JPS619952A - 鋼の連続鋳造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、溶鋼を連続鋳造して鋳片を得るに際し、内
部割れ、表面横割れ、コーナ割れのない鋳片を得るため
の彎曲型連続鋳造法に関し、特に鋳片の冷却条件に関す
る。

（従来技術） 近年、溶融金属を連続鋳造して鋳片を得る連続鋳造技術
が発達し、鉄鋼業にあっても、溶鋼を鋳型に注入して鋼
塊を得、これを分塊圧延して鋳片を得るプロセスに代っ
て、溶鋼を連続鋳造して直接鋳片（鋼片）を得る連続鋳
造プロセスが採用され、この連続鋳造プロセスによって
鋼片を製造する比率が著しく増大してきている。連続鋳
造プロセスは、従来の造塊−分塊圧延プロセスに比し、
歩留が高く、エネルギー消費量が少な〜・と℃・った点
ですぐれている。

この連続鋳造プロセスによって得られる鋳片は、多量の
顕熱を保有しており、この顕熱を消失してしまうことな
く、冒温鋳片の状態で、圧延工程に供給すれば、常温の
鋳片を加熱して圧延するプロセスに比し、エネルギー、
コストの面で有利である。

連続鋳造によって得られた鋳片を高温のまま、直接圧延
工程に供給することを可能ならしめるためには、鋳片表
面に割れ疵等のない、換言すれば表面疵除去等の手入れ
を要しない品質のすぐれた鋳片が得られなければならな
い。品質のすぐれた鋳片とは、中心偏析、内部割れ、表
面疵、介在物のなり・鋳片をいうのであるが、就中表面
横割れ、コーナ割れ等、鋳片を常温まで降温させた後、
疵を検出し、これを除去するために手入れを要する原因
となる表面欠陥のないものでなければならな〜・。

上に述べた点も含め、鋼の連続鋳造プロセスにおける現
今の技術的課題は、以下の如くである。

（１）高速鋳造によって、高生産性を可能ならしめるこ
と。

（２）連続鋳造された鋳片を直接、圧延工程で圧延する
プロセス、或は連続鋳造された鋳片を高温のまま圧延の
ための加熱炉に装入する、所謂ホットチャージプロセス
を可能ならしめ、圧延のための加熱エネルギな減少或は
省略すること。

（３）連続鋳造鋳片の直接圧延プロセス、或はホットチ
ャージプロセスを可能ならしめる高品質の鋳片を製造す
ること。

（４）設備コストが低く、メインテナンスのし易い連続
鋳造機であること。

（５）安定した操業ができるプロセスであること。

これらの技術的課題を解決するため、従来、彎曲型連続
鋳造機による■　未凝固部分を有する鋳片を矯正する。

■　鋳型から引抜かれてくる鋳片を緩冷却し、未凝固部
分を有する状態で鋳片を真直に矯正しく彎曲したものを
曲げ戻す）、然る後復熱させる。といった操業形態が採
られていた。

かかる従来技術においては、以下の如き問題があった。

（１）第２図に示す７５０〜９００℃に存在する鋼の脆
化域を回避して、鋳片を矯正することにより、表面割れ
等の疵の発生を防止し、以て鋳片の疵手入を不要にし、
高温鋳片の製造を可能ならしめるけれども、バルジング
が発生し易く、これによって、内部割れの発生、中心偏
析の悪化を招く。前記第２図は鉄と鋼第６７年（１９８
１）第８号、１１８０頁から引用した。

（２）このため、現行操業にあっては、連続鋳造用パウ
ダを改善し、鋳造速度、鋳片冷却強度を、鋳片の表面疵
手入れが不要であり、かつ内部割れ、中心偏析の許容限
界以下となる範囲内として操業している。従って生産性
が低下する。

