(57)【要約】【課題】厚物の厚板製品であってもセンターポロシティの発生を効果的に低減すると共に、鋳片製造時のバルジング現象が発生することなく良好なスラブ鋳片を製造することのできる鋼の連続鋳造設備を提供する。【解決手段】炭素量が０．０３〜０．２質量％未満のスラブ鋳片を圧下ロールによって圧下しつつ連続鋳造し、その後熱間圧延されることによって、所定の関係を満足する鋼材を得るスラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備であって、連続鋳造時におけるスラブ鋳片の圧下に際して、スラブ鋳片の中心固相率が０．７となる位置から下流側８ｍまでの範囲を圧下有効領域とすると共に、この圧下有効領域にはロール径が４１７ｍｍ以上で一体的に形成された圧下ロールを１対以上配置し、鋳片への総圧下量が１０ｍｍ以上となるように構成したものである。【選択図】図３
2010227941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素量が０．０３〜０．２質量％未満であるスラブ鋳片を圧下ロールによって圧下しつつ連続鋳造し、その後熱間圧延することによって下記（１）式の関係を満足する鋼材を得るスラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備であって、連続鋳造時におけるスラブ鋳片の圧下に際して、スラブ鋳片の中心固相率が０．７となる位置から下流側８ｍまでの範囲を圧下有効領域とすると共に、この圧下有効領域にはロール径が４１７ｍｍ以上で軸方向に一体的に形成された圧下ロールを１対以上配置し、鋳片への総圧下量が１０ｍｍ以上となるように構成したものであることを特徴とする鋼の連続鋳造設備。
（Ｗ／Ｗ0）＞０．５          …（１）
但し、Ｗ0（ｍｍ）：圧下開始前のスラブ鋳片厚さ
Ｗ（ｍｍ）：鋼材製品厚さ
【請求項２】
圧下ロールのロール径が６２０ｍｍ以下であり、この圧下ロールはロール径に応じて３〜１９対配置したものである請求項１に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項３】
前記圧下有効領域の上流側および／または下流側に、２ｍ以下の範囲で圧下予備領域を設けたものである請求項１または２に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項４】
前記圧下予備領域には、ロール径が４１７〜６２０ｍｍで一体的に形成された圧下ロールを、ロールピッチが６２０ｍｍ以下となるように１対以上配置したものである請求項３に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項５】
炭素量が０．０３〜０．２質量％未満であるスラブ鋳片を圧下ロールによって圧下しつつ連続鋳造し、その後熱間圧延することによって下記（１）式の関係を満足する鋼材を得るスラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備であって、連続鋳造時におけるスラブ鋳片の圧下に際して、スラブ鋳片の中心固相率が０．７となる位置から下流側８ｍまでの範囲を圧下有効領域とすると共に、この圧下有効領域にはロール径が３８０ｍｍ以上で軸方向に２分割された圧下ロールを１対以上配置し、鋳片への総圧下量が１０ｍｍ以上となるように構成したものであることを特徴とする鋼の連続鋳造設備。
（Ｗ／Ｗ0）＞０．５          …（１）
但し、Ｗ0（ｍｍ）：圧下開始前のスラブ鋳片厚さ
Ｗ（ｍｍ）：鋼材製品厚さ
【請求項６】
圧下ロールのロール径が６２０ｍｍ以下であり、この圧下ロールはロール径に応じて３〜２０対配置したものである請求項５に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項７】
前記圧下有効領域の上流側および／または下流側に、２ｍ以下の範囲で圧下予備領域を設けたものである請求項５または６に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項８】
前記圧下予備領域には、ロール径が３８０〜６２０ｍｍで軸方向に２分割された圧下ロールを、ロールピッチが６２０ｍｍ以下となるように１対以上配置したものである請求項７に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項９】
