JPH0741388B2 - 内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法 - Google Patents

内部品質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法

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JPH0741388B2
JPH0741388B2 JP2143598A JP14359890A JPH0741388B2 JP H0741388 B2 JPH0741388 B2 JP H0741388B2 JP 2143598 A JP2143598 A JP 2143598A JP 14359890 A JP14359890 A JP 14359890A JP H0741388 B2 JPH0741388 B2 JP H0741388B2
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    • B21B1/00Metal-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
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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、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、この濃化溶鋼が凝固収縮や
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、鋳片凝固末期部の固相線のクレータエンドか
ら上流側に向かって少なくとも2mの範囲を、450mm以下
のロールピッチに設定された圧下ロールによって圧下率
0.5mm/m以上で軽圧下し、これによって、鋳片に生じる
バルジングを防止するとともに、鋳片中心部の固液共存
相内溶鋼の流動を防止し、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、上述した鋳片の製造方法のように、ロールピ
ッチが450mm以下になるように圧下ロールを設定する場
合、ロール径は必然的に450mm以下のものを使用しなけ
ればならず小径ロールとなる。一方、中心偏析改善に必
要な指標の一つとして、圧下前後の鋳片厚さの差〔総圧
下量(mm)〕を圧下帯の長さ(m)で除した圧下率〔す
なわち圧下勾配(mm/m)〕が一般的に使用されており、
これにより各ロールには圧下量(mm)が等しくかけられ
ている。
従って、上述した鋳片の製造方法により、厚さに比べて
幅が大きいスラブ鋳片の凝固末期部を小径ロールにより
圧下した場合、中心偏析やポロシティが低減され良好な
鋳片が得られるが、ロールの圧下量が大きい場合は内部
ひずみが大きくなることから、時として内部割れを有す
る鋳片が製造されることがある。
一方、鋳片がブルームやビレットの場合は、スラブに比
較して、鋳片断面形状が正方形に近いことから、凝固末
期部を小径ロールにより圧下しても内部変形が生じにく
く、このため、中心偏析改善効果を得るためには、鋳片
に対し大きな圧下量をとらねばならなくなる。しかし圧
下量を大きくとると、凝固界面やその近傍の無強度凝固
殻に大きな引張ひずみ(以下内部ひずみと言う)が発生
し内部割れが発生し易くなる他、圧下による鋳片の偏平
化が大きくなり次工程の圧延加工に支障を来すことにな
る。このようなことから、鋳片がブルームやビレットの
場合には、未だ実用化に至っていない。
本発明は、上記問題点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、ブルーム等の
鋳片の製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記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
造される鋳片の凝固末期部に、鋳片の厚さの2〜5倍の
直径を有する圧下ロールを2段配設するとともに、1段
目の圧下ロールの圧下率を1.5〜4.0%に、2段目の圧下
ロールの圧下率を2.0〜4.5%に設定して圧下するもので
ある。
また、鋳片の厚さの2〜5倍の直径を有する圧下ロール
を3段配設する場合は、1段目と2段目の圧下ロールの
圧下率を上記の圧下率に設定し、3段目は特に圧下を加
える必要はないが、もし3段目の圧下ロールによる圧下
を加える場合にはその圧下率を2.0〜4.5%に設定して圧
下することが望ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
従来より、連続鋳造において鋳型から引出された鋳片
は、その内部に未凝固溶鋼を有し、その溶鋼静圧により
鋳片が膨出する所謂バルジングが起こる。このため、こ
のバルジングを押さえるために、鋳型下の冷却ゾーンの
ガイドロールは、一般に、そのロール径をできるだけ小
