(57)【要約】【課題】バルジング後に圧下する連続鋳造法において鋳片の引き抜き速度を変化させたときでも鋳片の中心偏析を軽減する方法を提供する。【解決手段】鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロールによって前記バルジング相当量以下の圧下を加える連続鋳造方法であって、鋳片の引き抜き速度を変化させる際に、鋳片の圧下前の溶鋼厚さＤ２（ｍｍ）に対応し、下記（１）式および（２）式を満たす範囲で圧下量Ｄｌ（ｍｍ）またはバルジング量Ｔｂを変更する連続鋳造方法。０．２≦Ｄｌ／Ｄ２≦０．７　　　　　　・・・・・・・（１）Ｄｌ≧５ｍｍ　　　　　　　　　　　・・・・・・・（２）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロールによって圧下を加える連続鋳造方法であって、鋳片の引き抜き速度を変更する必要が生じたとき、鋳片の圧下前の溶鋼厚さＤ２（ｍｍ）に対応し、下記（１）式および（２）式を満たす範囲で圧下量Ｄｌ（ｍｍ）またはバルジング量Ｔｂ（ｍｍ）を変更することを特徴とする連続鋳造方法。
０．２≦Ｄｌ／Ｄ２≦０．７　　　　　　・・・・・・・（１）
Ｄｌ≧５ｍｍ　　　　　　　　　　　・・・・・・・（２）
【請求項２】
鋳片の液相線クレータエンドに相当する位置から固相線クレータエンドに相当する位置までの間の所定範囲で、ガイドロール群の鋳片短辺方向の間隔を広げて鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロールによって圧下を加える連続鋳造方法であって、鋳込み初期、鋳込み終了時等の非定常域で鋳片の引き抜き速度を変化させる際に、鋳片の圧下前の溶鋼厚さが変化することに対応し、下記（１）式および（２）式を満たす範囲で鋳造中に変化させるための圧下量を圧下位置における履歴鋳片の引き抜き速度もしくは圧下前未擬固厚より決定することを特徴とする連続鋳造方法。
０．２≦Ｄｌ／Ｄ２≦０．７　　　　　　・・・・・・・（１）
Ｄｌ≧５ｍｍ　　　　　　　　　　　・・・・・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造装置のガイドロール群の間で鋳片にバルジングを積極的に起こさせた後、圧下する連続鋳造方法に関し、特に鋳込み初期または末期などの鋳片の引き抜き速度を変更しなければならない非定常域において、鋳片の品質を定常域と同等に維持できる連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造方法で製造する鋼鋳片には、中心偏析と呼ばれる内部欠陥が発生して問題となる。この中心偏析は、鋳片の厚み方向中心部の最終凝固部に溶鋼中のＣ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓなどの成分元素が濃化して正偏析する現象である。この現象は、厚鋼板として製品化されたとき特に深刻な問題となり、偏析部分の靱性の低下や水素誘起割れの原因となることが知られている。
【０００３】
中心偏析の発生原因は、上記のように凝固末期の樹枝状晶（デンドライト）の間にＣ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓなどの元素が濃化した溶鋼が残り、鋳片厚み中心部でそのまま凝固すること、および凝固時の収縮またはバルジングと呼ばれる鋳片の膨れによる溶鋼流動によって、最終凝固部の凝固完了点に向かって溶鋼がマクロ的に移動することである。したがって、中心偏析防止対策としては、樹枝状晶間の濃化溶鋼の移動を防止すること、および濃化溶鋼の局所的な集積を防ぐことが有効である。
【０００４】
上述のように、鋳造中の鋳片にバルジングが起きると、中心偏析が発生するといわれていたが、鋳片に積極的にバルジングを起こさせた後、圧下する連続鋳造方法（この明細書では、これを「バルジング後圧下連続鋳造法」と呼ぶ）によって中心偏析の発生を防止するという発明が提案されている（たとえば、特開昭６０−６２５４号、特開平９−５７４１０号、同９−２０６９０３号公報、参照）。