炭素量が０．０３〜０．２質量％未満であるスラブ鋳片を圧下ロールによって圧下しつつ連続鋳造し、その後熱間圧延することによって下記（１）式の関係を満足する鋼材を得るスラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備であって、連続鋳造時におけるスラブ鋳片の圧下に際して、スラブ鋳片の中心固相率が０．７となる位置から下流側８ｍまでの範囲を圧下有効領域とすると共に、この圧下有効領域にはロール径が２８０ｍｍ以上で軸方向に３分割された圧下ロールを１対以上配置し、鋳片への総圧下量が１０ｍｍ以上となるように構成したものであることを特徴とする鋼の連続鋳造設備。
（Ｗ／Ｗ0）＞０．５          …（１）
但し、Ｗ0（ｍｍ）：圧下開始前のスラブ鋳片厚さ
Ｗ（ｍｍ）：鋼材製品厚さ
【請求項１０】
圧下ロールのロール径が６２０ｍｍ以下であり、この圧下ロールはロール径に応じて３〜２０対配置したものである請求項９に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項１１】
前記圧下有効領域の上流側および／または下流側に、２ｍ以下の範囲で圧下予備領域を設けたものである請求項１０に記載の鋼の連続鋳造設備。
【請求項１２】
前記圧下予備領域には、ロール径が２８０〜６２０ｍｍで軸方向に３分割された圧下ロールを、ロールピッチが６２０ｍｍ以下となるように１対以上配置したものである請求項１１に記載の鋼の連続鋳造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造によって鋼スラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備に関し、特に中心偏析や微少空洞の形成を極力低減した最終製品鋼材を得るための鋼スラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、連続鋳造設備を示す概略説明図であり、図中１は鋳型、２はスラブ鋳片、３は鋳片２に沿って複数対設けられたガイドロール、４は圧下ロールを夫々示している。こうした連続鋳造設備において、溶鋼は鋳型１によって冷却（一次冷却）されて凝固殻を形成されつつスラブ鋳片２とされ、更に冷却されて(二次冷却)、ガイドロール３および圧下ロール４に沿って引き抜かれていくことになる。このようにして得られたスラブ鋳片２は、引き続き熱間圧延されて所定厚さの製品鋼材とされる。
【０００３】
鋼を連続鋳造した場合に、炭素、硫黄、燐、マンガンなどの成分が鋳片中心部に偏析して濃化し易いという問題がある。こうした偏析は、スラブ鋳片の凝固末期に凝固収縮による溶鋼流動に伴って引き起こされることが知られている。またスラブ鋳片中心部において、閉鎖された未凝固領域が遅れて凝固する際に、中心空洞欠陥（以下、これを「センターポロシティ」と呼ぶことがある）が発生することも知られている。
【０００４】
こうした問題を解決する技術として、凝固末期のスラブ鋳片を、前記図１に示したような圧下ロール４によって圧下しつつ連続鋳造する方法が各種提案されている（例えば、特許文献１、２）。このうち特許文献１の技術では、小径ロールを用いて凝固末期に軽圧下し、更に凝固直後に大径ロールを用いて強圧下することで、良好な品質の鋳片が製造できることが示されている。
【０００５】
しかしながら、鋳造速度の変動等の要因によって、スラブ鋳片が未凝固の段階で、直径：１０００ｍｍもの大径ロールの設置位置をスラブ鋳片が通過することになると、溶鋼静圧によるバルジング現象が生じ、凝固界面に割れが発生して、内部品質が悪化することになる。
【０００６】
一方、特許文献２の技術では、スラブ鋳片の厚さの２〜５倍の直径を有するロール（大型圧下ロール）によりスラブ鋳片の凝固末期部を圧下することが提案されている。しかしながら、例えばスラブ鋳片の厚さが２８０ｍｍ程度になれば、圧下ロールの大きさは最低でも５６０ｍｍ程度とすることが必要となる。従って、こうした技術においても上記の技術と同様のことが言え、鋳造速度の変動等の要因により未凝固の鋳片が圧下領域を通過する場合に生じるバルジング現象による内部品質の悪化については十分に考慮しているとは言えないものである。
【０００７】
ところで、スラブ鋳片を圧下するに際しては、中心偏析の発生を防止するという観点からすれば、スラブ鋳片の中心固相率が低い段階（例えば、中心固相率で０．１〜０．３程度の段階）から圧下することが好ましいとされているのであるが、センターポロシティの低減効果を達成するという観点からすれば鋳片の中心固相率が０．７の位置（流動限界固相率）から圧下することが好ましいとされている。
【０００８】
