JP7460903B2 - 特殊鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1においては、双ロール鋳造の2個のロール間に形成される溶湯湯溜り部に溶湯の凝固開始点を固定する接触制限板を装入して、溶融プールがロールと接触する弧長を短くし、これによって同一の厚みを有する薄肉鋳片を製造する際の鋳造ロールの周速(鋳造速度)を低下させ、デンドライトの傾角を小さくする方法が開示されている。
[1]双ロール式連続鋳造装置を用いて薄肉鋳片を鋳造し、前記薄肉鋳片を熱間圧延して特殊鋼板素材とする特殊鋼板の製造方法であって、
鋳片のデンドライトの傾きをθとし(板垂線との間の角度であって、鋳造方向を正とする。)、
製造する品種について、あらかじめ、θ=0°の鋳片のサンプルを圧下率pで熱間圧延して得られたサンプルのデンドライトの傾きωと前記圧下率pとの関係式である下記(2)式から係数aの値を定めるとともに、熱間圧延で再結晶しない限界圧下率pmaxを定めておき、
前記係数aを用い、下記(1)式で表すφCが、-10°≦φC≦10°を満足するように、鋳片のデンドライトの傾きθと圧下率pとを、下記(4)式の範囲内で調整することを特徴とする特殊鋼板の製造方法。
ただし、圧下率p(%)は、圧延前の板厚xと圧延後の板厚yとから下記(3)式によって求められる。
φC=θ-a×p (1)
ω=-a×p (2)
p=(x-y)/x×100 (3)
p<pmax (4)
[2]双ロール式連続鋳造装置における鋳造速度を調整することにより、鋳片のデンドライトの傾きθを調整することを特徴とする[1]に記載の特殊鋼板の製造方法。
熱間圧延がデンドライトの傾きに及ぼす影響を調べるため、熱間圧延試験を行った。鋳型浸漬実験を用いて、鋳片のデンドライトの傾きθがほぼ0°の特殊鋼の片面サンプルを作製した。当該サンプルを熱間圧延し、熱間圧延の圧下率pがデンドライトの傾きω(≒φ)に及ぼす影響を調査した。鋳造した特殊鋼を900℃で5min加熱した後、熱間圧延を行った。熱延での圧下率pを調べるため、あらかじめマイクロメータにて鋳片の板厚を測定し、熱間圧延後にも測定し、(3)式を用いて圧下率pを算出した。また、得られたサンプルのL断面(鋳造方向及び板厚方向と平行)を切断し、研磨し、ピクリン酸エッチングを施す。表面から1/4厚み部のデンドライトの傾き20点を測定・平均することでデンドライトの傾きωを求めた。結果を図3に示す。図3から明らかなように、圧下率pが大きくなるほどデンドライトの傾きωは負の方向で大きくなった。
ω=-a×p (2)
p=(x-y)/x×100 (3)
図1に示すような、鋳造ロール幅400mm、直径600mmの一対の鋳造ロールを有する双ロール鋳造装置を用いて、特殊鋼の鋳造を行った。鋳造弧角ηは40°に固定した。鋳造速度は20~100m/minまで行った。鋳造速度が速いほど、鋳片厚みが薄くなり、鋳片厚みdは鋳造速度vの平方根にほぼ反比例する。
あらかじめそれぞれの鋳造速度での薄肉鋳片5のデンドライトの傾きθを測定した。双ロール法で鋳造した鋳片を採取し、幅中央のL断面(鋳造方向と板厚方向に平行)を切り出す。その後、断面を埋め込み、研磨し、ピクリン酸エッチングを施す。その後、鋳片表面から1/4厚み位置のデンドライトの傾きを20点測定した。また、測定場所については、任意のデンドライトの傾きを選び測定した後、隣接するデンドライトを測定することを繰り返し、合計20点測定を行った。20点の平均値をデンドライトの傾きθとした。
なお、鋳造後の結晶粒径は鋳造速度にかかわらず、100μm程度だった。
得られた薄鋼板(特殊鋼板素材)サンプルのL断面を観察し、デンドライトの傾きφを測定した。φの測定方法は、前述のθ、ωの測定方法と同様である。
