(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型から抜き出される鋳片を冷却する二次冷却帯と、前記二次冷却帯よりも下流側で前記鋳片を矯正する矯正帯と、を備える連続鋳造装置であって、
前記二次冷却帯と前記矯正帯との間に、
湾曲した前記鋳片の内周面であるＬ面側の表面にガスを吹き付けるガス吐出部と、
前記ガスを吹き付けた前記表面に水を供給して前記鋳片の前記表面をＡ１変態点以下に冷却する水供給部と、を備える連続鋳造装置。
【請求項２】
前記ガス吐出部は、前記鋳片の前記Ｌ面側の前記表面におけるコーナー部に前記ガスを吹き付けるように構成され、
前記水供給部は、前記鋳片の前記Ｌ面側の前記表面におけるコーナー部に前記水を供給するように構成される、請求項１に記載の連続鋳造装置。
【請求項３】
前記鋳片の前記Ｌ面側の前記表面を、前記水供給部によって冷却した後にＡ３変態点以上に復熱する、請求項１又は２に記載の連続鋳造装置。
【請求項４】
連続鋳造装置を用いる鋳片の製造方法であって、
前記鋳片を二次冷却帯で二次冷却する第１冷却工程と、
二次冷却され、湾曲した前記鋳片の内周面であるＬ面側の表面にガスを吹き付けるガス吐出工程と、
前記ガスを吹き付けた前記表面に水を供給して前記鋳片の前記表面をＡ１変態点以下に冷却する第２冷却工程と、
前記第２冷却工程で冷却された前記鋳片の前記Ｌ面側の前記表面をＡ３変態点以上に復熱させる復熱工程と、
前記復熱工程の後に前記鋳片を矯正する矯正工程と、を有する、鋳片の製造方法。
【請求項５】
前記ガス吐出工程では、前記鋳片の前記Ｌ面側の前記表面におけるコーナー部に前記ガスを吹き付けて、
前記第２冷却工程では、前記鋳片の前記Ｌ面側の前記表面におけるコーナー部に前記水を供給する、請求項４に記載の鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、連続鋳造装置、及び鋳片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
湾曲型又は垂直曲げ型の連続鋳造装置においては、曲がった鋳片を矯正帯において略直線状に矯正する。矯正帯における矯正に伴って鋳片の湾曲内側であるＬ面側には引っ張り歪が生じる。この引っ張り歪が鋳片の表面における割れを誘発する。このような表面割れは、γ粒界が脆化して熱間延性が低下する温度領域で矯正を行うと発生し易くなることが知られている。
【０００３】
矯正に伴う鋳片の表面割れを低減するため、特許文献１では、鋳片の表面温度をＡ３変態点以下に一旦冷却し、その後復熱して矯正する技術が提案されている。この技術では、鋳片の表面部を、オーステナイト粒界（γ粒界）が不明瞭なフェライト及びパーライトが混合した凝固組織にして、割れの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８６２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、二次冷却に用いる水の量を所定の範囲にすることによって、鋳片の表面を適切な温度範囲に冷却することが提案されている。これによって、表面の凝固組織が微細化され、表面割れの発生が抑制されるものと考えられる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、二次冷却の水の量を制御しても、矯正に伴って、鋳片の表面に局所的に割れが発生してしまう場合があることが分かった。
【０００６】
そこで、本発明は、一つの側面において、表面割れの発生を十分に抑制することが可能な連続鋳造装置を提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、表面割れが十分に低減された鋳片を製造することが可能な鋳片の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一つの側面において、鋳型から抜き出される鋳片を冷却する二次冷却帯と、二次冷却帯よりも下流側で鋳片を矯正する矯正帯と、を備える連続鋳造装置であって、二次冷却帯と矯正帯との間に、鋳片のＬ面側の表面にガスを吹き付けるガス吐出部と、ガスを吹き付けた表面に水を供給して鋳片の表面をＡ１変態点以下に冷却する水供給部と、を備える連続鋳造装置を提供する。
