(57)【要約】【課題】  鋳片切断時に湯漏れなどの問題を発生させることなくその鋳造速度をできるだけ速くして生産性を高めるようにした連続鋳造方法を提供する。【解決手段】  ブルーム鋳片厚さをＤ、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離をＬ１（ｃｍ）、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離をＬ２（ｃｍ）としたとき、鋳造速度Ｖｃ（ｃｍ／ｍｉｎ）を、下記（１）式で規定される最大鋳造速度Ｖｍａｘおよび下記（２）式で規定される最小鋳造速度Ｖｍｉｎの範囲内となるように鋳造速度Ｖｃ（ｃｍ／ｍｉｎ）を制御して操業する。  Ｖｍａｘ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ２−２００）      …（１）  Ｖｍｉｎ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ１）              …（２）  但し、ｋは鋳片の炭素濃度を［Ｃ］（質量％）としたときに、下記（３）式によって    求められる凝固定数（ｍｍ／ｍｉｎ1/2）を示す。  ｋ＝−α［Ｃ］＋β（α，βは鋼種によって決定される係数）…（３）【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブルーム鋳片を連続鋳造するに当たり、ブルーム鋳片厚さをＤ、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離をＬ１（ｃｍ）、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離をＬ２（ｃｍ）としたとき、下記（１）式で規定される最大鋳造速度Ｖｍａｘおよび下記（２）式で規定される最小鋳造速度Ｖｍｉｎの範囲内となるように鋳造速度Ｖｃ（ｃｍ／ｍｉｎ）を制御して操業することを特徴とする連続鋳造方法。
Ｖｍａｘ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ２−２００）      …（１）
Ｖｍｉｎ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ１）              …（２）
但し、ｋは鋳片の炭素濃度を［Ｃ］（質量％）としたときに、下記（３）式によって    求められる凝固定数（ｍｍ／ｍｉｎ1/2）を示す。
ｋ＝−α［Ｃ］＋β（α，βは鋼種によって決定される係数）…（３）
【請求項２】
鋳片の炭素濃度［Ｃ］が０．０１〜１．０％である請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
ブルーム鋳片における軸直角断面が厚み：２００〜５００ｍｍ、幅：２００〜７００ｍｍである請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブルーム鋳片を連続鋳造法によって製造する方法に関するものであり、特に鋳片切断時に湯漏れなどの問題を発生させることなくその鋳造速度をできるだけ速くして生産性を高めるようにした連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、取鍋中の溶鋼を鋳型に投入し、鋳型内部で冷却（一次冷却）して凝固シェルを形成し、その後水によるスプレイ帯にガイドロールによって案内しつつ冷却して（二次冷却）凝固シェルを次第に厚くしていき、その後ピンチロールによって徐々に引き抜いて凝固完了した部分から切断（分塊）して鋳片としてその後の工程に送るように構成されている。
【０００３】
こうした連続鋳造においては、生産性を高めるためには、鋳造速度をできるだけ大きくすることが好ましいとされる。しかしながら、鋳造速度をあまり大きくし過ぎると凝固完了位置が連続鋳造機の下流側に移動してしまい、切断までに凝固が完了しないという事態が生じる。そうすると、切断位置（例えば、ガスカッターの位置）において未凝固の溶鋼が漏れ出してしまい（以下、「湯漏れ」と呼ぶ）、操業上のトラブルとなる。こうしたことから、鋳造速度は凝固完了位置を適切に把握した上で設定される必要がある。
【０００４】
これまで、鋳造速度を設定するに当たっては、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離（いわゆる「連続鋳造機の機長」）を基準として、鋳造速度を設定するのが一般的である。即ち、二次冷却水量などを考慮し、鋳片凝固完了位置が最終ロールスタンドの位置となるように鋳造速度を設定している。
【０００５】
