(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片を水中に浸漬して冷却する鋼片の水冷方法において、該鋼片を連続鋳造されたCrを５〜30mass％含有する含クロム鋼鋳片とし、該鋼片をその広面が上下面となるように水中に浸漬するとともに、該鋼片の下面に対して水が流動するように水噴射を、該水噴射の流量を前記鋼片の下面面積に対して10〜 150l/m2・min とし、前記鋼片の下面に対し垂直または斜め方向で、前記鋼片の下面までの距離が30〜500mm である位置から行うことを特徴とする鋼片の水冷方法。
【請求項２】
前記鋼片を、表面温度が500 ℃以上の連続鋳造されたCrを５〜30mass％含有する含クロム鋼鋳片とし、該含クロム鋼鋳片の表面温度が400 ℃以下となるまで水中に浸漬して冷却することを特徴とする請求項１に記載の鋼片の水冷方法。
【請求項３】
前記水中に浸漬して冷却する時間を、前記含クロム鋼鋳片を水中から取り出し、放置後にその表面から鋳片厚みの１％以内の位置における復熱最高温度が400 ℃を超えないように設定することを特徴とする請求項２に記載の鋼片の水冷方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方法によって含クロム鋼鋳片を水冷したのち、下記に定義される鋳片の反り率が３mm／m 以下の前記含クロム鋼鋳片についてブラスト処理することを特徴とする含クロム鋼鋳片の欠陥低減方法。
記
鋳片の反り率＝（鋳片の反り量（mm））／（鋳片の長さ（m ））
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼片の水冷に係り、具体的にはたとえば鋼の連続鋳造設備において製造された連鋳スラブなどの高温下にある鋼片を水中に浸漬して急冷する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の製造プロセスにおいては、精錬され所定の成分組成に調整された溶鋼を連続鋳造法や造塊法によって鋼片としたのち、これを熱間圧延や冷間圧延して所定の形状の鋼材にすることが一般的に行われている。このようなプロセスの、とくに凝固後の高温にある鋼片が冷却される過程で、鋼材の表面品質や内部品質を劣化させる変態を回避したり、好ましくない析出物の析出を避けるために、鋼片を水中で急冷することがある。
【０００３】
たとえば、ステンレス鋼の連続鋳造鋳片を鋳造後そのまま放冷すると、その冷却過程で鋼中のクロムなどの合金元素と炭素が結合して炭化物となり、それが結晶粒界に選択的に析出し、析出物近傍にクロム欠乏層が形成されることがある。このような成分の不均一を内包する鋳片を圧延した場合、とくに熱間圧延後さらに冷間圧延した場合には、鋼板に上記の成分不均一に起因する光沢むらなどの表面欠陥が生じることがある。
【０００４】
また、連続鋳造鋳片の表面には、モールドの上下振動（オシレーション）によって周期的な凹凸（オシレーションマーク）が形成される。このオシレーションマークの凹部（谷部）に形成されるＮｉの濃化した表面偏析部が圧延、酸洗後に木目模様状の欠陥となり、問題となってきた。
上記した問題に対処するために、本出願人は、先に特開平6-87054 号公報で連続鋳造鋳片を所定の冷却速度以上で急冷するステンレス鋼鋳片の製造方法を、特開平4-266416号公報で連続鋳造鋳片を表面温度が400 ℃以上で急冷したのちさらにショットブラスト処理しついで1100℃以上に加熱して鋳片のスケールを除去するステンレス鋼鋳片の精整方法を、提案した。そして特開平7-100609号公報で水中急冷に好適な高温スラブの急速冷却装置を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者らが、特開平7-100609号公報に記載されたスラブの急速冷却装置を用いて、特開平6-87054 号公報や特開平4-266416号公報に記載された方法によって連続鋳造製ステンレス鋼スラブを処理し、これを熱間圧延および冷間圧延してステンレス鋼板を製造したところ、一部の鋼板の表面に、部分的に光沢むらやへげなどの表面欠陥が認められる事態に遭遇した。
