(57)【要約】【課題】  従来より、連続鋳造において包晶域（Ｃ含有量０．０９ないし０．２５質量％）の中炭素鋼鋳片を製造する場合、鋳片に表面割れ、特にコーナー割れが顕著に発生することが知られている。対策として鋳型内に供給する溶鋼流量により鋳型内静磁場強度を制御する方法があるが、３ｍ/ｍｉｎ以上の高速鋳造を対象としており、中炭素鋼では品質悪化の虞がある。【解決方法】  鋳造速度Ｖｃ、および鋳造幅Ｗに応じて以下の式（１）にて決定される値以上の磁束密度Ｂを鋳型内に印加することにより均一な静磁場を形成し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流に対する制動を行いつつ鋳造を実施することを特徴とする、連続鋳造方法。  Ｂ  ＝  ０．４×Ｖｃ（ｍ／分）／Ｖｍ（ｍ／分）×（Ｗ（ｍ））1/2  ・・・  （１）    ここで、Ｖｍは連続鋳造設備の有効機長により決定される理論最大鋳造速度【選択図】  図１
2014140858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ含有量０．０９質量％ないし０．２５質量％の中炭素鋼を、垂直曲げ型の連続鋳造設備により連続鋳造を行い、鋳片を製造する工程において、鋳型の前後広面外側に設置した一対のコイルにより、鋳型にて鋳造される鋳片の鋳造速度Ｖｃ、および鋳造幅Ｗに応じて以下の式（１）にて決定される値以上の磁束密度Ｂを印加することにより均一な静磁場を形成し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流に対する制動を行いつつ鋳造を実施することを特徴とする、連続鋳造方法。
Ｂ  =  ０．４×Ｖｃ（ｍ／分）／Ｖｍ（ｍ／分）×（Ｗ（ｍ））1/2  ・・・  （１）
ここで、Ｖｍは連続鋳造設備の有効機長により決定される理論最大鋳造速度
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造によって鋳造される、所謂包晶域中炭素鋼鋳片に関し、鋳片表面、とりわけコーナー近辺に発生する微小な割れ（以下、コーナー割れと称する）を抑制することにより、熱延工程への受け渡しに際して表面手入れ（溶削、グラインダー研削など）の省略を可能とし、歩留まりの向上を図りつつ次工程での不良発生を防止する鋳片の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、連続鋳造において包晶域（Ｃ含有量０．０９ないし０．２５質量％）の中炭素鋼鋳片を製造する場合、鋳片に表面割れが発生することが多いことが知られている。この表面割れは、放置して熱延を行った場合熱延加熱炉にて昇温する際に割れ内部が酸化され、爾後の熱間圧延において圧着されず、熱延板表面に一種の剥離状態を呈する表面欠陥（以降、ヘゲ疵と称する）を生じさせる一因となる。このため、鋳造後の鋳片に対し高温火炎による表面溶削や、グラインダーなどを用いた物理的研削を実施し、表面割れ部分を事前に除去する工程が必要となり、歩留りの悪化が問題となっている。
【０００３】
この表面割れのひとつである「コーナー割れ」については、包晶域中炭素鋼に特有の鋳型内初期凝固過程における不均一凝固が原因とされており、鋳型内で形成される凝固殻（以降、シェルと称する）の鋳片幅方向での形成速度のバラツキにより厚みに差が生じ、この際の凝固収縮によってもたらされる応力がコーナー部分に集中するために生ずるものであるとされる。そのため、鋳型内、特に幅方向での冷却速度のバラツキを可及的低減するため、鋳造速度を低下して鋳型内滞留時間を延ばし、より強固な、割れの生じにくい凝固シェルを形成すること、また流動性の良いモールドパウダーを適用することで幅方向の冷却速度を可及的一定となるようにし、凝固シェル厚みのバラツキを小さくしてコーナー部への応力集中を防止することなどの対応がとられている。
【０００４】
しかしながら、最初に示した物理的研削、いわゆる鋳片手入れの実施は、工程増加によるコスト増大を引き起こすのみならず、表面の溶削または研削による歩留りの悪化をもたらす。また、工程リードタイムの延長による在庫増大や納期遵守の妨げともなり、好ましいものではない。また、次に示したような連続鋳造での対応については、鋳造速度の低下は生産性の悪化に直結し、また流動性の良いパウダーの適用は該パウダーの巻き込みによる別の表面／内部欠陥の原因ともなりかねず、いずれも課題を抱えるものであると言える。
【０００５】