しかしながら、最終ロールスタンドから、切断機までには十分な距離があり、機長を基準として鋳造速度を設定しても生産性向上には限界がある。また、鋳片凝固完了位置を正確に把握することは困難であり、鋳造速度の設定は経験則によって設定されるのが一般的である。
【０００６】
鋳片凝固完了位置を定量的に演算する技術として、例えば特許文献１には、二次冷却水の水量やピンチロールの回転速度などから鋳片凝固完了位置を演算する技術が提案されている。この技術では、鋳片切断時に湯漏れが発生しないように、二次冷却水の水量やピンチロールの回転速度を制御して鋳造速度をできるだけ大きくするものである。また、この技術では、鋳造速度の設定の基準として、凝固開始点から鋳片切断までの距離（即ち、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離）が示されている。
【０００７】
しかしながら、現実問題としては、鋳片の凝固完了位置は二次冷却水の水量やピンチロールの回転速度だけによって決定されるものではなく、これらの要件を考慮して演算しただけでは実際の凝固位置を正確に把握することができない。例えば、操業条件が同じであっても、鋼種（特に、鋳片の炭素濃度）によって鋳片凝固位置は変動することがあり、場合によっては鋳片切断位置において鋳片凝固が完了しておらず、湯漏れが発生するという事態を招くことがある。
【特許文献１】特開平５−１２３８３４号公報  「特許請求の範囲」、段落［００２０］など
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、鋳片切断時に湯漏れなどの問題を発生させることなくその鋳造速度をできるだけ速くして生産性を高めるようにした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】
本発明に係る連続鋳造方法とは、ブルーム鋳片を連続鋳造するに当たり、ブルーム鋳片厚さをＤ、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離をＬ１（ｃｍ）、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離をＬ２（ｃｍ）としたとき、下記（１）式で規定される最大鋳造速度Ｖｍａｘおよび下記（２）式で規定される最小鋳造速度Ｖｍｉｎの範囲内となるように鋳造速度Ｖｃ（ｃｍ／ｍｉｎ）を制御して操業する点に要旨を有するものである。
Ｖｍａｘ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ２−２００）      …（１）
Ｖｍｉｎ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ１）              …（２）
但し、ｋは鋳片の炭素濃度を［Ｃ］としたときに、下記（３）式によって求められる    凝固定数（ｍｍ／ｍｉｎ1/2）を示す。
ｋ＝−α［Ｃ］＋β（α，βは鋼種によって決定される係数）…（３）
【００１０】
本発明の連続鋳造方法においては、鋳片の炭素濃度［Ｃ］が０．０１〜１．０％であることが好ましい。また本発明は、ブルーム鋳片における軸直角断面が厚み：２００〜５００ｍｍ、幅：２００〜７００ｍｍであるものを想定したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、ブルーム鋳片の炭素濃度に応じた凝固定数を求め、この凝固定数を考慮しつつ、ブルーム鋳片厚さをＤ、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離をＬ１（ｃｍ）、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離をＬ２（ｃｍ）などに基づき、所定の関係式を満足するように鋳造速度Ｖｃ（ｃｍ／ｍｉｎ）を設定するようにしたので、鋼種による鋳片凝固完了位置の変動に追随して最適な鋳造速度が把握でき、連生産性を更に高めることができる連続鋳造方法が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
連続鋳造を実施するに際して、適切な鋳造速度を設定するためには、鋳片凝固完了位置を適切に予測することが必要である。この点に関して、凝固開始点（代表的には、鋳型内メニスカスの位置）から、凝固完了点（代表的には、最終スタンドロールの位置）までの距離をＬ、鋳片凝固厚みをＤとしたとき、鋳造速度Ｖｃは一般的に下記（４）式のように表せることが知られている（例えば、「鉄鋼便覧」）。
Ｖｃ＝（２Ｋ／Ｄ）2×Ｌ                        …（４）
【００１３】
