(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未凝固部を含む鋳片を一旦バルジングさせた後に、鋳片内部が完全に凝固した鋳片を、圧下ロール対を用いて連続鋳造機内で厚み方向に圧下する連続鋳造方法であって、
Ｃｒ含有量が５質量%以上の高Ｃｒ含有鋼を、
鋳型幅を鋳型厚みで除した比が１．５〜４．０で、かつ鋳片をバルジングさせるために鋳型幅が５００mm以上の鋳型を用いて鋳造し、
鋳片長辺面の片側の凝固シェル厚みが５０mmを超えない位置から、下記式を満たす条件で鋳片を厚み方向にバルジングさせた後、
鋳片内部を完全に凝固させた鋳片を、鋳片短辺厚みの１.５%以上の厚みを圧下することを特徴とする高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法。
１００×（Ｔｃ−Ｔｏ）／Ｔｏ＞２（%）
但し、Ｔｃ：鋳片長辺面幅中央部の鋳片厚み（mm）
Ｔｏ：鋳片短辺厚み（mm）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有鋼を連続鋳造する方法に関し、バルジングを発生させた後に完全凝固させた鋳片を、圧下ロール対にて厚み方向に圧下することにより、特に継目なし鋼管用や構造鋼用素材として使用される大断面の高Ｃｒ含有鋼を連続鋳造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有鋼、たとえばマルテンサイト系の１３Ｃr鋼、Ｓ１３Ｃｒ鋼、オーステナイト系のＳＵＳ３０４，３１６，３２１ステンレス鋼，Ｃｒ−Ｍｏ系の５Ｃｒ鋼，９Ｃｒ鋼等をビレット圧延する場合には、造塊で製造したインゴットを使用する方法と、連続鋳造により製造した、鋳型幅を鋳型厚みで除した比（以下、「縦横比」という。）が１．０〜１．５の鋳片を用いて製造する方法の２つの方法があった。
【０００３】
しかしながら、インゴットを使用する方法では、インゴットを製造する際の鋳込み・圧延における歩留やエネルギー原単位が悪く、コスト高となる。また、連続鋳造により製造した、縦横比が１．０〜１．５の鋳片を使用する場合には、インゴットを使用する方法のような前記問題はないが、５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有鋼では、凝固収縮に起因して鋳片内部に発生するポロシティ（空隙）が、その後の圧延工程においても圧着されずに残る内部欠陥が問題となる。
【０００４】
この連続鋳造鋳片を使用する場合の対策として、空隙圧着の目的で、圧延の前に長辺方向と短辺方向の２方向からプレスを行う方法では、断面が減少することから、圧延サイズの制約や、プレス適用による温度低下のために再加熱が必要となり、エネルギーコストが悪くなる場合がある。
【０００５】
そこで、
（１）５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有圧延用素材鋼の製造方法において、連続鋳造における鋳型の厚みを２００〜４００ｍｍ、縦横比を１．５〜４．０として連続鋳造することで、鋳片内部の空隙の発生を抑制する方法が、特許文献１で提案されている。
【特許文献１】特開平３−２４８７４４号公報
【０００６】
また、未凝固鋳片の圧下技術に関しては、
（２−１）高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、連続鋳造鋳片の未凝固厚みの１．５倍以上の鍛圧加工による圧下を幅方向中央域に加えることで、ポロシティのない連続鋳造鋳片を製造する方法が、特許文献２で提案されている。
【特許文献２】特開平３−２８１０５０号公報
【０００７】
（２−２）また、鋳型内電磁攪拌装置を適用し、かつ凝固末期の鋳片を軽圧下した鋳片を素材として、長辺方向と短辺方向の２方向から鍛造し、再加熱後、圧延にて１５０ｍｍ以上の直径の丸鋼を製造する方法が、特許文献３で提案されている。
【特許文献３】特開平１１−２５４００２号公報
【０００８】
（２−３）さらに、鋼鋳片を連続鋳造するに際し、鋳片にバルジングを生じさせた後、当該未凝固鋳片をロール圧下して中心偏析を軽減させる方法が、特許文献４で提案されている。
【特許文献４】特開平９−３１４２９８号公報
【０００９】
一方、凝固鋳片の圧下技術に関しては、
（３−１）連続鋳造機の出側に設置したロール圧下装置により圧下することで水素脆化破面を防止する方法が、特許文献５で提案されている。
【特許文献５】特開昭５５−１１４４０４号公報
【００１０】
