(57)【要約】【課題】欠陥が少なく且つ大きな鋼板を製造する。【解決手段】下注ぎ造塊法によって３段のテーパが形成された鋳塊を鋳造する。鋳塊本体部ＳＡは、上部、中間部及び下部のそれぞれでテーパが異なる。上部のテーパＴｐ３及び下部のテーパＴｐ２は０．０２以上０．０７以下であり、中間部のテーパＴｐ４は０．１５以上０．２４以下である。また、上部と中間部との境界をＨ３／Ｔ０が０．３５以上０．５以下となる位置（第２位置）とし、中間部と下部との境界をＨ２／Ｔ０が０．７以上１．０以下となる位置（第１位置）としている。そして、上記鋳塊を所定の圧下比Ｘで圧延することにより鋼板を製造する。【選択図】図４
2014079782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造時の状態で鋳塊の水平断面形状が長方形状であり、
鋳塊下端面の長辺方向中央部における短辺方向長さである厚みＴ０[ｍｍ]が
７００≦Ｔ０≦１０００であり、
鋳塊下端面の短辺方向中央部における長辺方向長さである幅Ｗ０[ｍｍ]と前記厚みＴ０[ｍｍ]との比が
１．７≦Ｗ０／Ｔ０であり、
鋳塊本体部の高さＨ１[ｍｍ]と鋳塊下端面の前記厚みＴ０[ｍｍ]との比が
２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦３．９であり、
前記鋳塊本体部の上方に位置する鋳塊押湯部の高さＨ４[ｍｍ]と鋳塊本体部の高さＨ１[ｍｍ]との比が
０．１５≦Ｈ４／Ｈ１≦０．３５であり、
鋳塊本体部上端における厚みをＴ１[ｍｍ]としたときＴｐ１＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｈ１により計算される鋳塊本体部の平均テーパＴｐ１[−]が
０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０
である鋳塊を下注ぎ造塊鋳造によって鋳造し、
得られた鋳塊を圧下比Ｘ[−]で圧延して厚みＴ[ｍｍ]の鋼板を製造する厚鋼板の製造方法において、
（但し、圧下比Ｘは、Ｘ＝Ｔ０／Ｔで計算され、一般鋼においてはＸ≧２．５とし、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼においてはＸ≧３．５とする）
鋳塊の高さ方向について鋳塊下端からの距離Ｈ２[ｍｍ]が０．７≦Ｈ２／Ｔ０≦１．０となる第１の位置と、
鋳塊の高さ方向について鋳塊本体部上端から下方への距離Ｈ３[ｍｍ]が０．３５≦Ｈ３／Ｔ０≦０．５となる第２の位置との２つの位置を境界として鋳塊本体部の厚みのテーパを変化させ、
鋳塊下端からの距離Ｈ２[ｍｍ]における鋳塊の厚みをＴ２[ｍｍ]としたときＴｐ２＝（Ｔ２−Ｔ０）／Ｈ２により計算される鋳塊本体部の下部のテーパＴｐ２[−]を
０．０２≦Ｔｐ２≦０．０７とし、
鋳塊本体部上端からの距離Ｈ３[ｍｍ]の位置での鋳塊本体の厚みをＴ３[ｍｍ]としたときのＴｐ３＝（Ｔ１−Ｔ３）／Ｈ３により計算される鋳塊本体部の上部のテーパＴｐ３[−]を
０．０２≦Ｔｐ３≦０．０７とし、
Ｔｐ４＝（Ｔ４−Ｔ３）／（Ｈ１−Ｈ２−Ｈ３）によって計算される鋳塊本体部の中間部のテーパＴｐ４[−]を
０．１５≦Ｔｐ４≦０．２３
とすることを特徴とする、厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造塊法によって得られた鋳塊を圧延して鋼板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
造塊法によって得られた、キルド鋼の圧延素材となる鋳塊は、一般的に、鋳塊上端に近づくに従って厚みが厚い１段の上広テーパ状に形成されている（特許文献１〜３、図１０（ａ）,（ｂ）の実線参照）。上記形状とすることにより、鋳塊を鋳型から抜き取り易くすることができるとともに偏析や空孔性欠陥を減少させることが可能となる。また、上記とは目的が異なるが、特許文献４には、鋳型内壁面に複数の段部を形成したものが開示されている。鋳型内への注湯を複数回に分けて行う場合は、２回目以降に注がれる溶鋼が鋳塊と鋳型内壁面との隙間に入り込むことでこれらの隙間がなくなる結果、鋳塊の抜き取りが困難となる。そこで、特許文献４では、注湯回数に応じた数の段部を形成することにより、上記問題を解決している。
【０００３】
上記鋳塊は、圧延等の工程を経て鋼板となる。そして、複数の鋼板を接続（溶接等）することにより製品が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２６６３９号公報
【特許文献２】特開昭６２−１６６０５２号公報
【特許文献３】実開昭５７−１８９６４９号公報
【特許文献４】特開２００９−２９７７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜４に記載された従来の鋳塊は比較的小さいことから、得られる鋼板も小さい。しかし、近年、鋼板より製造する構造物等の製品が大型化しており、小さな鋼板を用いると、１つの製品に使用する鋼板数が増加する。これに伴って、鋼板同士を溶接する箇所が多くなるため、溶接工程が煩雑化する。そこで、大きな鋼板を用いることで溶接箇所を少なくして、溶接工程の簡素化を図ることができるが、大きな鋼板を製造するためには鋳塊を大きくすることが必要となる。
【０００６】
鋳塊を大きくするためには鋳塊の高さを高くすることが考えられるが、従来と同等なテーパで高さを高くした場合、図１０（ａ）の２点鎖線に示すように、鋳塊上端部の厚みＴＢ１が従来の厚みＴＡ１より厚くなる（厚みＴＢ１＞厚みＴＡ１）。その結果、鋳塊に逆Ｖ偏析が発生しやすくなるため、製品の品質低下を招く。一方、図１０（ｂ）の２点鎖線に示すように、鋳塊上端部の厚みＴＣ１を従来の厚みＴＡ１と同等にして高さＨＣ１を従来の高さＨＡ１より高くすると（高さＨＣ１＞高さＨＡ１）、鋳塊のテーパ（(ＴＣ１−ＴＡ０)／ＨＣ１）が従来のテーパ（(ＴＡ１−ＴＡ０)／ＨＡ１）より小さくなるため、空孔性欠陥が増加し、製品の品質低下を招く。
【０００７】
そこで、本発明は、鋳塊上端部の厚みを従来の鋳塊上端部の厚みと同等にし、また、鋳塊のテーパを従来のテーパと同等以下にしても、欠陥が少なく且つ大きな鋼板を製造できる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】
【０００８】
