JPS63183765A - 連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法 - 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） 連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法に関してこの明細
書で述べる技術内容は、とくに連続鋳造にて得られた鋳
片の凝固完了点前の段階で有効な鍛圧加工を施すことに
ついての開発成果をｌｌ！！するものである。

（従来の技術） 鋼の連鋳々片の中心偏析は、該鋳片の最終凝固域の厚み
中心部でｃ、ｓ、ｐなどの溶鋼成分が濃化して正偏析と
なって現われるもので、とくに厚板製品での板厚方向の
機械的性質の低下や、ラミネーションの発生の原因とな
り、従来の鋳造法においては避は難い品質欠陥の１つで
あった。

中心偏析の生成機構は、連続鋳造で得られた鋳片の凝固
先端部の凝固収縮のほか、凝固シェルのバルジングなど
によって生じる空疎の真空吸引力も加わって、該凝固先
端部に濃化溶鋼を吸込み鋳片の厚み中心部に正偏析とな
って残るものと考えられる。

かかる中心偏析の防止対策として例えば２次冷却帯域に
おける電磁攪拌などが試みられたが、セミミクロ偏析ま
でを軽減するには至っておらずその効果は十分とはいえ
ない。

この他、鋳片の凝固末期に一対のロールを用いて大圧下
を施すインラインリダクション法（鉄と鋼第６０年（１
９７４）第７号８７５〜８８４頁参照）の適用も試みら
れたが、未凝固層の大きい鋳片領域における圧下が不十
分であると、凝固界面に割れが発生し、逆に圧下が十分
である場合には鋳片の厚み中心部に強い負偏析が生じる
等の問題があった。

この点につき特開昭４９−１２７３８号公報では鋳片の
凝固先端部付近でロール対による軽圧下を施し、該部分
の凝固収縮量を圧下により補償する方法が、特開昭５２
−５４６２３号公報では鍛造金型を用いて鋳片の凝固完
了点近傍を大圧下する方法が、さらに特開昭６０−１４
８６５１号公報では鋳片の凝固完了点より前に電磁攪拌
を行うか又は超音波を印加し、鋳片の凝固完了点近傍に
て鍛圧加工を施す方式の連続鋳造手段が、それぞれ提案
されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところでロールによる軽圧下の場合には、複数対のロー
ルにより数ｗ　／　ｔａの圧下を施したとしてもロール
ピッチ間に生じる凝固収縮やバルジングを十分に防止す
ることができず、また圧下位置が適切でなければ却って
中心偏析が悪化する不利があった。鍛造金型を用いて鋳
片の凝固完了点近傍を大圧下する場合においては、イン
ラインリダクション法の如きロールによる大圧下に比べ
凝固界面が割れにくく、負偏析も極力回避することが可
能で、セミマクロ偏析まで飛躍的に改善されることが明
らかになってはいるものの、未凝固層の大きい鋳片領域
での圧下が不十分であると、凝固界面に３’ｌＪれが発
生し、逆に圧下が十分であると鋳片の中心部に強い負偏
析が生じる不利があり、さらに未凝固層の小さい領域を
圧下してもその効果が得られず最適な圧下条件を模索し
ているのが現状であった。

さらに電磁攪拌と鍛圧加工又は超音波と鍛圧加工を組合
せる手段においては負偏析の軽減に有利な等軸品率を増
大させることはできるが単に等軸品率を増大させるだけ
では未凝固厚み、鋳造速度、溶鋼加熱度等の幅広い条件
について負偏析の生成を回避することは非常に困難であ
った。

本発明の目的は、連続鋳造で得られた鋳片を、該鋳片の
凝固完了点近傍で鍛圧加工する場合に生じていた従来の
問題を解消し健全な鋳片を製造するのに有利な連続鍛圧
方法を提案するところにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、連続鋳造用の鋳型より引き抜いた鋳片を連続
的に鍛圧加工するに当り、鋳片内部が凝固を完了する前
の段階であって、鋳片の中心部の固相率が０．５〜０．
９を示す位置で、δ／ｄ≧０．５を満足する圧下を施す
ことを特徴とする連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法
（第１発明）であり、また本発明は連続鋳造用の鋳型よ
り引き抜いた鋳片を連続的に鍛圧加工するに当り、鋳片
内部が凝固を完了する前の段階であって、鋳片の中心部
の未凝固厚み（ｄ）が１．２　×雫「面≦ａ　≦ｔｏ、
ｏ　ｘＤ］口の範囲内の位置でδ／ｄ≧０．５を満足す
る圧下を施すことを特徴とする連続鋳造における鋳片の
連続鍛圧方法（第２発明）である。

