JPH0255606A - 内部性状の優れた極厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被圧延材が連続鋳造法による鋳片である製品板
厚８０鰭以上の極厚鋼板の圧延方法に関するものである
。

〔従来技術〕

従来、連続鋳造で得られる鋳片は、最終凝固位置が鋳片
中央部であるため、その鋳片中央部には連続鋳造特有の
中心偏析およびセンターポロシティが不可避である。特
にセンターポロシティは微小な空隙であり、圧延工程で
圧着されないと製品の出荷検査ではＵＳＴ欠陥で不合格
となる。現在の連続鋳造法では鋳片厚３００ｍｍ程度ま
で可能となっているが、センターポロシティを完全圧着
するためには、圧延工程での圧下を充分に加える必要が
ある。製品板厚８０ｍｍ以上では連続鋳造法で得られる
鋳片では十分な圧下が不可能であり、ＵＳＴ欠陥のない
製品を製造することはできない。そのために従来技術で
の極厚鋼板の製造法では、特開昭６２−１５１２０１号
公報および特公昭６２−１３０８３号公報に示されてい
るように、被圧延材は、鋼塊法による被圧延材を用いて
いる。

このような従来技術での課題は鋼塊法による製造原価は
連続鋳造法によるものと比較すると鋼材トン当り数千円
コスト高になり、コスト的に不利になる点があげられる
。

一方、連続鋳造法による鋳片を用いて極厚鋼板を製造す
る方法では特公昭６２−５４５６１号公報で開示してい
るように“厚板圧延機のミルライン入側に被圧延素材を
その肉厚の向きに圧下する鋳造プレスを配置してなる厚
板圧延設備”があり、連続鋳造法による鋳片において、
ＵＳＴ欠陥を考慮した場合鋳造プレスを用いないと極厚
鋼板の製造を不可能であることを示唆している。

このような鋳造プレス設備の課題は、ロールを有する圧
延設備に比べると具入な設備費用が必要であり、電力等
の用役コストも高い点があげられる。

上記の如き従来技術の課題を解決するために、設備投資
を必要としない手法として、特開昭６１２３８４０４号
公報で示すように“表面と中心部に４００℃以上の温度
差を設けた鋼材を形状比（長さ方向有効接触長さ（鰭）
／厚み（鰭）≧０．５で厚さ方向及び／又は中方向に圧
下を加えることを特徴とする鋼材の熱間加工方法”があ
る。か＼る技術の課題は鋳造プレスの設備投資が不要で
あるというメリットのある反面に、“表面と中心部に４
００℃以上の温度差を設けた鋼材”という面で（１）連
続鋳造法で得られる鋳片の表面と中心部に４００℃以上
の温度差を設けるために、鋳片の表面に水冷が必要とな
り、熱量原単位のロスが大きくなる。

（２）鋳片の表面が中心部に対して４００℃以上も低い
状態で形状比０．５以上の大圧下するためには、圧延機
での圧延能力は、通常の圧延に比べて、数倍を要する。

そのため、圧延機の能力増強という大きな設備投資が必
要である。

一方、圧延工程でセンターポロシティを圧着させる技術
と異なり、連続鋳造工程で中心偏析・センターポロシテ
ィの発生を抑制する技術としては、特公昭５９−１６８
６２号公報で示すように“溶融金属の連続鋳造における
２次冷却帯に続く引抜工程において、一対若しくは複数
対の圧下ロールにより鋳片の液相線クレータ−先端と固
相線クレータ−先端との間を定常引抜過程で一対のロー
ル当りの圧下率が１．５％以下で定常引抜過程を連続的
に圧下することを特徴とする連続鋳造法”がある。

この従来技術の特徴は、完全凝固する前後でロールによ
る圧下を行い、クレータ−先端部において凝固界面のデ
ンドライト樹枝間に生じた濃化溶鋼が移動しないように
して中心偏析およびセンターポロシティの発生を抑制す
るところにある。が−る技術の課題は、中心偏析はある
程度軽減されても、センターポロシティの発生を全く抑
えることができない点にある。連続鋳造設備のロールは
、溶鋼静圧によるロール間のバルジングを抑えるため、
特に湾曲型連続鋳造設備ではロール径を最大でも４００
〜５００ｍｍ程度しかとれない。このように圧延工程で
のロールに比べ、連続鋳造設備では口−ルがかなり小型
なので、連続鋳造工程でセンターポロシティを完全に圧
着するだけの圧着能力がない。

