(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却されている連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼を凝固させ鋳片を形成し、該鋳片を前記鋳型から引き抜き、前記鋳片に向けて冷却水を吹付ける鋼の連続鋳造方法であって、
予め、前記鋳片の引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０［ｍ／分］とした条件下での、前記鋳片内の溶鋼の凝固が完了する凝固完了位置を所定の目標位置とする冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］を求め、且つ、前記引き抜き速度Ｖを、速度Ｖ０とは異なる速度Ｖ１［ｍ／分］とした条件下での、前記凝固完了位置を前記目標位置とする冷却水吹付量Ｗ１［ｋｇ／トン−鋳片］を求めておき、
冷却水吹付量Ｗが前記冷却水吹付量Ｗ０となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ、前記速度Ｖ０で前記鋳片を引き抜き、次いで、鋳片の引き抜き速度Ｖを前記速度Ｖ０から前記速度Ｖ１に変更し、冷却水吹付量Ｗが前記冷却水吹付量Ｗ１となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ、前記速度Ｖ１で前記鋳片を引き抜くこととし、
前記引き抜き速度Ｖの変更時刻Ｔｃから、前記鋳型の出口から前記目標位置までの鋳造方向に沿う鋳片の目標長さＬｔを前記引き抜き速度Ｖ０で除算して得られる時間ｔ［分］経過するまでの間の、前記鋳片に吹付けられる冷却水吹付量Ｗである冷却水吹付量Ｗｔ［ｋｇ／トン−鋳片］が、下記（１）式または下記（２）式を満たすことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＜Ｗ１                                    （１）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＞Ｗ１                                    （２）
【請求項２】
前記変更時刻Ｔｃから時間ｔ経過するまでの間に冷却水吹付量Ｗを、前記冷却水吹付量Ｗｔから後続のｎ段階（但し、ｎは自然数で１以上）で変更することとし、冷却水吹付量Ｗｔである段階から、ｉ−１段階目（但し、ｉは１からｎまでの自然数）の吹付量Ｗｔ（ｉ−１）及びｉ段階目の吹付量Ｗｔ（ｉ）が、下記（３）式または下記（４）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ≦Ｗｔ（ｉ−１）＜Ｗｔ（ｉ）＜Ｗ１        （３）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ≧Ｗｔ（ｉ−１）＞Ｗｔ（ｉ）＞Ｗ１        （４）
上記（３）及び（４）式において、ｉ＝１の場合のＷｔ（０）はＷｔである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機で鋳造されている鋳片内の溶鋼の凝固が完了する凝固完了位置を所定の目標位置とする鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造では、凝固の最終過程で、凝固収縮に伴って鋳片の引き抜き方向へ未凝固溶鋼（適宜「未凝固層」ともいう）の吸引流動が生じる。未凝固層には、炭素（Ｃ）、燐（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、マンガン（Ｍｎ）などの溶質元素が濃化しており、濃化した溶鋼（濃化溶鋼）が鋳片中心部に流動して凝固すると、いわゆる中心偏析が発生する。【０００３】
中心偏析は、鋼製品、特に厚鋼板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が発生し、また、海洋構造物、貯槽、石油タンクなどにおいても、同様の問題が発生する。近年、より低温下あるいはより腐食環境下といった厳しい環境での鋼製品の使用が求められることが多く、鋳片の中心偏析を低減することが重要となっている。【０００４】
鋳片の中心偏析を低減する対策が多数提案されている。その対策のうち、内部に未凝固層を有する鋳片を連続鋳造機内で圧下する凝固末期軽圧下方法が効果的であることが知られている。凝固末期軽圧下方法とは、鋳片の凝固完了位置付近に圧下ロールを配置し、該圧下ロールによって、凝固収縮量に相当する程度の圧下量で鋳片を徐々に圧下し、鋳片中心部での空隙の形成や濃化溶鋼の流動を抑止して、鋳片の中心偏析を抑制する方法である。【０００５】
鋼の連続鋳造では、連続鋳造機のタンディッシュの上方に配置され、溶鋼を収容している取鍋を交換する時（いわゆる連々鋳時の鍋交換）や、鋳型内での温度異常を検出した時などに、鋳片の引き抜き速度を下げる場合がある。その場合、再び目標の速度とすべく、引き抜き速度を上げる必要がある。凝固末期軽圧下方法では、連続鋳造中の鋳片の凝固完了位置付近の特定の部位を常に圧下することになるので、連続鋳造中に凝固完了位置が変動しないことが望ましい。しかしながら、前述の通りに、鋳片の引き抜き速度を変更すると、凝固完了位置が変動する可能性がある。【０００６】
