(57)【要約】【課題】偏析を安定して改善すると共に、内部割れの発生を防止したブルーム鋳片を製造できる連続鋳造方法およびブルーム鋳片の提供。【解決手段】鋳片断面の（長辺長さ／短辺長さ）の値が１〜２．５である鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法であって、バルジング量δおよびバルジング時の凝固界面の歪量εが下記の（１）式および（２）式を満足する条件でバルジングさせ、その後、鋳片のバルジングした部分を鋳造方向の最大圧下勾配が１．４０ｍｍ／ｍ未満の範囲で、少なくとも１対の圧下ロール対を用いて、バルジング量以下の範囲で圧下する連続鋳造方法。鋳片のＣ含有量が０．７０質量％未満のとき、δ≦２０ｍｍかつε＜２．００％・・（１）鋳片のＣ含有量が０．７０質量％以上のとき、δ≦１０ｍｍかつε＜１．５０％・・（２）【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面の長辺長さを短辺長さで除した比の値が１〜２．５である鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法であって、バルジング量δおよびバルジング時の凝固界面の歪量εが下記の（１）式および（２）式で表される関係を満足する条件でバルジングさせ、その後、鋳片のバルジングした部分を鋳造方向の最大圧下勾配が１．４０ｍｍ／ｍ未満の範囲で、少なくとも１対の圧下ロール対を用いて、バルジング量以下の範囲で圧下することを特徴とする連続鋳造方法。
鋳片のＣ含有量が０．７０質量％未満のとき、δ≦２０ｍｍかつε＜２．００％・・（１）
鋳片のＣ含有量が０．７０質量％以上のとき、δ≦１０ｍｍかつε＜１．５０％・・（２）
【請求項２】
鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に、圧下区間の中心部固相率の平均値が０．３〜０．６の領域を圧下することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
断面の長辺または短辺の最大長さが５００ｍｍ未満の鋳片のバルジング量の制御は、下記の（１）および（２）のいずれかまたは双方を調整することにより行うことを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
（１）溶鋼温度、鋳片の二次冷却条件および鋳造速度
（２）鋳造方向におけるバルジング開始位置
【請求項４】
断面の長辺または短辺の最大長さが５００ｍｍ以上の鋳片のバルジング量の制御は、目標とするバルジング量以上となる鋳造方向の領域に相当するサポートロールのロールキャビティを調整することにより行うことを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
【請求項５】
鋳片を圧下する前に、鋳片の未凝固部を電磁攪拌することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の連続鋳造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、鋳片の厚さ方向中心部における炭素含有量Ｃ（質量％）を中心部を除く母材の炭素含有量Ｃ０（質量％）で除した比Ｃ／Ｃ０の値が１．１０以下であることを特徴とする鋳片。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造において鋳片の中心部に発生する偏析を軽減するとともに、鋳片の内部割れを防止する方法に関し、さらに詳しくは、バルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法およびそれにより製造される鋳片に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の中心偏析を改善するため、連続鋳造時に鋳片を圧下する方法が実施されているが、この方法では、平行ロールを用いた場合に、狙いとする鋳片幅方向の未凝固部分の圧下のために、本来圧下の不要な鋳片幅方向の両端部の凝固部をも圧下することから、必要以上に大きな圧下力を要することが問題となっている。
