(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直曲げ型連続鋳造機を用いてＣ濃度0.12重量％以上でかつCr, Ni, Moの一種または二種以上を含有する高炭素特殊鋼を鋳造するにあたり、二次冷却水の温度を38℃以上に保つことを特徴とする高炭素特殊鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
高炭素特殊鋼の鋳片が無研削、もしくは無検査かつ無研削にて熱延に供されるものである請求項１記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炭素特殊鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、省エネルギーや工程省略等の観点から、連続鋳造鋳片を常温まで低下させずに温片あるいは熱片のまま熱延（熱間圧延）工程に送り、加熱時間を短縮しあるいは加熱を省略して熱延するいわゆる直送圧延プロセスが検討され、これまでに特許文献１、特許文献２公報などに開示されるような種々の方法が提案されて、現在では、鋳片表面に割れの発生しにくいアルミキルド鋼等はこの直送圧延プロセスで製造されるようになっている。
【０００３】
しかし、Ｃ濃度0.10重量％程度以上でかつCr、Ni、Mo等を含む鋼（この鋼を以下「高炭素特殊鋼」と呼ぶ）の連続鋳造鋳片は、表面割れが特に発生しやすいため、熱延工程に送る前に表面を検査し、欠陥部が検出されればその部位を研削して表面欠陥を除去することが一般的に行われ、かかる検査・除去工程は作業の性格上、常温で実施せざるを得ず、必然的に鋳片は常温まで冷却されなければならず、直送圧延プロセスで製造することが困難であった。
【０００４】
高炭素特殊鋼の鋳造時の表面欠陥の発生を抑制する方法として、一つには鋳片に生じる歪みを極小化するために垂直型連続鋳造機にて鋳造する方法が挙げられる。しかし、この方法は、鋳片の内部品質からは有利だが、生産性の観点からは不利である。そこで、現在は曲げ部、もしくは曲げ部と矯正部を有する連続鋳造機（垂直曲げ型連続鋳造機という）も使用されている。
【０００５】
垂直曲げ型連続鋳造機を使用する場合には、例えば特許文献３、特許文献４に提案されるように、二次冷却帯の水量分布（二次冷却パターン）や具体的なスプレー方法を規定することで鋳造時の鋳片表面割れ防止が図られている。これらの対策は既に常法となっており、▲１▼曲げ部・矯正部を通過する鋳片が脆化温度域に入らないよう二次冷却水量パターンを制御して弱冷却する、▲２▼特に冷えやすく熱応力起因の引張歪みが生じやすい鋳片コーナ部への注水を制限して局部的に表面温度を上昇させる、の二つに要約される。なお、▲１▼は「二次冷却の弱冷化」、▲２▼は「二次冷却の幅切り」と称される。
【０００６】
しかし、これら二つの対策を推し進めても、垂直曲げ型連続鋳造機にて鋳造される高炭素特殊鋼では鋳造時の割れ発生を十分には抑えきれず、相変わらず相当程度の鋳片表面手入れが必要であり、直送圧延に供することができるまでに至っていない。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭56−21330 号公報
【特許文献２】
特公昭56−24018 号公報
【特許文献３】
特公平２−18936 号公報
【特許文献４】
特開平１−95801 号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、高炭素特殊鋼鋳造時の鋳片表面の割れ発生を従来以上に抑制できる連続鋳造方法を提供し、もって、高炭素特殊鋼を直送圧延プロセスに供用できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、垂直曲げ型連続鋳造機を用いてＣ濃度0.12重量％以上でかつCr, Ni, Moの一種または二種以上を含有する高炭素特殊鋼を鋳造するにあたり、二次冷却水の温度を38℃以上に保つことを特徴とする高炭素特殊鋼の連続鋳造方法である。
【００１０】
そして、本発明に係る高炭素特殊鋼の鋳片は無研削、もしくは無検査かつ無研削にて熱延に供されるものであることが最適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において「高炭素特殊鋼」とは、Ｃ濃度0.10重量％程度以上でかつCr、Ni、Mo等を含む鋼を意味する。
本発明者らは、垂直曲げ型連続鋳造機を用いて高炭素特殊鋼を鋳造する際の鋳片表面欠陥の発生を種々の角度から検討した結果、前記した従来の二つの対策において唯一の制御要因であった二次冷却水の水量以外に、二次冷却水の温度（以下単に「水温」ともいう）も鋳片の割れ発生を左右する大きな要因であることがわかった。
【００１２】
例えば図１は、高炭素特殊鋼の一種であるＪＩＳ−ＳＫ２相当の1.2 重量％Ｃ鋼を垂直曲げ型連続鋳造機により鋳造した時の水温と鋳片表面の割れ発生率との関係を示すグラフである。この鋳造において、前記従来の割れ防止対策（二次冷却の弱冷化および幅切り）は当然ながら実施されている。なお、割れ発生率の定義は、割れ発生スラブ枚数／鋳造スラブ枚数である。
