JP2727205B2 - 連続鋳造鋳片の偏析改善方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、連続鋳造法により製造される鋳片内部に形
成されるミクロ、セミマクロ、マクロ偏析を低減し、偏
析に起因して製品に出現する異常組織の発生や製品の機
械的特性の劣化防止を図るものである。

従来の技術 鋼を連続鋳造することは従来から実施されており、こ
の連続鋳造法により製造された鋳片のデンドライト樹間
にはミクロ偏析が、また、鋳片厚み中心部には粒状の偏
析がＶ状あるいは線、帯状に連なったＶ偏析や中心偏析
が形成され、これらの偏析に起因する品質の劣化が避け
られなかった。ミクロ偏析は固液共存相を有する金属が
凝固する際の固液間の溶質分配に起因して生成され、Ｖ
偏析や中心偏析は溶鋼静圧による凝固シェルのバルジン
グやミスアライメント等の機械的要因や凝固収縮、熱収
縮に起因するサクション（吸引）により樹間濃化溶鋼が
鋳片中心部に集積し生成される。

従来より、このような機構で生成される偏析に対し、
種々の対策が提案され実施されてきた。

偏析の改善方法としては有害な偏析元素（例えばＰ、
Ｓ等）を溶鋼段階で予め低減しておく方法、電磁撹拌に
より凝固組織の等軸晶化および微細化により偏析を分散
させる方法、連続鋳造機のロール間隔を短縮しバルジン
グを抑制する方法等が一般に行なわれている。

また、凝固末期の鋳片をロールや面状、バー状の圧下
端子により圧下して凝固収縮や熱収縮を補償し、濃化溶
鋼の流動を抑制し、偏析を改善する方法（特公昭59−16
862号、特公昭59−16541、特公昭59−39225、特開昭56
−45256）が行なわれつつある。

特公昭62−34460では電磁撹拌と凝固末期の圧下によ
り、マクロな中心偏析とＶ偏析を形成するセミマクロ偏
析を防止する方法が開示されている。

一方、連鋳鋳片内の冷却速度を低下し、δ→γ変態時
の溶質再分配および固相内の拡散を促進し、偏析の分離
や分散を図る方法（特開昭60−166150、特開昭62−674
4）が、さらに、特開昭61−154748ではδ→γ変態時の
溶質再分配による偏析分離効果を高める方法としてMoの
添加する偏析改善方法が提案されている。

しかしながら、偏析厳格材である高級鋼の連鋳化や、
従来材の高品質化および工程省略等により、鋳片に許容
される偏析レベルが益々厳しくなり、以上述べたような
偏析対策では不十分となる場合がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、従来の偏析対策ではその達成が困難であっ
た偏析レベルを満足し、従来対策で発生していた偏析起
因の異常組織や機械的特性の劣化を防止する偏析改善技
術を提供するものであり、この偏析改善技術により、従
来偏析が主因で達成できなかった高級鋼の連鋳化や、従
来材の高品質化、および工程省略等を可能とする方法を
提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための本発明は、以下の７項であ
る。

（１）連続鋳造法により鋳片を製造するに際し、タンデ
ィッシュにおける溶鋼過熱度を５〜50℃に制御し、鋳型
または鋳型とそれに引続く２次冷却帯〜凝固完了位置間
に設けた電磁撹拌装置により溶鋼を撹拌しながら鋳造を
行ない、２次冷却帯以降の少なくとも２次冷却帯出側〜
圧下帯入側の間に加熱帯または保温帯と加熱帯を設けて
鋳片を加熱あるいは保温、加熱すると共に、鋳片断面中
心部の固相率が0.3〜0.8の範囲において鋳片に4mm以上
の圧下を加えることを特徴とする連鋳鋳片の偏析改善方
法。

（２）第１項記載の方法において、圧下帯長さを2m以上
とし、ロールピッチ500mm以下に設定された複数対のロ
ールにより鋳片を圧下する方法。

（３）第１項記載の方法において、鋳片搬送機構を有す
る圧下装置を設け、面状またはバー状の圧下端子により
鋳片を圧下する方法。

（４）タンディッシュの溶鋼過熱度を５〜50℃に制御す
るために誘導加熱装置または冷材添加装置あるいは両装
置をタンディッシュに設け、第１項記載の方法を適用す
る連続鋳造方法。