（３−２）また、凝固が完了した直後に、面状加圧装置により軽圧下することで未圧着ポロシティをなくする方法が、特許文献６で提案されている。
【特許文献６】特公平６−２８７８４号公報
【００１１】
（３−３）さらに、連続鋳造鋳片の凝固後に、凸型ピンチロールで圧下することで、ポロシティを圧着して消滅する方法が、特許文献７で提案されている。
【特許文献７】特開平５−１３８３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、縦横比を大きくすることに対する内部欠陥の抑制効果は得られるものの、特許文献１の図１より明らかなように、縦横比が２．０以下の場合には鋳片内部の空隙抑制効果が悪い。このような場合は、特に厚みの大きさに依存する傾向があり、充分な内質改善が図れない。特に鋳型の厚みが大きくなるほど、凝固収縮による鋳片内部の空隙が悪化する傾向にあるが、特許文献１では、縦横比のみの評価を行っており、鋳片厚みについての評価がなされていない。
【００１３】
また、未凝固鋳片を圧下する特許文献２〜４の方法では、最終凝固位置近傍での濃化溶鋼の流動を招くので、中心偏析を抑制するための制御が難しい。つまり、引き抜き速度や鋳造する溶鋼の成分、温度によって圧下位置や圧下量を最適に制御する必要があるが、制御条件の適中が難しい。制御条件が適中しない場合は、中心偏析はむしろ大きくなり、靱性の低下や水素誘起割れの原因になる。
【００１４】
また、凝固鋳片を圧下する特許文献５〜７の方法では、大型の圧下設備が必要になり、加えて特許文献５の方法では、鋳片の中央部が凹型になって、ビレットの製造時に外面疵が発生する。
【００１５】
本発明が解決しようとする問題点は、５質量%以上のＣｒを含有する大断面の高Ｃｒ含有鋼を連続鋳造により製造する場合、未凝固鋳片を圧下する方法では、中心偏析を抑制するための制御が難しく、また、凝固鋳片を圧下する方法では、大型の圧下設備が必要になると言う点である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法は、
５質量%以上のＣｒを含有する大断面の高Ｃｒ含有鋼を、内部欠陥を抑制して製造するに際し、大型の圧下設備を使用することなく、しかも、難しい制御を必要とせずに行えるようにするために、
未凝固部を含む鋳片を一旦バルジングさせた後に、鋳片内部が完全に凝固した鋳片を、圧下ロール対を用いて連続鋳造機内で厚み方向に圧下する連続鋳造方法であって、
Ｃｒ含有量が５質量%以上の高Ｃｒ含有鋼を、
縦横比が１．５〜４．０で、かつ鋳片をバルジングさせるために鋳型幅が５００mm以上の鋳型を用いて鋳造し、
鋳片長辺面の片側の凝固シェル厚みが５０mmを超えない位置から、下記式を満たす条件で鋳片を厚み方向にバルジングさせた後、
鋳片内部を完全に凝固させた鋳片を、鋳片短辺厚みの１.５%以上の厚みを圧下することを最も主要な特徴としている。
１００×（Ｔｃ−Ｔｏ）／Ｔｏ＞２（%）
但し、Ｔｃ：鋳片長辺面幅中央部の鋳片厚み（mm）
Ｔｏ：鋳片短辺厚み（mm）
【００１７】
本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、適用対象を５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有鋼に限定するのは、５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有鋼は、鋳込み時に鋳片内部にポロシティが発生し易く、５質量%未満のＣｒを含有する鋼では前記の問題は発生しないためである。
【００１８】
また、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、縦横比が１．５〜４．０の連続鋳造鋳片を対象とするのは、縦横比が１．５未満の場合には、連続鋳造鋳片に発生するポロシティが非常に大きくなり、本発明の技術を用いても内面欠陥を抑制できないからである。一方、縦横比が４．０を超えると、丸ビレットへの分塊圧延時に皺疵が発生し易くなるからである。
【００１９】
また、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、対象とする連続鋳造鋳片の幅（鋳型幅）を５００mm以上とするのは、５００mm未満であればバルジングしないので、本発明の効果が得られないからである。すなわち、バルジングしない場合は、従来の凝固鋳片の圧下技術と同様、内部欠陥を抑制するには、大型の圧下設備が必要になるからである。
【００２０】
