JPH057107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、溶鋼を連続鋳造して鋳片を得るに
際し、内部割れ、表面横割れ、コーナ割れのない
鋳片を得るための彎曲型連続鋳造法に関し、特に
鋳片の冷却条件に関する。

（従来技術） 近年、溶鋼金属を連続鋳造して鋳片を得る連続
鋳造技術が発達し、鉄鋼業にあつても溶鋼を鋳型
に注入して鋼塊を得、これを分塊圧延して鋳片を
得るプロセスに代つて、溶鋼を連続鋳造して直接
鋳片（鋼片）を得る連続鋳造プロセスが採用さ
れ、この連続鋳造プロセスによつて鋼片を製造す
る比率が著しく増大してきている。

連続鋳造プロセスは、従来の造塊−分塊圧延プ
ロセスに比し、歩留が高い、エネルギー消費量が
少ないといつた点ですぐれている。

この連続鋳造プロセスによつて得られる鋳片
は、多量の顕熱を保有しており、この顕熱を消失
してしまうことなく、高温鋳片の状態で圧延工程
に供給すれば、常温の鋳片を加熱して圧延するプ
ロセスに比し、エネルギー、コストの面で有利で
ある。

連続鋳造によつて得られた鋳片を高温のまま、
直接圧延工程に供給することを可能ならしめるた
めには、鋳片表面に割れ疵等のない、換言すれば
表面疵除去等の手入れを要しない、品質のすぐれ
た鋳片が得られなければならない。品質のすぐれ
た鋳片とは、中心偏析、内部割れ、表面疵、介在
物のない鋳片をいうのであるが、就中表面横割
れ、コーナ割れ等、鋳片を常温まで降温させた
後、疵を検出し、これを除去するために、手入れ
を要する原因となる表面欠陥のないものでなけれ
ばならない。

上に述べた点も含め、鋼の連続鋳造プロセスに
おける現今の技術的課題は、以下の如くである。

(1)高速鋳造によつて、高生産性を可能ならしめ
ること。(2)連続鋳造された鋳片を直接、圧延工程
で圧延するプロセス、或は連続鋳造された鋳片
を、高温のまま圧延のための加熱炉に装入する、
所謂ホツトチヤージプロセスを可能ならしめ、圧
延のための加熱エネルギを減少或は省略するこ
と。(3)連続鋳造鋳片の直接圧延プロセス、或はホ
ツトチヤージプロセスを可能ならしめる高品質の
鋳片を製造すること。(4)設備コストが低く、メイ
ンテナンスのし易い連続鋳造機であること。(5)安
定した操業ができるプロセスであること。

これらの技術的課題を解決するため、従来彎曲
型連続鋳造機による未凝固部分を有する鋳片を
矯正する。鋳型から引抜かれてくる鋳片を緩冷
却し、未凝固部分を有する状態で、鋳片を真直に
矯正し（彎曲したものを曲げ戻す）、然る後復熱
させる。といつた操業形態が採られていた。

かかる従来技術においては、以下の如き問題が
あつた。

(1)750〜900℃に存在する鋼の脆化域を回避し
て、鋳片を矯正することにより、表面割れ等の疵
の発生を防止し、以て鋳片の疵手入を不要にし、
高温鋳片の製造を可能ならしめるけれども、バル
ジングが発生し易く、これによつて、内部割れの
発生、中心偏析の悪化を招く。

(2)このため現行操業にあつては、連続鋳造用パ
ウダを改善し、鋳造速度、鋳片冷却強度を、鋳片
の表面疵手入れが不要であり、かつ内部割れ、中
心偏析の許容限界以下となる範囲内で操業してい
る。従つて生産性が低下する。

一方、緩冷却未凝固操業を、より安定化し、高
品質鋳片を得るに問題となるバルジングを抑制す
べく、(1)鋳片を支持案内するロールの鋳片進行方
向における間隔を小さくする（ロールピツチの細
密化）。(2)連続鋳造機高を低く（ローヘツド化）
して、溶鋼静圧を低くし、バルジングの増大を抑
えることが実施されつつある。