〔発明が解決すべき課題〕

本発明は連続鋳造法により極厚鋳片を製造する方法にお
いて、上記のような従来技術の課題、即ち、多額な設備
費やセンターポロシティ発生抑制の不十分さを解決する
ものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記の従来技術の課題を有利に解決するもので
あって以下の特徴よりなるものである。

即ち、 連続鋳造設備により鋳片を製造し、その後、該鋳片を粗
圧延工程で幅出し圧延を行い、さらに仕上圧延工程で製
品厚みまで圧延する極厚鋼板の製造方法において、 上記連続鋳造設備の定常引抜工程では鋳片の液相線クレ
ータ−先端と固相線クレータ−先端との間を圧下１０．
５〜２．　Ｏｗ　／分の範囲で連続的に圧下し、 上記仕上圧延工程では圧延速度を２００〜３５０鰭／ｓ
ｅｃの範囲で複数パス圧延することを特徴とし、更に、
上記仕上圧延工程でのパス圧延の全てを０．５以上の形
状比により鋳片厚さ方向に圧下を加えることを特徴とす
るものである。

以下、本発明の内容について具体的に説明する。

垂直部を有する湾曲形連続鋳造設備で鋳片を製造する際
鋳片が完全凝固する領域は一般に水平部ロール帯である
。第１図は上記鋳造設備において、鋳片の完全凝固する
前後の領域でのロール間隔を示す。第１図（ａ）は鋳片
の完全凝固する前後の領域を示す。実線の１．２は各々
本発明による軽圧下を加えたときの同相線および液相線
である。

点線３，４は各々軽圧下を加えないときの固相線および
液相線である。第１図（ｂ）は鋳片の完全凝固する前後
のロール間隔の推移を示す。

本発明は液相終了点（Ａ１）前より固相終了点（Ｂ１）
後まで、圧下量０．５〜２．０　＋ｕ　／分の軽圧下を
加え、完全凝固領域前の溶鋼流動を完全に抑える。なお
、Ａｘ、Ｂｚは軽圧下を加えない場合で凝固収縮のみの
影響を考慮した軽圧下０．１〜０．２龍／分のときの液
相終了点、および固相終了点である。

上記の軽圧下条件で、圧下量が０．５　ｍ　／分未満で
あると、溶鋼流動を抑えることができず、中心偏析およ
びセンターポロシティが軽減されないので０．５　ｍｍ
　／分を下限とする。一方、圧下量が２．０ｍｍ１分を
越えた軽圧下を行うと、通常のロール径即ち３００〜５
００　麿＊φ程度の場合ロール剛性に対して圧下能力が
ないためにロール曲りが生じる。これにより鋳片幅方向
の溶鋼流動が生じ、中心偏析およびセンターポロシティ
が増加する。また、ロールの剛性を強くするためには分
割ロールで強度を増すことが望ましいが、か＼る場合で
も２．ＯｍｍＺ分を越えた軽圧下では特公昭５９−１６
８６２号公報で示すように内部割れが多発する。従って
、本発明による軽圧下の圧下量の上限を２．０ｍ／分と
する。

連続鋳造工程では上記のように鋳片の内部割れが発生し
易く、このため、完全凝固領域の前で大圧下量がとれな
いので鋳片品質としては、中心偏析は抑えられるが、セ
ンターポロシティの消却は完全にできない。本発明の如
く鋳片の特定箇所に軽圧下を加える場合は軽圧下を加え
ない場合に比較してセンターポロシティの相当直径（約
３〜４ｍｓφ）はは＼半減するが、それでも相当直径１
〜２龍φ程度のセンターポロシティが存在する。このよ
うなセンターポロシティは鋳片に圧延工程で大圧下を加
えないと、そのまま製品鋼板内部の欠陥として残り、具
体的にはＬＩＳＴ欠陥として不合格となる。