【０００８】
上記連続鋳造装置では、ガス吐出部が鋳片のＬ面側の表面にガスを吹き付けることによって、鋳片の表面に付着し冷却を阻害する酸化物などのスケールが除去される。このスケール除去により、水供給部から供給される水による冷却の際に、鋳片の表面における局所的な冷却温度のばらつきが抑制される。これによって、鋳片の表面全体がＡ１変態点以下に冷却されて微細化され、局所的な表面割れが発生することを抑制できる。
【０００９】
上記ガス吐出部は、鋳片のＬ面側の表面におけるコーナー部にガスを吹き付けるように構成され、水供給部は、鋳片のＬ面側の表面におけるコーナー部に水を供給するように構成されていてもよい。鋳片のコーナー部は、他の部分に比べて矯正の際に表面割れが生じ易い。このため、Ｌ面側の表面におけるコーナー部にガスを吹き付けてスケールを除去し、その部分に水を供給して冷却すれば、コーナー部の表面の凝固組織を一層均一に微細化することができる。一方で、鋳片のＬ面側の表面における両コーナー部の間の中央部では過剰な冷却が回避され、矯正前に円滑に復熱させることができる。
【００１０】
鋳片のＬ面側の表面は、水供給部によって冷却した後に鋳片内部からの伝熱によりＡ３変態点以上に復熱される。これによって、矯正の際に生じる鋳片の表面割れを一層低減することができる。
【００１１】
本発明は、別の側面において、鋳片を二次冷却帯で二次冷却する第１冷却工程と、二次冷却された鋳片のＬ面側の表面にガスを吹き付けるガス吐出工程と、ガスを吹き付けた表面に水を供給して鋳片の表面をＡ１変態点以下に冷却する第２冷却工程と、第２冷却工程で冷却された鋳片のＬ面側の表面をＡ３変態点以上に復熱させる復熱工程と、復熱工程の後に鋳片を矯正する矯正工程と、を有する、鋳片の製造方法を提供する。
【００１２】
上述の鋳片の製造方法では、鋳片のＬ面側の表面にガスを吹き付けるガス吐出工程によって、鋳片の表面に付着し冷却を阻害する酸化物などのスケールが除去される。したがって、第２冷却工程における水による冷却の際に、鋳片の表面における冷却温度の局所的なばらつきが抑制される。これによって、鋳片の表面全体がＡ１変態点以下に冷却されて微細化され、局所的な表面割れが発生することを抑制できる。
【００１３】
上記製造方法は、第２冷却工程と矯正工程との間に復熱工程を有する。この復熱工程では、鋳片のＬ面側の表面を鋳片内部からの伝熱によりＡ３変態点以上に復熱させる。これによって、矯正の際に生じる鋳片の表面割れを一層低減することができる。
【００１４】
上記ガス吐出工程では、鋳片のＬ面側の表面におけるコーナー部にガスを吹き付け、上記第２冷却工程では、鋳片のＬ面側の表面におけるコーナー部に水を供給してもよい。鋳片のコーナー部は、他の部分に比べて矯正の際に表面割れが生じ易い。このため、Ｌ面側の表面におけるコーナー部にガスを吹き付けてスケールを除去し、その部分に水を供給して冷却すれば、コーナー部の表面の凝固組織を一層均一に微細化することができる。一方で、鋳片のＬ面側の表面における両コーナー部の間の中央部では過剰な冷却が回避され、矯正前に円滑に復熱させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、一つの側面において、表面割れの発生を十分に抑制することが可能な連続鋳造装置を提供できる。本発明は、別の側面において、表面割れが十分に低減された鋳片を製造することが可能な鋳片の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造装置を用いた場合の鋳片のＬ面側における表面の温度の挙動の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造装置のガス吐出部及び水供給部の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造装置のガス吐出部及び水供給部の別の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造装置を用いて製造される鋳片の表面付近における凝固組織の一例を模式的に示す拡大断面図である。
