薄壁铸板的制造方法与流程

本发明涉及一种薄壁铸板的制造方法，向由一对冷却滚筒和一对侧堰形成的钢液积存部供给钢液来制造薄壁铸板。

本申请基于2018年6月12日在日本提交的特愿2018-111919号并主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术：

作为制造金属的薄壁铸板的装置，提供有一种双滚筒式连续铸造装置，具备在内部具有水冷构造且相互朝相反方向旋转的一对冷却滚筒，向由一对冷却滚筒和一对侧堰形成的钢液积存部供给钢液，在上述冷却滚筒的周面上形成凝固壳并使其成长，在滚筒吻合点将在一对冷却滚筒的外周面上分别形成的凝固壳彼此压接而制造出规定厚度的薄壁铸板。这样的双滚筒式连续铸造装置被应用于各种金属。

在上述双滚筒式连续铸造装置中，例如专利文献1所示，从配置在冷却滚筒上方的中间包经由浸渍喷嘴而向钢液积存部连续地供给钢液，钢液在旋转的冷却滚筒的周面上凝固成长而形成凝固壳，在各冷却滚筒的周面上形成的凝固壳在滚筒吻合点被压接，制造出薄壁铸板。

然而，在使用上述双滚筒式连续铸造装置来制造的薄壁铸板中，钢液在凝固时被急剧冷却，因此凝固组织具有从两面的表层朝向1/2厚度部分的柱状晶。根据钢种、铸造条件的不同，有时在1/2厚度部分会形成等轴晶。

以往，在一般情况下，例如专利文献1所示，为了使金属组织均匀化，而希望积极地生成等轴晶。

此外，在专利文献2中提出了如下的制造方法：在通过铸模壁与铸板同步地移动的连续铸造装置来铸造奥氏体系不锈钢薄带状铸板的方法中，通过对铸模壁面的按压力进行控制来抑制ni负偏析的产生，防止在冷轧以及冷加工后的钢板上出现的斑点状、交错配置的大理石花纹状光泽不均。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平02-092438号公报

专利文献2：日本特开2003-285141号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，当夹着等轴晶使凝固壳彼此压接时，有时被封入在晶粒之间的液相凝固收缩而产生微孔。微孔是直径为300μm～100μm左右的空孔，由于会成为加工时的破坏起点，因此对强度、韧性等机械特性等产生不良影响。

另一方面，当使由柱状晶形成的凝固壳彼此压接时，液相被排出而柱状晶彼此紧密接触，因此不产生微孔。因而，从防止因微孔而引起的机械特性降低的观点出发，优选等轴晶率较低、柱状晶率较高的薄壁铸板。

在使用双滚筒式连续铸造装置来制造的薄壁铸板中，即使想要整体地提高柱状晶率，等轴晶的生成状况也不稳定，有时会局部地产生等轴晶率为5％以上、柱状晶率小于95％这样的部位。

在连续铸造的薄壁铸板中，当产生因微孔而引起的缺陷部位时，作为其对策，需要对薄壁铸板施加进一步的热轧等而将微孔压接。由于该工序增加，会使生产效率显著降低。因此，期望遍及整个区域而柱状晶率较高、且稳定的薄壁铸板。

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种薄壁铸板的制造方法，能够稳定地制造遍及铸板的整个区域而柱状晶率较高的薄壁铸板。

用于解决课题的手段

本发明的一个方案为一种薄壁铸板的制造方法，向由旋转的一对冷却滚筒以及一对侧堰形成的钢液积存部供给钢液，在上述冷却滚筒的周面上形成凝固壳并使其成长而制造薄壁铸板，在该制造方法中，设定上述一对上述冷却滚筒的按压力p(kgf/mm)，以使一对上述冷却滚筒的按压力p、铸造厚度d(mm)、上述冷却滚筒的半径r(m)满足0.90≤p×(d×r)^0.5≤1.30。