本発明の厚鋼板の製造方法では、鋳造時の状態で鋳塊の水平断面形状が長方形状であり、鋳塊下端面の長辺方向中央部における短辺方向長さである厚みＴ０[ｍｍ]が７００≦Ｔ０≦１０００であり、鋳塊下端面の短辺方向中央部における長辺方向長さである幅Ｗ０[ｍｍ]と前記厚みＴ０[ｍｍ]との比が１．７≦Ｗ０／Ｔ０であり、鋳塊本体部の高さＨ１[ｍｍ]と鋳塊下端面の前記厚みＴ０[ｍｍ]との比が２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦３．９であり、鋳塊本体部の上方に位置する鋳塊押湯部の高さＨ４[ｍｍ]と鋳塊本体部の高さＨ１[ｍｍ]との比が０．１５≦Ｈ４／Ｈ１≦０．３５であり、鋳塊本体部上端における厚みをＴ１[ｍｍ]としたときＴｐ１＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｈ１により計算される鋳塊本体部の平均テーパＴｐ１[−]が０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０である鋳塊を下注ぎ造塊鋳造によって鋳造する。そして、得られた鋳塊を圧下比Ｘ[−]で圧延して厚みＴ[ｍｍ]の鋼板を製造する。ここで、圧下比Ｘは、Ｘ＝Ｔ０／Ｔで計算され、一般鋼においてはＸ≧２．５とし、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼においてはＸ≧３．５とする。
上記鋳塊において、高さ方向について、鋳塊下端からの距離Ｈ２[ｍｍ]が０．７≦Ｈ２／Ｔ０≦１．０となる第１の位置と、鋳塊本体部上端から下方への距離Ｈ３[ｍｍ]が０．３５≦Ｈ３／Ｔ０≦０．５となる第２の位置との２つの位置を境界として鋳塊本体部の厚みのテーパを変化させる。具体的には、鋳塊下端からの距離Ｈ２[ｍｍ]における鋳塊の厚みをＴ２[ｍｍ]としたときＴｐ２＝（Ｔ２−Ｔ０）／Ｈ２により計算される鋳塊本体部の下部のテーパＴｐ２[−]を０．０２≦Ｔｐ２≦０．０７とする。また、鋳塊本体部上端からの距離Ｈ３[ｍｍ]の位置での鋳塊本体の厚みをＴ３[ｍｍ]としたときのＴｐ３＝（Ｔ１−Ｔ３）／Ｈ３により計算される鋳塊本体部の上部のテーパＴｐ３[−]を０．０２≦Ｔｐ３≦０．０７とする。さらに、Ｔｐ４＝（Ｔ４−Ｔ３）／（Ｈ１−Ｈ２−Ｈ３）によって計算される鋳塊本体部の中間部のテーパＴｐ４[−]を０．１５≦Ｔｐ４≦０．２３とする。
【０００９】
このように、本発明では、鋳塊本体部を上部、中間部、及び下部の３つの部分でテーパを変え、空孔性欠陥が発生しやすい中間部のテーパＴｐ４を大きくする一方で、空孔性欠陥が発生しにくい上部及び下部のテーパＴｐ２，Ｔｐ３を小さくしている。これにより、鋳塊上端部の厚みを従来の厚みと同等にし、また、鋳塊本体部全体のテーパＴｐ１を従来のテーパと同等以下にしても、空孔性欠陥が少なく且つ大きな鋳塊を鋳造することができる。そのため、得られた鋳塊を従来と同等な所定の圧下比で圧延すると、欠陥が少なく且つ大きな鋼板を製造することができる。そして、このような鋼板を用いて製品を製造すると、従来の小さな鋼板を用いるよりも１つの製品に用いる鋼板の数を減らすことができるので、鋼板同士の溶接箇所を少なくすることができる。よって、溶接工程を簡素化することができるとともに製品の品質向上を図ることできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、空孔性欠陥が少なく且つ大きな鋳塊を鋳造できる。そして、このような鋳塊を所定の圧下比で圧延することにより、欠陥が少なく且つ大きな鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】下注ぎ造塊装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す鋳型の斜視図である。
【図３】鋳塊の斜視図である。
【図４】鋳塊の断面図であり、図３のIV-IV線に沿った図である。
【図５】「Ｗ０／Ｔ０」と「鋳塊の凝固時間」との関係を示す図である。
【図６】「鋳塊ボトムからの距離」と「凝固指標√Ｒ/Ｇ」との関係を示す図である。
【図７】「Ｈ１／Ｔ０」と「凝固指標√Ｒ/Ｇ」との関係を示す図（従来の鋳塊）である。
【図８】「Ｈ１／Ｔ０」と「凝固指標√Ｒ/Ｇ」との関係を示す図（本発明及び従来の鋳塊）である。
【図９】実施例の結果を示す図であり、「Ｈ１／Ｔ０」と「凝固指標√Ｒ/Ｇ」との関係を示す図である。
【図１０】従来の鋳塊の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
ここでは、本発明の一実施形態である造塊鋳造方法及び鋼板の製造方法について、図１〜図８を参照しつつ以下に説明する。
【００１４】
〔下注ぎ造塊装置〕
下注ぎ造塊装置１００は、図１に示すように、取鍋１内の溶鋼が注入される注入管２と、注入管２と連通した湯道３１を有する定盤３と、定盤３上に設置された鋳型４とを備えている。注入管２は、定盤３上面に立設し、湯道３１を介して鋳型４と連通している。また、鋳型４内には、上端部に保温ボード５１及び押湯ボード５２が配置されている。
【００１５】
鋳造を行うときは、図１に示すように、取鍋１を注入管２の上方に配置し、取鍋１から注入管２へ溶鋼を注入する。溶鋼は注入管２内部に形成された湯道２１を通過した後、定盤３内部の湯道３１を通って鋳型４内へ下方から供給される。そして、鋳型４内で冷却されることにより鋳塊となる。その後、鋳塊は鋳型４から抜き取られ、圧延処理等が施されることにより鋼板となる。
【００１６】
また、本実施形態では、鋳造前に鋳型４内に保温ボード５１を水平に吊り下げておき、鋳造終了後には保温ボード５１上に保温材を投入する。これにより、鋳型４内の溶鋼浴面の温度低下を抑えることができる。
【００１７】
ここで、図１に示す鋳型４は、上端に近づくにしたがって外側に広がった上広テーパ状に形成されている。そして、高さ方向に異なる２点を境界にテーパが変化することで、図２に示すように３段のテーパが形成されている。
【００１８】
また、鋳型４内に配置された押湯ボード５２は、断熱材からなり、図１，２に示すように、鋳型４内壁面に固定されている。
【００１９】
次に、図１に示す下注ぎ造塊装置１００を用いて鋳造された鋳塊について説明する。
【００２０】
〔鋳塊〕
鋳塊は、図３，４に示すように、本体部ＳＡとその上方に配置された押湯部ＳＢとの２つの領域から構成されており、本体部ＳＡは、上端部に近づくにしたがって厚みが厚くなった略四角錘状に形成されている。また、鋳塊の水平断面は長方形状に形成され、幅（長辺長さ）が厚み（短辺長さ）より大きい。
【００２１】
本体部ＳＡは、鋳塊下端から高さＨ１の領域であり、３段のテーパが形成されている。本体部ＳＡの上端は、図４に示すように、押湯ボード５２の下端に位置している。一方、押湯部ＳＢは、鋳塊上端から高さＨ４の領域であり、図４に示すように、保温ボード５１の下端から押湯ボード５２の下端までの領域である。
【００２２】
本体部ＳＡは、鋳型４内壁面に直接囲まれた領域であり、鋳型４と直接接触して冷却されることにより凝固した領域である。一方、押湯部ＳＢは、鋳型４内で保温ボード５１及び押湯ボード５２に囲まれた領域であり、鋳型４により押湯ボード５２を介して冷却されるため、本体部ＳＡより凝固が遅い。押湯部ＳＢには、鋳造時に、中心偏析となる濃化溶鋼や空洞状の欠陥（鋳塊の厚み中心部分に生じる「パイプ」や「引け」）が閉じ込められる。そこで、鋳塊を鋳型４から抜き取った後、押湯部ＳＢを切除し、本体部ＳＡだけを製品に用いることにより、上記欠陥が製品に含まれないようにすることができる。