【図６】図６は、従来の連続鋳造装置を用いて製造される鋳片の表面付近における凝固組織を模式的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１８】
図１は、本実施形態の湾曲型の連続鋳造装置１００を模式的に示す図である。連続鋳造装置１００は、溶鋼１０１が満たされる取鍋１０２と、取鍋１０２の下方に設けられ、取鍋１０２の底部から取鍋ノズル１０３の筒孔を通過する溶鋼１０１を貯留するタンディッシュ１０５と、タンディッシュ１０５の下方に設けられる鋳型１０４と、鋳片支持部１１０を備える。
【００１９】
鋳片支持部１１０は、鋳型１０４から引き抜かれた鋳片１０を下方に流通させる二次冷却帯１４と、湾曲した鋳片１０を矯正帯１６に送り出す円弧部１５と、湾曲させた鋳片１０を曲げ戻す矯正帯１６と、鋳片１０を水平方向へ搬送する水平帯１７を有する。二次冷却帯１４及び円弧部１５には、それぞれ、鋳片１０を厚み方向に挟んで対向するように、鋳片１０と外周面において接触するサポートロール２０が設けられている。
【００２０】
サポートロール２０は、鋳片１０の幅方向に沿って延在する回転軸を有しており、回転軸を中心にして回転しながら鋳片１０を下流側に流通させるように構成されている。鋳片１０は、サポートロール２０によって案内され、二次冷却帯１４、及び円弧部１５を進行して、矯正帯１６に進入する。
【００２１】
円弧部１５の下流側には、矯正帯１６が設けられている。矯正帯１６は、鋳片１０を厚み方向に挟んで対向するように、鋳片１０と外周面において接触する複数の矯正ロール２２を有する。円弧部１５を通過した鋳片１０は、複数の矯正ロール２２によって曲げ戻され略直線状に矯正される。矯正ロール２２は、サポートロール２０と同様に、鋳片１０の幅方向に沿って延在する回転軸を有しており、回転軸を中心にして回転しながら鋳片１０を押圧して矯正する。矯正帯１６の下流側に配置される水平帯１７には、サポートロール２４が設けられている。矯正帯１６で矯正された鋳片１０は、水平帯１７によって、水平方向に引き抜かれる。
【００２２】
鋳片１０は、ブルーム、ビレット又はスラブであってもよい。ブルームは、厚さ方向に沿って切断したときの断面でみたときに、例えば２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の断面積を有していてもよい。ビレットは、上記断面でみたときに、例えば５０ｍｍ×５０ｍｍ以上で、且つ２００ｍｍ×２００ｍｍ未満の断面積を有していてもよい。スラブは、上記断面でみたときに、短辺が５０ｍｍ以上で、長辺が８００〜３０００ｍｍであってもよい。
【００２３】
タンディッシュ１０５内の溶鋼１０１は、鋳型１０４において一次冷却され、表面部が凝固する。これによって鋳片１０の表面部には所謂凝固シェル１１が形成される。一方、鋳片１０は、凝固シェル１１の内部に溶融部（未凝固部）１２を有する。鋳片１０の表面の温度は、例えば、放射温度計によって測定される。鋳片１０の表面の温度は、凝固伝熱解析による計算によって求めてもよい。
【００２４】
鋳型１０４で一次冷却された鋳片１０は、二次冷却帯１４において更に冷却される。これによって、凝固シェル１１が成長し、溶融部１２が縮小する。二次冷却帯１４には、鋳片１０の表面に冷却水を吐出するノズル３０が設けられている。ノズル３０は、鋳片１０のＬ面、Ｆ面及びＳ面（サイド面）の四方の表面に冷却水を吐出する。これによって、両側の表面において凝固シェルが成長する。ノズル３０から吐出される冷却水の作用によって、鋳片１０の表面は、例えば９００〜１０００℃に冷却される。このように冷却することによって、凝固シェル１１が成長するとともに、鋳片１０の表面にスケールが生成する。
【００２５】
図２は、鋳片１０のＬ面側における表面の温度の挙動の一例を示すグラフである。図２の横軸は、鋳型１０４からの距離であり、縦軸は温度である。図２における区間Ｒ１が、二次冷却の区間に相当する。二次冷却によって、鋳片１０の表面は、例えば９６０℃まで冷却される。鋳片１０は、二次冷却の後、例えば９８０℃まで復熱される。なお、上述の冷却温度及び復熱温度は、鋳造条件に応じて適宜調整可能である。