【０００３】
これに対して、幅方向の未凝固部分のみを選択的に圧下する目的で、ロールの軸方向に直径の相違する異径ロールにより鋳片を圧下する方法がある。しかし、この方法では、鋳片幅方向中央部に凹部または圧痕が残存する。
【０００４】
一方、バルジングさせた後に圧下する（以下、「バルジング圧下」と称する）鋳造方法においては、スラブのように断面の（長辺長さ／短辺長さ）の比（以下、「アスペクト比」と称する）が大きい場合には、必ずバルジングさせることができるが、ブルームのように断面のアスペクト比が小さいときは、バルジングさせにくいという問題がある。したがって、断面の適切なアスペクト比の範囲を見極める必要がある。
前記の中心偏析は、鋳片の最終凝固部である鋳片の厚さ方向の中心部に、Ｃ、Ｓ、ＰおよびＭｎなどの溶質成分が濃化し、正偏析する現象であり、鋼材の靱正低下の原因となり、例えば、線材の伸線時における断線など、製品欠陥となることから、特に、コードワイヤー製品などでは深刻な問題とされている。この中心偏析の防止方法として、下記の技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、モールドと、鋳片の液相線クレータエンドとの間の凝固シェルに、バルジング力を作用させて未凝固層の厚さを増大させ、次いで、液相線クレータエンドと、固相線クレータエンドとの間の鋳片に圧下を加え、中心偏析の発生を低減する連続鋳造方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法は、圧下範囲が広すぎて偏析低減の効果が安定しない。
特許文献２には、偏平比が１．６以下の鋳片の連続鋳造において、複数組のロール対の間隔を鋳型下端内側厚みより拡幅して、鋳片厚さ方向にバルジングさせ、その後方で、他のロール対にて鋳片を０．０４〜１０％圧下する高品質鋳片の製造方法が開示されている。この方法では、圧下勾配の範囲が広いことから、圧下勾配の条件次第によっては、鋳片内部に割れが発生する恐れがある。
特許文献３および４には、変形抵抗の大きい鋳片幅方向の両端部の圧下を避け、圧下力を効率的に未凝固部分に付与するために、鋳片幅方向の中央部に存在する未凝固部を、キャメルロールと呼ばれる大径ロールの中央部に突出部を設けた段付きの異径ロールにより局部的に圧下する連続鋳造方法が開示されている。
【０００６】
図１は、特許文献３および４に開示された異径ロールによる圧下方法を模式的に示す図であり、（ａ）は圧下前の状態を、（ｂ）は圧下の状態を、そして（ｃ）は圧下後の状態をそれぞれ表す。
未凝固溶鋼１０１を含む圧下前の鋳片８１は、異径ロール７１により鋳片幅方向の中央部を局部的に圧下され、圧下後の鋳片９１となる。これらに開示された方法では、段付きロールにより局部的に圧下するため、鋳片表面に凹部が形成され、その後の圧下工程を経てもこれが残存し、寸法不良や平坦度不良の原因となる。
特許文献５には、鋳片の中心部の固相率が０．１以下の位置でバルジングを生じさせ、鋳片の最大厚さを鋳片の短辺長さよりも２０〜１００ｍｍ厚くし、凝固完了点直前にて少なくとも１対の圧下ロールにより、１対当たり２０ｍｍ以上の圧下を与え、バルジング量相当分を圧下する連続鋳造方法が開示されている。しかしながら、この方法においてもアスペクト比の小さなブルームにおいては、バルジング量と圧下量の関係が適正でない場合には、凝固界面にわずかながら割れが発生したり、中心偏析の改善効果が低減することがある。
【０００７】
上述のとおり、アスペクト比の小さな鋳片の鋳造においては、異径ロールにより圧下する方法、および未凝固部を含む鋳片をバルジングさせた後に圧下する方法のいずれを用いても、中心偏析の低減および平坦度の確保の点で、なお問題が残されている。
【特許文献１】
特開昭６０−６２５４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開昭６０−２１１５０号公報（特許請求の範囲、２頁右下欄６〜１７行）
【特許文献３】
特開昭６１−１３２２４７号公報（特許請求の範囲、２頁右上欄１４〜１９行）
【特許文献４】