このような課題に対し、鋳型両広面外側に設置した一対のコイル、言い換えれば所謂「電磁ブレーキ」（以降、ＥＭＢＲと称する）を利用し、鋳型内における初期凝固をコントロールする技術がある。
【０００６】
この種の技術、すなわち電磁ブレーキの印加により鋳造を安定化し、品質向上を狙う技術としては、特許文献１にあるように、連続鋳造において鋳型に供給する溶鋼流量（スループット）により磁場強度を制御する方法がある。ただしこの技術は鋳造速度３ｍ/ｍｉｎ以上という高速鋳造を対象としたもので、コーナー割れの発生しやすい中炭素鋼では品質悪化の虞があり、また鋳造幅による鋳型内流動変化を考慮したものではないため、多様な幅のスラブを鋳造している実状に対して、各鋳造幅毎に最適な電磁ブレーキ制御ができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３６０６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、鋳造速度の低下を回避しつつ鋳片手入れを不要とし、鋳造幅が変化しても最適に中炭素鋼のコーナー割れを抑制できる連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る連続鋳造方法においては、Ｃ含有量０．０９質量％ないし０．２５質量％の中炭素鋼を、垂直曲げ型の連続鋳造設備により連続鋳造を行い、鋳片を製造する工程において、鋳型の前後広面外側に設置した一対の電磁ブレーキにより鋳型にて鋳造される鋳片の鋳造速度Ｖｃ、および鋳造幅Ｗに応じて以下の式（１）にて決定される値以上の磁束密度Ｂを印加することにより均一な静磁場を形成し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流に対する制動を行いつつ鋳造を実施することを特徴とする。
Ｂ  =  ０．４×Ｖｃ（ｍ／分）／Ｖｍ（ｍ／分）×（Ｗ（ｍ））1/2  ・・・  （１）
ここで、Ｖｍは連続鋳造設備の有効機長により決定される理論最大鋳造速度
【００１０】
本発明においては、上に述べる中炭素鋼のうち、０．１０質量％ないし０．１６質量％のＣを含有する鋼について特に効果的である。また、鋳造速度については連続鋳造設備の仕様、および鋳片の鋳造幅によって最適な範囲が変動するが、発明者らが所属する事業所における連続鋳造設備においては１．４５ｍ／分ないし１．５５ｍ／分が最も良い結果を得ることのできる範囲である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、メニスカス部への安定した熱供給効果により、あえて低粘度の流動性の良いモールドパウダを使用することなく、鋳型−凝固シェル間へのモールドパウダ流入が安定かつ均一に行われる。これにより、さらに凝固シェルの成長は均一なものとなるため、幅方向におけるシェル厚みのバラツキの減少、ひいてはコーナー部への応力集中の低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る連続鋳造鋳型周りの構成を説明するための説明図である。
【図２】本発明に係る鋳型内溶鋼流動の違いを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る連続鋳造鋳型の構成を示したものである。鋳型は広面２枚（１），狭面２枚（２）の水冷銅板によって組み立てられており、各広面銅板（１）の外側には静磁場を形成する電磁ブレーキコイル（４）が一対設置されている。鋳型内には、上部タンディッシュ（図示しない）に流量制御のためのスライディングプレート（図示しない）を介して接続された浸漬ノズル（３）が位置しており、本ノズルを通じて鋳型内に溶鋼が供給される。
【００１４】
図２は、鋳型内に供給された溶鋼がどのように流動するかを模式的に示したものである。鋳型内に供給された溶鋼は、電磁ブレーキによって形成された静磁場により吐出流速が減速され、自然対流によりその多くが上昇流を形成しメニスカス部へと流動する（図２ａ）。ここで、電磁ブレーキが設置されていない場合には、吐出溶鋼流は減速されること無く鋳型狭面（正確には鋳型狭面に沿って形成された凝固シェル）に衝突し、下降流と上昇流に分かれて流動する（図２ｂ）。
【００１５】
このため、電磁ブレーキ無しの場合にはメニスカス部へ向かう流れは量的に少なく、かつ温度が低いものとなる。これに対し、電磁ブレーキによる静磁場が形成されている場合には、上昇流となる流れは多く、かつ温度的にも高いものとなる（自然対流的に上昇流を形成することからも温度が高いことは自明である）。この効果により、メニスカス部への熱供給が安定して行われるため、鋳型幅方向での温度分布が均一化され、初期凝固シェルの形成についても均一なものとなる。
