JPH0422664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は連続鋳造鋳片の厚み中心部にみられる
不純物元素、即ち鋼鋳片の場合には硫黄、燐、マ
ンガン等の偏析を防止し均質な金属を得ることの
できる連続鋳造法に関するものである。 （従来の技術） 近年、海洋構造物、貯槽、石油およびガス運搬
用鋼管および高張力線材などの材質特性に対する
要求は厳しさを増しており、均質な鋼材を提供す
ることが重要課題となつている。元来鋼材は、断
面内において均質であるべきものであるが、鋼は
一般に硫黄、燐、マンガン等の不純物元素を含有
しており、これらが鋳造過程において偏析し部分
的に濃化するため鋼が脆弱となる。特に近年生産
性や歩留の向上および省エネルギー等の目的のた
めに連続鋳造法が一般に普及しているが、連続鋳
造により得られる鋳片の厚み中心部には通常顕著
な成分偏析が観察される。こうした成分偏析は最
終製品の均質性を著しく損ない、製品の使用過程
や線材の線引き工程等で鋼に作用する応力により
亀裂が発生するなど重大欠陥の原因になるため、
その低減が切望されている。かかる成分偏析は凝
固末期に残溶鋼が凝固収縮力等によつて流動し、
固液共存域内のデンドライト樹間濃化溶鋼を洗い
だし、残溶鋼が累進的に濃化することによつて生
じる。従つて成分偏析を防止するには、残溶鋼の
流動原因を取り除くことが肝要である。かかる溶
鋼流動原因としては、凝固収縮に起因する流動の
ほか、ロール間の鋳片バルジングやロールアライ
メント不整に起因する流動等があるが、これらの
内最も重大な原因は凝固収縮であり、偏析を防止
するには、これを補償する量だけ鋳片を圧下する
ことが必要である。 鋳片を圧下することにより偏析を改善する試み
は古くからなされており、例えば特公昭59−
16862号公報に記載されているように、連続鋳造
工程において鋳片中心温度が液相線温度から固相
線温度に至るまでの間鋳片を凝固収縮を補償する
量以上の一定の割合で圧下する方法が知られてい
る。 しかしながら、この場合、条件によつては偏析
改善効果が殆ど認められなかつたり、場合によつ
ては、偏析がかえつて悪化する等の問題があり、
成分偏析を十分に改善することは困難であつた。 本発明者らはかかる従来法の問題の発生原因に
ついて種々調査した結果、従来法の場合に偏析改
善効果が認められなかつたり、あるいは偏析がか
えつて悪化することが起こるのは、基本的に圧下
すべき凝固時期範囲や圧下量が不適正であること
に起因していることを知見した。 この知見に基づいて、本発明者らは、鋳片を連
続的に引き抜く溶融金属の連続鋳造において、鋳
片の中心部が固相率0.1ないし0.3となる時点から
流動限界固相率となる時点までの領域を0.5mm／
分以上2.5mm／分未満の割合で連続的に圧下し、
鋳片中心部が流動限界固相率となる時点から固相
線温度となるまでの領域は圧下を加えないことを
特徴とする連続鋳造方法を発明し、特願昭61−
136276号にて出願を行つた。 （発明が解決しようとする課題） 本発明者らは更に研究を行つた結果、鋳片の中
心部が固相率0.1ないし0.3となる時点から流動限
界固相率となる時点までの領域を連続的に圧下す
る場合の圧下量は鋳片の偏平比によつて最適値が
存在することを知見し本発明をなし遂げた。 （課題を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは鋳片を連続的に引
き抜く溶融金属の連続鋳造において、鋳片の中心
部が固相率0.1ないし0.3となる時点から流動限界
固相率となる時点までの領域で、その単位時間当
たりの圧下量（ｘ）が下記(1)式で示される範囲内
となるように鋳片を連続的に圧下することを特徴
とする連続鋳造法にある。 0.6ξ≦ｘ≦1.1ξ ……(1) ここに、 ξ＝４／ｒ，１≦ｒ≦４ ｒ：偏平比 ｘ：単位時間当たりの圧下量（mm／分） である。 （作用） 以下、本発明を更に詳述する。 中心偏析のない鋳片を得るための手段として前
期特公昭59−16862号公報に開示されているよう
な軽圧下法は有効な方策であるが、本発明者らの
知見によれば、軽圧下法において極めて重要なこ
とは、圧下すべき領域と圧下量である。 まず、圧下すべき量について述べる。 通常、連鋳鋳片には中心部の偏析のほかに、第
２図に示すようにＶ状の偏析（Ｖ偏析）が見られ
る。このＶ偏析は凝固収縮によつて生じるもので
あるから、その発生個数を観察することによつ
て、圧下量が凝固収縮量に対して充分か否かを知
ることが出来る。本発明者らは、かかる現象を観
察する事により次の二つの事実を見いだした。そ
の一つは、圧下量の考え方に関するものであり凝