【０００６】
本発明は、このような従来技術において予測しなかった問題点を有利に解決し、冷延鋼板まで圧延した際に発生する部分的な光沢むらやへげを可及的に低減できる、鋼片の冷却方法を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を達成するため、まず、本発明者らは、特開平6-87054 号公報や特開平4-266416号公報に記載された方法で処理されたスラブを、熱間圧延および冷間圧延し薄鋼板としたステンレス鋼薄鋼板の１部表面に発生する、表面欠陥の発生原因について詳細に調査した。その結果、スラブに、▲１▼特開平6-87054 号公報に記載された方法と同様に、急冷（水冷）処理のみを施した場合と、▲２▼特開平4-266416号公報に記載された方法と同様に、急冷（水冷）処理後、さらにショットブラスト処理を施した場合、のいずれにおいても程度の差はあるにせよ部分的な光沢むらやへげ等の表面欠陥が発生することを確認した。
【０００８】
このことから、本発明者らは、部分的な光沢むらやへげ等の表面欠陥は、ショットブラスト処理以外に起因すると推測した。
次に、本発明者らは、鋼板の表面欠陥がスラブのどちらの面に相当する面で多く発生するかを調査した。その結果、スラブの上面側に相当する面では皆無であり、もっぱらスラブの下面側に相当する面に発生することが明らかとなった。
【０００９】
そこで、本発明者らは、上記欠陥が、連続鋳造の過程または鋳片を急冷（水冷）する過程のいずれかに起因するものと推測した。
つぎに、本発明者らは、連続鋳造して得られたスラブを表裏反転して水冷処理したのち、熱間圧延および冷間圧延して冷延鋼板とし、鋼板表面の欠陥発生状況を調査した。その結果、反転した後のスラブの下面側に相当する鋼板面においてのみ欠陥が発生するという知見を得た。このことから、鋼板の表面欠陥はスラブの水冷処理での現象に起因するものと推測した。
【００１０】
この知見に基づき、本発明者らは、スラブの水冷処理時にスラブ下面側の冷却が不十分であるか、あるいは不均一となっているものと推測し、これを改善する方法を検討した。
まず、スラブの水中急冷において下面側の冷却を強化・改善する方法として、特開昭55-147468 号公報に開示された方法、すなわち高温のスラブを冷却液に浸漬しスラブの下方より圧縮気体を強制噴出しながら急冷する方法を試用してみた。この方法はスラブの水中冷却の際の爆発音や反りの防止を目的としたものであり、本発明者らの試用によっても騒音の低減と反りの防止には、ある程度の効果はみられたが、しかし、冷延鋼板の表面欠陥の防止には効果が認められなかった。
【００１１】
ついで、本発明者らは、冷却後のスラブの表面形状と脱クロム層の発生状況との対応、およびスラブの脱クロム層と該スラブを熱間圧延および冷間圧延した鋼板の鋼板表面欠陥発生位置との対応を詳細に調べた。その結果、スラブの窪みやオシレーションマークが特に深い部分に、クロム炭化物の析出量が多く、かつ脱クロム層が発達していること、そしてその部分に対応する鋼板でとくに表面欠陥が発生していることをつきとめた。
【００１２】
このことから、本発明者らは、スラブを水中で急冷する際に発生する水蒸気の気泡や水蒸気膜がスラブのくぼみ部やオシレーションマークの特に深い部分に停滞して、しかも圧縮気体を強制噴出する程度の攪拌力ではこのような水蒸気膜は除去されず、当該部分からの抜熱を妨げたか、あるいは強制噴出された気体そのものがスラブ下面側に停滞して同様にスラブと水との伝熱を妨げ、冷却不足が生じたものと推測した。
【００１３】
