JPH08238550A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、連続鋳造鋳片の偏析やセンターポ
ロシテイを減少させるための凝固末期の鋳片の圧下方法
を目的とする。 【構成】 （ａ）連続鋳造機における鋳片の凝固終了近
傍に位置するロール対であって、その中央部に鋳片幅よ
りも狭い幅の凸部を設け、該凸部の幅を鋳造方向に順次
狭くした複数のロール対を設け、（ｂ）前記複数のロー
ル対により、少なくとも鋳片の未凝固幅以上の範囲を圧
下する。この際、前記鋳片幅方向の未凝固幅をＡとし、
前記ロール中央部の凸部の幅をＷとするとき、Ｗ／Ａを
下式の範囲とすることが望ましい。１．０≦Ｗ／Ａ≦
１．４

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造におい
て、中心偏析、センターポロシティなどの内部欠陥の生
成を防止して欠陥の少ない鋳片を製造する連続鋳造技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、中心偏析、セン
ターポロシティなどの内部欠陥は鋳片、最終的には製品
の品質を劣化させるため、可及的に少ないことが望まし
い。そこで、連鋳鋳片の中心偏析等を改善する方法が従
来から種々提案されている。

【０００３】例えば、凝固組織を微細化して偏析の分
散を図る低温鋳造法、鉄と鋼、Ｖｏｌ．６６（１９８
０）Ｎｏ６、Ｐ６３８に開示されるように鋳型内や２次
冷却帯などに電磁コイルを設置して溶鋼に流動を加えて
等軸晶を生成させる電磁撹拌技術、更には、特公昭５
９−１６８６２号公報などで示される凝固末期の鋳片を
ロールで圧下し、凝固収縮に基づく濃化溶鋼の流動を抑
えて、中心偏析を改善する軽圧下法などがある。

【０００４】上記のうち、軽圧下法は低コストでかつ信
頼性が高く、広く利用されている。しかしながら、この
方法は中心偏析の大幅な改善は可能であるが、圧下量を
増やしすぎると内部割れや逆Ｖ偏析が発生し、かえって
偏析が悪化し、逆に圧下量が少ないと偏析が改善されな
いため圧下量の適性な範囲とする必要がある。

【０００５】硬鋼線、軸受鋼などに代表される硬い材質
に対しては、凝固が進行するに従って凝固殻が固くな
り、既設のロールでは圧下力不足で適切な圧下量をかけ
ることができない。また、圧下力を増強させても、ロー
ルを支持するフレームの剛性がないために、鋳片を圧下
させる前にフレームが曲がってしまうトラブルが起きて
いた。このような事情は大断面ブルームの連続鋳造にお
いて特に問題となっていた。

【０００６】そのため硬い材料を効果的に圧下する方法
としては、特開昭６０−１６２５６０号公報に示される
ようなクラウンロールを用いて、鋳片の未凝固部を圧下
する手法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この手法では
ロールのクラウンの幅を一定としているため、鋳造長さ
が増すと鋳片幅方向における未凝固幅が狭くなり、すな
わち完全凝固部が広くなり、完全凝固部の部分も圧下し
なければならなく、圧下力が不足してしまう。またロー
ルクラウンの幅を未凝固幅より狭くしてしまうと鋳片の
内部で一番脆弱な凝固界面において内部割れが発生して
しまう。即ち、ロールの凸部の幅は鋳片の内部品質を決
定する上で非常に重要な因子であり、適切に決定する必
要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な実情に鑑み、ロールの両端部よりロール中央部の直径
が大きいロール、即ちロール軸方向で径の異なるロール
により鋳片の中央部およびその近傍の未凝固部を圧下す
ることにより、鋳片の中心に生成する中心偏析、センタ
ーポロシティを軽減することができるとの知見を得て、
下記の発明をするに至った。

【０００９】（１）請求項１の発明は、下記の工程を備
えたことを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。 （ａ）連続鋳造機における鋳片の凝固終了近傍に位置す
るロール対であって、その中央部に鋳片幅よりも狭い幅
の凸部を設け、該凸部の幅を鋳造方向に順次狭くした一
以上のロール対を設け、（ｂ）前記一以上のロール対に
より、少なくとも鋳片の未凝固幅の範囲を圧下する。

【００１０】（２）請求項２の発明は、前記鋳片幅方向
の未凝固幅をＡとし、前記ロール中央部の凸部の幅をＷ
とするとき、Ｗ／Ａを下式の範囲とする請求項１記載の
鋼の連続鋳造方法である。 １．０≦Ｗ／Ａ≦１．４

