JP2009279652A - 凝固後鋳片のロール圧下方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続鋳造設備で鋳造された鋳片の内部割れを防止しながら圧下して中央部に発生した空孔を圧着し、内部品質の良好な鋳片をコンパクトな装置にて製造することが可能な凝固後鋳片のロール圧下方法を提供する。
【解決手段】鋳片１１が完全凝固した後でその切断前に、鋳片１１の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、鋳片１１の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域を回転する上、下ロール１２、１３で挟んで圧下する。ここで、上、下ロール１２、１３のいずれか一方又は双方は、幅方向の中央に水平部３２、水平部３２の両側に傾斜部３３を備えた圧下用突出領域３４を有し、鋳片１１の圧下幅は鋳片１１の幅の５％以上４０％以下、圧下量は鋳片の厚みの２％以上２０％以下、圧下用突出領域３４の下降及び上昇速度は５ｍｍ／sec以下（但し０ｍｍ／secは除く）とするのが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続鋳造設備において鋳片の完全凝固後領域をロール圧下し、鋳片の内部欠陥、
特に鋳片の中央部に存在する空孔（センターポロシティ）を減少させる凝固後鋳片のロール圧下方法に関する。

連続鋳造法によって鋳片を製造する場合、鋳片中央部に残存する溶鋼が凝固する際に収縮が発生するため鋳片の中央部に空孔が発生する。このため、凝固末期において鋳片に圧下を加えることにより空孔の発生を防止することが提案されているが、鋳片が完全に凝固していない未凝固領域で圧下を行うと、凝固界面近傍が脆弱であるために内部割れが生じるという問題がある。また、鋳片中央部に存在する溶鋼が凝固する際に濃化溶鋼が生じ、鋳片の中央部に偏析が発生するという問題もある。
このため、特許文献１には、鋳片凝固末期の領域に小径圧下ロールを設置し、この圧下ロールにより軽圧下を行って鋳片の凝固収縮に相当する体積を補償しながら凝固末期の濃化溶鋼の流動を防止して鋳片内部品質の不良を軽減することが記載されている。しかし、総圧下量が小さいため、空孔の減少には不十分な結果になっている。また、特許文献２には、凝固末期の未凝固領域を大径ロールで強圧下して、偏析と空孔径の減少を図ることが記載されている。しかし、圧下量がある値を超えるとそれ以上圧下量を増加させても偏析が減少せず、逆Ｖ偏析の発生により総圧下量を大きくできず、空孔の減少には不十分な結果になっている。
そこで、特許文献３には、鋳片を凝固末期に軽圧下し、更に凝固直後に大圧下することで、大きな圧下量でも内部割れが発生し難く、空孔の個数と最大径を共に減少させることが提案されている。一方、特許文献４には、鋳片内部品質の不良を防止する別の方法として、鋳片の切断予定線における略中央部を、押圧部材で圧下し、その後に鋳片を切断予定線に沿って切断することで、鋳片の切断面に露出する空孔を予め圧着し、空孔内表面の酸化を防止することが開示されている。

