(57)【要約】【課題】  摩耗が生じても摩耗の進行に応じて鋳片に発生する偏析を抑制することができる鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】  鋳片３の引抜方向に複数の圧下ロールを配列し、引抜き中の鋳片に対して圧下力を加えつつ鋳造を行う連続鋳造方法において、圧下ロール毎に、圧下ロールにおける鋳片接触面の摩耗量と圧下ロールの圧下量とをモデル化し、測定された圧下ロール６ａ1の摩耗量ｂ１に基づいて上記モデルから圧下ロール６ａ1の圧下量を求め、求められた圧下量となるように圧下ロール６ａ1を調整し、鋳片３を連続的に鋳造することを特徴とする。【選択図】      図２
2006007248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳片の引抜方向に複数の圧下ロールを配列し、引抜き中の鋳片に対して圧下力を加えつつ鋳造を行う連続鋳造方法において、
上記圧下ロール毎に、圧下ロールにおける鋳片接触面の摩耗量と上記圧下ロールの圧下量とをモデル化し、測定された上記圧下ロールの摩耗量に基づいて上記モデルから圧下ロールの圧下量を求め、求められた圧下量となるように圧下ロールを調整し、上記鋳片を連続的に鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記圧下量を、下記式により算出することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
圧下量Ｓ＝摩耗量ｂｉ×補正係数αｉ  （ｉ＝１〜ｎ）
ただし、補正係数αｉは各圧下ロールにおける中心固相率ｆｓの関数として定義され、
中心固相率ｆｓ＜０．５の領域では、αｉ＝０．６〜０．８
中心固相率ｆｓ≧０．５の領域では、αｉ＝０．２〜０．８
ｎは鋳片の配列方向に見てｎ番目の圧下ロールであることを示す。
【請求項３】
上記補正係数αｉの値は、試験鋳造を行うことにより鋳造組織に偏析が生じない範囲の値に設定されている請求項２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、中心偏析の少ない鋳片の製造に好適である鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋼を連続的に鋳造する連続鋳造方法が実施されている。この連続鋳造方法では、浸漬ノズルから鋳型に溶鋼が注入され、その鋳型から下方に引き出される鋳片が、スプレーノズルを備えた冷却ロールを通過することによって冷却され、鋳片表面に薄い凝固殻からなる凝固シェルが形成され、さらに複数のピンチロールによって順次引き取られ、鋳型から連続的に引き抜かれる。
【０００３】
このように鋼を連続鋳造する場合、鋳片厚み中心部分にＣ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ等の元素が偏析（濃化）するという問題や引け巣の問題のあることは従来から知られている。そこで、ピンチロールの下流側にロール対からなる圧下装置を設け、凝固収縮を補償する量だけ未凝固鋳片をロールで圧下しつつ鋳片を引き抜くことによりこれらの問題を改善している。
【０００４】
上記改善技術として、
(ａ)鋳片中心部において固相率０．１ないし０．３となる時点から流動限界固相率となる時点までの領域で、ロール反り量および圧下量を規定したもの（例えば、特許文献１参照）、
(ｂ)未凝固部を有する鋳片を、鋳片の中心固相率が０．３〜０．８で圧下形状比が３．０〜７．０となるように圧下するもの（例えば、特許文献２参照）、
(ｃ)鋳片の中心固相率が０．２〜０．８の時に、１５％以上の圧下率で圧延する方法であって、圧延ロールの孔型（円周方向の溝）の深さと幅を規定したもの（例えば、特許文献３参照）がそれぞれ知られている。
【特許文献１】特公平３−８８６３号公報
【特許文献２】特許第３２７７８７３号公報
【特許文献３】特許第３１３９４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１〜３に示される各方法は、凝固末期の凝固収縮による溶鋼流動に伴って引き起こされる偏析について、専ら凝固末期のロールの形状を特定したり、配置を制御することによって偏析の発生を抑制するものであるが、上記従来技術を適用してもなお、偏析の発生を防止することができない場合がある。すなわち、圧下装置としてのロールが摩耗することによって圧下条件が維持できなくなる場合である。
【０００６】
圧下に用いるロールは、高温の鋳片に対して連続的に強く押圧されるものであるため、ロール表面が摩耗することは避けられない。したがって、ロールの使用初期には上記従来の方法によって、適切に圧下していてもロールの摩耗が進行することに配慮してないときは、調整した条件が守れなくなってしまい、偏析が発生することになる。
【０００７】
本発明は以上のような従来の連続鋳造方法における課題を考慮してなされたものであり、ロールに摩耗が生じても中心偏析を可及的に安定して抑制することができる鋼の連続鋳造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、引抜き中の鋳片に対して圧下力を加えつつ鋳造を行う連続鋳造方法において、予め、圧下ロールにおける鋳片接触面の摩耗量を計測し、その摩耗量に応じて圧下ロールの圧下量を増加させる方向に調整し、鋳片を連続的に鋳造する鋼の連続鋳造方法である。
