JP2017100140A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 凸部を有するロールを用いて鋳片に軽圧下を施すにあたり、各ロールの圧下量を容易に目標値に制御する。【解決手段】 本発明の連続鋳造方法は、連続鋳造機内の鋳片８の凝固完了位置近傍に、相対する一対の鋳片支持ロールの形状を、一方の側は、固定圧下ロールのフラットロール５Ａとし、他方の側は、凸部を中央部に有する、移動圧下ロールの凸型クラウンロール５Ｂとするロール対を複数配置し、これらの複数のロール対で、鋳片厚み中心部の固相率が少なくとも０．３から０．８まで圧下する連続鋳造方法であって、凸型クラウンロールの凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差を、所定量確保した上で、且つ、鋳造方向下流側に向かって順次大きくし、更に、凸型クラウンロールの凸部の幅を鋳造方向下流側に向かって順次狭くし、凸型クラウンロールの端部を鋳片の端部に接触させ、少なくとも鋳片の未凝固層１０の幅以上の範囲を圧下する。【選択図】 図３

Description

本発明は、鋳片の厚み中心部に発生する中心偏析やセンターポロシティを軽減するべく、凝固末期の鋳片を、凝固収縮量と熱収縮量との和に相当する程度の圧下量で、圧下ロール群によって徐々に圧下しながら溶鋼を連続鋳造する方法に関する。

鋼の連続鋳造鋳片において、中心偏析、センターポロシティなどの内部欠陥は、鋳片の品質、最終的には鋼製品の品質を劣化させるので、可及的に少ないことが望ましい。中心偏析の場合は、下工程での熱処理時間の増加による製造コストの上昇、また、センターポロシティの場合は、切断端面におけるセンターポロシティの酸化に伴うクロップ長さの増大などに起因する歩留まり低下による製造コストの上昇が問題になっていた。そこで、鋳片の中心偏析やセンターポロシティなどの鋳片の厚み中心部に発生する欠陥を改善する方法が従来から種々提案されている。

例えば、鋳型や二次冷却帯などに電磁コイルを設置して溶鋼を流動させ、鋳片の厚み中心部に等軸晶を生成させる電磁撹拌技術（例えば、非特許文献１を参照）や、凝固末期の鋳片を、鋳造方向に並んだ圧下ロール群（「軽圧下帯」という）によって徐々に圧下し、凝固収縮に基づく濃化溶鋼の流動を抑えて、中心偏析を改善する軽圧下法（例えば、特許文献１を参照）などがある。

上記のうち、軽圧下法は低コストで且つ信頼性が高く、また、メンテナンス性に優れることから、広く利用されている。しかしながら、この方法では、中心偏析の大幅な改善が可能であるが、圧下量を増やしすぎると内部割れや逆Ｖ偏析が発生して、かえって偏析が悪化し、一方、圧下量が少ないと中心偏析が改善されないことから、圧下量を適切な範囲に制御する必要がある。

特に軸受鋼などに代表される硬い材質の鋳片に対しては、凝固の進行に伴って凝固シェルが固くなり、凝固が完了した鋳片の端部においては、既設のロールでは圧下力が不足して適切な圧下量を加えることができないという問題がある。また、ロールの圧下力を増強させても、ロールを支持するフレームの剛性が強くないために、鋳片を圧下する前にフレームが曲がってしまうトラブルや、セグメントに使用されているベアリングが破損するなどの問題が生じていた。このような事情は大断面ブルームの連続鋳造において特に問題となっていた。

そのために、硬い材料を効率的に軽圧下する方法として、特許文献２は、中央部に凸部を有するクラウンロールを用いて鋳片の未凝固部を軽圧下する方法を提案している。また、特許文献３は、特許文献２ではクラウンロールの凸部（突出部）の幅を一定としていることから、鋳片の未凝固幅が小さくなった時点での軽圧下効率が低いという問題を解消するために、クラウンロールの凸部の幅を、鋳片の未凝固幅に応じて、鋳造方向下流側に向かって順次狭くすることを提案している。

更に、特許文献４は、クロム系ステンレス鋼鋳片の軸芯固相率０．７〜１．０の範囲である鋳型内溶鋼湯面下に位置する２対の対面する圧下ロールの形状を、一方は固定圧下ロールのフラットロールとし、他方の側は移動圧下ロールの凸型クラウンロールとし、該凸型クラウンロールの凸型部分を端部のロール径より７〜１２ｍｍ突出させ、３〜５ｍｍ／段の軽圧下を実施する方法を提案している。