上記（４）式において、Ｋは操業条件等によって求められる凝固定数であり、これまでにも様々なものが提案されている（例えば、前記特許文献１）。しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、これまで提案されている凝固定数を用いた場合には、実際の凝固位置を正確に把握できないことが分かった。例えば、操業条件が同じであっても、鋼種（特に、鋳片の炭素濃度）によって鋳片凝固位置は変動することがあることから、こうした要件をも考慮して凝固定数を決定する必要がある。
【００１４】
こうした観点から、様々な鋼種のものを用いて最適な凝固定数（以下、凝固定数ｋとする）を求めるための実験を行った。その結果、鋳片の炭素濃度を［Ｃ］としたときに、凝固定数ｋは下記（３）式によって求められる凝固定数ｋ（ｍｍ／ｍｉｎ1/2）として表せることが判明した。また、こうした凝固定数ｋを決定するに当っては、断面形状が比較的大型のブルーム鋳片の場合には、二次冷却水量は通常の条件に従う限り（例えば、比水量０．１０〜０．５０Ｌ／ｋｇ程度）それほど影響を及ぼさないことも分かった。
ｋ＝−α［Ｃ］＋β（α，βは鋼種によって決定される係数）…（３）
【００１５】
上記係数αおよびβは、炭素以外の成分（例えば、Ｍｎ、Ｓｉ等）によっても多少変化するが、通常含有される範囲内（Ｍｎ：０〜１．５０％、Ｓｉ：０〜０．５０％程度）では、或る一定の値を採ることが確認された。
【００１６】
本発明者らが検討したところによれば、Ｍｎ：０〜１．５０％、Ｓｉ：０〜０．５０％を含む鋳片について、上記係数α，βを求めたところ、α＝−３．５４３７、β＝２８．３５２の値が求められた。尚、上記凝固定数ｋは、鋳片鋲打ちテストによって求められた値である。
【００１７】
上記凝固定数ｋを求めた手順は、下記の通りである。即ち、一定速度で引抜時に、連鋳機の所定位置の上面側ブルーム表面に鋲を打ち込んだ。打ち込み部は、ブルーム幅方向中心部である。そして、打ち込み部を切り出し加工後、マクロ腐食により凝固速度を測定した。その結果、凝固定数ｋは上記一般式（３）によって求められることが判明したのである。
【００１８】
上記凝固定数ｋが決まると、前記（４）式に基づいて凝固開始点から凝固完了点までの距離Ｌを予測することができ、また適切な鋳造速度Ｖｃを決定することができる。
【００１９】
本発明者らは、上記凝固定数ｋに基づいて、適切な鋳造速度を求めるための様々な角度から検討した。そして、鋳造速度Ｖｃは、少なくとも最終スタンドロールまでに凝固を完了するように設定する必要がある。こうしたことから、操業に際しての最小鋳造速度Ｖｍｉｎは、ブルーム鋳片厚さをＤ、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離をＬ１（ｃｍ）としたとき、下記（２）式のようにして求められることになる。
Ｖｍｉｎ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ１）              …（２）
【００２０】
一方、鋳造速度Ｖｃを大きくするには、凝固完了位置を切断位置にできるだけ近づける必要がある。こうしたことから、凝固完了位置を切断位置として想定したときには、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離をＬ２（ｃｍ）としたとき、下記（５）式によって求められる鋳造速度Ｖｃの適用が予想される。
Ｖｃ＝（２ｋ／Ｄ）2×（Ｌ２）                  …（５）
【００２１】
しかしながら、凝固完了位置を切断位置として想定して決定される鋳造速度Ｖｃで操業した場合には、切断位置までに鋳片の凝固が完了しているとは限らず、鋳片切断時に「湯漏れ」が発生することがある。そこで、本発明者らは、鋳片切断時に湯漏れが確実になくなるような鋳造速度Ｖｃは、凝固完了位置を切断位置から２００ｃｍ手前に設定したときに求められる値とすれば良いことを見出した。こうしたことから、操業に際しての適用できる最大の鋳造速度Ｖｍａｘは、ブルーム鋳片厚さをＤ、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置までの距離をＬ２（ｃｍ）としたとき、下記（１）式で求められることになる。
Ｖｍａｘ＝（２Ｋ／Ｄ）2×（Ｌ２−２００）      …（１）
【００２２】
即ち、上記（１）式で規定される最大鋳造速度Ｖｍａｘおよび上記（２）式で規定される最小鋳造速度Ｖｍｉｎの範囲内となるように鋳造速度Ｖｃ（ｃｍ／ｍｉｎ）を制御して操業することによって、鋳片切断時に湯漏れなどの問題を発生させることなくその鋳造速度をできるだけ速くして生産性を高めることができるのである。
【００２３】
本発明で対象とするブルーム鋳片の炭素濃度［Ｃ］の範囲については、特に限定するものではないが、あまり含有量が高くなると、上記（３）式で規定される凝固定数ｋが適用できなくなるので、０．０１〜１．０％程度のものであることが好ましい。また、他の成分としてＭｎ：０〜１．５０％程度、Ｓｉ：０〜０．５０％程度であることが好ましい。
