(57)【要約】【課題】  ロールセグメントで構成される軽圧下帯で鋳片を軽圧下して鋳片を製造する際に、設定した値の軽圧下量を確実に付与するとともに、軽圧下帯を構成するロールセグメントの寿命を向上させる。【解決手段】  鋳片支持ロール６のロール開度を下流側に向かって拡大させて、鋳片１０の厚みを３〜１０ｍｍ拡大させ、その後、鋳片厚み中心部の固相率が少なくとも０．２〜０．９の範囲の鋳片を、０．３〜１．０ｍｍ／ｍｉｎの圧下速度で、複数本の軽圧下ロールが組み込まれた、ロールセグメントで構成される軽圧下帯１４で軽圧下して鋳片を製造する際に、鋳片長辺面幅をＷ１、軽圧下開始時点の未凝固層幅をＷ２、鋳片長辺面両端の軽圧下ロールと非接触である非圧下部分の幅をＷ３としたとき、軽圧下帯までの二次冷却水量の調整によって、幅Ｗ３を、幅Ｗ１及び幅Ｗ２に対して下記の（１）式の関係を満足する範囲内とする。  Ｗ３≧（Ｗ１−Ｗ２）／２−１０…（１）【選択図】            図２
2014233726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機の鋳片支持ロールのロール開度を鋳造方向下流側に向かって拡大させて、内部に未凝固層を有する矩形の鋳片の長辺面厚みを３〜１０ｍｍの範囲内で拡大させ、その後、鋳片の厚み中心部の固相率が少なくとも０．２〜０．９の範囲の前記鋳片の長辺面を０．３〜１．０ｍｍ／ｍｉｎの範囲内の圧下速度で、複数本の軽圧下ロールが組み込まれた、１基または２基以上のロールセグメントから構成される軽圧下帯を用いて軽圧下して連続鋳造鋳片を連続鋳造機で製造する連続鋳造鋳片の製造方法であって、
前記鋳片の長辺面幅をＷ１（ｍｍ）とし、軽圧下開始時点の前記鋳片の未凝固層幅をＷ２（ｍｍ）とし、前記鋳片の長辺面両端の前記軽圧下ロールと非接触である非圧下部分のそれぞれの幅をＷ３（ｍｍ）としたとき、軽圧下帯までの二次冷却水量の調整によって、非圧下部分の幅Ｗ３を、長辺面幅Ｗ１及び未凝固層幅Ｗ２に対して下記の（１）式の関係を満足する範囲内とすることを特徴とする、連続鋳造鋳片の製造方法。
Ｗ３≧（Ｗ１−Ｗ２）／２−１０・・・（１）
【請求項２】
前記軽圧下帯までの二次冷却水量を、比水量で１．５Ｌ／鋼−ｋｇ以下の範囲内で調整することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心偏析の軽微な鋼の連続鋳造鋳片を製造するための連続鋳造鋳片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の凝固過程では、炭素、燐、硫黄、マンガンなどの溶質元素は、凝固時の再分配によって未凝固の液相側に濃化される。これがデンドライト樹間に形成されるミクロ偏析である。連続鋳造機により鋳造されつつある鋳片の凝固収縮や熱収縮、連続鋳造機のロール間で発生する凝固シェルのバルジング（凝固シェルが溶鋼静圧によって膨らむ現象）などによって、鋳片の厚み中心部に空隙が形成されたり負圧が生じたりすると、この部分に溶鋼が吸引されるが、凝固末期の未凝固層には十分な量の溶鋼が存在しないので、上記のミクロ偏析によって濃縮された溶鋼が流動し、鋳片中心部に集積して凝固する。このようにして形成された偏析スポットは、溶質元素の濃度が溶鋼の初期濃度に比べて格段に高濃度となっている。これを一般にマクロ偏析と呼び、その存在部位から中心偏析と呼んでいる。
【０００３】
鋳片の中心偏析は、鋼製品の品質を劣化させる。例えば、石油輸送用や天然ガス輸送用のラインパイプ材においては、サワーガスの作用により中心偏析を起点として水素誘起割れ（「ＨＩＣ」ともいう）が発生する。サワーガス環境で使用されるラインパイプ材において、中心偏析部に硫化マンガン（ＭｎＳ）やニオブ炭化物などが生成されると、腐食反応によって鋼内部に侵入した水素が前記硫化マンガンやニオブ炭化物の周囲に拡散・集積し、その内圧によって割れが発生する。更に、中心偏析部は硬度が高くなっているので、割れが伝播する。これが水素誘起割れである。
【０００４】
このように鋳片の中心偏析は鋼製品の品質を劣化させるので、連続鋳造工程から圧延工程に至るまで、鋳片の中心偏析を低減する対策が多数提案されている。
【０００５】
そのなかで、鋳片の中心偏析を効果的に低減する手段として、連続鋳造機内において、未凝固層を有する凝固末期の鋳片を、凝固収縮量と熱収縮量との和に相当する程度の圧下量及び圧下速度で鋳片支持ロールによって徐々に圧下しながら鋳造する方法が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。連続鋳造中の鋳片を凝固収縮量と熱収縮量との和に相当する程度の圧下量及び圧下速度で徐々に圧下する上記技術は、「軽圧下」或いは「軽圧下法」と呼ばれている。この軽圧下技術は、鋳造方向に並んだ複数対の鋳片支持ロールを用い、鋳片の凝固収縮量と熱収縮量との和に見合った軽圧下量で鋳片を徐々に圧下して未凝固層の体積を減少させ、鋳片中心部における空隙或いは負圧の形成を防止すると同時に、デンドライト樹間に形成される濃化溶鋼の流動を防止し、これによって鋳片の中心偏析を軽減するという技術である。
