JPH07214266A - 鋼の連続鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、パウダーの高凝固温度化において
は連続鋳造時のモールド振動条件によってはオシレーシ
ョン割れを引き起こすことがあるので、それを回避す
る。 【構成】 １３００℃における粘性が２ｐｏｉｓｅ以下
及び凝固温度１０００〜１３００℃のパウダーを０．０
８≦［Ｃ］≦０．１８％成分の鋼に使用する際、凝固温
度、パウダー粘性、及びモールド振動条件を最適範囲に
規定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼製造業における鋼の
連続鋳造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造は省工程、省エネルギーの
観点から、鉄鋼製造時の製鋼〜圧延間での無手入れ状態
で熱鋳片を処理できることが重要な造り込み上の課題と
なっている。その中で、特にいわゆる中炭素鋼（０．０
８≦［Ｃ］≦０．１８％）では、スラブ表面の縦割れ疵
低減が特に大きな改善要素として上げられる。

【０００３】その対策として、最近の製鉄各社の動向は
モールドでの抜熱量を押えた緩冷化が指向されその一還
として、モールドパウダーの高凝固温度化及び低粘性化
が積極的に行われており、その一例を示すと図１のよう
に、高凝固温度化によって縦割れの低減の効果が確認さ
れている。また、一方でパウダーの高凝固温度化はブレ
ークアウトを惹起する原因になる等、操業上問題を発生
しやすいとされており、それを回避する手段として低粘
性化を併せて行なうというのがパウダーの一般的な改善
手段となっている。

【０００４】しかし、パウダーの高凝固温度化によって
縦割れの害を除くことができるが、その他の鋳片表面品
質への影響が懸念される。その例の一つとしてオシレー
ション割れがパウダーの高凝固温度化によって悪化する
場合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、パウダーの
高凝固温度化においては連続鋳造時のモールド振動条件
によってはオシレーション割れを引き起こすことがある
ので、それを回避しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、１３００℃における粘性が２ｐｏｉ
ｓｅ以下及び凝固温度１０００〜１３００℃のパウダー
を０．０８≦［Ｃ］≦０．１８％成分の鋼に使用する
際、凝固温度、パウダー粘性、及びモールド振動条件を
以下に示す範囲で設定し、鋳造する方法にその特徴があ
る。

【０００７】

【数２】

【０００８】

【作用】一般的にオシレーション割れはモールド振動時
に生成するオシレーションマーク深さが起点となり、曲
げ或いは矯正帯での鋳片表面温度と歪み量により、割れ
となって発現すると云われており、その改善のポイント
は起点となるオシレーションマーク深さの低減である。

【０００９】図２はネガティブ時間とオシレーションマ
ーク深さの関係を示したもので、ネガティブストリップ
時間Ｂが短い程オシレーションマーク深さが浅くなって
いる。そのためネガティブストリップ時間の短縮化が図
られ、通常オシレーションのショートストローク・ハイ
サイクル操業が指向されている。

【００１０】さて、本発明者等の経験では［Ｃ］：０．
１２％、鋳造速度：１．１ｍ／ｍｉｎ、振動数：１９０
ｃｐｍ、ストローク：６ｍｍ、ネガティブストリップ時
間：０．１３秒、パウダー凝固温度：１２２０℃の連続
鋳造条件にて鋳造した厚板材にて非常に程度の悪いオシ
レーション割れが多発した。（従来の調査結果では当該
ネガティブストリップ時間でのオシレーションマーク深
さは２００〜３５０μｍであったが、当該材は４００μ
ｍを越える深さであった）。

【００１１】そこで、本発明者等はその原因について種
々の研究、検討を重ねた。前記の知見によれば図２に示
したように条件的には従来の実績からオシレーション割
れが回避できる条件に適合しており、問題は起らないは
ずであるにもかかわらず割れが発生した。当該材は縦割
れ対策として高凝固温度パウダーを使用しており、この
パウダーが悪影響を及ぼしていることが予測されたの
で、この点について鋭意解明を試みた。オシレーション
割れはオシレーションマーク深さと湾曲部の冷却及び歪
みによって論じられ、そして、その起点であるオシレー
ションマーク深さはモールド振動条件によってのみ考察
されている。

【００１２】本発明者等は、オシレーションマーク深さ
について、モールド内での生成過程において２つの条件
が存在するとの見解に至った。その一つは従来の考え方
に立脚するもので、前記図２に示したモールド振動条件
によるものであり、もう一つは本発明者等が新たに得た
知見によってその解明に努めたモールドと鋳片間の摩擦
によるものである。

【００１３】図３はオシレーション割れの発生と鋳型内
添加パウダーの状況を模式的に示したものである。つま
り、初期凝固時にモールド振動条件によって生成したオ
シレーションマークは、その後モールド下端通過までの
モールド／鋳片間の摩擦力（潤滑性）によって、更に拡
大過程を経て割れが増長されていく。それが、元来モー
ルド振動条件によって決定されてきたオシレーションマ
ーク深さを予想以上に深くし、遂には割れに至らしめ
る。その摩擦力を全面的に支配するものがパウダーの凝
固温度及び粘性である。

