JP2008055454A - 表内質に優れた鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、表面割れまたは内部割れ、あるいは非定常バルジングによる鋳型内の湯面変動が発生し易い鋼種を高速で鋳造する場合に懸念される品質劣化を抑制、更には防止して、生産性を向上可能な表内質に優れた鋳片の製造方法を提供する。
【解決手段】鋳片１４を搬送するロール１６と、鋳片１４を冷却する冷却用ノズル１７〜２２を有する湾曲型または垂直曲げ型連続鋳造機１０を使用した鋳片の製造方法において、ロール１６の１または２以上が分割ロール２３〜２６で構成され、鋳片１４の幅をＷとした場合、その両端からＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内の冷却用ノズル１８、２１を中心としてその片側または両側に、鋳片１４を冷却する補助冷却用ノズル３４、３５を配置し、冷却用ノズル１７〜２２の最大間隔をＬとした場合、冷却用ノズル１８、２１と補助冷却ノズル３４、３５の間隔を０．１×Ｌ以上０．５×Ｌ以下の範囲内とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼の連続鋳造において、例えば、表面割れまたは内部割れ、あるいは非定常バルジングによる鋳型内の湯面変動が発生し易い鋼種を高速で鋳造する際に、割れを抑制して歩留りロスを低減させ、生産性を向上させることが可能な表内質に優れた鋳片の製造方法に関する。

従来、鋼の連続鋳造機の二次冷却帯での鋳片冷却方法における課題として、バルジングがある。
バルジングとは、鋳片の断面内部が液相で、表層部が固相（凝固している）の状態において、液相の静圧により鋳片の幅方向中央部が膨れる現象である。ここで、二次冷却帯に配置され、鋳片をその厚み方向から挟んで接触支持するロールにより、バルジング部が押さえられる場合には、連続鋳造機のモールドの湯面（メニスカス）が上下動するため、鋳型内でパウダーの巻き込みが発生し、鋳片品質が悪くなる問題がある。また、バルジングの発生を抑えることにより、鋳片の表層部の固相部分に内部割れが発生する場合もある。

このような問題を解決するため、鋳片を強冷却して液相の領域を減少させる必要があるが、過度の強冷却は、垂直曲げ型連続鋳造機における鋳片の曲げ、または垂直曲げ型連続鋳造機と湾曲型連続鋳造機における鋳片の曲げ戻しにより、鋳片の表面に割れを発生させる場合がある。
また、鋳片を強冷却する場合、鋳片の幅方向の温度分布に著しい不均一があると、凝固部分で歪みが発生し、鋳片に表面割れが発生する。
以上のことから、鋳片冷却の際に、鋳片の幅方向の温度分布の均一化を図る必要があり、このため、一般に、冷却水量が鋳片の幅方向で均一となるように設定されており、過度の強冷却を避けるような冷却水量条件が設定されている。

このように、従来、鋼の連続鋳造における二次冷却帯での鋳片冷却方法は、鋳片の内部割れを防止するため、鋳片幅方向の冷却水量を極力均一化し、更に強冷却によって鋳片表面温度の低減を図ることにより、ロール間での鋳片のバルジングを抑制している。しかし、鋳片の強冷却化によって、鋳片端部の温度が低下し、湾曲型連続鋳造機と垂直曲げ型連続鋳造機による鋳片の曲げ戻し部（矯正部分）で、引張応力による鋳片の表面割れ、特に横割れや鋳片のエッジ部（コーナー部）にエッジ割れが発生し易くなっている。鋳片のエッジ部は、鋳片の表面と側面の二つで放射冷却面が構成されるため、過度の冷却を招き易い。

このため、上記した問題の対策として、例えば、特許文献１には、鋳片の幅方向中央上部に設けたスプレーノズルを、鋳片に対して上下方向または幅方向に移動させることで、鋳片コーナー部の過冷却を防止することが提案されている。
特許文献２には、鋳片の幅方向両端部の所定幅領域を覆う邪魔板を使用し、鋳片コーナー部への水の流入を抑制して、コーナー部の過冷却を抑制する方法が提案されている。