またセンターポロシティは、その後の熱間圧延工程での圧下によってある程度は低減できるとされている。しかしながら、特に最終鋼板製品の厚みが厚い場合には（例えば、鋼材厚さが６０〜１４０ｍｍ程度）、スラブ鋳片からの大きな圧下比が得られないために、圧延工程で強圧下を適用しても、センターポロシティが残存してしまうことになる。こうしたことから、圧下開始前のスラブ鋳片厚さをＷ0（ｍｍ）、熱間圧延後の鋼材製品厚さをＷ（ｍｍ）としたときに、これらが（Ｗ／Ｗ0）＞０．５の関係を満足するような厚物鋼材を製造する場合に内部欠陥のない製品を得るためには、連続鋳造の段階（鋳片圧下の段階）で欠陥を極力低減することが必要となる。
【０００９】
更に、圧下ロールの構成に関しては、ロール径が大きくなればなるほど、圧下ロールからの反力（後記図６参照）を支えるためのフレーム構造が大型化することになる。こうしたことから、圧下ロール径は極力小さい方が好ましいという設備面上での要求があり、できるだけこうした要求に即した設備構成とすることも重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１６４４６０号公報
【特許文献２】特開平３−１２４３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこうした従来技術における課題を解決する為になされたものであって、その目的は、厚物の厚板製品であってもセンターポロシティの発生を効果的に低減すると共に、鋳片製造時のバルジング現象が発生することなく良好なスラブ鋳片を製造することのできる鋼の連続鋳造設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決することのできた本発明の連続鋳造設備とは、炭素量が０．０３〜０．２質量％未満であるスラブ鋳片を圧下ロールによって圧下しつつ連続鋳造し、その後熱間圧延することによって下記（１）式の関係を満足する鋼材を得るスラブ鋳片を製造するための連続鋳造設備であって、連続鋳造時におけるスラブ鋳片の圧下に際して、スラブ鋳片の中心固相率が０．７となる位置から下流側８ｍまでの範囲を圧下有効領域とすると共に、この圧下有効領域にはロール径が４１７ｍｍ以上で軸方向に一体的に形成された圧下ロールを１対以上配置し、鋳片への総圧下量が１０ｍｍ以上となるように構成したものである点に要旨を有する。
（Ｗ／Ｗ0）＞０．５          …（１）
但し、Ｗ0（ｍｍ）：圧下開始前のスラブ鋳片厚さ
Ｗ（ｍｍ）：鋼材製品厚さ
【００１３】
本発明の上記課題は、（ａ）上記の様な圧下有効領域にロール径が３８０ｍｍ以上で軸方向に２分割された圧下ロールを１対以上配置した設備構成や、（ｂ）上記の様な圧下有効領域にロール径が２８０ｍｍ以上で軸方向に３分割された圧下ロールを１対以上配置した設備構成によっても解決できる。
【００１４】
上記いずれの構成の連続鋳造設備においても、圧下ロールのロール径を６２０ｍｍ以下とすることが好ましく、夫々のロール径に応じて、ロールの配置個数を適宜調整することになる。例えば、軸方向に一体的に形成された圧下ロール（以下、「一体ロール」と呼ぶことがある）を採用する連続鋳造設備の場合（即ち、ロール径が４１７〜６２０ｍｍ）には、３〜１９対配置した構成とすることが好ましい。また、軸方向に２分割されて形成された圧下ロール（以下、「２分割ロール」と呼ぶことがある）を採用する連続鋳造設備の場合（即ち、ロール径が３８０〜６２０ｍｍ）には、３〜２０対配置した構成とすることが好ましい。更に、軸方向に３分割されて形成された圧下ロール（以下、「３分割ロール」と呼ぶことがある）を採用する連続鋳造設備の場合（即ち、ロール径が２８０〜６２０ｍｍ）には、３〜２０対配置した構成とすることが好ましい。
【００１５】
また前記圧下有効領域の少なくとも下流側に、２ｍ以下の範囲で圧下予備領域を設けた構成とすることも好ましく、こうした構成を採用することによって、鋳造速度等の鋳造条件の変更への対応が可能なものとなる。
【００１６】
また、こうした圧下予備領域を設ける場合には、圧下有効領域で用いた圧下ロールと同様の径および形態を有する圧下ロールを、ロールピッチが６２０ｍｍ以下となるように１対以上配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、連続鋳造時の凝固末期または凝固終了直後に、圧下ロールによってスラブ鋳片を圧下するように構成された連続鋳造設備において、圧下有効領域を規定すると共に、その領域に配置する圧下ロールの径およびその形態を適切に規定することによって、凝固末期に生成される微小空洞欠陥を縮小させたスラブ鋳片を製造できる連続鋳造設備が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】連続鋳造設備を示す概略説明図である。
【図２】圧下領域を示した拡大図である。
