JP2015167965A - Continuous casting method for slab - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラブの連続鋳造方法に関し、特に極厚鋼板の製造に適したスラブの連続鋳造方法に関する。 The present invention relates to a continuous casting method of a slab, and more particularly to a continuous casting method of a slab suitable for manufacturing an extremely thick steel plate.
極厚鋼板は、橋梁や建築部材として用いられる。連続鋳造したスラブから極厚鋼板を製造する場合、スラブを圧延して極厚鋼板を得る。この場合、圧延比を確保しなければスラブ内の鋳造欠陥であるポロシティが十分に圧着されずに残り、極厚鋼板内にポロシティが製品欠陥として残存する。 Extra-thick steel plates are used as bridges and building members. When producing an extra-thick steel plate from a continuously cast slab, the extra-thick steel plate is obtained by rolling the slab. In this case, if the rolling ratio is not ensured, the porosity, which is a casting defect in the slab, remains without being sufficiently crimped, and the porosity remains as a product defect in the extra-thick steel plate.
スラブ内ポロシティを低減する方法として、大断面のスラブを連続鋳造し、連続鋳造機内でスラブの圧下比を大きくとる方法が考えられる。しかし、大断面のスラブを連続鋳造する場合、連続鋳造機の機長に限界があるため、鋳造速度を低速とする必要があり、製造効率が非常に悪くなる。他の方法として、連続鋳造によらず、通常の造塊法で大径の鋳塊を鋳造する方法も考えられる。しかし、造塊法は、連続鋳造法に比べて製造効率がさらに悪いことはいうまでもない。そのため、造塊法の適用は現実的ではない。 As a method for reducing the porosity in the slab, a method in which a slab having a large cross section is continuously cast and a reduction ratio of the slab is increased in a continuous casting machine is conceivable. However, when continuously casting a slab having a large cross section, there is a limit to the length of the continuous casting machine, so it is necessary to reduce the casting speed, and the production efficiency becomes very poor. As another method, a method of casting a large-diameter ingot by a normal ingot-making method can be considered without using continuous casting. However, it goes without saying that the ingot-making method has a lower production efficiency than the continuous casting method. Therefore, the application of the ingot-making method is not realistic.
これらに対し、連続鋳造法で製造したスラブを素材として用いた極厚鋼板におけるポロシティを低減する方法が、特開２００７−１９６２６５号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１では、連続鋳造の際、所定の固相率の未凝固部を含む鋳片の幅方向中央部を所定量圧下し、得られた鋳片を所定の圧下比で熱間圧延して極厚鋼板を得ることとしている。
On the other hand, JP 2007-196265 A (Patent Document 1) discloses a method for reducing the porosity of an extremely thick steel plate using a slab manufactured by a continuous casting method as a material. In
しかし、今後ポロシティの低減に対する要求がますます厳しくなると考えられること等を考慮すると、特許文献１に開示されている方法では、ポロシティの低減は十分ではない。
However, in view of the fact that demands for reduction of porosity will become more severe in the future, the method disclosed in
極厚鋼板におけるポロシティの低減に有効な方法として、特開２００９−２５５１７３号公報（特許文献２）および特開２０１０−２２７９４１号公報（特許文献３）では、３対以上の直径４００ｍｍを超える大径のロールを用いて、鋳片を圧下することが提案されている。 In JP 2009-255173 A (Patent Document 2) and JP 2010-227941 A (Patent Document 3), an effective method for reducing porosity in an extra-thick steel sheet is a large diameter exceeding three pairs of diameters of 400 mm. It has been proposed to squeeze the slab using a roll of the above.
しかし、特許文献２および３において提案された３対以上の大径の圧下ロールを用いる場合には、次のような問題がある。
However, when using three or more pairs of large diameter reduction rolls proposed in
第１に、鋳片がスラブの場合、鋳造方向に沿って３対以上の大径の圧下ロールが配置され、これらの圧下ロール群を中心部が未凝固状態であるスラブが通過する際、ロール間バルジングが複数回生じる。ロール間バルジングは、スラブの中心偏析の悪化や、スラブの内部割れの発生の原因となる。 First, when the slab is a slab, three or more pairs of large diameter reduction rolls are arranged along the casting direction, and when the slab whose center portion is unsolidified passes through these reduction roll groups, Inter-bulging occurs multiple times. Inter-roll bulging causes deterioration of slab center segregation and internal cracking of the slab.
第２に、多数の大径の圧下ロールを鋳造方向に沿って配置すると、連続鋳造機の設備コストがかかるとともに、連続鋳造機の機長が長くなる。連続鋳造機の機長が長くなると、鋳造方向下流側では、鋳片の温度低下が著しくなり、鋳片の変形抵抗が増すとともに、鋳片の内部と表面との温度差が小さくなる。鋳片の変形抵抗が増すと、圧下ロールによる圧下の進行が妨げられ、大径の圧下ロールであっても、鋳片の幅方向にロールが撓むため、鋳片を幅方向全体にわたり均等に圧下することができなくなる。鋳片の内部と表面との温度差が小さくなると、鋳片の厚み方向中心部への圧下ロールによる圧下の浸透性が低下するため、ポロシティを十分に低減することができなくなる。 Secondly, when a large number of large diameter reduction rolls are arranged along the casting direction, the equipment cost of the continuous casting machine is increased and the length of the continuous casting machine is increased. When the length of the continuous casting machine becomes long, the temperature drop of the slab becomes remarkable at the downstream side in the casting direction, the deformation resistance of the slab increases, and the temperature difference between the inside and the surface of the slab becomes small. If the deformation resistance of the slab increases, the progress of reduction by the reduction roll is hindered, and even with a large diameter reduction roll, the roll bends in the width direction of the slab. It cannot be reduced. If the temperature difference between the inside and the surface of the slab becomes small, the permeability of the reduction by the reduction roll to the central part in the thickness direction of the slab is lowered, so that the porosity cannot be sufficiently reduced.
