JPH09276993A - 回転連続鋳造の凝固末期軽圧下方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転連鋳工程で鋳片に凝固末期軽圧下を適用
するために回転しながら引抜かれる鋳片の回転を拘束せ
ずに連続的に圧下する軽圧下方法を提供する。 【解決手段】 鋳片を回転させながら連続的に引き抜く
溶融金属の回転連続鋳造方法における連続鋳造工程の二
次冷却帯７に続く引抜工程において１段若しくは複数段
の圧下装置９により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連続的に圧下する。また、圧
下方法として圧下装置が複数の傾斜ロールからなる傾斜
圧延により行う。更に、圧下装置１段当たりの断面減少
率が１．５％以下で定常引抜過程を連続的に圧下する。
また、鋳片中心部か固相率０．１〜０．３となる時点か
ら流動限界固相率となる時点までの領域で鋳片を連続的
に圧下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転連続鋳造鋳片の
中心部にみられる不純物元素、即ち鋼鋳片の場合には硫
黄、燐、マンガン等の偏析を防止し均質な金属を得るた
めの凝固末期軽圧下方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鋼工程では溶融金属を鋳型内で連続的
に冷却固化させて鋳片を製造する連続鋳造工程が、生産
性と品質の安定の面から殆どの製鋼工場で採用されてい
る。鋳片の品質としては表面性状の良好なものおよび内
部欠陥がないものが望まれている。

【０００３】表面性状を良好にするための対策として、
回転連続鋳造方法がAndre L. Gueussier,et.al.:「Spec
ific aspects of rotary continuous casting 」, Iron
andSteel Engineer, January(1982), p.53 に開示され
ている。この方法で得られた鋳片断面内の炭素の分布が
図８のように示されており、これによると最終凝固位置
に相当する断面中心部に正偏析部があることが判る。こ
のような鋼の中心偏析部には硫黄、マンガンなどの不純
物が濃化・偏析して、製品の使用過程や線材の線引き工
程で中心偏析部が割れる事故が発生しやすいため、中心
偏析の低減が切望されている。

【０００４】図７は固定モールドの連続鋳造で製造した
矩形鋳片の厚さ方向の炭素および硫黄の濃度分布を示す
図である。矩形断面の鋳片の場合でも回転連続鋳造で製
造した丸断面鋳片と同様に、中心部に炭素や硫黄の正偏
析帯を有することが判る。矩形断面鋳片の中心偏析の低
減対策として、特公昭５９−１６８２には溶融金属の連
続鋳造工程における二次冷却帯に続く引抜工程におい
て、１対若しくは複数対の圧下ロールにより鋳片の液相
線クレーター先端と固相線クレーター先端との間を定常
引抜過程で１対のロール当たり圧下率が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
鋳造方法が開示されている。

【０００５】図６はその実施例を示す連続鋳造装置の説
明図で、固定モールド２５から引き出された鋳片１５を
ピンチロール２６を介して圧下装置２７を兼ねた引抜き
部で引抜き、湾曲型によって鋳造するに当たり、前記圧
下装置２７を兼ねた引抜き部のロール群として油圧等に
より鋳片１５に圧下を加え、且つ必要な動力を電気モー
ターの如きによって与え駆動せしめるようにして操業す
る。図５は鋳片１５のクレーター先端のモデル図であ
り、液相線クレーター先端２１と固相線クレーター先端
２２の間の範囲の鋳片１５を、引抜きロールの圧下装置
２７によって、各１本のロール当たり０．５〜４ｍｍの
圧下を定常引抜過程において連続的に加え操業した結
果、その何れの場合にも中心偏析ないしセンターポロシ
ティの発生を認めることができなかったとしている。

