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発明の名称 鋼の連続鋳造設備及び連続鋳造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−160341(P2007−160341A)
公開日 平成19年6月28日(2007.6.28)
出願番号 特願2005−358678(P2005−358678)
出願日 平成17年12月13日(2005.12.13)
代理人 【識別番号】100105968
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 憲一郎
発明者 長谷川 浩平 / 松岡 才二 / 淡路谷 浩 / 久保田 淳
要約 課題
割れ感受性の高い、高強度鋼板用のスラブ鋳片を表面欠陥の発生なしに高速で連続鋳造することの可能な連続鋳造設備、並びに、連続鋳造方法を提供する。

解決手段
上記課題は、湾曲型または垂直曲げ型の鋼のスラブ連続鋳造設備1において、二次冷却帯の曲げ部7または矯正部9の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側に、スラブのコーナー部を加熱するための加熱装置15,16を具備する連続鋳造設備により解決される。この連続鋳造を用いて溶鋼11を鋳造する際には、スラブコーナー部の表面温度が850〜1100℃の範囲に調整する。
特許請求の範囲
【請求項1】
湾曲型または垂直曲げ型の鋼のスラブ連続鋳造設備において、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側に、スラブのコーナー部を加熱するための加熱装置を具備することを特徴とする、鋼の連続鋳造設備。
【請求項2】
湾曲型または垂直曲げ型の鋼のスラブ連続鋳造設備において、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側に、曲げ部はスラブの湾曲外側面のスラブコーナー部、矯正部はスラブの湾曲内側面のスラブコーナー部を加熱するための加熱装置を具備することを特徴とする、鋼の連続鋳造設備。
【請求項3】
前記加熱装置は、誘導加熱装置であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項4】
湾曲型または垂直曲げ型のスラブ連続鋳造設備を用いた鋼の連続鋳造方法において、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側でスラブのコーナー部を加熱し、この加熱により、曲げ部はスラブの湾曲外側面のスラブコーナー部、矯正部はスラブの湾曲内側面のスラブコーナー部の表面温度を850〜1100℃の範囲に調整して、曲げ部または矯正部若しくは曲げ部及び矯正部の双方を通過させることを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
【請求項5】
前記スラブの化学成分は、質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Sol.Al:0.01〜0.1%、N:0.005%以下を含有し、更に、Nb、Ti、V、Moの群から選択された1種または2種以上をそれぞれ0.01〜0.2%含有し、残部がFe及び不可避的不純物であることを特徴とする、請求項4に記載の鋼の連続鋳造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、高強度鋼板用のスラブ鋳片を、その表面に横割れを発生させることなく高速で連続鋳造することの可能な連続鋳造設備、並びに、連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車用の鋼板には、軽量化による燃費向上及び乗員の保護という相反する特性を満足させるために、高強度化が要求されている。高強度鋼板は、Nb、Ti、Vなどの合金元素が必要であり、溶鋼の溶製工程においてこれらの合金元素が添加されている。これら合金元素の添加は、連続鋳造工程において、スラブ鋳片の表面に「横割れ」と呼ばれる表面割れの発生を助長させる。その対策として鋳造速度を低下させるのが一般的であり、そのために、連続鋳造設備における高強度鋼の生産性を阻害していた。
【0003】