このように、大径の圧下ロールの配置数をむやみに増やしても、内部品質の良好な鋳片は得られない。 Thus, even if it increases the number of arrangement | positioning of a large diameter reduction roll unnecessarily, a slab with favorable internal quality cannot be obtained.
さらに、特許文献２および３において提案された方法では、全ての圧下ロールで鋳片の幅方向両端部まで全幅圧下する。鋳片の両端部は中央部と比較して変形抵抗が大きいため、各ロールによる圧下量が全幅で不足する。その結果、鋳片の中央部の圧下量が不足することになり、ポロシティを十分に低減できない。
Furthermore, in the methods proposed in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、装置構成が簡素であっても、ポロシティの大幅な低減が可能なスラブの連続鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a slab continuous casting method capable of greatly reducing the porosity even if the apparatus configuration is simple.
本発明のスラブの連続鋳造方法は、鋳造方向に沿って順に第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールを配置し、凝固末期および凝固直後のスラブを前記第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールによって圧下しながら連続鋳造する、スラブの連続鋳造方法であって、前記第１の圧下ロールおよび前記第２の圧下ロールは前記スラブに接して圧下する部分の直径が４５０ｍｍ以上であり、前記第１の圧下ロールは、前記スラブの中心部の固相率が０．８以上、１未満の状態にある位置で前記スラブを圧下し、前記第２の圧下ロールは、前記スラブの幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態にある位置であって、前記スラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃以上の状態にある位置で前記スラブを圧下し、前記第２の圧下ロールは、前記スラブの幅方向の両端のそれぞれから少なくとも前記スラブの厚みの半分の長さの両端領域を除いた領域に接する中央軸部と、前記中央軸部の直径よりも小さく、前記スラブの前記両端領域に接しない両端軸部とを備える。 In the continuous casting method of a slab according to the present invention, a first reduction roll and a second reduction roll are arranged in order along the casting direction, and the slab immediately after solidification and immediately after solidification is transferred to the first reduction roll and the second reduction roll. A continuous casting method of a slab, in which continuous casting is performed while rolling with a roll, wherein the first rolling roll and the second rolling roll have a diameter of 450 mm or more in contact with the slab. The first reduction roll reduces the slab at a position where the solid phase ratio of the central portion of the slab is 0.8 or more and less than 1, and the second reduction roll is the entire area in the width direction of the slab. The slab is at a position where the equiaxed crystal is filled in the central portion in the thickness direction, and the temperature difference between the central portion in the thickness direction and the surface at the center in the width direction of the slab is 200 ° C. or more. The The second reduction roll includes a central shaft portion that is in contact with a region excluding both end regions of at least half the thickness of the slab from each of both ends in the width direction of the slab; Both end shaft portions that are smaller than the diameter and do not contact the both end regions of the slab.
本発明のスラブの連続鋳造方法によれば、装置構成が簡素であっても、ポロシティが大幅に低減されたスラブを得ることができる。また、連続鋳造機内に配置した大径の圧下ロールを使用するためスラブの圧下をインラインで行うことができる。連続鋳造機内には圧下ロールは２対しか配置しない簡素な構成であるため設備コストを抑制することができる。 According to the continuous casting method of a slab of the present invention, a slab having a greatly reduced porosity can be obtained even if the apparatus configuration is simple. Moreover, since the large diameter reduction roll arrange | positioned in the continuous casting machine is used, slab reduction can be performed in-line. Since the continuous casting machine has a simple configuration in which only two pairs of reduction rolls are arranged, the equipment cost can be reduced.
１．本発明を完成させるための検討内容
本発明者らは、解析と実験を種々繰り返し、連続鋳造機内でスラブのポロシティを低減する方法について検討した。その結果、以下の（１）〜（４）に示す要件を満たす方法を適用することにより、ポロシティを低減できることを知見した。本発明者らは、この知見に基づいて本発明のスラブの連続鋳造方法を完成した。
（１）鋳造方向に沿って順に配置した２対のロール、すなわち第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールを用いて、凝固末期および凝固直後のスラブを圧下しながら連続鋳造する。第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールは、スラブに接して圧下する部分の直径を４５０ｍｍ以上とする。
（２）第１の圧下ロールを用いて、スラブの中心部の固相率が０．８以上、１未満の未凝固部を含む状態にある位置でスラブを圧下する。
（３）第２の圧下ロールを用いて、スラブが幅方向の全域で厚み方向中心部まで凝固した完全凝固状態にある位置であって、スラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃以上の状態にある位置でスラブを圧下する。
（４）第２の圧下ロールは、スラブの幅方向の両端のそれぞれから少なくともスラブの厚みの半分の長さの両端領域を除いた領域に接する中央軸部と、中央軸部の直径よりも小さく、スラブの両端領域に接しない両端軸部とを備えるものとする。
（５）第２の圧下ロールを用いて圧下する位置では、完全凝固状態のスラブは幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態とする。
1. Contents of Study for Completing the Present Invention The present inventors have repeated various analyzes and experiments and studied a method for reducing the porosity of a slab in a continuous casting machine. As a result, it was found that the porosity can be reduced by applying a method that satisfies the requirements shown in the following (1) to (4). Based on this finding, the present inventors have completed the continuous slab casting method of the present invention.
(1) Using two pairs of rolls arranged in order along the casting direction, that is, a first reduction roll and a second reduction roll, continuous casting is performed while reducing the slab at the end of solidification and immediately after solidification. The diameters of the first reduction roll and the second reduction roll that come into contact with the slab and are reduced to 450 mm or more.
(2) Using the first reduction roll, the slab is rolled down at a position that includes an unsolidified portion having a solid phase ratio of 0.8 or more and less than 1 at the center of the slab.
(3) Using the second reduction roll, the slab is in a completely solidified state where it has solidified to the central portion in the thickness direction in the entire width direction, and the center of the slab in the width direction and the surface The slab is rolled down at a position where the temperature difference is 200 ° C. or higher.
(4) The second reduction roll has a central shaft portion that is in contact with a region excluding both end regions of at least half the thickness of the slab from each of both ends in the width direction of the slab, and is smaller than the diameter of the central shaft portion. And both end shaft portions not in contact with both end regions of the slab.