一方、緩冷却未凝固操業を、より安定化し、高品質鋳片
を得るに問題となるバルジングを抑制すべく、■　鋳片
を支持案内するロールの鋳片進行方向における間隔を小
さくする（ロールピッチの細密化）。■　連続鋳造機高
を低（（ローヘッド化）して、溶鋼静圧を低くし、バル
ジングの増大を抑えることが実施されつつある。しかし
ながら、かかる技術的手段を以てしても、先に述べた、
（１）〜（５）項の鋼の連続鋳造プロセスにおける現今
の技術的課題は、十分には解決され得ない。

即ち、鋳片を支持案内するロールの鋳片進行方向におけ
る間隔を小さくする。所謂、ロールピッチの細密化は、
ロールピッチを３００１１１１１１まで短縮することが
限界であり、鋳片に生起するバルジングの大きさを、鋳
片に内部割れを発生せしめないレベルにまで低下せしめ
るには到らない。一方、ロールピッチの細密化は設備コ
ストを高める難点もある。

また、連続鋳造機高を低くする、所謂、ローヘッド化は
、鋳片の進行軌跡の彎曲曲率が犬となり、鋳片を彎曲状
態から真直にする曲げ矯正における矯正歪が大きくなり
、内部割れを招くという問題がある。この彎曲した鋳片
を、真直に曲げ戻す矯正過程にお（・て発生する内部割
れを防止するために、現在、下記（１）式に示す、総合
歪εＴが、０．４０チ以下となるように、鋳片温度に対
応するロールピッチｔ、曲率半径Ｒを決定し、これに基
づいた連続鋳造機の設計が行なわれている。

即ち、 εＴ二ε。十εｂ十ε□　　　・・・・・・・・・・・
　（１）ここで εＴ、総合歪 εＵ：矯正歪 εｂ：バルジング歪 εｌＴｌ：ミスアライメント歪、通常、定数としてε□
＝０．０５％として計算される。

Ｄ：鋳片の厚さ Ｓ：＃４片の凝固殻厚さ Ｒ１：　ｉ番目の曲率半径 Ｒ４＋ｌ：ｉ＋１番目の曲率半径 Ｌ＋ ｔ：ロールピッチ δＢ：バルジング量 ａｏ：形状係数 Ｐ：溶鋼静圧 ■：鋳造速度Ｃｍ／馴〕 Ｔ８＋１４９０ ＴＭ＝　　　　　　　　　　　＋２７３Ｔ８：鋳片の表
面温度 Ｃｍ：ミスアライメント係数 δ　：ミスアライメント量 上に述べた総合型εＴを種々の曲率半径Ｒに対して、鋳
片厚さ、２５０闘、鋳造速度：Ｖ＝１．５ｍ乙−緩冷却
操業（凝固係数：に＝２５ｍ／ｆ；）の下で操業した場
合について示すと、第６図のｐ口（である。

このときの条件は、次の通りである。（１）鋳片の軌道
は、多点矯正プロフィルとする。（２）多点矯正におけ
る歪配分は、表面歪を均等に分散するように、曲率半径
を決定する。（３）連続矯正プロフィルで代表する。　
（４）ロールピッチは、分割ロールを基本とした稠密配
置とする。

かかる技術思想に基づいて設計された初期曲率半径Ｒ＝
１０．５ｍおよびＲ＝　３　ｍの連続鋳造機を用いて、
前述の操業条件、鋳片厚さ：２５０ｍ、鋳造速度：ｌ、
５７７＋／ｍ、凝固係数に＝２５ｍ／ｆ；−で溶鋼の連
続鋳造を行なった処、次のような結果であった。

■　Ｃ＜０．１２％の低炭素鋼の場合には、内外面割れ
は全く発生しない。

■　Ｃ〉０．１３％の中炭素鋼の場合には、内部割れが
多発する。Ｒ＝１０．５ｍの連続鋳造機にあっては、圧
縮鋳造（ＣＰＣ操業と呼ばれる）等により、Ｃ〉０．１
３％の中炭素鋼の鋳造にあっても、内部割れを生起せし
めないように配慮されている。

