JP2010194573A - 鋼鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼の連続鋳造鋳片の中心部に発生する中心偏析を低減することのできる、鋼鋳片の連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】 鋼の鋳片１０を連続鋳造するに際し、鋳片の中心部が凝固完了する位置から連続鋳造機の鋳造方向下流側に３ｍ離れた位置までの範囲で鋳片厚みの変動量を測定し、測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えた場合には、鋳造条件を調整することによって鋳片厚みの変動量を０．５ｍｍ以下に制御する。この場合、前記鋳造条件としては、二次冷却水の水量調整を採用することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼鋳片の連続鋳造方法に関し、詳しくは、中心偏析の軽微な鋼の連続鋳造鋳片を製造するための連続鋳造方法に関するものである。

鋼の凝固過程では体積収縮（凝固収縮ともいう）が起こり、この収縮に伴って、連続鋳造鋳片の場合には、鋳片の引き抜き方向へ未凝固溶鋼が吸引されて流動する。凝固収縮による、この吸引・流動に伴い、炭素、燐、硫黄などの溶質元素が濃縮されたデンドライト樹間の溶鋼（「濃化溶鋼」という）が流動を起こし、それが鋳片の厚み中心部に集積して凝固し、所謂、中心偏析が形成される。凝固末期の溶鋼が流動する要因としては、上記の凝固収縮の他に、溶鋼静圧によるロール間での鋳片バルジング（膨らみ）や、鋳片支持ロールのロールアライメントの不整合なども挙げられる。

この中心偏析は、鋼製品、特に厚鋼板の品質を劣化させる。例えば、石油輸送用や天然ガス輸送用のラインパイプ材においては、サワーガスの作用により中心偏析を起点として水素誘起割れが発生し、また、海洋構造物、貯槽、石油タンクなどにおいても、同様の問題が発生する。しかも近年、鋼材の使用環境は、より低温下或いはより腐食環境下といった厳しい環境での使用を求められることが多く、鋳片の中心偏析を低減することの重要性は益々大きくなっている。

これに対処するべく、連続鋳造工程から圧延工程に至るまで、鋳片の中心偏析を低減する或いは無害化する対策が多数提案されている。

例えば、特許文献１には、鋳片の凝固厚みが鋳片厚みの５〜９０％に成長する区間で、鋳片幅方向の凝固シェルを均一に成長させるように鋳片幅方向の冷却についてそれぞれの位置により強弱差を与えるとともに、鋳片の最終凝固位置付近に少なくとも２対以上の圧下ロールを配置し、該圧下ロールにより連続鋳造中の鋳片を凝固収縮量に相当する程度の圧下量で圧下し、鋳片の中心偏析を改善する方法が提案されている。この鋳片を凝固収縮量に相当する程度の圧下量で圧下する方法は、「軽圧下方法」と呼ばれ、中心偏析低減に効果を挙げている。

また、特許文献２には、鋳片中心部に未凝固溶鋼を有する鋳片の厚みを測定し、その結果に基づいて、二次冷却水量、軽圧下量、鋳造速度のうちの何れか１種以上を制御し、鋳片の内部品質を向上させる連続鋳造方法が提案されている。

また、特許文献３には、鋳片の中心固相率が０を超え０．３以下の任意の位置で測定した凝固シェル厚みの実測値と、鋳片の成分及び鋳造条件から計算される凝固シェル厚みの計算値とを比較し、凝固シェル厚みの実測値と計算値との差から中心偏析の程度を判定し、判定される中心偏析が所定の値以下になるように、軽圧下での圧下速度または二次冷却水量を調整する連続鋳造方法が提案されている。

また更に、特許文献４には、鋳片を凝固率４０％以上の位置から凝固完了部までの範囲において、１回の圧下率を１．５％以下で、且つ全圧下率を０．５％以上５％以下で面圧下しつつ鋳造するにあたり、圧下帯に逐次入ってくる鋳片の厚み変動を０．５ｍｍ以下とし、その後、上記圧下を付与する連続鋳造方法が提案されている。

特開昭５２−５７０２６号公報 特開昭５８−１３５４５号公報 特開２００１−２５９８１２号公報 特開平３−１３８０５６号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。

即ち、特許文献１のような軽圧下方法においては、圧下用のロールは圧下の負荷に耐え得る剛性を有していることが必要であり、このような剛性を備えていない連続鋳造機では軽圧下方法は適用できないという基本的な問題がある。

