(57)【要約】【課題】  熱間圧延後の鋼片に表面疵が発生しない鋳片を連続鋳造により製造する方法を提供する。【解決手段】  連続鋳造装置の鋳型直下の引き抜き段階の高温状態の鋳片の位置から２次冷却帯として鋳片表面をα変態完了点以下の温度まで急冷してα変態を完了させる。このように急冷する場合、過冷度に応じてα変態完了点温度が変化するため、図１の冷却開始温度から連続冷却変態図により、冷却速度に応じたα変態完了点まで冷却するものとする。このときの鋳型直下の冷却開始温度は、２次冷却帯でα変態を完了させた後、ブルームクーラーに到達するまでに鋳片表面がγ変態することができる温度に復熱可能とする温度を、冷却開始温度の下限とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造において鋳型直下における鋳片の表面温度を２次冷却帯の冷却開始温度として鋳型直下から鋳片表面をα変態完了点以下の温度に急冷することを特徴とする連続鋳造装置の引抜きにおける鋳片の冷却方法。
【請求項２】
２次冷却帯の冷却開始温度は、α変態完了点以下に急冷した後、鋳片が２次冷却帯からブルームクーラーに到達するまでに鋳片表面の温度がＡｃ3変態点以上に復熱してγ変態できる温度とすることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造装置の引抜きにおける鋳片の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は連続鋳造における２次冷却帯での鋳片、特に低炭素肌焼鋼の鋳片の２次冷却帯での冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の連続鋳造方法において、鋳型に注入された溶鋼は鋳型内で先ず冷却される。ところで、この鋳型内での冷却は１次冷却と称され、この１次冷却で溶鋼の表層部は凝固シェルとなり、内部は高温の溶鋼状態で鋳型から下部のロールにより引抜きが行われる。さらに、この引抜きにより鋳型から出た凝固シェルは下部のロール帯において、冷却水の注水により直接冷却されて凝固が進行する。この下部のロール帯における直接冷却は２次冷却と称される。従来は、このブルームクーラーに到達するまでの２次冷却帯での鋳片に対する注水冷却は、鋳片の２次冷却帯でのバルジングを抑制するために行われており、鋳片の表層組織を制御する狙いは無かった。
【０００３】
ところで、曲状連続鋳造方法では、例えば、０．０７％Ｃ−Ｎｂ添加鋼の連続鋳造における連鋳鋳型直下での鋳片の表面を急冷することにより、曲状連続鋳造装置の矯正点における鋳片の横ひび割れの発生を防止する技術が発表されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、連続鋳造されたブルームを連続鋳造装置の装置外のブルームクーラーにおいて冷却するに際し、ブルームクーラーでの冷却開始温度を連続鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間により冷却速度を管理し制御して冷却することにより、ブルーム表面の割れを殆ど発生しなくする方法を開発している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
さらに、α／γ再変態によってγ粒を微細化するという技術が示されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１８１６０８号公報
【非特許文献１】伊藤義起、加藤徹、山中章裕、渡部忠男共著、「鉄と鋼」、Ｖｏｌ．８９（２００３）、Ｐ．１０２３．
