JPH11320060A - ビレットの鋳片軽圧下連続鋳造方法及びその設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビレットにおいて軽圧下を行う際にロールの
本数を極限まで少なくして、かつ粒状偏析のサイズを小
さくする軽圧下方法及びその設備を提供する。 【解決手段】 １辺が１４０mm以下の角形または直径が
140mm 以下の丸形の断面を持つビレットを軽圧下ロール
で軽圧下しつつ連続鋳造する鋳片軽圧下連続鋳造方法に
おいて、軽圧下ロールと鋳片との隙間に鋳造方向上流側
からスプレー水を噴射させることを特徴とするビレット
の鋳片軽圧下連続鋳造方法。及び、ビレットの連続鋳造
設備における鋳片軽圧下設備であって、軽圧下ロールの
鋳造方向上流側に、前記軽圧下ロールと鋳片との間に向
けて冷却水を噴射するスプレーノズルを有したことを特
徴とするビレットの鋳片軽圧下設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続鋳造でビレ
ットを鋳造する際に生じる粒状偏析を改善する軽圧下方
法に関する技術である。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼業においては、省エネルギー
を目的になるべく製品に近いサイズで素材を製造するい
わゆるニアネットシェイプ鋳造が盛んに行われており、
線材を製造する際にも従来の例えば一辺が400mm 程度あ
るブルームを鋳造してその後分塊圧延を行ってビレット
を製造する工程から、分塊工程を省略した、小断面のビ
レットを直接鋳造してその後、直接線材を製造する圧延
工程にビレットを持っていく工程が開発されている。

【０００３】その際に問題になるのは、従来の分塊工程
の圧延でサイズを小さくしていた粒状偏析のサイズを鋳
造段階で軽減する技術である。

【０００４】この粒状偏析が大きいまま鋳片に残存する
と線材に伸線する際に、硬さが違うことにより破断が生
じる。

【０００５】この対策として、連続鋳造設備の二次冷却
後の引き抜き矯正ロールで軽圧下を加えて粒状偏析やセ
ンターポロシティーを軽減する方法が特にブルームでは
数多く提案されている。

【０００６】ビレットの鋳造においては、特開平2-1601
51号公報では捻れをなくす為の軽圧下ロールと引き続く
カリバーロールでの矯正法が開示され、また、特開平6-
63715 号公報では内部割れ防止の為の軽圧下前のガイド
ロールを設置している。更に、特開平9-253798号公報で
は丸ビレット製造の際にノズル詰まりの防止の為に溶鋼
を加熱した後に鋳造してモールド内で電磁撹拌した後に
クレーターエンドで軽圧下する方法が示されている。

【０００７】一方、ブルーム鋳造においては、例えば鋳
型内の電磁撹拌装置を用いて鋳片の中心部を等軸晶化し
た後に軽圧下して粒状偏析粒径のサイズを減少させる発
明も報告されている。報告では、中心部が等軸晶化する
と偏析成分の濃化した溶鋼が分散しやすく、いわゆるＶ
偏析にはなるが、軽圧下を加えることによりＶ偏析が生
じる部分の等軸晶化した半凝固状態の溶鋼流動を抑制出
来、粒状偏析のサイズを軽減できるとしている。また、
溶鋼流動が生じる鋳片の中心固相率は0.05ないし0.1 と
言われている。さらに特開平5-138321号公報ではセンタ
ーポロシティーを圧着させる方法としてロールの中央部
に凸部を形成した段付ロール直前にミストスプレーで鋳
片の表面を冷却して鋳片表面の塑性変形を防止してピン
チロールの凸部による圧下を中心部まで浸透させること
が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例から見ら
れるように、特にビレットの鋳造では、軽圧下時に内部
割れの防止が課題になりそのためのロール間隔や軽圧下
前の鋳片の厚みを規定している。

【０００９】この理由は、以下のように考えられる。即
ち、ビレットはブルームに比べてサイズが小さい。従っ
て、ビレットはブルームに比べて鋳片の凝固厚みが小さ
い。例えば、１４０ｍｍ厚のビレットでは軽圧下時の凝
固厚みは６５ｍｍ程度またはそれ以上、３００ｍｍ厚ブ
ルームでは１４０ｍｍ程度またはそれ以上となり、ビレ
ットはロールの圧下力が中心に伝わりやすいが反面凝固
界面での割れ（内部割れ）を生じやすい。その対策とし
て、１対のロール当たりの圧下量を減少するため、ロー
ル本数を多数構えることが考えられる。