特許文献２では、未凝固溶鋼を内部に有する、凝固完了前の鋳片の厚みを測定し、その結果に基づいて二次冷却推量などの中心偏析防止対策を制御しているが、未凝固溶鋼を内部に有する鋳片の厚みは、ロール間での鋳片バルジングや鋳片表面温度の変化により鋳造中に大幅に変動しており、同一の鋳造チャンスであっても測定時期によって変化する。つまり、凝固完了前の鋳片厚みは常に変動しており、変動する鋳片厚みに基づいて対策を施すことは、却って鋳片内部品質を劣化させる恐れがある。また、的確な対策が採られないことも発生する。

特許文献３では、凝固厚みを実測することが必須であるが、残念ながら現在の測定技術では、凝固厚みの測定精度はそれほど高くなく、特許文献２と同様に、誤った対策を講じさせる原因となりかねない。

特許文献４では、圧下帯に逐次入ってくる、未凝固溶鋼を内部に有する鋳片の厚み変動を０．５ｍｍ以下に制御するとしているが、はたして、どのような手段を用いて鋳片厚みの変動量を０．５ｍｍ以下に制御するかが記載されていない。前述したように、未凝固溶鋼を内部に有する鋳片の厚みは、鋳片バルジングなどに起因して、隣り合うロール間においても測定位置に応じて変動する。しかし、バルジングなどによって一旦厚みが増加しても、未凝固相を有する鋳片は、次の鋳片支持ロールに接触すると矯正されて、設定されたロール間隔（相対するロール間の距離）の厚みとなる。設定されたロール間隔と等しい厚みに制御することは、未凝固相を有する鋳片においては制御するまでもなく極めて容易であり、一方、バルジングなどの影響を含め、ロール間においても０．５ｍｍ以下に制御することは極めて困難である。何れにしても、特許文献４には、鋳片厚みの変動量を０．５ｍｍ以下に制御する手段が開示されておらず、どのような技術であるのか定かでない。

また、特許文献１〜３には、二次冷却水量を変更することが記載されているが、具体的にどのようにして二次冷却水量を変更するかは開示していない。

現在、連続鋳造鋳片に対する品質要求レベルは高まり、中心偏析の少ない鋳片が求められている。また、鋳造速度を変更した部位の鋳片においても、優れた品質を確保しない限り、低級品質鋳片へと格下げになり、工業生産上からも望ましい形態ではない。しかしながら、上記に説明したように、近年の厳格な品質要求に応えることのできる中心偏析低減対策は未だ達成されていないのが現状である。

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、鋼の連続鋳造鋳片の中心部に発生する中心偏析を低減することのできる、鋼鋳片の連続鋳造方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究・検討を実施した。その結果、中心偏析の程度が著しい鋳片では、凝固完了直後の鋳片の鋳造方向における鋳片厚みの変動が大きいことが分かった。これは、ロール間での鋳片バルジングが矯正されずに一部残存したり、鋳片支持ロールの偏磨耗や偏心などによるロールアライメントに起因したりするものであり、凝固過程で濃化溶鋼が流動し易くなっていたことを示している。逆に、凝固完了直後の鋳片の鋳造方向における厚みの変動が小さい場合には、中心偏析が軽微であることも分かった。

凝固完了後の鋳片の厚みは、鋳片の温度変化に伴う収縮或いは膨張などによって変化するのみであり、厚み変化は極めて小さく、従って、凝固完了直後の鋳片の鋳造方向における厚みの変動が大きいということは、凝固完了前の時点から鋳片の鋳造方向における厚みの変動が大きく、そのまま凝固してしまったことを現している。凝固完了前での鋳片の鋳造方向における厚みの変動量が大きいということは、鋳造方向の凝固シェル厚みが不均一であったか、鋳造方向の未凝固相厚みが不均一であったことを現しており、これらは中心偏析悪化の原因となる。

つまり、凝固完了直後の鋳片厚みの変動は中心偏析と強い相関があり、中心偏析の程度を現す指標となり、従って、凝固完了直後の鋳片厚みの変動を測定することにより鋳片の中心偏析を予測できるのみならず、凝固完了直後の鋳片厚みの変動を測定し、測定される厚みの変動が所定値以下になるように凝固完了前の鋳片の厚みを制御することで、凝固完了後の鋳片の鋳造方向の厚み変動が少なくなり、鋳片の中心偏析が軽減することを知見した。

