JPH04305338A

JPH04305338A - 薄鋼板用鋼片の連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH04305338A
Application number: JP6858691A
Authority: JP
Inventors: Mikio Suzuki; 幹雄鈴木; Shinobu Miyahara; 忍宮原
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1991-04-01
Publication date: 1992-10-28

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】連続鋳造スラブを直接圧延する場
合に発生する表面疵の防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄板用連続鋳造鋳片の直接圧延（Ｈｏｔ
　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｏｌｌｉｎｇ、以下ＨＤＲという）
は、連続鋳造機で鋳造された鋳片を冷却することなく、
そのまま保温またはオンライン加熱することにより、熱
間圧延機により圧延加工する方法である。このＨＤＲプ
ロセスは工程の大幅な合理化、省エネルギー、歩留り向
上が期待でき、今後さらに開発が進むものと考えられて
いる。

【０００３】しかし、ＨＤＲで製造された鋳片は、従来
の製造方法すなわち連続鋳造鋳片の冷却後、再加熱して
から圧延加工する製造方法に比較して製品（例えば、冷
延コイル）の表面疵が多く、歩留りが低下するという問
題がある（図５参照、蜂谷ら：鉄と鋼６８（１９８２）
Ｓ２０９、小谷野ら：鉄と鋼６８（１９８２）Ｓ．１５
６　）。図５は、冷延コイルの表面に見られた疵をカウ
ントし、個数が１０個以上発生した場合のコイルを不可
とし、これを全調査コイルで割った値を表面疵発生率と
して、鋼中のＭｎ／Ｓとの関係を示したグラフ図である
。図中、○、△はそれぞれ従来の製造方法および従来の
ＨＤＲによる製品を示す。なお、図中、ＨＣＲは連続鋳
造鋳片を一度冷却し、再加熱して熱間圧延する方法であ
る。

【０００４】一般に連続鋳造鋳片に発生する表面疵は縦
割れ、横割れまたは表層下介在物に起因する割れが良く
知られている。縦割れについてはモールド内で割れの起
点が形成され、その後の冷却過程で割れが発展すること
が明らかになっている。この防止対策としては、モール
ドパウダーの選択、モールドテーパーの適正化、湯面変
動の適正範囲内へのコントロールまたは二次冷却帯での
均一冷却などが重要な対策として実施されている（河野
ら：鉄と鋼　６８（１９８２），Ｐ．１７６４）。

【０００５】また、表層下の介在物に起因する割れは、
鋳型内の初期凝固シェルに介在物が捕捉されるかどうか
に関係があり、この対策として溶鋼の清浄化をはかり、
溶鋼中のアルミナ介在物を少なくすること、および鋳型
内湯面変動を適正にしてパウダ−の巻き込みを防ぐこと
が行われている（手嶋ら：鉄と鋼，７２（１９８６），
Ｓ．１０１２）。

【０００６】横割れは、鋼中の不純物元素（Ｓ，Ｐ）や
添加元素（例えば、Ｖ，Ｎｂ，Ｂ）が凝固、冷却中に析
出物を形成し、これが粒界に析出して鋼の高温粒界脆化
を引き起こして割れを形成する。横割れ防止の基本対策
は連続鋳造機内で曲げ変形（矯正）を加えた時、鋳片の
表面温度を高温脆化温度範囲を回避して矯正することで
ある。更に、析出物の成因であるＳ，Ｐ，Ｎなどの不純
物元素の低減を図り、高温脆化を極力少なくすることも
その対策のひとつとなっている（河野ら：鉄と鋼６８（
１９８２），　Ｐ　．１７９２）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面疵低減対策を実施しても、なおＨＤＲプロセスで製
造した製品には表面疵の発生が多く、歩留りの低下が著
しいという問題がある。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてされたもので
、ＨＤＲプロセスにより発生する特有の製品（冷延コイ
ル、熱延コイル）の高温脆化による表面疵発生を低減す
る方法を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用】本発明の薄鋼板用
鋼片の連続鋳造方法は、重量比で、Ｃ；０．０８％以下
、Ｓｉ；０．０５％以下、Ｍｎ；０．１０〜０．４０％
、Ｐ；０．０２％以下、Ｓ；０．０１〜０．０３％、ｓ
ｏｌＡｌ；０．０１〜０．０５％の鋼を連続鋳造後、直
ちに熱間圧延して製造する薄鋼板用鋼片の製造方法にお
いて、連続鋳造鋳型から引き出された鋳片を鋳型下端か
ら１５ｍ以内の２次冷却帯にロール径４００〜５００ｍ
ｍの水冷ロールを一対以上配置し、この水冷ロールの直
前までの鋳片冷却は水スプレーを用いて行った後、上記
水冷ロールと鋳片の接触を利用するロール冷却を行って
、鋳片温度をＡ１　点直下まで冷却して鋳片表層部分で
フェライト（α相）とパーライトを析出させた後、鋳片
の顕熱および未凝固部分の潜熱を利用し、鋳片の冷却と
断熱を調整して鋼片の表面温度を１０００°Ｃ以上の温
度（オーステナイトγ相）とした薄鋼板用鋳片を熱間圧
延することを特徴とする。

