(57)【要約】【課題】スラブ段階で耐ＨＩＣ性を正確に判定する。【解決手段】本発明のスラブ１での耐ＨＩＣ性の判定方法は、スラブ１の段階において耐ＨＩＣ性を判定するに際して、鋳造方向に垂直なスラブ１の切断面から凝固組織の転写像５を作成し、転写像５における幅方向中央側の（Ｗ−Ｄ）の領域であって、厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲内側に向かってa1、及び湾曲外側に向かってa2の領域を判定領域６とし、判定領域６内に位置する偏析粒７のうち最大の粒径を最大偏析粒径ｄ[mm]として求めておき、判定領域６内の最終凝固位置８において、柱状デンドライト間に分岐柱状晶３ないし等軸晶４が存在しない領域の幅方向長さの合計をWcを（Ｗ−Ｄ）で除した柱状晶率rが0.95≦r＜１、または、0≦r＜0.95となるときに、最大偏析粒径ｄが所望の関係を満足する場合に、スラブ１が耐ＨＩＣ性を満足すると判定する。【選択図】図１１
2017173100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブの段階において、当該スラブから製造される製品の耐ＨＩＣ性を判定するに際しては、
前記スラブを、当該スラブの鋳造方向に垂直な方向に切断するとともに、前記切断面から凝固組織の転写像を作成し、
作成された転写像におけるスラブの厚みをＤ[mm]、前記スラブの幅をＷ[mm]とした場合に、前記転写像における前記スラブの幅方向両端からＤ／２を除く幅方向中央側の（Ｗ−Ｄ）の領域であって、厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲内側に向かってa1[mm、10≦a1≦D/2]の領域、及び厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲外側に向かってa2[mm、10≦a2≦D/2]の領域を判定領域とし、
前記判定領域内に位置する偏析粒のうち最大の粒径を最大偏析粒径ｄ[mm]として求めておき、
前記判定領域内に存在する最終凝固位置において、前記スラブの長辺側表面から前記最終凝固位置に向かって生成している柱状デンドライト間に等軸晶ないし分岐柱状晶が存在しない領域の幅方向長さの合計をWc[mm]として測定するとともに、前記測定されたWcを（Ｗ−Ｄ）で除した柱状晶率r=Wc/(W-D)を算出し、
前記算出された柱状晶率rが0.95≦r＜１となるときに最大偏析粒径ｄが式（１）の関係を満足する場合、または、
前記算出された柱状晶率rが0≦r＜0.95となるときに最大偏析粒径ｄが式（２）の関係を満足する場合に、前記スラブが耐ＨＩＣ性を満足すると判定する
ことを特徴とするスラブでの耐ＨＩＣ性の判定方法。
【数１】
2017173100.tif 000011
【数２】
2017173100.tif 000012
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造されるスラブに対してスラブ段階で耐ＨＩＣ性を判定する耐ＨＩＣ性の判定方法に関するものである。より具体的には、本発明は、硫化水素が存在する雰囲気下で使用される耐サワー鋼において、品質の一つである耐ＨＩＣ性をスラブ段階で正確に判定する耐サワー鋼スラブの品質判定技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、天然ガスには腐食性の高い硫化水素が含まれており、天然ガスの輸送管には硫化水素環境に対する耐食性を向上させた鋼材(以下、耐サワー鋼)が用いられている。硫化水素の雰囲気下では、硫化水素の水素が鋼中に浸入し、鋼中に存在する介在物(例えば、MnSやNb(C,N)などの介在物)の周辺で水素ガスが発生し、内圧により水素誘起割れ(ＨＩＣ)が発生する。それゆえ、耐サワー鋼においては、介在物の生成サイトである中心偏析の発生を抑制するのが好ましく、特許文献１〜３に示すような技術を用いて水素誘起割れの発生が防止されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、曲げ部を有する連続鋳造機で鋳造したスラブを耐サワー鋼に充当可能かの判定を行う品質判定方法が開示されている。この特許文献１の品質判定方法では、まずスラブの幅方向両端から幅Ｄ／２の範囲に存在する内部割れの開孔厚みを測定する工程と、スラブの幅方向両端からＤ／２を除いた領域の厚み中心部で偏析粒の最大径と所定の径以上の偏析粒の個数密度を測定する工程とが行われる。これらの工程を行えば、ＨＩＣ発生範囲を決定することができる。次に、特許文献１の方法では、タンディッシュ内溶鋼のＣａ濃度からスラブＣａ濃度を引いたＣａ低下量とＨＩＣ試験の結果から、ＨＩＣが発生しないＣａ低下量の閾値が決定される。このようにして決定された閾値に対して、判定対象のスラブがＣａ低下量の閾値を超えていた場合に、鋳造したスラブを耐サワー鋼に充当可能でないものと判断し、スラブの向け先を耐サワー以外の製品へ変更する。
