JP3149818B2 - 連続鋳造による丸ビレット鋳片の製造方法 - Google Patents
連続鋳造による丸ビレット鋳片の製造方法Info
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Description
ビレット鋳片の製造方法、特に未凝固圧下法を用いた製
管用の丸ビレット鋳片の製造方法に関する。
る場合、材質が低炭素鋼、軸受鋼、高Cr鋼のときには、
最後に凝固する中心部に偏析 (中心偏析) 、軸芯割れ、
ポロシティが生成するため、そのような丸ビレット鋳片
をシームレスパイプ製造にそのまま用いると内面疵を多
発し、製品とならない。
に、中心部に未凝固部のある状態のときに鋳片に圧下を
施す方法、いわゆる未凝固圧下法が多く提案されてい
る。
7−204812号公報はいずれも中心部に未凝固部の存在す
る状態のときに軽圧下を施す方法を開示している。
について、中心部固相率が0.6 〜0.95の範囲にあるとき
に、5〜40%の厚み方向圧下率で未凝固圧下を施す方法
を開示している。
る研究 (鉄と鋼、第60年、1974、第7号) には、120 mm
×120 mmの正方形断面連続鋳片を未凝固域 (完全液相域
と固液共存域) が30〜50mm×30〜50mmの正方形断面とな
るように鋳造し、このとき30%以上の圧下率で圧下する
ことにより内部割れを消滅させることが可能であること
が述べられている。
中心部固相率が0.5 〜0.9 の位置に連続的な鍛圧加工に
より未凝固厚みの半分以上の圧下量を施す方法を開示し
ている。
未凝固圧下法を種々の鋼種の丸ビレット鋳片に用いると
様々な問題が生じる。
述の軽圧下法を施すと、内部割れ感受性が高いため図1
に示すように凝固シェル10の前面に割れ12が発生する。
図中、中心部14が未凝固状態にある丸ビレット鋳片16は
上下ロール対18、18により未凝固圧下が行われている。
このようにして形成された割れ12には中心部14に未凝固
状態で存在するC、P、S、Mn等の成分の濃化された溶
鋼が吸引されており製管時のパイプ内面疵の発生をもた
らすものである。
断面に対して5〜40%の圧下率を施す方法を中心部への
圧下浸透性の低い丸ビレットに適用すると圧下量が少な
く、内部割れの消滅およびポロシティの消滅は不可能で
ある。
面鋳片に比較してより大きな圧下量を施すことが必要不
可欠である。インライン・リダクション法の場合、圧下
時中心部固相率が高く、丸ビレット鋳片に適用すると中
心部が加速凝固して流動性が失われるため濃化溶鋼の排
出が充分に行われず、中心偏析の改善はおろか逆に悪化
させてしまう。
が小さく、丸ビレット鋳片に適用すると圧下中に中心部
が加速凝固して流動性が失われるため、やはり濃化溶鋼
の排出が充分に行われず中心偏析の改善はおろか逆に悪
化させてしまう。また、圧下中に内部割れが発生して
も、圧下速度が小さいため、割れ部に吸引した濃化溶鋼
を排出して割れを消滅されることは不可能である。
る。以上より、本発明の課題は、特にシームレスパイプ
製管用の丸ビレット鋳片の連続鋳造に際し、鋼種を問わ
ず、内部割れがなく、中心部ポロシティ、中心部偏析、
軸芯割れのない内部品質の良好な真円性の高い丸ビレッ
ト鋳片の製造方法を提供することである。
解決について検討を重ね、次のような知見を得た。 丸ビレット鋳片は矩形断面鋳片と比較し、中心部が加
速凝固する点および中心部への圧下浸透効率が低位であ
る点において違う。したがって異なる観点からの対策が
必要である。
率から中心部の凝固が加速度的に進行するため、特定の
中心部固相率の位置において高速大圧下を行う必要があ
る。 中心部への圧下浸透効率が低位であるため大圧下を行
う必要がある。
ときに高速大圧下することにより、鋼種に関係なく内質
の向上が図れることを知り、本発明を完成した。ここ
に、本発明は次の通りである。
