JPS5933057A - 清浄鋼塊の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、成分偏析やザク巣等の欠陥□がほとんｉ＜
、′置ゆ、鋳Ｉ（ＩＬｏ　ｅ＋好ヶ清、−塊番−６ｊ、
　　□　　□　　　　　　□″　　　　　　□る方法に
関するものである。

ヮ荏１．庫□肉’　ｈｉ　；［’　ｔａφｍ＊ｉ＋。ヶ
、ゆ、連い鋳□１：　　・′１．１　　　　・ 進法で得たスラブを熱間圧延することによって製□ 造されている。

とこ□ろ’ｉ’ｘ、連続竺進法で得られるヘラブの“肉
厚は、通常ｉ’　５０’−Ｌ　：３０’計咽程度で鼠□
す、１’　５”　Ｏｍｍ’ｉムー□１−６（−よ、よア
鼠場合、。、７、．１１．、　　・　　□　　　　、、
、。

ラブの中心に必然的に出現するザク疵やギャビテ、′Ｍ
つ□、産ゎ□訴柱□ｉｉヤ。ヶうｉ□に必要な圧下比を
確保できないという問題があった。従って、上述のよう
な極厚鋼板ライυるために１　：　　　１１１１　　　
　　　　　　　■１１１１１１は、インゴット鋳造法を
採用せざるｋ　＃！Ｊない状況パ　　　　　・　　　　
′１・　　　　、　−・　・・　　′：・　　　　　　
　　　　　。

におった。

しかしながら、従来あインゴット鋳浩法では、２− 溶鋼の凝固速度が遅いうえ、鋳型内に注入された溶ＭＶ
ｉ鋳型表面側から中心部に向って順次凝固するという過
程をとるために、鋼塊内部に逆Ｖ偏析、ザク巣、或いは
沈澱晶介在物が生成するのを避けることができなかった
。しかも、厚肉大型鋼板の需要増大に伴って鋼塊そのも
のが大型化すると、その偏析、ザク巣、及び介在物もさ
らに大きくなる傾向を示し、その後の圧延における圧下
比を高くすることが必要となって鋼板製造コストの上昇
を招くとともに、ｐ、ｓ、ｏ等の不純物を大幅に減少す
る技術が格段に進歩したにもかかわらず製品鋼板のミク
ロ的部分性能の均一なものを得ることが困難であるとい
う問題をも抱えていた。

そこで、従来のインゴット法における偏析やザク疵等に
よる問題点を解決するために、鋼塊径に対する鋼塊高さ
の比′ｆｆ：１以下にして一方向性凝固させた鋼塊（以
下ｒ　ＴＪ　Ｈ鋼塊」と呼ぶ）の鋳造が行われているが
、これによっても逆Ｖ偏析を皆無にすることが困難であ
るとともに、鋼塊頭部の偏析等により歩留りが低下し、
しかも鋳型と接触す３− る部分は冷却速度が速すぎて鋳肌を亜化させる上、スプ
ラッシュが鋳型壁に付着しても再溶融しないことが多い
のでこの点からも鋳肌の悪化を来たし、鋼塊表面手入れ
費用の増大や歩留りのさらなる悪化全招くものであった
。しかも、ＬＨＨ鋼塊柱状晶の発達が太きぐ、凝固にも
長時間を要して作業性が悪いという問題点も指摘される
ものであった。

このようなことから、これらの弊害を無くすることを目
ざして、鋳型中の溶鋼に鉄粉やフープ等の除材を添加し
たり、注入前の溶鋼を半凝固状態にまで冷却して鋳型へ
注入する方法等も提案されたが、溶鋼に除材を添加する
方法にあっては、添加材の準備、添加設備、或いは除材
の安定した添加方法等の面で種々の問題があってコスト
アップにつながる要素が大きく、また半凝固状態で鋳込
む方法［あっては、注入ノズルの詰シ、溶鋼粘度が犬な
ことから生ずる耐火物剥離に起因した大型非金属介在物
欠陥の生成という問題全解決できず。

