JPH01321049A - 厚肉鋼板製造用の鋳塊の鋳造方法 - 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、成分偏析やザク疵等の内部欠陥のない厚肉
鋼板を低コストで製造するための、表面欠陥がなく内部
も均質な鋳塊の鋳造方法に関するものである。

（従来の技術） 現在、厚肉鋼板は特殊なものを除けば、連続鋳造スラブ
（以下、「ＣＣスラブ」という）を熱間圧延することに
よって製造されている。

通常ＣＣスラブ肉厚は１５０〜３００ＩＩＩｌ程度であ
る。

しかしながら、例えば、１０〇−厚さの厚肉鋼板を製造
しようとする場合、ＣＣスラブの中心に出現する成分偏
析、ザク巣等を完全に圧着し、柱状晶も完全に消失させ
るには、５以上の圧下比（スラブ厚さ／製品厚さ）を取
ることが必要といわれ、したがって、肉厚１５０〜３０
０ＩＩＩＩ程度のＣＣスラブではそのような高圧下比を
実現出来ないという問題があった。

そのため従来にあっては、１００ｍ５以上の厚肉鋼板を
うるためには、連続鋳造法を採用できず、インゴット法
により鋳塊を作り分塊圧延してから圧延する方法を採用
せざるを得なかった。しかし、インゴット法では凝固速
度が遅くなるのでマクロ偏析、ザク巣等の発生が顕著に
なり、５以上の圧下比の熱間加工を欠くことができず、
コスト上昇はさけられない。また、製品の金属組織を考
えてみてもミクロ的均質なものを得がたく、品質上の問
題もあった。

一方、例えば１０＋ｍｓ厚さ相当の厚肉鋼板を製造する
場合、連続鋳造法による鋳塊を熱間圧延しても圧下比は
十分数れるが、逆に余分な圧下比、圧延が必要となりコ
スト上昇につながっている。現在、１０ｍ−程度の厚鋼
板はＣＣスラブから熱間圧延によって製造しているが、
上述のような理由から連続鋳造法の利点を充分に生かし
た方法とはなっていない。

なお、鋳造可能といわれるスラブ厚さの下限は薄スラブ
連続鋳造法での５０ｍ５であるが、現時点では、未だ実
用には至っていない。

ところで、圧下比の低減対策として鋼塊径に対する高さ
の比を１以下にして、一方向凝固させた鋼塊（以下、ｒ
ＬＨ鋼塊」と呼ぶ）があるが、この場合、凝固に長時間
を要するので、多量生産に向かず、しかも、鋼塊頂面で
の偏析をさけることが出来ないので、歩留りも決して良
くない。なお、このＬＨ鋼塊では柱状晶の発達が大きい
ので圧下比も３以上は必要であった。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 前述の弊害をなくすことを目的に、最近、半凝固状態で
鋳込む方法が提案されている。具体的には、溶鋼流に不
活性ガスを噴射して粒滴化し落下中に冷却して半凝固状
態でモールド内に注入しようとするもので、小鋼塊の製
造には効果を発揮するが、大型鋼塊になると、鋼塊表面
と中心部では抜熱速度が異なる。すなわち表面では冷却
され過ぎてポーラスになるが、逆に中心部では、注入後
の復熱で半凝固状態の粒滴が再加熱され、通常鋳込の鋼
塊と同様の凝固過程となり、マクロ偏析、ザク巣等が出
現することになる。特開昭５８−８６９６９号および同
５９−３３０５６号参照。

したがって、この鋼塊を熱間圧延に供する場合、表面の
手入れによる歩留り低下ならびに中心部の成分偏析、ザ
ク巣を圧着させるための強圧下圧延（圧下比５以上）が
必要であり、コスト上昇の要因となっている。

かくして、この発明の目的は、上述のような観点から、
表面および内部欠陥のない微細組織を有する任意の厚さ
の鋳塊を製造することによって、圧下比を小さ（した低
コストの熱間圧延により、高品質の厚肉鋼板を製造する
方法、つまりそのための鋳塊の鋳造方法を提供すること
である。

（１題を解決するための手段） 本発明者らは、かかる目的達成のために種々検討を重ね
たところ、注入溶鋼流の可及的均一な注入が特に有効で
あり、そのためには平面的に拡がって設けた複数個の注
入溶鋼流によりモールド内に注入を行えばよく、またそ
の場合、各注入溶鋼流毎に注入条件を変更して最適の注
入条件を付与することによって表面および内部欠陥の改
善はより効果的に行われ得ることを知り、本発明を完成
した。