【０００６】
近年、鋼鋳片を鋳造する連続鋳造機は、複数本の鋳片支持ロールが配置されたフレームを相対させて構成されるロールセグメントを鋳造方向に複数個組み合わせたロールセグメント方式の連続鋳造機が主流であり、これに伴って、鋳片に軽圧下力を付与するための圧下ロール群（以下「軽圧下帯」という）も、１基または２基以上のロールセグメントで構成されることが主流になっている。この場合、相対する鋳片支持ロールのロール間の間隔（「ロール開度」という）をロールセグメントの出側よりも入り側を大きく調整することで、軽圧下帯が形成されている。尚、軽圧下帯において、鋳造方向下流に向かって順次狭くなるように設定されたロール開度の状態を「圧下勾配」と称している。鋳片に作用する圧下力は軽圧下帯での圧下勾配によって決まることから、ロールセグメント構造の軽圧下帯の場合には、ロールセグメント単位で軽圧下が行われることになる。また、軽圧下を施すためのロールであることから、軽圧下帯の鋳片支持ロールを「軽圧下ロール」或いは「圧下ロール」とも称している。
【０００７】
１基または２基以上のロールセグメントで構成される軽圧下帯を用いて鋳片を軽圧下する場合、軽圧下帯を構成するロールセグメント（「軽圧下セグメント」ともいう）が受ける圧下反力は、鋳片のサイズ、圧下勾配、及び、軽圧下セグメントに存在する鋳片の未凝固層の割合によって決定される。つまり、鋳片のサイズが大きい場合、設定した圧下勾配が大きい場合、軽圧下セグメントに存在する鋳片の未凝固層の割合が小さい場合に、軽圧下セグメントに掛かる荷重が大きくなる。軽圧下セグメントの負荷荷重が大きくなると、軽圧下セグメントの寿命が短命化されるだけではなく、ロール開度が設定よりも拡がることがあり、この場合には、所定量の圧下量を鋳片に付与することができなくなる。
【０００８】
そこで、軽圧下セグメントへの負荷荷重を増大させることなく、鋳片に所定量の圧下量を付与することを目的として、凝固が完了した短辺側の鋳片を軽圧下しない技術が開発されている。
【０００９】
例えば、特許文献３には、軽圧下前の鋳片の長辺面を意図的にバルジングさせ、鋳片の幅方向中央部の未凝固層の厚みを増大させ、その後、鋳片長辺面を軽圧下する技術が提案されている。この技術では、鋳片長辺面の短辺側は、鋳片短辺面に拘束されていることからバルジングせず、鋳片長辺面の中央部のみがバルジングするので、鋳片長辺面の短辺側は軽圧下されず、軽圧下セグメントへの負荷荷重を増大させることなく、鋳片に所定量の軽圧下量を付与すること実現される。
【００１０】
また、特許文献４には、鋳片を軽圧下する前に、鋳片の幅方向中央部よりも幅方向両端部の厚みが薄くなるように、幅方向両端部を圧下する予成形を行い、その後、鋳片長辺面を軽圧下する技術が提案されている。この技術でも、鋳片長辺面の短辺側は軽圧下されないので、軽圧下セグメントへの負荷荷重を増大させることなく、鋳片に所定量の圧下量を付与すること実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１３２２０３号公報
【特許文献２】特開平８−１９２２５６号公報
【特許文献３】特開昭６０−６２５４号公報
【特許文献４】特開２０１１−１４７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献３及び特許文献４には以下の問題がある。
【００１３】
即ち、特許文献３は、鋳片長辺面を意図的にバルジングさせる際のバルジング量を規定しておらず、バルジング量が大きくなるほど、鋳片長辺面の短辺側の軽圧下されない範囲は拡大するが、その反面、バルジングさせることによって鋳片に内部割れの発生頻度が高くなる。つまり、特許文献３では、内部割れの発生が懸念され、一方、内部割れを防止する場合には、軽圧下セグメントへの負荷荷重が増大する虞がある。
【００１４】
特許文献４は、幅方向で直径の異なる鋳片支持ロールが必要であり、ロールセグメント自体の設備費が高価になる。また、通常、連続鋳造機では鋳片幅の異なる鋳片を鋳造しており、特許文献４の技術を幅の異なる全ての鋳片に適用する場合には、鋳片幅に応じて鋳片支持ロールを変更することが必要となり、現実的ではない。
【００１５】
