(57)【要約】      （修正有）【課題】中心偏析を低減するために圧下勾配を増加する必要がある場合において、特別な設備の増設や改造をすることなく、既存の設備を用いて圧下勾配を増加したのと同等の中心偏析低減効果を得ることができる鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、鋳片１３の中心偏析の低減を目的として複数のロールセグメント２７を設置して軽圧下を行うものであって、各ロールセグメント２７は所定の圧下勾配となるようにロール間隔が設定され、かつ隣接するロールセグメント２７同士のロール間隔の関係において、上流側に配置されたロールセグメント２７の出側のロール間隔よりも、下流側に配置されたロールセグメント２７の入側のロール間隔が大きくなるように設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳片の中心偏析の低減を目的として複数のロールセグメントを設置して軽圧下を行う鋼の連続鋳造方法であって、
前記各ロールセグメントは所定の圧下勾配となるようにロール間隔が設定され、かつ隣接するロールセグメント同士のロール間隔の関係において、上流側に配置されたロールセグメントの出側のロール間隔よりも、下流側に配置されたロールセグメントの入側のロール間隔が大きくなるように設定されていることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記隣接するロールセグメント同士のロール間隔の関係における、下流側のロールセグメントの入側のロール間隔から上流側のロールセグメントの出側のロール間隔を引いた値が0.1mm以上20mm以下とすることを特徴とする請求項１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、鋼の連続鋳造方法に関し、特に連続鋳造の後半において中心偏析を低減するための軽圧下を行う連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、鋳片の中心偏析を低減するために、従来から凝固完了位置の近傍において上流側よりも圧下勾配を大きくした軽圧下が行われている。
そして、中心偏析を効果的に低減するには、適切な圧下勾配（単位鋳造長さあたりの鋳片圧下量）で鋳片を軽圧下することが必要である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
連続鋳造における鋳片の圧下は、図６に示すように、軽圧下帯及びその上流側で行われており、鋳片圧下量は鋳型出口の鋳片厚みと連続鋳造機の出口の鋳片厚みによって制約され、それ故に軽圧下帯における圧下量にも制約がある。すなわち、軽圧下帯における圧下量が過大になると、鋳片厚みが薄くなりすぎて成品の単重が小さくり、厚みの厚い大単重の製品が製造できなくなるため、鋳片厚みが薄くなりすぎない程度に軽圧下量が制約されるのである。
このように軽圧下帯における圧下量に制約があるが、中心偏析を低減するには、鋳造条件等が変わった場合においても前記の制約の下で適切な圧下勾配で軽圧下を行う必要がある。
【０００４】
この点、鋳造条件等の変更に伴って圧下勾配を小さくすることに関しては、軽圧下帯の各セグメントにおける出入り口のロール間隔の差を小さくすることで比較的簡単に行うことができる。ここで「ロール間隔」とは、連続鋳造機内において鋳片が通るキャビティを挟んで対向する1対のロールの表面の間の最短距離をいう。
他方、圧下勾配を大きくする場合には、上述したように圧下量に制限があるため、工夫が必要であり、この方法として従来は、軽圧下する範囲を短くする方法と、鋳型厚みを増加する、即ち対向する鋳型長辺間の距離を大きくする方法が行われている。
これらの方法のうち、軽圧下する範囲を短くする方法の例としては、特許文献２に開示された圧下範囲内に鋳片の凝固末期の未凝固部分を収めるために、鋳造速度に応じて圧下範囲を移動する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−３４４６１号公報
【特許文献２】特開平５−１５９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示された軽圧下する範囲を短くして圧下範囲を移動する方法では、鋳片の最終凝固位置に合わせて、鋳造中に圧下範囲を移動させる設備、すなわち鋳造中にロール間隔を変更可能な設備、具体的には電動ウォームジャッキではなく油圧でロールを昇降させるタイプの軽圧下ロールセグメントなどの特別な設備が必要となる。