連続鋳造におけるスラブ鋳片(以下、単に「スラブ」或いは「鋳片」とも記す)の横割れは、スラブの表面温度が鋼の脆化温度域(約750〜850℃)の時に、このスラブを曲げ部や矯正部で曲げ加工することにより発生することが知られている。そのため、横割れ防止手段として、二次冷却条件を調整することによって、曲げ部及び矯正部のスラブ表面温度を脆化温度域から外す方法が多数提案されている。尚、曲げ部とは平板状のスラブを円弧状に曲げ加工する部位で、矯正部とは円弧状のスラブを平板状に曲げ加工する部位である。
【0004】
例えば、特許文献1には、曲げ部におけるスラブ表面温度を脆化温度域以下の700℃以下とする方法が開示されている。また、特許文献2には、矯正部におけるスラブ上面温度を脆化温度域以上の900℃以上にするとともに、下面を上面よりも150℃以上高くする方法が開示されている。更に、特許文献3には、矯正部区間内を無注水として、スラブ表面温度を上昇させる方法が開示されている。
【0005】
しかしながら、特許文献1の方法は、コーナー部は脆化温度域から回避されるものの、スラブの長辺中央部はコーナー部と比べて温度が高く、スラブの幅方向全ての位置で脆化温度域での曲げ加工を回避することは困難で、Nbなどが添加された割れ感受性の高い鋼の連続鋳造においては効果が不十分であった。一方、特許文献2の方法は、コーナー部の温度がスラブ長辺表面よりも低くなるため、コーナー部またはその周辺における脆化温度域の回避が困難で、Nbなどが添加された割れ感受性の高い鋼の鋳造においては効果が不十分であった。また、特許文献3の方法は、矯正部区間内で脆化温度域を回避することを目的としているが、矯正部区間内を無注水とするだけでは、スラブ全体が脆化温度域を完全に回避する上で不十分であることは明らかである。即ち、コーナー部を含めて脆化温度域を高温側に回避するためには、矯正部までの二次冷却を大幅に緩冷却化する必要があるが、そうすると、凝固シェル(「凝固殻」ともいう)の強度が低下して内部割れが発生するという問題があった。
【0006】
また、特許文献4には、二次冷却において、スラブ短辺の中央部のみを冷却してコーナー部の温度低下を防止する方法が開示されている。しかしながら、この方法においてはコーナーの温度が完全に脆化温度域を回避することは困難で、Nbなどが添加された割れ感受性の高い鋼の連続鋳造においては効果が不十分であった。更に、特許文献5には、二次冷却において、スラブ表面を一旦Ar3変態点以下まで冷却した後、復熱させて相変態させることによりスラブ表層の組織を微細化し、割れ感受性を低減する方法が開示されている。しかしながら、ここで開示されているような温度条件を達成させるためには、二次冷却の初期に非常に大きい温度降下が必要であるので、一般的な連続鋳造機では二次冷却能力が不足することから鋳造速度を低下させる必要があり、生産性が低下するという問題があった。
【0007】
以上説明したように、高強度鋼の連続鋳造においては、スラブ表面での横割れ発生が表面品質及び生産性を劣化させているが、この技術課題を解決して表面品質と生産性を両立させる手段は従来開発されていなかった。
【0008】
尚、本発明は、後述するように、二次冷却帯においてスラブ表面を加熱し、曲げ部及び矯正部におけるスラブの表面温度を脆化温度域よりも高温側に制御する技術であり、二次冷却帯においてスラブを加熱する従来の技術を以下に述べる。
【0009】
特許文献6には、スラブ中心部が凝固を開始する近傍の二次冷却帯に複数個の加熱装置を鋳造方向に設け、加熱装置の加熱量を調整することによってスラブ中心部の冷却速度を制御する技術が開示されている。しかしながら、本発明とは技術思想が明らかに異なっており、目的も手段も異なっている。即ち、本発明は、横割れの解消を目的として、曲げ部または矯正部若しくはその双方で、スラブコーナーを加熱する技術であるのに対し、特許文献6の技術は、スラブの中心偏析を低減することを目的として、スラブ中心部が凝固を開始する近傍でスラブ全体を加熱する技術である。また、その他にもスラブを加熱する技術は幾つか見られるが、加熱することによって曲げ加工時の横割れを防止する技術は見当たらない。
【特許文献1】特開平10−5954号公報
【特許文献2】特開昭61−9952号公報
【特許文献3】特開2003−62648号公報
【特許文献4】特開平10−43850号公報
【特許文献5】特開平9−225607号公報