近年、鉄鋼製品に対する品質要求は以前にも増して厳しくなり、軽圧下を必須とする鉄鋼製品が増えている。また、それに伴って鋳片に軽圧下を施す機会が増加し、軽圧下セグメントの寿命が短命化しており、鋳片の中心偏析を軽減するとともに軽圧下セグメントの寿命の向上が要望されていた。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋳片の中心偏析を軽減するべく、１基または２基以上のロールセグメントで構成される軽圧下帯を用いて鋳片を軽圧下して、連続鋳造機で連続鋳造鋳片を製造するにあたり、設定した値の軽圧下量を鋳片に確実に付与することができ、且つ、軽圧下帯を構成するロールセグメントの寿命を向上させることのできる、連続鋳造鋳片の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］連続鋳造機の鋳片支持ロールのロール開度を鋳造方向下流側に向かって拡大させて、内部に未凝固層を有する矩形の鋳片の長辺面厚みを３〜１０ｍｍの範囲内で拡大させ、その後、鋳片の厚み中心部の固相率が少なくとも０．２〜０．９の範囲の前記鋳片の長辺面を０．３〜１．０ｍｍ／ｍｉｎの範囲内の圧下速度で、複数本の軽圧下ロールが組み込まれた、１基または２基以上のロールセグメントから構成される軽圧下帯を用いて軽圧下して連続鋳造鋳片を連続鋳造機で製造する連続鋳造鋳片の製造方法であって、前記鋳片の長辺面幅をＷ１（ｍｍ）とし、軽圧下開始時点の前記鋳片の未凝固層幅をＷ２（ｍｍ）とし、前記鋳片の長辺面両端の前記軽圧下ロールと非接触である非圧下部分のそれぞれの幅をＷ３（ｍｍ）としたとき、軽圧下帯までの二次冷却水量の調整によって、非圧下部分の幅Ｗ３を、長辺面幅Ｗ１及び未凝固層幅Ｗ２に対して下記の（１）式の関係を満足する範囲内とすることを特徴とする、連続鋳造鋳片の製造方法。
Ｗ３≧（Ｗ１−Ｗ２）／２−１０・・・（１）
［２］前記軽圧下帯までの二次冷却水量を、比水量で１．５Ｌ／鋼−ｋｇ以下の範囲内で調整することを特徴とする、上記［１］に記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、意図的バルジング量を３〜１０ｍｍとした上で、軽圧下開始までの比水量の制御により、非圧下部分の幅Ｗ３を（１）式の関係を満足する範囲として連続鋳造するので、鋳片の内部割れを防止しつつ、鋳片に０．３〜１．０ｍｍ／ｍｉｎの圧下速度の軽圧下力を常に付与することが可能となり、鋳片の中心偏析を安定して低減することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スラブ連続鋳造機の軽圧下帯を構成するロールセグメントの１例を示す概略図である。
【図２】ロールセグメントで構成された軽圧下帯を有する、本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の側面概略図である。
【図３】本発明における鋳片支持ロールのロール開度のプロフィルの例を示す図である。
【図４】意図的にバルジングさせた鋳片を軽圧下する際の軽圧下開始時点の状況を示す概略図である。
【図５】意図的バルジング量と非圧下部分の幅Ｗ３との関係を示す図である。
【図６】軽圧下時の鋳片断面を模式的に示す図である。
【図７】軽圧下帯までの比水量を変化させて鋳片の鋳造方向の厚み変動量を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。先ず、スラブ連続鋳造機の軽圧下帯などを構成するロールセグメントについて説明する。
【００２１】
図１は、スラブ連続鋳造機の軽圧下帯を構成するロールセグメントの１例を示す概略図であり、鋳片鋳造方向の側方から見た概略図である。尚、図１は、軽圧下ロールとして５対の鋳片支持ロール６が１つのロールセグメント１６に配置された例を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、ロールセグメント１６は、ロールチョック２２を介して５対の鋳片支持ロール６を保持した１対のフレーム１７及びフレーム１７′からなり、このロールセグメント１６においては、フレーム１７及びフレーム１７′を貫通させて合計４本（上流側の両サイド及び下流側の両サイド）のタイロッド１８が配置され、このタイロッド１８に設置されているウオームジャッキ２０をモーター２１にて遠隔駆動させることにより、フレーム１７とフレーム１７′との間隔の調整、つまり、ロールセグメント１６における圧下勾配（鋳造方向下流に向かって順次狭くなるように設定されたロール開度の状態）の調整が行われるようになっている。鋳造中は、ウオームジャッキ２０は未凝固層を有する鋳片１０の溶鋼静圧によってセルフロックされ、鋳片１０のバルジング力に対抗しており、鋳片１０が存在しない条件下で、つまり、鋳片支持ロール６に鋳片１０からの負荷が作用しない条件下で、圧下勾配の調整が行われるように構成されている。図１は、鋳片支持ロール６の設置数が５対の例であるが、ロールセグメント構造の軽圧下帯では、鋳片支持ロール６の設置数に関係することなく、このようにして圧下勾配の調整が行われる。
【００２３】