特開昭６０−１８４４５５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】
特開平９−５７４１０号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、バルジングさせにくいブルーム鋳片などの未凝固部をバルジングさせ、凝固完了前に前記バルジング量に相当する範囲内で圧下する鋳造方法において、安定した偏析改善効果を得るとともに内部割れの発生を防止し、健全な鋳片を製造する連続鋳造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決するために、前記した従来の問題点を踏まえてブルーム鋳片などを対象とした適正なバルジング圧下方法について検討を加えた結果、未凝固部をバルジングさせた後、フラットロールにより圧下してバルジング前の矩形断面形状に戻す方法が適切であり、また、バルジングを開始する鋳造方向適正位置のサポートロールを選択することにより、適切な圧下量の制御が可能となることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）〜（５）に示す連続鋳造方法および（６）に示す鋳片にある。
【００１１】
（１）断面の長辺長さを短辺長さで除した比の値が１〜２．５である鋳片の未凝固部をバルジングさせた後に圧下する連続鋳造方法であって、バルジング量δおよびバルジング時の凝固界面の歪量εが下記の（１）式および（２）式で表される関係を満足する条件でバルジングさせ、その後、鋳片のバルジングした部分を鋳造方向の最大圧下勾配が１．４０ｍｍ／ｍ未満の範囲で、少なくとも１対の圧下ロール対を用いて、バルジング量以下の範囲で圧下する連続鋳造方法。
鋳片のＣ含有量が０．７０質量％未満のとき、δ≦２０ｍｍかつε＜２．００％・・（１）
鋳片のＣ含有量が０．７０質量％以上のとき、δ≦１０ｍｍかつε＜１．５０％・・（２）
（２）前記（１）に記載の連続鋳造方法において、未凝固部をバルジングさせた後に、圧下区間の中心部固相率の平均値が０．３〜０．６の領域を圧下することが好ましい。
【００１２】
（３）前記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法において、断面の長辺または短辺の最大長さが５００ｍｍ未満の鋳片のバルジング量の制御は、下記の▲１▼および▲２▼のいずれかまたは双方を調整することにより行うことが好ましい。
【００１３】
▲１▼溶鋼温度、鋳片の二次冷却条件および鋳造速度
▲２▼バルジング開始位置
（４）前記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法において、断面の長辺または短辺の最大長さが５００ｍｍ以上の鋳片のバルジング量の制御は、目標とするバルジング量以上となる鋳造方向の領域に相当するサポートロールのロールキャビティを調整することにより行うことが好ましい。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の連続鋳造方法において、鋳片を圧下する前に、鋳片の未凝固部を電磁攪拌することが好ましい。
【００１４】
（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、鋳片の厚さ方向中心部における炭素含有量Ｃ（質量％）を中心部を除く母材の炭素含有量Ｃ０（質量％）で除した比Ｃ／Ｃ０の値が１．１０以下である鋳片。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、スラブの中心偏析の改善を対象として開発された、バルジング圧下技術をブルームの連続鋳造に拡張して適用すべく研究を重ねた結果、ブルームの連続鋳造における課題であるバクジング量の制御および適正圧下条件を見出した。また、断面のアスペクト比の小さいブルーム鋳片のバルジング制御に関して、バルジングを開始する鋳造方向の適正位置のサポートロールを選択することにより、適切なバルジング量の制御が可能となり、設備費を低減しつつ、効率良く未凝固鋳片のバルジング圧下を図ることができることが判明した。
【００１６】