【００１４】この現象は高凝固温度パウダー使用によっ
てはじめて顕在化してきたものであり、従って、オシレ
ーション割れ回避のためにはモールド振動条件ばかりで
なく、パウダーの物性値を包含した形で新たな適正条件
を見出す必要が生じた。そこでモールド／鋳片間摩擦力
の算定方法として、従来から公知の下記式を使用した。

【００１５】

【数３】

【００１６】η、Ｖｍ、Ｖ、Ｈは鋳造条件で、ｄ_L はパ
ウダー物性、原単位及びモールド、鋳片温度で、そして
μは実験によって各々決定される（μは実機調査の結果
０．２５とした）。ここで、モールドと鋳片間のパウダ
ーの固・液状態を模式的に示したのが図４で、この図か
らパウダーの固体厚・液体厚を求めた。

【００１７】次に式の計算手順は以下のように行っ
た。 １）原単位より総パウダーフィルム厚みを算出。 ２）モールドメニスカス部〜下端までのモールド表面温
度及び鋳片表面温度を実測あるいは計算。 ３）各点（例えば図４のｂ_MD及びｂ_SL）での各々の温度
とパウダー凝固温度からパウダーフィルム厚み内の液層
パウダー厚み（例えば図４のｔの値）を算出。 ４）以上の値を式へ代入する。

【００１８】摩擦力はメニスカスから任意の点での固体
摩擦と液体摩擦の大小により、その点における支配摩擦
力が決定される。潤滑は相対的に小さい方で行われる。
液体摩擦＞固体摩擦となる液体摩擦力は物理的意味はな
く、その時点で液体摩擦は消失する（完全固体摩擦）と
考えて差支えない。固体摩擦（式）はモールドサイズ
から一義的に決定される。液体摩擦（式）はモールド
振動条件及び速度を固定すると、パウダー粘性と凝固温
度（高凝固温度ほど液層パウダー厚みは減少する）によ
り左右される。メニスカスからの任意の点に注目する
と、粘性が高いほど、高凝固温度ほど（液層パウダー厚
が薄いほど）液体摩擦は大きくなる。

【００１９】図５はパウダー凝固温度をパラメーターに
１１５０〜１２００℃での計算結果を示したもので、こ
こで重要なことは、高凝固温度化するほど、液体→固体
摩擦の遷移点（式と式の交点）が、メニスカス側へ
移動することである。つまり、このことは凝固初期の脆
弱な鋳片に相対的に潤滑性能の劣る固体摩擦力が作用す
ることであり、オシレーションマークというノッチ部を
もった鋳片に過大な力が加わる時、その切りかき効果で
オシレーションマークが深くなると推察できる。

【００２０】以上の知見から、オシレーションマーク深
さを極力浅くしてやることが疵発生抑制の条件であり、
モールド振動で一義的に決定されるオシレーションマー
ク深さから摩擦によって更に拡大しないように諸条件を
決定してやることが極めて重要である。なぜなら摩擦に
よる拡大過程は凝固初期鋳片の強度が明確でないため推
定が困難であり、最低限拡大過程を抑制する条件を品質
データからでも明確にしておけば、後はモールド振動を
従来知見から設定することにより、オシレーション割れ
を防止することが可能である。

【００２１】図５で示した液体→固体摩擦への遷移点を
条件別に表したものを、図６に示した。パウダー凝固温
度が高くなるほど、またネガティブストリップ時間が短
くなるほど（＝ネガティブストリップ率が大きくなるほ
ど）固体摩擦領域が拡大することがわかる。逆に言う
と、高凝固温度パウダーを使用しても、モールド振動条
件（ネガティブ時間）を調整することにより、固体摩擦
領域を制御できる。但し、その際ネガティブストリップ
時間を長くする方向の対策となり、確かにオシレーショ
ンマーク深さの拡大は軽減されるが、生成時点で既に深
さが深くなってしまうため、結果的には調整範囲は制限
される。オシレーション割れの発生指数を図６に併記し
ているが、この結果から固体摩擦力が有害となるのはメ
ニスカス〜約３０ｃｍ程度の位置からだと判断した。

【００２２】条件式は、式及び上記の品質データか
ら、、、の式を導き出した。この式を満足すれ
ば、オシレーション割れは発生しない。（はネガティ
ブストリップ時間Ｂ≦０．１５秒の意味）。ここで、
はオシレーションマーク拡大過程防止条件、はオシ
レーションマーク生成抑制条件を示す。但し、これは特
に式にて煩雑な計算が必要であり実用的には不向きで
ある。そこで、パウダー物性と振動条件をある定数にて
リンクし、実用の上で計算が簡便にでき、且つ、適用の
結果においても前記式での計算値と大差なく、充分実行
できる現場作業に最適な下記式を創出した。