そこで、特許文献１には、連続鋳造方法において、鋳片の引き抜き速度（鋳造速度）を変更する場合に、凝固完了位置を正確に制御することを目的として、鋳造速度及び／または冷却水量の変更に対する鋳片の凝固完了位置の移動応答の関係を表す応答モデルを作成し、作成した応答モデルを基に、鋳造速度及び／または冷却水量の操作量を算出して凝固完了位置を制御する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６８５３６号公報
【特許文献２】国際公開０２／０９０９７１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように鋳片の引き抜き速度を変更する場合であっても、特許文献１に記載の方法によって、凝固完了位置を、圧下ロールの近傍の所定の目標位置となるように制御し得る。但し、特許文献１の方法では、応答モデルを作成する際に、鋳造速度及び／または冷却水を変更した際の鋳片の凝固完了位置の経時変化を超音波センサなどで測定する必要があり、応答モデルを作成するに際し、手間が掛るという問題がある。【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、手間を掛けずに、鋳片の引き抜き速度を変更する場合であっても、凝固完了位置が所定の目標位置から大きく変動することを防ぐ鋼の連続鋳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】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下の通りである。
［１］冷却されている連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼を凝固させ鋳片を形成し、該鋳片を前記鋳型から引き抜き、前記鋳片に向けて冷却水を吹付ける鋼の連続鋳造方法であって、予め、前記鋳片の引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０［ｍ／分］とした条件下での、前記鋳片内の溶鋼の凝固が完了する凝固完了位置を所定の目標位置とする冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］を求め、且つ、前記引き抜き速度Ｖを、速度Ｖ０とは異なる速度Ｖ１［ｍ／分］とした条件下での、前記凝固完了位置を前記目標位置とする冷却水吹付量Ｗ１［ｋｇ／トン−鋳片］を求めておき、冷却水吹付量Ｗが前記冷却水吹付量Ｗ０となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ、前記速度Ｖ０で前記鋳片を引き抜き、次いで、鋳片の引き抜き速度Ｖを前記速度Ｖ０から前記速度Ｖ１に変更し、冷却水吹付量Ｗが前記冷却水吹付量Ｗ１となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ、前記速度Ｖ１で前記鋳片を引き抜くこととし、前記引き抜き速度Ｖの変更時刻Ｔｃから、前記鋳型の出口から前記目標位置までの鋳造方向に沿う鋳片の目標長さＬｔを前記引き抜き速度Ｖ０で除算して得られる時間ｔ［分］経過するまでの間の、前記鋳片に吹付けられる冷却水吹付量Ｗである冷却水吹付量Ｗｔ［ｋｇ／トン−鋳片］が、下記（１）式または下記（２）式を満たすことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＜Ｗ１                                    （１）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＞Ｗ１                                    （２）
［２］前記変更時刻Ｔｃから時間ｔ経過するまでの間に冷却水吹付量Ｗを、前記冷却水吹付量Ｗｔから後続のｎ段階（但し、ｎは自然数で１以上）で変更することとし、冷却水吹付量Ｗｔである段階から、ｉ−１段階目（但し、ｉは１からｎまでの自然数）の吹付量Ｗｔ（ｉ−１）及びｉ段階目の吹付量Ｗｔ（ｉ）が、下記（３）式または下記（４）式を満たすことを特徴とする［１］に記載の鋼の連続鋳造方法。
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ≦Ｗｔ（ｉ−１）＜Ｗｔ（ｉ）＜Ｗ１        （３）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ≧Ｗｔ（ｉ−１）＞Ｗｔ（ｉ）＞Ｗ１        （４）
上記（３）及び（４）式において、Ｗ（０）はＷｔである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鋳片の引き抜き速度を変更する場合であっても、手間を掛けずに、凝固完了位置が所定の目標位置から大きく変動することを防ぐことができる。これにより、凝固末期軽圧下方法を効果的に実施して、鋳片中心部での空隙の形成や濃化溶鋼の流動を抑止して、鋳片の中心偏析を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】連続鋳造機を示す図である。
【図２】図１に示す連続鋳造機の軽圧下帯を構成するロールセグメントを示す図である。
【図３】図２に示すロールセグメントの鋳造方向と直交する断面を示す図である。
