(57)【要約】【課題】  正確で即時性の高い鋳片表面の介在物起因欠陥の検出方法並びにその除去方法を提案する。【解決手段】  鋳型上部から溶融金属を注入し、鋳型下方から鋳造鋳片を連続的に引き抜く連続鋳造において、鋳型内湯面直下の凝固界面における溶融金属の流速を測定し、該測定値が0.13ｍ／ｓを下回った時点で、介在物に起因した表面欠陥が発生したものと判定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型上部から溶融金属を注入し、鋳型下方から鋳造鋳片を連続的に引き抜く連続鋳造に当たり、鋳型内湯面直下における溶融金属の流速を測定し、その測定値が0.13ｍ／ｓを下回ったときに、介在物に起因した表面欠陥が発生したものと判定することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【請求項２】
溶融金属の流速を、鋳型の幅方向に離間した複数箇所において測定することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【請求項３】
鋳型幅方向の溶融金属の流速測定箇所を、300 mmを超えない間隔に設定することを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【請求項４】
溶融金属の流速測定を、10秒を超えない時間間隔で行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【請求項５】
上記１〜４のいずれかに記載の表面欠陥検知方法において、介在物に起因した表面欠陥が発生したものと判定した後、この表面欠陥発生該当個所を含む鋳片表面部分を研削もしくは溶削して除去することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面欠陥除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造法による鋳造中に発生する介在物に起因した表面欠陥の発生を検知し、さらにはその検知結果に基づいて鋳片における表面欠陥部分を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、連続鋳造機の操業では、良質の鋳片を得るために、連続鋳造鋳型内の流動状態がある一定の範囲内となるように、各種の方法を採用している。例えば、溶鋼流動状態の指標として、非特許文献１に示される、鋳型内の溶鋼流速測定などが行われている。
【０００３】
また、特許文献１には、鋳型冷却板内の湯面直下の位置に水平方向に測温素子を埋設し、ここから得られた温度情報と溶鋼温度および鋳造速度とから、凝固潜熱分を算出し溶鋼流動による熱伝達量を抽出し、伝熱工学的方法によって変換することにより好適な溶鋼流速を得る技術が開示されている。
これらの技術は、どちらかというと連続鋳造の最適条件を見出すことが目標である。
【０００４】
さらに、特許文献２には、湯面変動を検知する一方、電磁力を利用して鋳型内の溶鋼を制御し、最適条件での鋳造を実現するという制御技術が開示されている。
【０００５】
上記の３つの技術はいずれも、鋳造条件をある範囲内に制御することを主眼としているが、鋳造中に主に浸漬ノズルの詰まりによって発生する、異常流動や湯面変動を完全に抑制するまでには至っていないため、介在物に起因する表面欠陥を含む鋳片が、熱間圧延工程や、さらには冷間圧延工程に送り出され、その結果として製品欠陥の発生を招いていた。このような製品欠陥が発生すると、その欠陥部分を切断して除去しなければならないため製品歩留まりが著しく低下する。また、場合によっては代替素材を再圧延して全てを製造し直すことが必要となることがあり、製品の納期にまで影響が出る場合もあった。
【０００６】
一方、鋳片表面欠陥の検知技術については、特許文献３および４に開示された、鋳片表面疵による検知方法が知られている。しかしながら、これらの開示技術は、表面割れに伴う鋳片表面の凹凸を検知しているに過ぎず、いわゆる鋳片表面に介在物が捕捉された欠陥を検知する技術ではない。
また、特許文献５には、鋳型の温度変化からモールドフラックスが鋳片の外側に食い込んだ箇所を特定する技術が開示されているが、高速鋳造全盛の今日、ほとんどの表面欠陥が凝固シェルの内側に捕捉されていると考えられるため、すでに実用性を失った技術と考えられる。
【非特許文献１】CAMP−ISIJ,11（1998）,181
【特許文献１】特開2000−246413号公報
【特許文献２】特開平11−90600号公報
【特許文献３】特開平11−90599号公報
【特許文献４】特開2000−317595号公報
【特許文献５】特開昭−106653号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
