JPH06312248A

JPH06312248A - スラブおよび鋳型

Info

Publication number: JPH06312248A
Application number: JP10332593A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamada; 健二山田; Tetsuo Takeshita; 哲郎竹下
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】スラブ圧延時の表面割れ発生を抑制し、製品
の表面疵を低減する。【構成】スラブの幅方向両端から１／６幅の区間の厚
さが、これより幅中央寄りの区間の平均厚さより大きい
スラブ。また、スラブの両端から１／６幅の区間の平均
厚さＨ^eが、これより幅中央寄りの区間の平均厚さＨ^c
を用いた下式により算出される量となるスラブ。Ｈ^e＝α（Ｈ^c−ｈ）＋ｈここで、１．１≦α≦１．４、ｈは熱間圧延後のスラブ
厚さ。更に、鋳造方向に直交する鋳型断面の内壁間隙に
関し、幅方向両端から鋳造スラブ幅の１／６までの区間
のスラブ厚さに相当する鋳型内壁間隙が、これより幅中
央寄りの区間の厚み方向該内壁間隙の平均値に比して大
きい鋳型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の製造のため熱間
圧延に供するスラブを製造するに際し、熱間圧延時に発
生する表面疵の低減を可能とするスラブおよび鋳型に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱間圧延された鋼板のエッジ部に
は表面疵が発生し易く、取り分け、熱間圧延時の微小割
れに起因するヘゲ疵と称される表面欠陥は、割れ発生後
に生成するスケールが圧延により内部に食い込み、酸洗
工程で除去されずに冷間圧延工程に供せられると圧延方
向に長い線状の欠陥となり、歩留まり低下が特に大き
い。

【０００３】従って従来より熱間圧延時の表面疵を少な
くするため様々な技術が多く考案されてきている。被圧
延材の成分系を規定する方法として、例えばオーステナ
イト系ステンレス鋼に関する特開昭５７−１６１５３号
や、Ｍｎ、Ｓを含む鋼に関する特開平３−２９４００１
号等が開示されているが、これらは成分系に対する自由
度を制限するものであり、一般性を有するものではな
い。また、特公昭５５−５０７２３号、特開平２−１５
８０６号等ではスラブの表面欠陥（ピンホール）を手入
れ除去してヘゲ疵発生を無くする技術が開示されてい
る。しかしこの技術では手入れ除去の工程が不可欠であ
り、かつこれが十分でない場合には割れの起点となるス
ラブ表面欠陥が残存することになり、熱間圧延後に微小
な割れを生じさせてしまう。

【０００４】また疵発生をスラブ形状で少なくする技術
として、特開昭５８−１３８５０２号及び特開平３−２
０７５５１号が挙げられる。両者ともスラブ短辺中央部
を窪ませ、短片近傍（直近）の幅広がり（幅方向メタル
フロー）を抑えることによりステンレス鋼のエッジシー
ム疵を低減させる技術を開示している。しかしながら、
スラブ短片Ｃ断面（鋳造直角方向断面）形状変更の効果
が現れるのはエッジ直近に限られるものであり、熱間圧
延時の表面の微小割れが比較的広範囲に生じるような場
合には対応できない。