【００２６】
図１に戻り、二次冷却帯１４において冷却された鋳片１０は、円弧部１５に進入する。本明細書において、円弧部１５は、二次冷却帯１４と矯正帯１６との間の領域をいう。円弧部１５において、鋳片１０は、図２に示すように復熱されてもよい。
【００２７】
円弧部１５には、上流側から、鋳片１０のＬ面側の表面にガスを吹き付けるガス吐出部４０と、鋳片１０のＬ面側の表面に冷却水を供給する水供給部５０とが設けられる。鋳片１０のＬ面とは、湾曲された鋳片１０の内周面である。Ｌ面とは反対側の外周面は、Ｆ面（固定面）といわれることもある。
【００２８】
円弧部１５の下流側に配置される矯正帯１６では、鋳片１０のＬ面側に大きな引っ張り歪が生じる。このため、Ｌ面側には、矯正に伴う表面割れが生じやすい。この表面割れを低減するため、ガス吐出部４０及び水供給部５０は、それぞれＬ面側の表面にガス及び冷却水を供給するように構成される。ただし、ガス吐出部４０及び水供給部５０は、Ｌ面側とともに、Ｆ面側の表面にもガス及び冷却水を供給するように構成されていてもよい。装置構成の簡素化及び鋳片の製造の効率化を図る観点から、ガス吐出部４０及び水供給部５０は、Ｌ面側の表面のみにガス及び冷却水を供給するように構成されることが好ましい。
【００２９】
ガス吐出部４０は、鋳片１０のＬ面側にガスを吹き付けて、鋳片１０のＬ面側の表面に付着したスケールを除去可能な構成を採用することができる。スケールを除去可能な構造であればよく、その構造は特定のものに限定されない。ガスとしては、空気又は不活性ガスなどを用いることができる。スケールとしては、酸化物（スラグ）などの異物が挙げられる。
【００３０】
図３は、ガス吐出部４０の一例を模式的に示す図である。ガス吐出部４０は、ガスを吐出する一対のノズルで構成される。ガス吐出部４０は、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けて、ガスを吐出するように構成される。例えば、ノズルの吐出口を、Ｌ面側の表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けることによって、ガスを当該コーナー部１９に向けて吐出してもよい。なお、コーナー部１９は、鋳片１０の角、及びその近傍を含む部分である。図３において、表面１０ａにおけるコーナー部１９は、長さＬ１を有する。
【００３１】
鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けてガスを吐出するガス吐出部４０を備えることによって、Ｌ面側の表面１０ａのうちコーナー部１９側の表面１０ａに付着するスケールを効率的に除去することができる。これによって、スケールの付着による鋳片１０の表面１０ａの水供給部５０による冷却不足を十分に回避することができる。
【００３２】
ガス吐出部４０から吐出されるガスが接触する表面１０ａの領域に特に制限はないが、図３に示すような鋳片１０の横断面でみたときに、Ｌ１が５０〜１５０ｍｍとなるようにガスが吐出されてもよい。Ｌ１は、鋳片１０の横断面において、ガス吐出部４０から吐出されたガスが衝突する領域の幅（表面１０ａのそれぞれの幅）に相当する。図３には、一対のノズルしか示されていないが、ガス吐出部４０は、鋳片１０の長手方向に沿って所定の間隔で複数並べて配置されるノズルで構成されてもよい。
【００３３】
ガス吐出部４０から吐出されるガスの吐出圧に特に制限はない。スケールを十分に除去しつつ過冷却を抑制する観点から、ガス吐出部４０からのガスの吐出圧は、例えば０．３〜０．５ＭＰａであってもよい。
【００３４】
ガス吐出部４０とともに、二次冷却帯１４にガスを吐出する吐出部を別途設けて、水による二次冷却の前に、鋳片１０のＬ面側の表面にガスを吹き付けてスケールを除去してもよい。ただし、二次冷却帯１４では凝固シェル１１の成長が十分に進行していないため、二次冷却後に析出するスケールの除去は、ガス吐出部４０にて行う。