特開昭４９−１２１７３８号公報 特開昭６０−１６２５６０号公報 特開平８−２３８５５０号公報 特開２００３−９４１５４号公報

鉄と鋼、vol.６６（１９８０）Ｎo.６、Ｐ.６３８

特許文献２〜４では、凸部を有するクラウンロールを用いて軽圧下を行っており、鋳片の端部は圧下されず、硬い材質の鋳片であっても目標とする軽圧下が行われる。

しかしながら、特許文献２〜４には以下の問題点がある。即ち、特許文献２〜４では、凸部を有するクラウンロールにおいて、凸部のロール径からの突出量が、そのロールでの軽圧下量の目標値よりも大きいので、ロールに付加する圧下力が、目標とする圧下量を得るための圧下力よりも大きい場合には、そのロールによる圧下量は目標値以上となる。また、逆に、ロールに付加する圧下力が、目標とする圧下量を得るための圧下力よりも小さい場合には、そのロールによる圧下量は目標値以下となる。これは、凸部を有するクラウンロールでは、凝固の完了した鋳片の端部側の影響を受けずに鋳片を圧下できることから、ロールに付加する圧下力と圧下量とが実質的に比例することによる。

したがって、特許文献２〜４では、目標とする圧下量を得るためには、凸部を有するロールの鋳片に対する空間的位置を適切に調整する必要がある。具体的には、ロールの荷重を測定するなどして圧下量をダイナミックに制御するか、シム（間隔調整用金属薄板）などで上下の圧下ロールの間隔を正確に調整し、調整した上下の圧下ロールの間隔が変化しないように圧下することで圧下量を制御するなどが必要であり、何れの方法も、設備及び制御の費用が増大する。

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、凸部を有するロールを用いて鋳片に軽圧下を施すにあたり、各ロールの圧下量を容易に目標値に制御することのできる、鋼の連続鋳造方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するべく、試験・検討を行った。その結果、圧下ロールとしてフラットロールを使用した場合には、凝固が完了した鋳片の端部においては圧下力不足で適切な圧下量を得ることができないという事象に着目し、これを利用することを見出した。

つまり、凸部を有するロールにおいて、凸部のロール径からの突出量をそのロールでの目標圧下量と同一とし、このロールに圧下力を付与して、凸部の両側のロール表面を鋳片端部の表面と接触させることで、各ロールの圧下量を容易に目標値に制御できることを知見した。これは、凸部を有するロールにおいて、凸部の両側のロール表面が鋳片端部の表面と接触することで、一般的な軽圧下帯に配置されるロールでは、圧下力不足で、それ以上の圧下は実質的に起こらないからである。この場合、目標とする圧下量を確実に得るためには、凸部の幅を、鋳片の未凝固層幅の減少に応じて、鋳造方向下流側に向かって減少させる必要のあることがわかった。

本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］連続鋳造機内の鋳片の凝固完了位置近傍に、前記鋳片を挟んで相対する一対の鋳片支持ロールの形状を、一方の側は、固定圧下ロールのフラットロールとし、他方の側は、鋳片幅よりも幅の狭い凸部を中央部に有する、移動圧下ロールの凸型クラウンロールとするロール対を複数配置し、これらの複数のロール対で、鋳片厚み中心部の固相率が少なくとも０．３の時点から０．８になる時点まで、鋳片の長辺面を圧下する鋼の連続鋳造方法であって、
前記ロール対を鋳造方向にｎ段配置し、ｉ段目（ｉ＝１〜ｎ）のロール対の前記凸型クラウンロールにおいて、凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が下記の（１）式の関係を満足し、且つ、前記凸型クラウンロールの凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差を鋳造方向下流側に向かって順次大きくし、更に、前記凸型クラウンロールの凸部の幅を鋳造方向下流側に向かって順次狭くし、当該凸型クラウンロールの端部を鋳片の端部に接触させ、少なくとも鋳片の未凝固層の幅以上の範囲を圧下することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
２．０＜［Ｒｃ(i)−Ｒｅ(i)］／ｉ＜１２．０・・・（１）
但し、（１）式において、Ｒｃ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールの凸部のロール直径（ｍｍ）、Ｒｅ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールのロール端部のロール直径（ｍｍ）である。
［２］前記ロール対を鋳造方向にｎ段配置し、ｉ段目（ｉ＝１〜ｎ）のロール対の凸部の幅Ｗｔ(i)と、ｉ段目のロール対の位置を通過中の鋳片の未凝固層の幅Ａ(i)とが、下記の（２）式の関係を満足することを特徴とする、上記［１］に記載の鋼の連続鋳造方法。
１．００＜Ｗｔ(i)／Ａ(i)＜１．８５・・・（２）
但し、（２）式において、Ｗｔ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールの凸部の幅（ｍｍ）、Ａ(i)は、ｉ段目のロール対の位置を通過中の鋳片の未凝固層の幅（ｍｍ）である。