本発明はか＼る欠点を無くすため、仕上圧延工程で次の
ような圧延を行うものである。

先ず、上記のようにして鋳片（例：鋳片厚３００關程度
）を製造したのち、上記鋳片を直接、または加熱炉で加
熱してから粗圧延機に送り、こ＼で圧延を行う。この粗
圧延機による圧延は主に幅出し圧延をするためであり複
数パス圧延を行い、被圧延材の厚みは製品板厚（例：１
００〜１５０　ｍｍ）の１、５〜２倍程度（例：２００
〜２５０ｍｍ程度）とする。

その後、仕上げ圧延機で複数パス圧延で製品厚まで圧延
を行うわけであるが、本発明ではその際ロールの回転速
度を２００〜３５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲とする低速圧延
を行うのである。

即ち、上記圧延工程において、複数バス圧延を行うに従
い、センターポロシティが徐々に小さくなり、圧着する
までいたるのが最も望ましいことであるが、センターポ
ロシティが徐々に小さくなる際センターポロシティ回り
は圧延ロールからの荷重を受けて塑性変形を行う。この
塑性変形の進行は、圧延ロールの圧下能力に比例しまた
は圧延ロールの圧下能力が同じ場合、被圧延材とロール
との接触時間が大きいほど進行する。このように圧延ロ
ールの圧下能力を増強しないでセンターポロシティを効
率よ（小さくしながら圧着させるためには、被圧延材と
ロールとの接触時間を大きくする手法として低速圧延が
極めて有効である。

本発明はか＼る低速圧延を行ってセンターポロシティを
許容範囲内に圧着するものであるが、その圧延ロールの
回転速度を上記のように特定したのは次の理由による。

即ち、 ロールの回転速度が２００ｎ　／　ｓｅｃ未満であると
、被圧延材とロールとの接触時間が多くなり、これによ
り、一般的な圧延ロールではロール自身に熱負荷による
ヒートクラック・肌荒れが生じやすくなるのでロールの
回転速度の下限を２００　ａｍ　／　ｓｅｃとした。

また、仕上げ圧延機のロールの回転速度を３５０ｍｍ／
ｓｅｃ超にして圧延すると、形状比を多く（１ｍ３程度
）とっても製品にＵＳＴ欠陥が生じるので仕上げ圧延機
のロールの回転速度の上限を３５０ｎｍ／ｓｅｃとした
ものである。

このような低速圧延を行うためには、仕上げ圧延機のバ
ンクアップロール軸受は、一般的なモーボイル式油膜軸
受の場合、軸受の油膜形成が困難となって油膜焼付けが
生じるため、耐荷重性能のすぐれたころがり軸受が最も
よい。

次に、鋳片の内質状態を更に良好にするために上記の本
発明の方法に加えて、仕上圧延機により被圧延機に対し
て大圧下圧延を加えることが望ましい。

以下、大圧下圧延について説明する。

本発明では鋳造時軽圧下を加えた鋳片に、低速圧延の条
件のもとで大圧下を加えるのであるが、大圧下圧延の指
標として圧延形状比Ｍ４を制限する。

各パス毎の形状比Ｍ、は Ｍ　ｊ　＝　Ｒｄ　／　ｈｍ Ｍ、：圧延形状比 １ｄ　：ロール投影接触長さ（１１） ｈｍ：ロール間院内平均板厚（ｌ−） Ｒ：ロール径（１ｍ） ｈ、：板厚（ｊ＝０．１，２．・・・）（ｈｏ　　：圧
延面板厚） （ｈ、：圧延後ｊパス後の板厚） ｊ：圧延バス数 であって、この圧延形状比ＭＪの全てが０．５未満であ
ると仕上げ圧延工程ではセンターポロシティが板厚の減
少に比例して小さくはなるが圧延回数を多くしても圧着
にいたらない。この現象は鋼材中心部に引張応力が作用
し圧縮応力が全く作用しないため、圧延回数を多くして
もセンターポロシティの圧着に及ばない。このため圧延
形状比Ｍｊの下限を０．５とする。一方、圧延形状比の
上限は現状での連続鋳造法で製造可能な鋳片厚は３００
〜３５０　龍程度、極厚鋼板の製品厚１００〜２００ｍ
ｍを考慮すると３程度である。

