JPS60162564A - 垂直型連続鋳造方法 - 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、垂直型連鋳機を用いて、偏析の極めて少い高
品質の連続鋳片を、製造する方法に関する。

従来技術 連続鋳造法によって鋳造された鋼の鋳片は鋳片Ｊｖみ中
央部付近にＣ，Ｍｎ、Ｐ、Ｓなどの成分が集積し、いわ
ゆる偏析現象を生ずる問題がある。この偏析部分の形は
板状や粒状などさまざまであるが、例えば粒状の場合、
その大きさは直径２〜３■にも達する場合がある。鋳片
をその後工程で圧延に供するとき、この偏析部は延伸し
て、鋼板内に板状もしくは線状の異質部分を形成する。

この異質部分は鋼板の品質に悪影響を及ぼすことは良く
知られている。

上記連鋳鋳片の偏析が生ずるに際し、連鋳機のロールに
よって鋳片が保持されているとき、ロールとロールとの
間において、鋳片が溶鋼静圧によって、鋳片外部側に膨
れ、これが、ロール部分を通過する時に、膨れに相当す
る分だけ圧下がかけられることになり、かくして、鋳片
は鋳型に鋳込まれてから凝固を終了するまでに多数回の
膨張（バルジング）、被圧下を繰り返すことになる。

これにより、溶鋼は鋳片の内部でポンプ作用を受け、鋳
片内を移動する。この動きが、偏析現象を助長するとさ
れている。

従来、この偏析を低減するために、各種の手段が開発さ
れた。その１例とじ又、電磁攪拌がある。これは、鋼の
連続鋳造において、鋳片の内質が未凝固のときに、電磁
力によって溶鋼を攪拌し、その流れの影響によって、凝
固が等軸重状に行なわれ、これによって偏析を分散化し
、又は、偏析粒を小さくする方法である。

たとえば電磁攪拌を利用した偏析低減方法としては、凝
固殻の表面温度をキュリ一点以上となるよう冷却制限を
行う方法（特開昭５１４３５２）　、電磁攪拌装置を鋳
型近傍と連鋳機の中段に設置する方法（特開昭５７−７
５２７１　）　、同じく鋳片の最終凝固部に設置する方
法（特開昭５７−１１１５５８７）などがある。

又、鋳片の最終凝固部近くを圧下して、最終凝固部の溶
鋼凝固時の相変態に伴う体積収縮を補い、かくして溶鋼
の流れを小さくして、偏析を低減する方法も開発されて
いる。

たとえば、特開昭５７−　Ｅ１２８０４号公報には、耐
サワーガス特性に優れた鋼材用鋳片の連続鋳造方法とし
て、等軸重凝固組織を行なわせると共に圧下を加える方
法が示されている。しかし、適正ロール間隔や、鋳造速
度等さらに検討を要する点が残されている。

一方、生産性向上等の観点から、たとえば巾１０００＋
ｎｍ以上、厚さ２００〜５００＋ｏｍ程度の極厚鋳片が
製造される場合、特に厚さ５００＋ａ＋ａ程度となると
、後記する如く内部割れ等を回避するため垂直型連ＰＩ
ａが使用される。

この垂直型連鋳機を用いて製造した極厚鋳片における内
部割れ防止のためには、特開昭５７−８４４６４号公報
に記載された方法があり、これは二次冷却帯において、
鋳片支持ロール及びスプレーノズルを周期的に往復させ
、冷却を均一化して内部割れを防止するものである。

