(57)【要約】【課題】鋳片幅が大きな鋳片でも、鋳片の偏析発生を効果的に防止する。【解決手段】矩形状の横断面を有する鋳片１を連続鋳造する際に、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆSが少なくとも０．１〜０．９の範囲を、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片１の厚み方向の圧下率が１％以内となるようにして連続して軽圧下するとともに、該中心固相率ｆsが０．１〜０．９の範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片１の相対する両側の短辺面を、隣り合うピンチロール２ａ，２ｂ対間に配置した金型３を用いて、打撃振動周波数が４〜１２Hz、振動エネルギーが３０〜１５０Jで、鋳片幅方向に連続して打撃する装置である。【効果】鋳片幅が大きな鋳片であっても、中心偏析やＶ偏析などの偏析の発生を効果的に防止し、内部品質の良好な鋳片を得ることができるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の横断面を有する鋳片を連続鋳造する際に、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆsが少なくとも０．１〜０．９の範囲を、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片の厚み方向の圧下率が１％以内となるようにして連続して軽圧下するとともに、該中心固相率ｆSが０．１〜０．９の範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片の相対する両側の短辺面を、打撃振動周波数が４〜１２Hz、振動エネルギーが３０〜１５０Jで、鋳片幅方向に連続して打撃する装置であって、
鋳片の短辺面を打撃する金型と、
周期的な振動を発生させてこの振動を前記金型に伝達する打撃装置と、
前記金型と鋳片の短辺面の間の面間距離を設定する打撃位置決め装置を有し、
前記金型は、複数段のピンチロール対で構成される軽圧下ゾーンの、少なくとも隣り合う２段のピンチロール対間における鋳片短辺面を一体として一括打撃できる構造となされ、
前記打撃位置決め装置は、前記金型の鋳片短辺面への押し付け位置の検出後、この金型の引き戻し位置における金型の先端面と鋳片短辺面との間隔を設定するもの、または、鋳片と金型の先端面との間隔を設定するガイドを押し付けた状態で打撃位置決めを行うものであることを特徴とする連続鋳造時の打撃振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心偏析等を改善するために、連続鋳造時、鋳片の短辺面に打撃による振動を付与する打撃振動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造された鋳片の、厚さ方向の中心部とその近傍には、中心偏析やＶ偏析とよばれるマクロ偏析が発生しやすい。以下、このマクロ偏析を内部欠陥ともいう。
このうち、中心偏析は、鋳片の最終凝固部にＣ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎなどの偏析しやすい溶質成分（以下、偏析成分ともいう。）が濃化して現れる内部欠陥である。また、Ｖ偏析は、鋳片の最終凝固部の近傍に、これらの偏析成分が、鋳片の縦断面においてＶ字状に濃化して現れる内部欠陥である。【０００３】
これらのマクロ偏析が発生した鋳片を熱間加工して製品とした場合は、靱性の低下や水素誘起割れなどが発生しやすくなる。また、これらの製品を冷間で最終製品に加工する際に、割れが発生しやすくなる。【０００４】
ところで、鋳片における偏析の生成機構は、以下のように考えられている。