ここに、本発明の要旨とするところは、溶鋼流を粒滴化
し、底面と側壁面とから構成されるエンドレスモールド
内に落下させて凝固させる鋳造方法において、上記の注
入溶鋼流を３本以上の溶鋼流で構成することを特徴とす
る厚肉鋼板製造用の鋳塊の鋳造方法である。

本発明の好適態様によれば、前記注入溶鋼流はそれぞれ
異った粒滴化条件に設定するか、または、該注入溶鋼流
の中、一部の溶鋼流を粒滴化せず完全溶融状態のまま前
記モールド内に注入するようにしてもよい。

このように、本発明によれば、３本以上の平面的に拡が
って配設した注入溶鋼流をモールド内に注入することに
より、好ましくは各注入溶鋼流の粒滴化条件をそれぞれ
変えることによって均質な微細組織を有し、表面性状の
良好な鋳塊が得られるのである。

本発明により鋳造された鋳塊は次いで慣用法により熱間
圧延等の加工を経て厚鋼板に加工されるのである。

このようにして得られた鋳塊は表面性状はもちろん内質
的にも通常凝固材のような成分偏析、ザク巣といった欠
陥が皆無であるので鋳造または圧延は形状（寸法）を整
える程度でよく、圧下比は小さく１．３以上あれば安定
した品質の厚肉鋼板が得られる。

ここに、本発明による鋳塊から得られる厚鋼板は１００
ｍ−程度のものも、また１０ｍｍ程度のものも包含する
ものであり、一般には上記肉厚の範囲１０〜１０抛−程
度であって、例えば海洋構造物用に用いる鋼讐反を云う
のである。

なお、鋳塊表面に対応する溶鋼流は粒滴化せずに通常鋳
込み流にすれば鋳塊表面は良くなる。特に、鋳造速度が
速くなると、その効果は顕著になる。

（作用） 次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに具体的
に説明する。

第１図（イ）および同（ロ）は、それぞれ本発明にかか
る鋳造方法を説明する模式的側面図および平面図であり
、第２図および第３図（イ）および同（ロ）は、溶鋼の
注入の様子を示す略式説明図である。

第１図（イ）に示すように、取鍋ｌからタンデイツシュ
２に供給された溶鋼３は、底部に設けた複数のノズルか
ら注入溶鋼流４となって落下するが、このとき、各ノズ
ル周囲に設けた粒滴化ガス吹出し口５からのガス流によ
ってそれぞれ独立して粒滴化される。なお、第１図（イ
）では外側の溶鋼３は粒滴化を行わない例を示している
。−旦粒滴化し、落下中に冷却すれば、モールド内注入
後の溶鋼の流動は殆ど無いので１個の注入溶鋼流を均一
に分散させる範囲には限界がある。特に、本発明の対象
である板状鋳塊では困難であるので、第１図（ロ）に示
すように大小の注入溶鋼流３．４を複数個に平面的に拡
げて配設することによって、粒滴をモールド７上に可及
的均一に分散させることが不可欠である。

複数個配設した注入溶鋼流の粒滴化条件の設定理由は次
のとおりである。

落下中に冷却された半凝固状態の粒滴状の注入溶鋼流４
は注入後のモールド７内での冷却条件によって、その後
の凝固過程も異なる。すなわち、鋳塊６の表面（第３図
（イ）で符号１３で示す領域、または第２図で符号１２
で示す領域）では、落下中に冷却された粒滴４°は大気
側への放熱により、そのま＼冷却されるのでモールド内
での流動もなく、当然のことながら成分偏析も起こりえ
ない。

しかしモールド７に接する鋳塊６の表面（例えば、第３
図（イ）で符号９で示す領域）では、注入された半凝固
状態の粒滴４°は注入と同時に急冷されるので、粒滴形
状のま一残存し粒子が積み重なった状態となり、従来の
通常鋳込みに見られるスプラッシュ疵に類領した表面欠
陥につながる。

第３図（ロ）は第３図（イ）の符号９で示す領域の部分
拡大図であって、そのような様子を拡大して示す。

一方、鋳塊６の中心部では、注入後のモールド７内では
抜熱が遅く、特に大型鋳塊（厚みが大きく）なると、落
下中に冷却され一旦半凝固状態にされた粒滴４°もモー
ルド７内では抜熱が遅くなるので複熱し、半凝固状態の
粒が再溶解する。すなわち、鋳塊６の中心部では通常鋳
込みと同じような凝固現象が起こる。いわゆる、完全溶
融状態の溶鋼が鋳塊表面から順次凝固することになる。

