JP2004237291A

JP2004237291A - 連続鋳造鋳片の製造方法及びその鋳片を加工した鋼材

Info

Publication number: JP2004237291A
Application number: JP2003026343A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Murota; 康宏室田; Kazuhide Takahashi; 和秀高橋; Chiaki Ouchi; 千秋大内
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】連続鋳造鋳片から低圧下比で鋼材を製造する際に、特別の設備や複雑な製造工程を必要とせず、且つ凝固組織を微細化するための合金元素を添加することなく、板厚中心部付近の材質特性に優れた鋼材の製造を可能とさせる、凝固二次組織が微細化した、機械的性質に優れる連続鋳造鋳片を安価に製造する。
【解決手段】連続鋳造鋳片６を中心部まで凝固させた後、鋳片の厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片の表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍ−Ｔｓ）を４００℃以上とし、且つ、歪速度を１×１０^−２ｓ^−１〜１×１０^−３ｓ^−１として、下記の（１）式で示されるＰの値が３以上となるように、鋳片を厚み方向に圧下する。但し、（１）式において、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は鋳片の圧下量（％）、Ｄは圧下前の鋳片厚み（ｍｍ）である。
Ｐ＝０．１９×Ｐ_{ｔｏｔａｌ}×ΔＴ／（Ｄ／２）−４．２ …（１）
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細組織を有し、機械的性質に優れた連続鋳造鋳片の製造方法に関するものであり、更に、本発明方法により製造した連続鋳造鋳片を加工することにより得られる鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、連続鋳造鋳片の凝固二次組織を制御する必要性が生じてきている。具体的に例えれば、連続鋳造スラブ鋳片（以下、単に「連続鋳造鋳片」又は「鋳片」と記す）から低圧下比で製造する極厚鋼板の組織制御・特性改善に関する課題に対して、凝固時のγ粒の微細化並びに均一化を図る必要性がある。
【０００３】
板厚が１００ｍｍを超える極厚鋼板を、連続鋳造鋳片から製造する場合、連続鋳造鋳片の厚みは通常２５０ｍｍから３００ｍｍ程度であるため、全圧下比が３以下となり、十分な圧下が得られない場合がある。特に、板厚中心部付近では、圧下が加わりにくく、微細で且つ均一な圧延組織が得られず、目的とする鋼材特性が得られない場合が発生する。
【０００４】
こうした課題を解決するため、幾つかの技術が提案されている。例えば、特許文献１では、連続鋳造鋳片に幅方向から鍛造圧下を加えて鋳片厚みを増加させ、圧延時の圧下比を増大させることによって、鋼板の内質特性を向上させている。しかし、この場合には、強力な鍛造設備が必要であり、鍛造設備を備えていない場合には、設備導入が必要になる。又、鍛造工程が新たに加わり、製造工程が多くなるため、生産性に課題がある。
【０００５】
特許文献２では、連続鋳造鋳片を１２５０℃以上の温度で均一に加熱した後の圧延中に、鋳片の表裏面を水冷し、鋳片の表裏面と中心部との温度差を２００℃以上とした状態で強圧下を施すことにより、低圧下比の場合においても、板厚中心部付近のザクやポロシティーなどの欠陥を圧着させ、板厚中心部付近の材質を改善させている。しかし、この場合には、水冷設備が必要であること、水冷するための時間が必要で、これにより生産性が低下すること、及び、圧延設備による強圧下には限界があることなどが課題として挙げられる。又、強圧下は材質改善には効果的であるが、変形抵抗が大きくなるため、省エネルギーの観点からも課題がある。
【０００６】
上記二つの従来技術は、鋼板の板厚中心部付近の欠陥を減少させるために、何れも圧延によって再結晶組織を微細化させているが、圧延再結晶組織を微細化する方法としては、連続鋳造鋳片の凝固組織を微細化することも効果的である。
【０００７】