【図４】鋳片の引き抜き速度Ｖ［ｍ／分］と冷却水吹付量Ｗ［ｋｇ／トン−鋳片］との関係の一例を示すグラフである。
【図５】引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１（＜Ｖ０）に下げた際の従前の技術を適用した場合における、Ｖ、Ｗ及び鋳型の出口から凝固完了位置までの鋳造方向に沿う鋳片の長さＬｆ［ｍ］の経時変化の一例を示すグラフである。
【図６】引き抜き速度ＶをＶ０からＶ１（＜Ｖ０）に下げた際の本発明を適用した場合おける、Ｖ、Ｗ及びＬｆの経時変化の一例を示すグラフである。
【図７】引き抜き速度ＶをＶ０からＶ１（＞Ｖ０）に上げた際の従前の技術を適用した場合における、Ｖ、Ｗ及びＬｆの経時変化の一例を示すグラフである。
【図８】引き抜き速度ＶをＶ０からＶ１（＞Ｖ０）に上げた際の本発明を適用した場合おける、Ｖ、Ｗ及びＬｆの経時変化の一例を示すグラフである。
【図９】引き抜き速度ＶをＶ０からＶ１（＜Ｖ０）に下げた際の本発明の変形例を適用した場合における、Ｖ及びＷの経時変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、鋼の連続鋳造方法において鋳片の引き抜き速度Ｖを変更した際に、鋳片に吹付ける冷却水の量（冷却水吹付量）Ｗを調整するものである。特に、引き抜き速度Ｖの変更時刻Ｔｃから、鋳型の出口から凝固完了位置の目標位置までの鋳片の目標長さＬｔを、引き抜き速度Ｖの変更前の速度Ｖ０で除算して得られる時間ｔ経過するまでの間での冷却水吹付量Ｗを調整することで、本発明は、鋳型の出口から凝固完了位置まで鋳片の長さＬｆを目標長さＬｔとすることを主眼としている。
【００１４】
鋳片の中心偏析を抑制する方法として凝固末期軽圧下方法があり、その方法では、凝固完了位置近傍の鋳片の特定部位を、凝固収縮量に相当する程度の圧下量で徐々に圧下し、鋳片中心部での空隙の形成や濃化溶鋼の流動を抑止する。凝固末期軽圧下方法を実施する場合には、鋳片の凝固完了位置は一定であることが望ましく、引き抜き速度Ｖを変更する場合であっても、前記長さＬｆを前記目標長さＬｔとする本発明は凝固末期軽圧下方法に適する。まずは、凝固末期軽圧下方法が実施される鋼の連続鋳造工程について、連続鋳造機を示す図１を参照して説明する。
【００１５】
スラブ連続鋳造機１は、鋳型５と、該鋳型５の上方に設置されるタンディッシュ２と、前記鋳型５の下方に複数並べて配置される鋳片支持ロール６と、を有する。図示を省略してあるが、タンディッシュ２の上方には、溶鋼９を収容する取鍋が設置され、該取鍋の底部からタンディッシュ２に溶鋼９が注入される。タンディッシュ２の底部には、スライディングノズル３が取り付けられた浸漬ノズル４が設置され、タンディッシュ２内に所定量の溶鋼９を滞在させた状態で浸漬ノズル４を介して溶鋼９が鋳型５に注入される。鋳型５には冷却水路が形成されており、該冷却水路に冷却水を通過させている。これにより、鋳型５の内面から溶鋼９が抜熱され凝固し凝固シェル１１が形成され、該凝固シェル１１が引き抜かれ、溶鋼９からなる未凝固層１２を内部に有する鋳片１０が形成される。
【００１６】
鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール６の間隙には、スプレーノズル（図示せず）が配置された二次冷却帯３０が、鋳型５の直下から鋳造方向に沿って複数設置されている。二次冷却帯３０のスプレーノズルから噴霧される冷却水によって、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。鋳片１０が、鋳片支持ロール６で搬送されて、複数の二次冷却帯３０を通過している間に、凝固シェル１１が適切に冷却され、未凝固層１２の凝固が進み、鋳片１０の凝固が完了する。なお、図１では、鋳型５の出口から、鋳片１０の凝固が完了する凝固完了位置１３までの鋳造方向に沿う鋳片の長さを符号Ｌｆと示してある。また、図１では、二次冷却帯３０を３個設置してあるが、鋳造方向において鋳型５の出口より下流に二次冷却帯３０を３個以上設置してもよい。
【００１７】
鋳片１０の凝固完了位置１３を挟んで鋳造方向の上流側及び下流側には、鋳片１０を挟んで相対する鋳片支持ロール６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、すなわち、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）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６の間にも鋳片１０を冷却するためのスプレーノズルが配置されている。軽圧下帯１４に配置される鋳片支持ロール６は圧下ロールとも呼ばれる。なお、図１に示すスラブ連続鋳造機１では、軽圧下帯１４は、３対の鋳片支持ロール６を１組とするロールセグメントが鋳造方向に３基配置されて構成されているが、特に、軽圧下帯１４を構成するロールセグメントの基数は特に限定されるものではない。
【００１８】