【００１１】

【作用】前述の通り、特公昭５９−１６８６２号公報な
どで開示されている通り、凝固末期に鋳片をロールで圧
下し、凝固収縮に基づく濃化溶鋼の流動を抑えると、中
心偏析を改善することができる。しかし、この方法は中
心偏析の大幅な改善は可能であるが、圧下量を増やしす
ぎると内部割れや逆Ｖ偏析が発生し、かえって偏析が悪
化し、逆に圧下量が少ないと偏析が改善されない。即
ち、適正なため圧下量とその範囲が存在する。

【００１２】そこで、鋳片の凝固終了近傍に位置するロ
ールに鋳片の未凝固幅に応じた凸部幅を有するロールを
採用し、このようなロールを鋳片の凝固終了する位置に
配置した。即ち、圧下の必要な未凝固の部分の幅に応じ
たロールの凸部（ロール直径の大きい部分）幅を有する
ロールを一以上設け、鋳片の圧下を行なう。

【００１３】この場合には、鋳片の全幅を圧下する必要
はないので、少ない圧下力で圧下が可能になり、未凝固
域に十分な軽圧下がかかり、濃化溶鋼の流動を抑え、中
央偏析を低減させる。また、ポロシティが生成したとき
は圧下によりポロシティの部分に溶鋼を供給しポロシテ
ィを減少させるか、もしくは鋳片を圧着してポロシティ
をなくすことができる。また、このような方法において
は、鋳片の未凝固幅に応じた凸部を有するロールは一対
のロールの双方でも一方側のみでよいし、複数のロール
対において同様にしてもよい。

【００１４】この場合、予め伝熱計算などにより鋳片の
長手方向（鋳造方向）における未凝固部分の厚み、鋳片
の幅方向の幅を計算しておき、上記ロール対の位置にお
いて凝固が完了するように鋳造速度、あるいは二次冷却
水量を制御することが必要である。この際、鋳片を引き
抜くことが必要なために必要な引抜き力を確保するた
め、片側（例えば下側のロール）には従来通り鋳片の幅
以上の幅を有するロールを用いて、上側のロールのみ鋳
片の未凝固幅に応じた凸部をもつロールを採用するのが
望ましい。以上が鋳片の圧下を行うための設備である。

【００１５】次に、圧下を行う位置であるが、これは、
特公昭５９−１６８６２号に開示されている通り、未凝
固のクレーターの液相線と固相線の間である。この間を
圧下することにより中央偏析とポロシティーを軽減でき
るからである。従って、クレーターの液相線と固相線の
間の距離に応じて一対以上の圧下ロールを設ける。圧下
量に関しても、上記公報に開示されている通り、凝固界
面に割れが生じない範囲であることが必要である。具体
的には一対のロール当たり、鋳片厚みの１．５％以下が
望ましい。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。本実施例に使
用した連続鋳造機の概要を図１に示す。１は取鍋、２は
タンディッシュ、３は鋳型、４は圧下ロール帯、５はガ
イドロール、６はピンチロール、７は鋳片、８は鋳片の
未凝固部である。

【００１７】圧下用ロールはメニスカスから約２４ｍの
位置と約２５．５ｍの位置と約２７ｍの位置の３か所に
それぞれ図２に示す一対のロールを配置し、そして各圧
下ロールは鋳片の未凝固部８幅が減少すると共に、ロー
ル中央部の凸部を表１に示すとおり順に狭くしている。
各ロールは鋳片の全厚に対してそれぞれ１．０％、総圧
下量として３．０％の圧下量を確保するように圧下力を
算出し、油圧力を調整した。しかし、テスト、、
では算出した油圧力に対し、連続鋳造機の油圧力が不足
しているため、最大の油圧力で圧下した。

【００１８】鋳片は、４００ｍｍ厚み×５２０ｍｍ幅の
ブルーム鋳片で、圧下ロール帯４は図２で示されるロー
ルが３対配置されている。図３は図２のＡ−Ａ’断面を
示し、鋳造中の圧下の様子を概念的に示したものであ
る。

【００１９】溶鋼成分はＣ： 0.86 ％, Ｓｉ： 0.20
％, Ｍｎ： 1.20 ％, Ｐ：0.002 ％,Ｓ：0.003 ％であ
り、タンディッシュ内の溶鋼過熱度は３０℃に調整し、
鋳造速度０．６ｍ／分で鋳造を行った。

