JPH01273658A - 圧下を付与する鋼の連続鋳造方法 - 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） 本発明は、鋳片厚み中心部およびその近傍に生じがちな
中心偏析並びにポロシティの生成を同時に防止し、健全
な組織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。

（従来の技術） 連続鋳造鋳片に発生する中心偏析は該鋳片の最終凝固域
の厚み中心部でｃ、ｓ、ｐなどの溶鋼成分が濃化し正偏
析となって現れる現象であり、通常ポロシティも伴う。

この中心偏析やポロシティは、厚板での厚み方向の機械
的性質の低下や、濃化した水素に起因する割れ発生など
の原因となるが、従来の連続鋳造方法においては避は難
い品質欠陥のひとつである。

近年、鋼を連続鋳造する際に電磁攪拌、低温鋳造、ある
いは不均一核生成促進物質の添加等により等軸晶率をア
ップして偏析の分散を図ったり、高純化精錬により偏析
しやすい成分を予め低減させたり、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ロールア乏インメ
ントの整備や凝固最終ゾーンでのロールピッチの短縮化
等各種手段を導入したりするなどの様々な中心偏析防止
対策が講じられるようになって、連続鋳造鋳片の内部品
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「凝固末期の溶鋼流動に起因する
偏析」までをも十分に防止するに至っていないのが現状
である。

そこで、最近、連続鋳造途中の固液共存相が存在するよ
うな鋳片に複数のロール対により軽圧下しく圧下比０．
２以下）、凝固シェルの凝固進行に伴い、その凝固収縮
量を逐次圧下により補償する方法（特開昭５９−２０２
１４５号、同６２−６１７６６号等）、当該鋳片に鍛造
金型で間欠的に挟圧縮変形しく圧下比０．１〜０．６）
、固液共存相の移動を抑制する方法（［鉄と鋼ｊ　Ｖｏ
ｌ、７３　（１９８７）　、１１ｋＬ４．．５２０９〜
５２１１）、当該鋳片に圧延ミルで、固液共存相絞まで
圧下しく圧下比１．０前後）、固液共存相を完全に絞す
出ス方法（「鉄と鋼Ｊ　Ｖｏｌ、６０　（１９７４）　
、ｍ７、ｐ、８７５〜８８４）等も提案された。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、圧下比０．２以下では、中心偏析、ポロ
シティの大幅な改善は望むべくもなく、加えて内部割れ
も顧発する。

また圧下比０．５〜０．６では、内部割れの発生なく、
中心偏析を大幅に改善できるが、固液共存相の絞り出し
がまだ少なくポロシティの改善は望めない。

ざらに圧下比１．０前後では、内部割れの発生はなく、
中心偏析、ポロシティを大幅に改善できるが、中心部の
負偏析帯の生成と未凝固の固液共存相の連続濃縮（Ｓ、
Ｐなど）の大きな問題が発生し、実用に耐えない。

三者いずれも、健全な鋳片の安定製造にはいま一歩で、
満足できるものではなかった。

（課題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四角形の断面を存
する鋳片の厚み中心部における中心偏析やポロシティの
生成を共に十分防止し得る連続鋳造手段を見出し、内部
品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。その結果、（１）ロールピッチ短縮化によ
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
ィを改善するのに有効ではある。しかしながら、（２）
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１０１！１１１厚部分）の
局所固相率〔ｆｃ：］〕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位置し
ており、この好適局所固相率に応じた圧下付与策を講じ
れば、従来技術から予想できない程度に優れた内部品質
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、上記の知見は本発明者等の研究によって解明され
た下記ｔａ＋〜（Ｃ１の事項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。すなわち （ａｌ中心偏析の生成は、鋳片の凝固に伴う収縮によっ
て生じる空隙が吸引力となり、溶質の濃化した固液共存
相を凝固完了点に吸込み移動させ、該鋳片の中心部に正
偏析となって残ることに起因する。凝固シェルのバルジ
ングはこの固液共存相の移動の補助作用を行う。またそ
の際発生した空隙はポロシティとして残存する。

かかる固液共存相の移動領域は、中心偏析に伴って生成
した■偏析発生領域から推定でき、該移動領域は鋳片の
厚み中心部の局所固相率（ｒ　Ｃ：１　）が０．３０以
上の区間で、かつ局所固相率〔ｒ１〕が０．３０〜０．
９５なる領域に対応する。また局所固相率〔ｆ８〕が特
に０．９５超の高い値になればそのような移動は起こら
ない。

