JPH0437457A - 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？８鋼が凝固収縮や
ロール間バ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提
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攪拌して鋳造組織の微細化
を図ることに加え、鋳片の凝固末期部を間隔を狭めたロ
ールにより圧下して未凝固域を凝固収縮相当分以上圧縮
変形させて、濃化溶鋼の流動を防くことにより、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、上記特公昭６２−３４４６０号公報に述べら
れているような鋳片の凝固末期部に圧下ロールにより圧
下を加えて偏析を改善する場合、十分な改善を得るため
の圧下量の設定が難しく、例えば圧下量が不十分な場合
には、圧下による鋳片的未凝固部の溶鋼の絞り出しがな
されず■偏析が残り、一方圧上量が過大な場合には、溶
鋼の絞り出しも過大となり逆Ｖ偏析が発生する他、凝固
界面への変形歪みにより内部割れが発生する。

本発明は、上記の事情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である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の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
鋳造された鋳片の凝固末期部を圧下ロールにより圧下し
て内部品質に優れた連続鋳造鋳片を製造する方法におい
て、鋳片中心部の固相率が０．５以上の凝固末期部に圧
下ロールを設け、圧下ロールの上流側にあるロールとの
間の鋳片に発生するバルジングによる単位時間当たりの
鋳片内未凝固溶鋼増大量と、さらにその間の鋳片内未凝
固溶鋼の同化収縮による単位時間当たりの鋳片内未凝固
溶鋼増大量との和を求めるとともに、この和による単位
時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量の１．５〜３．５
倍の単位時間当たりの絞り出し量を求め、この絞り出し
量が得られるように前記圧下ロールによる圧下を鋳片に
加えるものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

前述したように、偏析は、凝固にともなう溶質の分配に
より固液共存相の？８ＷＡの成分元素が濃化され、この
濃化溶鋼が鋳片の下流への移動に伴い凝固収縮やコール
間バ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し
る未凝固体積の増大部に流動して発生する。それ故、偏
析を改善するためには、凝固末期の凝固収縮やロール間
バルジングによって生じる未凝固体積の増大部への上流
側からの溶鋼の流動を防止するように、未凝固体積の増
大量に見合う分だけ鋳片を圧下してやればよいのである
が、本発明者等が研究したところによれば、未凝固体積
の増大量に見合う量の圧下量では不十分であって■偏析
が改善されない。

そこでさらに、本発明者等は研究を重ねた結果、■偏析
を改善するためには、未凝固体積の増大量の１．５〜３
．５倍の量の絞り出し量が得られるように圧下をしなけ
ればならないことを知見した。

即ち、このように特定する理由は、１．５倍未満の量の
絞り出し量が得られるように圧下したのでは、■偏析の
改善効果が期待できず、また３、５倍を超える量の絞り
出し量が得られるように圧下すると、圧下量が大きくな
り過ぎ、逆■偏析が発生するとともに、凝固界面への変
形歪みにより内部割れが発生するためである。そしてさ
らに、このような圧下をかける位置は、鋳片中心部の同
相率が０．５以上の凝固末期部にかけるとよく、このよ
うに特定する理由は、同相率が０．５未満では凝固殻が
不十分でバルジングが発生し易く且つ内部割れの問題が
発生するためである。また好ましくは０．５〜０．７が
よく、０．７を超えるともはや溶鋼の流動が期待できな
いためである。

第１図乃至第３図は、凝固末期の＃同収縮やロール間バ
ルジングによって生しる未凝固体積の増大量の求め方を
説明するための図で、第１図は凝固末期部の断面説明図
で、鋳型によって連続鋳造された鋳片１がその側面をガ
イドロール２〜５によりガイドされた状態を示し、６は
凝固殻、７は未凝固部、ａはバルジングや凝固収縮が無
いと仮定した場合の凝固界面、ｂはバルジングや凝固収
縮が有る場合の凝固界面を示す。第２図は、第１図のＩ
−Ｉ断面を示す図で、ＡＩは凝固界面すと凝固界面ａと
の間のバルジングによる未凝固面積の増大！（ｍｓ”）
を示し、バルジング量を例えばクリープ計ｉ式等により
求めて面積計算により求まる。第３図は、第１図のロー
ル２の位置の横断面とロール３の位置の横断面とを重ね
て示す図で、Ａ２はロール２からロール３に至る間の凝
固面積（ｌｌ１ｍりを示す。そしてこの間における凝固
収縮による未凝固面積の増大量Ａ３は、凝固面積Ａ２と
凝固収縮係数（０，０４）との積により求まる。従って
、ロール２からロール３に至る間の総未凝固面積の増大
量はＡＩ＋Ａ３となり、このものに鋳造速度ｖ　（ａｓ
／５ｅｃ）を掛は夏することによりロール２からロール
３に至る間の単位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量
Ｂｌ（−ｍ’／５ｅｃ）を求めることができる。そして
、この単位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量Ｂ１（
ｓ＋ｇツ／５ｅｃ）を１．５〜３．５倍することにより
、ロール３の単位時間当たりの溶鋼絞り出し量Ｂ２が求
まる。

