JP2011212736A - 連続鋳造ブルーム鋳片の冷却方法およびその鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶鋼を連続鋳造してブルーム鋳片を製造するにあたり、冷却時または熱間圧延時の割れを、鋳片に曲がりを発生させることなく抑制する手段を提供する。
【解決手段】連続鋳造中に鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固後にスプレー水を噴射することによって、該鋳片の表面温度をＡｒ_３変態点以上からＡｒ_１変態点以下に冷却した後、再度Ａｒ_１変態点以上に上昇させる方法であって、スプレー水の噴射を鋳片表面積当たりの冷却水量密度を３５０〜１４００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とし、かつ、該冷却水量密度×冷却水噴射時間の値を６５０〜１７００Ｌ／ｍ^２に調整して行うことが好ましい。
【選択図】 図５

Description

本発明は、連続鋳造ブルーム鋳片の冷却方法およびその鋳片の製造方法に関し、特にその連続鋳造鋳片の冷却時の蛇行および曲がりを防止することができ、かつ、その連続鋳造鋳片の冷却時に表面に発生する割れと熱間圧延時に表面に発生する割れを大幅に低減することができる冷却方法であって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種に適用可能な連続鋳造鋳片の冷却方法に関する。さらに、そのように連続鋳造中に鋳片を適切に冷却することによって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種に関し、そのブルーム鋳片の表層下４ｍｍ厚以上にオーステナイト結晶粒界不明瞭化層を有するブルーム鋳片の製造方法に関する。

連続鋳造ブルーム鋳片は、溶鋼を取鍋からタンディッシュに注入し、さらに鋳型内に注入し、鋳型内で凝固シェルを形成させ、２次冷却スプレー帯でさらに鋳片を冷却し、凝固鋳片を連続鋳造機外へ引き抜くことによって製造されている。

しかし、その連続鋳造鋳片の冷却時やその鋳片の熱間圧延時に鋳片表面に割れが発生する場合がある。その割れの発生状況には鋳造鋼種の影響もあるため、それらの割れを大幅に低減できる方法であって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種に適用可能な連続鋳造鋳片の製造方法が望まれてきた。

例えば、連続鋳造ブルーム鋳片を分塊圧延するに際し、鋳片を再加熱し圧延した後に発生する鋳片表面割れを防止するために、種々の対策が提案されていて、連続鋳造機外で冷却することによって、連続鋳造鋳片の表面温度をＡｒ_３変態点より高い温度からＡｒ_１変態点以下の温度まで低下させ、その鋳片表面割れの発生を防止する、３次冷却と称される方法が知られている。

この３次冷却に関する技術として、特許文献１には、連続鋳造されたブルームを所定の長さに切断後、機外に設置されたブルームクーラーを用いて、ブルームをＡｒ_３変態点直上の温度域から冷却するに際し、ブルーム上面・側面・下面の水量密度比率を変えて冷却することを特徴とする、連続鋳造ブルームの冷却時に発生する割れ防止方法が記載されている。

また、特許文献２には、同じくブルームクーラーを用いて、ブルームをＡｒ_３変態点直上の温度域から冷却する際に、ブルームの移動速度を３ｍ/ｍｉｎから１０ｍ/ｍｉｎにすることで、ブルーム鋳片下面を均一にかつ所定の冷却速度を確保して冷却することを特徴とする、ブルームの表面欠陥を低減する発明が記載されている。

いずれも、鋳片の冷却時に鋳片の表面をフェライト・パーライト変態、ベイナイト変態、マルテンサイト変態などをさせた後、圧延前に再加熱して再変態させ、圧延時の表面疵発生を防止している。