また、タイロッド１８には、フレーム１７′とウオームジャッキ２０との間に皿バネ１９が設置されている。皿バネ１９は、１個の皿バネで構成されるものではなく、複数個の皿バネを重ねて構成されるものである（多数個の皿バネを重ねるほど剛性が高くなる）。この皿バネ１９は、皿バネ１９に或る所定の荷重以上の負荷荷重が作用しない場合には収縮せずに一定の厚みを呈しているが、或る所定の負荷荷重が作用した場合に収縮し始め、或る所定の負荷荷重を超えた以降は負荷荷重に比例して収縮するように構成されている。例えば、鋳片１０が凝固完了した場合には、凝固完了した鋳片１０を軽圧下することによってロールセグメント１６に過大な荷重が負荷されるが、このような過大な荷重が負荷される場合には、皿バネ１９が収縮することで、フレーム１７′が開放し、つまり、ロール開度が拡大し、ロールセグメント１６に過大な荷重が負荷されないように構成されている。尚、一般的に、下面側のフレーム１７は、連続鋳造機の基礎に固定されていて鋳造中には移動しないように構成されている。
【００２４】
図２は、上記構成のロールセグメント１６で構成された軽圧下帯を有する、本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の側面概略図である。
【００２５】
図２に示すように、スラブ連続鋳造機１には、溶鋼９を注入して凝固させ、鋳片１０の外殻形状を形成するための鋳型５が設置され、この鋳型５の上方所定位置には、取鍋（図示せず）から供給される溶鋼９を鋳型５に中継供給するためのタンディッシュ２が設置されている。タンディッシュ２の底部には、溶鋼９の流量を調整するためのスライディングノズル３が設置され、このスライディングノズル３の下面には、浸漬ノズル４が設置されている。一方、鋳型５の下方には、サポートロール、ガイドロール及びピンチロールからなる複数対の鋳片支持ロール６が配置されている。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール６の間隙には、水スプレーノズル或いはエアーミストスプレーノズルなどのスプレーノズル（図示せず）が配置された二次冷却帯が構成され、二次冷却帯のスプレーノズルから噴霧される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によって鋳片１０は引き抜かれながら冷却されるようになっている。また、鋳造方向最終の鋳片支持ロール６の下流側には、鋳造された鋳片１０を搬送するための複数の搬送ロール７が設置されており、この搬送ロール７の上方には、鋳造される鋳片１０から所定の長さの鋳片１０ａを切断するための鋳片切断機８が配置されている。
【００２６】
鋳片１０の凝固完了位置１３を挟んで下流側及び上流側には、鋳片１０を挟んで対向する鋳片支持ロール間の間隔（この間隔を「ロール開度」と呼ぶ）を鋳造方向下流側に向かって順次狭くなるように設定された、つまり圧下勾配が設定された、複数対の鋳片支持ロール群から構成される軽圧下帯１４が設置されている。軽圧下帯１４では、その全域または一部選択した領域で、鋳片１０に軽圧下を行うことが可能である。軽圧下帯１４の各鋳片支持ロール間にも鋳片１０を冷却するためのスプレーノズルが配置されている。
【００２７】
通常、圧下勾配は、鋳造方向１ｍあたりのロール開度絞り込み量、つまり「ｍｍ／ｍ」で表示されており、従って、軽圧下帯１４における、鋳片１０の圧下速度（ｍｍ／ｍｉｎ）は、この圧下勾配（ｍｍ／ｍ）に鋳片引き抜き速度（ｍ／ｍｉｎ）を乗算することで得られる。
【００２８】
このスラブ連続鋳造機１においては、軽圧下帯１４は、３対の軽圧下ロールを１組とするロールセグメントが鋳造方向に３基つながって構成されている。ここで、ロールセグメントの構造は、鋳片支持ロール６が３対であること以外は、図１に示すロールセグメント１６と同一構造である。つまり、下フレーム（フレーム１７に相当）及び上フレーム（フレーム１７′に相当）を貫通するタイロッドに設置されたウオームジャッキによって遠隔でロールセグメントの圧下勾配が調整できるようになっている。尚、図２では、軽圧下帯１４が３基のロールセグメントで構成されているが、１基であってもまた２基であっても構わず、更には４基以上であっても構わない。また、図２では、１基のロールセグメントに配置する鋳片支持ロールは３対であるが３対とする必要はなく、２対以上であれば幾つであっても構わない。また、図示はしないが、軽圧下帯以外の鋳片支持ロール６もロールセグメント構造となっている。
【００２９】
また、鋳型５の下端から鋳片１０の液相線クレータエンド位置との間に配置される鋳片支持ロール６は、鋳造方向下流側に向かって、ロール開度の拡大量が所定値となるまで、１ロール毎または数ロール毎に順次ロール開度が広くなる意図的バルジング帯１５を構成している。意図的バルジング帯１５の下流側の鋳片支持ロールは、ロール開度が一定値または鋳片１０の温度降下に伴う収縮量に見合う程度に狭められ、軽圧下帯１４につながっている。
