JPH0245536B2 - - Google Patents

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JPH0245536B2
JPH0245536B2 JP59021940A JP2194084A JPH0245536B2 JP H0245536 B2 JPH0245536 B2 JP H0245536B2 JP 59021940 A JP59021940 A JP 59021940A JP 2194084 A JP2194084 A JP 2194084A JP H0245536 B2 JPH0245536 B2 JP H0245536B2
Authority
JP
Japan
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phase
separation
cooling
steel
concentration
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59021940A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60166150A (ja
Inventor
Yoshuki Uejima
Tooru Matsumya
Shozo Mizoguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Priority to EP85300700A priority patent/EP0153062B1/en
Priority to DE8585300700T priority patent/DE3580767D1/de
Publication of JPS60166150A publication Critical patent/JPS60166150A/ja
Priority to US06/892,475 priority patent/US4738301A/en
Publication of JPH0245536B2 publication Critical patent/JPH0245536B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は連続鋳造によつて得られる鋳片の表面
疵や割れおよび成品鋼材の材質欠陥の原因となる
凝固偏析を軽減する方法に関する。 従来技術 従来より連続鋳造においては、凝固時溶質の偏
析によつて、鋳片の表面疵や割れが生じたり成品
の品質が悪化するため、その改善が望まれてい
た。 これらの改善方法としては、溶鋼へCaを添加
したり、精錬によつて、有害な偏析の原因となる
溶質を予め低減させておく方法、連続鋳造機のロ
ール間隔を短くしバルジングを抑え、又は電磁撹
拌によつて中心偏析を軽減する方法などが行われ
ている。 又、省エネルギー、省力化の点から、鋳片を室
温まで冷やすことなく、熱間圧延ないしは加熱炉
に装入した後圧延する直接圧延又はホツトチヤー
ジ圧延において、圧延時の鋳片の表面割れを防止
するため、溶融凝固に引き続く冷却過程中、熱間
圧延開始までの間を超緩冷却を施す鋳片の表面割
れ抑制法も提案されている(特開昭55−84203)。 上記方法は、熱間加工性に有害なP、S、O、
N等の元素の偏析、非金属介在物として析出を生
じる特定の温度域、シユミレーシヨン実験におい
て、1300〜900℃温度域で断面収縮率の最小値が
60%未満になると表面割れが多発することに着目
し、これらの元素の析出形態を制御することによ
り鋳片の熱間割れ抑制を行うものである。 又、特開昭55−109503、同55−110724号公報に
おいても、同様に連鋳片を熱間圧延前に徐冷却
し、直接圧延する方法が開示されている。 又、特公昭49−6974号公報においては鋳造スト
ランドの処理において、表面と中心液体との温度
差が大きくなりすぎないよう、冷却、加熱を行い
割れの防止を行う方法が開示されている。 発明の目的 本発明者は、鋳片品質悪化が単なる凝固偏析の
量のみによるものではなく、α安定化元素(P、
Si、S、Cr、Nb、V、Mo等)とγ安定化元素
(C、Mn、Ni等)とが同一部分に濃化されるこ
とによつて偏析の重複による相乗的悪影響が一層
著しくなることに着目し、又、これらα安定化元
素とγ安定化元素とがδ相とγ相において溶解度
に差異のあることに着目し、これらの溶質分離に
有効な温度範囲が上記公知技術と異る、又は開示
されていない特定の温度域において存在すること
を見出し、凝固偏析を軽減させる本発明方法を完
成させたものである。 発明の構成 すなわち、本発明は炭素濃度0.005〜0.53重量
%の鋼の連続鋳造二次冷却において、冷却中に生
ずる包晶反応、Ar4変態あるいはその両者の相変
化を利用して、該相変化域で鋳片を緩冷却させ偏
析部の溶質元素を相互に分離させて、前記相変化
終了後の冷却速度を30℃/分以上で鋳片を冷却さ
せることにより凝固偏析に伴う材質の欠陥を軽減
させることを特徴とする鋼の連続鋳造法である。 作 用 溶融状態にある鋼は冷却されて温度が低下する
に従つて固相が晶出するが、その状態変化と炭素