しかし、これらの方法は切断後の鋳片を冷却するため、冷却時に曲がりが発生するなどの新たな問題が発生するおそれがある。また、この問題を回避するために十分な冷却を行うことができず、或る程度の割れ発生防止効果は認められても十分な効果が得られない場合もあると懸念される。
さらに、特許文献３には、連続鋳造で製造され所定の長さに切断された鋳片をその表面温度がＡｒ_３変態点より５０〜１５０℃高い温度まで冷却した段階で、内部が赤熱状態で、表面組織がベイナイト組織となるよう急速冷却し、その後炉内加熱して熱間成形することを特徴とする、窒素添加鋼や鉛添加鋼に対しても十分に表面疵を低減することができる連続鋳造鋳片の熱間加工法が記載されている。しかし、この方法でも前記した鋳片の曲がり問題は解消されないほか、その問題を避けるために十分な冷却を行うことができない場合があるとの懸念は同様である。

そのほか、焼入れ性の高い高炭素鋼や高Ｍｎ鋼では急速冷却により熱応力割れが発生するおそれもある。

特開平１０−１７１９号公報 特開２００５−４０８３７号公報 特開平６−８８１２５号公報 特開２００２−３０７１４９号公報

本発明は、連続鋳造鋳片の冷却時の曲がりとそれに伴う蛇行を防止することができ、さらに連続鋳造鋳片の冷却時に表面に発生する割れと熱間圧延時に表面に発生する割れを大幅に低減できる冷却方法であって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種に適用可能な連続鋳造鋳片の冷却方法を提供することを目的とする。

また、そのように連続鋳造中に鋳片を適切に冷却することによって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種に関しそのブルーム鋳片の表層下４ｍｍ厚以上にオーステナイト（以下、「γ」と略称することもある）結晶の粒界が不明瞭化された層を有するブルーム鋳片の製造方法を提供することを目的とする。

１）鋳片の曲がり防止
従来の３次冷却方法は、前記したように、切断した鋳片をＡｒ_３変態点直上の温度域から冷却して、分塊圧延前に行う再加熱時の再変態を含めて組織微細化（γ粒微細化）を狙った冷却方法で、冷却をスプレー水噴射や水槽浸漬法で行っている。

しかし、従来の３次冷却方法は、鋳片を所定の長さに切断した後に鋳片を冷却しているので、鋳片拘束機能を有する鋳片冷却装置を特別に設置しない場合には、その方法では鋳片冷却時に鋳片拘束（サポート）が無い。

さらに水槽浸漬法の場合については、鋳片表面独自の冷却コントロールが難しく、不均一冷却時に発生する鋳片の曲がりを防止することが困難であった。
このように、鋳片曲がり（蛇行）が発生する恐れがあり、鋳片切断前に冷却を行うことは、連続鋳造操業を阻害する（蛇行によって鋳片が連続鋳造装置における鋳片の移送経路から側方にはみ出して鋳片の移送が停止するなど）ことが考えられ、従来は連続鋳造機外においてバッチ方式により３次冷却を実施していた。

また、スプレー冷却による鋳片表面の独自冷却を実施しても、鋳片拘束が無い状態で不均一な冷却を行うと、冷却後に鋳片が曲がってしまい、その後の鋳片の搬送時に蛇行して操業に支障をきたすおそれがあるので注意を要する。

そこで、その問題を解決するため、本発明者は、通常の連続鋳造装置のピンチロール帯で鋳片の３次冷却を行い、そこに設置されているロールを冷却中の鋳片の拘束に利用することを着想した。この方法であれば鋳片を拘束しつつ冷却できるので、鋳片の曲がり発生を気にすることなく鋳片を強冷却することができるからである。

但し、鋳片の曲がりは強冷却時に発生することがあるばかりでなく、拘束解放後の冷却時にも発生することがある。したがって、強冷却は鋳片の表層部のみに留め、鋳片拘束中に鋳片表層部の曲げ残留応力を解消させておく工夫が必要である。このためには、従来の知見に基づき、鋳片拘束中に鋳片の表面温度をＡｒ_１変態点以上に復熱させることが効果的であるから、ピンチロール帯内で表面強冷却と復熱とを行うことができる冷却条件を見出せばよい。

２）鋳片表面割れの防止
（１）基本的な考え方
本発明に係る冷却方法は、ブルーム連鋳機に一般的に採用されている３次冷却法に関連し、鋳片表層組織の改質を従来の３次冷却時に問題とされる鋳片蛇行を防止しつつ行う方法である。本発明では、鋳片の冷却を調整して鋳片表層部の結晶組織を改質するとともに微細化し、このことによって鋳片表面の割れを防止する。