いずれも極厚鋼板製造のためには満足できるものではな
かった。

４一 本発明者は、」二連のような観点から、偏析やザク巣、
或いは介在物等がほとんど存在せず、しかも鋳肌が良好
で、圧下比が２或いはそれより低い程度でも品質の良好
な極厚鋼板を得ることの可能な清浄鋼塊をコスト安く製
造すべく研究を行い、従来の鋼塊鋳造法では凝固がその
表皮から内部に向って順次進行するので、凝固時に排出
される不純物成分或いは合金成分が凝固界面の溶鋼側に
堆積し、これが流動して鋼塊のゴーストが現われるもの
であるが、このように表皮から内部に向って順次凝固が
進行する以上、このような偏析やザク巣等を完全に防市
するのは不可能であるとの結論を得た上で、従来のイン
ゴット鋳造法とは凝固形態の多少異なる前記除材添加法
や半凝固鋳込法に注目して、これらの方法における不都
合点を解消すべくさらに研究を重ねた結果、 （ａ）　　取鍋等の溶鋼容器から鋳型に向って流下する
溶鋼流に、液体窒素や液体アルゴン等の液化不活性ガス
を噴射すれば、鋳型に注入される溶鋼はすべて微細な液
滴となるとともに、該液滴の表皮５一 部又は全部が液化不活性ガスで冷却されて凝固し、通常
の溶鋼注入高さ程度で必っでも、鋳型内に十分に凝固し
た金属滴を供給することができること。

（ｂ）　　この際、鋳型内に予め適量の溶鋼をプールし
ておけば、金属滴の注入とともに溶鋼は＠型壁をなめる
ようにしてその湯面を上昇させ、該金属滴を内部にくる
むように凝固するので、鋳肌の良好な鋼塊が得られるこ
と、 （ｃ）　　また、この場合、溶鋼が鋳型壁をなめるよう
に上昇することから、鋳型壁に付着したスプラッシュを
再溶解する率も高く、手入れをほとんど要しない鋳塊肌
が得られること、 （ｄ）　　このような鋳込みでは、溶鋼中央部に集中的
に金属滴流が供給されるため、鋼塊中央部の凝固が速く
、しかも注入される金属滴は凝固又は半凝固しているた
めに１例え、これらが再溶融したとしてもマクロ的な液
体の流動がほとんどなく、従って、偏析やザク巣、或い
は大型介在物の形成の無い健全な鋼塊が得られること、 （ｅ）　　例え、注入された金属滴が互に密に結合し６
− なかったとしても、それらの空間に予めブールされてい
た溶銅１が浸透しである程度の再溶解を助けるとともに
、微小空間を埋めるので、ミクロキャビティのほとんど
無い鋼塊が上記方法で得られること。

（ｒ）　　このようなわけで、」二記鋳込法では、金属
筒の温度に多少のバラツキがあっても欠陥の少ない鋼塊
が得られ、温度管理が極めて容易であること、 ←）」二記方法での鋳込みの際、鋳型内に溶鋼と金属筒
を交互に注入するようにすれば、より均一な鋼塊を、任
意の大きさで、温度管理容易に得られること、 ０〕）　　このようにして製造した鋼塊には、内部欠陥
がほとんど無いため、鋼板としての十分な機械的性質を
得るための圧下量は極めて少量で良く。

例えば圧下比が２程度でも、通常鋼塊から圧下比５以上
で製造した鋼板と同等の性能が得られること、 以上（ａ）〜０〕）に示す如き知見を得るに至ったので
ろ７− るシ　　　　　　□ こめ発明は、上１知見に基づいて外されたものであり：
溶鋼容器か□ら流子すΣ溶鋼流を、１イヒ不活性ガスの
噴ｔｆｉ＊Ｊ：”ｒて粒径５■以下の細粒に液滴化する
とともに、鋳型内は落下する□寸で６間に表面部又は全
部艇凝固状態となるようにこれを冷却し、こあ状態め金
属筒を、予め溶鋼が保持きれている鋳型内に注入するカ
ー、或いはさらに溶鋼の注入と金属部ア丘人とを交互に
繰返すことによって、□内部欠陥が無く、シカ！も鋳肌
の良好な一塊をコスト安く製造することに特徴′を有す
□るものである。□ なお、との発明の方法に使用する液化不活４イガスとは
、液体窒素や液体アルゴン等、要す名に溶鋼と接触して
も不都合を生じないガスを液イｉしたものであればどの
ようなものでも良いことはもちろんのことである。

