JPH11156509A

JPH11156509A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH11156509A
Application number: JP32862897A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kuranaga; 知明倉永; Isao Nozaki; 勇雄野崎; Kazuhiro Arai; 和弘荒井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-15
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JP3111954B2

Abstract

(57)【要約】【課題】定常鋳込みの部分だけでなく、鋳込み末期の鋳
片においても中心偏析の発生を防止し、品質のよい鋳片
を歩留まりよく製造する連続鋳造方法の提供。【解決手段】鋳片2の液層線クレータエンド9aに相当す
る位置から固相線クレータエンド9に相当する位置まで
の間の所定範囲で、ガイドロール群３の鋳片短辺方向の
間隔を広げて鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロ
ール５によって前記バルジング量相当分以下の圧下量で
圧下する連続鋳造方法である。鋳込み末期においては鋳
造速度を減速させるとともに前記ガイドロール群と圧下
ロール群のロール間隔を狭め、バルジング量ならびに圧
下量を定常鋳込み時よりも小さくし、固相線クレータエ
ンドの移動に応じて圧下位置を鋳型側に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造方法で鋳
造される鋼鋳片の中心偏析を軽減するため、連続鋳造装
置のガイドロール群の間で鋳片に積極的にバルジングを
起こさせた後、圧下する方法に関し、特に鋳造末期にお
ける漏鋼の防止と鋳造歩留まりの向上が可能な連続鋳造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法で鋼鋳片を製造する場合に
は、しばしば中心偏析と呼ばれる内部欠陥の発生が問題
となる。この中心偏析の発生は、鋳片の厚み方向中心部
の最終凝固部に溶鋼中のＣ、Mn、Ｓ、Ｐなどの成分元素
が濃化して正偏析する現象である。この現象は、厚板鋼
材において特に深刻な問題であり、偏析部分における靱
性の低下や水素誘起割れの原因となることが知られてい
る。

【０００３】中心偏析の発生原因は、溶鋼の凝固末期に
おける樹枝状晶（デンドライト）間にＣ、Mn、Ｓ、Ｐな
どの成分元素が濃化した溶鋼が残り、鋳片厚み方向中心
部でそのまま凝固すること、および凝固時の収縮または
バルジングと呼ばれる鋳片の膨れによる溶鋼流動によ
り、最終凝固部の凝固完了点に向かって溶鋼がマクロ的
に移動するためである。したがって、中心偏析防止対策
としては、樹枝状晶間の濃化溶鋼の移動を妨げること、
および濃化溶鋼の局部的な集積を妨げることが有効であ
る。

【０００４】上述したように、鋳造中の鋳片にバルジン
グが起こると、中心偏析が発生するといわれていたが、
鋳片に積極的にバルジングを起こさせた後、圧下する連
続鋳造方法（以下、この方法を「バルジング−圧下法」
という）によって中心偏析の発生を防止するという発明
が下記のようにいつくか提案されている。図４は、上記
の「バルジング−圧下法」の原理を説明するための連続
鋳造方法の一例を模式的に示す図である。

【０００５】鋳型1と鋳片2の液層線クレータエンド9a
との間で凝固シェル2aにバルジング力を作用させ、次い
で、液層線クレータエンド9aと固相線クレータエンド9
との間で鋳片に圧下を加える連続鋳造方法（特開昭60-6
254号公報参照）。

【０００６】扁平比1.6以下の鋳片2の連続鋳造におい
て、鋳型1の直下に配置されたガイドロール3a,3bの複数
組においてロール間隔を鋳型下端内側厚みよりも広く
し、鋳片厚み方向にバルジングさせ、その後方において
他のロール5によって鋳片2を0.04〜10％圧下する鋳片の
製造法（特開昭60-21150号公報参照）。

【０００７】鋳型1の直下から引き抜き方向に配列さ
れたガイドロール群3を鋳片2の厚さ方向に間隔を段階的
に増加させ、鋳片にバルジングを生じさせ、鋳片の厚さ
を鋳型短辺の２〜３倍とした後、クレータエンド9付近
で小径ロール5によって軽圧下するスラブの連続鋳造方
法（特開平1-178355号公報参照）。

【０００８】鋳片2のクレータエンド9のパスラインの
位置に軽圧下ロール群5からなる圧下ゾーンを設け、こ
の圧下ゾーンの前に基準ロール間隔に対してロール間隔
を5.0〜0.5％広げたガイドロール群3からなるバルジン
グ形成ブロックを連設し、鋳片にバルジングを形成さ
せ、続いて4.0〜0.5％の軽圧下を行うブルーム連続鋳造
方法（特開平2-235558号公報参照）。

