JPS6372457A - 鋼の連続鋳造方法 - 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〉 この発明は、鋳片厚み中心近傍に生じがちな中心偏析並
びにポロシティの生成を同時に防止し、健全な鋼の連続
鋳造鋳片を安定して製造する方法に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 近年、鋼を連続鋳造する際に電磁攪拌、低温鋳造、或い
は不均一核生成促進物質の添加等により等軸品率をアッ
プして偏析の分散を図ったり、高純化精錬により偏析し
易い成分を低減したり、更には鋳片の中心偏析を誘発す
るバルジング防止のための各種手段を導入したりする等
の様々な中心偏析防止対策が講じられるようになって、
連続鋳造鋳片の内質は大幅に向上してきたが、それでも
なお“鋳片中心部のポロシティ発生”や“凝固末期の溶
銅流動に起因する偏析”までをも十分に防止するに至っ
ていないのが現状であった。

そこで、最近、連続鋳造途中の厚み中心部（約１０酊厚
部分）が未だ液相単相である鋳片に１０％以下程度の圧
下を加えることで鋳片品質の改善を図る方法（特開昭５
７−６８２０５号、特開昭５９−２０２１４５号、特開
昭６０−１８４４５５号等）や、固液共存相が存在する
ような凝固末期の鋳片に対し、ロール群にて圧下率がｌ
　ｍｍ　／　ｍで聡圧下量がＯ〜４龍なろ漸次軽圧下を
施して偏析を軽減する方法（「鉄とｇｌＪ　Ｖｏｌ、６
９．　Ｎｏ、１０．Ａ２０９〜Ａ２１２頁）等も提案さ
れた。

しかしながら、前者の方法では、液相屯相である鋳片に
圧下を加える関係上鋳片の内部割れが発生し易く、また
溶鋼流動による中心偏析悪化を招く恐れまであり、しか
も圧下率を高々１０％程度に抑えねばならないことから
ポロシティの大幅な改善は望むべくもなかった。

一方、後者の方法を採用したとしても、実際操業になる
とどうしても中心偏析やポロシティが発生しがちとなり
、健全な鋳片の安定製造には今−歩満足できるものでは
なかった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、鋳片のＩＩみ中
心部における中心偏析やポロシティの生成を共に十分防
ｌ卜し得る連続鋳造手段を見出し、内質の健全な連続鋳
造鋳片を安定して製造すべく鋭意研究を重ねた結果、 「小ロールピッチ化によってバルジングを防止したり鋳
造途中の鋳片に圧下を施したりする対策は確かに鋳片の
中心偏析やポロシティを改善するのに極めて有効な方法
ではあるが、これらの対策による中心偏析やポロシティ
の改善程度は特に鋳片の厚み中心部（約１０１ｍ厚部分
）の局所固相率（ｆ　’：”　）に強く依存している上
、その好適範囲は従来技術の実施範囲とは全く異なる所
に４１置しており、該好適局所固相率に応じたバルジン
グ防止策や圧下付与束を講じれば従来技術から予想出来
ない程度に優れた内質の鋳片を極めて安定に製造するこ
とが可能となる」 との知見を得るに至ったのである。

なお、上記知見は本発明者等の研究によって解明された
下記（ａｌ〜（ｅ）の事項等をも含めたところの総合的
な検討により得られたものである。即ち、（ａ）　　連
続鋳造途中における鋳片中心部の固液共存相では、局所
固相率（ｆ　”ｓ’　）が０．７０以上になるとブリッ
ジング現象が生じて液相が固相に完全に囲まれてしまい
、鋳片バルジングのような外力が加わっても溶鋼流動が
起こらなくなる。

（ｂｌ　　勿論、前記局所固相率Ｃｆ　’：’　）が０
．７０未満の領域では外力により溶加流動を生じるが、
中心偏析の生成に影響を及ぼすのは局所固相率（ｒ　’
：’　］が００．３０以上０．７０未の領域のみであり
、この区間のバルジングを極力抑制すれば中心偏析の発
生は殆どなくなる。