ブルーム鋳片の未凝固部分を圧下する場合、前記したとおり、異径ロールにより圧下すれば必要な圧下力は低減できるが、正確な矩形断面形状の鋳片が得られない。鋳造される鋳片の断面形状を犠牲にすることなく、良好な矩形形状を確保し、併せて圧下力も低減できる方法を検討した結果、鋳片の未凝固部をバルジングさせ、その後フラットなロールにより圧下してバルジング前の矩形断面形状に戻す方法が適切であるとの知見を得た。
【００１７】
図２は、本発明のバルジング圧下方法を模式的に示す図であり、（ａ）は圧下前の状態を、（ｂ）は圧下の状態を、そして（ｃ）は圧下後の状態をそれぞれ表す。未凝固溶鋼１０を含む圧下前の鋳片８は、フラットロール７により圧下され、圧下後の鋳片９となる。図２に示す方法によれば、異径ロールにより圧下した場合のように鋳片表面に凹部が形成されることはなく、良好な平坦度を確保できる。
【００１８】
ブルーム鋳片のバルジング圧下技術においては、バルジング量および圧下量の最適条件の把握および充分なバルジング量の確保が重要である。断面のアスペクト比が大きいスラブの鋳造では、長辺面のバルジングによる変形が大きいため、バルジング量の制御にはロールキャビティの制御が不可欠である。これに対して、アスペクト比が比較的小さいブルーム鋳片の鋳造においては、バルジング量は小さい。この対策として、凝固シェルの厚さが薄くなるように鋳造条件を制御し、溶鋼の静圧により凝固シェルが変形しやすくすることにより、充分なバルジング量を確保することが可能となる。
【００１９】
図３は、従来の一般的な垂直曲げ型連続鋳造装置を用いたブルームの連続鋳造におけるバルジング圧下方法を模式的に示す図である。
【００２０】
浸漬ノズル１を通して鋳型３内に注入された溶鋼４は、メニスカス２の下方の鋳型との接触面から凝固シェル５を形成する。凝固シェルを形成した鋳片は、鋳型下方に引き抜かれ、バルジング領域においてロールキャビティを拡大調整されたサポートロール６によりサポートされながらバルジングし、さらに、未凝固溶鋼１０を含む鋳片８は、圧下領域において圧下ロール７により圧下されて鋳片９を形成する。
同図に示される従来の鋳造方法を踏まえて、安定した偏析改善効果を得るとともに内部割れの発生を防止し、健全な鋳片を製造するための適正なブルームのバルジング圧下方法について検討し、下記の（ａ）〜（ｅ）に示す結果を得た。
【００２１】
（ａ）鋳造速度により凝固シェル厚さは変化するため、凝固シェル厚さとメニスカス以下の溶鋼の静圧とのバランスにより決定されるバルジング量は変化する。アスペクト比の小さなブルーム鋳片では、前記のバルジング量は、鋳造方向におけるバルジング開始位置に相当するロールセグメントを選択決定し、ロールキャビティを開放するかまたは鋳片をサポートする範囲でロールキャビティを調整することにより、制御できる。
【００２２】
（ｂ）前記（ａ）において、バルジングによる内部割れの発生を防止できる適正なバルジング量が判明した。
【００２３】
（ｃ）鋳片のバルジング領域を適正な圧下勾配で圧下することにより、凝固末期に鋳片の中心部未凝固部に存在する成分濃化溶鋼の搾り出しが充分に進行し、中心偏析が著しく改善される。
（ｄ）鋳片の断面形状をバルジング前の矩形形状に戻すように圧下量の制御を行うことにより、鋳片の断面形状は精度の良い矩形形状となる。
（ｅ）鋳片の幅方向端部の圧下のための圧下力が不要であり、設備費を軽減できる。
【００２４】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、下記の連続鋳造試験を行った。
（実施例１）
〔試験方法〕
垂直曲げ型ブルーム連続鋳造装置により、厚さ３１０ｍｍ、幅４２０ｍｍの鋳片を鋳造し、バルジング量を制御しつつ圧下する試験を行った。なお、ブルームの材質は、Ｓ４５Ｃ（質量％で、Ｃ：０．４５％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：０．７４％、Ｐ：０．０２５％およびＳ：０．００８％）、およびＳ７０Ｃ（Ｃ：０．７０％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：０．４５％、Ｐ：０．０１０％およびＳ：０．００８％）の高炭素鋼とした。