したがって、第３図（イ）に示すように鋳塊表面からの
柱状晶ｌＯによる組織の粗大化、又成分偏析の出現と同
時に凝固収縮に起因するキャビティ１）が出現する。

本発明にあって、上記の問題を解決するには、注入溶鋼
流４を３本以上の複数個二次元的な拡が゛りをもって配
設するとともに、必要によりさらに注入溶鋼流４に流量
限定も含めてそれぞれ任意の粒滴化条件を設定するので
ある。

かくして、本発明によれば、そのような構成を採ること
によって表面欠陥がなく、かつ内質的にも、微細組織で
均質な鋳塊を製造することができ、この鋳塊によって、
後工程の熱間圧延、鍛造の圧下比を小さくすることがで
き、製品としての厚鋼板の品質改善および製造コスト低
減をもたらすことができる。

ここで、本発明における表面欠陥がなく、かつ内部も均
質な鋳塊を得るための粒滴化条件の一例を具体的に説明
すると、次の通りである。

モールド７に接する鋳塊６の表面（第２図の符号８で示
す領域、第３図の符号９で示す領域）に対応する注入溶
鋼３は注入後、モールド７内で急冷されるので粗大な粒
滴を注入する。すなわち、凝固率の小さい粒滴を注入す
ることにより、鋳塊６の表面８を滑らかにする。言い換
えると、流動性の高い溶鋼で、滑らかな鋳塊表面を形成
する。

特に、この鋳塊表面（第２図の符号８、および第３図の
符号９で示す領域）に対応する溶鋼を粒滴化せず、通常
鋳込流にすれば、従来の通常鋳込による鋳塊（スラブ等
）と同等の鋳塊表面肌が得られることは言うまでもない
、第２図の表面８参照。

なお、この場合、凝固はモールド７側から進行するので
組織には方向性を有するが、急冷されるので組織は微細
である。

また、その内部（第２図の符号８°で示される領域）に
は冷却された粒滴が堆積するので、溶鋼流動が抑制され
、成分偏析、が起こりえず、組織も細粒化する。当然の
事ながら更に、その内部については細粒滴化が有効であ
る。ただし、細粒化が過ぎると（凝固率１０％以上）モ
ールド内注入後の冷却が遅く鋳塊がポーラス化する。

一方、モールド７と接触しない鋳塊表面（第２図の符号
１２で示す領域）では、モールド７と接触する鋳塊表面
８に比べ、径太後の冷却速度は小さいが、鋳塊表面１２
を滑らかにする条件として凝固率の低い粒滴、すなわち
、粗大粒滴か通常鋳込溶鋼（粒滴化せず）を注入するこ
とが好ましい。

ここに、注入溶鋼流の配置について述べると、すでに述
べたところからも明らかなように、「平面的波がり」、
つまり二次元的波がりをもってそれらを配置することが
必要であるが、これは少なくとも３本の注入溶鋼流から
構成されるのであって、一般には第１図（イ）に示すよ
うに、周辺部には少量の注入溶鋼流を配置し、これは粗
大粒滴か通常鋳込溶鋼とし、その内側には可及的に多く
の流れが均一に平面的に拡がって配置されるようにする
のが好ましい、その他、第１図（ロ）に示す配置例にあ
って、鋳塊の周辺部に相当する注入溶鋼流の粒滴化条件
を粗大粒滴とし、一部の注入流を通常鋳込溶鋼として組
み合わせることなども考えられる。

次に、各注入溶鋼流における注入条件の変更法であるが
、これはそれぞれに対応するタンプッシュノズルからの
溶鋼流を粒滴化するときの粒滴化ガス噴霧条件を変更す
ることによって容易に変更できる０例えば、粒滴化ガス
噴霧量を少なくすることによって粒滴を粗粒化するとと
もに、その凝固率を小さ（でき、反対に粒滴化ガス噴霧
量を多くすることによって凝固率を高くでき、粒滴化ガ
ス噴霧速度を増加させることによってより小さな粒滴を
生成させ得るのである。そしてこれらは各注入溶鋼流毎
に変えることができるのである。また、タンデイツシュ
底部のノズル孔の径そのものを変更することにより流量
を制限できる。

次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例 第１表に本発明法の実施例および比較例とじて現行プロ
セスの注入流を２本とした場合の鋳造例（比較Ｎ１）と
ｔ、Ｈｍ塊法による製造Ｎ（比較例２）の各製造条件お
よび結果を、第２表には製造した鋳塊の成分を示す。

