JP2001191158A

JP2001191158A - 鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2001191158A
Application number: JP37444699A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Murakami; 敏彦村上; Sukehisa Kikuchi; 祐久菊地; Masashi Hara; 昌司原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳型内の溶鋼の周期的な湯面レベル変動および
鋳片表面の縦割れの発生を防止できる連続鋳造方法の提
供。【解決手段】垂直曲げ型連続鋳造機を用い、断面形状が
長方形で厚さが８０〜１２０ｍｍの鋳片を鋳造するに際
し、鋳型出側直後から冷却を開始し、鋳型出側から鋳造
方向の３ｍまでの間において、鋳片の二次冷却に用いる
全水量の５０〜６０質量％を用いる条件で鋳片を冷却
し、かつ、鋳片の両側の長辺の単位面積当たりの水量密
度を３００〜５００リットル／ｍ²・分とする条件で鋳
片を冷却する鋼の連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、垂直曲げ型連続鋳
造機を用い、厚さ８０〜１２０ｍｍの鋳片を、たとえば
３〜５ｍ／分の高速で鋳造する際に、鋳型内の溶鋼の周
期的な湯面レベル変動および鋳片表面の縦割れの発生を
防止できる鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼のスラブ連続鋳造では、鋳片品質およ
び生産性の向上と確保の観点から、通常、長方形断面で
厚さ１５０〜３００ｍｍの鋳片が鋳造されている。一
方、連続鋳造機の小型化と関連する設備の建設費および
要員の削減の観点から、製品の厚さにより近い薄鋳片を
得る試みが進められている。とくに熱間圧延鋼帯を巻き
取ったホットコイルの製造では、薄鋳片の連続鋳造方法
と、これに続く鋳造ライン上に配置した簡易な熱間圧延
設備による圧延方法とを組み合わせた製造方法が実用化
されている。この簡易な熱間圧延設備の圧延用素材に
は、長方形断面で厚さ５０ｍｍ程度の薄鋳片が用いられ
ている。

【０００３】厚さ５０ｍｍ程度のスラブ薄鋳片を連続鋳
造する方法として、出側の厚さを５０ｍｍ程度とし、浸
漬ノズルを挿入する部分に相当する入側の厚さを出側の
厚さより厚くした鋳型を用いる方法がある。しかし、こ
のような鋳型を用いて鋳造すると、鋳型内の凝固殻が変
形を受けるので、鋳片表面に割れが発生しやすい。

【０００４】そこで、鋳片表面の割れの対策として、出
側の厚さが８０〜１２０ｍｍで、入側と出側の厚さがほ
ぼ同じである鋳型を用い、未凝固部が存在する鋳片を圧
下することにより厚さ５０ｍｍ程度の薄鋳片を得る方法
が採られている。この方法は、通常、垂直曲げ型連続鋳
造機を用い、３〜５ｍ／分程度の鋳造速度で実施され
る。

【０００５】垂直曲げ型連続鋳造機を用いるのは、ブレ
ークアウトの防止が目的である。湾曲型連続鋳造機の場
合には、鋳型が湾曲しているため、湾曲している外側の
鋳型内の凝固殻と浸漬ノズルとの間の距離は短くなる。
したがって、浸漬ノズルからの吐出流が、その凝固殻に
当たりやすい。さらに、鋳造速度が速い場合には、鋳型
内の凝固殻の厚さは薄い。これらのことから、鋳型内の
凝固殻が再溶解しやすくなり、ブレークアウトが発生し
やすくなる。そこで、通常、垂直曲げ型連続鋳造機が用
いられるのである。

【０００６】また、３〜５ｍ／分程度の高速で鋳造が行
われるのは、簡易な熱間圧延設備の生産性（２００〜４
００ｔｏｎ／時間）に、連続鋳造方法の生産性を近づけ
るためである。

