特許 7273307 鋼の連続鋳造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-02

(45)【発行日】2023-05-15

(54)【発明の名称】鋼の連続鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/128 20060101AFI20230508BHJP

   B22D 11/20 20060101ALI20230508BHJP

   B22D 11/115 20060101ALI20230508BHJP

【ＦＩ】

B22D11/128 350A

B22D11/20 C

B22D11/115 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019148842

(22)【出願日】2019-08-14

(65)【公開番号】P2021030237

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-04-07

(73)【特許権者】

【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】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊澤 研一郎

(72)【発明者】

【氏名】廣角 太朗

【審査官】池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０６９０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３０９４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１１４３１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０３－２８１０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／００－１１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳片の上面等軸晶率を５％以上とし、
中心固相率が０．８から凝固完了までの領域（以下「高固相率領域」という。）において、圧下ロール対を１対以上配置して鋳片の圧下を行い、
前記上面等軸晶率が５％以上２０％未満のときは高固相率領域での圧下勾配を４．０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、上面等軸晶率が２０％以上のときは高固相率領域での圧下勾配を３．０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

【請求項2】

前記圧下ロール対を連続で２対以上配置して鋳片の圧下を行うことを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。

【請求項3】

中心固相率が０．３から０．７５までの領域（以下「低固相率領域」という。）において、圧下勾配が０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎの圧下を行い、前記低固相率領域と高固相率領域の間の領域では圧下勾配が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以上の圧下を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼の連続鋳造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳片の中心偏析とセンターポロシティを抜本的に低減するための、鋼の連続鋳造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

連続鋳造方法によってスラブやブルームなどの鋳片を鋳造する場合に、鋳片の中心部にリンやマンガン等の成分が偏析する、いわゆる中心偏析が発生することがある。また、鋳片中心部にはセンターポロシティと呼ばれる空孔が発生する。

【0003】

連続鋳造中の凝固末期において、鋼が凝固する際の凝固収縮に伴って、鋳片内の所定体積に占める鋼量が不足する。未凝固溶鋼が流動可能である鋳片部位では、未凝固溶鋼が最終凝固部の凝固完了点に向かって流動し、固液界面の不純物濃化溶鋼が最終凝固部に集積し、これが中心偏析の原因となる。また、未凝固溶鋼が流動できない位置（鋳片中心固相率が０．８以上）では、鋳片中心部に空隙が生じ、センターポロシティの原因となる。

【0004】

中心偏析を軽減するためには、厚み中心が固液共存領域であって未凝固溶鋼が流動可能である領域において、溶鋼の凝固収縮量に見合った分だけ凝固シェルを圧下することにより、最終凝固部付近の溶鋼流動を抑えることが有効となる。また、センターポロシティを軽減するためには、未凝固溶鋼が流動できない凝固完了位置付近又は完全凝固後の鋳片を圧下してセンターポロシティを圧着することが有効となる。このような考え方に基づき、連続鋳造末期の凝固完了前後においてサポートロールによって鋳片を圧下する軽圧下技術が用いられている。

【0005】

連続鋳造においては、上記のように凝固収縮を補償する適切な圧下を付与することにより、中心偏析を低減することが可能である。実機では、中心固相率０．８以下の低固相率の領域において０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎ程度の適正圧下を加える、軽圧下技術が広く適用されている。

【0006】

特許文献１には、圧下の割合を０．３６～０．７２ｍｍ／ｍｉｎとして、中心固相率が流動限界固相率以上の部位まで該圧下を行うことを特徴とするスラブの連続鋳造方法が紹介されている。流動限界固相率以上の部位（中心固相率が０．８以上）においても圧下勾配を変化させていない。

【0007】

特許文献２は、少なくとも１対の対向するロール間で圧下しつつ鋼スラブ連続鋳造片を引抜く連続鋳造方法において、該鋳片中心部の固相率が０．１～０．４となる位置から０．８～０．９の範囲内となる任意位置に至る領域では、全凝固収縮量を補償するように鋳片を圧下し、上記任意位置以降凝固が完了するまでの高固相率の領域は、鋳片の引抜方向長さ（単位：ｍ）当たりの鋳片厚みに対する圧下量の割合（％）を示す圧下勾配（％／ｍ）が、鋼のＣ濃度による式で規定される範囲を満足するように圧下する連続鋳造方法が提案されている。