【００２３】

【数４】

【００２４】従来から本発明等の調査結果から初期に生
成するオシレーションマーク深さを４００μｍ以下にコ
ントロールすることによって、オシレーション割れは回
避できることがわかっている。それはネガティブストリ
ップ時間０．１５秒以下にすることにより達成される
（式）。また式については、式＝式とおいて、

【００２５】

【数５】

【００２６】である。この中で、ηは平均値議論からす
ると、鋳造方向で（温度が下がるから）粘性値は高くな
るが、ここでは液体潤滑する際のパウダー粘性が問題で
あり、鋳片に隣接した部分を局部的にみると潤滑作用の
ある領域の粘性は一定とみてよい。従って、（ａ）式は

【００２７】

【数６】

【００２８】である。（ｃ）式において、Ｔ_SL＝１２０
０〜１３００℃、Ｔ_MD＝２８０〜３２０℃より分母はど
の断面もＴ_SL（ｘ）−Ｔ_MD（ｘ）≒ｃｏｎｓｔとなる。
また、パウダーは原単位０．３５ｋｇ／ｔ−ｓ±０．３
となるよう設計するからｄもほぼ一定の値をとる。 ∴ｄ_L （ｘ）≒Ｑ（Ｔ_SL（ｘ）−ＢＰ）＝Ｑ（１３００−ＢＰ）・・・（ｅ） （ｄ）式において、品質結果よりｘ＝３０ｃｍ位置より
メニスカス側で固定摩擦力が支配的になる際、オシレー
ションマーク深さに影響を及ぼすとしたから、 ∴Ｈ（ｘ）＝３０ρＷＴ≒ｃｏｎｓｔ＝Ｒ ・・・（ｆ）

【００２９】以上から（ｄ）式は、 η（Ｖｍ−Ｖ）／Ｑ（１３００−ＢＰ）＝Ｒ ・・・（ｇ） （ｇ）式を変形すると、

【００３０】

【数７】

【００３１】となり、式が導かれる。オシレーション
割れは連鋳機のプロフィール及び冷却条件によってもそ
の感受性がことなるため、式の右辺定数Ｂの値や式
の定数Ａは各マシンによって、夫々定ってくる。オシレ
ーション割れは起点となるオシレーションマーク深さば
かりでなく、マシン特性（プロフィル、冷却方法、鋳片
厚）によっても大きく左右される。そこで、曲げ半径
７．５ｍ及び鋳片厚み２８０ｍｍと条件的には国内外を
含め厳しいマシンを想定したとき、Ａの上限値は２．３
及びＢの下限値は０．１５となる。

【００３２】連鋳機の総合歪は、Ｔ／２Ｒで表される。
各定数はマシン特性によって異なり、それは総合歪の関
数となる。そこで、Ａ、Ｂは Ａｍｉｎ＝２．３×（１．１÷１．９）＝１．３ Ｂｍａｘ＝０．１５×（１．９÷１．１）＝０．２５ のようになる。以上のようにして、定数Ａ、Ｂの範囲を
特定したが、Ａ、Ｂの値がこの範囲内であれば充分に再
現性よくその効果が発揮される。本発明は前記、式
に基づいて前記式を満足する連続鋳造条件で実際操業を
行うものである。

【００３３】

【実施例】以下本発明の実施例を従来の比較例と共に示
す。表１は供試材の溶鋼成分、表２はパウダー成分を示
し、表３は鋳造条件とスラブ表面品質状況を示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】表３から明らかなように本発明によれば比
較例に比べ縦割れ、オシレーション割れ共に少ないスラ
ブが得られており、本発明の如き最適連続鋳造条件を選
択することにより、パウダーの高凝固温度化によっても
表面品質の優れたスラブを確保できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によればモールドパウダーの高凝
固温度化によって縦割れの減少の効果を維持しながら、
オシレーション割れも同時に防ぐ事ができ表面性状の優
れたスラブが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パウダーの凝固温度と縦割れ発生の関係を示す
図

【図２】オシレーションでのネガティブストリップ時間
とオシレーションマークの深さの関係を示す図

【図３】オシレーション割れ発生と鋳型内での添加パウ
ダーの状態を模式的に示した図

【図４】モールドと鋳片間のパウダーの固・液状態を模
式的に示した図

【図５】メニスカスからの距離と摩擦力の関係をパウダ
ーの凝固温度別に示した図

【図６】液体→固体摩擦への遷移点とパウダーの凝固温
度・ネガティブストリップ時間及びオシレーション割れ
指数の関係を示す図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １３００℃における粘性が２ｐｏｉｓｅ
   以下及び凝固温度１０００〜１３００℃のパウダーを
   ０．０８≦［Ｃ］≦０．１８％成分の鋼に使用する際、
   凝固温度、パウダー粘性、及びモールド振動条件を以下
   に示す範囲で設定し、鋳造する方法。 【数１】