（Ｃ１また、鋳片に固液共存ｔａが存在する時点での圧
下は内部割れを発生するため好ましくないが、局所固相
率（ｔ　Ｉ（，１〕が特に０．９５以上の高い値になれ
ば内部割れの発生は殆どなくなる。

（ｄ）シかも、例え凝固の完了を意味するところの［ｆ
、　＝１．０３の鋳片であっても、その中心部と表面と
の温度差が４００°Ｃ以上である区間の圧下は内部割れ
を生じないことは勿論、十分なポロシティの圧着を達成
することができる。これは、上記のような領域では鋳片
中心部の変形抵抗が鋳片表面のそれと比較して非常に低
いことから、過大な圧下刃を生み出したりこれに耐える
ことを必要としない比較的簡単な設備でもって鋳片中心
部を優先的に圧下できる上、鋳片中心部の温度がその鋼
の同相線近傍にあるので機械的に接触せしめられたポロ
シティ内面同士の界面が拡散及び粘性流動によって消滅
するのが助長されるからである。

なお、この場合、鋳造速度によって決まる圧下処理速度
が通常の圧延速度に比較して極めて低く、このためポロ
シティ低減のための経過時間が長くなることも好結果に
つながっていることは言うまでもない。

（ｅ）　　従って、鋼の連続鋳造に当たりガイドロール
の小ロールピンチ化並びに鋳片圧下なる対策を施して鋳
片内質改善を図る場合、前記対策の施行位置を局所固相
率〔ｆＩｅｌ〕に関連させて特定部位に規定すれば、鋳
片に内部割れを生じさせることなく中心偏析やポロシテ
ィの生成を同時に防止するのが可能となる。

この発明は、上記知見に基づいて成されたものであり、 鋼の連続鋳造において、少なくとも鋳片の厚み中心部の
局所固相率（ｒ　Ｃ（、Ｉ　〕が００．３０以上０．７
０未である区間はロールピッチ２５０ｍｍ以下のガイド
ロールで鋳片を案内すると共に、前記局所固相率が０．
９５〜１．０でかつ鋳片中心部と鋳片表面の温度差が４
００°Ｃ以上である区間にて圧下率５％以上の圧下を鋳
片に付与することにより、鋳片内部割れを防止すると共
に均一・な品質の鋳片を安定して製造し得るようにした
点、 に特徴を有するものである。

なお、この発明の方法において、小ピツチロールで鋳片
をガイドする区間、該区間のガイドロールのロールピッ
チ、圧下付与区間並びに圧下率をそれぞれ前記の如くに
限定した理由は次の通りである。

Ａ）小ピンチロールで鋳片をガイドする区間鋳片の厚み
中心部の局所固相率（ｒ　Ｃａｌ　）が０．３０以上０
．７０未満の区間ではバルジングによる溶鋼流動により
中心偏析を生じ易く、この区間のバルジングをガイドロ
ールの小ロールピッチ化で極力抑えないと偏析の無い均
一な鋳片を安定して得ることができない。もっとも、局
所固相率Ｃｆ′Ｓ′〕が０．３０未満の区間では溶鋼流
動は直接的に中心偏析に影響を与えず、また０、７０以
上の区間では溶鋼流動により中心偏析を生じることは殆
どないが、この区間を小ピンチロールでガイドしても一
向に差し支え無いことから、小ピツチロールで鋳片をガ
イドする区間を「少なくとも局所固相率［ｒ（Ｌ、、）
　）が０．３０以上０．７０未満Ｊと定めた。なお、こ
こで局所固相率（ｒ”ｓ’　）を「鋳片の厚み中心部（
約１０ＩＩｍの厚さ部分）」に対するものと指定したの
は、この部分に中心偏析及びポロシティが発生ずるから
である。

Ｂ）ガイドロールのピッチ 鋳片の厚み中心部の局所固相率ｃｒにＪが０．３０以上
０．７０未満の区間でのガイドロールのピッチが２５０
能を越えると鋳片のバルジングを十分に抑えることがで
きず、溶鋼流動による中心偏析を生じるようになること
から、該区間のガイ１−′ロールピッチを２５０　＊＊
以下と定めた。

