(57)【要約】【課題】丸鋳片や断面アスペクト比が小さい角型鋳片の連続鋳造鋳片の軸心部に現れるＶ状偏析や凝固収縮に伴うポロシティやザクさらにはこれに起因する内部割れ等の欠陥を機械的な圧縮手段を用いることなく、確実に抑制できる鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】丸鋳片又は断面アスペクト比１．４以下の角型鋳片を連続鋳造するに当たり、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って鋳片の軸心方向と直交する成分を有する静磁場を印加して下流側に向かう溶鋼流に対して電磁的制動力を与えるともに、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌの凝固末期強制冷却を施す。【選択図】図１
2014073503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸鋳片又は断面形状のアスペクト比１．４以下の角型鋳片を連続鋳造するに当たり、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って、鋳片の軸心方向と直交する成分を有する静磁場を印加して下流側に向かう溶鋼流に対して電磁的制動力を与えるともに、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌで凝固末期強制冷却を施すことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記静磁場は、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って溶鋼流の流速が０．３ｍ／ｓ以下に抑制されるように印加されるものであることを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記静磁場は、鋳片軸心部における磁束密度の鋳片軸心部と直交する成分が０．２〜０．５Ｔとなるように印加されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項４】
連続鋳造に供する鋼が、質量比でＣｒを２〜２６％を含有するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項５】
鋼の連続鋳造に当たり、連続鋳造された鋳片が連続鋳造機の下部矯正点を通過し水平帯に移行する箇所において鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１以下となるよう、連続鋳造条件が調整されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、丸鋳片又は断面形状のアスペクト比１．４以下の角型鋳片の連続鋳造方法に係り、特に、これらの連続鋳造の過程においてこれら鋳片軸心部に発生する偏析及びそれに起因する内部欠陥の発生を抑制し得る鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
丸鋳片やアスペクト比１．４以下の角型鋳片の連続鋳造によって得られる鋼鋳片の軸心部領域にはＶ状偏析と称される軸心部偏析、さらには、凝固収縮に伴うポロシティやザクさらにはこれに起因して内部割れ等の欠陥が発生しやすく、これらを素材として得られた圧延製品の材質特性が低下するという問題がある。特に、継目無鋼管等の素材に供される丸鋳片では、これらの欠陥がマンネスマン穿孔時に疵の原因になるため、その抑制が大きな課題となっている。
【０００３】
この連続鋳造鋳片の軸心部領域に発生する諸欠陥を抑制するための手段として、特許文献１には、円形鋳型による連続鋳造中の丸鋳片に、その凝固完了前に、一対の圧下ロールにより圧下を加えて凝固収縮による体積収縮を補償する継目無鋼管用丸鋳片の連続鋳造方法が開示されている。また、特許文献２には、鋼の連続鋳造に当たり、残溶鋼プールの鋳込み方向最先端より手前２〜１５ｍの位置からプール最先端までの区間に相当する鋳片表面を強制冷却して鋳片凝固殻を収縮せしめ鋳片断面を減面して鋳造する連続鋳造方法が開示されている。特許文献３には、Ｃｒを１．５から２．５％（質量比、以下鋼の化学組成について同様）含有する耐熱用低合金鋼丸鋳片の連続鋳造に当たり、その凝固末期において、鋳片軸心部の固相率が０．１〜０．８となる位置から０．