図２及び図３に、軽圧下帯１４を構成するロールセグメントを示す。図２及び図３は、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１５に配置された例を示すものであり、図２は、連続鋳造機の側方からの図、図３は、鋳造方向と直交する断面を示す図である。ロールセグメント１５は、ロールチョック２１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１６及びフレーム１６’からなり、フレーム１６及びフレーム１６’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１７が配置されている。このタイロッド１７に設置されているウオームジャッキ１９をモーター２０にて駆動させることにより、フレーム１６とフレーム１６’との間隔の調整、つまり、ロールセグメント１５における圧下勾配の調整が行われるようになっている。この場合、ロールセグメント１５に配置される５対の鋳片支持ロール６のロール開度が一括して調整される。
【００１９】
鋳造中は、ウオームジャッキ１９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、ロールセグメント１５に設置される鋳片支持ロール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。ウオームジャッキ１９によるフレーム１６’の移動量は、ウオームジャッキ１９の回転数により測定・制御されており、ロールセグメント１５の圧下勾配がわかるようになっている。
【００２０】
また、タイロッド１７には、フレーム１６’とウオームジャッキ１９との間に皿バネ１８が設置されている。皿バネ１８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１８は、皿バネ１８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。
【００２１】
例えば、鋳片１０がロールセグメント１５の範囲内で凝固完了した場合には、凝固完了した鋳片１０を圧下することによってロールセグメント１５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１８が収縮することで、フレーム１６’が開放し、つまり、ロール開度が拡大し、ロールセグメント１５に過大な荷重が負荷されないように構成されている。なお、下面側のフレーム１６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。図示はしないが、軽圧下帯１４以外に配置される鋳片支持ロール６もロールセグメント構造となっている。
【００２２】
軽圧下帯１４は、このようなロールセグメント構造であるので、それぞれのロールセグメントに配置される複数対の鋳片支持ロール６のロール開度が一括して調整される。この場合、ウオームジャッキによる上フレーム（フレーム１６’に相当）の移動量は、ウオームジャッキの回転数により測定・制御されており、それぞれのロールセグメントの圧下勾配がわかるようになっている。
【００２３】
鋳造方向における軽圧下帯１４より下流には、該軽圧下帯１４を通過した後の鋳片１０を搬送するための複数の搬送ロール７が設置されている。この搬送ロール７の上方には、鋳片１０を切断するための鋳片切断機８が配置されている。凝固完了後の鋳片１０は、鋳片切断機８によって、所定の長さの鋳片１０ａに切断される。
【００２４】
軽圧下帯１４では、少なくとも鋳片厚み中心部の固相率が０．１に相当する温度となる時点から、鋳片厚み中心部の固相率が流動限界固相率に相当する温度となる時点まで、鋳片１０を圧下することが望ましい。流動限界固相率は０．７ないし０．８といわれており、鋳片厚み中心部の固相率が０．７ないし０．８となるまでは圧下することになる。鋳片厚み中心部の固相率が流動限界固相率を超えた以降は、未凝固層１２は移動しないので、軽圧下を行う意味がない。但し、軽圧下の効果は得られないが、流動限界固相率を超えた以降も軽圧下しても構わない。また、鋳片厚み中心部の固相率が０．１を超えてから軽圧下を開始しても、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、中心偏析軽減効果を十分に得ることができない。従って、鋳片厚み中心部の固相率が０．１となるまでに軽圧下を開始する。
【００２５】
このように、凝固末期軽圧下方法では、連続鋳造中常に、鋳片の特定の部位（少なくとも固相率が０．１となる位置から、固相率が流動限界固相率となる位置までの部位）を圧下する必要がある。よって、連続鋳造中に凝固完了位置１３が変動しないことが望ましい。ところが、実際の鋼の連続鋳造では、引き抜き速度Ｖを変更する必要が生じる場合があり、引き抜き速度Ｖを変更すると、凝固完了位置１３が変動する可能性が生じる。連続鋳造機のタンディッシュの上方に配置される取鍋を交換する時（いわゆる、連々鋳時の鍋交換）や、鋳型の温度異常を検出した時などに、鋳片の引き抜き速度Ｖを下げる場合があり、交換作業が終了したり、問題が解決したら、引き抜き速度Ｖを、再び目標の速度とすべく上げることになる。
【００２６】
よって、まずは、上記操業条件の変更下でも、前記特定部位全てが軽圧下帯１４に入るように冷却水吹付量を調整することを可能とする凝固完了位置１３を目標位置と定めておく。次いで、引き抜き速度Ｖを初期の速度Ｖ０［ｍ／分］としている場合には、凝固完了位置１３を目標位置とする冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］の冷却水を鋳片１０に吹付けることとし、引き抜き速度Ｖを、速度Ｖ０から速度Ｖ１［ｍ／分］に変更する場合、凝固完了位置１３を前記目標位置とする冷却水吹付量Ｗ１［ｋｇ／トン−鋳片］の冷却水を鋳片１０に吹付けることとする。これにより、凝固完了位置１３を目標位置に近づけることができる。ここで、冷却水吹付量は、ｋｇ／単位時間で規定した二次冷却帯全体で吹付ける水量を、トン−鋳片／単位時間で規定した引き抜き速度で除したもので表される。
