(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を、第一電磁攪拌装置と、前記第一電磁攪拌装置よりも前記鋳片の搬送方向下流側に配置された第二電磁攪拌装置によってそれぞれ攪拌した後、前記鋳片を圧下ロールによって圧下する連続鋳造方法であって、
前記第一電磁攪拌装置は、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力と、を前記鋳片に交互に付与する、
連続鋳造方法。
【請求項２】
前記第一電磁攪拌装置は、前記一方側電磁力と前記他方側電磁力とを間欠的に前記鋳片に付与する、
請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記鋳片は、前記未凝固部を内包する凝固シェル部を有し、
前記第一電磁攪拌装置に式（１）を満たす交流電流を印加し、該第一電磁攪拌装置に前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力を発生させる、
請求項１又は請求項２に記載の連続鋳造方法。
【数１】
0006954446.tif 000007
ただし、
Ｆ：交流電流の周波数（Ｈｚ）
Ｄ：第一電磁攪拌装置側の凝固シェル部の厚み（ｍｍ）
である。
【請求項４】
前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力は、前記未凝固部の凝固界面での流動速度をそれぞれ５ｃｍ／ｓ以上にする、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の連続鋳造方法。
【請求項５】
前記第二電磁攪拌装置は、前記圧下ロールによって前記鋳型側へ押し戻された前記未凝固部内の溶鋼を攪拌する、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の連続鋳造方法。
【請求項６】
前記第二電磁攪拌装置は、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ流動させる他方側電磁力と、を前記鋳片に交互に付与する、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の連続鋳造方法。
【請求項７】
前記鋳片の厚みを２５０〜３００ｍｍの範囲内とし、
前記鋳片の搬送速度を０．７〜１．１ｍ／ｍｉｎの範囲内とし、
前記鋳型内のメニスカスから前記鋳片の搬送方向に沿って下流側へ６〜１０ｍの範囲内に、前記第一電磁攪拌装置を配置する、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の連続鋳造方法。
【請求項８】
スラブ鋳片の厚み方向の中心領域に生成され、Ｍｎ偏析度の最低値が０．９２〜０．９５の範囲内にある中心負偏析バンドと、
前記スラブ鋳片における式（３）の領域Ｌ１内に生成され、Ｍｎ偏析度の最低値が０．９５〜０．９８の範囲内にある表面側負偏析バンドと、
前記スラブ鋳片における前記中心領域と前記領域Ｌ１との間に位置する式（４）の領域Ｌ２内に生成され、Ｍｎ偏析度の最低値が０．９６〜０．９７の範囲内にある中間負偏析バンドと、
を備えるスラブ鋳片。
【数２】
0006954446.tif 000008
ただし、
Ｌ１：スラブ本体の厚み方向に沿った領域（ｍｍ）
Ｌ２：スラブ本体の厚み方向に沿った領域（ｍｍ）
ＶＣ：搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
である。
【請求項９】
鋳型と、
前記鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を攪拌する第一電磁攪拌装置と、
前記第一電磁攪拌装置に対して前記鋳片の搬送方向下流側に配置され、前記未凝固部を攪拌する第二電磁攪拌装置と、
前記第二電磁攪拌装置に対して前記鋳片の搬送方向下流側に配置され、前記鋳片を圧下する圧下ロールと、
前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力と、を前記第一電磁攪拌装置に交互に発生させる制御部と、
を備える連続鋳造機。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第一電磁攪拌装置に前記一方側電磁力と前記他方側電磁力とを間欠的に発生させる、
請求項９に記載の連続鋳造機。
【請求項１１】
前記鋳片は、前記未凝固部を内包する凝固シェル部を有し、
前記制御部は、式（１）を満たす交流電流を前記第一電磁攪拌装置に印加し、該第一電磁攪拌装置に前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力を発生させる、
請求項９又は請求項１０に記載の連続鋳造機。
【数３】
0006954446.tif 000009
ただし、
Ｆ：交流電流の周波数（Ｈｚ）
Ｄ：第一電磁攪拌装置側の凝固シェル部の厚み（ｍｍ）
である。
【請求項１２】
前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力は、前記未凝固部の凝固界面での流動速度をそれぞれ５ｃｍ／ｓ以上にする、
請求項９〜請求項１１の何れか１項に記載の連続鋳造機。
【請求項１３】
前記第二電磁攪拌装置は、前記圧下ロールによって前記鋳型側へ押し戻された前記未凝固部内の溶鋼を攪拌する、
請求項９〜請求項１２の何れか１項に記載の連続鋳造機。
【請求項１４】
前記第二電磁攪拌装置は、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ流動させる他方側電磁力と、を前記鋳片に交互に付与する、
請求項９〜請求項１３の何れか１項に記載の連続鋳造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願が開示する技術は、連続鋳造方法、スラブ鋳片、及び連続鋳造機に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を、電磁攪拌装置によって攪拌する連続鋳造方法がある（例えば、特開２０１０−１７９３４２号公報、国際公開第２００９／１３３７３９号、及び特開２００５−３０５５１７号公報）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、偏析（凝固偏析）によって所定成分が濃化した溶鋼（以下、「濃化溶鋼」という）が鋳片にマクロ偏析として残存することを抑制する技術がある。この技術として、未凝固部を有する鋳片を圧下ロールによって圧下し、未凝固部内の濃化溶鋼を圧下ロールから鋳型側へ押し戻す（排出）技術がある。【０００４】
しかしながら、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された濃化溶鋼は、鋳型から圧下ロールへ搬送される溶鋼（母溶鋼）と混ざり難い。したがって、濃化溶鋼がマクロ偏析として鋳片に残存することを抑制するためには、さらなる改善の余地がある。【０００５】
また、鋳片の未凝固部内に複数のデンドライトが存在すると、これらのデンドライトが圧下ロールから鋳型側へ押し戻される濃化溶鋼の流動抵抗（障害）となる。そのため、圧下ロールから鋳型側へ濃化溶鋼が押し戻され難くなり、鋳片にマクロ偏析が残存し易くなる。【０００６】
さらに、隣り合うデンドライト間には、セミマクロ偏析が捕捉され易い。そのため、鋳片の未凝固部にデンドライトが存在すると、鋳片にセミマクロ偏析が残存し易くなる。【０００７】
本願が開示する技術は、鋳片のマクロ偏析及びセミマクロ偏析を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１態様に係る連続鋳造方法は、鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を、第一電磁攪拌装置と、前記第一電磁攪拌装置よりも前記鋳片の搬送方向下流側に配置された第二電磁攪拌装置によってそれぞれ攪拌した後、前記鋳片を圧下ロールによって圧下する連続鋳造方法であって、前記第一電磁攪拌装置は、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力と、を前記鋳片に交互に付与する。【０００９】
第１態様に係る連続鋳造方法によれば、鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を、第一電磁攪拌装置及び第二電磁攪拌装置によってそれぞれ攪拌する。【００１０】
次に、圧下ロールによって、未凝固部を有する鋳片を圧下する。これにより、未凝固部内の濃化溶鋼が、圧下ロールから鋳型側へ押し戻される（排出される）。【００１１】