【０００９】鋳片2の中心部の固相率が0.1以下の位置
でバルジングを生ぜしめ、鋳片の最大厚さを鋳型1の短
辺長さよりも20〜100mm厚くし、凝固完了点9の直前で１
対の圧下ロール5あたり20mm以上の圧下を与え、バルジ
ング量相当分を圧下する連続鋳造方法（特開平9-57410
号公報参照）。

【００１０】鋳片2の未凝固厚みが30mm以上の位置ま
での間に鋳片にバルジングを生ぜしめ、鋳片の最大厚さ
を鋳型1の短辺長さの10〜50％分厚くし、凝固完了直前
までに少なくとも１対の圧下ロールを用いて鋳片長さあ
たり80mm／ｍ以上の圧下勾配で圧下を与え、バルジング
量相当分を圧下する連続鋳造方法（特開平9-206903号公
報参照）。

【００１１】上記のこれまでに提案された「バルジング
−圧下法」では、図４に示すように、バルジングゾーン
は鋳型1の直下からとされている。圧下ゾーンは、前記
では液層線クレータエンド9aから固相線クレータエン
ド9までの間とされているが、〜では、概ね固相線
クレータエンド9の近傍である。

【００１２】溶鋼8は、浸漬ノズル10を経て鋳型1に注入
され、水冷されている鋳型1およびその下方に配置され
たガイドロール群（3a〜3n）のロールの間に設けられた
スプレーノズル群（図示せず）から噴射される冷却水に
より冷却されて、凝固シェル2aが形成され、鋳片とな
る。

【００１３】鋳片は、内部に未凝固部2bを保持した状態
で鋳型から引き抜かれる。バルジングゾーンではガイド
ロール群（3a〜3n）のロール間隔を段階的に広げてある
ので、溶鋼静圧によって鋳片の長手方向の中央部が短辺
方向に段階的に広げられ、いわゆるバルジングが発生す
る。バルジングを起こした鋳片は、圧下ゾーンの圧下ロ
ール群5によって段階的に圧下され、鋳片の凝固界面が
圧着されて凝固する。凝固した鋳片は、ピンチロール群
7によって引き抜かれる。

【００１４】バルジングゾーンには、鋳片内の溶鋼を撹
拌する装置4が設けられることがある。圧下ロールに
は、それぞれ圧下装置6が設けられる。なお、圧下ゾー
ンは、１対の圧下ロール5aであってもよい。

【００１５】上記のこれまでに提案された「バルジング
−圧下法」は、いずれも定常鋳込みの操業中における種
々の条件を規定するだけで鋳造末期の特別な現象につい
ては何ら解明されていない。

【００１６】連続鋳造法では、鋳造末期に溶鋼の供給が
なくなるため、定常鋳込み時とは異なる特別な処理を行
う必要がある。図３は、鋳込み終了処理の鋳造速度（鋳
片の引抜き速度）の変更パターンの一例を示す図であ
る。同図に示すように、予め用意された減速パターンを
使用し、鋳込み末期におけるタンディッシュ内の残溶鋼
重量と残溶鋼レベルに応じて鋳造速度を減速し、タンデ
ィッシュ内に所定量の溶鋼を残して鋳型への溶鋼注入を
停止する。その後、鋳型内溶鋼の最後端部（ボトム部）
に冷却材（金属粒、金属片、水など）を投入して凝固さ
せるボトム処理を行った後、引き抜き速度を増速して鋳
片を引き抜く。なお、このような鋳造終了方法に関する
発明が、例えば特公平3-54025号公報によって開示され
ている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】鋳片の中心偏析を少な
くするために、前記の「バルジング−圧下法」を適用し
た連続鋳造方法において、その末期に前記の鋳造速度を
減速し、ボトム処理を行った後、鋳片を引き抜く方法を
適用すると、次のような問題が起こる。

【００１８】(a)鋳造末期に鋳造速度を下げることによ
って、液相線クレータエンドおよび固相線クレータエン
ドが鋳型側に移動する。従って、定常鋳込みのままの条
件では、バルジング位置および圧下位置が適正な範囲か
ら外れることがあり、そのため、鋳片に内部割れや中心
偏析を発生させ、鋳片の品質が悪化する。

