特開 2024-142642 鋼の連続鋳造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142642

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】鋼の連続鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/128 20060101AFI20241003BHJP

   B22D 11/04 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B22D11/128 350A

B22D11/04 311J

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054876

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】永井 真二

(72)【発明者】

【氏名】石井 誠

(72)【発明者】

【氏名】石戸 大貴

(72)【発明者】

【氏名】矢野 耀大

【テーマコード（参考）】

4E004

【Ｆターム（参考）】

4E004AA09

4E004MC07

4E004MC23

4E004NA01

4E004NB01

4E004NC01

(57)【要約】

【課題】中心偏析及びポロシティを低減しつつ、鋳片の内部割れを抑制することのできる鋼の連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】連続鋳造方法では、連続鋳造機（１）を用いる。連続鋳造機（１）は、鋳造方向に配列された複数の軽圧下ロール対（６）を備える。軽圧下ロール対（６）のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、幅方向中央部の直径が両端部の直径より大きく、幅方向中央部の幅をＷｒ（ｍｍ）、鋳片の幅をＷｓ（ｍｍ）、鋳片の厚みをＤ（ｍｍ）としたとき、下記の式（１）を満たす。連続鋳造方法は、圧下工程（＃１０）を備える。圧下工程（＃１０）では、鋳片（１０）の中心固相率が０．３に達してから中心固相率が１．０に達するまで、複数の軽圧下ロール対（６）を用いて、０．５ｍｍ／ｍｉｎ以上且つ１．３ｍｍ／ｍｉｎ以下の圧下速度で鋳片（１０）を厚み方向に軽圧下する。
Ｗｓ－１．１５×Ｄ≦Ｗｒ≦Ｗｓ－１．１５×Ｄ＋２５０ （１）
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳片の鋳造方向に配列された複数の軽圧下ロール対を備える連続鋳造機を用いた鋼の連続鋳造方法であって、
前記軽圧下ロール対のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、幅方向中央部の直径が両端部の直径より大きく、前記幅方向中央部の幅をＷｒ（ｍｍ）、前記鋳片の幅をＷｓ（ｍｍ）、前記鋳片の厚みをＤ（ｍｍ）としたとき、下記の式（１）を満たし、
前記連続鋳造方法は、
前記鋳片の中心固相率が０．３に達してから前記中心固相率が１．０に達するまで、前記複数の軽圧下ロール対を用いて、０．５ｍｍ／ｍｉｎ以上且つ１．３ｍｍ／ｍｉｎ以下の圧下速度で前記鋳片を厚み方向に軽圧下する圧下工程を備える、連続鋳造方法。
Ｗｓ－１．１５×Ｄ≦Ｗｒ≦Ｗｓ－１．１５×Ｄ＋２５０ （１）

【請求項2】

請求項１に記載の連続鋳造方法であって、
前記連続鋳造機は、電磁ブレーキを含む鋳型を備え、
前記連続鋳造方法は、前記電磁ブレーキにより前記鋳型内の溶鋼に磁束密度が１０００Ｇａｕｓｓ以上の磁場を印加する印加工程をさらに備える、連続鋳造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鋼の連続鋳造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼の連続鋳造において、鋳片が凝固収縮することにより、鋳片に中心偏析及びポロシティといった欠陥が発生する。連続鋳造によって得られた鋳片は、圧延されて、製品となる。近年、製品の厚肉化及び高強度化が進み、これに伴い鋳片の内部品質に対する要求が一段と高まっている。このため、鋳片の厚み方向中心部での中心偏析及びポロシティをより低減することが求められる。これらの欠陥による内部品質を改善するため、通常、連続鋳造機内で鋳片を厚み方向に軽圧下することが行われる。軽圧下には、通常、鋳片の鋳造方向に配列された複数の圧下ロールが用いられる。

【0003】

例えば、特許文献１には、鋳片両端部のクレータエンド形状が上流側にシフトした場合でも中心偏析及びポロシティの悪化を防ぐため、軽圧下帯の上流側部分に幅方向中央部のロール径が両端部のロール径よりも大きい凸型ロールを配置する技術が開示されている。特許文献１に記載の連続鋳造方法では、鋳片が軽圧下帯に達する前に幅方向の温度分布を測定する。そして、鋳片の幅方向中央部の温度が両端部の温度より所定の温度低い場合には、凸型ロールを用いて鋳片の幅方向中央部を中心とした軽圧下を行う、と特許文献１には記載されている。