【０００４】
また、特許文献２には、炭素含有率が０．１質量％未満の低炭素鋼を連続鋳造する連続鋳造方法であって、未凝固溶鋼を電磁力により撹拌するとともに、その電磁撹拌する位置の下流側の未凝固部を含む鋳片を圧下ロール対を用いて圧下する方法が開示されている。特許文献２の方法では、最上流側の圧下ロール対よりも３ｍ〜７ｍ上流の位置に電磁撹拌装置を配置しておき、未凝固溶鋼に電磁力を印加することで、等軸晶率が６%以下に抑えられた鋳造組織を得ることができると記載されている。また、特許文献２の方法では、圧下ロール対を用いて、未凝固部を含む鋳片の未凝固部厚さの４０％以上を圧下することも記載されている。この特許文献２の連続鋳造方法により鋳造された連続鋳造鋳片では、板厚方向の中心部２０％以内の領域に発生する粒状または線状のセミマクロ偏析またはマクロ偏析の合計面積率が５％以下になるとされており、耐水素誘起割れ性能に優れた鋼板を製造することができるとされている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、中心偏析の発生が非常に少ない鋳片を製造することができる連続鋳造方法が開示されている。この特許文献３の連続鋳造方法では、加熱度が２５℃以上になるようにタンディッシュ内の溶鋼を加熱し、この加熱された溶鋼を連続鋳造鋳型に鋳込んで溶鋼の凝固を開始させている。そして、鋳型から引き抜かれた凝固初期の鋳片に凝固開始から４分以内に０．１５テスラ以上の磁界強度で静磁界を印加し、最終凝固直前の鋳片に静磁界を印加しつつ鋳片を軽圧下することで、中心偏析が非常に少ない鋳片の製造を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７２０７４号公報
【特許文献２】特開２００５−３０５５１７号公報
【特許文献３】特開平６−６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の品質判定方法では、偏析粒の発生状態を耐サワー鋼スラブの厚み中心部で判定しているが、この厚み中心部は単に厚み方向の中間であるに過ぎず、凝固組織と全く関係がないものとなっている。そのため、凝固組織が偏析粒の発生に及ぼす影響に言及したものとはなっていない。
また、非定常部などの凝固組織には、スラブの厚み中心部に分岐柱状晶または等軸晶が存在していることがある。このような分岐柱状晶または等軸晶が存在する領域では、厚み中心部に柱状晶のみが存在する場合とは閾値の算出結果が異なったものとなっており、耐ＨＩＣ性をスラブ段階で正確に判定することが困難になっている。
【０００８】
さらに、特許文献２の等軸晶率は鋳造方向に直交な鋳片の断面全体から求められる値であり、耐ＨＩＣ性とはあまり関係がない厚み中心部以外や幅方向の両端部の結果を含むものとなっている。加えて、等軸晶が発生している位置や領域が耐ＨＩＣ性にどのような影響を与えるかについては特許文献２でも触れられておらず、また耐ＨＩＣ性は凝固末期に溶質成分が濃化して発生する中心偏析の影響を受けるものであるため、耐ＨＩＣ性を評価する要因として等軸晶率を用いて良いかどうかさえもはっきりしない。
【０００９】
さらに、特許文献２の方法は、等軸晶率を低減することで偏析の合計面積率を小さくするものであり、等軸晶は多くても偏析が少ないような鋳片についてまで耐ＨＩＣ性を評価可能であるかどうかは不明となっている。
一方、特許文献３の方法は、最終的に凝固が行われる位置（最終凝固位置）での凝固組織を柱状晶にするものであり、凝固組織が柱状晶であれば結果的に耐ＨＩＣ性が良好になることを定性的に開示しているに過ぎない。そのため、凝固組織中に分岐柱状晶または等軸晶が存在するときの耐ＨＩＣ性、言い換えれば分岐柱状晶または等軸晶が存在する場合における耐ＨＩＣ性については定量的に評価していない。