【００３０】
図３に、本発明における鋳片支持ロールのロール開度のプロフィルの例を示す。図３に示すように、意図的バルジング帯１５で鋳片長辺面を溶鋼静圧によって意図的にバルジングさせて鋳片長辺面の中央部の厚みを増大させ（領域ｂ）、意図的バルジング帯１５の下流側では、ロール開度が一定値または鋳片１０の温度降下に伴う収縮量に見合う程度に狭められ（領域ｃ）、その後、軽圧下帯１４で鋳片長辺面を圧下する（領域ｄ）というプロフィルである。図中のａ及びｅは、ロール開度が鋳片１０の温度降下に伴う収縮量に見合う程度に狭められる領域である。図中のａ′は、鋳片１０の温度降下に伴う収縮量に見合う程度にロール開度を狭くする従来方法のロール開度の例である。
【００３１】
意図的バルジング帯１５では、鋳片支持ロール６のロール開度を鋳造方向下流側に向かって順次広くすることにより、鋳片１０の短辺近傍を除く長辺面は、未凝固層による溶鋼静圧によって鋳片支持ロール６に倣って意図的にバルジングさせられる。鋳片長辺面の短辺近傍は、凝固の完了した鋳片短辺面に固持されることから、意図的バルジングを開始した時点の厚みを維持しており、したがって、鋳片１０は、意図的なバルジングによって鋳片長辺面のバルジングした部分のみが鋳片支持ロール６に接触することになる。また、軽圧下帯１４では、鋳片長辺面のバルジングした部分のみが圧下されることになる。
【００３２】
この構成のスラブ連続鋳造機１においては、タンディッシュ２から浸漬ノズル４を介して鋳型５に注入された溶鋼９は、鋳型５で冷却されて凝固シェル１１を形成し、内部に未凝固層１２を有する鋳片１０として、鋳型５の下方に設けた鋳片支持ロール６に支持されつつ、鋳型５の下方に連続的に引き抜かれる。鋳片１０は、鋳片支持ロール６を通過する間、二次冷却帯の二次冷却水で冷却され、凝固シェル１１の厚みを増大し、且つ、意図的バルジング帯１５では鋳片長辺面の短辺側端部を除いた部分の厚みを増大させ、更に、軽圧下帯１４では軽圧下されながら凝固完了位置１３で内部までの凝固を完了する。凝固完了後の鋳片１０は、鋳片切断機８によって切断されて鋳片１０ａとなる。
【００３３】
本発明において、意図的バルジング帯１５を鋳型５の下端から鋳片１０の液相線クレータエンド位置との間に配置する理由は、以下のとおりである。即ち、鋳片１０の液相線クレータエンド位置よりも鋳造方向上流側は、鋳片厚み中心部は全て未凝固層１２（液相）であり、鋳片１０の凝固シェル１１は温度が高く、変形抵抗が小さく、容易にバルジングさせることができる。また、鋳片１０を意図的にバルジングさせる場合、鋳片１０の内部の未凝固層１２が少ない時点でバルジングさせると、中心偏析は却って悪化するが、鋳片１０の液相線クレータエンド位置よりも鋳造方向上流側でバルジングさせても、この時点では、溶質元素の富化されていない初期濃度の溶鋼が鋳片内部に潤沢に存在し、この溶鋼が容易に流動するので、この時点におけるバルジングは中心偏析の原因とはならない。
【００３４】
尚、鋳片１０の液相線とは、鋳片１０の化学成分によって決まる凝固開始温度であり、例えば、下記の（１）式から求めることができる。
TL=1536-(78×[%C]+7.6×[%Si]+4.9×[%Mn]+34.4×[%P]+38×[%S]+4.7×[%Cu]+3.1×[%Ni]+1.3×[%Cr]+3.6×[%Al])…（１）
但し、（１）式において、ＴＬは液相線温度（℃）、［％Ｃ］は溶鋼の炭素濃度（質量％）、［％Ｓｉ］は溶鋼の珪素濃度（質量％）、［％Ｍｎ］は溶鋼のマンガン濃度（質量％）、［％Ｐ］は溶鋼の燐濃度（質量％）、［％Ｓ］は溶鋼の硫黄濃度（質量％）、［％Ｃｕ］は溶鋼の銅濃度（質量％）、［％Ｎｉ］は溶鋼のニッケル濃度（質量％）、［％Ｃｒ］は溶鋼のクロム濃度（質量％）、［％Ａｌ］は溶鋼のアルミニウム濃度（質量％）である。
【００３５】
鋳片１０の液相線クレータエンド位置は、二次元伝熱凝固計算により求められる鋳片内部の温度勾配と、（１）式で定まる液相線温度とを照らし合わせることで求めることができる。また、鋳造中の鋳片１０の厚み中心部に溶融点が既知の金属製のピンを打ち込み、金属製ピンの溶融状態を調べることからも、液相線クレータエンド位置を求めることができる。
【００３６】
軽圧下帯１４を構成するロールセグメント（軽圧下セグメント）に掛かる荷重は、鋳片１０のサイズ、軽圧下帯１４の圧下勾配、軽圧下される鋳片１０の未凝固層１２の割合で決定される。中心偏析の原因となる凝固末期での溶鋼流動を防止するには、凝固収縮量や熱収縮量に見合った量の軽圧下を付与する必要があるが、設定の圧下勾配が大きい、或いは、鋳片サイズが大きいと、軽圧下セグメントに掛かる荷重は大きくなる。
【００３７】
