JPH0484651A - 鋼の直接圧延方法 - Google Patents

鋼の直接圧延方法

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JPH0484651A
JPH0484651A JP19988490A JP19988490A JPH0484651A JP H0484651 A JPH0484651 A JP H0484651A JP 19988490 A JP19988490 A JP 19988490A JP 19988490 A JP19988490 A JP 19988490A JP H0484651 A JPH0484651 A JP H0484651A
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洋 村上
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Toshio Masaoka
政岡 俊雄
Akira Shiroyama
章 白山
Atsushi Kubota
淳 久保田
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling

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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] 連続鋳造機による鋳片を直接熱間圧延して製造する低炭
素キルド鋼の製品に発生する表面欠陥を低減する方法に
関する。
[従来の技術] 連続鋳造鋳片の直接圧延(t−1ot Direct 
rolling; HD R)は、連続鋳造機で鋳造さ
れた鋳片を冷却することなく、そのまま保温もしくはオ
ンライン加熱することにより、熱間圧延機により圧延加
工する方法である。このHD Rプロセスは工程の大幅
な合理化や省エネルギー、歩留の向−トが期待でき今後
さらに開発が進められ発展が予想される。しかし、HD
Rで製造された鋳片は、従来の方法ずなわち連続鋳造鋳
片の冷却後、再加熱してから圧延加工する方法に比較し
て製品(例えは、冷延コイル)での表面キズの発生が多
く、歩留低下と言う問題がある(蜂谷ら、鉄と鋼、68
(1982)S、209.小谷野ら:鉄と鋼7]−(1
985) 8.156 )。
第5図は、冷延コイルの表面に発生した疵をカラントし
、個数が10個以上発生した場合のコイルを不可とし、
これを全調査コイルて割った値を表面揮発生率として、
鋼中のM n / Sとの関係を示したグラフ図である
。
一般に連続鋳造鋳片に発生ずる表面キズは縦割れ、横割
れまたは表層工介在物に起因する割れが良く知られてい
る。縦割れについてはモールド内で割れの起点が形成さ
れ、その後の冷却過程で割れが進展することが明らかに
なっている。この防止対策としては、モールドパウダー
の選択、モールドテーパーの適正化、湯面変動の適正範
囲内へのコン1〜ロールまたは二次冷却帯での均一冷却
などが重要な対策として実施されている(河野ら鉄と鋼
68(1,982)、P、]764.)。
また、表層下の介在物に起因する割れは、鋳型内の初期
凝固シェルに介在物が捕捉されるかどうかに関係があり
、この対策として溶鋼の清浄化をはかり、?音調中のA
l2O3を少なくすること、および鋳型内湯面変動を適
正にしてパウダーの巻き込みを防くことが行われている
(平部ら 鉄と鋼、72(1986)、3.1012 
 )  。
横割れは、鋼中の不純物元素(S、P)や添加元素(例
えば、V、Nl)、B)が凝固、冷却中に析出物を形成
し、これが粒界に析出して鋼の高温粒界脆化を引き起こ
して割れを形成する。横割れ防止の基本対策は連鋳機内
で曲げ変形く矯正)を加えた時、鋳片の表面温度を高温
脱化温度範囲を回避して矯正することである。更に、析
出物の成因であるP、S、Nなどの不純物元素の低減を
図り、高温脱化を極力少なくすることもその対策のひと
つとなっている(河野ら:鉄と鋼68(+982)P 
、1792)。
[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、従来の表面キズ低減対策を実施してもな
お、HDR,プロセスにょる鋼販製品(冷延コイルまた
は熱延コイル)には表面キズの発生が多く、歩留まりの
低下が著しいという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、HD R
プロセスにより発生ずる製品の表面キズを低減する方法
を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段及び作用コ本発明の鋼の直
接圧延方法は、C; 0.08wt%以下、S i :
 0.05wt%以下、M n ;  0.10〜0.