【００３５】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、水供給部５０の一例を模式的に示す図である。水供給部５０は、水を吐出する一対のノズルで構成される。水供給部５０は、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けて、水を吐出するように構成される。例えば、ノズルの吐出口を、表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けることによって、水を表面１０ａにおけるコーナー部１９に衝突させてもよい。水は、水供給部５０からスプレー状に吐出されてもよい。図３には、一対のノズルしか示されていないが、水供給部５０は、鋳片１０の長手方向に沿って所定の間隔で複数並べて配置されるノズルで構成されてもよい。水供給部５０のノズルは、二重管ノズルであってもよい。
【００３６】
鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けて水を供給する水供給部５０を用いることによって、コーナー部１９側の表面１０ａを効率的に冷却することができる。これによって、コーナー部１９側の表面１０ａの凝固組織を、十分に微細化することができる。また、コーナー部１９よりもクラックが発生し難いコーナー部１９の間の中央部における表面１０ａの過剰な冷却を回避することができる。これによって、矯正前に鋳片１０の復熱を円滑に行うことが可能となり、表面割れを十分に抑制しつつ、鋳片の製造プロセスの一層の効率化を図ることができる。
【００３７】
水供給部５０から吐出される水が接触する領域に特に制限はないが、図３に示すような鋳片１０の横断面でみたときに、例えばＬ１が５０〜１５０ｍｍとなるように水が吐出されてもよい。Ｌ１は、鋳片１０の横断面において、水供給部５０から吐出された冷却水が衝突する領域の幅（表面１０ａの幅）に相当する。水供給部５０からの冷却水の供給量は、鋼の種類、及び鋳造速度等の鋳造条件に応じて適宜設定される。
【００３８】
鋳片１０の表面１０ａは、水供給部５０から供給される水によって、例えば、Ａ１変態点以下に冷却される。これによって、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａ付近における凝固組織が変態して微細化する。鋳片１０のＬ面側の表面１０ａは、例えば７００℃以下、好ましくは６５０℃以下に冷却されてもよい。このような温度にまで冷却することによって、鋳片１０の表面１０ａ付近における凝固組織の微細化が一層促進される。これによって、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおけるクラックの発生を十分に抑制することができる。
【００３９】
図２の区間Ｒ２は、水供給部５０から供給される冷却水による冷却区間に相当する。水供給部５０から冷却水が供給されることによって、鋳片１０の表面１０ａは約６００℃まで冷却される。
【００４０】
円弧部１５では、鋳片１０の表面１０ａは、水供給部５０からの冷却水によって冷却された後、鋳片１０の溶融部１２の熱により復熱される。例えば、Ａ３変態点以上に復熱されることによって、矯正帯１６における矯正の際に発生するクラックを一層低減することができる。図２の例では、矯正される前に、鋳片１０の表面１０ａは、Ａ３変態点（８５０℃）以上に復熱されている。鋳片１０の復熱は、鋳片１０の溶融部１２からの熱による方法の他に、鋳片１０に誘導電流を生じさせるように構成される、導体からなるコイルを備える誘導加熱器を用いて行ってもよい。
【００４１】
図４は、連続鋳造装置１００に設けられるガス吐出部の別の例を模式的に示す図である。ガス吐出部４０Ａは、ガスを吐出するノズルで構成される。図４には、一本のノズルしか示されていないが、ガス吐出部４０Ａは、鋳片１０の長手方向に沿って所定の間隔で複数並べて配置されるノズルで構成されてもよい。ガス吐出部４０Ａは、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａ全体に向けて、ガスを吐出するように構成される。ガス吐出部４０Ａは、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおけるスケールを除去することができる。図４のガス吐出部４０Ａは、図３のガス吐出部４０よりも、ノズルの本数を少なくすることができる。したがって、装置構成を簡素化することができる。