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、柱状晶以外の凝固組織が最終凝固位置に存在する場合に、連続鋳造されるスラブに対してスラブ段階で耐ＨＩＣ性を正確に判定することができるスラブでの耐ＨＩＣ性の判定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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のスラブでの耐ＨＩＣ性の判定方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のスラブでの耐ＨＩＣ性の判定方法は、スラブの段階において、当該スラブから製造される製品の耐ＨＩＣ性を判定するに際しては、前記スラブを、当該スラブの鋳造方向に垂直な方向に切断するとともに、前記切断面から凝固組織の転写像を作成し、作成された転写像におけるスラブの厚みをＤ[mm]、前記スラブの幅をＷ[mm]とした場合に、前記転写像における前記スラブの幅方向両端からＤ／２を除く幅方向中央側の（Ｗ−Ｄ）の領域であって、厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲内側に向かってa1[mm、10≦a1≦D/2]の領域、及び厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲外側に向かってa2[mm、10≦a2≦D/2]の領域を判定領域とし、前記判定領域内に位置する偏析粒のうち最大の粒径を最大偏析粒径ｄ[mm]として求めておき、前記判定領域内に存在する最終凝固位置において、前記スラブの長辺側表面から前記最終凝固位置に向かって生成している柱状デンドライト間に等軸晶ないし分岐柱状晶が存在しない領域の幅方向長さの合計をWc[mm]として測定するとともに、前記測定されたWcを（Ｗ−Ｄ）で除した柱状晶率r=Wc/(W-D)を算出し、前記算出された柱状晶率rが0.95≦r＜１となるときに最大偏析粒径ｄが式（１）の関係を満足する場合、または、前記算出された柱状晶率rが0≦r＜0.95となるときに最大偏析粒径ｄが式（２）の関係を満足する場合に、前記スラブが耐ＨＩＣ性を満足すると判定することを特徴とするものである。
【００１２】
【数１】
2017173100.tif 000003
【００１３】
【数２】
2017173100.tif 000004
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスラブでの耐ＨＩＣ性の判定方法によれば、柱状晶以外の凝固組織が最終凝固位置に存在する場合に、連続鋳造されるスラブに対してスラブ段階で耐ＨＩＣ性を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】連続鋳造における入熱及び抜熱の状態を示した図である。
【図２】偏析最悪化頻度と幅方向位置との関係を示した図である。
【図３】最終凝固位置と厚み方向中央部（Ｄ／２）との差を示した図である。
【図４】柱状晶率と最大偏析粒径との関係を示した図である。
【図５】図４のＡ部分を拡大して示した図である。
【図６】鋳造方向に垂直なスラブの断面における最終凝固位置を示した図である。
【図７】鋳造方向に垂直なスラブの断面における偏析粒径の測定領域を示した図である。
【図８】偏析粒の偏析粒径の算出方法を示した図である。
【図９】柱状晶、分岐柱状晶、及び等軸晶の凝固組織を模式的に示した図である。
【図１０】厚み方向に対する柱状晶の傾きと、偏析度と、の関係を示した図である。
【図１１】柱状晶率の算出方法を示した図である。
【図１２】連続鋳造機の構造を示した図である。
【図１３】柱状晶が発生している凝固組織を拡大して示した写真である。
【図１４】分岐柱状晶が発生している凝固組織を拡大して示した写真である。
【図１５】等軸晶が発生している凝固組織を拡大して示した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明にかかる「スラブでの耐ＨＩＣ性の判定方法」の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
本発明の判定方法は、硫化水素が存在している環境（サワー環境）下で使用される耐サワー鋼向けのスラブ１を連続鋳造する際に、鋳造されたスラブ１が水素誘起割れに対する十分な耐性（耐ＨＩＣ性）を備えているかどうかを、スラブ１の段階で判断するものとなっている。
【００１７】
つまり、腐食性の高い硫化水素が含まれる天然ガスの輸送管に使用される鋼材(以下、耐サワー鋼)には硫化水素雰囲気の環境（サワー環境）でも使用に耐える特性が求められる。より詳しく説明すれば、硫化水素が存在する雰囲気下では、硫化水素中の水素は鋼中に浸入し、浸入した水素が介在物(例えば、MnS、Nb(C,N)、NbNなど)の周辺に集積し、介在物を起点に水素誘起割れ(Hydrogen Induced Cracking、以降の明細書では単にHICという)が発生する。例えば、連続鋳造されるスラブ１の場合であれば、このようなHICの生成サイトである介在物はスラブ１の中心に多く、耐サワー鋼の耐HIC性を評価する為には介在物の生成サイトである中心偏析の発生状態を把握しておく必要があることが知られている。
