(57)【要約】【要  約】【課  題】  鋳型出側直下で鋳片幅方向の表面形状を観測し異常が検出された時点で鋳造速度と２次冷却水流量を調節し、縦割れのない連続鋳造鋳片の製造方法を提供する。【解決手段】  連続鋳造鋳型直下での鋳片表面の凹凸を鋳片幅方向で計測し、該凹凸プロフィールの経時変化を基に鋳片の表面欠陥の有無を測定すると共に、鋳造速度と２次冷却水流量を調節する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造鋳型直下での鋳片表面の凹凸を鋳片幅方向で計測し、該凹凸プロフィールの経時変化を基に鋳片の表面欠陥の有無を判定すると共に、鋳造速度と２次冷却水流量を調節することを特徴とする連続鋳造鋳片の縦割れ防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造において発生する鋳片表面の欠陥のうち、縦割れの予測とその防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素含有量が0.08〜0.16質量％の範囲にある中炭素鋼の連続鋳造において、鋳造時に鋳片表面に縦割れが発生し易いことは周知の事項となっている。
【０００３】
この縦割れの発生機構については従来より種々の研究がなされており、中炭素鋼では包晶変態域にあるため、凝固過程における変態応力により凝固シェルが不均一に成長することが原因であると考えられている。この凝固シェルの不均一成長は、鋳型内の初期抜熱量と相関があるので、緩冷却にすることや鋳型と凝固シェル間のエアギャップの解消、さらには鋳型と凝固シェル間のパウダー層厚さを均一化すること等により抑制できることが知られている。
【０００４】
連続鋳造における縦割れを防止する方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、鋳造中に鋳型面の各位置で検出される温度の時系列変化および位置分布パターンを基に鋳片の縦割れを検知すると共に、鋳造速度を低減する操作により鋳片の縦割れを防止する方法がある。これは、前述の鋳型と凝固シェル間のパウダー層厚さの不均一を鋳造速度の低下により回避するものである。
【０００５】
しかしながら、この方法においては鋳型面の検出温度の時系列変化に異常な温度降下が認められ、しかも検出温度の横方向の位置分布パターンに周辺温度と比較して異常温度降下が認められた上で、さらにこれらの異常温度変化が横方向位置が同一で縦方向が互いに異なる複数の位置で実質上同時期に検出された場合に鋳片の縦割れを検出するといった工程を経るために、実操業において鋳片の縦割れ検出率が低い（約60％程度）という問題がある。
【０００６】
別の縦割れ防止方法としては、特許文献２に開示されているように、鋳型の長片側の冷却板内に温度センサを水平方向に挿入できる複数の温度センサ挿入孔と、金属製の棒を冷却板の下端から上方に向けて挿入可能な複数の棒挿入孔を備えた鋳型を用い、温度センサの測定値から導かれる熱流束に応じて金属製の棒の冷却板内への挿入深さを調節し、熱流束を鋳片幅方向で均一化する方法がある。
【０００７】
この方法によれば、凝固シェル厚さを鋳片幅方向で均一にすることができるので、鋳片の縦割れを防止できるとしている。
【０００８】
しかしながらこの方法では、鋳型の熱抵抗を調節して凝固シェル厚さを均一にできたとしても、鋳型と鋳片間に介在するパウダー層厚が一定にならない場合が発生するので、鋳片表面が平滑とはならず、この状態で鋳片表面に応力が作用した場合には、応力分布が不均一となり縦割れが発生し易くなる。さらに特殊な鋳型が必要であることに加え、多数本の金属製の棒の制御装置が必要であることなどから、設備コストの上昇は無視できない。
【０００９】
一方、縦割れとブレークアウトを予知する方法および装置として、例えば特許文献３に開示されているように鋳型直下の鋳片に対して形状センサと温度センサを複数個配設し、鋳片表面形状と鋳片表面温度の測定結果に基づく方法がある。なお、形状センサとしては渦流変位計を、温度センサとしては放射温度計を用いるものであって、各々正常時のパターンと計測値を随時比較する方式である。２種類のセンサを併設している理由は、温度センサのドリフト等による誤検知を形状センサによって補完するためである。
【００１０】
しかしながらこの方法では、渦流変位計および放射温度計共に複数個配設していることにより、温度ドリフトがセンサ個々で異なる（個体差）ために計測値のばらつきが無視できず鋳片表面形状と表面温度の計測値の信頼性に欠ける。また、渦流変位計においては鋳片以外の導電体、例えばロール，軸受け，ロール支持架台，２次冷却水配管等との距離がセンサ個々で異なるために、鋳片表面が平滑であっても計測値に差異が生じる。さらに、これらの計測値への悪影響を極小とするために各々のセンサを較正する必要があるが、複数のセンサの配設は較正作業に多大の労力と時間を要する。加えて、複数個のセンサを設置するために設備費がかさむことは言うまでもない。
【特許文献１】特開平3-138058号公報
【特許文献２】特開2000-254762 号公報
【特許文献３】特開平4-162949号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記のような問題を解消すべく、鋳型出側直下で鋳片幅方向の表面形状を観測し異常が検出された時点で鋳造速度と２次冷却水流量を調節し、縦割れのない連続鋳造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】
【００１２】