【００１０】しかし、従来の軽圧下法では軽圧下を行う
為のロール本数は、例えば特開平6-63715 号公報の図に
見られるように、６ないし８対と多いが、一対のロール
の圧下には0.1mm のオーダーの精度を要する為に、その
整備には大変な労力を要し、反対にロール整備が不十分
であると満足する品質の鋳片が製造されないという問題
があった。

【００１１】本発明の目的は、ビレットにおいて軽圧下
を行う際に、内部割れが発生しない範囲でロールの本数
を極限まで少なくして、かつ粒状偏析のサイズを小さく
する、軽圧下方法に関するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者らは、軽圧下する
際のロール間隔を広げる方策を種々検討した。特開平5-
138321号公報にある様に、表面をミストスプレーで冷却
すれば、表面の塑性変形が抑えらる。ビレットの場合に
は従来技術で述べたように鋳片のサイズが小さいので、
自ずから内部割れが生じやすいくらいに圧下は中心部に
浸透するが、表面の塑性変形が抑えられれば、圧下時の
鋳片のたわみ曲率半径が増加する。そのことによる、圧
下の中心部への浸透は、温度が下がった鋳片表面の変形
に力が消費されるためにわずかに減少するが、凝固殻の
曲げの曲率半径が増加するために凝固界面に発生する歪
みは減少して内部割れの防止が、理論的には可能にな
る。

【００１３】そこで、軽圧下ロールの間でのミストスプ
レーをまず計画したが、ビレットの場合にはブルームに
比べて鋳造するときのサイズが小さい為に、スプレーの
冷却水がビレットの上面の端から流れ落ちてビレットの
側面をも冷却することがわかった。逆に水の量を側面ま
で冷えない量に落とすと上面も十分に冷却されないこと
もわかった。この理由は、ブルームのサイズは一辺が４
００ｍｍから５００ｍｍであるが、ビレットは１４０ｍ
ｍ以下である。ビレットはそのサイズが小さいことか
ら、ブルームに比べて表面積と体積の比が大きい。たと
えば、４００ｍｍｘ５００ｍｍのブルームに比べて１４
０ｍｍのビレットでは表面積と体積の比は０．００９と
０．０２８とおよそ３倍になる。したがって、表面の冷
却によりビレットはブルームより良く冷却される。ま
た、ビレットの場合、幅方向での未凝固部分は１０ｍｍ
程度あるにくらべて、凝固部分は１３０ｍｍ程度あり、
これもブルームのおよそ、未凝固部１１０ｍｍ，凝固部
３９０ｍｍに比べると未凝固部分の幅は小さく、側面が
冷却されてその温度が下がると容易にロールで圧下出来
ないことがわかった。

【００１４】本発明は、以上の検討結果に基づいてなさ
れたものであり、その要旨とするところは、 （１）１辺が１４０mm以下の角形または直径が140mm 以
下の丸形の断面を持つビレットを軽圧下ロールで軽圧下
しつつ連続鋳造する鋳片軽圧下連続鋳造方法において、
軽圧下ロールと鋳片との隙間に鋳造方向上流側からスプ
レー水を噴射させることを特徴とするビレットの鋳片軽
圧下連続鋳造方法。 （２）ビレットの連続鋳造設備における鋳片軽圧下設備
であって、軽圧下ロールの鋳造方向上流側に、前記軽圧
下ロールと鋳片との間に向けて冷却水を噴射するスプレ
ーノズルを有したことを特徴とするビレットの鋳片軽圧
下設備。である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本方法の特色は以下のとおりであ
る。