第４図乃至第６図は、ロールを圧下した場合の鋳片的未
凝固溶鋼の絞り出し量の求め方を説明するための図で、
第４図は、凝固末期部の圧下ロールにより圧下した時の
断面説明図、第５図は、第４図の圧下前後の横断面を重
ねて示す図で、Δｈは表面圧下量、Δｈ”はΔｈの表面
圧下量を加えた時の凝固界面Ｃの変形量、εはΔｈの表
面圧下量を加えた時の圧下ロール下の凝固界面Ｃの歪み
量（圧下歪み）、Ａ４は圧下前夫凝固断面積（■ｍ　ｔ
　）、Ａ５は圧下後未凝間断面積（−Ｗ１２）を示し、
溶鋼絞り出し量Ｂ３（ｍｗ’／５ｅｅ）は圧下前夫凝固
断面積Ａ４と圧下後未凝固断面積＾５との差に鋳造速度
ｖ　（ｍｓ／５ｅｃ）を掛は夏することにより求まる。

一方鋳片の未凝固断面積は下記凝固式より求めることが
できる。

（凝固の式）　χ−Ｋ”　／　ｖ　）　−□ｚχ：凝固
シェル厚さ（−ｍ） Ｋ：凝固係数（ｍｍ、５ｅｃ−””） １：メニスカスからの距離（ｍ） ■＝鋳造速度（ｍ／　５ｅｅ） そして第６図は、上記の考え方に基づいて有限要素法に
より数値解析して求めた鋳片の凝固末期部の一段目の圧
下ロールにより圧下した場合のデータの一例であって、
この例の場合、厚さ３００１の鋳片を、ロール径４００
ｍｍと１０００ｍｍの圧下ロールにより表面圧下１（Δ
ｈ　）　１２Ｉ１ｍまで圧下した場合を想定して求めた
鋳片の凝固界面の歪み量ε、未凝固部の断面積圧縮量α
（圧下後未凝固断面積Ａ５／圧下前未凝固断面積Ａ４）
、凝固界面の変形量Δｈ°のグラフである。従って、溶
鋼絞り出し１ｌＢ３は、例えば、凝固式より圧下前夫凝
固断面積Ａ４を求や、また第６図より実際に圧下する表
面圧下量（Δｈ）に対応する未凝固部の断面積圧縮量α
を求めるとともに、鋳造速度Ｖを掛けて求められる。

ここで、第１図乃至第３図を元に説明したロール間の単
位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量Ｂ１および溶鋼
の絞り出し量Ｂ２と、第４図乃至第６図を元に説明した
ロールを圧下した場合の鋳片的未凝固溶鋼の絞り出し看
Ｂ３との関係を整理して示すと、＾３＝Ａ２Ｘ０．０４ Ｂ１−（ＡＩ＋Ａ３）　ｘ　ｖ Ｂ２＝　ＢＩ　Ｘ　（１，５〜３．５）１５＝Ａ４Ｘｑ Ｂ３＝　（Ａｔ＋Ａ５）　ｘ　ｖ となる。これより８２　＝　８３となるような未凝固部
の断面積圧縮量αを求め、このαより、例えば第６図を
元に表面圧下ｌ（Δｈ）を求め、この表面圧下１（Δｈ
）を圧下ロールに付与することにより、偏析が改善され
た鋳片を得ることができる。また第６￥Ａを元に未凝固
部の断面積圧縮量αがら表面圧下１（Δｈ）を求める際
、その時の凝固界面の歪み量εが大きい時は、内部割れ
が懸念されるので、併せてロールの大きさを選択するこ
とにより、内部割れを防止し且っ偏析が改善された鋳片
を得ることができる。

また、圧下ロールを複数設ける場合は、各圧下ロール毎
に上述の要領で適切な表面圧下量（Δｈ）を求めて圧下
を加えることにより内部品質に優れた連続鋳造鋳片を製
造することができる。