また、この発明の方法において液滴の粒径を５霧以下と
定めたのは、粒径が５咽を越える□と粒滴内に凝固収縮
によるミクロキャビティが生□じ、そ８− の後の圧延でこれを圧着するＫは圧下比を大きくとる必
要がでてくるからである。そして、生成する液滴の粒径
は、噴霧する液、化不活性ガス、の種類、その流速、噴
射角度、流下する溶鋼流の掻音はじめとする多くの因子
に依存するので、所望の液滴粒径を生ずる噴射条件を実
験的に決定すれば良い。

生成した液滴け、液化不活性ガス、の気化潜熱により、
液滴化と同時に表面か、ら抜熱され、冷却・　　□凝固
を開硝する。捷だ、その棲の鋳型中への落下の途中でも
、気化した不活性ガスが周囲雰囲気温度の上昇を抑制し
、抜熱効率を良くして、対流、輻射伝熱による冷却を行
う。従って、特に冷却手段を設けなくても粒滴は表面の
みが凝固した不完全凝固状態になるが、鋳型内への落下
中に金属筒に所望の凝固率が容易に得られるように、−
下帯域すなわち冷却？！￥に冷却手段：を別に設けるこ
ともできる。

さらに、この発明の方法において、予め鋳型内に保持し
ておく溶鋼の量は格別に規制されるものではないが、鋼
塊重量の約１／３程度注入しておく９− のが良好である。

つぎに、図面を参照しながらこの発明の方法を”：τ：
１７１１ｔｆｆ：τ二：７：：、、、。１６２、。□込
工程の１例を示す概略構成図であり、第１図は鋳込の初
期を示すもの、第２図は鋳込の終了間際鋼塊製造にあた
っては、捷ず第１図に−け：る恕く、鋳型１内へ溶鋼２
全注入してお、き、ついで、取鍋３から鋳型１に向って
溶鋼４を：流下せ−めるとともに、該溶鋼□流５に噴射
ノズル′：６より高圧の液化不漏性ガス、７を−射し、
溶−流１５に′ｉ滴化スる。このとき７．液化不活性ガ
スの気□化熱及び−熱によって、液滴はその表皮部又は
全□部が凝固□する′：程度に冷却される。そして、と
のよ１うにして形感された金属筒８はそのま１鋳型１中
：の溶鋼２中に。

注入される。金属筒８の注入につれ１で、溶鋼２全注入
１の内壁をなめるようにその湯□面を上昇して□た時点
で金属筒８の注入を中止するのである。

１０− １だ、このとき、溶ｇｉｆｉ　２のン主人と金属層８の
注入とト１ｔ°に繰返すことに、１つて、任意の大きさ
の鋼塊を温度管理容易に製造することもできるのである
。このようにすＪｉ、ば、　７：１人された金属部８相
互間に溶η１１１２が侵入するとともに、金属層８の一
部をも＋１丁溶融し、しかもこハ、らをくるむようにし
て凝固するので、良好な鋳肌の鋼塊が得られ、また、鋼
塊中心部も金属層ｓ　ｖｃよって冷却が速められるので
、ザク果や偏１Ｊ１の無い健全な鋼塊となるのである。

なお、この図面においては、取鍋の１箇所のみから溶鋼
を流下ぜしめる場合を示したが。

必ずしも１箇所である必要はなく、特に大型鋼塊に鋳込
む場合ＶＣばむ（７ろ複数個の溶鋼流で鋳込むのが良い
ことはもちろんである。

ついで、この発明を実施例により具体的に説明する。

実施例　１ まず、：’ｔＩｌ衣に示される成分組成の溶ｍｌを転炉
にて溶製し、この溶鋼を、第１図に概略図で示した。１
：つな装置を使用１して、４８０ｍｍＸ　４１０ｍｍＸ
１１− １．３１．０＋ｎｍの寸法の２トン鋼塊を製造した。こ
のと　　　□きの鋳込条件は第２表に示すようなもので
あり、　　　　□予め鋳型内にプールした溶鋼重量ｆｉ
０．６１・／であった。そして、液体Ａｒ噴射によって
生成された液滴の平均粒径は０３聾で、最大粒径が３１
鴫であった。

これとは別に、比較のため同一組成の溶鋼全従来の」二
注法によって鋳込んで、同一寸法の２１−ン鋼塊を作っ
た。

この後、両者の鋼塊に、圧下比をそれぞれ２゜４、及び
６とした圧延を施して厚肉鋼板とし、その機械的性質を
測定した。この結果も第２表に併せて示した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明の
方法によって製造した鋼塊は圧下比が２程度であっても
、従来法によるもの全圧下比：４で圧延したものと同等
の特性を有しており、欠陥の無い極めて清浄な鋼塊であ
ることがわかる。