（５）タンディッシュの溶鋼温度、鋳型冷却水量および
鋳型冷却水の温度変化等の１次冷却操業条件と２次冷却
水量等の２次冷却操業条件、保温帯の保温能力および加
熱帯の操業条件、雰囲気温度、鋳片サイズおよび鋳造速
度からなるプロセス情報に基づき凝固計算を行ない、圧
下帯における鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲
になるよう、あるいは圧下帯が鋳片断面中心部の固相率
が0.3〜0.8の範囲を含むよう２次冷却水量や加熱帯操業
条件および鋳造速度を制御する方法を組合せる、第１項
記載の方法。

（６）タンディッシュの溶鋼温度は、鋳型冷却水量およ
び鋳型冷却水の温度変化等の１次冷却操業条件と２次冷
却水量等の２次冷却操業条件、保温帯の保温能力および
加熱帯の操業条件、雰囲気温度、鋳片サイズおよび鋳造
速度からなるプロセス情報に基づき凝固計算を行ない、
圧下帯が鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲に来
るよう、あるいは圧下帯が鋳片断面中心部の固相率が0.
3〜0.8の範囲を含むよう圧下帯位置を制御する方法を組
合せる、第１項記載の方法。

（７）上記第５項および第６項記載の両制御方法を組合
せる、第１項記載の方法。

以下、本発明について更に詳述する。

本発明の第１項の基本構成は、連鋳鋳片の中心偏析や
Ｖ偏析の主因である濃化溶鋼の流動、集積を抑制する方
法と、凝固組織の等軸晶化、微細化による偏析の分散を
図る方法、さらに、緩冷却により鋳片を高温に保持して
鋳片に形成されつつあるまた形成された偏析を拡散させ
るあるいは分離する方法よりなり、これらを適切に組合
せることにより大幅な改善効果を有する偏析改善技術を
提供するものである。

第１項の発明では凝固組織の等軸晶化、微細化を図る
ために、タンディッシュにおける溶鋼過熱度を50℃以下
に制御し低温鋳造を実現し、さらに電磁撹拌装置により
溶鋼を撹拌することにより、結晶生成と生成した結晶の
安定化を促す。タンディッシュにおける溶鋼過熱度を５
℃以上に制御する理由は、低温鋳造時の介在物による連
鋳材の品質劣化やノズル詰り等の操業トラブルを防止す
るためである。

保温帯や加熱帯の設置は緩冷却を実現するためであ
り、鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲における
4mm以上の鋳片圧下は、圧下により溶鋼流動の主原因で
ある凝固収縮量、熱収縮量を補償し、凝固末期の溶鋼流
動に伴う偏析の生成を抑制するためである。

第２項、第３項に記載の発明は、凝固末期の溶鋼流動
を効果的に防止する凝固末期の鋳片の圧下方法であり、
第４項の方法はタンディッシュに溶鋼温度の調整機能を
もたせ、タンディッシュに溶鋼過熱度の制御を容易に
し、且つ、その精度を向上する方法に関わる発明であ
る。

第５項、第６項および第７項の発明は、溶鋼流動の抑
制を図る凝固末期の圧下を適用する第１項記載の方法に
おいて、圧下帯が偏析改善に有効な固相率範囲に来るよ
う制御する方法を提供するものである。

以下に具体的な実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施態様を示す説明図であり、以下
の実施例で用いた弯曲型の試験連鋳機の概要も示してい
る。

１は誘導加熱装置、２は冷材添加装置、３はタンディ
ッシュ、４は鋳型と鋳型内電磁撹拌装置、５は２次冷却
帯に設置された電磁撹拌装置、６は２次冷却帯、７は保
温帯、８は加熱帯、９は圧下帯、10は圧下ロール、11お
よび12はそれぞれ固相率0.3と0.8の等固相率線を示し、
13は鋳片である。

まず最初に本発明の第１項記載の方法において、濃化
溶鋼の流動、集積を抑制する方法と凝固組織の等軸晶
化、微細化による偏析の分散を図る方法、さらに、緩冷
却により偏析の分散と分離を図る方法を組合せる理由に
ついて説明する。