在该构成的薄壁铸板的制造方法中，由冷却滚筒的按压力p、铸造厚度d(mm)、上述冷却滚筒的半径r(m)定义的p×(d×r)^0.5为1.30以下，因此能够抑制滚筒的按压力p过度变高，能够抑制等轴晶的产生以及成长。因此，能够制造出遍及整个区域稳定且等轴晶较少的薄壁铸板。

另一方面，p×(d×r)^0.5为0.90以上，因此能够将凝固壳彼此可靠地压接，能够稳定地制造薄壁铸板。

此外，对铸造厚度d(mm)、冷却滚筒的半径r(m)进行考虑而设定一对冷却滚筒的按压力p，因此能够使实际的按压状况稳定。

发明的效果

如上所述，根据本发明，能够提供一种薄壁铸板的制造方法，能够稳定地制造遍及铸板的整个区域而柱状晶率较高的薄壁铸板。

附图说明

图1是在实施本发明的实施方式的薄壁铸板的制造方法时使用的双滚筒式连续铸造装置的概要说明图。

图2是图1所示的双滚筒式连续铸造装置的放大说明图。

图3是说明在基于轧辊的轧制中，轧辊与被轧制材之间的接触长度、轧辊半径、以及由于轧制而产生的被轧制材的板厚减少量之间的关系的图。

图4是表示在实施例中评价铸造状况的结果的图表。

图5是表示在实施例中评价柱状晶率的结果的图表。

具体实施方式

为了解决上述课题，本发明人进行了锐意研究，结果确认到如下情况：在双滚筒式连续铸造装置中，作为等轴晶的产生机理，存在以下这两个。

(1)在钢液与滚筒表面的接触部(弯液面)生成的凝固核由于钢液流动而从滚筒表面剥离并成为结晶核，随着滚筒旋转而向钢液积存部的下方移动。此处，当一对冷却滚筒的按压力超过一定值时，由于因冷却滚筒的按压而产生的凝固壳的压接、挤压，结晶核滞留，结晶核彼此结合而成长，其被卷入凝固壳之间而成为等轴晶。

(2)在通过冷却滚筒的按压来压接凝固壳时，在按压力过度的情况下，凝固壳的前端由于压下而折损，产生结晶核。然后，由于因冷却滚筒的按压而产生的凝固壳的压接、挤压，结晶核滞留，结晶核彼此结合而成长，其被卷入凝固壳之间而成为等轴晶。

如上所述，得到如下见解：在等轴晶的产生机理中，促进等轴晶的生成以及成长的主要原因均在于因冷却滚筒的按压而产生的凝固壳的过度压接，通过使冷却滚筒的按压状况适当化，能够抑制等轴晶的产生以及成长。

此处，当冷却滚筒的外径(滚筒直径)较大时，凝固壳的压接更接近于平板压缩，因压接而产生的挤压、折损变得更过度。因此，在滚筒直径较大的情况下，需要将滚筒的按压力抑制得较低。

此外，当与铸造厚度对应的凝固壳厚度较厚时，冷却滚筒的圆周速度变得更慢，生产大量游离结晶核。进而，凝固壳与钢液的界面的温度梯度变得更小，凝固壳前端的脆弱部分变得更厚，因此由于按压而产生的折损变得过度。因此，在凝固壳厚度(即铸造厚度)较厚的情况下，需要将滚筒的按压力抑制得较低。

参照附图对基于上述见解而完成的本发明的实施方式的薄壁铸板的制造方法进行说明。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。

在本实施方式中制造的薄壁铸板1可以用于汽车用钢板、耐腐蚀耐气候性钢板、焊接管、方向性电磁钢板、无方向性电磁钢板等。

此外，在本实施方式中，所制造的薄壁铸板1的宽度为300mm以上2000mm以下的范围内，厚度为1mm以上5mm以下的范围内。

如图1所示，本实施方式的双滚筒式连续铸造装置10具备：一对冷却滚筒11、11；使薄壁铸板1弯曲的弯曲辊12、12；支承薄壁铸板1的夹送辊13、13；侧堰15，配设在一对冷却滚筒11、11的宽度方向端部；中间包17，保持向由这一对冷却滚筒11、11以及侧堰15划分而成的钢液积存部16供给的钢液3；以及浸渍喷嘴18，从该中间包17向钢液积存部16供给钢液3。