また、最近の連続鋳造機には、鋳造速度向上のニーズがある。鋳造速度が向上すると、従来の隣り合うロールの間隔では、バルジング（膨張）と収縮（バルジング部をロールが抑える）が、より短時間のサイクルで繰り返されることとなり、鋳型内での湯面変動による鋳片表面品質への悪影響が顕著となる。そこで、現状よりもロールの径を小さくし、ロールの間隔を狭くすることで、鋳型内での湯面変動を抑える対策が一般に採られている。
しかし、ロールが鋳片から受ける熱量は変わらないため、ロールの径を小さくした場合、熱によってロールの撓みを招き易くなり不都合である。
そこで、ロールを鋳片の幅方向で分割し、しかも鋳片に接触しないロール軸で繋いだ、いわゆる分割ロールが一般的に使用されている。

この分割ロールの長所は、前記したように、鋳造速度の向上に伴う鋳片表面品質の劣化を抑制することであり、一方、短所は、鋳片の幅方向に配置された分割ロール間（分割部）から下方へ冷却水が流下するため、これが鋳片冷却の外乱因子となることである。
上記した課題に対し、分割ロールを用いた技術の改善策として、例えば、特許文献３には、高炭素鋼の表面割れを抑制するため、冷却水の温度が３５℃以下のときに、水比を、垂直部では鉄１ｋｇ当たり０．４〜０．５Ｌ（リットル）、湾曲部では０．１０〜０．１５Ｌとして冷却する方法が提案されている。

特開昭５９−１５３５５８号公報 特開昭６３−１７４７６８号公報 特開平１０−２６３７５１号公報

しかしながら、前記した特許文献１、２の方法は、いずれも鋳片コーナー部の温度制御に関する方法、即ち、鋳片コーナー部の過冷却を防止して、鋳片のコーナー割れやエッジ割れ（いずれも表面割れ）を抑制する方法である（即ち、エッジ部に冷却水をかけない対策）。このため、鋳片の幅方向中央部の割れ発生を抑制することができない。
また、特許文献３の方法では、ある程度の表面割れを抑制することは可能であるが、分割ロールの分割部から流下する冷却水による鋳片の冷却外乱を根本的に是正することは不可能である。このロールの分割部は、一般的に鋳片のエッジ部以外の領域内に設けられていることから、鋳片の幅方向中央付近の過度の冷却は避けられない。なお、特許文献３は高炭素鋼を対象としているので、鋳片の幅方向中央付近の過度の冷却は課題となっていない。

本願発明者らは、高炭素鋼と同様に鋳造時の割れが課題となるＳｉ添加鋼（少なくとも１．０質量％以上：例えば、２．０質量％以上で表面割れが顕著になり始め、３．０質量％以上で表面割れ発生が顕著になる）において、上記した対策では割れ発生が不可避であることを確認した。
この原因を本願発明者らが鋭意調査した結果、以下のメカニズムで鋳片に割れが発生していることが判明し、上記した従来の技術では、解決し得ないことが分かった。

（１）二次冷却帯の一部、即ち鋳型下部から矯正点までの間のロールの一部が分割ロールである場合、特に、上部（例えば、鋳型下部から矯正点までの距離をＸ_Ｌとすると、鋳型下部から０．６×Ｘ_Ｌ以内）の１ヶ所以上に分割ロールを用いた場合、ロールの分割部を通して冷却水が流下する。
（２）流下した冷却水と幅方向に均一な水量で噴射されている冷却水によって鋳片は冷却されるため、鋳片の幅方向の温度分布は、ロールの分割部が存在する鋳片の幅方向中央部付近で他の部分よりも低下する。

（３）温度低下した鋳片の幅方向中央部では、鋳片の曲げ時または曲げ戻し時に、表面割れが発生し易い。
（４）上記（３）の表面割れを防止するため、二次冷却帯の冷却水量を低減すると、鋳片の幅方向中央部の温度が上昇し、鋳片の表面割れを抑制できるが、鋳片のエッジ部と鋳片の幅方向中央部の間（１／４幅近傍）の温度が上昇し、従来の形態とは異なるバルジングが発生する。このバルジングは、鋳片の幅方向中央部近傍のみに発生する膨らみではなく、鋳片の幅方向両側のエッジ部を除く、広範囲に渡った太鼓状の膨らみであり、Ｓｉ添加鋼特有の現象として観察された。これは、高炭素鋼に比べＳｉ添加鋼の熱間強度が低いためだと考えられる。
この太鼓状のバルジングは、鋳片がロールを通過する際の内部割れ発生の原因となる。

