(57)【要約】【課題】連続鋳造ブルーム分塊圧延によるビレット表面疵の発生を無くして鋼材の割れを防止する方法を提供する。【解決手段】連続鋳造機のタンディッシュ１から溶鋼をモールド２に注湯して引き抜いてブルーム３を規定の長さに切断した後、ブルームクーラー５にて冷却の際に、ブルーム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基づいて定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面からスプレー６で冷却して、ブルームの側面をベイナイト組織にし、次いでこのブルームを加熱炉に装入し、ブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲に制御して分塊圧延温度に加熱し、加熱したブルームをブルームクーラーにおける冷却時のブルーム下面および上面から分塊圧延ロールでロール圧下することによりビレット表面疵の発生を防止して分塊圧延してビレットとする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラーで冷却する際に、ブルーム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基づいて定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面から冷却した後、ブルームを加熱して表面温度と中心温度の温度差を一定範囲にし、加熱したブルームをブルームクーラーにおける冷却時のブルーム下面および上面からロール圧下して分塊圧延することを特徴とする表面疵の発生を防止した連続鋳造ブルームの分塊圧延方法。
【請求項２】
ブルームクーラーでのブルーム側面からの冷却は側面に対するスプレー冷却によるものとし、冷却開始時のブルーム表面温度はＡｒ３変態点より高温とし、冷却速度は冷却によりブルームの表面温度がＡｒ３変態点に近づくに連れて増加させて、ブルーム側面のブルーム表層から１０ｍｍの深さに対してベイナイト組織制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の表面疵の発生を防止した連続鋳造ブルームの分塊圧延方法。
【請求項３】
ブルームクーラーで冷却後の加熱において、ブルームの表層温度と中心温度の温度差が２％以内になるまで加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の表面疵の発生を防止した連続鋳造ブルームの分塊圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造による鋼鋳片（すなわちブルーム）をブルームクーラー、加熱炉から分塊圧延装置まで直送して分塊圧延するまでに生じるブルームの表面疵の発生を防止する分塊圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造機から引き抜かれたブルームを機外のブルームクーラーで水冷により冷却する。この冷却の際に、ブルーム表面をベイナイト組織制御するために必要な冷却速度を得るために使用する水冷用の水量密度は、ブルームの上面、下面、側面で異なることはよく知られている（例えば、特許文献１参照）。そしてブルームクーラーでブルームをスプレー冷却する面としてブルームの上面および下面を選んだ場合、ブルームクーラーにおける処理時間などの冷却能力はブルームの下面に律せられることになり不利となる。
【０００３】
なぜならば、ブルームクーラーにおけるブルームの下面には搬送ロールなどがあり、これらが障害となって、ブルームの下面は局所的に水のかかりが悪くなることから冷却速度不足による冷却不良が生じやすい。このようにブルームが局部的に冷却不良となると、その部位でのベイナイト組織制御が不十分となり、加熱炉を経て分塊圧延に付されるとき、ベイナイト組織制御が十分に行われた部位に比較して、この不十分な部位は圧延直前のオーステナイト粒度が粗大となる。
【０００４】
ところで、分塊圧延において、このオーステナイト粒度が粗大化した部位がベイナイト組織制御が十分に行われた部位と同じように引張応力を受けることとなるため、圧延された鋼材に割れが発生する。
【０００５】
上記の説明のように冷却面の違いによる表面疵発生の問題は、連続鋳造ブルームのブルームクーラーにおけるスプレー冷却の特有の問題である。すなわち、連続鋳造ブルームを冷却液中にドブ漬けする冷却方法（特許文献２参照）ならば、ブルーム表面の上面、下面、側面による冷却に必要な水量密度の差は生じないので、冷却面の違いによる問題は生じない。
【０００６】
このようなブルームクーラーにおけるスプレー冷却の注水不良の問題は、下面のスプレー形状を工夫したり、あるいは水量密度を向上させたりすることで解決できると思われる。しかし、仮に水量密度を向上させようとすると、そのためにブルームクーラーにおける水回りの配管工事を行う必要があり、設備改造のためのコストがかかる問題がある。
