(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型に溶鋼を吐出することにより鋳型の下端からスラブを連続して生成するスラブ連鋳機を適用対象とし、生成されるスラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを予測するスラブの表層状態予測方法であって、
鋳型において溶鋼湯面を起点として凝固シェルが予め設定した厚さとなるまでの間に複数の測温素子を鋳造方向に沿って配設し、これら複数の測温素子を通じて凝固シェルの同一箇所が通過した際の温度を取得し、該取得した温度からそれぞれ凝固シェル界面における溶鋼の流速を算出する流速算出工程と、
予め設定した介在物・気泡の洗い流し臨界流速と前記流速算出工程で算出したそれぞれの溶鋼の流速とを比較し、算出した溶鋼の流速が洗い流し臨界流速を下回ったことを条件に、計測位置に対応する凝固シェルに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する付着判断工程と
を含むことを特徴とするスラブの表層状態予測方法。
【請求項２】
溶鋼流速が洗い流し臨界流速を下回った場合にのみ正の値を持つように溶鋼流速と介在物・気泡付着度との関係を付着度曲線として予め設定し、
前記付着判断工程は、
前記付着度曲線に基づき、流速算出工程で算出した溶鋼の流速に対応した付着度を導出する工程と、
導出した付着度が予め設定した閾値を超えた場合に表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のスラブの表層状態予測方法。
【請求項３】
前記付着度曲線は、
圧延後の製品の表面欠陥となり得る介在物・気泡の表面欠陥化臨界粒径に対応した洗い流し臨界流速を導出し、
溶鋼流速がこの導出した洗い流し臨界流速を上回った場合には凝固シェルに付着する介在物・気泡の総数をゼロとし、
一方、溶鋼流速が前記洗い流し臨界流速を下回った場合には、前記溶鋼流速及び前記洗い流し臨界流速に対応する凝固シェルに付着する介在物・気泡の臨界粒径を求め、溶鋼中に含まれる介在物・気泡の粒径の分布関数を用いて凝固シェルに付着する介在物・気泡の総数を算出することにより作成することを特徴とする請求項２に記載のスラブの表層状態予測方法。
【請求項４】
溶鋼湯面を起点として凝固シェルが予め設定した厚さとなるまでの間に複数の測温素子を鋳造方向に沿って配設し、かつ測温素子の配設位置に応じて付着度曲線を設定し、
これら複数の測温素子を通じて凝固シェルの同一箇所が通過した際の温度を取得し、該取得した温度からそれぞれ溶鋼の流速を算出するとともに、計測位置に対応する付着度曲線に基づき、算出したそれぞれの溶鋼の流速から介在物・気泡の付着度を導出し、導出したいずれかの付着度が予め設定した閾値を超えた場合に、計測位置に対応する部位に表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断することを特徴とする請求項２に記載のスラブの表層状態予測方法。
【請求項５】
前記複数の測温素子は、溶鋼湯面を起点として下方５０ｍｍから凝固シェルの厚さが１０ｍｍとなるまでの間に複数配設することを特徴とする請求項１または請求項４に記載のスラブの表層状態予測方法。
【請求項６】
鋳型に溶鋼を吐出することにより鋳型の下端からスラブを連続して生成するスラブ連鋳機を適用対象とし、生成されるスラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを予測するスラブの表層状態予測装置であって、
鋳型に配設した測温素子を通じて計測位置の温度を取得する温度取得部と、
前記温度取得部が取得した温度から凝固シェル界面における溶鋼の流速を算出する溶鋼流速演算部と、
前記溶鋼流速演算部によって溶鋼の流速が算出された場合、予め設定した溶鋼流速と介在物・気泡付着度との関係を表す付着度曲線に基づいて、溶鋼の流速に対応した介在物・気泡の付着度を導出する付着度導出部と、
前記付着度導出部が導出した介在物・気泡の付着度と予め設定した閾値と比較し、介在物・気泡の付着度が前記閾値を超えた場合に、計測位置に対応する凝固シェルに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する付着判断部と