【0008】

連続鋳造鋳片の断面の凝固組織は、全体が柱状晶で形成されるか、あるいは鋳片外周側が柱状晶であり、鋳片の厚み中心部に等軸晶が生成されることがある。鋳片の厚み全体に占める厚み方向の等軸晶帯の比率を、等軸晶率と呼んでいる。

【0009】

鋳片の中心偏析やセンターポロシティを低減するために、鋳片の等軸晶率増加が有効であることが知られている（例えば非特許文献１）。等軸晶率を増加する手段として、タンディッシュ内溶鋼温度の過熱度を低下する方法（低温鋳造）、鋳造中における電磁攪拌の実施が有効である。電磁攪拌を実施する鋳造中の部位としては、鋳型内、二次冷却帯、凝固末期があり、特に鋳型内での電磁攪拌が鋳片の等軸晶率増加に有効であることが知られている。

【0010】

通常用いられている連続鋳造装置は、鋳型内で鋳片表面を初期凝固し、その後の二次冷却帯においては鋳片が半径１０ｍ前後で湾曲して導かれ、最終的に水平方向に導かれていく。湾曲部の未凝固溶鋼中において、等軸晶は下面側の凝固シェル上に堆積するため、最終凝固後の鋳片断面において、等軸晶は厚み中心から下面側に多く形成される。特にスラブ連続鋳造鋳片では、等軸晶帯は主に厚み中心部よりも下面側に形成されることが多い。厚み中心部よりも上面側に形成される等軸晶帯の厚さを鋳片厚みの１／２で除した割合（％）を、本発明では「上面等軸晶率」という。

【0011】

特許文献３には、凝固末期に少なくとも１対のロールにより鋳片を圧下しつつ引き抜く溶融金属の連続鋳造方法において、上面等軸晶率が５％未満の場合、鋳片中心部の温度が固相率０．２５に相当する位置から流動限界固相率に相当する位置までの凝固時期範囲の任意の位置、好ましくは該凝固時期範囲の上流側に少なくとも１対のロールを設置し、全圧下量が４～２０ｍｍとなるように圧下し、かつ中心固相率が０．０５～０．２５の鋳片単位長さ当たりの圧下量が０．２～３．０ｍｍ／ｍとなるように圧下することを特徴とする連続鋳造方法が開示されている。

【0012】

特許文献４には、上面等軸晶率が５％以上になるように制御し、増速した鋳造速度において鋳片の中心固相率０．１５から０．７（流動限界固相率）までの全圧下量が４～２０ｍｍとなるように圧下し、かつ中心固相率が０．０２～０．１５の圧下勾配を０．２～３．０ｍｍとして連続鋳造を行う方法が開示されている。

【0013】

特許文献５には、Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼鋳片を連続鋳造により製造する際に、該鋳片の等軸晶率を１０～５０％とするとともに、鋳造中の最終凝固位置とそこから上流側において、鋳片の厚さに対して０．１％以上のテーパー量を１ｍ以上の長さにわたって付与する、ステンレス鋼鋳片の製造方法が開示されている。

【0014】

特許文献６には、鋳片軸心部に等軸晶帯を多く形成する様な連続鋳造片を、対向するロール間で圧下しつつ引抜く連続鋳造方法において、該鋳片中心部の固相率が０．２となる位置から０．８～０．９となる位置に至る領域では、該領域内での全凝固収縮量を補償する様に鋳片を圧下し、それ以降凝固が完了する迄の領域は、該鋳片の引抜方向長さ（単位：ｍ）当たりの鋳片厚みに対する圧下量の割合（％）を示す圧下勾配（％／ｍ）が、０．０８％／ｍ以上で１．５０％／ｍ以下となる様な割合で連続的に圧下することを特徴とする連続鋳造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】特開平０６－２９７１２５号公報

【文献】特開平１１－７７２６９号公報

【文献】特開平４－２７９２６５号公報

【文献】特開平４－３０９４４６号公報

【文献】特開平１１－１３８２３８号公報

【文献】特開平９－２８５８５６号公報

【非特許文献】

【0016】

【文献】第５版鉄鋼便覧 第１巻製銑・製鋼 第４３０頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

連続鋳造においては、前述のとおり、凝固収縮を補償する適切な圧下を付与することで中心偏析及びセンターポロシティを低減可能であることから、軽圧下技術が広く適用されている。また、鋳片に等軸晶帯を形成することによる中心偏析の低減も広く用いられている。しかし、中心偏析とセンターポロシティの抜本的な低減には至っていない。
本発明は、連続鋳造において、鋳片の中心偏析とセンターポロシティを抜本的に低減することのできる、鋼の連続鋳造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】