【００２３】
なお、鋳塊の水平断面は、上述したように、長方形状となっているが（図３参照）、「長方形状」とは、２組の互いに対向する２つの辺が平行な直線であり且つ隣り合う２つの辺がなす角度（コーナー部）が直角である場合に限定されず、互いに対向する２つの辺が外側に膨らむ様にわずかに湾曲している場合やコーナー部が丸みを有する場合を含む。したがって、通常の扁平鋼塊のように、水平断面の幅中央部における厚みが幅端部における厚みより厚くてもよい（例えば、幅中央部における厚み≦幅端部における厚み×１．１）。ここで、「水平断面の幅中央部」とは長辺方向中央部であり、「厚み」とは水平断面の短辺方向長さである。また、本発明には、鋳塊の表面に凹凸が形成されているもの、例えば、高さ１０〜４０[ｍｍ]程度の「コルゲート」と呼ばれる凹凸が形成されたものも含まれる。
【００２４】
次に、鋳塊の具体的な寸法について説明する。
【００２５】
ここで、以下において、鋳塊の厚み（短辺）Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は鋳塊の「幅中央部」の厚みを示し、鋳塊の幅（長辺）Ｗ０は鋳塊の「厚み中央部」の幅を示す。偏析や空孔性欠陥は、鋳塊の中心軸近傍に発生しやすい。そこで、本発明では、鋳塊の内部品質に最も影響する「幅中央部」の厚み及び「厚み中央部」の幅を採用している。なお、図３，４では、「幅中央部」の厚みとして、鋳塊の幅中央における厚みＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を例示しているが、「幅中央部」とは、幅中央付近を意味し、図３，４に示す幅中央だけを示すものではない。同様に、図３，４では、「厚み中央部」の幅として、鋳塊の厚み中央における幅Ｗ０を例示しているが、「厚み中央部」とは、厚み中央付近を意味し、厚み中央だけを示すものではない。また、以下において、鋳塊の「幅方向」とは鋳塊の「長辺方向」を示し、鋳塊の「厚み方向」とは鋳塊の「短辺方向」を示す。
【００２６】
（鋳塊下端面における厚みＴ０（長辺方向中央部における短辺方向長さＴ０））
厚みＴ０が厚くなるにつれて鋳塊の凝固時間が長くなり、厚みＴ０が過大になると、凝固時間が非常に長くなるため、生産性が低下する。具体的には、厚みＴ０が１０００[ｍｍ]を超えると、鋳塊内での逆Ｖ偏析線が太く濃くなり、製品の品質に問題が生じることがわかっている(特開昭６２−１６６０５２号公報参照)。そこで、図３，４に示す鋳塊下端の厚みＴ０を、一般的な厚みである７００[ｍｍ]以上１０００[ｍｍ]以下とする（７００≦Ｔ０[ｍｍ]≦１０００）。この厚みは、従来の鋳塊と同等な厚みである。
【００２７】
（鋳塊下端面の幅Ｗ０と厚みＴ０との比「Ｗ０／Ｔ０」）
鋳塊は、図２に示す鋳型４内で厚み方向や幅方向に抜熱される。本発明の鋳塊では、幅（長辺長さ）が厚み（短辺長さ）より大きいことから、鋳塊内部の凝固の進行は「厚み方向の伝熱」に大きく影響を受け、「幅方向の伝熱」による影響が小さいと考えられる。そして、「幅方向の伝熱」による影響が非常に小さいときは、「厚み方向の伝熱」だけを考慮するとよい。そこで、「幅方向の伝熱」が鋳塊の凝固に及ぼす影響を調べるため、「Ｗ０／Ｔ０」と「鋳塊の凝固時間」との関係を調べた。
【００２８】
図５には、横軸を「Ｗ０／Ｔ０」とし、縦軸を「鋳塊の凝固時間」としたときのこれらの関係を示している。ここで、「Ｗ０／Ｔ０」は、厚みＴ０を一定にし、幅Ｗ０を変化させたときの値である。図５から、「Ｗ０／Ｔ０」が１．７未満では「鋳塊の凝固時間」が上昇傾向にあるが、「Ｗ０／Ｔ０」が１．７以上では「鋳塊の凝固時間」が略一定で変化していなかった。ここで、「Ｗ０／Ｔ０」の厚みＴ０は一定であるため、「Ｗ０／Ｔ０」は幅Ｗ０によって変化する。そうすると、「Ｗ０／Ｔ０」が１．７以上では、幅Ｗ０がどのような値でも「鋳塊の凝固時間」が略一定であることがわかる。
【００２９】
上記幅Ｗ０は上述した「幅方向の伝熱」に影響するので、幅Ｗ０がどのような値でも「鋳塊の凝固時間」が一定となることは、「幅方向の伝熱」が「鋳塊の凝固時間」に影響しないことを意味する。そこで、本発明では、Ｗ０／Ｔ０を１．７以上とし（Ｗ０／Ｔ０≧１．７）、以下では、「厚み方向の伝熱」に関与する構成を規定する。
【００３０】
（鋳塊本体部ＳＡの高さＨ１と厚みＴ０との比「Ｈ１／Ｔ０」）
「Ｈ１／Ｔ０」の厚みＴ０は、上述したように、従来の鋳塊と同等な下端の厚みであるため（７００≦Ｔ０[ｍｍ]≦１０００）、高さＨ１によって「Ｈ１／Ｔ０」が大きく変化する。そして、高さＨ１は鋳塊の大きさ（高さ）を示すことから、「Ｈ１／Ｔ０」により鋳塊の大きさが変化する。
【００３１】
「Ｈ１／Ｔ０」が２．４未満の場合は、従来の鋳塊と同等な大きさ（高さ）であり、本発明が目的とする大きな鋳塊が得られない。そして、このような鋳塊では、特許文献１〜３に示すような１段の上広テーパにすることで空孔性欠陥を低減でき、図３，４に示すような３段のテーパとする必要がない。一方、「Ｈ１／Ｔ０」が３．９を超える場合は、従来よりも大きな鋳塊となるが、空孔性欠陥を低減できるテーパにすることができない（後述参照）。そこで、「Ｈ１／Ｔ０」を２．４以上３．９以下とする（２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦３．９）。なお、高さＨ１とは、図３，４に示すように、鋳塊本体部ＳＡの下端からの高さであり、また、定盤３の上面からの高さでもある。
【００３２】
（鋳塊の「押湯部ＳＢの高さＨ４」と「本体部ＳＡの高さＨ１」との比「Ｈ４／Ｈ１」）
「Ｈ４／Ｈ１」は空洞状の欠陥（パイプ、引け）の生じ易さや本体部ＳＡの上端部の偏析の許容度に応じて決定されるが、「Ｈ４／Ｈ１」が大きい場合は、押湯部ＳＢが大きくなり、鋼板として利用可能な本体部ＳＡが小さくなる。一方、「Ｈ４／Ｈ１」が小さい場合は、鋼板として利用可能な本体部ＳＡが大きくなるが、押湯部ＳＢが小さくなるため、濃化溶鋼や空洞状の欠陥を押湯部ＳＢに十分に閉じ込めることができない。その結果、本体部ＳＡに欠陥が含まれることにより、鋼板の品質が低下する。そこで、「Ｈ４／Ｈ１」を０．１５以上０．３５以下とする（０．１５≦Ｈ４／Ｈ１≦０．３５）。この範囲は、従来の鋳塊で一般的に採用されている範囲である。
【００３３】
（鋳塊本体部ＳＡの平均テーパＴｐ１）
Ｔｐ１は、本体部ＳＡ全体の平均テーパ（３段の平均テーパ）を示し、以下の式で表される。
2014079782.tif 000003
