JP2798694B2 - 薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

薄肉鋳片の製造方法

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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微細な結晶粒をもち、加工性及び表面性状
に優れた薄肉鋳片を回転する冷却ドラム方式の連続鋳造
装置と熱延ロールで製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い薄肉鋳片
を連続鋳造によって直接的に製造することによって、後
工程での熱延や熱処理等を軽減或いは省略し、工程及び
設備の簡略化を図る試みがされている。このような薄肉
鋳片の連続鋳造法としては、ツインドラム方式,単ドラ
ム方式,ツインベルト方式,単ベルト方式,ベルト−ド
ラム方式のもの等が知られている。
このうち、ツインドラム方式は、薄肉鋳片の形状がド
ラムギャップでほぼ定まるため、形状特性に優れた鋳片
を製造する手段として有望視されている。この方式によ
る場合、一対の冷却ドラムの間に形成された湯溜り部で
溶融金属が凝固を開始してから凝固を完了するまでの時
間が極めて短い。そのため、鋳造された直後の薄肉鋳片
は、比較的微細な結晶粒をもつものとなる。ところが、
ドラムギャップから送り出された薄肉鋳片は、未だ高温
の状態にあり、ドラムに接触する鋳片表層部と板厚中心
部では温度差が大きく、内部に未凝固部分を含んでいる
場合もある。この未凝固部分を含む鋳片内部の高温部が
保有している熱は、薄肉鋳片がドラムギャップから出た
後で表層部に伝わり復熱する。そして、薄肉鋳片自体が
高温であることと相俟って、鋳片厚全体にわたって結晶
粒が粗大化する。
この結晶粒の粗大化は、一定の加工率を有する熱間圧
延を省略する本プロセスでの鋳片を、従来の製造工程で
ある酸洗−冷間圧延−焼鈍工程で最終製品にすると、製
品の加工性を劣化させたり、表面欠陥を発生させる原因
となる、たとえば、ツインドラム方式で製造されたステ
ンレス鋼の薄肉鋳片を、熱間圧延無しでそのまま従来の
製造工程で製品にするとき、ローピングと呼ばれる肌荒
れや光沢ムラが発生し、商品価値を著しく低下させる。
ツインドラム法で製造する薄手のSi−鋼では、微細結
晶(60〜150μm)又は非晶質を得るために、たとえば
特公昭63−19258号公報では、ドラムギャップから送り
出された薄肉鋳片を、一方の冷却ドラムに密着させた状
態で走行させ、冷却ドラムを介して抜熱によって薄肉鋳
片を急冷している。また、特開昭63−68248号公報で
は、薄肉鋳片の搬送路に沿って複数の水冷補助ロールを
配置し、ブレークアウトを防止すると共に、薄肉鋳片を
急冷している。しかし、これらいずれの従来例において
も、薄肉鋳片の結晶粒の粗大化及びその防止対策につい
て具体的な言及はない。。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、鋳造された凝固直後の温度約1350℃の
薄肉鋳片を急冷することのみによって、結晶粒を微細化
することには限度がある。たとえば、結晶粒を50μm以
下の粒径にしようとする場合には、ドラムギャップから
出た後の薄肉鋳片の冷却速度を700℃/分以上に維持す
ることが必要となる。しかし、現段階では、このような
高温物体を急速に冷却するための実用的な手段が開発さ
れていない。
たとえば、冷却ドラムの周面を介してこのような冷却
速度で薄肉鋳片を急冷するためには、冷却ドラムの抜熱
能を大きくすると共に、冷却ドラムの周面と薄肉鋳片と
の間に断熱層となる隙間が発生しないように、薄肉鋳片
を冷却ドラム周面に押し付けることが必要となる。しか
し、熱収縮等により、薄肉鋳片は冷却ドラム周面から局
部的に離れ易く、大きな熱流束を通過させる放熱路を形
成することができない。そのために、不均一接触とな
り、鋳片に温度ムラが生じ、結晶粒が不揃いとなる。
他方、冷媒によって薄肉鋳片を冷却する場合、使用す
る冷媒が冷却水等であると、気化した冷媒が薄肉鋳片の
表面近傍に滞留し、断熱層として働く。そのため、予期
した冷却効果が得られない。また、非沸騰性の冷媒で、
前述した1000℃を超える高温物体の冷却に適するもの
は、今までのところ実用的な段階まで開発されていな
い。
そこで、本発明は、鋳造直後の高温状態にある薄肉鋳
片に対して熱間圧延を施すことにより、結晶粒の微細化
を図り、従来の酸洗−冷間圧延−焼鈍工程で製品にした
ときに表面欠陥のない又は機械的性質の良好な製品を得