【００２７】
冷却水吹付量Ｗ０やＷ１は、今までの操業に基づいて、引き抜き速度Ｖ［ｍ／分］と冷却水吹付量Ｗ［ｋｇ／トン−鋳片］との関係から求め得る。前記関係の一例を示すグラフを図４に示す。このグラフには、引き抜き速度Ｖと、凝固完了位置１３を目標位置とする冷却水吹付量Ｗと、の関係を示す検量線を示してある。今までの操業から、特定の鋼種及び寸法の鋳片１０を鋳造する場合での引き抜き速度Ｖと冷却水吹付量Ｗとの関係を求めることができ、該関係を示す検量線を作成しておくことが可能である。検量線からは、速度Ｖ０に対応する冷却水吹付量Ｗ０が求まるし、速度Ｖ１に対応する冷却水吹付量Ｗ１が求まる。
【００２８】
図４に示すように、引き抜き速度Ｖが大きいと、凝固完了位置１３を目標位置とする冷却水吹付量Ｗは大きくなる傾向がある。鋳片１０の部位が凝固するまでに冷却水が吹付けられる可能性がある範囲は、鋳型５の出口から凝固完了位置１３の目標位置までであり、引き抜き速度Ｖが大きいと、鋳型５から引き抜かれた直後の鋳片１０の部位が凝固完了位置１３に到達するまでの時間が短くなる。よって、引き抜き速度Ｖを大きくなると、鋳片１０の部位を短時間のうちに冷却するべく、冷却水吹付量Ｗを大きく（強冷却）する必要がある。図４の場合には、速度Ｖ１は速度Ｖ０未満であり、速度Ｖ１に対応する冷却水吹付量Ｗ１は冷却水吹付量Ｗ０よりも小さくなる。なお、図１に示す凝固完了位置１３が目標位置である場合には、鋳片の長さＬｆは、鋳片１０の部位が鋳型５の出口から前記の目標位置に到達するまでの距離に相当する。
【００２９】
冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ速度Ｖ０で鋳片を引き抜く。次いで、鋳片の引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に変更し、冷却水吹付量Ｗ１［ｋｇ／トン−鋳片］となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ速度Ｖ１で鋳片を引き抜く。速度Ｖ１が速度Ｖ０より小さい場合における、引き抜き速度Ｖ、冷却水吹付量Ｗ及び鋳片の長さＬｆの経時変化の一例を図５に示す。図５において、（ａ）には、引き抜き速度Ｖ及び冷却水吹付量Ｗの経時変化を示し、（ｂ）には、長さＬｆの経時変化を示す。図５に示す冷却水吹付量Ｗ及び長さＬｆの経時変化は、従前の技術を適用した鋼の連続鋳造における場合である。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、引き抜き速度Ｖが速度Ｖ０の場合には、冷却水吹付量Ｗは吹付量Ｗ０となるし、引き抜き速度Ｖが速度Ｖ１の場合には、冷却水吹付量Ｗは吹付量Ｗ１となっている。鋳片支持ロール６の回転速度を変更することによって、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に小さくすることができる。しかしながら、引き抜き速度Ｖの変更時刻Ｔｃで瞬時に、鋳片支持ロール６の回転速度を変更できず、変更時刻Ｔｃからある程度の時間を掛け、引き抜き速度Ｖが速度Ｖ０から速度Ｖ１となる。また、同様に、冷却水を鋳片に吹き付けるスプレーノズルの開口量を、変更時刻Ｔｃで瞬時に変更できず、変更時刻Ｔｃからある程度の時間を掛け、冷却水吹付量Ｗが吹付量Ｗ０から吹付量Ｗ１となる。
【００３１】
引き抜き速度Ｖが速度Ｖ０の場合、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗ０とし、引き抜き速度Ｖが速度Ｖ１の場合、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗ１とする。これにより、鋳片の長さＬｆを、鋳型の出口から凝固完了位置１３の目標位置までの鋳造方向に沿う鋳片の目標長さＬｔとし得ると期待される。この期待は、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０［ｍ／分］とする場合では、凝固完了位置１３を目標位置とする冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］となるように鋳片１０に冷却水を吹付け、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ１［ｍ／分］とする場合では、凝固完了位置１３を前記目標位置とする冷却水吹付量Ｗ１［ｋｇ／トン−鋳片］となるように鋳片１０に冷却水を吹付けていることに基づく。
【００３２】
上述の通りに期待されるが、本発明者らは、実際の操業において凝固完了位置１３を、特許文献２に記載されている、電磁超音波センサを用いる方法などで測定することで、図５（ｂ）に示すように、引き抜き速度Ｖの変更時刻Ｔｃからしばらくの間で、目標長さＬｔであった長さＬｆが急激に小さくなった後に、再び目標長さＬｔに戻る現象が生じること、すなわち、長さＬｆには振れ幅ΔＬがあることを確認した。本発明者らは、この現象が生じる理由を検討し、速度Ｖ０で引き抜かれている状態の鋳片１０の鋳型５の出口付近の部位が、冷却水吹付量Ｗが吹付量Ｗ０となるように冷却水を吹付けられていたところに（強冷却）、今度は、吹付量Ｗ１となるように冷却水を吹付けられることで鋳片１０が弱冷却されるとしても、その部位は既に強冷却されてしまっているので、未凝固層１２が、想定しているよりも早く凝固するものと推察した。
