JPH054169B2 - - Google Patents

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JPH054169B2
JPH054169B2 JP63053459A JP5345988A JPH054169B2 JP H054169 B2 JPH054169 B2 JP H054169B2 JP 63053459 A JP63053459 A JP 63053459A JP 5345988 A JP5345988 A JP 5345988A JP H054169 B2 JPH054169 B2 JP H054169B2
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JP
Japan
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temperature
slab
continuous casting
cooling
cooling rate
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JP63053459A
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Naotaka Noda
Naoto Tsutsumi
Yoshimasa Mizukami
Masaki Iwasaki
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は含Ni低温用鋼の連続鋳造における表
面割れ防止方法に関するものである。 従来の技術 連続鋳造は、鉄鋼製造工程における造塊〜分塊
工程の省略に伴う歩留り向上、省エネルギー、省
力化等をもたらし、その適用分野は、板厚等の物
理的制限を除けば、ほぼ100%となりつつある。
9%Ni鋼に代表される一連の低温用Ni鋼(5〜
10%Ni)に対してもこの連続鋳造化が図られて
きた。 しかしながら、これら5%〜10%Niを含有す
る鋼は、一般の低合金鋼に比べて、600〜900℃に
おける靱性が著しく弱く(脆性を示し)また、組
織変態に伴う寸法変化が大きいことから、割れ感
受性が高い鋼種であり、連続鋳造時に鋳片の表面
割れや表面直下(表皮下)割れが生じやすく、次
工程の圧延の前に精整手入れを行う工程が必要と
なり、連続鋳造化のメリツトを充分に享受できて
いない。 連続鋳造におけるこれらの割れを引き起こす物
理的原因としては、(1)冷却帯における鋳片支持ロ
ール間での冷却水による冷却の際に、鋳片の幅方
向の温度不均一によつて生じる熱応力や、(2)ロー
ル間で鋳片が溶鋼の静圧によつてふくれることに
よる(バルジング)応力、また(3)弯曲型の連続鋳
造において、鋳片を弯曲部から水平部に曲げ戻す
際の矯正点における機械的な引つ張り応力(矯正
歪み)等が挙げられる。 そこで、従来から、これら含Ni鋼の連続鋳造
時の表面割れ発生を抑制、防止する対策として、
そもそも材料の靱性を高めるという点から、Ca
やTiを添加する方法(特開昭57−26141)等が報
告されている。しかし、これら材料の靱性を高め
る不純物元素の除去や微量元素の添加は鋳造前段
階の精錬工程で付加的な工程を必要とし、そのた
めの温度補償や精錬材、合金等精錬コストの増加
につながつている。 一方、特殊な微量元素等の添加は行わずに表面
割れを抑制するため、冷却帯での冷却水量を落と
し、かつ冷却スプレーの形状を水量密度が均一と
なるオーバルタイプノズルを用いる(鉄と鋼、67
(1980)、S−738)、ないしは気水ノズルを用いて
鋳片温度の均一化を図る方法や、また弯曲型連鋳
機においては、先述の矯正点を鋳片が通過する際
の鋳片表面温度を靱性が弱い温度領域にかからぬ
よう高温側に回避するために二次冷却帯において
950℃以下の領域を20℃/分以下の冷却速度で冷
却する緩冷の冷却パターンをとる方法(特開昭57
−32862)といつた鋳造条件側の改善が報告され
ている。 発明が解決しようとする課題 以上述べた各種の対策により、含Ni鋼の連続
鋳造時の表面割れは大幅に改善されてはきたが、
実際の連続鋳造過程においては、例えば弯曲連鋳
機の矯正点を高温で通過させるために、緩冷却パ
ターンを採用しても、鋳片幅方向エツジ部は、セ
ンター部に比べると鋳片内部からの復熱が少な
く、かつ放熱しやすいために、表面を靱性の弱い
温度以上に常に安定に確保することが難しいとい
う問題点が残つていた。 本発明は上述のような問題点に鑑み、研究を進
めてきた結果見出されたもので、その目的とする
ところは、含Ni鋼の連続鋳造に際して、鋳片表
面の温度履歴を制御することにより、従来靱性が
