JPS62192242A - 内部健全性の優れた厚鋼板用連続鋳造スラブの製造方法 - 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） 本発明は、中心部の偏析が少なく、かつ未圧着ポロシテ
ィ−の無い内部健全性の優れた厚鋼板を連続鋳造法によ
って安価に製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、海洋構造物や各種圧力容器の大型化に伴い、使用
される板厚も増大傾向にあり１００ｗを越える極厚鋼板
が多く使用されるようになってきている。このような極
厚の鋼板においては、溶接継手製作時の割れ防止や溶接
継手部も含めた靭性（ＣＯＤ値）確保のため、偏析やＵ
ＳＴ欠陥の無い清浄鋼が要求される。さて一般に、鋼板
の製造においては、連続鋳造スラブ（以下連鋳スラブと
いう）と鋼塊から製造した分塊スラブを使用する方法が
あり、製造コストの点で前者が有利であるが、最終製品
板厚が１０　Ｏｎ＋を越えた場合、現在実用化されてい
る圧延機の能力では連鋳スラブの中心に生成するセンタ
ーポロシティ−を安定して圧着させることは困難であり
、超音波探傷試験（以下ＵＳＴという）欠陥等材質不良
を生じる。

この対策として、連続鋳造装置の出側で、ロールによる
圧下を加える技術（特開昭５５−１１４４０４号公報）
があるが、製品板厚は１５（ＩＫｍ程度が上限となる。

さらに、ここ数年、厚板の新しいプロセスとしてたとえ
ば特公昭５５−３００４７号公報のごときＴ　Ｍ　ＣＰ
　（Ｔｈｅｒｍｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌＰｒｏｃｊｓｓ加工熱処理）工程の採用が盛んで
あるが、この工程においては、制御圧延を行うため圧延
温度が低くポロシティ−の圧着に対する圧延効果がより
小さく、また圧延後直ちに制御冷却のため水冷されるの
で鋼板中の水素が放出されに＜＜、通常工程に較べ内部
健全性の確保が一層困難であり、とくに偏析部は水素誘
起割れ感受性が高＜　ＵＳＴ欠陥の発生傾向を高める。

このため、８０キロハイテンなどの高級鋼では、ＴＭＣ
Ｐ工程においては、厚さが５０ｍｍ程度が内部健全性確
保の上限となる。

以上述べたように、現有の圧延工程で厚鋼板を製造する
場合、通常工程、ＴＭＣＰ工程のいずれにおいても製造
可能板厚に制約があり、その原因は、 ■最終製品に残存するポロシティ− ■（最終製品内に残存した水素による）水素誘起割れ ■（水素誘起割れ感受性を助長する）偏析の存在による
ＵＳＴ欠陥によるものであり、製造可能板厚を拡大する
には、これらを防止する必要がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来技術では不可能であった内部健全性が優
れ、又その結果中心部の靭性も優れた、通常工程におい
ては板厚１００ｔ＊以上、ＴＭＣＰ工程においては５０
龍以上の厚鋼板を連続鋳造法によって安価に製造するこ
とを目的としたものである。

（問題点を解決するための手段） 前述のように、最終製品にＵ　Ｓ　Ｔ欠陥が生じる第一
の原因は、連鋳スラブ中に生成したミクロポロシティ−
が鋼板に残存することである。このミクロポロシティ−
は、製品板厚が厚い場合は、現有の圧延機で圧着させる
ことは困難で、その対策としては連鋳スラブ中のミクロ
ポロシティ−の発生を皆無にすることであるが、現在実
用化されている連続鋳造装置では不可能である。

また、第二の原因として、連鋳スラブの中心に生じる偏
析（以下中心偏析という）があげられる。

ミクロポロシティ−が圧着しても、鋼板中に残った水素
はこれらを起点として水素誘起割れを生じやすく、とく
に水素が放散する時間の無いＴＭＣＰ工程においては有
害である。

本発明は、これらの点を考慮して、中心偏析を有効に減
少させるとともに、より効果的、経済的にミクロポロシ
ティ−を圧延前に圧着する方法を見出しかつ両者を組合
せて用いることにより、従来の方法では製造不可能であ
った厚鋼板の製造を可能にしたもので、その特徴は 連続鋳造装置にて溶鋼を凝固させる時、凝固スラブの厚
み中心の少なくとも３０ｍｍを等軸品として凝固させ、
且つ凝固が完了した直後、すみやかに一対の面状加圧装
置により厚み方向に軽圧下を加えた後熱間圧延する方法
である。