【００３３】
そこで、本発明者らは、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に変更した変更時刻Ｔｃから、強冷却されてしまった鋳型５の出口近傍の鋳片１０の部位が速度Ｖ０で目標長さＬｔ分移動したものとする時間ｔ（＝目標長さＬｔ／速度Ｖ０）の間、冷却水吹付量Ｗが、吹付量Ｗ１よりも更に小さい吹付量Ｗｔとなるように、鋳片１０を冷却する（極弱冷却）ことで、変更時刻Ｔｃからの長さＬｆの縮小量をより小さくできるのではないかと考え、本発明の完成に至った。
【００３４】
引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１（＜Ｖ０）に下げた際の本発明を適用した場合おける、引き抜き速度Ｖ、冷却水吹付量Ｗ及び長さＬｆの経時変化の一例を図６に示す。図６は、前述の通り、変更時刻Ｔｃから時間ｔの間、冷却水吹付量Ｗを、吹付量Ｗ１よりも更に小さい吹付量Ｗｔとした場合における長さＬｆなどの経時変化を示すグラフである。図５に示したグラフと同一の内容につき、同じ符号を付して説明を省略する。図６（ｂ）に示すように、図５（ｂ）の場合に比べて、変更時刻Ｔｃからの長さＬｆの縮小量はより小さくなり、長さＬｆは、変更時刻Ｔｃ付近であっても、目標長さＬｔに近い値となっている。
【００３５】
引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１（＞Ｖ０）に上げる場合での本発明における冷却水吹付量Ｗ及び長さＬｆの経時変化について説明する。まずは、引き抜き速度Ｖを、初期の速度Ｖ０よりも大きい速度Ｖ１に変更し、速度Ｖ１で鋳片を引き抜く場合における、引き抜き速度Ｖ、冷却水吹付量Ｗ及び鋳片の長さＬｆの経時変化の従来技術の一例を図７に示す。図７において、（ａ）には、引き抜き速度Ｖ及び冷却水吹付量Ｗの経時変化を示し、（ｂ）には、長さＬｆの経時変化を示してある。冷却水吹付量Ｗを、吹付量Ｗ０としていたが、変更時刻Ｔｃで、速度Ｖ１に対応する吹付量Ｗ１（＞吹付量Ｗ０）に変更して、冷却水を鋳片に吹付けることになる。吹付量Ｗ１は、例えば図４に示すグラフから、速度Ｖ１に対応する冷却水吹付量Ｗを求めることで求まる。
【００３６】
引き抜き速度Ｖを速度Ｖ１に変更する場合には、図７（ｂ）に示すように、変更時刻Ｔｃからしばらくの間で、目標長さＬｔであった長さＬｆが急激に大きくなった後に、目標長さＬｔに再び戻る現象が生じる。この現象は、速度Ｖ０で引き抜かれている鋳片１０の鋳型５の出口付近の部位は、冷却水吹付量Ｗが吹付量Ｗ０となるように冷却水を吹付けていたところに（弱冷却）、今度は、吹付量Ｗ１となるように冷却水を吹付けることとなり、強冷却されるものの、その部位は既に弱冷却されてしまっているので、想定しているよりも遅く未凝固層１２が凝固することに基づくものと推察される。
【００３７】
そこで、本発明では、変更時刻Ｔｃから時間ｔの間、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗ１よりも更に大きい吹付量Ｗｔとすることで、長さＬｆを目標長さＬｔに近い値とする。本発明を適用した場合の鋼の連続鋳造方法における、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１（＞Ｖ０）に上げた際の引き抜き速度Ｖ、冷却水吹付量Ｗ及び長さＬｆの経時変化の一例を図８に示す。図８において、図７に示したグラフと同一の内容につき、同じ符号を付して説明を省略する。図８（ｂ）に示すように、図７（ｂ）の場合に比べて、変更時刻Ｔｃからの長さＬｆの延長量はより小さくなり、長さＬｆは、変更時刻Ｔｃ付近であっても、目標長さＬｔに近い値となっている。
【００３８】
すなわち、本発明では、変更時刻Ｔｃから時間ｔの間、鋳片１０に吹付けられる冷却水量である冷却水吹付量Ｗｔ［ｋｇ／トン−鋳片］は、下記（１）式または下記（２）式を満たすものである。
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＜Ｗ１                                      （１）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＞Ｗ１                                      （２）
なお、吹付量Ｗｔの最適値は、予め、変更時刻Ｔｃから変動することとなる長さＬｆが目標長さＬｔとなるように実験で求めることが望ましい。図６の場合（Ｖ０＞Ｖ１）では、吹付量Ｗｔの最適値は吹付量Ｗ１よりも小さくなり、吹付量Ｗｔは、最適値以上であって最適値の１．２倍以下とすることが好ましく、図８の場合（Ｖ０＜Ｖ１）では、吹付量Ｗｔの最適値は、吹付量Ｗ１よりも大きくなり、吹付量Ｗｔは、最適値以下であって最適値の０．８以上とすることが好ましい。
【００３９】