低下すると言われてきた温度領域においても、靱
性を向上させ、表面割れや表面下割れの発生を軽
減せしめ、次工程圧延前の鋳片手入れ工程を緩
和、省略することにある。 課題を解決するための手段 本発明は、特殊な微量元素を添加することな
く、Ni含有鋼を連続鋳造する際に、鋳片表面温
度の熱履歴を制御することにより、表面割れや表
面下割れを抑制する方法を提供するものであり、
その方法はNiを5〜10%含有する低温用鋼の連
続鋳造において、鋳片表面温度が1150℃から950
℃の領域において、鋳片表面の冷却速度を20℃/
分以下とすることを特徴とするものである。 作 用 以下、本発明を図面に基づき、詳細に説明す
る。 連続鋳造における表面割れの発生は、熱間延在
(靱性)の低下によるものであることは一般的に
知られたところである。表面割れが生じた場合、
その鋳片は次工程圧延前に表面の手入れを施す必
要があるが、この表面手入れ率と熱間延性の関係
についてはこれまでにも報告があり、高温引つ張
り試験で得られる断面の収縮率を表す絞り値
(RA)が60%以上であれば、手入れが非常に低
減するといわれている。 そこで、第1図に示すような連続鋳造の鋳片表
面が受けると考えられる熱履歴の中で、冷却速度
の影響をシミユレートした高温引つ張り試験を行
つた。こうの試験に供した材料の成分は第1表に
示すものである。また、この600〜900℃の温度領
域で靱性が低下する現象は、歪み速度が非常に遅
い場合に著しいことが報告されているため、歪み
速度としては1×10-3/秒という遅いもので試験
を行つた。
【表】 この試験で得られた引つ張り温度と絞り値
(RA)の関係を第2図に示す。第2図において、
冷却速度が大きい場合には、従来から報告されて
いるように、600〜900℃の温度領域で靱性の低下
が見られるが、冷却速度を小さくしていくと徐々
に延性が回復している。第2図をもとに、800℃
で引つ張り試験を行つた際の1300℃から800℃ま
での冷却速度と絞り値(RA)の関係を第3図に
示す。第3図から、冷却速度20℃/分以下であれ
ば、最も靱性低下が見られる800℃の温度におけ
る絞り値(RA)が60%以上に確保できることが
わかつた。 この冷却速度を小さくすることにより延性が回
復する機構としては、従来この含Ni鋼が600〜
900℃の温度領域で靱性の低下を示す原因とて報
告されてきた、初晶のオーステナイト相の粒内
変形が生じにくくなり粒界すべり変形が生じる、
硫化物や酸化物、窒化物等の析出物が粒界に存
在すると、ボイドの核発生場所となり変形を助長
する、オーステナイトからフエライトへの相変
態時に、初期オーステナイトの粒界に沿つて生成
する変形応力の小さい初析フエイトに変形応力が
集中する、等の諸説に対して、靱性低下温度領域
よりも高温側での熱履歴が大きく影響しているこ
とから、冷却速度を小さくすることにより当初粒
界に存在していた析出物が成長し、もはや粒界の
みには存在しえない状態になつているためと推定
される。 よつて、例えば弯曲連鋳機で含Ni鋼を鋳造す
る場合に、従来報告されている矯正点を通過する
際の鋳片表面温度を靱性が低下する温度領域より
も高温側に回避する方法に対して、本発明である
鋳片表面温度が1150℃から950℃の領域での鋳片
表面の冷却速度を20℃/分以下とすれば、従来法
で割れの発生があつた鋳片表面温度で矯正点を通
過しても表面割れの発生を軽減、抑制できること
になる。 試験結果に基づけば鋳片表面温度が1300℃以下
の領域で20℃/分以下の冷却速度をとることが理
想的であるが、一般の連続鋳造機においては、水
冷鋳型による一次冷却帯を通過し、冷却水により
鋳片が直接冷却される、いわゆる二次冷却帯が始
まる際の鋳片表面温度は、鋳造速度や水冷鋳型の
冷却能力にもよるが1200℃程度であり、鋳型直下
で急激に冷却速度を低下させることは操業の定性
にも欠ける。よつて少なくとも1150℃以下での領
域の鋳片表面の冷却速度を20℃/分以下に維持し
なければならない。 また、弯曲連鋳機の矯正点を鋳片が通過する際
の表面温度を高く設定することが好ましいのは特
開昭57−32862で提案されている通りであるが、
特開昭57−32862の条件において鋳片センター部
に較べて放熱の大きい鋳片幅方向エツジ部の温度
を950℃以上に高く保つことは難しく、ここに本
発明は有効に作用する。すなわち、950℃以上の
高温を安定に確保できない部分について、靱性の
低下が生じ始める950℃までの冷却速度を20℃/
分以下に維持することが極めて重要となる。 ここで、鋳片表面温度が1150℃から950℃の領
域での冷却速度を制御する方法としては、種々の
連続鋳造機の冷却能力に適した方法を用いるわけ