【０００６】また、特公平３−８８６３には図６に示す
ほぼ同様の設備を用いて、圧下のパススケジュールを若
干変更した以下の連続鋳造方法が開示されている。鋳
片を連続的に引き抜く溶融金属の連続鋳造方法におい
て、鋳片厚み中心部が固相率０．１ないし０．３となる
時点から流動限界固相率となる時点までの領域で、ロー
ル熱反り量が０．５ｍｍ未満のロールを用いて０．５ｍ
ｍ／分ないし２．５ｍｍ／分の割合で鋳片を連続的に圧
下することを特徴とする連続鋳造方法。および、鋳片
を連続的に引き抜く溶融金属の連続鋳造方法において、
鋳片厚み中心部が固相率０．１ないし０．３となる時点
から流動限界固相率となる時点までの領域で、ロール熱
反り量が０．５ｍｍ未満で、かつロール摩耗量が０．５
ｍｍ未満のロールを用いて０．５ｍｍ／分ないし２．５
ｍｍ／分の割合で鋳片を連続的に圧下することを特徴と
する連続鋳造方法である。この例ではロールの熱変形や
摩耗などの外乱を考慮して第５図に示す圧下領域および
圧下速度を規定している。

【０００７】以上の先行特許の例からも判るように、連
続鋳造において鋳片に適当な条件で凝固末期軽圧下を行
うことにより、中心偏析帯の発生を防止することが可能
である。

【０００８】この凝固末期軽圧下方法を、前記の回転連
続鋳造による鋳片に適用すれば、表面性状が良好でかつ
内部欠陥の少ない理想的な鋳片を製造できることにな
る。しかし、回転連続鋳造工程の鋳片は１００ｒｐｍ程
度の速度で回転しているので、図６に示す従来技術の圧
下方法では圧下ロールが鋳片の回転を拘束して鋳造がで
きないという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上に示すように、従
来、表面性状が良好で中心偏析の少ない鋳片を製造する
ために、回転連続鋳造工程で回転中の鋳片に凝固末期軽
圧下を行う適当な方法が無く、中心偏析の少ない鋳片を
製造することが困難であった。回転連鋳工程で鋳片に凝
固末期軽圧下を適用するためには、回転しながら引抜か
れる鋳片の回転を拘束せずに連続的に圧下を行う軽圧下
方法の開発が緊急の課題であった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋳片を回転
させながら連続的に引抜く溶融金属の回転連続鋳造にお
ける連続鋳造工程の二次冷却帯に続く引抜工程におい
て、１段若しくは複数段の圧下装置により鋳片の液相線
クレーター先端と固相線クレーター先端との間を連続的
に圧下することを特徴とする回転連続鋳造の凝固末期軽
圧下方法である。

【００１１】請求項２の発明では、圧下方法としては圧
下装置が複数の傾斜ロールからなる傾斜圧延であること
を特徴とする請求項１に記載の回転連続鋳造の凝固末期
軽圧下方法である。

【００１２】請求項３の発明では、圧下装置１段当たり
断面積減少率が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請求項１または請求項２の手
段における回転連続鋳造の凝固末期軽圧下方法である。

【００１３】請求項４の発明では、鋳片中心部が固相率
０．１〜０．３となる時点から流動限界固相率となる時
点までの領域で鋳片を連続的に圧下することを特徴とす
る請求項１ないし請求項３の手段のいずれかにおける回
転連続鋳造の凝固末期軽圧下方法である。

【００１４】以下に本発明の作用を詳述する。鋳片を回
転させながら連続的に引抜く溶融金属の回転連続鋳造に
おいて凝固末期軽圧下方法の適用例は皆無であり、発明
者は回転連続鋳造方法に固有な特性を考慮して、軽圧下
方法の適用を様々な角度から検討した。その結果、発明
者らは、図１に示すように、連続鋳造装置の二次冷却帯
と鋳片の回転駆動装置を有するエキストラクターユニッ
トの間に１段若しくは複数段の圧下装置を配置すること
を知見した。即ち、回転モールド４から引抜かれた鋳片
１５は、エキストラクターユニットで回転力および引抜
き力を与えられ回転しながら鋳片一次冷却帯５および二
次冷却帯７を通過して冷却され凝固した後に切断装置１
３で切断されてビレット又はブルームとなる。二次冷却
帯を通過後に鋳片は図５に示すように中心部が凝固する
ので、その際に液相線クレーター先端２１と固相線クレ
ーター２２の間の範囲の鋳片１５を、圧下装置９によっ
て所定量連続的に圧下する。その後、中心部まで凝固し
て十分な強度を確保した鋳片１５をエキストラクターユ
ニットで回転駆動力を付与しながら所定速度で送り、そ
の直後に完全凝固した鋳片１５を切断装置１３で所定長
さに切断してビレット又はブルームとする。