30wt%、S ; 0.005〜0.03wt%、P
 、 0.01.0〜0.03wt%、5offl 、
A、R; O,OI〜0.050 we、%で、M n
 / Sの比が20以下である低炭素ギルド鋼を連続鋳
造機による鋳片から直接熱間圧延により製造する直接圧
延法において、鋳型下から5分間の鋳片走行範囲にある
ロールのロールテーパを05〜2.5mm/mとし、前
記範囲における鋳片の2次冷却にスプレー水を用いて、
前記ロール直下において鋳片表面温度を少なくとも1回
以上Ar1点以下の温度とした後、復熱させて鋳片表面
温度を1000℃以上として、直接熱間圧延を行うこと
を特徴とする。
本発明で対象としている鋼成分は、C、0,08wt%
以下、S i ; 0.05wt%以下、Mn;0.1
0〜0.30wt;%、S ; 0.005〜0.03
wt%、P:0.01.0〜0.03wt%、5off
l 、Affl ; 0.01〜0.050 wt;%
の範囲て、M n / Sの比が20以下の鋼である。
この鋼を連続鋳造して直接熱間圧延するプ1コセスにお
いて、連鋳鋳型直下から5分間の鋳片走行範囲にある鋳
片にスプレー水をかけて冷却し、かつ、この鋳片をサポ
ートしているロールのロルテーバーを05〜2.5+n
m/mの範囲になるようにロールギャップを設定するこ
とによって、ロールと鋳片の接触を良好にすることがで
き、したがって、ロールによって鋳片がら効果的に抜熱
することができる。
上記ロールテーパは、鋳片の引き抜き方向に配置しであ
るロールの間隔を下の方に向がって、順次狭くしたとき
の間隔の変化を表すものである。
ロール直下で鋳片表面温度をAr1点まで冷却して鋳片
表層部分でフェライト(α相)とバーライ1−を析出さ
せた後、冷却と断熱とを調整することによって、また鋳
片内部の未凝固部分の潜熱や顕熱を利用して表面温度を
1000℃以上の温度(オーステナイトγ相)に復熱し
た鋳片を熱間圧延機に搬送して直ちに圧延を開始する6
[実施例コ 鋼を凝固・冷却させるとオーステナイ)・相(以下、γ
相)中のSはγ粒界に偏析する。そのため鋼中のSとM
nやFeとが反応して、硫化物が形成または析出してく
る。連続鋳造て上述した成分の鋼を凝固さぜな後、鋳片
を連続的に冷却すると、微細な硫化物がγ粒界に沿って
析出してくる。また、連続的にゆっくり冷却してくると
粒成長が起こりγ粒界も大きくなるため、γ粒界へのS
偏析もより顕著になる。従って、γ粒界に沿って析出し
た硫化物の組成は、Feリッヂな硫化物となるなめ、硫
化物自体の融点が非常に低く、1100℃〜1200℃
程度まて低下する。
この状態の鋼の熱間強度は非常に脆く、熱間圧延すると
割れが発生し易い。そこて、鋳片の表面層を完全にフェ
ライト」−パーライト相(以下、α−1−P相)にした
後、鋳片内部の顕熱や未凝固部分の潜熱とを利用して表
面層を復熱させて、表層部分の温度をγ相に戻すことに
よって、γ粒の大きさを小さくしたり、また、連続冷却
段階でγ粒界に沿って析出していた硫化物は、γ粒を再
析出させることてγ粒内にとどめたりする。このような
鋳片を 1000℃以上の高温で保持すると、硫化物周
囲のMnの拡散の進行によって、Feリッチな硫化物は
Mnリッヂな硫化物に変化していくと同時に硫化物の凝
集が起こり、粗大化する。このような硫化物析出形態を
とる場合には鋼の高温脆化か著しく改善できる。
現実的な問題としては引き抜き速度2.0 m /mi
mを越える高速鋳造において、連紡鋳型直下がら5分間
の鋳片走行範囲にある鋳片表層部をA +−1点まて低
下さぜることは極めて困難なことである。
その理由は、スプレーノズルやミストノズルの冷却特性
によるものてあり、スプレー水量やミスト量をいくら上
げても冷却能が上がらず、飽和してしまうことにある。
また、スプレー水量やミスト量を供給する配管やポンプ
能力、圧縮空気のためのコンプレツサーの能力などの設
備上の問題もある。その」−5鋳造−直接圧延を前提と
した連続鋳造方法においては、鋳片表面温度をできるだ
け高温に保持することが熱間圧延上有利であることから
、連続鋳造機内の二次冷却は出来るだけ緩冷却法を採用
しているのが一般的である (例えば、特公昭58−3