また、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に変更した時刻（変更時刻Ｔｃ）から時間ｔ経過するまでの間において、冷却水吹付量Ｗを、吹付量Ｗｔの段階から後続のｎ段階（但し、ｎは自然数で１以上）で変更してもよい。吹付量Ｗｔからｉ段階目（但し、ｉは１からｎまでの自然数）の吹付量をＷｔ（ｉ）、ｉ−１段階目の吹付量をＷｔ（ｉ−１）と表すこととすると、Ｗｔ（ｉ）及びＷｔ（ｉ−１）は下記（３）式または下記（４）式を満たす。
【００４０】
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ≦Ｗｔ（ｉ−１）＜Ｗｔ（ｉ）＜Ｗ１          （３）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ≧Ｗｔ（ｉ−１）＞Ｗｔ（ｉ）＞Ｗ１          （４）
冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗｔから、徐々に上げるまたは下げることによって、長さＬｆを目標長さＬｔに近づける、すなわち、長さＬｆの振れ幅ΔＬをより小さくすることが可能となる。前述の通り、上記（１）及び（２）式を満たせば、長さＬｆを目標長さＬｔに近づけることができる。しかしながら、変更時刻Ｔｃから時間ｔ経過した時までの間のうち特に後半において、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗｔとしておくと、鋳片１０が、弱冷却（図６）あるいは強冷却（図８）され過ぎる可能性があり、結果的に、時間ｔの間で、長さＬｆが目標長さＬｔをオーバーシュートするおそれがある（図６（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。そこで、冷却水吹付量Ｗを、吹付量Ｗｔから段階的にＷ１に近づけることによって鋳片が弱冷却あるいは強冷却され過ぎる可能性を抑え、長さＬｆのオーバーシュートを防ぐか、または、オーバーシュートしても、そのオーバーシュート量を抑えることできる。これにより、延いては、振れ幅ΔＬをより小さくできる。
【００４１】
例えば、引き抜き速度ＶをＶ０からＶ１（＜Ｖ０）に下げた場合で、冷却水吹付量Ｗを、吹付量Ｗｔの段階から後続する２段階で変更する場合の引き抜き速度Ｖ及び冷却水吹付量Ｗの経時変化を図９に示す。図９において、（ａ）には、引き抜き速度Ｖ及び冷却水吹付量Ｗの経時変化を示し、（ｂ）には、長さＬｆの経時変化を示してある。冷却水吹付量Ｗを、吹付量Ｗｔから、吹付量Ｗｔより大きいＷｔ（１）、次いで、更に大きいＷｔ（２）として、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗｔから徐々に上げることになる。これにより、図９（ｂ）に示すように、長さＬｆのオーバーシュートを防ぐことができる。なお、上記（３）及び（４）式において、ｉが１の場合、すなわち、１段目の変更の場合には、ｉ−１は０となり、変更前の吹付量Ｗｔ（０）は、吹付量Ｗｔとなる。
【００４２】
なお、本実施形態では、目標長さＬｔを特定する場合の鋼の連続鋳造操業として、凝固末期軽圧下方法を実施する操業を記載してあるが、本発明を実施するに際し、凝固末期軽圧下方法を必ずしも実施する必要はない。凝固末期軽圧下方法を実施する操業では、特定の部位全てが軽圧下帯１４に入ることを可能とする凝固完了位置を目標位置と定めることになるが、凝固末期軽圧下方法の実施に拘わらず、目標位置とは、連続鋳造機の設備的な制約によって定まるものである。
【００４３】
本発明では、目標長さＬｔとする冷却水吹付量Ｗｔを前もって求めておけば、凝固完了位置を、所定の目標位置から大きく変動することを防ぐことが可能となる。これにより、凝固末期軽圧下方法を効果的に実施して、鋳片中心部での空隙の形成や濃化溶鋼の流動を抑止して、鋳片の中心偏析を効果的に抑制できる。
【実施例】
【００４４】
図１に示すスラブ連続鋳造機１を用いて低炭素アルミキルド鋼の鋳片を製造する連続鋳造を複数回行った。全ての連続鋳造において、鋳片１０の幅が２１００ｍｍ、厚みが２５０ｍｍとなるように、鋳型５の寸法を定めた。鋳片厚み中心部の固相率が０．０２に相当する温度となる時点から鋳片厚み中心部の固相率が０．８に相当する温度となる時点まで、鋳片１０を圧下するべく、軽圧下帯１４を配置した。鋳型５の出口から凝固完了位置１３までの鋳造方向に沿う鋳片１０の長さＬｆを２８ｍ（＝目標長さＬｔ）と設定した。なお、固相率は、実施例で用いられる鋼の組成を含む合金状態図の液相線と固相線とのｌｅｖｅｒ  ｒｕｌｅで求めた。【００４５】
全ての連続鋳造において、鋳片の引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に変更し、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗ０から吹付量Ｗ１に変更することとし、変更時刻Ｔｃから、鋳片の目標長さＬｔを引き抜き速度Ｖ０で除算して得られる時間ｔ経過するまでの間、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗｔとした。この吹付量Ｗｔは、実験で予め求め、前述の（１）または（２）式を満たす（本発明例）。また、本発明例の幾つかの連続鋳造において、適宜、冷却水吹付量ＷをＷｔの段階から、最大で２段階変更することとした。【００４６】
