(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
介在物指標値と製品品質指標値との相関関係に基いて、需要家から要求された製品の品質レベルを表す製品品質指標値に応じた介在物指標値を定め、その介在物指標値を満足するように、介在物指標値と鋳造幅Ｗ０(ｍｍ)および鋳造厚ｔ(ｍｍ)との相関関係に基いて、前記連続鋳造鋳片の鋳造幅Ｗ０(ｍｍ)と鋳造厚ｔ(ｍｍ)を決定し、その決定した鋳造幅Ｗ０(ｍｍ)と鋳造厚ｔ(ｍｍ)で連続鋳造して連続鋳造鋳片を得た後、熱間圧延することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記連続鋳造鋳片を、幅圧下によって熱延鋼板幅に適応させることを特徴とする請求項１記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記連続鋳造鋳片を、熱延鋼板幅に合わせて分割切断することを特徴とする請求項１記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
熱間圧延後の熱延鋼板を注文幅に合わせて幅分割切断することを特徴とする請求項１記載の熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部品質の優れた熱延鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造鋳片から熱間圧延等を経て鋼板製品を製造するプロセスにおいては、製品の内部品質レベルは、鋳片段階の内部品質いわゆる鋳片内に残留する非金属介在物の個数、大きさにより決定される。従って、製品品質レベルが高級化するに従い、非金属介在物を低減させることが必要であり、これまで鋳造速度を減少させることによって対処してきた。
【０００３】
一般に鋳片の連続鋳造における鋳造速度またはスループットを要求内部品質レベルに応じて操業する場合、同一チャージ内における製品品質要求レベルが最も高い鋳片、すなわち鋳造速度の上限が最も低い鋳片に合わせて鋳造速度を決定する方法と、同一チャージ全てを製品品質要求レベルが同じ鋳片のみをまとめて同一鋳造速度で鋳造する方法とがある。
さらには、製品品質要求レベルが高い鋳片を鋳造するときだけ、マニュアルで鋳造速度を下げて操業する方法も採られている。
【０００４】
連続鋳造における鋳造速度を製品品質要求レベルに合わせて操業する場合、同一チャージ内における製品品質要求レベルが最も高い鋳片、すなわち、鋳造速度の上限値が最も低い鋳片に合わせて鋳造速度を決定する方法では、品質要求レベルが比較的低い製品、すなわち鋳造速度の上限が高い鋳片も鋳造速度を低く抑えられることとなり、生産能力が低下することになる。
この場合、鋳片単位ごとに要求鋳造速度の最低値に合わせて操業するので、鋳造速度が速くてもよいものまで遅くせざるを得ないからである。
【０００５】
また、鋳造速度の上限が高い方に合わせて操業し、鋳造速度の上限値が低いものを鋳造するときだけマニュアルで鋳造速度を下げる方法では、マニュアルによる誤認や条件忘れなどの錯誤が発生する可能性がある。さらに、頻繁に鋳造速度の増減を行なった場合、増減を行なった時の非定常部の鋳片は、定常部に比べて欠陥発生率が高いため、品質上に問題がある。
【０００６】
また、例えば特開平１１−７４８号公報で提案されているように、鋳造速度と製品欠陥との関係を参照して、各製品の品質要求レベルに応じて各鋳片の鋳造速度の上限値を決定し、鋳片寸法および前記鋳造速度の上限値から各鋳片の鋳造操業条件をランク分けし、同一操業条件の鋳片を鋳造幅ごとに集約し、操業条件の近似する順番に鋳片の連続鋳造を行う方法がある。