そのため、凝固組織の微細化に関して、例えば特許文献３などのように、溶鋼中に凝固核を形成する金属や金属化合物を分散させる方法や、特許文献４などのように、析出物を形成しやすい金属や金属化合物を添加し、析出物のピンニング効果を利用する方法などが提案されている。しかしながら、これらの方法による凝固組織の微細化では、合金元素などの添加によるコスト上昇を招くばかりでなく、添加した合金元素が最終的な鋼材の機械的性質や溶接性などに悪影響を及ぼす可能性さえもある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１４０９０６号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平５−６９００１号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２０００−２８８６９３号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２０００−３０１３０６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来、連続鋳造鋳片から板厚中心部付近の材質特性に優れた極厚鋼板を低圧下比で製造する場合には、専用設備の設置によるコスト上昇や、複雑な製造工程に起因する生産性低下によるコスト上昇、更には合金材添加によるコスト上昇などを余儀なくされていた。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、極厚鋼板などのように、連続鋳造鋳片から低圧下比で鋼材を製造する際に、特別の設備や複雑な製造工程を必要とせず、且つ凝固組織を微細化するための合金元素を添加することなく、板厚中心部付近の材質特性に優れた鋼材の製造を可能とさせる、凝固二次組織が微細化した、機械的性質に優れる連続鋳造鋳片を安価に製造する方法を提供することであり、更に、本法により製造された連続鋳造鋳片を熱間圧延加工して得られる、板厚中心部付近の材質特性に優れた鋼材を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、連続鋳造鋳片の凝固二次組織微細化の検討にあたり、高温域における低歪速度変形での塑性加工により、必然的に生じる動的再結晶に着目した。動的再結晶粒径は、初期粒径や歪量に依存せず、加熱温度や歪速度などの変形条件のみによって一義的に決定されることは公知の事実である。そこで、本発明者等は、凝固直後の連続鋳造鋳片に圧下を加えることによって動的再結晶を生じさせ、鋳片厚み中心部付近における凝固二次組織の微細化について検討した。
【００１５】
先ず、本発明者等は、小型サンプルを用い、歪速度が１×１０^−２ｓ^−１及び１×１０^−３ｓ^−１の２条件下における動的再結晶挙動について試験・調査した。歪速度が１×１０^−２ｓ^−１〜１×１０^−３ｓ^−１の範囲は、現状の連続鋳造機で鋳造される鋳片に、その鋳片引き抜き速度に起因して作用する歪速度に対応する歪速度範囲である。試験は、表１に示す５種類の化学成分の鋼板から直径が８ｍｍ、長さが１２ｍｍの円柱状の小型サンプルを採取し、熱間加工再現装置を用いて、高温圧縮試験を行い、動的再結晶挙動について調査した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
小型サンプルを１０５０℃〜１３００℃に加熱した後３分間保持し、上記２条件の歪速度で圧下率１５％で圧縮加工した後、４５℃／ｓで急冷して加工後の組織を凍結させた。何れの条件においても動的再結晶型のＳ−Ｓ曲線を示し、又、試験後の小型サンプルの断面ミクロ組織観察の結果から、粒界形状が不規則で、粒内に双晶を含まない動的再結晶特有の組織形態になっていることを確認した。
【００１８】
この結果から、連続鋳造の鋳片引き抜き速度に起因して発生する歪速度に相当する低歪速度下において、動的再結晶が生じることを確認した。
【００１９】
次に、同一の小型サンプルを用いて、加熱温度が１０５０℃〜１３００℃、歪速度が１×１０^−２ｓ^−１の条件下で、圧下率を３％〜５０％として動的再結晶挙動と圧下率との関係について調査した。その結果、圧下率が３％以上５０％以下の場合に、動的再結晶特有の組織形態になっていることを確認した。今回の試験では、圧下率が５０％の範囲までしか試験を実施していないが、それ以上の圧下率においても、同様の組織形態を示し、動的再結晶が発現するものと考えられる。
【００２０】