【０００５】
図１は、バルジング後圧下連続鋳造法の原理を説明するための装置の一例を摸式的に示す図である。
【０００６】
この装置は、鋳片の液相線クレータエンド６ａから固相線クレータエンド６ｂまでの間にガイドロール群（７ａ〜８ｎ）が設けられている。ガイドロール群は、ロール間隔（鋳片厚さ方向の間隔）を段階的に広げることができるバルジングロール群（７ａから７ｎまでのロール）と、バルジングした鋳片を元の状態まで圧下するためロール間隔を段階的に狭めることができる圧下ロール群（８ａから８ｎまでのロール）とから構成されている。バルジングロール群の区間をバルジングゾーンと称し、それぞれのロールにはロール移動装置９が設けられている。圧下ロール群の区間を圧下ゾーンと称し、それぞれのロールには圧下装置１０が設けられている。なお、圧下ゾーンは、少なくとも一対の圧下ロールであればよい。
【０００７】
図１に示すように、タンディシュ１に蓄えられた溶鋼２は、浸漬ノズル３を介して鋳型４に注入される。注入された溶鋼は、鋳型内で冷却され、凝固シェル５ａを形成して鋳片５となり、鋳型から引き抜かれる。
【０００８】
鋳片５は、内部に溶鋼２を保持した状態で引き抜かれ、バルジングゾーンにおいて鋳片厚さ方向にバルジングを積極的に起こさせる。バルジングを起こした鋳片は、圧下ゾーンの圧下ロール群（８ａ〜８ｎ）によって圧下され、鋳片の凝固界面が圧着されて凝固が完了する。凝固した鋳片は、ピンチロール群１１によって引き抜かれる。
【０００９】
バルジング後圧下連続鋳造法では、鋳込み初期または末期の非定常域において鋳片の品質が低下したり、漏鋼を起きたりする。これを防止する方法として、たとえば下記のような提案がある。
【００１０】
▲１▼鋳造末期の非定常域において定常域と同じ鋳片の引き抜き速度で引き抜きながら、定常鋳造時よりもバルジング容積を大きくして漏鋼を防止する方法（特開平１１−１５６５０８号公報、参照）。
【００１１】
▲２▼鋳造末期において、引き抜き速度を減速させるとともにガイドロール群と圧下ロール群のロール間隔を狭め、バルジング量ならびに圧下量を定常鋳込み時よりも小さくし、固相線クレータエンドの移動に応じて圧下位置を鋳型側に移動させ、ボトム部のひけ巣を軽減させる方法（特開平１１−１５６５０号公報、参照）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼および▲２▼に提案された方法は、いずれも鋳込み初期、末期におけるバルジング法または圧下法を特定することによって、漏鋼またはひけ巣を防止する効果がある。しかし、この方法では鋳片の品質の改善、たとえば中心偏析の防止の効果が十分ではない。
【００１３】
本発明の目的は、バルジング後圧下連続鋳造法において、鋳込み初期若しくは末期の非定常域または定常域にかかわらず鋳片の引き抜き速度を変化させたときでも、鋳片の中心偏析の発生を完全に防止できるバルジング後圧下連続鋳造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、バルジング後圧下連続鋳造法で製造された鋳片の品質を調査し、非定常域または定常域において鋳片の引き抜き速度を変動させ、バルジング量および圧下量を変更することによって中心偏析の発生を軽減できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１５】
本発明の要旨は、下記▲１▼および▲２▼に示す連続鋳造方法にある。
【００１６】
▲１▼鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロールによって圧下を加える連続鋳造方法であって、鋳片の引き抜き速度を変化させる際に、鋳片の圧下前の溶鋼厚さＤ２　（ｍｍ）に対応し、下記（１）式および（２）式を満たす範囲で圧下量Ｄｌ　（ｍｍ）またはバルジング量Ｔｂを変更することを特徴とする連続鋳造方法。