(5) At the position where the slab is squeezed using the second squeezing roll, the slab in the fully solidified state is in a state in which equiaxed crystals are filled in the central portion in the thickness direction in the entire width direction.
２．連続鋳造機の基本構成
図１は、本発明のスラブの連続鋳造方法を適用できる垂直曲げ型の連続鋳造機の構成を示す図である。浸漬ノズル１を経て、鋳型３内に溶鋼湯面（メニスカス）２を形成するように注入された溶鋼４は、鋳型３およびその下方の図示しない二次冷却スプレーノズル群から噴射されるスプレー水（二次冷却水）により冷却され、凝固シェル５を形成してスラブ８となる。スラブ８は、その内部に未凝固の溶鋼４を保持したまま、複数のサポートロール６によって支持されながら引き抜かれ、２対の圧下ロール７により順次圧下される。圧下ロール７により圧下されたスラブ８は、さらにサポートロール６を経て、図示しないピンチロールによって引き抜かれる。スラブ８の内部に保持された溶鋼４は、鋳型３の下方、サポートロール６の外側に配置された電磁攪拌装置９の発生する磁界の電磁力によって攪拌される。２対の圧下ロール７は鋳造方向に沿って配置され、凝固末期のスラブ８を圧下する第１の圧下ロール７ａと、凝固直後のスラブ８を圧下する第２の圧下ロール７ｂからなる。
2. Basic Configuration of Continuous Casting Machine FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a vertical bending type continuous casting machine to which the slab continuous casting method of the present invention can be applied. The molten steel 4 injected so as to form a molten steel surface (meniscus) 2 in the mold 3 through the
３．本発明のスラブの連続鋳造方法の各要件の規定理由
本発明のスラブの連続鋳造方法を上述の通り規定した理由について図１を参照して説明する。
3. Reasons for stipulating each requirement of the continuous slab casting method of the present invention The reasons for defining the slab continuous casting method of the present invention as described above will be described with reference to FIG.
（１）本発明のスラブの連続鋳造方法では、２対の圧下ロール７、すなわち第１の圧下ロール７ａおよび第２の圧下ロール７ｂのスラブ８に接して圧下する部分の直径をいずれも４５０ｍｍ以上とする。これは、圧下ロールの変形を抑制することと、圧下時の圧下浸透性を高めるためである。
(1) In the continuous slab casting method of the present invention, the diameters of the two pairs of the
圧下ロール７のスラブ８に接して圧下する部分の直径が４５０ｍｍ未満であると、圧下ロール７が変形しやすい。これに加えて、圧下によるスラブ８の変形がスラブ８の表面近傍で吸収されてしまい、圧下浸透性が低くなる。そのため、スラブ８の凝固末期の位置または凝固直後の位置を圧下しても、ポロシティを十分に低減することができない。特に、スラブ８の凝固末期の位置では、スラブ８の内部における圧搾効果が小さく、ポロシティの低減効果が低下することとなる。
When the diameter of the portion of the
また、圧下ロール７のスラブ８に接して圧下する部分の直径が４５０ｍｍ未満であると、圧下によるスラブ８の変形がスラブ８の表面近傍で吸収されてしまい、圧下浸透性が低くなる。そのため、スラブ８の内部における圧搾効果が小さく、スラブ８の凝固末期部分を圧下しても、ポロシティを十分に低減することができない。
If the diameter of the portion of the rolling
圧下ロール７のスラブ８に接して圧下する部分の直径は、６００ｍｍ以下が好ましい。当該部分の直径が６００ｍｍを超えると、スラブ８を圧下した際の圧下反力が過大となり、操業が困難となる。しかも、連続鋳造機内での圧下ロール７の設置が困難となる。
The diameter of the portion of the
圧下ロール７のスラブ８に接して圧下する部分の直径の下限は、３５０ｍｍが好ましく、４００ｍｍがより好ましい。当該部分の直径の上限は、６００ｍｍがより好ましく、５５０ｍｍがさらに好ましい。
The lower limit of the diameter of the portion that comes into contact with the
（２）本発明のスラブの連続鋳造方法では、第１の圧下ロール７ａで、スラブ８の中心部の固相率が０．８以上、１未満の状態にある位置でスラブ８を圧下する。これは、当該位置では、スラブ８にはわずかではあるものの未凝固の溶鋼４が残存しており、スラブ８の中心部がまだ非常に高温であることによる。
(2) In the slab continuous casting method of the present invention, the
当該位置では、スラブ８はいまだに中心部が高温であり、変形抵抗が小さいため、中心部へのロール圧下の浸透性が高い。また、この部分は、ポロシティの形成がほぼ完了しつつある時期に該当し、この時期に大きな圧下を加えるのはポロシティの低減に極めて有効である。
At this position, the
ポロシティを十分に低減するため、第１の圧下ロール７ａによる圧下量は、３ｍｍ以上が好ましい。圧下量が大きいほどポロシティの低減には有効である。ただし、通常の構成の圧下装置を用いた場合、スラブ８の中心部の固相率が０．８以上、１未満である位置において１対の圧下ロールによって実施できる圧下量の上限は約１５ｍｍである。１５ｍｍよりも大きい圧下量を実現するには、通常よりも過大な圧下力を有する大規模な圧下装置および過大な直径の圧下ロールを用いる必要があり、現実的ではない。そのため、第１の圧下ロール７ａによるスラブ８の圧下量は、１５ｍｍ以下が好ましい。
In order to sufficiently reduce the porosity, the amount of reduction by the
第１の圧下ロール７ａによる圧下量の下限は、４ｍｍがより好ましく、８ｍｍがさらに好ましい。第１の圧下ロール７ａによる圧下量の上限は、１５ｍｍがより好ましく、１３ｍｍがさらに好ましい。第１の圧下ロール７ａは、幅方向全体で直径が一定のフラットロールが好ましい。
The lower limit of the amount of reduction by the
（３）本発明のスラブの連続鋳造方法では、第２の圧下ロール７ｂで、スラブ８が幅方向の全域で厚み方向中心部まで凝固した状態にある位置であって、スラブ８の幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃以上の状態にある位置でスラブ８を圧下する。当該位置では、スラブ８の内外の変形抵抗比が比較的大きいからである。スラブ８の内外の変形抵抗比が大きいことにより、圧下浸透性が高いため、圧下によりポロシティを低減することができる。スラブ８の内外の変形抵抗比とは、スラブ８の表面の変形抵抗の値を、厚み方向中心部の変形抵抗の値で割った値である。
(3) In the continuous casting method of the slab of the present invention, the second slab 8b is a position where the