また、第一電磁攪拌装置は、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力と、未凝固部を鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力と、を鋳片に交互に付与する。【００１２】
このように一方側電磁力によって、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させることにより、未凝固部内のデンドライトの先端部に所定値以上のせん断力が作用する。これと同様に、他方側電磁力によって、未凝固部を鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させることにより、未凝固部内のデンドライトの先端部に所定値以上のせん断力が作用する。この結果、デンドライトの先端部が分断され、等軸晶が生成され易くなる。【００１３】
さらに、第一電磁攪拌装置は、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互に鋳片に付与する。これにより、本態様では、第一電磁攪拌装置によって未凝固部を鋳片の幅方向一方側へのみ流動させる場合と比較して、未凝固部内のデンドライトの先端部が分断され易くなる。【００１４】
そして、デンドライトの先端部が分断されると、圧下ロールから鋳型側へ押し戻される濃化溶鋼の流動抵抗（障害物）が減少する。これにより、圧下ロールから鋳型側へ濃化溶鋼が押し戻され易くなる。したがって、濃化溶鋼が、鋳片にマクロ偏析として残存することがさらに抑制される。【００１５】
また、第一電磁攪拌装置によってデンドライトの先端部を分断することにより、デンドライト間に捕捉されるセミマクロ偏析が減少する。したがって、セミマクロ偏析が、鋳片に残存することが抑制される。【００１６】
このように本態様では、鋳片のマクロ偏析及びセミマクロ偏析を低減することができる。【００１７】
第２態様に係る連続鋳造方法は、第１態様に係る連続鋳造方法において、前記第一電磁攪拌装置は、前記一方側電磁力と前記他方側電磁力とを間欠的に前記鋳片に付与する。【００１８】
上記の連続鋳造方法によれば、第一電磁攪拌装置は、一方側電磁力と他方側電磁力とを間欠的に鋳片に付与する。つまり、第一電磁攪拌装置は、一方側電磁力と他方側電磁力とを、時間を空けて鋳片に付与する。【００１９】
これにより、例えば、鋳片に対する一方側電磁力の付与が停止されてから他方側電磁力の付与が開始されるまでの間に、未凝固部の流動速度が減少する。そのため、鋳片に対する他方側電磁力の付与が開始された際に、未凝固部の流動方向の反転が円滑に行われ、未凝固部が鋳片の幅方向他方側へ流動し易くなる。これと同様に、鋳片に付与される電磁力が他方側電磁力から一方側電磁力に切り替えられる際にも、未凝固部の流動方向の反転が円滑に行われ、未凝固部が鋳片の幅方向一方側へ流動し易くなる。【００２０】
したがって、第一電磁攪拌装置の消費電力を低減しつつ、未凝固部内のデンドライトの先端部を分断することができる。【００２１】
第３態様に係る連続鋳造方法は、第１態様又は第２態様に係る連続鋳造方法において、前記鋳片は、前記未凝固部を内包する凝固シェル部を有し、前記第一電磁攪拌装置に式（１）を満たす交流電流を印加し、該第一電磁攪拌装置に前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力を発生させる。【００２２】
上記の連続鋳造方法によれば、第一電磁攪拌装置に式（１）を満たす交流電流を印加し、第一電磁攪拌装置に一方側電磁力及び他方側電磁力を発生させる。【００２３】
ここで、未凝固部内のデンドライトの先端部の位置は、凝固シェル部の厚みに応じて変動する。具体的には、凝固シェル部の厚みが厚くなると、デンドライトの先端部の位置が、鋳片の厚み方向の中心側へ移動する。一方、凝固シェル部の厚みが薄くなると、デンドライトの先端部の位置が、鋳片の厚み方向の表面側へ移動する。【００２４】
また、鋳片に対する電磁力（一方側電磁力及び他方側電磁力）の深さ（浸透深さ）は、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数によって変動する。具体的には、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数が小さくなると、鋳片に対する電磁力の浸透深さが深くなる。一方、第一電磁攪拌装置の電磁コイルに印加する交流電流の周波数が大きくすると、鋳片に対する電磁力の浸透深さが浅くなる。【００２５】
そこで、本態様では、式（１）を満たす周波数の交流電流を第一電磁攪拌装置に印加する。具体的には、凝固シェル部の厚みが厚くなるに従って、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数を小さくする。一方、凝固シェル部の厚みが薄くなるに従って、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数を大きくする。【００２６】
これにより、凝固シェル部の厚みに関わらず、一方側電磁力及び他方側電磁力をデンドライトの先端部に作用させることができる。したがって、デンドライトの先端部を効率的に分断することができる。【００２７】
第４態様に係る連続鋳造方法は、第１態様〜第３態様の何れか１つに係る連続鋳造方法において、前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力は、前記未凝固部の凝固界面での流動速度をそれぞれ５ｃｍ／ｓ以上にする。【００２８】
上記の連続鋳造方法によれば、一方側電磁力及び他方側電磁力によって、未凝固部の凝固界面での流動速度をそれぞれ５ｃｍ／ｓ以上にする。これにより、デンドライトの先端部を効率的に分断することができる。【００２９】
第５態様に係る連続鋳造方法は、第１態様〜第４態様の何れか１つに係る連続鋳造方法において、前記第二電磁攪拌装置は、前記圧下ロールによって前記鋳型側へ押し戻された前記未凝固部内の溶鋼を攪拌する。【００３０】
上記の連続鋳造方法によれば、第二電磁攪拌装置は、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された未凝固部内の濃化溶鋼を攪拌（電磁攪拌）する。これにより、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された濃化溶鋼が、鋳型から圧下ロールへ搬送される溶鋼（母溶鋼）と混ざり易くなる。この結果、濃化溶鋼が希釈される。したがって、濃化溶鋼が、鋳片にマクロ偏析として残存することが抑制される。【００３１】
第６態様に係る連続鋳造方法は、第１態様〜第５態様の何れか１つに係る連続鋳造方法において、前記第二電磁攪拌装置は、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ流動させる他方側電磁力と、を前記鋳片に交互に付与する。【００３２】
上記の連続鋳造方法によれば、第二電磁攪拌装置は、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ流動させる一方側電磁力と、未凝固部を鋳片の幅方向他方側へ流動させる他方側電磁力と、を鋳片に交互に付与する。これにより、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された濃化溶鋼が、鋳型から圧下ロールへ搬送される溶鋼（母溶鋼）とさらに混ざり易くなる。この結果、濃化溶鋼が希釈される。したがって、濃化溶鋼が、鋳片にマクロ偏析として残存することがさらに抑制される。【００３３】
第７態様に係る連続鋳造方法は、第１態様〜第６態様の何れか１つに係る連続鋳造方法において、前記鋳片の厚みを２５０〜３００ｍｍの範囲内とし、前記鋳片の搬送速度を０．７〜１．１ｍ／ｍｉｎの範囲内とし、前記鋳型内のメニスカスから前記鋳片の搬送方向に沿って下流側へ６〜１０ｍの範囲内に、前記第一電磁攪拌装置を配置する。【００３４】
上記の連続鋳造方法によれば、鋳片の厚みを２５０〜３００ｍｍの範囲内とする。また、鋳片の搬送速度を０．７〜１．１ｍ／ｍｉｎの範囲内とする。さらに、第一電磁攪拌装置を、鋳型内のメニスカスから鋳片の搬送方向に沿って下流側へ６〜１０ｍの範囲内に配置する。【００３５】
これにより、第一電磁攪拌装置によって、鋳片の未凝固部内のデンドライトの先端部を効率的に分断し、等軸晶を生成することができる。したがって、鋳片のマクロ偏析及びセミマクロ偏析をさらに低減することができる。【００３６】
第８態様に係るスラブ鋳片は、スラブ鋳片の厚み方向の中心領域に生成され、Ｍｎ偏析度の最低値が０．９２〜０．９５の範囲内にある中心負偏析バンドと、前記スラブ鋳片における式（３）の領域Ｌ１内に生成され、Ｍｎ偏析度の最低値が０．９５〜０．９８の範囲内にある表面側負偏析バンドと、前記スラブ鋳片における前記中心領域と前記領域Ｌ１との間に位置する式（４）の領域Ｌ２内に生成され、Ｍｎ偏析度の最低値が０．９６〜０．９７の範囲内にある中間負偏析バンドと、を備える。【００３７】