すなわち、凝固の進行に伴って、凝固組織である柱状晶の樹間に偏析成分が濃化する。この偏析成分が濃化した溶鋼が、凝固時の鋳片の収縮、またはバルジングと呼ばれる鋳片のふくれなどにより、柱状晶の樹間から流出する。流出した濃化溶鋼は、最終凝固部の凝固完了点に向かって流動し、そのまま凝固して偏析成分の濃化帯となる。このようにして形成された偏析成分の濃化帯が偏析である。【０００５】
このような鋳片の偏析を防止するには、柱状晶の樹間に残った偏析成分の濃化した溶鋼の移動を防止すること、およびこれらの濃化溶鋼が局所的に集積することを防止することなどが効果的である。【０００６】
そこで、連続鋳造に際し、鋳片の長辺側に配置したロール間にエアーハンマーを設置し、ロール間を移動する鋳片に対して、約２．０mm以下の振幅の打撃振動を、１分当たり１０〜１００回与える方法が、特許文献１で提案されている。
【特許文献１】日本特開昭５１−１２８６３１号公報
【０００７】
また、出願人は、矩形状の横断面を有する鋳片の未凝固部を含む位置を、複数の圧下用ガイドロール対で圧下する際に、鋳片に振動を付与しつつ鋳造する方法を、特許文献２で提案している。この方法は、圧下領域の範囲内において、鋳片表面の少なくとも１カ所を連続して打撃するものである。
【特許文献２】日本特開２００３−３３４６４１号公報
【０００８】
この特許文献２に記載された方法は、未凝固部を含む位置の鋳片をバルジングさせ、このバルジングさせた鋳片を厚さ方向中心部の凝固が完了するまでの間に、少なくとも１対の圧下ロール対で圧下する方法である。その際、さらに、鋳片に振動を付与しつつ鋳造する方法を提案している。すなわち、バルジング開始後圧下開始までの鋳造方向領域の範囲内、または鋳造方向における圧下領域の範囲内において、鋳片表面の少なくとも１カ所を連続して打撃する方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１で提案された方法では、中心偏析の低減効果を十分発揮させるためには、以下の大きな問題がある。
鋳片の長辺側に配置されたロール間では、鋳片はバルジングしやすい。バルジングした鋳片の長辺側に打撃振動が付与される場合は、鋳片の厚み方向の中心部に大きな振幅は付与できない。また、エアーハンマーをロール間に設置する必要があるので、ロール間で鋳片を二次冷却するためのスプレー配置が阻害される虞がある。従って、適正に二次冷却を施そうとした場合は、連続した振動が付与できない。さらに、１分当たり１０〜１００回の打撃振動では十分な振動エネルギーを鋳片に伝播することが難しい。【００１０】
一方、特許文献２の方法は、鋳片の偏析防止に有効である。しかしながら、その後、発明者らが研究を続けた結果、鋳片の形状によっては偏析の低減が十分でない場合があることが判明した。【００１１】
その理由は、鋳片の打撃を短辺面側から行う場合、鋳片幅が大きい場合は、打撃振動が幅方向中央部近傍の鋳片内部にまで十分に伝播しないからである。この場合、成長途中の柱状晶が破断されないので、柱状晶が成長し、微細な結晶組織を生成できない。さらに、幅方向中央部の最終凝固部近傍に生成した等軸晶に、振動が十分に伝達されず、等軸晶がブリッジングしやすい。【００１２】
ちなみに、特許文献２の段落００３９〜００４１に記載された試験条件（振動振幅は±３.０mm、振動周波数は１２０回／分（２Hz）、金型寸法は２００mm×１００mm×４００mm（重量計算値は６２.４kg））では、打撃速度を０.５m／秒とすると、振動エネルギーは７.８Jとなる。【００１３】
本発明が解決しようとする問題点は、連続鋳造時に鋳片の短辺面側から行う従来の打撃では、鋳片幅が大きくなると中心偏析やＶ偏析などの偏析の発生を効果的に防止することができない場合があるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の連続鋳造時の打撃振動装置は、
鋳片幅が大きな鋳片でも、未凝固部を含む鋳片に、鋳片の短辺面側から効果的に打撃を付与して鋳片の偏析発生を効果的に防止するために、