δ：鍛圧加工による総圧上量（ｍｍ ）ｄ：鍛圧加工における未凝固厚み（ｎ）（固相率１０
０％を凝固界面とみなす）Ｄ：圧下前の鋳片厚み（１ｍ
） 本発明においては、とくに鋳片の中心部の固相率（「Ｓ
）あるいは未凝固厚み（ｄ）を上記範囲内に収まるよう
にクレータ−エンド又はクレータ−エンド近傍の鋳片の
凝固シェル厚みに応じて鋳造速度をコントロールするの
が望ましく、また、鋳片の圧下前に電磁攪拌するのが望
ましい。

更に、応用発明としてＣ／Ｃｏ＝　０．９±０．１で良
い場合には圧下位置の制約は無くなりδ／ｄ≧１．０を
満足する大圧下を行なえばよい。

ここで上記した鋳片の中心部の固相率（ｆｓ）とは具体
的に、鋳片の中心部の温度が鋼種によって決まる液相線
温度と固相線温度の間のどの位置にあるかを表わす指標
であり、例えば固相率１．０は該温度が固相線温度であ
ることを、０．５は液相線温度と同相線温度の中間であ
ることを示す。

なお、上記カッコ内における固相率１００％を凝固界面
とみなすとは具体的に、同相線温度の位置を凝固界面と
みなすということであり、この位置においては液相は無
く全て固相となっている。通常凝固界面は固相から液相
へとステップ的に変化するものでは無く、固相液相の共
存領域が存在し、通常固相線温度の位置では固相１００
％であり、液相線温度の位置では液相１００％となる。

（作　用） 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は連続鍛圧装置を備えた連続鋳造機の１例を模式
で示したもので図において１は鋳片、１ａは凝固シェル
、１ｂは未凝固部、２はガイドロール、３は電磁攪拌装
置、４は鋳片を圧下するための鍛圧金型、５は鍛圧金型
４を駆動する圧下シリンダーであａ、６はピンチロール
、そして７は連続鋳造用の鋳型である。

本発明者らは、第１図に示した連続鋳造機を適用し、連
続鋳造にて得られた鋳片１を鍛圧金型４にて圧下する場
合の最適条件を得るために圧下位置における鋳片の中心
部の固相率（ｆｓ　’）　、鋳片の中心部の未凝固厚み
（ｄ）および圧下ｉｔ（δ）につき種々変化させて実験
を行った。

第２図および第３図にその結果を示す。

まず第２図は、鍛圧加工における圧下量（δ）と鋳片ｌ
の中心部の未凝固厚み（（１）の比（δ／ｄ）と圧下位
置における鋳片の中心部の同相率（ｆ３）との関係を示
すグラフである。まず第２図より、ｌ）鍛圧金型４によ
る圧下において鋳片１の中心部の固相率（ｆｓ　）が小
さい場合、すなわち、鋳片Ｉの中心部の未凝固厚さくｄ
）が大きい場合には（δ／ｄ）が０．５以下で凝固界面
に割れが発生しそれ以上では割れが発生しないこと。ま
た２）鋳片１の中心部の固相率（ｆｓ）が０．７以上の
領域で圧下を行う場合、（δ／ｄ）が小さい程中心偏析
の改善が困難となり、とくに固相率（ｆ５）が０．９以
上では非常におおきな圧下刃が必要であることが判った
。