これらの結果から、連続鋳造の鋳片引き抜き速度に起因して発生する歪速度に相当する低歪速度下での軽微な加工によって、連続鋳造鋳片には動的再結晶が生じることを確認した。
【００２１】
このように、小型サンプルにおいては、連続鋳造の鋳片引き抜き速度に相当する低歪速度下での動的再結晶発現条件を確認したが、実際の連続鋳造においては、鋳片厚みが通常２５０〜３００ｍｍと極厚であり、小型サンプルで確認した再結晶発現条件を、連続鋳造鋳片の厚み中心部付近に有効に作用させるための条件を検討しなくてはならない。そこで、連続鋳造鋳片が完全凝固した後に鋳片を圧下した場合の圧下時の鋳片温度、圧下量、及び、鋳片厚み中心部付近に有効に作用する圧下量との関係について、机上計算により検討した。この場合、歪速度は、鋳片引き抜き速度に対応する１×１０^−２ｓ^−１〜１×１０^−３ｓ^−１とした。
【００２２】
圧下するときの鋳片の表面温度をＴＳ（℃）、鋳片の厚み中心部の温度をＴｍ（℃）とし、両者の温度差をΔＴとした。温度差ΔＴは、ΔＴ＝Ｔｍ−Ｔｓで表される。そして、圧下前の鋳片厚みをＤ（ｍｍ）、圧下量をＰ_{ｔｏｔａｌ}とすると、鋳片厚み中心部付近に有効に作用する圧下量は、下記の（１）式で示されるＰで表されることを確認した。ここで、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}とは、鋳片の圧下前の元の厚み（Ｄ）から圧下完了後の鋳片の厚み（Ｄ_ｆ）を差し引いた値を、鋳片の圧下前の厚み（Ｄ）に対して百分率で表示した値（Ｐ_{ｔｏｔａｌ}＝１００×（Ｄ−Ｄ_ｆ）／Ｄ）である。
【００２３】
【数１】

【００２４】
従って、動的再結晶発現条件である３％以上の圧下率を鋳片厚み中心部付近に作用させるためには、（１）式で示されるＰを３以上にする必要があることを確認した。
【００２５】
但し、以上説明した検討結果は、小型サンプルを再加熱後圧下することによる動的再結晶発現条件の検討結果と、これらの検討結果から求めた動的再結晶発現条件に基づき、鋳片厚み中心部付近に有効に圧下が作用する条件を机上計算によって検討した結果であり、これら検討結果の適否を確認するには、凝固直後の鋳片について調査する必要がある。
【００２６】
そこで、図１に、その概要を示す試験用の連続鋳造機を用い、鋳片厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴが種々の値となる場合について鋳片を圧下し、鋳片中心部付近における旧γ粒径並びに強度を調査した。
【００２７】
図１において、１はタンディッシュ、２は鋳型、３は鋳片支持ロール、４は軽圧下装置、５はエアーミスト冷却装置、６は鋳片、７は未凝固層、８は凝固殻であり、タンディッシュ１内の溶鋼を鋳型２に注湯し、鋳型２により冷却されて形成した凝固殻８を鋳片支持ロール３で支持しながら、ピンチロールを兼ねた鋳片支持ロール３により鋳型２の下方に引き抜き、内部まで凝固した鋳片６を軽圧下装置４により圧下した。軽圧下装置４は、５対のロールからなっており、それぞれ独立に圧下を加えることができる構造になっている。又、鋳片６のサイズは、厚みを１５０ｍｍ、幅を５００ｍｍとした。試験に用いた供試鋼の化学成分は、前述の表１に示す鋼Ａである。鋳造方向に並んで隣合う鋳片支持ロール３の間隙には、鋳片６を冷却するため、エアーミストスプレーノズルや水スプレーノズルで構成された二次冷却装置（図示せず）が配置されている。
【００２８】
圧下条件は、歪速度を１×１０^−２ｓ^−１、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を８％とし、温度差ΔＴが３００〜７００℃になったときに圧下を加えた。この場合、上記（１）式で示されるＰの値は１．９〜１０．０になる。比較として圧下を実施しない場合についても調査した。圧下を施さない場合には、（１）式のＰの値は０以下の負の値となるが、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が０であるため、Ｐ＝０と定義した。又、（１）式のＰの値は、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が小さい場合や、温度差ΔＴが小さい場合には、負の値となるが、その場合には、実質的に鋳片厚み中心部付近には圧下が加わっていないと判断できる。尚、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を６％とした試験も一部実施した。