【００１９】(b)固相線クレータエンドが鋳型側に移動
すると、通常の圧下ロールの位置では鋳片が完全凝固し
ている状態になる場合がある。その場合、未凝固圧下を
行う設備では圧下が設備能力の上から不可能となる。仮
に圧下ができても中心偏析改善には全く役に立たない。

【００２０】(c)ボトム処理作業後にもなお定常鋳込み
のときと同じ条件でバルジング−圧下を続けると、圧下
によって絞り出された（押し上げられた）未凝固溶鋼が
ボトム部（鋳片の終端部）から漏鋼する。漏鋼は危険な
だけでなく、鋳造設備の損傷を招き、操業上の大きな障
害になる。

【００２１】(d)鋳込み終了時に圧下を中止すれば上記
(b)および(c)の問題が解決するが、鋳片の断面はバルジ
ングさせたままの形状となり、しかも中心偏析のある鋳
片となる。

【００２２】本発明の目的は、前述の鋳造速度を落とし
てボトム処理を行う鋳込み終了法を適用する場合にも、
鋳片終端部まで「バルジング−圧下法」を適用して鋳片
の品質を向上させることができ、しかも前記の漏鋼の問
題がない連続鋳造方法を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の連続鋳造
方法を説明するための垂直型連続鋳造装置の模式的断面
図である。なお、本発明方法は湾曲型連続鋳造装置でも
垂直曲げ型連続鋳造装置でも、形式を問わず同じように
適用できる。また、鋳片はスラブでもブルーム（ビレッ
ト）でもよいが、特に厚鋼板等の素材になるスラブの連
続鋳造に適用するのに好適である。

【００２４】本発明の要旨は下記の連続鋳造方法にある
（図１、図2の(b)および(c)参照）。

【００２５】鋳片2の液相線クレータエンド9aに相当す
る位置から固相線クレータエンド9に相当する位置まで
の間の所定範囲で、ガイドロール群の鋳片短辺方向の間
隔を広げて鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロー
ルによって前記バルジング量相当分以下の圧下量で圧下
する連続鋳造方法であって、鋳造末期の鋳造速度の減速
とともに前記ガイドロール群と圧下ロール群のロール間
隔を狭め、バルジング量ならびに圧下量を定常鋳込み時
よりも小さくし、かつ、圧下位置を鋳型側に移動させる
ことを特徴とする連続鋳造方法。なお、鋳造末期とは、
鋳型内への溶鋼の注入を停止した後をいう。

【００２６】上記の本発明方法では、鋳造速度の減速開
始時から鋳込み終了までの鋳造速度の時間的変化パター
ンを予め決定し、このパターンにおける減速開始から鋳
造終了までの予測鋳込み量を算出し、タンディシュ内の
溶融金属重量の測定値が算出された予測鋳込み量とから
決定される時点で、前記パターンに従う鋳込み速度の減
速処理を開始し、鋳込み速度の前記パターンに対するパ
ターン追随処理を行うのが望ましい（図３、参照）。

【００２７】前記バルジングおよび圧下を行うガイドロ
ール群は、定常鋳込み時の鋳片の液相線クレータエンド
9aから固相線クレータエンド9までの間に設けられ、ロ
ール間隔の調節は鋳型の短辺長さの1.5倍まで可能とす
るのが望ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の連続鋳造方法の
原理を説明するための垂直型連続鋳造装置の模式的断面
図である。同図に示すように、本発明方法では鋳片２を
液相線クレータエンド9aから固相線クレータエンド9の
間において積極的にバルジングさせた後、圧下ロール群
５によってバルジング量に相当分以下の圧下を行う。従
って、連続鋳造装置には、図１に示すように、液層線ク
レータエンド9aから固相線クレータエンド9までの間に
ロール間隔を鋳片の短辺方向に調節することができるバ
ルジングロール群3bと圧下ロール群５とが配置されてい
る。圧下ロール群のロール5には圧下装置6が備えられて
いる。

【００２９】本発明方法においてバルジングゾーンを液
層線クレータエンド9a以降（下方）とするのは、それよ
りも前（上方）でバルジングさせると、薄いシェルに曲
げ応力がかかってシェル内壁に割れが発生し、ブレーク
アウトの危険があるからである。