【図３】スラブ鋳片の様々な箇所を圧下したときの圧下の影響を示したグラフである。
【図４】比（Ｗ／Ｗ0）と欠陥縮小率の関係を示したグラフである。
【図５】圧下ロールの形態を説明するための概略図である。
【図６】ロール反力ＲＦとロール径Ｒの関係を示したグラフである。
【図７】バルジングが発生しやすいときの鋳片表面温度と、メニスカスからの距離との関係を示したグラフである。
【図８】ロール本数（ロール対の数）がロール径や圧下範囲（圧下有効領域）に与える影響を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者らは、高炭素鋼（炭素含有量が０．２〜０．６質量％の鋼材）を対象とし、且つ鋼材製品厚さＷと圧下開始前のスラブ鋳片厚さＷ0の比（Ｗ／Ｗ0）が、上記（１）式の関係にある厚物鋼材製造用スラブ鋳片を鋳造するに際し、連続鋳造時にバルジング現象が発生することなく、センターポロシティ等の空洞欠陥は勿論のこと、中心偏析等の欠陥も発生しないような連続鋳造設備の構成について様々角度から検討してきた。
【００２０】
その結果、鋼材の種類に応じた圧下有効領域を規定すると共に、その領域に配置する圧下ロール径およびその配置個数を適切にすることによって、凝固末期に生成される空洞欠陥を縮小させたスラブ鋳片を製造できることを見出し、その技術的意義が認められたので先に出願している（特願２００８−０８１６７２号）。
【００２１】
本発明者らは、上記発明が完成された後も、炭素含有量が異なる中炭素鋼（炭素含有量が０．０３〜０．２質量％未満の鋼材）を対象とし、上記と同様の観点から更に検討を重ねた。その結果、中炭素鋼に応じた設備設計にすれば、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明が完成された経緯に沿って本発明の構成および作用効果について説明する。
【００２２】
尚、本発明で対象とする鋼材は、上記（１）式の関係を満足するものであるが、比（Ｗ／Ｗ0）の値が０．５以下となると、熱間圧延段階で空洞欠陥を圧着させることが可能となるので、圧下によって欠陥を低減する必要がなくなる。比（Ｗ／Ｗ0）の値の上限については特に限定するものではないが、この値があまり大きくなるような鋼材であると、圧下による欠陥低減効果が達成されないことがあるので、０．８以下とすることが好ましい。また上記比（Ｗ／Ｗ0）の値は、最終的（熱間圧延後）に上記（１）式の関係を満足すればよく、この比の値は熱間圧延後の圧延率をも考慮に入れたものである。従って、連続鋳造の圧下だけで上記（１）式の関係を満足する必要はないが、圧下の目的を達成するためには、本発明の設備で実施できる条件で圧下する必要がある。
【００２３】
本発明者らは、上記のような前提条件の下で、様々なスラブ鋳片中心部の固相率（中心固相率）、総圧下量（ｍｍ）および圧下開始時のスラブ鋳片中心部の温度（中心温度）（℃）が欠陥サイズに与える影響について、内部欠陥調査や三次元有限要素法（ＦＥＭ法）解析に基づき検討した。このときの圧下領域の拡大図を図２に示す。図２において、５はスラブ鋳片の凝固殻、６は圧下範囲、７は未凝固部分（溶鋼部分）、Ｒは圧下ロールの径、Ｈは総圧下量、Δｈ1,Δｈ2は各ロール対によって圧下される圧下量を夫々示している。また上記「総圧下量Ｈ」とは、図２に示したように、各圧下ロール対による各圧下量Δｈ1,Δｈ2…を合計したものである。即ち、圧下開始時のスラブ鋳片２の厚さをＸ0（ｍｍ）、圧下終了時のスラブ鋳片厚さをＸ１（ｍｍ）としたときに、（Ｘ0−Ｘ１）で示されるものである。
【００２４】
その結果、炭素含有量が０．０３〜０．２質量％未満となるような中炭素鋼の場合には、中心固相率が０．７の段階（スラブ鋳片の中心温度が、Ｃ含有量：０．１５質量％で１４８１℃）から圧下を開始し、スラブ鋳片中心部の温度が１１５０℃までの範囲（以下、この範囲を「圧下有効領域」と呼ぶ）を圧下することが有効であることが判明した。そして、上記の圧下有効領域を、例えば鋳造速度：１．０ｍ／ｍｉｎで通過する時間は約８分であるので、この圧下有効領域は中心固相率が０．７の位置から下流側ほぼ８ｍまでの位置までということになる。尚、上記中心温度は、凝固伝熱計算によって計算したものである。
【００２５】
本発明者らが、上記圧下有効領域を検索するための実験結果を図３に示す。即ち、図３は、スラブ鋳片の様々な箇所を圧下したときの圧下の影響を示したものであり、図中◆印で示したものは、スラブ鋳片中央（幅方向および厚み方向中心部）で欠陥発生状況を評価したものであり、△印で示したものは、スラブ鋳片幅方向端面から厚み長さ分だけ内側に入った部分で且つ厚み方向中心部で欠陥発生状況を評価したものである。このとき用いた鋼種はＣ：０．１５質量％、Ｓｉ：０．２４質量％、Ｍｎ：０．７４質量％の鋼種であり、スラブ鋳片断面が２８０ｍｍ×２１００ｍｍのものである。また、一体ロールを採用したものである。