【００２９】
鋳片６の旧γ粒径を調査する試験では、軽圧下装置４による圧下直後にエアーミスト冷却装置５によって鋳片６を強冷して組織を凍結させた。又、鋳片６の強度を調査する試験では、軽圧下装置４による圧下後に鋳片６を強制冷却せず、放冷させた。
【００３０】
図２に、（１）式に示すＰの値と、鋳片厚み中心部付近の旧γ粒径との関係を調査した結果を示す。図２に示すように、旧γ粒径は、Ｐの値が３以上で且つ温度差ΔＴが４００℃以上の場合に微細化していることが分かった。
【００３１】
又、図３に、（１）式に示すＰの値と、鋳片厚み中心部付近の降伏強度並びに引張強度との関係を調査した結果を示す。引張試験は、ＪＩＳ−Ｚ−２２０１に規定される４号試験片を用い、ＪＩＳ−Ｚ−２２４１に基づいて実施した。鋳片の降伏強度並びに引張強度は、共にＰの値が３以上で且つ温度差ΔＴが４００℃以上の場合に上昇していることが分かった。尚、図３に示すＹＳは降伏強度、ＴＳは引張強度である。
【００３２】
尚、図２及び図３では、旧γ粒径及び鋳片厚み中心部付近の強度に対して温度差ΔＴが支配的に見えるが、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を６％とした試験では、温度差ΔＴが４００℃以上であってもＰの値が３未満の条件では旧γ粒径及び鋳片厚み中心部付近の強度は改善されず、Ｐの値が３以上となる条件（温度差ΔＴ≧４７４℃の範囲）で、始めて旧γ粒径及び鋳片厚み中心部付近の強度が改善されており、従って、これらの改善には、（１）式に示すＰの値と温度差ΔＴとが、同等に寄与していることを確認している。この場合、温度差ΔＴが４００℃未満では、鋳片表面側が塑性変形してしまい、鋳片中心部分に有効に圧下力が加わらないからである。
【００３３】
このように、凝固直後の鋳片に、（１）式で示されるＰの値が３以上となる圧下を、鋳片厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴが４００℃以上の条件下で加えることにより、鋳片の凝固二次組織を微細化することが可能であること、更に、これによって鋳片厚み中心部付近の強度が上昇することを確認した。
【００３４】
次に、これらの鋳片を用いて製造した鋼板の特性について調査した。上記の条件で圧下を加えた鋳片を放冷した後、１０５０℃に再加熱し、板厚７５ｍｍまで仕上圧延を実施し、直後に水冷し、５８０℃で焼戻し処理を実施した。比較として、圧下を加えず、その他の条件を同一として鋳造した鋳片からも、同一圧延条件及び熱処理条件で鋼板を製造した。
【００３５】
図４に、（１）式に示すＰの値と、鋼板の板厚中心部付近の旧γ粒径との関係を調査した結果を示し、図５に、（１）式に示すＰの値と、鋼板の板厚中心部付近の降伏強度並びに引張強度との関係を調査した結果を示し、図６に、（１）式に示すＰの値と、鋼板の板厚中心部付近のシャルピー衝撃値との関係を調査した結果を示す。シャルピー衝撃試験は、ＪＩＳ−Ｚ−２２０２に規定されるＶノッチ試験片を用いて行い、試験片の破面遷移温度（ｖＴｓ）を求めて評価した。
【００３６】
これらの図に示すように、（１）式に示すＰの値が３以上で且つ温度差ΔＴが４００℃以上の条件で圧下を加えた鋳片から圧延された鋼板は、圧下を加えていない鋳片やＰの値が３未満の条件で圧下を加えた鋳片、更に、温度差ΔＴが４００℃未満の条件で圧下を加えた鋳片から圧延された鋼板に比較して、板厚中心部付近の強度並びに靭性が改善されていることが分かった。
【００３７】
本発明者等は、以上の結果から、連続鋳造鋳片が凝固した後、鋳片厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴが４００℃以上の条件下で、（１）式で示されるＰの値が３以上となるように鋳片を圧下することで、鋳片に動的再結晶を生じさせ、鋳片の凝固二次組織を微細化できるとの知見を得た。更に、凝固二次組織を微細化させた鋳片を用いて鋼板を製造した場合には、全圧下比が３以下の低い圧下率であっても、圧下されていない鋳片から圧延された鋼板と比較して、鋼板の機械的性質を大幅に向上させることができるとの知見を得た。
【００３８】