上記した知見に基づき、本発明者らはさらにスラブ下面側の冷却を強化するために、とくにスラブ下面に停滞している水蒸気膜を洗い流すように、スラブ下面に対して水が流動するように水槽内で冷却水そのものを噴射することを想到し、ついに本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、鋼片を水中に浸漬して冷却する鋼片の水冷方法において、該鋼片を連続鋳造されたCrを５〜30mass％含有する含クロム鋼鋳片とし、該鋼片をその広面が上下面となるように水中に浸漬するとともに、該鋼片の下面に対して水が流動するように水噴射を、該水噴射物の流量を前記鋼片の下面の面積に対して10〜 150l/m2・min とし、前記鋼片の下面に対し垂直または斜め方向から、その際に、前記鋼片の下面までの距離が30〜500mm である位置から行うことを特徴とする鋼片の水冷方法である。
【００１４】
そして、特に表面欠陥の発生しやすい、Crを５〜30mass％含有する含クロム鋼の連続鋳造鋳片の場合には、前記鋼片を、表面温度が500 ℃以上とした含クロム鋼連続鋳造鋳片とし、該含クロム鋼鋳片の表面温度が400 ℃以下となるまで前記した方法で水中に浸漬して冷却するのが好ましく、また、前記水中に浸漬して冷却する時間を、前記含クロム鋼鋳片を水中から取り出し、放置後にその表面から鋳片厚みの１％以内の位置における復熱最高温度が400 ℃を超えないように設定するのが望ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記した方法によって含クロム鋼鋳片を水冷したのち、鋳片の反り率＝（鋳片の反り量（mm））／（鋳片の長さ（m ））で定義される鋳片の反り率が３mm／m 以下の前記含クロム鋼鋳片についてブラスト処理することを特徴とする含クロム鋼鋳片の欠陥低減方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明において対象とする鋼片は、圧延や鍛造などの加工によって最終製品を製造するための鋼素材であり、特に水中冷却の際に下面側に水蒸気膜が停滞しやすい形状を有するような鋼片である。具体的には、偏平な直方体形状をしたスラブやブルームなどがこれに相当する。
【００１７】
本発明では、鋼片を水中に浸漬して冷却する。これはスプレー冷却などに比べて水中冷却の方が一度に鋼片に接触しうる水量が圧倒的に多く急冷効果が高いからである。
本発明では、鋼片を、鋼片の広面が上下面となるように水中に浸漬する。ここで、鋼片の広面とは、鋼片の外周を形成する複数の面のうち最も面積の広い面をいう。スラブで言えば、板厚方向に垂直な２つの面である。スラブを立てて水中に浸漬すればスラブの下面側に水蒸気膜が滞留するのを防止できることは容易に推測されるが、通常、連続鋳造スラブや圧延スラブ等のスラブの搬送は、スラブの広面をほぼ水平として行われている。このため、スラブを立てて水中に浸漬するためには、スラブの起倒装置を設ける必要があり、設備費がかさむという問題がある。
【００１８】
なお、ここで、鋼片の広面が上下面となるようにとは、大略水平となればよく、必ずしも鋼片の広面が鉛直方向に対して厳密に垂直であることを意味しない。本発明の趣旨からして、鋼片下面側からの水蒸気の洗い流しを促進するために、鋼片を多少傾けて保持するのは好ましいことである。しかし、鋼片をクレーンやトング等でハンドリングする場合、あまりに鋼片の傾きが激しいとハンドリングに支障を来すおそれがあるから、そのような支障を生じない程度の傾きに留めるのが望ましい。
【００１９】
本発明で最も重要な点は、水中に浸漬された鋼片の下面に対して水が流動するように水噴射を行うことである。この水噴射は噴射された水の運動量によって鋼片下面側に付着、停滞している水蒸気等の気泡や気体の膜を洗い流し、水と鋼片との直接接触伝熱を生じさせるとともに、乱流による熱伝達係数の増大をはかるものである。
【００２０】
特に重要なことは、計算上水の平均流速が十分に大きくて鋼片表面の温度を 100℃未満に維持できる条件となっていても、鋼片表面の凹凸によって必ず、局所的に水の流速の小さい部分ができることである。そのような部分では鋼片表面温度が 100℃以上となり、沸騰し水蒸気気泡ができてしまう。