矩形状の横断面を有する鋳片を連続鋳造する際に、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆSが少なくとも０．１〜０．９の範囲を、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片の厚み方向の圧下率が１％以内となるようにして連続して軽圧下するとともに、該中心固相率ｆSが０．１〜０．９の範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片の相対する両側の短辺面を、打撃振動周波数が４〜１２Hz、振動エネルギーが３０〜１５０Jで、鋳片幅方向に連続して打撃する装置であって、
鋳片の短辺面を打撃する金型と、
周期的な振動を発生させてこの振動を前記金型に伝達する打撃装置と、
前記金型と鋳片の短辺面の間の面間距離を設定する打撃位置決め装置を有し、
前記金型は、複数段のピンチロール対で構成される軽圧下ゾーンの、少なくとも隣り合う２段のピンチロール対間における鋳片短辺面を一体として一括打撃できる構造となされ、
前記打撃位置決め装置は、前記金型の鋳片短辺面への押し付け位置の検出後、この金型の引き戻し位置における金型の先端面と鋳片短辺面との間隔を設定するもの、または、鋳片と金型の先端面との間隔を設定するガイドを押し付けた状態で打撃位置決めを行うものであることを最も主要な特徴としている。【００１５】
なお、前記の中心固相率ｆSは、溶鋼の液相線温度ＴLと固相線温度ＴSと厚さ中心の温度Ｔから、ｆS＝（ＴL−Ｔ）／（ＴL−ＴS）で求めることができる。鋳片の厚さ中心の温度Ｔが溶鋼の液相線温度ＴL以上の場合はｆS＝０であり、前記厚さ中心の温度Ｔが溶鋼の固相線温度ＴSより小さい場合はｆS＝１．０である。また、鋳片の厚さ中心の温度Ｔは、鋳造速度、鋳片の表面冷却、鋳造鋼種の物性等を考慮した鋳片厚さ方向一次元の非定常伝熱解析計算によって求めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鋳片幅が大きな鋳片の場合でも、中心偏析やＶ偏析などの偏析の発生が効果的に防止され、内部品質の良好な鋳片が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】打撃装置を取り付けたピンチロール対の例を、鋳片の短辺面方向から示す模式図である。
【図２】打撃装置の金型と鋳片との位置関係を説明した図で、（ａ）は打撃装置の待機位置を示す図、（ｂ）は金型を鋳片の短辺面に押し付けた状態を示した図、（ｃ）は（ｂ）の位置を起点として金型を所定量戻した状態を示した図である。
【図３】他の打撃装置の金型と鋳片との位置関係を説明した図で、（ａ）は打撃装置の待機位置を示す図、（ｂ）は押し付けガイドを鋳片の短辺面に当接させた状態を示した図、（ｃ）は打撃中の状態を示した図である。
【図４】高炭素鋼の場合の中心固相率が０．１〜０．９の領域の鋳造方向長さと未凝固厚みを示した図である。
【図５】中炭素鋼の場合の中心固相率が０．１〜０．９の領域の鋳造方向長さと未凝固厚みを示した図である。
【図６】実験結果を示した図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    鋳片
２ａ，２ｂ    ピンチロール
３    金型
３ａ    打撃板
６    打撃装置
７    打撃位置決め装置
８    押し付けガイド
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
連続鋳造時に鋳片の短辺面側から打撃を行うときは、鋳片幅が大きい場合、中心偏析やＶ偏析などの偏析の発生を効果的に防止することができない場合があった。本発明は、この課題を、金型の構造を、少なくとも隣り合う２段のピンチロール対間に位置する鋳片の短辺面全体が一体として、連続して一括打撃できるようにすることで実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態が、発明成立に至るまでの過程と共に詳細に説明される。【００２１】