【００２５】
主として鋳造速度、およびロールキャビティの開放を開始するロールセグメントの位置（すなわち、鋳型内メニスカスからの距離）を変更する鋳造試験を実施し、下記の結果を得た。なお、各試験条件のバルジング量および圧下量は、ロールキャビティから算出する方法、およびバルジングしたままの鋳片とバルジング後圧下した鋳片の両方の試料を採取して鋳片の厚さを求め、その差を算出し、凝固収縮分を補正する方法のいずれによっても算出を行った。
【００２６】
バルジング量は、溶鋼の静圧と凝固シェルの変形抵抗とによって定まる凝固シェルの変形量により決定される。本発明者らはＣ含有量０．４５質量％、および０．７０質量％の鋼の場合の実績バルジング量をメニスカスからの距離との関係として整理した。
【００２７】
図４は、Ｓ４５Ｃ材を用いた場合のメニスカスからの距離とバルジング量との関係を示す図である。同図によれば、メニスカスからの距離が大きくなるほど凝固は進行することから、ロールキャビティを開放（ロールが鋳片に当接しないようにロールキャビティを拡大する）してバルジングを開始するロールセグメントの位置（以下、「バルジング開始セグメント」とも称する）がメニスカスから遠くなるほど、凝固シェルの変形抵抗が大きくなり、したがってバルジング量は減少する。また、鋳造速度が大きいほど、メニスカスから同一距離の位置における凝固の進行は遅れるため、バルジング量は大きくなる。
【００２８】
例えば、鋳造速度が０．９ｍ／ｍｉｎのときにメニスカスからの距離が３．３ｍの位置でロールキャビティを開放してバルジングを開始しした場合には、バルジング量は５２ｍｍ程度であり、同じ鋳造速度０．９ｍ／ｍｉｎで、バルジング開始位置をさらに後方のメニスカスからの距離が８．６ｍの位置にずらせると、バルジング量は１４ｍｍ程度となる。また、鋳造速度が０．７５ｍ／ｍｉｎのときに同じく距離が８．６ｍの位置でバルジングを開始した場合には、バルジング量は８ｍｍ程度となる。
【００２９】
したがって、必要なバルジング量を得るには、まず、鋳造速度を選定し、同図から、メニスカスからの距離に対応するバルジング開始セグメントを決定し、そのセグメント以降圧下開始までのロール対のロールキャビティを開放とすればよいことがわかる。
【００３０】
図９は、ロールキャビティをバルジング領域において全開放としたときのバルジング状況を模式的に示す図である。図３の場合と同様に、浸漬ノズル１を通して鋳型３内に注入された溶鋼４は、メニスカス２の下方の鋳型との接触面から凝固シェル５を形成する。凝固シェルを形成した鋳片は、鋳型下方に引く抜かれ、サポートロール６のロールキャビティを全開放としたバルジング領域を通過する間にバルジング力を受けてバルジングし、さらに、未凝固溶鋼１０を含む鋳片８は、圧下領域において圧下ロール７により圧下されて鋳片９を形成する。
なお、等軸晶を形成させて中心偏析を分散化するために、圧下前に鋳片の未凝固部の溶湯を電磁攪拌することが好ましい。
【００３１】
〔凝固界面の歪、および中心固相率平均値の算出方法〕
バルジング時における凝固界面の歪は、バルジングによる鋳片の変形を「コの字」形状の骨組構造の変形であるとしてコの字形状による変形モデルを適用し、算出した。
【００３２】
図５は、バルジング量と歪との関係を導出するための概念を示す図であり、同図（ａ）は未凝固溶鋼を含む鋳片の横断面を、同図（ｂ）は同図（ａ）の左側半分のコの字形状骨組によるモデル化を、同図（ｃ）はバルジング後の鋳片の横断面を、そして同図（ｄ）は同図（ｃ）の左側半分のコの字形状骨組によるモデル化をそれぞれ表す。
【００３３】
図（ｂ）に示すとおり、バルジングによる変形は、一端Ｄを固定支点とし、他端Ａを移動支点とするコの字形状の骨組構造の他端Ａに荷重Ｗが作用したときの変形により表されるとして、歪みを計算する。なお、図（ｂ）においてハッチングした部分は、骨組構造に発生する曲げモーメントの分布を表す。図（ｃ）に示される鋳片のバルジングは、図（ｄ）に示されるとおりの骨組構造の変形としてモデル化される。
【００３４】