【００１８】
従来から、スラブの内部品質（スラブの内部の中心偏析状態）から耐HIC性を評価する方法が提案されており、耐HIC性を満足するために必要な中心偏析の基準が示されている。例えば、濃度マッピング分析を利用してＭｎ偏析度で基準を示す方法が提案されている。しかし、濃度マッピング分析を行う場合には鏡面研磨が必要であり、耐HIC性を満足する偏析粒の偏析度を調査するためには、鏡面研磨後にマッピングを実施する必要がある。つまり、この方法には、鏡面研磨の分だけ評価に時間を要し高価である。
【００１９】
また、偏析粒のサイズや個数密度から耐HIC性を評価する方法が提案されている。この方法では、迅速かつ安価でスラブ段階で耐HIC性を評価できるが、調査を進めるに従い、一部のスラブで偏析の粒径と密度が同等であっても耐HIC性が異なることが分かってきた。つまり、偏析粒についてはサイズや個数だけでなく凝固組織によっても耐HIC性が変化する。例えば、スラブ内部の凝固組織には、スラブの厚み方向（鋳造方向に対して直交する断面における短辺に沿った方向）に沿うように成長するデンドライト（樹枝状の金属結晶、以降の明細書では単に柱状晶という）以外に、厚み方向に対して交差する方向に成長する分岐柱状晶（上述した短辺方向に沿って成長する柱状晶とは異なる方向に向かって成長する柱状晶であり、以降の明細書では厚み方向に沿って成長する柱状晶と区別するために分岐柱状晶という）も存在しているし、結晶組織の成長が３軸の間で差がなくて３軸の長さが等しいような等軸晶も存在している。
【００２０】
調査の結果、このような分岐柱状晶や等軸晶は耐HIC性が劣るスラブに多数存在していることがわかり、これらのスラブと柱状晶の多いスラブとでは耐HIC性が異なることが判明した。
つまり、分岐柱状晶や等軸晶の発生状態が同様の凝固組織であれば、偏析度は同程度であるため、スラブの凝固組織毎に耐HIC性を判定する閾値を決定することで、スラブ同士の間で耐HIC性を適切に評価することも可能であるが、分岐柱状晶や等軸晶の発生状態が異なる場合には、凝固組織毎（結晶組織毎）に閾値を決定する必要があり、閾値を決定するための工程が増えて評価に多額なコストと長時間が必要となる。
【００２１】
そこで、本発明の耐ＨＩＣ性の判定方法では、柱状晶２に加えて分岐柱状晶３や等軸晶４が存在する場合においても、スラブ１中心の偏析レベル（偏析状態）から耐HIC性を簡便に評価するようにしている。具体的には、本発明の耐ＨＩＣ性の判定方法は、スラブ１の段階において、スラブ１から製造される製品の耐ＨＩＣ性を判定するに際して、次の（Ａ）〜（Ｅ）に示す操作を行うものとなっている。
（Ａ）の操作：
「スラブ１を、このスラブ１の鋳造方向に垂直な方向に切断するとともに、切断面から凝固組織の転写像５を作成する。」
（Ｂ）の操作：
「（Ａ）の操作で作成された転写像５におけるスラブ１の厚みをＤ[mm]、スラブ１の幅をＷ[mm]とした場合に、転写像５におけるスラブ１の幅方向両端からＤ／２を除く幅方向中央側の（Ｗ−Ｄ）の領域であって、厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲内側に向かってa1[mm、10≦a1≦D/2]の領域、及び厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲外側に向かってa2[mm、10≦a2≦D/2]の領域を判定領域６と決める。」
（Ｃ）の操作：
「（Ｂ）の操作で決定された判定領域６内に位置する偏析粒７のうち最大の粒径を最大偏析粒径ｄ[mm]として求める。」
（Ｄ）の操作：
「（Ｂ）の操作で決定した判定領域６内に存在する最終凝固位置８において、スラブ１の長辺側表面から最終凝固位置８に向かって生成している柱状デンドライト間に等軸晶４ないし分岐柱状晶３が存在しない領域の幅方向長さの合計をWc[mm]として測定するとともに、測定されたWcを（Ｗ−Ｄ）で除した柱状晶率r=Wc/(W-D)を算出する。」
（Ｅ）の操作：
「（Ｄ）の操作で算出された柱状晶率rが0.95≦r＜１となるときに最大偏析粒径ｄが式（１）の関係を満足する場合、または、算出された柱状晶率rが0≦r＜0.95となるときに最大偏析粒径ｄが式（２）の関係を満足する場合に、スラブ１が耐ＨＩＣ性を満足すると判定する。」
なお、本明細書においては、鋳造方向と垂直なスラブ１の断面において、スラブ１の短辺に沿った方向（湾曲内周から湾曲外周に向かう方向）を厚み方向といい、またスラブ１の長辺に沿った方向（厚み方向に対して垂直な方向にスラブ１を横切る方向）を幅方向という場合がある。