前記したように、鋳片拘束中に鋳片表面を強冷却して復熱させるためには、その操作を連続鋳造中の早い段階で行う方が合理的である。例えば、鋳片の内部に未凝固の溶鋼があれば、その顕熱や潜熱を利用して一旦冷えた表層部の温度を容易に再度高めることができる。
しかし、鋳片内部に未凝固層がある状態で鋳片表面を強冷却すると鋳片表層部が収縮するため、ブルームの場合には鋳片中心部まで収縮し、中心部溶鋼が流動して中心偏析が悪化したり、復熱時に内部割れが発生したりするおそれがある。また、鋳片の曲げ矯正前であると、本発明のように強冷却した場合に鋳片コーナー部の表面温度が低下し、割れが発生することがある。したがって、これらの問題を避けるためには、鋳片中心部まで完全凝固後であって、しかも鋳片の曲げ矯正後に鋳片の強冷却を開始する必要がある。

但し、鋳片強冷却の目的は、鋳片表層部の結晶組織を改質するとともに微細化することにあるので、そのためには鋳片表面温度がＡｒ_３変態点以上の段階で強冷却を開始して、表層部の適当な深さまでＡｒ_１変態点以下にしなければならない。一方、鋳片曲がりを防止するためには、鋳片拘束中に鋳片表面温度をＡｒ_１変態点以上にまで戻さなければならない。

そうすると、このような強冷却は鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固後に、鋳片の表面温度をＡｒ_３変態点以上からＡｒ_１変態点以下に冷却した後、再度Ａｒ_１変態点以上に上昇させるように行えば良いと考えられる。

このようにするためには、鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固後の極力早期に強冷却を開始し、かつ、適当な短時間で冷却を止めて内部顕熱による鋳片表層部の復熱を図らねばならない。

（２）具体的な鋳片冷却条件
前記したように、鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固後の極力早期に強冷却を開始し、かつ、適当な短時間で冷却を止めて内部顕熱による鋳片表層部の復熱を図る。このことにより、鋳片の曲がりを防止しつつ、鋳片表層部の結晶組織を改質するとともに微細化して鋳造後の鋳片表面割れと分塊圧延後の鋳片表面割れを防止するということが、本発明の基本的な考え方である。

この考え方を具体的に実施するためには、鋳片冷却の好適な実施態様が幾つか考えられる。冷却条件によっては、上記した鋳片表面割れを防止できないばかりか、鋳片急冷却時に鋳片表層の一部分がマルテンサイト化して、復熱時の膨張によりそこに割れが発生したり、分塊圧延前の加熱時に鋳片表層と内部との熱応力によって割れが発生したりする場合があるので注意を要するからである。

そこで、発明者らは、特許文献４に見られるγ粒界不明瞭組織を鋳片表層部に存在させ、鋳片表層部数ｍｍを高温延性のある組織に改質することを目指して、連続鋳造機内で行う冷却の必要条件を調査した。ここで、「γ粒界不明瞭組織」とは、γ粒界が不明瞭なフェライトおよびパーライトの混合組織であって、具体的には、高温側からＡｒ_３変態点よりも低温側に鋳片が冷却される際に、フェライトがγ粒界に粒状に生成した状態の凝固組織を意味する。このγ粒界不明瞭組織が形成された鋳片の表面は、割れに対する鋼に固有の限界応力が大きくなる。

本発明では、連続鋳造機内で鋳片表層部４ｍｍ厚以上にγ粒界不明瞭組織を存在させることが好ましい。そのようなγ粒界不明瞭組織を有する鋳片は、分塊圧延工程へ供給され、分塊工程で加熱・圧延される際に発生することがある鋳片表面の割れ発生を抑制するために好ましいからである。