を備えたことを特徴とするスラブの表層状態予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型に溶鋼を吐出することにより鋳型の下端からスラブを連続して生成するスラブ連鋳機を適用対象とし、薄板鋼板製品を成形した際に表面欠陥となり得る介在物・気泡がスラブに存在するか否かを予測するスラブの表層状態予測方法及びスラブの表層状態予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳型に溶鋼を吐出してスラブを連続生成するスラブ連鋳機では、脱酸生成物等の介在物や、浸漬ノズルから溶鋼流に吹き込んだアルゴンガス等の気泡が凝固シェルに付着する場合がある。介在物や気泡が凝固シェルに付着した状態でこれを圧延した場合、成形された薄板鋼板製品にヘゲ、スリバー、ブリスター等の表面欠陥が発生する虞れがある。昨今のように、薄板鋼板製品、特に薄板材の表面品質に対する要求が厳しくなる状況下にあっては、表面欠陥の発生をスラブの段階で適確に推定して処置することが望まれている。
【０００３】
気泡や介在物の分布がスラブの品質に影響を与える点については、既に、特許文献１や特許文献２に開示されている。このため、これらの従来技術では、鋳型に配置した測温素子によって取得される温度に基づいて溶鋼の流速を算出し、あるいは鋳型内部全域の流速ベクトル分布を算出し、介在物・気泡の拡散分布を求めること、つまりスラブの品質を推定することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５９８０７８号公報
【特許文献２】特許第３６０７８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、溶鋼の流速や流速ベクトル分布のみからは、気泡や介在物が実際に凝固シェルに付着するか否かを判断することはできず、薄板鋼板製品を成形した際に表面欠陥となり得る介在物・気泡がスラブに存在するか否かを予測することも困難である。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、スラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを適確に予測することのできる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、鋳型に溶鋼を吐出することにより鋳型の下端からスラブを連続して生成するスラブ連鋳機を適用対象とし、生成されるスラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを予測するスラブの表層状態予測方法であって、鋳型において溶鋼湯面を起点として凝固シェルが予め設定した厚さとなるまでの間に複数の測温素子を鋳造方向に沿って配設し、これら複数の測温素子を通じて凝固シェルの同一箇所が通過した際の温度を取得し、該取得した温度からそれぞれ凝固シェル界面における溶鋼の流速を算出する流速算出工程と、予め設定した介在物・気泡の洗い流し臨界流速と前記流速算出工程で算出したそれぞれの溶鋼の流速とを比較し、算出した溶鋼の流速が洗い流し臨界流速を下回ったことを条件に、計測位置に対応する凝固シェルに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する付着判断工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述したスラブの表層状態予測方法において、溶鋼流速が洗い流し臨界流速を下回った場合にのみ正の値を持つように溶鋼流速と介在物・気泡付着度との関係を付着度曲線として予め設定し、前記付着判断工程は、前記付着度曲線に基づき、流速算出工程で算出した溶鋼の流速に対応した付着度を導出する工程と、導出した付着度が予め設定した閾値を超えた場合に表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述したスラブの表層状態予測方法において、前記付着度曲線は、圧延後の製品の表面欠陥となり得る介在物・気泡