Ｔｐ１が０．０７未満である場合は、テーパが殆ど形成されないため、鋳塊に空孔性欠陥が生じやすい。一方、Ｔｐ１が０．１０を超える場合は、テーパが大きくなるため、鋳塊本体部ＳＡの上端の厚みＴ１が大きくなる。そのため、１)鋳塊上端部に逆Ｖ偏析が多くなり、良品質の鋳塊の歩留まりが低くなる、２）圧延前の鋳塊の加熱に必要なエネルギーが増大する、３）鋳造や圧延における生産性が低下する等の問題が生じる。そこで、Ｔｐ１を０．０７以上０．１０以下とする（０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０）。上記Ｔｐ１の範囲は、従来の鋳塊（１段の上広テーパ状の鋳塊）のテーパと同等な範囲である。
【００３４】
続いて、鋳塊本体部ＳＡの構成について詳細に説明する。
【００３５】
本体部ＳＡには、図３に示すように、幅方向に沿って延在した対向する一対の広面に３段のテーパが形成されている。図３,４に示すように、３段のテーパはそれぞれ異なり、凝固指標√Ｒ/Ｇをもとに決定している。凝固指標√Ｒ/Ｇは空孔性欠陥（ザク、引巣）の発生に関係する指標であり、以下では、先ず、凝固指標√Ｒ/Ｇと空孔性欠陥の発生との関係を調べた実験について説明する。なお、凝固指標√Ｒ/ＧのＲは冷却速度[℃／ｍｉｎ.]であり、Ｇは温度勾配[℃／ｃｍ]である。また、凝固指標√Ｒ/Ｇを求める凝固計算には温度回復法を適用し、有限要素法によって計算した。また、計算には、下記表１に示す物性値を用いた。
【表１】
2014079782.tif 000004
【００３６】
[実験１]
下注造塊法により１段の上広テーパの鋳塊（従来形状の鋳塊、図１０の実線参照）を鋳造し、これを圧延して鋼板を製造した。
【００３７】
<実験条件>
下注造塊鋳造において、溶鋼注入温度を「液相線温度＋４０[℃]」とした。また、鋳型内の溶鋼の酸化を防止するため、鋳型へ溶鋼を供給した初期段階にＳｉＯ２−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の被覆剤を投入して溶鋼浴面を被覆剤で覆った。さらに、鋳型内の溶鋼表面部を保温するため、鋳造前に予め断熱性の高い保温ボードを鋳型内に水平に吊り下げ、鋳造終了後には保温ボード上に保温材を投入した。そして、鋳塊が完全凝固してから鋳型から鋳塊を抜き取った。鋳塊の抜き取りは鋳塊重量Ｉ[ｔｏｎ]によって異なるタイミングとし、鋳塊重量Ｉが３０[ｔｏｎ]の場合は溶鋼の注入終了から９時間１０分後に鋳塊を抜き取り、鋳塊重量Ｉが４０[ｔｏｎ]の場合は溶鋼の注入終了から１０時間３０分後に鋳塊を抜き取り、鋳塊重量Ｉが５５[ｔｏｎ]の場合は溶鋼の注入終了から１４時間３０分後に鋳塊を抜き取った。また、鋳型重量Ｍ[ｔｏｎ]と鋳塊重量Ｉ[ｔｏｎ]との比Ｍ／Ｉを約１．０とした。表２には、本実験で得られた鋳塊の寸法を示している。各寸法は図１０（ａ）に示す寸法である。
【表２】
2014079782.tif 000005
ここで、鋳塊重量Ｉが３０[ｔｏｎ]及び４０[ｔｏｎ]のものは従来と同等な大きさの鋳塊（高さの低い鋳塊）であり、鋳塊重量Ｉが５５[ｔｏｎ]のものは従来よりも大きい鋳塊（高さが高い鋳塊）である。
【００３８】
そして、得られた鋳塊を分塊圧延し、その後、厚板圧延して鋼板を製造した。分塊圧延と厚板圧延を合わせたトータルの圧下比Ｘは、一般鋼では圧下比Ｘを２．５以上とし（Ｘ≧２．５）、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼（本実験では金型用鋼）では圧下比Ｘを３．５以上とした（Ｘ≧３．５）。また、圧下比Ｘが規格により定められている鋼種については、規格に基づいた圧下比Ｘとした（例えば、Ｃｒ−Ｍｏ鋼では圧下比Ｘ≧３．０）。ここで、「圧下比Ｘ」は Ｘ＝「鋳塊の厚み」／「鋼板の厚み」 で表される値である。また、下記表３には、一般鋼及び金型用鋼の組成を示している。
【表３】
2014079782.tif 000006
【００３９】
<鋳塊の品質評価> 
鋳塊中心部から厚みが３０[ｍｍ]のサンプルを採取し、これをＸ線透過撮影した。そして、現像したフィルムから空孔性欠陥の有無を目視で確認した。
【００４０】
<鋼板の品質評価> 
ＪＩＳの超音波探傷基準（ＪＩＳＢ０９０１）の２．５〜５倍の判定基準で超音波探傷試験を行い、測定された欠陥エコー高さの大小によって空孔性欠陥の発生の有無を評価した。評価基準として、一般鋼では欠陥エコー高さが１０％未満である場合は空孔性欠陥が発生していないと評価し、金型用鋼では欠陥エコー高さが５％未満である場合は空孔性欠陥が発生していないと評価した。なお、「欠陥エコー高さ」とは、底面エコーに対する欠陥エコーの割合[％]を示すものであり、この値が小さいほど空孔性欠陥（ザク、引巣）が発生していないことを意味する。
【００４１】
<実験結果>
表４には、圧下比Ｘ＝２．５（一般鋼）で圧延したとき及び圧下比Ｘ＝３．５（金型用鋼）で圧延したときの空孔性欠陥の有無（鋳塊、鋼板）及び凝固指標√Ｒ/Ｇ（鋳塊）を示している。
【表４】
2014079782.tif 000007
【００４２】
凝固指標√Ｒ/Ｇ＜１．０のとき、鋳塊内部に空孔性欠陥が生成しないことが報告されている（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ ＶｏＬ．２１（２００８）−１０３）。表４から、鋳塊重量Ｉが３０[ｔｏｎ]及び４０[ｔｏｎ]の場合（従来と同等な大きさの場合）は、凝固指標√Ｒ/Ｇが１．０を超えており（√Ｒ/Ｇ＝２．８，２．４）、鋳塊から空孔性欠陥が検出されたが、鋼板からは空孔性欠陥が検出されなかった。これは、鋳塊を厚板圧延した際に鋳塊内部の空孔性欠陥が圧着されて消滅したからと考えられる。
【００４３】
一方、鋳塊重量Ｉが５５[ｔｏｎ]の場合（従来よりも大きい場合）は、凝固指標√Ｒ/Ｇが４．４（＞１．０）であり、鋳塊及び鋼板の両方から空孔性欠陥が検出された。このように、従来よりも大きい５５[ｔｏｎ]の鋳塊では、圧延しても空孔性欠陥を消滅できない場合があることがわかった。
【００４４】
上記結果から、凝固指標√Ｒ/Ｇ≦２．８の場合、鋳塊に空孔性欠陥が存在しても、これを所定の圧下比（一般鋼では圧下比Ｘ≧２．５、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼（金型用鋼等）では圧下比Ｘ≧３．５）で圧延すると、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できる。一方、凝固指標√Ｒ/Ｇ＞２．８の場合は、鋳塊を上記圧下比で圧延しても、鋼板に空孔性欠陥が残る。このように、凝固指標√Ｒ/Ｇ＝２．８を基準に空孔性欠陥の無い鋼板を製造できるかどうかを判断できるため、本発明では、上記基準をもとに鋳塊本体部ＳＡの構成を決定した。
【００４５】
なお、本発明では、鋳塊本体部ＳＡのテーパを途中で変化させることによって、本体部ＳＡに３段のテーパを形成しているが、これは下記の実験結果から決定した。
【００４６】