【0004】

特許文献２には、軽圧下時の圧下荷重を低減させるために、鋳片をバルジングさせる技術が開示されている。特許文献２に記載の連続鋳造方法では、サポートロールの厚み方向の間隔を徐々に大きくすることにより鋳片を意図的にバルジングさせ、その後、鋳片を複数のガイドロールで圧下する。

【0005】

特許文献３には、スラブのセンターポロシティ（中心偏析）を改善するために、連続した２つ以上の圧下ロール対において、圧下ロール対の圧下ロールの一方又は両方を凸型ロールとする技術が開示されている。特許文献３に記載の連続鋳造方法では、鋳片の中心固相率が０．７以上の範囲において、凸型ロールを含む圧下ロール対を用いて鋳片を圧下する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－６６３０２号公報

【特許文献2】国際公開第２０１９／１６７８５５号

【特許文献3】特開２０１６－７８０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

近年、製品の厚肉化要求に伴い鋳片の厚肉化が進んでおり、鋳片の中心偏析やポロシティを十分低減するのに必要な圧下ロールの圧下力が増大している。圧下力を増加させるためには、油圧装置等の設備を大型化するのに加え、増大する圧下力に耐え得るように、圧下ロールの剛性及びセグメントフレームの剛性を大きくする必要がある。圧下ロールの剛性を高めるためには、例えば圧下ロールの直径を大きくすることが考えられる。しかしながら、圧下ロールの直径を大きくすると、鋳造方向において隣接する圧下ロール間の距離が必然的に増加する。すると、隣接する圧下ロール間で鋳片にバルジングが発生しやすくなり、逆に中心偏析が増加する可能性がある。また、圧下ロールの剛性を高めるために、圧下ロールを幅方向に複数に分割し、各圧下ロール間に軸受を設けることも考えられる。しかしながら、この場合、圧下ロール間の軸受部分では鋳片が圧下されないため、中心偏析やポロシティが悪化する可能性がある。

【0008】

特許文献１に記載された技術では、軽圧下帯の上流において凸型ロールで圧下が行われ、凸型ロールよりも下流側ではフラットロールで圧下が行われる。一般に、鋳造方向下流側では、上流側と比較して鋳片の温度が下がるため、必要な圧下ロールの圧下力は増加する。そのため、下流側においてフラットロールで鋳片を圧下したとしても、鋳片の幅方向中央部を十分に圧下できず、中心偏析やポロシティが悪化する場合がある。また、凸型ロールにより鋳片の幅方向中央部にへこみが転写される。フラットロールではこのへこみ部分を圧下できないため、条件によっては中心偏析やポロシティが悪化する恐れがある。さらに、特許文献１には、軽圧下を開始すべき具体的な中心固相率や軽圧下量が明記されていない。

【0009】

特許文献２の技術は、軽圧下前に鋳片を意図的にバルジングさせる。しかしながら、鋳片の鋼種やバルジング量によっては内部割れが発生する場合があり、製品品質に悪影響を与える恐れがある。特許文献３の技術は、鋳片の中心固相率が０．７以上の範囲において、圧下ロール対を用いて鋳片を圧下するが、この範囲よりも前に発生する中心偏析に対しては改善しきれない可能性がある。

【0010】

本開示の目的は、中心偏析及びポロシティを低減しつつ、鋳片の内部割れを抑制することのできる鋼の連続鋳造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示に係る連続鋳造方法は、連続鋳造機を用いた鋼の連続鋳造方法である。連続鋳造機は、鋳片の鋳造方向に配列された複数の軽圧下ロール対を備える。軽圧下ロール対のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、幅方向中央部の直径が両端部の直径より大きい。軽圧下ロール対のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、幅方向中央部の幅をＷｒ（ｍｍ）、鋳片の幅をＷｓ（ｍｍ）、鋳片の厚みをＤ（ｍｍ）としたとき、下記の式（１）を満たす。連続鋳造方法は、圧下工程を備える。圧下工程では、鋳片の中心固相率が０．３に達してから中心固相率が１．０に達するまで、複数の軽圧下ロール対を用いて、０．５ｍｍ／ｍｉｎ以上且つ１．３ｍｍ／ｍｉｎ以下の圧下速度で鋳片を厚み方向に軽圧下する。
Ｗｓ－１．１５×Ｄ≦Ｗｒ≦Ｗｓ－１．１５×Ｄ＋２５０ （１）

【発明の効果】

【0012】

本開示に係る鋼の連続鋳造方法によれば、中心偏析及びポロシティを低減しつつ、鋳片の内部割れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係る連続鋳造方法で用いられる連続鋳造機の模式図である。