なお、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、対象とする連続鋳造鋳片の幅（鋳型幅）の上限は、幾何学的な理屈上からは縦横比が１．５〜４．０の間であればいくら大きくても良い。しかしながら、連続鋳造鋳片の厚みが大きくなると、凝固時間が長くなって、生産性が悪化し、量産に向かなくなるので、連続鋳造鋳片の厚みは８００mm以下が望ましい。よって、対象とする連続鋳造鋳片の幅（鋳型幅）の上限は、３２００mmとなるが、設備コストを考慮すると、２０００mm以下が望ましい。
【００２１】
また、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、鋳片長辺面の片側の凝固シェル厚みが５０mmを超えない位置から、鋳片を厚み方向にバルジングさせるのは、凝固シェル厚みが５０mmを超えると、バルジングし難くなって本発明技術の適用が困難になるからである。
【００２２】
また、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、１００×（Ｔｃ−Ｔｏ）／Ｔｏ＞２（%）（Ｔｃ：鋳片長辺面幅中央部の鋳片厚み（mm）、Ｔｏ：鋳片短辺厚み（mm））を満たす条件でバルジングを行うのは、この条件よりバルジング量が少ないと、凝固後における圧下量が得られないからである。
【００２３】
なお、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、引き抜き不能やバルジングによる内部割れが発生しなければ、バルジング量の上限は特に限定されないが、バルジング量が大きくなりすぎると、大きな圧下ロール設備が必要となるので、バルジング量の上限は５０mm程度とすることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、完全凝固後に圧下するのは、完全凝固後の圧下であれば、完全凝固前の圧下と異なり、圧下位置や引き抜き速度の範囲を大きくとることができ、製造条件の変動に影響を受けにくい安定した品質を得ることができるからである。
【００２５】
また、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法において、鋳片短辺厚みの１．５%以上の厚みを圧下するのは、これより圧下量が少ないと、ポロシティの抑制効果が得られないからである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、大型の圧下設備を使用することなく、しかも、難しい制御を必要とせずに、５質量%以上のＣｒを含有する大断面の高Ｃｒ含有鋼を、内部欠陥を抑制して製造できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
発明者らは、鋳型厚さや鋳型幅の異なる、下記表１に示す種々の縦横比の鋳型を用いて、下記表２に示すように、ローラエプロン間隔を広げる位置での凝固厚さ、バルジング量、圧下量を異ならせて、下記表３に示す化学成分の５質量%以上のＣｒを含有する鋳片を鋳造し、その後、これら鋳片を熱間で分塊圧延して、直径が２２０ｍｍの高Ｃｒ含有ビレットを製造した。その後、これらビレットを素材として熱間製管圧延し、外径が２７３．１mmで厚みが１５．６mmの鋼管を製造し、製造した鋼管の内面疵や外面疵の有無等を目視で調査した。その結果を下記表４に示す。なお、製管は、加熱後、各材質に好適な温度で２００分間均熱した後、ピアサーで穿孔し、マンドレルミルで圧延した。本例で製造した鋳片は、表３に記載の化学成分以外の残部はＦｅ＋不可避的不純物で、その他、１質量％以下の範囲で、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃａが含まれている場合もある。
【００２８】
【表１】
0004470842.tif 000002
【００２９】
【表２】
0004470842.tif 000003
【００３０】
【表３】
0004470842.tif 000004
【００３１】
【表４】
0004470842.tif 000005
【００３２】
表４の結果より、以下の知見が明らかとなった。
１）同じ化学成分の高Ｃｒ含有鋼を同じ条件で連続鋳造した場合、鋳型幅が５００mm以上（６００mmと１０００mm）の発明例Ａ1及びＡ2では、バルジング後の完全凝固後に圧下したので外面疵や内面疵は発生しなかったが、バルジングが発生しない鋳型幅が５００mm未満（４５０mm）の比較例ａではポロシティに起因する内面疵が発生した。
【００３３】