部固相率fsが0.9 以下の位置にある一対もしくは二対以
上のロールによって100mm/分以上の圧下速度で、一軸方
向に、中心部固相率fsと式(1) の範囲を満たす未凝固圧
下指数Pと未凝固相厚みX(mm)から式(2) により求まる
指定固相率厚みR(mm)を関数とする式(3) の範囲の圧下
量A(mm)を鋳片に与えることを特徴とする連続鋳造によ
る丸ビレット鋳片の製造方法。
ビレット鋳片の製造方法。
下し、完全凝固した後、一対の水平ロールからなる凝固
水平圧下スタンドと一対の垂直ロールからなる凝固垂直
圧下スタンドを用いて断面形状の真円性を整えることを
特徴とする丸ビレット鋳片の製造方法。
による丸ビレット鋳片の製造工程の一例を模式的に示
す。
形の連続鋳造用鋳型22に注入された溶鋼24は鋳型22内に
おいて冷却された凝固シェルが外側に形成される。この
鋳型22から引き抜かれたビレット鋳片26はスプレー冷却
帯28を経てピンチロール帯30に入り、そこで本発明にし
たがって未凝固圧下ロール対32、32により高速圧下され
る。このとき断面が楕円形となった鋳片は完全凝固後の
領域に設けられた凝固水平圧下スタンド36と凝固垂直圧
下スタンド38により真円成形され、シームレスパイプ製
造用の丸ビレット鋳片とされる。
しか設けていないが、これは二対以上設けてもよい。ま
た、完全凝固後の成形スタンドも、垂直ロールを先に設
けてもよく、またこれらの成形スタンドの数についても
必要によりさらに複数対設けてもよい。
よって丸ビレット鋳片を製造する際に、鋳片の中心部ポ
ロシティ、中心偏析、軸芯割れを軽減させるためには中
心部が未凝固状態において高速大圧下を施すのである。
あって、矩形断面鋳片に比較し、その体積比率は小さい
ため最終凝固領域近傍において加速度的に凝固が進行す
る。したがって、中心部固相率が0.9 を超える範囲にお
いては、圧下中にも凝固が進行し、未凝固圧下となりえ
ないため、中心部の溶鋼を流動させることは不可能であ
る。よって、鋳片の中心部ポロシティ、中心偏析を軽減
できない。そのため、圧下時の中心部固相率は0.9 以下
でなければならない。
がさらに好ましい。これは、鋼種によっては固液共存相
範囲が狭く、中心部の加速凝固が促進される場合がある
ためである。
いし、多段に設けてもよい。また、圧下ロールの形状は
フラットロールでもカリバーロールでもよい。カリバー
ロールの場合は、圧下による2軸変形を極力伴わないよ
うにするためにR≧100 mm、深さ5mm以上であることが
望ましい。
圧下中に内部割れが生成しても濃化溶鋼の侵入を防ぐた
め、また侵入して来ても即座に排出するためである。ま
た、圧下中に中心部が加速凝固しても、未凝固圧下の効
果を得るために高速圧下は有効である。さらに、中心部
に迅速に圧縮応力を与え、軸芯割れを防止するためにも
高速圧下は有効である。
レット鋳片の中心部への圧下浸透は矩形断面鋳片のそれ
に比較して小さく、それを極力妨げないようにするため
である。一軸方向圧下によれば丸ビレットが偏平化する
ことで浸透は大となる。
相率厚みRと同等以上、かつその4倍未満の範囲で与え
ねばならない。ここで、Rの物理的意味は、圧下によっ
て中心部で固相率P (未凝固圧下指数と定義) の位置が
合わさるのに必要な中心部の固液共存相における必要圧
下量である。
隔から圧下中のロール間隔の差である。鋳片中心部にお
ける圧下効率は25〜70%であり、この圧下効率を考慮す
ることにより圧下量Aは、1.43R≦A<4Rであること
がさらに好ましい。また、「未凝固相厚み」とは鋳片中
心部の液相と固液共存相を合わせた領域の直径をいう。
に圧着する部分の固相率をいう。例えば、P=0.80の場
合には、図3(a) に点線で示すように圧下軸方向の固相
率0.80の位置が、上下ロール対32、32で未凝固圧下され
て、図3(b) に同じく点線で示すように上下の固相率0.