本発明者等は、連続鋳造法により製造される鋳片内部
に形成されるミクロ、セミマクロ、マクロ偏析を低減す
る偏析改善方法を確立するために種々の研究を重ね、以
下のような知見を得た。

第２図は、凝固組織の等軸晶化による偏析改善効果
と、凝固末期に鋳片を圧下し流動を抑制することによる
偏析改善効果について、本発明者らが調査した結果を示
す図である。第２図の横軸の上面側等軸晶率は弯曲型連
鋳機により鋳造した鋳片の上面側の等軸晶化の程度を表
す指標であり、縦軸の中心偏析評点は中心偏析の程度を
示す指標である。本調査はS45C〜S48Cを第１図に示した
試験連鋳機（弯曲部の半径12m）で保温帯、加熱帯を設
置しない状態で鋳造した鋳片（鋳片サイズ:162mm厚×16
2mm幅）について行なった。

本サイズの鋳片を鋳造する場合、鋳片の偏平比（鋳片
厚みに対する鋳片幅の比）が１と小さく、偏平比が大き
いスラブ等のようにバルジングによる残溶鋼の流動はほ
とんど起きない。第２図からも明らかなように電磁撹拌
等による凝固組織の等軸晶化および微細化により中心偏
析は改善されるが、その改善程度には限界がある。

一方、凝固収縮、熱収縮に伴う濃化溶鋼の流動を防止
するため、凝固末期に圧下した鋳片の中心偏析は等軸晶
化が同程度の場合、流動を抑制しなかった場合に比べ大
幅に改善されている。また、鋳片を圧下し流動を抑制し
た場合においても、圧下しない場合ではないが上面側等
軸晶率の増加につれ中心偏析は軽減される傾向がある。

従って、凝固組織を十分等軸晶化すると共に、凝固末
期の圧下やバルジングの防止等により残溶鋼の流動を抑
制することでより良好な中心偏析レベルが達成される。
原理的には凝固末期の流動が完全に防止されれば、濃化
溶鋼の鋳片中心部への集積は阻止され、中心偏析が生成
しないはずであるが、現実には操業条件の変動や鋳片凝
固状況のバラツキ等により、溶鋼の流動を完全に防止で
きる理想的な条件を常に精度良く再現することは困難で
ある。

第２図において凝固末期に鋳片を圧下し、溶鋼の流動
抑制を図った場合にも、等軸晶の増加に連れ偏析が改善
された理由は、完全に防止されなかった溶鋼流動に対
し、等軸晶の偏析分散効果が有効に寄与したためと推察
される。従って、流動を完全に停止できなかった場合に
生じる偏析に対する対策の意味からも、可能な限り凝固
組織の等軸晶化、微細化を図る必要がある。

本発明者らが実験した範囲では、濃化溶鋼の流動を抑
制する方法と凝固組織の等軸晶化、微細化による偏析改
善方法を組合せた場合においても、鋳片厚み中心部には
数mmオーダーの偏析粒が存在し、デンドライト樹間のミ
クロ偏析が数10〜数100μｍオーダーのサイズであるこ
とを考えると、中心偏析の生成を完全に防止するに至っ
ていない。

上記のような偏析を更に改善する方法としては、溶鋼
流動の防止を図る凝固末期の圧下条件をより理想的な条
件に精度良く制御することもあるが、それにも限界があ
り、以上述べた以外の機構で偏析を改善する方法を、適
用することが必要と考えられる。その一つとして鋳片内
の冷却速度を低下し、鋳片をより高温状態に保持するこ
とにより、偏析の拡散促進と固相変態時の溶質再分配を
利用した偏析元素の分離を促進することが有効と考えら
れ、それらによる偏析改善効果について検討を行なっ
た。

