JP3511973B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents
連続鋳造方法Info
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- JP3511973B2 JP3511973B2 JP2000081347A JP2000081347A JP3511973B2 JP 3511973 B2 JP3511973 B2 JP 3511973B2 JP 2000081347 A JP2000081347 A JP 2000081347A JP 2000081347 A JP2000081347 A JP 2000081347A JP 3511973 B2 JP3511973 B2 JP 3511973B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造方法
に関し、詳しくは連続鋳造鋳片の中心部に発生する成分
偏析を鋳造工程において防止する方法に関するものであ
る。
に関し、詳しくは連続鋳造鋳片の中心部に発生する成分
偏析を鋳造工程において防止する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】鋼の凝固過程における最終凝固部では、
炭素、燐、硫黄等の溶質元素は未凝固相に濃縮される。
この溶質元素が濃縮された溶鋼（濃化溶鋼と云う）が流
動して集積し、その状態で凝固すると初期濃度に比べて
格段に高濃度となり、成分偏析部が生成される。このよ
うな濃化溶鋼の流動・集積が、鋼の成分偏析の主たる生
成原因である。
炭素、燐、硫黄等の溶質元素は未凝固相に濃縮される。
この溶質元素が濃縮された溶鋼（濃化溶鋼と云う）が流
動して集積し、その状態で凝固すると初期濃度に比べて
格段に高濃度となり、成分偏析部が生成される。このよ
うな濃化溶鋼の流動・集積が、鋼の成分偏析の主たる生
成原因である。
【０００３】鋼が凝固すると体積収縮が起こり、この凝
固収縮に伴い、連続鋳造の場合には鋳片の引き抜き方向
へ溶鋼が吸引されて流動する。連続鋳造鋳片の凝固末期
の未凝固相には十分な量の溶鋼が存在しないので、凝固
収縮に伴い最終凝固部であるデンドライト樹間の濃化溶
鋼が流動をおこし、それが鋳片中心部に集積して凝固
し、所謂中心偏析が生成される。
固収縮に伴い、連続鋳造の場合には鋳片の引き抜き方向
へ溶鋼が吸引されて流動する。連続鋳造鋳片の凝固末期
の未凝固相には十分な量の溶鋼が存在しないので、凝固
収縮に伴い最終凝固部であるデンドライト樹間の濃化溶
鋼が流動をおこし、それが鋳片中心部に集積して凝固
し、所謂中心偏析が生成される。
【０００４】この中心偏析は鋼製品の品質を劣化させ
る。例えば、石油輸送用及び天然ガス輸送用のラインパ
イプ材においては、サワーガスの作用により中心偏析を
起点として水素誘起割れが発生し、又、飲料水用の缶製
品に用いられる深絞り材においては、成分の偏析により
加工性に異方性が出現する。そのため、鋳造工程から圧
延工程に至るまで、中心偏析を低減する対策が多数提案
されている。
る。例えば、石油輸送用及び天然ガス輸送用のラインパ
イプ材においては、サワーガスの作用により中心偏析を
起点として水素誘起割れが発生し、又、飲料水用の缶製
品に用いられる深絞り材においては、成分の偏析により
加工性に異方性が出現する。そのため、鋳造工程から圧
延工程に至るまで、中心偏析を低減する対策が多数提案
されている。
【０００５】そのなかで、安価に且つ効果的に鋳片の中
心偏析を低減する手段として、例えば特開平８−１３２
２０３号公報や特開平８−１９２２５６号公報に開示さ
れるように、未凝固鋳片を複数対のロールで圧下する
（以下「軽圧下」と呼ぶ）方法が提案されている。この
軽圧下方法は、鋳片の凝固収縮量に見合った圧下速度で
鋳片を徐々に圧下して未凝固相の体積を減少させ、デン
ドライト樹間の濃化溶鋼の流動を起こさないようにして
中心偏析を防止することを目的としている。
心偏析を低減する手段として、例えば特開平８−１３２
２０３号公報や特開平８−１９２２５６号公報に開示さ
れるように、未凝固鋳片を複数対のロールで圧下する
（以下「軽圧下」と呼ぶ）方法が提案されている。この
軽圧下方法は、鋳片の凝固収縮量に見合った圧下速度で
鋳片を徐々に圧下して未凝固相の体積を減少させ、デン
ドライト樹間の濃化溶鋼の流動を起こさないようにして
中心偏析を防止することを目的としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】軽圧下方法では鋳片の
凝固殻はロールにより曲げ変形を受けるため、凝固殻の
固液界面には引張り応力が作用する。固液界面に割れが
発生する限界の引張り歪み量は１％前後であり、従っ
て、軽圧下量が多すぎると固液界面に割れが発生し、こ
の割れ部にデンドライト樹間の濃化溶鋼が吸い込まれ
て、偏析度の大きい偏析を形成する。更に軽圧下量を多
くすると、デンドライト樹間の濃化溶鋼は鋳造方向とは
逆方向に絞り出されて、鋳片中心部には炭素、燐、硫黄
等の溶質元素濃度が少ない偏析（この場合は負偏析とい
う）が生成する。一方、軽圧下量が少なすぎると、凝固
に伴う体積収縮によって溶鋼は吸引されるため、デンド
ライト樹間の濃化溶鋼の流動を抑制できずに中心偏析が
生成する。
凝固殻はロールにより曲げ変形を受けるため、凝固殻の
固液界面には引張り応力が作用する。固液界面に割れが