【特許文献6】特開昭63−154248号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上記のように、今後自動車向け用途などで需要の拡大が予想されている高強度鋼板は、従来、連続鋳造工程におけるスラブ表面の横割れ発生を原因として、製品の表面品質が劣化したり、或いは、横割れ防止のための低速鋳造によって生産性が阻害されたりすることを余儀なくされていた。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高強度鋼板用のスラブ鋳片を横割れの発生なしに高速で連続鋳造することの可能な連続鋳造設備並びに連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究・検討した結果、連続鋳造設備の二次冷却帯の最適位置にスラブコーナー部を加熱する装置を配置してスラブコーナー部を加熱することで、横割れのない表面品質の良好な、高強度鋼板用のスラブを高生産性で製造できるとの知見を得た。また、上記加熱装置を用いてスラブコーナー温度を適正な温度域に制御することで、表面品質の特に良好な高強度鋼板用スラブを高生産性で製造できるとの知見を得た。更に、鋼の化学成分を限定することで、最終製品の機械的特性が良好で且つ表面特性の良好なスラブを製造できるとの知見を得た。
【0013】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第1の発明に係る鋼の連続鋳造設備は、湾曲型または垂直曲げ型の鋼のスラブ連続鋳造設備において、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側に、スラブのコーナー部を加熱するための加熱装置を具備することを特徴とするものである。
【0014】
第2の発明に係る鋼の連続鋳造設備は、湾曲型または垂直曲げ型の鋼のスラブ連続鋳造設備において、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側に、曲げ部はスラブの湾曲外側面のスラブコーナー部、矯正部はスラブの湾曲内側面のスラブコーナー部を加熱するための加熱装置を具備することを特徴とするものである。
【0015】
第3の発明に係る鋼の連続鋳造設備は、第1または第2の発明において、前記加熱装置は、誘導加熱装置であることを特徴とするものである。
【0016】
第4の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、湾曲型または垂直曲げ型のスラブ連続鋳造設備を用いた鋼の連続鋳造方法において、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側でスラブのコーナー部を加熱し、この加熱により、曲げ部はスラブの湾曲外側面のスラブコーナー部、矯正部はスラブの湾曲内側面のスラブコーナー部の表面温度を850〜1100℃の範囲に調整して、曲げ部または矯正部若しくは曲げ部及び矯正部の双方を通過させることを特徴とするものである。
【0017】
第5の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第4の発明において、前記スラブの化学成分は、質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Sol.Al:0.01〜0.1%、N:0.005%以下を含有し、更に、Nb、Ti、V、Moの群から選択された1種または2種以上をそれぞれ0.01〜0.2%含有し、残部がFe及び不可避的不純物であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、曲げ或いは矯正の曲げ加工により、連続鋳造中のスラブの表面に引張応力が作用する際に、スラブのコーナー部を加熱して、該コーナー部の温度を鋼の脆化温度域(約750〜850℃)よりも高い温度に制御することができるので、曲げ或いは矯正の引張応力に起因して発生する横割れを防止することができる。特に、割れ感受性の高い高強度鋼板用のスラブであっても、横割れを発生させることなく高い生産性で製造することが可能となり、近年、自動車の燃費向上による地球環境改善の観点などから高強度鋼板に対するニーズは大きく、産業上極めて有効な発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明を具体的に説明する。鋼の連続鋳造設備には、垂直型連続鋳造設備、垂直曲げ型連続鋳造設備、湾曲型連続鋳造設備、水平型連続鋳造設備の4種類の型式が存在するが、本発明は、湾曲型または垂直曲げ型のスラブ連続鋳造設備を対象とする。垂直型連続鋳造設備及び水平型連続鋳造設備は、曲げ部及び矯正部が存在せず、曲げ及び矯正による引張応力がスラブに作用せず、スラブの表面特性の向上には有利であるが、設備コスト及び生産性の観点から、湾曲型または垂直曲げ型連続鋳造設備に劣り、工業的に高強度鋼板を製造するには適さない。