特許文献４に記載の方法は、鋳片が鋳型から出た直後の２次冷却帯で鋳片表面温度をＡｒ_３変態点以下に一旦急冷却し、さらにそれを内部溶鋼の顕熱を利用してＡｒ_３変態点以上に急復熱させて、鋳片表層部数ｍｍ厚にγ粒界不明瞭組織を存在させ、高温延性のある組織を形成させる方法である。

しかし、鋳型直下での急冷却の場合、鋳片表面温度が高温（１１００℃近傍）なので、スプレーの熱伝達係数が小さいために超強冷却でないと十分な冷却速度を確保することができない、一方、ピンチロール帯での冷却の場合、鋳片表面温度が９００℃近傍に低下しているために、スプレーの熱伝達係数が大きく、相対的に穏やかな冷却でも鋳片表面の冷却速度を高くすることが可能という利点がある。急冷却・急復熱によって割れが発生し易い鋼種では、この利点を活かして鋳片表層部の組織改善を行うことが、鋳片の表面割れを抑制するために効果的である。

そのための条件を後述するように種々実験調査した結果、連続鋳造中の鋳片に、鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、その完全凝固後にスプレー水を、強冷却時の冷却水量密度を、鋳片表面積当たり３５０〜１４００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲とし、かつ、鋳片表面積当たりの冷却水量を水量密度×噴射時間で６５０〜１６８０Ｌ／ｍ^２とすることが好ましいことを把握した。

さらに、従来の３次冷却方法では、冷却ゾーンを数ｍに渡って設定することが一般的であるが、本発明では連続鋳造機内のピンチロール帯内に、鋳込み方向への長さで１ｍ以下の範囲に複数のスプレーを設けて、冷却時間を短くすることが好ましいことも確認した。

以上の知見に基づき完成された本発明は次のとおりである。
（１）溶鋼を連続鋳造してブルーム鋳片を製造する際の鋳片冷却方法であって、連続鋳造中に鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固後にスプレー水を噴射することによって、該鋳片の表面温度をＡｒ_３変態点以上からＡｒ_１変態点以下に冷却した後、再度Ａｒ_１変態点以上に上昇させることを特徴とする、連続鋳造中のブルーム鋳片の冷却方法。

（２）前記スプレー水を噴射するにあたり、鋳片表面積当たりの冷却水量密度を３５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以上１４００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以下とし、かつ、該冷却水量密度×冷却水噴射時間の値を６５０Ｌ／ｍ^２以上１７００Ｌ／ｍ^２以下に調整して行うことを特徴とする、上記（１）に記載の連続鋳造中のブルーム鋳片の冷却方法。

（３）前記スプレー水の噴射を鋳片の完全凝固後から鋳造方向下流側に３ｍ以上１０ｍ以下の範囲内において、鋳造方向に１ｍ以内の区間でのみ行うことを特徴とする、上記（１）または上記（２）に記載の連続鋳造中のブルーム鋳片の冷却方法。

（４）上記（１）から（３）のいずれか１項に記載した鋳片冷却方法を用いることを特徴とする、オーステナイト結晶粒界不明瞭化層を鋳片表層下に４ｍｍ厚以上を有するブルーム鋳片の製造方法。

本発明により、幅広い鋼種にわたり、連続鋳造鋳片の冷却時や熱間圧延時における疵の発生、および冷却時の鋳片の変形の双方が抑制され、γ粒界不明瞭組織を表層に有するブルーム鋳片を安定的に製造することが実現される。

本発明に係る連続鋳造条件を設定するための試験装置の構成を概念的に示す斜視図である。 図１に示される試験装置を用いた実験の作業内容を示すフローチャートである。 図１に示される試験装置を用いて行われた冷却実験における温度推移データを示すグラフである。 図１に示される試験装置におけるスプレー冷却中のインゴット表面近傍における熱電対の設置場所を概念的に示す側面図である。 鋳片表層部の組織改質深さと冷却水における噴射時間および水量密度の積との関係を示すグラフである。 実施例において使用した連続鋳造装置の構造を概念的に示す側面図であり、（Ａ）は全体構成を示す図であって、（Ｂ）は冷却部近傍の部分拡大図である。 本発明に係る製造方法により製造された鋳片および従来技術に係る連続鋳造により製造された鋳片のそれぞれについて、各部における割れ個数を指数化した割れ発生指数を比較したグラフである。 図１に示される試験装置を用いて、冷却を適用する試験条件で行われた冷却実験により得られた鋼片の断面観察画像である。 図１に示される試験装置を用いて、冷却を適用しない試験条件で行われた冷却実験により得られた鋼片の断面観察画像である。