【非特許文献２】若生昌光、柳英樹、三隅秀幸共著、「ベースメタル素材のプロセスメタラジーの新しい展開」東北大学素材工学研究所発行、（１９９９）、Ｐ．５１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は連続鋳造装置で鋳造された、例えば、ＪＩＳに規定のＳＣｒ４２０などの低炭素肌焼鋼の鋳片は熱間圧延直前の段階においても、割れ疵はほとんど認められない。しかし、熱間圧延後の鋼片には表面症が数多く発生していることが認められる。この熱間圧延時に発生する表面疵にはひずみおよび引張応力が大きく作用する問題がある。さらに鋳片のγ粒の粗大な部位では表面疵の発生頻度が高いという問題がある。すなわち、γ粒が粗大であると、比較的大きなフェライト粒界を伴うフェライト・パーライト組織から構成される。そこで割れの起点になる粗大なフェライト粒径を形成させないように冷却して組織をベイナイトにする必要がある。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、このような熱間圧延後の鋼片に表面疵が発生しない鋳片を連続鋳造により製造する際の冷却方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した表面疵の防止および低減には、鋳片の表層のγ粒の粗大化を防止することが極めて重要である。このためには鋳片の表層組織をα変態完了させなければならない。α変態完了せずにα／γ再変態温度まで復熱および再加熱すると、α変態しなかった未変態γ部が加熱によって粗大化するため、γ粒を微細化することができなくなる。
【００１０】
一方、従来の連続鋳造においては、ブルームクーラーに到達するまでの連続鋳造装置の２次冷却帯における鋳片の注水冷却は、鋳片が引抜き中にバルジングすることを抑制するためだけに行なわれており、連続鋳造において鋳片の表層組織を制御する狙いは全く無かった。
【００１１】
ところで、α／γ再変態によってγ粒径を微細化できることは広く知られている。しかしながら、従来の熱間圧延までの工程内では、α／γ再変態によるγ粒径の微細化はブルームクーラーによる冷却後の加熱炉による加熱における１回しか行われていなかった。これに対し、本願の発明では、ブルームクーラー到達までの連続鋳造装置の引抜き時の２次冷却帯における鋳造鋳型直下での冷却でα変態を完了させ、その後の復熱を利用してγ再変態させることによりγ粒の微細化を図るものである。
【００１２】
この方法によって、上記のブルームクーラーによる冷却後の加熱炉による加熱のみによる場合に比して、熱間圧延直前のγ粒をさらに均一に微細化でき、このため圧延後の鋼片の表面疵をより一層に低減することができる。
【００１３】
そこで、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、連続鋳造において鋳型直下における鋳片の表面温度を２次冷却帯の冷却開始温度として鋳型直下から鋳片表面をα変態完了点以下の温度に急冷することを特徴とする連続鋳造装置の引抜きにおける鋳片の冷却方法である。
【００１４】
すなわち、請求項１に係る発明では、連続鋳造装置の鋳型直下の引き抜き段階の高温状態の鋳片の位置から２次冷却帯として鋳片表面をα変態完了点以下の温度まで急冷してα変態を完了させる。このように急冷する場合、過冷度に応じてα変態完了点温度が変化するため、冷却開始温度から連続冷却変態図（以下、「ＣＣＴ線図」という。）により、冷却速度に応じたα変態完了点まで冷却するものとする。このときの鋳型直下の冷却開始温度は、２次冷却帯でα変態を完了させた後、ブルームクーラーに到達するまでに鋳片表面がγ変態することができるＡｃ3変態温度以上に復熱可能とする温度を、冷却開始温度の下限とするものである。
【００１５】
請求項２の発明では、上記の２次冷却帯の冷却開始温度は、α変態完了点以下に急冷したときに鋳片が２次冷却帯からブルームクーラーに到達するまでに鋳片表面の温度がＡｃ3変態点以上に復熱してγ変態できる温度とすることを特徴とする請求項１の手段の連続鋳造装置の引抜きにおける鋳片の冷却方法である。
【００１６】
従来は、ブルームクーラーにおいてα／γ変態完了をしなくとも、その後の熱間圧延のための加熱炉装入前までにα／γ変態を完了させれば良いと認識していた。したがって、この場合はブルームクーラーにおける冷却後の組織は気にしないので、フェライト＋パーライト組織であっても構わないとしていた。
【００１７】