第３図は鋳片中心部における中心偏析評点とＰの高濃
度部の面積率の関係と鋳片を保温、加熱し緩冷却するこ
とによるスポット状偏析の改善効果を示す図である。

上記緩冷却化による偏析改善効果について本発明者等
が検討した効果によれば、鋳片の緩冷却を単独で適用し
た場合も、デンドライト樹間のミクロ偏析や、鋳片中心
部にっ存在するスポット状偏析（セミマクロ偏析）は、
緩冷却化の効果により改善されるが、特に、鋳片中心部
のスポット状偏析については緩冷却化により溶質の拡散
促進を図ったとしても、最終的な到達レベルはその偏析
が形成された直後の状態、つまり、その後の拡散により
分散される以前の偏析生成状況に強く依存することが明
らかになった。

即ち、鋳片中止部に顕著なマクロ偏析が生成し、粗大
なスポット状偏析が鋳片中心部に多数存在するような中
心偏析評点が悪い場合には、第３図に示すように緩冷却
によりそのような偏析の拡散を図ったとしても、Ｐの高
濃度部（P/Po≧８、Po:溶鋼Ｐ濃度）の面積率を十分減
少させることはできない。

一方、凝固末期の鋳片に圧下を加えて流動を抑制し、
鋳片中心部に形成されるマクロ偏析（中心偏析）の生成
を改善した場合は、第３図に示したように、緩冷却によ
る偏析拡散効果とあいまって、Ｐの高濃度部の面積率は
大幅に低下し、良好な偏析レベルを達成することが可能
となる。

次に凝固組織の等軸晶化、微細化を促進する条件につ
いて検討した結果について次に述べる。

第４図は等軸晶が生成するタンディッシュ溶鋼過熱度
の範囲を示す図である。普通鋼の連続鋳造において製造
された鋳片の凝固組織は、鋳造する鋼種やタンディッシ
ュにおける溶鋼過熱度や電磁撹拌等での溶鋼の撹拌によ
り変化することは良く知られており、タンディッシュに
おける溶鋼過熱度を低下するほど、また電磁撹拌等によ
り溶鋼を撹拌することにより安定して等軸晶を生成させ
ることができる。

そこで鋳片の凝固組織とタンディッシュにおける溶鋼
過熱度の関係について３鋼種について調査した結果、第
４図に示すような結果が得られた。調査対象とした鋼種
は、普通鋼の中で最も等軸晶化しにくいS48C、等軸晶化
が容易なS35Cと等軸晶化のしやすさが上記２鋼種の中間
程度であるS10Cとした。

第４図より判るように凝固組織等軸晶化のタンディッ
シュにおける溶鋼過熱度に対する依存性は、鋼種によっ
て異なるが、凝固組織を等軸晶化するには電磁撹拌を適
用した場合においても、タンディッシュにおける溶鋼過
熱度を50℃以下に制限する必要が、いずれの鋼種につい
ても有る。それ以上の過熱度では、鋳片中心部まで柱状
晶が発達する可能性がかなり高くなる。

タンディッシュにおける溶鋼過熱度を５℃以上に制限
する理由は、溶鋼過熱度が５℃未満で操業すると、溶鋼
の粘性増加等による介在物の巻き込みが多くなり、連鋳
材の表面性状や内部性状を劣化させる原因となり、ま
た、ノイズ詰り等のトラブルにより、安定な鋳造が困難
となる。従って、そのような低温鋳造は品質上また操業
上からも避けるのが好ましい。

電磁撹拌を付与するストランド方向の位置について
は、凝固シェルの厚みが増加するほど溶鋼に作用する電
磁力は減衰するため、凝固シェルが最も薄い鋳型位置に
おいて撹拌するのが最も効率的な方法であり、更に鋳型
とそれに引続く２次冷却帯〜凝固完了位置間に設けた電
磁撹拌装置により、多段撹拌することで結晶生成の促進
と結晶の安定化が図られ、より多くの等軸晶を安定して
生成させることが可能となる。

次に凝固末期の溶鋼流動を抑制するために、鋳片断面
中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲において、鋳片に4mm
以上の圧下を加える理由について以下に説明する。本発
明者は第１図に示す弯曲型の連鋳機を用い、凝固末期の
鋳片をロールにより圧下する場合について溶鋼流動を抑
制し、偏析改善効果が得られる適正な固相率範囲と、圧
下量について検討するため、鋳造速度と圧下量を変えた
試験を行なった。