Ｃ）圧下付与区間 鋳片の厚み中心部の局所固相率（ｒ嘴’〕が０．９５未
満のものは圧下によって内部割れを生じ易く、このよう
な鋳片に圧下を加えても健全な内質の製品を安定製造す
ることができない。また、凝固が完了した鋳片（局所固
相率ｃ　ｒ　ｌ：）　）が１．０の鋳片）であってその
表面と中心部との温度差が４００℃未満となったものは
中心部の変形抵抗が大きくなってポロシティを圧着する
のが困難となるばかりか、拡散や粘性流動によるポロシ
ティ内面の圧着助長効果も期待できなくなる。なお、通
常の連続鋳造においては、鋳片内部に局所固相率（ｒ　
７ｇ２　）０．９５以上の固液共存相が存在しておれば
その表面と中心部とには４００℃以上の温度差は当然に
生じる。このようなことから、圧下付与区間を「鋳片の
厚み中心部の局所固相率〔「電１〕が０．９５〜１．０
でかつ鋳片中心部と鋳片表面の温度差が４００℃以上で
ある区間」と定めた。

Ｄ）圧下率 鋳片の圧下率が５％未満では十分なポロシティの改善効
果を得られないことから、咳圧下率を５％以上と定めた
。

さて、第１図はこの発明の方法を実施する際の小ロール
ピンチ・ガイドロール群及び鋳片圧下ロール群の配置例
を示す概略模式図である。

第１図において、モールド１から引き抜かれた鋳片２は
ガイドロール群３によって案内され、その（＆２５０＊
ｎ以下のピンチを持つ別のガイドロール群４を通過する
。これに引き続いて、鋳片は圧下ロール群５によって圧
下率５％以上で圧下され、連続鋳造機外へ引き抜かれる
。なお、第１図において符号６は固液共存相を、７は液
相単相を、８は完全同相部分を、９はメニスカスを、そ
して１０はクーリング・グリッドをそれぞれ示している
。

ここで、鋼を連続鋳造する場合にはモールド川から引き
抜かれた鋳片２の内部に存在する固液共存相６の位置は
鋳片引き抜き速度によって異なるが、一般には、その最
低常用鋳造速度（Ｖ　Ｃｎ＋　；　ｎ　）の場合の局所
固相率Ｃｆ”Ｊが０．３０の位置（第１図のへの位置）
から最高常用鋳造速度（ＶＣｍａｊの場合の局所固相率
〔「［′、Ｊ〕が０．９５の位置（第１図のＢの位置）
までの区間に２５０　ｗ以下のロールピンチを持つガイ
ドロール群４を配置し、位置Ｌ３から“鋳片表面と中心
部との温度差が４００°ＣをＡＩｌる位置（第１図のＣ
の位置）”までの区間に圧下ロール群５を配置すれば良
い。なお、圧下の方法は「−回圧下」でも「漸次圧下」
でも良いことは言うまでもない。

ところで、スラブ（「鋳片幅／鋳片厚」の比が３以上の
もの）を連続鋳造する場合には上記固液共存相６の位置
は鋳片幅方向によって多少異なるが、この場合でも上記
のような配置としておくことによって固液共存相６の位
置の多少の変動は十分に吸収することができる。

次に、この発明の効果を実施例によって具体的に説明す
る。

〈実施例〉 半径が１２．５ｍの湾曲型連続鋳造機のメニスカスから
８．５〜１５．５５ｍの位置に２２７龍ピツチのガイド
ロール群（３２本ロール）を、また同じ＜　１５．５５
〜１９．１４ｍの位置に３対の圧下ロールを設置した装
置により、条件を種々に変えて厚板用キルド鋼を鋳造し
た。この場合、小ロールピッチ化区間及び鋳片圧下区間
の局所固相率（ｆ’：］）は、鋳造速度又は二次冷却帯
の比水量を調整することにより所定位置に変化させた。