の表面欠陥化臨界粒径に対応した洗い流し臨界流速を導出し、溶鋼流速がこの導出した洗い流し臨界流速を上回った場合には凝固シェルに付着する介在物・気泡の総数をゼロとし、一方、溶鋼流速が前記洗い流し臨界流速を下回った場合には、前記溶鋼流速及び前記洗い流し臨界流速に対応する凝固シェルに付着する介在物・気泡の臨界粒径を求め、溶鋼中に含まれる介在物・気泡の粒径の分布関数を用いて凝固シェルに付着する介在物・気泡の総数を算出することにより作成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述したスラブの表層状態予測方法において、溶鋼湯面を起点として凝固シェルが予め設定した厚さとなるまでの間に複数の測温素子を鋳造方向に沿って配設し、かつ測温素子の配設位置に応じて付着度曲線を設定し、これら複数の測温素子を通じて凝固シェルの同一箇所が通過した際の温度を取得し、該取得した温度からそれぞれ溶鋼の流速を算出するとともに、計測位置に対応する付着度曲線に基づき、算出したそれぞれの溶鋼の流速から介在物・気泡の付着度を導出し、導出したいずれかの付着度が予め設定した閾値を超えた場合に、計測位置に対応する部位に表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述したスラブの表層状態予測方法において、前記複数の測温素子は、溶鋼湯面を起点として下方５０ｍｍから凝固シェルの厚さが１０ｍｍとなるまでの間に複数配設することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、鋳型に溶鋼を吐出することにより鋳型の下端からスラブを連続して生成するスラブ連鋳機を適用対象とし、生成されるスラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを予測するスラブの表層状態予測装置であって、鋳型に配設した測温素子を通じて計測位置の温度を取得する温度取得部と、前記温度取得部が取得した温度から凝固シェル界面における溶鋼の流速を算出する溶鋼流速演算部と、前記溶鋼流速演算部によって溶鋼の流速が算出された場合、予め設定した溶鋼流速と介在物・気泡付着度との関係を表す付着度曲線に基づいて、溶鋼の流速に対応した介在物・気泡の付着度を導出する付着度導出部と、前記付着度導出部が導出した介在物・気泡の付着度と予め設定した閾値と比較し、介在物・気泡の付着度が前記閾値を超えた場合に、計測位置に対応する凝固シェルに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する付着判断部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、凝固シェルに付着した介在物・気泡を洗い流すのに必要となる洗い流し臨界流速を指標として適用し、この洗い流し臨界流速と算出した凝固シェル界面における溶鋼の流速とを比較することによって表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを判断しているため、スラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを適確に予測することができるようになる。これにより、鋳造後のスラブに対する表面手入れの要否や引き当てグレードの変更を効率よく行うことが可能となる。また、凝固シェルに対して介在物・気泡が付着し難いような鋳造条件への変更を行い、薄板鋼板製品に表面欠陥が発生するのを未然に防止することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の適用対象となるスラブ連鋳機の鋳型を概念的に示した断面図である。
【図２】図２は、薄板鋼板製品に発生した表面欠陥を計測することにより求めたスラブの表面から介在物・気泡までの最小距離と鋳造速度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、図１に示した鋳型に対する測温素子の配設位置を示す概念図である。
【図４】図４は、本発明で適用する付着度曲線を示すグラフである。