（作　用） 以下に本発明の詳細な説明する。まず、連鋳スラブの中
心部を等軸晶とする理由を述べる。通常の連鋳スラブで
は凝固は周辺から中心に向かって柱状晶が発達するかた
ちで進行し、最後にスラブの表裏面から成長した柱状晶
がスラブの中心に達して凝固が完了する。この時スラブ
の中心には濃度の高い残溶鋼がそのまま凝固し非常に成
分濃度の高い偏析が生じることが多い。こうして生じた
スラブの中心の偏析は前述のように水素割れの起点とな
ったり靭性劣化の原因になる。発明者等の検討によれば
、このスラブ中心の偏析を防止するにはスラブ中心部を
等軸品にすることが有効である。第１図に示すように等
軸晶の幅が十分広ければ、中心偏析によって生じる水素
割れを防止することができ、後述する面状軽圧下と併用
することによりＵＳＴ欠陥を完全に防止することができ
る。

なお、第１図より等軸晶の幅は３０１１以上であれば良
いことがわかる。なお第１図において、縦軸の欠陥密集
度γは以下の条件で鋼板を探傷した結果より求めたもの
ある。

ＵＳＴ探傷感度：　ＪＩｓ　Ｇ　１８０１−１９７４　
＋　６　ｄＢ欠陥評価：○・・・２５％＜Ｆ＋＜５０％
△・・・５０％＜Ｆ＋＜１００％ ×・・・１００％≦Ｆ１ 欠陥密集度：γ＝Ｎ／Ｓ Ｎ：へ欠陥の個数（０２個はへ１個と等価、△２個は×
１個と等価） Ｓ：綱板表面積（ｍ２） さて、連鋳スラブの凝固組織を等軸晶化する方法として
次の２つの方法が一般的である。第１の方法として、連
鋳スラブがその内部に未封固部分を有する時期に電磁攪
拌を付与し等軸晶凝固を行わせると共に、成分の偏析を
少なくする方法がある。この場合未凝固部の厚みは、連
鋳スラブの冷却方法と厚みにより必然的に定まるもので
あり、連鋳機内における最終凝固点の位置はもちろんの
こと、機内各位置における凝固厚みは経験的に把握され
ており、これによって電磁攪拌設備設置位置を定めれば
、等軸晶帯厚みを制御することができる。即ち、等軸晶
帯厚み３ＯＮ１以上を確保することは容易である。ここ
で、スラブ厚み１６０〜４００ｍｍ、幅１８００〜２４
００韮程度の連鋳機の場合、電磁攪拌は通常４００〜９
００ｋＶＡ程度の能力の設備を使用する。また等軸晶帯
厚みは３０鶴以上であれば本発明の条件を満足するが、
余り厚くするためにはスラブの冷却を遅くする必要があ
り、生産性を低下させるので、実用的な上限は１００１
−程度となる。

第二の方法として、溶鋼の注入温度を低温側に制御する
方法である。注入時の温度を低くすれば、凝固組織は同
軸品となり易いが、これは溶鋼組成によつその最適温度
が異り、また連鋳機の機種（垂直型か湾曲型かなど）や
操業条件（鋳込速度など）などによっても異なるので−
・義的には定義はできないが、詳細な基本調査によって
、各連鋳機および操業条件に応じてスラブの等軸晶帯厚
みを制御することができる。

このような２種の凝固組織等軸晶化の方法があり、電磁
攪拌を用いる方法は攪拌を行うことからやや結晶の粒度
が粗いという欠点があるが、等軸晶帯厚みを正確に制御
できるとい・う利点がある。

電磁攪拌を用いるか低温鋳造の手法を用いるかは、製品
となる厚板により選択すべきであり、本発明の木質を変
えるような差）“シはない。

以上述べたたまうに、中心部を等軸品にするとスラブの
中心偏析を防止することができ、この面からはＵＳＴ欠
陥の防止に効果があるが、中心部の等軸晶化は必然的に
センターポロシティ−の発生を促す。このためセンター
ポロシティ−の対策が必要であるが、これに対しては以
下の方法が有効である。すなわち、スラブが凝固完了直
後上下一対の加圧面を持つ面状加圧装置により、すみゃ
かに厚み方向に軽圧下を加えることであり、以下の特徴
を持つ。