【０００９】
本発明において、鋼とは、炭素鋼、ステンレス鋼、高合金鋼等が示される。
【００１０】
本発明において、上記圧下量は、下記(1)式により算出することができる。
圧下量Ｓ＝摩耗量ｂｉ×補正係数αｉ  （ｉ＝１〜ｎ）          (1)式
ただし、補正係数αｉは各圧下ロールにおける中心固相率ｆｓの関数として定義され、
中心固相率ｆｓ＜０．５の領域では、αｉ＝０．６〜０．８
中心固相率ｆｓ≧０．５の領域では、αｉ＝０．２〜０．８
ｎは鋳片の配列方向に見てｎ番目の圧下ロールであることを示す。
【００１１】
本発明において、上記補正係数αｉの値は、試験鋳造を行うことにより鋳造組織に偏析が生じない範囲の値に設定される。
【００１２】
なお、本発明において、圧下ロールと対向して鋳片移動経路の下側に配置される支持ロールについても上記圧下ロールと同様に摩耗が生じるが、それらの支持ロールの摩耗量をも考慮して圧下ロールの圧下量を調整すると、複数配列される圧下ロール間に段差が生じて結果的に圧下ロールが過剰に鋳片を圧下することになる。そこで本発明では支持ロールについては全体で鋳片を支持する剛体とみなして摩耗量を考慮せず、圧下ロールの摩耗量に基づいて圧下ロールの圧下量のみ調整するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鋼の連続鋳造方法によれば、圧下ロールに摩耗が生じても摩耗の進行に応じて圧下量Ｓの調整を行うので、鋳片に対して適切な圧下量を与えることができ、従って中心偏析を大幅に抑制することができるという長所を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る連続鋳造方法に使用される連続鋳造機１の全体構成を側面から見たものである。
【００１６】
同図において、図示しない浸漬ノズルから鋳型２に溶鋼が注入され、鋳型２から下方に引き出される鋳片３は、鋳型２内で既に凝固皮が形成されているが、スプレーノズルを備えた冷却ロール４を通過することによってさらに冷却され、凝固殻の成長した凝固シェルが形成される。一方、厚み方向中心部には未凝固部分が残される。
【００１７】
この未凝固部分を有する鋳片３はピンチロール５によって引き取られ、鋳片３は鋳型２から連続的に引き抜かれるようになっている。
【００１８】
ピンチロール５の上流側には、ロール対を鋳片引き抜き方向に複数組（６ａ1，６ｂ1）〜（６ａn，６ｂn）配列した構成の圧下装置６が設けられている。
【００１９】
図２は上記ロール対の一つをＡ−Ａ方向から見たものである。
【００２０】
同図において、３は鋳片であり、ロール対６ａ1および６ｂ1のうち、上側に配置されるロール６ａ1は鋳片３を圧下する圧下ロールである。なお、下側に配置されるロール６ｂ1は鋳片を支持する支持ロールである。
【００２１】
上記ロール対６ａ1，６ｂ1に挟まれる鋳片３は、軸方向に見て中心部分では未凝固状態の溶鋼３ａを内包しているため高温であり、両端部分では凝固殻が成長しているため中心部分に比べて低温になっている。このようにロール軸方向に見て温度勾配を持つ鋳片３に接触する圧下ロール６ａ1は、軸方向における中央部分では摩耗量が大きく、両端部では摩耗量が小さいという傾向がある。
【００２２】
ここに、鋳片３の幅をａ（mm）、鋳片３の厚さをｂ（mm）とし、圧下ロール６ａ1における摩耗部分の幅をａ１（mm），圧下ロール６ａ1の直径方向断面における摩耗部分の深さをｂ１（mm）とする（摩耗深さは最も深い部分で測定する）。
【００２３】
次に、圧下量調整の手順について説明する。
（１）まず、圧下ロール６ａ1の摩耗状態を測定する。
例えば、鋳片３を１０本の圧下ロール（Ｎｏ．１ロール〜Ｎｏ．１０ロール）で圧下している場合、各圧下ロールの中央部分の摩耗深さとしてｂ１〜ｂ１０が測定される。
【００２４】
（２）圧下量の調整
各圧下ロールの圧下量Ｓを、圧下ロールのロール摩耗量に応じて下記式に基づいて求める。
圧下量Ｓ＝摩耗量ｂｉ×補正係数αｉ  （ｉ＝１〜１０）        (1)式
補正係数αｉは、各圧下ロールにおける中心固相率の関数として定義される。
中心固相率ｆｓ＜０．５の領域では、αｉ＝０．５〜０．８
中心固相率ｆｓ≧０．５の領域では、αｉ＝０．２〜０．８
【００２５】
（３）試験鋳造の実施
試験鋳造前に、ロール摩耗量に基づいて圧下量を調整する。このときの補正係数αｉの値は実験データの蓄積によって高精度のものに設定できるが、表１では仮に設定した値として理解されたい。
【００２６】
【表１】
2006007248.tif 000003
【００２７】
中心固相率ｆｓ＜０．５の領域については、補正係数αｉをまず仮の設定値として０．９に設定し、圧下量調整量を各ロールのロール摩耗量ｂ１に応じて決定する。具体的には、Ｎｏ．１ロール〜Ｎｏ．５ロールについては補正係数をそれぞれ０．９とし、圧下量調整量については例えばＮｏ．１ロールを例に取ると、２ｍｍ×０．９＝１．８ｍｍに調整する。
【００２８】
一方、中心固相率ｆｓ≧０．５の領域についてはＮｏ．６〜Ｎｏ．１０ロールの補正係数αｉをそれぞれ０．７に設定し、圧下量調整量を各ロールのロール摩耗量ｂ１に応じて決定する。例えば、Ｎｏ．６ロールの場合では圧下量調整量を１ｍｍ×０．７＝０．７ｍｍに調整する。