連続鋳造法による鋳片で圧延前のセンターポロシティの
等価直径をｄ、、Ｋパス圧延後のセンターポロシティの
等価直径をｄｌとすると、ｄＫ／ｄ０は、 ｆ　（Ｍｊ）　：ボロシティ圧縮応力関数ｇ　（Ｖｊ　
）　；ポロシティ圧着速度影響係数ｊ；１．・・・・・
・ｋ である。ただしＭｊ＜０．５、Ｖｊ　≧０．５ｍ／ｓｅ
ｃのとき（２）式は ｄｌｌ／ｄ、、＃ｈｋ／ｈ０　　　　　　　（３）とな
る。第２図は圧延前後のセンターポロシティ形状を示す
図である。第２図（ａ）は圧延前のセンターポロシティ
を示し、等偏置径ｄ０、鋳片厚ｈ０である。第２図（ｂ
）はにバス圧延後のセンターポロシティを示し等偏置径
ｄｋでδは、であって、低速圧延および大圧下圧延によ
って、ロールと被圧延材との接触する長さ、接触する時
間を大きくとったために生じる材質の塑性変形による圧
着進行度合を示すものである。

通常、圧延速度が０．５ｍ／ｓｅｃ以上ではδ＝０とな
り、（３）式に示すように圧延前後のセンターポロシテ
ィの等測置径比ｄｋ／ｄ０は圧延前後の被圧延材の厚み
比り、／ｈ、に等しいため、理論的にはセンターポロシ
ティの圧着による消失はできない。センターポロシティ
の圧着効果について（４）式の内容を説明する。

第３図は圧延形状比Ｍｊ　とポロシティ圧縮応力関数ｆ
（Ｍｊ）との関係を示す図であるが、両者は以下の式（
５）により関係づけられる。

ｆ　（Ｍｊ）＝　ａＭｊ２＋　ｂＭｊ＋　ｃ　　　　　
（５）以上の式より、ポロシティ圧縮応力関数ｆ　（Ｍ
ｊ）は圧延形状比Ｍｊの増加関数であり、１パスの圧下
が小さく、Ｍｊ　＜　０．４　ａ域では圧延形状比によ
るポロシティ圧縮効果は非常に小さく、 ｆ　（Ｍｊ）　＝　０ となる。

第４図は圧延速度Ｖｊ　とポロシティ圧着速度影響係数
ｇｍ）との関係を示す図であるが、両者は式（６）によ
り関係づけられる。

ｇ（Ｖｊ）＝　　　　　＋ｅ　　　　　　　　（６）Ｍ
ｊ ポロシティ厚みは歪速度の減少に伴い縮少し、また、圧
着時間の増加に伴いポロシティ内面の接合が促進する。

即ち、ポロシティ圧着速度影響係数ｇ（Ｖｊ）は圧延速
度Ｖｊ　の減少関数として表わされる。また、この低速
効果ｇ（Ｖｊ）は、大圧下効果ｆ　（Ｍ・）との相乗効
果としてポロシティ圧着を促進し、圧延形状比の小さい
領域では、低速効果は小さい。

第８図は形状比０．５の場合の圧延速度と残存ポロシテ
ィ厚さ比ｄ、／ｄ０の関係を示す。圧延速度０．３５ｍ
　／ｓｅｃ以下ではほぼ残存ポロシティ厚さｄｋは０と
なる。

なお、本発明のように低速仕上圧延を行う場合、通常仕
上圧延を行う従来例に比し、■パス当りの圧延形状比を
大きく取ることが出来るので、鋳造時好圧下、低速圧延
効果と相まって、優れた内部性状の厚鋼板を得る事が出
来る。

第５図（一般圧延：仕上圧延温度９００℃）、第６図（
制御圧延：仕上圧延温度７５０℃）は圧延各パス間の板
厚と圧延形状比との関係を示すもので、従来圧延（圧延
速度２０００ｍｍ／ｓｅｃ　）に対して、低速圧延（圧
延速度３００＋ｍ／ｓｅｃ　）の場合、約０．１増の圧
延形状比を得ることが出来る事を示す。

一般圧延ではスラブ厚３００鰭において、製品厚最大２
００ｍｍの製造が可能である。第５図の圧延条件は次の
通りである。

制御圧延は海洋構造材料のように低温靭性を要求される
鋼板の製造において用いられ、圧延温度が低く大圧下圧
延に不利であるが、低速大圧下圧延によって製品厚１０
０ｍ５の内部性状の優れた鋼板を製造することが可能で
ある。第６図の圧延条件は次の通りである。