発生する限界の引張り歪み量は１％前後であり、従っ
て、軽圧下量が多すぎると固液界面に割れが発生し、こ
の割れ部にデンドライト樹間の濃化溶鋼が吸い込まれ
て、偏析度の大きい偏析を形成する。更に軽圧下量を多
くすると、デンドライト樹間の濃化溶鋼は鋳造方向とは
逆方向に絞り出されて、鋳片中心部には炭素、燐、硫黄
等の溶質元素濃度が少ない偏析（この場合は負偏析とい
う）が生成する。一方、軽圧下量が少なすぎると、凝固
に伴う体積収縮によって溶鋼は吸引されるため、デンド
ライト樹間の濃化溶鋼の流動を抑制できずに中心偏析が
生成する。
【０００７】中心偏析を防止するためには、濃化溶鋼の
絞り出しが発生しない程度まで軽圧下量を多くすること
が好ましいが、従来、引張り歪みによる固液界面の割れ
を防止するために軽圧下量の上限が制限されており、こ
の観点からは軽圧下による鋳片偏析防止対策は未だ充分
とは云い難い。
絞り出しが発生しない程度まで軽圧下量を多くすること
が好ましいが、従来、引張り歪みによる固液界面の割れ
を防止するために軽圧下量の上限が制限されており、こ
の観点からは軽圧下による鋳片偏析防止対策は未だ充分
とは云い難い。
【０００８】更に、連続鋳造では鋳片の支持を複数対の
ロールで行っており、鋳片はロールとロールの間では支
持されておらず、そのため、凝固殻に作用する溶鋼静圧
によりロール間では凝固殻の膨れ（以下「バルジング」
と記す）が発生する。このバルジングによる未凝固相の
体積変化に伴い溶鋼が流動し、そのため、ロール間で発
生するバルジングも中心偏析の原因の１つとなってい
る。軽圧下方法では、ロールを用いているためにロール
間ではバルジングが発生し、このバルジングによる中心
偏析を防ぎきれないという問題点もある。
ロールで行っており、鋳片はロールとロールの間では支
持されておらず、そのため、凝固殻に作用する溶鋼静圧
によりロール間では凝固殻の膨れ（以下「バルジング」
と記す）が発生する。このバルジングによる未凝固相の
体積変化に伴い溶鋼が流動し、そのため、ロール間で発
生するバルジングも中心偏析の原因の１つとなってい
る。軽圧下方法では、ロールを用いているためにロール
間ではバルジングが発生し、このバルジングによる中心
偏析を防ぎきれないという問題点もある。
【０００９】一方、需要家からの鋼材品質に対する要求
は厳格化を増し、中心偏析の更なる低減化が望まれてい
る。
は厳格化を増し、中心偏析の更なる低減化が望まれてい
る。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、軽圧下方法により連続鋳造鋳
片の中心偏析を低減する際に、鋳片の固液界面に割れを
発生させることなく、濃化溶鋼の絞り出しが発生しない
限界まで軽圧下量を大きくすることが可能であり、中心
偏析の大幅な低減が達成され、近年の厳しい品質要求に
も対処可能な鋳片を製造することのできる連続鋳造方法
を提供することである。
その目的とするところは、軽圧下方法により連続鋳造鋳
片の中心偏析を低減する際に、鋳片の固液界面に割れを
発生させることなく、濃化溶鋼の絞り出しが発生しない
限界まで軽圧下量を大きくすることが可能であり、中心
偏析の大幅な低減が達成され、近年の厳しい品質要求に
も対処可能な鋳片を製造することのできる連続鋳造方法
を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明による連続鋳
造方法は、内部に未凝固相を有する鋳片を複数対のロー
ルにより軽圧下しつつ凝固完了させ、鋳片の中心偏析を
軽減する連続鋳造方法において、少なくとも軽圧下開始
時から軽圧下終了時までの期間、鋳片の表面温度と固液
界面温度との温度差を８００℃以上に保持して鋳片の固
液界面に圧縮力を与え、固液界面の割れを防止しながら
軽圧下することを特徴とするものである。
造方法は、内部に未凝固相を有する鋳片を複数対のロー
ルにより軽圧下しつつ凝固完了させ、鋳片の中心偏析を
軽減する連続鋳造方法において、少なくとも軽圧下開始
時から軽圧下終了時までの期間、鋳片の表面温度と固液
界面温度との温度差を８００℃以上に保持して鋳片の固
液界面に圧縮力を与え、固液界面の割れを防止しながら
軽圧下することを特徴とするものである。
【００１２】第２の発明による連続鋳造方法は、第１の
発明において、０．８〜１．６ｍｍ／ｍｉｎの圧下速度
の範囲で鋳片を軽圧下することを特徴とするものであ
る。
発明において、０．８〜１．６ｍｍ／ｍｉｎの圧下速度
の範囲で鋳片を軽圧下することを特徴とするものであ
る。
【００１３】第３の発明による連続鋳造方法は、第１の
発明又は第２の発明において、鋳片厚み方向中心部の固
相率が０．４以下の時点から軽圧下を開始し、鋳片厚み
方向中心部が凝固完了するまで軽圧下を継続することを
特徴とするものである。
発明又は第２の発明において、鋳片厚み方向中心部の固
相率が０．４以下の時点から軽圧下を開始し、鋳片厚み
方向中心部が凝固完了するまで軽圧下を継続することを
特徴とするものである。
【００１４】鋳片表面を急冷して鋳片表面と固相界面と
の温度差を大きくすると、鋳片表面には引張り応力、固
液界面には圧縮が作用する。ここで鋳片表面温度と固相
界面温度との温度差をΔＴとし、温度差（ΔＴ）により
発生する応力を図１を参照して説明する。尚、図１は凝
固殻の温度勾配と温度勾配により生ずる応力を模式的に
示す図であり、（ａ）が温度勾配を示し、（ｂ）が応力