本発明は、上記検討結果に基づいてなされたものであり、第１の発明に係る鋼鋳片の連続鋳造方法は、鋼の鋳片を連続鋳造するに際し、鋳片の中心部が凝固完了する位置から連続鋳造機の鋳造方向下流側に３ｍ離れた位置までの範囲において測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下となるように鋳造条件を調整して鋳造することを特徴とするものである。

第２の発明に係る鋼鋳片の連続鋳造方法は、鋼の鋳片を連続鋳造するに際し、鋳片の中心部が凝固完了する位置から連続鋳造機の鋳造方向下流側に３ｍ離れた位置までの範囲で鋳片厚みの変動量を測定し、測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えた場合には、鋳造条件を調整することによって鋳片厚みの変動量を０．５ｍｍ以下に制御することを特徴とするものである。

第３の発明に係る鋼鋳片の連続鋳造方法は、第２の発明において、前記鋳片厚みの変動量を、水柱超音波センサーを用いて測定することを特徴とするものである。

第４の発明に係る鋼鋳片の連続鋳造方法は、第２または第３の発明において、前記鋳片厚みの変動量を、二次冷却水の水量調整によって制御することを特徴とするものである。

第５の発明に係る鋼鋳片の連続鋳造方法は、第４の発明において、前記測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えて１．０ｍｍ以下のときには、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量の１．０倍を超えて１．４倍以下とし、測定される鋳片厚みの変動量が１．０ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下のときには、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量の１．４倍を超えて１．８倍以下とし、測定される鋳片厚みの変動量が２．０ｍｍを超えるときには、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量の１．８倍を超えて２．２倍以下とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、連続鋳造機における鋼鋳片の連続鋳造中に、凝固直後の鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下となるように、鋳造条件を調整するので、鋳造速度などの鋳造条件が変更になった場合にも、連続鋳造鋳片の中心偏析を大幅に低減することが達成される。その結果、鋳造速度が変更される部位の鋳片の品質が向上して鋳片歩留りも向上し、品質向上のみならず、省資源、省エネルギーなどの工業上有益な効果がもたらされる。

本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の側面概略図である。 水柱超音波センサーによる鋳片の厚み変動量の測定方法を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の側面概略図である。

図１に示すように、スラブ連続鋳造機１には、溶鋼９を注入して凝固させ、鋳片１０の外殻形状を形成するための鋳型５が設置され、この鋳型５の上方所定位置には、取鍋（図示せず）から供給される溶鋼９を鋳型５に中継供給するためのタンディッシュ２が設置されている。タンディッシュ２の底部には、溶鋼９の流量を調整するためのスライディングノズル３が設置され、このスライディングノズル３の下面には、浸漬ノズル４が設置されている。一方、鋳型５の下方には、サポートロール、ガイドロール及びピンチロールからなる複数対の鋳片支持ロール６が配置されている。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール６の間隙には、水スプレーノズル或いはエアーミストスプレーノズルなどのスプレーノズル（図示せず）が配置された二次冷却帯が構成され、二次冷却帯のスプレーノズルから噴霧される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によって鋳片１０は引抜かれながら冷却されるようになっている。また、鋳造方向最終の鋳片支持ロール６の下流側には、鋳造された鋳片１０を搬送するための複数の搬送ロール７が設置されており、この搬送ロール７の上方には、鋳造される鋳片１０から所定の長さの鋳片１０ａを切断するための鋳片切断機８が配置されている。

凝固完了位置１３から鋳造方向下流側に３．０ｍ離れた位置までの任意の位置に、鋳片１０を挟んで一対の水柱超音波センサー１４が設置されている。この水柱超音波センサー１４は、水柱超音波センサー１４から鋳片１０の表面に向けて水柱（図示せず）を噴射させ、この水柱中を伝播させて超音波を鋳片表面に向けて発信するとともに鋳片表面から反射される超音波を受信し、超音波の反射時間に基づいて水柱超音波センサー１４から鋳片１０の表面までの距離を測定する装置である。水柱超音波センサー１４の測定結果はスラブ連続鋳造機１を制御するための制御用計算機（図示せず）に入力されており、測定結果を入力された制御用計算機は、鋳片１０の上面及び下面の絶対位置を決定することによって、鋳片１０の厚みを算出している。尚、鋳片厚みは、接触式の作動トランスなどでも測定できるが、測定精度が高いことから水柱超音波センサー１４を用いることが好ましい。