鋳造方向の下流側ほど、スラブ８は厚み方向中心部と表面との温度差が小さくなるため、内外の変形抵抗比も小さくなる。スラブ８の幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃以上の状態にある位置では、スラブ８の内外の変形抵抗比は、第１の圧下ロール７ａで圧下する部分の変形抵抗比ほどではないが、その変形抵抗比の約８０％は維持されている。そのため、当該位置での第２の圧下ロール７ｂによる圧下は十分にポロシティを低減することができる。
Since the temperature difference between the center portion in the thickness direction and the surface of the
第１の圧下ロール７ａでの圧下する部分から鋳造方向下流側に大きく離れ、スラブ８の幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃未満の状態にある位置では、スラブ８の温度が低くなりすぎているため、変形抵抗が大きく、十分に圧下することができなくなる。また、圧下浸透性が低下するため、内部を十分に圧下することができなくなる。
At a position where the temperature difference between the center of the
スラブ８の厚み方向中心部の温度と表面の温度は、通常の非定常伝熱解析モデルにより推定することができる。また、スラブ８の表面温度は、実測することも可能である。そのため、スラブ８の表面温度の実測値と推定値とを照合することにより、厚み方向中心部の温度の精度も確保することができる。
The temperature at the center of the
第２の圧下ロール７ｂは、第１の圧下ロール７ａとの間隔が７ｍ以下となる位置に配置することが好ましい。この範囲内に第２の圧下ロール７ｂを配置すれば、スラブ８が幅方向の全域で厚み方向中心部まで凝固した状態にある位置であって、幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃以上の状態にある位置を圧下することができる。第１の圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとの間隔が７ｍを超えると、第２の圧下ロール７ｂにより圧下する位置で、スラブ８の幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃未満となるとともに、スラブ８の温度が低くなりすぎる。
It is preferable to arrange | position the
もっとも、第１の圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとの間隔は、大きいほど好ましい。これは、第１の圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとの間に他のロールを配置した場合、または圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとを隣接して配置した場合のいずれの場合においても、隣接するロール同士の間隔が大きい部分が複数箇所存在すると、ロール間バルジングの繰り返しの発生により、スラブ８において内部割れの発生や、中心偏析の悪化の可能性が高まるからである。ロール間バルジングの量は、隣接するロール同士の間隔の大きさのべき乗で増加することが知られている。隣接するロール同士の間隔が大きい箇所が、鋳造方向に沿って狭い範囲で複数存在すると、スラブ８において内部割れの発生や、中心偏析の悪化の可能性がより高まる。第１の圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとの間隔の下限は、３ｍ程度が好ましい。
But the space | interval of the
第１の圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとの間隔の下限は、３ｍがより好ましく、４ｍがさらに好ましい。第１の圧下ロール７ａと第２の圧下ロール７ｂとの間隔の上限は、７ｍがより好ましく、６ｍがさらに好ましい。
The lower limit of the distance between the
（４）第２の圧下ロール７ｂにより圧下する位置でのスラブ８の変形抵抗は、この位置ではスラブ８の凝固が幅方向の全域で厚み方向中心部まで完了しており、スラブ８の温度が低下していることから、第１の圧下ロール７ａにより圧下する位置での変形抵抗に比較して大きい。特に、スラブ８の幅方向の両端のそれぞれから少なくともスラブ８の厚みの半分の長さの領域（以下「両端領域」ともいう。）は、他の部分に比べて温度が大きく低下していることから、変形抵抗も大きい。そのため、スラブ８の幅方向の全域を圧下する際の、スラブ８の圧下状態の主な支配要因は、スラブ８の両端領域の変形抵抗である。
(4) The deformation resistance of the
図２は、第２の圧下ロールの正面図である。本発明のスラブの連続鋳造方法では、第２の圧下ロール７ｂによって、スラブ８の変形抵抗の大きい両端領域を避けて圧下する。そのため、第２の圧下ロール７ｂとして、スラブ８の両端領域を除いた領域に接する中央軸部７ｃと、中央軸部の直径よりも小さく、スラブ８の両端領域に接しない両端軸部７ｄとを備える凸形状のものを用い、第２の圧下ロール７ｂではスラブ８の両端領域を圧下しないこととする。第２の圧下ロール７ｂの中央軸部７ｃの直径は一定とする。
FIG. 2 is a front view of the second reduction roll. In the continuous casting method of the slab of the present invention, the
第２の圧下ロール７ｂの中央軸部７ｃの半径と両端軸部７ｄの半径の差（以下「中央突出量」という。）は、スラブ８を圧下可能な量に応じて、適宜決定することができる。しかし、スラブ８が完全に凝固した部分を圧下するため、第２の圧下ロール７ｂの中央突出量は３〜１０ｍｍとすることが好ましい。第２の圧下ロール７ｂの中央突出量を過度に大きくすると、第２の圧下ロール７ｂは両端軸部７ｄが細くなりすぎて、両端軸部７ｄの剛性が過度に低くなる可能性がある。第２の圧下ロール７ｂの両端軸部７ｄの剛性が過度に低い場合には、スラブ８の圧下対象部分を十分に圧下することができない。
The difference between the radius of the
第２の圧下ロール７ｂの中央突出量の下限は、３ｍｍがより好ましく、４ｍｍがさらに好ましい。第２の圧下ロール７ｂの中央突出量の上限は、８ｍｍがより好ましく、１０ｍｍがさらに好ましい。
The lower limit of the center protrusion amount of the
スラブ８の両端領域の各長さ、すなわちスラブ８の幅方向の両端からの各長さは、少なくともスラブ８の厚みの半分とする。スラブ８の両端領域では、短辺からの冷却が効いているため、この領域よりも幅方向に内側の部分と比べて温度の低下が著しい。そのため、スラブ８の幅方向の両端から幅方向にスラブ８の厚みの半分の長さの位置を境界として、スラブ８の変形抵抗が大きく異なる。したがって、スラブ８の両端領域では、スラブ８の変形抵抗が大きいので、第２の圧下ロール７ｂによる圧下を行わない。
Each length of both end regions of the
第２の圧下ロール７ｂによる圧下量は、スラブ８の厚みの半分の長さに最大でも１００ｍｍを加えた程度とするのが好ましい。これより圧下量を大きくすると、圧下部分のうち両端領域に近い部分で圧下によりポロシティを低減できない部分が発生する。
It is preferable that the amount of reduction by the