また、鋳片の引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に変更し、冷却水吹付量Ｗを吹付量Ｗ０から吹付量Ｗ１に変更することとしたが、変更時刻Ｔｃから時間ｔ経過するまでの間、吹付量Ｗｔを適用しないか、または、変更するとしても、前述の（１）及び（２）式を満たさないように、低炭素アルミキルド鋼の鋳片を製造する連続鋳造を複数回行った（比較例）。【００４７】
本発明例及び比較例において、変更時刻Ｔｃから１／２×ｔ時間経過した時刻における凝固完了位置１３の部位の中心偏析度、及び、変更時刻Ｔｃからｔ時間経過するまでの長さＬｆを測定した。長さＬｆは、特許文献２に記載されている、電磁超音波センサを用いる方法で凝固完了位置１３を検出して測定した。長さＬｆは、変更時刻Ｔｃからしばらくの間は変動する。長さＬｆが変動したときの最大と最小との長さＬｆの差を、長さＬｆの振れ幅ΔＬとして算出した。【００４８】
中心偏析度を以下の工程で測定した。中心偏析度が１．０に近いほど中心偏析の少ない良好な鋳片であることを示す。
（１）変更時刻Ｔｃから時間１／２×ｔ経過した時刻における凝固完了位置１３の部位の鋳片を切り出す。
（２）該鋳片の引き抜き方向に直交した断面において、鋳片の厚み方向に沿って１ｍｍ厚毎にフライス切削された試料の炭素濃度を分析する。
（３）鋳片の厚み方向での炭素濃度の最大値をＣｍａｘとし、鋳造中にタンディッシュ内から採取した溶鋼で分析した炭素濃度をＣ０として、Ｃｍａｘ／Ｃ０を中心偏析度とする。【００４９】
本発明例及び比較例において、速度Ｖ０や冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］などの操業条件や、長さＬｆの振れ幅ΔＬ及び中心偏析度を表１に示す（Ｎｏ．１〜１８）。【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１における備考には、本発明例と比較例との区分を記載してある。比較例のＮｏ．１４及び１５において、吹付量Ｗｔを適用しておらず、「吹付量Ｗｔの変更段階数」、「ｔ」及び「Ｗｔ」を「−」としてある。また、吹付量Ｗｔの変更段階数が０の場合には、Ｗｔ（ｎ）の値はない。Ｗｔ（ｎ）の値がない連続鋳造Ｎｏ．では「Ｗｔ（１）」及び「Ｗ（２）」を「−」としてある。なお、凝固末期軽圧下方法を実施する場合において、定常状態の鋳片の部位は、Ｃｍａｘ／Ｃ０が１．０３程度である。【００５２】
本発明例では、長さＬｆの振れ幅ΔＬが小さいほど、長さＬｆは目標長さＬｔに近づいている。鋳片の特定の部位を軽圧下帯１４で圧下することによって、中心偏析が効果的に軽減されていることがわかる。これにより、本発明例では、比較例よりも中心偏析度が１．０に近くなっていることがわかる。また、時間ｔの間、吹付量Ｗｔを段階的に変更しているＮｏ．５〜１３では、振れ幅ΔＬは、Ｎｏ．１〜４の場合よりも小さく抑えられる傾向がある。【００５３】
本発明によって、引き抜き速度Ｖを変更する場合であっても、凝固完了位置を、常に所定の目標位置とすることが可能であることがわかる。また、本発明によって、凝固末期軽圧下方法を効果的に実施して、鋳片中心部での空隙の形成や濃化溶鋼の流動を抑止して、鋳片の中心偏析を効果的に抑制できたことがわかる。
【符号の説明】
【００５４】
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
１０ａ  鋳片（切断後）
１１    凝固シェル
１２    未凝固層
１３    凝固完了位置
１４    軽圧下帯
１５    ロールセグメント
１６    フレーム
１６’  フレーム
１７    タイロッド
１８    皿バネ
１９    ウオームジャッキ
２０    モーター
２１    ロールチョック
３０    二次冷却帯
【要約】
引き抜き速度Ｖを変更する場合であっても、凝固完了位置が所定の目標位置から大きく変動することを防ぐことができる鋼の連続鋳造方法を提供する。
冷却水吹付量Ｗ０［ｋｇ／トン−鋳片］となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０として鋳片を引き抜く。次いで、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ０から速度Ｖ１に変更し、冷却水吹付量Ｗ１［ｋｇ／トン−鋳片］となるように冷却水を鋳片に吹付けつつ、引き抜き速度Ｖを速度Ｖ１として鋳片を引き抜く。引き抜き速度Ｖの変更時刻Ｔｃから、目標長さＬｔを引き抜き速度Ｖ０で除算して得られる時間ｔ経過するまでの間に、鋳片に吹付けられる冷却水吹付量Ｗである冷却水吹付量Ｗｔ［ｋｇ／トン−鋳片］が下記（１）式または下記（２）式を満たす。
Ｖ１＜Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＜Ｗ１・・・（１）
Ｖ１＞Ｖ０の条件下では、Ｗｔ＞Ｗ１・・・（２）【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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【図９】
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