【０００７】しかし、垂直曲げ型連続鋳造機を用い、入
側と出側の厚さがほぼ同じである鋳型を用い、厚さ８０
〜１２０ｍｍの鋳片を３〜５ｍ／分程度の高速で鋳造す
ると、鋳型内の溶鋼の湯面レベルが周期性を持って変動
しやすくなる。極端な場合には、湯面レベル変動が次第
に大きくなって、溶鋼が鋳型の上端から溢れ出て、鋳造
の継続が困難になる場合がある。

【０００８】周期的な湯面レベル変動は、ガイドロール
対とガイドロール対との間で、未凝固部が存在する鋳片
がバルジングし、バルジングした鋳片がガイドロール対
で圧下されることに起因して発生する。鋳片がバルジン
グしても、圧下される厚さが鋳造方向で同じであれば、
周期的な湯面レベル変動は発生しない。しかし、通常、
鋳片の温度は、鋳造方向や鋳片の幅方向で一定ではない
ので、鋳片のバルジング厚さや圧下される厚さは鋳造方
向で異なる。したがって、周期的な湯面レベル変動が発
生する。

【０００９】特開平４−６５７４２号公報では、鋳片の
バルジングおよび圧下の繰り返しによって発生する鋳型
内の溶鋼の湯面レベルの周期的な変動を防止する方法と
して、ガイドロール対とガイドロール対との間の間隔を
不均等な間隔とし、ガイドロール対の上下の各ロールを
鋳造方向に非対称にずらせる方法が提案されている。

【００１０】しかし、この方法でも、鋳型から引き抜か
れた直後の鋳片の二次冷却の条件によっては、周期的な
湯面レベル変動が発生する場合がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、垂直曲げ型
連続鋳造機を用い、厚さ８０〜１２０ｍｍの鋳片を、た
とえば３〜５ｍ／分の高速で鋳造するに際し、鋳型内の
溶鋼の周期的な湯面レベル変動の発生を防止し、さら
に、鋳片表面の縦割れの発生も防止できる連続鋳造方法
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、垂直曲
げ型連続鋳造機を用い、断面形状が長方形で厚さが８０
〜１２０ｍｍの鋳片を鋳造するに際し、鋳型出側直後か
ら冷却を開始し、鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの間
において、鋳片の二次冷却に用いる全水量の５０〜６０
質量％を用いる条件で鋳片を冷却し、かつ、鋳片の両側
の長辺の単位面積当たりの水量密度を３００〜５００リ
ットル／ｍ²・分とする条件で鋳片を冷却する鋼の連続
鋳造方法にある。

【００１３】水量密度（リットル／ｍ²・分）とは、鋳
片を二次冷却する際の単位時間当たりの冷却水量（リッ
トル／分）を、二次冷却される鋳片の両側の長辺の表面
積（ｍ²）で除した値を意味する。

【００１４】本発明者らは、前述の課題を、次のように
して解決した。

【００１５】垂直曲げ型連続鋳造機を用い、厚さ８０
〜１２０ｍｍの鋳片を３〜５ｍ／分程度の高速で鋳造す
ると、前述の特開平４−６５７４２号公報で提案されて
いる方法を用いても、鋳型内の溶鋼の湯面レベルが周期
性を持って変動しやすくなる。その理由は、次のとおり
である。

【００１６】すなわち、通常の厚さ２００〜２５０ｍｍ
程度の鋳片を２ｍ／分程度の速度で鋳造する方法に比
べ、厚さ８０〜１２０ｍｍの鋳片を３〜５ｍ／分の高速
で鋳造する方法では、鋳型出側から、その下方の長さ３
ｍ程度までの領域の凝固殻の厚さは薄い。凝固殻の厚さ
が薄いので、その領域で鋳片はバルジングしやすい。

【００１７】さらに、鋳片が垂直部を通過後に曲げ変形
を受ける際に、凝固殻の厚さが薄いため、鋳片の断面が
変形しやすい。この断面が変形した鋳片は、その下流側
でバルジングする。

【００１８】このように、通常のガイドロール対とガイ
ドロール対の間での鋳片のバルジングと圧下に加えて、
鋳片が垂直部を通過後に、曲げ応力により鋳片の断面が
変形することにより、鋳型内の溶鋼の周期的な湯面レベ
ル変動が大きくなる。

