JPS63273557A - 連続鋳造鋳片の中心偏析低減方法 - 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〉 この発明は鋼の連続鋳造鋳片の成分偏析を改善するため
の中心偏析低減方法に関するものである。

（従来技術とその問題点〉 連鋳鋳片断面の中心部に発生するｃ、ｐ、ｓ等の成分元
素の偏析は、連鋳性特有のものであり、連続鋳造中の最
終凝固部近傍の未凝固溶鋼が流動して起こることが明ら
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、発明者らは一つの
提案をし、既に出願している（特開昭６１−１１９３６
０号）、この連続鋳造法は電磁撹拌により２５％以下の
等軸晶率とし、最終凝固直前の３ｍ以上を凝固・降温収
縮に見合った量だけテーバアライメントにし、ロールピ
ッチを２７５ｍｍ以下にし、かつ鋳片を強冷却するよう
にしたものである。

このような連続鋳造法によれば、連鋳鋳片の中心偏析を
大幅に改善することができるが、さらに中心偏析の改善
効果を向上させることが望まれている。

本発明では、マクロ中心偏析を低減させる一つの方法と
しての電磁撹拌法に着目したものであり、この電磁撹拌
法は未凝固溶鋼に撹拌流動を与えて凝固組織を柱状晶か
ら等軸晶に変化させることによって偏析の分散を図ろう
とするものであるが、従来、゛連続鋳造のどの位置で撹
拌流動を与えるべきかについては、経験的に未凝固率２
５％以下とされていた。

しかしながら、この未凝固率（ζ等軸晶率）２５％以下
という指標は、鋳片厚さが変わると、未凝固溶鋼厚さが
変わり、後に詳述するように等輪島厚さがある値よりも
大きくなるとＶ状偏析が形成されることになり、絶対的
な指標とすることができなかった。

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、電磁撹拌流動を与える最適時期を普遍的
に規定でき、成分偏析を安定して改善し得る連続鋳造鋳
片の中心偏析低減方法を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段・作用〉この発明は、連
続鋳造中の鋳片に電磁撹拌流動を与えるに際し、その最
適適用時期を普遍的に規定し、この最適時期に電磁撹拌
を行なうことにより、成分偏析を安定して改善させる。

鋼の連続鋳造において、その鋳片の凝固末期に未凝固溶
鋼の温度が低下して液相線温度以下になった時期に、そ
れまでの凝固速度よりも速まる、いわゆる加速凝固現象
が存在することが広く知られている。

この加速凝固現象は、鋳片厚み、鋳造条件によらずほぼ
一定の未凝固溶鋼厚み以下で起っており、この加速凝固
現象が起こる時点またはその直後に電磁撹拌流動を与え
ることにより相対的に流動しにくい等軸品を生成せしめ
て凝固させる。

このような凝固であれば、従来、厚板での水素誘起割れ
の原因となっていた粒状偏析（スポット状偏析）の低減
に著しい改善をもたらす。

く実　施　例〉 以下、この発明を図示する一実施例に基づいて説明する
。

鋼の連続鋳造鋳片の厚み方向の断面の凝固組織を見ると
、樹枝状晶（以下デンドライトと称する）から成ってい
る。このデンドライトの技の間隔（デンドライト２次ア
ーム間隔と称する）は、一義的に（１）式の関係をもっ
ことが多くの研究で知られている。

λｘ　−７１０Ｒ′″０・３９　　　　・・・・（１）
但し、λＩ　：デンドライト２次アーム間隔〔μｍ〕 Ｒ：冷却速度（”Ｃ／ｌｌｌ１ｎ　） この（１）式によれば、冷却速度が大きい程、λ菫は小
さいことを意味する。一方、連続鋳造鋳片の断面のλ■
を調査すると、第１図に示す関係が得られる。すなわち
、鋳片表面ではλ！が１００μｍ以下と小さく冷却速度
が大きく、鋳片の内部に進むに従ってλ■が大きく冷却
速度が遅くなる。

ところが、鋳片の厚み中心に近付いたある位置で突然λ
■が再び小さくなる現象がある。これは、冷却速度が再
び速まったと同じ現象であり、いわゆる加速凝固現象と
いわれる。

本発明は、この加速凝固現象が開始する時点またはその
直後で未凝固溶鋼に電磁撹拌流動を付与するというもの
である。第１図囚の例でいえば、溶鋼の未凝固厚４０ａ
ｍの時点で流動を与える。