しかしながら、前記いずれの方法においても高品質極厚
鋳片の製造方法としては不充分であった。

発明の目的 本発明は、垂直型連鋳機を用いて高品質の極厚鋳片を得
る最適条件を提供することを目的とするものである。

発明の構成・作用 すなわち、本発明の構成は次の通りである。

（イ）連鋳機は上下開放型鋳型を用いた直線型（垂直を
基本とする）である。

（ロ）　２００〜５００ｍｍの鋳片厚、ｌ（１００ｍｍ
以上の鋳片＋ｉＪを有する鋳片を製造する。

（ハ）稠密分割ロールスタンド（軽圧下装置）を鋳片の
最終凝固域（鋳片内溶鋼凝固完了部位を含む周辺部）に
配する。

稠密分割ロールスタンドとは、鋳片保持用ロー−ルを　
２分割以上に分割されたロールとし、ロールピッチを３
３０ｍｍ以下としたロールスタンドで、相対するロール
の間隔が６７≦δ・Ｄ≦２１０の範囲で漸減するように
調整された、４ｍ以上の摩さを有するものをいう。

（ニ）鋳造する鋼の組織がＰ≦０．００８％、Ｓ≦０．
００３％以下であること。

以下、本発明につき、図面を参照しつつ説明する。

本発明は垂直型連鋳機の使用を前提とし、該連鋳機の１
例の立面図を第１図に示した。すなわち、タンディツシ
ュｌ内の溶鋼２は注入ノズル３によって鋳型４内に注入
される。溶鋼２は鋳型４及び二次冷却帯のスプレーノズ
ル６によって冷却され、表面から凝固しつつ、鋳片保持
ロール５によって引出される。凝固完了点８の付近（最
終凝固域）に分割型ロール（７）群からなる軽圧下装置
を配設する。

本発明は垂直型連鋳機であるが、や−傾斜した直線型の
もの、たとえば傾斜角３０°以内程度のもの込合まれる
ものとする。

鋳造された鋳片９は、完全凝固後、所定の長さにジノ断
されて、機外に搬出される。この場合、弯曲型連鋳機に
おけるように凝固過程において曲げ変形を受けることが
ないため、鋳片の内部に割れを生ずることなく、健全な
鋳片を得ることができる。単純円弧型連鋳機の弯曲半径
と鋳片引抜速度との関係において、鋳片驕直歪及び割れ
発生の有無の関係を図示すると第２図のようになる。即
ち、鋳片矯正歪は次式 ただし、Ｄ：鋳片厚み（ＩＩｆｆｌ） Ｓ：凝固シェル厚み（ｍｍ） Ｒ：連鋳機弯曲半径（１１ｍ１ によってめられる。この図から内部割れの発生しない連
鋳機の弯曲半径は、鋳片厚み３００ｍｍ、４００ａｍ、
　５００ｍｍに対して、それぞれ　１３．４ｍ、　２２
．２ｍ、２８．８ｍとなる。これらに共通して使用でき
るものは弯曲半径２８．６ｍとなるが、実質上、このよ
うな弯曲半径の大きいものは、工業的に実施し得ない。

このような理由から、前記した如く連鋳機は垂直型連鋳
機を使用する。

次に鋳片サイズは厚み２００ｍｍ以上、　５００ＩＩ１
ｍ以下で、鋳片ｒｔＮＯＯＯｍｍ以上のものに限定する
。

鋳片厚み２００ｍｍ未満の場合には、バルジング祉が大
きく、偏析が生成しやすいため、さらに他の条件が必要
であり、除外した。

鋳片厚みが５００ｍ＋＋＋を越えるものは未だ連鋳機で
鋳造する−ことは困難である。

鋳片ＩＩ］１１００ｈ未満のものは、ブルームに属し、
ブルームの凝固組織は本発明に係るスラブとは別異のも
のであり、本発明より除外した。

次に、高級鋼を製造するためには、鋼の高純度化が必要
である。低温靭性用鋼板については第３図に試験結果を
示した通り、Ｓ≦０．００３％、Ｐ≦ｏ、ｏｏｅ％の範
囲が必要である。