【０００７】
そこで、ハードである現状設備のブルームクーラーを改造することなく、ソフトである分塊圧延するまでの方法を改良することで、上記の表面疵の発生の問題を解決することができれば、そのコストメリットは極めて大きい。
【０００８】
ここで発明者は先に分塊圧延前に炉内でブルームの内外の温度差を２％以内にするようにすれば良いことを見出し出願している（特許文献３参照）が、本発明はこれとは別にブルームクーラーにおける水冷時のブルームの面と分塊圧延開始時のブルームの面との関係に着目したものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１７１９号公報
【特許文献２】
特公昭４９−７７７１号公報
【特許文献３】
特願２００２−１５３５９３
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、連続鋳造機から引き抜かれたブルームをブルームクーラーでスプレー冷却する際に、ブルームへの注水不良から生じる冷却面のベイナイト組織制御に起因するオーステナイト粒度の粗大化を防ぎ、仮に粗大化したオーステナイト粒度が生じても分塊圧延のパススケジュールを変えることで分塊圧延によるビレット表面疵の発生を無くすことで、鋼材表面における表面疵による鋼材の割れを防止する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
連続鋳造によるブルームは分塊圧延のための加熱炉装入時点では割れ疵は見られないものの、圧延後の鋼片には表面疵が認められることが多い。ビレット近傍の粒状酸化物調査によると、分塊圧延時に上記のような表面疵は発生したと考えられる。そこで発明者は、このような連続鋳造ブルームの冷却、加熱および分塊圧延を経てビレットとなる工程において、疵発生位置とブルームクーラーの水冷ブルームの表面組織との関係を鋭意調査考究して本発明の手段を得たものである。
【００１２】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１に係る発明では、連続鋳造により引き抜かれたブルームをブルームクーラーで冷却する際に、ブルーム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基づいて定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面から冷却した後、加熱炉在炉時間を管理することでブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲に制御して加熱し、加熱したブルームをブルームクーラーにおける冷却時のブルーム下面および上面からロール圧下して分塊圧延することを特徴とする表面疵の発生を防止した連続鋳造ブルームの分塊圧延方法である。
【００１３】
表面疵防止のためには、加熱炉抽出・圧延開始前におけるブルーム表層のオーステナイト粒度の微細化が重要であり、そのためには、加熱炉装入前のブルーム表面組織をベイナイトに制御する必要がある。ブルームクーラーでは、横置きブルームに対してスプレーを行う場合、上記したように、ブルーム下面は上面、側面に比較して単位時間・単位面積当たりの大量の冷却媒を必要とする上に、下面の下に存在する搬送ロールなどが障害となって局所的に冷却不良が生じ易く、このような冷却不良箇所ではベイナイト組織制御が不十分となり、分塊圧延時に割れが発生し易くなる。そこで、上記の請求項１に係る手段とすることで、ブルームクーラーで冷却するに際してブルーム側面に対するベイナイト組織制御を行うものである。なお、この場合ブルーム上面および下面のベイナイト組織制御はそれほど厳密で無くてよく、極端には冷却をしなくともよい。次いで分塊圧延の開始時にブルームクーラーの冷却時の下面および上面からロール圧下を行い分塊圧延を行うことで、表面疵の発生を防止するものである。
【００１４】
請求項２に係る発明では、ブルームクーラーでのブルーム側面の冷却は側面に対するスプレー冷却によるものとし、冷却開始時のブルーム表面温度はＡｒ３変態点より高温とし、冷却速度は冷却によりブルームの表面温度がＡｒ３変態点に近づくに連れて増加させて、ブルーム側面のベイナイト組織制御を行うことを特徴とする請求項１に係る手段の表面疵の発生を防止した連続鋳造ブルームの分塊圧延方法である。この請求項２に係る手段では、ブルームクーラーでの連続鋳造によるブルームの側面の冷却は、スプレー冷却によるものであり、この場合、冷却開始温度をブルーム表面温度はＡｒ３変態点より高温とし、かつ、その冷却速度をブルームの表面温度がＡｒ３変態点に近づくに連れて増加させて冷却することで、ブルームの側面をベイナイト組織制御面とするものであり、この場合、ブルームの上面および下面からのスプレー冷却は不問である。