軽圧下セグメントに掛かる荷重が大きくなると、軽圧下セグメント内のロール開度は拡がるが、軽圧下セグメントの剛性は高いので、ロール開度の拡大は極僅かであり、鋳片１０の軽圧下には殆ど影響せず、鋳片１０には所定量の軽圧下が施される。
【００３８】
しかしながら、軽圧下セグメントに掛かる荷重が、皿バネ１９を収縮させる荷重を超えて増大すると、皿バネ１９が収縮し始め、ロール開度が大きく拡大する。つまり、圧下勾配が小さくなり、実際に鋳片１０に付与される軽圧下量は設定値よりも小さくなり、中心偏析を防止することができなくなる。
【００３９】
皿バネ１９の収縮し始める荷重の設定値は、皿バネ１９の種類や設置個数で変更可能であり、皿バネ１９の収縮によるロール開度の拡がりを防止するには、皿バネ１９の収縮し始める設定荷重を大きくすればよいが、その分、ロールチョック２２や圧下ロール（鋳片支持ロール６）に掛かる荷重が大きくなり、これらの寿命を短縮することに繋がる。つまり、ロールチョック２２や圧下ロール（鋳片支持ロール６）の寿命を考慮するならば、皿バネ１９の収縮し始める設定荷重を過剰に大きくすることはできない。
【００４０】
本発明者らは、鋳片の内部割れを防止しつつ、効率的に軽圧下力を付与して中心偏析を防止することを目的として、厚みが２５０ｍｍ、幅が２１００ｍｍの低炭素アルミキルド鋼を、軽圧下帯１４の圧下速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとして１．４ｍ／ｍｉｎの鋳片引き抜き速度で連続鋳造する際に、意図的バルジング量を２．５〜１３ｍｍの範囲で変化させて中心偏析及び内部割れに及ぼす影響を調査する試験を行った。
【００４１】
図４に、意図的にバルジングさせた鋳片１０を軽圧下する際の軽圧下開始時点の状況を概略図で示す。鋳片１０の長辺面を意図的にバルジングさせることで、凝固が完了した鋳片１０の短辺側は圧下されない。この鋳片長辺面の圧下されない部分を「非圧下部分」と定義する。非圧下部分の幅が大きくなるほど、軽圧下セグメントに掛かる荷重は小さくなる。尚、図４において、Ｗ１は鋳片の長辺面幅（ｍｍ）、Ｗ２は軽圧下開始時点の鋳片の未凝固層幅（ｍｍ）、Ｗ３は非圧下部分の幅（ｍｍ）である。
【００４２】
図５に、意図的バルジング量と非圧下部分の幅Ｗ３との関係を示す。幅Ｗ３は、軽圧下帯１４の下流側に設置した、水柱を介して超音波を鋳片１０に対して発受信する超音波センサーを鋳片幅方向に移動させることによって測定される鋳片１０の形状から求めたものである。図５に示すように、意図的バルジング量が大きいほど非圧下部分の幅Ｗ３は増加するが、意図的バルジング量が１０ｍｍを超えると、鋳片１０に内部割れが発生した。この結果から、意図的バルジング量は１０ｍｍ以下とすべきことがわかった。
【００４３】
一方、表１に、非圧下部分の幅Ｗ３と皿バネの収縮有無との関係を示す。ここで、非圧下部分の幅Ｗ３と皿バネの収縮有無との関係は、数値シミュレーションによって算出した。また、軽圧下開始時点の鋳片の未凝固層幅Ｗ２は、軽圧下帯１４の直前に配置した、鋳片幅方向に移動する超音波センサーから鋳片１０に超音波を発信し、超音波の透過時間に基づいて算出した。
【００４４】
【表１】
2014233726.tif 000003
【００４５】
表１に示すように、非圧下部分の幅Ｗ３が１９０ｍｍ未満になると、皿バネ１９が収縮することがわかった。皿バネ１９が収縮すると、設定値どおりの軽圧下ができなくなり、中心偏析が圧下することになる。
【００４６】
これ以外の圧下速度でも同様の検討を行った結果、幅Ｗ３、幅Ｗ１、幅Ｗ２が、下記の（１）式の関係を満足する場合に、軽圧下セグメントに掛かる荷重が低減され、皿バネ１９が収縮しないことがわかった。
Ｗ３≧（Ｗ１−Ｗ２）／２−１０・・・（１）
これらの結果から、鋳片１０の内部割れを防止すると同時に中心偏析を改善するためには、意図的バルジング量を１０ｍｍ以下とした状態で、非圧下部分の幅Ｗ３を増大させることが必要であることがわかった。
【００４７】
これを達成する手段として、軽圧下帯１４までの二次冷却帯の比水量を増加させ、鋳片短辺側の熱収縮を増大させることを試みた。ここで、比水量とは鋳造する鋳片１ｋｇあたりの二次冷却水量（Ｌ／鋼−ｋｇ）であり、比水量が大きいほど冷却強度が高くなる。
【００４８】
鋳片短辺側の熱収縮は、図６に示すように、厚み中心まで凝固が完了した短辺側Ｔ１での熱収縮量に依存するが、比水量を増加させると、結果的に、鋳片幅中央部Ｔ２での熱収縮量も増加する。しかしながら、短辺側の方が冷却が促進されるので、鋳片幅中央部Ｔ２での熱収縮量が増加したとしてもそれ以上に短辺側Ｔ１での熱収縮量が増大する。尚、図６は、軽圧下時の鋳片断面を模式的に示す図である。
【００４９】