【００２４】
また本発明で対象とするブルーム鋳片は、軸直角断面形状が比較的大きいものを想定したものであり、その形状は例えば厚み：２００〜５００ｍｍ、幅：２００〜７００ｍｍ程度である。これより小さなものとなると（例えばビレット鋳片）、冷却水量の影響が顕著に現われることになる。
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００２６】
鋳片の炭素濃度［Ｃ］を様々変えた各種の鋼材（Ｍｎ含有量：０．４５％，Ｓｉ含有量：０．２０％を連続鋳造し、厚さ：３８０ｍｍ、幅：６００ｍｍのブルーム鋳片を製造した。このとき、前記（１）式、（２）式または（５）式に基づいて鋳造速度Ｖｃを設定した。尚、適用した連続鋳造機は、鋳型内メニスカスから最終スタンドロールまでの距離（機長）Ｌ１が３４９０（ｃｍ）、鋳型内メニスカスから鋳片切断位置（ガスカッターの位置）までの距離Ｌ２が４４９０（ｃｍ）である。また凝固定数ｋは、ｋ＝−３．５４３７［Ｃ］＋２８．３５２を適用した。
【００２７】
まず凝固完了位置が最終スタンドロールと想定して鋳造速度Ｖｃ（即ち、Ｖｍｉｎ）を設定した場合［前記（２）式］と、凝固完了位置を切断位置として鋳造速度Ｖｃ（以下、鋳造速度Ｖｃ１）を設定した場合［前記（５）式］の夫々について、鋳片の炭素濃度［Ｃ］と鋳造速度Ｖｃの関係を下記表１に示す。
【００２８】
【表１】
2006136902.tif 000003
【００２９】
凝固完了位置を最終スタンドロールとして鋳造速度Ｖｍｉｎを設定した場合［前記（２）式］には、湯漏れは発生しなかった。これに対して、凝固完了位置を切断位置として鋳造速度Ｖｃ１を設定した場合［前記（５）］には、鋳片の炭素濃度［Ｃ］が０．０５％のときに鋳造速度Ｖｃ１は０．９９ｍ／ｍｉｎまで高められることが予想されたが、こうした鋳造速度Ｖｃ１では湯漏れが発生していた。
【００３０】
そこで、湯漏れの発生の有無と、鋳造速度Ｖｃとの関係について調査した。即ち、凝固完了位置を切断位置として鋳造速度Ｖｃ１を設定した場合［前記（５）］から、鋳造速度Ｖｃを徐々に遅くしていき、湯漏れが完全に発生しない鋳造速度について検討した。
【００３１】
下記表２は、湯漏れが発生した場合における鋳片炭素濃度［Ｃ］と鋳造速度Ｖｃ２の関係について示したものであるが、凝固完了位置を切断位置として鋳造速度Ｖｃ１を設定した場合［前記（５）］と比べて鋳造速度Ｖｃが若干低下しているにも拘わらず、湯漏れが発生していた。下記表３は、湯漏れが発生しなった場合における炭素濃度［Ｃ］と鋳造速度Ｖｃ３の関係について示したものであるが、これから湯漏れが発生しないときの最大の鋳造速度Ｖｃ（即ち、Ｖｍａｘ）を確認することができる。
【００３２】
【表２】
2006136902.tif 000004
【００３３】
【表３】
2006136902.tif 000005
【００３４】
これらの結果に基づき、鋳片炭素濃度［Ｃ］と鋳造速度Ｖｃが湯漏れの有無に与える影響について一括して図１に示す。図１において「◆」印は、凝固完了位置を最終スタンドロールの位置と想定した場合の鋳片炭素濃度［Ｃ］と鋳造速度Ｖｃ（Ｖｍｉｎ）の関係を示したものであり、ラインＡは前記（２）式に適合するものである。また、図１において「■」印は、凝固完了位置を切断位置と想定して鋳造速度Ｖｃ（即ち、Ｖｃ１）を設定した場合の鋳片炭素濃度［Ｃ］と鋳造速度Ｖｃの関係を示したものであり、ラインＢは前記（５）式に適合するものである。
【００３５】
ラインＣは前記表３に基づき、湯漏れが発生しなかったときの鋳造速度Ｖｃ３（図中、「●」印で示す）のうちの最大の鋳造速度Ｖｃ（Ｖｍａｘ）を示したものであり、このラインＣと前記ラインＢとの間の鋳造速度Ｖｃ（表２における鋳造速度Ｖｃ２）では湯漏れが発生することを示している（図中、「×」印で示す）。
【００３６】
図１におけるラインＣについて、一般的な式で表すと、前記（１）式で表せることが判明した。即ち、湯漏れが発生しないときの最大の鋳造速度Ｖｍａｘは、凝固完了位置を切断位置から２００ｃｍ手前に設定したとき［前期（１）式］に求められる値とすれば良いことが分かった。
【００３７】
換言すれば、鋳片切断時に湯漏れなどの問題を発生させることなくその鋳造速度をできるだけ速くして生産性を高めるためには、前記（１）式で規定される最大鋳造速度Ｖｍａｘおよび前記（２）式で規定される最小鋳造速度Ｖｍｉｎの範囲内となるように鋳造速度Ｖｃを制御して操業すれば良いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】鋳片の炭素濃度［Ｃ］および鋳造速度Ｖｃが湯漏れの有無に与える影響を示したグラフである。
【図１】
2006136902.tif 000006