上記のスラブ鋳片は、中心負偏析バンド、表面側負偏析バンド、及び中間負偏析バンドを備える。中心負偏析バンドは、スラブ鋳片の厚み方向の中心領域に生成される。また、中心負偏析バンドのＭｎ偏析度の最低値は、０．９２〜０．９５の範囲内とされる。【００３８】
表面側負偏析バンドは、式（３）の領域Ｌ１内に生成される。また、表面側負偏析バンドのＭｎ偏析度の最低値は、０．９５〜０．９８の範囲内とされる。【００３９】
中間負偏析バンドは、中心領域と領域Ｌ１との間に位置する式（４）の領域Ｌ２内に生成される。また、中間負偏析バンドのＭｎ偏析度の最低値は、０．９６〜０．９７の範囲内とされる。【００４０】
このように所定の中心負偏析バンド、表面側負偏析バンド、及び中間負偏析バンドを備えるスラブ鋳片は、例えば、第１態様〜第７態様の何れか１つに係る連続鋳造方法によって連続鋳造される。【００４１】
第９態様に係る連続鋳造機は、鋳型と、前記鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を攪拌する第一電磁攪拌装置と、前記第一電磁攪拌装置に対して前記鋳片の搬送方向下流側に配置され、前記未凝固部を攪拌する第二電磁攪拌装置と、前記第二電磁攪拌装置に対して前記鋳片の搬送方向下流側に配置され、前記鋳片を圧下する圧下ロールと、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力と、を前記第一電磁攪拌装置に交互に発生させる制御部と、を備える。【００４２】
上記の連続鋳造機によれば、鋳型から搬送される鋳片内の未凝固部を、第一電磁攪拌装置及び第二電磁攪拌装置によってそれぞれ攪拌する。【００４３】
次に、圧下ロールによって、未凝固部を有する鋳片を圧下する。これにより、未凝固部内の濃化溶鋼が、圧下ロールから鋳型側へ押し戻される（排出される）。【００４４】
また、制御部は、第一電磁攪拌装置を制御する。これにより、第一電磁攪拌装置は、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力と、未凝固部を鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力と、を鋳片に交互に付与する。【００４５】
このように一方側電磁力によって、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させることにより、未凝固部内のデンドライトの先端部に所定値以上のせん断力が作用する。これと同様に、他方側電磁力によって、未凝固部を鋳片の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させることにより、未凝固部内のデンドライトの先端部に所定値以上のせん断力が作用する。この結果、デンドライトの先端部が分断され、等軸晶が生成され易くなる。【００４６】
さらに、第一電磁攪拌装置は、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互に鋳片に付与する。これにより、本態様では、第一電磁攪拌装置によって未凝固部を鋳片の幅方向一方側へのみ流動させる場合と比較して、未凝固部内のデンドライトの先端部が分断され易くなる。【００４７】
そして、デンドライトの先端部が分断されると、圧下ロールから鋳型側へ押し戻される濃化溶鋼の流動抵抗（障害物）が減少する。これにより、圧下ロールから鋳型側へ濃化溶鋼が押し戻され易くなる。したがって、濃化溶鋼が、鋳片にマクロ偏析として残存することがさらに抑制される。【００４８】
また、第一電磁攪拌装置によってデンドライトの先端部を分断することにより、デンドライト間に捕捉されるセミマクロ偏析が減少する。したがって、セミマクロ偏析が、鋳片に残存することが抑制される。【００４９】
このように本態様では、鋳片のマクロ偏析及びセミマクロ偏析を低減することができる。【００５０】
第１０態様に係る連続鋳造機は、第９態様に係る連続鋳造機において、前記制御部は、前記第一電磁攪拌装置に前記一方側電磁力と前記他方側電磁力とを間欠的に発生させる。【００５１】
上記の連続鋳造機によれば、制御部は、第一電磁攪拌装置を制御する。これにより、第一電磁攪拌装置は、一方側電磁力と他方側電磁力とを間欠的に鋳片に付与する。つまり、第一電磁攪拌装置は、一方側電磁力と他方側電磁力とを、時間を空けて鋳片に付与する。【００５２】
これにより、例えば、鋳片に対する一方側電磁力の付与が停止されてから他方側電磁力の付与が開始されるまでの間に、未凝固部の流動速度が減少する。そのため、鋳片に対する他方側電磁力の付与が開始された際に、未凝固部の流動方向の反転が円滑に行われ、未凝固部が鋳片の幅方向他方側へ流動し易くなる。これと同様に、鋳片に付与される電磁力が他方側電磁力から一方側電磁力に切り替えられる際にも、未凝固部の流動方向の反転が円滑に行われ、未凝固部が鋳片の幅方向一方側へ流動し易くなる。【００５３】
したがって、第一電磁攪拌装置の消費電力を低減しつつ、未凝固部内のデンドライトの先端部を分断することができる。【００５４】
第１１態様に係る連続鋳造機は、第９態様又は第１０態様に係る連続鋳造機において、前記鋳片は、前記未凝固部を内包する凝固シェル部を有し、前記制御部は、式（１）を満たす交流電流を前記第一電磁攪拌装置に印加し、該第一電磁攪拌装置に前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力を発生させる。【００５５】
上記の連続鋳造機によれば、制御部は、第一電磁攪拌装置に式（１）を満たす交流電流を印加し、第一電磁攪拌装置に一方側電磁力及び他方側電磁力を発生させる。【００５６】
ここで、未凝固部内のデンドライトの先端部の位置は、凝固シェル部の厚みに応じて変動する。具体的には、凝固シェル部の厚みが厚くなると、デンドライトの先端部の位置が、鋳片の厚み方向の中心側へ移動する。一方、凝固シェル部の厚みが薄くなると、デンドライトの先端部の位置が、鋳片の厚み方向の表面側へ移動する。【００５７】
また、鋳片に対する電磁力（一方側電磁力及び他方側電磁力）の深さ（浸透深さ）は、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数によって変動する。具体的には、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数が小さくなると、鋳片に対する電磁力の浸透深さが深くなる。一方、第一電磁攪拌装置の電磁コイルに印加する交流電流の周波数が大きくすると、鋳片に対する電磁力の浸透深さが浅くなる。【００５８】
そこで、制御部は、式（１）を満たす周波数の交流電流を第一電磁攪拌装置に印加する。具体的には、凝固シェル部の厚みが厚くなるに従って、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数を小さくする。一方、凝固シェル部の厚みが薄くなるに従って、第一電磁攪拌装置に印加する交流電流の周波数を大きくする。【００５９】
これにより、凝固シェル部の厚みに関わらず、一方側電磁力及び他方側電磁力をデンドライトの先端部に作用させることができる。したがって、デンドライトの先端部を効率的に分断することができる。【００６０】
第１２態様に係る連続鋳造機は、第９態様〜第１１態様の何れか１つに係る連続鋳造機において、前記一方側電磁力及び前記他方側電磁力は、前記未凝固部の凝固界面での流動速度をそれぞれ５ｃｍ／ｓ以上にする。【００６１】
上記の連続鋳造機によれば、一方側電磁力及び他方側電磁力によって、未凝固部の凝固界面での流動速度をそれぞれ５ｃｍ／ｓ以上にする。これにより、デンドライトの先端部を効率的に分断することができる。【００６２】
第１３態様に係る連続鋳造機は、第９態様〜第１２態様の何れか１つに係る連続鋳造機において、前記第二電磁攪拌装置は、前記圧下ロールによって前記鋳型側へ押し戻された前記未凝固部内の溶鋼を攪拌する。【００６３】
上記の連続鋳造機によれば、第二電磁攪拌装置は、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された未凝固部内の濃化溶鋼を攪拌（電磁攪拌）する。これにより、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された濃化溶鋼が、鋳型から圧下ロールへ搬送される溶鋼（母溶鋼）と混ざり易くなる。この結果、濃化溶鋼が希釈される。したがって、濃化溶鋼が、鋳片にマクロ偏析として残存することが抑制される。【００６４】