【図５】図５は、図４に示した付着度曲線を生成するために必要となる介在物・気泡の粒径と凝固シェル界面の溶鋼流速との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、図４に示した付着度曲線を生成するために必要となる介在物・気泡の粒径と個数比率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、鋳型に配設した測温素子の配設位置と適用する付着度曲線との対応関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明による表面欠陥有無の判断と実際のコイルの表面欠陥との関係を示す図表である。
【図９】図９は、図１に示したスラブ連鋳機においてスラブの表層状態を予測するための装置を示したブロック図である。
【図１０】図１０は、実施例の試験を行ったスラブ連鋳機の仕様を示す図表である。
【図１１】図１１は、実施例の試験を行った鋳造条件を示す図表である。
【図１２】図１２は、実施例の試験を行った鋼の成分範囲を示す図表である。
【図１３】図１３は、実施例における表面欠陥有無の判断と実際のコイルの表面欠陥との関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係るスラブの表層状態予測方法及びスラブの表層状態予測装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の適用対象となるスラブ連鋳機の鋳型１を示したものである。スラブ連鋳機の鋳型１は、相対向する一対の鋳型長辺１ａと、鋳型長辺１ａの間に内装された相対向する一対の鋳型短辺１ｂとを備えて構成したもので、浸漬ノズル２を介して内部に溶鋼Ｙが注入される。鋳型１に注入された溶鋼Ｙは、鋳型１の内部で冷却されて凝固シェルＳＨを形成し、鋳型１の下方に引き抜かれてスラブとなる。鋳型長辺１ａ及び鋳型短辺１ｂは、いずれも銅板によって構成されたものである。
【００１８】
この鋳型１には、鋳型長辺１ａに温度を検出するための測温素子、例えば熱電対１０（図３参照）が配設してある。鋳型１に熱電対１０を配設するのは、鋳型１を構成する銅板の温度から凝固シェル界面の溶鋼流速を算出し、算出した溶鋼流速に基づいて、薄板鋼板製品を成形した際に表面欠陥となり得る介在物・気泡が、生成されたスラブに存在するか否かを予測するためである。以下、薄板鋼板製品に発生する表面欠陥の原因となる介在物・気泡の付着を予測するためには、熱電対１０を鋳型１のどの位置に配設するのが最適であるかについて説明する。
【００１９】
まず、本発明者らは、実際に薄板鋼板製品に発生したヘゲ、スリバー等の表面欠陥を多数採取した。欠陥を含む位置で鋼板の厚み断面を顕微鏡観察し、鋼板表面から介在物・気泡までの深さを計測した。鋼板の板厚とスラブの板厚との比率を考慮し、鋼板表面から介在物・気泡までの深さを、スラブの表面から介在物・気泡までの距離に換算した。換算結果を図２に示す。
【００２０】
図２の横軸は鋳造速度であり、縦軸はスラブの表面から介在物・気泡までの最小距離である。図２からも明らかなように、薄板鋼板製品において表面欠陥となる介在物・気泡は、スラブの表面から１〜１０ｍｍの範囲内に分布していることが判明した。従って、凝固シェルＳＨの厚さが１０ｍｍとなるまでの範囲について溶鋼流速を取得すれば良い。
【００２１】
但し、実際の鋳型湯面は、鋳型１自体の振動、浸漬ノズル２から吐出される溶鋼Ｙと引き抜き速度との関係等々、種々の影響によって変動するものである。また、実際の計測によれば、鋳型湯面から下方１００ｍｍは同じ流速で溶鋼Ｙが流れていることが分かった。このため、熱電対１０を配設する場合、鋳型湯面を上限位置として設けるのではなく、湯面変動の影響が少ない鋳型湯面から下方５０ｍｍを最適上限位置とした。
【００２２】
これらの条件を考慮し、鋳型長辺１ａにおいて熱電対１０を配設する位置は、鋳型湯面を起点として下方５０ｍｍから下式（１）で決まる位置の間の複数点とする。
ｙ＝Ｖ×（１０／ｋ）２…（１）
【００２３】
ここで、ｙは鋳型湯面を起点として熱電対１０を配設する位置までの距離（ｍ）、Ｖは鋳造速度（ｍ／ｍｉｎ）、ｋは鋳型１内の凝固係数（ｍｍ／ｍｉｎ１／２）である。凝固係数ｋは、連鋳機によって異なるが、通常は１５〜２３である。
【００２４】