鋳片断面短辺の凝固界面は、短辺の凝固シェルの厚さをｄとしたとき、凝固シェルの中立面から鋳片の内側へ（１／２）ｄの位置にある。そこで、鋳片断面短辺の凝固界面における歪を、図（ｄ）における梁ＢＣの内側（図では右側）表面における歪として、下記の（イ）〜（ニ）式により算出した。
ε＝ｄ／（２・ｒ＋ｄ）×１００              ・・・・・・（イ）
ｒ＝［３・δ／｛Ｌｗ（２・Ｌｗ＋３・Ｌｔ）｝］−１    ・・・（ロ）
Ｌｗ＝Ｌｗｏ−ｄ                                                        ・・・・・・（ハ）
Ｌｔ＝Ｌｔｏ−２・ｄ                        ・・・・・・（ニ）
ここで、
ε：バルジング時の鋳片短辺凝固シェルの凝固界面の歪（％）、
δ：バグジング量（ｍｍ）、
ｄ：バルジング時の凝固シェル厚さ（ｍｍ）、
Ｌｗｏ：バルジング前の鋳片幅（ｍｍ）、
Ｌｔｏ：バルジング前の鋳片厚さ（ｍｍ）、
ｒ：鋳片短辺凝固シェルの外側面の曲率半径（ｍｍ）。
【００３５】
鋳片の中心部固相率の平均値は、例えば、凝固を考慮した伝熱計算により鋳片内部の温度分布および固相生成比率の分布を算出し、これを圧下領域の中心部について鋳造方向にわたって平均することにより、求めることができる。
【００３６】
〔鋳片内部品質の評価方法〕
鋳造されたブルーム鋳片の鋳造方向に垂直な面内から厚さ約１５ｍｍのマクロ板試料を採取し、サルファプリントを実施した。
【００３７】
中心偏析状況はサルファプリント、マッピングアナライザによるＭｎ含有量の分析結果、および厚さ方向に採取した切粉の化学分析によるＣ含有量の分析結果により評価した。なお、マッピングアナライザによる分析は、ビーム径を１００μｍとして４０ｍｍ×１２０ｍｍの視野を分析した。
【００３８】
内部割れについては、サルファプリントの観察結果により評価した。
総合評価は、上記の偏析の調査結果および内部割れの調査結果を総合して行った。
【００３９】
評価基準は下記のとおりである（表１中に記号により示した）。
2004223572.tif 000003
表１に、各試験の試験条件およびを試験結果を示す。
【００４０】
【表１】
2004223572.tif 000004
【００４１】
表１に示す試験では、圧下セグメントとしては連続する２〜４セグメント、すなわち、メニスカスからの距離では約１７〜２６．６ｍ、圧下距離では２．４〜９．６ｍの区間において圧下するセグメントの組み合わせ条件を変えた。
【００４２】
鋼種としてＳ４５Ｃを用いた比較例の試験番号１〜４では、バルジング量が大きすぎたため、バルジング時に凝固シェルに内部割れが発生した。また、バルジング量に相当する圧下量を確保するために圧下量を増加した場合は、中心偏析を改善する以前にすでに圧下による内部割れが発生し、極めて劣った性状の鋳片となった。
【００４３】
これに対して、バルジング量は適正範囲にまで低減させたがバルジング後に圧下しなかった比較例の試験番号５では、凝固シェルの内部割れは発生しなかったが、中心偏析は改善されなかった。
また、バルジング時の凝固界面の歪が前記（１）式で表される量を超える試験番号７、および最大圧下勾配が１．４０ｍｍ／ｍ以上である試験番号８では、内部割れが発生し、劣った性状の鋳片となった。
【００４４】
これに対して、本発明例の試験番号６および９〜１１は、バルジング量、バルジング時の凝固界面の歪、バルジング後の最大圧下勾配および圧下量がともに本発明で規定する範囲内にあり、その結果、内部割れの発生が無く、中心偏析も改善されている。とくに、本発明例のうちで、バルジング後の圧下領域における鋳片中心部固相率の平均値が０．３〜０．６である試験番号９〜１１は、内部割れの発生がないことはもちろんのこと、中心偏析の改善効果についても一段と良好な結果が得られた。
【００４５】
鋳片のＣ含有量が増加すると割れ感受性は高くなる。そこで、Ｓ４５Ｃ材とＳ７０Ｃ材の場合とについて比較した。
【００４６】
図６は、Ｓ４５Ｃ材およびＳ７０Ｃ材についてバルジング量と歪との関係を示す図である。Ｃ含有量が０．７０質量％のＳ７０Ｃ材では、歪が１．５％未満となる総バルジング量１０ｍｍ以下では内部割れの発生は軽微であった。
【００４７】