分布を示している。
の温度差を大きくすると、鋳片表面には引張り応力、固
液界面には圧縮が作用する。ここで鋳片表面温度と固相
界面温度との温度差をΔＴとし、温度差（ΔＴ）により
発生する応力を図１を参照して説明する。尚、図１は凝
固殻の温度勾配と温度勾配により生ずる応力を模式的に
示す図であり、（ａ）が温度勾配を示し、（ｂ）が応力
分布を示している。
【００１５】従来、鋳片表面温度を９００℃以上に制御
して軽圧下することが一般的であった。この場合には、
固液界面３Ａの温度（ＴL ）と鋳片表面１Ａの温度（Ｔ
S ）との温度差（ΔＴ）は４００〜５００℃程度であ
る。この温度分布を図１（ａ）では破線で示している。
それに対して、例えば表面温度を６００℃程度まで低下
させて温度差（ΔＴ）を８００℃以上とした場合（図１
では表面温度を６００℃としている）を実線で示してい
る。ここで、固液界面３Ａの温度（ＴL ）は、通常固相
線温度に等しい。
して軽圧下することが一般的であった。この場合には、
固液界面３Ａの温度（ＴL ）と鋳片表面１Ａの温度（Ｔ
S ）との温度差（ΔＴ）は４００〜５００℃程度であ
る。この温度分布を図１（ａ）では破線で示している。
それに対して、例えば表面温度を６００℃程度まで低下
させて温度差（ΔＴ）を８００℃以上とした場合（図１
では表面温度を６００℃としている）を実線で示してい
る。ここで、固液界面３Ａの温度（ＴL ）は、通常固相
線温度に等しい。
【００１６】図１（ｂ）は、この温度分布から凝固殻３
に作用する応力分布を算出した結果であり、破線は温度
差（ΔＴ）が４００〜５００℃の場合を示し、実線は温
度差（ΔＴ）が８００℃以上の場合を示している。図１
（ｂ）に示すように、温度差（ΔＴ）が４００〜５００
℃であっても固液界面３Ａには圧縮力が作用するが、温
度差（ΔＴ）を８００℃以上とすることで固液界面３Ａ
には大きな圧縮力が作用する。これは、鋳片表面１Ａは
温度降下により収縮しようとするが、凝固殻３の内部は
それほど温度が降下しないために収縮の抵抗となり、鋳
片表面１Ａ側に引張り力が作用し、固液界面３Ａ側に圧
縮力が作用するからである。
に作用する応力分布を算出した結果であり、破線は温度
差（ΔＴ）が４００〜５００℃の場合を示し、実線は温
度差（ΔＴ）が８００℃以上の場合を示している。図１
（ｂ）に示すように、温度差（ΔＴ）が４００〜５００
℃であっても固液界面３Ａには圧縮力が作用するが、温
度差（ΔＴ）を８００℃以上とすることで固液界面３Ａ
には大きな圧縮力が作用する。これは、鋳片表面１Ａは
温度降下により収縮しようとするが、凝固殻３の内部は
それほど温度が降下しないために収縮の抵抗となり、鋳
片表面１Ａ側に引張り力が作用し、固液界面３Ａ側に圧
縮力が作用するからである。
【００１７】固液界面に圧縮力を付与しつつ軽圧下を行
えば、軽圧下により凝固殻に作用する引張り力は打ち消
される。前述したように固液界面に割れが発生する限界
の引張り歪み量は１％前後であるが、本発明では圧縮力
が作用しているので、軽圧下による引張り力で凝固殻に
割れを生じさせるまでには、従来の軽圧下量の限界値を
はるかに越える軽圧下量を加えることが可能となる。
尚、本発明の軽圧下量とは、ロールの絞り込み勾配に等
しく、又、軽圧下鋳造とは、各ロールの絞り込み勾配、
即ち軽圧下量を鋳片の引き抜き方向１ｍ当たり鋳片厚み
の０．２〜２．０％として圧下しつつ鋳造することであ
る。
えば、軽圧下により凝固殻に作用する引張り力は打ち消
される。前述したように固液界面に割れが発生する限界
の引張り歪み量は１％前後であるが、本発明では圧縮力
が作用しているので、軽圧下による引張り力で凝固殻に
割れを生じさせるまでには、従来の軽圧下量の限界値を
はるかに越える軽圧下量を加えることが可能となる。
尚、本発明の軽圧下量とは、ロールの絞り込み勾配に等
しく、又、軽圧下鋳造とは、各ロールの絞り込み勾配、
即ち軽圧下量を鋳片の引き抜き方向１ｍ当たり鋳片厚み
の０．２〜２．０％として圧下しつつ鋳造することであ
る。
【００１８】定性的には鋳片表面温度を下げるほど固液
界面に圧縮力が作用するが、その大きさを精度よく計算
することは困難である。その理由は、鋼の凝固点近傍の
機械的性質の正確なデータがないためである。そこで、
表面冷却と軽圧下量即ち軽圧下ロールのロール間隔の絞
り込み勾配（ｍｍ／ｍ）を変更した実験を行い、固液界
面割れの発生限界軽圧下量を調査した。
界面に圧縮力が作用するが、その大きさを精度よく計算
することは困難である。その理由は、鋼の凝固点近傍の
機械的性質の正確なデータがないためである。そこで、
表面冷却と軽圧下量即ち軽圧下ロールのロール間隔の絞
り込み勾配（ｍｍ／ｍ）を変更した実験を行い、固液界
面割れの発生限界軽圧下量を調査した。
【００１９】実験では、後述する実施例で用いたスラブ
連続鋳造機を用い、鋳片の引き抜き速度（Ｖｃ）を１．
３ｍ／ｍｉｎの一定にし、軽圧下帯直前の二次冷却を調
整して鋳片表面温度と固液界面温度との温度差（ΔＴ）
を４００〜１０５０℃の範囲で変更すると共に、軽圧下
量即ち軽圧下ロールのロール間隔の絞り込み勾配（ｍｍ
／ｍ）を０．３〜１．６ｍｍ／ｍの範囲で変更した。そ
して、得られたスラブ鋳片のマクロ組織から固液界面割
れの有無を判定した。その調査結果を図２に示す。軽圧
下ロールの直径は２８０ｍｍで、分割ロールを用いてい
る。
連続鋳造機を用い、鋳片の引き抜き速度（Ｖｃ）を１．