濃度との関係を第1図に示した。炭素濃度が0.17
〜0.53%(重量%、以下同じ。)の間にある鋼は
冷却により液相(直線1より上の域)から(液相
+δ相)を経て1495℃(図の直線3)以下で(液
相+γ相)に変化し、さらに冷却が進んで直線6
以下の温度で全てγ相になる。変態温度1495℃を
境にして液相とδ相の界面において(液相+δ
相)→(液相+γ相)に変化する反応、いわゆる
包晶反応を利用して、α安定化元素であるP、
Si、S、Cr等、特に問題となるPとSとをδ相
中に取りこみ、γ安定化元素であるC、Mn、
Ni、特にMnをγ相中に取りこむ。さらに冷却が
進んで全量がγ相に達したときに、最も遅れてγ
相に変態した部分に、上記のα安定化元素が偏在
する。その結果例えばPの濃度のピークの存在す
る部分は、Mnの濃度のピークの存在する部分と
分離され、PとMnの重複偏析が避けられる。 炭素含量が0.005〜0.08%の鋼においては、冷
却により液相→(液相+δ相)→δ相→γ相にな
る。この場合δ相からγ相への変態はAr4変態と
呼ばれ、第1図の直線4の温度ではじまり、直線
5の温度まで続く。この間Ar4変態域において、
δ相とγ相が共存することを利用して前記α安定
化元素とγ安定化元素を、溶解度の差を利用して
一旦分離させる。例えばδ相にPを、γ相にMn
を移行させて一旦分離させる。さらに冷却が進ん
で全量がγ相に変化したときにも最も遅れてγ相
に変態した部分に前記のα安定化元素が偏在す
る。その結果、例えばP濃度のピークの存在する
部分は、Mnの濃度のピークの存在する部分と分
離され、PとMnの重複偏析が避けられる。 炭素濃度が0.08%〜0.17%の鋼については、前
述の包晶反応とAr4変態における分離を共に利用
することができる。 相変化に要する時間すなわち実操業における冷
却速度とPとMnの分離度の関係を第2図に示し
た。図において7は冷却速度2.7℃/分、8は同
じく27℃/分、9は現行の連続鋳造機の鋳片中心
部の鈴却速度を示すもので、この図からわかるよ
うに、40℃/分以下の徐冷により現行連続鋳造の
場合の2倍以上の分離度を得ることができた。 ここで分離度として、次の3つの指標を用い
た。 濃度分離度C1 =(Mn*/Mn゜/P*/P゜)/(k〓/LMo/k〓/LMo
/k〓/LMo/k〓/LMo) =(Mn*/Mn゜/P*/P゜)/1.80 濃度分離度C2 =(P*/P゜/Mn*/Mn゜)/(k〓/LMo/k〓/LMo
/k〓/LMo/k〓/LMo) =(P*/P゜/Mn*/Mn゜)/1.80 面積分離度A =1−
Mn高濃度部とP高濃度部の重複面積率/Mn高濃度部の面
積率 Mn*、P*は、濃度分離度C1において、最初に
δ相からγ相に変態した部分、濃度分離度C2に
おいては、最後にδ相からγ相に変態した部分に
おけるMnおよびPの濃度を表わす。また、Mn゜、
P゜はそれぞれ、MnとPの平均濃度であり、Ka/b i
は成分iのa相とb相間の平衡分配係数を表わ
す。平衡分配係数は、第1表に示した値を用い
た。面積分離度Aにおいて、MnおよびPの高濃
度部の面積率は、5%とした。
【表】 なお第2図は、50Kg/mm2鋼(C0.13%)におて
1500〜1450℃間の冷却を速度を変えて行い、その
後4500℃/分で急冷した場合の値である。 この点につき、さらに詳述すると、溶質元素は
冷却速度が従来技術の如く速すぎては、分離する
余裕が保てず成果が期待できない。下限は、経済
性によつて決すればよい。 さらに、相変化あるいは変態分離終了後は、単
一固相になるので、溶解度の差による分離は起ら
ない。従つて単一相内での温度を急激に低下させ
ないと、折角分離した元素が再び、拡散する傾向
にある。処理後の冷却速度については種々研究の
結果30℃/分以上にするのがよいことがわかつ
た。 さらに前述の包晶反応およぴ変態分離の効率を
高めるため一度これらの温度域から低下した鋼を
急速加熱して再び分離域まで昇温させ、徐冷、急
速加熱をくりかえすことによつても、分離できる
こと、さらに、それらの操作後、前述と同様に30
℃/分以上の冷却により分離を確実にすること等
の知見が得られた。これらの具体例は、実施例と
して後述する。 実施例 1 50Kg/mm2鋼(炭素濃度0.13%)において、1450
℃まで2.7℃/分の冷却速度で冷却後、4500℃/
分で冷却して常温まで下げた。この鋼の偏析部の
PとMnの分離度は、濃度分離度C1およびC2、面
積分離度Aで表わすとそれぞれ0.67、1.00、1.00
であつた。2次元EPMA分析によるMn、Si、P
の凝固組織の特性X線像(写真上14mmは200μに
相当する。)を第4図に示した(画像処理により
5段階の濃度差により表示した。)。(a)Mn(1.4〜
1.6%Mnを5段階表示)、(b)Si(0.03〜0.04%Siを
5段階表示)、(c)P(0.006〜0.021%Pを5段階表
示)を示し、白く見える部分が各元素の高濃度部
で、SiとPは重複しているが、Mnとは明らかに
分離していることがわかる。また、MnとPの高
濃度部5%の面積率の部分を示したのが、第5図
(写真上14mmは200μに相当する。)である。(a)
Mn、(b)Pを示し、白い部分が高濃度部5%の面