本試験でも保温帯、加熱帯のない状態で鋼種はS48Cを
用い、鋳片サイズは162mm厚×162mm幅で実施した。ロー
ルによる圧下方法を採用し、最終凝固部附近に500mmピ
ッチで配した５本のロールにより圧下を加えた。尚、こ
の場合の圧下帯の長さは圧下帯入側ロールから出側ロー
ル間の距離で2mとなる。本試験において適正固相率範囲
について検討した結果を第５図に示す。

図中の実線は本試験での鋳片を保温、加熱しない場合
の、圧下帯入側ロール位置での鋳片中心部の固相率と中
心偏析の関係と、圧下帯出側ロール位置での鋳片中心部
の固相率と中心偏析の関係を示している。図中の破線は
後述する鋳片を保温、加熱した場合の、関係を示してい
る。

本図より明らかなように圧下帯入側ロール位置での鋳
片中心部の固相率が0.3以上で、圧下帯出側ロール位置
での鋳片中心部の固相率が0.8以下において、中心偏析
はほぼ最も良好なレベルとなっており、凝固末期の圧下
により偏析改善を図る場合に適正な圧下範囲は鋳片中心
部の固相率で0.3〜0.8の範囲にあることがわかる。

第６図には圧下帯における、上記固相率を適正範囲
（0.3〜0.8）に制御し、偏析改善に必要な圧下量につい
て検討した結果を示す。第６図で明らかなように圧下量
の増加に伴い中心偏析評点は改善され、特に圧下量が4m
m以上において偏析の改善代が大きい。

以上述べたように凝固末期の圧下により中心偏析の改
善を図る場合、鋳片中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲に
おいて4mm以上の圧下量を確保する必要があることが判
明した。

次に上記試験と同一の連鋳機の第１図に示す２次冷却
帯出側〜圧下帯入側の間に保温帯、加熱帯を設置し、鋳
片の保温、加熱する緩冷却による偏析改善効果の確認
と、その緩冷却と組合せた場合の適正な凝固末期の圧下
条件について調査するために行なった試験の結果につい
て説明する。尚、本試験に先立ち凝固計算により、鋳片
内の冷却速度を低下させるのに適正な保温帯、加熱帯設
置位置について検討を行なった。その結果、特に鋳片中
心部の冷却速度を低減し、偏析を拡散により分散するた
めには、凝固が完了する位置附近を保温、加熱するだけ
では不十分であり、十分に冷却速度を低下するには、よ
り上流側から鋳片を保温、加熱しなければならないこと
が判明した。

この理由の一つは保温、加熱により鋳片表面を昇温し
て、凝固シェル内の温度勾配を低下するのに、ある程度
の時間を要するためであり、もう一つの理由は未凝固相
が中心部から消失すると、未凝固相の凝固に伴う潜熱の
放出が行なわれず、急激に鋳片内の温度が低下するため
である。

従って、緩冷却により偏析を改善するには、より上流
側から鋳片を保温、加熱し、鋳片表面温度を上昇させ、
鋳片中心部に未凝固相をできるだけ長く存在させること
が好ましい。以上が特許請求の範囲第１項において「２
次冷却帯以降少なくとも２次冷却帯出側〜圧下帯入側の
間に加熱帯または加熱帯と保温帯を設けて鋳片を加熱あ
るいは保温、加熱する」理由である。

鋳片を保温、加熱した場合の適正固相率範囲について
検討した結果を前述の第５図中に破線で示した。第５図
より判るように、鋳片を保温、加熱した場合の適正固相
率範囲は保温、加熱しない場合に比較し、若干拡大して
いるようであるが、やはり鋳片断面中心部の固相率が0.
3〜0.8の範囲で、偏析は最も良好となっている。

本試験における鋳片圧下量と中心偏析の関係について
検討した結果を第６図に示す。圧下ロール５本全てを用
いロールピッチ500mmで行なった本試験の結果では、保
温、加熱した場合としない場合では、あまり差が認めら
れなかった。従って、緩冷却により偏析を改善する方法
を組合せる場合も、鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8
の範囲で、4mm以上の圧下量を加えることが、凝固末期
の溶鋼流動を抑制するための適正な条件である。