９９以上となるまでの間の凝固末期に、強制水冷却の比水量を０．１２〜０．３５Ｌ／ｋｇ−鋼とする丸鋳片の連続鋳造方法が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献４には、連続鋳造鋳片の鋳片の固相率が８０〜９５％の位置において１０００ｇａｕｓｓ（０．１Ｔ）以上の静磁場を印加することによって鋳片内部の残溶鋼の流動に制動を掛ける連続鋳造鋳片の中心偏析防止方法が開示されている。また、特許文献５には、鋳片の凝固末期に静磁場を印加するに当たり、静磁場発生装置を鋳片の鋳造速度に合わせて移動させることによって静磁場印加の効果を確実にしようとする鋼の連続鋳造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５２０４２号公報
【特許文献２】特公平３−４６２１７号公報
【特許文献３】特許第４３０１０８１号公報
【特許文献４】特開昭６３−１００５０号公報
【特許文献５】特許４８０７１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の連続鋳造の際に鋼鋳片の軸心部領域に発生する欠陥を抑制する技術のうち、特許文献1に開示された手段は、丸ビレットに適応させるために特殊なカリバー底を有する圧下ロールを用いる必要があるためにコスト高になるおそれがあるほか、圧下ロールの位置や圧下量を適正に調整しないと鋳片内に内部割れを助長する等の問題がある。特許文献２，３に開示された手段は、強制水冷により鋳片凝固シェルを強制的に収縮させるものであるため、適正な圧縮応力を得るためには、強制冷却条件を凝固の進行に合わせて制御することが要求される。しかしながら、その制御が適正でない場合には、かえって鋳造時の温度や溶鋼流のゆらぎ等に起因して偏析や軸心部割れが残存しやすいという問題がある。
【０００７】
特許文献４及び５に開示された手段は、ともに、連続鋳造鋳片（スラブ鋳片）の凝固末期に鋳片厚み方向に静磁場を印加することによってバルジングなどによって生じる鋳片内部の残溶鋼の流動に制動を掛けて中心偏析を抑制しようとするものである。しかしながら、これらの手段は、静磁場の印加領域について漠然とした示唆を与えているにすぎず、中心偏析が強く現れる丸鋳片や断面アスペクト比の小さい高Ｃｒ鋼において確実に中心偏析を抑制することが困難である。加えて、これら文献は、中心偏析とは、異なる原因である凝固収縮に伴って現れるポロシティやザクさらにはこれに起因する内部割れ等の欠陥を低減する効果が極めて限定的であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記先行特許文献等に開示の技術的手段の有する問題点を解決することを目的としてなされたものであって、鋼、特に高Ｃｒ鋼の丸鋳片や断面アスペクト比の小さい鋼鋳片の軸心部に現れるＶ状偏析や凝固収縮に伴うポロシティやザクさらにはこれに起因する内部割れ等の欠陥を機械的な圧縮手段を用いることなく、確実に抑制できる鋼の連続鋳造方法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】
【０００９】
本発明者は、鋼鋳片の軸心部に現れるＶ状偏析の生成は、軸心部固相率ｆｓ：０．３〜０．７のＶ状偏析生成期にいわゆる濃化溶鋼が鋳片上流側から瞬間的かつ周期的に流入してくることに起因するという生成機構を確認した。そして、その防止のためには、それ以前の段階、すなわち、軸心部固相率ｆｓが０．３以前の段階において原因となる濃化溶鋼の移動を抑制する必要があることを知見した。また、連続鋳造鋳片の軸心部に発生するポロシティやザクさらにはこれに起因して生ずる内部割れは、最終凝固段階で生ずる残溶鋼プールの凝固収縮に起因するものであり、したがってその抑制のためには、最終凝固段階で強制水冷により鋳片外部から圧縮応力を加えるのが効果的であることを知見した。本発明は、これら２つの知見に基礎をおいており、鋼鋳片の連続鋳造段階において、溶鋼流動の制御を確実に実施する前半部分の機能と凝固収縮補償を可能な限り実行できる後半部分の機能とを異なる手段に分化させることにより、本発明の課題を解決するものである。
【００１０】
本発明の鋼の連続鋳造方法は、丸鋳片又は断面形状のアスペクト比１．４以下の角型鋳片を連続鋳造するに当たり、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って鋳片の軸心方向と直交する成分を有する静磁場を印加して下流側に向かう溶鋼流に対して電磁的制動力を与えるともに、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌで凝固末期強制冷却を施すことを特徴とするものである。