しかしながら、かかる技術的手段を以てして
も、先に述べた(1)〜(5)項の鋼の連続鋳造プロセス
における現今の技術的課題は、十分には解決され
得ない。

即ち、鋳片を支持案内するロールの鋳片進行方
向における間隔を小さくする、所謂ロールピツチ
の細密化は、ロールピツチを300mmまで短縮する
のが限界であり、鋳片に生起するバルジングの大
きさを、鋳片に内部割れを発生せしめないレベル
にまで低下せしめるには到らない。一方、ロール
ピツチの細密化は、設備コストを高める難点もあ
る。

また、連続鋳造機高を低くする、所謂ローヘツ
ド化は、鋳片の進行軌跡の彎曲曲率が大となり、
鋳片を彎曲状態から真直にする、曲げ矯正におけ
る矯正歪が大きくなり、内部割れを招くという問
題がある。この彎曲した鋳片を、真直に曲げ戻す
矯正過程において、発生する内部割れを防止する
ために、現在下記(1)式に示す、総合歪ε_Tが、0.40
％以下となるように、鋳片温度に対応するロール
ピツチｌ、曲率半径Ｒを決定し、これに基づいた
連続鋳造機の設計が行なわれている。

即ち ε_T＝ε_u＋ε_b＋ε_n ……(1) ここで ε_T：総合歪 ε_u：矯正歪 ε_b：バルジング歪 ε_n：ミスアライメント歪、通常、定数とし、ε_n
＝0.05％として計算される。

ε_u＝（Ｄ／２−Ｓ）（１／R_i−１／R_i+1）×100……
(2) Ｄ：鋳片の厚さ Ｓ：鋳片の凝固殻厚さ R_i：ｉ＋ｉ番目の矯正点における曲率半径 R_i+1i：１番目の矯正点における曲率半径 ε_b＝1600δ_B・Ｓ／l² ……(3) ｌ：ロールピツチ δ_B：バルジング量 a_e＝1.45×10³exp（−74000／1.986.T_M） α_p：形状係数 Ｐ：溶鋼静圧 Ｖ：鋳造速度〔ｍ／min〕 T_M＝T_S＋1490／２＋273 T_S：鋳片の表面温度 ε_n＝C_n・δ・Ｓ／l² ……(4) C_n：ミスアライメント係数 δ：ミスアライメント量 上に述べた総合歪ε_Tを、種々の曲率半径Ｒに対
して、鋳片厚さ：250mm、鋳造速度：Ｖ＝1.5m／
min、緩冷却操業（凝固係数：Ｋ＝25m／√）
の下で操業した場合について示すと、第４図の如
くである。

このときの条件は、次の通りである。(1)鋳片の
軌道は、多点矯正プロフイルとする。(2)多点矯正
における歪配分は、表面歪を均等に分散するよう
に、曲率半径を決定する。(3)連続矯正プロフイル
で代表する。(4)ロールピツチは、分割ロールで基
本とした稠密配置とする。

かかる技術思想に基づいて、設計された初期曲
率半径Ｒ＝10.5mおよびＲ＝3mの連続鋳造機を
用いて、前述の操業条件、鋳片厚さ：250mm、鋳
造速度：1.5m／min、凝固係数Ｋ＝25m／√
で、溶鋼の連続鋳造を行なつた処、次のような結
果であつた。(1)Ｃ0.12％の低炭素鋼の場合に
は、内外面割れは全く発生しない。(2)Ｃ0.13％
の中炭素鋼の場合には、内部割れが多発する。

Ｒ＝10.5mの連続鋳造機にあつては、圧縮鋳造
（CPC操業と呼ばれる）等により、Ｃ0.13％の
中炭素鋼の鋳造にあつても、内部割れを生起せし
めないように配慮されている。

しかしながら、初期曲率半径Ｒが3mといつた
ローヘツド連続鋳造機にあつては、彎曲した鋳片
の曲率を減少させるためのロールを配置した矯正
帯の長さが短かくて、彎曲鋳片を真直に曲げ戻す
ときに、彎曲鋳片の内面側に作用する張力によつ
て、生起する割れを抑止するに必要なだけの圧縮
力を発生するに足る駆動力発生帯が充分とれな
い。加えて、圧縮力を発生させるに必要な溶鋼静
圧が低いため、充分な矯正歪緩和をもたらし得な
い。

