JPS61273201A - 内部健全性の優れた厚鋼板用連続鋳造スラブの製造方法 - 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、内部健全性を確保し、かつ安価な厚鋼板用連
続鋳造スラブを製造する方法である。

（従来の技術） 近年、海洋構造物や各種圧力容器の大型化に伴い、板厚
１００朋を超、える極厚鋼板が多く使用されるようにな
ってきている。一般に、鋼板の製造においては、連続鋳
造スラブ（以下連鋳スラブという）と鋼塊から製造した
分塊スラブを使用する方法があるが、製造コストの点で
前者が有利である。

しかしながら、最終製品板厚が１００皿を超えた場合、
現在実用化されている圧延機の能力では連鋳スラブの中
心に生成するセンターポロシティ−を安定して圧着させ
ることは困難であり、超音波探傷試験（以下ＵＳＴとい
う）欠陥等材質不良　　−を生じることが多い。この対
策として、連続鋳造装置の出側で、ロールによる圧下な
加える技術（特開５５−１１４４０４号公報）があるが
、製品板厚は１５０Ｉ１ｍ程度が上限となる。

一方溶接施工数削減の観点から大入熱溶接の使用が盛ん
で、このため使用される鋼材にたいしても、大入熱溶接
後の靭性を確保するために、低炭素当量化が要求されて
いる。通常の厚鋼板製造工程では、低炭素当量化は強度
の低下をもたらすため、このような鋼板の製造において
は、最近開発された例えば特公昭５５−３００４７号公
報の如き、加工熱処理（制御圧延に引き続き制御冷延を
行うプロセスで、低炭素当量の鋼板においても、強度と
靭性が確保できる。）が利用される。

この加工熱処理の問題点の一つは、圧延後すぐに冷却が
行われるため、スラブ中に多量の水素が存在すると、鋼
板の冷却完了までに水素が放散される時間が無く、比較
的製品厚みが薄く（板厚６〜１２００）ても、水素性の
ＵＳＴ欠陥を生じゃすいことである。このため、実際に
は、連鋳スラブをそのまま、もしくは分塊圧延して多少
厚みを減じた後、長時間の脱水素熱処理を実施し、圧延
前のスラブの水素を低減する方法を採っている。

しかしながら、この連鋳スラブの脱水素処理は、コスト
的に非常に不利である他、現在コストダウンのため実施
規模を拡大しつつぁる連鋳スラブを温度の高いまま加熱
炉に装入し、燃料を節約する方法（以下ホットチャージ
という）や、連続鋳造装置からの直接圧延と言づたプロ
セスでは採用できない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来技術では不可能であった内部健全性の優
れた板厚１００１１１を超える極厚鋼板用連続鋳造スラ
ブの製造方法の提供を目的とし、特に板厚の拡大と安価
な製法の提供を図ることにある。

（問題点を解決するための手段） 以上のような目的を達成するためには、最終製品の健全
性を阻害するセンターポロシティ−の除去が必要である
が、現在実用化されている連続鋳造装置では、その発生
を防止することは困難で、また前述のように現在実用化
されている圧延機による圧着も難しい。本発明はこれら
の問題点を解決したもので、その特徴は、連続鋳造装置
の出側に、巾（Ｗ）をスラブ巾以上とし、かつ長さ（Ｌ
）がスラブ厚（ｔ）との比で、Ｌ／ｔ≧１の条件を満す
上下１対の加圧面を有する面状加圧装置を設け、該加圧
装置によって、フェライト変態前の組織を有する連続鋳
造スラブの板厚中心域を面圧下する点にある。

前述のように、現在実用化されている連続鋳造装置では
、連鋳スラブの中心に生成するセンターポロシティ−を
防止することは不可能で、この目的のために種々の新し
い連続鋳造装置が検討されているが、実用化にはいたっ
ていない。従って、最終製品の健全性を確保するために
は、このセンターポロシティ−を加工の段階で圧着させ
る必要があるが、板厚が１００闘を超える極厚鋼板では
、現在実用化されている圧延機を用いた場合、板厚中心
までの圧下の浸透が不十分で、センターポロシティ−を
圧着させることはできない。

本発明はまず第一に、このセンターポロシティ−を有利
に圧着させるため、連続鋳造装置の出側に上下一対の面
状加圧装置を設け、凝固完了後冷却されないうちに軽度
の面圧下を加えることにある。面状加圧装置は、連鋳ス
ラブの表裏面に対し、平行な一対の面を持ち、２０１ｍ
＋を超えない軽度の面圧下を連鋳スラブに加える。この
時連鋳スラブの厚みなｔ１幅をＷとすると、加圧面の寸
法は、連鋳スラブの幅方向にＷ（＝Ｂ）、長手方向にｔ
以上（＝Ｌ）が必要である。

ここでこの面状加圧装置の設置位置として、連続鋳造装
置の出側が最適であることの理由を述べる。連続鋳造ス
ラブのセンターポロシティ−は、連続鋳造装置の内部で
溶鋼が凝固するとき、その体積収縮によって中心に生成
する。従って、この段階で外部より収縮量に見合う圧下
な加えることにより、理論的にはセンターポロシティ−
の生成を防止することも可能である。