さらに鋳片を鋳片の保温、加熱により緩冷却し、しか
も上記適正条件で圧下を付加した鋳片デンドライト部の
ミクロ偏析について調査した結果を第７図に示す。本図
には緩冷却対策を採らず、通常冷却した鋳片の同一位置
のミクロ偏析について調査した結果も合せて示す。

緩冷却された鋳片のミクロ偏析部のＰの高濃度部（P/
Po≧８）の面積率は、通常冷却材のミクロ偏析部の面積
率に比べ大幅に低下しており、従って、請求項第１項に
記載の方法は、鋳片内のミクロ偏析の改善にも有効であ
ることが判る。

上記試験に引続き試験連鋳機を用いて、請求項第１項
に記載の方法でしかもロールにより圧下を加える際の必
要な圧下帯長さと、適正なロールピッチについて検討を
行なった。本検討は鋳造速度を、鋳片中心部の固相率が
0.3〜0.8の範囲に来る速度１水準において実施した。圧
下帯長さの検討では圧下帯中央部のロール３本で圧下す
る試験と、１本増やし４本で圧下する試験を行ない、５
本全部で圧下した場合と比較検討した。ロールピッチに
関する検討では５本の圧下ロールのうち１段おきに３本
で圧下する試験と、圧下帯入り側と出側ロールの２本の
みを用いて圧下する試験を実施し、ロールピッチ500mm
（５本圧下）の場合と比較した。いずれの試験でも圧下
量については圧下帯でのトータルの圧下量が同一になる
ように各ロールの圧下量を設定した。

第８図に圧下帯長さについて検討した結果を、第９図
にロールピッチについて検討した結果を示す。これらの
図より、圧下帯長さが2mの範囲では、圧下帯長さの増加
に連れ中心偏析は改善され、圧下ロールピッチも、試験
を行なった500mmまではロールピッチが減少するにとも
ない偏析は改善される傾向にある。

第９図中には保温、加熱をしない場合について、上記
と同様な検討を行なった結果を示す。圧下ロールピッチ
が500mmの時はそれ程でもないが、1000mm、2000mmと大
きい場合は保温、加熱した方がしない場合に比べ、圧下
による偏析改善程度が低下している。これは保温、加熱
による凝固シェルの温度上昇に伴い、凝固シェルの剛性
が低下し、鋳片表面で加えた変形が、鋳片の厚み方向や
長手方向に及ぶ範囲が縮小し、溶鋼の流動を抑制する効
果が減少するためと考えられる。このことを考慮すると
圧下ロールピッチはある程度小さくする必要がある。

以上説明した理由より請求項第２項に記載したように
「圧下帯長さを短くとも2m以上とし、ロールピッチ500m
m以下に設定」する必要がある。さらに本技術をスラブ
等の偏平比が大きい鋳片に適用する場合は、凝固シェル
の剛性の低下はバルジング現象を助長し、このバルジン
グによる溶鋼流動が偏析を悪化させる原因となるため、
それを避けるためにもロールピッチはより小さくするの
が望ましい。

先に述べたような保温、加熱することによる圧下時の
局部的変形を回避する方法として、鋳片と圧下端子の接
触する範囲を拡大し、形状比即ち（鋳片と圧下端子の接
触長）／（板厚）の比を確保しやすい、特許請求の範囲
第３項に記載した面状またはバー状の圧下端子で圧下す
る方法が有効である。

塑性加工特に圧延や鋳造の分野で良く知られているよ
うに、形状比を大きくすることにより被加工材のより均
一な変形を実現できる。従って、第１項の記載の方法を
実施するに当り、面状またはバー状の圧下端子で凝固末
期の鋳片を圧下する方法を採用することによりロール等
で圧下する場合に比べより均一で効率的な圧下が可能と
なる。

その場合にも鋳片を圧下する位置は、溶鋼流動を効果
的に抑制が可能な範囲とすべきであり、その位置はロー
ル圧下の場合と同様鋳片断面中心部の固相率で0.3〜0.8
の間にある。尚、面状またはバー状の圧下端子で圧下す
る場合には、圧下装置に鋳片搬送機構を付加することに
より連続的に引抜かれる鋳片を連続して圧下することが
可能となる。