【００１０】

【実施例】鋼を凝固、冷却させるとオーステナイト相（
以下、γ相）中のＳはγ粒界に偏析する。そのため鋼中
のＳとＭｎまたはＦｅとが反応して、硫化物が形成また
は析出してくる。連続鋳造で上述した成分の鋼を凝固さ
せた後、鋳片を連続的に冷却すると、微細な硫化物がγ
粒界に沿って析出してくる。また、連続的にゆっくり冷
却してくると粒成長が起こりγ粒界も大きくなるため、
γ粒界へのＳ偏析もより顕著になる。従って、γ粒界に
沿って析出した硫化物の組成は、Ｆｅリッチな硫化物と
なるため、硫化物自体の融点が非常に低く、１１００℃
〜１２００℃程度まで低下する。

【００１１】この状態の鋼の熱間強度は非常に脆く、熱
間圧延すると割れが発生し易い。そこで、次のようなこ
とが考えられる。鋳片の表面層を完全にフェライト＋パ
ーライト相（以下、α＋Ｐ相）にした後、鋳片内部の顕
熱や未凝固部分の潜熱を利用して表面層を復熱させて、
表層部分の温度を上げてＡｃ３点以上（γ相）に戻すこ
とによって、新たなγ粒を析出させ、すでに析出してい
た硫化物を新たに析出したγ粒内に取りこまれるように
する。このような鋳片を１０００　℃以上の高温に保持
すると、硫化物周囲のＭｎの拡散の進行によって、Ｆｅ
リッチな硫化物はＭｎリッチな硫化物に変化していくと
同時に硫化物同士の凝集が起こり、粗大化する。このよ
うな硫化物析出形態をとる場合には鋼の高温脆化が著し
く改善できる。

【００１２】しかし、現実的な問題としては引き抜き速
度が２．０　ｍ　／ｍｉｎを超える高速鋳造において、
連続鋳造鋳型直下から１５ｍの範囲で鋳片表層部をＡ１
点まで低下させることは極めて困難なことである。その
理由は、スプレーノズル（水滴を噴出させるノズル）や
ミストノズル（水と空気等のガスを混合して噴出させる
ノズル）の冷却特性によるものであり、スプレー水量や
ミスト量を上げても、表層部分の温度低下は困難でああ
る。また、さらに冷却能をあげるためには、スプレー水
量やミスト量を供給する配管やポンプ能力、圧縮空気の
ためのコンプレッサーの能力などの設備上の問題もある
。その上、鋳造−直接圧延を前提とした連続鋳造方法に
おいては、鋳片表面温度をできるだけ高温に保持するこ
とが熱間圧延上有利であることから、連続鋳造機内の二
次冷却は出来るだけ緩冷却法を採用しているのが一般的
である　（例えば、特公昭５８−３０３６６号）。

【００１３】本発明の方法はスプレー水とロールによる
冷却を組み合わせた方法をとっている。すなわち、ロー
ル冷却に用いる水冷ロールは内部に冷却水を通してロー
ル表面を冷却する構造のものである。

【００１４】水膜を鋳片と水冷ロ−ルとの間に挟み込ん
で鋳片を冷却すると、鋳片が水冷ロ−ルに挟まれている
間、鋳片表層の温度は急激に低下して、一時的にＡ１点
以下に冷却され、ロ−ルから鋳片が離れると表層部の温
度は直ちに回復する。ロール冷却の前後の表層部の温度
差について検討した結果を図１に示す。

【００１５】図２（Ａ）はスプレー水、図２（Ｂ）はエ
アーミストにより、鋳片を冷却したときの、鋳片表層部
の温度を示すグラフ図で、横軸は鋳型下からの鋳片長さ
である。いずれも、熱電対を鋳片表面に溶着させて測定
した結果である。図中、下方に向かうピ−クはロ−ル直
下の抜熱を示す。スプレー水を使った時には、水冷ロー
ル直下と水冷ロールから離れた位置とでは温度差が約２
００　℃となって、Ａ１点以下になる。Ａ１点は前記炭
素鋼成分においては約７３０　℃である。本発明の目的
に対して、この温度差が大きい程有利である。本発明で
は、このスプレー水による冷却とロール冷却を組合わせ
た冷却方法を採用して、ＨＤＲの時の二次冷却法を採用
する。