この区間において圧下比（圧下量／固液共存相絞）０．
６以上の圧下を付与すれば、前述の空隙の発生がな（な
り、よって中心偏析、ポロシティの発生は殆どなくなる
。

（ｂｌ圧下時の問題は、内部割れ、中心部の負偏析およ
び連続濃縮の３つであり、これらは圧下による固液共存
相絞り出し現象と関連がある。

まず内部割れは圧下比が０．５以内の時に発生している
。これは次の理由による。すなわち圧下時に圧下比が小
さく上下の凝固界面に圧延圧力が十分作用しないときに
は凝固界面近傍は引張り応力となり割れが発生するが、
圧下比が大きく上下の凝固界面が噛み合って、この部分
に圧延圧力が十分作用する状態ではこの部分は圧縮応力
となる。

次に、このｔｉｌが濃化した固液共存相の絞り出しに伴
う、中心部負偏析帯の生成および連続濃縮については、
圧下比０．９以下では実用上はとんど実害のないレベル
となる。

（Ｃ１従って、鋼の連続鋳造に当り鋳片圧下なる対策を
施して鋳片内部の品質改善を図る場合、前記対策の施行
位置を鋳片の厚み中心部の局所固相率〔ｆ勅に関連させ
て特定部位に限定し、かつ圧下量を固液共存相厚さに関
連させて特定範囲に規定すれば、鋳片に内部割れ、中心
部の負偏析、そして連続濃縮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ことが可能
となる。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、そ
の要旨とするところは、四角形の断面を有する鋳片の連
続鋳造において、鋳片の厚み中心部の局所固相率〔ｒ（
：））が０．３０〜０．９５である区間にて、圧下比（
圧下量／固液共存相厚さ）０．６〜０．９の圧下を鋳片
の上下面または四周に付与することを特徴とする鋼の連
続鋳造方法である。

ここに、「局所固相率」とは、鋳片内ｑある位置での固
相の体積割合を示し、記号としてｆ、を用いた。なお、
便宜上、鋳片の厚み中心部の局所固相率については、上
添字（Ｃ）を用い、ｆ３なる記号を用いた。また、［圧
下ｆＪとは、（圧下前の鋳片厚さ（または幅）−圧下後
の鋳片の厚さ　（または幅））を示す。

（作用） 次に、本発明を添付図面によってさらに具体的に説明す
る。

まず、第１図はこの発明の方法を実施する際の鋳片圧下
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によって案内される。

これに引き続いて、鋳片は圧下ロール群５の区間内にお
いて圧下比（圧下量／固液共存相厚）０．６〜０．９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は完全固相部分を、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、綱を連続鋳造する場合にはモールド１から引き
抜からた鋳片２の内部に存在する固液共存相６の存在範
囲は鋳片引き抜き速度（鋳造速度）、鋳片厚みなどによ
って異なるが、一般には、その最低常用鋳造速度の場合
の厚み中心部局所同相率〔ｆ１３が０．３０の位置（第
１図のＡの位置）から最高常用鋳造速度の場合の厚み中
心部局所固相率〔ｆｌ餉が０．９５の位置（第１図のＢ
の位置）までの区間に圧下ロール群を配置すれば良い。

実際の連続鋳造に際しては圧下ロール群の位置は固定さ
れていることから、上記範囲の局所固相率をその区間に
おいて実現するには冷却手段または鋳込速度のコントロ
ールによって行う。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。

本発明による鋳片への圧下手段は特に制限されるもので
なく、上記の圧下ロール群の場合はすでに公知のものを
そのま＼利用すればよい。

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。

なお、本発明の方法において、圧下付与区間並びに圧下
比をそれぞれ前記の如くに限定した理由は次のとおりで
ある。

なお、本明細書において、「圧下比」は、圧下量／固液
共存相厚さによって定義されるものであり、また前述の
ように圧下量とは（圧下前の鋳片厚さ（または幅）−圧
下後の鋳片厚さ（または幅））を表わす。

圧下付与区間： 中心偏析、ポロシティの生成原因である空隙の発生防止
に有効に寄与するため、圧下付与区間を鋳片の厚み中心
部の局所同相率（ｒ（ε）が０．３０〜０．９５である
区間と定めた。これを外れると、大きい方に外れた場合
には、圧下付与時期が遅すぎて、中心偏析が既に生成し
ており効果が少ない。

一方、小さい方に外れると圧下付与時期が早すぎて圧下
終了後も鋳片厚み中心部近傍にかなりの未凝固の固液共
存相が残存し、結局かなりの空隙が生成する。また、早
期の圧下付与は、圧下によって上下の凝固界面が噛み合
わない危険性もあり、内部割れ発生も起り得る。以上か
ら、上記の区間を外れると、目的達成が困難となる。

圧下比： 第２図は一連の鋳造実験の結果から圧下比がそれぞれ中
心部負偏析、内部割れ、ポロシティおよび中心割れに及
ぼす一般的傾向を示したグラフである。

前記圧下付与区間での圧下によって、鋳片に内部割れ、
中心部の負偏析、さらに連続濃縮を生じさせることなく
、中心偏析やポロシティを同時に防止するため、第２図
から判断し、最適圧下比を０．６〜０．９と定めたので
ある。