【００２２】
次に、本発明の耐ＨＩＣ性の判定方法を構成する上述の（Ａ）〜（Ｅ）の各操作について説明する。
（Ａ）の操作は、スラブ１を、このスラブ１の鋳造方向に垂直な方向に切断するとともに、切断面から凝固組織の転写像５を作成するというものである。
このようにスラブ１を鋳造方向に対して垂直となるように切断するのは、次のような理由からである。
【００２３】
すなわち、実際に切断面の転写像５を作成し、転写像５から凝固組織を確認する。そうすると、偏析が悪くなっている箇所を凝固組織の転写像５から確認することができる。偏析が最も悪くなっていると考えられる箇所には、偏析粒径が大きな偏析粒７が発生するからである。
例えば、図１は、連続鋳造設備におけるスラブ１への入熱とスラブ１からの抜熱とをイメージとして示した図である。図１に示されるように、連続鋳造設備の鋳型９に貯留された溶鋼中では、浸漬ノズル１０から吐出した溶鋼流によって凝固シェルへの入熱の幅方向ばらつきや二次冷却の幅方向分布が存在する。また、連続鋳造機のロールによる支持などの影響（例えば、軸受箱１１の存在の有無）もあり、スラブ１には抜熱の幅方向ばらつきが存在し、連続鋳造機内のスラブ１は均一な熱分布を持っていない。そのため、スラブ１の表側の表面と裏側の表面から成長した結晶組織が衝突し合うスラブ１の中心では、熱分布の不均一性の影響で偏析粒７の発生状態に差が生じ、この偏析粒７の発生状態の差がスラブ１の中心に位置する凝固組織の差として転写像５で確認される。これが（Ａ）の操作において、鋳造方向に垂直なスラブ１の切断面から凝固組織の転写像５を作成する理由である。
【００２４】
（Ｂ）の操作は、上述した（Ａ）の操作で作成された転写像５におけるスラブ１の厚みをＤ[mm]、スラブ１の幅をＷ[mm]とした場合に、転写像５におけるスラブ１の幅方向両端からＤ／２を除く幅方向中央側の（Ｗ−Ｄ）の領域であって、厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲内側に向かってa1[mm、10≦a1≦D/2]の領域、及び厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲外側に向かってa2[mm、10≦a2≦D/2]の領域を判定領域６と決めるというものである。
【００２５】
このようなスラブ１の切断面における領域を判定領域６とするのは、次のような理由による。
すなわち、上述した熱分布の不均一性から凝固組織において凝固に時間がかかった箇所には、粒径が大きな偏析粒７が形成され、また粒径が大きな偏析粒７が見られる箇所は偏析状態も悪化していると評価することができる。
【００２６】
例えば、切断面の凝固組織の転写像５において偏析粒７の粒径が最大となる（最大偏析粒径ｄが確認される）位置が幅方向の中でどこにあるかを実際のスラブ１を用いて調査すると、図２のような結果が得られる。
図２に示すように、切断面の凝固組織の転写像５において最大偏析粒径ｄが確認される発生頻度（発生回数）を、幅方向位置毎に整理すると、Ｗ−Ｄの範囲においては、あらゆる位置で最大偏析粒径ｄが確認される可能性、言い換えれば中心偏析が最も悪化する可能性があることわかった。なお、このＷ−Ｄの範囲は、図６に示すようにスラブ１の全幅Ｗからスラブ１の厚みの１／２（＝１／２×Ｄ）を、幅方向の両端からそれぞれ差し引いた範囲として示される。
【００２７】
一方、上述したようにデンドライト（樹状の柱状晶）はスラブ１の表面から中心に向かって厚み方向に沿って厚み方向とほぼ平行に成長し、スラブ１の長辺側表側から成長したデンドライトと長辺側裏側から成長したデンドライトとがスラブ１の中心で衝突しあって、凝固組織が形成される。ここで、最終的に凝固が行われる最終凝固位置は、熱分布が均一であって冷却が均等に行われた場合は、スラブ１の表面から最も離れた箇所になるが、連続鋳造機の型式、溶鋼の熱分布や二次冷却などの操業条件や操業のばらつきの影響を受けるため、必ずしも厚み中心が最終凝固位置８になるわけではない。
【００２８】
例えば、図９に示すように、最終凝固位置８が切断面において蛇行し、厚み中心から離れた位置になることも十分に起こり得る。ただ、最終凝固位置８においては偏析粒７が発生しやすいことも事実であり、偏析状態を評価する場合には最終凝固位置８を必ず評価することが必要である。
ここで、最終凝固位置８は凝固組織の目視などでも確認可能であるため、確認された最終凝固位置８とスラブ１の厚み中心との差を計測すると、図３のような結果が得られる。
【００２９】