先に述べたように、鋳片を短辺面側から打撃する場合、鋳片幅が大きい場合は、鋳片の幅方向中央部近傍の内部にまで、打撃による振動が十分に伝播しない。この場合には、成長途中の柱状晶を破断できないので、柱状晶が成長して微細な結晶組織とすることができず、十分な偏析低減効果が得られない。さらに、鋳片の幅方向中央部の最終凝固部近傍に生成した等軸晶に振動が十分に伝達されず、等軸晶がブリッジングしやすく、十分な偏析低減効果が得られない。【００２２】
そこで、発明者らは、中心偏析やＶ偏析などの発生を防止するため、未凝固部を含む鋳片の相対する両側の短辺面表面から打撃を付与する実験を重ねた。この実験により、鋳片を短辺面側からどのように打撃すれば、打撃振動が鋳片の幅方向中央部近傍の内部まで十分に伝播するのかについて調査した。【００２３】
その結果、発明者らは、鋳片の中心固相率ｆSが０.１〜０.９の範囲において、打撃振動効果が得られる振動周波数および振動エネルギーが存在することを見出した。さらに、前記範囲のほぼ全域を打撃することが偏析の低減に極めて有効であることも見出した。【００２４】
そして発明者らは、矩形状の横断面を有する鋳片を鋳造する際に、鋳片の厚み方向中心部の中心固相率ｆSが少なくとも０．１〜０．９の範囲を軽圧下する鋼の連続鋳造方法を提案した（日本特願２００６−５３０５７号）。この方法は、前記軽圧下を行う際に、該中心固相率ｆSが前記範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片の幅方向に連続して打撃する方法である。【００２５】
その際に、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片の厚み方向の圧下率が１％以内となるようにして連続して軽圧下する。さらに、鋳片の相対する両側の短辺面を、打撃振動周波数が４〜１２Hz、振動エネルギーが３０〜１５０Jで、鋳片幅方向に連続して打撃する。【００２６】
この日本特願２００６−５３０５７号では、前記連続鋳造方法を実施する装置が提案されている。この装置は、複数のガイドロールで構成されるセグメントの少なくとも１つのセグメントにおける鋳片の、相対する両側の短辺面のそれぞれの短辺面全体を一体として一括打撃できる構造の打撃振動装置である。【００２７】
ところで、鋼の連続鋳造における軽圧下は、連続鋳造機の構造の特徴から、複数のガイドロールで構成されるセグメントで行われず、ピンチロール部で行われる場合がある。
発明者がピンチロール部において、前記日本特願２００６−５３０５７号で提案した鋼の連続鋳造方法における打撃試験を行ったところ、前記セグメントにおいて打撃を行った場合と同様に、十分な効果を得ることが出来た。【００２８】
このようなピンチロール部において打撃を行う場合、下記表１に示すように、セグメントにおいて打撃する場合と比べて、構造が簡単になって、設置スペースの確保が容易で、設備のメンテナンスも容易に行えるという長所がある。【００２９】
【表１】
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【００３０】
本発明の連続鋳造時の打撃振動装置は、以上の知見に基づいてなされたもので、
矩形状の横断面を有する鋳片を連続鋳造する際に、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆSが少なくとも０．１〜０．９の範囲を、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片の厚み方向の圧下率が１％以内となるようにして連続して軽圧下するとともに、該中心固相率ｆSが０．１〜０．９の範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片の相対する両側の短辺面を、打撃振動周波数が４〜１２Hz、振動エネルギーが３０〜１５０Jで、鋳片幅方向に連続して打撃する装置であって、
鋳片の短辺面を打撃する金型と、
周期的な振動を発生させてこの振動を前記金型に伝達する打撃装置と、
前記金型と鋳片の短辺面の間の面間距離を設定する打撃位置決め装置を有し、