【００１９】鋳片が垂直部を通過した後に、曲げ応力に
より鋳片の断面が変形し、その後バルジングすることに
より発生する鋳型内の溶鋼の周期的な湯面レベル変動
は、前述のガイドロール対とガイドロール対との間の間
隔を不均等な間隔としたり、また、ガイドロール対の上
下の各ロールを鋳造方向に非対称にずらせる方法では、
防止するのが困難である。

【００２０】このような湯面レベル変動を防止するため
には、鋳型出側からその下方の長さ３ｍ程度までの領域
の鋳片を強冷却し、鋳片がバルジングしにくくするこ
と、および鋳片が垂直部を通過後に、曲げ応力により鋳
片の断面が変形しにくくすることが、鋳型内の溶鋼の周
期的な湯面レベル変動の発生防止に効果的である。

【００２１】一方、鋳型出側から、その下方の長さ３
ｍ程度までの領域の鋳片の冷却が、過度に強冷却となる
場合には、鋳片表面に縦割れが発生しやすくなる。過度
の強冷却によって、鋳片表面に大きな熱応力が作用し、
さらに、鋳片が垂直部を通過する際に、鋳片表面に曲げ
応力が作用する。このように鋳片表面に作用する大きな
応力によって、鋳片表面に縦割れが発生しやすくなるの
である。

【００２２】また、亜包晶鋼などの中炭素鋼を鋳造する
と、その鋼に特有の凝固特性から、鋳型内の凝固殻の厚
さが鋳片の幅方向で不均一になりやすいので、もともと
鋳片表面に縦割れが発生しやすい。さらに、３〜５ｍ／
分の高速で鋳造する条件、および鋳型出側から、その下
方の長さ３ｍ程度までの領域での鋳片の過度の強冷却の
条件が加わると、鋳片表面に縦割れが著しく発生しやす
い。

【００２３】そこで、鋳型出側から、その下方の長さ３
ｍ程度までの領域の鋳片を強冷却する際に、鋳片表面に
縦割れが発生しない程度の適度な強冷却が必要となる。

【００２４】本発明の方法では、鋳型出側直後から冷
却を開始し、鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの間にお
いて、鋳片の二次冷却に用いる全水量の５０〜６０質量
％を用いる条件で鋳片を冷却し、かつ、同じく鋳型出側
から鋳造方向の３ｍまでの間において、鋳片の両側の長
辺の単位面積当たりの水量密度を３００〜５００リット
ル／ｍ²・分とする条件で鋳片を冷却する。これによ
り、鋳型出側の垂直部を通過する鋳片およびその近傍の
鋳片が、適度な強冷却の条件で二次冷却される。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
場合の連続鋳造機および鋳片の断面を示す模式図であ
る。溶鋼８は浸漬ノズル７を経て鋳型１内に鋳造され
る。鋳型からピンチロール５により引き抜かれた鋳片２
は、二次冷却帯６において、ガイドロール対３で支持さ
れ、また、ミストノズル４により水を噴霧されて冷却さ
れる。

【００２６】本発明が対象とする鋳片は、断面形状が長
方形で厚さが８０〜１２０ｍｍの鋳片である。

【００２７】このようなサイズの鋳片であれば、前述の
とおり、入側と出側の厚さがほぼ同じである鋳型を用い
ることができるので、鋳型内の凝固殻が変形を受けるこ
とはなく、凝固殻が鋳型内で変形することによる鋳片表
面の割れの発生を防止できる。また、簡易な熱間圧延設
備の圧延用素材として用いられる厚さ５０ｍｍ程度の薄
鋳片は、厚さ８０〜１２０ｍｍの鋳片を未凝固圧下する
ことにより得ることができる。

【００２８】厚さが８０ｍｍ未満では、入側と出側の厚
さがほぼ同じである鋳型を用いる場合に、浸漬ノズルの
肉厚を厚くできない。したがって、浸漬ノズルが溶損し
やすく、長時間の鋳造が困難であり、実用的でない。厚
さが１２０ｍｍを超えると、大型の連続鋳造機が必要と
なる。