しかしながら、初期曲率半径Ｒが、３ｍといったローヘ
ッド連続鋳造機にあっては、矯正帯長が短か（て、彎曲
鋳片を真直に曲げ戻すときに、彎曲鋳片の内面側に作用
する張力によって生起する割れを、抑止するに必要なだ
けの圧縮力を発生するに足る駆動力発生帯が充分とれな
い。加えて、圧縮力を発生させるに必要な、溶鋼静圧が
低いため、充分な矯正歪緩和をもたらし得ない。

ローヘッド連続鋳造機にあっては、かがる理由によって
、Ｃ〉０．ｘ３％の中炭素鋼の連続鋳造に際して内部割
れが発生し、高速鋳造が不可能となっている。

一方、鋳片の冷却法を工夫することによって、鋳片の矯
正型を緩和することが知られている。即ち、特開昭５０
−２５４３４号、特開昭５０−１０２５２６号、特開昭
５０−１０２５２７号、特開昭５２−５２］、２６号お
よび特開昭５５−５１１５号の各公開公報には、彎曲鋳
片を真直に曲げ戻す曲げ矯正時に、Ｎ枠上面（彎曲内側
）即ち引張り応力を生じる側の凝固殻の温度を、鋳片下
面（彎曲外側）即ち圧縮応力を生じる側の凝固殻温度よ
りも低（することにより、上面側凝固殻の強度を増大さ
せて、曲げ戻し矯正に伴なう、上面側凝固殻の引張歪量
を小さくして、曲げ戻し矯正に起因する内部割れを防ぐ
ようにすることが開示されている。

このような、鋳片の冷却方法を採ることにより、■　彎
曲鋳片の上面（内側）を下面（外側）より相対的に強冷
し、矯正時における鋳片の力学的中立軸を、鋳片断面の
幾何学的中心軸よりも、彎曲内側へ移動させることとな
り、これによって鋳片の内部割れが防止できる。■　鋳
片の適正温度範囲は、鋳片の内側ニア００〜９００℃、
鋳片の外側：１０００℃を超えない温度である。と開示
されている。

しかしながら、これらの技術を以てしても、なお先に述
べた（１）〜（５）項の技術的課題を解決するためには
充分ではない。

鋳片断面のあらゆる部位において、鋼の脆化温度域７０
０〜９００℃を避けて、表面割れ、内部割れのない高品
質かつ高温、たとえば１１００℃以上の鋳片を圧延ライ
ンに供給するためには、鋳片断面における短辺の冷却を
省略して、なお短辺に表面割れ、内部割れを惹起せしめ
ないプロセスが確立していないからである。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、鋳片断面における短辺に表面割れ、内部割
れを生起せしめる因子である短辺剪断歪を、低く抑え得
る機高５ｍ以下の多点矯正彎曲型の連続鋳造プロセンを
得ることを目的としてなされた。

（問題点を解決するための手段） この発明の特徴とする処は、機高５ｍ以下の多点矯正彎
曲型連続鋳造装置による未凝固相を有する彎曲鋳片を、
真直に矯正する過程を有する溶鋼の連続鋳造方法にお（
・て、矯正帯域における鋳片上面（Ｌ面）の表面温度を
、９００℃以上とするとともに、鋳片下面（Ｆ面）の表
面温度を、鋳片上面（Ｌ面）の表面温度よりも１５０℃
以上高く維持する連続鋳造方法にある。

以下に、この発明の詳細な説明する。

機高が低い彎曲型連続鋳造装置によって、鋳造される曲
率の大きな鋳片を、真直に曲げ戻す（矯正する）ときに
、鋳片に表面割れ、内部割れを生起せしめな〜・ために
は、既に述べたように、第２図に示す鋼の脆化温度域で
ある７００〜９００℃の温度領域を避けなければならな
い。

一方、溶鋼の保有している顕熱を消失させることなく、
鋳片を鋼材に圧延するときの加熱エネルギを、低減或は
省略するためには、連続鋳造プロセスからアウトプット
される鋳片は、能う限り高温でなければならない。