また、第６図によれば、圧下ロールのロール径は大きい
方が好ましいことが分かる。例えば、表面圧下量（Δｈ
）が８１ＩＩＩの場合、ロール径４００１の小径ロール
では、凝固界面の歪み量εが１．８と小さく内部割れの
心配はないが、未凝固部の断面積圧縮量αや未凝固部の
変形量が小さいため大きな未凝固溶鋼の絞り出し量が得
られず中心偏析等の改善効果が期待できない。これに対
してロール径１００抛ｍの大径ロールでは、凝固界面の
歪み量εが３．１と大きくなり内部割れの心配はあるが
、未凝固部の断面積圧縮量αや未凝固部の変形量が大き
くなるため大きな未凝固溶鋼の絞り出し量が得られ中心
偏析等の改善効果が期待できる。このような効果を期待
して、ロール径の大きな圧下ロールを採用する場合、そ
のロール径は鋳片厚さの２〜５倍程度が好ましく、５倍
以上ではロール間隔が大きくなりバルジングの問題が生
じる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第７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、■は凝固末期部における鋳片
、７は鋳片内の未凝固溶鋼部、８はロール径が１０１０
０（１の圧下ロール、９は上圧下ロール８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３００　Ｘ　４３０ｖｗ”
の鋳片を、上記３段圧下装置を使用して製造した。この
時の製造条件は、鋳造速度：　ｏ、６９ｍ／分、圧下ロ
ール径：１００抛−、ロールピッチ：　　１．２ｍ、圧
下ロール位置（メニスカスからの距離）１段目：２２．
６ｍ、２段目：２３．８ｍ、３段目：２５．Ｏｍとした
。

表 上記条件を元に、１段目の圧下ロールと２段目の圧下ロ
ール間および２段目の圧下ロールと３段目の圧下ロール
間の単位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量Ｂｌ　（
＋ａｍ３／５ｅｃ）を求めた。その値をバルジングと凝
固収縮に分けて第８図に示す。このような単位時間当た
りの鋳片内未凝固溶鋼増大量に対して、本発明法では２
段目の圧下ロールは２．８倍、３段目の圧下ロールは２
．２倍の未凝固溶鋼の絞り出しＩＢ３になるように表面
圧下ＩＩ　６．７−讃、８．９ｍｍを求めて設定し、鋳
造により鋳片を得た。

得られた鋳片の中心部の縦断面をサルファープリントに
取り調査した結果、中心に偏析が僅かにあるだけで、中
心部近傍では偏析は殆ど認められなかった。これに対し
、比較例として、一つは、２段目の圧下ロールのみを使
用し、６．１倍の未凝固溶鋼の絞り出し量Ｂ３になるよ
うに表面圧下量１２．０−一を求めて設定し、鋳造によ
り鋳片を得た。また一つは、２段目の圧下ロールは６．
１倍、３段目の圧下ロールは３．１倍の未凝固溶鋼の絞
り出し量Ｂ３になるように表面圧下量１２．（１ｍｍ、
１１．７■翔を求めて設定し、鋳造により鋳片を得た。

これらより得られた鋳片の中心部の縦断面を、本発明法
と同様にサルファープリントに取り調査した。その結果
、両者は、圧下をしない鋳片の中心偏析に比較して改善
されているものの、前者は、中心から約３４１１Ｉｌｌ
翻れた部位に■偏析が多数認められ、また後者は、中心
から約２６Ｉｌａ＋ｊｌれた部位に■偏析が、約１３ｆ
ｆｉｍ離れた部位に逆Ｖ偏析が多数認められた。

〔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、中心偏析やボロンティの
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図乃至第３図は、凝固末期の凝固収縮やロール間バ
ルジングによって生じる未凝固体積の増大量の求め方を
説明するための図で、第１図は凝固末期部の断面説明図
、第２図は、第１図のＩ■断面を示す図、第３図は、第
１図のロール２とロール３の位置の横断面を重ねて示す
図、　第４図乃至第６図は、ロールを圧下した場合の鋳
片内未凝固溶鋼の絞り出し量の求め方を説明するための
図で、第４図は、凝固末期部の圧下ロールにより圧下し
た時の断面説明図、第５図は、第４図の圧下前後の横断
面を重ねて示す図、第６図は、有限要素法により数値解
析して求めた表面圧下量と、鋳片の凝固界面の歪み量、
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７図は、本発明方法に適用される３段
圧下装置の概要図、第８図は、本発明例と比較例におけ
る単位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量、単位時間
当たりの未凝固溶鋼の絞り出し量、および表面圧下量を
比較して示す図である。 １　鋳片　　　　　　　２〜５　ガイドロール６　凝固
殻　　　　　　７　未凝固部 ８　圧下ロール　　　　９　圧下シリンダａ　バルジン
グや凝固収縮が無いと仮定した場合の凝固界面 ｂ　バルジングや凝固収縮が有る場合の凝固界面特許出
願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型によって連続鋳造された鋳片の凝固末期部を
   圧下ロールにより圧下して内部品質に優れた連続鋳造鋳
   片を製造する方法において、鋳片中心部の固相率が０．
   ５以上の凝固末期部に圧下ロールを設け、圧下ロールの
   上流側にあるロールとの間の鋳片に発生するバルジング
   による単位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量と、さ
   らにその間の鋳片内未凝固溶鋼の固化収縮による単位時
   間当たりの鋳片内未凝固溶鋼増大量との和を求めるとと
   もに、この和による単位時間当たりの鋳片内未凝固溶鋼
   増大量の１．５〜３．５倍の単位時間当たりの絞り出し
   量を求め、この絞り出し量が得られるように前記圧下ロ
   ールによる圧下を鋳片に加え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。