ここで１）の理由としては圧下により鋳片内部が強い圧
縮応力状態になるためと推定される。

第３図はδ／ｄ≧０．５の条件にて圧下した際の圧下位
置における該鋳片１の中心部の固相率（ｆｓ）と鋳片１
の厚み中心部の炭素偏析比（Ｃ／Ｃｏ）　との関係を示
すグラフである。ここでＣは得られた鋳片より採取した
サンプルの炭素含有率であり、Ｃｏは該鋳片ｌの平均炭
素含有率である。図より鍛圧加工においてＣ／Ｃｏ−１
となる理想状態はｆｉ　＝０．７であり、製品の品質特
性より求まるＣ／Ｃｏの許容値を考慮すると（ｆｓ　）
　＝０．５〜０．９の範囲で圧下すると内部割れや負偏
析を回避する上でとくに有効であることが明らかとなっ
た。

以上の結果より、連続鋳造において鋳片１の中心偏析を
軽減するためには鋳片の中心部の固相率（ｒ５）が０．
５〜０．９の範囲となる位置をδ／ｄ≧０６５にて圧下
することが有利であることが判る。

ところで通常の操業においては鋳片の中心部の固相率（
ｆｓ）を直接にコントロールすることは難しい。そのた
めこの値を決定する主要因である鋳込むべき鋳片の厚さ
、鋳片１の中心部の未凝固厚みおよび鋼種について整理
した。第４図は連続鋳造で得られた鋳片１を　δ／ｄ＝
０．５以上で圧下した場合の圧下前の鋳片厚み（Ｄ）と
未凝固厚み（ｄ）の関係における中心偏析（Ｃ／Ｃｏ）
の状況を示したグラフである。

あらかじめ鋳込むべき鋳片厚み（Ｄ）が設定され、鋳片
の中心部における未凝固厚み（ｄ）が１．２ｘ、／’ｉ
ｎ斑≦ｄ≦１０ｘ％璽了の範囲においては鋳片の中心部
の固相率（ｆｓ）はほぼ０．５〜０．９であり、従って
、鋳片１の中心部の未凝固厚み（ｄ）が上記の範囲とな
る位置でδ／ｄ≧０．５を満足する圧下を施せば上述し
た如き固相率ｆ、　＝０．５〜０．９になる領域を鍛圧
加工する場合と同様に中心偏析を有利に軽減し得ること
が明らかとなった。

本発明は、以上の説明に基づき連続鋳造における鋳片の
引き抜きに際し鋳片内部の溶鋼が凝固を完了する前の段
階であって鋳片１の中心部の固相率が０．５〜０．９の
領域、あるいは鋳片ｌの中心部における未凝固厚み（ｄ
）が１．２ＸＪｒ了≦ｄ≦１０×Ｊの範囲となる領域に
おいてδ／ｄ≧０．５を満足する圧下量にて鍛圧加工を
行うので内部割れや負偏析の発生なしに中心偏析を容易
に軽減し得るのである。

なお本発明では鍛圧加工を施すに当って、鋳片１を適正
位置にて圧下するには凝固完了点のコントロールが非常
に重要である。

そのためには前述したようにクレータ−エンド又はクレ
ータ−エンド近傍の凝固シェル厚みを検出して圧下位置
における鋳片ｌの中心部の固相率（ｆｓ　）　、および
鋳片１の中心部の未凝固厚み（ｄ）を前述した条件の範
囲内に収まるように鋳造速度をコントロールするのが望
ましい。

また本発明においては、中心偏析のより効果的な改善を
図るために圧下位置の上流側で電磁攪拌するのが望まし
いが具体的には、周波数ｆ：Ｑ、１〜２０１１ｚ、鋳片
表面の磁束密度Ｂ　：　２００〜１６ＱＯＧａｕｓｓの
条件になる水平方向回転、水平又は垂直方向移動磁界方
式の電磁攪拌を、 （１）モールド内で実施する。