図３に示すように、スラブ１の厚み中心（厚み方向Ｄ／２）から厚み方向に±10mm未満を測定範囲として凝固状態を評価する場合には、測定範囲の外側に最終凝固位置８が存在する場合があり、最も凝固状態を評価しなくてはならない最終凝固位置８が測定範囲に含まれなくなる可能性がある。そのため、図７にグレーで示されるように、厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲内側に向かってa1[mm、10≦a1≦D/2]の領域、及び厚み方向の中央Ｄ／２の位置から厚み方向に沿って湾曲外側に向かってa2[mm、10≦a2≦D/2]の領域を判定領域６と決めれば、最終凝固位置８が必ず判定領域６に含まれるようになり、偏析状態を正確に評価することができる。
【００３０】
これは、厚み方向、幅方向それぞれの表面から凝固が進行するため、最終凝固位置８はW-Dより大きくなることはないからである。
（Ｃ）の操作は、（Ｂ）の操作で決定された判定領域６内に位置する偏析粒７のうち最大の粒径を最大偏析粒径ｄ[mm]として求めるというものである。偏析粒７が大きいと偏析度(最大溶質濃度を平均溶質濃度で割った値)が高くなることが知られており(日本鋼管技報No.121(1988)参照)、HIC発生要因となるMnSやNb(C,N)などの介在物が生成しやすくなる(例えば、特開2002-363689号公報等参照)ため、HICを評価する上で最大偏析粒径ｄが必要である。
【００３１】
つまり、実際に判定領域６で観察される偏析粒７には幅方向や厚み方向の寸法がさまざまなものがある。例えば、図８に示すように、４つの偏析粒α、偏析粒β、偏析粒γ、偏析粒δが凝固組織に確認された場合であれば、これら４つの偏析粒７は厚みがｔα〜ｔδ、幅がＷα〜Ｗδとなっており、単純な比較ができない。そこで、次の式（３）で示されるように偏析粒７の長径と短径の積の平方根（二乗平均）を求め、この平方根の値が最も大きな偏析粒７を最大偏析粒といい、平方根で示される最大偏析粒の粒径を最大偏析粒径ｄとする。
【００３２】
【数３】
2017173100.tif 000005
【００３３】
（Ｄ）の操作は、（Ｂ）の操作で決定した判定領域６内に存在する最終凝固位置８において、スラブ１の長辺側表面から最終凝固位置８に向かって生成している柱状デンドライト間に分岐柱状晶３ないし等軸晶４が存在しない領域の幅方向長さの合計をWc[mm]として測定するとともに、測定されたWcを（Ｗ−Ｄ）で除した柱状晶率r=Wc/(W-D)を算出するというものである。言い換えれば、（Ｄ）の操作は、（Ｗ−Ｄ）の範囲において、分岐柱状晶３や等軸晶４を除く柱状晶２のみが存在する割合を示したものである。
【００３４】
なお、中心偏析が発生するのは最終凝固位置８であり、最終凝固位置８以外でMnSやNb(C,N)起因のHICは発生しない。これは、最終凝固位置８以外で分岐柱状晶３または等軸晶４が存在しても凝固末期の溶質濃化を促進しないためである。
ここで、上述した分岐柱状晶３とは、図１４に示すように、デンドライトの主軸が、厚み方向に対して傾斜角５０°以上で傾斜したものである。例えば、分岐柱状晶３でない通常の柱状晶２であれば、図１３に示すようにデンドライトの主軸は厚み方向に沿ったものであることが多く、厚み方向に対する主軸の傾きは５０°未満となる。これに対して、分岐柱状晶３は、厚み方向に対する主軸の傾きが大きく、偏析度(成分濃度最大値/平均成分濃度)が高い部位が多く、割れが伝播しやすいためにHICが発生しやすくなる。
【００３５】
具体的には、図１０に示すように、デンドライトの主軸の傾きを変化させて、偏析度の変化を調査すると、主軸の傾きが０°以上１５°未満、１５°以上５０°未満の場合に比べて、主軸の傾きが５０°以上、または主軸の方向性がない場合の方が、偏析度が大きくなる。このことから、デンドライト主軸の傾きが５０°以上になる、言い換えれば分岐柱状晶３が存在するとスラブ１の凝固が不均一になり、溶質成分が濃化した溶鋼がそのまま凝固して偏析状態が悪化するものと考えられる。
【００３６】
また、上述した等軸晶４は、図１５に示すように、デンドライトの主軸が完全に方向性を失い、２次アーム（主軸に対して直交するデンドライトの短軸）が不明瞭で、外観が粒状に近い凝固組織である。つまり、等軸晶４は、互いに直交する３つの結晶軸の長さがほぼ等しい結晶であり、上述した分岐柱状晶３と同様に偏析度を悪化させやすい。これは、上述した図１０において主軸の方向性がない場合、つまり等軸晶４の場合にも、偏析度が大きくなることから判断することができる。
【００３７】