この場合、連続鋳造における鋳造速度を製品品質要求レベルに合わせて操業するので、能率よく生産できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、製品の品質要求レベルが厳格化した場合には、それに対処するため、低鋳造速度にせざるを得ず、生産性の低下を招かざるを得ない状態となる。
また、各製品の品質要求レベルに応じて各鋳片の寸法および鋳造速度から、各鋳片の鋳造操業条件をランク分けし、同一操業条件の鋳片を鋳造幅毎に集約して連続鋳造を行う方法では、近年、需要家からのニーズが、製品品質レベル、鋼板サイズ共に多様化の傾向にあり、生産性向上の観点から鋳造幅を集約していたのでは、出荷納期に間に合わない事態が発生し、納期管理上の問題点となっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来方法における問題点を解決するためになられたものであって、その要旨とするところは、下記手段にある。
（１）介在物指標値と製品品質指標値との相関関係に基いて、需要家から要求された製品の品質レベルを表す製品品質指標値に応じた介在物指標値を定め、その介在物指標値を満足するように、介在物指標値と鋳造幅Ｗ０(ｍｍ)および鋳造厚ｔ(ｍｍ)との相関関係に基いて、前記連続鋳造鋳片の鋳造幅Ｗ０(ｍｍ)と鋳造厚ｔ(ｍｍ)を決定し、その決定した鋳造幅Ｗ０(ｍｍ)と鋳造厚ｔ(ｍｍ)で連続鋳造して連続鋳造鋳片を得た後、熱間圧延することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（２）前記連続鋳造鋳片を、幅圧下によって熱延鋼板幅に適応させることを特徴とする（１）記載の熱延鋼板の製造方法。
（３）前記連続鋳造鋳片を、熱延鋼板幅に合わせて分割切断することを特徴とする（１）記載の熱延鋼板の製造方法。
（４）熱間圧延後の熱延鋼板を注文幅に合わせて幅分割切断することを特徴とする（１）又は（２）記載の熱延鋼板の製造方法。
【０００９】
（３）  鋳造幅Ｗ0 （ｍｍ）で鋳造した後に得られた鋳片を幅方向に２つ以上に分割して得られた少なくとも１つの分割鋳片が、製品幅Ｗ（ｍｍ）より広幅の鋳片幅Ｗ1 （ｍｍ）となるようにする前記（１）または（２）記載の内部品質の優れた連鋳鋳片の製造方法。
（４）  製品幅Ｗ（ｍｍ）の熱延鋼板を製造するに際し、熱延鋼板の要求内部品質レベルに応じて、予め該鋳片の鋳造サイズとして該製品幅Ｗ（ｍｍ）より広幅となる鋳造幅Ｗ0 （ｍｍ）と鋳造厚ｔ（ｍｍ）を決定して鋳造を行い、得られた鋳片を製品幅Ｗ（ｍｍ）となるように熱間圧延を行う内部品質の優れた熱延鋼板の製造方法。
（５）  熱延鋼板の要求内部品質レベルを基に下記式で表される介在物指標値Ｘが予め決められた値以下となるように、下記式から予め決められたスループットＶを基に鋳片の鋳造幅Ｗ0 （ｍｍ）と鋳造厚ｔ（ｍｍ）を決定する（４）記載の内部品質の優れた熱間圧延鋼板の製造方法。
介在物指標値Ｘ＝Ａ−Ｂ×Ｗ0 （ｍｍ）−Ｃ×ｔ（ｍｍ）＋ｔ×Ｖ（ｔ／ｍｉｎ）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：定数
【００１０】
（６）  鋳造後に得られた鋳片を幅方向に２つ以上に分割して得られた少なくとも１つの分割鋳片が、製品幅Ｗ（ｍｍ）以上の鋳片幅Ｗ1 となるようにし、該鋳片を熱間圧延によって所望の製品幅Ｗ（ｍｍ）にする前記（４）または（５）記載の内部品質の優れた熱延鋼板の製造方法。
（７）  鋳造後に得られた鋳片を熱間圧延によって製品幅Ｗ（ｍｍ）以上の鋼板幅Ｗ2 （ｍｍ）の熱延鋼板とした後に、該鋼板を幅方向に２つ以上に分割して得られた少なくとも１つの鋼板の幅が製品幅Ｗ（ｍｍ）となるようにする前記（４）ないし（６）のいずれかに記載の内部品質の優れた熱延鋼板の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、鋼板（鋳片）の内部品質を決定する鋳造操業因子は鋳造速度またはスループットだけではなく、鋳造サイズ（鋳造幅、厚）が大きく影響していることを突き止め、同一スループットでも内部品質レベルを向上させることが可能であることに気付いた。