【0018】

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］鋳片の上面等軸晶率を５％以上とし、
中心固相率が０．８から凝固完了までの領域（以下「高固相率領域」という。）において、圧下ロール対を１対以上配置して鋳片の圧下を行い、
前記上面等軸晶率が５％以上２０％未満のときは高固相率領域での圧下勾配を４．０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、上面等軸晶率が２０％以上のときは高固相率領域での圧下勾配を３．０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
［２］前記圧下ロール対を連続で２対以上配置して鋳片の圧下を行うことを特徴とする［１］に記載の鋼の連続鋳造方法。
［３］中心固相率が０．３から０．７５までの領域（以下「低固相率領域」という。）において、圧下勾配が０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎの圧下を行い、前記低固相率領域と高固相率領域の間の領域では圧下勾配が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以上の圧下を行うことを特徴とする［１］又は［２］に記載の鋼の連続鋳造方法。

【発明の効果】

【0019】

本発明の鋼の連続鋳造方法を用いることにより、鋳片の中心偏析とセンターポロシティを抜本的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】上面等軸晶率、高固相率領域圧下勾配と鋳片の最大Ｍｎ偏析度との関係を示す図である。

【図2】上面等軸晶率と鋳片の最大Ｍｎ偏析度との関係を示す図であり、（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ高固相率領域圧下勾配が４．０、５．６ｍｍ／ｍｉｎの場合である。

【図3】高固相率領域における圧下ロール対の配置を示す図であり、（Ａ）は１対、（Ｂ）は２対、（Ｃ）は３対の圧下ロール対を有する場合である。

【図4】高固相率領域での圧下ロール対を用いた圧下に加え、低固相率領域で軽圧下を行う状況を示す図である。

【図5】圧下ロール対の対数、上面等軸晶率と最大Ｍｎ偏析度の関係を示す図であり、（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ高固相率領域圧下勾配が４．０、５．６ｍｍ／ｍｉｎの場合である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

連続鋳造中における鋳片の中心固相率の変化について説明する。鋳片の上面側と下面側の液相線が鋳片厚み中心部で接した地点（凝固開始位置）から中心固相率が０より大きくなり、下流側に行くに従って中心固相率が増大する。凝固開始位置より上流側では中心固相率が０である。そして、鋳片の上面側と下面側の固相線が鋳片厚み中心部で接した地点で凝固が完了し、中心固相率が１．０となる。この点を「凝固完了位置」ともいう。凝固完了位置の下流側では、中心固相率は１．０のままである。以下便宜的に、凝固完了位置を「中心固相率が１．０の位置」ということがある。また、中心固相率をｆｓと表示することがある。

【0022】

鋳造中の鋳造方向各位置における中心固相率については、連続鋳造中の鋳片厚み方向中心部の温度Ｔ_Cを１次元の伝熱凝固計算によって求めた上で、液相線温度Ｔ_L、固相線温度Ｔ_Sを用いて下記（１）式で算出することができる。伝熱・凝固計算にあたってはエンタルピー法や等価比熱法などを用いることができる。Ｔ_C＞Ｔ_Lでは中心固相率＝０、Ｔ_S＞Ｔ_Cでは中心固相率＝１．０となる。
中心固相率＝（Ｔ_L－Ｔ_C）／（Ｔ_L－Ｔ_S） （１）

【0023】

前述のように、連続鋳造においては、凝固収縮を補償する適切な圧下を付与することにより、中心偏析を低減することが行われている。実機では、中心固相率０．８以下の低固相率の領域において軽圧下を行っており、そのような中心固相率の範囲では、凝固収縮を補償するための軽圧下量は、０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎ程度とされている。

【0024】

本発明においては、中心固相率が０．８以上で凝固完了位置（中心固相率＝１．０）までの領域を「高固相率領域」と呼ぶ。そして、高固相率領域においても、適正な圧下を行うとともに、鋳片の厚み中心部から上面側に等軸晶を形成することとすれば、鋳片の中心偏析・センターポロシティをより改善できるのではないかと着想した。前述のとおり、本発明では、厚み中心部よりも上面側に形成される等軸晶帯の厚さを鋳片厚みの１／２で除した割合（％）を「上面等軸晶率」という。