この観点から、水噴射量は多いほど、そして鋼片の下面に近い位置から噴射することが重要となる。しかし、水噴射量を必要以上増加しても、水と鋼片間の伝熱抵抗よりも鋼片内部での伝熱抵抗が相対的に大きくなり鋼片内部での伝導伝熱律速となるため、水噴射量の増大効果が飽和してしまう。
【００２１】
以上の点からいろいろな鋼種、サイズの鋼片について実験を繰り返し、水噴射の流量は鋼片の下面の面積に対して10〜 150ｌ／m2・minとした。水の流量が10ｌ／m2・min未満の場合は、オシレーションマークの深い連鋳スラブや、広面側の平坦度が劣る鋼片において、一部冷却の不均一が残る場合がある。また、 150ｌ／m2・minを超える流量では効果がほぼ飽和に達するため、 150ｌ／m2・minを超える流量の増大は用役コストの増大と、ポンプや配管系の設備負荷を増大するので好ましくない。
【００２２】
水噴射方向は、鋼片の下面に対して平行方向とする場合と、鋼片の下面に対して垂直または斜め方向から行う場合があるが、本発明では、鋼片下面側により大きな乱流を引き起こし、高い冷却効果と気泡の除去効果を達成する観点から、鋼片の下面に対して垂直または斜め方向から行う。
【００２３】
この場合に、水噴射の位置から鋼片下面までの距離は、短い方が、水の噴射位置から鋼片下面に到る間における水の流速の減衰が小さく、それだけ鋼片下面での水の線流速を大きくでき、気泡の洗い流しと、鋼片の冷却の観点からは好ましい。しかし、この距離があまりにも小さいと、鋼片下面に衝突し反転した水流と噴射する水流が干渉し、水噴射位置の圧損を増大してしまう。そのためにポンプや配管系の設備負荷を著しく増大する結果を招く。また、水量増大の場合と同様に、水と鋼片間の伝熱抵抗よりも鋼片内部での伝熱抵抗が相対的に大きくなるため鋼片の冷却は鋼片内部での伝導伝熱律速となるので、もはや距離の低減効果が飽和してしまう。これらを考慮して、水噴射の位置から鋼片下面までの距離を30〜500mm とした。水噴射装置の水噴射位置と鋼片下面間の距離が30mm未満では、効果が飽和に達し、設備負荷をいたずらに増大させる。
【００２４】
一方、水噴射位置と鋼片下面間の距離を遠ざけることは、鋼片下面への到達時の水の流速を低下し、また水槽の深さを増す必要があり設備コストが大きくなる。水噴射位置と鋼片下面間の距離が500mm を超えると、オシレーションマークの深い連鋳スラブや、広面側の平坦度が劣るスラブにおいて、一部冷却の不均一が残る場合がある。
【００２５】
上記した鋼片の水冷方法が対象とするのは、鋼板まで圧延した際に表面欠陥が発生しやすいCrを５〜30mass％含有する含クロム鋼の連続鋳造鋳片である。Crを５〜30mass％含有する含クロム鋼の連続鋳造鋳片は、特に冷却過程でクロム炭化物が析出し、このクロム炭化物に起因して、鋼板まで圧延した際に表面欠陥が発生しやすい。なお、連続鋳造の形式は、垂直型、垂直曲げ型、全湾曲型、水平型などが知られているが、本発明では特にその形式を問うものではない。
【００２６】
本発明において、水中に浸漬して冷却する含クロム鋼鋳片はその冷却前の表面温度を500 ℃以上とすることが好ましい。鋳片表面温度が500 ℃未満では、鋳片表層には大量のクロム炭化物が析出しているため、本発明の水冷方法をもってしても、圧延後の鋼板の表面欠陥を十分に低減することが難しい。
つぎに冷却前の鋳片表面温度を500 ℃以上とする具体的方法について説明する。
【００２７】
鋼の連続鋳造にあっては、溶鋼をまず両端解放の内部水冷鋳型内に注入して、外側を凝固させたのち、案内ロール群によって連続的に引き出しつつ、さらに冷却水をスプレーして冷却（これを二次冷却と呼ぶ）して内部まで完全に凝固させる。完全に凝固したのち、、酸素と可熱ガスの炎によって所定長さに溶断（これをトーチカットと呼ぶ）して鋳片とする。この二次冷却の仕方によって、トーチカット後の鋳片の表面温度が異なる。また、トーチカット後の鋳片の経過時間によっても、大気への放冷によって鋳片表面温度が変化する。
【００２８】