このようにして最終凝固位置８の凝固組織が分岐柱状晶３及び等軸晶４に属するかどうかが判断できたら、最終凝固位置８が柱状晶２である幅方向長さを測定する。例えば、図１１に示すように、最終凝固位置８が柱状晶２である箇所が複数存在する場合は、それぞれの幅方向長さＷｃ１、Ｗｃ２、Ｗｃ３を式（５）に従って合計し、最終凝固位置８が柱状晶２である幅方向長さの合計値Ｗｃを求める。そして、最終凝固位置８が柱状晶２である幅方向長さの合計値Ｗｃを、測定範囲Ｗ−Ｄで割ったものが、柱状晶率ｒとなる。
【００３８】
このような柱状晶率ｒを求めれば、最終凝固位置８での柱状晶２の割合、言い換えれば偏析度を悪化させる分岐柱状晶３及び等軸晶４が最終凝固位置８にどの程度存在しているかを評価することができ、分岐柱状晶３や等軸晶４が耐HIC性に及ぼす影響を評価することが可能となる。
（Ｅ）の操作は、（Ｄ）の操作で算出された柱状晶率rが0.95≦r＜１となるときに最大偏析粒径ｄが式（１）の関係を満足する場合、または、算出された柱状晶率rが0≦r＜0.95となるときに最大偏析粒径ｄが式（２）の関係を満足する場合に、スラブ１が耐ＨＩＣ性を満足すると判定するというものである。
【００３９】
つまり、２つの条件のいずれかを満たす際に、スラブ１が耐ＨＩＣ性を満足すると判定するというものである。
【００４０】
【数４】
2017173100.tif 000006
【００４１】
【数５】
2017173100.tif 000007
【００４２】
この式（１）や式（２）は、実際にHIC試験を行った結果から導いたものである。つまり、柱状晶率ｒ及び最大偏析粒径ｄを双方変化させた場合に、HICが実際に発生するかどうかをHIC試験として評価した。HIC試験の結果を図４及び図５に示す。実験結果を基にHIC試験の合格と不合格の境界で閾値を直線で引いた。つまり、図４及び図５から明らかなように、HIC試験が合格である「○」の点と、HIC試験が不合格である「×」の点とは、図面上で明瞭に分布する領域が異なる。それゆえ、図４及び図５に示す程度まで多くのデータ数が確保されていれば、「○」が分布する領域と「×」が分布する領域との境界は明確に判別でき、その境界を示す直線を一義的に決定できる。このように決定された境界線が、図４に示すようにr=0.95で傾いた直線と、図５に示す水平な直線である。つまり、HIC試験の結果は、r=0.95で傾きが変化するため、0≦r＜0.95の場合と、0.95≦r＜1の場合とに分けてそれぞれ別に境界線の式を求めている。このようにして求められた境界線により上にあるか下にあるかといった関係から、上述した式（１）や式（２）の不等式が導かれる。
【００４３】
図４及び図５に示すように、柱状晶率ｒが同じ値の場合、最大偏析粒径ｄを大きくしていくと、最大偏析粒径ｄが小さいときは耐HIC性は良好であるが、最大偏析粒径ｄが大きくなってある限界値を超えると、耐HIC性は悪化する傾向がある。また、0≦r＜0.95の範囲では、良好であった耐HIC性が悪化する最大偏析粒径ｄの限界値は、柱状晶率ｒが大きくなるにつれて大きくなる。一方、0.95≦r＜1の範囲では、柱状晶率によって耐HIC性が悪化する最大偏析粒径ｄは変わらなかった（一定であった）。これは、0.95≦r＜1では分岐柱状晶３や等軸晶４によって偏析度が高くなっている部位が少なく、割れが伝播しにくいからであると考えられる。
【００４４】
以上のことから、0≦r＜0.95の範囲と、0.95≦r＜1の範囲とに分けて、HIC試験の結果が合格・不合格になる境界を求めることで、上述した式（１）及び式（２）の関係を得ることができる。
本発明は分岐柱状晶３または等軸晶４が最終凝固位置８に存在する場合を対象としており、偏析度が低い柱状晶２のみの場合は耐HIC性が異なるため、対象としない。
【実施例】
【００４５】
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明にかかるスラブ１での耐ＨＩＣ性の判定方法の作用効果をより詳しく説明する。
実施例及び比較例は、表１の「イ」〜「ニ」に示す組成のスラブ１を、実際に連続鋳造した場合のものである。
【００４６】
【表１】
2017173100.tif 000008
【００４７】
なお、連続鋳造は、図１２に示すように、２孔型の浸漬ノズル１０を有する鋳型９（230〜280×900〜2100mm）を用いて、鋳造速度１．０〜１．３m/min、比水量０．８〜１．４L/kg-steelで連続鋳造を行った。
このようにして連続鋳造されたスラブ１については、鋳造方向に垂直にスラブ１を切断し、凝固組織の転写像５を作成した。
【００４８】