〔実施例〕

スラブ厚３００１ｆｉの鋳片を連続鋳造設備で引抜く工
程において、鋳片の液相線クレータ−先端と固相線クレ
ータ−先端との間を下記表に示す圧下里で軽圧下を連続
的に施し、次に）■圧延において、輻出し圧延を行い、
幅出し後、７５０℃の温度で下記表に示す圧延速度で仕
上圧延を行った。成品サイズは１００畷ｍ　Ｘ２５００
ｍ５であった。

各資料の内部性状を第１図に示した。この図は本発明の
方法の連続鋳造時の軽圧下と仕上圧延時の低速圧延の組
合せによる相乗効果が、鋼板内のＵＳＴ欠陥の低減に如
何に有効であるかを極めて明確に示している。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明は連続鋳造時の軽圧下と仕上圧
延時の低速圧延の組合せにより、鋼板内のＵＳＴ欠陥を
極めて効果的に低減せしめるものであるから、極厚鋼板
例えば８０ｍ−以上の鋼板でも連続鋳造鋳片より容易に
製造することができるので、その工業的価値は極めて高
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鋳片の完全３疑固領域前後の状態
図（ａ）とロール間隔を示す図（ｂ）、第２図は圧延前
後のセンターポロシティを示す図で（ａ）は圧延前（ｂ
）は圧延後のものを示し、第３図は圧延形状比（Ｍｊ）
とポロシティ圧縮応力関数ｆ（Ｍｊ）との関係を示す図
、 第４図は圧延速度（Ｖｊ）とポロシティ圧着速度影響係
数ｇ（Ｖｊ）との関係を示す図、 第５図は一般圧延（仕上げ圧延温度９００℃）の場合の
各パス間の板厚と圧延形状比との関係を示す図、 第６図は制御圧延（仕上げ圧延温度７５０℃）の場合の
各パス間の板厚と圧延形状比との関係を示す図、 第７図は本発明と従来法との効果を示すＵＳＴ欠陥個数
のヒストグラムであり、 第８図は圧延速度と残存ポロシティ厚比との関係を示す
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造設備により鋳片を製造し、その後、該鋳
   片を粗圧延工程で幅出し圧延を行い、さらに仕上げ圧延
   工程で製品厚みまで圧延する極厚鋼板の製造方法におい
   て、 上記連続鋳造設備の定常引抜工程では鋳片の液相線クレ
   ーター先端と固相線クレーター先端との間を圧下量０．
   ５〜２．０ｍｍ／分の範囲で連続的に圧下し、 上記仕上げ圧延工程では圧延速度を２００〜３５０ｍｍ
   ／ｓｅｃの範囲で複数パス圧延することを特徴とする内
   部性状の優れた極厚鋼板の製造方法。
2. （２）連続鋳造設備により鋳片を製造し、その後、該鋳
   片を粗圧延工程で幅出し圧延を行い、さらに仕上げ圧延
   工程で製品厚みまで圧延する極厚鋼板の製造方法におい
   て、 上記連続鋳造設備の定常引抜工程では鋳片の液相線クレ
   ーター先端と固相線クレーター先端との間を圧下量０．
   ５〜２．０ｍｍ／分の範囲で連続的に圧下し、 上記仕上げ圧延工程では圧延速度を２００〜３５０ｍｍ
   ／ｓｅｃの範囲で複数パス圧延すると共に、パス圧延の
   全てを下記式に基づく圧延形状比０．５以上により鋳片
   厚さ方向に圧下を加えることを特徴とする内部性状の優
   れた極限鋼板の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、Ｍ＿ｊ：圧延形状比 ｌｄ：ロール投影接触長さ（ｍｍ） ｈｍ：ロール間隙内平均板厚（ｍｍ） Ｒ：ロール径（ｍｍ） ｈ＿ｊ：板厚（ｊ＝０、１、２、・・・） （ｈ＿０：圧延前板厚） （ｈ＿ｊ：圧延後ｊパス後の板厚） ｊ：圧延パス数