【００１２】
図１は、数値計算シュミレーションにより、鋼の連続鋳造時にサイズが１００μｍの介在物（一般的な用途の品質要求レベルの製品を加工する際に発生する欠陥の原因となる介在物サイズ）を鋳型内へ流入させた際に、鋳型内の溶鋼表面に浮上せず凝固鋳片内にトラップされた介在物量を指標化したものである。
ここで、介在物指標値＝１は、注入した介在物が全て凝固（鋳造後の）鋳片内にトラップされたものと見なした。
【００１３】
図１に示すように、同一スループットであれば鋳造幅が大きく（広く）、かつ鋳造厚が大きく（厚く）なる程、介在物指標値が低下していることが判った。別の観点からみると図２に示すように、同一鋳造厚の場合は鋳造幅が広く、かつスループットが少ない程、介在物指標値が低下する事実を知ることができた。
【００１４】
これは鋳造幅が広く鋳造厚が厚くなる程、同一スループットであれば、鋳型内に流入される溶鋼流速が遅くなり、浸漬ノズルから吐出される溶鋼流が緩やかな流れとなり、上昇流も弱くその流れによる溶鋼上面の撹拌流も低減するために溶鋼上面にあるパウダーの巻き込みが少なくなり、また下降流も弱いため微少介在物が未凝固溶鋼中に侵入しないためと思われる。
【００１５】
前記図１、図２の結果を基に、鋳造後の鋳片内に残存する介在物量を表す介在物指標値としては、本発明者らは初めて鋳造サイズとスループットを基に下記（１）式を見出したものである。
介在物指標値Ｘ＝Ａ−Ｂ×Ｗ0 −Ｃ×ｔ＋Ｄ×Ｖ        ・・・・・（１）
ここで、
Ｗ0 ：鋳造幅（ｍｍ）
ｔ：鋳造厚（ｍｍ）
Ｖ：スループット（ｔ／ｍｉｎ）
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：定数
なお、定数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、要求される製品の要求品質レベル（介在物サイズ、個数）によって適宜決定できるものである。
【００１６】
次に、前記シュミレーション結果について実機鋳造による検証を行った。
図３は鋳造厚が２８０ｍｍでスループット一定（４．９ｔ／ｍｉｎ）にしたときの鋳造幅と鋳片での介在物個数（鋳片内での３７μｍを超える介在物量）の関係を表したものである。ここで、調査した介在物サイズの３７μｍは、最も介在物欠陥の厳格材である食缶用材料の製品品質に影響を及ぼす介在物の最小サイズである。
【００１７】
図３より、鋳造幅が広くなると介在物が減少することが示されており、前記数値計算によるシミュレーションの結果と同様に、製品品質は鋳造サイズ（鋳造幅、厚）が大きく影響していることが検証できた。なお、記載は省略するが、鋳造幅と同様に鋳造幅一定で鋳造厚を増加させた場合においても介在物量が減少することについては確認済みである。
【００１８】
そこで、本発明者らはさらに鋭意検討した結果、最も品質厳格材である食缶用材料の場合には、鋳片内での３７μｍを超えるサイズの介在物指標として、前記（１）式は下記（２）式で表されることを突き止めることができた。
介在物指標値Ｘ＝１．３８−０．０００３５×Ｗ0−０．００２０２×ｔ＋０．０４１４×Ｖ                  ・・・・・（２）
ここで、
Ｗ0 ：鋳造幅（ｍｍ）
ｔ：鋳造厚（ｍｍ）
Ｖ：スループット（ｔ／ｍｉｎ）
【００１９】
次に、前記鋳片の介在物指標値Ｘと製品品質レベルとの関係の調査を行った。図４は、前記鋳片の介在物指標値Ｘと製品品質レベルを表すものとして、製品品質指標値Ｙ（鋳片の熱間圧延後の製品加工時の欠陥発生指標値）を比較評価したものであり、製品品質指標値Ｙは１〜１０の数値で表され、数値が大きい程品質は劣化することを表している。