上式（１）は、凝固シェルＳＨの厚さｄを表す下式（２）においてｄ＝１０として導き出したものである。
ｄ＝ｋ√ｔ…（２）  但し、ｔ＝ｙ／Ｖ（ｍｉｎ）
【００２５】
最下段の熱電対１０は、ｙの位置にあるのが好ましいが、設備の取り合い上、熱電対１０を配設することが困難な場合、それよりも上方に配設しても良い。
【００２６】
データを計測したスラブ連鋳機の鋳型１内での凝固係数は１９．３ｍｍ／ｍｉｎ１／２であった。この凝固係数とスラブ表面から介在物・気泡までの距離とを用いて鋳型湯面からの下方への距離を逆算し、縦軸に記した。この結果、図２に示した例では、薄板鋼板製品の表面欠陥の原因となる介在物・気泡が鋳型湯面から下方へ５００ｍｍの範囲内で付着していることが分かった。従って、凝固シェル界面での溶鋼流速は、鋳型湯面の下方５０ｍｍから下方５００ｍｍの範囲内で知ればよいことが分かる。
【００２７】
一方、薄板鋼板製品の板幅方向では、表面欠陥がランダムに存在し、特に表面欠陥の分布に偏りはなかった。従って、鋳型１の幅方向、つまり鋳型長辺１ａでは、その全域で溶鋼流速を知る必要がある。
【００２８】
熱電対１０の鋳型幅方向間隔は、鋳型１内の溶鋼流速の空間変動がどの程度の空間波長を持っているかによって決まる。溶鋼流速の空間変動について本発明者らは、既に特許第３３８６０５１号公報に開示している。すなわち、一端を鋳型湯面に浸漬させた耐火物製の棒が溶鋼流から受ける力をロードセルによって実測し、鋳型湯面近傍の鋳型幅方向に沿った溶鋼流速プロファイルを測定した結果、鋳型１内の溶鋼流速分布の空間波長が８００〜１８００ｍｍ程度であることを突き止めた。従って、この空間変動を検知するためには、熱電対１０を２００〜４５０ｍｍの間隔、あるいはそれ以下の間隔で鋳型幅方向に配設すれば良いとした。但し、鋳型湯面に近い位置においては、初期凝固シェルＳＨの厚さに鋳型幅方向の揺らぎがある。このため、鋳型湯面に近い位置については、上述の間隔よりも小さい間隔で熱電対１０を配設し、空間変動平均をとることによって初期凝固シェルＳＨの厚みの鋳型幅方向の揺らぎの影響を排除することとした。
【００２９】
次に、熱電対１０を通じて取得した銅板温度から溶鋼流速に換算した後、どのような処理を施せば介在物・気泡の付着状態を適確に検知できるかについて検討した。
【００３０】
薄板鋼板製品の表面欠陥に起因する介在物・気泡の大きさ（粒径）については、本発明者らが調査した結果、約３００μｍ以上であることが分かった。一方、これらの介在物・気泡の凝固シェル界面への付着を防止するために必要となる洗い流し臨界流速についてはモデル計算によって文献（山田ら：材料とプロセス、１２（１９９９）、６８２）に示されている。両者の知見から、凝固シェル界面の溶鋼流速が洗い流し臨界流速（＝０．１ｍ／ｓ）を下回ると薄板鋼板製品の表面欠陥となり得る介在物・気泡が凝固シェルＳＨに付着し易くなるとした。
【００３１】
以上、２点の検討結果から、鋳型１内に二次元的に配設した熱電対１０の計測温度に基づいて凝固シェル界面の溶鋼流速を算出し、この溶鋼流速に基づいて凝固シェルＳＨへの介在物・気泡の付着状態を以下のようにして予測することとした。
【００３２】
図３に示すように、鋳型長辺１ａを構成する銅板に熱電対１０を配設した。第２段目及び第３段目は、熱電対１０を２００〜４５０ｍｍの間隔で配設し、第１段目は、上述したように、初期凝固シェルＳＨの厚さの鋳型幅方向の揺らぎの影響を排除するため、熱電対１０の鋳型幅方向間隔を細かくしている。これらの熱電対１０によって計測した銅板温度から下式（３）及び（４）により凝固シェル界面での溶鋼流速を算出する。
【数１】
0005617293.tif 000002
【数２】
0005617293.tif 000003
【００３３】
算出した溶鋼流速が上述した洗い流し臨界流速を下回っている場合、その熱電対１０を中心として、溶鋼流速の空間変動波長の１／２を半径とする範囲では同様に洗い流し臨界流速を下回っている可能性があるものとした。具体的には、図３に示すように、鋳型幅方向に第２段及び第３段の熱電対１０を幅方向中心として複数の鋳型幅方向区間の計測列に分け、それぞれの計測列の中で洗い流し臨界流速を下回っている熱電対１０があれば、その計測列に介在物・気泡の付着による表面欠陥の可能性が有ると判断する。これは、薄板鋼板製品のコイルでは、コイルの幅方向での表面欠陥が存在するか否かは判断することができるが、欠陥を生じさせている介在物・気泡がコイルの板表面からどのくらいの深さに位置するのかは欠陥一つ一つについてコイルの厚み断面を調べない限り分からないためである。