以上をまとめると、冷却水量の過剰な増加は、鋳片の幅方向中央部における表面割れ発生の原因となり、一方、冷却水量の低減は、鋳片の幅方向中央部の内部割れの原因となることから、Ｓｉ添加鋼は冷却水量の多寡によらず、鋳片の幅方向中央部に割れ（表面割れおよび内部割れのいずれか一方または双方）が発生するという課題があることを新たに見出した。
従って、例えば、特許文献３のような冷却水温の調節では、Ｓｉ添加鋼である鋳片の幅方向中央部の割れ発生を抑制することができない。また、鋳片の幅方向に噴射する冷却水量を均一にし、エッジ部のみに冷却水をかけない、例えば、特許文献１、２のような方法でも、Ｓｉ添加鋼である鋳片の幅方向中央部の割れ発生を抑制することができない。
更に、例えば、特許文献３のように、冷却水温度をある範囲に規定したとしても、鋳片幅方向の冷却は改善することができない。この方法においても、鋳片の幅方向の均一冷却を実現するものであり、特にコーナー部の過冷却を抑制し、コーナー割れを防止するものであるため、鋳片の幅方向中央部の過冷却を防止することは困難である。

また、前記したＳｉ添加鋼以外にも、炭素量が３０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼においては、他鋼種よりも大きなバルジングが発生し、以下に示すように、鋳片の表面品質が悪化し易くなる。
（１）分割ロールの使用により、ロールの分割部を通じて冷却水が流下するため、鋳片の幅方向の温度分布は、ロールの分割部が存在する鋳片の幅方向中央部付近で、他の部分よりも低下する。
（２）この場合、前記した太鼓状のバルジングが発生し、鋳型内の湯面変動量が増大する現象を招く。これは、炭素量が３０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼においては、熱間強度が低いためより大きなバルジングが発生し、鋳型内の湯面変動量が他鋼種に比べてより大きくなると考えられるからである。
（３）他鋼種よりもバルジングが大きくなる極低炭素鋼の鋳造の際に、鋳型内の湯面変動を防止するため、鋳片の幅方向の冷却水量を全体的に増量して強冷却を行いバルジングを抑制しようとすると、鋳片の幅方向中央部付近の温度低下が著しくなり、鋳片の表面割れ発生の可能性が大きくなる。
これらをまとめると、鋳造速度の向上（例えば、１．０ｍ／分以上）のために分割ロールを使用すると、湯面変動の抑制効果が得られるが、鋳造速度が１．２ｍ／分以上となると、鋳片の強冷却が必要となる。このとき、分割ロールの分割部の隙間から流下する水量が多くなるため、バルジングの抑制効果が減少し、また強冷却を施すと割れ発生にも繋がるため、極低炭素鋼も冷却水量の多寡によらず、品質課題（鋳片の表面欠陥と表面割れの発生）があることを新たに見出した。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、例えば、表面割れまたは内部割れ、あるいは非定常バルジングによる鋳型内の湯面変動が発生し易い鋼種を高速で鋳造する場合に懸念される品質劣化を抑制、更には防止して、生産性を向上可能な表内質に優れた鋳片の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る表内質に優れた鋳片の製造方法は、連続鋳造用鋳型から引き抜かれた鋳片の長手方向表側および裏側にそれぞれ隙間を有して配置され、該鋳片を厚み方向から挟み込み搬送するロールと、該ロール間にそれぞれ所定の間隔を設けて該鋳片の幅方向に並べて配置され、前記鋳片を冷却する多数の冷却用ノズルとを有する湾曲型連続鋳造機または垂直曲げ型連続鋳造機を使用して鋳片を製造する方法において、
少なくとも前記表側の１または２以上のロールが、前記鋳片の幅方向両端部を除く位置で分割された分割ロールで構成されており、前記鋳片の幅をＷとした場合に、前記鋳片の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内にある前記冷却用ノズルを中心として、その片側または両側に、前記鋳片を冷却する補助冷却用ノズルを配置し、しかも同列に並んだ隣り合う前記冷却用ノズルの最大間隔をＬとした場合に、前記中心となる冷却用ノズルと該補助冷却ノズルとの間隔を、０．１×Ｌ以上０．５×Ｌ以下の範囲内とする。