固収縮量を補償するために重要なのは、ロール一
本あたりの圧下量（単位mm）ではなく、凝固先端
近傍数ｍの範囲での平均的な圧下速度（mm／分）
であることを知つた。ここで圧下速度とは鋳片上
の任意の点が、複数のロールの間を通過する過程
で単位時間当たり圧下される量をいう。実操業に
おけるロール間隔の設定にあたつては、上記圧下
速度を引抜速度で除した値、すなわち圧下勾配
（単位mm／ｍ）により、鋳造方向単位長さ当たり
の圧下量を知ることが出来る。 もう一つの事実は、凝固収縮を過不足なく補償
するための圧下量（以後適正圧下量と呼ぶ）に関
するものである。 本発明者らの知見によれば、過度の圧下を加え
ると中心偏析はかえつて悪化するため、圧下すべ
き量は凝固収縮を過不足なく補償する量でなけれ
ばならない。前記特公昭59−16862号公報に開示
されているように、従来圧下すべき量は凝固収縮
を補償する量以上であれば、内部割れが生じない
範囲内で如何なる量であつてもよいとされてい
た。しかしながら、本発明者らの知見によれば、
圧下量が大きすぎると鋳造方向と逆方向に向かう
Ｖ偏析（以後逆Ｖ偏析と称す）及び溶鋼流動が生
じ、かえつて偏析が悪化する。一方圧下量が小さ
すぎると従来から知られているように、鋳造方向
に向かうＶ偏析及び溶鋼流動が生じる。従つて圧
下量は凝固収縮を過不足なく補償する量でなけれ
ばならず、それより大きすぎて小さすぎてもいけ
ない。 また、凝固収縮を補償するための適正圧下量は
鋳片のサイズや鋳造速度等の鋳造条件によつて変
化するため、従来適正圧下量は代表的な操業条件
に対して経験的に定められており普遍性に乏しか
つた。本発明者らは適正圧下量について、鋳片サ
イズを315mm×315mm、360mm×580mm、300mm×500
mm、240mm×980mm、鋳造速度を0.6ｍ／分から1.3
ｍ／分の範囲で種々変更し、試験調査を繰り返し
た結果、前述のように適正圧下量を圧下速度で表
せば、適正圧下量は鋳造速度に殆ど依存しない定
数となり、残る最大の要因は鋳片サイズであるこ
とを知見した。即ち、第１図に斜線で示すよう
に、適正圧下量は鋳片の偏平比に大きく依存し、 0.6ξ≦ｘ≦1.1ξ ……(1) ここに、 ξ＝４／ｒ，１≦ｒ≦４ ｒ：偏平比 ｘ：単位時間当たりの圧下量（mm／分） で表され、これより圧下量が大きすぎても小さす
ぎても偏析は悪化する。 上記(1)式において偏平比が約２以下の鋳片は通
常ブルームまたはビレツトと呼ばれ、偏平比がそ
れ以上の鋳片は通常スラブと呼ばれる。 本発明は偏平比４以下のスラブ及びブルームに
適用できるものであり、偏平比４超では偏平比を
大きくしても最適圧下量が変化しない領域となる
ため、偏平比に基づいて圧下量を変化させるとい
う本発明には包含されない。 次に圧下すべき領域について述べる。 中心偏析は固液共存域内、すなわち鋳片中心部
が液相線温度となる時点から固相線温度となる時
点の間の領域内での溶鋼流動によつて生じるもの
であるから、従来から言われているように、この
領域を圧下すべき範囲と考えるのが通例であつ
た。しかしながら、本発明者らの知見によれば該
領域を全域圧下する場合には圧下による中心偏析
改善が不充分かあるいは殆ど見られない事があ
り、中心偏析を効果的に低減するには、鋳片厚み
中心部が固相率0.1ないし0.3となる時点から流動
限界固相率となる時点までの領域で凝固収縮を過
不足なく補償するように連続的に鋳片を圧下する
ことが重要である。 ここで、鋳片中心部の固相率とは、鋳片断面内
中心における固相と液相の総量に対する固相の体
積割合であり、流動限界固相率とは、溶鋼が流動
し得る上限の固相率であつて、固相率0.6ないし
0.8の値である。 本発明者らは、工業的規模の連鋳機により圧下
ロール本数、圧下範囲および圧下開始時期を種々
変更した数多くの実験から次の事実を見出した。
すなわち、一般に連続鋳造機の互いに対をなす
上、下ロールの間のロール間隔は設定値にたいし
て鋳造中は多少のずれを生じる（このずれを以後
動的アライメント不整と呼ぶ）。この動的アライ
メント不整は、軸受のガタや、鋳片幅方向の反力
の違い、ロールのたわみ、ロールの熱反り等によ
つて生じ、ロールが鋳片から受ける反力が大きい
ほど、言いかえれば圧下量が大きいほど大きく、
これによつて新たな流動が発生し、偏析を悪化さ
せる。鋳片を圧下することによる偏析改善効果
は、凝固収縮補償による偏析改善効果と動的アラ
イメント不整を増加させることによる偏析悪化の
逆効果との差として得られる。従つて、軽圧下に
よつて偏析を改善する場合に極めて重要なこと
は、真に必要な領域を動的アライメントを最小に
すべく調整されたロールで鋳片幅方向を均一に圧