本発明は、これらの知見に基づきなされたもので、第１の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、連続鋳造機内の連続鋳造鋳片を中心部まで凝固させた後、鋳片の厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片の表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍ−Ｔｓ）を４００℃以上とし、且つ、歪速度を１×１０^−２ｓ^−１〜１×１０^−３ｓ^−１として、上記の（１）式で示されるＰの値が３以上となるように、鋳片を厚み方向に圧下することを特徴とするものである。
【００３９】
第２の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法は、第１の発明において、鋳片表面を強制的に冷却し、前記温度差ΔＴを強制的に４００℃以上とすることを特徴とするものである。
【００４０】
第３の発明に係る鋼材は、第１又は第２の発明に係る連続鋳造鋳片の製造方法によって製造した鋳片を、熱間圧延加工して得られることを特徴とするものである。
【００４１】
第４の発明に係る鋼材は、第３の発明において、前記熱間圧延加工における全圧下比が３以下であることを特徴とするものである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最適な実施の形態例を説明する。転炉や電気炉などで溶製した溶鋼を、必要に応じてＲＨ真空脱ガス装置などの二次精錬炉で精錬して連続鋳造機に搬送する。連続鋳造機は、例えば、図１に示すような連続鋳造機を用いればよい。この場合、連続鋳造機には鋳片６を圧下するための軽圧下装置４が備えられていることが好ましい。但し、特に軽圧下装置４を備えていなくても、鋳片支持ロール３の一部分のロール間隔を、鋳片６に所定量の圧下量が加わるように、予め鋳造方向に向かって狭くなるように設定し、この部分で鋳片６に圧下を加えてもよい。以下、軽圧下装置４と、この鋳片支持ロール３のロール間隔を鋳造方向に向かって絞り込んだ部分とを含めて軽圧下帯と記す。尚、軽圧下帯の下流側に配置した、図１に示すエアーミスト冷却装置５は、本発明を実施する際には必要ではない。
【００４３】
軽圧下帯の直前若しくは軽圧下帯に入った直後に、鋳片６が凝固完了するように、鋳片６の引き抜き速度を調整する。この場合、二次冷却装置からの冷却水量及び鋳片引き抜き速度から、凝固完了位置を伝熱計算や未凝固層先端位置検出計などにより鋼種及び鋳片厚み毎に求めておき、その鋳片引き抜き速度に準じて鋳片６の引き抜き速度を調整する。
【００４４】
鋳片６の厚み中心部が凝固した直後は、鋳片６の厚み中心部温度（Ｔｍ）は１４００℃以上の高温であり、鋳片表面温度（Ｔｓ）を９００℃程度まで冷却しておけば、鋳片の厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片の表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍ−Ｔｓ）を、容易に４００℃以上とすることが可能であり、この観点からも、軽圧下帯の直前若しくは軽圧下帯に入った直後に、鋳片６が凝固完了するように、鋳片６の引き抜き速度を調整することが好ましい。
【００４５】
軽圧下帯に入った鋳片６を、温度差ΔＴが４００℃以上の条件下で、且つ、前述した（１）式のＰの値が３以上となる条件下で、軽圧下帯の各圧下ロールによって圧下する。この場合、例えば鋳片厚みＤが２５０ｍｍ、温度差ΔＴが５００℃の条件下では、Ｐの値を３以上にするためには、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は９．５％以上確保する必要がある。尚、各圧下ロールによる圧下量の合計が圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}となる。
【００４６】
一方、この圧下により動的再結晶を発現させるためには、低歪速度での圧下が必要であり、従って、圧下する際の歪速度を１×１０^−２ｓ^−１〜１×１０^−３ｓ^−１の範囲とする必要がある。歪速度が１×１０^−２ｓ^−１よりも速くなると、動的再結晶が発現しにくくなるため、望ましくなく、一方、歪速度を１×１０^−３ｓ^−１よりも遅くしても、動的再結晶は発現するが、このような低歪速度にするためには、後述するように、鋳片引き抜き速度を極端に遅くする、或いは、圧下ロールを多数配置し、１本１本の圧下ロールによる圧下量を極端に少なくするなどの処置が必要となるため、好ましくない。
【００４７】