【００１５】
請求項３に係る発明では、ブルームクーラーで冷却後の加熱において、ブルームの表層温度と中心温度の温度差が２％以内になるまで加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の表面疵の発生を防止した連続鋳造ブルームの分塊圧延方法である。この請求項３に係る手段では、ブルームクーラーで冷却後の加熱において、ブルームの表層温度と中心温度の温度差が２％以内とすることで、圧延材割れ指数が後述するように比較例に比して小さく１未満となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面などを参照して説明する。
連続鋳造機から引き抜いたブルームを切断後に連続鋳造機外のブルームクーラーで冷却する時の、冷却開始前のブルームの表面温度は、連続鋳造する際の溶鋼の加熱温度、鋳造速度、鋳型の冷却速度、鋳造用パウダーの性質、二次冷却水量および放冷帯長さなどによって変動する。結果的には、連続鋳造機の鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間で見ると、到着時間が長くなるほど、冷却開始前のブルームの表面温度は低くなり、両者の相関は図１に示すように高い。そこで、予め鋼種やその鋳造条件毎に、上記の鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間と冷却開始前のブルームの表面温度の相関関係を求めておく。そして実際の鋳造度にブルームの表面を特別な測温装置や手段を必要とすることなく、冷却開始温度を上記のブルームクーラーへの到達時間を管理することで、ブルームの表面温度を正確に把握する。
【００１７】
一方、合金鋼ブルームの表面欠陥防止のため、フェライトを析出させないことが重要であることは良く知られている。このため、ブルームの冷却時にこのフェライトを析出させないために、図２に示す連続冷却変態図（ＣＣＴ線図）において、冷却曲線Ｒ１より速い冷却速度で冷却する必要がある。すなわち、冷却開始温度がＡｒ３変態点に近づくほど、ベイナイト変態の臨界冷却速度は速くなる。すなわち、臨界冷却曲線、Ｒ１がＲ２曲線側に移行し、冷却開始温度が低くなると、ベイナイト変態に必要な過冷が大きくなることを知見した。そこで、さらにこの把握したブルームの表面温度からこの知見を基に冷却速度を制御決定するものであり、本出願はこれを利用するものである。
【００１８】
すなわち、請求項１に係る発明の実施の形態では、図３の（ａ）に示すように、連続鋳造機のタンディッシュ１から溶鋼をモールド２に注湯して引き抜いてブルーム３とし、このブルーム３を規定の長さにガス切断などの切断装置４で切断した後、図３の（ｂ）に示すように、ブルームクーラー５に移送してブルームの表面をベイナイト組織にするために冷却する。このブルームクーラー５でのベイナイト組織にするための冷却の際に、ブルーム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基づいて定めた冷却開始温度および冷却速度によりブルーム側面からスプレー６で冷却して、ブルームの側面をベイナイト組織にする。
【００１９】
次いで冷却によりベイナイト組織にしたブルームを加熱炉に装入し、加熱在炉時間を管理することでブルームの表面温度と中心温度の温度差を一定範囲に制御して分塊圧延温度に加熱する。加熱したブルームをブルームクーラーにおける冷却時のブルーム下面あるいは上面から分塊圧延ロールでロール圧下することによりビレット表面疵の発生を防止して分塊圧延してビレットとする。
【００２０】
さらに、請求項２に係る発明の実施の形態では、上記の請求項１に係る手段において、ブルームクーラー５でのブルーム側面の冷却は側面に対するスプレー６からの冷却により行うものとする。さらに冷却開始時のブルーム表面温度はＡｒ３変態点より高温とし、冷却速度は冷却によりブルームの表面温度がＡｒ３変態点に近づくに連れて増加させるものとする。このことによりブルーム側面のベイナイト組織制御を行い、分塊圧延時に発生するビレット表面疵の発生を防止して連続鋳造ブルームをビレットに分塊圧延する。この実施の形態では、ブルームの側面をベイナイト組織制御面とするためにブルームの側面からスプレー冷却する点に特徴を有するもので、ブルームの上面または下面からスプレー冷却してブルームの上・下面をベイナイト組織制御することは格別に必要とするものでなく、したがって、本発明ではこの点は不問である。なお、ブルーム表面のベイナイトの判定は、ブルームをブルームクーラーで水冷した後、ブルームクーラーから放出し、所定の大きさに切断した試験片を得てそのミクロ組織を光学顕微鏡で観察して行う。