積率の部分である。この図からもMnとPは明ら
かに分離していることがわかる。なお、本実施例
の熱履歴グラフは第3図の1に示した。 実施例 2 実施例1と同様の鋼を、1500〜1450℃の間、冷
却速度が27℃/分になるように冷却した。この鋼
の偏析部のPとMnの分離度は、濃度分離度C1、
C2および面積分離度Aで表わすとそれぞれ0.41、
0.40、0.38であつた。なお、本実施例の熱履歴グ
ラフは第3図の2に示した。 実施例 3 炭素濃度0.30%の鋳片を1500〜1470℃間30℃/
分の速度で冷却し、その後60℃/分の速度で1500
℃まで加熱し同様の速度で冷却、さらにもう一度
加熱冷却を繰返したときの分離度は濃度分離度
C1およびC2、面積分離度Aで表わすとそれぞれ
0.32、0.30、0.28であつた。 なお本実施例の熱履歴のグラフは第3図の3に
示した。 実施例 4 実施例3と同様の操作を行つたのち、4500℃/
分の冷却速度で常温まで冷却したときの分離度は
濃度分離度C1およびC2、面積分離度Aで表わす
とそれぞれ0.40、0.42、0.38であつた。 なお本実施例の熱履歴グラフは第3図4に示し
た。 発明の効果 以上詳述したように本発明により、連続鋳造に
よる製造法において問題となる偏析部の溶質、特
にMnとPの複合偏析を避け、鋳片および成品の
品質欠陥の原因を除くことができ、耐ラメラテイ
ア鋼や耐サワー鋼等の品質が向上するなど鉄鋼業
の発展に寄与するところは大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は炭素鋼の状態図、第2図は鋳片の冷却
速度と分離度の関係を示す図、第3図は実施例の
熱履歴を示す説明図、第4図は、Mn、Si、Pの
鋼の組織内での分布を示す写真、第5図はMnと
Pの高濃度部5%の面積率の部分の組織内での分
布を示す写真である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素濃度0.005〜0.53重量%の鋼の連続鋳造
    二次冷却において、冷却中に生ずる包晶反応、
    Ar4変態あるいはその両者の相変化を利用して、
    前記相変化開始から終了までの温度域の鋳片の中
    心部分の冷却速度を40℃/分以下、前記相変化終
    了後の冷却速度を30℃/分以上で鋳片を冷却させ
    偏析部の溶質元素を相互に分離させて、凝固偏析
    に伴う材質の欠陥を軽減させることを特徴とする
    鋼の連続鋳造法。 2 相変化域において鋳片の加熱冷却をくり返
    し、加熱速度を冷却速度以上とすることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の鋼の連続鋳造
    法。
JP2194084A 1984-02-10 1984-02-10 鋼の連続鋳造法 Granted JPS60166150A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2194084A JPS60166150A (ja) 1984-02-10 1984-02-10 鋼の連続鋳造法
EP85300700A EP0153062B1 (en) 1984-02-10 1985-02-01 Method for mitigating solidification segregation of steel
DE8585300700T DE3580767D1 (de) 1984-02-10 1985-02-01 Verfahren fuer eine abgeschwaechte seigerungserstarrung von stahl.
US06/892,475 US4738301A (en) 1984-02-10 1986-08-05 Method for mitigating solidification segregation of steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2194084A JPS60166150A (ja) 1984-02-10 1984-02-10 鋼の連続鋳造法

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JPS60166150A JPS60166150A (ja) 1985-08-29
JPH0245536B2 true JPH0245536B2 (ja) 1990-10-09

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JP2194084A Granted JPS60166150A (ja) 1984-02-10 1984-02-10 鋼の連続鋳造法

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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS60166150A (ja) 1985-08-29

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