JPS6363561A - 連続鋳造法 - 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） 本発明は連続鋳造鋳片の厚み中心部にみられる不純物元
素、即ち鋼鋳片の場合には硫黄、燐、マンガン等の偏析
を防止し均質な金属を得ることのできる連続鋳造法に関
するものである。

（従来の技術） 近年、海洋構造物、貯槽、石油およびガス運搬用鋼管お
よび高張力線材などの材質特性に対する要求は厳しさを
増しており、均質な鋼材を提供することが重要課題とな
っている。元来鋼材は、断面内において均質であるべき
ものであるが、鋼は一般に硫黄、燐、マンガン等の不純
物元素を含有しており、これらが鋳造過程において偏析
し部分的に濃化するため鋼が脆弱となる。特に近年生産
性や歩留の向上および省エネルギー等の目的のために連
続鋳造法が一般に普及しているが、連続鋳造により得ら
れる鋳片の厚み中心部には通常顕著な成分偏析が観察さ
れる。こうした成分偏析は最終製品の均質性を著しく損
ない、製品の使用過程や線材の線引き工程等で鋼に作用
する応力により亀裂が発生するなど重大欠陥の原因にな
るため、その低減が切望されている。かかる成分偏析は
凝固末期に残溶鋼が凝固収縮力等によって流動し、固液
共存域内のデンドライト樹間濃化溶鋼を洗いだし、残溶
鋼が累進的に濃化することによって仕じる。従って成分
偏析を防＋１するには、残溶鋼の流動原因を取り除くこ
とが肝要である。かかる溶鋼流動原因としては、凝固収
縮に起因する流動のほか、ロール間の鋳片バルジングや
ロールアうイメント不整に起因する流動等があるが、こ
れらの内張も重大な原因は凝固収縮であり、偏析を防止
するには、これを補償する量だ４Ｊ鋳片を圧下すること
が必要である。

鋳片を圧下することにより偏析を改善する試みは古くか
らなされており、例えば特公昭５！ｌ−１６１）６２号
公報に記載されているように、連続鋳造工程において鋳
片中心温度が液相線温度から同相線ン品度に至るまでの
間鋳片を凝固収縮を補償する組以上の一定の割合で圧下
する方法が知られている。

しかしながら、この場合、条件によっては偏析改善効果
が殆ど認められなかったり、場合に、［、っては、偏析
がかえって悪化する等の問題があり、成分偏析を十分に
改善することは困難であった。

本発明者らはかかる従来法の問題の発生原因について種
々調査した結果、従来法の場合に偏析改善効果が認めら
れなかったり、あるいは偏析がかえって悪化することが
起こるのは、基本的に圧下すべき凝固時期範囲や圧下量
が不適正であることに起因していることを知見した。

この知見に基づいて、本発明者らは、鋳片を連続的に引
き抜く溶融金属の連続鋳造において、鋳片の中心部が固
相率０．１ないし０．３に相当する温度となる時点から
流動限界固相率に相当する温度となる時点までの領域を
単位時間当り０．５　ｖｓｖｓ　７分以上２．５　ｍＷ
　／分未満の割合で連続的に圧下し、鋳片中心部が流動
限界固相率に相当する温度となる時点から固相線温度と
なるまでの領域は実質的な圧下を加えないことを特徴と
する連続鋳造方法を発明し、特願昭６１−１３６２７６
号にて出願を行った。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは更に研究を行った結果、鋳片の中心部が同
相率０．１ないし０．３に相当する温度となる時点から
流動限界固相率に相当する湯度となる時点までの領域を
連続的に圧下する場合の圧ド量は鋳片の偏平比によって
最適値が存在することを知見し本発明をなし遂げた。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは鋳片を連続的に引き抜く溶
融金属の連続鋳造において、鋳片の中心部が固相率０．
１ないし０．３に相当する温度となる時点から流動限界
固相率に相当する温度となる時点までの領域で、その単
位時間当たりの圧下量（ｘ）が下記ｆｉｌ弐で示される
範囲内となるように鋳片を連続的に圧下することを特徴
とする連続鋳造法。

０．６ξ≦ｘ≦１．１ξ　　・・・・・・・・・・・・
　（１）ここに、 ξ；□　、Ｉ≦ｒ≦４ ｒ：偏平比 Ｘ：圧下量（１）／分）、 である。

（作　用） 以下、本発明を更に詳述する。

中心偏析のない鋳片を得るための手段として前記特公昭
５９−１６８６２号公報に開示されているような軽圧下
法は有効な方策であるが、本発明者らの知見によれば、
軽圧下法において極めて重要なことは、圧下すべき領域
と圧下量である。