【図2】図２は、連続鋳造機を鋳造方向に垂直な面で切断したときの断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る鋼の連続鋳造方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施形態に係る連続鋳造方法は、連続鋳造機を用いた鋼の連続鋳造方法である。連続鋳造機は、鋳片の鋳造方向に配列された複数の軽圧下ロール対を備える。軽圧下ロール対のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、幅方向中央部の直径が両端部の直径より大きい。軽圧下ロール対のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、幅方向中央部の幅をＷｒ（ｍｍ）、鋳片の幅をＷｓ（ｍｍ）、鋳片の厚みをＤ（ｍｍ）としたとき、下記の式（１）を満たす。連続鋳造方法は、圧下工程を備える。圧下工程では、鋳片の中心固相率が０．３に達してから中心固相率が１．０に達するまで、複数の軽圧下ロール対を用いて、０．５ｍｍ／ｍｉｎ以上且つ１．３ｍｍ／ｍｉｎ以下の圧下速度で鋳片を厚み方向に軽圧下する（第１の構成）。
Ｗｓ－１．１５×Ｄ≦Ｗｒ≦Ｗｓ－１．１５×Ｄ＋２５０ （１）

【0015】

第１の構成の連続鋳造方法において、圧下工程では、複数の軽圧下ロール対を用いて鋳片を厚み方向に軽圧下する。これらの軽圧下ロール対のうち少なくとも一方の軽圧下ロールを、幅方向中央部の直径が両端部の直径より大きい凸型ロールとする。凸型ロールは、鋳片との関係で上記の式（１）を満たす形状を有する。要するに、凸型ロールのうち、直径が両端部よりも大きい部分（幅方向中央部）の幅が適切に設定されている。この凸型ロールを用いた軽圧下では、幅方向において鋳片が圧下される範囲が適正化され、比較的温度の低い鋳片の両端部はそれほど圧下されない。したがって、鋳片の圧下に必要な圧下力が抑えられるため、設備の大型化や軽圧下ロールの剛性の増大化を行うことなく、中心偏析及びポロシティを低減することができる。

【0016】

また、第１の構成の連続鋳造方法では、意図的な鋳片のバルジングは行われない。さらに、軽圧下ロールの剛性を高める必要がないことから、軽圧下ロールの直径を大きくする必要もない。そのため、軽圧下ロール対間でバルジングが発生しにくくなる。以上より、第１の構成の連続鋳造方法によれば、鋳片の内部割れが抑制される。

【0017】

第１の構成に係る連続鋳造方法は、好ましくは、下記の構成を有する。連続鋳造機は、電磁ブレーキを含む鋳型を備える。連続鋳造方法は、印加工程をさらに備える。印加工程では、電磁ブレーキにより鋳型内の溶鋼に磁束密度が１０００Ｇａｕｓｓ以上の磁場を印加する（第２の構成）。

【0018】

第２の構成に係る連続鋳造方法では、印加工程において、電磁ブレーキにより鋳型内の溶鋼に磁束密度が１０００Ｇａｕｓｓ以上の磁場を印加する。これにより、鋳片の凝固シェルの厚みが幅方向において均一になる。この鋳片を、圧下工程で厚み方向に軽圧下することにより、中心偏析及びポロシティを低減することができる。

【0019】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

【0020】

［連続鋳造機］
図１は、本実施形態に係る連続鋳造方法で用いられる連続鋳造機１の模式図である。連続鋳造機１では、鋳片１０を製造する。本実施形態の例では、鋳片１０はスラブである。本明細書において、スラブとは、厚みに対する幅の比が３以上の鋳片を意味する。連続鋳造機１は、タンディッシュ２と、鋳型４と、複数のサポートロール５と、複数の軽圧下ロール対６と、を備える。本実施形態の例では、連続鋳造機１は垂直曲げ型である。要するに、連続鋳造機１は、垂直帯と、湾曲部と、水平帯と、を含む。しかしながら、連続鋳造機１は、例えば垂直帯のみからなる垂直型であってもよいし、湾曲部及び水平帯からなる湾曲型であってもよい。

【0021】

タンディッシュ２には、図示しない取鍋から溶鋼Ｍが供給される。タンディッシュ２内の溶鋼Ｍは、浸漬ノズル３を介して鋳型４に供給される。鋳型４内の溶鋼Ｍは、鋳型４により冷却される。鋳型４は、電磁ブレーキ４ａを含む。電磁ブレーキ４ａは、例えば電磁石である。例えば、鋳片１０の厚み方向において鋳型４の両外側に電磁ブレーキ４ａが配置される。