２−１）同じ化学成分の高Ｃｒ含有鋼を、鋳型幅が５００mm以上の鋳型を用いて同じ条件で連続鋳造した場合、縦横比が１．５以上（１．６）の発明例Ｂ1では外面疵や内面疵は発生しなかったが、縦横比が１．５未満（１．４）の比較例ｂ1ではポロシティに起因する内面疵が発生した。
【００３４】
２−２）一方、同様の連続鋳造を行った場合、縦横比が４．０以下（３．８）の発明例Ｂ2では外面疵や内面疵は発生しなかったが、縦横比が４．０を超えた（４．２）比較例ｂ2では外面疵が発生した。
【００３５】
３）Ｃｒ含有量が５質量%以上（５．２質量%）の高Ｃｒ含有鋼を連続鋳造した発明例Ｃ1では外面疵や内面疵は発生しなかった。一方、Ｃｒ含有量が５質量%未満（２．１質量%）のＣｒ含有鋼の場合（比較例ｃ）は、もともとポロシティの問題は発生しないので、外面疵や内面疵は発生しなかった。また、Ｃｒ含有量が２５．３質量%の高Ｃｒ含有鋼の場合（発明例Ｃ2）も外面疵や内面疵は発生せず、効果があることが判明した。
【００３６】
４）同じ化学成分の高Ｃｒ含有鋼を、鋳型幅が５００mm以上の鋳型を用いて同じ条件で連続鋳造した場合、バルジングを発生させる位置の凝固シェル厚さが５０mmを超えない（３０mmと４６mm）発明例Ｄ1及びＤ2では、バルジング後の完全凝固後に圧下したので外面疵や内面疵は発生しなかった。一方、凝固シェル厚さが５０mmを超える（５５mm）比較例ｄでは、バルジングが発生しないので、本発明の効果がなく、ポロシティに起因する内面疵が発生した。
【００３７】
５）同じ化学成分の高Ｃｒ含有鋼を、鋳型幅が５００mm以上の鋳型を用いて連続鋳造した場合、１００×（Ｔｃ−Ｔｏ）／Ｔｏ＞２（%）（Ｔｃ：鋳片長辺面幅中央部の鋳片厚み（mm）、Ｔｏ：鋳片短辺厚み（mm））以上（２.３%と１６%）でバルジングした発明例Ｅ1及びＥ2では、外面疵や内面疵は発生しなかった。一方、２%未満（１．５%）でバルジングした比較例ｅでは、ポロシティに起因する内面疵が発生した。
【００３８】
６）圧下位置が完全凝固後か凝固前かが異なるだけで、その他は同じ条件の場合、凝固後に圧下した発明例では、完全凝固直後（発明例Ｆ1）でも、完全凝固後２ｍの位置でも（発明例Ｆ2）、外面疵や内面疵は発生せず、Ｐの偏析もなかった。一方、凝固前に圧下した比較例ｆでは、外面疵や内面疵は発生しなかったが、Ｐの偏析があった。
【００３９】
７）短辺厚みに対する圧下量が１．５%以上か否かが異なるだけで、その他は同じ条件の場合、１．５%以上（１．７%及び５%）圧下した発明例Ｇ1及びＧ2では、外面疵や内面疵は発生しなかった。一方、１．５%未満（１．３%）の比較例ｇでは、ポロシティに起因する内面疵が発生した。
【００４０】
すなわち、本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法は、発明者等の前記実験結果に基づく知見をもとになされたものであり、
未凝固部を含む鋳片を一旦バルジングさせた後に、鋳片内部が完全に凝固した鋳片を、圧下ロール対を用いて連続鋳造機内で厚み方向に圧下する連続鋳造方法であって、
Ｃｒ含有量が５質量%以上の高Ｃｒ含有鋼を、
縦横比が１．５〜４．０で、かつ鋳片をバルジングさせるために鋳型幅が５００mm以上の鋳型を用いて鋳造し、
鋳片長辺面の片側の凝固シェル厚みが５０mmを超えない位置から、下記式を満たす条件で鋳片を厚み方向にバルジングさせた後、
鋳片内部を完全に凝固させた鋳片を、鋳片短辺厚みの１.５%以上の厚みを圧下するものである。
１００×（Ｔｃ−Ｔｏ）／Ｔｏ＞２（%）
但し、Ｔｃ：鋳片長辺面幅中央部の鋳片厚み（mm）
Ｔｏ：鋳片短辺厚み（mm）
【００４１】
本発明の高Ｃｒ含有鋼の連続鋳造方法では、５質量%以上のＣｒを含有する高クロム含有鋼の大断面ビレットを連続鋳造するに際し、鋳片をバルジングさせたままで完全凝固した後に、連続鋳造機内で、鋳片の幅中央部をロール圧下することにより、最終凝固位置の幅中央部に発生するポロシティを効率的に圧着させることが可能となる。
【００４２】
本発明は、上記の実施例に示したものに限られるものではなく、製造されるビレットの用途も、継目なし鋼管用、構造用鋼用に限らず、別の用途に用いられるものでも良いことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、対象鋼種を５質量%以上のＣｒを含有する高Ｃｒ含有鋼と定義しているが、一般鋼、炭素鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼に適用した場合にも当該ビレットの内部品質は改善されることから、これらの鋼種にも適用しても良い。