高速連鋳−直送圧延時の鋳片表面割れ発生臨界条件の定量化と防止法の開発

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鉄鋼製造プロセスにおける省エネルギー、資源リサイクル技術の一つが鋳造-圧延直結化プロセスである。この技術の安定化のためには連続鋳造鋳片の表面割れの防止が不可欠である。本研究の目的は、表面割れ発生時の限界歪みの測定方法の開発である。温度傾斜場引張試験機を用いて、角棒状試験片(10mm幅×20mm厚×140mm長さ)の厚さ方向に温度勾配を付け[加熱面を延性温度(1100℃)、冷却面を脆性温度(700-950℃)]、10^<-4>/sの歪み速度で引張り加工を行った。冷却面に8mm間隔(標点間距離)で2本の線を刻印し、5秒毎にデジタルカメラで撮影し、画像上で標点間距離を測定して、引張り試験中の変位と歪みを求めた。また、割れ発生時の歪みの決定のため、5秒毎の歪み増分を引張り時間でプロットすると、ある時間tcを境にして歪み増分が急増することが分かった。tcの前後で試験を停止し、試験片の冷却面側に割れが有るかどうかを調べた。tcより前では割れは無く、後では割れが認められた。従って、tcを求めることにより割れ発生時の歪みを求めることができる。この方法を用いて、中炭素包晶鋼(炭素濃度0.1-0.16mass%)の連鋳スラブの表層部から切り出した試験片を使って横割れ発生時の限界歪みを測定した。試験片にはオッシレーションマークを模してV状のノッチを付けた。得られた結果を次に示す。(1)実験に用いた3種類の中炭素包晶鋼の熱間延性は800℃で最小を示し、Nbを含有すると脆化温度が高温側に拡大する。脆化温度は700〜950℃の範囲である。(2)ノッチの無い場合の限界歪みは35%であるが、0.3mm深さのノッチの場合の限界歪みは15%まで急激に低下する。ノッチ深さが増して1.5mm深さになると約10%まで低下する。V字状と半円状ノッチを付けて限界歪みに及ぼす形状の影響を調べたが、形状の影響は認められなかった。