【００１３】
同図に示すように、水温38℃未満では発生率の高い割れが、38℃以上で極端にその発生率を下げ、40℃以上ではほぼ皆無となる。
水温が冬期の気温低下に伴って低下し、特に冬期の定期整備工事などによる長時間の鋳造停止中には外気温度と同等にまで低下することは以前からわかっていたのであるが、この水温が、高炭素特殊鋼の鋳造時の割れ発生にこれほどまでに大きく影響するというのは従来になかった知見である。
【００１４】
この新知見に基づき完成された本発明によれば、垂直曲げ型連続鋳造機を用いて高炭素特殊鋼を鋳造する際に、従来の割れ防止対策（前記▲１▼、▲２▼）に重ねて二次冷却水の温度を38℃以上に規制することにより、鋳造時の鋳片表面の割れ発生を従来に比べて格段に低減させることができ、高炭素特殊鋼の表面検査・欠陥除去工程が省略でき、高炭素特殊鋼を直送圧延プロセスに供することが可能となる。
【００１５】
また、図２は水温28℃でのCr、Ni、Moの少なくともいずれかを含む高炭素特殊鋼のＣ濃度と割れ発生率の関係を示すグラフである。これらの鋼種はいずれも水温上昇（38℃以上）により割れ発生率が10％程度以下に抑えられた。従って同図縦軸は水温上昇措置による割れ発生率の低下代を示すものでもある。
図示のように、水温上昇に伴う割れ発生率の低下代はＣ濃度が高いところで大きいがＣ濃度の低下につれて小さくなり、Ｃ濃度が0.12重量％未満で割れ発生率の低下代が小さくなることから、本発明方法は、Ｃ濃度0.12重量％以上の鋼種に対して実施するのが好ましい。
【００１６】
なお、水温を38℃以上に上昇させる手段は特に限定されるものではなく、例えば、タンク内に貯蔵されたあるいは供給本管内を流れる二次冷却水を、電気ヒータで加熱する、あるいは高温水蒸気等の高温物と熱交換させて加熱するなど様々な手段が採用できる。
また、本発明により鋳造された高炭素特殊鋼鋳片を無手入れで熱延工程に直送し、加熱炉に熱片装入して抽出後熱延して得た熱延板は、従来の高炭素特殊鋼熱延板に比較して欠陥が少ない傾向が認められた。
【００１７】
この理由は詳らかでないが、従来は鋳片が鋳造されてから加熱炉に装入されるまでの間に常温まで冷却されるので、この間に各鋼種ごとに特有の脆化温度域に到達したとき、ハンドリングその他に起因して、常温で発見できずしかも下流での欠陥発生の原因となるような表面直下割れが発生するのに対し、本発明により鋳造された鋳片は、脆化温度域まで冷却されずに加熱炉に熱片装入され次いで熱延されるので、かような割れが発生しにくくなることによるのであろう。
【００１８】
【実施例】
垂直部2.5mを有する垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、Ｃ濃度0.10〜1.30重量％の高炭素特殊鋼を、比水量0.6 〜1.6l/kg-steel の範囲で、常法である曲げ部・矯正部での鋳片表面温度管理（成分系によって異なる脆化温度域の回避）ならびに鋳片コーナより50〜200mm の範囲に対する幅切りを採用した二次冷却を行いつつ、鋳込み速度0.6 〜2.0m/minで鋳造し、厚み200mm および260mm 、幅650 〜1650mmの鋳片を製造するにあたり、タンク内の二次冷却水に水蒸気を吹き込んで水温を40℃±１℃に保ち、実施例とした。また、水温調節を行わず水温が30〜35℃の範囲であった以外は実施例と同じ鋳造条件を従来例とした。
【００１９】
なお、本実施例の高炭素特殊鋼は前記Ｃ以外に、その鋼種に要求される材料特性に応じてCr、Ni、Moを含有する他、Si, Mn, Al, Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｏを通常のＪＩＳ規格範囲内に成分調整されて含むものである。
実施例と従来例の鋳片表面の割れ発生率を表１に示す。同表から明らかなように、実施例は従来例に比べ格段に割れ発生率が低下すること、さらに、割れ発生率の低減効果は、高炭素特殊鋼のうちでも、Cr、Ni、Moを含むＣ濃度0.12重量％以上の鋼で特に顕著であることが確認された。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、従来は鋳片の表面割れ発生を抑制できず全て常温まで冷却して検査・欠陥除去を行った後に熱延工程の加熱炉に装入せざるを得なかった高炭素特殊鋼の、連続鋳造時の表面割れ発生が大幅に低減し、高炭素特殊鋼を直送圧延プロセスに供しうるから、工程・納期が大幅に短縮するとともにエネルギーが一段と節減できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  1.2 重量％Ｃ鋼を垂直曲げ型連続鋳造機により鋳造した時の水温と割れ発生率との関係を示すグラフである。
【図２】水温28℃での高炭素特殊鋼のＣ濃度と割れ発生率の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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