特開平６−６３７１５号公報 特開平６−１２６４０６号公報 特開平８−１６４４６０号公報 特開２００４−２７６１０６号公報

しかしながら、特許文献３の発明では、軽圧下装置と大圧下装置の２つの装置を設置しなければならず、設備コストが増加するという問題が生じる。また、連続鋳造設備によっては、２つの装置が設置できるだけのスペースを確保することが困難な場合もある。
一方、特許文献４の発明では、空孔内の酸化が防止されるだけで空孔自体は残存するので、空孔に水素が集積し、圧延後最終製品に内部欠陥として残存するという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、連続鋳造設備で鋳造された鋳片の内部割れを防止しながら圧下して中央部に発生した空孔の個数と最大径を共に減少させ、内部品質の良好な鋳片をコンパクトな装置にて製造することが可能な凝固後鋳片のロール圧下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凝固後鋳片のロール圧下方法は、鋳片が完全凝固した後でその切断前に、該鋳片の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、該鋳片の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域を回転する上、下ロールで挟んで圧下する。
鋳片の内部中心と表面との温度差が２５０℃未満では、鋳片の表層側変形性と内部側変形性との差が小さくなり、圧下により鋳片内部に存在する空孔の個数と最大径を共に効率的に減少させることができなくなる。ここで、鋳片の表面温度が７００℃未満では、鋳片の変形性が低下して圧下に必要な圧下力が大きくなる。一方、鋳片の表面温度が１０００℃を超えると、鋳片内部が未凝固の状態となる場合があり、圧下により内部割れの危険性が生じる。このため、鋳片の表面温度を７００℃以上１０００℃以下とし、かつ鋳片の内部中心と表面との温度差を２５０℃以上とした。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記鋳片を圧下する際の圧下幅は、該鋳片の幅方向の中心線を中心とした該鋳片の幅の５％以上４０％以下の範囲であることが好ましい。
圧下幅が鋳片の幅の５％未満では、鋳片表面に与えた変形が中央部まで達しないため、中央部に存在する空孔の個数と最大径を共に減少させることができない。一方、圧下幅が鋳片の幅の４０％になると、鋳片表面に与えた変形が中央部まで達して中央部の空孔は完全に圧着されるため、それを超えた圧下幅で圧下する必要がない。また、圧下幅が鋳片の幅の４０％を超えると、圧下反力及び引抜トルクが大きくなり設備が大型化するため、設備コストが増加するという問題も生じる。更に、連続鋳造設備によってはストランド間の間隔が狭く、大型化した装置を設置できるだけのスペースを確保することが困難な場合もある。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記鋳片を圧下する際の圧下量は、該鋳片の厚みの２％以上２０％以下であることが好ましい。
圧下量が鋳片の厚みの２％未満では、鋳片表面に与えた変形が鋳片中央部まで達しないため、中央部に存在する空孔の個数と最大径を共に減少させることができない。一方、圧下量が鋳片厚みの２０％になると、鋳片表面に与えた変形が鋳片中央部まで達して中央部の空孔は完全に圧着されるため、それを超えた圧下量で圧下する必要がない。また、圧下量を鋳片の厚みの２０％を超えて設定すると、圧下反力及び引抜トルクが大きくなり設備が大型化するため、設備コストが増加するという問題も生じる。更に、連続鋳造設備によってはストランド間の間隔が狭く、大型化した装置を設置できるだけのスペースを確保することが困難な場合もある。
ここで、前記鋳片を圧下する際の圧下量は、該鋳片の厚みの２％以上６％以下であることが好ましい。
圧下量が鋳片の厚みの6%を超えると、鋼種、圧延条件によっては、鋳片表面に与えた変形、すなわち、圧下によって発生した鋳片のくぼみが分塊圧延時に折れ込み、最終製品（成品）（例えば、棒鋼製品）の表面キズとして残存する。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記上、下ロールのいずれか一方又は双方は、幅方向の中央に水平部、該水平部の両側に該水平部に連接する傾斜部を備えた圧下用突出領域を有し、該上、下ロールの最大径は３００mm以上５００mm以下とすることが好ましい。
ロール径を３００ｍｍ未満とすると、圧下反力によるロール負荷応力が許容応力を上回るため、応力集中部となるロールネックが短期間で疲労破壊する。一方、ロール径が５００ｍｍを超えると、鋳片表面に与えた変形が鋳片を鋳造方向に伸ばす変形となり、鋳片表面に与えた変形が鋳片中央部まで達しないため、中央部に存在する空孔の個数と最大径を共に減少させることができない。また、ロール径が５００ｍｍを超えると、圧下反力及び引抜トルクが大きくなり設備が大型化するため、設備コストが増加するという問題も生じる。更に、連続鋳造設備によってはストランド間の間隔が狭く、大型化した装置を設置できるだけのスペースを確保することが困難な場合もある。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、圧下開始時の前記圧下用突出領域の前記鋳片に対する接近速度及び圧下終了時の該圧下用突出領域の該鋳片からの離脱速度は、５ｍｍ／ｓｅｃ以下（但し０ｍｍ／ｓｅｃは除く）とすることが好ましい。
圧下用突出領域の鋳片に対する接近速度及び鋳片からの離脱速度が５ｍｍ／ｓｅｃを超えると、圧下開始時及び圧下終了時に鋳片の移動速度の変動幅が大きくなってモールド内の溶鋼湯面レベルが変動し、パウダー巻き込みによる品質欠陥が発生する。一方、圧下用突出領域の鋳片に対する接近速度及び鋳片からの離脱速度が１ｍｍ／ｓｅｃ未満では、鋳片の圧下処理に要する時間が長くなる。