発明者らは、鋳片の厚みの異なる種々のサンプルを調査
した結果、鋳造条件を種々に変えても、この加速凝固現
象が起こるのは、未凝固溶鋼の厚みが５５ｍ以下である
ことが判明した。

第１図山）の例で２３５厚と３００厚で、この値はほぼ
一致している。この値は伝熱凝固計算値ともほぼ一致す
ることも確認した。

次に、加速凝固現象の始める前と後で撹拌流動を与える
実験を行なった結果、第２図に示す結果が得られた。

凝固途中で、未凝固溶鋼に撹拌電流が与えられると、前
述のデンドライトは細粒化し、いわゆる等輪島を形成し
、この等軸品を形成しながら、鋳片は凝固を終了するこ
とになる。ところが、等輪島の厚みを５０ｍａ＋以上、
すなわち加速凝固が開始するよりも以前に未凝固溶鋼に
撹拌流動を与えた場合は第２図に示すように鋳片内にＶ
状の偏析が形成された。

この■状偏析はスポット状の粒状偏析から成っており、
鋼材の水素誘起割れの起点となる有害なものである。

このように等軸品厚みを種々変えた鋳片の偏析粒のＰの
偏析程度をマツピングアナライザーによって調べた結果
を第３図に示す（ビーム径５０μｍ）。これは、等輪島
厚みＯｍｍ（撹拌流動なし）、３０ｍｍ、８０閣の３条
件のデータが示してあり、この図から明らかなように、
Ｐの偏析度（Ｃ３／Ｃｏ）　Ｐは３０ＩｎＩ１１の場合
が最も良好であり、逆に等輪島を作り過ぎた８０閣の場
合には、最も偏析レベルが悪い。

このように、粒状偏析の程度は、等輪島の厚みが適正な
場合にのみ、低位に確保することが可能である。

この適正な等輪島の量とは、生成した等輪島が動きにく
い状態すなわち加速凝固現象の開始点またはその直後で
等輪島を生成した場合を意味する。この時期では溶ａｊ
ｌ温度の低下により溶鋼の粘性がアップすることが主因
で、等輪島が動きにくい状態となっている。この値は前
述の如く、等輪島厚にして約５０舗以下ということがで
きる。

以上の説明を概念的に凝固組織の比較で示すと第４図に
示す如くなる。すなわち、等輪島を作り過ぎると、第４
図（Ｃ１の如く鋳片厚み中心部に■状の偏析２が形成さ
れる。一方、等輪島を全然作らないと第４図（８）の如
（なり、鋳片厚み中心部に線状のマクロ偏析３が残る。

結局、等輪島１を適正量生成せしめた第４図（５）の場
合が最も偏析の少ない鋳片ということができる。

なお、本発明の結果を特開昭６１−１１９３６０号でい
う等輪島率という定義で見ると、等輪島厚５０陥以下で
概算すると、 鋳片厚　２００　ｍｍ　　　等輪島率　２５％２３５ｍ
ｍ　　　　　　　　２１％ ２５０鴫　　　　　　　２０％ ３００ｍｍ　　　　　　　　１７％ ということになり、鋳片厚みによって等輪島率は異なっ
てしまう。

したがって、より普遍的な指標として、加速凝固現象の
起こる時点またはその直後に撹拌流動を与え、その結果
等軸晶を生成せしめることが粒状偏析を最低レベルにす
る最良の条件ということができる。