そこで、総バルジング量を８ｍｍの条件で試験番号１２〜１５の試験を行った。その結果、表１に示されるとおり、圧下量がバルジング量を超えず、中心部固相率の平均値が０．６の本発明例である試験番号１２および１３では、内部割れは発生せず、また偏析も改善されて良好な品質の鋳片が得られた。
【００４８】
総バルジング量が８ｍｍであっても、圧下量が総バルジング量を超える８．４２ｍｍであり、最大圧下勾配が１．４０ｍｍ／ｍである比較例の試験番号１４では、偏析成分の濃化した溶鋼がデンドライト樹枝間に封じ込まれて搾り出し効果が現れず、中心偏析の改善が見られなかった。また、最大圧下勾配が大きいため、内部割れが発生した。圧下勾配の好ましい範囲は、１．２ｍｍ／ｍ以下である。
【００４９】
バルジング後に圧下しない比較例の試験番号１５では、Ｓ４５Ｃの比較例である試験番号５の場合と同様に、内部割れは発生しないものの、中心偏析の改善は認められなかった。
【００５０】
総バルジング量が１１ｍｍでバルジング時の歪が大きい比較例の試験番号１６では、バルジング時に内部割れが発生し、性状の劣る鋳片となった。
【００５１】
Ｓ４５Ｃ材の場合は、図６および表１の結果に見られるとおり、バルジング量が２２．５ｍｍにバルジング時の内部割れが発生しており、バルジング量が１６．５ｍｍでは、内部割れは発生せずに良好であった。また、バルジング量が１６．５ｍｍ〜２０ｍｍの間では、割れは軽微であった。そこで、バルジング量の適正範囲を１０ｍｍ以下、かつ、バルジング時の凝固界面における歪の適正範囲を２％未満とした。
【００５２】
Ｓ４５Ｃ材とＳ７０Ｃ材とで、適正なバルジング圧下条件は相違するが、適正条件を選択して制御することにより、鋳片中心部の未凝固部における濃化溶鋼が効率よく搾り出される。
【００５３】
図７は、本発明法による偏析の改善状況を示す図である。炭素含有量の比Ｃ／Ｃ０が１．１０以下となり、鋳片内部品質および鋳片形状が改善された良好な鋳片が得られた。
【００５４】
以上の結果から、材質により、バルジング量およびバルジング時の凝固界面歪量のそれぞれの適正値を区分し、前記（１）式および（２）式を得た。
【００５５】
また、圧下量はバルジング量以下の範囲が適正であり、圧下勾配は１．４ｍｍ／ｍ以下が適正範囲である。鋳造方向の圧下領域における中心部固相率の平均値は０．３〜０．６が好ましい。
（実施例２）
鋳片幅が４２０ｍｍおよび５００ｍｍのＳ４５Ｃ材を用いた場合について、バルジング開始位置とバルジング量の関係について説明する。
【００５６】
図８は、鋳片サイズおよび鋳造速度が異なる場合についてのバルジング開始位置とバブジング量との関係を示す図であり、前記の各種試験結果結果に基いて計算により求められたものである。なお、バルジング開始位置はメニスカスからの距離で表し、バルジング開始位置とは、ロールキャビティのを開放を開始する位置をいう。
【００５７】
図８で示すＣＡＳＥ１は、鋳片幅が４２０ｍｍの鋳片を鋳造速度が０．８ｍ／ｍｉｎの条件で鋳造し、メニスカスからの距離が６ｍの位置で上側サポートロールのロールキャビティを全開放とした場合である。同図によれば、バルジング量は約６ｍｍである。
同ＣＡＳＥ２は、鋳片幅が５００ｍｍの鋳片を鋳造速度０．８ｍ／ｍｉｎで鋳造し、メニスカスからの距離が６ｍの位置で同様にロールキャビティを全開放とした場合であり、バルジング量は約４５ｍｍに増大する。
【００５８】
同ＣＡＳＥ３のように、鋳造速度を０．５５ｍ／ｍｉｎに低下させると、バルジング量は約１８ｍｍに低減し、前記の実施例１における結果と同程度の値とすることができる。しかし、この場合は、鋳造速度が変化しているため、バルジング後の圧下領域を変更する必要がある。また、鋳造速度を過度に低下させると、メニスカスでの湯面皮張りなどが発生して鋳造が不可能となることから、一定の速度以上の鋳造速度に調整する必要がある。
【００５９】
従って、鋳片幅が５００ｍｍの鋳片を鋳造速度０．８ｍ／ｍｉｎのままで鋳造する場合は、同図中のＣＡＳＥ２の曲線において、ハッチングを施した領域においてバルジング量が２０ｍｍ以上となるため、少なくともこの区間においては、サポートロールのロールキャビティを２０ｍｍ未満に設定してバルジング量を制御する必要がある。ＣＡＳＥ２の場合、少なくともメニスカスから６〜１０ｍの区間については、ロールキャビティを２０ｍｍ未満とする制御が必要となる。