【００４２】
図４は、連続鋳造装置１００に設けられる水供給部の別の例を模式的に示す図である。水供給部５０Ａは、水を吐出するノズルで構成される。図４には、一本のノズルしか示されていないが、水供給部５０Ａは、鋳片１０の長手方向に沿って所定の間隔が複数並べられたノズルで構成されてもよい。水供給部５０Ａは、鋳片１０の表面１０ａ全体に向けて、水を吐出するように構成される。水供給部５０Ａから吐出される冷却水によって、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａはＡ１変態点以下に冷却される。図４の水供給部５０Ａは、図３の水供給部５０よりも、ノズルの本数を少なくすることができる。したがって、装置構成を簡素化することができる。Ａ１変態点は、鋳片の組成によって変動するが、概ね７００℃程度である。鋳片１０は、例えば、Ｎｂ，Ｖ，Ｎｉ，Ｃｕ等の合金元素を含有する低合金鋼である。
【００４３】
円弧部１５で冷却された鋳片１０は、必要に応じて復熱された後、矯正帯１６に進入する。矯正帯１６において、鋳片１０は矯正ロール２２によって圧下されて略直線状に矯正される。矯正された鋳片１０は、水平帯１７に進入する。水平帯１７では、鋳片１０は圧下又は軽圧下されてもよい。
【００４４】
図５は、連続鋳造装置１００を用いて製造される鋳片１０の表面１０ａ付近における凝固組織の一例を模式的に示す拡大断面図である。鋳片１０は、表面１０ａ側から、微細化された凝固組織を有する変態部１０Ａと、変態部１０Ａよりも内部に、変態部１０Ａよりも大きい結晶粒で構成される未変態部１０Ｂとを有する。図５には、変態部１０Ａと未変態部１０Ｂとの境界を含む領域Ｅを拡大して示している。変態部１０Ａは、γ粒界にフェライトが粒状に生成することによって、γ粒界が消失した領域である。一方、未変態部１０Ｂは、γ粒界に沿ってフェライトがフィルム状に生成している領域であり、明りょうなγ粒界が認められる領域である。
【００４５】
変態部１０Ａにおける結晶粒の粒径は、例えば１０μｍ以下である。一方、未変態部１０Ｂにおいてγ粒界で区画される結晶粒の粒径は、例えば１００μｍ以上である。変態部１０Ａと未変態部１０Ｂの組織の相違は、鋳片から切り出されたサンプルを研磨し、５％ナイタール腐食を行った後に電子顕微鏡、又は光学顕微鏡で観察することによって確認できる。
【００４６】
鋳片１０のＬ面側の表面１０ａは、変態部１０Ａで構成されており、未変態部１０Ｂが露出していない。このため、矯正帯１６において鋳片１０が矯正される際に、表面割れの発生を十分に抑制することができる。変態部１０Ａの厚さは、例えば、１〜３０ｍｍである。本実施形態では、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおける未変態率を１０％以下、好ましくは５％以下にすることができる。なお、未変態率は、ライン方向に沿った切断面でみたときに、表面１０ａにおいて、鋳片１０の全体長さに対し、変態部が形成されていない部分の長さの比率として求められる。
【００４７】
図６は、従来の連続鋳造装置を用いて製造される鋳片１０のＬ面側の表面１０ｃ付近における凝固組織を模式的に示す拡大断面図である。鋳片１０のＬ面側の表面１０ｃには、未変態部１０Ｂが露出している。露出した未変態部１０Ｂは、鋳片１０の表面１０ｃに付着したスケールによって冷却不足が生じることに起因している。未変態部１０Ｂには、変態部１０Ａよりも脆いため、矯正の際に、表面１０ｃに露出した未変態部１０Ｂに表面割れ２００が生じている。
【００４８】