【0020】
しかしながら、湾曲型スラブ連続鋳造設備では、円弧状に鋳造されたスラブを平板状に曲げ加工する矯正部が存在し、また、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備では、平板状に鋳造されたスラブを一旦円弧状に曲げ加工する曲げ部と、この円弧状のスラブを平板状に曲げ戻す矯正部とが存在し、従って、スラブには曲げ部または矯正部において曲げ加工応力が作用する。この曲げ加工応力は、スラブの厚み方向中心線を境にして、スラブの変形方向とは反対側の部位、つまり曲げられるスラブの曲げの外側の部位に引張応力が作用し、逆に、スラブの変形方向側の部位、つまり曲げられるスラブの曲げの内側の部位に圧縮応力が作用する。この曲げ加工応力は、スラブの厚み中心でゼロとなり、中心からスラブの表面側に離れるにつれて中心からの距離に比例して大きくなる。スラブの引張応力の作用する側で、割れ感受性の高い鋼種において、その表面に横割れが発生する。横割れは、スラブの表面温度が鋼の脆化温度域(約750〜850℃)の時に特に著しく、従って、本発明では、曲げ部または矯正部におけるスラブの表面温度を、この脆化温度域よりも高い温度とするために、湾曲型または垂直曲げ型のスラブ連続鋳造設備の曲げ部または矯正部の入り側、若しくは曲げ部及び矯正部の双方の入り側に、スラブのコーナー部を加熱するための加熱装置を配置する。
【0021】
以下、図面を参照して加熱装置を備えた連続鋳造設備を具体的に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態例を示す図であって、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備の曲げ部の入り側及び矯正部の入り側の引張応力が作用する側に、つまり、曲げ部ではスラブの湾曲外側面に、矯正部ではスラブの湾曲内側面に、加熱装置を配置した垂直型スラブ連続鋳造設備の概略側面図である。
【0022】
図1において、1は垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備、3はタンディッシュ、4は鋳型であり、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1のタンディッシュ3から浸漬ノズル20を介して鋳型4に注入された溶鋼11は、鋳型4によって冷却されて鋳型4と接触する部位に凝固シェル12を形成し、周囲を凝固シェル12とし、内部を未凝固層13とするスラブ14は、鋳型4の下方に対抗して配置された複数対の鋳片支持ロール5に支持されつつ鋳型4の下方に引き抜かれる。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール5の間隙には、スラブ14の表面に向けて冷却水を吹き付けるエアーミストスプレーノズルや水スプレーノズルなどのスプレーノズルが配置された二次冷却帯(図示せず)が設置されており、スラブ14は鋳造方向下流側に引き抜かれながら二次冷却帯で冷却され、中心部まで完全に凝固する。凝固が完了したスラブ14は、鋳片支持ロール5の下流側に設置された鋳片切断機(図示せず)で所定の長さに切断され、次工程に搬出される。
【0023】
二次冷却帯を構成する鋳片支持ロール5は、鋳型4の直下から鉛直方向に並ぶ垂直部6と、垂直部6から湾曲部8へと曲率半径を変えながら移行する曲げ部7と、曲げ部7に続く、曲率半径が一定の湾曲部8と、湾曲部8から水平部10へと曲率半径を変えながら移行する矯正部9と、矯正部9に続く水平部10とを構成している。そして、曲げ部7の入り側のスラブ14の湾曲外側面に加熱装置15が設置され、また、矯正部9の入り側のスラブ14の湾曲内側面に加熱装置16が設置されている。また、スラブ14の表面温度を測定するために、曲げ部7の出側及び矯正部9の出側にそれぞれ温度測定器17が設置されている。つまり、温度測定器17により、曲げ部7及び矯正部9を通過するスラブ14の表面温度を把握し、その結果に基づいて加熱装置15,16の加熱量を調整することができるようになっている。
【0024】
次に、本発明の第2の実施形態例を、図2を用いて説明する。図2は、本発明の第2の実施形態例を示す図であって、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備の曲げ部の入り側及び矯正部の入り側の引張応力及び圧縮応力の作用する両方の側に、加熱装置を配置した垂直型スラブ連続鋳造設備の概略側面図である。