ることができる薄肉鋳片を製造することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の薄肉鋳片製造方法は、その目的を達成するた
めに、回転する冷却ドラムによって鋳造された凝固完了
直後の薄肉鋳片を押付けロールによって冷却ドラムに接
触した状態で走行させ、冷却ドラムを介した抜熱によっ
て前記薄肉鋳片を200℃/秒以上の冷却速度で1250〜110
0℃の温度域に急冷し、前記押付けロールの直後の下流
側に配置された熱延ロールによって前記温度域で前記薄
肉鋳片を、圧延温度までの冷却速度に応じて40%以下の
圧下率で熱間圧延することを特徴とする。
〔作用〕
たとえは、従来一般に行われている酸洗−冷間圧延−
焼鈍工程で製造するオーステナイト系ステンレス鋼板で
ローピングや光沢ムラを発生することがない表面性状を
確保するためには、鋳造後の薄肉鋳片に対して40〜50
%以上の熱間圧延を施すこと、最終冷延前に1回目の
冷延を施した後で焼鈍する2回冷延法、薄肉鋳片製造
時における急冷等が考えられる。しかし、及びは、
後工程の省略或いは軽減というツインドラム方式本来の
狙いを活かしたものではない。また、では、前述した
ように充分な冷却速度で薄肉鋳片を急冷することができ
ず、また安定生産にも難がある。
これに対し、本発明においては、鋳造・凝固直後の薄
肉鋳片を1250〜1100℃の温度域まで急冷した後、この薄
肉鋳片に熱間圧延を施す。この熱間圧延によって結晶粒
が微細化され、大きく成長することがなくなる。このと
き、薄肉鋳片の温度が高いほど、熱間圧延による結晶粒
微細化の効果が顕著である。
第2図は、この薄肉鋳片の温度と熱間圧延による再結
晶のための臨界圧下率の関係を表したグラフである。
薄肉鋳片を高温で変形させる場合に生じる再結晶に
は、動的再結晶と静的再結晶とがある。しかし、熱間圧
延のように高歪み高速度で変形させるとき、動的再結晶
は通常起こりにくく、主として静的再結晶により結晶粒
の微細化が行われる。この静的再結晶を起こす臨界圧下
率は、第2図に示すように鋳片の初期粒径及び圧延温度
に依存し、初期粒径が大きいほど、また圧延温度が低い
ほど大きくなる。
そこで、本発明においては、冷却ドラムのドラムギャ
ップから出て来た薄肉鋳片を鋳造・凝固完了直後に急冷
することによって、急速冷却により鋳造中に形成された
結晶粒の細粒化と粗大化防止をする。このときの冷却速
度は、300μm以下の初期粒径を確保する上から、200℃
/秒以上にすることが好ましい。また、第3図に示すよ
うに薄肉鋳片が1250〜1100℃の温度域にあるとき、凝固
後の冷却速度に対応した熱間圧延を施すことにより、40
%以下の僅かな圧下率で結晶粒の微細化を効果的に行う
ことができる。
このようにして熱間圧延された薄肉鋳片はγ粒の粒径
が50μm以下となり、後工程で圧延したときにローピン
グや光沢ムラ等の欠陥を発生させることなく、優れた表
面状態及び材質をもつ薄板製品となる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特
徴を具体的に説明する。
第1図は、本実施例で使用したツインドラム方式の連
続鋳造設備を示す概略図である。一対の冷却ドラム1a,1
bを、互いに逆方向に回転するように平行配置する。そ
して、冷却ドラム1a,1bの周面間にある空間部のドラム
軸方向側部をサイド堰(図示せず)で仕切り、湯溜り部
2を形成する。
湯溜り部2に注湯された溶融金属は、冷却ドラム1a,1
bを介した抜熱によって冷却・凝固し、冷却ドラム1a,1b
の周面に凝固シェルとなって成長する。それぞれの冷却
ドラム1a,1b周面に形成された凝固シェルは、キッシン
グポイントPで一体化され、薄肉鋳片3として送り出さ
れる。この薄肉鋳片3は、押付けロール4によって一方
の冷却ドラム1aに押し付けられた状態で走行する。この
走行の過程で、薄肉鋳片3は、冷却ドラム1aを介した抜
熱により急冷される。なお、冷却ドラム1a周面に対する
薄肉鋳片3の接触状態は、薄肉鋳片3の表面側から気
体,液体等を吹き付けたり、補助押付けロールで押圧す
ること等によって改善することができる。
薄肉鋳片3の肉厚にもよるが、冷却ドラム1a,1bから
出た直後の薄肉鋳片には、幅方向中央部に未凝固部が残
留していることがある。また、通常の薄肉鋳片3の内部
は、表層部に比較し高温である。そのため、キッシング
ポイントPから送り出された薄肉鋳片3は、内部からの
熱伝達によって復熱することがある。しかし、本実施例
においては、この復熱に打ち勝って薄肉鋳片3を表面側
から急冷しているので、薄肉鋳片3の温度が上昇した
り、高温に保持されることがない。
たとえば、SUS304組成をもち温度1530℃のステンレス
溶鋼を湯溜り部2に注湯し、ドラム径1200mmの冷却ドラ