前記金型は、複数段のピンチロール対で構成される軽圧下ゾーンの、少なくとも隣り合う２段のピンチロール対間における鋳片短辺面を一体として一括打撃できる構造となされ、
前記打撃位置決め装置は、前記金型の鋳片短辺面への押し付け位置の検出後、この金型の引き戻し位置における金型の先端面と鋳片短辺面との間隔を設定するもの、または、鋳片と金型の先端面との間隔を設定するガイドを押し付けた状態で打撃位置決めを行うものである。【００３１】
本発明の連続鋳造時の打撃振動装置は、鋳型内で凝固鋳造された鋳片１を、鋳造方向の下流側に配置された、複数段のピンチロール２ａ，２ｂ対間に、図１に示したような、金型３等を配置したものである。【００３２】
図１において、３は鋳片１の短辺面を打撃する金型である。この金型３は、複数段のピンチロール２ａ，２ｂ対のうちの、少なくとも隣り合う２段のピンチロール２ａ，２ｂ対間に打撃板３ａを有した構造となされている。この構造とすることにより、少なくとも隣り合う２段のピンチロール２ａ，２ｂ対間に位置する鋳片１の短辺面全体が一体として、連続して一括打撃できる。なお、この金型３は、耐久性、耐熱性などの観点から、鋳物製とすることが望ましい。【００３３】
ところで、等軸晶などのブリッジングは鋳片１の中心固相率が０．１以上の位置で発生する。しかしながら、打撃によるブリッジングの防止が完全でないと再びブリッジングが発生する場合がある。したがって、鋳片１の中心固相率が０.４以上の範囲を十分に連続打撃することが望ましく、複数段のピンチロール２ａ，２ｂ対間の全長を打撃することが望ましい。【００３４】
また、後述するように鋳片の中心固相率０.１〜０.９は比較的広範囲であり、また実操業中、前記位置はたえず変化する。したがって、隣り合う２段のピンチロール２ａ，２ｂ対間の打撃で十分な場合もあり、図１のように隣り合う３段のピンチロール２ａ，２ｂ対間の打撃が必要な場合もある。但し、全ての中心固相率の範囲に適用すべく、長い範囲を打撃することは設備費が過大となるので、振動効果が得られる範囲として、たとえば隣り合う３段のピンチロール２ａ，２ｂ対間での打撃が実施される。【００３５】
つまり、鋳片１の鋳造方向の広範囲にわたって振動することが重要であり、可能であれば金型３の鋳造方向の長さは、複数段のピンチロール２ａ，２ｂ対の全域を打撃できる長さとすることが望ましい。しかしながら、現実はピンチロール２ａ，２ｂ対を連続鋳造機に配置したり、取り出したりする場合があるため、種々の連続鋳造装置が互いに干渉しない範囲で、打撃できる長さを可能な限り長くすることが望ましい。【００３６】
なお、前記ピンチロール２ａ，２ｂ対は、一般的に上部フレーム４に取り付けられた油圧シリンダ５などで圧下量を調節でき、軽圧下をしないようにすることもできる構造となっている。【００３７】
６はその先端部に前記金型３を取り付けた打撃装置で、周期的な振動を発生させてこの振動を金型３に伝達するもので、例えばエアーシリンダが採用される。この打撃装置６は、未凝固部を含む鋳片１の両側の短辺面側のたとえば２カ所に配置される。【００３８】
７は打撃位置決め装置であり、図２（ａ）に示す待機位置から金型３は鋳片１の短辺面に押し付けられる（図２（ｂ）参照）。この打撃位置決め装置は、押し付け位置を検出した後、金型３の引き戻し位置（図２（ｃ）参照）において、金型３の先端面と鋳片１の短辺面との間隔Ｌ（打撃振幅：約８mm）を設定する。【００３９】
打撃位置決め装置７は、図２に示した構成に限らず、図３に示した構成でも良い。この図３の打撃位置決め装置７は、（ａ）図に示す待機位置から押し付けガイド８を鋳片１の短辺面に当接させる（（ｂ）図参照）ことにより、金型３の先端面と鋳片１の短辺面との間隔Ｌ（打撃振幅：約８mm）を設定するものである。この打撃位置決め装置７は、図３（ｃ）に示す打撃中は、押し付けガイド８を鋳片１の短辺面に押し付けた状態とする。なお、金型３と鋳片１の間隔Ｌが所定の間隔になるように、押し付けガイド８の配置条件は、予め設定される。【００４０】