ローヘツド連続鋳造機にあつては、かかる理由
によつて、Ｃ0.13％の中炭素鋼の連続鋳造に際
して、内部割れを発生し、高速鋳造が不可能とな
つている。

一方、鋳片の冷却法を工夫することによつて、
鋳片の矯正歪を緩和することが知られている。即
ち、特開昭50−25434号、特開昭50−102526号、
特開昭50−102527号、特開昭52−52126号および
特開昭55−5115号の各公開公報には、彎曲鋳片を
真直に曲げ戻す曲げ矯正時に、鋳片上面（彎曲内
側）即ち引張り応力を生じる側の凝固殻の温度
を、鋳片下面（彎曲外側）即ち圧縮応力を生じる
側の凝固殻温度よりも低くすることにより、上面
側凝固殻の強度を増大させて、曲げ戻し矯正に伴
なう上面側凝固殻の引張歪量を小さくして、曲げ
戻し矯正に起因する内部割れを防ぐようにするこ
とが、開示されている。

このような、鋳片の冷却方法を採ることによ
り、 (1) 彎曲鋳片の上面（内側）を下面（外側）より
相対的に強冷し、矯正時における鋳片の力学的中
立軸を、鋳片断面の幾何学的中心軸よりも、彎曲
鋳片上面側（内側）へ移動させることとなり、こ
れによつて鋳片の内部割れが防止できる。

(2)鋳片の適正温度範囲は、鋳片の上面（内
側）：700〜900℃、鋳片の下面（外側）：1000℃を
超えない温度である。と開示されている。

上に述べた如く、鋳片の内部割れを防止しか
つ、5m以下といつた低溶鋼静圧（低機高）下で
の連続鋳造を可能ならしめるためには、総合歪ε_T
を鋳片長手方向に均一に分布させることが必要で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、5m以下の低機高の連続鋳造装置
による溶鋼の連続鋳造において、鋳片の凝固界面
における実質歪を、矯正帯全域に亘つて、均一に
賦存せしめることによつて、鋳片内部に割れを発
生せしめることなしに、溶鋼を連続鋳造する方法
を得ることを目的としてなされた。

（問題点を解決するための手段及び作用） この発明の特徴とするところは、機高5m以下
の多点矯正彎曲型連続鋳造装置による未凝固相を
有する彎曲鋳片を、真直に矯正する過程を有する
溶鋼の連続鋳造方法において、矯正帯における鋳
片凝固界面での歪配分を ε前段ε後段３・ε前段 ただし矯正点数Ｎが偶数のとき（Ｎ＝2n） ε 前段＝１／ｎ _o 〓ⁱ⁼¹ ε_i ε 後段＝１／ｎ _2o 〓ⁱ⁼ⁿ⁺¹ ε_i 矯正点数Ｎが奇数のとき（Ｎ＝2n＋１） ε 前段＝１／ｎ _o 〓ⁱ⁼¹ ε_i ε 後段＝１／ｎ _2o+1 〓ⁱ⁼ⁿ⁺² ε_i なお、あるロールでの矯正歪が、最大矯正歪の
１／10倍以下である場合は、そのロールは矯正点
とは見なさず、Ｎのなかに数えない。

ε_ui＝（Ｄ／２−Ｓ）（１／Ｒ_i−１／R_i）×100 ここで、ε_ui：ｉ番目の矯正点における矯正歪 Ｄ：鋳片の厚さ〔mm〕 Ｓ：ｉ番目の矯正点における凝固殻厚
さ〔mm〕 Ｒ _i ：ｉ番目の矯正点の直前区間の設
計曲率半径 Ｒ_i：ｉ番目の矯正点の直後区間の設
計曲率半径 として彎曲鋳片の矯正を遂行する低機高彎曲型連
続鋳造プロセスにおける鋳片の多点矯正方法であ
る。