图2表示图1中的钢液积存部16周边的放大说明图。如图2所示，在本实施方式的双滚筒式连续铸造装置10中，在钢液积存部16以及冷却滚筒11、11的上方配设有腔室20。

接着，对使用了上述双滚筒式连续铸造装置10的本实施方式的薄壁铸板的制造方法进行说明。

从中间包17经由浸渍喷嘴18向由一对冷却滚筒11、11以及侧堰15形成的钢液积存部16供给钢液3，并且使一对冷却滚筒11、11朝向旋转方向f旋转，即，使各个冷却滚筒11、11以一对冷却滚筒11、11彼此接近的区域朝向薄壁铸板1的拉拔方向(在图1中为下方)的方式旋转。

于是，在冷却滚筒11的周面上形成凝固壳5。然后，凝固壳5在冷却滚筒11的周面上成长，在一对冷却滚筒11、11上分别形成的凝固壳5、5彼此在滚筒吻合点kp处被压接，由此铸造出规定厚度的薄壁铸板1。

然后，在本实施方式中，使用铸造厚度d(mm)、冷却滚筒11的半径r(m)，如以下所示那样规定一对冷却滚筒11、11彼此的滚筒吻合点kp处的按压力p(kgf/mm)。

0.90≤p×(d×r)^0.5≤1.30

此处，对如上述那样规定了一对冷却滚筒11、11彼此的按压力p的理由进行说明。

一般来说，在轧制理论中，在基于轧辊的轧制的情况下，如图3所示，辊与轧制材的接触长度l、轧辊半径r以及由于轧制而产生的板厚的减少量δh之间的关系，如下表示。

l＝(δh×r)^0.5

此处，(δh×r)^0.5越大，则即便以相同压下力进行按压，接触长度l也变得越大，轧制效率越提高，因此，为了使压下状态恒定，需要与(δh×r)^0.5的增加相应地降低按压力。

在本实施方式的双滚筒式连续铸造装置10中，由于轧制而产生的板厚的减少量δh与铸造厚度d大致成比例。此外，轧辊的半径r相当于冷却滚筒11的半径r。因此，在本实施方式的双滚筒式连续铸造装置10中，表示凝固壳5的压接程度、与等轴晶的生成相关的凝固壳5的折损程度的指标，通过按压力p与(d×r)^0.5之积p×(d×r)^0.5表示。而且，为了遍及整个区域稳定地抑制等轴晶的产生以及成长，并且将凝固壳5、5彼此可靠地压接，而规定了上述p×(d×r)^0.5的适当范围。

此处，当p×(d×r)^0.5超过1.30时，冷却滚筒11、11彼此的按压变得过度，凝固壳5的前端折损。此外，在钢液积存部16内浮游的结晶核由于因冷却滚筒11的按压而产生的凝固壳5的压接、挤压而滞留，结晶核彼此结合而成长，其有可能被卷入凝固壳5、5之间而使等轴晶产生以及成长。

即，通过将滚筒半径r(mm)与铸造厚度d(mm)之积的根即(d×r)^0.5作为指标来控制按压力p，由此能够使滚筒吻合点kp处的力向凝固壳5、5的传递方式适当，能够抑制等轴晶的产生以及成长。

另一方面，当p×(d×r)^0.5低于0.90时，有可能无法将凝固壳5、5彼此充分压接。

根据以上所述，在本实施方式中，将p×(d×r)^0.5设定为0.90以上1.30以下的范围内。

另外，为了进一步抑制等轴晶的产生以及成长，优选将p×(d×r)^0.5的上限设为1.1以下。

在通过这种构成的本实施方式的薄壁铸板的制造方法制造的薄壁铸板1中，遍及薄壁铸板1的整个区域，在冷却滚筒11每旋转10圈(例如，在冷却滚筒11的半径r为0.3m的情况下，以18.8m间距)时，对薄壁铸板1的整个宽度进行取样，在对除了成为修整量的两端各20mm以外的宽度方向的整个截面的金属组织进行观察的情况下，柱状晶厚度在薄壁铸板1的厚度中所占的比例的最小值超过95％。