【００１５】また、望ましくは、圧下装置として、図２
に示すように傾斜角可変の複数の傾斜ロール式の圧下ロ
ール２３と、必要であればガイドシュー２４から構成さ
れるものとする。圧下ロールとして傾斜ロールを用いる
のは、鋳片を圧下した際に、鋳片の回転および送りに追
従して連続的に鋳片を圧下できるためである。ロールの
傾斜角を可変にしたのは、圧下率によって傾斜角を最適
値に調節し回転と送りのマッチングを図るためである。
また、ガイドシューは図３に示すように、鋳片の圧下に
よる断面の変形形状が円から多角形になるのを防止し
て、圧下による有害な割れを防止するために用いるもの
であり、圧下条件によって割れ発生の心配の無い場合は
省略しても良い。

【００１６】更に望ましくは、圧下装置１段当たりの断
面減少率が１．５％以下で定常引抜過程を連続的に圧下
する。これは、圧下による凝固シェルのひずみが限界割
れひずみを越えて、鋳片に内部割れが発生しないためで
ある。

【００１７】また望ましくは、鋳片中心部が固相率０．
１ないし０．３となる時点から流動限界固相率ととなる
時点までの領域で鋳片を連続的に圧下する。これは、有
限段数の圧下装置を有効に利用するために、効果の大き
い圧下範囲を選択的に圧下するためである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に発明の実施形態を示す。即
ち、レードル１内の溶鋼１４は、タンディシュ２、ノズ
ル３を経て、回転モールド４に鋳込まれ、遠心力のため
に回転モールド４に押しつけられることおよび菜種油潤
滑のため表面欠陥の少ない凝固シェルを持つ鋳片１５が
形成される。そして鋳片は一次冷却帯５および二次冷却
帯７により冷却されシェル厚さを増して、凝固完了直前
に一段または複数段の圧下装置９により、図５に示す液
相線クレーター先端および固相性クレーター先端の間を
圧下される。その際に図３に示すように鋳片の断面が圧
延機の入り側の鋳片の断面プロフィール１９の破線から
圧延機出側の鋳片の断面プロフィール２０の実線のよう
に変形し、鋳片の未凝固部１７の断面積が減少するた
め、凝固最終位置である鋳片の中心の凝固収縮を補償し
て中心偏析を防止する。尚、同図で１６は鋳片の凝固部
を示す。凝固した鋳片は切断装置１３により所定寸法の
ビレット又はブルームに切断される。尚、鋳片の回転お
よび送りはエキストラクターユニット１１または圧下装
置９によって駆動力を与えられる。

【００１９】単位段の圧下装置は図２のような圧下ロー
ル２３すなわち傾斜ロールおよびガイドシュー２４から
構成され、ロールの本数やガイドシューの有無は圧下条
件により適宜選択すればよい。尚、圧下ロールの傾斜角
は圧下率、鋳片の回転速度および送り速度から最適値に
制御しなければならない。

【００２０】図３に示すように圧下により断面形状が変
化するので、実質断面減少率が狙い値になるように圧下
装置の押し量を設定する必要がある。発明者らは、近年
注目されている有限要素法により圧下パターンと実質断
面減少率の間の関係を推定して、圧下量を設定した。そ
して、図５に示すように実質断面減少率が１．５％以下
で定常引抜過程を連続的に圧下し、圧下による鋳片の内
部割れの発生の防止を図った。

【００２１】また、鋳片中心部が固相率０．１ないし
０．３となる時点から流動限界固相率となる時点までの
領域で鋳片を連続的に圧下するように、複数の圧下装置
の圧下パターンを設定した。