また、鋳型厚みを増加する方法では、例えば下面側ロール群を載せた台盤と上面側ロールの台盤を組み上げるタイロッドの長さを増す等の鋳型設備の改造が必要である。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、中心偏析を低減するために圧下勾配を増加する必要がある場合において、特別な設備の増設や改造をすることなく、既存の設備を用いて圧下勾配を増加したのと同等の中心偏析低減効果を得ることができる鋼の連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、鋳片の中心偏析の低減を目的として複数のロールセグメントを設置して軽圧下を行う鋼の連続鋳造方法であって、
前記各ロールセグメントは所定の圧下勾配となるようにロール間隔が設定され、かつ隣接するロールセグメント同士のロール間隔の関係において、上流側に配置されたロールセグメントの出側のロール間隔よりも、下流側に配置されたロールセグメントの入側のロール間隔が大きくなるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記隣接するロールセグメント同士のロール間隔の関係における、下流側のロールセグメントの入側のロール間隔から上流側のロールセグメントの出側のロール間隔を引いた値が0.1mm以上20mm以下とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、軽圧下帯における複数のロールセグメントに関し、各ロールセグメントは所定の圧下勾配となるようにロール間隔が設定され、かつ隣接するロールセグメント同士のロール間隔の関係において、上流側に配置されたロールセグメントの出側のロール間隔よりも、下流側に配置されたロールセグメントの入側のロール間隔が大きくなるように設定されていることにより、軽圧下帯における圧下勾配を増加したい場合において、圧下帯の範囲を変更することなく、それ故に従来設備から改造をせずに、セグメント内の圧下勾配を増加したのと同等の効果により、中心偏析を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における軽圧下帯の圧下勾配を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施の形態における連続鋳造機の説明図である。
【図３】従来例における軽圧帯における圧下勾配の説明図である。
【図４】実施例において本発明の効果を説明するための実験結果のグラフである（その１）。
【図５】実施例において本発明の効果を説明するための実験結果のグラフである（その２）。
【図６】連続鋳造における一般的な圧下勾配の説明図である。
【００１２】
本実施の形態に係る連続鋳造方法に用いる連続鋳造機を図１、図２に基づいて説明する。
連続鋳造機１は、図２に示すように、タンディッシュ３内の溶鋼５を、スライディングノズル７と浸漬ノズル９を経由して、鋳型１１へ供給し、鋳型１１から溶鋼５を連続的に引き抜くことで鋳片１３を製造する。鋳型１１の下方には鋳片支持ロール１５が配設され、また鋳片支持ロール１５の間隙にはスプレーノズルあるいはエアミストスプレーノズルなど（図示せず）が配設された２次冷却帯１７が設けられており、鋳片１３は引き抜かれながら冷却される。
連続鋳造機１の鋳造方向最終位置には、鋳片搬送ロール１９と鋳片１３を所定の長さに切断する鋳片切断機２１が設置されている。
【００１３】
また、鋳片１３の凝固完了位置Ｔの鋳造方向上流側には、鋳片１３の中心偏析を抑制するために鋳片１３を軽圧下する軽圧下帯２３が設けられている。軽圧下帯２３は、鋳片１３を挟んで対向する複数対の鋳片支持ロール２５からなるロールセグメント２７を、鋳造方向に複数隣接して設置することで構成されている。なお、図２においては、２つのロールセグメント２７が図示されているが、ロールセグメント２７の数は鋳造条件等によって決定される。
【００１４】
各ロールセグメント２７はロールセグメント内が所定の圧下勾配となるように入側から出側に向かってロール間隔が漸減するようにロール間隔が設定され、かつ隣接するロールセグメント２７同士の関係においては、上流側に配置されたロールセグメント２７の出側のロール間隔よりも、下流側に配置されたロールセグメント２７の入側のロール間隔が大きくなるように設定されている。このようにロール間隔を設定することで、軽圧下帯２３の圧下勾配は、従来例を示す図３のように連続した一定の傾きになるのではなく、図１に示すように、各ロールセグメント２７の圧下勾配が、従来例よりも急勾配となり、軽圧下帯２３では断続的なものとなっている。
【００１５】