そこで、本発明では、二次冷却の条件、鋳造速度、トーチカットから水中浸漬冷却開始までの経過時間を調整し、冷却前の鋳片表面温度を500 ℃以上に調整するのが望ましい。
このように、表面温度を500 ℃以上に調整した鋳片を水中に浸漬し、上記した本発明の鋼片の冷却方法で、鋳片表面温度が400 ℃以下となるまで冷却する。
【００２９】
このように水中に浸漬する冷却（急冷）によって、鋳片表層にクロム炭化物が析出していない500 ℃以上の高温域から、粒界にクロム炭化物が析出しない400 ℃以下の温度域まで冷却し、クロム炭化物の粒界析出を回避することができる。なお、この冷却に際し、鋳片の中心部が400 ℃以下になるまで冷却してもよいが、その場合、鋳片を長時間、水中に浸漬しておく必要があり、生産性を阻害することになる。
【００３０】
そこで、水中に浸漬して冷却し、その冷却途中で鋳片を取り出して、後処理を施すようにすれば、水中浸漬冷却に要する時間を短縮し、生産性が向上する。
一般に、水中に浸漬されて冷却途中にある鋳片では、表面が低温で内部ほど高温となる温度分布を示している。このような温度分布を有する鋳片を水中から取り出して大気中で放置すると、大気への自然放冷が生じる一方で、内部の高温部から表面の低温部に向けて熱の移動が生じる。このため、鋳片の表面温度は上昇し、ある時点でピークを示したのち、ゆっくりと降下する、復熱現象を生じる。
【００３１】
したがって、５〜30mass％Crを含有する含クロム鋼鋳片の場合、水中に浸漬され冷却途中にある鋳片を取り出して放置してもその復熱時のピーク温度が400 ℃を超えなければ、クロム炭化物の析出を回避することができることになる。
また、本発明者らの知見によれば、含クロム鋼鋳片を圧延し鋼板とした場合に表面欠陥は、鋳片厚みの１％までのごく最表層の析出物や異常組織に起因して発生しており、少なくともこの範囲でクロム炭化物の析出を回避できれば、クロム炭化物の析出による表面欠陥の発生を防止できることになる。
【００３２】
そこで、本発明では、５〜30mass％Crを含有する含クロム鋼鋳片を冷却する場合には、鋳片を水中に浸漬する冷却時間を、鋳片を水中から取り出し放置後にその表面から鋳片厚みの１％以内の位置における復熱最高温度が400 ℃を超えないように設定することとした。図６に、鋳片を水中に浸漬する冷却時間によって、鋳片の表面温度が復熱する状況を模式的に示す。case１の場合は、水中に浸漬する冷却時間が不足し復熱により鋳片の表面温度が400 ℃を超えている。case２の場合は、水中に浸漬する冷却時間が適切であり復熱による鋳片の表面温度が400 ℃以下に抑えられている。
【００３３】
なお、鋳片内の温度分布は通常、実測が困難であるため、伝熱計算によって推定するのがよい。伝熱計算は３次元で行っても良いが、図７に示すように鋳片の長手方向中央位置（1/2L,L：鋳片長さ）の代表断面について、２次元で行うのが、簡便でかつ実際との一致度も高く、好ましい。なぜならば、復熱によって最も温度が高くなる位置は、鋳片の長手方向中央であり、また長手方向中央位置ではほぼ長手方向への熱の移動はゼロに近く、長手方向中央位置の断面で、二次元方向での伝熱計算を行っても実際との乖離は小さいためである。ここでは、初期条件として、水中浸漬冷却前の鋳片内部温度が表面温度と等しく一様であると仮定する。水中浸漬時の境界条件は水の流速を用いて強制対流の熱伝達係数を使用する。また、水中から引き上げた後の伝熱計算は、大気中での自然対流の熱伝達係数を使用する。このようにして数値計算することによって、水中浸漬冷却時とその後の復熱時の鋳片内温度分布の推定が可能であり、問題となる表層下１％厚み位置での温度履歴を推定することができる。
【００３４】
水中に所定時間浸漬して冷却された鋳片は、表層下のクロム炭化物の析出が抑制され、表面欠陥を引き起こす原因となる脱クロム相の形成がなく、したがってこのような鋳片を用いることにより、表面欠陥のきわめて少ない鋼板を得ることができる。しかしながら、溶鋼中の非金属介在物が連続鋳造時に鋳片表層下にトラップされたり、あるいはオシレーションマークの凹み部に成分偏析がある場合には、そのような鋳片を用いて鋼板としたとき、それらに起因する表面欠陥の発生は免れない。