【００１６】
ここで鋳造速度が大きくなるとこれに比例した形で鋳型内に供給される溶鋼量が増大するため、上記効果を安定して得るためには電磁ブレーキによる静磁場の効果を増大する必要がある。すなわち、電磁ブレーキの作動電流を増大し、鋳型内に印加される磁束密度を増大するのが良い。これは、鋳造速度の基準を該連続鋳造設備の有効機長から算出される理論最大鋳造速度と、実際の鋳造速度との比をパラメータとして、これに比例する形で磁束密度を決定することで可能である。
【００１７】
また、もちろん鋳片の鋳造幅が大きくなれば同様に鋳型内に供給される溶鋼量が増大するため、やはり磁束密度を増大することで対処できる。しかしながら、鋳造幅が大きくなる場合、上において言及した「上昇流」の速度が小さくなるため、鋳造幅に比例して磁束密度を増大した場合、特に狭面側に近い領域において十分な上昇流が得られず、このためメニスカス部への均一な熱供給が妨げられ、却って幅方向の溶鋼温度分布の差が大きくなる現象が生じる。これに対し検討を重ねた結果、鋳片幅の平方根、すなわち1/2乗とした数値に比例させて磁束密度を増大させるのが適当であることが明らかとなった。
【実施例】
【００１８】
以下に、本発明の効果についてデータを元に述べる。表１は、ある連続鋳造操業において、本発明の効果を検証すべく実施した試験操業の条件について示したものである。対象とした鋼は、Ｃ含有量０．１０ないし０．１３質量％の、亜包晶域中炭素鋼であり、一般的に最もコーナー割れ欠陥が発生しやすいものである。そのため、通常の鋳造操業においては鋳造速度を最大１．３５ｍ／分に制限しており、生産性阻害の一因となっているものと言える。電磁ブレーキの静磁場印加については、他の操業要因の影響を可及的排除するため、連続操業の３ヒート目、かつ継目部分（取鍋交換近傍）を避けた位置において実施した。鋳片幅は、通常平均的な１．１ｍの場合と、最も狭い部類である０．８ｍの場合で行った。なお、表の最右列の「必要磁束密度」は、上述した（１）式から計算される値である。
【００１９】
【表１】
2014140858.tif 000003
【００２０】
試験操業は、まず通常操業条件（鋳造速度１．３５ｍ／分，電磁ブレーキなし）で開始し、次に鋳造速度のみを１．４５ｍ／分に上昇させた（比較例１）。その後、電磁ブレーキの印加を開始し、磁束密度を０．２５Ｔ（比較例２）→０．３２Ｔ（実施例１）と上昇した。また、この後さらに鋳造速度を１．５５ｍ／分まで上昇させ、磁束密度は０．３２Ｔのままで鋳造を行った（比較例３）。
また別の試験操業において、鋳片幅を０．８ｍとして、鋳造速度１．４５ｍ／分（実施例２）および１．５５ｍ／分（比較例４）で０．２８Ｔの鋳造試験を実施した。試験終了後、各条件に相当する鋳片位置を計算し、それぞれの部分について鋳片サンプルを採取し、磁粉探傷法による鋳片表面割れ調査を行った。
【００２１】
表２は、各条件での磁粉探傷法によるコーナー割れの調査結果である。通常条件では確認されなかったコーナー割れが、１．４５ｍ／ｍｉｎの電磁ブレーキなし（比較例１）では鋳片長さ１ｍあたり４箇所で検出された。同じ１．４５ｍ/ｍｉｎの条件で電磁ブレーキ印加を行った場合、磁束密度０．２５Ｔ（比較例２）ではコーナー割れは鋳片１ｍあたり２箇所に減少し、０．３２T（実施例１）ではコーナー割れは皆無であった。しかしながら、０．３２ＴでもさらにＶｃを１．５５ｍ／分まで上昇させた場合（比較例３）には、多くのコーナー割れが生じていた。試験操業で用いた電磁ブレーキは０．３２Ｔがほぼ能力的に限界なので、幅１ｍの鋳片では１．４５ｍ／分が最大可能鋳造速度となるといえる。また狭幅鋳片で行った試験においては、いずれの場合においても（実施例２、実施例３）やはりコーナー割れの発生は認められなかった。
【００２２】
【表２】
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【符号の説明】
【００２３】
１  鋳型広面
２  鋳型狭面
３  浸漬ノズル
４  電磁ブレーキコイル
【図１】
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【図２】
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