また、凝固完了位置１３よりも鋳造方向下流側には、鋳片１０の凝固完了位置１３を検出するための凝固完了位置検出装置１５が設置されている。この凝固完了位置検出装置１５は、対向する１対のセンサーを介して鋳片１０に縦波超音波または横波超音波を透過させ、縦波超音波または横波超音波の透過速度が鋳片１０の温度に依存することを利用して、超音波の透過時間から鋳片中心部の温度を求め、求めた鋳片中心部の温度から伝熱計算などを利用して凝固完了位置１３を検出する装置である。凝固完了位置検出装置１５の測定結果も、前述した制御用計算機に入力されている。

このようにして構成されるスラブ連続鋳造機１を用い、以下のようにして本発明を実施する。

取鍋からタンディッシュ２に溶鋼９を注入してタンディッシュ２に所定量の溶鋼９を滞留させ、次いで、タンディッシュ２に滞留した溶鋼９を、浸漬ノズル４を介して鋳型５に注入する。鋳型５に注入された溶鋼９は、鋳型５で冷却されて凝固シェル１１を形成し、外殻を凝固シェル１１とし、内部に未凝固相１２を有する鋳片１０として、鋳片支持ロール６に支持されながらピンチロールによって鋳型５の下方に連続的に引抜かれる。鋳片１０は、鋳片支持ロール６を通過する間、二次冷却帯の二次冷却水で冷却され、凝固シェル１１の厚みを増大し、凝固完了位置１３で内部までの凝固を完了する。その後、凝固完了した鋳片１０は、鋳片切断機８によって切断されて鋳片１０ａとなる。

通常操業時の二次冷却水量は、鋳造する鋼種に応じて、比水量としての換算値で０．８〜３．０リットル／kg-steel程度とする。ここで、比水量とは、スラブ連続鋳造機１の二次冷却帯の全域において、鋳片１ｋｇを冷却するのに要する二次冷却水の水量という意味である。一般に、割れ感受性の高い鋼種では比水量を少なくし、逆に、割れ感受性の低い鋼種では比水量を多くすることが行われている。比水量が一定の場合には、鋳造速度の上昇に比例して二次冷却水量は増加するが、鋳造速度を高速化する場合は、比水量自体も大きくすることが一般的である。

この場合、凝固完了位置１３が、水柱超音波センサー１４の設置位置から３ｍ以内の範囲に位置するように、予め定められる所定の比水量の条件下で、伝熱計算などの手法を用いて鋳造速度を設定する。また、鋳造中は凝固完了位置検出装置１５を用いて、凝固完了位置１３が上記の位置に在ることを確認し、上記の位置に存在しない場合には鋳造速度の設定をやり直す。

そして、予め定められた所定の二次冷却条件、並びにこの二次冷却条件により定められる所定の鋳造速度で鋳造する。この鋳造中、水柱超音波センサー１４によって鋳片１０の厚みを連続的に測定する。

ここで、水柱超音波センサー１４による鋳片１０の厚み変動の測定方法を説明する。鋳片１０の厚み変動量は、水柱超音波センサー１４で測定される、水柱超音波センサー１４と鋳片１０との間の距離に基づき求めるが、本発明においては、水柱超音波センサー１４と鋳片１０との間の基準となる距離（Ｌ0）を予め定め、この基準距離（Ｌ0）に対する変動量を鋳片１０の厚み変動量として求める。

この基準距離（Ｌ0）は、水柱超音波センサー１４の設置位置に対して鋳造方向上流側直前の鋳片支持ロール６のロール開度から決定する。スラブ連続鋳造機１においては、下面側（「基準面側」という）の鋳片支持ロール６は固定されており、上面側（「反基準面側」という）の鋳片支持ロール６が昇降することでロール開度が決定される。ロール開度が決定されると、上面側の鋳片支持ロール６の設置位置が決定される。鋳片支持ロール６の設置位置が決定されることにより、水柱超音波センサー１４と前記上流側直前の鋳片支持ロール６との空間的な位置関係が決定される。