【０００５】鋳型の断面形状に関する従来技術として特
公昭６１−４３１３３が挙げられる。しかしながら、こ
の技術は、鋳型の断面形状（鋳片上下面の幅）を変更
し、連続鋳造機の鋳片矯正時に鋳片上面側に生じる引張
応力を軽減することにより、矯正時に発生する割れを抑
制するものであり、後工程である熱間圧延時の割れを防
止できるものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱間圧延時
に発生する表面欠陥を改善するに当たり、被圧延スラブ
の成分に関する制約や、特段の工程負荷増なく、鋼板の
表面疵を改善し得るスラブおよび鋳型を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、スラブ厚さの幅方向分布（以下厚さ分布と
略す）を規定することで圧延中にスラブ内部に発生する
圧延方向応力状態を調整し、割れの原因であるエッジ近
傍の張力発生を抑えることにより微小割れを防止するこ
とを特徴とする。その要旨とするところは、（１）図１
（ａ）に示すように、スラブの幅方向において両端から
該スラブ幅の１／６の区間の厚さを、これより幅中央寄
りの区間の平均厚さより大きくすることであり、また、
（２）該スラブの幅方向において両端から該スラブ幅の
１／６の区間の平均厚さＨ^eを、これより幅中央寄りの
区間の平均厚さＨ^cを用いた下式により算出される量と
することである。Ｈ^e＝α（Ｈ^c−ｈ）＋ｈここで、１．１≦α≦１．４、ｈは熱間圧延後のスラブ
厚さ更に、（３）図１（ｂ）に示すような、鋳造方向に直交
する断面内でスラブの厚さ方向の鋳型の内壁間隙（以下
内壁間隙と略す）に関し、幅方向両端から鋳造スラブ幅
の１／６までの区間のスラブ厚さに相当する内壁間隙
が、これより幅中央寄りの区間の内壁間隙の平均値に比
して大きいことを特徴とする鋳型にある。

【０００８】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。本発明者らは
熱間圧延時に発生する疵の形態・頻度と被圧延スラブの
厚さ分布との関係に付いて綿密に調査し、本発明を完成
したものである。

【０００９】まず、本発明者らはスラブの熱間圧延疵発
生状況を綿密に調査した。その結果、図２に示すよう
に、発生する疵はすべてＣ方向割れ（圧延方向に直角方
向の割れ）であり、かつその発生頻度はスラブエッジに
近くなるほど高くなることが判った。また、そのサイズ
はＣ方向に０．１〜２mm程度で深さ０．１mm程度の微小
な割れで粗熱延の第１パス後に集中して現れ、その後の
熱延や冷延等の圧延工程によりＬ方向（圧延方向）に伸
張され、最終製品板で表面品位を致命的に劣化させるヘ
ゲ疵等になることを確認した。

【００１０】本発明者らは上記実験事実、特に微小割れ
はすべてＣ方向に割れることに注目し、圧延時にスラブ
内部に発生する圧延方向の張力が割れ発生、即ち製品の
表面疵発生の主因であると推定した。この圧延方向張力
の発生は、スラブ幅中央部とエッジ部の圧延方向のメタ
ルフローの差で大略説明できる。即ち、スラブエッジ部
では圧延時に容易に幅広がりが生じ、圧延方向へのメタ
ルフロー量が中央部に比較して小さくなり、エッジ部の
材料が中央部の材料により相対的に引き伸ばされるた
め、エッジ部に圧延方向の張力が発生する。

【００１１】しかしながら、このような定性的な解釈で
は、疵発生機構の詳細な検討および本発明のような疵発
生防止策の評価は成し得ない。そこで本発明者らは、三
次元剛塑性有限要素法によりこの圧延方向応力の解析を
行い、以下の知見を得た。

【００１２】圧延中にスラブ内部に発生する圧延方向応
力（引張を正）は、図３に示すように、幅方向にほぼ放
物線状に分布し、幅中央からエッジに向かって圧縮から
引張に変化する。張力が発生する領域はエッジから約１
／６幅の部分であり、エッジ近傍で最大となる。また、
いわゆるスラブのサイズ（板厚／板幅≧約０．１）であ
ればこの傾向は変わらない。これら知見の内、張力発生
域の幅については以下のように理解される。スラブの単
スタンド圧延では圧延方向応力の幅方向の総和はゼロで
あり、即ち圧延方向応力の幅方向平均値はゼロとなる。
ここで、圧延方向応力の分布を放物線（２次曲線）とす
れば、平均値を与える幅方向位置は幅中央から１／（２
・３^1/2）幅、即ちエッジから（３−３^1/2）／６＝
１．２６８／６幅の点であり、上述したエッジから約１
／６幅の部分で張力が発生するとの結果が理解される。