転写像５の作成は、仕上がりが＃８００となるまで切断面をバフ等で研磨した。そして、研磨後の研磨面に対して、20g/Lのピクリン酸、5g/Lの塩化第二銅及び60mL/Lの表面活性剤を含む腐食液を用いてエッチングを行い、切断面を強制的に腐食させた。このとき偏析部では、偏析がない箇所よりも腐食が進行し、切断面に孔（ピット）が発生する。エッチングが終了したら、水洗、乾燥し、腐食面にグリースと炭素粉末の混合物を塗布する。塗布後の腐食面から混合物を除去すると、腐食が進んだ箇所（例えば、腐食で発生した孔）に優先的に混合物が入り込む。最後に、粘着テープの粘着面を腐食した研磨面に貼り付けて、粘着テープをその粘着面に付着した腐食で発生した孔の混合物とともに剥がすことで凝固組織の転写像５を得ることができる（特許2790426号の「鋼の偏析の転写方法」等を参照）。このようにして得られた凝固組織の転写像５において、凝固組織の偏析粒を実測し、最大偏析粒径ｄを算出した。偏析粒はミクロ偏析の粒径が0.25mm程度であるため、それより大きな幅0.3mm、厚み0.3mm以上を偏析粒として測定した。
【００４９】
また、連続鋳造されたスラブ１については、HIC試験を行って耐HIC性を評価した。
HIC試験は、NACE  standard  TM0284-2003に規定される方法に従って行った。具体的には、鋼板の製造プロセスにおいて圧延工程を経た鋼板から採取した試験片を、1atmの硫化水素を飽和させた25℃の飽和水溶液(0.5%NaCl+0.5%酢酸)中に96時間浸漬した。浸漬後の各試験片を、長手方向に10mmピッチで切断し、その切断面について研磨後、光学顕微鏡を用い、100倍の倍率で全断面を観察し、HICの割れ長さが1mm以上の割れの個数をそれぞれ測定した。そして、1mm以上の割れがないものを耐HIC性に優れる(合格、○)、1mm以上の割れがあるものを耐HIC性に劣る(不合格、×)と評価した。
【００５０】
なお、上述した圧延工程は、スラブ１を1100℃以上に加熱し、再結晶温度域で、40%以上の圧下率で熱間圧延を施し、これを780℃から冷却速度10〜20℃/sで冷却するというものである。本実施形態では、冷却後の調質は行っていない。
上述した最大偏析粒径ｄ及び耐HIC性の評価結果を表２及び表３に示す。
なお、表２は0.95≦r＜1の範囲に対するものであり、表３は0≦r＜0.95の範囲に対応するものである。
【００５１】
【表２】
2017173100.tif 000009
【００５２】
【表３】
2017173100.tif 000010
【００５３】
上述した表２を見ると、最大粒径dが１．２０までは耐HIC性の評価は「○」であるが、最大粒径dが１．２０を超えると耐HIC性の評価は「×」となっている。このことから、0.95≦r＜1の範囲においては、最大粒径d≦１．２のときに耐HIC性が良好になると判断される。
また、表３を見ると、「０．９５ｒ＋０．３」の値が最大偏析粒径ｄ以下である実施例２２〜実施例３６は耐HIC性の評価は「○」であるが、「０．９５ｒ＋０．３」の値が最大偏析粒径ｄを超える比較例３７〜比較例６１では耐HIC性の評価は「×」となっている。このことから、0≦r＜0.95の範囲においては、柱状晶率ｄ≦0.95r+0.3のときに耐HIC性
が良好になると判断される。
【００５４】
また、本発明のスラブ１での耐ＨＩＣ性の判定方法によれば、耐HIC性をスラブ１段階で正確に評価できることで、スラブ１鋳造後に新たなスラブ１鋳造の要否の判定が可能になる。これにより圧延後のHIC試験結果を待つ必要がなくなり、耐HIC性不良時の製造期間を大幅に短縮できる  。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００５５】
１  スラブ
２  柱状晶
３  分岐柱状晶
４  等軸晶
５  転写像
６  判定領域
７  偏析粒
８  最終凝固位置
９  鋳型
１０  浸漬ノズル
１１  軸受箱
Ｄ  スラブの厚み
Ｗ  スラブの幅
【図１】
2017173100.tif 000013
【図２】
2017173100.tif 000014
【図３】
2017173100.tif 000015
【図４】
2017173100.tif 000016
【図５】
2017173100.tif 000017
【図６】
2017173100.tif 000018
【図７】
2017173100.tif 000019
【図８】
2017173100.tif 000020
【図９】
2017173100.tif 000021
【図１０】
2017173100.tif 000022
【図１１】
2017173100.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
2017173100.tif 000025
【図１４】
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【図１５】
2017173100.tif 000027