【００１１】
上記発明において、前記静磁場は、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って溶鋼流の流速が０．３ｍ／ｓ以下に抑制されるように印加されるものとするのが好ましい。また、前記静磁場は、鋳片軸心部における磁束密度の鋳片軸心部方向と直交する成分が０．２〜０．５Ｔとなるように印加されるものとするのが好ましい。
【００１２】
上記各発明において、連続鋳造に供する鋼は、Ｃｒを質量比で２〜２６％を含有するものとすることができる。
【００１３】
上記各発明において、鋼の連続鋳造に当たり、連続鋳造された鋳片が連続鋳造機の下部矯正点を通過し水平帯に移行する箇所において鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１以下となるよう、連続鋳造条件が調整されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、丸鋳片又は断面アスペクト比１．４以下の角型鋳片等の鋼鋳片、特に高Ｃｒ鋼鋳片の軸心部に現れるＶ状偏析や凝固収縮に伴うポロシティやザクさらにはこれに起因して内部割れ等の欠陥を機械的な圧縮手段を用いることなく、確実に抑制することができる。また、それにより、これら鋼鋳片を用いて製管された継目無鋼管の管端部に発生する内面カブレ疵の発生を抑制することができ、ひいては、製品歩留まりの向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施に供する鋼の連続鋳造設備の全体構成図である。
【図２】凝固末期の鋳片に対する静磁場印加の効果を、静磁場の印加される鋳片軸心部の固相率ｆｓとV状偏析の発生個数指数との関係において示すグラフである。
【図３】本発明の実施に供する鋼鋳片におけるＶ状偏析の発生個数の計測方法の説明図である。
【図４】凝固末期強制冷却水量（比水量）と軸心部割れ長さ指数の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施に供する鋼鋳片における軸心部割れ長さ指数の計測方法の説明図である。
【図６】１５５０℃における溶鋼中のＣｒ濃度と溶鋼の粘度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に供する丸鋳片に対して静磁場を印加し又は凝固末期強制水冷を与える処理ユニットを構成する静磁場印加−強制冷却エレメントの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、軸心部に沿ってＶ状偏析やポロシティやザクを含む欠陥が強く現れる鋼鋳片の連続鋳造に適用される。ここに、鋼鋳片とは、丸鋳片又はアスペクト比１．４以下の角型鋳片をいい、そのサイズは、断面積で２００〜３０００ｃｍ２の範囲にある。材質は普通鋼、低合金鋼のほか、２〜２６％のＣｒを含有する高クロム鋼に適用できる。特に、６〜２６％のＣｒを含有するＣｒ鋼は凝固区間が長く、偏析が強く現れるので本発明の対象鋼として好適である。
【００１７】
かかる鋼鋳片は、典型的には、図１に示すように、転炉によって精錬された溶鋼を取鍋（図示しない）からタンディシュ1を経て連続的に鋳型2に注入して外部に薄いシェルを、内部に未凝固部を有する鋼鋳片4（ストランドともいう）を形成させ、これを下方に引抜くとともに、引き抜かれた鋼鋳片4を二次冷却帯3でスプレー冷却して未凝固部の凝固を進行させた後、矯正帯5において水平方向に向かうように矯正することより製造される。矯正された鋼鋳片4は、完全凝固後、切断用トーチ9により定尺に切断、切断鋳片10とされ、ロールガング11により次工程に送られる。
【００１８】
本発明では、連続鋳造機を用いて鋼鋳片を鋳造するに当たり、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って鋳片側面から凝固領域に向かう静磁場を印加して鋼鋳片の下流側に向かう溶鋼流に対して電磁的制動力を与えるともに、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌの凝固末期強制冷却を施すことが行われる。具体的には、図1において、まず、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って磁場印加装置7により静磁場を印加した後、鋳片軸心部ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って凝固末期強制冷却装置8による冷却が行われる。