第１４態様に係る連続鋳造機は、第９態様〜第１３態様の何れか１つに係る連続鋳造機において、前記第二電磁攪拌装置は、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向一方側へ流動させる一方側電磁力と、前記未凝固部を前記鋳片の幅方向他方側へ流動させる他方側電磁力と、を前記鋳片に交互に付与する。【００６５】
上記の連続鋳造機によれば、第二電磁攪拌装置は、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ流動させる一方側電磁力と、未凝固部を鋳片の幅方向他方側へ流動させる他方側電磁力と、を鋳片に交互に付与する。これにより、圧下ロールから鋳型側へ押し戻された濃化溶鋼が、鋳型から圧下ロールへ搬送される溶鋼（母溶鋼）とさらに混ざり易くなる。この結果、濃化溶鋼が希釈される。したがって、濃化溶鋼が、鋳片にマクロ偏析として残存することがさらに抑制される。
【発明の効果】
【００６６】
本願が開示する技術によれば、鋳片のマクロ偏析及びセミマクロ偏析を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、一実施形態に係る連続鋳造機を鋳片の幅方向から見た側面図である。
【図２】図２は、鋳片の凝固シェル部の厚みＤと、第一電磁攪拌装置の電磁コイルに印加する交流電流の周波数Ｆとの関係を示すグラフである。
【図３】図３は、図１に示される鋳片を第一電磁攪拌装置側から見た平面図である。
【図４】図４は、連続鋳造試験で用いた鋳片の諸元、第一電磁攪拌装置の設定、及び鋳片の評価結果を示す表である。
【図５】図５は、鋳片の搬送速度ＶＣと鋳片の表面からの距離との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、鋳片の搬送速度ＶＣと鋳片の表面からの距離との関係を示すグラフである。
【図７】連続鋳造試験で連続鋳造した実施例２に係る鋳片の厚み方向のＭｎ偏析度の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、一実施形態に係る連続鋳造機及び連続鋳造方法について説明する。
【００６９】
（連続鋳造機）
先ず、連続鋳造機の構成について説明する。
【００７０】
図１には、本実施形態に係る連続鋳造機１０が示されている。この連続鋳造機１０は、タンディッシュ１２と、鋳型１６と、搬送装置３０と、圧下装置４０と、第一電磁攪拌装置５０と、第二電磁攪拌装置６０とを備えている。
【００７１】
（タンディッシュ）
タンディッシュ１２は、溶鋼Ｗを一時的に貯留する容器とされている。このタンディッシュ１２には、図示しない取鍋から溶鋼Ｗが注がれる。また、タンディッシュ１２の底部には、溶鋼Ｗを排出する浸漬ノズル１４が設けられている。このタンディッシュ１２の下方には、鋳型１６が配置されている。
【００７２】
（鋳型）
鋳型１６は、例えば、水冷式の銅製鋳型とされる。この鋳型１６は、タンディッシュ１２の浸漬ノズル１４から注がれた溶鋼Ｗを冷却し、溶鋼Ｗの表層を凝固させる。これにより、所定形状の鋳片２０を成形する。
【００７３】
鋳型１６は、軸方向の両端が開口された筒状に形成されている。また、鋳型１６は、軸方向を上下方向として配置されている。この鋳型１６の上端には、注入口１６Ｕが形成されている。注入口１６Ｕには、タンディッシュ１２の浸漬ノズル１４が挿入されている。この浸漬ノズル１４から鋳型１６内に溶鋼Ｗが注がれる。
【００７４】
なお、浸漬ノズル１４には、溶鋼Ｗの排出量を調整する調整弁等の調整機構が設けられている。この調整機構によって、鋳型１６内の溶鋼Ｗの液面（以下、「メニスカスＭ」という）が所定高さになるように、浸漬ノズル１４から注入口１６Ｕに排出する溶鋼Ｗの排出量が調整される。
【００７５】
鋳型１６に注がれた溶鋼Ｗは、鋳型１６によって冷却され、表層から徐々に凝固される。これにより、表層の溶鋼Ｗが凝固され、内部に溶鋼Ｗが残存する鋳片２０が形成される。また、鋳型１６の断面形状は、矩形状とされている。これにより、鋳片２０の断面形状が、矩形状に成形される。なお、以下では、溶鋼Ｗが凝固した鋳片２０の表層側を凝固シェル部２０Ａとし、鋳片２０の内部に残存した凝固していない溶鋼Ｗを未凝固部２０Ｂとする。
【００７６】
鋳型１６の下端には、排出口１６Ｌが形成されている。この排出口１６Ｌから、鋳型１６で成形された鋳片２０が排出される。また、鋳型１６の下側には、搬送装置３０が配置されている。
【００７７】
（搬送装置）
搬送装置３０は、鋳型１６から排出された鋳片２０を、冷却しながら所定方向（矢印Ｈ方向）へ搬送する。なお、以下では、矢印Ｈ方向を、搬送装置３０の搬送方向（鋳造方向）とする。
【００７８】
搬送装置３０は、複数対のサポートロール３２を有している。複数対のサポートロール３２は、鋳片２０の厚み方向（矢印ｔ方向）の両側に、鋳片２０の搬送方向に間隔を空けて配列されている。また、各サポートロール３２の軸方向の両端部は、鋳片２０の幅方向の両側で、図示しない軸受け部に回転可能に支持されている。これらのサポートロール３２によって、鋳型１６の排出口１６Ｌから後述する圧下装置４０へ向けて緩やかに湾曲した後、略水平方向に延びる搬送路３４が形成されている。
【００７９】
複数対のサポートロール３２は、鋳片２０を厚み方向の両側から把持しながら、当該鋳片２０を搬送方向に搬送する。これにより、鋳片２０が厚み方向に膨らむバルジングが抑制される。なお、複数のサポートロール３２の一部は、回転駆動する駆動ロールとされている。この駆動ロールによって、鋳片２０の搬送速度（鋳造速度）が調整される。
【００８０】
なお、鋳片２０の搬送速度は、駆動ロールの回転速度を早くすると、早くなる。また、鋳片２０の搬送速度は、駆動ロールの回転速度を遅くすると、遅くなる。
【００８１】
搬送装置３０は、鋳片２０を冷却する図示しない複数の冷却器（二次冷却器）を有している。複数の冷却器は、例えば、冷却水を噴射するスプレーノズルを有する。これらの冷却器は、鋳片２０の搬送方向に間隔を空けて配列されており、鋳片２０に対して冷却水を噴射する。これにより、鋳片２０が冷却され、鋳片２０の未凝固部２０Ｂが徐々に凝固される。
【００８２】
なお、鋳片２０の冷却速度は、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の噴射量を多くすると、早くなる。また、鋳片２０の冷却速度は、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の噴射量を少なくすると、遅くなる。さらに、鋳片２０の冷却速度は、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の温度を低くすると、早くなる。また、鋳片２０の冷却速度は、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の温度を高くすると、遅くなる。
【００８３】
なお、搬送路３４には、鋳片２０の未凝固部２０Ｂを電磁的に攪拌する電磁攪拌装置が設けられても良い。
【００８４】
（圧下装置）
圧下装置４０は、略水平方向に延びる搬送路３４の下流側に配置されている。この圧下装置４０は、一対の圧下ロール（大圧下ロール）４２を有している。一対の圧下ロール４２は、鋳片２０を厚み方向の両側から把持しながら、当該鋳片２０を搬送方向へ搬送する。つまり、一対の圧下ロール４２は、鋳片２０の搬送路３４を形成している。
【００８５】
また、一対の圧下ロール４２は、内部に未凝固部２０Ｂを有する鋳片２０を圧下することにより、未凝固部２０Ｂ内の濃化溶鋼を一対の圧下ロール４２の間から鋳片２０の搬送方向上流側へ押し戻す（排出する）。これにより、鋳片２０の厚み方向の中心部に、濃化溶鋼がマクロ偏析として残存することが抑制される。
【００８６】
一対の圧下ロール４２は、円柱状に形成されている。また、一対の圧下ロール４２は、鋳片２０の厚み方向の両側に配置されている。この一対の圧下ロール４２は、軸方向（長手方向）を鋳片２０の幅方向として配置されている。また、一対の圧下ロール４２の軸方向の両端部は、鋳片２０の幅方向の両側において、図示しない軸受け部によって回転可能に支持されている。
【００８７】
また、鋳片２０の上側に配置された圧下ロール４２は、油圧シリンダ等の押圧装置によって鋳片２０に押圧（圧下）される。具体的には、押圧装置は、鋳片２０の上側に配置された圧下ロール４２の軸方向の両端部を支持する軸受け部を、鋳片２０の厚み方向の中心側（下側）へ押圧する。これにより、一対の圧下ロール４２の間で、鋳片２０が厚み方向に圧縮される。
【００８８】
ここで、鋳片２０は、前述したように搬送装置３０の複数の冷却器によって、冷却されながら搬送される。これにより、鋳片２０の未凝固部２０Ｂは、搬送方向の下流側へ向かうに従って徐々に凝固される。換言すると、鋳片２０は、搬送方向の下流側へ向かうに従って、鋳片２０の固相率Ｒが高くなる。