連続鋳造における鋳片の表面欠陥発生位置を鋳片鋳造時にオンラインで検知するためには、鋳型内の溶鋼流動の指標として、溶鋼の流速や湯面変動等の情報を得た後、製品欠陥発生位置との対応関係を精査することが必須であるところ、上記した各従来技術は、鋳造条件を制御して介在物に起因した欠陥の発生を抑制する方法であり、発生した欠陥の位置の特定およびそれの除去に関してまで検討したものではない。また、その他の上記欠陥検出技術についても、検出が比較的容易な鋳片表面における割れ、あるいはモールドフラックスの食い込みによる欠陥が対象であり、製鋼工程で発生する介在物に起因した欠陥の検出には効果を発揮できないところに、課題が残されていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、正確で即時性の高い鋳片表面の介在物起因欠陥の検出方法および介在物起因欠陥の除去方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、従来技術が抱えている上述した問題を有利に解決するため、鋳型内の溶鋼流速と製品欠陥発生の対応関係について、調査研究を行い、本発明を開発するに至った。すなわち、本発明の要旨構成は、以下に示すとおりである。
【００１０】
鋳型上部から溶融金属を注入し、鋳型下方から鋳造鋳片を連続的に引き抜く連続鋳造において、鋳型内湯面直下、好ましくは凝固界面下、より好ましくはメニスカス下−50 mm程度の位置における溶融金属の流速を測定し、その測定値が0.13ｍ／ｓを下回った時点で、介在物に起因した表面欠陥が発生したものと判定することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【００１１】
上記溶融金属の流速を、鋳型の幅方向に離間した複数箇所において測定することを特徴とする上記１に記載の連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【００１２】
上記鋳型幅方向の溶融金属の流速測定箇所を、300mmを超えない間隔に設定することを特徴とする上記２に記載の連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【００１３】
上記溶融金属の流速測定を、10秒を超えない時間間隔で行うことを特徴とする上記１、２または３に記載の連続鋳造鋳片の表面欠陥検知方法。
【００１４】
上記１〜４のいずれかに記載の表面欠陥検知方法において、介在物に起因した表面欠陥が発生したものと判定した後、この表面欠陥発生該当個所を含む鋳片表面部分を研削や溶削によって除去することを特徴とする連続鋳造鋳片の表面欠陥除去方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鋳型内の凝固界面近傍の流速値を評価して介在物に起因した欠陥の発生を精度良く検知し、さらに、この検知結果に基づいて欠陥の該当位置を的確に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の構成の詳細、とくに発明者らの知見した内容について説明する。
発明者らの行った連続鋳造実験において、鋳型内の凝固界面近傍における溶鋼の流速を測定するとともに、鋳造後の鋳片欠陥を観察したところ、流速が低下したときに、その流速低下位置に対応する鋳片（冷延製品）の位置に、欠陥が発生していることがわかった。
図１は、鋳片長手方向位置と凝固界面流速ならびに鋳片上の製品欠陥発生相当位置の関係を開示したものであるが、この図に示すように、鋳型の幅方向に離間した位置Ａおよび位置Ｂでの凝固界面流速を測定するとともに、鋳造後の鋳片上の欠陥を観察した。その結果、位置Ｂでの流速低下時に、鋳片の欠陥が発生していることがわかった。
【００１７】
ここで、位置Ａとは鋳型内、短辺寄りの、一般に流速の大きい箇所であり、位置Ｂとは浸漬ノズル近傍でその影響から溶鋼流動が滞りやすい箇所であり、とくに位置Ｂにおける流速が0.13ｍ／ｓを下廻るときに、多くの欠陥が発生した。このことは、凝固シェル界面での流速が、この値を超える場合には、介在物あるいは気泡が容易に凝固シェルに付着し、留まることができなくなる一方で、0.12ｍ／ｓを下まわるときは確実にシェルに捕捉されることを意味するものである。
【００１８】
また、上記の流速測定位置は、鋳型内湯面直下の凝固界面とするが、それはメニスカス直下の−50 mm程度（付近）の位置とする。この位置と限定する理由は、凝固シェル厚みがおよそ１mmとなり、鋼板製造工程で発生するスケールを考慮すると、この厚みの部分に捕捉される介在物・気泡が最も表面欠陥になりやすいためである。
【００１９】
次に、この知見を得るに到った実験結果を統計的に処理し、調査全欠陥数を対象として、欠陥に対応する流速値を0.01m/s単位で求めた。ここで求めた流速値の構成を累積度数率で表したものを、その構成比率を縦軸として、凝固界面での溶鋼の流速を横軸として、図２に示した。この図に示したように、閾値となる流速が0.13ｍ／ｓ未満の場合には、欠陥の検出率は95％以上となることがわかる。
【００２０】
さらに、図２中に、流速の閾値を横軸に示した数値とした各場合について、対応する欠陥が存在しない、すなわち誤検知となる比率を破線で示した。ここで示したように、閾値となる流速が0.13m/sを超えると、実際には欠陥がないにもかかわらず欠陥ありの判定をしてしまう、いわゆる過検知が急激に増加する。従って、欠陥を検知する際の流速の閾値は、0.13m/s、より好ましくは0.12 m/sとした。