【００２０】鋳造後の鋳片内質調査は、鋳造方向の５箇
所の位置で鋳片断面を鏡面状に切削加工し、サルファー
プリント試験、塩酸腐食によるマクロ組織試験、偏析部
の成分の化学分析により調査した。また、鋳造後鋳片厚
みを測定し、実際の圧下量を測定した。実施例を比較例
と共に表１に示す。表１は圧下位置での鋳片の未凝固幅
Ａ及びその時の鋳片中心部の固相率、圧下率、ロール凸
部幅Ｗ、並びに鋳造後の内面品質の調査結果の評点を示
したものである。

【００２１】内質評点は整数で表し、絶対値の小さい方
が品質は優れていることを示しており、大きくなるに従
って品質不良であったことを示す。しかし中心偏析の評
点で負の値は負偏析を表し、圧下が過多であることを示
している。偏析、内部割れ評点とも１〜３の評点を合格
とした。また、未凝固幅は伝熱計算により求めた値を用
いた。

【００２２】表１に示すように、鋳片内質は圧下ロール
の中央部凸部幅Ｗと鋳片未凝固幅Ａとの比Ｗ／Ａ（以下
Ｗ／Ａと記す）に影響を受けていることが判る。テスト
Ｎｏからは合格であるが、Ｗ／Ａが大きくなるにし
たがって、偏析評点が悪化する傾向にある。これはＷ／
Ａが大きくなるにしたがい、凝固が終了した鋳片を圧下
する範囲が広くなり、圧下の効果が低減するためであ
る。

【００２３】テストＮｏ、、における圧下された
部分の鋳片厚みから総圧下量を測定すると、Ｎｏでは
5.2 ｍｍ（圧下率１．３％），Ｎｏでは4.8 ｍｍ（圧
下率１．２％），Ｎｏでは4.0 ｍｍ（圧下率１．0
％）であり、これらのテストではＷ／Ａが大きいため圧
下力が不足しているため、偏析低減の効果がなかった。

【００２４】逆にテストＮｏは中央部凸部幅Ｗが未凝
固部幅より小さくなり、脆弱な未凝固部のみ圧下するた
めに、鋳造方向における鋳片の表面温度のバラツキのた
め最適圧下率を確保することが困難なため圧下が強すぎ
る範囲の鋳片は負偏析となり、圧下により未凝固部が曲
げ応力を受けた箇所は、内部割れが発生している。

【００２５】また図４は上記と同様に３対のロールで軸
心の鋳片厚さ方向に一対のロール当たり１．０％圧下し
たときの圧下ロールの凸部の幅Ｗを変化させたときの結
果をまとめたものである。偏析評点及び内部割れ評点と
も１又は２であるためにはＷ／Ａが1.0 から１．４の範
囲であることが判る。

【００２６】以上のように未凝固幅が減少するにしたが
い圧下ロールの凸部を順に狭く設定することにより、鋳
片の中心偏析及び内部割れととも低減することが可能
で、Ｗ／Ａを１．０〜１．４の範囲とすることがより好
ましい。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法により
鋼の連続鋳造を行うことにより、鋳片の、中心偏析、セ
ンターポロシティなどの内部欠陥を防止でき、欠陥の少
ない鋳片を製造することができる。その結果、内部品質
の優れた鋳片を安定して製造することができ、歩留まり
の向上、製造コストの低減など、その効果は非常に大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する場合の連続鋳造設備の
概念図である。

【図２】本発明の方法を実施する圧下ロールの形状を示
す図である。

【図３】図２における鋳片長手方向のＡ−Ａ’断面であ
る。

【図４】鋳片の未凝固幅（Ａ）とロール凸部幅（Ｗ）の
比（Ｗ／Ａ）と内部割れもしくは中心偏析の関係を指数
で表したものである。

【符合の説明】

１ 取鍋 ２ タンデッシュ ３ 鋳型 ４ 圧下ロール群 ５ ガイドロール ６ ピンチロール ７ 鋳片 ８ 鋳片内未凝固部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福村 勝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 内山 修 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 前田 浩史 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 新出 司 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の工程を備えたことを特徴とする鋼
   の連続鋳造方法。 （ａ）連続鋳造機における鋳片の凝固終了近傍に位置す
   るロール対であって、その中央部に鋳片幅よりも狭い幅
   の凸部を設け、該凸部の幅を鋳造方向に順次狭くした一
   以上のロール対を設け、（ｂ）前記一以上のロール対に
   より、少なくとも鋳片の未凝固幅の範囲を圧下する。
2. 【請求項２】 前記鋳片幅方向の未凝固幅をＡとし、前
   記ロール中央部の凸部の幅をＷとするとき、Ｗ／Ａを下
   式の範囲とする請求項１記載の鋼の連続鋳造方法。 １．０≦Ｗ／Ａ≦１．４