JPH0437456A - 内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法 - 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、内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法に
関し、特に、中心偏析やポロシティが改善された連続鋳
造鋳片の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、連続鋳造鋳片（以下鋳片と言う）の中心部に
は炭素等の正偏析、所謂中心偏析が生じ、鋳片の品質上
の問題となっている．そして、この中心偏析は、一般に
、次の如くして生成されるものと考えられている．すな
わち、凝固にともなう溶質の分配により固液共存相の溶
鋼の成分元素が濃化され、この濃化溶鋼が凝固収縮やロ
ール間ハルジングにより流動して鋳片中心部に集積され
、凝固末期の鋳片中心部において、集積された凝固直前
の濃化溶鋼が、凝固収縮やロール間バルジングによって
生じる負圧部に吸引されて、中心偏析が生成される。

一方、このような中心偏析の生成機構を元に、中心偏析
の改善策として、鋳片の凝固末期部にロールによる軽圧
下を施し、凝固収縮やロール間バルジングによって生じ
る負圧部の発生を抑制して、固液共存相の液相の流動を
極力抑え、中心偏析やポロシティの低減を図る技術が従
案されている。例えば、特公昭６２−３４４６０号公報
には、溶鋼を電磁攪拌により撹拌して鋳造組織の微細化
を図ることに加え、鋳片凝固末期部の同相線のクレータ
エンドから上流側に向かって少なくとも２ｍの範囲を、
４５０腸以下のロールピッチに設定された圧下ロールに
よって圧下率０．５■／ｍ以上で軽圧下し、これによっ
て、鋳片に生しるバルジングを防止するとともに、鋳片
中心部の固液共存相的溶鋼の流動を防止し、偏析のない
連続鋳造鋳片を製造する方法が提供されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した鋳片の製造方法のように、ロールピ
ッチが４５０閣以下になるように圧下ロールを設定する
場合、ロール径は必然的に４５０ｍ以下のものを使用し
なければならず小径ロールとなる。一方、中心偏析改善
に必要な指標の一つとして、圧下前後の鋳片厚さの差〔
総圧正量（ａｎ）　）を圧下帯の長さ（ｍ）で除した圧
下率〔すなわち圧下勾配（−曽／ｍ）〕が一般的に使用
されており、これにより各ロールには圧下Ｉ（蒙ｍ）が
等しくかけられている。

従って、上述した鋳片の製造方法により、厚さに比べて
幅が大きいスラブ鋳片の凝固末期部を小径ロールにより
圧下した場合、中心偏析やポロシティが低減され良好な
鋳片が得られるが、ロールの圧下量が大きい場合は内部
ひずみが大きくなることから、時として内部割れを有す
る鋳片が製造されることがある。

一方、鋳片がプルームやビレットの場合は、スラブに比
較して、鋳片断面形状が正方形に近いことから、凝固末
期部を小径ロールにより圧下しても内部変形が生しにく
く、このため、中心偏析改善効果を得るためには、鋳片
に対し大きな圧下量をとらねばならなくなる。しかし圧
下量を大きくとると、凝固界面やその近傍の無強度凝固
殻に大きな引張ひすみ（以下内部ひずみと言う）が発生
し内部割れが発生し易くなる他、圧下による鋳片の偏平
化が太き（なり次工程の圧延加工に支障を来すことにな
る。このようなことから、鋳片がプルームやビレットの
場合には、未だ実用化に至っていない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、中心偏析やポロシティの低減は元より、内
部割れのない、内部品質に優れたスラブ、プルーム等の
鋳片の製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係わる内部品質に
優れた連続鋳造鋳片の製造方法は、鋳型によって連続鋳
造される鋳片の凝固末期部に、鋳片の厚さの２〜５倍の
直径を有する圧下ロールを２乃至３段配設するとともに
、１段目の圧下ロールの圧下率を１．５〜４．０％に、
２段目の圧下ロールの圧下率を２．０〜４．５％に設定
して圧下するものである。

そして、上記３段目の圧下ロールによる圧下を行う場合
は、その圧下率を２．０〜４．５％に設定して圧下する
ことが望ましい。

以下、本発明の詳細な説明する。

従来より、連続鋳造において鋳型から引出された鋳片は
、その内部に未凝固溶鋼を有し、その溶鋼静圧により鋳
片が膨出する所謂バルジングが起こる。このため、この
バルジングを押さえるために、鋳型下の冷却ゾーンのガ
イドロールは、−ｇに、そのロール径をできるだけ小さ
い（通常、鋳片厚さの１．５倍未満）ものを用いて、ロ
ール間隔を極力狭めて設けである。このようなことから
、前述した鋳片の凝固末期部を圧下する圧下ロールもロ
ール間隔を極力狭めて設ける方が好ましいと考えられる
ところであるが、ロール間隔を狭めるためには、ロール
径を小さくしなければならず、このように、圧下ロール
のロール径を小さいものにすると、鋳片の中心偏析やポ
ロシティの低減のためには、鋳片に対する圧下率を太き
（とる必要が生し、反面、圧下率を大きくとった場合、
内部ひずみが大きくなることから鋳片の内部割れが懸念
されることになる。