３ｍ／ｍｉｎの一定にし、軽圧下帯直前の二次冷却を調
整して鋳片表面温度と固液界面温度との温度差（ΔＴ）
を４００〜１０５０℃の範囲で変更すると共に、軽圧下
量即ち軽圧下ロールのロール間隔の絞り込み勾配（ｍｍ
／ｍ）を０．３〜１．６ｍｍ／ｍの範囲で変更した。そ
して、得られたスラブ鋳片のマクロ組織から固液界面割
れの有無を判定した。その調査結果を図２に示す。軽圧
下ロールの直径は２８０ｍｍで、分割ロールを用いてい
る。
【００２０】図２に示すように、鋳片の表面温度と固液
界面との温度差（ΔＴ）が大きくなるほど、固液界面割
れ発生の限界軽圧下量は大きくなり、固液界面割れが起
り難くなることが分かる。そして、この温度差（ΔＴ）
を８００℃以上にすると、限界軽圧下量は温度差（Δ
Ｔ）が４００〜５００℃の場合よりも格段に大きくな
り、軽圧下量が０．９〜１．２ｍｍ／ｍの範囲まで軽圧
下することができる。
界面との温度差（ΔＴ）が大きくなるほど、固液界面割
れ発生の限界軽圧下量は大きくなり、固液界面割れが起
り難くなることが分かる。そして、この温度差（ΔＴ）
を８００℃以上にすると、限界軽圧下量は温度差（Δ
Ｔ）が４００〜５００℃の場合よりも格段に大きくな
り、軽圧下量が０．９〜１．２ｍｍ／ｍの範囲まで軽圧
下することができる。
【００２１】従って、本発明では少なくとも軽圧下開始
時から軽圧下終了時までの期間、鋳片表面温度と固液界
面温度との温度差（ΔＴ）を８００℃以上に保持して、
軽圧下することとした。
時から軽圧下終了時までの期間、鋳片表面温度と固液界
面温度との温度差（ΔＴ）を８００℃以上に保持して、
軽圧下することとした。
【００２２】又、圧下速度を０．８〜１．６ｍｍ／ｍｉ
ｎの範囲に制御することが好ましい。圧下速度が０．８
ｍｍ／ｍｉｎ未満では、凝固収縮に伴う濃化溶鋼の流動
を十分に阻止することができず、一方、圧下速度が１．
６ｍｍ／ｍｉｎを越えると、濃化溶鋼は鋳造方向とは逆
方向に絞り出され、鋳片中心部には負偏析が生成される
ことがあるからである。圧下速度は、鋳片引き抜き速度
と、軽圧下ロールのロール間隔の絞り込み勾配（ｍｍ／
ｍ）即ち軽圧下量との乗算値である。
ｎの範囲に制御することが好ましい。圧下速度が０．８
ｍｍ／ｍｉｎ未満では、凝固収縮に伴う濃化溶鋼の流動
を十分に阻止することができず、一方、圧下速度が１．
６ｍｍ／ｍｉｎを越えると、濃化溶鋼は鋳造方向とは逆
方向に絞り出され、鋳片中心部には負偏析が生成される
ことがあるからである。圧下速度は、鋳片引き抜き速度
と、軽圧下ロールのロール間隔の絞り込み勾配（ｍｍ／
ｍ）即ち軽圧下量との乗算値である。
【００２３】更に、鋳片厚み方向中心部の固相率が０．
４以下の時点から軽圧下を開始し、鋳片厚み方向中心部
が凝固完了するまで軽圧下を継続することが好ましい。
鋳片厚み方向中心部の固相率が０．４を越えてから軽圧
下を開始しても、すでに濃化溶鋼の移動が発生してお
り、中心偏析の低減効果が少なく、又、凝固途中で軽圧
下を停止すると、同様に中心偏析の低減効果が少ない。
４以下の時点から軽圧下を開始し、鋳片厚み方向中心部
が凝固完了するまで軽圧下を継続することが好ましい。
鋳片厚み方向中心部の固相率が０．４を越えてから軽圧
下を開始しても、すでに濃化溶鋼の移動が発生してお
り、中心偏析の低減効果が少なく、又、凝固途中で軽圧
下を停止すると、同様に中心偏析の低減効果が少ない。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。図３は、本発明の実施の形態の例を示す図であ
って、スラブ連続鋳造機の側面概要図である。
明する。図３は、本発明の実施の形態の例を示す図であ
って、スラブ連続鋳造機の側面概要図である。
【００２５】図３に示すように、浸漬ノズル５を介して
鋳型６内に鋳造された溶鋼は、鋳型６内で冷却されて凝
固殻３を形成し、内部に未凝固相２を有する鋳片１とし
て、鋳型６の下方に設けたサポートロール８、ガイドロ
ール９、及びピンチロール１０に支持されつつ、ピンチ
ロール１０の駆動力により鋳型６の下方に連続的に引き
抜かれる。鋳片１は、これらのロールを通過する間、水
スプレー又はエアーミストスプレーから構成される二次
冷却帯（図示せず）で冷却され、凝固殻３の厚みを増大
して、やがて内部までの凝固を完了する。
鋳型６内に鋳造された溶鋼は、鋳型６内で冷却されて凝
固殻３を形成し、内部に未凝固相２を有する鋳片１とし
て、鋳型６の下方に設けたサポートロール８、ガイドロ
ール９、及びピンチロール１０に支持されつつ、ピンチ
ロール１０の駆動力により鋳型６の下方に連続的に引き
抜かれる。鋳片１は、これらのロールを通過する間、水
スプレー又はエアーミストスプレーから構成される二次
冷却帯（図示せず）で冷却され、凝固殻３の厚みを増大
して、やがて内部までの凝固を完了する。
【００２６】連続鋳造機の引き抜き方向下流側には、複
数対の軽圧下ロール１１からなる軽圧下帯４が設置され
ており、又、軽圧下帯４と下部矯正ロール１２との間に
は鋳片１を強冷却可能な水スプレー７が配置されてい
る。図３に示すように、鋳片１を強冷却可能な水スプレ
ー７の設置位置は、下部矯正ロール１２の下流側とする
ことが好ましい。下部矯正ロール１２の上流側で鋳片１
を強冷却すると、下部矯正ロール１２を通過する際の鋳
片表面温度が低下し過ぎ、鋳片１に矯正歪みによる横割
れが発生することがあるが、水スプレー７の設置位置を
下部矯正ロール１２の下流側とすることで、これを未然