【００１９】
本発明においては、鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．１〜０．３の区間での静磁場印加が行われる。図２は、図１に示す形式の内径２１０ｍｍの水冷銅丸鋳型を備える垂直曲げ型の連続鋳造設備を用い、表１に示す組成の１３Ｃｒ鋼の溶鋼を連続鋳造したときの磁場印加区間の鋳片軸心部の固相率ｆｓとＶ状偏析の発生個数指数との関係を示すグラフである。ここにおいて、磁場印加区間は鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３，０．３〜０．５，０．５〜０．７，０．７〜１．０の４区間にとり、磁場の強さは、鋳片軸心部において０．３Ｔ（一定）とし、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．５Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌのスプレー冷却による凝固末期強制冷却を施した。なお、鋳片軸心部の固相率ｆｓとは、鋳片軸心部における［固相／（固相＋液相）］の質量比をいい、例えば、大中  逸雄  著  コンピュータ伝熱・凝固解析入門  １９８５年  丸善発行」の第１９６〜２０８頁に記載の「４．３．２  合金の凝固解析」等の伝熱凝固計算によって求めることができる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図２から明らかなように、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って静磁場を印加した場合においては、Ｖ状偏析発生個数指数が激減することが分かる。そして、このように、Ｖ状偏析の発生指数が激減することにより、後述するように、シームレス造管後の製品に現れる内面カブレ発生率が大きく減少することとなった。ここに、Ｖ状偏析とは、鋼鋳片の軸心部を含む縦断面に現れるＶ字状の偏析部をいい、図３に示すように、鋼鋳片10の軸心部を含む縦断面を長さ２ｍに亘ってエッチング後、現出したＶ字状の偏析部12の個数を肉眼でカウントし、その発生個数は鋳片長１ｍ当たりの偏析部個数として表わしたものである。また、Ｖ状偏析発生個数指数とは、鋼鋳片の連続鋳造に際し、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．５Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌのスプレー冷却よる凝固末期強制冷却に際し、凝固末期における静磁場印加をまったく行わなかった場合に現れるＶ状偏析の発生個数を１としたときの各静磁場印加条件下で得られるＶ状偏析発生個数の割合である。
【００２２】
このように、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３にあるときに静磁場を印加して下流側に向かう溶鋼流に対して電磁的制動力を与えることにより、Ｖ状偏析を著しく抑制できる理由は、下記のように推定される。すなわち、Ｖ状偏析は、前述のように、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜０．７のＶ状偏析生成期にいわゆる濃化溶鋼が鋳片上流側から瞬間的かつ周期的に流入してくることにより生ずるものと考えられているが、溶鋼流速の大きな箇所が存在する場合には、その箇所に優先的に濃化溶鋼が流入しやすく、著しいＶ状偏析の原因になると考えられる。これに対し、残溶鋼全体が均一な流速を保持できる場合には、そのような濃化溶鋼の流入現象が発生しがたく、Ｖ状偏析の程度も軽減されるものとみられる。前記条件のうち、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って静磁場を印加した場合は、偏析が生成し始めるものと推定される鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．３の時点までに溶鋼流の流速が均一化されるため、Ｖ状偏析の十分な低減が可能になったものと推定できる。