【００３０】図２は、本発明方法におけるバルジングと
圧下の条件を説明するための鋳片の模式的断面図であ
る。以下この図によって本発明方法を更に詳しく説明す
る。

【００３１】定常鋳込みの際の操作図２の(a)は定常鋳込み時の状況を示す図である。図示
のように、定常鋳込み時には、鋳片はバルジングゾーン
において、たとえば鋳型短辺長さの10〜50％分（鋳片の
最大厚みが鋳型短辺の1.1倍から1.5倍になるように）バ
ルジングを起こさせた後、圧下ゾーンでバルジング相当
量分以下の圧下を加える。なお、圧下量は通常はバルジ
ング量と同等として、鋳型短辺と同じ厚みの鋳片とする
が、圧下量をバルジング量よりも少なくして鋳型短辺よ
りもやや厚い鋳片を製造してもよい。

【００３２】鋳造末期の前半（概ね図３のAの期間）
の操作鋳造末期となり、鋳造速度の減速を開始した時から減速
の途中まででは図２(b)に示すように、バルジングゾー
ンと圧下ゾーンにおけるロール間隔を鋳造速度の低下に
応じて徐々に狭めて、定常鋳込みのときよりも少ない中
程度のバルジングと圧下を行う。この期間には、固相線
クレータエンド9がまだ定常鋳込み時の圧下ゾーン内に
あるから、その中で圧下ゾーンを鋳型側に移せばよい。

【００３３】鋳造末期の後半（概ね図３のBの期間）
の操作さらに鋳造速度が減速され、ボトム処理のために引抜き
抜きが停止され、その後、速度を上げて鋳片を引き抜く
期間である。この期間には、図2(c)に示すように、固相
線クレータエンド9が鋳型側に移動し、定常鋳込み時の
バルジングゾーン内に入るので、この固相線クレータエ
ンドの移動に応じて圧下ゾーンを鋳型側に移し、定常鋳
込み時のバルジングゾーンにおける最終部で圧下を行
う。バルジング量と圧下量は、前記におけるよりも更
に少なくする。

【００３４】上記のとの操作におけるバルジング量
は、の段階での最大のバルジング量が鋳型短辺長さの
1.0〜7.0％となるように、言い換えれば、バルジングし
たときの鋳片の最大厚さが短辺長さの1.01倍〜1.07倍と
なるようにするのが望ましい。圧下量は、このバルジン
グ相当量またはそれ以下（但し、0.５倍以上が必要）と
する。

【００３５】なお、連続鋳造における固相線クレータエ
ンド9の位置Ｌ_SCEは、メニスカスからの長さとして、下
記の式を用いて計算することができる。

【００３６】Ｌ_SCE＝(ｔ/Ｋ)²×Ｖc／４ここで、ｔは鋳片の厚さ（ｍ）、Ｋは凝固係数、Ｖcは
鋳造速度（ｍ/min）である。

【００３７】上記の処理を行うことによって、鋳片終端
部からの漏鋼を防止しながら鋳片終端部まで中心偏析の
発生を防止し、歩留まり良く鋳造を行うことができる。

【００３８】

【実施例】湾曲型連続鋳造装置を用い、アルミキルド炭
素鋼（Ｃ：0.16〜0.18%、Si：0.3〜0.4%、Mn：1.3〜1.4
5%、Ｐ≦0.025％、Ｓ≦0.0025％、Fe：残部）の鋳造試
験を行った。使用した鋳型の内法断面寸法は、厚さが23
0mm、幅が2300mmであり、鋳造条件は、鋳造速度を1.0ｍ
/min、定常鋳込み時のバルジング量を20％（46mm）、圧
下量をバルジング相当量の20％（46mm）とし、鋳込み末
期の減速開始時からバルジング量および圧下量を表１に
示すように変化させた。なお、図３は、この試験で用い
た鋳込み末期の減速パターンを示す図である。

【００３９】

【表１】

【００４０】発明の評価は、鋳片ボトム部からの漏鋼の
発生と、鋳片ボトム部の中心偏析度の最大値で行った。
漏鋼の発生は、平均漏鋼発生量で評価した。

【００４１】Ｐ最大偏析度は、得られたスラブの終端部
から３ｍの位置で、鋳込み方向に垂直な断面で切断し
て、厚み方向中心部から試験片を採取し、試験片の表面
を200μｍメッシュに区分し、各区分でＥＰＭＡを用い
てＰ濃度を測定し、その中での最大Ｐ濃度［Ｐmax］と
母溶鋼のＰの濃度［Ｐave］との比（［Ｐmax］／［Ｐav
e］）として計算した。