に防止することができる。
数対の軽圧下ロール１１からなる軽圧下帯４が設置され
ており、又、軽圧下帯４と下部矯正ロール１２との間に
は鋳片１を強冷却可能な水スプレー７が配置されてい
る。図３に示すように、鋳片１を強冷却可能な水スプレ
ー７の設置位置は、下部矯正ロール１２の下流側とする
ことが好ましい。下部矯正ロール１２の上流側で鋳片１
を強冷却すると、下部矯正ロール１２を通過する際の鋳
片表面温度が低下し過ぎ、鋳片１に矯正歪みによる横割
れが発生することがあるが、水スプレー７の設置位置を
下部矯正ロール１２の下流側とすることで、これを未然
に防止することができる。
【００２７】種々の鋳造条件において予め伝熱計算等に
より凝固殻３の厚み及び鋳片厚み方向中心部の固相率を
求めておき、軽圧下帯４内で凝固が完了するように、鋳
片引き抜き速度及び二次冷却強度等の鋳造条件を調整す
る。そして、調整した鋳造条件で鋳造しつつ鋳片１を軽
圧下する。
より凝固殻３の厚み及び鋳片厚み方向中心部の固相率を
求めておき、軽圧下帯４内で凝固が完了するように、鋳
片引き抜き速度及び二次冷却強度等の鋳造条件を調整す
る。そして、調整した鋳造条件で鋳造しつつ鋳片１を軽
圧下する。
【００２８】その際、下部矯正ロール１２を通過した鋳
片１を水スプレー７により急速に冷却し、軽圧下帯４に
入る時の鋳片表面温度（ＴS ）と固液界面温度（ＴL ）
との温度差（ΔＴ）を８００℃以上とし、軽圧下帯４で
はその状態を保ちつつ鋳片１を冷却する。
片１を水スプレー７により急速に冷却し、軽圧下帯４に
入る時の鋳片表面温度（ＴS ）と固液界面温度（ＴL ）
との温度差（ΔＴ）を８００℃以上とし、軽圧下帯４で
はその状態を保ちつつ鋳片１を冷却する。
【００２９】具体的には、例えば下部矯正ロール１２を
通過する時の鋳片表面温度を９００℃以上とし、その
後、水スプレー７により急冷して軽圧下する時の鋳片表
面温度を５００〜７００℃程度まで低下させ、軽圧下帯
４の通過中はこの温度に保持する。このように鋳片１を
急速に冷却するためには、水スプレー７は、その設置長
さにも関係するが、鋳片表面１ｍ2 当たりの１分間の冷
却水量が１００〜２０００ｌ（以下「ｌ／ｍ2 ・ｍｉ
ｎ」と記す）の範囲であることが必要である。尚、鋳片
１を急速に冷却する手段は水スプレー７に限るものでは
なく、例えば鋳片表面に層流の冷却水を流すような冷却
方法としても良い。又、下部矯正ロール１２における横
割れ感受性の低い鋼種であれば、軽圧下帯４に入る時の
鋳片表面温度（ＴS ）と固液界面温度（ＴL ）との温度
差（ΔＴ）が８００℃以上となるように、水スプレー７
を設置せずに、鋳型直下の二次冷却帯から二次冷却強度
を調整しても良い。
通過する時の鋳片表面温度を９００℃以上とし、その
後、水スプレー７により急冷して軽圧下する時の鋳片表
面温度を５００〜７００℃程度まで低下させ、軽圧下帯
４の通過中はこの温度に保持する。このように鋳片１を
急速に冷却するためには、水スプレー７は、その設置長
さにも関係するが、鋳片表面１ｍ2 当たりの１分間の冷
却水量が１００〜２０００ｌ（以下「ｌ／ｍ2 ・ｍｉ
ｎ」と記す）の範囲であることが必要である。尚、鋳片
１を急速に冷却する手段は水スプレー７に限るものでは
なく、例えば鋳片表面に層流の冷却水を流すような冷却
方法としても良い。又、下部矯正ロール１２における横
割れ感受性の低い鋼種であれば、軽圧下帯４に入る時の
鋳片表面温度（ＴS ）と固液界面温度（ＴL ）との温度
差（ΔＴ）が８００℃以上となるように、水スプレー７
を設置せずに、鋳型直下の二次冷却帯から二次冷却強度
を調整しても良い。
【００３０】圧下速度は、好ましくは０．８〜１．６ｍ
ｍ／ｍｉｎの範囲に制御して鋳片１を軽圧下する。圧下
速度は、鋳片引き抜き速度と軽圧下ロール１１のロール
間隔の絞り込み勾配（ｍｍ／ｍ）即ち軽圧下量との乗算
値であるので、鋳造条件として決めた引き抜き速度に基
づき、絞り込み勾配（ｍｍ／ｍ）を設定すれば良い。更
に、鋳片厚み方向中心部の固相率が０．４以下の時点か
ら軽圧下を開始することが好ましい。この場合には、軽
圧下帯４の入り口で鋳片厚み方向中心部の固相率が０．
４以下になり、且つ、軽圧下帯４内で凝固が完了するに
充分な長さの軽圧下帯４が必要である。
ｍ／ｍｉｎの範囲に制御して鋳片１を軽圧下する。圧下
速度は、鋳片引き抜き速度と軽圧下ロール１１のロール
間隔の絞り込み勾配（ｍｍ／ｍ）即ち軽圧下量との乗算
値であるので、鋳造条件として決めた引き抜き速度に基
づき、絞り込み勾配（ｍｍ／ｍ）を設定すれば良い。更
に、鋳片厚み方向中心部の固相率が０．４以下の時点か
ら軽圧下を開始することが好ましい。この場合には、軽
圧下帯４の入り口で鋳片厚み方向中心部の固相率が０．
４以下になり、且つ、軽圧下帯４内で凝固が完了するに
充分な長さの軽圧下帯４が必要である。
【００３１】このようにして鋳造することで、鋳片1の
固液界面には圧縮力が付与され、鋳片１の固液界面に割
れを発生させることなく、濃化溶鋼の絞り出しが発生し
ない限界まで軽圧下量を多くすることが可能となり、そ
の結果、鋳片１の凝固収縮に伴う濃化溶鋼の流動が阻止
され、鋳片１の中心偏析を大幅に低減することができ
る。又、鋳片表面温度と固液界面温度との温度差（Δ
Ｔ）を８００℃以上としているので、凝固殻３の強度が
高くなって、軽圧下帯４におけるロール間バルジングが
低減し、ロール間バルジングに起因する中心偏析も低減
させることができる。