本発明によれば、凸型クラウンロールを用いて鋳片に軽圧下を施すにあたり、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差を、（１）式を満足する範囲内で鋳造方向下流側に向かって順次大きくし、且つ、凸部の幅を鋳造方向下流側に向かって順次狭くした上で、凸型クラウンロールの端部を鋳片の端部に接触させて、少なくとも鋳片の未凝固層の幅以上の範囲を圧下するので、それぞれの凸型クラウンロールによる圧下量が精度良く制御され、これにより、鋳片の中心偏析、センターポロシティなどの内部欠陥が防止され、内部欠陥の少ない鋳片を製造することが実現される。

本発明の実施に好適なブルーム連続鋳造機の１例の側面概略図である。 相対する一対の圧下ロールの概略図である。 相対する一対の圧下ロールで鋳片を圧下している様子を示す概略図である。 凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が、鋳片の中心偏析及び内部割れに及ぼす影響について調査した結果を示す図である。 未凝固層の幅Ａ(i)に対する凸部の幅Ｗｔ(i)の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）の軽圧下効率に及ぼす影響を調査した結果を示す図である。

以下、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好適なブルーム連続鋳造機の１例の側面概略図である。図１において、符号１はブルーム連続鋳造機、２はタンディッシュ、３は鋳型、４は鋳片支持ロールのうちのガイドロール、５は鋳片支持ロールのうちの圧下ロール、６は鋳片支持ロールのうちのピンチロール、７は溶鋼、８は鋳片、９は凝固シェル、１０は未凝固層、１１は凝固完了位置、１２は鋳片切断機である。

図１に示すように、ブルーム連続鋳造機１では、取鍋（図示せず）から溶鋼７をタンディッシュ２に注入し、タンディッシュ２に所定量の溶鋼７を滞在させた状態で、タンディッシュ内の溶鋼７を鋳型３に注入する。鋳型内に注入された溶鋼７は、鋳型３によって冷却され、鋳型３との接触面に凝固シェル９が形成される。外殻を凝固シェル９とし、内部を未凝固層１０とする鋳片８は、鋳型３の下方に設けられたガイドロール４、圧下ロール５及びピンチロール６からなる鋳片支持ロールで支持されつつ、ピンチロール６の駆動力によって鋳造方向下方に引き抜かれる。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロールの間隙には、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、二次冷却帯の各スプレーノズルから噴射される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によって鋳片８は引き抜かれながら冷却され、凝固完了位置１１で厚み中心部までの凝固が完了する。連続鋳造された鋳片８は、鋳片切断機１２によって所定の長さに切断され、熱間圧延用のブルーム鋳片８ａが製造される。

鋳片８の凝固完了位置１１の鋳造方向上流側には、厚み中心部に未凝固層１０を有する鋳片８を軽圧下するための複数対の圧下ロール５が鋳片８を挟んで設置されている。この複数対の圧下ロール群は「軽圧下帯」とも呼ばれる。

尚、図１では、３対の圧下ロール５が設けられているが、圧下ロール５は、２対以上である限り、幾つであっても構わない。但し、後述するように、少なくとも、鋳片厚み中心部の固相率が０．３の時点から０．８になる時点まで、鋳片８を圧下ロール５で圧下する必要があることから、圧下ロール５を配置する範囲を考慮する必要がある。

また、図１では、凝固完了位置１１の鋳造方向上流側に圧下ロール５のロール群、つまり軽圧下帯が設置されているが、これは、鋳片厚み中心部の固相率が０．８となる部位の鋳片８が軽圧下帯の下部に位置し、鋳片厚み中心部の固相率が０．８を超えた鋳片８は軽圧下帯から直ちに遠ざかるようにするためである。このようにすることで、鋳片８の中心偏析が抑制され、且つ、剛性が高く、圧下抵抗の大きい、鋳片厚み中心部の固相率が０．８を超えた部位に圧下力が付与されず、圧下ロール５の圧下負荷が軽減される。