（４）試験鋳造鋳片の鋳造組織を確認し、圧下勾配の異常箇所を判定する。
（５）圧下勾配異常箇所が判明すると、その位置のロール圧下量を増減する。
【００２９】
具体的には、例えばＮｏ．６ロール付近のロールの圧下量が大きく過剰圧下による逆Ｖ偏析が発生した場合（図３(ａ)参照：中心部の未凝固溶鋼が鋳片引抜き方向に見て押し戻される方向に流れる）には、そのロールより下流側のロール（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０ロール）の補正係数αｉを０．７から０．６に修正し（表２参照）、上記押し戻しの傾向を緩和する方向に再度試験鋳造を実施する。
【００３０】
【表２】
2006007248.tif 000004
【００３１】
表２において、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０ロールについては補正係数αｉを０．６に設定しているので、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０ロールの圧下量調整量は低くなり、未凝固溶鋼の押し戻し流れが抑制される。
【００３２】
これとは逆に、Ｎｏ．６ロール付近のロールの圧下量が小さく圧下不足によるＶ偏析が発生した場合（図３(ｂ)参照：中心部の未凝固溶鋼が鋳片引抜き方向に引きずられる方向に流れる）には、そのロールより下流側のロールの補正係数αｉを０．７から０．８へ修正し（表３参照）、再度試験鋳造を行う。
【００３３】
【表３】
2006007248.tif 000005
【００３４】
表３において、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０ロールについては補正係数αｉを０．８に設定しているので、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０ロールの圧下量調整量は高くなり、未凝固溶鋼の引きずられる方向の流れが抑制される。
【００３５】
上記（４），（５）の手順を繰り返し、最適な圧下条件を設定する。
【００３６】
なお、ｆｓ≧０．５の領域すなわち、中心固相率ｆｓの大きい凝固末期の領域では、ロール摩耗量分をすべて押し込むようにすると、摩耗の少ないロールのコーナー部においては過剰圧下が発生し、却って偏析が悪化することになる。したがって、凝固末期の領域では補正係数αｉを小さくする方向に設定する必要がある。
【００３７】
表４〜表１３は試験連続鋳造機を用い、上記最適条件によって圧下量調整を行った結果を示したものである。
【００３８】
【表４】
2006007248.tif 000006
【００３９】
表４はＮｏ．１ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００４０】
すなわち、Ｎｏ．１ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．２であり、ロール摩耗量が２ｍｍのとき、補正係数αｉを０．６或いは０．８とすることで偏析を防止することができる。なお、０．５未満であると圧下不足によってＶ偏析が発生し、０．９以上では圧下過剰によって逆Ｖ偏析が発生する。
【００４１】
【表５】
2006007248.tif 000007
【００４２】
表５はＮｏ．２ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００４３】
Ｎｏ．２ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．２７であり、ロール摩耗量が１．８ｍｍのとき、補正係数αｉを０．６或いは０．８とすることで偏析を防止することができる。なお、０．５未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００４４】
【表６】
2006007248.tif 000008
【００４５】
表６はＮｏ．３ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００４６】
Ｎｏ．３ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．３４であり、ロール摩耗量が１．６ｍｍのとき、補正係数αｉを０．６或いは０．８とすることで偏析を防止することができる。なお、０．５未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００４７】
【表７】
2006007248.tif 000009
【００４８】
表７はＮｏ．４ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００４９】
Ｎｏ．４ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．４１であり、ロール摩耗量が１．４ｍｍのとき、補正係数αｉを０．６或いは０．８とすることで偏析を防止することができる。なお、０．５未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００５０】
【表８】
2006007248.tif 000010
【００５１】
表８はＮｏ．５ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００５２】