固液界面には圧縮力が付与され、鋳片１の固液界面に割
れを発生させることなく、濃化溶鋼の絞り出しが発生し
ない限界まで軽圧下量を多くすることが可能となり、そ
の結果、鋳片１の凝固収縮に伴う濃化溶鋼の流動が阻止
され、鋳片１の中心偏析を大幅に低減することができ
る。又、鋳片表面温度と固液界面温度との温度差（Δ
Ｔ）を８００℃以上としているので、凝固殻３の強度が
高くなって、軽圧下帯４におけるロール間バルジングが
低減し、ロール間バルジングに起因する中心偏析も低減
させることができる。
【００３２】尚、上記説明はスラブ連続鋳造機に関する
説明であるが、本発明はスラブ鋳片に限定されるもので
なく、ブルーム連続鋳造機やビレット連続鋳造機にも適
用でき、又、鋳片の形状も矩形型に限るものではなく円
形であっても良い。
説明であるが、本発明はスラブ鋳片に限定されるもので
なく、ブルーム連続鋳造機やビレット連続鋳造機にも適
用でき、又、鋳片の形状も矩形型に限るものではなく円
形であっても良い。
【００３３】
【実施例】図３に示すスラブ連続鋳造機を用い、軽圧下
開始時期の鋳片表面温度、鋳片厚み方向中心部の固相
率、及び、軽圧下量即ち軽圧下ロールの絞り込み勾配
（ｍｍ／ｍ）を変化させて鋳造した。鋳造後のスラブ鋳
片からサンプルを採取し、各サンプルの中心偏析を調査
して、鋳片の表面温度と固液界面温度との温度差（Δ
Ｔ）、鋳片厚み方向中心部の固相率、及び、軽圧下量の
中心偏析に及ぼす影響を調査した。
開始時期の鋳片表面温度、鋳片厚み方向中心部の固相
率、及び、軽圧下量即ち軽圧下ロールの絞り込み勾配
（ｍｍ／ｍ）を変化させて鋳造した。鋳造後のスラブ鋳
片からサンプルを採取し、各サンプルの中心偏析を調査
して、鋳片の表面温度と固液界面温度との温度差（Δ
Ｔ）、鋳片厚み方向中心部の固相率、及び、軽圧下量の
中心偏析に及ぼす影響を調査した。
【００３４】用いた連続鋳造機は、鋳型直下に２．８ｍ
の垂直部を有し、それに続く湾曲部の半径が１０ｍであ
る垂直曲げ型のスラブ連続鋳造機である。軽圧下帯を鋳
型内溶鋼湯面から２０〜３２ｍの範囲に設置し、炭素濃
度が０．０８〜０．１mass％の中炭素鋼を、厚み２５０
ｍｍ、幅２１００ｍｍの鋳片として引き抜き速度１．３
ｍ／ｍｉｎで鋳造した。そして、鋳片厚み方向中心部の
固相の晶出開始位置が鋳型内溶鋼湯面から約２２ｍとな
り、鋳片厚み方向中心部の完全凝固位置が鋳型内溶鋼湯
面から約２８ｍとなるように、軽圧下帯に入る以前の二
次冷却強度を調整した。又、軽圧下帯の直前に設置した
水スプレーから鋳片上面側に２００〜６００ｌ／ｍ2 ・
ｍｉｎ、下面側に３００〜１２００ｌ／ｍ2 ・ｍｉｎの
冷却水を噴霧して強冷却し、鋳片表面温度を変化させ、
温度差（ΔＴ）の中心偏析に及ぼす影響を調査した。
の垂直部を有し、それに続く湾曲部の半径が１０ｍであ
る垂直曲げ型のスラブ連続鋳造機である。軽圧下帯を鋳
型内溶鋼湯面から２０〜３２ｍの範囲に設置し、炭素濃
度が０．０８〜０．１mass％の中炭素鋼を、厚み２５０
ｍｍ、幅２１００ｍｍの鋳片として引き抜き速度１．３
ｍ／ｍｉｎで鋳造した。そして、鋳片厚み方向中心部の
固相の晶出開始位置が鋳型内溶鋼湯面から約２２ｍとな
り、鋳片厚み方向中心部の完全凝固位置が鋳型内溶鋼湯
面から約２８ｍとなるように、軽圧下帯に入る以前の二
次冷却強度を調整した。又、軽圧下帯の直前に設置した
水スプレーから鋳片上面側に２００〜６００ｌ／ｍ2 ・
ｍｉｎ、下面側に３００〜１２００ｌ／ｍ2 ・ｍｉｎの
冷却水を噴霧して強冷却し、鋳片表面温度を変化させ、
温度差（ΔＴ）の中心偏析に及ぼす影響を調査した。
【００３５】中心偏析は、スラブ厚さ中心部を厚さ方向
に３０ｍｍの範囲に渡って１ｍｍのスライス試料を採取
して炭素の分析を行い、炭素濃度の最大値Ｃmax と溶鋼
の炭素濃度Ｃ0 との比（Ｃmax ／Ｃ0 ）を中心偏析度と
して評価する方法で行った。この場合、中心偏析度が１
に近づくほど中心偏析は軽減することになる。
に３０ｍｍの範囲に渡って１ｍｍのスライス試料を採取
して炭素の分析を行い、炭素濃度の最大値Ｃmax と溶鋼
の炭素濃度Ｃ0 との比（Ｃmax ／Ｃ0 ）を中心偏析度と
して評価する方法で行った。この場合、中心偏析度が１
に近づくほど中心偏析は軽減することになる。
【００３６】図４は、軽圧下量を１．０ｍｍ／ｍ、表面
と固液界面との温度差（ΔＴ）を９５０℃として、鋳片
厚み中心部の計算固相率が０未満〜０．６となる時点か
ら完全凝固するまで軽圧下した時の、軽圧下開始時期と
中心偏析との関係を調査した結果を示す図である。図４
の横軸は軽圧下開始時の鋳片厚さ中心部の固相率（計算
値）及び液相厚み（計算値）である。この場合、各々の
試験において、軽圧下帯では鋳片厚み方向中心部の計算
固相率が前記所定値となるまでは軽圧下せずに鋳片を支
持するのみとした。図４に示すように鋳片厚み方向中心
部の固相率が０．４以下で軽圧下を開始した場合には中
心偏析の低減効果があるが、０．４を越える固相率で軽
圧下を開始した場合には中心偏析の改善効果は少なかっ
た。
と固液界面との温度差（ΔＴ）を９５０℃として、鋳片
厚み中心部の計算固相率が０未満〜０．６となる時点か
ら完全凝固するまで軽圧下した時の、軽圧下開始時期と
中心偏析との関係を調査した結果を示す図である。図４
の横軸は軽圧下開始時の鋳片厚さ中心部の固相率（計算
値）及び液相厚み（計算値）である。この場合、各々の
試験において、軽圧下帯では鋳片厚み方向中心部の計算