【００３５】
そこで、本発明では、熱間圧延のための鋳片加熱前に、水中に浸漬し冷却した含クロム鋼鋳片に、ブラスト処理を施す。
表面欠陥の原因となるこのような表層の介在物や偏析を除去するには、熱間圧延まえの鋳片加熱段階で酸化スケールを厚く形成し、スケールとともに脱落させるのが最も良い方法である。しかし、含クロム鋼の場合は、鋳片表面に形成される緻密なクロム酸化物皮膜が酸素の拡散を妨げスケールが十分に発達しない。本出願人の知見（例えば、特開平5-98346 号公報参照）によれば、鋳片表面にブラスト処理を施し微細歪みを導入することにより、酸素の拡散を促進することができ、スケールを厚く発達させることができる。このような微細歪みを導入するに当たって、鋳片上下面の歪み量を同等にすることが重要である。例えば、水中浸漬冷却の際に鋳片の上面と下面とで冷却が不等であると、鋳片の変形抵抗が相違し、ブラスト処理によって導入される歪み量が上下面で異なることになり、スケールオフされる量が上下面で等しくなくなる。
【００３６】
水中に浸漬し冷却する際に、鋼片（鋳片）の下面に対して水を流動させるように水噴射を行う本発明の場合には、このような上下面の冷却の不均等はかなり解消されるが、厳密には均等とならない。
そこで、本発明では、鋳片の上面、下面での冷却の均一の程度を鋳片の反り率で評価する。ここに、鋳片の反り率は、図８に示すように、
鋳片の反り率（ｈ／Ｌ）＝鋳片の反り量ｈ（mm）／鋳片の長さＬ（m ）
で定義される。
【００３７】
本発明者らの知見によれば、この鋳片の反り率が３mm／m 以下の場合に鋳片の上面と下面とは、ブラスト処理によって導入される歪み量に実質的な差異がなくなり、鋳片の加熱炉あるいは熱延工程でのスケールオフ量が上下面で均等になるのである。
なお、ブラスト処理としては、前述の特開平５−９８３４６号公報に示されるショットブラスト処理（多数の不定型もしくは大略球形の硬質粒を高速で被処理材に投射する処理）が好ましく適用できるが、それ以外にもグリッドブラスト処理（線材をカットして得られた、大略球形の硬質粒体を多数、高速で被処理剤材に投射する処理）など、硬質体を多数、高速で被処理材に投射する処理であれば、投射する硬質体の形状の如何に関わらず好ましく好適である。
【００３８】
次に、本発明の鋼片の冷却方法を実施するに好適な冷却用水槽について説明する。冷却用水槽の１実施例を図１および図２に示す。
本発明の実施に好適な鋼片の冷却用水槽１は、鋼片を水中に浸漬して冷却する水槽であり、水槽１の内部で前記鋼片をその広面が水平となるように支持する鋼片支持部２と、鋼片支持部２で支持された鋼片４の下面に水を噴射する水噴射装置３とを配設したことを特徴とする。
【００３９】
この水槽の基本的な形状は、たとえば特開平8-253807号公報や特開平7-100609号公報などに開示されているような、上方から鋼片を出し入れできるように上面がオープンな水槽が好適に適用できる。このような水槽であれば、鋼片を連続鋳造設備や分塊圧延設備で製造されたままの向き、つまり広面が上下面となるような向きのまま浸漬できる。水槽のこれ以外の形状についてはなんの限定も必要はない。また、水槽は鋼片の冷却に要する時間と生産速度を考慮して、鋼片を複数枚横に並べて浸漬できるようにするのが好ましい。
【００４０】
鋼片支持部２は、鋼片４の広面を上下面となるように支持し、かつ鋼片４の下面を水槽の底から離隔して保持できる、さらに鋼片の下面に水を噴射する水噴射装置３が設置でき、さらに、噴射された水を流すことができる水路が確保できれば、その構造はとくに限定されない。たとえば、水槽１の底にレールを敷設したり、図１に示すように鋼板2dを縦にして溶接するなどして、水槽の底に水槽とは別の部材を取り付ける構造としてもよく、また、水槽の底を一部突起させる構造としてもよく、あるいは図４、図５に示すように水槽の側壁１ａや、水槽上部から支持部材２ａや支持部材２ｂで鋼片４を保持できるような構造としてもよい。図４は鋼片支持部２を水槽の側壁に取り付けた例であり、図５は鋼片支持部２を水槽側壁上端に懸架するようにした例である。なお図４、図５では水噴射装置は図示を省略されている。