この金型３と鋳片１の短辺面との間隔Ｌは、鋳造する鋳片１の幅によっても異なるため、実際に、鋳造中の鋳片１の短辺面を基準として設定することが必要である。この間隔Ｌは、打撃装置６のストロークに影響する。ストローク不足の場合は、打撃時の打撃速度が確保できず、振動エネルギーを十分得られない。したがって、打撃開始時は、位置決めと称して金型３と鋳片１の短辺面の相対位置調整が実施される。【００４１】
本願発明の装置を用いて、矩形状の横断面を有する鋳片１を連続鋳造する場合は、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆSが少なくとも０．１〜０．９の範囲を、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片１の厚み方向の圧下率が１％以内となるようにして連続して軽圧下する。それと同時に、該中心固相率ｆSが０．１〜０．９の範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片１の相対する両側の短辺面を、打撃振動周波数が４〜１２Hz、振動エネルギーが３０〜１５０Jで鋳片幅方向に連続して打撃する。【００４２】
本発明において、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆSが０．１〜０．９の範囲内の少なくとも１箇所において、鋳片１の相対する両側の短辺面を連続して打撃するのは、以下の理由による。【００４３】
等軸晶などのブリッジングは中心固相率が０．１以上の位置で発生するので、中心固相率が０．１未満の鋳片１の位置では、等軸晶などの生成が十分でなく、鋳片１を打撃する効果が小さいからである。また、中心固相率が０．９を超えると、未凝固溶鋼が振動および流動しにくくなるので、等軸晶などのブリッジングまたはブリッジングにより形成された空間部を、鋳片１の打撃により破壊することが困難となるからである。【００４４】
図４は、厚さが３００mmの高炭素鋼（Ｃ＝０．４０質量％）を、鋳造速度０．７５m／分、二次冷却の比水量０．８リットル／kgの条件で連続鋳造した場合に、鋳片の中心固相率が０．１〜０．９の領域における鋳造方向長さと未凝固厚みを示した図である。【００４５】
本発明で言う中心固相率が０．１〜０．９の範囲は、図４に示すように鋳造方向に長い領域となる。なお、図４における２箇所の両矢印は、鋳片に振動を付与する打撃板を、鋳型出側からのこれら２箇所の距離の位置に配置した例を示す。【００４６】
したがって、図４の打撃板の例は、中心固相率ｆSが０.４〜０.８の範囲において、鋳片の相対する両側の短辺面を鋳片幅方向に連続して打撃している例である。【００４７】
図５は、厚さが２５０mmの中炭素鋼（Ｃ＝０．０６質量％）を、鋳造速度１．０m／分、二次冷却の比水量０．８リットル／kgの条件で連続鋳造した場合に、鋳片の中心固相率ｆSが０．１〜０．９の領域における鋳造方向長さと未凝固厚みを示した図である。【００４８】
また、図５における２箇所の両矢印は、鋳片に振動を付与する打撃板を、鋳型出側からのこれら２箇所の距離の位置に配置した例を示す。
図５の打撃板の例は、中心固相率ｆSが０.２５〜０.９の範囲を含む、０．２５〜１．０において、鋳片１の相対する両側の短辺面を鋳片幅方向に連続して打撃している例である。【００４９】
本発明の場合、鋳片厚み中心部の中心固相率ｆsが少なくとも０．１〜０．９の範囲を、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片１の厚み方向の圧下率が１％以内となるように、鋳片は連続して軽圧下される。その理由は、発明者らが凝固収縮量と熱収縮量を考慮しピンチロール２ａ，２ｂ対のロール間隔（絞込み量）を計算したところ、中心偏析の低減効果を有する範囲が、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片１の厚み方向の圧下率がおおよそ１％以内となったからである。【００５０】