【００３４】
ここで、介在物・気泡の付着による表面欠陥の可能性があるか否かの判断を行うため、本実施の形態では、溶鋼流速と介在物・気泡付着度との関係を表す付着度曲線を予め判断基準として設定するようにしている。
【００３５】
図４は、付着度曲線を示すグラフであり、溶鋼流速を横軸とし、凝固シェルＳＨへの介在物・気泡の付着する度合い（付着度）を縦軸として両者の関係を示している。この付着度曲線は、図５に示した溶鋼流速ごとの凝固シェルＳＨに付着する介在物・気泡の限界粒径と、図６に示した溶鋼Ｙ中に含まれる介在物・気泡のロジンラムラー分布とから設定したものである。ここで、図６の縦軸の数値は、ロジンラムラー分布での個数分布の計算式に基づいて求めた値である。
【００３６】
以下、図４に示した付着度曲線の作成方法について説明する。尚、圧延後の製品の表面欠陥となり得る介在物・気泡の最も小さい粒径、すなわち表面欠陥化臨界粒径は１４０μｍであることから、図５より、表面欠陥化臨界粒径１４０μｍに対応する洗い流し臨界流速（以下、「表面欠陥化の洗い流し臨界流速」という）を求めると、０．２ｍ／ｓとなる。溶鋼流速がこの表面欠陥化の洗い流し臨界流速を上回った場合と下回った場合とに分けて考える必要がある。
【００３７】
まず、溶鋼流速が表面欠陥化の洗い流し臨界流速を上回った場合、介在物・気泡は凝固シェルＳＨには付着しない。従って、この場合には、凝固シェルＳＨに付着する介在物・気泡の総数をゼロとして付着度曲線にプロットする。
【００３８】
次に、溶鋼流速が表面欠陥化の洗い流し臨界流速を下回った場合について考える。例えば、溶鋼流速が０．１５ｍ／ｓの場合、図５より溶鋼流速０．１５ｍ／ｓに対応する粒径が１８０μｍであり、粒径１８０μｍ以下の介在物・気泡が凝固シェルＳＨに付着することが分かる。
【００３９】
次いで、図６から粒径が１４０μｍ以上で１８０μｍ以下の範囲（図６中の斜線部分）に分布する介在物・気泡の個数を積分して求める。さらに、溶鋼流速を変えてそれぞれの溶鋼流速ごとに介在物・気泡の積分値を算出し、付着度曲線にプロットする。上記の方法により、図４に示す付着度曲線を得ることができる。
【００４０】
凝固シェルＳＨに付着する介在物・気泡の臨界粒径や溶鋼Ｙに含まれる介在物・気泡の分布は、鋳型湯面からの位置に応じて異なる。従って、付着度曲線に関しては、図７に示すように、熱電対１０による鋳型銅板の計測位置に応じた個別のものを設定するようにした。いずれの付着度曲線においても、付着度は、凝固シェル界面の溶鋼流速（凝固界面流速）が洗い流し臨界流速を下回った場合に正の値を持つ。
【００４１】
ここで、第１段よりも第２段、第３段の方が、介在物・気泡付着度の洗い流し臨界流速が低いのは、第１段よりも第２段、第３段に配設した熱電対１０の計測位置が鋳型湯面から下方への距離が大きいため、すなわち、スラブ表面から凝固シェル界面までの距離が大きいため、薄板鋼板製品の表面欠陥を生じる介在物・気泡の粒径についてもその臨界値が第１段に比べて第２段、第３段の計測位置の方が大きくなる。従って、文献（山田ら：材料とプロセス、１２（１９９９）、６８２）によれば、介在物・気泡の粒径が大きく、かつ凝固シェル界面での凝固速度が小さくなると、介在物・気泡の洗い流しに必要となる臨界流速も小さくなる。
【００４２】
鋳型銅板において第１段、第２段、第３段のそれぞれに配設した熱電対１０により凝固シェルＳＨの同一箇所が通過した際の温度を計測し、各計測温度から算出される溶鋼流速に対応した介在物・気泡の付着度を求める。これら３つの付着度の最大値を計測列の付着度とする。この付着度が予め設定した閾値を上回った場合、その計測列に対応する鋳型幅方向区間には、介在物・気泡の付着による表面欠陥の可能性があると判断する。
【００４３】
上述した銅板温度の計測、溶鋼流速の算出、付着度の導出、表面欠陥の可能性判断といった一連の処理を鋳造方向に沿った一定の周期、例えば１秒ごとに行い、それぞれの計測位置に対する表面欠陥の可能性判断と、実際に成形した薄板鋼板コイルの表面欠陥検査結果とを突き合わせて集計した。集計結果を図８に示す。