これに対し、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３を超えた箇所から静磁場を印加しても、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３の箇所ですでに存在する溶鋼流の下流側への移動を充分阻止することができず、Ｖ状偏析の抑制効果は限定的なものとならざるを得ないのである。特に、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．７を過ぎた区間について静磁場を印加した場合は、Ｖ状偏析発生個数指数は1、すなわち、Ｖ偏析抑止効果は全く認められないという結果になっている。なお、静磁場を印加する区間は、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間を含んでいれば、より広い凝固区間に亘って印加しても同様の効果が得られるので、設備費用と適用可能な連続鋳造条件の範囲との兼ね合いから、静磁場印加装置の設置範囲を定めればよい。
【００２３】
上述の静磁場印加によるＶ状偏析の抑制効果を確実にするためには、上記鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３の箇所において、溶鋼流速が０．３ｍ／ｓ以下となるようにすることが効果的である。このように溶鋼流速を低下させる手段としては、例えば、鋳造速度（引抜速度）に応じて印加する静磁場の強度を上げることが考えられる。また、鋳造条件から凝固末期における軸心部の溶鋼流速を推定し、これに対応して、印加する静磁場の強度を調整すればよい。なお、溶鋼流速とは、連続鋳造される鋳片内を流れる溶鋼流の流速、いいかえれば、鋳片の引抜速度に対する相対速度をいう。
【００２４】
静磁場の方向は、鋳片内に生じている下流側への溶鋼流が抑制されるように取る必要がある。具体的には、静磁場を鋳片の軸心方向と直交する成分が大きくなるように印加するのがよい。その強さ（磁束密度の鋳片軸心方向と直交する成分）は０．２〜０．５Ｔでほぼ十分であり、好ましくは、０．３Ｔ程度である。この程度の磁場が前記鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って鋳片の軸心部に印加されるようにすればよく、この区間に亘って方向及び強度が大略一様な磁場を印加するようにすることがより好ましい。なお、静磁場の印加に当たっては、鋳片軸心位置相当の磁束密度を予めガウスメータによってオフラインで測定しておき、かつ、印加する磁場の強度と溶鋼存在時の溶鋼流の制動力との関係を、既知の物理条件に基づいて解析・評価し、必要な静磁場を印加するようにすればよい。
【００２５】
上述の静磁場の印加に続いて、鋼鋳片には、その軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌの凝固末期強制冷却が施される。図４は、前記静磁場の印加効果を確認したのと同一の条件、すなわち、図１に示す形式の内径２１０ｍｍの水冷銅鋳型を備える連続鋳造設備を用い、表１に示す組成の溶鋼を連続鋳造したときの凝固末期強制冷却水量（比水量）と軸心部割れ長さ指数の関係を示すグラフである。
【００２６】
ここに、軸心部割れとは、鋼鋳片の断面に現れる放射状の割れをいい、主として図３に示すザク発生領域13から発生するものである。その長さとは、図５に示すように、切断された鋼鋳片10の横断面をエッチング後、現出したＶ字状の割れの現れる領域を仮想円15で示したときの直径ｄをいう。また、軸心部割れ長さ指数とは、鋼鋳片の連続鋳造に際し、凝固末期強制冷却及び静磁場印加をまったく行わなかった場合に現れる軸心部割れの長さを１としたときに対する凝固末期強制冷却を行った場合の軸心部割れ長さの割合をいう。
【００２７】
ここにおいて、凝固末期強制冷却の区間は、それぞれ、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜１．０，０．３〜１．０，０．５〜１．０及び０．３〜０．７にとられており、それぞれの区間に亘って冷却水量（スプレー冷却水量）が０〜１．０Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌの範囲にとられている。なお、凝固末期強制冷却の前段における静磁場印加条件は、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．０５から凝固末期強制冷却を開始するまでの間、鋼鋳片側面から軸心部に対し磁束密度０．３Ｔの磁場を印加するものとしてある。