すなわち、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片１の厚み方向の圧下率が１％を大きく超えた圧下を低固相率の範囲で実施すると、凝固界面の歪が増大し、内部割れが発生しやすい。連続した軽圧下を行う場合、内部割れの発生を抑えつつ、凝固収縮量に見合う以上の圧下を行えば十分で、その場合の圧下率は、鋳造方向長さ１m当たり、鋳片１の厚み方向に１％以内である。【００５１】
また、本発明においては、鋳片の長辺面でなく短辺面が連続して打撃される。長辺側のロール間では、鋳片はバルジングしやすく、このバルジングした長辺面に打撃振動が付与される場合は、上流側での湯面変動が助長される。また、鋳片がバルジングしているので、鋳片の厚み中心部に大きな振幅を付与できない。また、ロール間に打撃付与手段を設置するため、ロール間での鋳片を二次冷却するためのスプレー配置が阻害される虞があり、連続した振動付与ができないからである。【００５２】
これに対し、短辺面に打撃振動を付与する場合は、振動による変位を受けても、長辺側と比較して大きな体積変化が生じないので、長辺面に打撃振動を付与する場合のような問題は生じない。また、打撃付与手段を設置するための設備的な問題は少ない。【００５３】
たとえば鋳片幅を２３００mm、金型３を２００mm幅とした場合、長辺面に打撃振動を付与する場合は、打撃振動を付与できる部位は鋳造方向に２００mmである。これに対して、短辺面に打撃振動を付与する場合は、打撃振動を付与できる部位は、たとえば打撃板の長さを十分確保すれば、鋳造方向に２３００mm程度が可能となる。したがって、短辺面に打撃振動を付与する場合は、体積変化は、１／１１．５程度になる。【００５４】
また、本発明において、打撃する際の打撃振動周波数を４〜１２Hzとするのは、打撃振動周波数が４Hz未満の場合、振動エネルギーが鋳片未凝固部に十分伝達されないので、中心偏析の低減効果が少ないからである。【００５５】
振動エネルギー付与の観点からは、周波数は大きい方が有利であるが、振動エネルギー付与手段としてエアーシリンダ系を用いた場合、振動周波数の増加に伴い、振動波形に乱れが生じる。さらに、鋳片１が打撃を受けた際に、鋳片の変形特性から、１２Hz程度までの振動が付与されれば、十分効果が得られる。さらに、振動周波数の増加を図る場合、供給エアー圧力を大きくする必要があり、振動による周辺機器への影響が懸念される。したがって、中心偏析低減可能範囲の上限は、１２Hzとした。【００５６】
また、本発明では、振動エネルギーは３０J〜１５０Jとする。１５０Jを超える振動エネルギーを加えた場合には、連続鋳造機に設置されている周辺機器が損傷する場合があるためである。さらに、必要以上の振動エネルギーの付加は、打撃装置６そのものの耐久性にも支障を来たすためである。【００５７】
一方、振動エネルギーが３０J未満の場合は、鋳片１の短辺面側から行った打撃振動が鋳片幅方向中央部近傍の鋳片内部まで十分に伝播しないからである。【００５８】
振動エネルギーＥ（J）は、金型３の重量をＭ（kg）、金型３の鋳片１への打撃速度をＶ（m／秒）とした場合、Ｅ＝０.５×Ｍ×Ｖ2で求めることができる。したがって、振動エネルギーを変化させるには、金型３の重量を変化させるか、金型３の鋳片１への衝突速度を変化すれば良い。しかしながら、大きな振動エネルギーを毎分、数回実施しても、凝固末期の特に高固相率下でのブリッジングを完全には抑制できないので、特に重要なのは、振動周波数である。【００５９】
なお、前記本発明で規定する打撃振動周波数の範囲は、鋳片幅の異なるブルームとスラブで変化することは無い。しかしながら、ブルームとスラブとでは、未凝固を含めた容積が異なるので、最適な振動エネルギーは変化する。【００６０】
本願発明の打撃振動装置を用いて連続鋳造する際の軽圧下では、鋳片１の表面を打撃する位置の上流側から下流側の範囲において、さらに、中心固相率ｆSが０．１〜０．９である鋳片１を、鋳造方向の長さ１m当たり０．５〜２．５mmの割合で行うことが望ましい。【００６１】