前述した図５に、比水量を１．２Ｌ／鋼−ｋｇから１．４Ｌ／鋼−ｋｇに増加させた結果を示す。図５に示すように、意図的バルジング量が同一であっても、比水量を増加させることにより非圧下部分の幅Ｗ３が増加しており、意図的バルジング量が１０ｍｍの場合に、非圧下部分の幅Ｗ３は皿バネ１９が収縮しない範囲まで増大した。このとき、皿バネ１９の変化量を測定したが、皿バネ１９は収縮しないことを確認している。また、鋳造された鋳片１０ａの中心偏析も軽微であることを確認している。尚、図５に示す一点鎖線は、皿バネ１９の収縮の有無を示す境界線であり、幅Ｗ３が境界線以上の場合に皿バネ１９は収縮しないことを示している。
【００５０】
一方、比水量を増加させすぎると、鋳片１０の熱収縮量が大きくなりすぎ、鋳造方向において鋳片厚みの不均一が発生する。鋳片厚みの不均一が発生すると、濃化溶鋼の流動を誘起して中心偏析が悪化する。図７は、軽圧下帯１４までの比水量を変化させて鋳片１０の鋳造方向の厚み変動量を測定した結果を示す図である。ここで、鋳片１０の鋳造方向の厚み変動量は、軽圧下帯１４の直前に設置した、水柱を介して超音波を鋳片１０に対して発受信する超音波センサーによって測定した。
【００５１】
図７に示すように、軽圧下開始までの比水量が１．５Ｌ／鋼−ｋｇを超えると鋳片１０の鋳造方向の厚み変動量が急激に増加することがわかった。この場合には、鋳片１０ａの中心偏析も悪化した。従って、軽圧下開始までの比水量は１．５Ｌ／鋼−ｋｇ以下にすることが好ましいことがわかった。
【００５２】
即ち、意図的バルジング量と軽圧下開始までの比水量とを制御して、非圧下部分の幅Ｗ３を（１）式の関係を満足させることで、内部割れを防止しつつ、中心偏析を低減できることがわかった。
【００５３】
本発明において、意図的バルジング帯１５では、意図的バルジングの総量を３〜１０ｍｍとすることが必要である。意図的バルジングの総量が３ｍｍ未満では、次の軽圧下帯１４で鋳片１０の短辺部を圧下しないことを前提とすると、軽圧下帯１４における圧下可能な量が少なく、鋳片１０に対して中心偏析の改善効果が不十分になる虞がある。一方、意図的バルジングの総量が１０ｍｍを超えると、バルジングによる歪によって鋳片１０に内部割れを誘発する。また、意図的バルジング帯１５において、１ロールあたりのロール開度の拡大量は、鋳片長辺面のバルジングする部位とバルジングしない部位との境界位置における亀裂発生を防止するために、１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００５４】
軽圧下帯１４では、少なくとも、鋳片厚み中心部の固相率が０．２以下の時点から圧下を開始し、鋳片厚み中心部の固相率が０．９以上となる時点まで圧下する。これは、鋳片厚み中心部の固相率が０．２を超えてから圧下を開始しても、それ以前に濃化溶鋼の流動が発生する可能性があり、これにより中心偏析が発生し、軽圧下による効果を十分に発揮することができず、また、溶鋼の流動は、固相率が０．９となるまでは発生する可能性があり、それよりも早期に圧下を停止してしまうと、濃化溶鋼の流動が発生し、これにより中心偏析が発生して、軽圧下による効果を十分に発揮することができないからである。
【００５５】
鋳片厚み中心部の固相率は、液相線クレータエンド位置を求める場合と同様に、二次元伝熱凝固計算によって求めることができる。ここで、固相率とは、凝固開始前を固相率＝０、凝固完了時を固相率＝１．０と定義されるものであり、鋳片厚み中心部の固相率が１．０となる位置が凝固完了位置１３（固相線クレータエンド位置）であり、液相線クレータエンド位置は、鋳片厚み中心部の固相率がゼロとなる最も下流側の位置に該当する。尚、図２では、凝固完了位置１３が軽圧下帯１４の範囲内に存在するが、本発明においては凝固完了位置１３を軽圧下帯１４の範囲内に制御する必要はなく、鋳片厚み中心部の固相率が０．９となる位置を軽圧下帯１４の範囲内に制御すればよい。
【００５６】
また、本発明においては、軽圧下帯１４における圧下速度は０．３〜１．０ｍｍ／ｍｉｎの範囲内とすることが必要である。軽圧下帯１４における圧下速度が０．３ｍｍ／ｍｉｎ未満では、単位時間あたりの圧下量が凝固収縮量に対して小さく、軽圧下による中心偏析の低減効果が十分でない。一方、軽圧下帯１４における圧下速度が１．０ｍｍ／ｍｉｎを超えると、単位時間あたりの圧下量が大きくなりすぎ、軽圧下セグメントに掛かる荷重が増大して皿バネ１９が収縮し、所定の軽圧下量を鋳片１０に付与することができなくなる虞がある。
【００５７】
そして、本発明では、軽圧下帯１４における総圧下量が、意図的バルジング帯１５における鋳片１０の膨らみ量と同等かそれよりも小さくなるように調整する。また、連続鋳造操業の種々の鋳造条件において、予め二次元伝熱凝固計算などを用いて凝固シェル１１の厚み並びに鋳片厚み中心部の固相率を求め、軽圧下帯１４に入る時点での鋳片厚み中心部の固相率が０．２以下になり、且つ、軽圧下帯１４を出る時点での鋳片厚み中心部の固相率が０．９以上になるように、二次冷却水量、二次冷却の幅切り、鋳造速度のうちの何れか１種または２種以上を調整する。ここで、「二次冷却の幅切り」とは、鋳片長辺面の両端部への冷却水の噴霧を中止することである。二次冷却の幅切りを実施することで、二次冷却は弱冷化され、一般的に、凝固完了位置１３は鋳造方向下流側に延長される。