本発明の実施対象鋼は、連続鋳造鋳片の冷却時に、フェライト・パーライト変態、ベイナイト変態する全ての鋼種であって、特に、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．４５％、Ｓｉ：０．００１〜３．０％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：０．１％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物である鋼が例示される。

そのほか、前記した各成分を基本的に含有し、さらに前記Ｆｅに代えて、質量％で、Ｎｂ：０．０３〜０．０５％、Ｖ：０．００２％以下、Ｍｏ：０．０５〜０．３０％のうちの一種または二種以上を含有する鋼に本発明を適用すると、表面割れ防止効果が一層顕著に現われる。

鋳造には通常のブルーム連続鋳造装置を用いれば良いが、より具体的には、鋳片サイズ２２０〜３７０×２２０〜６００ｍｍで、鋳造速度は０．３〜２．０ｍ／ｍｉｎが例示される。

本発明においては、鋳片内部が完全凝固後であって、その鋳片の曲がり矯正後のピンチロール帯に３次冷却装置を設けて鋳片表面を一旦冷却し、さらにそれを直ぐ復熱させる操作を行う。

このような条件は、次のようにして把握した。
図１に示す試験装置を用いて、冷却条件と鋳片表層組織改質との関係を調査した。実験における作業内容をフローチャートとして図２に示した。

表１に示す組成の溶鋼（Ａ，Ｂ，Ｃ）を各１．０トン溶解し、その溶鋼を図１に示すように３１５ｍｍ×４３５ｍｍのインゴットになるように鋳造し、型抜き後に図１に示す冷却試験装置へ搬送して、インゴット表面の冷却実験を行った。その冷却条件を纏めて、表２に示す。

図１に示す冷却実験装置は、連続鋳造における鋳片の移動を模擬するための駆動装置１、ブルーム鋳片２、冷却スプレー３、および冷却スプレーが取り付けられて駆動装置により上下方向に所定の速度で移動可能な昇降フレーム４で構成されている。冷却スプレー流量と冷却スプレーを昇降するフレームの昇降速度を変化させることで、噴射スプレーピッチならびに鋳片移動速度を模擬する。

本発明に係る冷却には、水と空気との混合スプレーを用い、スプレー噴射開始時のインゴット表面温度は８５０〜１０５０℃とした。連続鋳造における鋳片移動中の温度変化を模擬するために、スプレーを０．７〜２．５ｍ／ｍｉｎの速度で１ストロークを２５０ｍｍとして往復移動させつつ、鋳片の温度変化を、鋳片表面へ溶着させた熱電対と、鋳片内部へ埋め込んだ熱電対とを用いて連続的に測定した。

鋼種Ａについて、インゴット表面積当たりの冷却水量密度を９９５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とし、スプレー移動速度を２．５ｍ／ｍｉｎで１ストロークを２５０ｍｍとして往復移動させつつ、スプレー噴射を８４秒間行った場合、図３に示す温度推移となった。この場合、鋳造速度を０．７ｍ／ｍｉｎとして考えると、スプレーピッチが７０ｍｍのスプレー噴射による冷却領域を鋳片が８４秒間すなわち９８０ｃｍ移動したことに相当する。

図３に示す、冷却実験中の温度推移データを解析することで、スプレー条件（水量、冷却時間、鋳造速度）と鋳片表層組織改質の関係を整理することができ、最適冷却条件を推定することが可能となる。図３に示す鋳片表面に溶着させた熱電対の温度と鋳片表面から２２ｍｍの深さの位置に設置した熱電対とを用いて、スプレーの熱伝達を推定した。なお、鋳片表面に溶着させた熱電対は、スプレー噴射終了後の復熱状態を推定するためのものである。図４にスプレー冷却中のインゴット表面近傍における熱電対の設置場所を概念的に示す。