まず、圧下すべき量について述べる。

通常、連鋳鋳片には中心部の偏析のほかに、第２図に示
すようにＶ状の偏析（Ｖ偏析）が見られる。この■偏析
は凝固収縮によって生じるものであるから、その発生個
数を観察することによって、圧下量が凝固収縮量に対し
て充分か否かを知ることが出来る。本発明者らは、かか
る現象を観察する事により次の二つの事実を見いだした
。その一つは、圧下量の考え方に関するものであり凝固
収縮量を補償するために重要なのは、ロール一本あたり
の圧下Ｎ（即位＋ｎ）ではなく、凝固先端近傍数ｍの範
囲での平均的な圧下速度（ｍｕ／分）であることを知っ
た。ここで圧下速度とは鋳片上の任意の点が、複数のロ
ールの間を通過する過程で単位時間当たり圧下される量
をいう。実操業におけるロール間隔の設定にあたっては
、上記圧下速度を引抜速度で除した値、すなわち圧下勾
配（単位ｉｎ　／　ｍ　）により、鋳造方向単位長さ当
たりの圧下量を知ることが出来る。

もう一つの事実は、凝固収縮を過不足なく補償するため
の圧下量（以後適正圧下量と呼ぶ）に関するものである
。

本発明者らの知見によれば、過度の圧下を加えると中心
偏析はかえって悪化するため、圧下ずべき量は凝固収縮
を過不足なく補償する量でなければならない。前記特公
昭５９−１６８６２号公報に開示されているように、従
来圧下すべき量は凝固収縮を補償する量以上であれば、
内部割れが生じない範囲内で如何なる量であってもよい
とされていた。

しかしながら、本発明者らの知見によれば、圧下量が大
きすぎると鋳造方向と逆方向に向かう■偏析（以後逆■
偏析と称す）及び溶鋼流動が化し、かえって偏析が悪化
する。一方圧下量が小さずぎると従来から知られている
ように、鋳造方向に向かうＶ偏析及び溶鋼流動が生じる
。従って圧下量は凝固収縮を過不足なく補償する量でな
ければならず、それより大きすぎても小さすぎてもいけ
ない。

また、凝固収縮を補償するための適正圧下量は鋳片のナ
イズや鋳造速度等の鋳造条件によって変化するため、従
来適正圧下量は代表的な操業条件に対して経験的に定め
られており普遍性に乏しかった。本発明者らは適正圧下
量について系統的に試験調査を繰り返した結果、前述の
ように適正圧下量を圧下速度で表せば、適正圧下量は鋳
造速度に殆ど依存しない定数となり、残る最大の要因は
鋳片サイズであることを知見した。即ち、第１図に斜線
で示すように、適正圧下量は鋳片の偏平比に大きく依存
し、 ０．６ξ≦ｘ≦１．１ξ　　・・・・・・・・・・・・
　＋１）ここに、 ξ−□　、１≦ｒ≦４ ｒ：偏平比 Ｘ：圧下量（１−７分） で表され、これより圧下量が大きすぎても小さすぎても
偏析は悪化する。

上記（１）式において偏平比が約２以下の鋳片は通常ブ
ルームまたはビレットと呼ばれ、偏平比がそれ以上の鋳
片は通常スラブと呼ばれる。

本発明は偏平比４以下のスラブ及びブルームに適用でき
るものであり、偏平比４超では偏平比を大きくしても最
適圧下量が変化しない領域となるため、偏平比に基づい
て圧下量を変化させるという本発明には包含されない。

次に圧下すべき領域について述べる。

中心偏析は固液共存域内、すなわち鋳片中心部が液相線
温度となる時点から固相線温度となる時点の間の領域内
での溶鋼流動によって生じるものであるから、従来から
言われているように、この領域を圧下すべき範囲と考え
るのが通例であった。

しかしながら、本発明者らの知見によれば該領域を全域
圧下する場合には圧下による中心偏析改善が不充分かあ
るいは殆ど見られない事があり、中心偏析を効果的に低
減するには、鋳片厚み中心部が固相率０．１ないし０．
３に相当する温度となる時点から流動限界同相率に相当
する温度となる時点までの領域で凝固収縮を過不足なく
補償するように連続的に鋳片を圧下することが重要であ
る。

ここで、流動限界固相率とは、溶鋼が流動し得る上限の
固相率であって、固相率０．６ないし０．８の値である
。

本発明者らは数多くの実験から次の事実を見いだした。

すなわち、一般に連続鋳造機の互いに対をなす上、下ロ
ールの間のロール間隔は設定値にたいして鋳造中は多少
のずれを生じる（このずれを以後動的アライメント不整
と呼ぶ）。この動的アライメント不整は、軸受のガタや
、鋳片幅方向の反力の違い、ロールのたわみ、ロールの
熱反り等によって生じ、ロールが鋳片から受ける反力が
大きいほど、言いかえれば圧下量が大きいほど大きく、
これによって新たな流動が発生し、偏析を悪化させる。

鋳片を圧下することによる偏析改善効果は、凝固収縮補
償による偏析改善効果と動的アライメント不整を増加さ
せることによる偏析悪化の逆効果との差として得られる
。従って、軽圧下によって偏析を改善する場合に極めて
重要なことは、真に必要な領域を動的アライメントを最
小にすべく調整されたロールで鋳片幅方向を均一に圧下
することである。