【0022】

鋳型４の鋳造方向下流側には、複数の二次冷却ノズル（図示略）と、複数のサポートロール５とが配置されている。溶鋼Ｍは、鋳型４内で冷却された後、二次冷却ノズルから二次冷却水を噴射されてさらに冷却される。これにより、凝固シェルＳが形成される。ここでの凝固途中の鋳片１０は、凝固シェルＳ（固相率が１．０）及び未凝固状態の溶鋼Ｍ（固相率が１．０未満）を含む。未凝固状態の溶鋼Ｍを含む凝固途中の鋳片１０は、複数のサポートロール５によって鋳造方向下流に案内される。その過程で、未凝固状態の溶鋼Ｍが次第に減り、完全凝固状態の鋳片１０が形成される。二次冷却ノズルは、例えば、鋳造方向において複数のサポートロール５と交互に配置される。

【0023】

未凝固状態の溶鋼Ｍを含む鋳片１０は、複数のサポートロール５によって鋳造方向下流に案内される。その過程で、未凝固状態の溶鋼Ｍが次第に減り、完全凝固状態の鋳片１０となる。このような連続鋳造において、鋳片１０は、図示しないピンチロールにより鋳造方向に送られる。つまり、鋳片１０の鋳造速度はピンチロールによって制御される。

【0024】

複数のサポートロール５の鋳造方向下流側には、複数の軽圧下ロール対６が配列されている。軽圧下ロール対６の各々は、２つの軽圧下ロール６１，６２を含み、鋳片１０を軽圧下する。一連の軽圧下ロール対６によって軽圧下帯７が構成される。複数の軽圧下ロール対６は、軽圧下帯７の入口７ｉから出口７ｏまでの間に、概ね等間隔に配置される。ここで、軽圧下帯７において、入口７ｉの位置は、鋳造方向の最上流に配置された軽圧下ロール対６の位置と一致し、出口７ｏの位置は、鋳造方向の最下流に配置された軽圧下ロール対６の位置と一致する。

【0025】

軽圧下帯７は、複数のセグメントに分かれており、セグメント毎に図示しない圧下装置及び複数の軽圧下ロール対６が設けられる。各セグメントにおいて、圧下装置は、例えば油圧により鋳片１０を圧下する。軽圧下ロール対６の圧下量は、セグメント（圧下装置）毎に制御される。ただし、圧下装置が鋳片１０を圧下することのできる力の上限は装置毎に決まっている。鋳片１０から受ける反力が圧下装置の圧下力の上限以上の場合、実績圧下速度は設定圧下速度よりも小さくなる。これは、鋳片１０から受ける反力が圧下装置の圧下力の上限に達すると、その時点で鋳片１０の圧下が進まなくなり、実際に圧下されたときの圧下勾配が設定された圧下勾配未満となるからである。ここで、設定圧下速度とは、連続鋳造機１において設定された鋳造速度（ｍ／ｍｉｎ）と設定された圧下勾配（ｍｍ／ｍ）とを掛け合わせたものを意味する。また、実績圧下速度とは、実際に連続鋳造機１の圧下装置を用いて鋳片１０を圧下したときの圧下速度（ｍｍ／ｍｉｎ）を意味する。

【0026】

図２は、連続鋳造機１を鋳造方向に垂直な面で切断したときの断面図である。図２には、軽圧下ロール対６に圧下された鋳片１０の様子が示される。図２を参照して、軽圧下ロール６１は、軽圧下ロール６２と上下方向に間隔を空けて配置される。上下方向とは、鋳片１０の厚み方向に対応する。軽圧下ロール６１は鋳片１０の上方に配置され、軽圧下ロール６２は鋳片１０の下方に配置される。

【0027】

軽圧下ロール対６（軽圧下ロール６１，６２）のうち少なくとも一方の軽圧下ロールは、凸型ロールである。本実施形態の例では、軽圧下ロール６１は凸型ロールであり、軽圧下ロール６２はフラットロールである。ただし、軽圧下ロール対６の構成はこれに限定されない。軽圧下ロール６１がフラットロールであり、軽圧下ロール６２が凸型ロールであってもよい。また、軽圧下ロール６１，６２の両方が凸型ロールであってもよい。軽圧下ロール６１，６２の両方を凸型ロールとした場合、中心偏析及びポロシティの低減効果が顕著に発揮される。

