JP2018047480A

JP2018047480A - 鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP2018047480A
Application number: JP2016183329A
Authority: JP
Inventors: 光利阿部; Mitsutoshi Abe; 亮上山; Makoto Ueyama; 悠吾竹田; Yugo Takeda; 鍋島　誠司; Seiji Nabeshima; 誠司鍋島; 智晴木下; Tomoharu Kinoshita
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-03-29

Abstract

【課題】等軸晶率を向上させることができる、鋼の連続鋳造方法を提供すること。
【解決手段】連続鋳造機１の鋳型１２から引き抜かれた鋳片２の内部の未凝固部（溶鋼２０）を、第１の電磁攪拌装置１４を用いて攪拌しながら連続鋳造を行う、電磁鋼板用の鋼の連続鋳造方法であって、連続鋳造機１の鋳型１２内の溶鋼２０を、第２の電磁攪拌装置１５を用いて攪拌し、第２の電磁攪拌装置１５への印加電流を１５０Ａ以上７００Ａ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼の連続鋳造方法に関する。

電磁鋼板では、リジングと呼ばれる、圧延時に生じる鋼板表面の微細な凹凸の発生を抑制することが、品質上重要となる。リジングの発生を抑えるためには、電磁鋼板用の鋳片の内部組織において、柱状晶の割合を抑え、加工性に優れた等軸晶の割合を増加させることが有効な手段となる。このため、電磁鋼板用の鋳片を連続鋳造する際には、鋳片内部の等軸晶率を確保することが重要となる。
これに対して、例えば、特許文献１には、電磁攪拌装置を用いて、鋳型から引き抜かれた鋳片の未凝固部に、鋳造速度に比例した電磁攪拌力を作用させることで、鋳片の厚みに対して３０％以上の組織における、等軸晶率を確保する連続鋳造方法が開示されている。

特開２０１１−１０１８９５号公報

ところで、特許文献１に記載の方法では、得られる等軸晶率が４０％程度までにしか向上させることができなかった。ここで、鋳片における等軸晶率は、高いほど圧延時のリジングの発生を抑えることができ、さらに、磁性の劣化を抑えることができるという知見がある。このことから、さらなる等軸晶率の向上が求められている。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、等軸晶率を向上させることができる、鋼の連続鋳造方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、連続鋳造機の鋳型から引き抜かれた鋳片の内部の未凝固部を、第１の電磁攪拌装置を用いて攪拌しながら連続鋳造を行う、電磁鋼板用の鋼の連続鋳造方法において、上記連続鋳造機の鋳型内の溶鋼を、第２の電磁攪拌装置を用いて攪拌し、この第２の電磁攪拌装置への印加電流を１５０Ａ以上７００Ａ以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、等軸晶率を向上させることができる、鋼の連続鋳造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る連続鋳造機を示す説明図である。実施例における等軸晶率の測定結果を示すグラフである。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜鋼の連続鋳造方法＞
本発明の一実施形態に係る鋼の連続鋳造方法では、図１に示す湾曲型の連続鋳造機１を用いて、電磁鋼板用の矩形断面形状のスラブである鋳片２を連続鋳造する。
連続鋳造機１は、図１に示すように、タンディッシュ１０と、浸漬ノズル１１と、鋳型１２と、複数のロール１３と、第１の電磁攪拌装置１４と、一対の第２の電磁攪拌装置１５とを備える。

タンディッシュ１０は、溶鋼２０を収容する中間容器であり、溶鋼２０が不図示の取鍋から移注される。
浸漬ノズル１１は、タンディッシュ１０の鉛直方向の下側（図１の上下方向の下側）に取り付けられ、タンディッシュ１０に収容された溶鋼２０を鋳型１２内へと注入する。浸漬ノズル１１の下側には、水平方向（図１の紙面に垂直な方向）に対向する一対の吐出孔が形成され、一対の吐出口を通じて溶鋼２０が鋳型１２内へと注入される。

鋳型１２は、溶鋼２０を冷却する一次冷却部であり、鋳片２の鋳造方向に直交する矩形断面において短辺の両側及び長辺の両側に設けられる４枚の銅板からなる。図１では、短辺側の銅板が対向する方向に直交する鋳型１２の断面を示しており、図１の左右方向に対向して長辺側の銅板が配されている。なお、短辺側の銅板が対向する方向を幅方向といい、長辺側の銅板が対向する方向を厚み方向という。

複数のロール１３は、鋳片２の鋳造方向に沿って、鋳片２を挟むように２列に並んで配される。連続鋳造機１は、湾曲型であり、図１に示すように、鋳造方向が鉛直方向に対して湾曲している。
第１の電磁攪拌装置１４は、鋳片２の内部に磁界を発生させるコイルであり、鋳型１２よりも鋳造方向の下流側の、ロール１３が並んだ湾曲方向の内側に設けられる。第１の電磁攪拌装置１４は、鋳片２の内部の磁界を回転移動させることで、凝固部２１との界面近傍の、未凝固部である溶鋼２０に鋳造方向と逆方向となる流れを作り、溶鋼２０を攪拌させる。