また、同じL断面について結晶粒径を切片法(JIS G0551)にて測定し、再結晶の有無を確認した。試料の断面にナイタールエッチングを施し、鋳片の板表面から1/8厚部の任意の位置で、板表面に平行に全長2mmの直線を1本引き、この直線が横切った結晶粒の数nを求める。直線の端がその内部にある結晶粒は(1/2)個と数える。2mmを結晶粒の個数nで割り、結晶粒径を求めた。圧延によるひずみは表層に多く入るので、表層から概ね1/4厚までの範囲が再結晶する。本発明では、表層から1/8厚位置における、平均結晶粒径を上記方法により求めた。なお、再結晶による結晶径の変化は相当大きく、再結晶が起きたか否かは視覚観察によって十分判別できる。特段結晶径の臨界値があるわけではない。例えば本実施例で示すように鋳造後平均径100μmであったものが、再結晶すると平均20μm程度になる。このように平均粒径が急激に変化するときの圧下率を限界圧下率pmaxとする。限界圧下率は鋼種や圧延条件によって変わるので、必要に応じてあらかじめ測定される。特殊鋼は図4に示すように、圧下率30%以上の圧下を加えると再結晶した。
前記(3)式にa=0.87を代入し、各実施例について(3)式に基づいてωを算出した。次に、θ、ωとφとの相互関係について評価した。その結果、
φ=θ+ω (5)
の関係が成立していることが判明した。この式に(3)式を代入すると、
φ=θ-a×p (6)
が成立する。(6)式が、θ、pとφとの関係を示す実験式である。
φC=θ-a×p (1)
なる(1)式を定義する。そして、θとpを調整して、(1)式から算出されるφCについて-10°≦φC≦10°となるように調整する。
p<pmax (4)
通常の連続鋳造鋳片のデンドライトの傾きθは、岡野らによって(7)、(8)式に従うことが知られている(非特許文献2参照)。ここで、Vは溶鋼流速(溶鋼と凝固シェルとの間の相対速度)、fは凝固速度である。この式を変形すると(7)’、(8)’式で表せる。また、図2に示すように、凝固シェルと溶鋼との相対速度Vは、鋳造速度vと下降流の溶鋼流速wによって(9)式のように表せる。なお、溶鋼流速(相対速度V)が2~100cm/sの範囲のとき、(7)’、(8)’式は適応できる。また、凝固速度fは鋳造スラブ厚などにも影響されるが、f=0.01~1cm/sである。
lnV=(θ+9.73・lnf+33.7)/(1.45・lnf+12.5) v<50 (7)
lnV=(θ+4.83・lnf+7.2)/(0.1・lnf+5.4) v≧50 (8)
θ=lnV×(1.45 ・lnf+12.5)-(9.73・lnf+33.7) v<50 (7)’
θ=lnV×(0.1 ・lnf+5.4)-(4.83・lnf+7.2) v≧50 (8)’
V=v-w (9)
2 固定堰
3 溶融金属プール部
4 ノズル
5 薄肉鋳片
20 ギャップ最小部
23 凝固シェル
24 鋳造方向
25 凝固シェル表面
26 固液界面
27 デンドライト
v 鋳造速度
w 溶鋼流速
V 相対速度
θ 鋳片のデンドライトの傾き
φ 鋼板のデンドライトの傾き
ω 鋼板のデンドライトの傾き(鋳片のデンドライトの傾きが0°のとき)
η 鋳造弧角
Claims (2)
- 双ロール式連続鋳造装置を用いて薄肉鋳片を鋳造し、前記薄肉鋳片を熱間圧延して特殊鋼板素材とする特殊鋼板の製造方法であって、
鋳片のデンドライトの傾きをθとし(板垂線との間の角度であって、鋳造方向を正とする。)、
製造する品種について、あらかじめ、θ=0°の鋳片のサンプルを圧下率pで熱間圧延して得られたサンプルのデンドライトの傾きωと前記圧下率pとの関係式である下記(2)式から係数aの値を定めるとともに、熱間圧延で再結晶しない限界圧下率pmaxを定めておき、
前記係数aを用い、下記(1)式で表すφCが、-10°≦φC≦10°を満足するように、鋳片のデンドライトの傾きθと圧下率pとを、下記(4)式の範囲内で調整することを特徴とする特殊鋼板の製造方法。
ただし、圧下率p(%)は、圧延前の板厚xと圧延後の板厚yとから下記(3)式によって求められる。
φC=θ-a×p (1)
ω=-a×p (2)
p=(x-y)/x×100 (3)
p<pmax (4) - 双ロール式連続鋳造装置における鋳造速度を調整することにより、鋳片のデンドライトの傾きθを調整することを特徴とする請求項1に記載の特殊鋼板の製造方法。
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