【００２６】
図３に示した欠陥縮小率（欠陥サイズの縮小率）は、下記の基準に基づいて判断したものであり、この縮小率が大きいほど圧下が有効であることを示すものである。
【００２７】
［欠陥サイズの縮小率の評価方法］
初期欠陥厚みｄ0（圧下開始時の欠陥元厚）を基準とし、圧下終了後の欠陥の大きさｄの縮小量（ｄ0−ｄ）と、欠陥元厚ｄ0との比［（ｄ0−ｄ）／ｄ0］によって評価したものである。尚、製品の厚さが厚いほど、スラブ鋳片内に許容できる欠陥寸法は小さく（即ち、縮小率が大きく）なるが、（Ｗ／Ｗ0）＞０．５となるような関係にある鋼材では、上記縮小率が０．２以上を保証する必要があり、こうした観点から圧下有効範囲を設定したものである。
【００２８】
比（Ｗ／Ｗ0）に応じた（圧延／圧下で無害化できる）スラブの欠陥縮小率［比（Ｗ／Ｗ0）と欠陥縮小率の関係］を図４に示す。即ち、スラブが有する欠陥を２０％すると（欠陥縮小率０．２）、その後の圧延工程で欠陥が無害化できることが確認できた。尚、高炭素鋼（炭素含有量が０．２〜０．６質量％の鋼材）の場合には、欠陥縮小率０．２５が必要であったが、中炭素鋼（炭素含有量が０．０３〜０．２質量％未満の鋼材）の場合には、高炭素鋼に比べて変形抵抗が小さいため、内部が変形し易く、高炭素鋼よりも少ない欠陥縮小率で欠陥を十分に無害化できると考えられる。
【００２９】
上記図３に示したように、本発明における圧下有効領域は、中心固相率（Ｆｓ）で０．７であるような凝固末期から中心固相率で１．０となる完全凝固位置までは勿論のこと、完全凝固した後においても温度が高く内部変形しやすい温度領域であれば圧下が有効に行えることを示している。
【００３０】
尚、鉄鋼材料はＣ含有量が高くなるほど強度が高くなる（即ち、変形しにくくなる）ので、スラブ鋳片圧下時のロール反力は、炭素濃度が高いほど大きくなり、ロール等の設備に求められる強度を高くする必要がある。本発明では、こうした観点から、Ｃ含有量が０．２質量％未満の中炭素鋼を対象としたものである。Ｃ含有量が低下すれば、それだけ強度も低くなるのであるが、Ｃ含有量が０．０３質量％までは上記の基準に従って設計すれば、ほとんど不都合は生じない。鋼材のＣ含有量が減少すればそれだけ固相線温度が高くなるが、上記Ｃ含有量の範囲であれば、スラブ鋳片中心部の温度が上記の範囲を基準にして本発明を実施すれば良い。
【００３１】
鋼種の違いによって基本的な鋳造速度（一定の速度）を変化させても、上記した炭素含有量範囲では鋳片中心部の冷却速度への影響は小さいと仮定すると、上記圧下有効領域はほぼ８ｍとなる。
【００３２】
本発明者らが、総圧下量Ｈと欠陥発生との関係について整理したところ、上記圧下有効領域で総圧下量Ｈが１０ｍｍ以上となるような圧下を行えば、前記図３の圧下有効領域に示した良好な結果（圧下有効領域での欠陥縮小率で０．２以上）が得られることも知見している。そこで、上記の圧下有効領域での総圧下量が１０ｍｍ以上を保証するための設備設計について検討した。
【００３３】
ロール圧下によってロールに作用する反力ＲＦは、ロールの許容たわみ量を０．５ｍｍとしての梁理論から下記（２）式によって求めることができる。またロール１対当りの圧下量Δｈと反力ＲＦの関係は、一般的な圧延理論式である下記（３）式で示すことができる。
【００３４】
Ｒ≧−１．１９×１０-9ＲＦ2＋１．４１×１０-3ＲＦ＋２．７３×１０2  …（２）
ＲＦ＝２Ａσ√（Ｒ×Δｈ）                    …（３）
但し、Ａ：圧延幅（ｍｍ）、σ：変形抵抗（ｋＮ）、Ｒ：ロール径（ｍｍ）
Δｈ：ロール１対当りの絞り込み量（圧下量）（ｍｍ）
【００３５】
更に、圧下ロールの形態に関しては、ロール径が大きくなればなるほど、圧下ロールからの反力（後記図６参照）を支えるためのフレーム構造（圧下ロールを支持する部分の構造）も大型化することになる。こうしたことから、圧下ロールの径は極力小さい方が好ましいという設備上面での要求があり、できるだけこうした要求に即した設備構成とすることも重要である。
【００３６】
こうした状況を、図面を用いて説明する。図５は、各種圧下ロールの形態を説明するための概略図であり、図５（ａ）は、軸方向に一体的に形成された圧下ロール（一体ロール）、図５（ｂ）は軸方向に２分割して形成された圧下ロール（２分割ロール）、図５（ｃ）は軸方向に３分割して形成された圧下ロール（３分割ロール）、を夫々示している。また、図５において、４は圧下ロール、８は圧下ロール４を支持するためのベアリング（図示せず）をカバーするための軸箱、９は圧下ロールの軸を夫々示している。
