JP2000000638A - ビレットの連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本方法の目的は注入する溶鋼の過熱度を保ち
ながら、有効にサイズの小さい等軸晶を生成させて軽圧
下により粒状偏析のサイズを小さくする連続鋳造方法で
ある。 【解決手段】 一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径
が１４０ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳
造する際に、溶鋼過熱度が３０℃以下の場合には鋳型内
の冷却水量を少なくとも１７００l/min 以上として溶鋼
を凝固させた後に、中心固相率が０．３から０．６の範
囲でロールにより鋳片を多くても１０ｍｍ以内で圧下す
ることを特徴とするビレットの連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続鋳造でビレ
ットを鋳造する際に生じる粒状偏析を改善する技術であ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼業においては、省エネルギー
を目的になるべく製品に近いサイズで素材を製造するい
わゆるニアネットシェイプ鋳造が盛んに行われており、
線材を製造する際にも従来の例えば一辺が400 ｍｍ程度
あるブルームを鋳造してその後分塊圧延を行なってビレ
ットを製造する工程から、分塊工程を省略した、小断面
のビレットを直接鋳造してその後、線材を製造する圧延
工程に直接ビレットを持っていく工程が開発されてい
る。

【０００３】その際に問題になるのは、従来の分塊工程
の圧延でサイズを小さくしていた粒状偏析のサイズを鋳
造段階で軽減する技術である。

【０００４】この粒状偏析が大きいまま鋳片に残存する
と線材に伸線する際に、部位によって硬さが違うことに
より破断が生じる。

【０００５】この対策として、連続鋳造設備の二次冷却
後の引き抜き矯正ロールで軽圧下を加えて粒状偏析やセ
ンターポロシティーを軽減する方法が特にブルームでは
数多く提案されている。

【０００６】ビレットの鋳造においては、特願平 8-639
10号公報では内部割れの無い圧延方法として圧下量やロ
ール径を規定、特開平2-160151号公報では捻れをなくす
為の軽圧下ロールと引き続くカリバーロールでの矯正法
が、特開平６−６３７１５号公報では内部割れ防止の為
の軽圧下前のガイドロールの設置、特開平9-253798号公
報では丸ビレット製造の際にノズル詰まりの防止の為に
溶鋼を加熱した後に鋳造してモールド内で電磁撹拌した
後にクレーターエンドで軽圧下する方法が示されてい
る。

【０００７】また、ブルーム鋳造においては、例えば鋳
型内の電磁撹拌装置を用いて鋳片の中心部を等軸晶化し
た後に軽圧下して粒状偏析粒径のサイズを減少させるも
のも報告されている。報告では、中心部が等軸晶化する
と偏析成分の濃化した溶鋼が分散しやすく、いわゆるＶ
偏析にはなるが、軽圧下を加えることによりＶ偏析が生
じる部分の等軸晶化した半凝固状態の溶鋼流動を抑制出
来、粒状偏析のサイズを軽減できるとしている。また、
溶鋼流動が生じる鋳片の中心固相率は0.05ないし0.1 と
言われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例から見ら
れるように、ビレット鋳造ではそのサイズが小さい為
に、ノズル詰まりの問題、鋳片の捻れの問題が生じてい
る。

【０００９】また、ビレットを製造する連鋳機の設備的
特徴として、鋳片のサイズが小さい為に凝固する長さ
（クレーターエンドまでの長さ）が短い。そのために、
従来より、連鋳鋳片の中心部の偏析を極力防止するため
には、スラブやブルームで広く用いられてきた”軽圧
下”方法を、ビレットに用いる為には以下の点で困難な
点が有った。

【００１０】１．ビレット連鋳機は鋳片を支えるロール
の本数が少ない。特にロコップ型と言われる連鋳機は単
純な構造の連鋳機で設備費、操業面でメリットも有る
が、軽圧下をする際には湾曲部に軽圧下帯を設置するの
は構造上困難であり、また、鋳片サイズが小さいことか
ら凝固完了長さが従来のスラブ、ブルーム連鋳機より短
い為に軽圧下するロールを設置する場所が十分に確保出
来ない。

【００１１】２．一般に等軸晶の幅が大きいと中心偏析
は軽減されると言われているが、ビレットはブルームに
比べて鋳片サイズが小さいため、等軸晶帯の幅が小さ
い。即ち、ブルームでは鋳片の一辺が４００ｍｍ程度あ
るので、中心固相率が軽圧下に影響するといわれる０．
０５に近くなるまでに溶鋼は十分に冷却されて過熱度を
失っており、等軸晶が生成しやすいが、ビレットの例と
して例えば一辺が１３０ｍｍの角型ビレットで０．６％
程度の炭素を含む鋼を鋳造した場合は二次冷却ゾーン内
の鋳片の凝固殻厚みが４０ｍｍ程度に達した時点で中心
固相率が０．０５になり、まだ、５０ｍｍ程度の液相が
残っている。この位置は鋳造開始してから９０秒程度し
か時間も経過してない位置である。したがって、溶鋼が
十分に冷やされない内に鋳片の中心部の温度が液相線以
下になり、等軸晶が十分に生成されないまま軽圧下され
ることになる。