80の領域が合わされることである。この指数が大きい程
中心において高固相率部が圧着することを意味してお
り、最低で0.4 以上でなければ内部品質の向上は認めら
れない。未凝固圧下指数は0.8 を超えて1.0 以下である
ことがさらに好ましい。これは固相率が0.8 以上の部分
が圧着することにより強度が発現するため、中心部に容
易に圧縮応力が働くからである。
圧下に際して、丸ビレット鋳片の中心部固相率を0.9 以
下に制限するが、このときの「中心部」とは軸芯部であ
り、また「中心部固相率」とは軸芯部の固相率である。
示すと下記の通りである。つまり、一般的な下記の円柱
座標熱伝導微分方程式を解き、偏析を考慮した丸ビレッ
ト鋳片の中心部固相率fs=0〜0.9 を満足する温度とな
る時間を求める。同一時間において偏析を考慮した固相
率0.99となる温度の位置の中心部からの距離の2倍をX
とする。
りXを求め、式(2) よりR(mm)を求めて式(3) よりA(m
m)を求めてもよい。このようにして決定された圧下量
(A,mm)を施すことにより、C、P、S、Mn等の濃化した
溶鋼をメニスカス方向へ流動排出して中心偏析を低減す
ることができる。
積の減少もしくは完全凝固部の圧着により軽減される。
さらに、軸芯割れについても、加速凝固により引張り力
を生むほどの液相体積でなくなるため、生成を防止する
ことができる。
割れ感受性の高い鋼種は、圧下中に凝固前面が割れ、そ
の割れの中にC、S、P、Mn等の濃化溶鋼が侵入する
が、上述のようにして決定された圧下量を施すと一旦侵
入した濃化溶鋼を絞り出すことが可能であり内部割れを
消滅させることができる。
拌を実施することにより、凝固シェル前面の温度勾配が
小さくなるため、等軸晶量が増大し、中心ポロシティの
低減、中心偏析の低減、軸芯割れ防止、圧下による内部
割れ防止に大きく寄与する。
面は楕円状であるため、所望により、完全凝固後に一対
の水平ロールからなる凝固水平圧下スタンドと、さらに
一対の垂直ロールからなる凝固垂直圧下スタンドとによ
り真円成形をして真円性を高めることができる。
ては、直径225 〜360 mm、未凝固相厚みが0〜180 mm位
が好ましい。完全凝固後にこのような圧下スタンドを設
ける理由は、未凝固時に成形を行うと内部割れ発生のお
それがあるためである。
垂直ロールの設置の順はどちらでもよい。次に、実施例
によって本発明の効果をさらに具体的に説明する。
図2に示す構造に等しい設備により丸ビレット鋳片を鋳
造した。ロール対32、32による未凝固圧下位置は、溶湯
メニスカスより21mとし、完全凝固後、凝固水平圧下ス
タンド36および凝固垂直圧下スタンド38はそれぞれ溶湯
メニスカスより24mと26mの位置に配置した。
比水量は0.05〜0.8 l/kg.steelとした。未凝固部の圧下
は各鋼種における最適圧下量に応じたディスタンス・ピ
ースをピンチロールに設置し、60〜220 Tの押付力によ
り行った。また、圧下速度の調整はピンチロール制御に
よって行った。
凝固相厚み(X、mm) は、前述の熱伝導微分方程式を、そ
れぞれの中心部固相率のときについて解いて求めた。表
1に実施例1〜6と比較例1〜6における製造条件をそ
れぞれ示す。
て示す。これらは鋳片より500 mm長さのサンプルを採取
し、(1) 横断面、縦断面マクロエッチング、(2) 中心偏
析 (横断面中心部より10mm径ドリルサンプルを採取し、
炭素濃度Cを分析して、鋳片の平均濃度Coとの比C/Co
として中心偏析評価の指標とした) 、(3) ポロシティ面
積分率[(ポロシティ総面積) / (鋳片断面積) ×100]、
(4) 真円度[(長径−短径) / (真円径) ×100]について
調査したものである。さらに評価を下記の基準によりつ
けた。
可能で品質も非常に良好。 ○:中心ポロシティ極微であり、真円性も良好のため製
管可能で品質も良好。 △:中心ポロシティ極微であるが、真円性が悪いため表
面外削して製管に供する。 ×:内部品質不良であり、製品とはならない。
うえ、モールド内電磁攪拌実施、成形実施しているため
最良の品質が得られている。実施例2、5では適正条件
で圧下しているが、モールド内電磁攪拌を実施していな
いため中心ポロシティがわずかに残存している。しか
し、製品とするのには充分な内部品質を有している。
が、整形非実施のため表面外削により製管に供し、製品
としたものである。また、モールド内電磁攪拌は実施し
ていないが、製品の品質レベルとしては充分である。
いため、圧下による内部割れは発生しない。しかしなが