（２）鋳片１の中心部における固相率（ｆｓ）がＯ−０
，８の範囲において実施する。

あるいは （３）鋳片１の中心部における未凝固厚み（ｄ）が２、
ｏ×ｆ”ｔ、了≦ｄ≦１４．０Ｘ匹］可の範囲において
実施するのが好ましい。

第５図は上記（３）について圧下前の鋳片厚み（Ｄ）と
未凝固厚み（ｄ）との関係における電磁攪拌の適正範囲
について示すグラフである。

未凝固厚み（ｄ）が図に示す如き２．ｏｘＤ］前≦ｄ≦
１４．ｏｘＤ舊前の領域で電磁攪拌を施すことにより微
細な等軸晶が得られ、中心偏析の軽減に効果がある。

ここで電磁攪拌を実施する際の周波数（ｆ）を０．１〜
２０Ｈｚに設定する理由は、周波数（ｆ）が０．１Ｈｚ
未満では、必要な攪拌力を得ることができず、一方周波
数（ｆ）が２０１１ｚを超えると、磁束が溶鋼深くまで
浸透しないためやはり必要な攪拌力を得ることができな
いのである。

また、磁束密度（Ｂ）については２００　Ｇａｕｓｓ未
満では撹拌力が小さすぎ、１６００　Ｇａｕｓｓを超え
ると、攪拌力が大きくなりすぎ溶鋼流動による負偏析帯
の生成が顕著になる。よって磁束密度（Ｂ）は２００〜
１６００　Ｇａｕｓｓの範囲で設定するのが好ましいの
である。

なお上記の如き電磁攪拌は１ケ所で実施するよりも複数
ケ所で実施する方がより大きな効果を得ることができる
。

更に第２図からも分かるように中心部の固相率が低くて
も、即ち未凝固厚みが大きくても大圧下をほどこせば偏
析が改善される。第６図は第３図と異なりδ／ｄ≧１．
０の大圧下を行った場合のＣ／Ｃｏと圧下位置の関係を
示すが、Ｃ／Ｃｏ＝０．９±０．１が許容される品質で
は圧下位置の制約は無くなりδ／ｄ≧１．０の大圧下の
み行なえば良いことが明らかである。

（実施例） 実施例−１ 第１図に示した連続鋳造機を用いて厚さくＤ）：２７０
Ｍ、幅２２００ｍｍの鋳片１を鋳造しつつ該鋳造機の下
流に備えた鍛圧金型４で連続的に鍛圧加工を行い厚さ２
００ｍｍ、幅２２４０ｍｍの鋳造鋳片（ＳＭ　５０）を
製造した。

表−１に鋼材の化学成分を示す。鍛圧金型４による圧下
条件として圧下位置における鋳片１の中心部の固相率を
ｔｓ　＝０．７　、またδ／ｄ＝０．９になる圧下量に
て鍛圧加工を行った。

連続鋳造における鋳造速度は、圧下位置の鋳片の中心部
の固相率（ｆ８）を０．７、すなわち未凝固厚み（ｄ）
を約５０１にすべく０．７ｍ／分に調整した。なお鍛圧
加工の上流側において鋳片の中心部の未凝固厚みが８０
１、ｔ、＋ｏ、７および６０ｍ曹、ｆ５÷０．７４にな
る位置では表−２に示す条件にて電磁攪拌を行った。

表−２ 得られた鋼材の厚み中心部のＣ／Ｃｏを調べたところＣ
／Ｃｏ＝０．９８であり偏析が非常に小さいことが確か
められた。

次に本発明を適用して得られた鋼材より試験片を採取し
、このサンプルの表面を２００μｍメツシュの粗さに分
け、おのおののメツシュの中での（Ｐ）の平均濃度を調
べた。また比較のため鍛圧加工を施さないで得られた鋼
材についても同様の調査を行った。

第７図はセミマクロ偏析粒径と偏析粒数の関係を（Ｐ）
の偏析比が３以上のものについて示したグラフである。

鍛圧することによりとくに粒径の大きいものが激減する
ことが明らかである。

実施例−２ 実施例１と同様の条件にて電磁撹拌を使用せず鋳造速度
のみを、未凝固厚みが１．２Ｘ、／ｆｌＨ≦ｄ≦１０Ｘ
町璽可を満足するように変更して鍛圧加工を行った。第
８図は（Ｐ）のセミマクロ偏析を調査した結果である。