（５）本発明のスラブの連続鋳造方法では、第２の圧下ロール７ｂは、スラブ８の幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態にある位置を圧下する。これにより、中央軸部７ｃよりも直径の小さい両端軸部７ｄを備える第２の圧下ロール７ｂを用いても、スラブ８の幅方向の全域でポロシティを低減することができる。
(5) In the slab continuous casting method of the present invention, the
一般的に、スラブ８を連続鋳造する際、浸漬ノズル１からの溶鋼４の吐出流が鋳型３の短辺に衝突し、これにより生じる下降流の影響等に起因して、スラブ８の短辺近傍では、その他の部分と比較して凝固が遅れることが知られている。
In general, when the
スラブ８が厚み方向中心部まで凝固し、その凝固組織が柱状晶である場合、スラブ８の厚み方向中心部のうち、凝固が遅れた短辺の近傍において、引け巣状の粗大なポロシティが発生していることがある。これは、スラブ８の上面側と下面側の両方から成長した柱状晶の先端がスラブ８の厚み方向中心部で突き合わさることによる。その場合、中央軸部７ｃよりも直径の小さい両端軸部７ｄを備える第２の圧下ロール７ｂを用いてスラブ８を圧下しても、スラブ８の幅方向中心部のポロシティは低減できるものの、両端領域ではスラブ８を圧下できないため、両端領域のポロシティは低減することができない。
When the
一方、本発明者らは、検討の結果、スラブ８に生成する凝固組織を等軸晶とし、スラブ８の幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態とすると、スラブ８の両端領域近傍の凝固が遅れる部分において、引け巣状の粗大なポロシティを含め、ポロシティの発生を抑制できることを知見した。
On the other hand, as a result of the study, the present inventors have determined that the solidification structure generated in the
そのため、中央軸部７ｃよりも直径の小さい両端軸部７ｄを備える第２の圧下ロール７ｂを用いて圧下する位置で、スラブ８の幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態とすることにより、スラブ８の幅方向の全域でポロシティを低減することができる。
For this reason, equiaxed crystals are filled in the central part in the thickness direction in the entire width direction of the
幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態のスラブ８は、スラブ８の内部に保持された未凝固の溶鋼４を、電磁攪拌装置９の発生する電磁力で攪拌することにより得ることができる。電磁攪拌装置９としては、例えばリニアー型のものを用いることができる。電磁攪拌装置９には、例えば周波数が４Ｈｚで大きさが９００Ａの交流電流を印加し、中心磁束密度が１０００Ｇの磁場を発生させ、溶鋼４を攪拌することにより、幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態のスラブ８を得ることができる。
The
本発明のスラブの連続鋳造方法の効果を確認するため、以下の連続鋳造試験を行い、その結果を評価した。 In order to confirm the effect of the continuous casting method of the slab of the present invention, the following continuous casting test was performed and the result was evaluated.
１．試験条件
連続鋳造機として、前記図１に示す連続鋳造機を使用した。第１の圧下ロールは、鋳型内の溶鋼湯面から鋳造方向に２１ｍ下流の位置に配置した。第１の圧下ロールは、幅方向全体で直径が一定のフラットロールとし、直径を４７０ｍｍとした。第２の圧下ロールは、鋳型内の溶鋼湯面から鋳造方向に２７ｍ下流の位置に配置した。第２の圧下ロールは、前記図２に示す凸形状のものを用い、スラブに接する中央軸部の直径は４７０ｍｍ、両端軸部の直径は４５０ｍｍとした。ただし、後述する比較例３および５では、第２の圧下ロールとしてフラットロールを使用した。第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールの圧下力は、いずれも最大で６００ｔとした。
1. Test conditions The continuous casting machine shown in FIG. 1 was used as a continuous casting machine. The first reduction roll was arranged at a position 21 m downstream from the molten steel surface in the mold in the casting direction. The first reduction roll was a flat roll having a constant diameter in the entire width direction, and the diameter was 470 mm. The second reduction roll was disposed at a position 27 m downstream from the molten steel surface in the mold in the casting direction. The convex roll shown in FIG. 2 was used as the second reduction roll, and the diameter of the central shaft portion in contact with the slab was 470 mm, and the diameters of both end shaft portions were 450 mm. However, in Comparative Examples 3 and 5 described later, a flat roll was used as the second reduction roll. The maximum reduction force of the first reduction roll and the second reduction roll was 600 t at the maximum.
圧下ロール周辺に配置したサポートロールは、直径を２１０ｍｍとした。第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールとも、その鋳造方向上流側に隣接するサポートロールとの間隔は３８０ｍｍとし、その鋳造方向下流側に隣接するサポートロールとの間隔は２５５ｍｍとした。その他の圧下ロール周辺に配置したサポートロール同士の間隔は２４５ｍｍとした。 The support roll disposed around the reduction roll had a diameter of 210 mm. In both the first reduction roll and the second reduction roll, the distance from the support roll adjacent to the upstream side in the casting direction was 380 mm, and the distance from the support roll adjacent to the downstream side in the casting direction was 255 mm. The interval between the support rolls arranged around the other rolling rolls was 245 mm.