上記実験１で鋳造した鋳塊（鋳塊重量Ｉ:３０[ｔｏｎ]）の内部品質を調べたところ、図６に示す結果が得られた。図６には、縦軸を「凝固指標√Ｒ/Ｇ」とし、横軸を「鋳塊下端からの距離」（高さ）として鋳塊の内部品質指標（凝固指標√Ｒ/Ｇ）の高さ分布を示している。図６から、√Ｒ/Ｇは、鋳塊下端から高さ中央付近に近付くにつれて増加し、高さ中央付近でピークとなった後、鋳塊上端に近づくにつれて減少している。また、鋳塊の高さ中央付近では√Ｒ/Ｇ≒２．８であるが、その他の領域では√Ｒ/Ｇ＜２．８であった。
【００４７】
上記結果から、鋳塊の高さ中央付近には空孔性欠陥が発生しやすいが、その他の領域には空孔性欠陥が発生しにくい傾向がある。そして、この傾向は、従来の鋳塊（鋳塊重量Ｉ:３０[ｔｏｎ]の高さの低い鋳塊）に限られず、従来よりも大きい鋳塊（高さの高い鋳塊）でも同様な傾向を示す。そこで、本発明では、鋳塊を高さ方向について３つの領域（上部、中間部、下部）に分け、中間部を空孔性欠陥が発生しやすい領域に配置する。そして、中間部のテーパを大きくすることにより、中間部での√Ｒ/Ｇを小さくして、欠陥の発生を抑止する。
【００４８】
以下では、鋳塊本体部ＳＡの構成について詳細に説明する。なお、図３，４に示す高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は下記の高さを示している。
・高さＨ１：本体部ＳＡの高さ
・高さＨ２：本体部ＳＡの下部の高さ
・高さＨ３：本体部ＳＡの上部の高さ
・高さＨ４：押湯部ＳＢの高さ
そして、本体部ＳＡの中間部の高さをＨ５とすると、高さＨ５は以下の式で表される。
Ｈ５＝Ｈ１−Ｈ２−Ｈ３
また、鋳塊の高さは以下の式で表される。
鋳塊の高さ＝Ｈ１＋Ｈ４
＝Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＋Ｈ５
【００４９】
また、図３，４に示す厚みＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は下記の厚みを示している。
・厚みＴ０：本体部ＳＡの下端（本体部ＳＡの下部の下端）の厚み
・厚みＴ１：本体部ＳＡの上端の厚み
（厚みＴ１は、図４の様に押湯ボード５２の下部の厚みが、厚みゼロの下端から連続的に変化しているケースにおいては、押湯部ＳＢの下端の厚みでもある。）
・厚みＴ２：本体部ＳＡの下部の上端（中間部の下端）の厚み
・厚みＴ３：本体部ＳＡの上部の下端（中間部の上端）の厚み
【００５０】
（鋳塊本体部ＳＡの「下部と中間部の境界」）
「下部と中間部の境界」を「Ｈ２／Ｔ０」から決定する。「Ｈ２／Ｔ０」は、下部の高さＨ２と本体部ＳＡの下端の厚みＴ０との比である。「Ｈ２／Ｔ０」の厚みＴ０には従来と同等の厚み（７００≦Ｔ０[ｍｍ]≦１０００）を採用しているので、「Ｈ２／Ｔ０」は主にＨ２によって変化し、これに伴って鋳塊下部の高さが変化する。
【００５１】
「Ｈ２／Ｔ０」が小さい場合は、鋳塊下部の高さＨ２が低く、鋳塊中間部の高さＨ５や鋳塊上部の高さＨ３が高くなる傾向がある。中間部を空孔性欠陥が発生しやすい部分に配置するためには、下部の高さＨ２が低いため、中間部の高さＨ５を高くする必要があるが、その場合、中間部のテーパＴｐ４（＝Ｔ３−Ｔ２／Ｈ５）が小さくなるので、欠陥の発生を抑制しにくくなる。そして、「Ｈ２／Ｔ０」が０．７未満である場合は上記問題が生じやすい。一方、「Ｈ２／Ｔ０」が大きい場合は、下部の高さＨ２が高く、中間部の高さＨ５や上部の高さＨ３が低くなる傾向がある。このような場合、空孔性欠陥が発生しやすい部分に、テーパの大きい中間部だけでなく、下部も配置されることがあるので、上記部分において欠陥を抑制しにくい。そして、「Ｈ２／Ｔ０」が１．０を超える場合は、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超え、鋼板に空孔性欠陥が残存する場合がある。そこで、「Ｈ２／Ｔ０」が０．７以上１．０以下となる位置（第１位置）を下部と中間部の境界とする（０．７≦Ｈ２／Ｔ０≦１．０）。
【００５２】
（鋳塊本体部ＳＡの「上部と中間部の境界」）
「上部と中間部の境界」を「Ｈ３／Ｔ０」から決定する。「Ｈ３／Ｔ０」は、上部の高さＨ３と鋳塊本体部ＳＡの下端の厚みＴ０との比である。「Ｈ３／Ｔ０」の厚みＴ０には従来と同等の厚み（７００≦Ｔ０[ｍｍ]≦１０００）を採用しているので、「Ｈ２／Ｔ０」の場合と同様に、「Ｈ３／Ｔ０」は主にＨ３によって変化し、これに伴って鋳塊上部の高さが変化する。
【００５３】
「Ｈ３／Ｔ０」が小さい場合は、鋳塊上部の高さＨ３が低く、鋳塊中間部の高さＨ５や鋳塊下部の高さＨ２が高くなる傾向がある。中間部を空孔性欠陥が発生しやすい部分に配置するためには、下部の高さＨ２が低いため、中間部の高さＨ５を高くする必要があるが、その場合、中間部のテーパＴｐ４（＝Ｔ３−Ｔ２／Ｈ５）が小さくなるので、欠陥の発生を抑制しにくくなる。そして、「Ｈ３／Ｔ０」が０．３５未満である場合は上記問題が生じやすい。一方、「Ｈ３／Ｔ０」が大きい場合は、上部の高さＨ３が高く、中間部の高さＨ５や下部の高さＨ２が低くなる傾向がある。このような場合、空孔性欠陥が発生しやすい部分に、テーパの大きい中間部だけでなく、上部も配置されることがあるので、上記部分において欠陥を抑制しにくい。そして、「Ｈ３／Ｔ０」が０．５を超える場合は、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超え、鋼板に空孔性欠陥が残存する場合がある。そこで、「Ｈ３／Ｔ０」が０．３５以上０．５以下となる位置（第２位置）を上部と中間部の境界とする（０．３５≦Ｈ２／Ｔ０≦０．５）。
【００５４】
そして、上記第１位置及び第２位置を境界にテーパを変化させる。次に、鋳塊下部、鋳塊中間部及び鋳塊上部の各テーパについて説明する。
【００５５】
（鋳塊下部のテーパＴｐ２）
下部のテーパＴｐ２は、以下の式で表される。
2014079782.tif 000008
Ｔｐ２が０．０２未満と小さい場合は、テーパが殆ど付与されず、幅方向に沿って延在した２つの広面が略平行に配置されるので、鋳塊を鋳型から容易に且つ確実に抜き取ることが困難となる。
【００５６】
一方、下部のテーパＴｐ２が大きすぎる場合は、鋳塊本体部ＳＡ全体の平均テーパＴｐ１を上述した範囲にすることができない（０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０）。仮に、Ｔｐ１を上記範囲にすることができたとしても、Ｔｐ２が大きい場合は中間部のテーパＴｐ４や上部のテーパＴｐ３が小さくなる。しかし、中間部には空孔性欠陥が発生しやすいため、テーパＴｐ４が小さいと欠陥の発生を抑制することができない。また、上部のテーパＴｐ３を小さくしすぎると、鋳塊を鋳型から容易に且つ確実に抜き取ることが困難となる。そして、Ｔｐ２が０．０７を超えると、上記問題が生じやすくなり、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超える。そこで、Ｔｐ２を０．０２以上０．０７以下とする（０．０２≦Ｔｐ２≦０．０７）。