但し、これは、鋳片引き抜き速度が目標とする所定値となった定常鋳造域での理想的な状態を示すものであり、この場合でも、取鍋交換時や鋳造終了時の鋳片引き抜き速度が前記の目標とする値よりも低下するときには、凝固完了位置１１は鋳造方向上流側に移動し、軽圧下帯の範囲内に入る。つまり、本発明では、鋳片厚み中心部の固相率が少なくとも０．３から０．８までの鋳片が、軽圧下帯の設置範囲内に入るようにすればよく、この条件を満足する限り、どのような形態であっても構わない。

この圧下ロール５の拡大図を図２及び図３に示す。図２は、相対する一対の圧下ロールの概略図、図３は相対する一対の圧下ロールで鋳片を圧下している様子を示す概略図である。圧下ロール５のうち、鋳片８を挟んで鉛直方向下方側に配置される圧下ロールは、ブルーム連続鋳造機１の基礎に固定された固定圧下ロールのフラットロール５Ａで構成され、一方、鋳片８を挟んで鉛直方向上方側に配置される圧下ロールは、鋳片８の幅よりも幅の狭い凸部を中央部に有し、油圧や電動機などの動力によって相対するフラットロール５Ａとのロール間隔が調整可能な移動圧下ロールの凸型クラウンロール５Ｂで構成されている。

ここで、ｎ対の圧下ロール５が鋳造方向に配置されているとき、図２及び図３に示すように、ｉ段目（ｉ＝１〜ｎ）の圧下ロール５において、凸型クラウンロール５Ｂの凸部のロール直径をＲｃ(i)、ロール端部のロール直径をＲｅ(i)、凸部の幅をＷｔ(i)とし、且つ、ｉ段目の圧下ロール５の位置を通過中の鋳片８の未凝固層１０の幅をＡ(i)とする。尚、図２におけるＷｒは、フラットロール５Ａ及び凸型クラウンロール５Ｂの全長、図３におけるＴは鋳片８の厚み、Ｗは鋳片８の幅である。

本発明では、凸型クラウンロール５Ｂの凸部の両側のロール端部を鋳片８に接触させた状態で鋳片８を圧下する。つまり、凸部の突出量、即ち、凸型クラウンロール５Ｂの凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差の１／２が、その圧下ロール５の圧下量になる。これは、鋳片８の短辺側端部は、厚み中心部まで凝固が完了しており、凸型クラウンロール５Ｂのロール端部が鋳片８と接触すると、それ以上の圧下は進まないからである。

したがって、鋳造方向に並んだ各圧下ロール５の圧下量を確保するために、本発明では、凸型クラウンロール５Ｂの凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差を鋳造方向下流側に向かって順次大きくする。このようにすることで、鋳片８に連続的な圧下量が付与される。

また、本発明においては、鋳造方向下流側の圧下ロール５が新たな範囲を圧下することがないようにするために、換言すれば少ない圧下荷重で鋳片８を圧下するために、凸型クラウンロール５Ｂの凸部の幅Ｗｔ(i)を鋳造方向下流側に向かって順次狭くする。このようにすることで、鋳造方向下流側の圧下ロール５の圧下範囲は、直上の圧下ロール５の圧下範囲よりも狭くなるので、少ない荷重で鋳片８を圧下することができる。

但し、前述したように、軽圧下法では、中心偏析の大幅な改善が可能であるが、圧下量を増やしすぎると内部割れや逆Ｖ偏析が発生して、かえって偏析が悪化し、逆に、圧下量が少ないと中心偏析が改善されない。即ち、凸型クラウンロール５Ｂを用いることによって軽圧下効率を向上させることができるが、内部品質を向上させるためには適正な圧下量で鋳片８を圧下することが必要となる。

そこで、本発明者らは、鋳片８の中心偏析を軽減し、且つ、内部割れを防止することを目的として、凸型クラウンロール５Ｂの凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が、鋳片８の中心偏析及び内部割れに及ぼす影響について試験・調査した。試験は、未凝固層１０の幅Ａ(i)に対する凸部の幅Ｗｔ(i)の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）が１．１〜１．５の範囲内となる条件下で実施した。調査結果を図４に示す。尚、図４に示す中心偏析評点及び内部割れ評点は、後述の実施例１で説明する。