本発明に係る表内質に優れた鋳片の製造方法において、前記冷却用ノズルから前記鋳片に対し、冷却水に空気を混合した気水または冷却水が吹き付けられ、前記補助冷却用ノズルから前記鋳片に対し、冷却水に空気を混合した気水または冷却水が吹き付けられることが好ましい。
本発明に係る表内質に優れた鋳片の製造方法において、前記鋳片の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内に配置された前記冷却用ノズルから吹き付けられる水量を、同列に配置された他の中央側の前記冷却用ノズルから吹き付けられる水量より多くすることが好ましい。
本発明に係る表内質に優れた鋳片の製造方法において、前記鋳片はＳｉを１．０質量％以上含むことが好ましい。

請求項１〜４記載の表内質に優れた鋳片の製造方法は、鋳片の両端からそれぞれ設定範囲内にある冷却用ノズルの片側または両側に、鋳片を冷却する補助冷却用ノズルを配置するので、鋳片の幅方向両側の温度を低下させることができ、鋳片におけるバルジングの発生を抑制、更には防止できる。
これにより、例えば、表面割れまたは内部割れ、あるいは非定常バルジングによる鋳型内の湯面変動が発生し易い鋼を高速で鋳造する場合に懸念される品質劣化を抑制、更には防止できるので、歩留まりを悪化させることなく生産性を向上できる。

特に、請求項２記載の表内質に優れた鋳片の製造方法は、冷却水に空気を混合した気水または冷却水を適宜選択することで、鋳片の冷却条件を容易にできる。
請求項３記載の表内質に優れた鋳片の製造方法は、鋳片の幅方向に渡って、水量の調整を行うことで、冷却効率の更なる向上が図れる。
請求項４記載の表内質に優れた鋳片の製造方法は、Ｓｉを１．０質量％以上含む鋳片のように、顕著なバルジングが発生する鋼種に適用することで、前記した効果がより顕著になる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）は従来例に係る鋳片の製造方法の説明図、（Ｂ）は本発明の一実施の形態に係る表内質に優れた鋳片の製造方法の説明図、図２は同表内質に優れた鋳片の製造方法を適用する連続鋳造機の説明図、図３は同連続鋳造機のロールの配置状態を示す説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ鋳片の表面温度とバルジング発生との関係を示す説明図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ補助冷却用ノズルの配置位置を示す説明図、製造した鋳片の内部割れ発生指数と補助冷却用ノズルの配置位置との関係を示す説明図である。

まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る表内質に優れた鋳片の製造方法を適用する連続鋳造機（以下、単に連鋳機ともいう）１０について説明する。
連続鋳造機１０は、スラブ連続鋳造機とも呼ばれる垂直曲げ型連続鋳造機である。
連鋳機１０は、溶鋼を貯留するタンディッシュ１１と、タンディッシュ１１から浸漬ノズル１２を介して供給される溶鋼を凝固させる連続鋳造用鋳型（以下、単に鋳型ともいう）１３と、この鋳型１３により表面側に凝固シェルが形成された鋳片１４を連続的に下流側へ搬送しながら冷却する二次冷却帯１５とを有している。この二次冷却帯１５は、鋳片１４を冷却し曲げながら下流側へ搬送しており、この二次冷却帯１５の下流側に配置された矯正装置（図示しない）によって、曲げられた鋳片１４を直線状に伸ばして（即ち、矯正して）いる。
なお、連続鋳造機としては、垂直曲げ型連続鋳造機よりも鋳片の曲げ量が小さい（曲率半径が大きい）湾曲型連続鋳造機を使用することもできる。