【0028】

軽圧下ロール６１は、幅方向中央に位置する大径部６１１と、幅方向両端に位置する２つの小径部６１２，６１２と、大径部６１１と小径部６１２，６１２の各々とを接続する２つのテーパ部６１３，６１３と、を含む。軽圧下ロール６１は、典型的には大径部６１１の幅方向中心が鋳片１０の幅方向中心と一致するように配置される。大径部６１１の直径は、小径部６１２，６１２の直径よりも大きい。軽圧下ロール対６を用いて鋳片１０を圧下する際、大径部６１１は鋳片１０と接触し、小径部６１２，６１２及びテーパ部６１３，６１３はそれぞれ鋳片１０と接触しない。小径部６１２，６１２の各々は、幅方向外側に配置された軸受６１４，６１４によって回転可能に支持される。

【0029】

軽圧下ロール６１は、大径部６１１の幅をＷｒ（ｍｍ）、鋳片１０の幅をＷｓ（ｍｍ）、鋳片１０の厚みをＤ（ｍｍ）としたとき、上記の式（１）を満たす。要するに、大径部６１１の幅Ｗｒは、（Ｗｓ－１．１５×Ｄ）以上且つ（Ｗｓ－１．１５×Ｄ＋２５０）以下である。大径部６１１の幅Ｗｒが（Ｗｓ－１．１５×Ｄ）より小さいと、軽圧下時に鋳片１０の両端部近傍での圧下が不足し、その当該部分において中心偏析及びポロシティを低減することができない。また、大径部６１１の幅Ｗｒが（Ｗｓ－１．１５×Ｄ＋２５０）より大きいと、比較的温度の低い鋳片１０の両端部を軽圧下ロール６１でより広く圧下することになる。そのため、鋳片１０から受ける反力が大きくなり、圧下装置の圧下力の上限を超える恐れがある。上述した通り、鋳片１０から受ける反力が圧下力の上限を超えると、実績圧下速度が設定圧下速度よりも小さくなる。したがって、この場合、鋳片１０の凝固収縮に対して軽圧下ロール対６での圧下量が不足し、中心偏析及びポロシティを低減することができない。以上より、本実施形態に係る連続鋳造方法で用いられる軽圧下ロール６１の大径部６１１の幅Ｗｒは、上記の式（１）を満たす。

【0030】

軽圧下ロール６１（凸型ロール）の形状は、大径部６１１の幅Ｗｒが上記の式（１）を満たす限り、特に限定されない。例えば、大径部６１１と小径部６１２，６１２の各々がテーパ部６１３，６１３を介さずに直接接続されてもよい。あるいは、大径部６１１が幅方向に複数に分割され、各大径部６１１間に軸受を設けてもよい。

【0031】

軽圧下ロール６１（凸型ロール）において、大径部６１１の直径と小径部６１２，６１２の直径との差は、好ましくは５ｍｍ以上且つ３０ｍｍ以下である。大径部６１１の直径と小径部６１２，６１２の直径との差が５ｍｍ以上であれば、軽圧下ロール６１が寿命末期であっても、中心偏析及びポロシティの低減効果が十分に発揮される。また、大径部６１１の直径と小径部６１２，６１２の直径との差が３０ｍｍ以下であれば、小径部６１２，６１２の直径が極端に小さくなるのが抑制され、軽圧下ロール６１の折損等のリスクを低減することができる。小径部６１２，６１２の直径に対する大径部６１１の直径の比は、好ましくは１．０１７以上且つ１．１５０以下である。

【0032】

軽圧下ロール６２は、幅方向において直径が一定の本体部６２１を含む。軽圧下ロール対６を用いて鋳片１０を圧下する際、本体部６２１は鋳片１０と接触する。本体部６２１は、幅方向外側に配置された軸受６２２，６２２によって回転可能に支持される。

【0033】

［連続鋳造方法］
図３は、本実施形態に係る鋼の連続鋳造方法を示すフロー図である。図３に示すように、本実施形態に係る鋼の連続鋳造方法は、印加工程（＃５）と、圧下工程（＃１０）と、を備える。この連続鋳造方法で得られた鋳片１０は、鋼板等の製品の素材となる。以下、図３に示す各工程を具体的に説明する。

【0034】

［印加工程（＃５）］
印加工程（＃５）では、電磁ブレーキ４ａにより鋳型４内の溶鋼Ｍに磁場を印加する。これにより、鋳型４内で浸漬ノズル３の吐出孔から吐出された溶鋼Ｍは、磁場の作用により流動方向とは反対方向に制動力を受ける。そのため、吐出孔から凝固シェルＳの幅方向端部に向かって吐出された溶鋼Ｍの流動が弱まる。また、電磁ブレーキ４ａは、溶鋼Ｍ中の介在物等の浮上を促すことができ、溶鋼Ｍから介在物等を分離する役割も担う。