又、耐うメラティヤー鋼の場合も同様である。

耐水素誘起割れ鋼の場合はＳ≦（１，００２％、Ｐ≦０
．００４％が好ましい。その他の成分は製品材質から要
求される組成に調整する。

又、鋼の組成として、Ｔｉ添加やＣａ話加重その他の成
分の添加方法を併用することができる。

次に、本発明の最も重要な特徴として、ロール間隔と絞
り込み量との関係がある。この関係の説明図を第４〜５
図に示した。

第４図は、連鋳鋳片のバルジング強度と連鋳機ロールピ
ッチの関係を、示すものである。すなわち、ロールピッ
チが２００ｍｍを越える所からバルジングが生じ始め、
　３３０＋ｎｍの時にバルジング強度が０　、５ｍｍに
なる。中心偏析の観点からバルジング強度の許容限界と
して０．５ｍｍ以下が必要であり、このような理由から
ロールピッチの限界は、　３３０ＩＩＩＩＩ＋以下とし
た。

凝固時の相変態にともなう収縮を凝固殻の変形、即ち、
圧下で補うためには第５図に示すようにδ・Ｄ≧６７ δ：ロール絞り込み量ｍａｄ／ｗｉｎ Ｄ：鋳片厚みｍｍ なる条件を満すように、ロール間隔を絞り込まなければ
ならない。

また、圧下が大きくなりすぎると凝固収縮量以上に圧ド
を加えることになり、溶鋼はむしろ押し出されてしまい
′、大きな負偏析を生じることになる。このような鋳片
もまた、偏析から見て好ましくない。即ち、 δ−Ｄ≦２１０ でなければならない。

なお、第５図に示した結果は、鋼が凝固を完了する連鋳
機位置の周辺部にこのロールスタンドを軸以上の長さに
配した場合のもので、これらは。

安定した鋳片品質を確保するために必要なものである。

今、これを具体例をもって説明すると、鋳片が、この連
鋳機の中を通過して来るとき、鋳片表面が溶鋼静圧を受
けてバルジングする。このバルジング強度はロールピッ
チが２００ｍｍを越えると急激に大きくなり　３３０ｍ
ｍより大きなロールピッチでは偏析は不合格になる。

垂直型連鋳機において、例えば、ロールピッチを２７ｈ
履にすれば良い。

溶鋼が鋳込まれた後、凝固が進行すると液体から固体へ
相変態の密度変化に対応した収縮が起る。これは約４％
である。この収縮分を連鋳機のロール絞り込みによって
補う必要がある。この量は第５図に示すように、鋳片厚
みによって異る。

例えば３００■厚みの時には、ロール絞り込み必要量は
０．２２〜０．７θｌ１ｍ／ｗｉｎとなる。　３００ｍ
ｍ厚みの鋳片を０．７ｍ／ｇｉｎで鋳込む場合にはロー
ルスタンドのロール間隔は （０，２２〜０．？Ｏｍｍ／　ｗｉｎ　）÷（０，７ｍ
／ｗｉｎ　）＝　０．３〜１．０ｍｍ／　ｍ 即ち、ロールスタンド長さ１ｍ当り　０．３〜１．０ｍ
ｍ／ｍと小さくしなければならない。

このように配列したロールスタンド中において凝固させ
°れば、鋳片の溶鋼の流れを小さくすることができ、偏
析生成を軽微におさえることができる。

この場合でも不ｏ（選的に生成する軽微な偏析も鋳込む
溶鋼の組成をＰ≦０．００８％、Ｓ≦０．００３％とし
ているので、たとえば、−４０°Ｃ以下の低温靭性特性
が第３図に示すようにきわめて良好である。

なお、以下に本発明の実施態様について説明する。

（イ）鋼が完全に凝固をするまでの連鋳機の鋳片保持部
分が直線になるように構成された連鋳機で、凝固後、曲
げおよび曲げもどしによって、鋳片を引き出すようにな
した連鋳機を用いる場合や垂直からやや傾斜したもので
、凝固現象面から見て、実質的に垂直と見なしうる連鋳
機で、直線状に構成されている連鋳機を含む。