一対の第２の電磁攪拌装置１５は、鋳型１２内に磁界を発生させるコイルであり、鋳型１２の長辺側の一対の銅板の外側にそれぞれ設けられる。第２の電磁攪拌装置１５は、鋳型１２内の磁界を回転移動させることで、鋳型１２内の溶鋼２０に水平方向に回転する流れを作り、溶鋼２０を攪拌させる。
また、連続鋳造機１には、鋳型１２よりも鋳造方向の下流側に鋳片２を冷却する２次冷却部（不図示）や、鋳片２を引き抜くピンチロール（不図示）、完全凝固した鋳片２を所定の長手方向長さに切断する切断装置（不図示）等が設けられる。

本実施形態に係る鋼の鋳造方法では、まず、タンディッシュ１０から浸漬ノズル１１を通じて鋳型１２内へと溶鋼２０が注入される。溶鋼２０は、電磁鋼板に用いられるものであり、珪素の含有量が４ｍａｓｓ％以下と高い珪素鋼である。溶鋼２０は、連続鋳造される前に、転炉や二次精錬設備等で予め精錬処理されることで、所望する化学成分組成及び温度に調整される。

鋳型１２に注入された溶鋼２０は、鋳型１２で冷却されることで、鋳型１２の内面近傍に凝固部２１である凝固シェルを形成する。この際、第２の電磁攪拌装置１５を用いて、鋳型１２内の溶鋼２０を攪拌する。一対の第２の電磁攪拌装置１５への印加電流は、それぞれ１５０Ａ以上７００Ａ以下とすることが好ましい。鋳型１２内では、第２の電磁攪拌装置１５の電磁攪拌力により生じる水平方向へ回転する溶鋼２０の流れによって、凝固部２１と未凝固部である溶鋼２０との界面において、凝固部２１から未凝固部へと成長する柱状晶の先端が切断され、柱状晶の成長が抑制される。さらに、切断された柱状晶の切断片が凝固核となって等軸晶が成長するため、等軸晶率が増加する。なお、第２の電磁攪拌装置１５への印加電流が１５０Ａ未満であると、電磁攪拌力が足りず、柱状晶の成長を抑制する効果が十分に得られない。一方、第２の電磁攪拌装置１５への印加電流が７００Ａ以上であると、設備の導入や維持に掛かるコストが増大してしまうため、好ましくない。また、電磁攪拌力が大きくなりすぎることで、鋳型内での凝固シェルの厚みが薄くなり、ブレークアウトといったトラブルの原因となることがある。さらに、第２の電流装置１５への印加電流を、鋳型１２の鋳造幅（図１の前後方向における内面の長さであり）に応じて変化させることが好ましい。この場合、鋳造幅が小さいほど印加電流を小さく、鋳造幅が大きいほど印加電流を大きくすることで、幅に応じた適切な電磁攪拌力を付与することができ、鋳造コストを低廉化することができる。例えば、１２００ｍｍ未満の鋳造幅の場合には、第２の電流装置１５への印加電流を２００Ａとし、１２００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下の鋳造幅の場合には、第２の電流装置１５への印加電流を５００Ａとしてもよい。

次いで、鋳型１２で形成された凝固部２１と未凝固の状態の溶鋼２０からなる鋳片２は、鋳型１２から引き抜かれ、２次冷却部によって冷却されながら鋳造方向の下流側へと移動する。ここで、鋳片２が第１の電磁攪拌装置１４が設けられた位置を通過する際に、未凝固部である溶鋼２０は、第１の電磁攪拌装置１４によって攪拌される。このため、鋳型１２内の状態と同様に、凝固部２１と溶鋼２０との界面において、柱状晶の成長が抑制され、等軸晶の成長が助長される。なお、第１の電磁攪拌装置１４への印加電流は、従来行われていた範囲内で調整されればよく、例えば６００Ａ以上９００Ａ以下としてもよい。さらに、リジングの発生を防止するためには５０％以上の等軸晶率が必要であることから、第１の電磁攪拌装置１４による攪拌は、凝固部２１の厚みが鋳片２の厚みに対して５０％以下となる位置で行われることが好ましい。この場合、第１の電磁攪拌装置１４による攪拌位置の調整は、第１の電磁攪拌装置１４の設置位置や２次冷却部の冷却能、鋳造速度等が調整されることが行われる。