【００６０】
図１０は、バルジング領域の一部の区間においてロールキャビティ制御により鋳片をサポートし、バルジング量を制御する状況を模式的に示している。前記のＣＡＳＥ２の場合は、同図に示されるように、前半の一部の区間で鋳片をサポートするロールキャビティ制御を行い、それ以降の区間では前記表１に記載されたＳ４５Ｃ材の適正バルジングおよび圧下条件にて鋳造すればよい。
【００６１】
このように、ブルームの連続鋳造においては、ロールキャビティを全開放としたままバルジング量を制御できる場合と、鋳片をサポートしてバルジング量の過度な増加を抑制すべく制御する必要のある場合とがある。例えば鋳片断面の長辺長さが長くなるなど、ある程度ブルームサイズが大きくなると、上下サポートロールのロールキャビティ制御を考慮する必要がある。本発明者らの行った試験結果に基づけば、鋳片幅５００ｍｍ以上では積極的なロールキャビティ制御を行うことが好ましい。連続鋳造装置の仕様、鋳造するブルームのサイズがわかれば、鋳造速度と必要なバルジング量に応じて上下ロールキャビティ量の制御の要否は決定することができる。
【００６２】
鋳片幅が５００ｍｍ未満の鋳片のバルジング量の制御においては、バルジング開始位置に加えて、溶鋼温度、鋳片の二次冷却条件および鋳造速度の制御を併用することが好ましい。
【００６３】
なお、前記の図１に示されるように、バルジング領域全域についてロールキャビティを制御できる機能を有する設備であれば好ましいことは言うまでも無い。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、バルジングさせにくいブルーム鋳片などの未凝固部をバルジングさせ、凝固完了前に前記バルジング量以下の範囲で圧下する鋳造方法において、安定した偏析改善効果を得るとともに内部割れの発生を防止し、健全な鋳片を製造できる。また、本発明の方法により製造されたブルーム鋳片は、偏析および内部割れのない極めて良好な品質を有する。このように、本発明は、ブルーム鋳造分野の発展に大きく寄与できる価値ある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】特許文献３および４に開示された異径ロールによる圧下方法を模式的に示す図であり、（ａ）は圧下前の状態を、（ｂ）は圧下の状態を、そして（ｃ）は圧下後の状態をそれぞれ表す。
【図２】本発明のバルジングさせた後に圧下する方法を模式的に示す図であり、（ａ）は圧下前の状態を、（ｂ）は圧下の状態を、そして（ｃ）は圧下後の状態をそれぞれ表す。
【図３】バルジングさせた後に圧下する従来の一般的方法を模式的に示す図である。
【図４】メニスカスからの距離とバルジング量との関係を示す図である。
【図５】バルジング量と歪との関係を導出するための概念を示す図であり、同図（ａ）は未凝固溶鋼を含む鋳片の横断面を、同図（ｂ）は同図（ａ）のコの字形状骨組によるモデル化を、同図（ｃ）はバルジング後の鋳片の横断面を、同図（ｄ）は同図（ｃ）のコの字形状骨組によるモデル化をそれぞれ表す。
【図６】バルジング量と歪との関係を示す図である。
【図７】本発明法による偏析の改善状況を示す図である。
【図８】鋳片サイズなどが異なる場合のバルジング開始位置とバルジング量との関係を示す図である。
【図９】ロールキャビティを全開放としたときのバルジング制御の状況を模式的に示す図である。
【図１０】バルジングの一部をロールキャビティ制御により行うときの状況を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１：浸漬ノズル、
２：鋳型内の湯面（メニスカス）、
３：鋳型、
４：溶鋼、
５：凝固シェル、
６：サポートロール、
７、７１：圧下ロール、
８、８１：圧下前の鋳片、
９、９１：圧下後の鋳片、
１０、１０１：未凝固溶鋼、
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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