【００４４】
図８においてＮ１は、欠陥可能性無しと判断し、実際の薄板鋼板コイルにも表面欠陥が無かった場合である。Ｎ４は、欠陥可能性有りと判断し、実際の薄板鋼板コイルにも表面欠陥があった場合である。
【００４５】
一方、図８中のＮ２は、欠陥可能性無しと判断したが、実際の薄板鋼板コイルには表面欠陥があった「見逃し」の場合である。但し、欠陥の有無の突き合わせに薄板鋼板コイルの表面検査結果を用いているため、鋳造よりも下流の工程で圧延性の表面欠陥が混入している可能性もある。従って、多数の薄板鋼板コイルについて突き合わせを行い、Ｎ２／（Ｎ２＋Ｎ４）が、薄板鋼板コイルの表面欠陥に占める圧延性欠陥の割合と同等であれば、鋳造性、すなわち介在物・気泡の凝固シェルＳＨへの付着に起因した表面欠陥の見逃しは少ないといえる。また、Ｎ２／（Ｎ２＋Ｎ４）が薄板鋼板コイルの表面欠陥に占める圧延性欠陥の割合と大きく異なるようであれば、Ｎ２／（Ｎ２＋Ｎ４）が薄板鋼板コイルの表面欠陥に占める圧延性欠陥の割合と同等となるように上述の閾値を調整すれば良い。また、薄板鋼板コイルの表面欠陥検査の代わりにスラブ表層部の介在物・気泡を直接計測する手段、例えば超音波探傷装置を用いれば、Ｎ２がほぼゼロとなるように閾値を調整することにより対応することができる。
【００４６】
図９は、上述した方法により、スラブ連鋳機においてスラブの表層状態を予測するための装置を示したものである。図９において制御手段１００は、熱電対１０から検出信号が与えられた場合に予め設定したプログラムやデータに基づき、スラブ連鋳機によって生成されるスラブに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを判断するもので、温度取得部１０１、溶鋼流速演算部１０２、付着度導出部１０３及び付着判断部１０４を有している。
【００４７】
温度取得部１０１は、鋳型１に配設した熱電対１０の検出結果に応じて鋳型１における計測位置の銅板温度を取得するものである。溶鋼流速演算部１０２は、温度取得部１０１によって銅板温度が取得された場合、上式（３）及び（４）に従って計測位置の凝固シェル界面における溶鋼Ｙの流速を算出するものである。算出した溶鋼流速は、銅板温度を計測した計測位置の情報とともに付着度導出部１０３に与えられる。付着度導出部１０３は、溶鋼流速演算部１０２から与えられた溶鋼流速と、銅板温度を計測した計測位置の情報とから、予めメモリ１０５に格納した溶鋼流速と介在物・気泡付着度との関係を表す付着度曲線に基づいて、溶鋼流速に対応した介在物・気泡の付着度を導出するものである。メモリ１０５には、熱電対１０による鋳型銅板の計測位置に応じた個別の付着度曲線が設定してある。付着度導出部１０３は、計測位置の情報に従って該当する付着度曲線を選択し、選択した付着度曲線と溶鋼流速とに基づいて溶鋼流速に対応した介在物・気泡の付着度を導出する。付着判断部１０４は、付着度導出部１０３から与えられた付着度と予め設定した閾値とを比較し、この比較結果に基づいて計測位置に対応する凝固シェルＳＨに表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在するか否かを判断するものである。
【００４８】
具体的には、第１段、第２段、第３段に配設した熱電対１０の検出結果から温度取得部１０１によりそれぞれの銅板温度が取得され、各銅板温度から溶鋼流速演算部１０２によってそれぞれの溶鋼流速が算出される。第１段〜第３段に配設した熱電対１０を通じて温度取得部１０１が取得する銅板温度は、鋳造中において凝固シェルＳＨの同一箇所が通過した際のものである。溶鋼流速演算部１０２によって算出された溶鋼流速が与えられると、付着度導出部１０３は、それぞれの溶鋼流速に対応した付着度を導出する。付着度が与えられた付着判断部１０４は、凝固シェルＳＨの同一箇所に対して導出された複数の付着度から最大となるものを当該計測位置に対応した凝固シェルＳＨの最大付着度として設定し、この最大付着度が予め設定した閾値を超えている場合に表面欠陥となり得る介在物・気泡が存在すると判断する。尚、判断結果は、メモリ１０５に格納するとともに、ディスプレイやプリンタ等の出力手段１０６を介して出力されることになる。従って、この出力結果に基づいて鋳造後のスラブに対する表面手入れの要否や引き当てグレードの変更を効率よく行うことが可能となる。また、凝固シェルＳＨに対して介在物・気泡が付着し難いような鋳造条件への変更を行い、薄板鋼板製品に表面欠陥が発生するのを未然に防止することも可能となる。