【００４１】
さらに、鋼片支持部２によって支持された鋼片４の下面に対して、水が流動するように水を噴射する水噴射装置３を設ける。水噴射装置の１例を図２、図３に示す。水噴射装置３は、水を鋼片４下面に水を噴射する水噴射ノズル３ａと、水噴射ノズル３ａに水を供給する給水管３ｂと、給水管３ｂをサポートする給水管サポート３ｃを有する。給水管３ｂから供給された噴射用水（冷却水）は、水噴射ノズル３ａを介し鋼片４の下面に噴射される。水噴射ノズル３ａは、特にその形式を問うものではないが、水中噴射ノズル、スリットから膜状に水を噴射する噴射スリット、単に給水パイプに噴射孔を設けたもの、水槽の側壁に開口を設けそこから水を噴射するものなどが好適であり、さらにその変化形態が考えられる。給水管３ｂは、給水管サポート３ｃで保持されている。
【００４２】
また、水を噴射する方向は、鋼片の下面に対して平行方向とする場合と、鋼片の下面に対して垂直または斜め方向から行う場合があるが、本発明では、鋼片下面側により大きな乱流を引き起こし高い冷却効果と気泡の除去効果を達成する点から、鋼片の下面に対して垂直（図２）または斜め方向（図３）から噴射するように水噴射ノズル３ａを設けるのがよい。
【００４３】
なお、この場合、水噴射位置から鋼片下面までの距離ｈを30〜500mm とすることが好ましい。その理由は前述した通りである。図３の場合、水噴射位置と鋼片下面との距離ｈはその噴射方向中立軸に沿ってはかればよい。
【００４４】
【実施例】
〔本発明例１〕
図１および図２に概略を示す水槽（長さ10ｍ×幅10ｍ×水深1.2 ｍ）に、連続鋳造設備にて鋳造されトーチカットされた直後のSUS 304 ステンレス鋼スラブ（厚さ200mm 、長さ9.0 ｍ、幅650 〜1600mm、スラブ表面温度850 ℃）をスラブの広面が略水平となるように水中に浸漬し、水冷した。水冷中は、スラブ下面に対し水噴射装置３から水を噴射し、水を流動させた。なお、水噴射装置３の水噴射位置とスラブ（鋼片）下面との間隔ｈを130mm とし、噴射する水の流量を50ｌ／m2・minとした。なお、この水槽はスラブの冷却に要する時間と生産速度を考慮してスラブを複数枚横に並べて浸漬できるように設計されており、本発明例では、10枚を同時に水冷した。また、水槽の底には厚さ20mmの鋼板を複数枚を立てた状態で溶接した鋼片支持部２が設けられ、スラブ（鋼片）４の下面を水槽の底から離隔して保持できるようにしてある。
【００４５】
水中でスラブ中心温度が 400℃以下になるまで急冷したのち、水槽から引上げ、ついでこれらスラブ（10枚) をスラブ加熱炉で加熱したのち、熱間圧延と冷間圧延を施して 1.0mm厚のステンレス鋼板とし、さらに２Ｂ＋ＢＡ仕上げを行い本発明例１とした。これら鋼板の表面状況を調査した。その結果、得られたステンレス鋼板の両面のいずれにも、へげや光沢のむらは認められなかった。
〔本発明例２〕
本発明例１と同様に、図１および図２に概略を示す水槽を用いて、連続鋳造設備にて鋳造されトーチカットされた直後のSUS 304 ステンレス鋼スラブ（厚さ200mm 、長さ9.0m、幅650 〜1600mm、スラブ表面温度850 ℃）をスラブの広面が略水平となるように水中に浸漬し、20分間水冷したのち、水槽から引き上げた。なお、水の噴射条件は本発明例１と同一条件とした。
【００４６】
予め二次元の伝熱計算により、水中から引き上げ後のスラブ表面から鋳片厚みの１％位置の温度推移を予測した。その結果、復熱最高温度が400 ℃以下とするには、水中浸漬冷却を15分以上行う必要があることが分かった。そこで、水中に浸漬して冷却する時間を20分とした。