（ロ）ロールスタンドはロールセグメント方式の場合と
、個別ロールセット方式の場合がある。

（ハ）鋳片冷却方式として、水に空気を混合して行う方
式など多様であるが、これらの方式を問わない。

しかし、冷却は均一性が高く、強い冷却が好ましい。

（ニ）鋳造方法として、溶鋼温度を高くしたり。

低くしたりして、凝固組織を調整する方法を付加する場
合も含まれる。

（ホ）電磁攪拌を併用して、凝固組織をコントロールす
る方法を付加する場合も含まれる。

実施例及び発明の効果 以下、実施例を用いて、従来例（比較例）と対比して、
本発明の効果を具体的に説明する。

鋳造した鋳片寸法は鋳型寸法で４００ｍｍ、巾１５００
ｍ１１で溶鋼組成は表１の通りである。

この溶鋼を表２の３種の連鋳機で鋳造した。

鋳造結果を表３に示す（鋳片品質、厚板材質評価結果、
Ｐ≦０．００８％、Ｓ≦０．００３％の場合）。

表３に示すように、ＮＯＩ連鋳機は垂直型で、機長　１
５ｍから機端２２ｍまでを、ロール径２８０■、　２分
割型のロールを用い、ロールピッチを　３１ｈ履とし、
ロール絞り込みを１．０＋ｕ＋／ｍ　（鋳片引抜速度０
．３５ｍ　／ｍｉｎに対応して１．０ｍｍ／　ｔｒｒ　
Ｘ　Ｏ，３５ｍ／５ｉｎ＝　０．３５ｏ＋ｍ／　ｗｉｎ
の絞り込み速度に相当）とすることによって、表３に示
すように、偏析評価、内部評価面から見た不合格率はそ
れぞれ０．２％、０．１％と少なく、また厚板の溶接割
れや低温靭性特性からみても不合格率は他の場合よりも
格段に少い。

別の実施例として、表４を得た（鋳片品質、厚板材質評
価結果）。

表４か、ら、たとえＮＯＩ型の連鋳機を用いる場合でも
、低温靭性特性を要求するような場合には、Ｐ≦０．０
０８％、Ｓ≦０．００３％にする必要がある。

このように本発明に係る連鋳機にＳ≦０．００３％、Ｐ
≦Ｑ、００８％なる高純度鋼を鋳造することが、高級鋼
を製造するに際し、重要な条件であるといえる。

以上のように本発明の効果は顕著である。

表　１　（単位二重配り 表２ 表３ 表４

【図面の簡単な説明】

第１図は垂直型連鋳機の概念図、第２図は連鋳機弯曲半
径と矯正歪、内部割れ発生しない範囲を示す図、ｔｔＳ
３図は厚板の低温靭性特性に対する、鋼のＰ、ｓｇ度の
影響を示す図、第４図はロールピッチとバルジングの関
係の説明図、第５図は鋳片厚みとロール絞り込み必要量
の関係の説明図である。 １・拳・タンディツシュ、２争舎・溶鋼、３・・・注入
ノズル、４φ・・鋳型、５・・・鋳片保持ロール、６φ
番・冷却水スプレーノズル、７−・・分割型ロール、８
拳・・凝固完了点、９・・曇鋳片。 特許出願人　新日本製鐵株式会社 代理人　弁理士　井　上　雅　生 第１図 第２図 １♂２ 第３図 溶セＰ％ 第４図 ロールＣ・ソ子（ｍｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｐ≦ｏ、ｏｏｅ％、Ｓ≦０．００３％の高純度炭素鋼溶
   鋼を厚さ２００〜５００ｍｍ、巾１０００ｍｍ以上の鋳
   片サイズで、垂直型連鋳機造機を用いて連続鋳造するに
   際して、鋳片の最終凝固域にロールピッチ３３ｈｍ以下
   の複数の相対向する分割型ロール群からなる全長４ｍ以
   上の軽圧下装置を配設し、相対するロール間隔が ６７≦δ・Ｄ≦２１０ （ただし、δはロール絞り込み量ｍｌｌ１／ｗｉｎ、Ｄ
   は鋳片厚（ロール間隔）　ａｍを表わす。）の関係を満
   足する如く、スラブｔＪｊ−片を順次絞り込み圧下する
   ことを特徴とする垂直型連続鋳造方法。