本発明に係る完全凝固後鋳片ロール圧下方法においては、鋳片が完全凝固した後で切断前に圧下するので、鋳片の内部に割れが発生せず、しかも空孔が空気に曝されないため空孔内表面が酸化しない。このため、鋳片の内部品質の低下を防止できる。そして、鋳片の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、鋳片の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域では、鋳片の表層側に対して内部側が相対的に軟らかく、しかも圧下力を鋳片内部まで伝達させることができるので、圧下力を増大させなくても中央部に存在する空孔の個数と最大径を共に効率的に減少できる。また、圧下力を増大させる必要がないため、鋳片ロール圧下装置をコンパクトに構成することができ、ストランド間の間隔が狭い連続鋳造設備に対しても適用できる。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、鋳片を圧下する際の圧下幅が、鋳片の幅方向の中心線を中心とした鋳片の幅の５％以上４０％以下の範囲である場合、総圧下力を軽減することができ、鋳片ロール圧下装置を更にコンパクト化できる。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、鋳片を圧下する際の圧下量が、鋳片の厚みの２％以上２０％以下である場合、総圧下力を軽減することができ、鋳片ロール圧下装置を更にコンパクト化できる。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、鋳片を圧下する際の圧下量が、鋳片の厚みの２％以上６％以下である場合、圧下によって発生した鋳片のくぼみが分塊圧延時に折れ込み、最終製品に表面キズとして残存するのを防止できるため、最終製品の表面手入れが削減できる。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、上、下ロールのいずれか一方又は双方が、幅方向の中央に水平部、水平部の両側に水平部に連接する傾斜部を備えた圧下用突出領域を有し、上、下ロールの最大径は３００mm以上５００mm以下である場合、鋳片中央部に存在する空孔の個数と最大径を共に効率的に減少することができる。また、上、下ロールの最大径を３００mm以上５００mm以下とすることで、圧下力を増大させずに確実に空孔の個数と最大径を減少することができ、鋳片ロール圧下装置をコンパクト化できる。

本発明に係る凝固後鋳片のロール圧下方法において、圧下開始時の圧下用突出領域の鋳片に対する接近速度及び圧下終了時の圧下用突出領域の鋳片からの離脱速度が５ｍｍ／ｓｅｃ以下（但し０ｍｍ／ｓｅｃは除く）である場合、圧下開始時及び圧下終了時の鋳片の移動速度の変動幅を抑え、モールド内の溶鋼湯面レベルの変動を防ぎ、パウダー巻き込みによる品質欠陥の発生を防止できる。

本発明の一実施の形態に係る凝固後鋳片のロール圧下方法が適用される鋳片ロール圧下装置の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同鋳片ロール圧下装置の上、下ロールの正面図、側面図である。 （Ａ）は実施例に係る鋳片の圧下状況を示す説明図、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ比較例に係る鋳片の圧下状況を示す説明図である。 圧下量と中心粗鬆率の関係を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は圧下量が６％を超え２０％以下の鋳片から圧延で製造した棒鋼製品の斜視図、表層部に存在する表面キズの説明図である。