固相率が前記所定値となるまでは軽圧下せずに鋳片を支
持するのみとした。図４に示すように鋳片厚み方向中心
部の固相率が０．４以下で軽圧下を開始した場合には中
心偏析の低減効果があるが、０．４を越える固相率で軽
圧下を開始した場合には中心偏析の改善効果は少なかっ
た。
【００３７】図５は、表面と固液界面との温度差（Δ
Ｔ）を９５０℃とし、軽圧下開始時期を鋳片厚み方向中
心部の固相率が０．３の時点として、圧下速度（＝軽圧
下量×引き抜き速度）を変更して、鋳片が完全に凝固す
るまで軽圧下した時の中心偏析に及ぼす圧下速度の影響
を調査した結果を示す図である。図５に示すように、中
心偏析は圧下速度が０．８〜１．６ｍｍ／ｍｉｎの範囲
で改善されることが判明した。
Ｔ）を９５０℃とし、軽圧下開始時期を鋳片厚み方向中
心部の固相率が０．３の時点として、圧下速度（＝軽圧
下量×引き抜き速度）を変更して、鋳片が完全に凝固す
るまで軽圧下した時の中心偏析に及ぼす圧下速度の影響
を調査した結果を示す図である。図５に示すように、中
心偏析は圧下速度が０．８〜１．６ｍｍ／ｍｉｎの範囲
で改善されることが判明した。
【００３８】図６は、軽圧下量を０．８ｍｍ／ｍ、軽圧
下開始時期を鋳片厚み方向中心部の固相率が０．３の時
点とし、表面と固液界面との温度差（ΔＴ）を４００〜
１０５０℃の範囲に変化させて完全凝固するまで軽圧下
した時の、温度差（ΔＴ）と中心偏析との関係を調査し
た結果を示す図である。図６に示すように、温度差（Δ
Ｔ）を大きくするほど中心偏析は軽減し、温度差（Δ
Ｔ）を８００℃以上とすることで、中心偏析を安定して
低減させることができた。
下開始時期を鋳片厚み方向中心部の固相率が０．３の時
点とし、表面と固液界面との温度差（ΔＴ）を４００〜
１０５０℃の範囲に変化させて完全凝固するまで軽圧下
した時の、温度差（ΔＴ）と中心偏析との関係を調査し
た結果を示す図である。図６に示すように、温度差（Δ
Ｔ）を大きくするほど中心偏析は軽減し、温度差（Δ
Ｔ）を８００℃以上とすることで、中心偏析を安定して
低減させることができた。
【００３９】
【発明の効果】本発明では、鋳片の固液界面に圧縮力を
与えて鋳片を軽圧下するので、鋳片の固液界面に割れを
発生させることなく、濃化溶鋼の絞り出しが発生しない
限界まで軽圧下量を大きくすることが可能となる。又、
鋳片表面温度を低下させるので鋳片強度が高くなり、ロ
ール間バルジングも抑制される。そのため、中心偏析を
大幅に低減させることが可能となり、近年の厳しい品質
要求にも対処可能な鋳片を安定して製造することができ
る。
与えて鋳片を軽圧下するので、鋳片の固液界面に割れを
発生させることなく、濃化溶鋼の絞り出しが発生しない
限界まで軽圧下量を大きくすることが可能となる。又、
鋳片表面温度を低下させるので鋳片強度が高くなり、ロ
ール間バルジングも抑制される。そのため、中心偏析を
大幅に低減させることが可能となり、近年の厳しい品質
要求にも対処可能な鋳片を安定して製造することができ
る。
【図１】凝固殻の温度勾配と温度勾配により生ずる応力
を模式的に示す図であり、（ａ）は温度勾配を示し、
（ｂ）は応力分布を示す図である。
を模式的に示す図であり、（ａ）は温度勾配を示し、
（ｂ）は応力分布を示す図である。
【図２】鋳片表面温度と固液界面温度との温度差と、固
液界面での割れ発生限界軽圧下量との関係を調査した結
果を示す図である。
液界面での割れ発生限界軽圧下量との関係を調査した結
果を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の例を示す図であって、ス
ラブ連続鋳造機の側面概要図である。
ラブ連続鋳造機の側面概要図である。
【図４】軽圧下開始時期と中心偏析との関係を調査した
結果を示す図である。
結果を示す図である。
【図５】圧下速度と中心偏析との関係を調査した結果を
示す図である。
示す図である。
【図６】表面と固液界面温度との温度差と、中心偏析と
の関係を調査した結果を示す図である。
の関係を調査した結果を示す図である。
１ 鋳片
２ 未凝固相
３ 凝固殻
４ 軽圧下帯
５ 浸漬ノズル
６ 鋳型
７ 水スプレー
８ サポートロール
９ ガイドロール
１０ ピンチロール
１１ 軽圧下ロール
１２ 下部矯正ロール
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−269561（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−252655（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−158555（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22D 11/128 350
B22D 11/124
B22D 11/16
B22D 11/20
B22D 11/22
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に未凝固相を有する鋳片を複数対の
ロールにより軽圧下しつつ凝固完了させ、鋳片の中心偏
析を軽減する連続鋳造方法において、少なくとも軽圧下
開始時から軽圧下終了時までの期間、鋳片の表面温度と
固液界面温度との温度差を８００℃以上に保持して鋳片
の固液界面に圧縮力を与え、固液界面の割れを防止しな