【００１３】この圧延方向応力分布は図２の疵発生状況
と良く対応するものであり、圧延方向に高い張力が生じ
た部位に疵（割れ）が集中して発生することを示してい
る。このことは、圧延中にエッジ近傍に生じるスラブ内
部の圧延方向の張力を減じさせ得れば、本質的に疵発生
を抑えることが可能なことを意味している。

【００１４】圧延方向応力の幅方向分布は、前述したよ
うにマクロ的には幅方向メタルフローに伴う圧延方向延
伸差で理解し得るものであり、言い換えれば、エッジ近
傍のスラブ厚さを大きくするような厚さ分布を与えれ
ば、エッジ部に生じる張力を低減させ得るものと考えら
れる。しかしながら、どのようなスラブ厚さ分布とすれ
ば張力発生を効果的に抑えられるかについては明らかで
はない。

【００１５】そこで本発明者らは前述した三次元有限要
素法により、この厚さ分布の検討を行った。その結果、
図４破線に示すように、厚さを大きくする範囲を必要以
上に広くすると、エッジ部の張力は低下する反面その反
作用（前述したように、圧延方向応力の幅方向の総和は
ゼロとなるべきであり、エッジ部での張力低下と同量の
幅中央部での張力増加が生じる）として幅中央寄りの張
力増大が顕著になり、幅中央での割れ発生が懸念される
ため、スラブ厚さを大きくする範囲としてはエッジから
スラブ幅の１／６まで（以下、エッジ１／６幅部と略
す）が適当であることが先ず判明した。更に、図５に示
すように、張力低減の効果はエッジ１／６幅部の厚さ分
布のパターンにはそれほど依存せず、平均厚さでほぼ決
まること、および、図６に示すように、エッジ１／６幅
部の平均厚さＨ^eが、これより幅中央寄りの該スラブ幅
中央部の平均厚さＨ^cを用いた下式により算出される量
であれば幅中央部の顕著な張力増加を来たさずにエッジ
１／６幅部の張力を低減できることを知見した。

【００１６】Ｈ^e＝α（Ｈ^c−ｈ）＋ｈここで、１．１≦α≦１．４、ｈは熱間圧延後のスラブ
厚さ αの設定範囲については、１．１未満ではエッジ部の張
力低減による微小割れ発生防止効果が十分ではなく、ま
た１．４超では幅中央部の張力が増加し、幅中央部での
微小割れ発生が問題となるため、上記範囲とする必要が
ある。

【００１７】スラブ厚さ分布をエッジ部で大きく、幅中
央部で小さくする手段としては、図１（ｂ）に示す鋳型
が良い。即ち、本発明のスラブおよび装置によれば、製
品疵の起点となる熱間圧延によるスラブの表面割れ発生
に直接関係する圧延方向応力（張力）を効果的に低減可
能なことがわかる。本発明では、スラブ幅中央部からス
ラブ最エッジまでの厚さ分布の形状については特に規定
しないが、不連続な厚さ分布とした場合は不連続点近傍
に付加的せん断変形が集中して生じ、これに起因した欠
陥の発生が懸念されるため、滑らかな厚さ分布とするこ
とが望ましい。

