JPS6234460B2

JPS6234460B2 -

Info

Publication number: JPS6234460B2
Application number: JP57178885A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tsuchida; Akio Kuribayashi; Hirohisa Nakajima; Koichi Ozawa; Masayuki Nakada; Kozo Yano
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1982-10-12
Filing date: 1982-10-12
Publication date: 1987-07-27
Also published as: JPS5970444A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、セミマクロ偏析のない連続鋳造鋳
片の製造方法に関するものである。近年、連続鋳造法において、鋳片内の未凝固溶
鋼を電磁撹拌し、これによつて、鋳片中心部に等
軸晶を安定して発生させ、かくして、マクロ的な
中心偏析を分散、消滅させることが可能となつ
た。第１図には、電磁撹拌の有無による鋳片中心部
の成分偏析状態が示されている。第１図から明ら
かなように、電磁撹拌を行なつた場合には、鋳片
の中心偏析が、電磁撹拌を行なわなかつた場合に
比べて大巾に減少していることがわかる。第１図の結果は、鋳込速度0.9ｍ／min、溶鋼
過熱度25℃の条件で鋳造した250mm厚×230mm巾の
鋳片を、厚み方向で１mm毎に段削した切粉を化学
分析することにより得られたものである。しかし、第２図ｂの鋳込方向断面の凝固組織図
に示されるように、鋳片内未凝固溶鋼を電磁撹拌
することによつて得られた鋳片には必らず、Ｖ状
に連なる偏析バンドが存在している。第２図ａに
電磁撹拌を行なわなかつた場合の凝固組織図が示
されているが、この場合には中心偏析は存在する
がＶ偏析は生じていない。上記Ｖ偏析の生じている鋳片の中心部の凝固組
織を10倍程度に拡大して観察すると、第３図に示
されるように、等軸晶の粒間に島状の偏析、すな
わちセミマクロ偏析が存在し、この偏析が断続的
に連なつてＶ字状の偏析パターンを形成している
ことがわかる。このＶ偏析は、凝固末期の鋳片中
心部において、固液去存相内の液相が高固相率側
に吸引され、流動、集積して形成されるものと考
えられている。Ｖ偏析部分は、凝固時にとり残さ
れたきわめて高濃度の溶質を含んでいるばかり
か、MnとＳの濃縮に伴つてMnSの生成場所とな
り、さらには凝固遅れによつてボイドを生成し易
いなど種々の問題の発生原因となる。上述の問題を解決する方法として、電磁撹拌に
代表されるように、凝固組織を可能な限り微細化
することでセミマクロ偏析を分散する努力が払わ
れているが、未だ完全な解決を見ていない。これ
は、従来方法では固液共存相内の液相の流動を十
分に抑制し得なかつたからである。即ち、高溶質
濃度の液相を高固相率側へ吸引、流動させる駆動
力は、凝固収縮および隣接するロール間での鋳片
のふくらみ現象、所謂バルジングであり、これら
をコントロールしなければセミマクロ偏析を完全
になくすことができない。一方、上記セミマクロ偏析が鋳片内に存在する
と、最近需要が増えているラインパイプ用耐水素
誘起割れ鋼、所謂耐HIC鋼を製造するに際して特
に問題となる。即ち、大型のセミマクロ偏析は、
その後の工程でもほとんど低減しないので、圧延
から冷却過程においてベイナイトやマルテンサイ
トなどの低温変態組織を形成して割れ感受性が高
くなり、HIC、即ち、水素誘起割れが発生し易く
なる。また、耐HIC鋼では、介在物の形態を制御する
ためCaを添加するのが一般的であるが、デンド
ライト樹間ではMnSが発生しない条件下でも、
周囲よりもMnやＳ濃度が高いセミマクロ偏析部
ではMnSが析出し、HICの発生起点となる。この
際、もし過剰のCaを添加するとクラスター状の
大形介在物が発生し、やはりHICの発生起点とな
る。本願発明者等は、上述の問題点、即ち、連続鋳
造法において、未凝固溶鋼の電磁撹拌を行なうと
鋳片内にセミマクロ偏析が生成されるという問題
点を解決するために種々研究を重ねた。この結
果、次の如き知見を得た。セミマクロ偏析は極めて高濃度の溶質が存在す
る場所になつている。即ち、第１図に示したよう
に電磁撹拌を実施した鋳片中心部の濃度分布は、
マクロ的なチエツク分析では極めてフラツトであ
るにもかかわらず、第４図に示されるように、
Pmax／Po≒12，Mn max／Mno≒2.0程度のセミ
マクロ偏析粒の存在することがわかる。第４図
は、50μφの電子ビームを用いたＸ線マイクロア