本実施形態の鋳片１０の製造方法は、図１に示す連続鋳造装置１００を用いて行うことができる。本実施形態の鋳片の製造方法は、鋳片１０を二次冷却帯１４で二次冷却する第１冷却工程と、二次冷却された鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにガスを吹き付けるガス吐出工程と、ガスを吹き付けた表面１０ａに水を供給して鋳片１０の表面１０ａをＡ１変態点以下に冷却する第２冷却工程と、第２冷却工程で冷却された鋳片１０のＬ面側の表面１０ａをＡ３変態点以上に復熱させる復熱工程と、復熱工程の後に鋳片１０を矯正する矯正工程と、を有する。
【００４９】
第１冷却工程では、二次冷却帯１４に設けられたノズル３０から吐出される冷却水によって、鋳片１０が冷却される。冷却後の鋳片１０の表面の温度は、例えば９００〜１０００℃である。なお、第１冷却工程の前に、溶鋼１０１は鋳型１０４において、表面を１２００℃程度に一次冷却して凝固シェル１１を形成する工程（予備冷却工程）を行う。
【００５０】
ガス吐出工程では、ガス吐出部４０を用いて、二次冷却された鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにガスを吹き付けて、表面１０ａに付着するスケールを除去する。ガス吐出工程では、図３に示すように、鋳片１０の表面１０ａにおけるコーナー部１９に向けてガスを吹き付けて、主にコーナー部１９の表面１０ａに付着するスケールを除去してもよい。これによって、後述する第２冷却工程において、表面割れが発生し易い、表面１０ａにおけるコーナー部１９を十分に冷却することができる。なお、ガス吐出工程では、図４に示すように、鋳片１０の表面１０ａ全体に向けて、ガスを吐出するように構成されたガス吐出部４０Ａを用いてもよい。
【００５１】
第２冷却工程では、水供給部５０を用いて、ガスを吹き付けた表面１０ａに水を供給して鋳片１０の表面１０ａをＡ１変態点以下に冷却する。これによって、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａ付近における凝固組織を変態して微細化する。第２冷却工程において、鋳片１０のＬ面側の表面は、例えば７００℃以下、好ましくは６５０℃以下に冷却されてもよい。これによって、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａの凝固組織を十分に微細化することができる。
【００５２】
第２冷却工程では、図３に示すように、鋳片１０の表面１０ａにおけるコーナー部１９に冷却水を供給してもよい。これによって、コーナー部１９側の表面１０ａの凝固組織を一層確実に微細化することができる。一方で、鋳片１０の両コーナー部１９の間の中央部における表面１０ａでは過剰な冷却が回避され、矯正前に鋳片１０を円滑に復熱させることができる。なお、第２冷却工程では、図４に示すように、鋳片１０の表面１０ａ全体に向けて、冷却水を吐出するように構成された水供給部５０Ａを用いてもよい。
【００５３】
鋳片１０の製造方法は、第２冷却工程と矯正工程との間に復熱工程を有する。復熱工程は鋳片１０のＬ面側の表面１０ａを８５０℃以上に復熱する。これによって、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａにおける表面割れの発生を一層十分に抑制することができる。なお、本実施形態の鋳片１０の製造方法には、上述の連続鋳造装置１００の説明内容が適宜適用される。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、鋳片１０のＬ面側の表面１０ａのみに、ガス吐出部及び水供給部から、それぞれ、ガス及び水を供給していたが、これに限定されない。例えば、ガス吐出部からのガスの吐出は、Ｌ面側及び鋳片の湾曲外側であるＦ面側の両方、又は、Ｌ面、Ｆ面及び鋳片の湾曲側面であるＳ面を含む四方の表面全てに対して行ってもよい。また、水供給部からの水の供給も、Ｌ面側及びＦ面側の両方、又は、Ｌ面、Ｆ面及びＳ面を含む四方の表面全てに対して行ってもよい。ただし、水供給部からの水による冷却後の復熱を円滑に行う観点から、水供給部からの水の供給は、Ｌ面側の表面のみに行ってもよい。また、装置構成を簡略化する観点から、ガス吐出部からのガスの吐出、及び水供給部からの水の供給は、Ｌ面側の表面のみに行ってもよい。連続鋳造装置は、湾曲型に限定されるものではなく、垂直曲げ型であってもよい。垂直曲げ型の連続鋳造装置の場合も、円弧部とは、二次冷却帯の下流側の領域をいい、円弧部は、二次冷却帯と矯正帯との間に配置される。