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。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る凝固後鋳片のロール圧下方法が適用される鋳片ロール圧下装置１０は、図示しない連続鋳造設備で鋳造された連続した鋳片１１が完全凝固した後でその切断前に、鋳片１１の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、鋳片１１の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域を回転しながら挟んで圧下する上、下ロール１２、１３を有している。以下詳細に説明する。

上、下ロール１２、１３はそれぞれ両側が軸受箱１４、１５内に設置された軸受（図示せず）で水平に回転可能に支持されている。ここで、下ロール１３の軸方向の一側を支持する軸受が設置された軸受箱１５は、鋳片１１を搬送する出側テーブル１６の幅方向の一側に立設された対となるスタンド１７の下部間に固定され、下ロール１３の他側を支持する軸受が設置された軸受箱１５は、出側テーブル１６の幅方向の他側に立設された対となるスタンド１８の下部間に固定されている。

また、上ロール１２の一側を支持する軸受が設置された軸受箱１４は、対となるスタンド１７の上部間に昇降可能に保持され、上ロール１２の他側を支持する軸受が設置された軸受箱１４は、対となるスタンド１８の上部間に昇降可能に保持されている。そして、各軸受箱１４の上方には、先部が軸受箱１４の上面に連結し鉛直方向に進退するピストンロッド１９を備えた流体圧シリンダ２０がそれぞれ設けられている。更に、上、下ロール１２、１３の一側には、それぞれ軸受箱１４、１５を貫通して動力伝達軸２１、２２が接続され、減速機２３、２４を介して駆動源の一例であるモータ２５、２６と接続している。なお、減速機２３及びモータ２５は一側の軸受箱１４に固定された図示しない取付け台上に載置され、減速機２４及びモータ２６は一側の軸受箱１５に固定された図示しない取付け台上に載置されている。これによって、流体圧シリンダ２０により上ロール１２を昇降させて出側テーブル１６上を搬送されてきた鋳片１１の高さに応じて上、下ロール１２、１３間の隙間を調整すると共に上、下ロール１２、１３を回転させることができ、鋳片１１を上、下ロール１２、１３間に引き入れて圧下することができる。

ここで、出側テーブル１６は、連続鋳造設備において、最後段のガイドロールセグメント（図示せず）と図示しない鋳片切断装置の間に設置され、鋳片１１の搬送方向に直交して並べて配置されて鋳片１１の下面側を支持する支持ロール２７と、支持ロール２７の両側を支持する図示しない軸受を収納する軸受箱２８とを有している。そして、対となるスタンド１７、１８は、鋳片１１の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、鋳片１１の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域が圧下されるように位置決めされて、隣り合う軸受箱２８間に立設されている。また、鋳片ロール圧下装置１０の直下流側に配置される支持ロール２７の一側には、動力伝達軸２９が接続され、減速機３０を介して駆動源の一例であるモータ３１と接続している。これによって、鋳片ロール圧下装置１０から排出される鋳片１１の速度に合わせて直下流側の支持ロール２７の回転速度を調整できる。