然るに、鋳片断面におけるコーナ部延いては短辺は、最
も温度が降下し易く、この部分を鋳片の矯正過程にお℃
・て、７００〜９００℃の脆化温度域に存せしめないた
めには、短辺の冷却を省略し、かつ、短辺に表面割れ或
は内部割れを生起せしめない手段が必要である。処が、
鋳片断面における短辺の冷却を省略し、短辺表面温度を
７００〜９００℃の温度域を超える温度に保持すると、
短辺にずれ変形を生じ易−・。

発明者等の知見によれば、極めて大きな曲率をもつ鋳片
を、真直に曲げ戻す矯正を行なうときには、鋳片断面の
上、下の長辺の凝固殻が、鋳片進行方向において、ずれ
を起しながら矯正が進行している。而して、鋳片断面の
短辺におけるずれ変形は、（長辺強度）／（短辺強度）
の比が太き（なると発生する。

鋳片断面の短辺に、ずれ変形が起ると、矯正歪が幾何学
的歪からはずれるのみならず、短辺に表面割れ、内部割
れといった欠陥を生ずる。矯正歪が、幾何学歪から外れ
ると、彎曲した鋳片を、真直に曲げ戻す矯正を行なうと
きの歪配分の予定が不可能となり、歪の集中に起因する
内部割れ等の欠陥を生起させる。

一方、鋳片の内部或は表面に割れを生ぜしめないために
は、矯正に伴なう歪を緩和することが必要である。発明
者等は、多くの実験の結果、第５図に示す知見を得た。

即ち、鋳片の上面側（Ｌ面）表面温度ＴＬと下面側（Ｆ
面）表面温度ＴＦの差、ＴＦ　−Ｔｔ　＝ΔＴが太なる
ほど歪緩和率βが小さくなる。この歪緩和率βは、以下
のように定義される。

従って、歪緩和率が小なるほど、歪が緩和されているこ
とになる。第５図は鋳片サイズ２５０厚Ｘ１０５０幅の
例である。

発明者等の経験によれば、歪緩和率βは、０８以下であ
れば良い。従って、△Ｔは１５０℃以上であれば良い。

他方、鋳片断面の短辺に、歪の集中を招かないためには
、適正な鋳片冷却パターンのあることを発明者等は見出
した。第３図に、それを示す。

発明者等は、△Ｔ　＝　Ｔｐ　　ＴＬ　〉１５０℃とい
う前提の下で、鋳片断面短辺の表面温度Ｔ、を１１００
℃とし、矯正帯域における鋳片断面上側長辺（Ｌ面）表
面温度ＴＬを７５０℃（冷却Ｂ）とした場合と、９５０
℃（冷却Ａ）とした場合の２水準について、−片断面短
辺部に生起する剪断歪を測定した。

その結果、ＴＬを７５０℃とした場合は、矯正帯域初段
において、著しい剪断歪の集中が起るけれども、ＴＬを
９５０℃とした場合には、鋳片断面短辺における剪断歪
は、ＴＬを７５０℃としたときの１／３の水準まで軽減
されている。

このときの鋳片引抜方向における鋳片断面上長辺表面温
度ＴＬ、下長辺表面温度ＴＦおよび短辺表面温度Ｔｓの
推移を、第４図（ａ）（冷却パターンＡ）および第４°
図（ｂ）（冷却パターンＢ）に示す。

以上を要するに、第１図に示す斜線領域内に、鋳片断面
各部表面温度を維持しながら、鋳片を矯正帯域を通過せ
しめることによって、鋳片断面短辺における剪断歪集中
を生起せしめることなしに、５ｍ以下の低機高連続鋳造
機による高速鋳造が可能となる。