【００５７】
（上部のテーパＴｐ３）
上部のテーパＴｐ３は、以下の式で表される。
2014079782.tif 000009
下部のテーパＴｐ２と同様に、Ｔｐ３が０．０２未満と小さい場合は、テーパが殆ど付与されないため、鋳塊を鋳型から容易に且つ確実に抜き取ることが困難となる。
【００５８】
一方、上部のテーパＴｐ３が大きすぎる場合は、鋳塊本体部ＳＡ全体の平均テーパＴｐ１を０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０とすることができない。仮に、Ｔｐ１を上記範囲とすることができたとしても、Ｔｐ３が大きい場合は中間部のテーパＴｐ４や下部のテーパＴｐ２が小さくなる。しかし、中間部には空孔性欠陥が発生しやすいため、テーパＴｐ４が小さい場合は欠陥の発生を抑制することができない。また、下部のテーパＴｐ２を小さくしすぎると、鋳塊を鋳型から容易に且つ確実に抜き取ることが困難となる。そして、Ｔｐ３が０．０７を超えると、上記問題が生じやすくなり、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超える。そこで、Ｔｐ３を、０．０２以上０．０７以下とする（０．０２≦Ｔｐ３≦０．０７）。上記範囲は、下部のテーパＴｐ２と同じ範囲である。
【００５９】
（中間部のテーパＴｐ４）
中間部のテーパＴｐ４は、以下の式で表される。
2014079782.tif 000010
中間部は空孔性欠陥が発生しやすい部分に配置されるため、テーパＴｐ４を大きくすることにより、凝固指標√Ｒ/Ｇを抑制し、欠陥の発生を抑止する。ここで、Ｔｐ４が０．１５未満である場合は、傾きが小さいため、欠陥の発生を効果的に抑止できない。そして、この場合は、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超える。一方、Ｔｐ４が大きくても０．２４を超える場合は、鋳塊本体部ＳＡ全体の平均テーパＴｐ１が１．０を超えてしまい、Ｔｐ１を０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０とすることができない。そこで、Ｔｐ４を０．１５以上０．２３以下とする（０．１５≦Ｔｐ４≦０．２３）。
【００６０】
以上に説明したように、本発明の鋳塊は下記のように構成されている。
・厚みＴ０         ：７００≦Ｔ０[ｍｍ]≦１０００
・幅Ｗ０／厚みＴ０  ：１．７≦Ｗ０／Ｔ０
・高さＨ１／厚みＴ０：２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦３．９
・高さＨ２／厚みＴ０：０．７≦Ｈ２／Ｔ０≦１．０
・高さＨ３／厚みＴ０：０．３５≦Ｈ３／Ｔ０≦０．５
・高さＨ４／高さＨ１：０．１５≦Ｈ４／Ｈ１≦０．３５
・鋳塊本体部ＳＡの平均テーパＴｐ１：０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０
・下部のテーパＴｐ２             ：０．０２≦Ｔｐ２≦０．０７
・上部のテーパＴｐ３             ：０．０２≦Ｔｐ３≦０．０７
・中間部のテーパＴｐ４            :０．１５≦Ｔｐ４≦０．２３
【００６１】
また、鋳塊本体部ＳＡの上部、中間部、及び下部の各領域は、凝固指標√Ｒ/Ｇ≦２．８であるので、実験１の圧下比（一般鋼では圧下比Ｘ≧２．５、金型用鋼の様に一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼においては圧下比Ｘ≧３．５）で圧延すると空孔性欠陥の無い鋼板となる。したがって、上記３つの領域からなる鋳塊本体部ＳＡを上記圧下比で圧延しても空孔性欠陥の無い大きな鋼板を製造することができる。
【００６２】
ここで、鋳塊本体部ＳＡを圧延するときの圧下比について説明する。
【００６３】
（圧下比Ｘ）
厚みＴ０[ｍｍ]の鋳塊本体部ＳＡを厚みＴ[ｍｍ]の鋼板に圧延するときの圧下比Ｘは下記式で表される。
2014079782.tif 000011
鋼板の厚みＴが所定の値に定まっている場合、圧下比Ｘは鋳塊の厚みＴ０によって変化する。厚みＴ０が厚い場合、圧下比Ｘが大きくなるので、鋳塊内部に空孔が存在しても圧延によって空孔を消滅させることができる。しかし、厚みＴ０が厚いと、１)鋳造に要する凝固時間が長くなるため生産性が低下する、２)鋳造中に逆Ｖ偏析が発生しやすくなるので品質が低下する等の問題が生じる。一方、厚みＴ０が小さい場合、圧下比Ｘが小さくなるため、圧延しても鋳塊内部の空孔を十分に圧着することができない。その結果、鋼板に空孔が残存する。
【００６４】
そこで、鋼板の厚みＴに応じて鋳塊の厚みを適切に選択することにより、圧下比Ｘを決定することが望ましいが、通常、圧下比Ｘを２．５以上３．５以下程度とすることにより、鋳塊内部の空孔を圧着することができるとされている（特許文献２参照）。
【００６５】
また、従来の高さの低い一段テーパの鋳塊（Ｈ１／Ｔ０＝１．８）では、一般用鋼を製造するときは圧下比Ｘ＝２．５で圧延すると品質上問題のない製品が得られ、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼（金型用鋼等）を製造するときは圧下比Ｘ＝３．５で圧延すると品質上問題のない製品が得られた実績がある。なお、一般用鋼では空孔性欠陥に関する品質にそれほど厳格でないが、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼では空孔性欠陥に関する品質に厳格である。そこで、本発明では、圧下比Ｘを、従来から採用されている圧下比、つまり、一般鋼においてはＸ≧２．５とし、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼においてはＸ≧３．５とする。この範囲は、実験１の圧下比と同じ範囲である。ここで、一般鋼とは、ＪＩＳＳＳ４００をはじめとする機械構造用鋼である。また、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼には、金型用鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼、Ｎｉ鋼などがある。金型用鋼は、切削してプラスチック成形用の金型に用いられ、小さな内部欠陥が切削面に現れても、成形されるプラスチック製品の不良につながる場合がある為、内部品質には特に厳格である。Ｃｒ−Ｍｏ鋼は化学工業用反応容器等に用いられ、またＮｉ鋼は低温圧力容器用等に用いられる。化学工業用のＣｒ−Ｍｏ鋼や低温圧力容器用のＮｉ鋼などの特殊鋼では、規格で３．０以上の圧下比を確保する事が定められており、３．５以上の圧下比で圧延を実施するケースが多く、３．５以上の圧下比で圧延すると本発明の効果が得られる。