軽圧下帯２３の各ロールセグメント２７の圧下勾配を上記のように設定することで、圧下勾配を増加する必要がある場合において、特別な設備や設備の改造をすることなく（軽圧下の範囲を変更することなく）、既存の設備を用いて圧下勾配を増加したのと同等の中心偏析低減効果を得ることができる。この点は、後述の実施例において実証している。
なお、隣接するロールセグメント２７同士におけるロール間隔の関係は、下流側のロールセグメント２７の入側のロール間隔から上流側のロールセグメント２７の出側のロール間隔を引いた値が0.1mm以上20mm以下とすることが好ましい。前記値をこのように設定した理由は以下の通りである。
0.1mm未満であれば、上流側ロールセグメント出口のロール間隔に対して下流側のロール間隔を小さくしたものの、ロールセグメント内の圧下勾配を増す程度が不十分であり、他方20mmを越えると下流側セグメント入側での凝固界面歪みが過大となり、内部割れの発生が懸念されるためである。
【００１６】
軽圧下帯２３の最も下流側の位置は、鋳片１３の厚み中心部における固相率が0.9となるまでの位置に設置されている。これは、固相率が0.9を超えると鋳片１３の剛性が高くなり、圧下抵抗が大きくなるので、軽圧下帯２３の圧下負荷を軽減するためである。
ここで、鋳片１３の厚み中心部における固相率とは、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、鋳片１３の厚み中心部における固相率が1.0となる位置は、凝固完了位置Ｔに該当する。
【００１７】
上記のように構成された連続鋳造機１を用いた連続鋳造方法を概説すると以下の通りである。浸漬ノズル９を介して鋳型１１にタンディッシュ３から溶鋼５を注入する。鋳型１１に注入された溶鋼５は鋳型１１で冷却されて固相部を形成し、内部に液相部を有する鋳片１３として、鋳片支持ロール１５に支持されつつ下方に連続的に引き抜かれる。鋳片１３は、２次冷却帯１７で冷却され、固相部の厚みを増大して、軽圧下帯２３により適宜な量の軽圧下量を付加され、その後中心部まで凝固を完了し、鋳片搬送ロール１９によって下流に搬送されて、鋳片切断機２１によって所定の長さに切断される。
軽圧下帯２３においては、上記のようにロール間隔が設定されたロールセグメント２７により軽圧下が行われて、中心偏析の低減が行われる。
【実施例】
【００１８】
本発明の効果を確認するために、実験的な操業を行ったので以下説明する。
本実施例で製造対象とした鋳片は、造船用の耐サワーＵＯＥ鋼管用厚板に適用されるものであり、鋼種は炭素0.03質量%〜0.06質量%、珪素0.10質量%〜0.30質量%、マンガン1.00質量%〜2.00質量%、燐0.010質量%以下、硫黄0.0010質量%以下の組成を有している。
連続鋳造機の概要は、機長：49ｍ、鋳型サイズ：厚み220,250,300mm、幅675〜2100mm、軽圧下ロールセグメント区間：メニスカスから14.8〜31.8ｍの位置である。
【００１９】
また、実施例の鋳片厚みは、250mm、鋳片幅は2100mmであり、溶鋼過熱度（タンディッシュにおける溶鋼温度と液相線温度との差）を25℃〜40℃の範囲で鋳造した。
【００２０】
軽圧下帯のロール間隔設定に関し、メニスカスから18.8ｍ〜27.4ｍの区間（鋳片断面中心の固相率が0.3〜0.9の範囲）において、区間入口のロール間隔に対して、区間出口のロール間隔を6.3ｍｍ減少させることとし、この区間を構成する４基のロールセグメント２７について、各ロールセグメントは一定の圧下勾配とすると共に、隣接するロールセグメント同士の関係では、上流側に配置されたロールセグメントの出側のロール間隔よりも、下流側に配置されたロールセグメントの入側のロール間隔が0.8ｍｍ大きくなるように設定した（図１参照）。
なお、比較対象とした従来方法では、この区間でロール間隔が一定減率で単調に減少するようにロール間隔をセットした（図３参照）。
【００２１】
鋳造速度を1.1m/分で鋳造したときの圧下速度は、従来技術では0.35mm/分であるのに対し、本発明では0.58mm/分に圧下速度を増加することができた。つまり、軽圧下帯の範囲を変えることなく、実質的に、圧下勾配を増加したのと同様の状態を実現できた。
【００２２】
鋳片の中心偏析度は鋳片厚み方向の炭素濃度指数と偏析粒個数で評価した。
炭素濃度指数は以下のように定義した。
鋳片の引抜き方向に直交する平面すなわち鋳片の横断面中心部で、鋳片の幅中央から片側の短辺に向かって９３０ｍｍまでの範囲で、鋳片の厚み中央から鋳片厚み方向に±１０ｍｍの範囲で、鋳片厚み方向に０．２ｍｍピッチ、かつ鋳片幅方向には０．２ｍｍピッチで、電子ビーム径が１００μｍの電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により炭素濃度を分析し、その最大値をCMAXとする。