図２に示すように、上、下ロール１２、１３のいずれか一方、例えば、上ロール１２は、幅方向の中央に水平部３２、水平部３２の両側に水平部３２に滑らかに連接する傾斜部３３を備えた圧下用突出領域３４を有し、各傾斜部３３の外側には縮径部３５が連接している。ここで、上ロール１２の最大径、すなわち、水平部の外径D_１は３００mm以上５００mm以下であり、下ロール１３は平坦形状でその外径Ｄ_３は上ロール１２の水平部３２の外径Ｄ_１と同一である。また、鋳片１１の幅をＷ、厚みをＴとした場合、水平部３２の幅Uは、例えば、Ｗの５％以上４０％以下であり、縮径部３５の外径をＤ_２とした場合、水平部３２の半径と縮径部３５の半径の差は、例えば、Ｔの２０％である。これによって、鋳片１１を圧下する際の圧下幅を、鋳片１１の幅方向の中心線を中心として鋳片１１の幅Ｗの５％以上４０％以下の範囲とすることができる。また、流体圧シリンダ２０を操作して上、下ロール１２、１３間の隙間を調整することで、鋳片１１を圧下する際の圧下量を例えば、鋳片１１の厚みＴの２％以上２０％以下、好ましくは２％以上６％以下とすることができる。更に、流体圧シリンダ２０への流体流量及び流体圧力を調整して、上ロール１２の圧下用突出領域３４の圧下開始時の下降速度（鋳片１１に対する接近速度）及び圧下終了時の上昇速度（鋳片１１からの離脱速度）を例えば、０ｍｍ／ｓｅｃを超え５ｍｍ／ｓｅｃ以下とすることができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る凝固後鋳片のロール圧下方法について説明する。
図１に示すように、鋳片ロール圧下装置１０では、鋳片１１を圧下する上、下ロール１２、１３が、出側テーブル１６上を搬送される鋳片１１が完全凝固した後でその切断前に、鋳片１１の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、鋳片１１の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域を圧下することができるように位置決めされている。そして、鋳片１１は完全凝固した後に圧下されるので、図２に示す空孔３６の個数と最大径を共に減少した際に鋳片１１の内部に割れは発生しない。そして、圧下した後に鋳片１１を切断するので、鋳片１１の切断面に空孔は存在せず空孔内表面の酸化という現象が発生しない。このため、鋳片１１の内部品質の低下を防止できる。

圧下は、鋳片１１の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、鋳片の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域を上、下ロール１２、１３で挟んで行うので、鋳片１１においては、その表層側に対して内部側が相対的に軟らかくなっており、鋳片１１の表面に加えた圧下力を鋳片１１の内部まで伝達させることができる。そして、上ロール１２の中央部には圧下用突出領域３４が形成されているので、回転する上、下ロール１２、１３で鋳片１１を挟んだ際に、圧下用突出領域３４で鋳片１１上面の幅方向の中央部（鋳片１１の幅方向の中心線を中心とした鋳片１１幅Ｗの５％以上４０％以下の範囲）を押圧できる。このため、鋳片１１の中央部の圧下量を大きくすることができ、中央部に存在する空孔３６の個数と最大径を共に効率的に減少できる。また、このときの圧下量は、流体圧シリンダ２０を操作して上、下ロール１２、１３間の間隔を調整し、鋳片１１の厚みＴの２％以上２０％以下の範囲、好ましくは２％以上６％以下とすると、圧下によって発生した鋳片１１のくぼみが分塊圧延時に折れ込んで最終製品、例えば棒鋼製品に表面キズとして残存するのを防止でき、棒鋼製品の表面手入れの手間が削減できる。ここで、上ロール１２の圧下開始時の下降速度及び圧下終了時の上昇速度が５ｍｍ／ｓｅｃ以下であるため、圧下開始時及び圧下終了時の鋳片の移動速度の変動幅を抑えることができ、モールド内の溶鋼湯面レベルの変動を防ぎ、パウダー巻き込みによる鋳片１１の品質欠陥の発生を防止できる。

ここで、上ロール１２の最大径、すなわち、水平部３２の外径Ｄ_１は３００mm以上５００mm以下であり、下ロール１３は平坦形状でその外径Ｄ_３は上ロール１２の水平部３２の外径Ｄ_１と同一である。上ロール１２の水平部３２の外径Ｄ_１及び下ロール１３の外径Ｄ_３が３００mm未満の場合、上、下ロール１２、１３の強度が小さくなって空孔３６を圧着するのに必要な圧下力を加えることができない、一方、上ロール１２の水平部の外径Ｄ_１及び下ロール１３の外径Ｄ_３が５００mmを超えると、空孔３６の圧着に必要な総圧下力が大きくなって、鋳片ロール圧下装置１０が大型化するという問題が生じる。このため、上ロール１２の水平部の外径Ｄ_１及び下ロール１３の外径Ｄ_３を、３００mm以上５００mm以下とした。