二次冷却比水量は、０．８５Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌとした。 The secondary cooling specific water amount was 0.85 L / kg-steel.
電磁攪拌装置は、リニアー型とし、鋳型内の溶鋼湯面から鋳造方向に６ｍ下流の位置に配置した。この電磁攪拌装置に印加可能な電流は最大で９００Ａ、周波数は最大で４Ｈｚであり、生じる中心磁束密度は最大で１０００Ｇ（０．１Ｔ）であった。試験の際に印加する電流は、中心磁束密度が最大で１０００Ｇとなる条件とした。この電磁攪拌装置を用いることにより、スラブの第２の圧下ロールを用いて圧下する部分において、スラブの幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態とすることが可能である。 The electromagnetic stirrer was a linear type, and was placed 6 m downstream from the molten steel surface in the mold in the casting direction. The maximum current that can be applied to this electromagnetic stirrer is 900 A, the maximum frequency is 4 Hz, and the resulting central magnetic flux density is 1000 G (0.1 T) at maximum. The current applied during the test was set so that the center magnetic flux density was 1000 G at the maximum. By using this electromagnetic stirrer, it is possible to make a state where the equiaxed crystal is filled in the central portion in the thickness direction in the entire width direction of the slab at the portion of the slab that is rolled down by using the second rolling roll. is there.
このような条件で、Ｃ含有率が０．２質量％の鋼からなる、厚み３００ｍｍ、幅２３００ｍｍのスラブを連続鋳造した。 Under such conditions, a slab having a thickness of 300 mm and a width of 2300 mm made of steel having a C content of 0.2% by mass was continuously cast.
鋳造速度、電磁攪拌の実施の有無、スラブの第１の圧下ロールで圧下する部分の中心固相率、スラブの第２の圧下ロールで圧下する部分のスラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差、スラブの両端領域の幅方向の長さ（第２の圧下ロールで圧下しない領域の幅）、ならびに第１の圧下ロールおよび第２の圧下ロールによるスラブの圧下量は表１に示すとおりとした。スラブの第１の圧下ロールで圧下する部分の中心固相率、およびスラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差は、非定常伝熱解析により算出したスラブの厚み方向の温度分布に基づいて算出した。 Casting speed, presence / absence of electromagnetic stirring, central solid fraction of the portion of the slab that is reduced by the first reduction roll, central portion in the thickness direction at the center in the width direction of the slab that is reduced by the second reduction roll of the slab; Table 1 shows the temperature difference from the surface, the length in the width direction of both end regions of the slab (the width of the region that is not reduced by the second reduction roll), and the amount of reduction of the slab by the first reduction roll and the second reduction roll. It was as shown in. The central solid fraction of the portion of the slab that is rolled down by the first rolling roll, and the temperature difference between the center of the thickness direction and the surface at the center in the width direction of the slab are the temperature in the thickness direction of the slab calculated by unsteady heat transfer analysis. Calculated based on the distribution.
本発明例１〜４では、本発明の規定を満足する条件とした。第２の圧下ロールは凸形状のものを用いた。スラブの両端領域の幅方向の長さは、本発明例１〜３では１５０ｍｍ、本発明例４では１８０ｍｍとした。 In Invention Examples 1 to 4, the conditions satisfying the provisions of the present invention were set. A convex roll was used as the second reduction roll. The length in the width direction of the both end regions of the slab was 150 mm in Invention Examples 1 to 3, and 180 mm in Invention Example 4.
比較例１では、第２の圧下ロールで圧下する部分のスラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差を１９８℃と、本発明で規定する２００℃よりも低い温度とした。スラブの表面の温度の制御は、第１の圧下ロールと第２の圧下ロールとの間に配置した二次冷却スプレーノズルを用いて行った。比較例２では、電磁攪拌の実施をしなかった。比較例３では、第２の圧下ロールとしてフラットロールを用いた。比較例４では、スラブの両端領域の幅方向の長さを１２０ｍｍと、本発明で規定する下限値であるスラブの厚みの半分（１５０ｍｍ）よりも短くした。比較例１〜４では、その他の条件は本発明例１とほぼ同様とした。 In Comparative Example 1, the temperature difference between the central portion in the thickness direction and the surface at the center in the width direction of the portion of the slab that was reduced by the second reduction roll was set to 198 ° C. and lower than 200 ° C. defined in the present invention. Control of the temperature of the surface of a slab was performed using the secondary cooling spray nozzle arrange | positioned between the 1st reduction roll and the 2nd reduction roll. In Comparative Example 2, electromagnetic stirring was not performed. In Comparative Example 3, a flat roll was used as the second reduction roll. In Comparative Example 4, the length in the width direction of both end regions of the slab was 120 mm, which was shorter than half the slab thickness (150 mm), which is the lower limit defined in the present invention. In Comparative Examples 1 to 4, other conditions were almost the same as those of Example 1 of the present invention.
比較例５では、第２の圧下ロールとしてフラットロールを用い、その他の条件は本発明例４と同様とした。 In Comparative Example 5, a flat roll was used as the second reduction roll, and other conditions were the same as Example 4 of the present invention.
２．評価項目と評価方法
各試験の評価は、圧下によるポロシティ体積の減少率に基づいて行った。
2. Evaluation item and evaluation method The evaluation of each test was performed based on the decrease rate of the porosity volume by the reduction.
各試験によって得られたスラブから、ポロシティ体積を測定するためのサンプル（測定用サンプルおよび基準用サンプル）を採取した。測定用サンプルは、スラブの定常部からスラブを鋳造方向に垂直な面で切断して採取した横断面ブロックから、厚み方向中心の位置で幅方向に均等に１５点採取した。また、基準用サンプルは、スラブの幅方向中央の表面から厚み方向に厚みの１／４の位置（以下「１／４厚み位置」という。）から１点採取した。横断面ブロックはマクロエッチングを行い、スラブの横断面のマクロ組織の観察に供した。 Samples (measuring sample and reference sample) for measuring the porosity volume were taken from the slab obtained by each test. Samples for measurement were collected at 15 points evenly in the width direction at the center in the thickness direction from a cross-sectional block obtained by cutting the slab from a stationary part of the slab along a plane perpendicular to the casting direction. In addition, one reference sample was collected from a position at a quarter of the thickness in the thickness direction (hereinafter referred to as “1/4 thickness position”) from the center surface in the width direction of the slab. The cross-section block was macro-etched and used for observation of the macro structure of the cross-section of the slab.