この空間的な位置関係に基づき、基準距離（Ｌ0）が定められる。即ち、鋳片１０の上面側に設置される水柱超音波センサー１４の基準距離（Ｌ0）は、鋳造方向上流側直前の上面側の鋳片支持ロール６と、上面側に設置される水柱超音波センサー１４の設置位置との位置関係から決定される。図２（Ａ）に、上面側に設置される水柱超音波センサー１４の基準距離（Ｌ0）の決定方法を模式的に示す。基準位置から上面側の水柱超音波センサー１４の先端位置までの距離をｘ、基準位置から上面側の鋳片支持ロール６の中心までの距離をｙ、鋳片支持ロール６の半径をｄとすると、「Ｌ0＝ｙ＋ｄ−ｘ」として基準距離（Ｌ0）が一義的に定められる。つまり、基準距離（Ｌ0）は仮想した鋳片１０の表面までの距離となる。下面側に配置される水柱超音波センサー１４の基準距離（Ｌ0）も、同様にして、下面側に設置される鋳片支持ロール６との位置関係によって定められる。

鋳造中は、図２（Ｂ）に示すように、水柱超音波センサー１４により距離（Ｌi）を測定し、距離（Ｌi）と基準距離（Ｌ0）との差を鋳片１０の厚み変動量として測定する。

鋳片１０の上面側及び下面側にそれぞれ水柱超音波センサー１４が設置されており、従って、鋳片１０の上面側及び下面側で、それぞれ鋳片１０の厚み変動量が測定される。本発明においては、測定された上面側及び下面側の厚み変動量のうちで、大きい値の変動量に基づいて、後述するように鋳造条件を調整する。尚、図１では、鋳片１０の上面側及び下面側に水柱超音波センサー１４が設置されているが、どちらか一方のみとしても構わない。但し、鋳片１０の厚み変動は、鋳片厚み中心に対して上面側及び下面側で対称に変動するわけではなく、片方のみを測定することは厚み変動の測定精度が低下することから、上面及び下面の双方を測定することが好ましい。

このようにして測定される、鋳片１０の厚みの変動量が０．５ｍｍを超えない場合には、上記の鋳造条件を維持して鋳造を継続する。しかし、鋳片１０の厚みの変動量が０．５ｍｍを超えた場合には、厚み変動量を０．５ｍｍ以下とするべく、上記の鋳造条件を変更して鋳造を継続する。

鋳片１０の厚み変動は、ロール間バルジングが主因であり、このロール間バルジングを小さくするには、凝固シェル１１の厚みを増大させること並びに凝固シェル１１の温度を低下させて凝固シェル１１の剛性（強度）を高めることが効果的である。従って、鋳片１０の厚み変動量を小さくすることに有効な鋳造条件の処置としては、二次冷却水の水量増加及び鋳造速度の低速化が挙げられるが、鋳造速度を減速すると、鋳造速度に比例して凝固完了位置１３が鋳造方向上流側に移動し、水柱超音波センサー１４との距離が３ｍを超える恐れがあるので、先ず、二次冷却水の水量を増加させることが好ましい。

二次冷却水の水量を増加すれば、凝固完了位置１３は鋳造方向上流側に移動するので、二次冷却水の水量を増加したときには、凝固完了位置検出装置１５により凝固完了位置１３を検出・確認し、必要に応じて、鋳造速度を増速し、凝固完了位置１３が、水柱超音波センサー１４から３ｍ以内に位置するように調整する。

二次冷却水の水量変更は、以下のようにすることが好ましい。即ち、（１）測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えて１．０ｍｍ以下のときには、鋳片１０の凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該鋼種及び当該区間の通常操業時での二次冷却水量をＱ₀とすると、１×Ｑ₀を超えて１．４×Ｑ₀以下とし、（２）測定される鋳片厚みの変動量が１．０ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下のときには、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、１．４×Ｑ₀を超えて１．８×Ｑ₀以下とし、（３）測定される鋳片厚みの変動量が２．０ｍｍを超えるときには、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、１．８×Ｑ₀を超えて２．２×Ｑ₀以下とすることである。鋳片厚みの変動量が大きい場合ほど二次冷却水量を増加させるので、鋳片１０の厚み変動量が小さくなり、それに伴って鋳片１０の中心偏析が改善される。

つまり、水柱超音波センサー１４による鋳片１０の厚み変動量が０．５ｍｍを超えたなら、オペレーターはそれを確認し、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、上記に記した範囲内となるように、鋳造中に変更する。この場合、水柱超音波センサー１４からの測定結果を受けた制御用計算機が、自動的に上記の如く二次冷却水量を変更するようにしてもよい。

凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を増加した後、測定される鋳片厚みの変動量は減少する。そこで、測定される鋳片厚みの変動量の減少に応じて、増加させた二次冷却水量を少なくし、最終的に測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下になったなら、二次冷却水量を通常操業時での二次冷却水量Ｑ₀に戻す。

例えば、仮に、測定される鋳片厚みの変動量が２．５ｍｍとすると、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置１３から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、１．８×Ｑ₀を超えて２．２×Ｑ₀以下とし、この処置により、測定される鋳片厚みの変動量が２．０ｍｍ以下になったなら、前記二次冷却水量を、１．４×Ｑ₀を超えて１．８×Ｑ₀以下とする。また、この処置により、測定される鋳片厚みの変動量が１．０ｍｍ以下になったなら、前記二次冷却水量を、１．０×Ｑ₀を超えて１．４×Ｑ₀以下とし、この処置により測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下になったなら前記二次冷却水量をＱ₀に戻す。

このようにして鋳造することで、一部分の鋳片１０の厚み変動量は０．５ｍｍを超えることがあるが、大部分の鋳片１０の厚み変動量は０．５ｍｍ以下に制御される。これは、鋳片厚みを測定するための水柱超音波センサー１４が凝固完了位置１３から３ｍ以内の範囲に設置されていることにより、フィードバックが迅速に行われ、厚み変動量が０．５ｍｍを超える部分の発生が抑制されるからである。

以上説明したように、本発明によれば、スラブ連続鋳造機１における鋼鋳片の連続鋳造中に、凝固直後の鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下となるように、鋳造条件を調整するので、鋳造速度などの鋳造条件が変更になった場合にも、連続鋳造鋳片の中心偏析を大幅に低減することが実現され、中心偏析の少ない鋳片１０ａを製造することが可能となる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。前述した図１に示すスラブ連続鋳造機を用い、表１に示す化学成分の溶鋼を、表２に示す鋳造条件で試験鋳造した。鋳片の凝固完了位置を、水柱超音波センサーの上流側２．０ｍに制御した。また、基準となる通常操業時の二次冷却水の比水量は１．５リットル／kg-steelとした。

鋳造中、水柱超音波センサーによって鋳片厚みを連続的に測定し、鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えても放置し、０．５ｍｍを超えてかなり大きくなった時点で、前述した本発明の基準に沿って、凝固完了位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を変更した（本発明例）。尚、本発明を適用すれば、鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えた時点で、前記二次冷却水量を変更させる必要があるが、ここでは、測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えて相当大きくなるまで敢えて放置し、その後、本発明の対策を適用し、鋳片厚みの変動量がどのように推移するかを調査した。

即ち、（１）測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えて１．０ｍｍ以下のときには、鋳片の凝固完了位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量Ｑ₀に対して、１×Ｑ₀を超えて１．４×Ｑ₀以下とし、（２）測定される鋳片厚みの変動量が１．０ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下のときには、前記二次冷却水量を、１．４×Ｑ₀を超えて１．８×Ｑ₀以下とし、（３）測定される鋳片厚みの変動量が２．０ｍｍを超えるときには、前記二次冷却水量を、１．８×Ｑ₀を超えて２．２×Ｑ₀以下とした。また、測定される鋳片厚みの変動量が小さくなっていく際には、逆に徐々に前記二次冷却水量を小さくした。

つまり、前記二次冷却水量を多くすることによって測定される鋳片厚みの変動量は徐々に減少する。従って、例えば本発明例１では、前記二次冷却水量を変更した時点では、前記二次冷却水量は２．０×Ｑ₀であるが、測定される鋳片厚みの変動量が２．０ｍｍ以下に減少した時点では、前記二次冷却水量を１．６×Ｑ₀に減少し、更に、鋳片厚みの変動量が１．０ｍｍ以下となったときには、前記二次冷却水量を１．２×Ｑ₀に減少し、測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下になったなら、前記二次冷却水量を基準値（１．０×Ｑ₀）に戻すという鋳造方法である。