そこで、本発明者等が鋭意研究した結果、鋳型によって
連続鋳造される鋳片の凝固末期部に、鋳片の厚さの２〜
５倍の直径を有する圧下ロールを２乃至３段配設すると
ともに、１段目の圧下ロールの圧下率を１．５〜４．０
％に、２段目の圧下ロールの圧下率を２．０〜４．５％
に設定して圧下ずれば、中心偏析やポロシティの低減は
元より、内部割れのない鋳片が製造できることを見出し
たものである。またさらに、３段目の圧下ロールによる
圧下を、圧下率で２．０〜４．５％加えることにより、
より中心偏析が改善された鋳片が製造できることを見出
したものである。

このように、圧下ロールを大径ロールにすると、第１図
に示すように、同じ圧下率（圧下量Δｈ／圧下前の鋳片
厚さｈ×１００％）の場合、小径ロール（１）に比較し
て、大径ロール（２）の方が接触長（りが長くなり（ｆ
ｆｉ、−ｊ！□）、延いては接触面積が大きくなること
から、接触面における大径ロール（２）の表面と鋳片（
３）の表面の摩擦が有効に得られ、大径ロール（２）の
表面に接触している鋳片（３）の表層部は、鋳片（３）
の長手方向および幅方向への変形が、小径ロール（１）
の場合よりもより大きく抑制されることになる。そして
、このように、鋳片（３）の長手方向および幅方向への
変形が大きく抑制されると、圧下方向への変形量が大き
く得られることになり、従って、大径ロール（２）の場
合は、小径ロール（１）の場合よりも圧下率を小さくし
て、小径ロール（１）の場合と同し圧下方向への変形量
が得られる。また、圧下率を小さくできることにより、
鋳片（３）の圧下による偏平化が小さくて済むことがら
、次工程の圧延加工に支障を来すことなくブルーム等の
厚さの厚い鋳片に対しても圧下を加えることができる。

次に、本発明において圧下ロールの径を鋳片厚さの２〜
５の範囲に特定した理由を述べる。

第２図に示すグラフは、有限要素法により数値解析して
求めたもので、厚さ３００＋ｓｍの鋳片の凝固末期部を
同じ圧下率（約２．７％）で且つロール径を４００ｍｍ
、　　６００ｍｍ、　１０００ｍｍに変えて圧下した時
の鋳片の内部ひずみ、未凝固部の断面積圧縮量、未凝固
部の変形量の変化を表したグラフである。この第２図か
ら明らかなように、同じ圧下率であれば、ロール径が鋳
片厚さとの比で２倍以上になると、未凝固部の断面積圧
縮量、未凝固部の変形量が飛躍的に大きくなり、中心偏
析等の改善効果に大きく寄与するが、２倍未満では、未
凝固部の断面積圧！１量、未凝間部の変形量が小さく中
心偏析等の改善効果が期待できない。このため、圧下ロ
ールの径を鋳片厚さの２倍以上に特定した。一方、圧下
ロールの径の上限を鋳片厚さの５倍以下に特定したのは
、５倍以上にすると、圧下ロール間隔が大きくなりすぎ
、圧下ロール間で鋳片のバルジングが生じ、鋳片の凝固
末期部の圧下作用が充分に得られなくなるためである。

次に、本発明において２乃至３段配設した圧下ロールの
圧下率を特定した理由を述べる。

１段目の圧下ロールの圧下率を１．５〜４．０％に特定
したのは、圧下率が１．５％未満では圧下が少なく偏析
、特にＶ偏析が発生する。一方圧工率が４．０％超では
圧下が太き（なりすぎ内部割れを生じる。このため、１
段目の圧下ロールの圧下率を１．５〜４．０％に特定し
た。

２段目の圧下ロールの圧下率を２．０〜４．５％に特定
したのは、圧下率が２，０％未満では１段目の圧下ロー
ルの場合と同様に圧下が少なく偏析、持に■偏析が発生
する。一方圧工率が４．５％超でば圧下が大きくなりす
ぎ内部割れを生しると共に、未凝固溶鋼が上流に流れ逆
■偏析が生しる。このため、２段目の圧下ロールの圧下
率を２．０〜４．５％に特定した。

さらに、本発明において３段目の圧下ロールを設は圧下
を加えるのであれば、上記１段および２段の圧下に加え
、圧下率で２．０〜４．５％の圧下を加えるとよい。そ
の理由は、２段目の圧下ロールによる圧下で十分ではあ
るが、より中心偏析やポロシティが改善されるためで、
圧下率が２．０％未満では改善効果が得られず、また４
、５％を超えると圧下が大きくなりすぎ内部割れを生し
ると共に、未凝固溶鋼が上流に流れ逆Ｖ偏析が生しるた
めである。