【００２８】
図４から明らかなように、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に亘って凝固末期強制冷却を行った場合には、冷却水量（スプレー冷却水量）が０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌのとき、軸心部割れ長さ指数が０．３を下回るようになる。これに対し、凝固末期強制冷却の適用区間が鋳片軸心部の固相率ｆｓ０．１〜１．０のとき、及び０．５〜１．０のときは、いずれも、凝固末期強制冷却水量の如何に拘わらず、軸心部割れ長さ指数の十分な低下が認められなかった。一方、凝固末期強制冷却の適用区間が鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．３〜０．７のときには、凝固末期強制冷却水量が０．４〜０．５Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌの狭い範囲で軸心部割れ長さ指数の大きな低下が認められた。しかしながら、この条件の下では、冷却水量のわずかな変動により軸心部割れ長さの低減の目的を達成することができない場合がある。したがって、本発明においては、鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．３〜１．０の区間に亘って比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌの凝固末期強制冷却を施すものとする。
【００２９】
上記のように、凝固末期強制冷却の適用区間が制限される理由は、凝固収縮が顕著となる区間と強制冷却の適用区間とを一致させ、その区間での体積の減少に対する補償を充分行わせ、軸心部割れの起点となるザクやポロシティの発生を抑制するためである。すなわち、鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．３より前方において強制冷却を行っても凝固収縮がいまだ開始されていないため、その効果が現れず、一方、軸心部固相率ｆｓ：０．７より後方において強制冷却を行っても凝固収縮が実質的に完了しているため、その効果が発揮されないためである。
【００３０】
一方、凝固末期強制冷却の適用区間が適正であっても、冷却水量（スプレー冷却水量）が０．４Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌより小さい場合には、軸心部に有効な圧縮応力を与えることができないため、軸心部割れを低減できない。これに対し、冷却水量が０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌより大きい場合には、軸心部への圧縮応力は十分大きくなるものの、不均一冷却が拡大しやすくなり、鋳片曲がりや凝固後の軸心部への引張応力の偏在により大きな軸心部割れを誘発する危険がある。これは、かかる強冷却を行った場合には、ビレット鋳片の表面温度が７００℃付近に存在するライデンフロスト点、すなわち、水冷却の際の伝熱モードが膜沸騰から遷移沸騰に変化する熱流束が最小となる点、まで低下することとなり、そのため、例えば、丸鋳片の周方向の僅かな冷却水量の変動が大きな不均一冷却を惹起することに起因するものである。
【００３１】
上述のとおり、本発明は鋼鋳片を連続鋳造するに当たり、静磁場の印加とそれに続く凝固末期強制冷却とを施すものである。これらの適用箇所は、すでに述べた軸心部固相率との関係を満たせばよいが、広く連続鋳造の実施に用いられる垂直曲げ型の連続鋳造機において実施することを考慮すると、その適用箇所を、鋼鋳片が連続鋳造機の下部矯正点を通過し水平帯に移行する箇所以降に置くのが、設備構成上好ましい。このような条件は、連続鋳造機の下部矯正点を通過し水平帯に移行する箇所において鋳片軸心部固相率ｆｓが０．１以下となるよう連続鋳造条件を調整することによって可能となる。一例を示せば、このような条件は、連続鋳造設備においてメニスカスから下部矯正点までの距離をＬＳ（ｍ）、鋳片直径をＤ（ｍｍ）、鋳造速度（引抜速度）をＶＣ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、
ＶＣ≧ＬＳ／（Ｄ／２Ｋ）２，但し、Ｋ＝２７〜３０（ｍｍ／ｍｉｎ０．５）（定数）