また、圧下幅が鋳片１１幅Ｗの５％未満の場合、鋳片１１を平面視して鋳片１１の幅方向の中心線近傍に存在する一部の空孔だけが圧着されることになって、圧下後の鋳片１１内に空孔が残存するという問題が生じる。一方、圧下幅が鋳片１１幅Ｗの４０％を超えるようにすると、鋳片１１の圧下に必要な総圧下力が大きくなって、鋳片ロール圧下装置１０が大型化するという問題が生じる。このため、鋳片１１の圧下幅を、鋳片１１幅Ｗの５％以上４０％以下とした。

更に、鋳片１１の圧下量が鋳片１１の厚みＴの２％未満の場合、空隙厚みの大きな空孔では圧着が不完全となって、空孔が残存するという問題が生じる。一方、鋳片１１の圧下量が２０％を超えるようにすると、空孔が圧着した後に鋳片１１に更に不要な変形を加えることになると共に、総圧下力が大きくなって、鋳片ロール圧下装置１０が大型化するという問題が生じる。このため、鋳片１１の圧下量を、鋳片１１厚みＴの２％以上２０％以下とした。ただし、鋳片１１の圧下量を鋳片１１の厚みＴの６％を超えて大きくしても空孔は更には小さくならず、鋳片１１に不要な変形を加えることになり、分塊圧延時の折れ込みキズ、最終製品の表面キズの原因になると共に、総圧下力が大きくなって、鋳片ロール圧下装置１０が大型化するという問題が生じる。このため、鋳片１１を圧下する際の圧下量の好ましい範囲を、鋳片１１厚みＴの２％以上６％以下とした。

また、上ロール１２の圧下開始時の下降速度及び圧下終了時の上昇速度が５ｍｍ／ｓｅｃを超えるようにすると、圧下開始及び圧下終了時のモールド内の溶鋼湯面にレベル変動が発生し、湯面のレベル変動に起因するパウダー巻き込みにより鋳片１１に品質欠陥が発生する。このため、上ロール１２の下降速度及び上昇速度を５ｍｍ／ｓｅｃ以下（但し０ｍｍ／ｓｅｃは除く）とした。

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。
水平部の幅と外径がそれぞれ６０mm、４００mm、水平部の両側に連接する傾斜部の幅が６０mm、傾斜部に連接する縮径部の外径が３４０mmである上ロールと、外径４００mmである下ロールを有する鋳片ロール圧下装置を用いて、幅が４００mm、厚みが２８０mm、中央部に形成された空孔の直径が７mmで、表面温度が８８７℃、内部中心温度が１３５０℃の状態の鋳片を圧下する際の圧下状況を数値計算で求めた。ここで、鋳片の上面は上ロールの圧下用突出領域の水平部で押圧されるため、圧下幅は鋳片幅の１５％となる。

鋳片の内部中心と表面との温度差は４６３℃となり、例えば、圧下量が１５mm（鋳片厚みの約５．３％）の場合、鋳片中央部のつぶれ量Δvは２．６mmとなった。また、図３（Ａ）に示すように、圧下により鋳片内部に生じる変形は、上ロールの圧下用突出領域の略直下の範囲に限定され、圧下エネルギーが中心部に集中して、圧下により鋳片の中央部が効率的に圧下されることが判る。

［比較例１］
実施例と同一の鋳片ロール圧下装置を用いて、幅が４００mm、厚みが２８０mm、中央部に形成された空孔の直径が７mmで、表面温度が８８７℃、内部中心温度が１１３４℃の状態の鋳片を圧下する際の圧下状況を数値計算で求めた。鋳片の内部中心と表面との温度差は２４７℃となり、例えば、圧下量が３０mm（鋳片厚みの約１０．７％）の場合、鋳片中央部のつぶれ量Δvは２．９mmとなった。このとき鋳片内部に生じる変形は、図３（Ｂ）に示すように、鋳片の幅方向の広い範囲で発生し、更に、圧下量が実施例の２倍であっても鋳片中央部のつぶれ量が実施例の場合と同程度であることから、圧下エネルギーの大部分は鋳片の幅方向に分散され、中央部の変形には圧下エネルギーの一部しか寄与していないことが判る。