【００１６】ロール冷却の条件について種々検討した結
果、冷却をより強化するには水冷ロールと鋳片の接触時
間が極めて重要であることを知見するに至った。一般に
、鋳片とロールとの接触時間ｔＣ　は次式で表すことが
できる。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで、ＷＯ；鋳片未凝固巾、Ｗ；鋳片と
ロールの接触巾、ν；鋳片のポアソン比、ＥＳ、ＥＲ；
それぞれ鋳片、ロールのヤング率、Ｐ；溶鋼静圧、Ｌ；
ロールピッチ、ＶＣ；引き抜き速度、ｋ；定数である。

【００１９】数１からわかる通り、ロール径が大きい程
，接触時間は長くなり，水冷ロールによる鋳片からの抜
熱を大きくできる。また、水冷ロール径を大きくすると
必然的に水冷ロールピッチが大きくなるため、接触時間
はより長くなる。しかし、水冷ロールピッチを大きくす
るとロール間での鋳片バルジングが大きくなり、鋳片内
部割れが発生する虞がある。

【００２０】試験は後述するように、鋳型直下数ｍの位
置に種々の径のロ−ルを設置して、水冷ロールによる鋳
片冷却について行った。その結果、鋳型直下を水冷ロー
ルで強冷却し、その後復熱させてＨＤＲを可能とする条
件は次の通りであることが知見された。 ■水冷ロール径は４００ｍｍ乃至５００ｍｍである。 ■水冷ロールの設置位置は、鋳型直下１５ｍまでである
。 ■鋳片冷却としては、水スプレ−冷却が望ましい。

【００２１】次に、上記の条件が必要な理由について、
試験例に基づいて詳細に述べる。図１に本実施例の試験
に用いた連続鋳造機、圧延機を示す。図中、２１は溶鋼
２３を保持するタンディッシュ、２２は浸漬ノズル、１
３は鋳片を保持するガイドロールで、簡明のためとくに
図示しないが、ガイドロール１３の間にスプレーノズル
が設けられている。１２は水冷ロール、１４は湾曲して
いる鋳片を真線状にする矯正ロールである。１５、１６
は直接、連続鋳造機１０から搬送されてきた鋳片１８を
圧延するタンデム式熱間圧延機の圧延ロールで、それぞ
れ初段、最終段の圧延ロールを示す。１９は上記熱間圧
延機によって圧延された薄板用鋼片である。鋳型１１の
断面サイズは、例えば２２０ｍｍｘ１８００ｍｍである
。

【００２２】（試験例１）鋳型下端からから１０ｍの位
置に冷却用の一対の水冷ロ−ル１２を設置した。水冷ロ
−ル１２は直径３００、４００、５００、５５０ｍｍの
４種類を用いた。水冷ロールの直前に、スプレ−水量密
度、４５０ｌ／ｍ２・ｍｉｎのスプレー冷却ノズルを取
り付けた。また、軽圧下を行うためこの水冷ロ−ル１２
を含むロ−ルギャップは０．５０ｍｍ／ｍとして、ロー
ルアライメントにテーパーをつけた。そして、鋳型下端
から６ｍの位置で熱電対を鋳片１８の表面に溶着させて
、鋳片１８の移動とともに流して温度測定を行った。この方法によって、ロ−ル１２、１３の直下またはロ−
ル１２、１３から離れたときの鋳片表層温度を測定する
ことができる。また、連続鋳造機１０出口（メニスカス
から４３ｍ）での鋳片表面温度を輻射温度計を用いて測
定してＨＤＲ可否の判定を行った。この温度が１０００
℃以上であればＨＤＲが可能である。鋳造鋼種は、低Ｍ
ｎ／Ｓ比（Ｍｎ／Ｓ＝８〜１６）の低炭素Ａｌキルド鋼
である。引抜速度は、２．４ｍ／ｍｉｎであった。

【００２３】図３に水冷ロール径と水冷ロ−ル直下の最
低温度との関係を○で示した。また同図には水冷ロール
に入る直前の鋳片表面温度も●で示してある。この結果
、水冷ロール径が４００ｍｍ以上の場合に鋳片表層部の
温度がＡ１点以下に下がることが分かる。表１に、各水
冷ロール１２を用いて、水冷ロール１２に入る直前の鋳
片表面温度、水冷ロール１２直下の鋳片表層温度、連続
鋳造機１０出口の表面温度、および内部割れの有無を示
した。いづれのロ−ルを用いてもＨＤＲ可能な温度は確
保できる。しかし、ロ−ル径が３００ｍｍの場合には、
鋳片表層温度が７８０℃であり、Ａ１点まで低下しない
。また、水冷ロ−ル径が５５０ｍｍの場合には内部割れ
の発生が多く問題があった。この結果、水冷ロ−ル径と
しては４００〜５００ｍｍが適当である。