■　凝固直後に圧下するため、鋼の温度が全製造工程の
なかで最も高く圧下が容易である。

■　中心部は凝固直後で温度が最も高く表裏面はやや温
度が低い温度勾配を持つため、同一圧下でも中心のミク
ロポロシティ−が圧着し易い。

■　このため、わずかな軽圧下によってミクロポロシテ
ィ−の圧下が可能となり、小規模の経済的な圧下装置に
よって実現が可能である。

さて、本発明の特徴である凝固直後に行う面圧下につい
ては第４図に概要を示したが、発明者等の検討により、
以下の条件が必要であることを実験的に見出している。

すなわち １）面状加圧装置の加圧面の長さくＬ）は、連鋳スラブ
の厚みをｔとすると、Ｌ／ｌ≧１．０を満たす必要があ
る（第２図）。この理由は、Ｌ／ｌが〈１．０では連鋳
スラブの中心に対する圧下の浸透が不充分であるが、Ｌ
／ｌが１．０を越えると圧下の効果が連鋳スラブの中心
まで十分いきわたり、センターポロシティ−が圧着する
からである。面状加圧装置の幅（Ｂ）は連鋳スラブ幅以
上であることが、操業上は有利であるがＢ／Ｌ≧１であ
れば、本発明の効果を損なうことは無い。

２）　また、面状加圧装置による圧下量（Δｈ）につい
ては、実験結果によりΔｈ／ｌ≧０．０１で効果のある
ことが確認された（第３図）。ここで、Δｈはすべて１
回の加圧により加えたものであるが、複数回に分けて加
圧してもその効果は変わらない。

このようにして面状軽圧下された連鋳スラブは、その後
従来のプロセスと同様、一旦冷却後厚板工場にて極厚鋼
板に圧延されるほか、熱塊で直ちに厚板工場で最終製品
に圧延される。また場合によっては同様の工程を経て厚
板工場でＴＭＣＰ工程を通る。第４図に本発明の方法の
設備の概要を示す。

（実施例） 本発明の実施例を比較例とともに、第１表および第２表
に示した。本発明に基づき製造した鋼板は、通常工程で
は板厚が１００Ｔｎ以上、ＴＭＣＰ工程では５０１富以
上においても優れた内部健全性を示している。一方、比
較例ものは、いずれかの条件に欠けるためＵＳＴ欠陥を
生じている。すなわち本性に基くものはいずれもＵＳＴ
結果：良、欠陥密集度（γ）二〇、の判定であったが、
比較例のものはいずれもＵＳＴ結果：不良、欠陥密集度
（γ）二〇でない、の判定であった。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く、本発明によれば従来のロール
圧下方式に比して、面状加圧装置による加圧によって、
板厚中心部まで圧下が十分に及び、センターポロシティ
−の圧着が確実になされるから、内部健全性の優れた極
厚鋼板の製造板厚が拡大できる効果を持つ。特に本発明
においては水素割れ感受性の高い中心部の偏析がないた
め従来不可欠であった脱水素熱処理を省略でき、低コス
トで内部健全性の優れた加工熱処理鋼板の製造が可能で
ある。加えてホントチャージあるいは直接圧延といった
プロセスの採用も可能であり、この面からも省エネ効果
が大きく得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は連鋳スラブ中心の等軸晶の幅と鋼板の内部健全
性（欠陥密集度）の関係を示す。 第２図は面状加圧装置加圧面長さＬと連鋳スラブ厚みｔ
の比（Ｌ／ｌ）と鋼板の内部健全性（欠陥密集度）の関
係を示す。 第３図は面状加圧装置の圧下量Δｈと鋼塊厚みｔの比（
Δｈ／ｌ）と鋼板の内部健全性（欠陥密集度）の関係を
示す。 第４図は本発明の装置の概要を示すが、■＝タンディツ
シュ、２：モールド、３：電磁攪拌装置、４：引抜ロー
ル、５：鋳片、６：加圧面、７：加圧装置、８ニスラブ
、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造装置にて溶鋼を凝固させる時、凝固スラブの厚
   み中心の少なくとも３０ｍｍを等軸晶として凝固させ、
   且つ凝固が完了した直後、一対の面状加圧装置により厚
   み方向に軽圧下することを特徴する、内部健全性の優れ
   た厚鋼板用連続鋳造スラブの製造方法