【0035】

印加工程（＃５）で印加する磁場の磁束密度の大きさは、１０００Ｇａｕｓｓ以上であることが好ましい。磁束密度が１０００Ｇａｕｓｓ以上であれば、十分な制動力が溶鋼Ｍに作用する。換言すれば、溶鋼Ｍに１０００Ｇａｕｓｓより小さい磁場を印加した場合、溶鋼Ｍにはたらく制動力が不十分である。この場合、鋳片１０の幅方向端部近傍が高温になり、凝固の完了が遅れやすいため、鋳片１０の内部品質が悪化する。印加工程（＃５）において１０００Ｇａｕｓｓ以上の磁場を印加することにより、鋳片１０の凝固シェルＳの厚みが幅方向において均一になる。この鋳片１０を、後述する圧下工程（＃１０）で厚み方向に軽圧下することにより、中心偏析及びポロシティを低減することができる。

【0036】

磁場の磁束密度の大きさは、１０００Ｇａｕｓｓ以上であれば、特に限定されない。ただし、磁束密度は３０００Ｇａｕｓｓ以下であることが好ましい。溶鋼Ｍに３０００Ｇａｕｓｓより大きい磁場を印加すると、浸漬ノズル３近傍での溶鋼Ｍの温度が上昇し、鋳型４内での溶鋼Ｍの初期凝固が不均一となるからである。溶鋼Ｍの初期凝固が不均一になると、表面割れが発生しやすい鋼（例えば、亜包晶鋼）を連続鋳造する場合、鋳片１０の表面に縦割れが発生する恐れがある。

【0037】

［圧下工程（＃１０）］
圧下工程（＃１０）では、軽圧下帯７の複数の軽圧下ロール対６を用いて、鋳片１０を厚み方向に軽圧下する。軽圧下は、鋳片１０の中心固相率が０．３に達してから中心固相率が１．０に達するまで行われる。つまり、軽圧下帯７の入口７ｉにおいて、鋳片１０の中心固相率が０．３であり、軽圧下帯７の出口７ｏにおいて、鋳片１０の中心固相率が１．０である。鋳片１０の中心固相率が０．３に達した以降で軽圧下を開始すると、中心偏析及びポロシティを十分に低減することができない。同様に、鋳片１０の中心固相率が１．０に達する以前に軽圧下を終了すると、中心偏析及びポロシティを十分に低減することができない。また、鋳片１０の中心固相率が１．０の領域、すなわち鋳片１０の厚み中心が完全に凝固した領域に対して軽圧下をしても中心偏析及びポロシティを低減するのにほとんど影響を及ぼさないため、この領域を軽圧下する必要はない。

【0038】

鋳片１０の中心固相率が０．３より小さい領域を軽圧下しても、凝固末期に形成される中心偏析及びポロシティを低減するのに影響を及ぼさないため、必ずしもこの領域を軽圧下する必要はない。しかしながら、鋳片１０の中心固相率が０．３より小さい領域に対して軽圧下を行ってもよい。

【0039】

圧下工程（＃１０）において、軽圧下帯７での実績圧下速度が０．５ｍｍ／ｍｉｎより小さいと、鋳片１０の凝固収縮に対して圧下量が不足するため、中心偏析及びポロシティを低減することができない。また、圧下速度が１．３ｍｍ／ｍｉｎより大きいと鋳片１０の凝固収縮に対して圧下量が過大となり、溶鋼Ｍが鋳造方向下流から上流に逆流し、これに伴う濃化溶鋼の流動により中心偏析が悪化する。そのため、圧下工程（＃１０）での鋳片１０の実績圧下速度は、０．５ｍｍ／ｍｉｎ以上且つ１．３ｍｍ／ｍｉｎ以下である。

【0040】

本実施形態の連続鋳造方法では、圧下工程（＃１０）において、複数の軽圧下ロール対６が用いられる。この場合、１つの軽圧下ロール対６のみを用いて鋳片１０を圧下する場合と比較して、鋳片１０にテーパ状の勾配を付けることができるため、凝固収縮に対して鋳片１０を徐々に絞り込むことができる。