［比較例２］
実施例と同一の鋳片ロール圧下装置を用いて、幅が４００mm、厚みが２８０mm、中央部に形成された空孔の直径が７mmで、表面温度及び内部中心温度が共に８８７℃の状態の鋳片を圧下する際の圧下状況を数値計算で求めた。鋳片の内部中心と表面との温度差は０°となり、例えば、圧下量が３０mm（鋳片厚みの約１０．７％）の場合、鋳片中央部のつぶれ量Δvは１．５mmとなった。このとき鋳片内部に生じる変形は、図３（Ｃ）に示すように、鋳片の全幅方向で発生し、更に、圧下量が実施例の２倍であっても鋳片中央部のつぶれ量が実施例の場合の１／２程度であることから、圧下エネルギーが鋳片中央部の変形に効率的に寄与していないことが判る。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実機での実施例について説明する。
湾曲型連続鋳造設備を用いて快削鋼を鋳造し、表１、表２に示す圧下の処理条件で鋳片を製造した。

そして、製造した鋳片を切断し中央部に存在する空孔（センターポロシティという）の最大径を実測し、製造した鋳片を圧延して最終製品として外径１００ｍｍの棒鋼製品を製造し、棒鋼製品に対して超音波探傷検査を行って内部欠陥及び表面キズの有無を調査した。また、比較のため、実施例の鋳造条件とほぼ同等の鋳造条件で快削鋼を鋳造し、圧下処理を加えずに鋳片を製造した。そして、製造した鋳片のセンターポロシティの最大径を実測すると共に、鋳片を圧延して得た外径１００ｍｍの棒鋼製品に対して超音波探傷検査を行って内部欠陥の有無を調査した。

表２に、センターポロシティの最大径の実測結果、並びに棒鋼製品の内部欠陥及び表面キズの有無の調査結果をそれぞれ示す。表2から明らかなように、実施例では、鋳片のセンターポロシティの最大径は減少し、棒鋼製品には内部欠陥が発生しておらず歩留率が改善された。なお、圧下量が６％を超えると鋳片の表面変形が大きくなるため、棒鋼製品において内部欠陥の発生は防止できるが、鋳片の表面変形が表面キズとして残存することになった。

図４に、厚み３７０ｍｍの鋳片に対して圧下処理を行った際の、圧下量と中心粗鬆率（空孔面積／鋳片断面積）の関係を示す。中心粗鬆率の値が大きいほど鋳片内に空孔が多く存在することになって、最終製品に内部欠陥が出やすい傾向となる。図４より明らかなように、圧下量が２％以上２０％以下では、中心粗鬆率は低位（４００ｐｐｍ以下）に安定する。ただし、圧下量を６%を超えて設定しても、中心粗鬆率の低減効果は大きく向上せず、圧下鋳片の圧延時（最終製品製造時）に、鋼種、圧延条件によっては、鋳片の表面変形（くぼみ）部分が折れ込みキズとなって最終製品に表面キズとして残存し欠陥となるのに加え、より大きな鋳片圧下力が必要となるため設備が大型化し、コストアップとなる。また、圧下量が２%未満の場合、圧下量が不足し、中心粗鬆率低減効果は十分には得られない。以上のことから、圧下量の好ましい範囲は、鋳片の厚みの２%以上６%以下であるといえる。
なお、最終製品製造時の圧延において、例えば、鋳片の厚み方向に加える圧延を優先させて圧延初期に鋳片の表面変形（くぼみ）部分の消失を促進できるような圧延条件を採用することが可能なときは、圧下量が６%を超え２０％以下の場合でも、鋳片の表面変形（くぼみ）部分が折れ込みキズとなって最終製品に表面キズとして残存することを防止できる。