また、圧下をかける位置は、連続鋳造される鋳片の凝固
末期部であるが、好ましくは、一般に用いられている下
記凝固の式により求められる等軸晶開始点の前後がら凝
固終了点（クレーターエンド）までの長さ（ａ）の間が
よく、１段目の圧下ロールはａ　−ａ　／　２の範囲に
設けるとよい。

（凝固の式）　χ＝Ｋ　（Ａ／Ｖ）−””χ：凝固シェ
ル厚さ（■） Ｋ：凝固係数（ｍｓ・５ｉｎ−””） Ａ：メニスカスからの距離（ｍ） ■：鋳造速度（ｍ／　ｗｉｎ） 〔実　施　例〕 以下、本発明の詳細な説明する。

第３図は、本発明方法に適用される３段圧下装置の概要
図であって、図において、（３）は凝固末期部における
鋳片、（４）は鋳片内の未凝固溶鋼部、（５）はロール
径が１０００＋ｕ＋の圧下ロール、（６）は上圧下ロー
ル（５）を圧下するためのシリンダを示す。

下表に示す鋼種を用いて断面３００Ｘ４３０ｍｍ”の鋳
片を、上記３段圧下装置を使用して連続的に製造した。

この時の製造条件は、鋳造速度：０．６９ｍ／分、圧下
ロール径：　１０００ｍｍ、　　ロールピッチエ１．２
ｍ。圧下ロール位置（メニスカスからの距ｊｉｌ）　１
段目：２２．６ｍ、２段目：２３．８ｍ、３段目：２５
．Ｏｍとした。

裏 上記条件において、１段目の圧下ロールの圧下率を変化
させ、この時の内部割れを調査した。結果を第４図に示
す。図によれば、圧下ロールの圧下率が４．０％を超え
ると内部割れが生じ、４．０％以下では内部割れが無か
った。

次に、１段目の圧下を圧下率で１．５〜４．０％加え、
さらに２段目の圧下ロールによる圧下率を変化させ、こ
れにより得られた鋳片のＣ偏析最大比（最大Ｃ偏析／平
均Ｃ偏析）を調査した。また比較のため１段目の圧下を
圧下率で１．５％未満加えて同様の調査を行った。これ
らの結果を第５図に示す。図によれば、前者は２段目の
圧下率が２．０〜４．５％の範囲において、鋳造以降の
加工工程における偏析によるトラブル（例えば伸線時の
破断等）が防止できる限界以内の偏析に改善されたが、
後者は圧下率が２．０〜４．５％の範囲においても偏析
の改善が不十分であった。

次に、１段目の圧下を圧下率で１．５〜４．０％、２段
目の圧下を圧下率で２．０〜４．５％加え、３段目の圧
下ロールによる圧下率を変化させ、これにより得られた
鋳片のＣ偏析最大比を調査した。結果を第６同に示す。

図に示す如く圧下率が２．０〜４．５％の範囲において
、上記２段目までの偏析改善効果より大きく偏析が改善
された。

そしてさらに、上記２段目までの圧下により得られた鋳
片を直径８１１１１まで圧延し、得られた圧延品の横断
面をマクロエツチングにより評価した。

評価結果を第７図に示す。図より明らかなように本発明
例では（良）が多くなるのに対し、比較例では（やや良
）止まりであった。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明に係わる内部品質に優れた連続
鋳造鋳片の製造方法によれば、中心偏析やポロシティの
比較的少ない、且つ内部割れのない内部品質に優れたス
ラブ、ブルーム等の鋳片が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を従来法と比較して説明するため
の説明閃、第２図は、有限要素法により数イ直解析して
求めたロール径と、鋳片の内部ひずみ、未凝固部の断面
積圧縮量、未凝固部の変形量との関係を示すグラフ図、
第３図は、本発明方法に適用される３段圧下装置の概要
図、第４図は、１段目の圧下ロールによる圧下率と鋳片
の内部割れとの関係を示す図、第５図は、１段目の圧下
に加え２段目の圧下を加えた場合の２段目の圧下ロール
による圧下率と鋳片のＣ偏析最大比との関係を示す図、
第６図は、１段目の圧下および２段目の圧下に加え、さ
らに３段目の圧下を加えた場合の３段目の圧下ロールに
よる圧下率と鋳片のＣ偏析最大比との関係を示す図、第
７図は、本発明法と比較法とにより得られた圧延品の横
断面をマクロエツチングして得た評価図である。 １　小径ロール　　　　２　大径ロール鋳片 圧下ロール 未凝固溶鋼部 圧下シリンダ 接触長 Δｈ 圧下量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型によって連続鋳造される鋳片の凝固末期部に
   、鋳片の厚さの２〜５倍の直径を有する圧下ロールを２
   乃至３段配設するとともに、１段目の圧下ロールの圧下
   率を１．５〜４．０％に、２段目の圧下ロールの圧下率
   を２．０〜４．５％に設定して圧下することを特徴とす
   る内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法。
2. （２）上記３段目の圧下ロールの圧下率を２．０〜４．
   ５％に設定して圧下することを特徴とする第１請求項に
   記載の内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法。