【００３７】
分割ロール［図５（ｂ）、（ｃ）］の場合には、圧下ロールを分割して異なるベアリングで保持する構造となるので、同じ反力を支えるためには、分割ロールの方がロール径を小さくすることが可能になる。尚、ベアリングをカバーするための軸箱８の位置は、圧下すべき箇所での圧下が不十分とならない様に、欠陥の発生しにくい位置に配置する必要がある。また圧下ロールが４分割以上になると、軸箱８がロール中央部付近（欠陥が発生しやすい位置）に配置することが避け難くなるので、圧下ロールは３分割以下とすることが好ましい。
【００３８】
本発明者らは、こうした状況をも考慮しつつ、上記（２）式および（３）式に基づき、ロール径Ｒとロール反力ＲＦ（1対当り）の関係について検討した。その結果（ロール反力ＲＦとロール径Ｒの関係）を図６に示すが、ロール径Ｒを大きくすればするほどロール反力ＲＦが大きくなることが分かる。即ち、圧下ロールの設計上、ロール径を大きくすれば、少ないロール個数で大きな反力が達成できることが分かる。尚、この場合の「必要反力」は、３，０００ｋＮ程度である。
【００３９】
一方、圧下ロールの形態からすれば、分割型にした方が、必要なロール反力を達成するためのロール径を小さくできることが分かる。このことは、ロールを分割して異なるベアリングで保持することによって、ロール径を小さくても大きなロール反力ＲＦを確保できることを意味する。本発明者らは、こうした観点から、圧下ロールの形態（即ち、圧下ロールが一体式、若しくは分割式）に応じた連続鋳造設備の最適な構成について様々な角度から検討を加えた。
【００４０】
図７は、バルジング現象が発生しやすいときのスラブ鋳片表面温度（鋳片表面温度）と、メニスカスからの距離との関係を示したグラフである。図７に示した「想定圧下開始位置」とは、固相率が０．７となる位置（圧下有効領域の開始点）を示したものである。図７に示すように、バルジング現象が生じやすいときのスラブ鋳片表面温度は、約７００℃程度となる。バルジング現象が発生するときの要因は、上記スラブ鋳片表面温度以外に、溶鋼静圧、ロールピッチ等があり、いずれも大きくなればなるほどバルジング現象が発生しやすくなって、その結果として欠陥が発生しやすくなる。本発明者らが検討したところによれば、ロールピッチＰ（隣接するロールの中心相互間の距離）に対応するロール径（ロールピッチＰ≧ロール径Ｒ）を６２０ｍｍ以下にすれば、バルジング現象が生じないことが判明した。
【００４１】
上記結果は炭素含有量が０．６質量％の高炭素鋼を素材として検討したものであるが、ロールピッチを６２０ｍｍ以下とすれば、他の鋼種（炭素含有量が０．０３質量％以上、０．２％未満の中炭素鋼）で未凝固のままで圧下有効領域を通過するスラブ鋳片についても内部変質の圧下は無視できることを確認している。
【００４２】
前記図６に示した結果からすれば、一体ロールの場合には、必要反力を確保するためにはロール径を６５０ｍｍ程度以上にすればよいことが予測できるが、上記したバルジング現象を生じさせないとの理由から、ロール径（ロールピッチＰ≧ロール径Ｒ）は６２０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００４３】
そこで、上記で得られた知見に基づき、圧下有効領域を８ｍ以内とした上で、この領域内で総圧下量：１０ｍｍ以上を確保するための一体ロールの最小径および数（対数）について検討した。図８は、上記条件を満足させるための条件として、ロール数（ロール対の数）がロール径Ｒや圧下範囲（圧下有効領域）に与える影響を示したグラフであり、図中◆はロール径Ｒ（必要最小ロール径）、▲は圧下範囲を夫々示している。この結果は、ロール径ＲとロールピッチＰを同等として捉え、８ｍ以下の圧下有効領域で総圧下量を１３ｍｍ以上確保するためのロール数（ロール対の数）を検討したものである。図８の根拠となったデータを下記表１に示す。
【００４４】
【表１】
2010227941.tif 000003
【００４５】
これらの結果から明らかなように、一体ロールを使用する場合はロール数を２０対以上にすると、圧下ロールをできるだけ小さく設計する場合であっても、圧下有効領域（８ｍ以内）内で必要な圧下ができないことが分かる。またこの場合には（必要ロール数の最大値が１９本）、ロール径は４１７ｍｍ以上必要であることが分かる。一方、ロール径が６２０ｍｍ程度になれば、ロール数を３対以上とすることによって（但し、ロールピッチは６２０ｍｍ以下を確保）、有効な圧下（総圧下量が１０ｍｍ以上の圧下）が実現できることになる。
【００４６】