さらに、本発明例１〜４および比較例１〜５のほかに、圧下ロールによる圧下を行わずに鋳造した参照用スラブからも同様に、測定用サンプルを１５点、基準用サンプルを１点採取した。 Further, in addition to Examples 1-4 of the present invention and Comparative Examples 1-5, 15 samples for measurement and 1 sample for reference were similarly collected from a reference slab cast without performing reduction by a reduction roll. did.
各サンプルの大きさは、スラブの横断面に平行な面を縦３０ｍｍ、横３０ｍｍとし、厚み（スラブの鋳造方向の長さ）を２０ｍｍとした。各サンプルについて、大気中での重量と、水中に浸漬した状態での重量を測定した。大気中でのサンプルの重量から水中で浸漬した状態でのサンプルの重量を引いて、サンプルにかかる浮力を算出した。この浮力を水の密度で割って、サンプルの体積を算出した。大気中でのサンプルの重量を、サンプルの体積で割って、サンプルの密度を測定した。 The size of each sample was 30 mm in length and 30 mm in width parallel to the cross section of the slab, and 20 mm in thickness (length in the casting direction of the slab). About each sample, the weight in the air | atmosphere and the weight in the state immersed in water were measured. The buoyancy applied to the sample was calculated by subtracting the weight of the sample immersed in water from the weight of the sample in the air. The volume of the sample was calculated by dividing this buoyancy by the density of water. The weight of the sample in the atmosphere was divided by the volume of the sample to determine the sample density.
測定用サンプルの密度をρｖとし、基準用サンプルの密度をρとした。下記（１）式により、各測定用サンプルの単位重量当たりのポロシティ体積Ｖを算出した。１／４厚み位置では、通常ポロシティはほとんど存在しないため、（１）式で単位重量当たりのポロシティ体積を算出することができる。
Ｖ＝１／ρｖ−１／ρ …（１）
The density of the measurement sample was ρv, and the density of the reference sample was ρ. The porosity volume V per unit weight of each measurement sample was calculated by the following equation (1). At the ¼ thickness position, there is usually almost no porosity, so the porosity volume per unit weight can be calculated by equation (1).
V = 1 / ρv−1 / ρ (1)
参照用スラブから採取した各測定用サンプルについても単位重量当たりのポロシティ体積Ｖを算出し、その平均値をＶ０とした。 For each measurement sample collected from the reference slab, the porosity volume V per unit weight was calculated, and the average value was V0.
本発明例１〜４および比較例１〜５の各測定用サンプルについて、下記（２）式により、圧下によるポロシティの残存率Ｄ（％）を算出した。Ｖは、本発明例１〜４および比較例１〜５の各測定用サンプルの単位重量当たりのポロシティ体積、Ｖ０は、参照用スラブの測定用サンプルの単位重量当たりのポロシティ体積の平均値である。
Ｄ＝Ｖ／Ｖ０×１００ …（２）
With respect to each measurement sample of Invention Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5, the porosity remaining rate D (%) due to reduction was calculated by the following equation (2). V is the porosity volume per unit weight of each measurement sample of Invention Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5, and V0 is the average value of the porosity volume per unit weight of the measurement sample of the reference slab. .
D = V / V0 × 100 (2)
３．試験結果
表１には試験結果として、試験条件と併せて、圧下によるポロシティの残存率Ｄの最大値ｍａｘＤ、およびＤが最大となった測定用サンプルの採取位置（ｍａｘＤの位置）を示した。
3. Test results Table 1 shows the maximum value maxD of the porosity remaining rate D due to the reduction and the sampling position (maxD position) of the measurement sample where D was maximized, together with the test conditions, as test results.
本発明例１〜４は、ポロシティ残存率Ｄの値はスラブの幅方向におしなべて均等かつ小さい値であり、ポロシティ残存率の最大値ｍａｘＤは１１．３〜１６．８であった。マクロエッチングを施した横断面を目視で観察したところ、電磁攪拌の実施により、スラブの幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填されていた。スラブの幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填されていたのは、比較例１および３〜５でも同様であった。 In Examples 1-4 of the present invention, the value of the porosity remaining rate D was uniform and small in the width direction of the slab, and the maximum value maxD of the porosity remaining rate was 11.3 to 16.8. When the cross section subjected to the macro etching was visually observed, equiaxed crystals were filled in the central portion in the thickness direction in the entire width direction of the slab by performing electromagnetic stirring. It was the same in Comparative Examples 1 and 3 to 5 that the equiaxed crystal was filled in the central portion in the thickness direction in the entire width direction of the slab.
比較例１は、第２の圧下ロールで圧下する部分のスラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃未満であった。その結果、ポロシティ残存率の最大値ｍａｘＤは２０．６と、本発明例１〜４と比べて大きく、ポロシティを低減することができなかった。 In Comparative Example 1, the temperature difference between the central portion in the thickness direction and the surface at the center in the width direction of the slab in the portion to be reduced by the second reduction roll was less than 200 ° C. As a result, the maximum value maxD of the porosity remaining rate was 20.6, which is larger than Examples 1-4 of the present invention, and the porosity could not be reduced.