【００６６】
以上のように、本発明では、鋳塊本体部ＳＡを上部、中間部、及び下部の３つの部分を異なるテーパとし、空孔性欠陥の発生しやすい中間部のテーパＴｐ４を大きくすることにより欠陥の発生を抑制する一方で、空孔性欠陥が発生しにくい上部及び下部のテーパＴｐ２，Ｔｐ３を小さくしている。このような形状とすることにより、鋳塊本体部ＳＡの上端の厚みＴ１を従来の厚みと同等にし、また、鋳塊本体部ＳＡ全体のテーパＴｐ１を従来のテーパと同等以下にしても、空孔性欠陥が少なく且つ大きな鋳塊を鋳造することができる。そして、得られた鋳塊を従来と同等な圧下比Ｘ（一般鋼においてはＸ≧２．５とし、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼においてはＸ≧３．５）で圧延すると、欠陥が少なく且つ大きな鋼板を製造することができる。また、上記鋼板を用いて製品を製造すると、従来の小さな鋼板を用いるよりも１つの製品に用いる鋼板の数を少なくすることができるので、鋼板同士の溶接箇所を少なくすることができる。よって、溶接工程の簡素化を図ることができるとともに、製品の品質向上を図ることができる。
【００６７】
続いて、本発明の効果を確認するために行った[実験２]及び[実験３]について説明する。
【００６８】
[実験２]
下注造塊法により本発明の鋳塊（３段テーパの鋳塊であり、鋳塊重量Ｉが５５[ｔｏｎ]）を鋳造し、これを圧延して鋼板を製造した。表５には鋳塊の寸法を示している。また、本実験条件及び評価方法を[実験１]と同様な条件及び評価方法とした。
【表５】
2014079782.tif 000012
【００６９】
<実験結果>
表６には、圧下比Ｘ＝２．５（一般鋼）圧延したとき及び圧下比Ｘ＝３．５（金型用鋼）で圧延したときの空孔性欠陥の有無（鋳塊、鋼板）及び凝固指標√Ｒ/Ｇ（鋳塊）を示している。また、比較として[実験１]の５５[ｔｏｎ]の鋳塊（１段の上広テーパの鋳塊）の結果を示している。
【００７０】
【表６】
2014079782.tif 000013
【００７１】
表６に示すように、鋳塊重量Ｉが従来よりも大きい場合（５５[ｔｏｎ]）、本発明の鋳塊（３段テーパ）では、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８未満（√Ｒ/Ｇ＝２．４）であり、鋼板に空孔性欠陥が検出されなかった。一方、従来の鋳塊（一段テーパ）では、凝固指標√Ｒ/Ｇが４．４（＞１．０）であり、鋳塊及び鋼板の両方から空孔性欠陥が検出された。このように、鋳塊を従来よりも大きくしても、所定の３段テーパにすると、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できることがわかった。
【００７２】
[実験３]
（１）従来の１段の上広テーパ状の鋳塊において、下端厚みＴＡ０及びテーパＴｐ１を変えたときの「Ｈ１／Ｔ０」と凝固指標√Ｒ/Ｇとの関係を調べた。表７には、厚みＴＡ０及びテーパＴｐ１を示しており、合計６種類の鋳塊を鋳造した。また、[実験１]と同様な条件で実験を行った。
【００７３】
【表７】
2014079782.tif 000014
表７のＴｐ１＝０．０７，０．１０は従来から採用されているテーパであり、Ｔｐ１＝０．１５は従来よりも大きなテーパである。
【００７４】
図７には、実験結果として、鋳塊の「Ｈ１／Ｔ０」と「凝固指標√Ｒ/Ｇ」との関係を示している。図７から、Ｔｐ１＝０．０７，０．１０（従来のテーパ）では、「Ｈ１／Ｔ０」が２．４未満のとき（従来の比較的小さな鋳塊では）、√Ｒ/Ｇが２．８未満であり、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できる。しかし、「Ｈ１／Ｔ０」が２．４以上３．９以下のときは（従来よりも大きい鋳塊(本発明の範囲)では）、√Ｒ/Ｇが２．８を超え、鋼板に空孔性欠陥が残存することがある。そして、テーパが大きいＴｐ１＝０．１５では、「Ｈ１／Ｔ０」が３．９以下のとき、√Ｒ/Ｇが２．８未満であり、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できることがわかった。
【００７５】
このように、鋳塊が従来よりも大きい場合（２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦３．９）、従来と同等なテーパＴｐ１では（０．０７≦Ｔｐ１≦０．１０）、鋼板に空孔性欠陥が残存することがある。一方、テーパを従来よりも大きくすると、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できる。しかし、Ｔｐ１＝０．１５のようにテーパが大きい場合は、鋳塊上端部の厚みが厚くなるため、逆Ｖ偏析が生じる。
【００７６】
（２）次に、本発明の鋳塊（３段テーパの鋳塊）の「Ｈ１／Ｔ０」と凝固指標√Ｒ/Ｇとの関係を調べた。ここで、鋳塊の下端厚みをＴ０＝１０００[ｍｍ]とし、テーパをＴｐ１＝０．１０とした。また、[実験１]と同様な条件で実験を行った。
【００７７】
図８には、実験結果として「Ｈ１／Ｔ０」と「凝固指標√Ｒ/Ｇ」との関係を示している。また、比較として上記（１）の従来の鋳塊（Ｔ０＝１０００[ｍｍ]、Ｔｐ１＝０．１０）の結果を示している。図８から、「Ｈ１／Ｔ０」が２．４以上３．９以下の範囲において、従来の鋳塊では√Ｒ/Ｇが２．８を超えたが、本発明の鋳塊では、従来と同等なテーパＴｐ１でも、√Ｒ/Ｇが２．８未満となり、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できることがわかった。
【実施例】
【００７８】
次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
【００７９】
鋳塊形状（テーパの段数、テーパ、高さ等）を変えたときの凝固指標√Ｒ/Ｇを求めた。
【００８０】
表８〜１０には、鋳塊の寸法（厚み、高さ、テーパ等）と凝固指標√Ｒ/Ｇを示している。また、図９には、縦軸を「凝固指標√Ｒ/Ｇ」とし、横軸を「Ｈ１／Ｔ０」として、実施例の結果を示している。なお、表８〜１０の鋳型厚みＡは、図２に示すように、鋳型の幅方向に延在した壁部の厚みＡである。また、Ｗ０／Ｔ０≧１．７として凝固指標√Ｒ/Ｇを求めた。
【００８１】
【表８】
2014079782.tif 000015
【００８２】
【表９】
2014079782.tif 000016
【００８３】
【表１０】
2014079782.tif 000017
【００８４】
表８〜１０に示すように、実施例１〜２７、参考例１〜３及び比較例１〜５では鋳塊を３段の上広テーパ状とし、比較例６〜４８では鋳塊を１段の上広テーパ状とした。さらに、本実施例及び比較例では、上述の実施形態及び実験１〜３の条件と同様な条件で行った。なお、表８の実施例４，１２，１６，２１は同じ例であるが、他の例と比較しやすいように、番号を変えて示している。