これらの検討結果から、内部品質の改善に有効は範囲内（圧下有効領域内）で、総圧下量が１０ｍｍ以上となるように一体ロールで制御するには、ロール径Ｒが４１７ｍｍ以上とし、少なくとも１対以上配置すればよいことが分かる。また好ましくは、ロール径Ｒを４１７〜６２０ｍｍとした圧下ロールを上記領域内（８ｍの範囲内）にロール径に応じて３〜１９対配置した連続鋳造設備とすれば良いことが分かる。
【００４７】
尚、「ロール径に応じて」とは、前記図８から明らかなように、基本的にはロール径が小さくなるほどロール数を増加させることを意味する。但し、図８に示したロール本数は、総圧下量：１０ｍｍ以上を達成するための最低の本数（ロール対の数）を示したものであって、例えば径が６００ｍｍの圧下ロールを圧下有効領域内に６〜７対配置することも本発明の技術的範囲である。但し、いずれのロール配置を採用するにしても、ロールピッチＰは６２０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４８】
上記した設備構成は鋳造速度を定常の状態（例えば鋳造速度が１．０ｍ／ｍｉｎの一定）とした場合のものであるが、連続鋳造の操業においては、鋳造速度のばらつきは±０．１ｍ／ｍｉｎの範囲内で許容する場合がある。本発明者らは、こうした操業条件に対応できるための設備構成についても検討した。
【００４９】
鋳造速度の上記ばらつきの範囲を、圧下距離に換算すると、必要な圧下領域は前記圧下有効領域の上流側および下流側の夫々に２ｍ以内の範囲で変化することになる。即ち、鋳造速度が０．１ｍ／ｍｉｎ減速する場合には、圧下開始位置（中心固相率が０．７の位置）は圧下開始基準位置（前記圧下有効領域の開始点）よりも上流側２ｍまでとなる。また鋳造速度が０．１ｍ／ｍｉｎ増速する場合には、圧下終了位置は基準位置（前記圧下有効領域の終点）よりも下流側２ｍまでとなる。
【００５０】
こうした事態に対応するために、本発明の連続鋳造設備では、前記圧下有効領域の少なくとも下流側に圧下予備領域を設けておき、この領域にも上記基準に即した圧下ロールを配置しておくことが好ましい。こうした圧下予備領域を設ける場合の様々の具体的な形態について説明する。
【００５１】
例えば、ロール径が４１７ｍｍの圧下ロール（但し、一体ロール）だけを配置する場合には、前記圧下有効領域内（８ｍの範囲）に１９対の圧下ロールを配置することになるので、スペース的に余裕がないことになる。このような場合には、圧下予備領域を前記圧下有効領域の上流側２ｍまでおよび下流側２ｍまでとした全圧下領域を１２ｍ（圧下有効領域：８ｍ＋圧下予備圧下領域：４ｍ）までとして、必要な圧下ロールを各圧下予備領域内に配置すればよい。このとき圧下予備領域に配置する圧下ロールの数としては、前記圧下有効領域（８ｍ）に対する圧下予備領域（４ｍ）の比（４／８）として最大９対（１９×４／８）必要となって、全体として（合計で）最大で２８対（圧下有効領域で１０対）の圧下ロールが必要となる。
【００５２】
こうした形態を採用する場合の圧下予備領域については、上流側および下流側の双方の圧下ロールを常時作動させる必要はなく、鋳造速度にばらつきに応じて、圧下有効領域の上流側または下流側のどちらかの圧下予備領域について作動させるようにすればよい。但し、こうした動作に対応させるためには設備的には、上流側および下流側の双方の圧下予備領域に圧下ロールを配置しておくことが好ましい。また、圧下有効領域の上流側または下流側のどちらかの圧下予備領域に配置した圧下ロールを作動させた場合には、それに対応する圧下有効領域の範囲（例えば、上流側の圧下予備領域を作用させた場合の圧下有効領域の上流側２ｍの部分）に配置した圧下ロールを作動しないようにすれば良い。
【００５３】
一方、ロール径が６２０ｍｍの圧下ロールを設置する場合には、前記圧下有効領域内（５ｍの範囲）に少なくとも１対（好ましくは３対以上）の圧下ロールを配置すればよいので、スペース的に余裕があることになる。例えば、鋳造速度が０．１ｍ／ｍｉｎ減速して、圧下開始位置（中心固相率が０．７の位置）が圧下開始基準位置（前記圧下有効領域の開始点）よりも上流側２ｍｍまでとなっても、圧下有効領域の上流側３ｍの範囲内に圧下ロールが１対以上設置されている状態であれば、この範囲で総圧下量１０ｍｍ以上を確保できることになる。また鋳造速度が０．１ｍ／ｍｉｎ増速して、圧下終了位置は基準位置（前記圧下有効領域の終点）よりも下流側２ｍまでとなっても、圧下有効領域の下流側３ｍの範囲内に圧下ロールが１対以上設置されている状態であれば、この範囲で総圧下量１０ｍｍ以上を確保できることになる。
【００５４】