【００２２】

【実施例】図１の回転連続鋳造機に図２のｂ、ｃ、ｄで
示す３種類のタイプの圧下装置を１段用いて、Ｓ４５Ｃ
の鋳片の送り速度を調節することにより、クレーターエ
ンド位置を断面減少率が１．５％程度になるように圧下
した。その結果、図４に示すように、中心部の炭素の凝
固偏析を防止することが可能となった。また、燐、マン
ガンなどの他の成分の中心偏析も同様に改善された。

【００２３】また、圧下装置を複数５台設置することに
より鋳片中心部が固相率０．１ないし０．３となる時点
から流動限界固相率となる時点までの領域で鋳片を連続
的に圧下するように、複数の圧下装置の圧下パターンを
設定し、圧下速度に拠らずクレーターエンド位置を圧下
できるため、図４のように中心偏析が大幅に緩和され
た。他の鋼種または金属についても検討したが、Ｓ４５
Ｃと同じく中心偏析が緩和された。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明は回転連
続鋳造における連続鋳造工程の二次冷却帯に続く引抜工
程において、１段若しくは複数段の圧下装置により鋳片
を回転しながら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連続的に圧下することにより、特
に傾斜圧延することにより、回転連続鋳造における鋳片
の回転を拘束せずに連続的に圧下して鋳片の中心偏析を
防止することができ、鋳片の内部品質を格段に向上及び
これに基づく鋳片、棒、線など最終製品の疲労強度向上
に顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧下装置を適用した回転連続鋳造装置
の説明図である。

【図２】本発明の圧下装置を説明する概略図で、（ａ）
は鋳片と圧下ロール関係を示す側面図、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はこれを入り側から見た図で、（ｂ）は
２本ロールの場合、（ｃ）は３本ロールの場合、（ｄ）
は４本ロールの場合を示す。

【図３】本発明の圧下装置の作用を示す図である。

【図４】本発明の一実施例の効果を示す説明図である。

【図５】クレータ先端部のモデル図である。

【図６】従来技術の圧下装置を適用した連続鋳造装置の
説明図である。

【図７】従来技術の連続鋳造により製造された鋳片の偏
析を示す説明図である。

【図８】従来技術によるビレット横断面における炭素偏
析を示すグラフである。

【符号の説明】

１ レードル ２ タンディシュ ３ ノズル ４ 回転モールド ５ 一次冷却帯 ６ ガイドロール ７ 二次冷却帯 ８ ガイドロール ９ 圧下装置 １０ ピンチロール １１ エキストラクターユニット １２ 駆動ユニット １３ 切断装置 １４ 溶鋼 １５ 鋳片 １６ 鋳片の凝固部 １７ 鋳片の未凝固部 １８ 固液共存域 １９ 圧延機入り側の鋳片の断面プロフィール ２０ 圧延機出側の鋳片の断面プロフィール ２１ 液相線クレーター先端 ２２ 固相線クレーター先端 ２３ 圧下ロール ２４ ガイドシュー ２５ 固定モールド ２６ ピンチロール ２７ 圧下装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳片を回転させながら連続的に引抜く溶
   融金属の回転連続鋳造における連続鋳造工程の二次冷却
   帯に続く引抜工程において、１段若しくは複数段の圧下
   装置により鋳片の液相線クレーター先端と固相線クレー
   ター先端との間を連続的に圧下することを特徴とする回
   転連続鋳造の凝固末期軽圧下方法。
2. 【請求項２】 圧下方法としては圧下装置が複数の傾斜
   ロールからなる傾斜圧延であることを特徴とする請求項
   １に記載の回転連続鋳造の凝固末期軽圧下方法。
3. 【請求項３】 圧下装置１段当たり断面積減少率が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
   とする請求項１または請求項２に記載の回転連続鋳造の
   凝固末期軽圧下方法。
4. 【請求項４】 鋳片中心部が固相率０．１〜０．３とな
   る時点から流動限界固相率となる時点までの領域で鋳片
   を連続的に圧下することを特徴とする請求項１ないし請
   求項３のいずれかに記載の回転連続鋳造における凝固末
   期軽圧下方法。