在成为以上那样的构成的本实施方式的薄壁铸板的制造方法中，通过冷却滚筒11的按压力p、铸造厚度d(mm)、冷却滚筒11的半径r(m)定义的p×(d×r)^0.5为1.30以下，因此能够抑制冷却滚筒11的按压力p过度变高，能够抑制等轴晶的产生以及成长。另一方面，p×(d×r)^0.5为0.90以上，因此能够将凝固壳5、5彼此可靠地压接。

此外，对铸造厚度d(mm)、冷却滚筒11的半径r(m)进行考虑而设定一对冷却滚筒11、11的按压力p，因此能够使实际的按压状况稳定。

因此，能够稳定地制造遍及薄壁铸板1的整个区域而等轴晶较少的薄壁铸板1。

此外，如上所述，在通过本实施方式的薄壁铸板的制造方法制造的薄壁铸板1中，柱状晶厚度在薄壁铸板1的厚度中所占的比例的最小值超过95％，因此能够防止因微孔而产生的机械特性降低。

以上，对本发明的实施方式的薄壁铸板1的制造方法进行了具体说明，但本发明并不限定于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内能够适当变更。

例如，在本实施方式中，如图1所示，以配置有弯曲辊以及夹送辊的双滚筒式连续铸造装置为例进行了说明，但这些辊等的配置不受限定，可以适当设计变更。

(实施例)

以下，为了确认本发明的效果，对所实施的实验的结果进行说明。

<实施例1>

使用在实施方式中说明了的双滚筒式连续铸造装置，按照表1所示的条件，铸造了由含有c：0.02mass％、si：3.5mass％、al：0.6mass％、mn：0.2mass％的钢材形成的薄壁铸板。另外，滚筒宽度为400mm。

首先，通过目视评价了铸造状况。在表1以及图4中示出评价结果。

然后，对所得到的薄壁铸板的柱状晶率进行了测定。遍及薄壁铸板的整个区域，在冷却滚筒每旋转10圈(例如在冷却滚筒的半径r为0.3m的情况下，以18.8m间距)时，对薄壁铸板的整个宽度进行取样，对除了成为修整量的两端各20mm以外的宽度方向的整个截面的金属组织进行观察，将柱状晶厚度在板厚中所占的比例的最小值设为该铸造中的柱状晶率。在表1以及图5中示出评价结果。

进而，在表1中示出微孔的平均尺寸以及个数密度。从薄壁铸板中以冷却滚筒旋转1圈的长度来采集整个宽度的样品，并从薄壁铸板的板面方向拍摄x射线透射照片。然后，对于被观察为空白的微孔进行二维图像处理，测定微孔的平均尺寸(μm)以及个数密度(个/m²)。

[表1]

在比较例1～4中，p×(d×r)^0.5的值小于0.90，铸板的端部欠缺、或者产生凸起断裂，无法得到薄壁铸板。推测其原因在于无法将凝固壳充分进行压接。

在比较例5～9中，p×(d×r)^0.5的值大于1.30，无法充分抑制等轴晶的产生以及成长，柱状晶率变低。此外，产生大量微孔。

与此相对，在p×(d×r)^0.5成为适当范围的本发明例1～8中确认到如下情况：能够稳定地铸造，并且遍及铸板的整个区域柱状晶率变高，其结果能够防止微孔。

根据以上所述，根据本发明例，确认到能够稳定地制造遍及铸板的整个区域柱状晶率较高的薄壁铸板。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种薄壁铸板的制造方法，能够稳定地制造遍及铸板的整个区域柱状晶率较高的薄壁铸板。

符号的说明

1薄壁铸板

3钢液

5凝固壳

11冷却滚筒

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