さらに、鋳片２は、冷却されながら移動することで、内部まで完全に凝固した状態となる。なお、鋳片２は、完全に凝固する直前あるいは内部まで完全に凝固した後に、図１に図示したロール１３のさらに鋳造方向下流側に設けられた不図示のロールによって曲げ戻しが行われ、湾曲した状態から平面な板状に矯正される。
その後、完全に凝固した鋳片２は、切断装置にて所定の長手方向の長さに切断される。これにより、矩形断面形状のスラブが製造される。製造されたスラブは、次工程へと搬送され、次工程にて圧延や熱処理等が施されることで、電磁鋼板となる。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。
例えば、上記実施形態では、連続鋳造機１が湾曲型であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、連続鋳造機１は、垂直曲げ型や垂直型、垂直逐次曲げ型等であってもよい。

＜実施形態の効果＞
本発明に一態様に係る鋼の連続鋳造方法は、連続鋳造機１の鋳型１２から引き抜かれた鋳片２の内部の未凝固部（溶鋼２０）を、第１の電磁攪拌装置１４を用いて攪拌しながら連続鋳造を行う、電磁鋼板用の鋼の連続鋳造方法であって、連続鋳造機１の鋳型１２内の溶鋼２０を、第２の電磁攪拌装置１５を用いて攪拌し、第２の電磁攪拌装置１５への印加電流を１５０Ａ以上７００Ａ以下とする。

上記構成によれば、鋳型１２内で溶鋼２０を攪拌する第１の電磁攪拌装置１４と、鋳型１２よりも鋳造方向の下流側で溶鋼２０を攪拌する第２の電磁攪拌装置１５との２箇所に設けられた電磁攪拌装置で溶鋼２０を攪拌する。これにより、特許文献１のように第１の電磁攪拌装置１４のみを用いて連続鋳造を行う方法に比べ、連続鋳造の初期に形成される凝固部２１である、鋳片２の側面に近い領域においても柱状晶の生成が抑制され、等軸晶率を向上させることができる。また、第２の電磁攪拌装置１５への印加電流を１５０Ａ以上７００Ａ以下とすることで、連続鋳造の初期に形成される凝固部２１における等軸晶率をさらに向上させることができる。

次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、上記実施形態と同様に、第１の電磁攪拌装置１４及び第２の電磁攪拌装置１５を用いて電磁攪拌をする条件で、鋳片２を連続鋳造した。また、実施例では、以下に示す成分条件の化学成分組成の溶鋼２０を用いて、鋳片２を製造した。なお、成分条件の化学成分組成において、残部はＦｅ（鉄）及び不可避不純物とした。

（成分条件）
Ｃ（炭素）：０．００３ｍａｓｓ％
Ｓｉ（シリコン）：２．８５ｍａｓｓ％
Ｍｎ（マンガン）：０．３０ｍａｓｓ％
Ｐ（リン）：０．０２ｍａｓｓ％
Ｓ（硫黄）：０．００１ｍａｓｓ％
Ａｌ（アルミニウム）：１．２ｍａｓｓ％
Ｎ（窒素）：０．００２０ｍａｓｓ％

さらに、実施例では、比較例として、第２の電磁攪拌装置１５を用いずに、第１の電磁攪拌装置１４のみを用いて電磁攪拌をする条件で、鋳片２を連続鋳造し、等軸晶率の測定を行った。表１には、実施例及び比較例における、化学成分組成、並びに各電磁攪拌装置における印加電流及び周波数の条件を示す。
さらに、実施例では、鋳造した鋳片２を切断し、長手方向（鋳造方向）に直交する矩形断面における等軸晶率を調査した。この際、切断した矩形断面の幅方向（短辺が対向する方向）の中央の組織について、厚み方向（長辺が対向する方向）における等軸晶の割合を等軸晶率として測定を行った。

実施例及び比較例における等軸晶率の測定結果を図２に示す。図２からわかるように、連続鋳造をする際に、第１の電磁攪拌装置１４及び第２の電磁攪拌装置１５の２箇所で電磁攪拌を行うことにより、比較例では５８％であった等軸晶率が、実施例では６３．５％と増加することが確認できた。

１連続鋳造機
１０タンディッシュ
１１浸漬ノズル
１２鋳型
１３ロール
１４第１の電磁攪拌装置
１５第２の電磁攪拌装置
２鋳片
２０溶鋼（未凝固部）
２１凝固部

Claims

連続鋳造機の鋳型から引き抜かれた鋳片の内部の未凝固部を、第１の電磁攪拌装置を用いて攪拌しながら連続鋳造を行う、電磁鋼板用の鋼の連続鋳造方法であって、
前記連続鋳造機の鋳型内の溶鋼を、第２の電磁攪拌装置を用いて攪拌し、
該第２の電磁攪拌装置への印加電流を１５０Ａ以上７００Ａ以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。