【００１２】この等軸晶を生成させる方法としては、鋳
型に注入する溶鋼の温度を出来るだけ下げて鋳造する方
法が提案されているが、ノズル詰まりを生じやすく操業
に注意が必要になる。また、鋳型内電磁撹拌によって等
軸晶を生成する方法も一般的であるが、この方法のみで
は溶鋼過熱度が高い場合には生成した等軸晶粒が凝固す
るまでに大きくなり、結果的に等軸晶粒の間に生じる粒
状偏析のサイズが大きくなる。

【００１３】本発明の目的は注入する溶鋼の過熱度を保
ちながら、有効にサイズの小さい等軸晶を生成させて軽
圧下により粒状偏析のサイズを小さくする連続鋳造方法
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明が要旨とするところは、 （１）一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径が１４０
ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳造する際
に、溶鋼過熱度が３０℃以下の場合には鋳型内の冷却水
量を少なくとも１７００l/min 以上として溶鋼を凝固さ
せた後に、中心固相率が０．３から０．６の範囲でロー
ルにより鋳片を多くても１０ｍｍ以内で圧下することを
特徴とするビレットの連続鋳造方法。ここで、 中心固相率＝（液相線温度−鋳片中心部の温度）／（液
相線温度−固相線温度） であり、該鋳片中心部の温度は、鋳型内およびその後の
鋳片へのスプレー冷却による抜熱量より計算され、鋳片
の表面温度の測定値が確認される。 （２）一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径が１４０
ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳造する際
に、溶鋼過熱度に応じて鋳型内の冷却水量を少なくとも
(1) 式で求められる量以上として溶鋼を凝固させた後
に、中心固相率が０．３から０．６の範囲でロールによ
り鋳片を多くても１０ｍｍ以内で圧下することを特徴と
するビレットの連続鋳造方法。 鋳型冷却水量(l/min)=100 ×溶鋼過熱度( ℃) −1300 （１） ここで、「溶鋼過熱度」は「タンディッシュでの溶鋼温
度−液相線温度」である。 （３）一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径が１４０
ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳造する際
に、溶鋼に最初に接する部分の銅もしくは銅合金で製作
された鋳型の厚みを５ｍｍから８ｍｍとして、かつ、鋳
型内の冷却水量を少なくても１７００l/min 以上として
溶鋼を凝固させた後に、中心固相率が０．３から０．６
の範囲でロールにより鋳片を多くても１０ｍｍ以内で圧
下することを特徴とする連続鋳造方法。である。

【００１５】ビレットはブルームに比べて鋳造するとき
のサイズが小さい。ブルームのサイズは一辺が４００ｍ
ｍ〜５００ｍｍであるが、ビレットは１４０ｍｍ以下で
ある。ビレットはそのサイズが小さいことから、ブルー
ムに比べて表面積と体積の比が大きい。たとえば、４０
０ｍｍｘ５００ｍｍのブルームに比べて１４０ｍｍのビ
レットでは表面積と体積の比は０．００９と０．０２８
とおよそ３倍になる。したがって、鋳型の中で溶鋼が冷
却される際に特に、ビレットにおいては、凝固の極めて
初期の凝固殻が薄い時期に鋳型から抜熱することが、溶
鋼温度を低下させる効果として顕著であることを本発明
者らは見いだした。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に鋳型冷却水流量と等軸晶率
の関係を示す。ブルームではその効果が明確でないが、
ビレットでは鋳型内冷却水量が増加すると等軸晶率は増
加しており、タンデッシュでの溶鋼の過熱度が２５℃の
場合には１２００l/min 以上の場合に粒状偏析軽減に有
効とされる等軸晶率が３０％を達成した。また、３０℃
の場合は１７００l/min 以上で等軸晶が３０％以上生成
した。４０℃の場合は２７００l/min 以上で３０％程度
の等軸晶が生成したが、鋳型からの抜熱が過剰になり、
現状の鋳型では凝固殻の収縮が大きくなり、鋳型との隙
間が大きくなることで不均一凝固が発生した結果割れが
生じた。

【００１７】また、３０％以上の等軸晶率を達成する鋳
型内冷却水量とタンディシュでの溶鋼過熱度の関係を式
に表すと下の式１の様になることがわかった。

【００１８】式１： 鋳型冷却水量(l/min)=100 ×溶鋼
過熱度( ℃)-1300 また、鋳型内で電磁攪拌した場合には、上記の攪拌しな
い場合に比べて等軸晶率は５％程度増加したが、粒状偏
析のサイズでを小さくする観点からは式１の関係を保ち
ながら鋳造することが良いと判った。