図１〜図３に示すように、二次冷却帯１５には、鋳型１３から引き抜かれた鋳片１４の長手方向（引き抜き方向）表側および裏側にそれぞれ隙間を有して配置され、鋳片１４を厚み方向から挟み込み搬送（サポート）するロール１６と、鋳片１４の長手方向に配置された隣り合うロール１６の間に配置され、ロール１６で搬送している鋳片１４を冷却する多数の冷却用ノズル１７〜２２とが設けられている。
二次冷却帯１５に配置されるロール群は、鋳片１４の長手方向に隣り合うロール１６の間隔を短縮することを目的として、各ロール１６の径を小さくしている。なお、これによるロール変形を抑制するため、少なくとも表側の１または２以上のロール１６は、図３に示すように、鋳片１４の幅方向両端部を除く位置（ここでは、幅方向中央部）で、鋳片１４の幅方向に２分割（または３分割）した分割ロール２３、２４、または分割ロール２５、２６で構成されている。なお、ここでは、分割ロール２３、２４と分割ロール２５、２６の分割位置を、隣り合うロール１６で鋳片１４の幅方向に交互にずらしているが、同一位置でもよい。

しかし、この場合、図３で示すように、分割ロール２３、２４の間と、分割ロール２５、２６の間の軸受け部２７、２８（即ち、ロールの分割部）へ二次冷却水の流水が発生し、鋳片１４の幅方向中央部（図３中の斜線部）が他の部分よりも過剰に冷却されることになる。
即ち、分割ロールが二次冷却帯に１または２以上存在すると、鋳片に表面割れまたは内部割れが発生する傾向がみられるようになる。しかし、鋳型下部から矯正点（矯正装置の設置位置）までの間のロールの一部が分割ロールである場合、特に、上流側の表側（鋳型下部から前記した矯正点までの距離をＸ_Ｌとすると、鋳型下部から０．６Ｘ_Ｌ以内）に分割ロールが１または２以上存在すると、鋳片の割れ発生が顕著になる。
そこで、鋳片を冷却する冷却用ノズルの設置位置が問題となる。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、冷却用ノズル１７〜２２は、表側の隣り合うロール１６間に所定の間隔を設けて鋳片１４の幅方向に並べて配置されている。この各冷却用ノズル１７〜２２の構成は同一である。なお、鋳片１４の長手方向に隣り合う各冷却用ノズルの配置位置は、鋳片１４の幅方向の位置を、鋳片１４の幅方向に渡って交互にずらして（千鳥状に）配置しているが、部分的にまたは全体に、幅方向の設置位置を、鋳片の長手方向に渡って同一としてもよい。また、本実施の形態では、鋳片１４の幅方向に隣り合う冷却用ノズル１７〜２２の間隔と、鋳片１４の長手方向に隣り合う冷却用ノズルの間隔を、同一にしているが、各間隔のいずれか一方または双方が異なっていてもよい。
このようにして、各冷却用ノズル１７〜２２から鋳片１４に対し、冷却水に空気を混合した気水（ミストスプレーともいう）または冷却水（水スプレー）が吹き付けられる。
なお、二次冷却帯１５は、図２に示すように、上流側から下流側へかけて第１〜第５の合計５つのゾーン２９〜３３により構成されているが、これに限定されず、更に細かく細分、あるいは多くのゾーンで構成してもよい。これにより、各ゾーン毎に水量を調整することができ、鋳片の長手方向の冷却水量調整が実施できる。

Ｓｉ含有量が１．０質量％以上（上限は例えば５．０質量％）の鋼種においては、前記したように、鋳片の長手方向に隣り合うロール間にバルジングが発生し易く、例えば、鋳型内の湯面変動または鋳片の内部割れが多発するという問題が発生し易くなる。
特に、二次冷却帯の表側の１または２以上のロールが分割ロールとなっている場合、二次冷却水が分割ロールの軸受け部を流れることで、鋳片の幅方向中央部の温度は、流水によって冷やされ低下している。この状態で、幅中央部の強冷却化を行うと、鋳片の幅方向中央部の温度が更に低下することになり、過冷却が発生する。
なお、前記した従来技術によって、鋳片エッジ部の過冷却を抑制できたとしても、鋳片の幅方向中央部の過冷却は、抑制することができない。また、鋳片の幅方向中央部の温度が更に低下し、過冷却が発生すると、鋳片の表面割れ、または凝固厚みの不均一化による未凝固先端部での溶鋼の封じ込めが発生し、封じ込め部分の凝固収縮によって、中心割れが発生するという新たな問題も発生する。

