JPS63168261A - 形鋼用連続鋳造鋳片の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＨ形鋼、ｒ形鋼、溝形鋼等のウェブとフランジ
を有する形鋼の素材を連続鋳造によって製造する際の鋳
片の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、■（形鋼、ｒ形鋼、溝形鋼等の形鋼を圧延成形法
によって製造する場合の素材は鋼塊を分塊圧延して粗形
鋼片とするか、もしくは連続鋳造でビームブランクを製
造するかのいずれかであったが、近年は素材としてスラ
ブが多用されるようになった。即ち、工程省略、省エネ
ルギー、鋳造の容易さ等の利点を有し、かつ圧延造形の
技術の進歩がこれに伴って実用化が進んでいる。スラブ
を素材とする従来技術は例えば、特公昭５Ｂ−１９３６
１号公報あるいは特公昭５Ｂ　−３７０４２号公報が周
知である。しかしながら、これらはいずれも矩形断面の
スラブを圧延する際の造形手段を示したもので、連続鋳
造段階までは従来の手段を前提にした粗形鋼片を製造す
る技術であった０本願出願人は圧延造形段階でより効率
的に造形することを目的として、先に特願昭６１−６９
５６１号で鋳造鋳型の短辺に梗杖の突条を形成した鋳型
を使用し、短辺に楔状の凹溝を形成した鋳片を鋳造し、
この凹溝に対応する圧延ロールの孔型形４ｋを特定して
圧延パス回数を少なくすると共に、製品形状の改善を可
能とする手段を提案した。この先願発明は独特な鋳片の
形状であるため、従来のスラブあるいはビームブランク
の鋳片の鋳造では特に問題とならなかった内部割れを生
じることがあり、何らかの対策が必要であることが分か
った。即ち、短辺の凹溝周辺に割れがあると、後の圧延
工程でフランジ部に割れが集積して、特に製品フランジ
部を溶接加工する場合に障害となり、また製品底の原因
となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は連続鋳造鋳型で短辺に凹溝を有する鋳片を鋳造
する際に、鋳型直下における鋳片の二次冷却を制御する
ことにより鋳片短辺の凹溝周辺に生ずる割れを防止し、
圧延工程でのフランジ表層割れが無い良好な形鋼用の鋳
片を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等はまず、前記の鋳片の凹溝周辺に生ずる割れ
がどのようなメカニズムで生成するのかを実際の鋳造装
置を使用して実験を行った。

第１図＋８）は短辺に楔状突条を有する鋳型１、複数の
ロール２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・２ｎからなるロール２
とによって構成された連続鋳造装置と、鋳造中の鋳片３
を示し、３ａは鋳片の未凝固部、３ｂは凝固シェルを表
す、同図において鋳型１とサポートロール２ａの間、あ
るいはサポートロール２ａ、２ｂ問および２ｂ、２ｃ間
等、ロールで支持されていない鋳片部分は第１図（ｂｌ
に示すように未凝固部３ａの溶鋼静圧（矢印方向）によ
って凝固シェル３ｂが外側に撓み、鋳片の長辺はバルジ
ングする。一方、第１図（Ｃ１に示すように鋳片３の長
辺がロール２で支持される場合は、ロール２によって長
辺はバルジングを押し戻されることになる。この結果、
鋳片３の凹溝３Ｃは角度を狭められ、凹溝の基部には引
っ張り応力が働き、この引っ張り応力に対する引、っ張
り歪が鋳片が有する割れの限界歪を超える時、凝固シェ
ル３ｂは耐えられなくなり、第１図（Ｃ）に示す凹溝３
Ｃの基部に内部割れＡが生ずることが判明した。また鋳
片の長辺と短辺の強度関係で見ると、長辺が短辺に比べ
強い程、内部割れが起こり易いことが分かった。

換言すれば、凹溝を形成したために相対的に弱くなった
短辺で長辺の変形を吸収することになり、内部割れが生
ずるものである。

本発明は以上の内部割れ発生のメカニズムの知見に基づ
き、鋳片の長辺と短辺との冷却水量を制御することによ
って内部割れを生じない鋳片の製造を可能にしたもので
あり、本発明の要旨とするところは、対向する短辺の内
壁面の幅方向中央部に楔状突条を形成した連続鋳造鋳型
で鋳片を製造する方法であって、前記鋳型の下端以降に
形成される凝固殻厚が６０ｎ以下の範囲における二次冷
却水の注水比を０．３〜０．８４！／ｋｇの範囲とする
とともに、鋳片の長辺と短辺における単位面積・単位時
間あたりの水量比を凝固厚３０ｍまでは短辺／長辺＝１
〜３とし、凝固厚３０−１超では該水量比を０．３〜１
として鋳片の内部割れを回避する形鋼用連続鋳造鋳片の
製造方法にある。

〔作用・実施例〕

第２図は本発明の対象となる短辺に凹溝が形成された鋳
片３の試験に供したサイズ範囲を示している。また第１
表は二次冷却帯の冷却条件を示し、表中の注水比（ｊ！
／ｋｇ）は鋳造中の鋳片の単位重量当たりの冷却水量で
ある。また、ゾーンは第３図の■〜■ゾーンに相当する
ものであり、■ＦＬとはＩゾーンにおける鋳片長辺の表
と裏面（Ｆ面とＬ面）、■、はその両短辺を意味し、以
下■、■ゾーンとも同様である。