発明者らは、縦割れの発生し易い中炭素鋼の連続鋳造における生産性の向上を目的として、縦割れの発生しない鋳造速度上限で操業を行うべく縦割れの検知方法について種々の検討を加えた結果、鋳型直下で鋳片表面形状、特に鋳片幅方向の凹凸プロフィールを計測する方法に着目した。すなわち、中炭素鋼においては凝固シェルの内側にσ／γ変態により収縮する層が形成されるために、縦割れが発生し進行する以前に凝固シェルが大きく変形することと、凝固シェル厚さが薄い凝固初期において不均一凝固となり易いことなどから、鋳片を直接観測できる鋳型直下で鋳片の表面形状を計測することにより、縦割れの発生を早期に予測できること、さらにはこの情報に基づき鋳造速度低下などの縦割れ防止操作がいち早く可能となるので，縦割れを未然に防止できる状態を維持し易いことを見出した。
【００１３】
なお、鋳片の表面形状を計測する手段としては、基準面から鋳片表面までの距離を測定できかつ鋳片幅方向にトレースできる走査機能を備えていれば良い。ただし、鋼の連続鋳造においては鋳型直下においても鋳片表面温度は1000℃以上となるため非接触式の距離計を使用することが、計測機器の耐久性を維持する上で重要である。したがって、非接触式の距離計を計測する鋳片面に対して１台の設置で済み、複数個の設置による計測値のばらつきや設備費と較正のための作業費を最小限に抑えられる。
【００１４】
さらに、一般的には非接触式の距離計として超音波やレーザー，マイクロ波を用いることが考えられる。超音波の場合には装置構成が簡便であるといった利点を有する反面、前述したように雰囲気温度が大きく変化する環境下での測定となるため、音速もこれに伴って大きく変化するので精度の高い距離測定は難しい。また、マイクロ波を用いる方法ではダストや水蒸気による散乱減衰を受け難いことと、伝播速度の温度変化による変動を無視できるといった利点を有する反面、設備費が高額となる。一方、レーザーを用いる場合には気体噴流中に照射することでダストや水蒸気による散乱減衰の影響を排除できるので、100μｍ以下といった精度の高い測定が可能である。
【００１５】
前述の渦流変位計を用いる場合には、鋳片幅方向に走査させると磁場特性が鋳片以外の導電体の影響を受けるために、鋳片表面が平滑であっても計測値が大きく変化するので不向きである。
【００１６】
すなわち本発明は、連続鋳造鋳型直下での鋳片表面の凹凸を鋳片幅方向で計測し、該凹凸プロフィールの経時変化を基に鋳片の表面欠陥の有無を測定すると共に、鋳造速度と２次冷却水流量を調節することを特徴とする連続鋳造鋳片の縦割れ防止方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、中炭素鋼の連続鋳造において発生していた鋳片表面の縦割れの発生を大幅に減少させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の方法を実現するのに好適な設備構成の概略を示す断面図である。連続鋳造用鋳型１の下部にロール２と２次冷却水散水用のスプレーノズル３を設置する。また鋳型直下、すなわち２次冷却帯に配設されるロール群の最上段のロール２と鋳型との間には、２次冷却水の散水を妨げない位置に、鋳片４の表面の凹凸を計測するために非接触式の距離計５を設置する。この非接触式距離計５は、鋳片４の幅方向の表面形状を測定するために、鋳片幅方向に定速移動可能な架台上に設置されている。
【００１９】
本発明では、鋳片表面の幅方向の凹凸を直接計測するために、鋳型の温度分布から鋳片表面の縦割れ等の異常を検出する場合のような誤検知を低減できる。
【００２０】
図２は、非接触式の距離計５としてレーザー距離計を用い、鋳造中に鋳片幅方向の表面形状を測定した一例を示すグラフである。なお、図２中には鋳片冷却後に同一鋳片長における鋳片幅方向の表面形状を別のレーザー距離計を用いて測定した結果を併記した。この２つの測定結果から明らかなように、鋳造中の表面形状の測定は概ね実鋳片の形状をトレースできる。
【実施例】
【００２１】
連続鋳造用鋳型として長辺400mm、短辺100mmのものを用い、表１に示す中炭素鋼の連続鋳造を行い、縦割れの発生状況について調査した。
【００２２】
【表１】
2005205462.tif 000003
【００２３】
鋳造速度を 1.6ｍ／min として、鋳型直下に配置したレーザー距離計を用いて鋳片幅方向の凹凸分布を２秒間隔で測定した。レーザー距離計の計測値において、同一幅方向位置で２回続けて極大点が認められた場合、すなわちレーザー距離計の出力において図３の破線で示すような結果が得られた場合には、鋳造速度を 1.0ｍ／min まで低下させ、これに応じて２次冷却水流量も低下させた。なお、極大点が認められない状況下、すなわち図３の実線で示すような状態においては、鋳造速度を 1.6ｍ／min まで増速すると共に２次冷却水流量も所定値まで戻した。このような操作を繰り返し、鋳造を継続した。
【００２４】
鋳造後の鋳片表面を縦割れの長さと本数を測定した。この結果、レ−ザー距離計の計測値において極大点が認められた時間と対応する鋳片表面に欠陥が認められた以外は、縦割れの発生は皆無であった。
【００２５】
なお、比較例として、実施例と同様の設備と方法に従うが、鋳造速度と２次冷却水流量を一定として鋳造した。
【００２６】
この結果、レーザー距離計の計測値において極大点が認められた時間と対応する鋳片表面に長さ20cm以上の縦割れと微小縦割れが多数散在することを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用するのに好適な設備構成の概略を示す断面図である。
【図２】レーザー距離計による鋳造中と鋳造後の鋳片幅方向の表面形状を比較したグラフである。
【図３】本発明の方法の適用判断を示すレーザー距離計の出力例である。
【符号の説明】
【００２８】
１  連続鋳造用鋳型
２  ロール
３  ２次冷却水スプレーノズル
４  鋳片
５  非接触式距離計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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