本発明者らの知見によれば、鋳片に圧下を加えることに
よる偏析改善効果は中心部同相率の高い下流域で大きく
、上流域では小さい。その結果、中心部固相率が０．１
ないし０．３に相当する温度となる時点より上流側では
、軽圧下による中心偏析改善効果が小さく、動的アライ
メント不整を極めて小さく管理していない場合には、中
心偏析がかえって悪化することが起こる。従って、この
領域では基本的には圧下を行わない方がよく、もし圧下
する場合には、単位時間当たりの圧下量を０．５ｖｓｍ
１分未満とすることが望ましい。また、圧下領域に対し
ては、圧下反力に耐え得るロール支持構造とし更に前記
した動的アライメント不整を小さく管理することが必要
であり、設備的にもコスト高となるため、上記領域を圧
下しないことは、設備費削減という経済効果をももたら
すことになる。

鋳片厚み中心部が流動限界同相率に相当する温度となる
時点より下流側で中心部が同相となる時点より上流側の
領域では厚み中心部の未凝固溶鋼は固相で遮られ互いに
孤立しているため、凝固収縮による溶鋼流動は起こり得
ず、従って圧下する必要はない。一方、この領域で鋳片
に過度の圧下を加えると、中心偏析の形態が線状偏析と
なることがある。線状偏析は凝固組織が柱状晶のときに
生じ易く等軸晶組織のときには生じ難いが、偏析が網目
状に連なっているため耐水素誘起割れ等製品特性に対し
て有害であるため軽圧下に際しては偏析形態が線状とな
らないようにすることが肝要である。製品特性に対して
最も有利である分散した微細なスポット状の偏析形態を
得るためには、この領域では基本的に圧下しないことが
好ましく、もし圧下する場合には単位時間当たりの圧下
量を０、５　ｍｍ　／分未満とすることが望ましい。

以上より、本発明において圧下ずべき領域は鋳片中心部
が固相率０．１ないし０．３に相当する温度となる時点
から流動限界固相率に相当する温度となる時点までの領
域とする。但し、動的アライメント不整が著しく小さく
圧下による悪影響が殆ど無視できる場合や圧下量が０．
５　＋＋ｎ　／分未満の範囲内の場合には該領域の上流
側についても圧下して差し支えない。また製品特性上線
状の偏析形態が有害でない場合や、圧下量が０．５　ｍ
■／分未満の範囲内であれば、該領域の下流側について
も圧下して差し支えない。

（実施例） 次に本発明を実施例により説明する。

転炉で溶製し成分調整した溶鋼を、鋼へ、Ｂ。

Ｃは２４０１）厚Ｘ　９６　Ｑ　ｖｓ＊幅のスラブに、
鋼り。

Ｅ、Ｆは２４０１厚×７２０ｕ幅のスラブに、鋼Ｇ、　
Ｈ，Ｉは３００１厚Ｘ５００ｍｍ幅のブルームに、鋼Ｊ
、に、Ｌは２１５１■Ｘ２１５ｍ５のビレットにそれぞ
れ連続鋳造し次いで厚板または線材に圧延した。鋼Ａな
いしＦの目標成分を表１に、鋼Ｇないし■、の目標成分
を表２に示す。

連続鋳造直後の鋳片からサンプルを採取し、中心偏析指
数、■偏析個数を調査した。中心偏析指数とは、鋼中Ｍ
ｎのし一ドル値を基準としてこの値の１．３倍以上の高
濃度部分（偏析スポット）の厚みを指数化して示したも
ので、この値が大きいほど成分の偏析が大であることを
示している。調査結果をまとめて表３に示す。

表　　１ （ｗｔｐ 表　　２（・ｔη 表　　３ 表３に示すとおり、本発明によれば偏平比に基づいて最
適の圧下量にて圧下を行ったから■偏析個数が少なく、
中心偏析指数も小さい。しかしながら圧下量が不適当な
比較例の場合は■偏析酸いは逆■偏析がみられ中心偏析
指数は大きな値となり、本発明に比較し著しく劣る結果
となった。また、比較例では、偏析比の低下に伴って偏
析が悪化している傾向がみられるが、本発明例の場合に
は、その影響は小さく、偏析が低位に安定しており、こ
の点でも本発明の優位性が実証された。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば鋳片の偏平比が変化し
てもそれに応じて適正な量の圧下を付与すれば中心部の
偏析には悪影響はなく、良好な値に管理することができ
るという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏平比と圧下量の関係を示す図、第２図は連続
鋳造鋳片に見られる中心偏析と■偏析の模式図である。 Ｉ／）　　　　陣　　　℃　　　Ｎ　　　＼（寧／曜り
ｌ上下 宿τ呻キ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋳片を連続的に引き抜く溶融金属の連続鋳造において、
   鋳片の中心部が固相率０．１ないし０．３に相当する温
   度となる時点から流動限界固相率に相当する温度となる
   時点までの領域で、その単位時間当たりの圧下量（ｘ）
   が下記の（１）式で示される範囲内となるように鋳片を
   連続的に圧下することを特徴とする連続鋳造法。 ０．６ξ≦ｘ≦１．１ξ…………（１） ここに、 ξ＝４／ｒ、１≦ｒ≦４ ｒ：偏平比 ｘ：圧下量（ｍｍ／分）。