また、鋳片の厚み中央から±５ｍｍ位置で、鋳片の幅中央から片側の短辺に向かって９３０ｍｍまでの範囲で、幅方向０．２ｍｍピッチで測定した平均炭素濃度をC0とする。
そして、炭素濃度指数はCMAX/C0として定義した。この定義では、CMAX/C0が１に近づくほど中心偏析が低減することを意味する。
【００２３】
図４に本発明を適用した鋳片と未適用材の鋳片の炭素濃度指数を示す。本発明を適用したものは炭素濃度指数1.050であるのに対して、未適用材では1.059であり、本発明を適用したものは中心偏析が低減していることが分かる。
偏析粒の個数に関し、スラブの横断面において、炭素濃度指数CMAX/C0が1.333以上かつ大きさが500μm以上の偏析粒の個数を数え、本発明技術を適用しないもの（従来例）の個数を１としたときの本発明例の偏析粒個数指数を図５に示している。
図５では、縦軸が偏析粒個数指数を、横軸が下流側のロールセグメントの入側ロール間隔から直ぐ上流側のロールセグメントの出側ロール間隔を引いた値（以下「ΔdDU」と略記する）を、それぞれ示している。また、図５では横軸の範囲は、０ｍｍから２５ｍｍとしている。なお、偏析粒個数指数はΔdDUが０のときの偏析粒個数を分母にして、各ΔdDUにおける偏析粒個数を分子において算出した指数である。
【００２４】
図５にプロットした具体的な数値は下記の表に示す通りである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
図５及び表１によると、本発明例ではΔdDUが０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲において、偏析粒個数指数が従来よりも低減している為、好適範囲ということができる。更にΔdDUが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲において、より好ましい効果が得られる。
なお、本発明例で最も好ましい操業範囲で得られた偏析粒個数指数は0.63であり、従来技術と比較して大きく低減されていることが確認された。
【００２７】
このように、本発明を適用することにより、中心偏析低減の効果が得られることが実証された。さらに、本発明例では、軽圧下帯を構成する個々のロールセグメント単位での圧下勾配を、中心偏析の防止に適した適正範囲に設定しても、ロールセグメント全体の圧下勾配は、個々のロールセグメントの圧下勾配よりも小さいため、ロールセグメント全体での圧下量は過大となりにくい。このため、中心偏析はよく抑えられた上で、軽圧下出口での鋳片厚みが過小に薄くなることなく鋳造できるため、大単重の鋳片が得られ、大型の製品の製造が、中心偏析の少ない環境中で行うことが可能となった。
【００２８】
なお、上流側のロールセグメントの出側よりも、下流側にある次のロールセグメントの入側のロール開度が広くなっていることが、鋳片の中心偏析に対して悪影響を及ぼすことが懸念されたが、鋳片が当該位置を通過する時間は、セグメント内で圧下される時間に対して短い為、前記入側のロールの部分に来た鋳片の凝固シェルは、当該位置に達しても、ロールセグメント個々の圧下による中心偏析改善の効果の方が大きくなったものと考える。
【００２９】
上記では、ΔdDUについての好適範囲について説明したが、軽圧下帯のロールセグメント全体の圧下勾配についても好適範囲を有する。すなわち、固相率０．３〜０．９における圧下勾配の好適範囲は０．３〜３．０ｍｍ／ｍである。
ここで軽圧下帯のロールセグメント全体の圧下勾配とは、図１の「軽圧下帯」の両矢印で示されている軽圧下帯の入り口のロールのロール間隔と、前記軽圧下帯の出口のロールのロール間隔との差を、前記入口から出口までの鋳片引抜きパスラインに沿った距離で除した値をいう。
軽圧下帯のロールセグメント全体の圧下勾配が０．３ｍｍ／ｍより小さいと、固相率が１に近い最終凝固部において濃化溶鋼の流動を止めることが出来ずに、数百μm径の大きな偏析粒が生じてしまう。一方、ロールセグメント全体の圧下勾配が３．０ｍｍ／ｍより大きいと、内部割れの発生などにより、偏析が悪化する。
【符号の説明】
【００３０】
１  連続鋳造機
３  タンディッシュ
５  溶鋼
７  スライディングノズル
９  浸漬ノズル
１１  鋳型
１３  鋳片
１５  鋳片支持ロール
１７  ２次冷却帯
１９  鋳片搬送ロール
２１  鋳片切断機
２３  軽圧下帯
２５  鋳片支持ロール（ロールセグメント）
２７  ロールセグメント
Ｔ  凝固完了位置
【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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