【0025】
この垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1Aでは、図2に示すように、前述した第1の実施の形態例の垂直型スラブ連続鋳造設備1における加熱装置15及び加熱装置16に対向して、スラブ14を隔てて、それぞれ加熱装置15A及び加熱装置16Aを設置している。つまり、曲げ部7の入り側及び矯正部9の入り側において、スラブ14の両方の面を加熱できるように構成されている。その他の構成は、第1の実施形態例の垂直型スラブ連続鋳造設備1と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。
【0026】
更に、本発明の第3の実施形態例を、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第3の実施形態例を示す図であって、湾曲型スラブ連続鋳造設備の矯正部の入り側の引張応力が作用する側に、つまり矯正部入り側のスラブの湾曲内側面に、加熱装置を配置した湾曲型スラブ連続鋳造設備の概略側面図である。
【0027】
図3に示すように、湾曲型スラブ連続鋳造設備2では、凝固シェル12を形成する鋳型4の内面自体が湾曲部8の曲率半径と同一の円弧で構成されており、従って、二次冷却帯を構成する鋳片支持ロール5は、鋳型4の直下から曲率半径が一定の湾曲部8が構成され、湾曲部8の下方に、湾曲部8から水平部10へと曲率半径を変えながら移行する矯正部9が構成され、矯正部9の下方に水平部10が構成されている。そして、矯正部9の入り側のスラブ14の湾曲内側面に加熱装置16が設置されている。その他の構成は、第1の実施形態例の垂直型スラブ連続鋳造設備1と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。尚、湾曲型スラブ連続鋳造設備2の場合も、加熱装置16に対向して、スラブ14を隔てて、スラブ14の湾曲外側面に加熱装置を設置してもよい。
【0028】
これらの連続鋳造設備における加熱装置15,16の目的は、スラブ14の表面温度を高めることであるが、スラブ14の幅方向において、コーナー部はスラブ14の長辺側と短辺側との2方向から冷却されることから温度が低下し易いことに対して、幅方向中央部では、スラブ14の長辺側からのみ冷却され、温度が下がりにくく、二次冷却強度を調整することによって所望する温度を得ることができる。従って、加熱装置15,16は、スラブ14のコーナー部に設置すれば十分である。スラブ14のコーナー部に加熱装置15,16を配置した例を、図4〜図7に示す。図4〜図7において、符号14Aは、スラブ14の湾曲内側の長辺、14Bは、スラブ14の湾曲外側の長辺、14Cは、スラブ14の短辺である。
【0029】
図4は、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1,1Aの曲げ部7の入り側における加熱装置として誘導加熱装置18を採用した第1の例であり、湾曲外側のスラブ長辺14Bの左右のコーナー部に、スラブ長辺14Bの面と並行する誘導加熱装置18を配置した例である。
【0030】
図5は、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1,1Aの曲げ部7の入り側における加熱装置として誘導加熱装置18Aを採用した第2の例であり、湾曲外側のスラブ長辺14Bの左右のコーナー部に、スラブ長辺14Bのコーナー部を囲むように山形(L字型)の形状をした誘導加熱装置18Aを配置した例である。
【0031】
図4及び図5は、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1,1Aの曲げ部7の入り側に設置した例であるが、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1,1Aの矯正部9の入り側、及び湾曲型スラブ連続鋳造設備2の矯正部9の入り側に設置する場合には、誘導加熱装置18或いは誘導加熱装置18Aを、湾曲内側のスラブ長辺14Aの左右のコーナー部に配置すればよい。
【0032】
また、図4及び図5は、スラブ14の片側の長辺のコーナー部に加熱装置を設置した例であるが、両方のスラブ長辺のコーナー部に設置してもよい。例えば、図6は、湾曲内側のスラブ長辺14Aの左右のコーナー部、及び、湾曲外側のスラブ長辺14Bの左右のコーナー部に、加熱装置として、スラブ長辺14A及びスラブ長辺14Bの面と並行する誘導加熱装置18を配置した第3の例であり、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1,1Aの曲げ部7の入り側及び矯正部9の入り側のみならず、湾曲型スラブ連続鋳造設備2の矯正部9の入り側における加熱装置として採用することができる。