次に本発明の効果を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ニスラブのｊ″人（二　　　）半径が１２．５
ｍの湾曲型連続鋳造機のメニスカスから８．５〜１５．
５ｍの位置に１０対の圧下ロールを設置した第１図に示
した装置と同様の装置により、鋳込み条件を種々変えて
厚板用キルド鋼を鋳造した。この場合、圧下付与区間の
厚み中心部局所固相率（ｆ［’ｌ））は、鋳造速度また
は二次冷却帯の比水量を調節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、〕は、日本鉄鋼協会発
行になる特別報告書１１１１の「連続鋳片加熱炉におけ
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２５０ｍｍ　、幅２
３００ｍｍ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厚み中心部の局所
固相率〔ｆへ３〕、および鋳片内の局所固相率〔ｆ、〕
の分布の推移はそれぞれ第３図のとおりであった。

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、ポロシティ、内部割れ、中心部負偏析、連続濃縮の
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（試験番号４）によると鋳
片の中心偏析およびポロシティが共に改善され、しかも
内部割れ、中心部負偏析、連ｖｔ７＋１縮を発生するこ
ともないのに対して、従来法では健全な鋳片の安定製造
が困難であることが分かる。

また、試験番号１では完全凝固後の圧下であるので変形
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、中心偏析、ポロシティの改善にはならなか
った。

試験番号２は圧下比が０．２と低く、やはりポロシティ
の改善はな（、かえって内部割れが頻発した。

試験番号３は圧下比が０．５であるため、内部割れの発
生はなく、中心偏析を大幅に改善できたが、ポロシティ
の改善はまだ少ない。

試験番号５は圧下比が１．０と高く、内部割れの発生は
なく、中心偏析、ポロシティを大幅に改善できたが、中
心部の負偏析帯が発生し、実用に耐えない。

試験番号６は圧下付与区間が厚み中心部局所固相率〔ｒ
蛎０．１〜０．９５の範囲であるため、中心偏析、ポロ
シティを大幅に改善できたが、圧下付与時期が早すぎた
ため、内部割れの発生が起こった。

試験番号７ば圧下付与区間が厚み中心部局所固相率（ｒ
’：’ｒ　ｏ、ｏ８〜０．５３の範囲であるため、中心
偏析、ポロシティの改、善効果が小さく、しかも内部割
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
　ｍ／ｗｉｎ前後に設定して本発明で規定する条件での
操業を行えば、中心偏析およびポロシティが共に改善さ
れ、かつ内部割れ、中心部の負偏析、連続濃縮も発生し
ないことが明瞭である。

実施例２ニブルームの　Ａ（四、　　）垂直部１６．７
ｍ　、湾曲部半径９（至）の垂直・湾曲型連続鋳造機の
メニスカスから、１３．０〜１６．７ｍの位置に５対の
圧下ロールを設置した装置により、鋳込み条件を種々変
えて条鋼用高炭素ｍ　（５４５Ｃ）を鋳造した。いずれ
の鋳片サイズも厚さ２７５ｍｍ　、幅２７５ｎｍであり
、各操業条件は第２表に示すとおりである。

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、ポロシティ、内部割れ、中心部負偏析および連ｙｔ
濃縮の状況を調査し、その結果を第２表に示した。

結果は、スラブの場合（第１表）と全く同様に、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
およびポロシティが共に改善され、しかも内部割れ、中
心部負偏析、連続鋳造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が困難であることが
分かる。

試験番号２°〜５′に関する詳細説明は、スラブの場合
の試験番号２〜５にほぼ対応するため省略する。

なお、以上の実施例では僅かな例のみを示したが、本発
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。

（発明の効果） 以上に説明した如く、本発明によれば、内部品質の良好
な四角形の断面を有する連続鋳造鋳片を安定して製造す
ることができる。例えば耐ＨＩ　Ｃ鋼等の高級厚板用の
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
ィの発生を、内部割れ、中心部の負偏析、連′Ｉ＆？Ｗ
１１ｉ！等を併発することなく防止できる。これによっ
て高品質製品を得ることが可能であり産業上極めて有用
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、この発明の規定条件を決める圧下比と鋳片内
質の相関図；および 第３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’：’）の分布の推移を示すグラフで
ある。 ｌ：モールド　　　　　　２：鋳片 ３．４：　　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：メニスヵス１０：　クーリング・グリッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 四角形の断面を有する鋳片の連続鋳造において、鋳片厚
   み中心部の局所固相率が０．３０〜０．９５である区間
   にて、圧下比０．６〜０．９の圧下を鋳片の上下面また
   は四周に付与することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。