下することである。 本発明者らの知見によれば、鋳片に圧下を加え
ることによる偏析改善効果は中心部固相率の高い
下流域で大きく、上流域では小さい。その結果、
中心部固相率が0.1ないし0.3となる時点より上流
側では、軽圧下による中心偏析改善効果が小さ
く、動的アライメント不整を極めて小さく管理し
ていない場合には、中心偏析がかえつて悪化する
ことが起こる。従つて、この領域では基本的には
圧下を行わない方がよく、もし圧下する場合に
は、単位時間当たりの圧下量を0.5mm／分未満と
することが望ましい。また、圧下領域に対して
は、圧下反力に耐え得るロール支持構造とし更に
前記した動的アライメント不整を小さく管理する
ことが必要であり、設備的にもコスト高となるた
め、上記領域を圧下しないことは、設備費削減と
いう経済効果をももたらすことになる。 鋳片厚み中心部が流動限界固相率となる時点よ
り下流側で中心部が固相線温度となる時点より上
流側の領域では厚み中心部にはデンドライト状も
しくは粒状の固相がネツトワーク状に連結して存
在し、未凝固溶鋼は固相で遮られ互いに孤立して
いるため、凝固収縮による溶鋼流動は起こり得
ず、従つて圧下する必要はない。一方、この領域
で鋳片に過度の圧下を加えると、中心偏析の形態
が線状偏析となることがある。線状偏析は凝固組
織が柱状晶のときに生じ易く等軸晶組織のときに
は生じ難いが、偏析が網目状に連なつているため
耐水素誘起割れ等製品特性に対して有害であるた
め軽圧下に際しては偏析形態が線状とならないよ
うにすることが肝要である。製品特性に対して最
も有利である分散した微細なスポツト状の偏析形
態を得るためには、この領域では基本的に圧下し
ないことが好ましく、もし圧下する場合には単位
時間当たりの圧下量を0.5mm／分未満とすること
が望ましい。 以上より、本発明において圧下すべき領域は鋳
片中心部が固相率0.1ないし0.3となる時点から流
動限界固相率となる時点までの領域とする。但
し、動的アライメント不整が著しく小さく圧下に
よる悪影響が殆ど無視できる場合や圧下量が0.5
mm／分未満の範囲内の場合には該領域の上流側に
ついても圧下して差し支えない。 （実施例） 次に本発明を実施例により説明する。 転炉で溶製し成分調整した溶鋼を、鋼Ａ，Ｂ，
Ｃは240mm厚×960mm幅のスラブに、鋼Ｄ，Ｅ，Ｆ
は240mm厚×720mm幅のスラブに、鋼Ｇ，Ｈ，Ｉは
300mm厚×500mm幅のブルームに、鋼Ｊ，Ｋ，Ｌは
215mm×215mmのビレツトにそれぞれ連続鋳造し次
いで厚板または線材に圧延した。鋼ＡないしＦの
目標成分を表１に、鋼ＧないしＬの目標成分を表
２に示す。 連続鋳造直後の鋳片からサンプルを採取し、中
心偏析指数、Ｖ偏析個数を調査した。中心偏析指
数とは、鋼中Mnのレードル値を基準としてこの
値の1.3倍以上の高濃度部分（偏析スポツト）の
厚みを指数化して示したもので、この値が大きい
ほど成分の偏析が大であることを示している。調
査結果をまとめて表３に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】 表３に示すとおり、本発明によれば偏平比に基
づいて最適の圧下量にて圧下を行つたからＶ偏析
個数が少なく、中心偏析指数も小さい。しかしな
がら圧下量が不適当な比較例の場合はＶ偏析或い
は逆Ｖ偏析がみられ中心偏析指数は大きな値とな
り、本発明に比較し著しく劣る結果となつた。ま
た、比較例では、偏析比の低下に伴つて偏析が悪
化している傾向がみられるが、本発明例の場合に
は、その影響は小さく、偏析が低位に安定してお
り、この点でも本発明の優位性が実証された。 （発明の効果） 以上述べたように本発明によれば鋳片の偏平比
が変化してもそれに応じて適正な量の圧下を付与
すれば中心部の偏析には悪影響はなく、良好な値
に管理することができるという顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏平比と圧下量の関係を示す図、第２
図は連続鋳造鋳片に見られる中心偏析とＶ偏析の
模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳片を連続的に引き抜く溶融金属の連続鋳造
   において、鋳片の中心部が固相率0.1ないし0.3と
   なる時点から流動限界固相率となる時点までの領
   域で、その単位時間当たりの圧下量（ｘ）が下記
   の(1)式で示される範囲内となるように鋳片を連続
   的に圧下することを特徴とする連続鋳造法。 0.6ξ≦ｘ≦1.1ξ ……(1) ここに、 ξ＝４／ｒ，１≦ｒ≦４ ｒ：偏平比 ｘ：単位時間当たりの圧下量（mm／分）。