【００１９】また、鋳型の銅または銅合金の厚みも等軸
晶生成に与えることがわかった。１０ｍｍの厚みよりも
8 ｍｍにすると同じ溶鋼過熱度（２５℃）でも生成した
等軸晶率は同じ冷却水量(1700l/min) でも等軸晶率で３
％程度向上した。しかし、５ｍｍ以下の厚みの鋳型は変
形、磨耗の点から操業上好ましくなかった。

【００２０】ビレットの軽圧下の場合は、先に述べたよ
うにブルームの軽圧下のように軽圧下するロールを設置
する場所は十分には確保できないが、実験の結果、中心
固相率０．３から０．６の範囲を多くても１０ｍｍ以内
の圧下を加えれば、凝固時に鋳造方向に溶鋼が吸引され
て発生するといわれているＶ偏析は防止でき、粒状偏析
は微細な等軸晶の間に分散した。この結果、湾曲部を過
ぎた部分、すなわち直線部分での軽圧下が可能になっ
た。

【００２１】この発明において、鋳片サイズの小さいビ
レットにおいて本効果は顕著である。特に１４０ｍｍ以
下の鋳片サイズでは効率的に凝固開始点直後に溶鋼の冷
却が行われる。このことにより、タンデッシュでの溶鋼
の過熱度を操業が難しくなるまで極端に下げることな
く、注入後の鋳型内での溶鋼温度を低下出来、かつ生成
した等軸晶粒径も成長増加させずに偏析分散に寄与させ
ることが出来た。溶鋼過熱度が低いと出来た等軸晶粒径
が成長しない理由は等軸晶か生成する核の数が多くなる
ため等軸晶粒径が小さいまま保たれると考えられる。

【００２２】

【実施例】表１に実施例を比較例と対比して示す。鋳片
サイズはすべて１３０ｍｍ角であり、溶鋼成分は炭素濃
度がおよそ０．４％から０．８％の高炭素鋼であり、実
施例の等軸晶率は平均値をしめす。

【００２３】本発明の条件では粒状偏析粒径は減少して
試験伸線の結果も良好と評価されるレベルであった。

【００２４】一方、鋳型内冷却水量が本願発明で規定す
る量よりも少ない場合には等軸晶率は低く、軽圧下を実
施したにもかかわらず粒状偏析粒径も大きかった。ま
た、上記条件に鋳型内電磁撹拌を追加した場合には等軸
晶率は増加したが等軸晶粒径が大きくなりそれにより粒
状偏析粒径が大きくなった。

【００２５】また、溶鋼過熱度が低く、鋳型内冷却水量
が少ない場合には等軸晶率は満足して、軽圧下を実施し
た後の粒状偏析粒径も満足するものであったがノズル詰
まりが発生して取鍋内の溶鋼をすべて鋳造することが困
難であった。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、ビレットの連続鋳造機で偏析が良好な鋳片を製造す
ることが出来、分塊圧延を省略出来ることから省エネル
ギーおよび炭酸ガスの発生を抑制出来、産業界に多いに
貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶鋼過熱度と等軸晶率との関係を示す図

フロントページの続き (72)発明者 東 豊一郎 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E004 KA14 MC07 NB02 NB04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径
   が１４０ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳
   造する際に、溶鋼過熱度が３０℃以下の場合には鋳型内
   の冷却水量を少なくとも１７００l/min 以上として溶鋼
   を凝固させた後に、中心固相率が０．３から０．６の範
   囲でロールにより鋳片を多くても１０ｍｍ以内で圧下す
   ることを特徴とするビレットの連続鋳造方法。ここで、 中心固相率＝（液相線温度−鋳片中心部の温度）／（液
   相線温度−固相線温度） であり、該鋳片中心部の温度は、鋳型内およびその後の
   鋳片へのスプレー冷却による抜熱量より計算され、鋳片
   の表面温度の測定値で確認される。
2. 【請求項２】 一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径
   が１４０ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳
   造する際に、溶鋼過熱度に応じて鋳型内の冷却水量を少
   なくとも(1) 式で求められる量以上として溶鋼を凝固さ
   せた後に、中心固相率が０．３から０．６の範囲でロー
   ルにより鋳片を多くても１０ｍｍ以内で圧下することを
   特徴とするビレットの連続鋳造方法。 鋳型冷却水量(l/min)=100 ×溶鋼過熱度( ℃) −1300 （１） ここで、「溶鋼過熱度」は「タンディッシュでの溶鋼温
   度−液相線温度」である。
3. 【請求項３】 一辺が１４０ｍｍ以下の角形または直径
   が１４０ｍｍ以下の丸形の断面を持つビレットを連続鋳
   造する際に、溶鋼に最初に接する部分の銅もしくは銅合
   金で製作された鋳型の厚みを５ｍｍから８ｍｍとして、
   かつ、鋳型内の冷却水量を少なくても１７００l/min 以
   上として溶鋼を凝固させた後に、中心固相率が０．３か
   ら０．６の範囲でロールにより鋳片を多くても１０ｍｍ
   以内で圧下することを特徴とする連続鋳造方法。