【0041】

［効果］
本実施形態の連続鋳造方法において、圧下工程（＃１０）では、複数の軽圧下ロール対６を用いて鋳片１０を厚み方向に軽圧下する。本実施形態の例では、軽圧下ロール対６のうち軽圧下ロール６１は幅方向中央部の直径が両端部の直径より大きい凸型ロールである。軽圧下ロール６１は、鋳片１０との関係で上記の式（１）を満たす形状を有する。要するに、軽圧下ロール６１の大径部６１１の幅が適切に設定されている。この軽圧下ロール６１（凸型ロール）を用いた軽圧下では、幅方向において鋳片１０が圧下される範囲が適正化され、比較的温度の低い鋳片１０の両端部はそれほど圧下されない。したがって、鋳片１０の圧下に必要な圧下力が抑えられるため、設備の大型化や軽圧下ロールの剛性の増大化を行うことなく、中心偏析及びポロシティを低減することができる。

【0042】

また、本実施形態の連続鋳造方法では、意図的な鋳片１０のバルジングは行われない。さらに、軽圧下ロール６１，６２の剛性を高める必要がないことから、軽圧下ロール６１，６２の直径を大きくする必要もない。そのため、軽圧下ロール対６間でバルジングが発生しにくくなる。以上より、本実施形態の連続鋳造方法によれば、鋳片１０の内部割れが抑制される。

【実施例0043】

実施形態に係る連続鋳造方法の効果を確認するため、以下に示す試験を実施して、その結果を評価した。具体的には、連続鋳造により得られた鋳片のＭｎ偏析度及びポロシティ体積を評価した。Ｍｎ偏析度及びポロシティ体積に関する説明は後述する。

【0044】

本試験では、図１に示す連続鋳造機を用いて鋳片を製造した。鋳型は銅製水冷式の鋳型であった。鋳型の長さは８００ｍｍであった。鋳型の断面は矩形であった。軽圧下帯は、メニスカス（鋳型内の湯面）から１６ｍの位置以降に設けた。鋳片の中心固相率が０．３に達してから中心固相率が１．０に達するまで、軽圧下ロール対により鋳片を０．８ｍｍ／ｍｉｎの設定圧下速度で厚み方向に軽圧下した。鋳片の中心固相率が１．０に達した以降の領域では、軽圧下を行わなかった。

【0045】

軽圧下帯における軽圧下ロール対は、上側の軽圧下ロールのみが凸型ロールであった。凸型ロールの大径部の直径は、小径部の直径よりも１５ｍｍ大きかった。二次冷却用のノズルから噴射される冷却水の比水量は、鋳片の厚みや鋳造速度に応じて０．７～１．５Ｌ／ｋｇ－ｓｔｅｅｌとした。

【0046】

本試験で用いた鋳片の主な化学組成は、Ｃ：０．１５％、Ｓｉ：０．１９％、Ｍｎ：０．９０％、Ｐ：０．０１１％、及びＳ：０．００３％であった。

【0047】

鋳片の中心温度及び固相率は、鋳片の厚み方向及び幅方向の二次元の凝固解析により算出した。ただし、軽圧下時の実績圧下速度は、圧下装置の能力と鋳片から受ける反力に応じて変化する可能性がある。そのため、圧下装置の鋳片の厚み方向における位置を記録し、これに基づき実績圧下速度を算出した。なお、圧下装置の圧下力の上限は、セグメント及びロールの剛性を勘案して６００トンであった。

【0048】

鋳片のＭｎ偏析度は、以下の手順で調査した。鋳造された鋳片を幅方向中央部で切断し、切断面の厚み方向中央部から鋳造方向に４０ｍｍ及び厚み方向に４０ｍｍの領域を含むようにサンプルを採取した。このサンプルに対し、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によりＭｎ濃度の面分析を行った。最もＭｎ濃度が高い位置を中心に鋳造方向に沿って２ｍｍ幅のＭｎ濃度を積算し、平均した値を最大Ｍｎ濃度（Ｃｍａｘ）とした。最大Ｍｎ濃度（Ｃｍａｘ）を鋳片のバルク組成のＭｎ濃度（Ｃ０）で除した値（Ｃｍａｘ／Ｃ０）をＭｎ偏析度とした。バルク組成のＭｎ濃度（Ｃ０）は、鋳片から分析用サンプルを採取し、化学分析により求めた。

【0049】

鋳片のポロシティ体積は、以下の手順で調査した。鋳片の厚み方向中央部から鋳造方向に５０ｍｍ、幅方向に１００ｍｍ及び厚み方向に７ｍｍのサンプルを採取した。サンプルは、鋳片の幅方向に沿って１６か所から採取した。各サンプルについて、ＪＩＳ Ｚ ８８０７に規定される固体の密度及び比重測定法により密度ρを測定した。また、鋳片の１／４厚み部分から上記と同様にサンプルを採取し、密度ρと同様の方法で密度ρ_０を測定した。そして、下記の式（２）にて単位重量当たりのポロシティ体積Ｖ（ｃｍ^３／ｇ）を求めた。各サンプルに対してポロシティ体積Ｖを測定した中で最大のポロシティ体積Ｖの値を、その鋳片のポロシティ体積Ｖとした。