また、比較のために、前記二次冷却水量を本発明の基準の範囲よりも小さくする試験鋳造、並びに、大きくする試験鋳造も実施した（比較例）。

その結果、前記二次冷却水量を、本発明で規定する水量に変更した試験鋳造（本発明例）では、前記二次冷却水量を変更した直後から鋳片厚みの変動量は減少し、厚み変動量が０．５ｍｍ以下となるまで、初期の厚み変動量が大きい試験（本発明例１）では５〜６分間程度であったが、初期の厚み変動量が小さい本発明例２では、数分のうちに厚み変動量は０．５ｍｍ以下となることが分かった。また、一旦、厚み変動量が０．５ｍｍ以下に制御された後は、鋳造終了まで厚み変動量が０．５ｍｍを超えることはなかった。

これに対して、前記二次冷却水量を本発明の基準の範囲よりも小さくした試験鋳造では、鋳片厚みの変動量はなかなか小さくならず、結局、鋳造終了まで厚み変動量が０．５ｍｍ以下になることはなかった。一方、前記二次冷却水量を本発明の基準の範囲よりも大きくした試験鋳造では、厚み変動量が大きく変位し、一旦０．５ｍｍ以下になったとしても直ちに０．５ｍｍを超えてしまい、安定して０．５ｍｍ以下になることはなかった。この場合には、測定される厚み変動量が０．５ｍｍを超える毎に、前記二次冷却水量を変更する必要があった。

また、凝固完了位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、凝固完了位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を変更した以降に鋳造した鋳片を、厚鋼板に熱間圧延し、厚鋼板から試料を採取して水素誘起割れ試験を実施した。水素誘起割れ試験は、試験溶液をＮＡＣＥ溶液（５％ＮａＣｌ＋０．５％ＣＨ₃ＣＯＯＨの硫化水素飽和溶液、ｐＨ＝３．７）とし、浸漬時間を９６時間、試験溶液温度を２５℃として測定した結果である。

鋳造条件、二次冷却水量を変更した以降での鋳片厚みの最大変動量、及び水素誘起割れ試験の結果を表３に示す。尚、表３の評価の欄の「○」印は良好、「△」印はやや不要、「×」印は不良を示している。

表３に示すように、本発明例では前記二次冷却水量を変更した以降での鋳片厚みの最大変動量が０．５ｍｍ以下に制御され、また、水素誘起割れ試験の結果も良好であることから、鋳片の中心偏析が軽減されたことが確認できた。

１ スラブ連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ スライディングノズル
４ 浸漬ノズル
５ 鋳型
６ 鋳片支持ロール
７ 搬送ロール
８ 鋳片切断機
９ 溶鋼
１０ 鋳片
１１ 凝固シェル
１２ 未凝固相
１３ 凝固完了位置
１４ 水柱超音波センサー
１５ 凝固完了位置検出装置

Claims (5)

1. 鋼の鋳片を連続鋳造するに際し、鋳片の中心部が凝固完了する位置から連続鋳造機の鋳造方向下流側に３ｍ離れた位置までの範囲において測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍ以下となるように鋳造条件を調整して鋳造することを特徴とする、鋼鋳片の連続鋳造方法。
2. 鋼の鋳片を連続鋳造するに際し、鋳片の中心部が凝固完了する位置から連続鋳造機の鋳造方向下流側に３ｍ離れた位置までの範囲で鋳片厚みの変動量を測定し、測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えた場合には、鋳造条件を調整することによって鋳片厚みの変動量を０．５ｍｍ以下に制御することを特徴とする、鋼鋳片の連続鋳造方法。
3. 前記鋳片厚みの変動量を、水柱超音波センサーを用いて測定することを特徴とする、請求項２に記載の鋼鋳片の連続鋳造方法。
4. 前記鋳片厚みの変動量を、二次冷却水の水量調整によって制御することを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の鋼鋳片の連続鋳造方法。
5. 前記測定される鋳片厚みの変動量が０．５ｍｍを超えて１．０ｍｍ以下のときには、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量の１．０倍を超えて１．４倍以下とし、
   測定される鋳片厚みの変動量が１．０ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下のときには、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量の１．４倍を超えて１．８倍以下とし、
   測定される鋳片厚みの変動量が２．０ｍｍを超えるときには、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１ｍ離れた位置と、鋳片の凝固が完了する位置から鋳造方向上流側に１０ｍ離れた位置との間の二次冷却水量を、当該区間の通常操業時での二次冷却水量の１．８倍を超えて２．２倍以下とする、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の鋼鋳片の連続鋳造方法。

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