さい(通常、鋳片厚さの1.5倍未満)ものを用いて、ロ
ール間隔を極力狭めて設けてある。このようなことか
ら、前述した鋳片の凝固末期部を圧下する圧下ロールも
ロール間隔を極力狭めて設ける方が好ましいと考えられ
るところであるが、ロール間隔を狭めるためには、ロー
ル径を小さくしなければならず、このように、圧下ロー
ルのロール径を小さいものにすると、鋳片の中心偏析や
ポロシティの低減のためには、鋳片に対する圧下率を大
きくとる必要が生じ、反面、圧下率を大きくとった場
合、内部ひずみが大きくなることから鋳片の内部割れが
懸念されることになる。
そこで、本発明者等が鋭意研究した結果、鋳型によって
連続鋳造される鋳片の凝固末期部に、鋳片の厚さの2〜
5倍の直径を有する圧下ロールを2段配設するととも
に、1段目の圧下ロールの圧下率を1.5〜4.0%に、2段
目の圧下ロールの圧下率を2.0〜4.5%に設定して圧下す
れば、中心偏析やポロシティの低減は元より、内部割れ
のない鋳片が製造できることを見出したものである。ま
たさらに、鋳片の厚さの2〜5倍の直径を有する圧下ロ
ールを3段配設し3段目の圧下ロールによる圧下を加え
る場合には、3段目の圧下ロールによる圧下を、圧下率
で2.0〜4.5%加えることにより、より中心偏析が改善さ
れた鋳片が製造できることを見出したものである。
このように、圧下ロールを大径ロールにすると、第1図
に示すように、同じ圧下率(圧下量Δh/圧下前の鋳片厚
さh×100%)の場合、小径ロール(1)に比較して、
大径ロール(2)の方が接触長(l)が長くなり(l1
l2)、延いては接触面積が大きくなることから、接触面
における大径ロール(2)の表面と鋳片(3)の表面の
摩擦が有効に得られ、大径ロール(2)の表面に接触し
ている鋳片(3)の表層部は、鋳片(3)の長手方向お
よび幅方向への変形が、小径ロール(1)の場合よりも
より大きく抑制されることになる。そして、このよう
に、鋳片(3)の長手方向および幅方向への変形が大き
く抑制されると、圧下方向への変形量が大きく得られる
ことになり、従って、大径ロール(2)の場合は、小径
ロール(1)の場合よりも圧下率を小さくして、小径ロ
ール(1)の場合と同じ圧下方向への変形量が得られ
る。また、圧下率を小さくできることにより、鋳片
(3)の圧下による偏平化が小さくて済むことから、次
工程の圧延加工に支障を来すことなくブルーム等の厚さ
の厚い鋳片に対しても圧下を加えることができる。
次に、本発明において圧下ロールの径を鋳片厚さの2〜
5の範囲に特定した理由を述べる。
第2図に示すグラフは、有限要素法により数値解析して
求めたもので、厚さ300mmの鋳片の凝固末期部を同じ圧
下率(約2.7%)で且つロール径を400mm,600mm,1000mm
に変えて圧下した時の鋳片の内部ひずみ,未凝固部の断
面積圧縮量,未凝固部の変形量の変化を表したグラフで
ある。この第2図から明らかなように、同じ圧下率であ
れば、ロール径が鋳片厚さとの比で2倍以上になると、
未凝固部の断面積圧縮量,未凝固部の変形量が飛躍的に
大きくなり、中心偏析等の改善効果に大きく寄与する
が、2倍未満では、未凝固部の断面積圧縮量,未凝固部
の変形量が小さく中心偏析等の改善効果が期待できな
い。このため、圧下ロールの径を鋳片厚さの2倍以上に
特定した。一方、圧下ロールの径の上限を鋳片厚さの5
倍以下に特定したのは、5倍以上にすると、圧下ロール
間隔が大きくなりすぎ、圧下ロール間で鋳片のバルジン
グが生じ、鋳片の凝固末期部の圧下作用が充分に得られ
なくなるためである。
次に、本発明において2乃至3段配設した圧下ロールの
圧下率を特定した理由を述べる。
1段目の圧下ロールの圧下率を1.5〜4.0%に特定したの
は、圧下率が1.5%未満では圧下が少なく偏析、特にV
偏析が発生する。一方圧下率が4.0%超では圧下が大き
くなりすぎ内部割れを生じる。このため、1段目の圧下
ロールの圧下率を1.5〜4.0%に特定した。
2段目の圧下ロールの圧下率を2.0〜4.5%に特定したの
は、圧下率が2.0%未満では1段目の圧下ロールの場合
と同様に圧下が少なく偏析、特にV偏析が発生する。一
方圧下率が4.5%超では圧下が大きくなりすぎ内部割れ
を生じると共に、未凝固溶鋼が上流に流れ逆V偏析が生
じる。このため、2段目の圧下ロールの圧下率を2.0〜
4.5%に特定した。
さらに、本発明において3段目の圧下ロールを設け圧下
を加えるのであれば、上記1段および2段の圧下に加
え、圧下率で2.0〜4.5%の圧下を加えるとよい。その理
由は、2段目の圧下ロールによる圧下で十分ではある
が、より中心偏析やポロシティが改善されるためで、圧
下率が2.0%未満では改善効果が得られず、また4.5%を
超えると圧下が大きくなりすぎ内部割れを生じると共
に、未凝固溶鋼が上流に流れ逆V偏析が生じるためであ
る。
また、圧下をかける位置は、連続鋳造される鋳片の凝固
末期部であるが、好ましくは、一般に用いられている下
記凝固の式により求められる等軸晶開始点の前後から凝
固終了点(クレーターエンド)までの長さ(a)の間が