【0025】

そこで、実機連続鋳造装置を用いた実験により確認を行った。連続鋳造において、鋳型内電磁攪拌を実施するとともに、タンディッシュ内溶鋼温度を調整し、タンディッシュ内溶鋼過熱度ΔＴ（タンディッシュ内溶鋼温度と液相線温度との差（℃））を２０℃以下から３０℃以上までのいずれかとすることにより、鋳片の上面等軸晶率を０％、５％、２０％のそれぞれに調整した。溶鋼過熱度ΔＴが小さいほど、上面側等軸晶率が増大する。さらに、鋳片中心固相率が０．８から凝固完了位置までの区間の高固相率領域において鋳片の圧下を行い、圧下に際して圧下勾配（時間当たりの圧下量（ｍｍ／ｍｉｎ））を種々変化させ、鋳片厚み中心部の最大Ｍｎ偏析度に及ぼす影響の評価を行った。

【0026】

鋳片の評価については、圧下定常部の幅方向中央部・鋳片幅方向に垂直な断面（Ｌ断面）サンプルを対象にして行った。
上面等軸晶率については、Ｌ断面のエッチプリントを採取し、目視観察により柱状晶組織と等軸晶組織の境界を定め、鋳片厚み中心部から上面側についての等軸晶率（上面等軸晶率）を算出した。
Ｍｎ偏析評価に当たっては、当該Ｌ断面においてＥＰＭＡによるビーム径５０μｍでＭｎ濃度マッピング分析を実施した。マッピングデータのうち、偏析最悪部を含む２ｍｍ幅のラインを設定し、濃度のピーク値Ｃを測定視野内平均濃度Ｃ₀で除した値を、最大Ｍｎ偏析度Ｃ／Ｃ₀とした。

【0027】

評価結果を図１に示す。同じ上面等軸晶率のデータで比較すると、鋳片中心固相率が０．８から凝固完了位置までの区間の高固相率領域において圧下を行い、圧下における圧下勾配を増加させると、鋳片厚み中心部の最大Ｍｎ偏析度は減少していくことがわかる。また、同じ圧下勾配であれば、上面等軸晶率が高くなるほど、鋳片厚み中心部の最大Ｍｎ偏析度は減少していくことがわかる。そして、上面等軸晶率が５％以上であって、高固相率領域の圧下勾配が４．０ｍｍ／ｍｉｎ、あるいは上面等軸晶率が２０％であって、高固相率領域の圧下勾配が３．０ｍｍ／ｍｉｎであれば、最大Ｍｎ偏析度は１．１７以下となることがわかった。上面等軸晶率が高いほど、高固相率領域の圧下勾配が大きいほど、最大Ｍｎ偏析度は低減する。

【0028】

次に、実機連続鋳造装置を用いた実験により確認を行った。実機連続鋳造装置では上面等軸晶率０～２０％の鋳造を行った。鋳型内電磁攪拌を実施し、タンディッシュ内溶鋼過熱度ΔＴを低減することにより、高い上面等軸晶率を実現した。高固相率領域において、圧下ロール対３対を連続して配置し、圧下勾配を４．０ｍｍ／ｍｉｎと５．６ｍｍ／ｍｉｎの２水準として連続鋳造を行った。得られた鋳片の品質について、横軸を上面等軸晶率、縦軸を最大Ｍｎ偏析度として図２に示した。上面等軸晶率が高いほど、また圧下勾配が大きいなるほど、最大Ｍｎ偏析度が改善されていることがわかる。

【0029】

上面等軸晶率が高いほど、高固相率領域の圧下勾配が大きいほど、最大Ｍｎ偏析度が低減する理由は、以下のように考えられる。
固相率０．８以上最終凝固位置までの高固相率領域は、流動限界固相率を上回る固液共存領域であり、マクロな溶鋼流動は生じない。しかしブリッジング等に起因する局所的な負圧の発生を要因に、溶鋼の局所的な流動が生じ、偏析の濃化が生ずる。そして高固相率領域における急勾配圧下は、偏析の濃化を抑制可能であることが分かっている。
鋳片最終凝固部における溶鋼の局所的な流動は、柱状晶凝固組織に比べ等軸晶凝固組織においてより生じにくい。これは、柱状晶組織では液相がデンドライト先端領域に集中するのに比べ、等軸晶組織では液相が結晶粒間に均一に分散しているため、ミクロスケールでの流動抵抗が大きくなるためである。
上記を踏まえると、同一の圧下を加えた場合でも、鋳片厚み中心部の主たる凝固組織が柱状晶である鋳片に比べ、等軸晶である鋳片の方が、より偏析が低減する。これは、目標とする偏析度への到達に必要な圧下勾配が、等軸晶では小さく済むことを意味する。