【００２４】

【表１】

【００２５】（試験例２）ロ−ル冷却のための水冷ロ−
ル１２径を４００ｍｍに選んで、水冷ロ−ル１２の設置
位置を変えて、水冷ロ−ル直下でＡ１　点以下になるか
どうか、または連続鋳造機１０出口での鋳片１８表面温
度を輻射温度計で測定してＨＤＲ可能な温度かどうかを
判定した。その他の試験条件は試験例１に示した条件と
同じである。

【００２６】表２に水冷ロール１２直前の鋳片表面温度
、水冷ロール直下温度の最低値および連続鋳造機出口の
表面温度の測定結果を示した。表中、水冷ロール１２設
置位置は鋳型１１下端からの長さである。鋳型下端から
１５ｍ以上離れた位置で冷却を強化すると連続鋳造機出
口での表面温度が１０００℃以下となりＨＤＲが困難と
なる。

【００２７】

【表２】

【００２８】（試験例３）径４００ｍｍの水冷ロール１
２を鋳型１１下端から１０ｍの位置に設置して、この水
冷ロール１２の直前の鋳片冷却方法を水スプレ−の場合
とエァーミストの場合とで水冷ロ−ル１２直下の鋳片表
層温度の最低値を測定した。その他の試験条件は試験例
１に示した条件と同じである。得られた結果を図４に示
す。縦軸は鋳片１８の表面温度、横軸は熱伝達係数であ
る。図中、〇、△は水冷ロール１２直下の最低温度、●
、▲は水冷ロール直前の温度を示す。また、〇、●は水
スプレー、△、▲はエアーミストによる冷却を示す。

【００２９】冷却強度を上げると鋳片表面温度は低下す
る。水スプレ−の場合には、水冷ロ−ル直下での鋳片温
度低下が大きいが、エァ−ミストの場合には水冷ロール
直下の最低温度の低下率が水スプレーに比べて小さい。したがって、水冷ロ−ル直前の冷却には，水スプレ−の
方が望ましい。

【００３０】次に、この方法で鋳片１８表層温度をＡ１
　点以下に調整した後、復熱させて、鋳片表面温度を１
０００℃以上としてＨＤＲを行い、得られた製品（冷延
コイル）の表面疵の発生率は、通常のロールを用いた従
来例と比較すると１／３になる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、連続鋳造による鋳片を、鋳型
直下１５ｍの範囲で水スプレー冷却の直後にロール冷却
を行い、鋳片の表面温度を１０００°Ｃ以上に復熱させ
てから直接圧延を行うので、低炭素Ａｌキルド鋼の直接
圧延による製品の表面欠陥が低減され、歩留まりが向上
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の連続鋳造機、圧延機を示す説明図で
ある。

【図２】スラブ表面温度の引抜き方向の変化を示したグ
ラフ図である。

【図３】水冷ロール径と水冷ロ−ル直下の最低温度との
関係を示を示すグラフ図である。

【図４】鋳片の表面温度と熱伝達係数との関係を示すグ
ラフ図である。

【図５】製品の表面疵発生率と鋼中Ｍｎ／Ｓとの関係を
示すグラフ図である。

【符号の説明】

１０　　連続鋳造機１１　　鋳型１２　　水冷ロール１３　　ガイドロール１５、１６　　熱間圧延機のロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　重量比で、Ｃ；０．０８％以下、Ｓｉ
；０．０５％以下、Ｍｎ；０．１０〜０．４０％、Ｐ；
０．０２％以下、Ｓ；０．０１〜０．０３％、ｓｏｌＡ
ｌ；０．０１〜０．０５％の鋼を連続鋳造後、直ちに熱
間圧延して製造する薄鋼板用鋼片の製造方法において、
連続鋳造鋳型から引き出された鋳片を鋳型下端から１５
ｍ以内の２次冷却帯にロール径４００〜５００ｍｍの水
冷ロールを一対以上配置し、この水冷ロールの直前まで
の鋳片冷却を水スプレーを用いて行った後、上記水冷ロ
ールと鋳片の接触を利用するロール冷却を行って、鋳片
温度をＡ１　点直下まで冷却して鋳片表層部分でフェラ
イト（α相）とパーライトを析出させた後、鋳片の顕熱
および未凝固部分の潜熱を利用し、鋳片の冷却と断熱を
調整して鋼片の表面温度を１０００°Ｃ以上の温度（オ
ーステナイトγ相）とした鋳片を熱間圧延することを特
徴とする薄鋼板用鋼片の連続鋳造方法。