また、隣り合うロール間でのバルジングは、鋳片のＳｉ含有量が１．０質量％以上になると急激に大きくなることを確認している。更に、Ｓｉ含有量が１．０質量％以上になると、内部割れまたは表面割れなどの割れ感受性も大きくなり、表面割れと内部割れの抑制を両立させる二次冷却の最適化が極めて難しくなる。
鋳片の表面温度が図４（Ａ）の温度分布を示す場合、鋳片の両端からＷ（鋳片の幅）×１／４近傍の温度が高いため、この部分から中央にかけてバルジングが発生し易くなる。即ち、鋳片の幅方向中央部の温度が低下していても、Ｗ×１／４近傍の温度が高いとバルジングが発生し易くなる。
そこで、Ｗ×１／４近傍を強冷却化することによって、この部分の温度を低下させることにより、図４（Ｂ）に示すように、バルジングが抑制される。

従って、この対策として、鋳片の幅をＷとした場合に、鋳片のエッジ部近傍を除く、鋳片の幅方向両端から、それぞれＷ×１／４近傍の位置を強冷却することが有効であり、この部分の鋳片温度を低下させることで、鋳片のバルジングが抑制されることを見出した。
なお、この部分の強冷却化を実現する際に、鋳片の幅方向の冷却用ノズルの間隔を従来のまま等間隔とし、Ｗ×１／４近傍の冷却用ノズルの冷却水量のみを増加させる手段が考えられる。しかし、冷却用ノズルから噴射される冷却水は扇状に広がるため、Ｗ×１／４近傍以外の強冷却化にも繋がり、鋳片の幅方向中央部の表面割れ防止と内部割れ防止の両立が困難であることが分かった。

そこで、図１（Ｂ）に示すように、鋳片１４の幅をＷとした場合に、鋳片１４の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内にある冷却用ノズル１８、２１を中心としてその片側に、鋳片１４を冷却する補助冷却用ノズル３４、３５を配置する。なお、補助冷却用ノズル３４、３５は、冷却用ノズル１８、２１に対し、鋳片１４の幅方向外側に配置しているが、幅方向内側に配置してもよく、また、この冷却用ノズル１８、２１の両側に配置してもよい。そして、補助冷却用ノズル３４、３５は、冷却用ノズル１８、２１の片側に１個ずつ配置しているが、複数個（例えば、２個または３個）配置してもよい。更に、補助冷却用ノズルは、冷却用ノズルと同一構成となっているが、異なる構成でもよい。更に、補助冷却用ノズルは、既存の連鋳機に新たに取付けることができるが、新設する連鋳機に冷却用ノズルとともに設置してもよい。
これにより、各補助冷却用ノズル３４、３５から鋳片１４に対し、冷却水に空気を混合した気水（ミストスプレーともいう）または冷却水（水スプレー）が吹き付けられる。
なお、補助冷却用ノズル３４、３５は、同列に並んだ隣り合う冷却用ノズル１７〜２２の最大間隔をＬとした場合に、中心となる冷却用ノズル１８、２１と補助冷却用ノズル３４、３５との間隔が、０．１×Ｌ以上０．５×Ｌ以下の範囲内となるように配置する。

ここで、鋳片１４の端からＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内にある冷却用ノズル２１に対して、補助冷却用ノズル３５の配置位置を変更した結果について、図５を参照しながら説明する。なお、図５（Ｂ）は、従来公知の試験方法であるサルファプリントを使用した結果であり、縦軸が内部割れ発生指数を、横軸が補助冷却用ノズルの配置位置を示している。この内部割れ発生指数は、補助冷却用ノズルを設置しない場合の内部割れ発生指数を１とした場合の比を示している。
図５（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、隣り合う冷却用ノズル２１と冷却用ノズル２２の間隔をＬとした場合に、補助冷却用ノズル３５の配置位置Ｘを０．１×Ｌ以上０．５×Ｌ以下の範囲内とすることで、鋳片の幅方向に均一な水量を鋳片に注水せず、鋳片の幅方向中央部を除いた部分を強冷却できる。これにより、内部割れ発生指数の大幅な低減ができることが確認できた。