ナライザー（XMA）によつて、鋳込速度0.8〜1.0
ｍ／min、溶鋼過熱度10〜32℃、鋳片サイズ250
ｍ厚×2300mm巾、ロールピツチ500mm、電磁撹拌
有りの条件で鋳造した鋳片のセミマクロ偏析内の
Ｐ，Mnを線分析し、それぞれピーク値と素鋼値
の比との関係を示したものである。第５図には、第４図の場合と同じ鋳片内で存在
するセミマクロ偏析の厚みと個数との関係が示さ
れているが、その厚みは最大３mm程度に達してい
る。このような高濃度の部分では、圧延過程の炉
中高温保持時に溶質の拡散によつて消滅する場合
もある。即ち、溶質の拡散し易さから云えば、セ
ミマクロ偏析の厚みが小さい程有利であつて、一
般には圧延成品に至る間に消滅する限界厚みは、
300μ程度であることが判明しているので、これ
以上の大粒径のものは成品中にも高濃度帯として
残留する。また、セミマクロ偏析粒内の溶質濃化度のピー
ク値は、偏析粒の大きさと相関があることが認め
られている。即ち、第６図には、鋳込み速度0.8
〜1.0ｍ／min、溶鋼過熱度10〜32℃、鋳片サイ
ズ250mm厚×2300mm巾、ロールピツチ500mm、電磁
撹拌有りの条件で鋳造した鋳片の等軸晶率25％の
試料について、ビーム径50μφのXMAで測定し
たセミマクロ偏析厚みとPmax／Poとの関係が示
されているが、偏析厚みが増すに伴なつて溶質濃
化度も高くなつていることがわかる。一方、セミ
マクロ偏析の厚みと鋳片縦断面でのセミマクロ偏
析面積率（HCl腐色試験実施後観察されるセミマ
クロ偏析の面積総量を画像処理装置により測定
し、その値を鋳片断面積で除して求めたもの）と
の間には相関があり、偏析面積率が大きくなると
偏析粒厚みも増す傾向にある。この関係が第７図
に示されているが、等軸晶率の大小と無関係にこ
の様な傾向を有している。鋼が凝固時に体積収縮すること、および溶鋼静
圧に起因する鋳片のロール間バルジングが発生す
る限り、この様なセミマクロ偏析は必ず形成され
るものであるから、これを解消するためには固液
共存相中の高溶質濃度溶鋼の流動を完全に停止さ
せることが必要となつてくる。この際、鋳片を強
冷するだけではバルジングを抑えられない。ま
た、単に流動を停止させただけでは、体積収縮を
補うことができないためボイドが生成する。以上の事項に基づき、本願発明者等はセミマク
ロ偏析をなくすには、ロールピツチを狭めること
によりバルジングの発生を押え、しかも、固液共
存相の凝固の進行に伴なつて、体積収縮分だけ鋳
片の厚みを減少させれば良いといつた知見を得
た。この発明は、上記知見に基づきなされたもので
あつて、連続鋳造法により鋳片を製造するに際して、溶
鋼を電磁力によつて撹拌しながら、モールドによ
つて鋳造された鋳片のうち、その固相線のクレー
タエンドから上流側に向つて少なくとも２ｍの範
囲を、圧下率0.5mm／ｍ以上で、ロールピツチが
450mm以下に設定された圧下ロールによつて軽圧
下し、これによつて、鋳片に生じるバルジングを
防止するとともに、鋳片中心部の固液共存相内溶
鋼の流動を防止し、かくして、セミマクロ偏析の
ない鋳片を製造することに特徴を有する。この発明の一実施態様を図面を参照しながら説
明する。第８図は、この発明の方法により鋳片を圧下し
ている状態を示す概略説明図である。第８図において、１は電磁撹拌されている溶
鋼、２は固液共存相の液相線、３は固液共存相の
固相線、４は鋳片、５は液相線のクレータエン
ド、６は固相線のクレータエンド、７は油圧シリ
ンダ８を有する圧下ロール、９はピンチロール、
そして、１００はガイドロールである。圧下ロール７は、固相線のクレータエンド６か
ら上流側に向つて少なくとも２ｍの範囲に設置さ
れている。これは、前記範囲に存在する固液共存
相の凝固の進行に伴なて、その体積収縮分だけ鋳
片４に軽圧下を加え、これによつて、固液共存相
中の高溶質濃度溶鋼の流動を防止するためであ
る。圧下ロール７のロールピツチは450mm以下であ
る。これは、上記範囲における鋳片４のバルジン
グの発生を防止するためである。圧下ロール７による圧下率は0.5mm／ｍであ
る。即ち、鋳片６が１ｍ引抜れるごとに圧下ロー
ル７によつて厚み方向に0.5mm以上圧下する。このように、溶鋼１を電磁撹拌しながら鋳片４
の所定範囲を軽圧下することによつて、セミマク
ロ偏析がきわめて少ない鋳片を製造することがで
きる。次に、この発明の実施例について説明する。実施例１第１表に示される鋳造条件に従つて鋳片を製造
し、鋳片縦断面におけるセミマクロ偏析厚みとセ
ミマクロ偏析個数との関係を調べた。この結果を
第９図に示す。第１表において本発明法は、第８図に示したロ
ール配置により鋳片に軽圧下を加えた場合で、比
較法は、本発明法と同じロール配置であるが鋳片
に軽圧下を加えない場合である。以下の実施例に
おいても、本発明法と比較法とのロール配置は同
じである。