また第４図には比較例として用いたＬＨ鋼塊の製造プロ
セスの概要を示した。大定盤そして定盤のうえに載せた
偏平鋳型の内部に注入管よりの溶鋼を下注ぎ方式で注入
し、鋳型内部に断熱スリー゛ブを設けることによって一
方向凝固を行う、場面頂部には保温板と保温蓋が置かれ
ており、一方向凝固を確実なものとしている。

第１図に示した本発明法で幅１０００＋ｕ＋、高さ４０
０ｍａ＋。

長さ３０００ｍｍの鋳塊を製造するとともに、比較例１
として現行プロセスである注入流２本により、幅１００
〇−曽、高さ４０〇−園、長さ３０００ｍ−の鋳塊を製
造した。また、比較例２として現行のＬＨ鋼塊プロセス
により、１０００　Ｘ　１０００ｍｍ、高さ９２０ｍ−
の鋳塊を製造した０本発明の場合、タンデイシュからモ
ールドへの注入は８本のノズルで行った。注入速度は各
ノズルでそれぞれ０．３９　トン／分で粒滴化には液体
窒素を用い、５ＵＳ３０４製環状ノズルで注入溶鋼流に
噴射させた。液体窒素量は注入ノズル８本の内第１図に
示す６本の注入流に対して各噴射ノズルより０．６５１
　／５ｔｅｅｌ　ｋｇ・ｗｉｎで行った。また、比較例
１の場合は注入ノズル２本で行い、注入速度は各々１．
４５トン／分で粒滴化には液体窒素を用い、環状ノズル
は本発明の実施例と同じものを用いた。

液体窒素量は２本の注入流に対して各々０．６ｊ！／５
ｔｅｅｌ　ｋｇ−ｗｉｎで行った。なお、溶鋼過熱度は
本発明法および比較例１の場合ΔＴ＝６０℃、比較例２
の場合ΔＴ−４０℃であった。

製造した鋳塊の内、本発明法で製造したものは、そのま
ま厚板圧延にて板厚２００＋ｍｓの鋼板に圧延した。

比較例１の鋼塊は、鋼塊の底面および側面の表面欠陥部
（過冷却によるポーラス化部）を１０＋ｇ−削除し、高
さ３９０ｍｍ　、輻９８０＋＊−とし、さらに鋼塊頂面
も手入した後、本発明法で製造した鋳塊同様厚板圧延に
て板厚２００１の綱板に圧延した。

また、現行のＬＨ鋼塊プロセスで製造した鋼塊は、先ず
鋼塊頂面側の偏析部（約３０％）を切り捨て、高さ６０
０＋ｕ＋とし、分塊圧延で高さ４０（１ｗｍに圧延した
後、厚板圧延にて板厚２００ｍｍ＋の鋼板に圧延した。

それぞれの鋼板について超音波検査を行った結果、同じ
く第１表にまとめて示すようにいずれのｉｉｉとも超音
波による欠陥は全く見られなかった。

以上の結果、本発明方法によって得た鋳塊から製造した
厚鋼板が、現行プロセス並の品質保証ができることを確
認するとともに、コスト高に直結する歩留りの大幅な改
善ならびに圧下比の低減ができることが明らかとな９た
。

第１表　実施例および比較例の製造条件と結果第２表　
鋳塊の成分（％） （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、表面欠陥がなく
、内質的にもキャビティ、成分偏析と言ったマクロ的欠
陥がなく、かつ微細組織を有する鋳塊が得られるのであ
って、その鋳塊を利用することにより、圧下比の小さい
圧延または鍛造によっても品質的にすぐれた厚肉綱板が
得られるためコストを著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）および同（ロ）は、本発明による鋳造法の
概要を示すそれぞれ模式的側面図および平面図； 第２図は、本発明による鋳塊の凝固状況の略式第３図（
イ）および同（ロ）は、従来法の鋳塊の凝固状況を模式
的に示すそれぞれ略式説明図および一部拡大図：および 第４図は、比較例で使用した従来のＬＨ鋼塊プロセスの
略式説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶鋼流を粒滴化し、底面と側壁面とから構成され
   るエンドレスモールド内に落下させて凝固させる鋳造方
   法において、上記の注入溶鋼流を３本以上の溶鋼流で構
   成することを特徴とする厚肉鋼板製造用の鋳塊の鋳造方
   法。
2. （２）前記注入溶鋼流をそれぞれ異った粒滴化条件に設
   定すること、または、該注入溶鋼流のうち、一部の溶鋼
   流を粒滴化せず完全溶融状態のまま前記モールド内に注
   入することを特徴とする請求項（１）に記載の鋳造方法
   。