ここで、図７に、圧下帯に設けた圧下ロールによって圧下される鋳片の概念図を示す。図７において９は圧下ロールであり、鋳片６は、半径Ｒの圧下ロール９に圧下されて、その厚みをＤ_０からＤ_１へと減じている。この場合、一対の圧下ロール９の圧下による歪量は、下記の（２）式で表される。
【００４８】
【数２】

【００４９】
又、鋳片６が圧下ロール９に接触している範囲は、図７に示すように、圧下ロール９の軸心に対する円周方向の角度がθ（ラジアン）の範囲であり、角度θ、圧下ロール９の半径Ｒ、鋳片厚みＤ_０、鋳片厚みＤ_１の間には下記の（３）が成立する。
【００５０】
【数３】

【００５１】
鋳片引き抜き速度をＶとすると、鋳片６が一つの圧下ロール９と接触している時間ｔ_Ｓは下記の（４）式で表される。
【００５２】
【数４】

【００５３】
角度θを（３）式から求め、求めた角度θを（４）式に代入することによって時間ｔ_Ｓを求めることができる。そして、求めた時間ｔ_Ｓを下記の（５）式に代入することにより、圧下ロール９における歪速度を求めることができる。
【００５４】
【数５】

【００５５】
前述したように、鋳片厚みＤが２５０ｍｍ、温度差ΔＴが５００℃の条件下においてＰの値を３以上にするためには、圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を９．５％以上確保する必要があり、この場合、圧下ロール９の半径を１５０ｍｍ程度とし、且つ鋳片引き抜き速度を１．２ｍ／分程度の通常の鋳片引き抜き速度として、９．５％以上の圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を１対の圧下ロール９で加えると、歪速度は上限の１×１０^−２ｓ^−１よりも速くなってしまう。従って、このような場合には、複数対の圧下ロール９で分担させて圧下し、それぞれの圧下ロール９における歪速度が上限値を超えないようにする必要がある。このために、圧下帯には、少なくとも２対以上の複数対の圧下ロールが配置されており、歪速度の制御の観点から判断した場合、圧下ロール９は多いほど好都合である。圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を各圧下ロールに分散させても歪速度が上限値を超える場合には、鋳片引き抜き速度Ｖを下げ、時間ｔ_Ｓを増大させる必要がある。
【００５６】
又、（１）式に示すＰは温度差ΔＴに比例するため、Ｐの値を３以上に確保する際、温度差ΔＴを大きくした場合には圧下量Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を小さくすることができる。従って、圧下帯の直前から圧下帯にかけて鋳片６を強冷し、表面温度を５００℃〜７００℃程度まで冷却することが好ましい。但し、鋳片表面が、このような低温下で鋳片を矯正すると、鋳片表面に矯正歪によって割れの発生する恐れがあり、これを防止するため、軽圧下帯は矯正帯よりも下流側に設置することが好ましい。
【００５７】
本発明の目的は、動的再結晶の発現によって鋳片中心部の特性を改善することであり、従って、鋳片６の中心部が凝固完了してから圧下することが必要であるが、鋳片６の中心偏析を改善するために鋳片６の凝固末期において鋳片６を圧下する技術が実施されており、この中心偏析対策のための圧下に連続して鋳片６を圧下しても、本発明の効果に何ら影響を与えることはない。
【００５８】
このようにして鋳片６を鋳造することにより、鋳片６の厚み中心部近傍では動的再結晶が発現し、凝固二次組織が微細化した、機械的性質に優れる連続鋳造鋳片を鋳造することができる。
【００５９】
鋳造した鋳片６を、連続鋳造機の鋳片支持ロール３の出口側に設置したガス切断機（図示せず）で所定長さに切断し、更に必要に応じて１枚の鋳片を別途設置した切断機（図示せず）で幾つかの鋳片に切断した後、熱間圧延工程に搬送し、加熱炉に装入して所定の温度まで加熱した後、所定の形状に熱間圧延加工する。
【００６０】
熱間圧延工程では、特別に変わった条件で圧延する必要はなく、鋼成分に応じた所定の圧延条件並びに熱処理条件などを施し、極厚鋼板などの鋼材に加工する。この場合、特に、熱間圧延加工における全圧下比が３以下の鋼材に、本発明方法によって鋳造した鋳片を用いることが好ましい。
【００６１】