ら、中心部溶鋼の流動性が失われているためポロシティ
が残存するうえ、中心偏析の改善もみられない。
後に中心部にて圧着する固相率が低い。したがって圧下
により発生した内部割れから濃化溶鋼を絞り出すことは
不可能であり内部割れが残存する。また、圧下後も凝固
収縮が起こるためポロシティは残存する。さらに中心部
の濃化溶鋼を充分に流動させることができないため、中
心偏析も残存する。
であり、圧下効率を考慮すると不充分な圧下である。従
って、凝固収縮量を補い、かつ中心部濃化溶鋼を流動す
ることが不可能であり、中心ポロシティ、中心偏析が残
存している。
部への圧下浸透が悪く、圧下による内部割れ中の濃化溶
鋼を絞り出せずに、内部割れが残存している。また、中
心部の実圧下量が不足しているため、ポロシティは残存
し中心部の濃化溶鋼の流動も不充分であり中心偏析も残
存している。さらに、軸芯割れも発生している。
発生した内部割れに吸引された濃化溶鋼を充分に絞り出
すことができずに内部割れが残存している。さらに、中
心部の濃化溶鋼を流動させることもできず、中心偏析が
大きい。また、圧下中に凝固が進行するため、ポロシテ
ィ、軸芯割れともに残存している。
ため、圧下による内部割れは発生しないものの、凝固が
既に進行していることから軸芯割れが生成しており、中
心ポロシティ、中心偏析も残存している。
使用して製管したところ、いずれも内面品質は良好であ
り、問題のないレベルであった。一方、比較例について
はいずれも内面品質は不良であった。
連続鋳造によって丸ビレット鋳片を製造する際に、中心
偏析、軸芯割れ、中心ポロシテイが生成されず、シーム
レスパイプの製造に適する内質のすぐれた製管用丸ビレ
ット鋳片が製造される。特に、本発明によれば鋼種によ
らず、一定の条件で行えば上述のような優れた特性が得
られるのであって、その実用上の意義は大きい。
の設備概要を示す模式的説明図である。
味を説明する模式的説明図であり、図中、未凝固圧下指
数の示す意味は、例えば中心部固相率が0.80の位置を破
線で示すと、その位置を密着させるように圧下するとい
うことである。
Claims (3)
- 【請求項1】 丸ビレットの連続鋳造に際して、鋳片の
中心部固相率fsが0.9 以下の位置にある一対もしくは二
対以上のロールによって100mm/分以上の圧下速度で、一
軸方向に、中心部固相率fsと式(1) の範囲を満たす未凝
固圧下指数Pと未凝固相厚みX(mm)から式(2) により求
まる指定固相率厚みR(mm)を関数とする式(3) の範囲の
圧下量A(mm)を鋳片に与えることを特徴とする連続鋳造
による丸ビレット鋳片の製造方法。 0.4 ≦P≦1.0 (1) R=[(P−fs) / (1−fs)]・X (2) R<A<4.0 R (3) X:未凝固相厚み (mm) R:指定固相率厚み (mm) P:未凝固圧下指数 A:圧下量 (mm) - 【請求項2】 鋳型内溶鋼電磁攪拌を実施する請求項1
に記載の丸ビレット鋳片の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の方法により鋳
片を圧下し、完全凝固した後、一対の水平ロールからな
る凝固水平圧下スタンドと一対の垂直ロールからなる凝
固垂直圧下スタンドを用いて断面形状の真円性を整える
ことを特徴とする丸ビレット鋳片の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP14420097A JP3149818B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 連続鋳造による丸ビレット鋳片の製造方法 |
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JPH10328800A JPH10328800A (ja) | 1998-12-15 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR200480817Y1 (ko) * | 2014-05-07 | 2016-07-08 | 김동규 | 스마트 티슈케이스 |
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1997
- 1997-06-02 JP JP14420097A patent/JP3149818B2/ja not_active Expired - Fee Related
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