【0033】
図7は、湾曲内側のスラブ長辺14Aの左右のコーナー部、及び、湾曲外側のスラブ長辺14Bの左右のコーナー部に、加熱装置として、それぞれのコーナー部に火炎が噴射されるバーナー式加熱装置19を配置した第4の例であり、垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備1,1Aの曲げ部7の入り側及び矯正部9の入り側のみならず、湾曲型スラブ連続鋳造設備2の矯正部9の入り側における加熱装置として採用することができる。
【0034】
加熱する範囲は、スラブ14のコーナーからスラブ長辺側への距離で5cm以上30cm以下の範囲を加熱することが好ましい。スラブ14のコーナーからの距離が5cm未満の範囲のみを加熱しても効果が十分でなく、一方、スラブ14のコーナーから30cmを超えて離れた範囲は、効果が飽和して加熱エネルギーが不経済となるためである。この加熱は、コーナーからの距離に応じて加熱量を調整して、スラブ長辺全体の温度が均一になるように制御することが望ましい。スラブ14の短辺側は積極的に加熱する必要はないが、長辺側の加熱に付随して温度上昇しても全く問題ない。
【0035】
本発明の効果向上のためには、上記加熱装置15,16は、少なくとも曲げ部7は二次冷却帯の湾曲の外側面、矯正部9は二次冷却帯の湾曲の内側面のスラブコーナー部に配置することが必要である。これは、前述したように、スラブ14の曲げ加工によりスラブ表面に引張応力が発生する際に、スラブコーナー付近のスラブ表面温度を適正に制御することを可能にするためである。
【0036】
また、本発明の効果向上のためには、加熱装置15,16は、誘導加熱装置18または誘導加熱装置18Aのような誘導加熱方式であることが好ましい。誘導加熱方式は、スラブコーナーの温度制御性が容易でしかも精度が高く、本発明の効果の安定化に有効である。また、長辺面幅方向全体の温度分布の制御が容易であるという効果もある。更に、加熱によるスラブ14の表面酸化がバーナー式加熱装置19などと比較して大幅に抑えられるので、加熱による表面酸化に起因した表面欠陥の発生が極めて少ないという効果もある。
【0037】
このような加熱装置15,16を用いて、スラブ14のコーナー部を加熱し、曲げ部7及び矯正部9の出側で、曲げ部7は湾曲外側面、矯正部9は湾曲内側面のスラブコーナー部の温度を850〜1100℃とする。ここで、曲げ部7または矯正部9の出側のスラブコーナー部温度が850℃未満では、スラブ14の曲げ加工によってコーナー部に横割れが発生する。一方、1100℃を超えると、凝固シェル12の強度が低下し、鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール5のロール間におけるスラブ14の膨らみ(「バルジング」という)が大きくなり、このバルジングに起因して内部割れが発生する恐れが高くなる。従って、曲げ部7及び矯正部9の出側で、曲げ部7は湾曲外側面、矯正部9は湾曲内側面のスラブコーナー部の温度を850〜1100℃に制御する必要がある。
【0038】
ここで、加熱装置15,16を配置する位置である、曲げ部7の入り側及び矯正部9の入り側とは、曲げ部7及び矯正部9の直前が最も望ましいが、それぞれ入り側から上流に3m以内であれば、上記の温度範囲に調整可能であるので問題はない。しかし、上流側に3mを超えると、上記の温度範囲に制御するためには過加熱になりやすく、スラブ表面の酸化に起因した表面欠陥の発生頻度が上昇するので、好ましくない。
【0039】
スラブ14の化学成分は、製品である鋼板の機械的特性を確保し、しかも、割れ感受性が高く、従来の連続鋳造方法では横割れ防止のために低速鋳造を余儀なくされていたことから、C:0.03〜0.15質量%(以下、単に「%」と記す)、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Sol.Al:0.01〜0.1%、N:0.005%以下を含有し、更に、Nb、Ti、V、Moの群から選択された1種または2種以上をそれぞれ0.01〜0.2%含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板の化学成分とすることが好ましい。以下に、高強度鋼板の化学成分の限定理由を説明する。