【００８９】
本実施形態の一対の圧下ロール４２は、鋳片２０の搬送路３４のうち、鋳片２０の厚み方向の中心部の固相率Ｒ（以下、「中心固相率」という）が０．８未満となる位置に配置される（Ｒ＜０．８）。これにより、一対の圧下ロール４２によって、中心固相率Ｒが０．８未満の未凝固部２０Ｂを有する鋳片２０が圧下される。
【００９０】
なお、固相率Ｒとは、鋳片２０に対する凝固部の割合（比率）を意味する。例えば、固相率Ｒが０．８の場合、鋳片２０に対する凝固部の割合が８割（８０％）で、鋳片２０に対する未凝固部の割合が２割（２０％）となる。この固相率Ｒは、例えば、鋳片２０を凝固解析することにより求められる。
【００９１】
（第一電磁攪拌装置）
第一電磁攪拌装置５０は、搬送装置３０によって鋳型１６から搬送された鋳片２０の未凝固部２０Ｂに電磁力を付与し、当該未凝固部２０Ｂを攪拌（電磁攪拌）する非接触式の攪拌装置とされている。
【００９２】
第一電磁攪拌装置５０は、鋳型１６に対する鋳片２０の搬送方向下流側に配置されている。また、第一電磁攪拌装置５０は、一対の圧下ロール４２に対する鋳片２０の搬送方向上流側に配置されている。さらに、第一電磁攪拌装置５０は、搬送路３４の湾曲部を通過する鋳片２０の上面側の凝固シェル部２０Ａと対向して配置されている。なお、第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０の下側に配置されても良い。
【００９３】
第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０の表層部において未凝固部２０Ｂを攪拌する。換言すると、第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０の表層部に未凝固部２０Ｂの凝固界面がある段階で、未凝固部２０Ｂを攪拌する。また、第一電磁攪拌装置５０は、一対の圧下ロール４２によって鋳片２０の搬送方向上流側へ押し戻された未凝固部２０Ｂ内の濃化溶鋼が達しない位置において、鋳片２０の未凝固部２０Ｂを攪拌する。
【００９４】
第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０の凝固シェル部２０Ａと対向する図示しない電磁コイル（誘導体）を有している。この電磁コイルに交流電流（三相交流電流）が印加されると、鋳片２０の幅方向に移動する磁界（以下、「移動磁界」という）が発生する。この移動磁界が未凝固部２０Ｂに作用することにより、未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向に流動させる電磁力ＥＰ（図３参照）が発生する。
【００９５】
なお、等軸晶を効率的に生成する観点から、第一電磁攪拌装置５０は、その鋳片２０の搬送方向の中心が、鋳型１６内のメニスカスＭから鋳片２０の搬送方向に沿って下流側へ６〜１０ｍの範囲内に位置するように配置されることが好ましい。
【００９６】
（第一制御部）
第一電磁攪拌装置５０には、第一制御部５２が電気的に接続されている。この第一制御部５２は、未凝固部２０Ｂの凝固界面での流動速度が５ｃｍ／ｓ以上になるように、第一電磁攪拌装置５０が発生する電磁力ＥＰを制御する。なお、第一制御部５２は、制御部の一例である。
【００９７】
具体的には、第一制御部５２が、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流値が大きくすると、電磁力ＥＰが大きくなる。一方、第一制御部５２が電磁コイルに印加する交流電流値が小さくすると、電磁力ＥＰが小さくなる。
【００９８】
ここで、デンドライトは、未凝固部２０Ｂの凝固過程において、凝固シェル部２０Ａから鋳片２０の厚み方向の中心に向かって生成される。このデンドライトの先端部、すなわち未凝固部２０Ｂの凝固界面の位置は、凝固シェル部２０Ａの厚みに応じて変動する。具体的には、凝固シェル部２０Ａの厚みが厚くなるに従って、未凝固部２０Ｂの凝固界面の位置が、鋳片２０の厚み方向の中心側へ移動する。
【００９９】
また、鋳片２０に浸透する電磁力ＥＰの深さ（浸透深さ）は、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数によって変動する。具体的には、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数が小さくなると、鋳片２０に対する電磁力ＥＰの浸透深さが深くなる。一方、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数が大きくなると、鋳片２０に対する電磁力ＥＰの浸透深さが浅くなる。
【０１００】
そこで、第一制御部５２は、凝固シェル部２０Ａの厚みに応じて、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数を増減する。具体的には、凝固シェル部２０Ａの厚みが厚くなるに従って、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数を小さくする。一方、凝固シェル部２０Ａの厚みが薄くなるに従って、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数を大きくする。
【０１０１】
さらに詳細に説明すると、図２には、凝固シェル部２０Ａの厚みＤと、第一電磁攪拌装置５０に印加する交流電流の周波数との関係を示す解析結果が示されている。なお、凝固シェル部２０Ａの厚みＤは、鋳片２０における第一電磁攪拌装置５０側の凝固シェル部２０Ａのうち、第一電磁攪拌装置５０における鋳片２０の搬送方向の中心と対向する位置（部位）の厚みである。この凝固シェル部２０Ａの厚みＤは、凝固解析から求められる。また、図２に示される斜線の領域Ｇは、未凝固部２０Ｂの凝固界面での流動速度が、５ｃｍ／ｓ以上の領域である。
【０１０２】
図２に示されるように、未凝固部２０Ｂの凝固界面の流動速度が５ｃｍ／ｓ以上になる領域Ｇは、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数Ｆが、８０／Ｄ以上で、かつ、１６０／Ｄ以下の範囲となる。
【０１０３】
そのため、第一制御部５２は、式（１）を満たす周波数Ｆの交流電流を第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する。これにより、未凝固部２０Ｂ内の凝固界面付近に生成されるデンドライトの先端部に、所定値以上のせん断力が作用する。この結果、デンドライトの先端部が分断され、等軸晶が生成され易くなる。
【０１０４】
【数１】
0006954446.tif 000002
ただし、
Ｆ：交流電流の周波数（Ｈｚ）
Ｄ：第一電磁攪拌装置側の凝固シェル部の厚み（ｍｍ）
である。
【０１０５】
なお、式（１）は、定数Ａを用いると、下記式（２）に変換される。
【０１０６】
【数２】
0006954446.tif 000003
だたし、
Ａ：定数（８０≦Ａ≦１６０）
である。
【０１０７】
また、第一制御部５２は、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の向きを変更することにより、未凝固部２０Ｂに作用する電磁力ＥＰの向きを制御する。
【０１０８】
具体的には、図３に示されるように、第一制御部５２が第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに所定方向の交流電流を流すと、未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向一方側へ流動させる電磁力ＥＰ（以下、「一方側電磁力ＥＰ１」という）が発生する。これに対して第一制御部５２が第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに所定方向と反対方向の交流電流を流すと、未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向他方側へ流動させる電磁力ＥＰ（以下、「他方側電磁力ＥＰ２」という）が発生する。
【０１０９】
さらに、第一制御部５２は、第一電磁攪拌装置５０が一方側電磁力ＥＰ１と他方側電磁力ＥＰ２とを間欠的に発生するように、第一電磁攪拌装置５０を制御する。具体的には、第一制御部５２は、第一電磁攪拌装置５０に一方側電磁力ＥＰ１を発生させる交流電流と、第一電磁攪拌装置５０に他方側電磁力ＥＰ２を発生させる交流電流とを交互、かつ、間欠的に第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する。
【０１１０】