よく、1段目の圧下ロールはa〜a/2の範囲に設けると
よい。
(凝固の式)χ=K(A/V)-1/2 χ:凝固シェル厚さ(mm) K :凝固係数(mm・min-1/2) A :メニスカスからの距離(m) V :鋳造速度(m/min) 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。
第3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、(3)は凝固末期部における
鋳片、(4)は鋳片内の未凝固溶鋼部、(5)はロール
径が1000mmの圧下ロール、(6)は上圧下ロール(5)
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300×430mm2の鋳片を、上
記3段圧下装置を使用して連続的に製造した。この時の
製造条件は、鋳造速度:0.69m/分,圧下ロール径:1000m
m,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:25.0mとし
た。
上記条件において、1段目の圧下ロールの圧下率を変化
させ、この時の内部割れを調査した。結果を第4図に示
す。図によれば、圧下ロールの圧下率が4.0%を超える
と内部割れが生じ、4.0%以下では内部割れが無かっ
た。
次に、1段目の圧下を圧下率で1.5〜4.0%加え、さらに
2段目の圧下ロールによる圧下率を変化させ、これによ
り得られた鋳片のC偏析最大比(最大C偏析/平均C偏
析)を調査した。また比較のため1段目の圧下を圧下率
で1.5%未満加えて同様の調査を行った。これらの結果
を第5図に示す。図によれば、前者は2段目の圧下率が
2.0〜4.5%の範囲において、鋳造以降の加工工程におけ
る偏析によるトラブル(例えば伸線時の破断等)が防止
できる限界以内の偏析に改善されたが、後者は圧下率が
2.0〜4.5%の範囲においても偏析の改善が不十分であっ
た。
次に、1段目の圧下を圧下率で1.5〜4.0%、2段目の圧
下を圧下率で2.0〜4.5%加え、3段目の圧下ロールによ
る圧下率を変化させ、これにより得られた鋳片のC偏析
最大比を調査した。結果を第6図に示す。図に示す如く
圧下率が2.0〜4.5%の範囲において、上記2段目までの
偏析改善効果より大きく偏析が改善された。
そしてさらに、上記2段目までの圧下により得られた鋳
片を直径8mmまで圧延し、得られた圧延品の横断面をマ
クロエッチングにより評価した。
評価結果を第7図に示す。図より明らかなように本発明
例では(良)が多くなるのに対し、比較例では(やや
良)止まりであった。
〔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、中心偏析やポロシティの
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図は、本発明方法を従来法と比較して説明するため
の説明図、第2図は、有限要素法により数値解析して求
めたロール径と、鋳片の内部ひずみ,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
3図は、本発明方法に適用される3段圧下装置の概要
図、第4図は、1段目の圧下ロールによる圧下率と鋳片
の内部割れとの関係を示す図、第5図は、1段目の圧下
に加え2段目の圧下を加えた場合の2段目の圧下ロール
による圧下率と鋳片のC偏析最大比との関係を示す図、
第6図は、1段目の圧下および2段目の圧下に加え、さ
らに3段目の圧下を加えた場合の3段目の圧下ロールに
よる圧下率と鋳片のC偏析最大比との関係を示す図、第
7図は、本発明法と比較法とにより得られた圧延品の横
断面をマクロエッチングして得た評価図である。 1……小径ロール、2……大径ロール 3……鋳片、4……未凝固溶鋼部 5……圧下ロール、6……圧下シリンダ l1,l2……接触長 Δh……圧下量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳型によって連続鋳造される鋳片の凝固末
    期部に、鋳片の厚さの2〜5倍の直径を有する圧下ロー
    ルを2段配設するとともに、1段目の圧下ロールの圧下
    率を1.5〜4.0%に、2段目の圧下ロールの圧下率を2.0
    〜4.5%に設定して圧下す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。
  2. 【請求項2】鋳型によって連続鋳造される鋳片の凝固末
    期部に、鋳片の厚さの2〜5倍の直径を有する圧下ロー
    ルを3段配設するとともに、1段目の圧下ロールの圧下
    率を1.5〜4.0%に、2段目の圧下ロールの圧下率を2.0
    〜4.5%に、3段目の圧下ロールの圧下率を2.0〜4.5%
    に設定して圧下す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。
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