【００１７】
０．２≦Ｄｌ／Ｄ２≦０．７　　　　　　・・・・・・・（１）
Ｄｌ≧５ｍｍ　　　　　　　　　　　・・・・・・・（２）
▲２▼鋳片の液相線クレータエンドに相当する位置から固相線クレータエンドに相当する位置までの間の所定範囲で、ガイドロール群の鋳片短辺方向の間隔を広げて鋳片にバルジングを起こさせた後、圧下ロールによって前記バルジング相当量の圧下を加える連続鋳造方法であって、鋳込み初期、鋳込み終了時等の非定常域で鋳片の引き抜き速度を変化させる際に、鋳片の圧下前の溶鋼厚さが変化することに対応し、下記（１）式および（２）式を満たす範囲で鋳造中に変化させるための圧下量を圧下位置における履歴鋳片の引き抜き速度もしくは圧下前未擬固厚より決定することを特徴とする連続鋳造方法。
【００１８】
０．２≦Ｄｌ／Ｄ２≦０．７　　　　　　・・・・・・・（１）
Ｄｌ≧５ｍｍ　　　　　　　　　　　・・・・・・・（２）
本発明の連続鋳造方法は、湾曲型連続鋳造装置であっても垂直曲げ型連続鋳造装置であっても、その形式を問わず適用できる。また、鋳片は、スラブであってもブルーム（ビレット）であってもよいが、特に厚鋼板等の素材となるスラブの連続鋳造に適用するのに好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、バルジング後圧下連続鋳造法において、鋳片の引き抜き速度が変化したとき、バルジング量を変更して圧下量に見合う溶鋼厚さとする方法である。
【００２０】
図２は、バルジング後圧下連続鋳造中の鋳片を幅方向に側面からみた模式的断面図であり、（ａ）は定常域、（ｂ）および（ｃ）は非定常域で、（ｂ）は鋳片の引き抜き速度を定常域よりも大きくした場合、（ｃ）は鋳片の引き抜き速度を定常域よりも小さくした場合である。
【００２１】
定常域では、図２（ａ）に示すように、鋳片はバルジング量Ｔｂに等しい圧下量Ｄ１で圧下される。圧下位置は、鋳片にバルジングを起こさせないときの固相線クレータエンド（これを「最終凝固点」ということもある）に等しい位置である。
【００２２】
溶鋼の厚さＤ２とは、図２（ａ）に示すように凝固シェルが最初の圧下ロール８ａによって変形する直前の溶鋼の厚さである。これは、鋼の化学成分および冷却速度などから凝固係数αを算出し、鋳片の引き抜き速度を加味して下記の（３）式によって求めることができる。
2004009092.tif 000002
ここで、Ｄは鋳片の厚さ（または鋳型短辺の長さ、ｍｍ）、αは凝固係数（ｍｍ／ｍｉｎ１／２）、「α（ｔ）１／２」は圧下装置の最初のロール位置での凝固シェル厚さ（ｍｍ）、ｔはメニスカスから圧下装置の最初のロール位置までの鋳造所要時間（ｍｉｎ）であって｛（メニスカスから圧下装置の最終ロール位置までの距離Ｌｐ（ｍ））−（圧下装置の最初のロールと最終ロールとの距離Ｌｑ（ｍ））｝／｛変更前の引き抜き速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ）｝で計算できる。
【００２３】
圧下量Ｄ１とは、最終のバルジングロール７ｎのロール間隔（鋳片の厚さ方向の距離）と最終圧下ロール８ｎのロール間隔との差である。
【００２４】
次に、（１）式、（２）式および（３）式を規定した理由について説明する。
圧下量Ｄ１と圧下前の溶鋼の厚さＤ２との関係を、（１）式（０．２≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７）のように規定したのは次の理由からである。即ち、Ｄ１／Ｄ２が０．２未満というのは、圧下量Ｄ１が小さいか、または圧下前の溶鋼の厚さＤ２が大きい場合であり、圧下域の溶鋼が完全に押し出されないため、中心偏析の発生を低減することができない。また、Ｄ１／Ｄ２が０．７を超えるのは、圧下量Ｄ１が大きいか、または圧下前の溶鋼の厚さＤ２が小さい場合である。いずれの場合も、鋳片の幅方向に厚みが均一でない未凝固部を過度に圧下して、未凝固溶鋼を鋳片幅方向に移動させることとなる。