図３に示すように、冷却開始により鋳片表面温度は急激に低下し、冷却スプレー停止後Ａｒ_１点以上に復熱していることが鋳片表面に溶着した熱電対データより判る。スプレー噴射中は、直接スプレー水の噴射を受けるため、スプレー水の沸騰状態を測定するため１００℃近傍で推移しているが、スプレー停止後は、冷却水の影響を受けないため、鋳片表面の復熱状態が予測できる。

また、鋳片内部に取付けた熱電対もスプレー冷却の影響を受けて温度が低下するので、冷却中の温度データより２次元伝熱解析を実施し、冷却の定量を実施した。
鋳片の表面におけるスプレーに対向する位置（図４中●で示される。）に熱電対を溶着して、この位置での鋳片の表面温度が約９５０℃になるまで放冷し、９５０℃に到達したときにスプレー噴射による鋳片の冷却を開始した。９５０℃をスプレー噴射開始温度としたのは、本発明による冷却を適用するピンチロール部での鋳片表面の温度に合わせるためである。

鋼種Ａにおいて、冷却条件として、水量密度９９５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、スプレー噴射時間８４秒（この時間は、鋳造速度０．７ｍ／ｍｉｎスプレーピッチ７０ｍｍに相当する。）で冷却を行った場合の鋳片表層組織の観察画像を図８および図９に示す。

図８は本発明の条件に基づき強冷却および復熱を適切に行った場合で、目標とする鋳片表層組織改質層が表層から４ｍｍの範囲に形成されている。
一方、図９は、上記の強冷却を行わずに放冷のみで冷却することにより得られた鋼片の断面観察画像であり、鋳片表層組織において粒界が大きく明瞭であることが判る。

そこで、この実験により得た結果を一般的な操業条件に適用できるよう、先ず必要な表層部改質深さを調査し、次にそのような改質深さが安定して得られるような冷却条件を検討した。

その結果、鋳片表層部の組織改質深さは、鋳片の表面割れを防止するためには、連続鋳造後鋳片表面から４ｍｍ以上が必要と分かった。
そのような鋳片改質深さは、鋳片内部の冷却浸透深さに関係があり、具体的には冷却中の鋳片表面温度の推移と経過時間との関係から計算により求めることができる。その計算による冷却浸透深さは、通常のスプレー噴射（具体的には、ミストスプレーまたは高圧スプレー）による冷却条件においては、鋳片表面積当たりで所定の水量密度の範囲下で、その水量密度とその密度での噴射時間との積で代表することができ、本発明における鋳片表面積当たりで所定の水量密度の範囲を３５０〜１４００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２に調整した場合には、図５に示す結果が得られた。

この結果から、鋳片表面積当たりで所定の水量密度の範囲を３５０〜１４００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２に調整した場合には、鋳片表面積当たりの水量密度とスプレー水噴射時間の積を６５０Ｌ／ｍ^２以上にすることで、鋳片表層部の改質深さが４ｍｍ以上の鋳片が得られると分かった。なお、この積を１６８０Ｌ／ｍ^２超にすると鋳片表面が冷却され過ぎて復熱が困難になっていくので、上限としては１６８０Ｌ／ｍ^２が適当である。

また、鋳片の強冷却を行う時期は、連鋳機のピンチロール帯内で、鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固完了位置から鋳造方向下流側に３ｍ〜１０ｍの範囲が好ましい。完全凝固完了位置は、凝固伝熱解析により計算で求めることができるが、凝固完了位置の計算値は、一般的に文献等で約１ｍ程度のバラツキ（誤差）があるので、その誤差によって未凝固層のある鋳片を強冷却により収縮させてしまう危険を確実に回避するために、完全凝固完了位置の計算値より３ｍ経過した位置を、鋳片の強冷却を行う範囲の下限とする。

また、完全凝固から長時間を経過すると鋳片表面の温度が低下して、Ａｒ_３変態点の温度以下となってしまう。このため、完全凝固から１０ｍ以下の範囲に強冷却帯を設けることが好ましい。