図４によれば、製品品質指標値Ｙは鋳片の介在物指標値Ｘとの間に強い相関関係があることが示されている。従って要求される製品品質レベル（製品品質指標Ｙ等）に応じた介在物指標値Ｘとなるように、鋳造サイズ（鋳造幅、鋳造厚）の適正化が可能であることが明らかになった。
【００２０】
上記事実を基に、介在物指標値Ｘ毎にスループットと鋳造サイズ（鋳造幅）の関係を整理して図５に示す。図５では鋳造幅を横軸に採り、スループット（ここでは、スループットｔ／ｍｉｎ＝鋳造幅×鋳造厚×鋳造速度×溶鋼密度７．８ｇ／ｃｍ3 で表した）を縦軸に採って表示したものである。
なお、図５においては介在物指標値Ｘを０．３〜０．６まで０．１毎に示しているが、介在物指標値Ｘをさらに細かく（小数点以下２桁未満まで）記載して示すことも可能である。
【００２１】
さらに、図５は鋳造厚が２８０ｍｍの場合を示すが、鋳造厚が変化すれば、介在物指標値Ｘが同一の斜線位置は変化する。例えば、記載を省略するが鋳造厚を図５の鋳造厚２８０ｍｍから２５０ｍｍに小さくすれば、同一値の介在物指標値Ｘの線は図５の位置よりも縦軸に対し上方に移動することになる。
また、図５より、内部品質レベルを同じレベルで維持して、スループットを上昇せしめようとするならば、鋳片の鋳造幅を増大させることでそれが実現できることを示している。例えば、スループットを３．５ｔ／ｍｉｎ、鋳造幅１３００ｍｍで介在物指標値０．５を保持していたが、同一内部品質レベルで生産量アップさせるには、介在物指標値０．５の線上で右上方方向に辿る位置でスル−プットと鋳造幅の組合せで変更可能である。
【００２２】
ここで、スル−プットと鋳造幅の決め方であるが、同一線上（内部品質レベルが同一）であれば、熱間圧延工程後の製品幅とその際に製品幅までの幅圧下能力及び内部品質レベル以外の要求される表面品質レベルを考慮した鋳造速度条件を考慮して適宜決めてことが可能である。
また、図５によれば、現状の内部品質レベルを上昇せしめようとする場合にも、鋳片の鋳造幅（または鋳造厚）を増すことで対応が可能である。例えば、スループットを３．５ｔ／ｍｉｎ、鋳造幅が１３００ｍｍで介在物指標値Ｘ０．５を保持していたが、介在物指標値Ｘを０．５から０．４まで向上せしめる必要が生じた場合は、介在物指標値Ｘ０．４と示されている斜線上でスループット及び鋳造幅の組合せを決めれば良いことが示されている。
【００２３】
このように、内部品質レベルを同一レベルのままで生産量アップしようとするならば、介在物指標値Ｘの同一斜線上であればどの箇所（スループットと鋳造幅の組合せ）であっても同一内部品質レベルとなるので、鋳造幅（及びまたは鋳造厚）との関係からスループットを自由に選択することができる。因ってこれらのことから鋳造条件を適宜選択実施することができるので、鋳造時の自由度が増すことになる。
また内部品質レベルを変更する場合においては、必要とする内部品質レベルに応じて介在物指標値Ｘの斜線上の箇所（スループットと鋳造幅の組合せ）を自由に選択することができる。
【００２４】
上述したように本発明者らは、鋳造幅（鋳造厚）を大きくすることによって、鋳片品質（介在物での評価）が向上、ひいては製品品質を向上させることが容易にできることを見いだしたもので、このような考え方は全く新しく前記の如き知見に基づくものであり、従来、鋳造幅、鋳造厚を増すことについては、スループットの増大の見地からは考慮されることはあったが、要求される製品の内部品質を主体にして鋳造幅（鋳造幅の方が品質に対する効果が大きいので、鋳造幅について主に論ずる）を変更しようとすることは行われていなかった。