全圧下比が３以下の場合には、熱間圧延加工による圧下力が、鋳片厚み中心部まで十分に作用しないが、本発明方法によって鋳造された鋳片の厚み中心部付近の材質特性は予め改善されているので、従来方法により鋳造した鋳片から圧延された鋼材に比べて機械的性質が格段に優れた鋼材を得ることができる。尚、本発明における全圧下比とは、圧延前の鋳片の厚み、即ち連続鋳造機で圧下された後の鋳片厚み（Ｄ_ｆ）を、熱間圧延後の鋼材製品の厚み（ｔ）で除算した数値（Ｄ_ｆ／ｔ）である。
【００６２】
尚、上記説明はスラブ鋳片の例であるが、本発明はスラブ鋳片に限るものではなく、連続鋳造機で鋳造されるブルーム鋳片やビレット鋳片にも、上記の説明に準じて適用することができる。
【００６３】
【実施例】
前述した表１に示す鋼Ａ及び鋼Ｂの２種類の鋼を用い、図１に示す試験用の連続鋳造機で鋳片を鋳造し、その後、小型圧延装置を用いて板厚ｔが７５ｍｍの鋼板を製造した（本発明例）。又、比較のために、圧下せずに鋳造した鋳片からも鋼板を製造した（比較例）。圧下前の鋳片の厚みは１５０ｍｍ、幅は５００ｍｍであり、全圧下比は２．０以下となる。
【００６４】
表２に製造条件を示す。又、表２には、鋼板の機械的性質を併せて示す。この場合、鋼板の引張特性は、板厚ｔの１／４部（以下「１／４ｔ部」と記す）及び１／２ｔ部から圧延直角方向に採取したＪＩＳ−Ｚ−２２０１−４号試験片を用いて評価した。又、鋼板の靭性は、１／４ｔ部及び１／２ｔ部から圧延直角方向に採取したＪＩＳ−Ｚ−２２０２−Ｖノッチ試験片を用いて破面遷移温度を求めて評価した。
【００６５】
【表２】

【００６６】
表２からも明らかなように、本発明に係る製造条件で鋳造した鋳片から製造した鋼板１及び鋼板３は、１／４ｔ部と１／２ｔ部とで機械的性質の差が少なく、板厚方向に均質な鋼板であることが分かった。一方、これに対して比較例である鋼板２及び鋼板４は、１／２ｔ部の機械的性質が劣っており、又、板厚の１／４ｔ部と１／２ｔ部とで機械的性質の差が大きく、板厚方向に不均質な鋼板であることが分かった。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、特別の設備や複雑な製造工程を要せずに、安価に且つ省エネルギーで、連続鋳造鋳片の凝固二次組織が微細化されるため、機械的性質に優れた連続鋳造鋳片の製造が可能となり、又、この鋳片を圧延することで、低圧下比であっても靭性及び機械的性質に優れた鋼材の製造が可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続鋳造機の側面概略図である。
【図２】Ｐの値と鋳片厚み中心部付近の旧γ粒径との関係を示す図である。
【図３】Ｐの値と鋳片厚み中心部付近の降伏強度並びに引張強度との関係を示す図である。
【図４】Ｐの値と鋼板の板厚中心部付近の旧γ粒径との関係を示す図である。
【図５】Ｐの値と鋼板の板厚中心部付近の降伏強度並びに引張強度との関係を示す図である。
【図６】Ｐの値と鋼板の板厚中心部付近のシャルピー衝撃値との関係を示す図である。
【図７】圧下ロールによって圧下される鋳片の概念図である。
【符号の説明】
１タンディッシュ
２鋳型
３鋳片支持ロール
４軽圧下装置
５エアーミスト冷却装置
６鋳片
７未凝固層
８凝固殻
９圧下ロール

Claims

連続鋳造機内の連続鋳造鋳片を中心部まで凝固させた後、鋳片の厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片の表面温度（Ｔｓ）との温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍ−Ｔｓ）を４００℃以上とし、且つ、歪速度を１×１０^−２ｓ^−１〜１×１０^−３ｓ^−１として、下記の（１）式で示されるＰの値が３以上となるように、鋳片を厚み方向に圧下することを特徴とする、連続鋳造鋳片の製造方法。
Ｐ＝０．１９×Ｐ_{ｔｏｔａｌ}×ΔＴ／（Ｄ／２）−４．２ …（１）
但し、（１）式において、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は鋳片の圧下量（％）、ΔＴは鋳片の厚み中心部の温度（Ｔｍ）と鋳片の表面温度（Ｔｓ）との温度差（ΔＴ＝Ｔｍ−Ｔｓ）、Ｄは圧下前の鋳片厚み（ｍｍ）である。
鋳片表面を強制的に冷却し、前記温度差ΔＴを強制的に４００℃以上とすることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の連続鋳造鋳片の製造方法によって製造した鋳片を、熱間圧延加工して得られることを特徴とする鋼材。
前記熱間圧延加工における全圧下比が３以下であることを特徴とする請求項３に記載の鋼材。