【００１６】１．ロール間の鋳片に水をかけるのに比較
して、吹き付けられた水はロールと鋳片の間に入り込む
ことにより、ロールでの鋳片圧下時に鋳片の表面を冷却
する。 ２．ロールにより水の圧力が上昇するので、水が沸騰伝
熱せずに、ちょうど遷移域での伝熱状態になり、鋳片の
抜熱効率が急激に向上するために、少ない水量でも鋳片
の表面の温度は低減出来る。特にロールと鋳片の間の水
の圧力が上昇する効果は幅方向では一番圧下したい幅中
央部が際だっており、効率的に圧下できる。 ３．ロールと鋳片の間で冷却に使われた水は両横方向に
排出されるが、圧力が高い為に横方向に飛散する。ま
た、冷却水の温度も１００℃近くになっており、側面を
冷却する能力が極めて低下しており、鋳片端面の温度の
低下代は少ない。完全に側面の冷却をさける為には水切
り板を設置しても良い。 ４．この、冷却方法を適用して、鋳片の軽圧下を実施し
た場合には実施例に示すようにロールの本数を低減して
所定の軽圧下、即ち中心の固相率が０．２から０．６ま
での範囲を１０ｍｍ圧下しても内部割れが生じない条件
を見いだすことが出来た。内部割れの発生する限界歪み
量はビレットの場合明確では無いが、凝固界面の歪みを
軽減出来たことは内部割れが発生しなかった結果から明
らかになった。

【００１７】この発明は鋳片サイズの小さいビレットに
おいて本効果は顕著である。即ち、鋳片厚みの大きいブ
ルームにおいては軽圧下時の内部割れは凝固界面歪みが
小さい為に免れている。特に１４０ｍｍ以下の鋳片サイ
ズでは、軽圧下時のロールによる凝固界面の歪みが限界
歪み量と近い値になっていると考えられ、ロールが鋳片
に与える歪みが凝固界面に与える影響が顕著になるため
に、鋳片表面の剛性を向上させて実質の圧延曲率半径を
増加させる効率的冷却方法が効果的である。また、副次
的な効果として、ロール鋳片間を冷却することによりロ
ールへのスケール（鋳片表面に発生した鉄酸化膜）の付
着が著しく軽減され、鋳造中の鋳片表面へのロール表面
模様の転写（ロール疵）や鋳造後のロール表面手入れが
軽減された。

【００１８】

【実施例】図１には軽圧下の従来法を、図２には本発明
の実験に用いた軽圧下のためのロール２とスプレーノズ
ル３の配置を示す。従来法では３５０ｍｍ間隔でロール
２を７対配置したのに比べて、本発明ではロール２の前
に図中に示す形状のスプレーノズル３を配置して５０〜
２００ｌ／ｍｉｎの流量の冷却水４を流すことにより、
ロール間隔を７００ｍｍに広げることが出来、図中に示
すようにロール２を４対にまで軽減出来た。

【００１９】この発明の軽圧下方法で鋳造を行った。溶
鋼成分は炭素濃度がおよそ０．４％から０．８％の高炭
素鋼である。鋳造の結果、１３０ｍｍの鋳片の鋳造が出
来、偏析粒径も２ｍｍ以下と良好であり、軽圧下のロー
ル本数低減に起因する内部割れの生成も無かった。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、ビレットの連続鋳造機で偏析が良好な鋳片を製造す
る際に、従来かかっていた整備時間を短縮出来た。ま
た、副次的には製品疵も軽減することが出来た。ビレッ
ト鋳造は分塊圧延を省略出来ることから省エネルギーお
よび炭酸ガスの発生を抑制出来、産業界に多いに貢献す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の軽圧下ロール配置を示す概略図である。

【図２】本発明による軽圧下ロールは一を示す概略図で
ある。

【符号の説明】 １ 鋳片 ２ ロール ３ スプレーノズル ４ 冷却水 ５ ロールと鋳片間の冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 紘一 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 (72)発明者 土岐 正弘 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １辺が１４０mm以下の角形または直径が
   140mm 以下の丸形の断面を持つビレットを軽圧下ロール
   で軽圧下しつつ連続鋳造する鋳片軽圧下連続鋳造方法に
   おいて、軽圧下ロールと鋳片との隙間に鋳造方向上流側
   からスプレー水を噴射させることを特徴とするビレット
   の鋳片軽圧下連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 ビレットの連続鋳造設備における鋳片軽
   圧下設備であって、軽圧下ロールの鋳造方向上流側に、
   前記軽圧下ロールと鋳片との間に向けて冷却水を噴射す
   るスプレーノズルを有したことを特徴とするビレットの
   鋳片軽圧下設備。