となるよう鋳造速度を調整することによって達成できる。
【００３２】
以上、本発明を、特にその典型的な実施形態である１３Ｃｒ鋼を断面円形の鋳型によって連続鋳造する場合について説明した。しかしながら、後に実施例によって明らかにされるように、本発明の実施形態は上記に留まるものではない。例えば、適用鋼種は、１３Ｃｒ鋼に限らず、広く軸心部偏析の顕著に現れる鋼種とすることができ、鋳片形状も断面円形のもののほか、断面アスペクト比１．４以下の断面角型鋳片にも適用することができる。鋳片サイズについても、断面積２００〜３０００ｃｍ２までの一般的な鋼鋳片に広く適用可能である。
【００３３】
上記鋼鋳片の連続鋳造方法は、すでに図１によって示したように、少なくとも水冷鋳型2及びそれに続く二次冷却帯3を備える丸鋳片又は断面アスペクト比１．４以下の角型鋳片を連続鋳造する鋼の連続鋳造設備であって、該連続鋳造設備は、前記水冷鋳型2から引き抜かれる鋳片4の鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に対応して機能する静磁場印加帯7、及び前記静磁場印加帯7に続いて前記鋳片4の軸心部の固相率ｆｓが０．３〜１．０の区間に対応して作動し、通過する鋳片4に対して比水量０．４〜０．７Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌのスプレー冷却を施すことを可能とする凝固末期強制冷却帯8を具備する鋳片の連続鋳造設備によって実施することができる。
【００３４】
連続鋳造装置は、特に限定されるものではないが、垂直曲げ型、垂直多段曲げ型、垂直鋳型をもった円弧型、円弧鋳型をもった完全円弧型又は円弧多段矯正型等の鋳片が水平方向に転換される形式のものを用いるのがよい。
【００３５】
静磁場印加帯7及び凝固末期強制冷却帯8は、例えば、図７に示すような静磁場印加−強制冷却スプレーユニット21を用い、これを複数個連結し、各帯域を構成するように使い分けることによって形成することができる。ここに、静磁場印加−強制冷却スプレーユニット21は電磁石又は永久磁石等の静磁場発生装置22により形成された磁界領域内に水供給用のリング状ヘッダー26を配置し、その内部に冷却媒体である水をスプレー噴射する水噴射ノズル27が配置されたものとして構成されている。前記リング状ヘッダー26の中央領域は、鋼鋳片の通路28となっている。
【００３６】
静磁場印加−強制冷却スプレーユニット21は、鋼鋳片の通路28が重なるように複数個（好適には3〜6個）に連結されて最終凝固帯処理装置を構成する。この最終凝固帯処理装置のうち、鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．１〜０．３に相当する帯域が静磁場印加帯7であり、鋳片軸心部の固相率ｆｓ：０．３〜１．０に相当する帯域が凝固末期強制冷却帯8である。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
図１に示す形式の内径２１０ｍｍの水冷銅鋳型を有する垂直曲げ型の連続鋳造機を用い、表１に示した１３Ｃｒ鋼を２ｍ／ｍｉｎの鋳造速度で丸鋳片を連続鋳造した。連続鋳造に当たり、表２に示す条件で静磁場印加及び凝固末期強制冷却を行った。得られた丸鋳片についてＶ状偏析及び軸心部割れ長さの発生状況を調査し、併せて、鋼鋳片に現れる鋳造組織のデンドライト傾角から軸心部の溶鋼流速（ｍ／ｓ）を推定した。結果は、表２に示す。
【００３８】
【表２】
2014073503.tif 000004
【００３９】
表２から分かるように、本発明に従い、軸心部の固相率ｆｓ：０．１〜０．３の区間に亘って強度０．３〜０．５Ｔの静磁場印加を行った場合には、鋳片軸心部の溶鋼流速が０．１５〜０．２５ｍ／ｓと小さくなり、その結果、Ｖ状偏析発生個数指数も０．３０〜０．３３と小さくなった。また、上記静磁場印加に引続き、凝固末期冷却を、比水量０．５〜０．６Ｌ/ｋｇ−ｓｔｅｅｌで行った場合には、軸心部割れ長さ指数が０．２２〜０．２５と小さくなり、本発明の目的が達成された（Ａ２，Ａ３）。これに対し、静磁場印加条件が不適切な場合には、鋳片軸心部の溶鋼流速の減速が不十分となり、Ｖ状偏析の発生を充分抑止することができなかった（Ａ１，Ａ４）。また、凝固末期強制冷却条件における比水量が過大である場合には、静磁場印加条件が適切であっても、割れ長さ指数が大きくなり、本発明の目的を達成することができなかった（Ａ５）。
【００４０】
（実施例２）