0366> 。
本発明では、硫化物の析出形態を制御しながら、かつ鋳
造−直接圧延可能な温度まで連続@造機内で復熱さぜな
後、直ちに熱間圧延機に払い出して圧延するだめの冷却
方法に関するものである。その方法は、スプレー水とロ
ールによる冷却を組み合わぜな方法をとっている。
ずなわち、水膜を鋳片とロールとの間に挟み込んで鋳片
を冷却すると、鋳片がロールに挟まれている間、鋳片表
層の温度は急激に低下して、−時的にAr1点以下に冷
却され、ロールから鋳片が離れると表層部の温度は直ち
に回復する。この現象はスプレー水とミス1〜を比較す
ると、スプレー水を使った方が温度の低下は非常に大き
い。
第1図はスプレー水、第2図はミストにより、鋳片を冷
却したときの、鋳片表層部の温度を示すグラフ図である
。横軸は妨型下からの鋳片長さて、ロールテーパはいず
れも1.mm/mて、熱電対を鋳片表面に溶着させて測
定した結果である。図中、下方に向がうピーりはロール
直下の抜熱を示す。
第1図と第2図を比較すると、スプレー水による冷却の
方が、鋳片表面温度の低下が大きいことが明らかで、ス
プレー水を使った時には、ロール直下とロールから離れ
た位置とでは約150〜200℃の温度差がつく。本発
明では、この冷却方法を採用して、HD Rの時の二次
冷却法に適用した。
次いて、本発明の実施例を具体的数値を用いて、詳細に
説明する。
(実施例1) ロール直下の最低温度と、次のロールとの間で復熱した
最高温度との差を△T(’C)として、ロールテーパ〜
と八Tとの関係を第3図に示した。図中、黒丸、白丸は
それぞれ、スプレー冷却、ミスト冷却に対応したデータ
である。前記ロールは鋳型直下8mの位置て、熱電対を
鋳片表面に溶着させて鋳片表層部の温度を測定した。こ
の時の鋼成分は前述した範囲にはいっている。
また、ロールテーパーを0.0〜3.0 mm/mの範
囲で変化させた。この時の鋳片引き抜き速度は、2.4
 m /mimで一定とした。
ロールテーパーが増えるとともにΔTも増加していく傾
向がある。但し、2.5+nn+/m以上のロールテー
パーを付けると鋳片内に内部割れの発生がみられた。ま
た、ロールテーパーが0.5 mm/m以下のように小
さ過ぎると、△Tの値が150℃以下となり、最低温度
がAr1点以下(約700℃)にするためには、鋳片表
面全体の温度を下げる必要があり、H’D Rを行うた
めに必要な鋳片温度を確保するのが困難となってくる。
この結果から、鋳型直下のロールテーパーは、0.5〜
2.5mm/mの範囲が望ましい。
(実施例2〉 前記紙M n / S鋼(低炭素キルド鋼でM n /
 S比が20以下)を垂直−曲げ型連鋳機を使って鋳造
し、直接圧延の試験を実施した。ロール間における最高
表面温度とロール直下の最低温度との差(△T)が15
0℃以上になるように口=ルテパーを設定し、かつロー
ル直下の鋳片表層近傍の温度がAr1点以下にするなめ
には、ロール間の鋳片表面近傍の温度は約850℃であ
ることが必要である。鋳型直下から引き出された鋳片表
面温度を一旦、Ar1点以下に保持した後、直ちに復熱
させてHDr(可能な鋳片温度を確保するために、メニ
スカスから最小何mの距離までにロール間の鋳片表面温
度を 850℃にすればよいがを検討した。連鋳機の二
次冷却は、ゾーン毎の冷却制御になっているのでスプレ
ー水をかけるゾーンとミストをかけるゾーンを分けて冷
却を行った。4種類の二次冷却パターンを作って、鋳造
−直接圧延の実験を行った。
パターン■は、メニスカス位置から 2.5mまで(ゾ
ーン3までスプレー冷却、ゾーン4以降ミスト冷却)に
表面温度を850℃に冷却することを目標とした。パタ
ーン■では、メニスカス位置から6mまでに(ゾーン5
までスプレー冷却、ゾーン7以降をミスト冷却)850
℃まて冷却しその後復熱させ1000℃以上になるよう
にした。パターン■では、]、Om位置まで(ゾーン6
まで)をスプレー水とし、それ以降をミスト冷却をした
。パターン■は14mまで(ゾーン7まで)をスプレー
水それ以降をミスト冷却した。
第4図に4種類の二次冷却パターンを使った時の鋳片表
面温度推移の計算結果を示し、第1表に上記冷却パター
ン■〜■に対応して、連鋳機出側での鋳片表面温度の測