第４図は第１表の試験条件にて冷却した際、凹溝表面か
らいくらの深さに内部割れが発生したかを横軸に、縦軸
に割れ個数をプロットしたものであって、鋳片断面の左
右側にデータを採取している０図中（ａ）は割れ疵が目
視では認められなかったが、サルファープリントで偏析
線として現れたもの、（ｂｌは目視で割れが認められた
もの、（Ｃ）は目視での割れと共に割れ部が開口した状
態となったものをそれぞれ示している。なお、割れ個数
のカウント方法は第６図に示すようにサルファープリン
ト上に凹溝表層からの等距離線ｄ、、ｄｔ、ｄ。

を描いて、ある等距離線と割れ部位が交わった個数を数
えた。第５図は第４図に対応して、割れ発第　　１　　
表 生部値をメニスカスからの距離を凝固解析によって換算
して表したものである。以上の試験結果から明らかなよ
うに、内部割れの殆んどはメニスカスから４ｍの距離に
集中していることが分かる。

この部位をシェルの凝固厚に換算すると６０鶴以内とな
り、本願発明における冷却範囲を鋳片の凝固シェル厚が
６０ｗ以下とした根拠である。

次に冷却条件であるが、凝固シェル厚が６０ｕ＋以下の
範囲における二次冷却水の下限を０．３１／ｋｇとした
のは０．３未満ではバルジングによる内部欠陥が発生す
るため、０．：ｌ！／ｋｇ以上の冷却が必要である。ま
た、上限を０．８１　／　ｋｇとしたのは鋳片の表層と
未凝固部との温度差において、表層の冷却が強過ぎると
鋳片内部に熱応力（引っ張り応力）が発生し、内部割れ
の原因となるためである。

次ぎに、鋳片の長辺と短辺における単位面積・単位時間
あたりの水量比を凝固厚３０龍までと、３０鴎を超える
範囲とで変更する理由は、短辺の凹溝の基部に発生する
内部割れの起点は表層から略３０璽１の距離にあり、こ
の起点から鋳片内部に向かって割れが認められたため、
３０鶴の位置を基準に冷却水量を変えている。即ち、凝
固厚３０關までのゾーンは鋳造速度により変化するが前
記第３図の装置例では、はぼ■ゾーンに相当し、鋳型直
下では長辺に対して短辺の強度を大きくして、割れの発
生起点とならないように水量比を大きくしている。具体
的に凝固厚３０１自までは（短辺／長辺）の水量比を１
〜３とした根拠は前記第１表の実験結果に基づいて設定
しており、各水量比は同表に示すとおりである。凝固厚
３０ｍｍを超える範囲では同様に第１表のＨゾーンに相
当するが実験結果から長辺のバルジングを抑制するため
に短辺よりも長辺を強冷することが必要なことから、水
量比は０．３〜１の範囲とした。

以上、第１表の冷却条件に基づく第４．５図の内部割れ
発生状況を見てみると、テスト磁ｌは多数の内部割れが
認められ、この原因は注水比と凝固厚３９ｍｍを超える
範囲での水量比が大きいためと考えられる。またテスト
１ｌｈ２も内部割れが多いが、これは注水比が大き過ぎ
たためである。テス）陽３．４は本発明の冷却条件によ
り、内部割れは殆ど生じておらず、良好な鋳片が得られ
ている。

〔発明の効果〕 第７図（ａ）、　（ｂ）、　（ｌｌｊ）は前述の第１表
に示した冷却条件でのテスト隘１〜４に対応した鋳片の
サルファープリント写真であり、本発明の冷却条件で冷
却したテスト階３，４は明らかにテストＮｌｌ、　　２
に比較して良好な状態である０本発明の鋳片冷却方法に
よると短辺に凹溝を有する鋳片の内部割れは殆ど解消し
、圧延の素材として供してもフランジ表面の割れは全く
発生しなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する内部割れ発生のメカニズムの
説明図で、（ａ）は連続鋳造装置の側面断面図、（ｂｌ
は鋳片のバルジング状態を示す断面略図、（Ｃ）はロー
ルと鋳片およびバルジングとの関係を示す断面略図、第
２図は本発明が対象とする鋳片の略図、第３図は連続鋳
造装置の各ゾーンを示す側面略図、第４図は内部割れの
発生状況を鋳片の表面からの距離で示したグラフ、第５
図は第４図に対応して内部割れの個数をメニスカスから
の距離で示したグラフ、第６図は割れ個数の計数の仕方
を説明する鋳片部分略図、第７図は本発明の実施例を第
４．５図のテスｌ−ｍと対応して示した鋳片のサルファ
ープリントによる金属組織の写真・Ｉ；鋳型、２；ロー
ル、３；鋳片、３ａ；未凝固部、３ｂｉ凝固シエル。 第１図 （Ｇ） 第２図 第３図 表面からの距離　（１） 第４図 メニスカスからの距離　（ｍ） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対向する短辺の内壁面の幅方向中央部に楔状突条を形成
   した連続鋳造鋳型で鋳片を製造する方法であって、前記
   鋳型の下端以降に形成される凝固殻厚が６０ｍｍ以下の
   範囲における二次冷却水の注水比を０．３〜０．８ｌ／
   ｋｇの範囲とするとともに、鋳片の長辺と短辺における
   単位面積・単位時間あたりの水量比を凝固厚３０ｍｍま
   では短辺／長辺＝１〜３とし、凝固厚３０ｍｍ超では該
   水量比を０．３〜１として鋳片の内部割れを回避するこ
   とを特徴とする形鋼用連続鋳造鋳片の製造方法。