第７図と異なりデータに幅が出るものの改善効果は明ら
かである。

（発明の効果） 本発明によれば鍛圧加工による内部割れや負偏析の発生
を効果的に回避して、中心偏析の大幅な改善、とくにセ
ミマクロ偏析まで容易に改善できるので健全な製品のみ
を製造し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は鍛圧装置を備えた連続鋳造機の模式図、第２図
は圧下位置における鋳片の中心部の固相率（ｆｓ）と（
δ／ｄ）との関係を示すグラフ、第３図は圧下位置にけ
る鋳片の中心部の固相率（ｆｓ）と偏析比（Ｃ／Ｃｏ）
との関係を示すグラフ、 第４図は中心偏析の生成状況を圧下前の鋳片厚みＤと未
凝固厚みｄとについて示すグラフ、第５図は電磁撹拌の
適正範囲を圧下前の鋳片厚み（Ｄ）と鋳片の中心部の未
凝固厚み（ｄ）との関係について示すグラフ、 第６図は圧下位置における鋳片中心部の固相率（ｆｓ）
と偏析比（Ｃ／Ｃｏ）との関係を示すグラフ、 第７図はＰのセミマクロ偏析粒径と、偏析粒数の関係を
示すグラフ、 第８図はＰのセミマクロ偏析粒径と、偏析粒数の関係を
示すグラフである。 １−・−鋳片　　　　　　　１ａ−凝固シエル１ｂ−未
凝固部　　　　　２・−ガイドロール３−電磁攪拌装置
　　　４−鍛圧金型 ５・・−圧下シリンダ−６−・ピンチロール７−・・連
続鋳造用鋳型 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人弁理士　　杉　村　暁　秀 同　　　　弁理士　　　　杉　　　村　　　興　　　作
ｑ　　　第２図 ミ ０！Ｉ相牢（ｆｓ） 第３図 固相季（ｆｓ） 第４図 圧下１めＲ？！ｊ／ｌ　Ｄ　（ａｍ） 第５図 圧下＃ｈ鋳ＡＩＤ（ａｍ） 第６図 第８図 １＝ミ７クロイ凋Ｖオ６′ギｔイ企（ｍｍ）第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造用の鋳型より引き抜いた鋳片を連続的に鍛
   圧加工するに当り、 鋳片内部が凝固を完了する前の段階であって鋳片の中心
   部の固相率（ｆ＿ｓ）が０．５〜０．９を示す位置で、
   δ／ｄ≧０．５を満足する圧下を施すことを特徴とする
   連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法。 δ：鍛圧加工による総圧下量（ｍｍ） ｄ：鍛圧位置における未凝固厚み（ｍｍ） （固相率１００％を凝固界面とみなす） ２、圧下位置における鋳片の中心部の固相率（ｆ＿ｓ）
   が、上記の範囲内に収まるようにクレータエンド又はク
   レータエンド近傍における鋳片の凝固シェル厚みに応じ
   て鋳造速度をコントロールすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の連続鋳造における鋳片の連続鍛圧
   方法。 ３、連続鋳造用の鋳型より引き抜いた鋳片を連続的に鍛
   圧加工するに当り、 鋳片内部が凝固完了する前の段階であって 鋳片の中心部の未凝固厚み（ｄ）が、 １．２×√（Ｄ−８０）≦ｄ≦１０．０×√（Ｄ−８０
   ）の範囲内の位置でδ／ｄ≧０．５を満足する圧下を施
   すことを特徴とする連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方
   法。 δ：鍛圧加工による総圧下量（ｍｍ） ｄ：鍛圧位置における未凝固厚み（ｍｍ） （固相率１００％を凝固界面とみなす） Ｄ：圧下前の鋳片厚み（ｍｍ） ４、圧下位置における鋳片の中心部の未凝固厚み（ｄ）
   が、上記の範囲内に収まるようにクレーターエンド又は
   クレーターエンド近傍における鋳片の凝固シェル厚みに
   応じて鋳造速度をコントロールすることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の連続鋳造における鋳片の連続
   鍛圧方法。 ５、連続鋳造用の鋳型より引き抜いた鋳片を連続的に鍛
   圧加工するに当り、鋳片の内部が凝固完了する前の段階
   でδ／ｄ≧１．０を満足する圧下を施すことを特徴とす
   る連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法。 ６、鋳片の圧下前に電磁攪拌を施すことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項〜第４項の何れかに記載の連続鋳造
   における鋳片の連続鍛圧方法。