がら軽圧下することを特徴とする連続鋳造方法。 - 【請求項２】 ０．８〜１．６ｍｍ／ｍｉｎの圧下速度
の範囲で鋳片を軽圧下することを特徴とする請求項１に
記載の連続鋳造方法。 - 【請求項３】 鋳片厚み方向中心部の固相率が０．４以
下の時点から軽圧下を開始し、鋳片厚み方向中心部が凝
固完了するまで軽圧下を継続することを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の連続鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081347A JP3511973B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081347A JP3511973B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 連続鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001259810A JP2001259810A (ja) | 2001-09-25 |
| JP3511973B2 true JP3511973B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18598299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000081347A Expired - Fee Related JP3511973B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 連続鋳造方法 |
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| JP4515419B2 (ja) * | 2006-07-11 | 2010-07-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 中心偏析の少ないスラブ鋼の連続鋳造方法 |
| JP5020687B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2012-09-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 中心偏析の少ないスラブ鋼の連続鋳造方法 |
| JP5157664B2 (ja) * | 2008-06-16 | 2013-03-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 継目無鋼管用丸鋳片の連続鋳造方法 |
| JP5380968B2 (ja) * | 2008-09-18 | 2014-01-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 連続鋳造鋳片の製造方法 |
| JP5402308B2 (ja) * | 2009-06-26 | 2014-01-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炭素鋼の連続鋳造方法 |
| JP5413289B2 (ja) * | 2010-04-16 | 2014-02-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 連続鋳造鋳片の中心偏析判定方法 |
| CN113843400A (zh) * | 2020-06-25 | 2021-12-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种提升铸坯质量的板坯冷却与压下方法 |
| CN114367645B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-09-26 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种减少合金钢表面裂纹的方法和合金钢及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158555A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-07-14 | Nippon Steel Corp | 連続鋳造方法 |
| JPS63252655A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-19 | Nkk Corp | 軽圧下鋳造方法 |
| JPH05269561A (ja) * | 1992-03-23 | 1993-10-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼の連続鋳造方法 |
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2000
- 2000-03-23 JP JP2000081347A patent/JP3511973B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001259810A (ja) | 2001-09-25 |
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