なお、未凝固部２０Ｂの凝固界面での流動速度を５ｃｍ／ｓ以上にするためには、未凝固部２０Ｂの加速度、速度維持、及び減速度等を考慮すると、一方側電磁力ＥＰ１及び他方側電磁力ＥＰ２は、２０〜５０秒間の範囲内で鋳片に交互に付与することが好ましい。また、一方側電磁力ＥＰ１と他方側電磁力ＥＰ２とは、１〜１０秒間の間隔を空けて、鋳片２０の未凝固部２０Ｂに付与することが好ましい。
【０１１１】
（第二電磁攪拌装置）
第二電磁攪拌装置６０は、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し戻された濃化溶鋼に電磁力を付与し、当該濃化溶鋼を攪拌（電磁攪拌）する非接触式の攪拌装置とされている。なお、濃化溶鋼とは、偏析（凝固偏析）によって所定成分が濃化した溶鋼を意味する。
【０１１２】
第二電磁攪拌装置６０は、第一電磁攪拌装置５０に対する鋳片２０の搬送方向下流側に配置されている。また、第二電磁攪拌装置６０は、一対の圧下ロール４２に対する鋳片２０の搬送方向上流側に配置されている。さらに、第二電磁攪拌装置６０は、略水平方向に延びる搬送路３４の水平部を通過する鋳片２０の上面側の凝固シェル部２０Ａと対向して配置されている。なお、第二電磁攪拌装置６０は、鋳片２０の下側に配置されても良い。
【０１１３】
ここで、第二電磁攪拌装置６０は、第一電磁攪拌装置５０と同様の構成とされている。また、第二電磁攪拌装置６０には、第二制御部６２が電気的に接続されている。この第二制御部６２は、第一制御部５２と同様の構成とされている。そのため、第二電磁攪拌装置６０は、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互、かつ、所定時間を空けて発生する。
【０１１４】
一方側電磁力は、濃化溶鋼が排出された未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向一方側へ流動させる。また、他方側電磁力は、濃化溶鋼が排出された未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向他方側へ流動させる。また、第二制御部６２は、上記式（１）を満たす周波数Ｆの交流電流を第二電磁攪拌装置６０の電磁コイルに印加する。これにより、未凝固部２０Ｂの凝固界面の流動速度が、５ｃｍ／ｓ以上になる。
【０１１５】
これにより、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し戻された濃化溶鋼が、鋳型１６から一対の圧下ロール４２へ搬送される溶鋼（母溶鋼）と混合され易くなる。
【０１１６】
なお、一対の圧下ロール４２から鋳型１６側へ押し戻された濃化溶鋼を効率的に攪拌する観点から、第二電磁攪拌装置６０は、その鋳片２０の搬送方向の中心が、一対の圧下ロール４２の回転中心から鋳片２０の搬送方向に沿って上流側へ４〜８ｍの範囲内に位置するように配置されることが好ましい。
【０１１７】
（作用）
次に、本実施形態に係る連続鋳造方法（鋳片製造方法）を説明しつつ、本実施形態の作用について説明する。
【０１１８】
本実施形態に係る連続鋳造方法によれば、鋳型１６から搬送される鋳片２０内の未凝固部２０Ｂを、第一電磁攪拌装置５０及び第二電磁攪拌装置６０によってそれぞれ攪拌する。
【０１１９】
次に、圧下ロール４２によって、未凝固部２０Ｂを有する鋳片２０を圧下する。これにより、未凝固部２０Ｂ内の濃化溶鋼が、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し戻される。
【０１２０】
ここで、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し戻された濃化溶鋼は、第二電磁攪拌装置６０によって攪拌される。これにより、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し戻された濃化溶鋼が、鋳型１６から一対の圧下ロール４２の間へ搬送される溶鋼（母溶鋼）と混ざり易くなる。この結果、濃化溶鋼が希釈される。したがって、鋳片２０の厚み方向の中心部に、濃化溶鋼がマクロ偏析として残存することが抑制される。
【０１２１】
また、一対の圧下ロール４２に対する鋳片２０の搬送方向上流側には、第一電磁攪拌装置５０が配置される。この第一電磁攪拌装置５０は、未凝固部２０Ｂを鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる一方側電磁力ＥＰ１と、未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させる他方側電磁力ＥＰ２と、を鋳片２０に交互に付与する。
【０１２２】
このように一方側電磁力ＥＰ１によって、未凝固部を鋳片の幅方向一方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させることにより、未凝固部２０Ｂ内のデンドライトの先端部に所定値以上のせん断力が作用する。これと同様に、他方側電磁力ＥＰ２によって、未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向他方側へ５ｃｍ／ｓ以上の流動速度で流動させることにより、未凝固部２０Ｂ内のデンドライトの先端部に所定値以上のせん断力が作用する。したがって、鋳片２０の表層部で生成されるデンドライトの先端部が分断され、等軸晶が生成され易くなる。
【０１２３】
さらに、第一電磁攪拌装置５０は、一方側電磁力ＥＰ１と他方側電磁力ＥＰ２とを交互に鋳片に付与する。これにより、本実施形態では、第一電磁攪拌装置５０によって未凝固部２０Ｂを鋳片２０の幅方向一方側へのみ流動させる場合と比較して、未凝固部２０Ｂ内のデンドライトの先端部がさらに分断され易くなる。
【０１２４】
そして、鋳片２０の表層部で生成されるデンドライトの先端部が分断されると、第一電磁攪拌装置５０に対する鋳片２０の搬送方向下流側において、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し戻される濃化溶鋼の流動抵抗（障害物）が減少する。これにより、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ濃化溶鋼が押し戻され易くなる。したがって、濃化溶鋼が、鋳片２０の中心部に、マクロ偏析として残存することが抑制される。
【０１２５】
また、第一電磁攪拌装置５０によってデンドライトの先端部を分断することにより、デンドライト間に捕捉されるセミマクロ偏析が減少する。したがって、鋳片２０の中心部に、セミマクロ偏析が、残存することが抑制される。
【０１２６】
このように本実施形態では、先ず、第一電磁攪拌装置５０の一方側電磁力ＥＰ１及び他方側電磁力ＥＰ２によって、鋳片２０の表層部の未凝固部２０Ｂを攪拌する。次に、一対の圧下ロール４２により鋳型１６側へ押し戻された未凝固部２０Ｂ内の濃化溶鋼を、第二電磁攪拌装置６０によって攪拌する。これにより、本実施形態では、鋳片２０のマクロ偏析及びセミマクロ偏析を低減することができる。
【０１２７】
なお、特開２０１０−１７９３４２号公報には、第一の電磁攪拌装置及び第二の電磁攪拌装置によって、鋳片の未凝固部を電磁攪拌する連続鋳造機が開示されている。特開２０１０−１７９３４２号公報に開示された連続鋳造機では、圧下ロール対によって鋳型側へ押し戻された未凝固部内の濃化溶鋼が、第二の電磁攪拌装置によって交番電磁攪拌される。しかし、第二の電磁攪拌装置よりも鋳型側に配置された第一の電磁攪拌装置は、交番電磁攪拌ではく、未凝固部を鋳片の幅方向一方向へ流動させる通常の一方向電磁攪拌である。
【０１２８】
これに対して本実施形態では、第二電磁攪拌装置６０よりも鋳型側に配置された第一電磁攪拌装置５０は、一方側電磁力ＥＰ１及び他方側電磁力ＥＰ２によって、鋳片２０の未凝固部２０Ｂを交互に攪拌する。これにより、本実施形態では、特開２０１０−１７９３４２号公報に開示された技術と比較して、鋳片２０のマクロ偏析及びセミマクロ偏析をより低減することができる。
【０１２９】
また、第一電磁攪拌装置５０は、一方側電磁力ＥＰ１と他方側電磁力ＥＰ２とを間欠的に鋳片２０の未凝固部２０Ｂに付与する。つまり、第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０に対する一方側電磁力ＥＰ１の付与を停止した後に、所定時間を空けて、鋳片２０に対する他方側電磁力ＥＰ２の付与を開始する。これと同様に、第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０に対する他方側電磁力ＥＰ２の付与を停止した後に、所定時間を空けて、鋳片２０に対する一方側電磁力ＥＰ１の付与を開始する。
【０１３０】