これは前述のように鋳造幅が鋳片の内部品質に大きく影響を及ぼしていることに全く気付いていなかったことによるものである。
【００２５】
従来の連続鋳造で製造する鋳造幅の決め方は熱間圧延工程後の製品幅を基本とし、これに若干の幅をプラスした値を鋳造幅としていた。これは熱間圧延機での圧延能力（幅圧下能力）を考慮し、さらに熱間圧延ロットによって決まってくる値であり、鋳造幅に対しては選択の余地のない作業とならざるを得ない状況にあった。
【００２６】
本発明においては、鋳片を内部品質の面から考慮して連続鋳造における鋳造幅を拡大させる措置を講ずるものであるが、需要家の要望サイズ（注文寸法）を基に製品寸法が決められのが通常であり、製品幅に合致させるためには品質の観点から拡大した鋳造幅（あるいは熱間圧延後の熱延鋼板幅）をどこかの時点で、製品幅に沿うように狭くしなければならない。
【００２７】
前記したように鋳片の鋳造幅を熱間圧延で幅圧下することについては、連続鋳造における生産性の向上を狙いとして、例えば一定の幅広の鋳片を製造し、熱間幅圧下装置において所定の幅まで圧下する技術は公知（特公昭６１−５４０８６号公報）である。
前記特公昭６１−５４０８６号公報に紹介されている発明によると、直送圧延またはホットチャージ圧延においては連続鋳造時の保有熱を維持して熱間圧延工程へ移行させるため、通常採用されている連続鋳造一冷間手入れ−加熱−熱間圧延というプロセスに比し、手入れ工程および加熱工程を省略することができる。したがって、直送圧延またはホットチャージ圧延は製造工程の省略による生産性の向上と熱エネルギー原単位の低減による省エネルギーとの面で工業的に極めて優れたプロセスであり、連続鋳造工程と熱間圧延工程の整合性をとることを考慮しなければならない。
【００２８】
すなわち、通常の熱間圧延工程においては所望の製品を歩留りよく作り出すのに最も適した素材の幅サイズが決められており、しかも製品の幅サイズは多様であるため供給する素材の幅サイズもこれに対応した多様のものとならざるを得ないが、連続鋳造用鋳型は生産性と作業性の点から、一定の幅サイズとなっていることが好ましく、前記熱間圧延工程の要請に応じきれないことが多い。
従来、このような不整合を解決するため、鋳片サイズを変更可能にした寸法可変の鋳型を用いる鋳造方法が提案されているが、鋳型構造が複雑となって作業性、整備性の悪化が避けられないことから、この方法は必ずしも有利とはいえないものであった。
【００２９】
このため、鋳片を一定幅で製造し、これを所望幅にサイジングする熱間圧延工程を経て通常の熱間圧延工程に鋳片を供給する方法を採用することが有利とされ、熱間圧延工程においては如何に早く、正確に幅圧延を完了するかが重要で、これは素材の温度降下を防ぎ、継続する熱間圧延の作業性、生産性を高度に維持し効率よく整合性を確保するためである。
したがって、熱間圧延工程は、鋳片を熱間幅圧下装置で所定の幅圧下量に幅圧延を行なうもので、実際には上下つば付の堅ロールによって鋳片を幅方向に大圧下してドッグボーン形状に変形せしめ、次いで水平ロールによってドッグボーンを解消させ、これらを必要に応じて可逆圧延して複数パス行なって所望の幅サイズの鋼片を最小パス回数で得るように配慮されている。
【００３０】
しかして、上記従来方法は前述のように連鋳機の生産性向上の見地から一定の鋳造幅で大量に生産し、熱延鋼板の幅サイズに応じて鋳造幅を熱間幅圧下装置で幅圧下を行い、所望の鋳片幅を確保するものであり、本発明は従来のこのような考えとは異なり、品質の要求に応じて鋳造すべき鋳造幅を決定し、これに対応した鋳造幅を確保しようとするもので、鋳造幅の決め方に対する考え方が従来法とは発想が異なる概念に基づくものである。
【００３１】