水槽から引上げたのち、ついで、これらスラブ（10枚）をスラブ加熱炉で加熱し、熱間圧延と冷間圧延を施して1.0mm 厚のステンレス鋼板とし、さらに２Ｂ＋ＢＡ仕上げを行い、本発明例２とした。これら鋼板の表面状況を調査した結果、得られたステンレス鋼板の両面いずれにも、へげや光沢のむらは認められなかった。
〔本発明例３〕
本発明例２と同じ条件で製造したスラブ（２枚）を、スラブ加熱炉で加熱したのち、熱間圧延と冷間圧延を施して0.5mm 厚のステンレス鋼板とし、さらに２Ｂ＋ＢＡ仕上げを行い、本発明例３とした。これら鋼板の表面状況を調査した結果、光沢むらは認められなかったが、へげ部が0.2 ％の表面欠陥率で認められた。なお、表面欠陥率（％）は、（欠陥をもつコイルの長さ）／（ステンレス鋼コイル全長）×100 ％で表したものである。
〔本発明例４〕
本発明例２と同じ条件で製造したスラブのうち、スラブ（鋳片）の反り率が0.2mm ／m であるスラブ（２枚）を、その上面と下面にショットブラスト処理を行った。ショットブラスト条件は、ブラスト粒子径は1.5mm 、初速度90m ／sec 、投射密度600kg ／m2であった。このようにして処理したスラブをスラブ加熱炉で加熱したのち、熱間圧延と冷間圧延を施して0.5mm 厚のステンレス鋼板とし、さらに２Ｂ＋ＢＡ仕上げを行い、本発明例４とした。これら鋼板の表面状況を調査した結果、光沢むら、へげともに認められなかった。
〔比較例〕
一方、水槽中での水冷に際し、水噴射ノズルからの水の噴射に代えて圧縮空気（供給圧５kgf／mm2）で噴射し、冷却し比較例１とした。なお、他の条件は、本発明例１と同様にした。比較例１のステンレス鋼板のスラブ上面相当面には、へげや光沢のむらは認められなかったが、スラブ下面相当面には光沢むら部とへげ部をあわせて1.8 ％の表面欠陥が認められた。ただし、表面欠陥率（％）は、（欠陥をもつコイルの長さ）／（ステンレス鋼コイル全長）×100 ％で定義した。
【００４７】
また、水槽中での水冷に際し、水噴射ノズルからの水の噴射を行わずに、冷却し、比較例２とした。なお他の条件は本発明例１と同様にした。この結果比較例２のステンレス鋼板のスラブ上面相当面には、へげや光沢のむらは認められなかったが、スラブ下面相当面には光沢むら部とへげ部をあわせて2.0 ％の表面欠陥が認められた。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ステンレス鋼連鋳スラブの水中冷却にあたり、その下面側の冷却不足や冷却の不均一に起因する、熱間圧延、冷間圧延後の鋼板表面欠陥を可及的に低減することができ、産業上格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施に好適な冷却用水槽の構成を示す概略説明図である。
【図２】  本発明の実施に好適な冷却用水槽における水噴射装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】  本発明の実施に好適な冷却用水槽における水噴射装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】  本発明の実施に好適な冷却用水槽における鋼片支持部の１例を示す概略断面図である。
【図５】  本発明の実施に好適な冷却用水槽における鋼片支持部の１例を示す概略断面図である。
【図６】  鋳片を水中に浸漬し冷却途中で水中から引上げた時の鋳片表面温度の変化を示す模式図である。
【図７】  伝熱計算で鋳片内の温度分布を計算する際の代表断面の位置を示す説明図である。
【図８】  鋳片の反り率の定義を示す説明図である。
【符号の説明】
１    水槽
１ａ  側壁
２    鋼片支持部
２ａ  支持部材
２ｂ  支持部材
２ｄ  鋼板
３    水噴射装置
３ａ  水噴射ノズル
３ｂ  給水管
３ｃ  給水管サポート
４    鋼片（スラブ）
６    水
【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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