【００８５】
<実施例及び参考例>
表８及び図９に示すように、実施例１〜２７及び参考例１〜３では、従来よりも大きな鋳塊としたが（２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦４．０）、３段の上広テーパ状としたので、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８以下であった。よって、これらの鋳塊を圧下比Ｘ（一般鋼ではＸ≧２．５、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼ではＸ≧３．５）で圧延すると、空孔性欠陥の無い鋼板を製造できる。
【００８６】
なお、参考例１では、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８以下となったが、中間部のテーパＴｐ４が０．１５未満であるため（Ｔｐ４＝０．１４８）、参考例としている。また、参考例２では下部のテーパＴｐ２が０．０７を超えたため（Ｔｐ４＝０．０８）、本例を参考例としている。また、参考例３では、1)Ｈ２／Ｔ０が０．７未満であり（Ｈ２／Ｔ０＝０．４）且つ2)中間部のテーパＴｐ４が０．１５未満であるため（Ｔｐ４＝０．１４８）、参考例としている。
【００８７】
<比較例１〜５>
表９に示すように、比較例１〜５では、従来よりも大きな鋳塊とし且つ鋳塊を３段の上広テーパ状としたが、各段の構成が適切でなかったため、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超えた。よって、比較例１〜５の鋳塊を圧下比Ｘ（一般鋼ではＸ≧２．５、一般鋼よりも品質に厳格な鋼ではＸ≧３．５）で圧延しても、鋼板に空孔性欠陥が残ることがある。
【００８８】
比較例１では、Ｈ３／Ｔ０が０．５を超え（Ｈ３／Ｔ０＝０．８０）、上部の高さＨ３が高くなったため、空孔性欠陥が生じやすい部分での凝固指標√Ｒ/Ｇを２．８以下に抑制できなかったと考えられる。
【００８９】
また、比較例２では、Ｈ２／Ｔ０が１．０を超え（Ｈ３／Ｔ０＝１．３０）且つＨ３／Ｔ０が０．３５未満であり（Ｈ３／Ｔ０＝０．２０）、下部の高さＨ２が高く且つ上部の高さＨ３が低かった。そのため、空孔性欠陥が生じやすい部分での凝固指標√Ｒ/Ｇを２．８以下に抑制できなかったと考えられる。
【００９０】
さらに、比較例３〜５では、中間部のテーパＴｐ４が０．２３未満であり（Ｔｐ４＝０．１２１，０．１３６，０．１１）、傾きが小さかったため、欠陥の発生を抑制できなかったと考えられる。
【００９１】
<比較例６〜４８>
表９，１０に示すように、比較例６〜４８は、鋳塊を１段の上広テーパ状とした例である。比較例６，１６，２９，３５，４１〜４８は従来の鋳塊と同等の大きさとした例であり（Ｈ１／Ｔ０＜２．４）、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８以下であった。一方、比較例７〜１０，１２〜１５，２１，２２，２５〜２８，３０〜３４は従来の鋳塊よりも大きくした例であり（２．４≦Ｈ１／Ｔ０≦４．０）、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超えた。このように、従来よりも大きい鋳塊では、１段の上広テーパ状とすると、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超え、鋼板に空孔性欠陥が残ることがある。また、比較例１１，２４は従来の鋳塊と同等の大きさとした例であるが、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８を超えた。
【００９２】
なお、比較例２３は従来よりも大きな鋳塊とした例であるが（Ｈ１／Ｔ０＝３．０）、テーパＴｐ１が大きかったため（Ｔｐ１＝０．２０）、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８以下であった。また、比較例１６〜２０，３６〜４０は従来の鋳塊よりも大きくした例を含んでいるが、テーパＴｐ１が大きかったため（Ｔｐ１＝０．１５０）、凝固指標√Ｒ/Ｇが２．８以下であった。しかし、テーパＴｐ１が大きすぎるため、鋳塊内部に逆Ｖ偏析が生じやすい問題がある。このように、１段の上広テーパ状でもテーパＴｐ１が大きくすることで空孔性欠陥の発生を抑制することができるが、逆Ｖ偏析が生じることから、従来よりも大きい鋳塊を鋳造する場合、１段の上広テーパを採用できないと考えられる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。そして、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９４】
例えば、上記実施形態では、「一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼」として金型用鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼、Ｎｉ鋼などを例示したが、「一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼」は、上記鋼に限定されず、一般鋼よりも内部品質に厳格な鋼として本技術分野において通常扱われる鋼を含む。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の製造方法は、大型構造物用一般鋼及び空孔性欠陥に厳格な金型用鋼等の厚鋼板の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１            取鍋
２            注入管
３            定盤
４            鋳型
２１，３１    湯道
５１          保温ボード
５２          押湯ボード
１００        下注ぎ造塊装置
ＳＡ           本体部
ＳＢ           押湯部
【図１】
2014079782.tif 000018
【図２】
2014079782.tif 000019
【図３】
2014079782.tif 000020
【図４】
2014079782.tif 000021
【図５】
2014079782.tif 000022
【図６】
2014079782.tif 000023
【図７】
2014079782.tif 000024
【図１０】
2014079782.tif 000025
【図８】
2014079782.tif 000026
【図９】
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