本発明においては、需要家から従来の鋳片品質より厳しい品質（清浄性の向上）の要求があった場合、従来であれば鋳造幅が決まっていたため鋳造速度を低下し、生産性を犠牲（鋳造速度の低下）にして品質の保証に対処してやらなければならなかったが、鋳造幅を拡げることによって要求される品質を保証することができるようになったので、同じ鋳造速度を維持しながら、鋳造を行うので生産性を低下せずに済むようになった。
【００３２】
したがって、需要家からの製品品質の要求に応じ、介在物の残留率をいくらにすべきかを予め定め、その値を満足するように例えば前記（１）式あるいは（２）式から鋳造幅（鋳造厚）を計算し、その幅で鋳造を行い鋳造された鋳片を幅圧下によって熱延鋼板幅に適応させるか、または鋳片を熱延鋼板幅に合わせて分割切断するか、若しくは熱間圧延後の熱延鋼板を、出荷時に注文幅に合致するよう幅分割切断を行う等の措置で最も適切な条件を選択し実施する。
【００３３】
本発明を実施するに当たっては、前記の考え方を基に需要家からの要求される品質を満たすことを基本とし、鋼板の注文サイズを考慮のうえ、品質と生産性の兼ね合いからそれに適した連続鋳造の鋳造幅、鋳造厚を決めるものである。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってその効果を明確にする。
表１には要求製品品質レベルとして、前記の製品品質指標Ｙが５未満（品質厳格材の食缶用材料で、鋳片では３７μｍを超えるサイズの介在物が問題となる）の製品幅Ｗ＝１０００ｍｍ、製品厚＝１．６ｍｍの鋼板の製造する際の、従来例（Ｎｏ．１〜２）および本願発明（Ｎｏ．３〜９）の各条件とその品質結果を示した。
【００３５】
【表１】
0004305892.tif 000002
【００３６】
表１には、各連続鋳造の鋳造サイズ、鋳造速度、スループットと共に、鋳造後に鋳片幅を分割した場合には、分割鋳片幅、さらに熱間圧延鋼板後に鋼板幅分割した際には、分割鋼板幅をそれぞれ示し、さらにそれぞれの条件での鋳片介在物指標Ｘ（前記（２）式）の計算値、鋳片での３７μｍを超えるサイズの介在物の個数、鋳造後の各鋳片内の介在物実績個数と共に、各製品の実績の品質指標Ｙ、さらに製造工期（連続鋳造〜製品鋼板までの工期を実施例１を基準とし１．０とする）を示した。
【００３７】
表１より、従来例のＮｏ．１〜２では製品品質指標Ｙが５未満を達成できないばかりか、Ｎｏ．２では品質を確保するために鋳造速度の低下させた結果、鋳造後の鋳片温度が低下してしまい、鋳造鋳片を熱間圧延工程においてＨＣＲ（ホット・チャージ・ローリング）ができず、生産性が阻害（製造工期が従来例の１．５倍）させる結果となった。
【００３８】
一方、本願発明例であるＮｏ．３〜９では製品品質指標Ｙが５未満を満足すると共に、スループットが従来よりも増加可能になった結果、製造工期も従来に比べ工期短縮も可能になった。
以上のように本発明によれば鋳片の品質が向上と共に生産性も向上させることができた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳片鋳造幅または鋳造厚を大きくすることにより鋳片品質（介在物）を向上せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳造厚毎の鋳片鋳造幅と介在物指標値の関係を示した図
【図２】スループット毎の鋳片鋳造幅と介在物指標値の関係を示した図
【図３】スループット一定にしたときの鋳造幅と鋳片残留介在物個数の関係を示した図
【図４】介在物指標値と製品品質レベル（製品品質指標値）の関係を示した図
【図５】鋳造幅とスループットとの関係において鋳片での介在物指標値を示した図
【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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