Ｎｏ．５ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．４８であり、ロール摩耗量が１．２ｍｍのとき、補正係数αｉを０．６或いは０．８とすることで偏析を防止することができる。なお、０．５未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００５３】
【表９】
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【００５４】
表９はＮｏ．６ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００５５】
Ｎｏ．６ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．５５であり、ロール摩耗量が１．０ｍｍのとき、補正係数αｉを０．２から０．８の範囲内とすることで偏析を防止することができる。なお、０．２未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００５６】
【表１０】
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【００５７】
表１０はＮｏ．７ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００５８】
Ｎｏ．７ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．６２であり、ロール摩耗量が０．８ｍｍのとき、補正係数αｉを０．２から０．８の範囲内とすることで偏析を防止することができる。なお、０．２未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００５９】
【表１１】
2006007248.tif 000013
【００６０】
表１１はＮｏ．８ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００６１】
Ｎｏ．８ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．６９であり、ロール摩耗量が０．６ｍｍのとき、補正係数αｉを０．２から０．８の範囲内とすることで偏析を防止することができる。なお、０．２未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００６２】
【表１２】
2006007248.tif 000014
【００６３】
表１２はＮｏ．９ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００６４】
Ｎｏ．９ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．７６であり、ロール摩耗量が０．４ｍｍのとき、補正係数αｉを０．２から０．８の範囲内とすることで偏析を防止することができる。なお、０．２未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００６５】
【表１３】
2006007248.tif 000015
【００６６】
表１３はＮｏ．１０ロールのみ摩耗した場合における当該ロールの補正係数αｉの調整に基づく偏析結果を示している。
【００６７】
Ｎｏ．１０ロールを通過する鋳片３の中心固相率は０．８３であり、ロール摩耗量が０．２ｍｍのとき、補正係数αｉを０．２から０．８の範囲内とすることで偏析を防止することができる。なお、０．２未満であるとＶ偏析が発生し、０．９以上では逆Ｖ偏析が発生する。
【００６８】
このように、ロール圧下量の調整量を決定するにあたり、ロール摩耗量ｂｉに乗算する補正係数αｉとして、中心固相率ｆｓ＜０．５の領域では、αｉ＝０．６〜０．８を選択し、中心固相率ｆｓ＞０．５の領域では、αｉ＝０．２〜０．８を選択すれば、偏析を効果的に防止することのできることが検証された。
【００６９】
なお、試験連続鋳造機の仕様は以下の通りである。
【００７０】
圧下帯長さ：６５００ｍｍ、圧下ロール数：１０ロール、ロール径：３００ｍｍ、圧下量：１２ｍｍ、圧下勾配：１．８ｍｍ／ｍ
また、操業条件は以下の通りである。
鋳造鋼種：Ｓ４８Ｃ、鋳造速度：０．７５ｍ／ｍｉｎ、圧下速度：１．３８ｍｍ／ｍｉｎ
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る連続鋳造方法が適用される連続鋳造機の原理図である。
【図２】圧下ロールの摩耗状態を説明する図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】(ａ)は逆Ｖ偏析を示す模式図、(ｂ)はＶ偏析を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    連続鋳造機
２    鋳型
３    鋳片
４    冷却ロール
５    ピンチロール
６    圧下装置
６ａ1  圧下ロール
【図１】
2006007248.tif 000016
【図２】
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【図３】
2006007248.tif 000018