しかしながら、発明者は、ブルームクーラーでの冷却時に粗大なフェライト粒径を形成させないようにしてベイナイト組織化することを必須の狙いとした。そこで、本願の発明は、上記のように連続鋳造における引抜き時の２次冷却の冷却開始温度および冷却速度を制御することにより、２次冷却帯でα変態を完了させ、復熱によりγ変態させ微細なγ組織とした後、粗大なフェライト粒径を形成させないようにしてブルームクーラーにおいてベイナイト組織とする方法であり、この点で上記の従来の方法と本願の請求項に係る発明は本質的に異なっている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の方法を適用することによって従来の方法に比して鋳片の表層組織を一層に微細化でき、この結果、熱間圧延後も表面疵の発生などのない、表面性状良好な鋼片を得ることができ、本発明は、従来にない作用効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を以下に表１を参照して説明する。連続鋳造において、鋳型から引抜いたＪＩＳ規格のＳＣｒ４２０の鋳片を鋳型直下の鋳片の表面温度がＡｒ3変態点以上の１１５０℃〜１３００℃の温度領域から２次冷却帯として注水により冷却を開始した。
【００２０】
このように冷却開始時の鋳片の表面温度をＡｒ3変態点以上とし、冷却により鋳片の表面温度がＡｒ3点に近づくほど、冷却速度を増加させて鋳片を急冷した。このために２次冷却帯の下方になるほど注水量の多いスプレーを設置し、冷却終了側に近づくにつれて注水の水量密度を高くした。この結果、２次冷却帯での冷却終了温度は５００℃〜６００℃となり、鋳片の表面層の組織はα変態を完了した。この後、復熱により８００〜８５０℃となり鋳片の表面層はγ変態した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
ブルームクーラーでの冷却開始温度は上記の復熱した８００℃〜８５０℃であった。すなわち、２次冷却帯での冷却終了温度は急冷により５００℃〜６００℃であったが、この冷却終了後に鋳片はブルームクーラーに装入するため切断され、切断した鋳片をブルームクーラーに装入した。ところで、このブルームクーラーに装入されるまでに鋳片は復熱し、ブルームクーラーでの冷却開始時の温度は８００℃〜８５０℃であった。
【００２３】
実施例では、表１に示すように連続鋳造における２次冷却帯において１１５０℃〜１３００℃の近傍の高温から注水により冷却を開始するので、この場合のＣＣＴ線図では、上記の特許文献１である特開２００３−１８１６０８号公報に記載の発明におけるＣＣＴ線図である図２に比較して、本発明の、例えば冷却開始温度を１３００℃を想定した図１に示すＣＣＴ線図では、ベイナイト組織化するための臨界冷却速度Ｂ１は、冷却開始温度が８００〜９００℃の場合のＢ１800〜900℃に比較して冷却開始温度が１３００℃と高い場合のＢ１1300℃の方が、図中矢印で示したように、より低冷却速度側に移動した。つまり、冷却開始温度が１３００℃側に高くなるに伴い、ベイナイト組織化するのに必要な冷却速度の下限値は低くなった。
【００２４】
表１に本発明の実施例の発明例を比較例と対比して示す。表１に見られるように本発明例１〜８は冷却終了温度は５００〜６００℃と十分に低く、α変態を完了し、その後復熱温度が８００〜８５０℃とγ再変態されγ粒が微細化された。そこで、ブルームクーラー冷却後の組織は全てベイナイトで、かつ、鋼片疵成績も◎及び○と良好であった。
【００２５】
これに対し、比較例１は２次冷却の冷却終了温度が８００℃と高く、十分にα変態化されずにγ組織状態であった。その後、復熱により８８０℃となり、ブルームクーラーで冷却後の組織はベイナイト組織であった。しかし、この鋼片疵成績は今一つよくない△で、十分ではなかった。比較例２は２次冷却の開始温度が本願発明よりもやや低く、かつ、復熱温度もやや低く、この場合、ブルームクーラー冷却後の組織はＦ＋Ｐ＋Ｂで、鋼片疵成績は同じく△で十分ではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の連続鋳造の２次冷却でα／γ変態を行う場合の冷却開始温度１３００℃を想定したＣＣＴ線図である。
【図２】従来のブルームクーラーでα／γ変態を行う場合の冷却開始温度８００〜９００℃を想定したＣＣＴ線図である。
【図１】
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【図２】
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