【００２１】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。本発明は連続鋳造ブルームの冷却時にフェライト・パーライト変態、ベイナイト変態およびマルテンサイト変態する鋼種に対して適用できる。例として、ＪＩＳ  ＳＣＲ４２０鋼からなる連続鋳造ブルームを、表１に示すように、比較例１：ブルームＡ、比較例２：ブルームＢ、実施例１：ブルームＣ、実施例２：ブルームＤとして用意し、ブルームの温度をＡｒ３変態点より高温とし、ブルームクーラー（表１で「Ｂ．Ｃ」と記載する。）にて冷却水スプレーノズルからスプレーを噴流させ、比較例１のブルームＡは全面から、比較例２のブルームＢは側面から、実施例１のブルームＣは全面から、実施例２のブルームＤは側面から冷却した。このときスプレーにより冷却されて各ブルームの表面温度がＡｒ３変態点に近づくほど、噴流する冷却水量の密度を大きくすることにより冷却速度を早めて冷却し、ブルーム表面をベイナイト組織制御した。この後、各ブルームをブルームクーラーから取り出し、これらの冷却したブルームを加熱炉に装入した後、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が６０分のブルームにおいて、ブルームを加熱炉から抽出する時のブルームの表面温度Ｔ０と中心の温度Ｔ１の温度差ΔＴを表面温度Ｔ０の２％以内とした。
【００２２】
これらのブルームを、比較例１のブルームＡおよび比較例２のブルームＢはブルームクーラー冷却側面を上下側にして、実施例１のブルームＣおよび実施例２のブルームＤはブルームクーラー冷却下面および上面を上下側にして、カリバーを有する圧延ロールに通して、比較例１のブルームＡおよび比較例２のブルームＢはブルームクーラー冷却側面から分塊圧延を開始し、実施例１のブルームＣおよび実施例２のブルームＤはブルームクーラー冷却下面および上面から分塊圧延を開始し、ビレットを転回しながら丸ビレットに分塊圧延し、得られた丸ビレットを遊星ロール圧延（ＰＳＷ）して丸棒鋼を得た。得られた丸棒鋼の圧延による割れを表１に圧延割れとして評価した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
上記の実施例における「圧延材割れ指数」の数値差について説明する。
【００２５】
１）比較例１のブルームＡのものを１とした場合、実施例１のブルームＣおよび実施例２のブルームＤでは０．７となり、これらの圧延材割れ指数は０．３軽減している。この０．３は、全面から冷却したのに対し、実施例１のブルームＣおよび実施例２のブルームＤが側面から冷却してベイナイト組織制御し、かつ、その上下面から圧下を開始したことに対し、比較例１のブルームＡが全面から冷却し、かつ、下面の冷却不良に起因する粗大なオーステナイト粒の生成部位から圧延したことで発生する表面疵に基づくものに相当する。
【００２６】
実施例１のブルームＣおよび実施例２のブルームＤでは、分塊圧延の開始をブルームクーラーによる側面冷却時の上下面より圧下を行うことで、発生した粗大化したオーステナイト粒が圧下のひずみによって再結晶微細化されるため、パススケジュールの途中でビレットを転回して側面から圧下されることとなって引張応力が働いた場合でも、割れは発生しにくくなっていることを示している。
【００２７】
２）比較例２のブルームＢでは、冷却を行わなかった面を圧下側面として分塊圧延を行ったため、割れ指数が１．５と大きくなった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、連続鋳造機から引き抜かれたブルームをブルームクーラーで冷却し、次いで分塊圧延のため加熱炉で加熱した後、分塊圧延してビレットとするとき、鋼材に発生する割れ疵の原因となるブルームの表面疵を、既存のブルームクーラーを使用することでブルームクーラーでの冷却方法および加熱炉での加熱方法並びに分塊圧延の圧下方法を変更することのみで、コストを上昇することなく、大幅に減少させることができるなど優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続鋳造機の鋳造開始からブルームクーラーに到達するまでの時間と冷却開始前のブルームの表面温度の関係を示す相関図である。
【図２】連続鋳造鋼の連続冷却変態図（ＣＣＴ線図）である。
【図３】連続鋳造機からブルームクーラーまでを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  タンディッシュ
２  モールド
３  ブルーム
４  切断装置
５  ブルームクーラー
６  スプレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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