【0030】

以上の結果に基づいて、本発明の鋼の連続鋳造方法を以下のように規定することとした。図３を参照しつつ説明する。
即ち、鋳片の上面等軸晶率を５％以上とし、中心固相率が０．８から凝固完了までの領域（高固相率領域６１）において、圧下ロール対１を１対以上配置して鋳片の圧下を行い、上面等軸晶率が５％以上２０％未満のときは高固相率領域６１での圧下勾配を４．０ｍｍ／ｍｉｎ以上とし、上面等軸晶率が２０％以上のときは高固相率領域６１での圧下勾配を３．０ｍｍ／ｍｉｎ以上とする。
なお、上面等軸晶率が１０％程度のとき、鋳片最終凝固部の凝固組織はほぼすべてが等軸晶となる。さらに、上面等軸晶率が２０％程度のとき、凝固不均一を考慮しても最終凝固部の凝固組織はほぼすべてが等軸晶となる。

【0031】

連続鋳造中の圧下位置を定めるにあたり、中心固相率が０．８となる位置、凝固完了位置のそれぞれについては、連続鋳造中における鋳片表面の温度測定、鋳片の伝熱凝固計算を組み合わせることによって定めることができる。

【0032】

中心固相率が０．８から凝固完了位置までの高固相率領域６１で圧下を行う圧下ロール対１の数については、最低でも１対とする（図３（Ａ）参照）。当該領域での圧下ロール対１の数は２対とすると好ましい（図３（Ｂ）参照）。圧下ロール対１の数は３対以上であるとより好ましい（図３（Ｃ）参照）。

【0033】

中心固相率が０．８から凝固完了位置までの領域（高固相率領域６１）で行う圧下の圧下勾配は、１０ｍｍ／ｍｉｎ以下とすると好ましい。１０ｍｍ／ｍｉｎ以下であれば、割れが発生しないことを実験装置で確認しているためである。

【0034】

鋳片の上面等軸晶率を５％以上とする方法について説明する。
上面等軸晶率を５％以上とするためには、鋳型内電磁攪拌の実施が最も有効である。鋳型内電磁攪拌による攪拌流速を速くするほど、上面等軸晶率を増大することができる。
さらに、タンディッシュ内溶鋼温度を低下し、タンディッシュ内溶鋼過熱度ΔＴ（タンディッシュ内溶鋼温度と液相線温度との差（℃））を小さくするほど、上面等軸晶率を増大することができる。ΔＴを３０℃以下とすると好ましい。
ΔＴ＝３０℃以下、鋳型内電磁撹拌流速０．１ｍ／ｓで上面等軸晶率が５％以上になる。

【0035】

中心固相率が０．８以下の固相率が低い領域における好ましい鋳片の圧下条件について説明する（図４参照）。従来から知られているように、固相率が低い領域において、凝固収縮にみあった鋳片の圧下を行うことにより、鋳片の中心偏析が低減することが知られている。固相率が低い領域における中心固相率の範囲では、凝固収縮を補償するための軽圧下量は、０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎ程度とされている。本発明においても、中心固相率が０．３から０．７５までの領域（低固相率領域６２）において、圧下勾配が０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎの圧下を行うことにより、鋳片の中心偏析を低位に保つことが可能となる。中心固相率の下限については、軽圧下が有効となる固相率範囲の一般的な下限であることから定めた。一方、中心固相率が０．７５を超えると、圧下勾配の上限が緩和されることから、低固相率領域の上限中心固相率を０．７５と定めた。低固相率領域における圧下勾配の範囲については、凝固収縮見合いとされる、一般的な軽圧下適正勾配に準ずるものである。