【表】第９図から明らかなように、比較法によれば最
大３mm厚程度のセミマクロ偏析粒が存在するのに
対して、本発明法によればこれが0.3mm以内の厚
みになつている。実施例２第２表に示される鋳造条件に従つて鋳片を製造
し、製造した鋳片のセミマクロ偏析内溶質濃化度
をXMAで測定した。この結果を第１０図に示
す。

【表】第１０図から明らかなように、溶鋼を電磁撹拌
しながら鋳片に軽圧下を加えた、本発明法により
製造した鋳片のセミマクロ偏析濃度は、電磁撹拌
のみを施した比較法の場合の最低レベル範囲に納
まつている。実施例３第３表に示される鋳造条件に従つて鋳片を製造
し、製造した鋳片の縦断面におけるセミマクロ偏
析面積率と軽圧下率との関係を調べた。この結果
を第１１図に示す。

【表】第１１図から明らかなように、本発明法の如く
ロールピツチを450mm以下とすれば、セミマクロ
偏析面積率を欠陥発生の臨界値である0.12％以下
に低減することができる。これに対して、比較法
のようにロールピツチが450mmを越えると、たと
え軽圧下率を本発明法と同一にしてもセミマクロ
偏析面積率を0.12％以下に低減することができな
い。第１１図から明らかなように、本発明法におい
て軽圧下率を0.5mm／ｍ未満とすると、他の条件
は本発明法を満足していてもセミマクロ偏析面積
率が増大することがわかる。実施例４第４表に示される鋳造条件に従つて鋳片を製造
し、この鋳片のセミマクロ偏析面積率と軽圧下長
さとの関係を調べた。この結果を第１２図に示
す。

【表】第１２図から明らかなように、軽圧下長さを２
ｍ以上とした場合には、セミマクロ偏析面積率が
0.12％以下の値になることがわかる。実施例５第５表に示される鋳造条件に従つて鋳片を製造
し、この鋳片の等軸晶率とセミマクロ偏析面積率
との関係を調べた。比較法（）は低温鋳造の場
合である。この結果を第１３図に示す。