以上のことから、補助冷却用ノズル３５の配置位置Ｘを、０．１×Ｌ以上０．５×Ｌ以下の範囲内としたが、好ましくは下限を０．１５×Ｌ、更には０．２×Ｌ、上限を０．４５×Ｌとした（補助冷却用ノズル３４の配置位置についても同様）。
なお、補助冷却用ノズルの軸心は、鋳片の表面に対して垂直に配置しているが、鋳片の表面に対して傾斜させてもよい。この場合、補助冷却用ノズルの噴出口の位置が、前記した条件の範囲を満足すればよい。
また、補助冷却用ノズルは、冷却用ノズルと異なる構成とすることで、冷却用ノズルから噴出される水量とは異なる水量に調整できる。

なお、Ｗ×１／４近傍の強冷却を行うため、鋳片１４の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内に配置された冷却用ノズル１８、２１から吹き付けられる水量を、同列に配置された他の中央側の冷却用ノズル１９、２０から吹き付けられる水量より多くする。
これにより、鋳片の幅方向の冷却調整が実施できるため、鋳片の幅方向中央部の過冷却を抑制しながら、Ｗ×１／４近傍のみの強冷却が可能となり、鋼種または鋳造速度に応じて、二次冷却における温度制御が可能となり、冷却条件の最適化が実現できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る表内質に優れた鋳片の製造方法について、前記した連続鋳造機１０を参照しながら説明する。
まず、図２に示すように、タンディッシュ１１へ供給された溶鋼は、浸漬ノズル１２を介して鋳型１３に注入される。そして、鋳型１３に注入された溶鋼は、冷却されて凝固を開始し（いわゆるシェルを形成し）、二次冷却帯１５で冷却されながら、下流側へ引き抜かれていく。製造される鋳片は、Ｓｉを１．０質量％以上（上限は例えば５．０質量％）含むものであり、Ｓｉ含有量の増加に伴って表面割れが顕著に発生するものである。

ここで、鋳片１４の鋳造（引き抜き）速度が１．０ｍ／分以上（高速）で、分割ロールを用いることによる湯面変動の抑制効果が得られるため、本願発明の適用が有効となる。更に、１．２ｍ／分以上となると、鋳片の強冷却が必要となり、分割ロールのロール隙間から流下する水量が多くなり、鋳片の表面割れまたは内部割れが顕著となるため、本願発明の効果が更に顕著に現れる。
一方、鋳片の鋳造速度の上限については、特に規定していないが、鋳造速度の上昇に伴って本願発明の効果は更に顕著になることは明らかである。なお、参考までに、現状、世の中で行われている鋳片の鋳造速度の最高値は、２ｍ／分程度であるが、この場合についても、本願発明は適用できる。

二次冷却帯１５では、鋳片１４への注水が行われるが、二次冷却帯１５の１ヶ所以上において、補助冷却用ノズル３４、３５が配置されているため、鋳片１４のＷ×１／４近傍の冷却を強化できる。
これにより、バルジングを抑制し、このバルジングによる鋳型１３内の湯面変動を抑制でき、更に内部割れの発生も抑制できる。
また、強冷却に伴う鋳片割れの発生も抑制でき、表内質に優れた鋳片１４を製造できる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
溶鋼量３５０トン／チャージ、鋳造速度１．４ｍ／分の条件で、鋳片の幅が１２７０ｍｍ、厚さが２５０ｍｍのＳｉを１．８質量％含有する鋼を製造した。使用した連続鋳造機は、鋳型下部から矯正点開始ロールまでの距離Ｘ_Ｌが、約１２ｍであり、分割ロールは、鋳型下端から０．３〜４．５ｍ（０．０２５×Ｘ_Ｌ〜０．３７５×Ｘ_Ｌ）の範囲に設置されている。なお、鋳型から引き抜かれる鋳片を冷却する二次冷却帯においては、第２ゾーン（図２のゾーン３０に相当）の鋳片の幅方向の冷却用ノズルの間隔を変更して鋳造を行った。この条件として、冷却用ノズルの間隔Ｌが等間隔（比較例１）、等間隔に並んだ冷却用ノズルのうち、鋳片の両端からＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内にある冷却用ノズルとその片側にある補助冷却用ノズルとの間隔が０．７Ｌ（比較例２）、冷却用ノズルと補助冷却用ノズルとの間隔が０．３Ｌ（実施例）の３種類を使用した。この実験条件、および製造した鋳片の品質結果を、表１に示す。