なお、この際の局所固相率〔ｆ［Ｈ＋〕は、日本鉄鋼協
会発行になる特別報告書Ｎｏ、１１の「連続鋼片加熱炉
における伝熱実験と計算方法」を参考に連続鋳造鋳片の
凝固伝熱計算を行って推定した。

一方、比較のため、従来法によっても同様の厚板用キル
ド鋼連続鋳造鋳片を製造した。

なお、いずれの鋳片サイズも厚さが２５０鶴、幅が２３
００＋＋ｎであり、各操業条件は第１表に示す通りであ
った。また、各試験番号における“鋳片中心部の局所固
相率（ｆ！ｌ）　　、“鋳片中心部の温度”並びに“鋳
片中心部と表面との温度差”の推移は第２図の通りであ
った。

このようにして得られた連続鋳造鋳片について中心偏析
の程度、ポロシティの程度並びに内部割れの状況を調査
し、その結果を第１表に併せて示した。

第１表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りの連続鋳造によると鋳片の中心偏析及
びポロシティが共に改善され（ポロシティ評点は圧下率
が高い程良い）、シかも内部割れを発生することもない
のに対して、従来法では健全な鋳片の安定製造は困難で
あることが分かる。

また、試験番号１及び７（試験番号７は弱冷鋳込）では
鋳片の表面と中心部との温度差が小さいので中心部の変
形抵抗が大きく、この実施例で使用した圧下装置では殆
ど圧下できずにポロシティの改善はならなかった。

そして、試験番号２は圧下率が４％と低く、やはりポロ
シティの改善効果は少なかった。

一方、試験番号６は小ロールピッチ区間が局所ｒｉｔ相
率（ｒ３：’　）　　：　ｏ、ｏｓ　〜０．５３ノ範囲
テｔルタメ中心偏析の改善効果が小さく、しかも圧下区
間が局所固相率〔ｆ′ｒ〕：０．５３〜０．９５ノ範囲
テ有ルタメ内部割れまで発生してしまっている。

従って、この実施例の場合には、常用鋳造速度を０．７
〜０．９　ｍ／＋＊ｉｎに設定して本発明で規定する条
件での操業を行えば、中心偏析及びポロシティが共に改
善され、かつ内部割れも発生しないことが明瞭である。

また、その際に比水量をできるだけ高くすれば鋳片の中
心部と表面との温度差が大きくなってポロシティの圧着
効果もより向上する。

なお、この実施例では僅かな例のみを示したが、この発
明で規定する条件通りに連続鋳造を実施すれば何れの連
続鋳造機を使用した小ロールピッチ化・鋳片圧下によっ
ても同様に良好な結果が得られることは言うまでもない
。

以上に説明した如く、この発明によれば、内部品質の良
好な連続鋳造鋳片を安定して製造することができ、例え
ば耐ＨＩＣ鋼等の高級厚板用鋼の製造に当たって避は難
い欠陥である中心偏析やポロシティを内部割れ等の副作
用無しに改善し高品質製品として得ることが可能となる
など、産業上極めて有用な効果が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法の実施状況を示す概略模式図
、 第２図は、実施例において製造した連続鋳造鋳片中心部
の”局所固相率〔ｆ′ｖ〕　　”、“温度”並びに“表
面との温度差”の推移を示すグラフである。 図面において、 １・・・モールド、　　　　２・・・５０片、３・・・
ガイドロール群、 ４・・・小ロールピッチガイドロール群、５・・・圧下
ロール群、　６・・・固液共存相、７・・・液相単相、
　　　　８・・・完全固相部分、９・・・メニスカス、 １０・・・クーリング・グリッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼の連続鋳造において、少なくとも鋳片の厚み中心部の
   局所固相率〔ｆ＾〔＾Ｃ＾〕＿Ｓ〕が０．３０以上０．
   ７０未満である区間はロールピッチ２５０ｍｍ以下のガ
   イドロールで鋳片を案内すると共に、前記局所固相率が
   ０．９５〜１．０でかつ鋳片中心部と鋳片表面の温度差
   が４００℃以上である区間にて圧下率５％以上の圧下を
   鋳片に付与することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。