【００２９】厚さが８０〜１２０ｍｍである鋳片の場合
に、垂直曲げ型連続鋳造機の垂直部の長さは、通常、１
ｍ程度である。したがって、鋳型出側から鋳造方向の３
ｍまでの間とは、鋳型出側の垂直部およびその下流側の
湾曲部までの領域を含むことを意味する。

【００３０】鋳片の二次冷却に用いる全水量は、通常、
鋳片サイズ、鋳造速度などによって変更される。しか
し、本発明が対象とする厚さが８０〜１２０ｍｍである
鋳片を鋳造する連続鋳造方法では、通常、同じ鋳造ライ
ン上に簡易な熱間圧延設備が配置される。鋳片は、熱間
圧延設備で圧延する前に加熱されることが多いが、鋳片
を加熱するエネルギーを少なくする観点から、鋳造され
た鋳片の温度は高い方が好ましい。

【００３１】そこで、連続鋳造の操業に支障がない程度
に、鋳片の表面温度を高くするように、鋳片の二次冷却
に用いる全水量は少なく設定される。その全水量とは、
おおよそ３６００〜７２００リットル／分程度である。

【００３２】連続鋳造操業の支障とは、二次冷却水量が
少ないことにより、鋳片の温度が高く、凝固殻の厚さが
薄くなるので、たとえば、ブレークアウトが発生した
り、連続鋳造機の出側で鋳片がバルジングすることを意
味する。熱間圧延設備に配置された加熱炉に装入する鋳
片の表面温度は、９００〜１１００℃程度が望ましい。

【００３３】鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの間にお
いて、鋳片を二次冷却する水量が鋳片の二次冷却に用い
る全水量の５０質量％未満の場合、または、鋳片の両側
の長辺の単位面積当たりの水量密度が３００リットル／
ｍ²・分未満の場合では、鋳片の二次冷却が弱いため
に、鋳片がバルジングしやすい。したがって、周期的な
湯面レベル変動が発生しやすい。

【００３４】鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの間にお
いて、鋳片を二次冷却する水量が鋳片の二次冷却に用い
る全水量の６０質量％を超える場合、または、鋳片長辺
側の単位面積当たりの水量密度が５００リットル／ｍ²
・分を超える場合には、鋳片の二次冷却が強すぎる。鋳
片表面が、過度に強冷却されるので、鋳片表面に大きな
熱応力などが作用する。そのため、鋳片表面に縦割れが
発生しやすい。

【００３５】鋳片の二次冷却には、通常用いられている
ミストノズルを用いるのがよいが、これは、鋳片の表面
温度が均一になりやすいからである。

【００３６】

【実施例】垂直部の長さ１．５ｍ、湾曲半径３．５ｍ
で、１ストランドの垂直曲げ型連続鋳造機を用い、Ｃ含
有率０．１４〜０．２０質量％の中炭素鋼を、厚さ９０
ｍｍ、幅１２００ｍｍの鋳片に鋳造した。目標の鋳造速
度は３ｍ／分とした。二次冷却帯の長さは、鋳型出側か
ら鋳造方向に７．０ｍまでの間である。

【００３７】二次冷却水量の全水量は、鋳造速度が３ｍ
／分の際に、本発明例の試験では、４７００リットル／
分、比較例の試験では、３３００〜６１００リットル／
分とした。連続鋳造機の出側の鋳片の幅中央部の目標の
表面温度を１０５０℃程度とした。各試験では、３ヒー
トを連続して鋳造した。１ヒートは約１００ｔｏｎであ
る。