【００４２】これらの調査結果を表１に併記した。

【００４３】発明例の試験番号１から試験番号６まで
は、鋳造末期に鋳込み速度を低下させると同時にバルジ
ングゾーン量と圧下量を定常鋳込みの時の20％から、表
１に示すように0.5〜7.0％まで低下させて、鋳込みを完
了した。これらの発明例では、試験番号７で操業に影響
のないわずかな漏鋼が見られただけで、その外の試験で
は漏鋼の発生は観察されず、Ｐ最大偏析度も小さい。た
だし、試験番号５は、鋳造末期のバルジングと圧下の量
を0.5％まで下げたために、Ｐ最大偏析度は5.25とやや
大きくなった。

【００４４】試験番号７は、鋳込み末期にも定常鋳込み
のときのバルジングと圧下を継続させた比較例である。
この例では、鋳込み末期のバルジング量が20％と大きい
ため、0.5トンの漏鋼があった。また、固相線クレータ
ーエンドの移動によって、バルジングおよび圧下の位置
が不適切になったため、完全な圧下は行えず（バルジン
グ量20％に対して圧下量10％）中心偏析度も6.8と大き
くなった。

【００４５】試験番号８は、バルジングも圧下も行わな
い通常の連続鋳造方法の例であり、Ｐ最大偏析度が13.3
と非常に大きい。

【００４６】

【発明の効果】本発明方法によれば、バルジング後に圧
下を行うことによって定常鋳込みの際に中心偏析の少な
い良質の鋳片が製造できるだけでなく、鋳造の末期にお
いても、適正なバルジングと圧下を続けることができ
る。その結果、鋳込み末期の鋳片の中心偏析も軽減さ
れ、品質不良として切り捨てられる量が少なくなり、鋳
造歩留まりが大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルジング後に圧下する連続鋳造方法
を説明するための連続鋳造装置の模式的断面図である。

【図２】本発明方法における鋳込み終了処理方法を説明
する鋳片断面の模式図であり、(a)は定常鋳込み時を示
す図、(b)および(c)は鋳込み終了処理方法を示す図であ
る。

【図３】鋳込み終了処理の鋳込み速度パターンを示す図
である。

【図４】バルジング後に圧下する従来の方法を説明する
ための図１と同様の断面図である。

【符号の説明】

１．鋳型２．鋳片 2a．凝固シェル 2b．未凝
固部 3a．ガイドロール 3b．バルジングゾーンのガイドロ
ール４．電磁攪拌装置５．圧下ロール群６．圧下装
置７．ピンチロール８．溶鋼９．固相線クレータ
エンド 9a．液相線クレータエンド 10．浸漬ノズル 11．
鋳込み方向

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】発明例の試験番号１から試験番号６まで
は、鋳造末期に鋳込み速度を低下させると同時にバルジ
ングゾーン量と圧下量を定常鋳込みの時の20％から、表
１に示すように0.5〜7.0％まで低下させて、鋳込みを完
了した。これらの発明例では、試験番号６で操業に影響
のないわずかな漏鋼が見られただけで、その外の試験で
は漏鋼の発生は観察されず、Ｐ最大偏析度も小さい。た
だし、試験番号５は、鋳造末期のバルジングと圧下の量
を0.5％まで下げたために、Ｐ最大偏析度は5.25とやや
大きくなった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】試験番号７は、鋳込み末期にも定常鋳込み
のときのバルジングと圧下を継続させた比較例である。
この例では、鋳込み末期のバルジング量が20％と大きい
ため、0.05トンの漏鋼があった。また、固相線クレータ
ーエンドの移動によって、バルジングおよび圧下の位置
が不適切になったため、完全な圧下は行えず（バルジン
グ量20％に対して圧下量10％）中心偏析度も6.8と大き
くなった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳片の液相線クレータエンドに相当する位
置から固相線クレータエンドに相当する位置までの間の
所定範囲で、ガイドロール群の鋳片短辺方向の間隔を広
げて鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロールによ
って前記バルジング量相当分以下の圧下量で圧下する連
続鋳造方法であって、鋳造末期の鋳造速度の減速ととも
に前記ガイドロール群および圧下ロール群のロール間隔
を狭め、バルジング量ならびに圧下量を定常鋳込み時よ
りも小さくし、かつ、圧下位置を鋳型側に移動させるこ
とを特徴とする連続鋳造方法。