表１から明らかなように、本発明に従って鋳造することにより、内部割れおよび表面割れの発生しない良好な鋳片を得ることが可能となることを確認した。
なお、本実施例では、幅が１２７０ｍｍ、厚みが２５０ｍｍの鋼を製造した場合の結果についてのみ示しているが、これに限定されるものではなく、幅が９６０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の鋳片について、また、２５０ｍｍより厚い鋳片（例えば、３００ｍｍ）、２５０ｍｍより薄い鋳片（例えば、２００ｍｍ）について有効であることも確認済みである。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部または全部を組合せて本発明の表内質に優れた鋳片の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
なお、前記実施の形態においては、鋳片の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内に、冷却用ノズルが１個ずつ配置されていた場合について説明したが、複数個（例えば、２個または３個）配置してもよい。この場合、各冷却用ノズルに対して、前記した条件を満足するように、補助冷却用ノズルを配置することが好ましい。
また、補助冷却用ノズルは、鋳片の表側のみに配置した場合について説明したが、表側と裏側の両面に配置してもよい。

（Ａ）は従来例に係る鋳片の製造方法の説明図、（Ｂ）は本発明の一実施の形態に係る表内質に優れた鋳片の製造方法の説明図である。 同表内質に優れた鋳片の製造方法を適用する連続鋳造機の説明図である。 同連続鋳造機のロールの配置状態を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ鋳片の表面温度とバルジング発生との関係を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ補助冷却用ノズルの配置位置を示す説明図、製造した鋳片の内部割れ発生指数と補助冷却用ノズルの配置位置との関係を示す説明図である。

符号の説明

１０：連続鋳造機、１１：タンディッシュ、１２：浸漬ノズル、１３：連続鋳造用鋳型、１４：鋳片、１５：二次冷却帯、１６：ロール、１７〜２２：冷却用ノズル、２３〜２６：分割ロール、２７、２８：軸受け部、２９〜３３：ゾーン、３４、３５：補助冷却用ノズル

Claims (4)

1. 連続鋳造用鋳型から引き抜かれた鋳片の長手方向表側および裏側にそれぞれ隙間を有して配置され、該鋳片を厚み方向から挟み込み搬送するロールと、該ロール間にそれぞれ所定の間隔を設けて該鋳片の幅方向に並べて配置され、前記鋳片を冷却する多数の冷却用ノズルとを有する湾曲型連続鋳造機または垂直曲げ型連続鋳造機を使用して鋳片を製造する方法において、
   少なくとも前記表側の１または２以上のロールが、前記鋳片の幅方向両端部を除く位置で分割された分割ロールで構成されており、前記鋳片の幅をＷとした場合に、前記鋳片の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内にある前記冷却用ノズルを中心として、その片側または両側に、前記鋳片を冷却する補助冷却用ノズルを配置し、しかも同列に並んだ隣り合う前記冷却用ノズルの最大間隔をＬとした場合に、前記中心となる冷却用ノズルと該補助冷却ノズルとの間隔を、０．１×Ｌ以上０．５×Ｌ以下の範囲内とすることを特徴とする表内質に優れた鋳片の製造方法。
2. 請求項１記載の表内質に優れた鋳片の製造方法において、前記冷却用ノズルから前記鋳片に対し、冷却水に空気を混合した気水または冷却水が吹き付けられ、前記補助冷却用ノズルから前記鋳片に対し、冷却水に空気を混合した気水または冷却水が吹き付けられることを特徴とする表内質に優れた鋳片の製造方法。
3. 請求項１および２のいずれか１項に記載の表内質に優れた鋳片の製造方法において、前記鋳片の両端からそれぞれＷ×１／８以上Ｗ×３／８以下の範囲内に配置された前記冷却用ノズルから吹き付けられる水量を、同列に配置された他の中央側の前記冷却用ノズルから吹き付けられる水量より多くすることを特徴とする表内質に優れた鋳片の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の表内質に優れた鋳片の製造方法において、前記鋳片はＳｉを１．０質量％以上含むことを特徴とする表内質に優れた鋳片の製造方法。

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