次に特許請求の範囲第４項に記載した発明について説
明する。既に説明したように溶鋼流動を抑制し偏析改善
する方法と、緩冷却により偏析を改善する方法を組合せ
る場合においても、より良好な偏析レベルを達成するに
は極力凝固組織を等軸晶化、微細化しておく必要があ
る。

そのために、また、介在物による品質の劣化等を防止
するために、第１項ではタンディッシュにおける溶鋼過
熱度に５〜50℃という制限を設けた。現実の操業では前
工程での溶鋼温度調整のバラツキや第10図に示すような
タンディッシュの溶鋼過熱度の推移（経時変化）によっ
ては、鋳造全般にわたって溶鋼過熱度を目標とする５〜
50℃に制御できない場合がある。

この問題を解決するには溶鋼過熱度を低下させる手段
や、溶鋼過熱度を上昇、維持する手段あるいは両方の手
段を有することが望ましい。タンディッシュに冷材を添
加する添加装置や誘導過熱装置あるいは両装置を付加す
ることにより、タンディッシュにおいて溶鋼の温度調整
が可能となり、鋳造全般にわたって溶鋼過熱度を目標と
する範囲に精度良く制御できるようになる。

特許請求の範囲第５項、第６項および第７項に記載の
発明について以下に説明する。凝固末期の溶鋼流動を抑
制するには、鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲
で、適正な圧下量を付加することが必要な条件となる。
この固相率が0.3〜0.8の範囲になるストランド内の位置
は、鋳造速度や２次冷却水量等の冷却条件、さらに鋳片
を保温、加熱する場合は保温帯の保温能力や加熱帯の加
熱条件に依存して変化する。

従って、第１項記載の方法を適用する場合に、第５項
に記載したように鋳造速度、鋳片の冷却に関わる条件お
よび保温、加熱に関わる条件を考慮して凝固計算を行な
い、圧下を加えるに適正な固相率範囲がストランド内の
どこに位置するかを常に把握し、圧下帯の固相率が適正
な範囲に来るよう、あるいは圧下帯がその適正範囲を含
むよう鋳造速度、冷却条件、加熱条件を調整することに
より、良好な偏析レベルを安定して達成することができ
る。

しかし、実際の鋳造作業では、鋳造末期や鋳造初期に
は不可避的に鋳造速度を大幅に低下あるいは増加する場
合があり、鋳造中期においても鋳造速度を大幅に変化し
なければならない事態が発生する。そのような場合には
冷却条件や加熱条件を調整するだけでは圧下帯の固相率
を適正範囲に制御できない場合がある。そのような事態
に対する対策として創案されたのが特許請求の範囲第６
項に記載の発明である。

予め鋳造速度の大幅な変化に対応できるよう圧下機構
を有するロールを配しておき、あるいは圧下装置にスト
ランド方向に移動できる機構を付加しておき、凝固計算
によって推定された適正固相率範囲にあるロールを圧下
ロールとして使用する、あるいはさらに広範囲にあるロ
ール群を圧下ロールと使用したり、またはその範囲へ圧
下装置を移動させることにより圧下帯位置を制御して溶
鋼流動を効果的に抑制し、偏析の改善を図ることが可能
となる。また、第５項と第６項記載の制御方法を組合せ
る第７項の方法においても同様な効果が期待できる。

発明の効果 以上説明したように、連続鋳造法により鋳片を製造す
るに際し、本発明を適用することにより、凝固組織の等
軸晶化、微細化による偏析の分散効果、凝固末期の溶鋼
流動抑制による濃化溶鋼の集積防止効果、さらに鋳片凝
固時の緩冷却による偏析拡散および分離効果をより効果
的に作用せしめ、鋳片内部に形成されるミクロ、セミマ
クロ、マクロ偏析を低減して、従来の偏析対策で得るこ
とが困難であった良好な偏析レベルの達成を可能とす
る。