しかしながら、スラブの中心部に溶鋼が存在する状態で
、外部から圧下な加えても溶鋼には圧力が伝達されず、
実際にはこの溶鋼の量が変動することから、この理論に
よるセンターポロシティ−の生成防止は、実用上かなり
困難である。従って、外部からの圧下により、安定して
センターポロシティ−を圧着させるためには、溶鋼が完
全凝固後に圧力を加える必要があり、連続鋳造装置の出
側以降が適切となる。

つキニ、センターポロシティ−をよりコンパクトな装置
で、かつ小さな加圧力で圧着させるためには、スラブの
平均温度が高く、かつ中心部の温度が表面より高い状態
が好ましい。極厚鋼板の全製造工程を考えた場合、この
条件に最も近いのは、スラブの中心が凝固を完了したば
かりの連続鋳造装置の出側であり、以上の理由から連続
鋳造装置の出側に、前述の面状加圧装置を設置しセンタ
ーポロシティ−を圧着させることが好ましい。

なお、同様の目的で、連続鋳造装置の出側でロールによ
る圧下を加える方法（特開５５−１１４４０４号公報）
があるが、本発明者らによる検討によれば、ロール圧下
法で内部健全性の優れた極厚鋼板の製造可能板厚は、高
々１５０１１１にとどまる。

この理由は現状のロール径（Ｒ（５００１１ＩＩ）と圧
下量（（２０１ｍ程度）では、スラブ厚み中心までの臣
下の浸透が不十分なため、ポロシティ−を完全に圧着さ
せることが出来ず、厚板圧延後にポロシティ−が残存し
やすいためである。

本発明はこれらの反省から、スラブ中心までの圧下の浸
透がより容易な面圧下を検討し、スラブの段階でポロシ
ティ−を完全に圧着し、厚板圧延後の内部健全性を確保
する条件を見出したものである。

さらに、加工熱処理鋼板の素材である連鋳スラブの脱水
素を考えた場合、連鋳スラブに生成するセンターポロシ
ティ−は、溶鋼が凝固する時の体積収縮によってス゛ラ
ブの中心部に生じる。このセンターポロシティ−が生成
した時点では、スラブは水素の固溶量が比較的多いオー
ステナイト状態　　　テするため、センターポロシティ
−中への水素の集積は少ない。

しかしながら、スラブの温度が低下しフェライトに変態
すると、水素の固溶量が大幅に減少するため、高濃度の
水素がセンターポロシティ−中へ集積する。鋼中の水素
は原子状で存在するため、熱処理による拡散脱水素が容
易であるが、センターポロシティ−中へ集積した水素は
分子状となるため、熱処理による拡散脱水素が困難であ
り、脱水素熱処理に長時間を要する。

本発明における面状加圧装置の設置位置は、これらの検
討結果に基づくものであり１．センターポロシティ−を
圧着する最適位置として、連鋳スラブの中心が凝固して
から、フェライトに変態しないまでの間を見出したもの
である。

即ち本発明による面圧下の採用は、加圧面の寸法を十分
とることにより、容易に圧下刃をスラブの中心まで浸透
させ、センターポロシティ−を圧着させることができる
。又、面状加圧装置は、対象を連鋳スラブと１１、かつ
その中心のポロシティ−の圧着のみを目的としているた
め、圧下量が２０ｕ以下と少なく、また連鋳スラブの温
度が凝固点直下の非常に高い（従って、変形抵抗が非常
に小さい）状態で加圧するため、大型鋼塊を再加熱後、
大幅に加工する従来の鍛造プレス装置にくらべ、非常に
小さな加圧能力でよい特徴を持つ。

しかして第１図に本発明を実施するに好適な連続鋳造装
置ｌと、面状加圧装置２とを示すが、面状加圧装置２は
、連続鋳造装置の出側に近接して配置されている。該加
圧装置２は、油圧機構により加圧面２ａにてスラブ３を
加圧するようになっている。

連続鋳造装置ｌと面状加圧装置２は、連続的に設置して
も分離して設置しても同様の効果が得られる。設備費や
メンテナンスの点からは分離型の方が有利であるが、こ
の場合には加工を容易に行うため、スラブ３の中心温度
が９００℃未満（スラブ３を放冷した場合、表面温度は
７００℃未満に対応する）に低下しない位置に、面状加
圧装置を設置することが好ましい。

次に、面状加圧装置における加圧面２ａの寸法であるが
、幅（Ｂ）はスラブ３の全幅を加圧するため、スラブ＠
　（Ｗ）以上とする。長さ（Ｌ）は本装置の効果を発揮
させるための重要なファクターであり、スラブ厚みｔと
の比であるＬ／ｌから決定される。すなわち、Ｌ／ｌと
最終製品のＵＳＴ結果とは、第２図に示す関係があり、
最終製品の内部健全性を確保するためには、Ｌ／ｌを１
以上にする必要がある。

一般に極厚鋼板の製造に使用される連鋳スラブは１００
朋〜５００１１ｍ程度の厚みを有しており、必要な面状
加圧装置・加圧面２ａの長さ（Ｌ）はこれに応じて１０
０１１１〜５００朋以上となる。