であるが、この際に、冷却水による部分的な冷却
は可能な限り避け、例えば鋳片幅方向の水量密度
は極力均一に保ち温度分布の不均一を生じないよ
うに設定するのが好ましい。また、従来から鋼の
靱性低下に影響をおよぼすことが報告されてい
る、硫黄やりん、窒素等の不純物元素に関して、
これらの含有量を極力低下することが有効なこと
は言うまでもなく、本発明下においても、従来報
告されているように、硫黄0.003%以下、りん
0.010%いか、窒素0.004%如何に高純化を施すこ
とにより、その効果をより安定に得ることができ
好ましいものである。 実施例 溶銑予備処理〜転炉〜二次精錬により溶製し
た、第2表に示す9%Ni鋼を、弯曲半径
10.5mR、鋳込み点から矯正点までの距離17mの
1レードル2ストランドの弯曲型連続鋳造機の片
側のストランドで、本発明方法を用いて鋳造を行
つた。
【表】 鋳造の条件は以下の通りである。 鋳造速度:0.5m/分 冷却方法:オーバルタイプスプレーノズル 冷却条件:比水量07/Kg 鋳型から下部、機端までの水量密度を第3表に
示す。
【表】 上記の条件で鋳造を行つた際に、鋳片表面に熱
電対を設置し測定した鋳片表面温度の結果を第4
図に示す。この図から、鋳片幅方向センター部
は、1150℃から矯正点前までの冷却速度が0.1
℃/秒(6℃/分)、矯正点通過時の鋳片表面温
度が980℃である。一方、幅方向エツジ部は矯正
点通過時の鋳片表面温度が800℃と低下している
が、1150℃から950℃までの冷却速度は0.3℃/秒
(18℃/分)であつた。この鋳片を、自然放令後
表面から2mm切削して表面観察した結果、健全な
表面が得られた。すなわち、エツジ部はこれまで
靱製が低下する温度領域で矯正点を通過している
にもかかわらず、1150℃から960℃までの冷却速
度を制御することで表面割れが抑制された。 比較例 上記実施例の鋳造時に、もう一方のストランド
で、実施例と同じ第2表に示す9%Ni鋼を冷却
条件をかけて鋳造を行つた。鋳造条件は以下に示
す通りである。 鋳造速度:1.0m/分 冷却方法:オーバルタイプスプレーノズル 冷却条件:比水量1.3/Kg 第4表に示すように、鋳型下部の水量密度を高
めに設定した。
【表】 上記の条件で鋳造を行つた際に、鋳片表面に熱
電対を設置し測定した鋳片表面温度の結果を第5
図に示す。この図から、矯正点通過時の鋳片表面
温度は900℃を確保しているが、1150℃から950℃
までの冷却速度は0.67℃/秒(40℃/分)であつ
た。 この鋳片を、自然放冷後表面から2mm切削して
表面観察した結果、鋳片幅方向各所にオーステナ
イトの粒界に沿つた1mm程の浅い割れが、鋳片表
面に観察された。このように、矯正点を通過する
際の温度を高温に維持しても、1150℃から950℃
までの間の冷却速度が20℃/分以上であると、割
れの発生を完全には抑制できない。 発明の効果 以上、本発明によれば、Niを5〜10%含有す
る低温用鋼の連続鋳造において、材料の靱製を向
上させるために特殊元素を添加することなく、
1150℃から950℃の領域での鋳片冷却温度を制御
することにより、鋳片の表面割れや表面下割れの
発生を効果的に軽減、抑制でき、これにより次工
程での圧延前における鋳片精整手入れ工程を軽
減、省略でき、連続鋳造のメリツトを生かした含
Ni低温用鋼の製造を行うことが可能となる効果
が得られた。 尚、実施例は弯曲型連続鋳造機での例を示した
が、垂直型連続鋳造機に適用できることは自明で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は9%Ni鋼の高温引つ張り試験を行つ
た際の熱履歴を示すグラフ、第2図は9%Ni鋼
の高温引つ張り試験時の引つ張り温度と絞り値
(RA)の関係におよぼす冷却速度の影響を示し
たグラフ、第3図は800℃における高温引つ張り
試験時の冷却速度と絞り値(RA)の関係を示し
たグラフ、第4図、第5図は連続鋳造機で9%
Ni鋼を鋳造した際の鋳片表面温度を示したグラ
フである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Niを5〜10%含有する低温用鋼の連続鋳造
    において、鋳片表面温度が1150℃から950℃の領
    域の鋳片表面の冷却速度を20℃/分以下とするこ
    とを特徴とする、含Ni鋼の連続鋳造における表
    面割れ防止方法。
JP5345988A 1988-03-09 1988-03-09 含Ni鋼の連続鋳造における表面割れ防止方法 Granted JPH01228644A (ja)

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