【0050】

【数1】

【0051】

本実施例の試験条件及び試験結果が表１に示される。表１において、試験条件には、連続鋳造でできた鋳片の厚み、鋳片の幅、軽圧下ロールの大径部の幅、電磁ブレーキの磁場の磁束密度、実績圧下速度、及び軽圧下帯入口の中心固相率に関する条件が示される。磁束密度は、電磁ブレーキで鋳型内の溶鋼に印加する磁場の磁束密度である。表１では、下記の条件１を満たす試験条件で製造された鋳片は発明例と表され、条件１を満たさない試験条件で製造された鋳片は比較例と表される。表１に示す比較例１～４において、条件１を満たしていない試験条件には印「＊」が付されている。また、表１に示す発明例１～７及び比較例１～４の中で下記の条件２を満たしていないものについて、表面温度に印「＃」が付されている。
条件１：軽圧下ロール（凸型ロール）の大径部の幅が上記の式（１）を満たし、且つ、実績圧下速度が０．５ｍｍ／ｍｉｎ以上且つ１．３ｍｍ／ｍｉｎ以下であり、且つ、軽圧下帯入口の鋳片の中心固相率が０．３以下である。
条件２：磁束密度が１０００Ｇａｕｓｓ以上である。

【0052】

【表1】

【0053】

得られた鋳片のＭｎ偏析度が１．４以下であれば鋳片を圧延した後の製品（鋼板）において靭性が確保できることが分かっている。そのため、表１において、試験結果には、Ｍｎ偏析度が１．４以下であれば「優」、そうでなければ「不可」を示した。また、ポロシティ体積が４．０ｃｍ^３／ｇ以下であれば、鋳片を圧延した後の製品（鋼板）において欠陥が無害化されることが分かっているため、ポロシティ体積が４．０ｃｍ^３／ｇ以下であれば「優」、そうでなければ「不可」を示した。

【0054】

表１に示すように、発明例１～６は、いずれも条件１及び条件２を満たしていた。このため、発明例１～６では、Ｍｎ偏析度及びポロシティ体積が良好なスラブ鋳片を得られた。つまり、中心偏析及びポロシティを低減できた。

【0055】

発明例７は、条件１を満たしているものの、磁束密度が１０００Ｇａｕｓｓ未満であり条件２を満たしていなかった。発明例７では、磁束密度以外の試験条件が同じ発明例１と比較して、Ｍｎ偏析度及びポロシティ体積が多少高いものの閾値未満であり、良好な鋳片が得られた。つまり、発明例７でも、中心偏析及びポロシティを低減することができた。

【0056】

比較例１では、大径部の幅が上記の式（１）を満たしていなかった。そのため、比較例１は条件１を満たしていなかった。この場合、Ｍｎ偏析度が閾値より大きく、評価は「不可」であった。

【0057】

比較例２では、大径部の幅が上記の式（１）を満たしておらず、実績圧下速度が０．５ｍｍ／ｍｉｎ未満であった。そのため、比較例２は条件１を満たしていなかった。この場合、Ｍｎ偏析度及びポロシティ体積がいずれも閾値より大きく、評価は「不可」であった。

【0058】

比較例３では、比較例２と同様に大径部の幅が上記の式（１）を満たしておらず、実績圧下速度が０．５ｍｍ／ｍｉｎ未満であった。そのため、比較例３は条件１を満たしていなかった。比較例３では、さらに、鋳型内の溶鋼に磁場を印加しなかった。そのため、比較例３は条件２も満たしていなかった。この場合、比較例２の結果と比較して、Ｍｎ偏析度及びポロシティ体積がいずれも悪化し、評価は「不可」であった。

【0059】

比較例４では、軽圧下帯入口の鋳片の中心固相率が０．３より大きく、条件１を満たしていなかった。この場合、比較例４では、Ｍｎ偏析度が閾値より大きく、評価は「不可」であった。

【0060】

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0061】

１：連続鋳造機
４：鋳型
４ａ：電磁ブレーキ
６：軽圧下ロール対
６１，６２：軽圧下ロール
１０：鋳片

【図1】

【図2】

【図3】