【００２１】
次に、発明者らは、流速の測定位置について調査研究を進めたところ、測定は鋳型の幅方向に間隔を置いた複数点、具体的には、熱電対Ｔを図３に示すような位置に埋設した測定点にて行うことが好ましい。ただし、この間隔は、最大で300mmまでとする。その理由は、この間隔であれば、鋳片における欠陥のほぼ全てを検出することが可能だからである。とくに、発明者らの研究によると、300mmを超えると、欠陥位置を見逃す割合が30％を超えることを確認した。したがって、流速の測定位置は、鋳型の幅方向に間隔を置いた複数点とし、その間隔を300mm以下とすることが好ましい。一方、測定点が増加することはコストの増加につながるため、この間隔を40 mm以上とするのがよい。
また、この測定点は、金属型（Ｍ）の厚み方向については、たとえばモールド鋼板の内面から13 mmの位置で、鋳型の引抜き方向については、たとえばメニスカスから50 mm程度下の位置に埋設することが好ましい。
なお、上記測定点の位置は、鋳型の構造、例えば、冷却スリットの間隔、測温素子を固定するためのボルト等を考慮して適宜に定めることが好ましい。
【００２２】
さらに、流速値を測定する際の時間間隔は、10秒を超えない程度とすることが好ましい。すなわち、10秒を超えた場合には、やはり25％の欠陥の見逃しが生じるからである。ここで、流速測定時間間隔は、10秒以下、短いほど欠陥見逃しを防止する上で有利となるが、0.5秒より短かくしても検出精度の向上は見込めない。なぜなら、後述のように、望ましい流速測定方法には鋳型銅板温度を用いていることから、温度検出の時定数（立ち上がり、下がり時間）が0.5ｓより大きくなり、それより短い周期の変動が検出できないからである。
【００２３】
以上述べた方法により検出した鋳片に含まれる介在物起因欠陥は、検出時に鋳型該当箇所が移動する速度から、機内を計算で追跡することによって求めた。欠陥に該当する鋳片位置をマーキングし、該当箇所が少ない場合にはその部分だけを研削し、また該当箇所数が多い場合には欠陥発生面全体を一律に研削または溶削して除去する。従って、その後の工程で介在物起因の欠陥が発生することをほぼ抑制できるようになる。
【００２４】
ところで、介在物に起因する欠陥は、介在物そのものが多く存在することでその発生率が増加することは勿論であるが、介在物が鋼中に留まり凝固殻に補足されることが必ず必要とされる条件である。本発明で明らかとしたのは、従来定性的に流速が小さい場合に介在物補足の確率が増加し、逆に十分な流速を凝固界面に与えてやることで介在物補足を抑制できるとする、いわゆる洗浄効果について、より具体的にその閾値が0.13〜0.12ｍ／ｓの範囲にあるという点である。
【００２５】
なお、流速測定の方法については特に限定する必要はないが、たとえば非特許文献１に記載された方法よりも、鋳造中に鋳型の幅方向に多数同時かつ一定時間間隔で連続的に流速を測定することが可能である、特許文献１記載の鋳型銅板温度による推定流速の求め方がより好適である。
【実施例】
【００２６】
最終製品が冷延鋼板あるいはその表面処理製品となる、低炭素〜極低炭素鋼（0.0002〜0.04 mass％Ｃ）を、粘度0.4〜4.O Poiseのモールドフラックスを用いて、鋳造速度1.5〜3.0ｍ／minで連続鋳造するに当たり、鋳片表面欠陥の検知および除去を行った。ここで、溶鋼の流速測定は、特許文献１に記載の方法に従って、鋳型の幅方向に200 mm間隔８点で行い、その計測結果を自動的に判定し、その判定結果に基づいて決定した、鋳片上欠陥判定位置にマーキシグし、その欠陥該当位置を鋳片厚み方向に1.5mm研削除去した。
【００２７】
ここで、研削除去する厚みは、流速測定位置と鋳造速度から判断し１〜２mmの範囲とし、平均値で1.5 mmとした。また、流速測定位置間隔を短くすることは、欠陥見逃しを防止する上で有利となるが、一方で測定点が増加することはコスト増加につながるため、経済的理由から200 mmとした。流速測定時間間隔は、0.5秒周期の流速測定を実施した。
【００２８】
また、比較として、特許文献５に開示されている方法による欠陥の検出と、対応位置鋳片の欠陥除去を行った（従来例）。いずれの場合も、冷間圧延後おける欠陥の発生を調査したところ、本発明に従って欠陥の検知ならびに除去を行うと、従来に比べて、冷間圧延鋼板における欠陥発生が１／10に激減した。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】凝固界面流速と欠陥の発生との関係を示す図である。
【図２】欠陥に対応する流速値の構成を累積度数率で表した線図である。
【図３】鋳型における測定箇所を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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