【実施例】
【００５５】
実施例及び比較例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
図１に示す連続鋳造装置を用いて、鋳片の製造を行った。ガス吐出部及び水供給部としては、図３に示すような一対のノズル（内径：１０ｍｍ）を、鋳片のＬ面側のみに配置した。ガス吐出部及び水供給部のノズルは、その中心線が鋳片のコーナーから内側に５０ｍｍの位置（図３のＬ１が１００ｍｍとなる位置）に配置した。また、それぞれのノズルは、ガス及び水の吐出口が鋳片の上面から１００ｍｍの高さとなるように配置した。
【００５７】
上述のように配置されたガス吐出部のノズルからは、鋳片のＬ面側の表面におけるコーナー部に向けて、空気を０．５ＭＰａの吐出圧で吹き付けた。その後、空気が吹き付けられた鋳片のＬ面側の表面におけるコーナー部に、水をスプレー状にして吐出した。鋳片の製造条件は以下のとおりとした。
・鋳造速度：０．５ｍ／分
・鋳片サイズ：４００ｍｍ×５００ｍｍ（厚さ×幅）
【００５８】
水供給部から水を供給して鋳片のＬ面側の表面を６００℃まで冷却した後、鋳片を約８７０℃まで復熱させた。その後、矯正帯にて直線状に矯正し、鋳片を得た。鋳片のＬ面側の表面の温度変化は、図２に示すとおりであった。得られた鋳片を切り出して、凝固組織の評価用のサンプルを得た。ライン方向に沿い、Ｌ面に垂直な切断面において凝固組織の評価を行った。評価は、Ｌ面側の表面近傍において、目視にて行った。鋳片のライン方向に沿った所定長さ（Ｌ２＝１００ｍｍ）に対する、変態部が形成されていない部分の長さ（Ｌ０）の比率を未変態率（Ｌ０／Ｌ２×１００）として算出した。また、電子顕微鏡を用いて、コーナー部におけるＬ面側の表面における表面割れの個数を調べ、長さ１０ｍｍあたりの表面割れの個数を算出した。なお、表面割れは、深さ方向の長さが５０μｍ以上のもののみをカウントした。これらの結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例１）
ガス吐出部からガスを吹き付けなかったこと以外は、実施例１と同様にして鋳片を製造した。得られた鋳片の断面を実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
表１に示すとおり、実施例１の鋳片では、未変態率が０であった。すなわち、図５に示すように、鋳片のＬ面側の表面が全て変態部で覆われていた。このため、表面割れが発生していなかった。一方、比較例１の鋳片では、図６に示すように、未変態部が鋳片のＬ面側の表面に露出していた。そして、表面に露出する未変態部に表面割れが発生していた。これらの結果から、鋳片のＬ面側の表面にガスを吹き付けて、当該表面に水を供給して冷却することによって、表面割れが低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本開示によれば、表面割れの発生を十分に抑制することが可能な連続鋳造装置を提供できる。また、本開示によれば、表面割れが十分に低減された鋳片を製造することが可能な鋳片の製造方法を提供できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…鋳片、１０Ａ…変態部、１０Ｂ…未変態部、１０ａ…表面、１１…凝固シェル、１２…溶融部、１４…二次冷却帯、１５…円弧部、１６…矯正帯、１７…水平帯、１９…コーナー部、２０，２４…サポートロール、２２…矯正ロール、３０…ノズル、４０，４０Ａ…ガス吐出部、５０，５０Ａ…水供給部、１００…連続鋳造装置、１０１…溶鋼、１０２…取鍋、１０３…取鍋ノズル、１０４…鋳型、１０５…タンディッシュ、１１０…鋳片支持部，２００…表面割れ。
【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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