即ち、鋳片断面上長辺（Ｌ面）側表面温度ＴＩ、を、９
００℃以上とし、かつ下長辺（Ｆ面）側表面温度ＴＦを
、鋼の凝固域である１３００℃以下で、ΔＴ＝Ｔｒ　　
Ｔｔ、〉１５０℃を満足する領域で、彎曲鋳片を真直に
曲げ戻す矯正プロセスを遂行する。

かくすることにより、鋳片引抜方向に、ずれ変形に起因
する表面割れ、内部割れを惹起することなく、また矯正
歪が、幾何学歪から外れることもな〜・から、鋳片の矯
正過程における歪配分が正確に予定できる。

（実施例） ｌ）鋳片断面寸法　２５０１１１１１厚さ１０５０　ｍ
幅 ２）鋳造速度　　Ｖ＝１．７７７１／馴３）冷却パター
ン　第４図（ａ）に示すパターンＴＬ−９５０℃、ＴＦ
＝１．１００℃、Ｔ８＝１１００℃４）鋳造プロフィル
　　１５点矯正 ５）一種　　　　　中炭Ａｔ−８ｉキルド鋼６）メニス
カスから水平部における鋳片り面までの鉛直方向（高さ
）寸法：　３１００１１１１１上記諸元で溶鋼を連続鋳
造した。表面疵、内部割れのない高品質の高温鋳片が得
られた。

比較のために、ＴＬ＝７５０℃、ＴＦ＝９００℃、Ｔｓ
＝１．１００℃で、他は上の実施例と同一の条件で鋳造
したものは銅片に表面横割れ、内部割れが多発した。

（発明の効果） この発明は、以上述べたように構成し、かつ作用せしめ
るようにしたから、表面割れ或は内部割れと〜・つた欠
陥のない高品質の高温鋳片を、高生産性下に圧延ライン
に供給できる。

従って、圧延のための加熱エネルギを低減或は省略でき
、省エネルギ、生産性の面で大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明になる鋼の連続鋳造プロセスにおけ
る鋳片各部の表面温度温度条件を示す図表、第２図は、
鋼の脆化温度域を示す図表、第３図は、冷却・ξターン
別の鋳片短辺型の集中の状況を示す図表、第４図（ａ）
は、鋳片の冷却パターンＡを示す図表、第４図ｔｂ）は
、鋳片の冷却パターンＢを示す図表、第５図は、ＴＬと
ＴＦの差ΔＴと、鋳片の歪緩和率の関係を示す図表、第
６図は、初期曲率半径と鋳片の総合歪の関係を示す図表
である。 第１図 ７Ｆ（’Ｃ） 嗣 茹 脆化域温度（０Ｃ） 第３図 ロール息号　　　　　　婦エン゛−ン 第４図（の メニスカ入距献　（７ｎ） 第５図 ７！１ｌ−ＴＦ−Ｔｔ 第６図 初ｊＪＡ曲孝半径Ｒ（ｍ） 手続補正書（自発） 昭和５９年８月２日 特許庁長官　志　賀　　　学　殿 ｌ事件の表示　昭和５９年特許願第１３０９１’７号２
４発明の名称　鋼の連続鋳造方法 ３補正をする者　事件との関係　特許出願人性　所　　
東京都千代田区大手町２丁目６番３号名　称　　（６６
５）　　新日本製鐵株式食紅代表者　武　１）　　　豊 ４代　理　人 住　所　　東京都中央区日本橋３丁目３番３号５、補正
命令の日付　昭和　　年　　月　　日（発送日）６補正
により増加する発明の数 （１）　　明細書１１頁２０行「プロセン」を「プロセ
ス」に補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機高５ｍ以下の多点矯正彎曲型連続鋳造装置による未凝
   固相を有する彎曲鋳片を、真直に矯正する過程を有する
   溶鋼の連続鋳造方法において、矯正帯域における鋳片上
   面（Ｌ面）の表面温度を、９００℃以上とするとともに
   、鋳片下面（Ｆ面）の表面温度を、鋳片上面（Ｌ面）の
   表面温度よりも１５０℃以上高くして連続鋳造を行なう
   ようにしたことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。