【0036】

前記低固相率領域６２と高固相率領域６１の間の領域（中心固相率が０．７５～０．８の間の領域、以下「遷移固相率領域６３」という。）では圧下勾配が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以上の圧下を行えばよい（図４参照）。遷移固相率領域６３の圧下勾配の上限は、高固相率領域６１と同様、１０ｍｍ／ｍｉｎ以下とすると好ましい。即ち、遷移固相率領域６３においては、低固相率領域６２と同じ圧下勾配としてもよく、あるいは高固相率領域６１と同じ圧下勾配としてもよく、低固相率領域６２での圧下勾配（軽圧下）から高固相率領域６１での圧下勾配（高圧下）に順次移行する遷移領域としてもかまわない。

【0037】

中心固相率が０．８から凝固完了位置までの高固相率領域の圧下ロールの直径については、直径３８０ｍｍ以上であれば内部割れが発生しないことを確認している。

【0038】

本発明は、スラブの連続鋳造において用いると好ましい。スラブの連続鋳造においては、通常は上面等軸晶率が５％未満の状態で鋳造されることが多い。本発明は、スラブの連続鋳造においても、上面等軸晶率を５％以上とし、高固相率領域での高い圧下勾配を組み合わせることにより、鋳片の中心偏析とセンターポロシティを大幅に向上することを可能とした。

【実施例】

【0039】

次に、実機連続鋳造装置を用いて、Ｃ含有量：０．１７質量％の中炭素鋼を用い、幅：２３００ｍｍ、厚み：２３０ｍｍのスラブを鋳造する実験を行った。一般的な軽圧下機能を持つ連続鋳造装置に該当する。鋳型内電磁攪拌を実施し、鋳型内電磁攪拌条件は鋳型内撹拌流速が０．１ｍ／ｓとなるよう設定した。鋳造速度は１．０ｍ／ｍｉｎとした。

【0040】

連続鋳造装置のロール配置については、図４に示すように、上流側５２の固相率が低い側においては通常のサポートロール４（直径２８０ｍｍ）によって鋳片５を支持しており、サポートロールのロール間隔を順次狭めることによって軽圧下を行うことができる。
また、下流側５３の固相率が０．８－１．０の領域（高固相率領域６１）では、Ｆ面側の圧下ロール２とＬ面側の圧下ロール３を用いた圧下ロール対１を配置し、圧下を行っている。圧下ロール対１において、Ｌ面側の圧下ロール３、Ｆ面側の圧下ロール２はいずれも、直径４００ｍｍのフラットロールを用いている。

【0041】

図３に高固相率領域での圧下ロール対１の配置について図示している。図３（Ａ）は圧下ロール対１が１対、（Ｂ）は圧下ロール対１が２対、（Ｃ）は圧下ロール対１が３対配置されている。圧下ロール対１が３対の場合、図３（Ｃ）に示すように、上流側５２から、第１圧下ロール対１１、第２圧下ロール対１２、第３圧下ロール対１３が配置される。中心固相率が０．３から０．８までの領域と、中心固相率が０．８から１．０までの領域について、それぞれ圧下条件を設定して圧下を行った。表１において、Ｎｏ．１～４、１３～１６は圧下ロール対が３対、Ｎｏ．５～８、１７～２０は圧下ロール対が２対、Ｎｏ．９～１２、２１～２４は圧下ロール対が１対の場合の実施例である。

【0042】

また、圧下ロール対の数が１対～３対の場合のいずれも、最も上流側の第１圧下ロール対１１の直前のサポートロール４Ｕは鋳片中心固相率が０．８以下、各圧下ロール対１は鋳片中心固相率が０．８以上凝固完了位置（鋳片中心固相率が１．０）の範囲内に配置されている。表１に示す「累積平均圧下量（ｍｍ）」については、高固相率領域直前のサポートロール４Ｕ出側における鋳片の厚み（サポートロール４Ｕの上下ロール間隔）を基準とし、高固相率領域の各圧下ロール対において、平均圧下量ｄを算出し、これを累積平均圧下量としている。また、表１に示す圧下勾配（ｍｍ／ｍｉｎ）は、高固相率領域入り側と出側における平均圧下量の差を、高固相率領域通過時間で除した値である。具体的には、高固相率領域入り側の平均圧下量はゼロ、出側における平均圧下量は最終圧下ロール対の累積平均圧下量ｄ_Tが対応する。また、高固相率領域通過時間は、高固相率領域の長さＬ（実施例では１．０ｍ）を鋳造速度（実施例では１．０ｍ／ｍｉｎ）で除した値である。実施例では結果として、圧下勾配（ｍｍ／ｍｉｎ）は、最終圧下ロール対の累積平均圧下量（ｍｍ）と等しい数値となっている。