比較例２は、電磁攪拌の実施をしなかったため、スラブの両側の端部近傍の厚み方向中央部で柱状晶が形成され、等軸晶が欠乏した。スラブの上面側と下面側から成長した柱状晶の先端が、スラブの厚み方向中央部で突き合わさって発生した粗大なポロシティは、２対の圧下ロールで圧下しても低減することができなかった。そのため、ポロシティ残存率の最大値ｍａｘＤはスラブの幅方向の最端部において３８．６と極めて大きな値となった。 In Comparative Example 2, since electromagnetic stirring was not performed, columnar crystals were formed in the central portion in the thickness direction near the ends on both sides of the slab, and equiaxed crystals were deficient. The coarse porosity generated when the tops of the columnar crystals grown from the upper surface side and the lower surface side of the slab collide with each other at the center in the thickness direction of the slab could not be reduced even by being reduced by two pairs of reduction rolls. . Therefore, the maximum value maxD of the porosity remaining rate is 38.6, which is an extremely large value at the extreme end in the width direction of the slab.
比較例３は、第２の圧下ロールをフラットロールとした。その結果、第２の圧下ロールによる圧下量が著しく不足した。そのため、ポロシティ残存率Ｄの値はスラブの幅方向の全域にわたって大きな値であり、ポロシティ残存率の最大値ｍａｘＤは３３．２であった。 In Comparative Example 3, the second reduction roll was a flat roll. As a result, the amount of reduction by the second reduction roll was remarkably insufficient. Therefore, the value of the porosity remaining rate D was a large value over the entire area in the width direction of the slab, and the maximum value maxD of the porosity remaining rate was 33.2.
比較例４は、スラブの両端領域の幅方向の長さを１２０ｍｍと、本発明で規定する下限値であるスラブの厚みの半分（１５０ｍｍ）よりも３０ｍｍ短くした。その結果、比較例３と同様に、第２の圧下ロールによる圧下量が不足した。そのため、ポロシティ残存率Ｄの値はスラブの幅方向の全域にわたって大きな値であり、ポロシティ残存率の最大値ｍａｘＤは２５．０であった。 In Comparative Example 4, the length in the width direction of both end regions of the slab was 120 mm, which was 30 mm shorter than half the slab thickness (150 mm), which is the lower limit defined in the present invention. As a result, as in Comparative Example 3, the amount of reduction by the second reduction roll was insufficient. Therefore, the value of the porosity remaining rate D is a large value over the entire area in the width direction of the slab, and the maximum value maxD of the porosity remaining rate is 25.0.
比較例５は、第２の圧下ロールをフラットロールとした。その結果、第２の圧下ロールによる圧下量が著しく不足した。そのため、ポロシティ残存率Ｄの値はスラブの幅方向の全域にわたって大きな値であり、ポロシティ残存率の最大値ｍａｘＤは４２．１であった。 In Comparative Example 5, the second reduction roll was a flat roll. As a result, the amount of reduction by the second reduction roll was remarkably insufficient. Therefore, the value of the porosity remaining rate D is a large value over the entire area in the width direction of the slab, and the maximum value maxD of the porosity remaining rate is 42.1.
本発明のスラブの連続鋳造方法によれば、装置構成が簡素であっても、ポロシティが大幅に低減されたスラブを得ることができる。また、連続鋳造機内に配置した大径の圧下ロールを使用するためスラブの圧下をインラインで行うことができる。連続鋳造機内には圧下ロールは２対しか配置しない簡素な構成であるため設備コストを抑制することができる。 According to the continuous casting method of a slab of the present invention, a slab having a greatly reduced porosity can be obtained even if the apparatus configuration is simple. Moreover, since the large diameter reduction roll arrange | positioned in the continuous casting machine is used, slab reduction can be performed in-line. Since the continuous casting machine has a simple configuration in which only two pairs of reduction rolls are arranged, the equipment cost can be reduced.
１：浸漬ノズル、 ２：溶鋼湯面（メニスカス）、 ３：鋳型、 ４：溶鋼、
５：凝固シェル、 ６：サポートロール、 ７：圧下ロール、 ７ａ：第１の圧下ロール、
７ｂ：第２の圧下ロール、 ７ｃ：中央軸部、 ７ｄ：両端軸部、 ８：スラブ、
９：電磁攪拌装置
1: immersion nozzle, 2: molten steel surface (meniscus), 3: mold, 4: molten steel,
5: solidified shell, 6: support roll, 7: reduction roll, 7a: first reduction roll,
7b: second reduction roll, 7c: central shaft portion, 7d: both end shaft portions, 8: slab,
9: Electromagnetic stirring device
Claims (1)
前記第１の圧下ロールおよび前記第２の圧下ロールは前記スラブに接して圧下する部分の直径が４５０ｍｍ以上であり、
前記第１の圧下ロールは、前記スラブの中心部の固相率が０．８以上、１未満の状態にある位置で前記スラブを圧下し、
前記第２の圧下ロールは、前記スラブの幅方向の全域で厚み方向中心部に等軸晶が充填された状態にある位置であって、前記スラブの幅方向中央における厚み方向中心部と表面との温度差が２００℃以上の状態にある位置で前記スラブを圧下し、
前記第２の圧下ロールは、前記スラブの幅方向の両端のそれぞれから少なくとも前記スラブの厚みの半分の長さの両端領域を除いた領域に接する中央軸部と、前記中央軸部の直径よりも小さく、前記スラブの前記両端領域に接しない両端軸部とを備えることを特徴とするスラブの連続鋳造方法。 A slab in which a first reduction roll and a second reduction roll are arranged in order along the casting direction, and the slab immediately after solidification and immediately after solidification is continuously cast while being reduced by the first reduction roll and the second reduction roll. A continuous casting method of
The diameter of the portion of the first reduction roll and the second reduction roll that comes into contact with the slab and is reduced is 450 mm or more,
The first reduction roll reduces the slab at a position where the solid phase ratio of the central portion of the slab is 0.8 or more and less than 1.
The second rolling roll is in a position where the equiaxed crystal is filled in the central portion in the thickness direction in the entire width direction of the slab, and the central portion and the surface in the thickness direction in the center in the width direction of the slab The slab is squeezed down at a position where the temperature difference is 200 ° C. or more,
The second rolling roll has a central shaft portion that is in contact with a region excluding both end regions of at least half the thickness of the slab from each of both ends in the width direction of the slab, and a diameter of the central shaft portion. A method for continuously casting a slab, comprising: a small end shaft portion that is small and does not contact the both end regions of the slab.
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