なお、強冷却帯の長さは、鋳造方向に１ｍ以下とすることが好ましい。１ｍを超えて強冷却すると、鋳片内部の温度が低下し過ぎて鋳片表面がＡｒ_１変態点以上に上昇しなくなる場合が多く発生し得るからである。

表３に示す組成の溶鋼８０トンを、図６に示す連続鋳造機を用いて鋳造した。その鋳造条件を、表４に纏めて示す。
連続鋳造ブルーム鋳片は、鋳型８に溶鋼を注入し凝固シェルを形成させ、セグメントロールと２次冷却スプレー帯５を通過し、矯正帯６にてピンチロールにて矯正され、次工程へ搬送される。本発明による冷却は、完全凝固しさらに矯正完了した域において冷却帯７を設置することで実施した。

この連続鋳造機の鋳片曲げ矯正の位置は３２．５ｍであり、表３に示す溶鋼を表４の条件で鋳込む場合の凝固完了位置は、２８．５ｍの位置である。この連続鋳造機では、冷却帯７として冷却装置を、凝固完了位置から４．５ｍ後の位置から鋳込み方向に１．０ｍにわたって設けてあり、その冷却帯７における冷却装置は０．５〜１．０ｍの範囲で鋳込み方向の冷却帯長さ（スプレー噴射帯の長さ）を調節することができる。

この実施例においてはその冷却帯長さを０．７ｍに調節し、鋳造速度０．７ｍ／ｍｉｎで鋳造したので、鋳片へのスプレー噴射時間は丁度１分間であり、水量密度と噴射時間との積は９９５L／ｍ^２である。

この条件により鋳造した鋳片の分塊圧延後の表面割れ状況を、調べた結果を図７に、従来法により鋳造した鋳片と対比して示す。従来法の鋳片は、本発明による鋳造中に冷却帯７における冷却装置からのスプレー噴射を部分的に止めて鋳造した鋳片である。

図７の「天側」とは鋳造中、鋳片が水平に移送されたときに上面を向く鋳片の面を意味し、「地側」とはこの「天側」をなす面の対向面を意味する。「割れ発生指数」とは、鋳片１本あたりの割れ個数であり、（複数の鋳片における割れ個数の総和）／（鋳片本数）で求められる。

このように、冷却帯７を使って本発明に規定される条件を満たした鋳造により、鋳片の割れ発生が減少することが確認できた。

１：駆動装置（鋳片移動速度を模擬）
２：ブルーム鋳片
３：冷却スプレー
４：昇降フレーム
５：セグメントロールおよび２次冷却帯
６：矯正帯（ピンチロール帯）
７：本発明冷却帯
８：鋳型

Claims (4)

1. 溶鋼を連続鋳造してブルーム鋳片を製造する際の鋳片冷却方法であって、
   連続鋳造中に
   鋳片の曲げ矯正後であって、かつ、完全凝固後にスプレー水を噴射することによって、
   該鋳片の表面温度をＡｒ_３変態点以上からＡｒ_１変態点以下に冷却した後、
   再度Ａｒ_１変態点以上に上昇させること
   を特徴とする、連続鋳造中のブルーム鋳片の冷却方法。
2. 前記スプレー水を噴射するにあたり、
   鋳片表面積当たりの冷却水量密度を３５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以上１４００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以下とし、
   かつ、該冷却水量密度×冷却水噴射時間の値を６５０Ｌ／ｍ^２以上１７００Ｌ／ｍ^２以下に調整して行うこと
   を特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造中のブルーム鋳片の冷却方法。
3. 前記スプレー水の噴射を、
   鋳片の完全凝固後から鋳造方向下流側に３ｍ以上１０ｍ以下の範囲内において、鋳造方向に１ｍ以内の区間でのみ行うこと
   を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の連続鋳造中のブルーム鋳片の冷却方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載した鋳片冷却方法を用いることを特徴とする、オーステナイト結晶粒界不明瞭化層を鋳片表層下に４ｍｍ厚以上を有するブルーム鋳片の製造方法。