【００２５】
圧下量Ｄ１を（２）式（Ｄ１≧５ｍｍ）のように規定したのは、圧下量が５ｍｍ未満では、圧下前の溶鋼厚さＤ２への圧下力が小さいため、圧下域の溶鋼が完全に押し出されないため、中心偏析の発生を低減することができない。上限は特に規定しないが、望ましくは４０ｍｍである。
【００２６】
非定常域で鋳片の引き抜き速度（Ｖｃ２）を定常域の引き抜き速度（Ｖｃ）よりも小さくした場合には、たとえば、Ｖｃ＝０．８５ｍ／ｍｉｎからＶｃ２＝０．５５ｍ／ｍｉｎとした場合、図２（ｃ）に示すように、鋳片の凝固シェル厚さが大きくなり、固相線クレータエンドの位置が最終圧下ロール位置よりも上流側に移動するため、圧下位置では溶鋼は存在しなくなる。そのため本発明では、バルジング量をＴｂ２だけ大きくした後、Ｔｂだけで圧下する。この場合の鋳片の厚さは、Ｔｂ２だけ定常域の鋳片の厚さよりも大きくなる。
【００２７】
非定常域では、図２（ｂ）に示すように、鋳片の引き抜き速度（Ｖｃ１）を定常域の引き抜き速度（Ｖｃ）よりも大きくした場合、たとえば、Ｖｃ＝０．８５ｍ／ｍｉｎからＶｃ１＝１．０ｍ／ｍｉｎとした場合は、鋳片の凝固シェル厚さが定常域よりも小さくなり、圧下前の溶鋼厚さＤ２１が定常域の圧下前の溶鋼厚さＤ２よりも大きくなる。このＤ２１をバルジング量と同じ量だけ圧下したとしても、最終圧下位置の下流に溶鋼が残存し、圧下ロールの下流側で再びバルジングを起こす可能性がある。そこで本発明の方法では、最初の圧下ロールの上流側でバルジング量ＴｂをＴｂ１だけ小さくした後、Ｄ１１＝Ｔｂ−Ｔｂ１で圧下する。これにより、この場合の鋳片の中心偏析は、定常域で得られる中心偏析のレベルを同等にすることができる。
【００２８】
これらの圧下量Ｄｌ，Ｄ１１，Ｄ１２およびバルジング量Ｔｂの増減Ｔｂ１，Ｔｂ２は、鋳片の引き抜き速度Ｖｃの変化Ｖｃ１，Ｖｃ２および上記（３）の凝固式から求めた圧下前溶鋼厚さＤ２，Ｄ２１，Ｄ２２から計算によって求めることができる。これらをフィードバックし、バルジングゾーンではバルジング量の変更、圧下ゾーンでは圧下量の変更をすることによって、非定常状態においても鋳片の中心偏析の発生を低減することができる。
【００２９】
【実施例】
図１に示す連続鋳造装置を用い、アルミキルド炭素鋼（Ｃ：０．１６〜０．１８質量％、Ｍｎ：１．３０〜１．４５質量％、Ｐ：０．０２０質量％、Ｓ：０．００４質量％、Ｆｅ：残部）のスラブの鋳造試験を実施した。使用した鋳型の内法断面寸法は、厚さが２３５ｍｍ、幅２３００ｍｍ、長さ７００ｍｍである。なお、機長は２３ｍ、メニスカスから最終圧下位置までの距離は１７ｍとした。
【００３０】
図３は、鋳片の引き抜き速度と時間との関係を示す図である。図３に示すように、鋳片の引き抜き速度は、定常域において０．８５ｍ／ｍｉｎ、非定常域において鋳片の引き抜き速度を低下させる場合は０．５５ｍ／ｍｉｎ、同じく鋳片の引き抜き速度を高める場合は１．００ｍ／ｍｉｎとした。ガイドロール部での冷却水の水量は、比水量で２リットル／（１ｋｇ溶鋼）とした。
【００３１】
評価は、鋳片断面のりん（Ｐ）最大偏析度によって行った。Ｐの最大偏析度とは、次のようにして算出した値である。すなわち、鋳片を鋳込み方向に直角な断面で切断し、その厚み中心部から試験片を採取し、その表面を２００μｍメッシュに区分する。その各区分ごとにＥＰＭＡを用いてＰ濃度を測定し、その中で最大Ｐ濃度［Ｐｍａｘ］を求める。その最大Ｐ濃度［Ｐｍａｘ］と母溶鋼のＰ濃度［Ｐａｖｅ］との比（［Ｐｍａｘ］／［Ｐａｖｅ］）をＰの最大偏析度とした。
【００３２】
表１に鋳造試験条件として鋳片の引き抜き速度Ｖｃ、バルジング量Ｔｂ、圧下量Ｄ１および圧下前溶鋼厚さＤ２を示し、鋳片の評価としてＰ最大偏析度の測定結果を示した。
【００３３】
【表１】
2004009092.tif 000003
【００３４】
番号１の鋳造試験は、鋳片の引き抜き速度Ｖｃが０．８５ｍ／ｍｉｎである定常域の場合であり、圧下前溶鋼厚さＤ２が２２．０５ｍｍと計算されたので、バルジング量Ｔｂを１５ｍｍ、圧下量Ｄｌを１５ｍｍとした。得られた鋳片のＰ最大偏析度は、３．２と良好であった。