図１に示す形式の垂直曲げ型の連続鋳造機を用い、表３に示した１．５Ｃｒ鋼を２ｍ／ｍｉｎの鋳造速度で連続鋳造した。鋳型は内矩３００ｍｍ×４００ｍｍ（断面アスペクト比：１．３３）のブルーム鋳造用水冷銅鋳型とした。連続鋳造に当たり、表４に示す条件で静磁場印加及び凝固末期強制冷却を行った。得られた鋼鋳片についてＶ状偏析及び軸心部割れ長さの発生状況を調査し、実施例１の場合に準じて、Ｖ状偏析発生個数指数及び軸心部割れ長さ指数を求めた。結果は、表４に示す。
【００４１】
【表３】
2014073503.tif 000005
【００４２】
【表４】
2014073503.tif 000006
【００４３】
表４から分かるように、アスペクト比１．４以下の角型鋳片を連続鋳造するいわゆるブルーム連鋳の場合にも、実施例1における場合と同様に、静磁場印加条件及びそれに続く凝固末期強制冷却条件が適正な場合のみ、Ｖ状偏析発生個数指数及び軸心部割れ長さ指数を小さくすることができる（Ｂ２，Ｂ３）。
【００４４】
（製管試験）
実施例１で得られた鋼鋳片のうち、Ａ１，Ａ２，Ａ４により得られた鋼鋳片ついて製管試験を行った。製管は、在炉時間：３〜４ｈｒ、抽出温度：１１００℃の再熱処理を行った後、オーバル孔型−ラウンド孔型−オーバル孔型−ラウンド孔型により順次圧下する４パス孔型圧延により縮径圧延を行った。この際、圧下比は、前段及び後段のオーバル孔型−ラウンド孔型においてそれぞれ、１〜２．５の範囲にとり、全圧下比を１（無圧下）〜５となるように調整した。
【００４５】
上記再熱縮径圧延により得られた鋼片を１２５０〜１３００℃に加熱後、マンネスマン穿孔圧延機を用いて穿孔圧延を行って中空素管とした後、直ちにマンドレルミルにより延伸して長尺素管とし、得られた長尺素管を再加熱後、ストレッチレデューサにより定径化して外径：２５．４〜１７７．８ｍｍ、厚さ：２．３〜４０ｍｍの仕上り寸法に仕上げ、２５ｍｍのクロップ切断後熱処理を行って製品継目無鋼管とした。
【００４６】
得られた製品継目無鋼管に対し、その全長に亘って超音波探傷試験を行い、内面位置のエコー高さが値を超えた管を「欠陥有り」の管と判定し、製管本数に対する「欠陥有り」管の割合を内面カブレ発生率とした。凝固末期スプレー冷却静磁場印加をまったく行わなかった場合の内面カブレ発生率を１としたときの、各製造条件における内面カブレ発生率の割合を内面カブレ発生率と評価した。
【００４７】
得られた結果は表５に示す。表５から明らかなように、本発明にしたがい、静磁場印加及びそれに続く凝固末期のスプレー冷却を適正に行った場合には、内面カブレ発生指数を大幅に低減できる。
【００４８】
【表５】
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【符号の説明】
【００４９】
1：タンディシュ
2：連続鋳造鋳型
3：二次冷却帯
4：鋼鋳片
5：矯正帯
6：下部矯正点
7：静磁場印加帯
8：凝固末期強制冷却帯
9：切断用トーチ
10：（切断された）鋼鋳片
11：ロールガング
12：Ｖ状偏析
13：ザク・ポロシティ発生領域
14：軸心部割れ
15：仮想円
21：静磁場印加−強制冷却エレメント
22：磁場発生部
25：スプレー冷却部
26：リング状ヘッダー
27：水噴射ノズル
28：（鋼鋳片の）通路
29：鋼鋳片
【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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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月6日(2012.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記発明において、前記静磁場は、鋳片軸心部の固相率ｆｓが０．１〜０．３の区間に亘って溶鋼流の流速が０．３ｍ／ｓ以下に抑制されるように印加されるものとするのが好ましい。また、前記静磁場は、鋳片軸心部における磁束密度の軸心方向と直交する成分が０．２〜０．５Ｔとなるように印加されるものとするのが好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記静磁場は、鋳片軸心部における磁束密度の鋳片軸心方向と直交する成分が０．２〜０．５Ｔとなるように印加されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。