それにより従来対策で発生していた偏析起因の異常組
織の発生や、機械的特性の劣化が防止できると共に、従
来偏析が主因で達成できなかった高級鋼の連鋳化や、従
来材の高品質化および工程省略等を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示す説明図、第２図は上面
側等軸晶率と中心偏析評点の関係と凝固末期の圧下によ
る偏析改善効果を示す図、第３図は鋳片中心部における
中心偏析評点とＰの高濃度部の面積率の関係と鋳片を保
温、加熱し緩冷却することによるスポット状偏析の改善
効果を示す図、第４図は等軸晶が生成するタンディッシ
ュ溶鋼過熱度の範囲を示す図、第５図は第１項記載の発
明において鋳片を圧下する際の適正固相率範囲に関する
検討結果を示す図、第６図は同適正圧下量に関する検討
結果を示す図、第７図は第１項記載の方法を適用した場
合の緩冷却による鋳片デンドライト部のミクロ偏析改善
効果を示す図、第８図は第１項記載の発明において鋳片
を圧下する際の必要圧下帯長さに関する検討結果を示す
図、第９図は同適正圧下ロールピッチに関する検討結果
を示す図、第10図は冷材添加や誘導加熱で制御しない場
合のタンディッシュ溶鋼過熱度の推移の例（４例）を示
す図である。 １……誘導加熱装置、２……冷材添加装置、３……タン
ディッシュ、４、５……鋳型及び鋳型内電磁撹拌装置、
６……２次冷却帯、７……保温帯、８……加熱帯、９…
…圧下帯、10……圧下ロール、11、12……固相率線、13
……鋳片。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンディッシュ、鋳型、２次冷却帯、加熱
   帯または保温帯と加熱帯、および圧下帯を設けた連鋳機
   を用いて連続鋳造法により鋳片を製造するに際し、タン
   ディッシュにおける溶鋼過熱度を５〜50℃に制御し、鋳
   型または鋳型とそれに引続く２次冷却帯から凝固完了位
   置間に設けた電磁撹拌装置により溶鋼を撹拌しながら鋳
   造を行ない、２次冷却帯以降の少なくとも２次冷却帯出
   側から圧下帯入側の間に加熱帯または保温帯と加熱帯を
   設けて鋳片を加熱あるいは保温、加熱すると共に、圧下
   帯における鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8の範囲に
   おいて鋳片に4mm以上の圧下を加えることを特徴とする
   連続鋳造鋳片の偏析改善方法。
2. 【請求項２】圧下帯長さを2m以上とし、ロールピッチ50
   0mm以下に設定された複数対のロールにより鋳片を圧下
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】鋳片搬送機構を有する圧下装置を設け、面
   状またはバー状の圧下端子により鋳片を圧下する請求項
   １記載の方法。
4. 【請求項４】タンディッシュの溶鋼過熱度を５〜50℃に
   制御するために誘導加熱装置または冷材添加装置あるい
   は両装置をタンディッシュに設けた請求項１記載の方
   法。
5. 【請求項５】タンディッシュの溶鋼温度、鋳型冷却水量
   および鋳型冷却水の温度変化等の１次冷却操業条件と２
   次冷却水量等の２次冷却操業条件、保温帯の保温能力お
   よび加熱帯の操業条件、雰囲気温度、鋳片サイズおよび
   鋳造速度からなるプロセス情報に基づき凝固計算を行な
   い、圧下帯における鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8
   の範囲になるよう、あるいは圧下帯が鋳片断面中心部の
   固相率が0.3〜0.8の範囲を含むよう、２次冷却水量、加
   熱帯操業条件および鋳造速度を制御する方法を組合せる
   請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】タンディッシュの溶鋼温度は、鋳型冷却水
   量および鋳型冷却水の温度変化等の１次冷却操業条件と
   ２次冷却水量等の２次冷却操業条件、保温帯の保温能力
   および加熱帯の操業条件、雰囲気温度、鋳片サイズおよ
   び鋳造速度からなるプロセス情報に基づき凝固計算を行
   ない、圧下帯が鋳片断面中心部の固相率が0.3〜0.8の範
   囲に来るよう、あるいは圧下帯が鋳片断面中心部の固相
   率が0.3〜0.8の範囲を含むよう、圧下帯位置を制御する
   方法を組合せる請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】請求項５および６記載の両制御方法を組合
   せる請求項１記載の方法。