【００３５】
番号２の鋳造試験は、本発明例であり、鋳片の引き抜き速度Ｖｃを０．８５ｍ／ｍｉｎから０．５５ｍ／ｍｉｎに低下させた場合である。圧下前溶鋼厚さＤ２は１１．６２ｍｍと計算されたので、メニスカスから５ｍの位置で初期のバルジング量Ｔｂを１５ｍｍとし、さらにメニスカスから１０ｍの位置で追加のバルジング量Ｔｂ２を４５ｍｍとするバルジングを起こさせた後、圧下量Ｄ１を２．９ｍｍとして圧下した。得られた鋳片のＰ最大中心偏析度は３．４であり、ほぼ定常域の場合と同様である。
【００３６】
番号３の鋳造試験は、本発明例であり、鋳片の引き抜き速度Ｖｃを０．８５ｍ／ｍｉｎから０．５５ｍ／ｍｉｎに低下させた場合で、圧下前溶鋼厚さＤ２が１１．６２ｍｍと計算されたので、メニスカスから１０ｍの位置で初期のバルジング量Ｔｂを２５ｍｍとし、さらにメニスカスから１３ｍの位置で追加のバルジング量Ｔｂ２を３５ｍｍとするバルジングを起こさせた後、圧下量Ｄ１を２．９ｍｍとして圧下した。得られた鋳片のＰ最大偏析度は３．３であり、ほぼ定常域の場合と同様である。
【００３７】
番号４の鋳造試験は、本発明例であり、鋳片の引き抜き速度Ｖｃを０．８５ｍ／ｍｉｎから１．００ｍ／ｍｉｎに増速した場合で、圧下前の溶鋼厚さＤ２が２５ｍｍと大きくなり、バルジング量Ｔｂを１０ｍｍに減少させ、圧下量を１０ｍｍとした。得られた鋳片のＰ最大偏析度は３．５であり、ほぼ定常域の場合と同様である。なお、番号４の欄には、Ｄ１／Ｄ２が（１）式を満たさない参考例も併記した。
【００３８】
番号５は、鋳片の引き抜き速度を０．８５ｍ／ｍｉｎから１．１ｍ／ｍｉｎに増速した場合で、圧下前溶鋼厚さＤ２が５４．６２ｍｍと計算されたので、メニスカスから１５ｍの位置でバルジング量Ｔｂを２０ｍｍとするバルジングを起こさせた後、圧下量Ｄ１を１５ｍｍとして圧下した。この場合、Ｄ１／Ｄ２が１５／５４．６２＝０．２７となり、本発明で定める範囲内であるが、Ｐ最大偏析度は４．０と若干悪い。
【００３９】
番号６は、比較例であり、鋳片の引き抜き速度を０．８５ｍ／ｍｉｎから０．５５ｍ／ｍｉｎに減少させた場合で、圧下前溶鋼厚さＤ２が２０ｍｍと計算されたので、メニスカスから５ｍの位置でバルジング量Ｔｂを１５ｍｍとするバルジングを起こさせた後、圧下量Ｄ１を１５ｍｍとして圧下した。この場合、Ｄ１／Ｄ２が１５／２０＝０．７５となり、本発明で定める範囲から外れる。このため、Ｐ最大偏析度は４．５と定常レベルよりも悪化した。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳造中の鋳片をバルジングさせた後圧下する連続鋳造方法において、定常鋳片の引き抜き速度から外れる非定常状態になったとき、バルジング量および圧下量を変更することにより、鋳片の中心偏析の発生を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルジング後圧下連続鋳造法の原理を説明するための装置の一例を摸式的に示す図である。
【図２】連続鋳造鋳片を幅方向に側面からみた模式断面図であり、（ａ）は定常域、（ｂ）および（ｃ）は非定常域で、（ｂ）は鋳片の引き抜き速度を定常域よりも高くした場合、（ｃ）は鋳片の引き抜き速度を定常域よりも低くした場合である。
【図３】鋳片の引き抜き速度と時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…タンディシュ、　　２…溶鋼、　　３…浸漬ノズル、　　４…鋳型、
５…鋳片、　　６ａ…液相線クレータエンド、　　６ｂ…固相線クレータエンド、
７…バルジングロール（ガイドロール）、　８…圧下ロール（ガイドロール）、９…移動装置、　　１０…圧下装置、　　１１…ピンチロール
【図１】
2004009092.tif 000004
【図２】
2004009092.tif 000005
【図３】
2004009092.tif 000006