ここで、前段、後段の意味について説明する
と、矯正前段とは、矯正点のうちの前半部分を指
す。即ち、矯正点数が偶数（2n）のときは、１
〜ｎ番の矯正点が前段、（ｎ＋１）〜（2n）番が
後段である。

また、矯正点数が奇数（2n＋１）のときは、
中央点（ｎ＋１）番の矯正点を除いて、１〜ｎ番
の矯正点が前段、（ｎ＋２）〜（2n＋１）番が後
段である。

以下に、この発明を詳細に説明する。

発明者等の知見によれば、総合歪ε_T＝ε_u＋ε_b＋
ε_n（ε_u：矯正歪、ε_b：バルジング歪、ε_n：ミスア
ライメント歪）を構成するそれぞれの歪のうち、
バルジング歪ε_bとミスアライメント歪ε_nは、ハー
ドウエアに依存するものであり、従つて、連続鋳
造の操業に際しては一定値として取扱い得る。

矯正歪ε_uは、幾何学歪ε_ui ε_ui＝（Ｄ／２−Ｓ）（１／R_i−１／R_i）×100 （ε_ui：ｉ番目の矯正点における矯正歪（幾何学
歪） Ｄ：鋳片の厚さ〔mm〕 Ｓ：ｉ番目の矯正点における凝固殻厚さ
（シエル厚）〔mm〕 Ｒ _i ：ｉ番目の矯正点の直前区間の設計曲
率半径 Ｒ_i：ｉ番目の矯正点の直後区間の設計曲
率半径） が鋳片長手方向に均一に分布するように、矯正帯
域におけるロールのセツテイングを行なつても、
鋳片長手方向に均一に分布しない。

これは、鋳片の凝固殻が、ロールに巻き付くこ
とによる歪の異常な挙動に起因している。この模
様を第１図および第２図に示す。

第１図に、１点鎖線で示す鋳片の軌跡が、純粋
曲げ変形時の鋳片の軌跡であり、実線で示すプロ
フイルが、現実の鋳片の状態を示している。この
図から明らかなように、その内部に液相（未凝固
相）を有する状態の鋳片を、ロールで拘束、支持
案内するときは、鋳片はロール間において直線状
に移動し、ロールに接して凝固殻が折れ曲るよう
に巻き付く。図においてａは、正常なストランド
通路、ｂは巻き付き時のストランド通路である。

その結果、鋳片の矯正歪ε_uは、第２図（凝固界
面歪分布）に示すように、ロールの位置或はその
近傍で異常に大きな値となる。これが、鋳片の内
部割れを生起せしめる因子となる。図中εu＃ 12、
εu＃ 21は、それぞれｉ＝12，21即ち12番目、21
番目のロールにおける矯正歪を示す。

鋳片の凝固界面における実際の歪εui〜と、幾何
学歪ε_uiの比率を、歪集中係数αと定義する。即
ちα＝εui〜／ε_uiである。

αは、鋳片の凝固殻厚さ、ロールピツチ、鋳片
表面温度等によつて変化する。

発明者等は、多くの実験結果からαと各種パラ
メータとの間に第３図ａ〜ｅに示す関係があるこ
とを解明した。その結果、鋳片の矯正歪ε_uは、総
合的には第３図ｂに示すように、鋳片長手方向に
分布することが明らかとなつた。

即ち、第３図ｂから明らかな如く、鋳片表面温
度が700℃のとき、矯正帯域の最終段（＃ 23ロー
ル）における鋳片の矯正歪の集中係数αは、矯正
帯域初段（＃ 11ロール）におけるそれの2/5の水
準になつている。鋳片表面温度が、800℃のとき
は、やや趣が異なつていて、最終段のαは初段の
αの5/9程度になる。

第３図ａは＃ 11ロール位置におけるシエル厚
（鋳造速度）特性、ｂはロール位置特性、ｃはロ
ールピツチ特性、ｄは＃ 11ロール位置における鋳
片表面温度特性、ｅは＃ ロール位置におけるシエ
ル曲率半径特性である。