【0043】

中心固相率が０．８までの領域では、軽圧下条件として、通常用いられている軽圧下勾配の０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎを採用した。この中心固相率領域では、０．８～１．２ｍｍ／ｍｉｎを採用することにより、凝固収縮を補償することができる。この領域での軽圧下は、前述のように通常用いられているサポートロール４を用いており、ロール直径は２８０ｍｍである。

【0044】

中心固相率０．８から凝固完了位置までの領域（高固相率領域６１）の圧下条件については、圧下ロール対によって圧下する圧下勾配を選択し、表１のＮｏ．１～１２は累積平均圧下量が４．０ｍｍ、圧下勾配が４．０ｍｍ／ｍｉｎであり、Ｎｏ．１３～２４は累積平均圧下量が５．６ｍｍ、圧下勾配が５．６ｍｍ／ｍｉｎである。圧下ロール対１の数については、１対の場合、２対の場合と３対の場合の３水準で調査を行った。

【0045】

鋳片の上面等軸晶率については、鋳型内電磁攪拌の攪拌流速を０．１ｍ／ｓに設定した上で、タンディッシュ内溶鋼過熱度ΔＴを変化させることによって調整した。攪拌流速が０．１ｍ／ｓの時タンディッシュ内溶鋼過熱度ΔＴを３５℃以上とすることによって上面等軸晶率が０％となり 、ΔＴを３０℃とすることで上面等軸晶率を５％とし、ΔＴを２５℃とすることで上面等軸晶率を１０％とし、ΔＴを２０℃以下とすることで上面等軸晶率を２０％ とした。

【0046】

鋳片品質については、鋳片厚み中心部の最大Ｍｎ偏析度（中心偏析）、センターポロシティの評価を行った。最大Ｍｎ偏析度評価方法の評価方法は前述のとおりとした。
ポロシティ面積率については、Ｌ断面のカラーチェックを行い、カラーチェック後の着色部の面積の和をポロシティ合計面積とし、鋳片断面に占めるポロシティ合計面積の割合（％）をポロシティ面積率とした。
最大Ｍｎ偏析度が１．１７以下、センターポロシティ面積率が３以下を合格とした。
製造条件及び品質評価結果を表１に示す。また、圧下ロール対の対数、上面等軸晶率と最大Ｍｎ偏析度の関係を図５に示す。図５（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ高固相率領域圧下勾配が４．０、５．６ｍｍ／ｍｉｎの場合である。

【0047】

【表1】

【0048】

表１において、Ｎｏ．１～４、５～８、９～１２、１３～１６、１７～２０、２１～２４のそれぞれの群において、上面等軸晶率が０％の比較例はいずれもポロシティ面積率が不良であった。上面等軸晶率が０％で圧下勾配が４．０ｍｍ／ｍｉｎの条件については最大Ｍｎ偏析度も不良であった。一方、上面等軸晶率が５％以上では最大Ｍｎ偏析度、ポロシティ面積率ともに良好であり、上面等軸晶率が高くなるほど成績の向上が見られた。
Ｎｏ．１～１２（圧下勾配：４．０ｍｍ／ｍｉｎ）とＮｏ．１３～２４（圧下勾配：５．６ｍｍ／ｍｉｎ）のそれぞれの群において、圧下ロール対の対数が多くなるほど、最大Ｍｎ偏析度、ポロシティ面積率ともに、良好な成績が得られた。
Ｎｏ．１～１２（圧下勾配：４．０ｍｍ／ｍｉｎ）とＮｏ．１３～２４（圧下勾配：５．６ｍｍ／ｍｉｎ）を対比すると、圧下勾配が大きくなると、最大Ｍｎ偏析度、ポロシティ面積率ともに、良好な成績が得られた。

【符号の説明】

【0049】

１ 圧下ロール対
２ 圧下ロール
３ 圧下ロール
４ サポートロール
５ 鋳片
１１ 第１圧下ロール対
１２ 第２圧下ロール対
１３ 第３圧下ロール対
５２ 上流側
５３ 下流側
６１ 高固相率領域
６２ 低固相率領域
６３ 遷移固相率領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】