【００３８】鋳造中に、鋳型内の溶鋼の周期的な湯面レ
ベル変動の発生状況を観察した。また、連続鋳造機の出
側で鋳片の幅中央部の表面温度を放射温度計を用いて測
定した。各ヒートから長さ１０ｍの代表的な鋳片をサン
プル採取し、鋳片表面の縦割れの発生状況を目視で観察
した。表１に試験条件および試験結果を示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】本発明例の試験Ｎｏ．１では、本発明で規
定する条件の範囲内で、鋳型出側直後から冷却を開始
し、鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの間において、鋳
片の二次冷却に用いる全水量の５５質量％を用いる条件
で鋳片を冷却し、かつ、鋳片の両側の長辺の単位面積当
たりの水量密度を３６０リットル／ｍ²・分とする条件
で鋳片を二次冷却した。鋳造中に周期的な湯面レベル変
動は発生しなかった。また、鋳片表面の縦割れも発生せ
ず、良好な表面品質の鋳片が得られた。連続鋳造機の出
側での鋳片の温度は約１０５０℃であった。

【００４１】比較例の試験Ｎｏ．２では、本発明で規定
する条件の範囲内で、鋳型出側直後から冷却を開始し、
鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの間において、鋳片の
二次冷却に用いる全水量の５５質量％を用いて鋳片を冷
却した。鋳片の両側の長辺の単位面積当たりの水量密度
は、本発明で規定する条件の範囲を外して、２５０リッ
トル／ｍ²・分とした。鋳片表面の縦割れは発生しなか
った。連続鋳造機の出側での鋳片の温度は約１１００℃
であった。しかし、鋳造途中で、周期的な湯面レベル変
動が発生したので、鋳造速度を２ｍ／分まで低下させて
鋳造した。

【００４２】比較例の試験Ｎｏ．３では、鋳型出側直後
から冷却を開始し、鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの
間において、本発明で規定する条件の範囲を外して、鋳
片の二次冷却に用いる全水量に対して４０質量％の水量
で鋳片を冷却した。また、鋳片の両側の長辺の単位面積
当たりの水量密度は、本発明で規定する条件の範囲を外
して、２２０リットル／ｍ²・分とした。鋳片表面の縦
割れは発生しなかった。また、連続鋳造機の出側での鋳
片の温度は約１１３０℃であった。しかし、鋳造途中
で、周期的な湯面レベル変動が発生したので、鋳造速度
を２ｍ／分まで低下させて鋳造した。

【００４３】比較例の試験Ｎｏ．４では、鋳型出側直後
から冷却を開始し、鋳型出側から鋳造方向の３ｍまでの
間において、本発明で規定する条件の範囲を外して、鋳
片の二次冷却に用いる全水量に対して６５質量％の水量
で鋳片を冷却した。また、鋳片の両側の長辺の単位面積
当たりの水量密度は、本発明で規定する条件の範囲を外
して、５５０リットル／ｍ²・分と多くした。鋳造中に
周期的な湯面レベル変動は発生しなかったが、鋳片表面
に著しい縦割れが発生した。また、連続鋳造機の出側で
の鋳片の温度は約８９０℃で低かった。

【００４４】

【発明の効果】本発明の連続鋳造方法の適用により、と
くに亜包晶鋼などの中炭素鋼を鋳造する際、鋳型内の溶
鋼の周期的な湯面レベル変動の発生を効果的に防止で
き、さらに、鋳片表面の縦割れの発生を効果的に防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する場合の連続鋳造機およ
び鋳片の断面を示す模式図である。

【符号の説明】

１：鋳型２：鋳片３：ガ
イドロール対４：ミストノズル５：ピンチロール６：二
次冷却帯７：浸漬ノズル８：溶鋼

フロントページの続き (72)発明者原昌司大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 4E004 KA14 MC02 NA01 NB01 NC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直曲げ型連続鋳造機を用い、断面形状が
長方形で厚さが８０〜１２０ｍｍの鋳片を鋳造するに際
し、鋳型出側直後から冷却を開始し、鋳型出側から鋳造
方向の３ｍまでの間において、鋳片の二次冷却に用いる
全水量の５０〜６０質量％を用いる条件で鋳片を冷却
し、かつ、鋳片の両側の長辺の単位面積当たりの水量密
度を３００〜５００リットル／ｍ²・分とする条件で鋳
片を冷却することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。