【００５８】
以上説明したように、本発明によれば、意図的バルジング量を３〜１０ｍｍとした上で、軽圧下開始までの比水量の制御により、非圧下部分の幅Ｗ３を（１）式の関係を満足する範囲として連続鋳造するので、鋳片１０の内部割れを防止しつつ、鋳片１０の中心偏析を安定して低減することが実現される。
【００５９】
上記で規定した意図的バルジング量と比水量との組み合わせによって非圧下部分の幅Ｗ３を（１）式の関係を満足する範囲に制御できない場合には、皿バネ１９の収縮する負荷荷重の設定を調整すればよい。皿バネ１９の収縮する負荷荷重の具体的な設定方法は、予めセグメントに掛かる荷重を求め、その結果に基づき皿バネ１９の収縮する負荷荷重を設定する。
【００６０】
尚、図１に示す連続鋳造機は垂直曲げ型連続鋳造機であるが、本発明は垂直曲げ型連続鋳造機に限定されるものではなく、湾曲型連続鋳造機であってもまた垂直型連続鋳造機であっても、上記と同様に本発明を適用することができる。
【実施例】
【００６１】
低炭素アルミキルド鋼を、図２に示すスラブ連続鋳造機で連続鋳造する試験を行った。鋳片のサイズは、厚みが２５０ｍｍ、幅が２０００ｍｍで、鋳片引き抜き速度は１．４ｍ／ｍｉｎとした。連続鋳造機の軽圧下帯は、鋳型内溶鋼湯面から２１〜２３ｍの第８セグメント、鋳型内溶鋼湯面から２３〜２５ｍの第９セグメント、鋳型内溶鋼湯面から２５〜２７ｍの第１０セグメント、鋳型内溶鋼湯面から２７〜２９ｍの第１１セグメントである。つまり、鋳型内溶鋼湯面から２１〜２９ｍの８ｍの範囲が軽圧下帯となっている。各軽圧下セグメントに配置した皿バネの収縮し始める荷重は、タイロッド１本あたり１５０tonfに設定した。また、軽圧下セグメントの入り口における鋳片厚み中心部の固相率は、全ての試験で０．１〜０．２であり、軽圧下セグメント出口での鋳片中心部の固相率は０．９以上であった。
【００６２】
鋳造中、皿バネの変化量を過流式距離計を用いて測定した。また、鋳造後は、鋳片から採取した試験片の断面（鋳片の横断面に相当）を腐食し、内部割れの有無を調査した。また更に、鋳片から採取した試験において、鋳片厚み中心部の偏析スポットの個数をＥＰＭＡ分析結果から算出した。尚、鋳片厚み中心部の偏析スポットの個数は、鋳片横断面（鋳片厚み×鋳片幅）あたりの個数である。
【００６３】
表２に各試験鋳造の鋳造条件、及び、皿バネ収縮の有無、内部割れの有無、偏析スポットの個数を示す。
【００６４】
【表２】
2014233726.tif 000004
【００６５】
全ての本発明例において、鋳造中に皿バネは収縮せず、設定どおりの軽圧下量を鋳片に付与することができ、また、内部割れは発生せず、偏析スポットの個数も低位安定していた。
【００６６】
これに対して、非圧下部分の幅Ｗ３が（１）式を満足していない比較例１、２、４では、軽圧下セグメントへの荷重が増大し、鋳造中に皿バネの収縮が起こり、所定量の軽圧下を付与することができず、偏析スポットの個数が非常に多い結果となった。
【００６７】
意図的バルジング量を１５ｍｍとした比較例３、５では、非圧下部分の幅Ｗ３は（１）式を満足しており、偏析スポットの個数は低位安定していたが、意図的バルジング量が大きすぎて内部割れが発生した。圧下速度を１．５ｍｍ／ｍｉｎとした比較例６では、圧下速度が大きすぎて、鋳造中に皿バネの収縮が起こり、所定量の圧下量を付与することができず、偏析スポットの個数が非常に多い結果となった。圧下速度の小さい比較例７では、鋳片への圧下量が不足し、偏析スポットの個数が非常に多い結果となった。
【符号の説明】
【００６８】
１  スラブ連続鋳造機
２  タンディッシュ
３  スライディングノズル
４  浸漬ノズル
５  鋳型
６  鋳片支持ロール
７  搬送ロール
８  鋳片切断機
９  溶鋼
１０  鋳片
１１  凝固シェル
１２  未凝固層
１３  凝固完了位置
１４  軽圧下帯
１５  意図的バルジング帯
１６  ロールセグメント
１７  フレーム
１８  タイロッド
１９  皿バネ
２０  ウオームジャッキ
２１  モーター
２２  ロールチョック
【図１】
2014233726.tif 000005
【図２】
2014233726.tif 000006
【図３】
2014233726.tif 000007
【図４】
2014233726.tif 000008
【図５】
2014233726.tif 000009
【図６】
2014233726.tif 000010
【図７】
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