
面温度を６００℃以上に保持すれば、熱歪等による表面
の粒界割れを防止することができ、高品質の鋳片を製造
することができると共に、エネルギー上もを利である。

第４図は、この発明の実施例に係る連続鋳造方法による
表面温度パターンを、その比較例と共に示す図である。

第５図に示すように、取鍋１０からタンディツシュ１１
に溶鋼が注入され、タンディツシュ１１内を通流した溶
鋼は鋳型１２内に鋳込まれる。鋳型１２及び後続のロー
ル帯（湾曲部及び矯正部）１３における水冷却により冷
却された溶鋼は、水平部を経て完全凝固し、切断機１４
により所定長に切断される。この鋳片９は、搬送ライン
１５上を保温されつつ、加熱炉１６まで搬送される。

第４図の各曲線は、第５図に示す装置により連続鋳造し
た場合の表面温度パターンであり、実線は、この発明に
て規定された温度範囲に入る表面温度パターンで推移し
た場合のもの、破線及び−点鎖線は、その温度範囲から
外れるパターンで推移した場合のものである。この鋼種
は、いずれも、６．５％Ｓｔ鋼であり、引抜き速度は１
．８ｍ／分、鋳片の断面サイズは２２０ｍｍＸ　９００
ｍｍ、ロール帯における二次冷却水量は鋳片の１ｋｇ当
たり０．３乃至１，６１、連続鋳造機の曲率半径は１０
、　５ｍ　、機長は３４ｍである。比較例１は、矯正帯
まで強冷却したので、湾曲部で表面温度が５６０℃、連
続鋳造機の出口（切断機の配設位置）で９８０℃であっ
た。また、比較例２は、矯正帯まで弱冷却であったので
、表面温度が湾曲部で１１２５℃、連続鋳造機の出口で
１２１０℃であった。これに対し、実施例の場合には、
湾曲部で９００℃、機出口で１１６０℃であった。

このような温度パターンで鋳造された鋳片の割れの発生
の有無を検査した結果、下記第１表に示す結果が得られ
た。

第１表 但し、◎は割れなし、△は若干の割れあり、×は割れあ
りの場合を示す。

この発明の実施例により鋳造された鋳片は、粒界割れ及
び内部割れのいずれも検出されず、無手入れ圧延が可能
であったのに対し、比較例１及び比較例２の場合には、
粒界割れ又は内部割れが発生し、表面手入れ等が必要で
あった。

［発明の効果］ この発明によれば、粒界割れ及び内部凝固割れのいずれ
も回避された鋳片を製造することができる。このため、
鋳片を無手入れで、加熱炉に熱間装入することができ、
加熱エネルギ源単位を低減することができる。また、連
続鋳造機と圧延機との設計条件によれば、鋳片を再加熱
することなく、直接圧延することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は結晶粒径と平均冷却速度との関係及び割れ発生
条件を規定する結晶粒径と温度との関係を示すグラフ図
、第２図はフェライト結晶分布を示す模式的鋳片断面図
、第３図は変形抵抗と温度との関係を示すグラフ図、第
４図はこの発明の実施例により鋳造した場合の表面温度
パターンを比較例と共に示すグラフ図、第５図は連続鋳
造機の模式図である。 １；表面、２；内部、３；軸心部、１２；鋳型１３；ロ
ール帯、１４；切断機、１５；搬送ライン、１６：加熱
炉 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ヲ１　テ糺　温刀Ｌ　００ 第３図 第５図 １、事件の表示 特願昭６１−２５９７５６号 ２、発明の名称 シリコンを含有する鋼の連続鋳造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７、
補正の内容 （１）　　明細書第４頁第１０行目に、「平均」とある
のを、「凝固時の１′−均」に訂正する。 （２）　　明細書第４頁第１１行目に、「試験温度」と
あるのを、「高温引張試験温度」に訂正する。 （３）　　明細書第６貫第５行目に、「軸心部３」とあ
るのを、「軸心部近傍」に訂正する。 （４）　　明細書第８頁第１５行目に、「抵抗が」とあ
るのを、「抵抗は」に訂正する。 （５）　　明細書第１１頁第５行目に、「水平部を経て
」とあるのを、「矯正部を経て水平帯で」に訂正する。 （６）　　明細書第１２頁第５行目に、「湾曲部」と像
り、井ぐ１￥１１↓）勺恣に変す／’、３　Ｌヲ１張′
Ａ先°Ｃ 第　３　図 第　Ｓ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４乃至７重量％のシリコンを含有する鋼を湾曲型連続鋳
   造機で連続鋳造する方法において、連続鋳造機の湾曲部
   にて鋳片の表面温度を６００乃至１１００℃の範囲に保
   持し、鋳片の矯正部にて鋳片の表面温度を７５０乃至１
   ０００℃の範囲に保持し、次いで鋳片を復熱させてその
   表面温度を１２００℃以下の温度まで上昇させ、鋳片の
   切断後、鋳片の表面温度を６００℃以上に保持して加熱
   炉又は圧延機まで搬送することを特徴とするシリコンを
   含有する鋼の連続鋳造方法。