【実施例】
【００４９】
試験を行ったスラブ連鋳機の仕様は、図１０に示すとおりであり、図１１に示す鋳造条件に従って試験を行った。試験時の鋼の成分範囲は図１２に示すとおりである。
【００５０】
熱電対１０は、鋳型銅板の上端から第１段が１８７ｍｍ（＝鋳型湯面から下方９７ｍｍ）、第２段が２７２ｍｍ（＝鋳型湯面から下方１８２ｍｍ）、第３段が５０２ｍｍ（＝鋳型湯面から下方４１２ｍｍ）とした。鋳型１内での凝固係数が上述と同様１９．３ｍｍ／ｍｉｎ１／２であるとすれば、ｙ＝４２９．５４ｍｍであり、熱電対１０の配設位置が上述した鋳型湯面を起点として下方５０ｍｍから上式（１）で決まる位置の間という条件を満足している。各熱電対１０の測温部先端から鋳型銅板における凝固シェル側表面までの距離は２１．６ｍｍである。また、第１段に配設した熱電対１０の鋳型幅方向の間隔は５０ｍｍ、第２段及び第３段に配設した熱電対１０の鋳型幅方向の間隔は１００ｍｍとした。使用した熱電対１０の種類はＪＩＳ−Ｔである。
【００５１】
以上の方法により、自動車外板用のスラブ１００枚について計測位置に対する表面欠陥の可能性判断と、実際に成形した薄板鋼板コイルの表面欠陥検査とを行い、それぞれの結果を突き合わせて集計した。集計結果を図１３に示す。尚、この実施例では、鋳型幅方向で１５区間、鋳造方向では１秒ピッチで熱電対１０により温度を検出しているため、スラブ１００枚で合計５６２５００個の評価セクションとなる。
【００５２】
本発明による表面欠陥の可能性判断において「介在物・気泡有り」と判断したものについて、実際の表面欠陥計で「表面欠陥有り」と判定されたものは３１１９個（＝Ｎ４）となった。これに対して本発明による表面欠陥可能性判断において「介在物・気泡無し」と判断し、実際の表面欠陥計で「表面欠陥有り」と判定されたものは１８３２個（＝Ｎ２）ある。但し、実際に計測した薄板鋼板がコイルであるため、圧延性の表面欠陥も含まれている。自動車外板用鋼板製造ラインの場合、コイル表面欠陥計で検出される表面欠陥の原因割合は、鋳造性が約６０％、圧延性が約４０％であることが統計的に知られている。本実施例の場合、Ｎ４／（Ｎ４＋Ｎ２）＝０．６３である。つまり、Ｎ２として検出された表面欠陥は、圧延性のものが大半であり、鋳造性の表面欠陥についてはほとんど見逃しなく予測できていると判断できる。尚、表面欠陥可能性判断において「介在物・気泡有り」と判断し、実際の表面欠陥計で「表面欠陥無し」と判定されたものは１６２１８個（＝Ｎ３）があった。これは、凝固シェル界面の溶鋼流速は洗い流し臨界流速を割り込んで介在物・気泡が付着し易い環境下であったにも関わらず、薄板鋼板製品の表面欠陥になり得る大きさの介在物・気泡が凝固シェル界面近傍に存在していなかったことを意味するものと考えられる。
【００５３】
尚、上述した実施の形態では、鋳造方向に沿って測温素子を３段配設するようにしているが、２段以下であっても良いし、４段以上配設しても良い。この測温素子の数を増やせば、凝固シェルＳＨの板厚方向に沿って多数の溶鋼流速を取得することができ、表面欠陥有無の判断をより細かく判断することができるようになる。
【符号の説明】
【００５４】
１      鋳型
１ａ      鋳型長辺
１ｂ      鋳型短辺
２      浸漬ノズル
１０      熱電対
１００      制御手段
１０１      温度取得部
１０２      溶鋼流速演算部
１０３      付着度導出部
１０４      付着判断部
１０５      メモリ
１０６      出力手段
ＳＨ      凝固シェル
Ｙ      溶鋼
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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