定結果と、試験条件、試験結果を示した。第4図の鋳片
表面温度推移の計算は、上記のスプレー水の範囲および
ミストの範囲で、それぞれの熱伝達率を一定として行っ
たものである。
この時の引き抜き速度は、2.4 m /aimで一定
とし、ロールテーパーは、第1表に示されている通り、
Omm/mと 1.5 mm/mとした。すなわち、ロ
ルパターン■では鋳型直下から2.5mまでを1.5m
 !II / rnになるように、ロールギャップを絞
り込んだ。ロールパターン■では鋳型直下から6mまで
、ロールパターン■では鋳型直下から10mまで、ロー
ルパターン■では鋳型直下から14m 才で、ロールギ
ャップを絞り込んだ。引き抜き速度が2.4 m /+
nimであるので、Ar1点以下になるまでの時間は、
パターン■〜■ではそれぞれ1.04m11n、2.5
mjm、4.−2+nim、5.6mjmとなる。
第1表 第1表で、試験No、は第4図の冷却パターン■〜■に
対応し、a、bはロールテーパの有、無に対応している
。また、境界温度は水冷水とミストの境界における鋳片
の表面温度、出側温度は、ミスI・冷却を終わった位置
にお(Jる鋳片の表面温度である。
熱間圧延後の仕上がり温度は約850℃以上は確保する
必要があり、この温度以下の場合には)−(D R困難
と判断した。熱間圧延後の什」−げ温度850°(i 
DJ、 lを確保するには、二次冷却パターン■の条件
では困難であった。また、表面キスの発生率をみるとパ
ターン■の場合にはキズ発生率が高かった。この理由は
ゾーン3とゾーン4との間て(内片表面温度を測定した
結果では930℃と高く目標温度の850℃に制御てき
ず、そのため、A r 1点以下にすることができなか
ったためである。パターン■と■では、計算通りの表面
温度に制御出来ており、熱延コイルグ)表面キスの発生
率も小さく抑えることが出来た。したがって、鋳型から
約] Ornまでにロール間の表面温度を850’Cに
した後、復熱さぜないとl(D R可能な温度まで表面
温度を十(つるのは難しいことがわかった。
[発明の効果] 本発明に、J、れば、鋳型下から5分間の鉄片走行範囲
のロールのロールテーパを 05・〜2.5mm/mと
し、鋳片の2次冷却にスプレー水を用いて、鋳片表面温
度を少なくとも1回以上、A1・1点以下の温度とした
後、復熱させて鋳片表面温度を1000°0以」−とし
て、直接圧延を行うので、製品欠陥の発生を低減し、大
幅な歩留まり向」二が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の鋳片表面温度の位置による変化を示
したグラフ図、第2図は比較例の鋳片表面温度の位置に
よる変化を示したグラフ図、第3図はロールテーパと、
ロール直下とロール間の鋳片表面の温度差との関係を示
すグラフ図、第4図は冷却条件による鋳片表面温度の位
置による変化を示すグラフ図、第5図は鋳片を加熱して
圧延する方法(1,−I CR)と、従来のI−I D
 R法による表面疵の発生率を、M n / Sとの関
係て示すグラフ図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. C;0.08wt%以下、Si;0.05wt%以下、
    Mn;0.10〜0.30wt%、S;0.005wt
    %〜0.03wt%、P;0.010〜0.03wt%
    、sol、Al;0.01〜0.050wt%で、Mn
    /Sの比が20以下である低炭素キルド鋼を連続鋳造機
    による鋳片から直接熱間圧延により製造する直接圧延法
    において、鋳型下から5分間の鋳片走行範囲にあるロー
    ルのロールテーパを0.5〜2.5mm/mとし、前記
    範囲における鋳片の2次冷却にスプレー水を用いて、前
    記ロール直下において鋳片表面温度を少なくとも1回以
    上Ar_1点以下の温度とした後、復熱させて鋳片表面
    温度を1000℃以上として、直接熱間圧延を行うこと
    を特徴とする鋼の直接圧延方法。
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