【表】第１３図から明らかなように、本発明法によつ
て製造した鋳片は、同じ等軸晶率であつても、電
磁撹拌のみを行なつた場合や低温鋳造法によつて
等軸晶を発生させた鋳片と比べて、そのセミマク
ロ偏析面積率は低位に安定していることがわか
る。また、比較法により製造した鋳片のセミマク
ロ偏析面積率は0.15％以上になつている。実施例６第６表に示される鋳造条件で鋳片を製造し、こ
の鋳片からAPI×52×80相当のパイプライン用圧
延成品を製造し、HIC試験を実施した。耐HIC性
能の目安となるCLR（割れの長さ比）と素材鋳
片のセミマクロ偏析面積率との関係を第１４図に
示す。

【表】第１４図から明らかなように、本発明法による
鋳片のセミマクロ偏析面積率は0.12％以下に低減
している結果、HICは発生していない。これに対
して、比較法による鋳片では何れもセミマクロ偏
析面積率が0.15％以上となつていて、この結果、
HICが発生していることがわかる。実施例７第４表に示した鋳造条件に従つて溶鋼中のCa
とＳとの比を種々変えて鋳片を製造し、得られた
鋳片についてHICの起点となるMnSおよびCa系
クラスター状大形介在物の量とCa／Ｓとの関係
を調べた。この結果を第１５図に示す。第１５図から明らかなように、1.0＜Ca／Ｓ＜
4.5の範囲では問題となる介在物が生じないこと
がわかる。以上説明したように、この発明によれば、セミ
マクロ偏析のない鋳片を製造することができると
いつたきわめて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁撹拌の有無による鋳片中心部の偏
析状況を示す図、第２図は電磁撹拌の有無での鋳
片鋳込方向断面の凝固組織を示し、ａは電磁撹拌
無い場合、ｂは有る場合の図、第３図は鋳片内の
セミマクロ偏析生成状況を示す金属顕微鏡組織
図、第４図はセミマクロ偏析をXMAで線分析し
た時のＰ，Mnのピーク値の素鋼値に対する比の
関係を示す図、第５図は電磁撹拌実施鋳片縦断面
中のセミマクロ偏析の厚みと個数の関係を示す
図、第６図はセミマクロ偏析厚みとXMAにより
溶質濃化度を測定した結果の関係を示す図、第７
図は鋳片中セミマクロ偏析面積率とセミマクロ偏
析厚みの関係を示す図、第８図は本発明法の軽圧
下法の概念図、第９図は鋳片縦断面中のセミマク
ロ偏析の厚みと個数の関係を示す図、第１０図は
鋳片のセミマクロ偏析中の溶質濃化度をXMAで
測定した例を示す図、第１１図は軽圧下長さを一
定にし、軽圧下率とロール間隔を変化させた場合
のセミマクロ偏析面積率との関係を示す図、第１
２図は軽圧下長さとセミマクロ偏析面積率との関
係を示す図、第１３図は本発明法による鋳片と比
較法による鋳片の等軸晶率とセミマクロ偏析面積
率との関係を示す図、第１４図はHIC試験結果と
対応する鋳片のセミマクロ偏析面積率との関係を
示す図、第１５図はCa／Ｓと介在物個数との関
係を示す図である。図面において、１……溶鋼、２……液相線、３
……固相線、４……鋳片、５，６……クレータエ
ンド、７……圧下ロール、８……油圧シリンダ、
９……ピンチロール、１０……ガイドロール。

Claims

【特許請求の範囲】

１連続鋳造法により鋳片を製造するに際して、
溶鋼を電磁力によつて撹拌しながら、モールドに
よつて鋳造された鋳片のうち、その固相線のクレ
ータエンドから上流側に向つて少なくとも２ｍの
範囲を、ロールピツチが450mm以下に設定された
圧下ロールによつて圧下率0.5mm／ｍ以上で軽圧
下し、これによつて、鋳片に生じるバルジングを
防止するとともに、鋳片中心部の固液相存相内溶
鋼の流動を防止し、かくして、セミマクロ偏析の
ない鋳片を製造することを特徴とする、セミマク
ロ偏析のない連続鋳造鋳片の製造方法。