発明者等は、この知見に基づいて、鋳片の凝固
界面における実際の歪を、一様に分布させ、内部
割れのない高品質の高温鋳片を得る鋳造プロセス
を完成した。

それは、鋳片が通過するロール配置プロフイ
ル、即ち鋳片の幾何学歪の配分を ε 前段ε 後段３×ε 前段 とすることによつて、鋳片の凝固界面における実
際の矯正歪を、鋳片長手方向に一様に分布させる
ことを可能ならしめた。

（実施例） 第１円弧の曲率半径3mR、機高3.2〜3.3mの彎
曲型連続鋳造機で、断面サイズ250mm厚×1000mm
幅の鋳片を鋳造した。

鋳造諸元（両プロフイル共通） (1) 鋼種：中炭・アルミ・シリコン・キルド鋼 (2) 鋳造速度：1.7m／min (3) 注水比：0.8／Kg 鋳造プロフイル (1) 本発明プロフイル Ａ 矯正点数：15点 ε 後段（後段平均矯正歪）＝1.2ε 前段（前段平均矯正歪） Ｂ 矯正点数：15点 ε 後段＝1.5ε 前段 Ｃ 矯正点数：15点 ε 後段＝2.0ε 前段 Ｄ 矯正点数：15点 ε 後段＝2.8ε 前段 (2) 比較プロフイル Ｅ 矯正点数：15点 ε 後段＝0.9ε 前段 Ｆ 矯正点数：15点 ε 後段＝3.2ε 前段 鋳造の結果、内部割れに関して下記の成績を得
た。

本発明プロフイル： Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内部割れ頻度 ０ケ／ｍ 比較プロフイル： Ｅ内部割れ頻度 12ケ／ｍ Ｆ内部割れ頻度 ８ケ／ｍ （発明の効果） この発明は、以上述べたように構成し、かつ作
用せしめるようにしたから、矯正歪の集中に起因
する内部割れを、鋳片に生起せしめることなく、
高品質の高温鋳片を、高生産性下に圧延ラインに
供給することができるので、圧延のための加熱エ
ネルギを軽減或は省略できる等、大きな効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳片凝固殻のロールへの巻き付き現
象を示す模式図、第２図は、鋳片凝固殻のロール
への巻き付きに起因する矯正歪の異常現象を示す
図表、第３図ａ〜ｅは、歪集中係数αと、諸種の
パラメータとの関係を示す図表、第４図は、総合
歪ε_Tと初期曲率半径との関係を示す図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機高5m以下の多点矯正彎曲型連続鋳造装置
   による未凝固相を有する彎曲鋳片を、真直に矯正
   する過程を有する溶鋼の連続鋳造方法において、
   矯正帯における鋳片凝固界面での歪配分を ε前段ε後段３・ε前段 ただし矯正点数Ｎが偶数のとき（Ｎ＝2n） ε 前段＝１／ｎ _o 〓ⁱ⁼¹ ε_i ε 後段＝１／ｎ _2o 〓ⁱ⁼ⁿ⁺¹ ε_i 矯正点数Ｎが奇数のとき（Ｎ＝2n＋１） ε 前段＝１／ｎ _o 〓ⁱ⁼¹ ε_i ε 後段＝１／ｎ _2o+1 〓ⁱ⁼ⁿ⁺² ε_i なお、あるロールでの矯正歪が最大矯正歪の
   １／10倍以下である場合は、そのロールは矯正点
   とは見なさず、Ｎのなかにかぞえない。 ε_ui＝（Ｄ／２−Ｓ）（１／R_i−１／R_i）×100 ここで、ε_ui：ｉ番目の矯正点における矯正歪 Ｄ：鋳片の厚さ〔mm〕 Ｓ：ｉ番目の矯正点における凝固殻厚さ
   〔mm〕 Ｒ _i ：ｉ番目の矯正点の直前区間の設
   計曲率半径 Ｒ_i：ｉ番目の矯正点の直後区間の設
   計曲率半径 として彎曲鋳片の矯正を遂行することを特徴とす
   る鋳片の多点矯正方法。