これにより、例えば、鋳片２０に対する一方側電磁力ＥＰ１の付与を停止してから他方側電磁力ＥＰ２の付与を開始するまでの間に、鋳片２０の幅方向一方側へ流動する未凝固部２０Ｂの流動速度が減少する。この状態で、第一電磁攪拌装置５０は、鋳片２０に対する他方側電磁力ＥＰ２の付与を開始する。これにより、未凝固部２０Ｂの流動方向の反転が円滑に行われ、未凝固部２０Ｂが鋳片２０の幅方向他方側へ流動し易くなる。
【０１３１】
これと同様に、鋳片２０に付与される電磁力が、他方側電磁力ＥＰ２から一方側電磁力ＥＰ１に切り替えられる際にも、未凝固部２０Ｂの流動方向の反転が円滑に行われ、未凝固部２０Ｂが鋳片２０の幅方向一方側へ流動し易くなる。
【０１３２】
したがって、第一電磁攪拌装置５０の消費電力を低減しつつ、未凝固部２０Ｂ内のデンドライトの先端部を分断することができる。
【０１３３】
また、前述したように、デンドライトの先端部、すなわち未凝固部２０Ｂの凝固界面の位置は、凝固シェル部２０Ａの厚みに応じて変動する。また、鋳片２０に浸透する電磁力ＥＰの浸透深さは、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数によって変動する。
【０１３４】
そこで、第一制御部５２は、凝固シェル部２０Ａの厚みに応じて決定された所定周波数の交流電流を、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する。具体的には、式（１）を満たす交流電流を第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する。この式（１）では、凝固シェル部２０Ａの厚みＤが厚くなるに従って、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数Ｆが小さくなる。一方、式（１）では、凝固シェル部２０Ａの厚みＤが薄くなるに従って、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数Ｆが大きくなる。
【０１３５】
これにより、凝固シェル部２０Ａの厚みに関わらず、未凝固部２０Ｂの凝固界面付近のデンドライトの先端部に、一方側電磁力ＥＰ１及び他方側電磁力ＥＰ２を作用させることができる。したがって、デンドライトの先端部を効率的に分断することができる。
【０１３６】
また、第一電磁攪拌装置５０と同様に、第二電磁攪拌装置６０は、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互、かつ、間欠的に鋳片２０の未凝固部２０Ｂに付与する。これにより、一対の圧下ロール４２の間から鋳型１６側へ押し出された濃化溶鋼と、鋳型１６から一対の圧下ロール４２の間へ搬送される溶鋼とを効率的に混合させることができる。したがって、鋳片２０の中心部に残存するマクロ偏析が低減される。
【０１３７】
（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【０１３８】
上記実施形態の第一電磁攪拌装置５０は、一方側電磁力ＥＰ１と他方側電磁力ＥＰ２とを交互、かつ、間欠的に鋳片２０に付与した。しかしながら、第一電磁攪拌装置５０は、一方側電磁力ＥＰ１と他方側電磁力ＥＰ２とを交互、かつ、連続的に鋳片２０に付与しても良い。
【０１３９】
また、上記実施形態の第二電磁攪拌装置６０は、第一電磁攪拌装置５０と同様に、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互、かつ、間欠的に鋳片２０に付与した。しかしながら、第二電磁攪拌装置６０は、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互、かつ、連続的に鋳片２０に付与しても良い。また、第二電磁攪拌装置６０は、一方側電磁力及び他方側電磁力の何れか一方のみを鋳片２０に連続的又は間欠的に付与しても良い。
【０１４０】
また、上記実施形態の第一制御部５２は、式（１）を満たす交流電流を第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに付与した。しかしながら、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに付与する交流電流の周波数は、式（１）を用いずに決定しても良い。
【０１４１】
さらに、搬送路３４に対する第一電磁攪拌装置５０及び第二電磁攪拌装置６０の配置は、適宜変更可能である。また、鋳片２０の厚み及び搬送速度も、適宜変更可能である。
【０１４２】
（連続鋳造試験）
次に、連続鋳造試験について説明する。
【０１４３】
本連続鋳造試験では、図１に示される連続鋳造機１０によって実施例１〜５に係る複数の鋳片を連続鋳造し、各鋳片内のセミマクロ偏析及びマクロ偏析の有無を確認した。また、比較例１〜３に係る複数の鋳片を連続鋳造し、各鋳片内のセミマクロ偏析及びマクロ偏析の有無を確認した。
【０１４４】
（溶鋼）
溶鋼の組成は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｍｎ：０．８〜１．５％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００８％以下、及び残部にＦｅと不純物からなる組成とした。
【０１４５】
（鋳型）
次に、鋳型１６には、水冷式の銅製鋳型を用いた。また、鋳型１６の各種寸法を下記表１に示す。
【０１４６】
【表１】
0006954446.tif 000004
【０１４７】
（搬送装置）
次に、搬送装置３０による鋳片の鋳造速度は、０．７〜１．１ｍ／ｍｉｎとした。また、搬送装置３０の冷却器（二次冷却器）の比水量は、０．５〜１．２Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌとした。これにより、一対の圧下ロール４２によって圧下される鋳片の厚み方向の中心の中心固相率Ｒを０．０１〜０．２の範囲内に設定した（図４参照）。
【０１４８】
（第一電磁攪拌装置）
第一電磁攪拌装置５０は、鋳型１６内のメニスカスＭから鋳片２０の搬送方向に沿って９ｍ下流側に配置した。
【０１４９】
また、図４には、鋳片が第一電磁攪拌装置５０を通過する際の凝固シェル部の厚みを示す。なお、凝固シェル部の厚みは、鋳片の第一電磁攪拌装置５０側の凝固シェル部の厚みである。この凝固シェル部の厚みは、二次元の凝固解析により算出した。
【０１５０】
また、図４には、第一電磁攪拌装置５０による鋳片の未凝固部の攪拌方法を示す。ここで、交番攪拌とは、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互、かつ、間欠的に鋳片の未凝固部に付与することを意味する。本連続鋳造試験では、鋳片の未凝固部に、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互に３０秒間ずつ付与した。また、一方側電磁力と他方側電磁力とは、５秒間の間隔を空けて鋳片の未凝固部に付与した。
【０１５１】
また、一方向攪拌とは、一方側電磁力及び他方側電磁力の何れかを、鋳片の未凝固部に連続的に付与することを意味する。
【０１５２】
また、図４には、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流（三相交流電流）の周波数を示す。なお、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流は、６００Ａとした。さらに、図４には、鋳片の未凝固部の凝固界面での流動速度を示す。
【０１５３】
なお、未凝固部の凝固界面での流動速度は、Ｍｎ偏析度ＣＭｎを用いて、下記式（ａ）及び式（ｂ）から換算して推定した。また、凝固速度Ｖは、凝固計算により算出した。
Ｕ＝７５００×Ｖ×Ｓｈ／（１−Ｓｈ）  ・・・（ａ）
Ｓｈ＝（ＣＭｎ−１）／（Ｋ０−１）  ・・・（ｂ）
ただし、
Ｕ：溶鋼の流動速度（ｃｍ／ｓ）
Ｖ：凝固速度（ｃｍ／ｓ）
Ｋ０：Ｍｎの平衡分配係数（＝０．７７）
である。
【０１５４】
（第二電磁攪拌装置）
第二電磁攪拌装置６０は、鋳型１６内のメニスカスＭから鋳片２０の搬送方向に沿って１４．６ｍ下流側に配置した。
【０１５５】
また、第二電磁攪拌装置６０による鋳片の未凝固部の攪拌方法は、第一電磁攪拌装置５０と同様に、交番攪拌とした。また、第二電磁攪拌装置６０では、第一電磁攪拌装置５０と同様に、鋳片の未凝固部に、一方側電磁力と他方側電磁力とを交互に３０秒間ずつ付与した。また、一方側電磁力と他方側電磁力とは、５秒間の間隔を空けて鋳片の未凝固部に付与した。
【０１５６】
また、第二電磁攪拌装置６０の電磁コイルに印加する交流電流（三相交流電流）は、９００Ａとした。また、第二電磁攪拌装置６０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数は、１．５Ｈｚとした。
【０１５７】