実施例　２ 第３表に示される成分組成の溶鋼を通常の方法　　□−
１３＝ で溶製し、実施例１におけると同様の装置を使用して同
様寸法の鋼塊を製造した。なお、液体Ａｒ噴射によって
生成された液滴の平均粒径は０．２閣で、最大粒径が２
２朝であった。

また、これとは別に、比較のため第３表に示さね２るの
と同一組成の溶ｍｋ従来の上注法によって鋳込むことに
より、同一寸法の２トン鋼塊を作った。

それぞれの鋼塊の鋳込条件は第４表に示されるとおりで
あった。

得られた鋼塊について、実施例１と同様の圧延を施して
、その機械的性質を測定したところ、第４表に示される
ような結果が得られた。

第４表に示される結果からも、本発明の方法によって得
られる鋼塊が、従来法によって製造さノ１゜たものに比
して極めて良好な性状を有していることが明らかである
。

実施例　３ 第５表に示される成分組成の溶鋼を通常の方法で溶製し
、やはり実施例１におけると同様にして。

１５− 本発明方法による鋼塊と、従来法による鋼塊とを製造し
た。もちろん、　ｆｌＩ塊寸法も実施例１と同じものと
１−た。ただ、このときの鋳込条件はそれぞれ第６表に
示されるとおりであった。なお、液体Ａｒ噴射によって
生成された液滴の平均粒径は０．２５調で、最大粒径が
２．５ｍであった。

得られた鋼塊について、実施例ＩＹｃおけると同様の圧
延を施し、その機械的性質を測定した結果を第６表に併
せて示した。

この場合にも、本発明方法によって得られる鋼塊は従来
法によって得られるものに比して極めて優れた特性全盲
していることが確認された。例えば、本発明方法で得ら
れた鋼塊を圧下比：２で圧延１〜だものは、従来方法で
製造した鋼塊を圧下比：６で圧延したものに匹適する機
械的特性を示していたのである。

上述のように５本発明によれば、偏析やザク巣、或いは
表面肌の極めて良好な清浄鋼塊を１歩留９良ぐ低コスト
で得ることができ、板材や鍛造品として使用する場合に
、従来法では５以上の圧下比、そしてｒ、　ｎ鋼塊で・
ｔ）３以」二の圧下比をとらなければ所望の機械的性質
を召ノることかできなかったのに対して、川下比：２（
３一度、或いは１，３程度であっても満足できる製品が
イ；Ｉられ、極厚鋼板や極大型鍛造品の製造ＶＣ好適な
素４Ａを提供できるなど、工業上有用な効果がもたらさ
れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明’１ｌＩｔ浄Ｗ１塊鋳込工程の初期段階
を示す概略模式図、第２図は鋳込終了間際を示す概略模
式図である。 図面において、 １・・・鋳型、　　　　２・鋳型自溶Ｗ１゜３・・・取
鍋、　　　４・・・取鍋内溶鋼、５・・・溶鋼流、　　
　６・・液化ガス噴射ノズル、７・・・液化不活性ガス
、 ８・・・金属筒、　　　９・・・台盤。 出願人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）′漏鋼容器から流下す□る溶”Ａｖ＋流を、液化
   不１１ζ性ガスの噴射、によって粒径５ｍ琺下あ細枝−
   液Ｔ１化するととも□に□ン□鋳型内□に落下□する□
   −まヤの間に人面蔀又は全部が凝自状應“となる上うに
   どれｊｄ却し、この□状態の金属滴苓１予め溶−が保時
   されている鋳型内に注入することを特′薇左す未清浄□
   鋼′塊の製造法。□　：　□　　　　　　　・□　−□
   （２）溶−容器から流□下する゛溶１′流を、：液化不
   □活性〃反の噴□射によ□って粒径５ｗｒｌ以乍の細粒
   〆・“液滴イビす乙と・どもに、鋳型内に′□落下１す
   る１での量産′表面部又は全部が凝固状態と：な□る□
   ようにこれを冷却１、□どの□状□態の金属筒を、予め
   溶−が葆持されそいる鋳型内に注入した後□、さら簀′
   ！′□□鏑の１人と：前１１１１ −に 配合弧部の注入とを交互に繰返すことを特徴とする清浄
   鋼−ア製進法。