【００１８】本発明のスラブを得る他の手段として、矩
形スラブを切削する方法や、竪ロールを用いたエッジン
グ圧延により厚さ分布を付与する方法が考えられる。し
かしながら、いずれも付加的な工程が必要であり、かつ
前者については歩留および作業効率の低下が、後者につ
いてはエッジング圧延中に生じる幅中央部の圧延方向張
力による割れ発生が新たな問題となる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例に即して詳細に説明する。表１
に示した成分のステンレス鋼を転炉にて溶製し、スラブ
幅中央厚みが１６５mmでスラブ幅が１２５０mmのスラブ
を連続鋳造した。スラブの鋳造に際しては、図７に示す
２種類の厚さ分布（一様分布および本発明による分布）
を与えるために、全幅において内壁間隙が１６５mmのフ
ラット型、フラット型に比し幅中央±４１０mm点より両
端側で放物線状に内壁間隙が増加し、かつ両端で＋５mm
となるエッジ部内壁間隙拡大型のプロフィルを有する２
種類の鋳型を用いた。鋳型の鋳造方向には凝固収縮を考
慮したテーパが施してあり、上記断面形状は鋳型出口の
寸法である。鋳造後のスラブ断面形状は図７に示した寸
法の±１mm以内に納まっており、かつフラット型とエッ
ジ部内壁間隙拡大型を用いた場合の鋳片の両端における
スラブ厚さの差は４．５mmであった。圧延は直径１２０
０mmのロールを用い、圧延温度１１００℃、幅中央の圧
下率を１０％に設定して行った。

【００２０】図８に圧延後のスラブ表面割れ発生頻度の
幅方向分布を示す。図から明らかなように、本発明の方
法を適用したエッジ部内壁間隙拡大型鋳型を用いた場合
エッジ近傍の割れ発生頻度は激減しており、歩留向上は
著しく大きい。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明によれば、鋼
板の製造のため熱間圧延に供するスラブを製造するに際
し、適切なスラブ厚さ分布を設定し、鋳造することによ
り、熱間圧延後の製品の表面疵を著しく低減でき、製品
歩留まりを向上できる等、産業上裨益するところ大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の請求項１、２によるスラブ厚さ
分布の一例。（ｂ）請求項１、２に記載の厚さ分布を実現するための
鋳型（請求項３）の一態様を示す模式図。

【図２】従来法による圧延後のスラブ表面の割れの分布
状態を示した模式図。

【図３】従来法による圧延中のスラブ内部に生じる圧延
方向応力の幅方向分布について三次元剛塑性有限要素法
による解析結果の一例を示した図。

【図４】本発明を行うに際し、スラブ厚さを変化させる
範囲、エッジ近傍の厚さ分布パターンおよび平均厚さの
影響に関する知見を得るために行った解析の結果の例を
示したもの。

【図５】本発明を行うに際し、スラブ厚さを変化させる
範囲、エッジ近傍の厚さ分布パターンおよび平均厚さの
影響に関する知見を得るために行った解析の結果の例を
示したもの。

【図６】本発明を行うに際し、スラブ厚さを変化させる
範囲、エッジ近傍の厚さ分布パターンおよび平均厚さの
影響に関する知見を得るために行った解析の結果の例を
示したもの。

【図７】実施例において設定したスラブ厚さ分布を示し
た図。

【図８】実施例における圧延後のスラブ表面割れ発生頻
度について、従来法と本発明の方法の比較を行ったも
の。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板の製造のため熱間圧延に供されるス
ラブにおいて、該スラブの幅方向において両端から該ス
ラブ幅の１／６の区間の厚さが、これより幅中央寄りの
区間の平均厚さより大きいことを特徴とするスラブ。
【請求項２】鋼板の製造のため熱間圧延に供されるス
ラブにおいて、該スラブの幅方向において両端から該ス
ラブ幅の１／６の区間の平均厚さＨ^eが、これより幅中
央寄りの区間の平均厚さＨ^cを用いた下式により算出さ
れる量となることを特徴とするスラブ。Ｈ^e＝α（Ｈ^c−ｈ）＋ｈここで、１．１≦α≦１．４、ｈ：熱間圧延後のスラブ
厚さ
【請求項３】鋳造方向に直交する鋳型断面の内壁間隙
において、幅方向両端から鋳造スラブ幅の１／６までの
区間のスラブ厚さに相当する該内壁間隙が、これより幅
中央寄りの区間の厚み方向該内壁間隙の平均値に比して
大きいことを特徴とする鋳型。