次に、鋳片厚み、鋳造条件を種々変えて、加速凝固現象
が起こる前と後で電磁撹拌を行なった具体的数値例を示
す。

具体例１（本発明による電磁撹拌） 鋳片サイズ：２３５Ｘ２１００薗 鋳造速度：　０．９０　ｍ／ｍ１ｎ ２次冷却強度　：　２．１　ｇ／ｋｇ＠５ｔｅｅｌ加速
凝固開始厚：５５ｍｍ 等輪島厚：５１■ ■状偏析の有無：無 具体例２（本発明） 鋳片サイズ：２３５Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度：　０．６０　ｍ／ｗｉｎ ２次冷却強度　：　０．６５１　／ｋｇ−ｓｔｅｅｌ加
速凝固開始厚＝５０ＩＩＩＩ１１ 等軸品厚：　４１ｍｍ ■状偏析の、有無：無 具体例３（本発明） 鋳片サイズ：２５０Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度７０．８０　ｍ／ｍ１ｎ ２次冷却強度　：　１．８１　／ｋｇ、５ｔｅｅｌ加速
凝固開始厚：５２ｍａ＋ 等輪島厚：３０ｍａｉ Ｖ状偏析の有無：無 具体例４（本発明） 鋳片サイズ：２５０Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度：　０．７０　ｍ／ｍ１ｎ ２次冷却強度　：　１．１１／ｋｇ−ｓｔｅｅｌ加速凝
固開始厚：４０ｍｍ 等輪島厚：２９ｍｍ Ｖ状偏析の有無：無 具体例５ 鋳片サイズ：３００Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度：　０．５５　ｍ／ｌｌｌ１ｎ２次冷却強度　
：　１．３１　／ｋｇ−ｓｔｅｅｌ加速凝固開始厚：５
２１ｎＩ１１ 等輪島厚：８０ｍｍ Ｖ状偏析の有無：有 具体例６ 鋳片サイズ：３００Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度：　０．５０　ｍ／ｍ１ｎ ２次冷却強度　：　０．７０１　／ｋｇ−ｓｔｅｅｌ加
速凝固開始厚＝５２０ 等輪島厚ニア２ＩＩｌｆｆ＋ ■状偏析の有無：有 具体例７ 鋳片サイズ：３００Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度：　０．７０　ｍ／ｍ１ｎ ２次冷却強度　：　１．５１　／ｋｇ−ｓｔｅｅｌ加速
凝固開始厚：５５胴 等輪島厚：８２ｍｍ ■状偏析の有無：有 具体例８ 鋳片サイズ：３００Ｘ２１００ｍｍ 鋳造速度：　０．５５　ｍ／ｎ＋ｉｎ ２次冷却強度　：　１．３　ｆｆｉ／）ｃｇ−ｓｔｅｅ
ｌ加速凝固開始厚：５５ｍｍ 等輪島厚：Ｏｍｍ ■状偏析の有無；無 具体例９（本発明） 鋳片サイズ：２３５Ｘ２１００Ｍ 鋳造速度：　０．８０　ｍ／ｍ１ｎ ２次冷却強度　：　２．５１ｔ　／ｋｇ、５ｔｅｅｌ加
速凝固開始厚：５２ａｎ 等輪島厚：１８閣 ■状偏析の有無：無 具体例１０ 鋳片サイズ：２５０Ｘ２１００Ｍ 鋳造速度：　０．９　Ｏｎ＋／ｗｉｎ ２次冷却強度　：　１．９　Ｎ　／ｋｇ、　５ｔｅｅｌ
加速凝固開始厚＝４９ｍｌ！＋ 等輪島厚：０ｎｎ Ｖ状偏析の有無：無 〈発明の効果〉 前述のとおり、この発明によれば、加速凝固現象が起こ
る時点またはその直後に未凝固溶鋼を電磁撹拌を行なう
ようにしたため、相対的に流動しにくい等輪島を生成せ
しめて凝固させることができ、中心部のマクロ偏析のみ
ならず、厚板成品での誘起水素割れの原因とされるセマ
クロ偏析（スポット状偏析）の低減に有効６対処し得る
。

さらに、電磁撹拌の最適適用時期を普遍約６規定でき、
成分偏析を安定して改善させるこ１ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図囚は鋳片厚み方向のデンドライト２ンアーム間隔
の分布を示すグラフ、第１図■）はＳ片厚みの異なる２
つのデンドライト２次アー。 間隔の分布を対比して示すグラフ、第２図は虐輪島厚み
と■偏析長さの関係を示すグラフ、５３図は等輪島厚み
とＰの偏析率の関係を示すシラ７、第４図代呟（Ｃ）は
等輪島厚みと凝固組織・示す説明図である。 ｌ・・・等輪島、２・・・Ｖ状偏析、３・・・線状のマ
・口偏析 第２図 ヒ に 等 シ 駐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶鋼を連続鋳造するにあたり、鋼の凝固末期にお
   ける加速凝固現象が起こる時点またはその直後に未凝固
   溶鋼を電磁撹拌することを特徴とする連続鋳造鋳片の中
   心偏析低減方法。