【0040】
C:0.03〜0.15%
Cが0.03%未満では鋼板は十分な強度が得られない。一方、0.15%を超えるとスポット溶接性が劣化する。従って、Cは0.03〜0.15%でなければならない。
【0041】
Si:0.5%以下
Siは強度上昇及び伸び特性向上などを目的として、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、0.5%を超えると、製品の赤スケールによる表面外観の劣化や、化成処理性の低下が顕著となる。従って、Siは0.5%以下でなければならない。
【0042】
Mn:1.0〜2.0%
Mnは強度上昇のために重要な元素である。これが1.0%未満では、高温で強化に寄与する炭化物が高温で生成するために、強度が低下する。一方、2.0%を超えると、低温変態相主体の組織となるため、伸びが低下する。従って、Mnは1.0〜2.0%でなければならない。
【0043】
P:0.04%以下
Pは強度上昇などを目的として、添加してもよい。しかしながら、0.04%を超えて添加すると溶接性が著しく低下する。従って、Pは0.04%以下でなければならない。
【0044】
S:0.01%以下
Sは不純物として鋼中に含有される。ここで、Sが0.01%を超えると製品の加工性や溶接性が著しく劣化する。従って、Sは0.01%以下でなければならない。
【0045】
Sol.Al:0.01〜0.1%
Alは脱酸のために添加される。ここでSol.Alが0.01%未満ではこの効果が十分でなく、0.1%を超えると、効果が飽和し、不経済となるので、Sol.Alは0.01〜0.1%でなければならない。
【0046】
N:0.005%以下
Nは不純物として鋼中に含有される。ここで、Nが0.005%を超えて含有されると、強度の低下、伸びの劣化が顕著となる。従って、Nは0.005%以下でなければならない。
【0047】
Nb,Ti,V,Moから1種または2種以上をそれぞれ0.01〜0.2%
Nb、Ti、V、Moは主に熱間圧延工程で炭窒化物を形成させ、強度を上昇させるために、これらの中から1種または2種以上を添加する。それぞれ、0.01%未満ではその効果が十分でなく、0.2%を超えると、添加の効果が飽和し、不経済となる。従って、Nb、Ti、V、Moは、添加する場合にはそれぞれ0.01〜0.2%でなければならない。
【0048】
残部がFe及び不可避的不純物
残部はFeで、上記以外の元素は、不純物元素などとして、本発明の目的である連続鋳造性、製品の加工性などを劣化させない範囲で含有してもよい。例えば、Cu:0.1%以下、Ni:0.1%以下、Sn:0.01%以下、Cr:0.1%以下、Sb:0.01%以下、O:0.003%以下、Zr:0.01%以下などである。
【0049】
本発明を適用して製造されたスラブ14は、熱延鋼板、冷延鋼板及び各種の表面処理鋼板素材として用いることができる。介在物に対して特に厳格な用途に対しては、スラブ14の表面を2〜4mm研削加工してから熱間圧延してもよい。
【0050】
以上説明したように、本発明によれば、連続鋳造中のスラブ表面に曲げ或いは矯正により引張応力が作用する際に、スラブ14のコーナー部を加熱して、該コーナー部の温度を鋼の脆化温度域(約750〜850℃)よりも高い温度に制御することができるので、曲げ或いは矯正に起因して発生する横割れを防止することができる。また、割れ感受性の特に高い高強度鋼板用のスラブであっても、横割れを発生させることなく高い生産性で製造することが達成される。
【0051】
尚、本発明は上記説明の範囲に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記に説明したスラブ連続鋳造設備では、曲げ部7及び矯正部9が複数対の鋳片支持ロール5から構成された多点矯正方式であるが、一対の鋳片支持ロール5で矯正する1点矯正方式であっても構わない。
【実施例1】
【0052】
垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備及び湾曲型スラブ連続鋳造設備の二次冷却帯に種々の加熱装置を設置して、加熱温度をそれぞれ変更してスラブの連続鋳造を行った。また、比較のために、二次冷却帯に加熱装置を設置していない従来の連続鋳造設備においてもスラブの連続鋳造を行った。使用した垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備は、垂直部が4.0m、湾曲部の半径が8.0mであり、また、使用した湾曲型スラブ連続鋳造設備は、湾曲半径が12.0mの設備である。表1に使用した連続鋳造設備の主要な仕様を示す。また、表2に鋳造した溶鋼の化学成分を示す。