ム1a,1bで肉厚2mmの薄肉鋳片3を鋳造したとき、キッシ
ングポイントPを出た直後の薄肉鋳片3の温度は約1350
℃であり、押付けロール4出側での温度は1200℃であっ
た。そのため、押付けロール4に至る過程で結晶粒の粗
大化が抑制され、薄肉鋳片3は、比較的微細な結晶状態
のままで熱間圧延機5に送り込まれた。
熱間圧延機5としては、薄肉鋳片3の搬送路に沿って
押付けロールから約1mの箇所に中心軸を配置した径500m
mの圧下ロールを使用した。この熱間圧延機5によっ
て、薄肉鋳片3に10〜20%の圧下率で熱間圧延を施し
た。なお、薄肉鋳片3の幅や圧下率によっては、圧下ロ
ールをバックアップロールで支持した熱間圧延機を使用
することもできる。
なお、キッシングポイントPから押付けロール4まで
の間における薄肉鋳片3の冷却速度を500℃/秒以上と
したとき、熱間圧延機5による圧下率5〜20%で粒径50
μm以下のγ粒が得られた。また、冷却速度が500℃/
秒を下回った場合に、圧下率を20〜30%と大きくするこ
とが必要であった。何れにしても、従来の熱延のように
50%を超える大きな圧下率で鋳片を熱延する必要はなか
った。
熱間圧延機5で圧延された薄肉鋳片3は、次いでピン
チロール6を介して通板され、通常の熱間圧延工程で処
理される。なお、巻取り前に、ノズル7から適宜の冷媒
を噴出させ、たとえば550℃以下の温度まで薄板を降温
した後、巻取り機8に巻き取った。
熱間圧延機5で微細化された結晶粒をもつ薄肉鋳片3
は、後工程で目標板厚に圧延したとき、ローピングや光
沢ムラ等の表面欠陥を発生することなく、優れた表面性
状をもつ製品が得られた。また、微細な結晶組織をもつ
ことから、強度,靱性等の機械的な物性も優れたもので
あった。
なお、以上の説明において、ステンレス鋼の薄肉鋳片
3を製造する場合を例にとった。しかし、本発明は、こ
れに拘束されるものではなく、その他の結晶粒が問題と
なる鋼種に対しても同様に適用されるものである。ま
た、ツインドラム方式の連続鋳造に限定されるものでも
なく、前記の他の形式に対しても適用されるものであ
る。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明においては、回転する
冷却ドラムで鋳造された凝固完了直後の薄肉鋳片を冷却
ドラムの周面に接触させた状態で押付けロールまで走行
させ、押付けロールを経た直後に熱間圧延している。そ
のため、押付けロールまでの走行過程で、薄肉鋳片は冷
却ドラムを介した抜熱によって、復熱による結晶粒の粗
大化が抑制され、微細な結晶粒のままで熱間圧延機に送
られる。そして、高温状態の薄肉鋳片に対して熱間圧延
されるため、僅かな圧下力で静的再結晶を起こさせ、薄
肉鋳片の結晶粒を更に小さくすることが可能となる。こ
のようにして、結晶粒が微細化された薄肉鋳片は、後工
程で圧延するときに、優れた加工性を示し、圧延後にロ
ーピングや光沢ムラ等の表面欠陥を発生させることがな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例で採用した連続鋳造設備の概略を
示し、第2図は鋳造直後の熱間圧延が結晶粒の微細化に
効果を発揮することを説明したグラフであり、第3図は
熱間圧延による結晶粒微細化を具体的に示したグラフで
ある。 1a,1b:冷却ドラム、2:湯溜り部 3:薄肉鋳片、4:押付けロール 5:熱間圧延機、6:ピンチロール 7:ノズル、8:巻取り機 P:キッシングポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 全紀 福岡県北九州市八幡東区枝光1丁目1番 1号 新日本製鐵株式會社第三技術研究 所内 (56)参考文献 特開 昭60−83745(JP,A) 特開 昭63−207455(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/06 330 B22D 11/128

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転する冷却ドラムで鋳造された凝固完了
    直後の薄肉鋳片を押付けロールによって冷却ドラムに接
    触した状態で走行させ、前記冷却ドラムを介した抜熱に
    よって前記薄肉鋳片を200℃/秒以上の冷却速度で1250
    〜1100℃の温度域に急冷し、前記押付けロールの直後の
    下流側に配置された熱延ロールによって前記温度域で前
    記薄肉鋳片を圧延温度までの冷却速度に応じて40%以下
    の圧下率で熱間圧延することを特徴とする薄肉鋳片の製
    造方法。
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