なお第２図は、最終製品板厚１５０〜２２０龍の製造結
果であり、縦軸の欠陥密集度γは以下の条件で鋼板を探
傷した結果より求めたものである。

ＵＳＴ探傷感度：　ＪＩＳ　Ｇ　０８０１−１９７４＋
６ｄＢ欠陥評価二〇・・・２５％（Ｆ、（５０％Δ・・
・５０％（Ｆ、（ｔ００％ ×・・・１００％乙Ｆ１ 欠陥密集度：γ＝Ｎ／Ｓ Ｎ：Δ欠陥の個数（Ｑ２個は６１個と等価、６２個は×
１個と等価） Ｓ：鋼板表面積（ｍ２） しかして面状加圧装置によって、板厚中心部を加圧され
センターポロシティ−を、有効適切に圧着されたスラブ
を鋼板とするものであるが、その工程は特別なものでな
く、厚板圧延ラインへの供給に際しては、一旦冷却した
のち、加熱炉を経由して供給するか、温間のまま加熱炉
へ供給するか、又は温度条件が良好であれば、直接圧延
工程へ供給しても良い。

又加工熱処理における制御圧延、制御冷却は、本発明で
はその条件を限定するものでなく、成分と用途に応じて
従来からの知識をもとに、その条件を適宜選択し決定す
る。又圧延後鋼の要求特性に応じて、焼入れ一焼戻し、
焼ならし等の調質熱処理を施こす等の従来公知の通常の
工程にて、厚鋼板となすものである。

尚連続鋳造装置として、第１図には彎曲型を示したが、
垂直型であっても本発明の適用は可能であり、効果も変
らない。

（実施例１） 第１表に本発明の実施例と比較例の製造条件と、得られ
た鋼板のＵＳＴ成績を示す。

尚本発明実施例と比較例り、Ｆは第１図に示す。

連続鋳造装置ｌの出側に設けた面状加圧装置２によって
加圧したもので、比較例Ｊは該加圧装置の位置に配置し
た従来のロール圧延機によるデータである。すなわち、
第１表から明らかな如く、本発明による鋼Ａ、　Ｂ、　
Ｃは長時間のスラブ脱水素熱処理を行わなくても、加工
熱処理後優れた内部健全性を示す。

一方、面圧下条件が不十分な鋼り、Ｆ及びロール圧延機
による圧下を施した鋼Ｊ、分塊ブレークダウン圧延を施
した鋼Ｈ，Ｉ更に鋳造ままの状態のスラブから厚鋼板と
した鋼Ｅ、Ｇは、何れもＵＳＴ欠陥が発生し、内部健全
性が劣る成績となっている。

このように本発明実施例が良好な成績となったのは、面
状加圧装置によって、板厚中心部のセンターポロシティ
−が効果的に圧着され、水素集積の場所が無くなったこ
とによるものである。

（実施例２） 第２表に本発明の他の実施例と比較例を示す。

本発明の実施例は、第１図のレイアウトになる面状加圧
装置を用いて、板厚中心部を加圧し、センターポロシテ
ィ−の圧着を図り、第２表注２の製造工程を経て、極厚
鋼板となしたものである。

また比較例り、　Ｅ、　Ｆ鋼は、第１図のレイアウト中
、面状加圧装置設置位置に、ロール圧下装置を設けて、
ロール圧下したものである。Ｇ鋼は面状圧下装置による
Ｌ／ｌが０．３と小さいものである。

しかして第２表に示す如く、本発明によれば連続鋳造ス
ラブを用いて、内部健全性の優れた極厚鋼板を確実に得
られることがわかる。これに対して比較例は、いずれも
内部健全性が劣ったものしか得られていない。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く、本発明によれば従来のロール
圧下方式に比して、面状加圧装置による加圧によって、
板厚中心部まで圧下が十分に及び、センターポロシティ
−の圧着が確実になされるから、内部健全性の優れた極
厚鋼板の製造板厚が拡大できる効果を有する。

又従来不可欠であった脱水素熱処理を省略でき、低コス
トで内部健全性の優れた加工熱処理鋼板の製造が可能で
ある。加えてホットチャージあるいは直接圧延といった
プロセスの採用も可能であり、この面からも省エネ効果
が大きく得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに好適な連続鋳造装置と面
状加圧装置との関係を示す説明図、第２図はＬ／ｌと加
工熱処理鋼板の内部健全性（欠陥密集度）の関係を示す
説明図である。 １　　□ カミ圧１ｉｉｆｆ２ａ ÷　″ａｌｌｊｌ−１２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造装置の出側に、巾（Ｗ）をスラブ巾以上とし、
   かつ長さ（Ｌ）がスラブ厚（ｔ）との比で、Ｌ／ｔ≧１
   の条件を満たす上下１対の加圧面を有する面状加圧装置
   を設け、該加圧装置によつて、フェライト変態前の組織
   を有する連続鋳造スラブの板厚中心域を面圧下すること
   を特徴とする内部健全性の優れた厚鋼板用連続鋳造スラ
   ブの製造方法。