【0053】
【表1】


【0054】
【表2】


【0055】
加熱装置として誘導加熱装置及びバーナー式加熱装置を用い、これらの加熱装置を、二次冷却帯の曲げ部または矯正部の入り側若しくはその双方の入り側から、0.2〜2.0m上流側に離れた位置に設置した。表3に、使用した連続鋳造設備の型式、加熱装置の設置位置、加熱方式、並びに、連続鋳造の鋳造条件及び曲げ部出側位置、矯正部出側位置でのスラブ表面温度の測定結果を示す。加熱装置の配置及び加熱方式は、前述した図4〜7に準じて表3に記した。表3の加熱装置の欄の「−」は、加熱装置を設置していないことを表している。曲げ部出側及び矯正部出側のスラブ表面温度は、曲げ部は湾曲外側面、矯正部は湾曲内側面の測定温度である。
【0056】
【表3】


【0057】
鋳造後、スラブを室温まで冷却し、冷却後、カラーチェック及び超音波探傷によりスラブの表面割れ及び内部割れを調査した。次いで、スラブを熱間圧延した。熱間圧延は、1150〜1250℃に加熱炉で加熱した後、粗圧延し、更に2.0〜3.5mmまで仕上圧延した。仕上温度は830〜870℃であった。ランナウトテーブル上で平均冷却速度20〜60℃/secで冷却し、500〜600℃で巻取り、熱延板を製造した。製造した熱延板の引張特性はJIS5号引張試験片を圧延方向と直角に採取し、JISZ2241に準拠して試験した。表4にスラブ表面評価結果と熱延板の引張特性評価結果を示す。尚、表3及び表4の種別は、本発明の範囲で鋳造中にスラブを加熱した鋳造条件を「本発明例」とし、スラブを加熱したものの本発明の範囲を外れた鋳造条件を「比較例」とし、加熱しない鋳造条件を「従来例」と表示している。また、表4のスラブ欠陥評価結果の欄の「−」は、特段の欠陥がないことを表している。
【0058】
【表4】


【0059】
表4に示すように、本発明により製造したスラブには、2.0m/minの高速鋳造であるにも拘わらず、表面の横割れも内部割れもなく、健全なスラブを製造することができた。また、鋼の化学成分が、前述した高強度鋼板の化学成分範囲に合致する場合には、590MPa級以上の高強度熱延鋼板製品が得られた。この場合にも、スラブには何ら欠陥は発生しなかった。
【0060】
これに対して、従来例(記号A及び記号V)では、スラブコーナー部が過冷却となり、コーナー部に横割れが発生した。記号G及び記号Sの比較例では、曲げ部出側の表面温度が高過ぎて、スラブに内部割れが発生した。記号F、記号M、記号Tの比較例では、矯正部出側の表面温度が低いため、スラブのコーナー部に横割れが発生した。尚、加熱方式がバーナーである記号U及び記号Zでは、軽微なエッジヘゲが発生したが、実用上には全く問題のないレベルであった。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明の第1の実施形態例を示す図であって、曲げ部及び矯正部の引張応力が作用する側に、加熱装置を配置した垂直型スラブ連続鋳造設備の概略側面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態例を示す図であって、曲げ部及び矯正部の引張応力及び圧縮応力の作用する両方の側に、加熱装置を配置した垂直型スラブ連続鋳造設備の概略側面図である。
【図3】本発明の第3の実施形態例を示す図であって、矯正部の入り側の引張応力が作用する側に、加熱装置を配置した湾曲型スラブ連続鋳造設備の概略側面図である。
【図4】スラブのコーナー部に加熱装置を配置した第1の例を示す図である。
【図5】スラブのコーナー部に加熱装置を配置した第2の例を示す図である。
【図6】スラブのコーナー部に加熱装置を配置した第3の例を示す図である。
【図7】スラブのコーナー部に加熱装置を配置した第4の例を示す図である。
【符号の説明】
【0062】
1 垂直曲げ型スラブ連続鋳造設備
2 湾曲型スラブ連続鋳造設備
3 タンディッシュ
4 鋳型
5 鋳片支持ロール
6 垂直部
7 曲げ部
8 湾曲部
9 矯正部
10 水平部
11 溶鋼
12 凝固シェル
13 未凝固層
14 スラブ
15 加熱装置
16 加熱装置
17 温度測定器
18 誘導加熱装置
19 バーナー式加熱装置
20 浸漬ノズル




 

 


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