このように、本発明では、鋳片１を軽圧下する際も、最適振動条件を満足する打撃振動を鋳片１に与えることにより、打撃による振動を鋳片１の内部へ十分に伝播させることができ、さらなる偏析低減効果を得ることができる。【００６２】
（実施例）
以下、本発明を検証するために行った実験結果について説明する。
図１に示すような打撃装置が鋳造方向に２対設置された。下記表２に示す成分範囲の高炭素鋼がブルームまたはスラブに鋳造された。サイズは、厚さ２５０〜３１０mm、幅４２５mm又は２３００mmである。なお、鋳造速度は０.７０m／分又は０．７５m／分とした。【００６３】
【表２】
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【００６４】
軽圧下時の中心固相率は０．１〜０．９の範囲とし、鋳造方向の長さ１m当たり１．０mmの割合で、鋳片は軽圧下された。二次冷却としては、比水量は、０．８リットル／kgの条件で統一した。【００６５】
エアーシリンダ方式の打撃装置を用い、未凝固部を含む位置の鋳片の、両側の短辺面の２カ所を、打面の振動の振幅が±３mmとなるように、４Hz又は６Hzの振動数（１分当たり２４０回又は３６０回）で連続して打撃し、鋳片に振動を付与した。【００６６】
打撃条件は、金型重量が４５０kgで、打撃速度は約０.４７m／秒又は０．７１m／秒（振動エネルギーは５０J又は１１４J）とした。打撃装置の先端部に取り付ける金型の、ブルームまたはスラブとの接触面の形状は、鋳片厚さ方向の幅が約２００mm、鋳造方向の長さが約１１００mmのものを採用した。【００６７】
鋳造試験において、鋳片のサンプルを採取し、そのサンプルの横断面の厚さおよび幅方向の中心部相当の位置から、厚さ方向中心部を挟んで厚さ方向に１０mm、幅方向に２００mm、鋳造方向に１５mm程度の試験片を採取した。【００６８】
これらの試験片を用いて、鋳片の厚さ方向中心部に相当する位置の２６カ所から、７mmピッチで直径２mmのドリル刃により切り粉を採取してＣ含有量を分析した。その分析値Ｃ（質量％）を取鍋内溶鋼のＣ分析値Ｃ0（質量％）で除した比Ｃ／Ｃ0を求め、それらの比の最大値（以下「最大中心偏析率」という）を求めた。【００６９】
前記の実験条件を下記表３に示す。この実験は、本発明の打撃振動装置によりピンチロール間で打撃振動を加えた発明例（高炭素鋼Ｃ）と、日本特願２００６−５３０５７号で提案した打撃振動装置によりセグメント部で打撃振動を加えた比較例（高炭素鋼Ｂ）と、打撃振動を加えないで製造した比較例（高炭素鋼Ａ）について行った。【００７０】
【表３】
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【００７１】
実験結果を図６に示す。打撃振動を加えた場合は、何れの場合も最大中心偏析において大きな差が無く、共に最大中心偏析率は全て１．１５以下で良好であった。一方、打撃振動を加えない場合は、鋳片幅が大きくなると最大中心偏析率は１．１５を超える場合があった。なお、実験結果の評価は、最大中心偏析率が１．１５以下の場合を良好とし、それを超える場合を不良とした。【００７２】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。【００７３】
たとえば前記の説明では、打撃装置６としてエアーシリンダを示したが、金型３を駆動できるものであれば、油圧シリンダであっても、また偏芯カムによる方式、バネを用いたものなど、いずれの方法であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、実施例に示したような高炭素鋼鋳片のみならず、中炭素鋼鋳片や低炭素鋼鋳片などの他の鋼種の連続鋳造にも適用できる。
【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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【国際調査報告】
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