図５（Ａ）、（Ｂ）に、圧下量が６％を超え２０％以下の鋳片から圧延で製造した外径が１００ｍｍの棒鋼製品の斜視図、表層部に存在する表面キズの説明図を示す。図５より明らかなように、表面キズは外径１００ｍｍの棒鋼製品全長に一直線状に存在し、表面キズ発生箇所は圧下側に存在する。一方、圧下量６％以下の鋳片より製造された外径１００ｍｍの棒鋼製品には、このような表面キズは発生していないことが確認されている。以上より、圧下量に起因する表面キズの発生を防止する観点からも、圧下量の好ましい範囲は、鋳片の厚みの２%以上6%以下であるといえる。

表３に、上ロールの下降速度及び上昇速度とモールド内の溶鋼の湯面レベル変動の関係を示す。表３より明らかなように、上ロールの下降速度及び上昇速度を５ｍｍ／ｓｅｃ以下にすると、モールド内の溶鋼の湯面レベル変動を低減でき、上ロールの下降速度及び上昇速度を３ｍｍ／ｓｅｃにすると、湯面レベル変動を防止できることが確認された。従って、品質欠陥キズの原因となる圧下開始時及び圧下終了時のモールド内の溶鋼の湯面レベル変動を抑制するには、上ロールの下降速度及び上昇速度を５ｍｍ／ｓｅｃ以下にすることが好ましい。なお、鋳片の圧下処理を効率的に行うためには、上ロールの下降速度及び上昇速度の下限値を１ｍｍ／ｓｅｃにすることが好ましい。

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した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、上ロールに圧下用突出領域を形成し下ロールを平坦にしたが、下ロールに圧下用突出領域を形成し上ロールを平坦にすることも、上、下ロールの双方に圧下用突出領域を形成するようにしてもよい。
更に、上、下ロールを１段のみとしたが、鋳片の搬送方向に沿って複数段設けてもよい。この場合、各段の圧下量の合計が鋳片の厚みの２％以上２０％以下となるようにするのが好ましい。

１０：鋳片ロール圧下装置、１１：鋳片、１２：上ロール、１３：下ロール、１４、１５：軸受箱、１６：出側テーブル、１７、１８：スタンド、１９：ピストンロッド、２０：流体圧シリンダ、２１、２２：動力伝達軸、２３、２４：減速機、２５、２６：モータ、２７：支持ロール、２８：軸受箱、２９：動力伝達軸、３０：減速機、３１：モータ、３２：水平部、３３：傾斜部、３４：圧下用突出領域、３５：縮径部、３６：空孔

Claims (6)

1. 鋳片が完全凝固した後でその切断前に、該鋳片の表面温度が７００℃以上１０００℃以下で、該鋳片の内部中心と表面との温度差が２５０℃以上となる領域を回転する上、下ロールで挟んで圧下することを特徴とする凝固後鋳片のロール圧下方法。
2. 請求項１記載の凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記鋳片を圧下する際の圧下幅は、該鋳片の幅方向の中心線を中心とした該鋳片の幅の５％以上４０％以下の範囲であることを特徴とする凝固後鋳片のロール圧下方法。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記鋳片を圧下する際の圧下量は、該鋳片の厚みの２％以上２０％以下であることを特徴とする凝固後鋳片のロール圧下方法。
4. 請求項３記載の凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記鋳片を圧下する際の圧下量は、該鋳片の厚みの２％以上６％以下であることを特徴とする凝固後鋳片のロール圧下方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の凝固後鋳片のロール圧下方法において、前記上、下ロールのいずれか一方又は双方は、幅方向の中央に水平部、該水平部の両側に該水平部に連接する傾斜部を備えた圧下用突出領域を有し、該上、下ロールの最大径は３００mm以上５００mm以下であることを特徴とする凝固後鋳片のロール圧下方法。
6. 請求項５記載の凝固後鋳片のロール圧下方法において、圧下開始時の前記圧下用突出領域の前記鋳片に対する接近速度及び圧下終了時の該圧下用突出領域の該鋳片からの離脱速度は、５ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする凝固後鋳片のロール圧下方法。

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