即ち、ロール径が６２０ｍｍの圧下ロールを場合には、前記圧下有効領域内（８ｍの範囲）にロールピッチが６２０ｍｍ以下となるように６〜１２対配置することによって、鋳造速度の変動に対応した操業が可能になる。このような場合には、圧下予備領域を設けなくても、鋳造速度の変動に対応できることになる。
【００５５】
ロール径がそれ以外の場合には、上記基準に即して圧下有効領域の上流側および／または下流側に圧下予備領域を設け、圧下有効領域に配置するロール径、その個数（対の数）、その配置の位置（圧下有効領域内での配置位置）に応じて、圧下予備領域内に圧下ロールを１対以上配置する構成を採用することができる。但し、圧下予備領域に配置するロールは、少なくともロールピッチ：６２０ｍｍ以下を確保する必要がある。尚、圧下予備領域に１対の圧下ロールを配置したときのロールピッチは、圧下有効領域に配置されたロールと、圧下予備領域に配置された圧下ロールの最も近い距離を意味する。
【００５６】
但し、有効圧下領域を圧下予備領域での圧下ロールの互換性や作業性等を考慮すれば、圧下予備領域に配置する圧下ロールの径およびその形態は、有効圧下領域に配置する圧下ロールの径および形態と、できるだけ同一となるように揃える方が好ましい。例えば、有効圧下領域の領域にロール径が４１７ｍｍで一体的に形成された圧下ロールを設置した場合には、同一形態で同一ロール径の圧下ロールを圧下予備領域に設置することが好ましい。
【００５７】
即ち、本発明の連続鋳造設備においては、上記のような圧下予備領域を、ロール径に応じて必要によって配置する構成を採用でき、こうした構成を採用することによって、鋳造速度のばらつきに応じた連続鋳造を、センターポロシティの発生を招くことなく実施できることになる。
【００５８】
上記の結果は、一体ロールを適用する場合の最適な設備形態を規定したものであるが、本発明者らは、２つ若しくは３つに分割した圧下ロールを適用した場合の最適な設備構成についても、上記と同様にして検討した。即ち、連続鋳造設備には、圧下ロール径は極力小さい方が好ましいという設備面上での要求があり、こうした要求に対応するためには、適用する圧下ロールを２分割若しくは３分割したものが有利であることが予想される（前記図６）。そこで、こうした圧下ロールを適用したときの最適な設備構成についても検討した。
【００５９】
２分割若しくは３分割した圧下ロールを適用したときのロール反力ＲＦとロール径Ｒの関係については、前記図６に示した通りであるが、この結果からして、圧下ロールを分割型にした場合にはロール径を小さくすることが可能となる。
【００６０】
上記のような一体ロールでは、ロール反力ＲＦだけを考慮してロール径を設定することには、無理があり、圧下有効領域の大きさや許容できるロールピッチの観点から圧下ロールの最小径や個数（対数）を考慮したのであるが、圧下ロールを分割型にした場合には、より小さいロール径によってロール反力ＲＦを確保できるものとなる（前記図６）。従って、ロール反力ＲＦを確保するだけの圧下ロールの最小径だけを考慮して、最小限必要とされるロール径を設定すれば良い。即ち、前記図６に示した結果から明らかなように、（ａ）軸方向に２分割された圧下ロールを用いる場合には、そのロール径を３８０ｍｍ以上として、１対以上配置し、或は（ｂ）軸方向に３分割された圧下ローを用いる場合には、そのロール径を２８０ｍｍ以上として（必要反力：３，０００ｋＮ以上）、１対以上配置し、他の条件は同様となるような設備構成とすれば、上記した設備構成のときと同様の効果が得られることが判明したのである。
【００６１】
こうした設備構成を採用する場合においても、圧下ロールのロール径を６２０ｍｍ以下とすることが好ましい。またこの場合には、上記と同様にして最適なロール個数について検討したところ、圧下有効領域での圧下ロールはロール径に応じて２０対よりも多く配置できるのであるが、設備的に複雑になることを考慮すれば、ロール径が３８０ｍｍ以上の場合およびロール径が２８０ｍｍ以上の場合のいずれも３〜２０対配置することが好ましい。
【００６２】
また上記のような分割型の圧下ロールを採用する連続鋳造設備においても、前記圧下有効領域の上流側および／または下流側に、２ｍ以下の範囲で圧下予備領域を設けることができ、こうした場合においても圧下予備領域には圧下有効領域に配置した圧下ロールのロール径および形態に応じた圧下ロールを、ロールピッチが６２０ｍｍ以下となるように１対以上配置するようにすれば良い。
【符号の説明】
【００６３】
１  鋳型
２  スラブ鋳片
３  ガイドロール
４  圧下ロール
８  軸箱
９  軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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