（圧下装置）
一対の圧下ロール４２は、鋳型１６内のメニスカスＭから、鋳片の搬送方向に沿って２１．２ｍ下流側に配置した。そして、鋳片の上側に配置された圧下ロール４２を図示しない油圧シリンダによって押圧することにより、厚み方向及び幅方向の中心の中心固相率Ｒが０．０１〜０．２の範囲内の鋳片を圧下した（図４参照）。
【０１５８】
なお、圧下ロール４２の最大圧下力（最大出力）は、６００ｔｏｎＦ（５．８８ＭＮ）である。また、圧下ロール４２による鋳片の圧下量は、２５〜３５ｍｍとした（図４参照）。また、図４に示される鋳片の厚みＴは、圧下ロール４２によって圧下される前の鋳片の厚みである。
【０１５９】
（鋳片の評価方法）
鋳片の評価では、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る鋳片の横断面から切り出したサンプルのマクロ組織を目視により確認し、セミマクロ偏析及びマクロ偏析の有無をそれぞれ確認した。そして、セミマクロ偏析及びマクロ偏析の少なくとも一方が有る場合を不合格（×）とし、セミマクロ偏析及びマクロ偏析の両方が無い場合を合格（○）とした。
【０１６０】
また、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る鋳片の厚み方向に対し、Electron Probe Micro Analyzer（ＥＰＭＡ）によるマッピング分析を行い、鋳片の厚み方向のＭｎ濃度分布を作成した。そして、分析した各鋳片のＭｎ濃度分布を、タンディッシュ１２から採取した溶鋼のＭｎ濃度で除すことにより、鋳片の厚み方向のＭｎ偏析度ＣＭｎの分布を作成した。
【０１６１】
また、圧下ロール４２によって圧下された後の各鋳片の厚み方向のＭｎ偏析度ＣＭｎの分布から、鋳片の厚み方向に沿った中心領域、領域Ｌ１、及び領域Ｌ２のＭｎ偏析度の最低値をそれぞれ求めた（図４参照）。
【０１６２】
なお、ここでいう中心領域とは、鋳片の厚み方向の中心から両側にそれぞれ１０ｍｍの領域（合計２０ｍｍの領域）を意味する。また、領域Ｌ１（ｍｍ）は、第一電磁攪拌装置５０によって攪拌された領域であり、下記式（３）の範囲内の領域を意味する。また、領域Ｌ２（ｍｍ）は、第二電磁攪拌装置６０に攪拌された領域であり、下記式（４）の範囲内の領域を意味する。
【０１６３】
【数３】
0006954446.tif 000005
ただし、
ＶＣ：搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
である。
【０１６４】
なお、上記式（３）及び式（４）は、定数Ｂ１又は定数Ｂ２を用いると、下記式（５）及び式（６）にそれぞれ変換される。
【０１６５】
【数４】
0006954446.tif 000006
ただし、
Ｂ１：定数（６６≦Ｂ１≦７８）
Ｂ２：定数（８５≦Ｂ２≦１０１）
ＶＣ：搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
である。
【０１６６】
ここで、領域Ｌ１，Ｌ２について補足する。図５及び図６には、鋳片の搬送速度ＶＣ（鋳造速度）と、鋳片の表面からの距離との関係が示されている。また、図５及び図６に示される領域Ｈ１，Ｈ２は、未凝固部の流動速度が５ｃｍ／ｓ以上になる領域である。なお、図５及び図６に示されるグラフは、鋳片の凝固解析から得られた。
【０１６７】
鋳片の未凝固部の流動速度が５ｃｍ／ｓ以上になるのは、図５に示される領域Ｈ１と、図６に示される領域Ｈ２の２つの領域である。この２つの領域Ｈ１，Ｈ２のうち、鋳片の表面側（第一電磁攪拌装置５０側）の領域Ｈ１を第一電磁攪拌装置５０によって攪拌される領域Ｌ１と推定し、鋳片２０の厚み方向の中心側の領域Ｈ２を、第二電磁攪拌装置６０によって攪拌される領域Ｌ２と推定した。
【０１６８】
（評価結果）
図４には、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る鋳片の評価結果が示されている。
【０１６９】
（実施例）
実施例１〜実施例５では、マクロ偏析及びセミマクロ偏析が、何れも確認されなかった。実施例１〜実施例５では、第一電磁攪拌装置５０によって鋳片の未凝固部を交番攪拌により攪拌し、未凝固部の凝固界面の流動速度を５．０ｃｍ／ｓ以上にした。これにより、未凝固部内のデンドライトの先端部が効率的に分断され、等軸晶が生成されたためと考えられる。
【０１７０】
また、実施例１〜実施例５では、鋳片の中心領域のＭｎ偏析度の最低値が、０．９２〜０．９５となった。また、鋳片の領域Ｌ１のＭｎ偏析度の最低値が、０．９５〜０．９８となった。さらに、鋳片の領域Ｌ２のＭｎ偏析度の最低値が、０．９６〜０．９７となった。
【０１７１】
さらに、図７には、実施例２に係る鋳片の厚み方向のＭｎ偏析度の分布が示されている。この図７に示されるＭｎ偏析度の分布から、中心領域、領域Ｌ１，Ｌ２の負偏析バンドの有無をそれぞれ確認した。
【０１７２】
ここで、負偏析バンドとは、Ｍｎ偏析度が１．０未満の領域が、鋳片の厚み方向に５ｍｍ以上連続する領域を意味する。なお、中心領域の負偏析バンドは、中心負偏析バンドの一例である。また、領域Ｌ１の負偏析バンドは、表面側負偏析バンドの一例である。さらに、領域Ｌ２の負偏析バンドは、中間負偏析バンドの一例である。
【０１７３】
また、実施例２の圧下ロール４２の圧下量は、３０ｍｍである。したがって、鋳片の厚み方向の中心は、鋳片の表面から１３５ｍｍとなる。そして、鋳片の中心領域は、鋳片の表面から、１２５ｍｍ〜１４５ｍｍの範囲内の領域となる。また、実施例２の鋳片の搬送速度ＶＣは、０．７ｍ／ｍｉｎとされている。したがって、実施例２の領域Ｌ１，Ｌ２は、上記式（３）から以下のようになる。
７８．９ｍｍ≦Ｌ１≦９３．２ｍｍ
１０１．６ｍｍ≦Ｌ２≦１２０．７ｍｍ
【０１７４】
図７に示されるように、中心領域では、Ｍｎ偏析度が１．０未満の領域が鋳片の厚み方向に１７ｍｍ連続している。また、領域Ｌ１では、Ｍｎ偏析度が１．０未満の領域が鋳片の厚み方向に１０ｍｍ連続している。また、領域Ｌ２では、Ｍｎ偏析度が１．０未満の領域が鋳片の厚み方向に８ｍｍ連続している。このことから、鋳片の厚み方向に沿った中心領域、及び領域Ｌ１，Ｌ２には、負偏析バンドがそれぞれ生成されたことが確認された。
【０１７５】
（比較例）
図４に示されるように、比較例１では、マクロ偏析は確認されなかったが、セミマクロ偏析が確認された。比較例１では、第一電磁攪拌装置５０による鋳片の未凝固部の攪拌方法を一方向攪拌とした。そのため、未凝固部内のデンドライトの先端部が十分に分断されなかったと考えられる。
【０１７６】
次に、比較例２では、マクロ偏析及びセミマクロ偏析が確認された。比較例２では、第一電磁攪拌装置５０の電磁コイルに印加する交流電流の周波数を１Ｈｚとした。そのため、第一電磁攪拌装置５０の電磁力（一方側電磁力及び他方側電磁力）が未凝固部の凝固界面よりも深い位置に作用したと考えられる。この結果、凝固界面の流動速度が３．５ｃｍ／ｓと遅くなり、未凝固部内のデンドライトの先端部が十分に分断されなかったためと考えられる。
【０１７７】
次に、比較例３では、マクロ偏析は確認されなかったが、セミマクロ偏析が確認された。比較例３では、第一電磁攪拌装置の電磁コイルに印加する交流電流の周波数を４Ｈｚとした。そのため、第一電磁攪拌装置５０の電磁力（一方側電磁力及び他方側電磁力）が未凝固部の凝固界面よりも浅い位置に作用したと考えられる。この結果、凝固界面の流動速度が４．５ｃｍ／ｓと遅くなり、未凝固部内のデンドライトの先端部が十分に分断されなかったためと考えられる。
【０１７８】
なお、比較例２及び比較例３のように、凝固シェル部の厚みが６８ｍｍの場合、未凝固部の凝固界面の流動速度を５ｃｍ／ｓ以上にするためには、周波数が１．２〜２．４Ｈｚの範囲内の交流電流を、第一電磁攪拌装置の電磁コイルに印加する必要がある。
【０１７９】
（評価結果のまとめ）
以上の評価結果から、実施例１〜５では、マクロ偏析及びセミマクロ偏析が存在しない高品質の鋳片が得られたことが分かる。
【０１８０】
以上、本願が開示する技術の一実施形態について説明したが、本願が開示する技術はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本願が開示する技術の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【０１８１】
なお、２０１８年３月８日に出願された日本国特許出願２０１８−０４２１０６号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【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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