図４に示すように、本発明において、中心偏析を軽減し、且つ、内部割れを防止するためには、ｉ段目の凸型クラウンロール５Ｂの凸部のロール直径Ｒｃ(i)と、ｉ段目の凸型クラウンロール５Ｂのロール端部のロール直径Ｒｅ(i)とが、下記の（１）式の関係を満足することが必要であることがわかった。

２．０＜［Ｒｃ(i)−Ｒｅ(i)］／ｉ＜１２．０・・・（１）
但し、（１）式において、Ｒｃ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールの凸部のロール直径（ｍｍ）、Ｒｅ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールのロール端部のロール直径（ｍｍ）である。

（１）式を満足することで、圧下ロール５の各段における圧下量は、１．０ｍｍ超え６．０ｍｍ未満の範囲となり、内部割れを防止しつつ、中心偏析が軽減される。凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が２．０ｍｍ未満では、圧下量が少なく、中心偏析が軽減されない。逆に、凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が１２．０ｍｍを超えると、圧下量が多くなりすぎ、鋳片８に内部割れが発生する。この場合、ロール端部のロール直径Ｒｅ(i)は各段の圧下ロール５において同一とする必要はなく、［Ｒｃ(i)−Ｒｅ(i)］が上記（１）式を満足する限りどのような値であっても構わない。但し、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールにおいては、凸部の左右のロール端部のロール直径は同一とする。

尚、軽圧下法において、最適な圧下速度は０．５〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度であるので、圧下速度がこの範囲内になるように、圧下ロール５のロールピッチ（鋳造方向間隔）及び鋳片引き抜き速度に応じて、ロール直径Ｒｃ(i)とロール直径Ｒｅ(i)との差を、（１）式の範囲内において設定することが好ましい。つまり、ロールピッチが大きい場合や、鋳片引き抜き速度が遅い場合は、ロール直径Ｒｃ(i)とロール直径Ｒｅ(i)との差を（１）式の範囲内で相対的に大きな値とすることが好ましい。

また、凸部の幅Ｗｔ(i)が未凝固層１０の幅Ａ(i)に対して大きすぎる場合には、凸部を有する凸型クラウンロール５Ｂであっても、鋳片８の凝固完了した短辺側の影響を受けて、目的とする圧下量が得られない。そこで、未凝固層１０の幅Ａ(i)に対する凸部の幅Ｗｔ(i)の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）の軽圧下効率に及ぼす影響を調査した。試験は、凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が４．０ｍｍの条件下で行った。ここで、軽圧下効率は、実績圧下量（鋳造後の測定値）を目標圧下量に対して百分率で表示したものであり、軽圧下効率が１００％である場合、目標通りの圧下ができたことを示している。

調査結果を図５に示す。図５に示すように、Ｗｔ(i)／Ａ(i)の値が１．８５未満の場合に、軽圧下効率が１００％になることがわかった。つまり、本発明において、Ｗｔ(i)／Ａ(i)は、下記の（２）式を満足することが好ましい。

１．００＜Ｗｔ(i)／Ａ(i)＜１．８５・・・（２）
但し、（２）式において、Ｗｔ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールの凸部の幅（ｍｍ）、Ａ(i)は、ｉ段目のロール対の位置を通過中の鋳片の未凝固層の幅（ｍｍ）である。

Ｗｔ(i)／Ａ(i)が１．００以下であっても軽圧下効率は１００％になると想到されるが、Ｗｔ(i)／Ａ(i)が１．００以下の場合には、圧下されていない部分が内部の未凝固層１０の圧力によってバルジングし、中心偏析が悪化する可能性があるので、Ｗｔ(i)／Ａ(i)は１．００より大きくすることが好ましい。

本発明では、圧下ロール５のロール群で、少なくとも、鋳片厚み中心部の固相率が０．３の時点から０．８になる時点まで、鋳片８を圧下する。鋳片厚み中心部の固相率が０．８を超える範囲では濃化溶鋼の流動は起こらず、圧下しなくても中心偏析は悪化しない。一方、鋳片厚み中心部の固相率が０．３を超えてから圧下を開始しても、それ以前に濃化溶鋼の流動が発生する可能性があり、これにより中心偏析が発生し、中心偏析軽減効果を十分に得ることができない。

鋳片厚み中心部の固相率は、二次元伝熱凝固計算によって求めることができる。ここで、固相率とは、凝固開始前を固相率＝０、凝固完了時を固相率＝１．０と定義されるものであり、鋳片厚み中心部の固相率が１．０となる位置が凝固完了位置１１である。また、凸型クラウンロール５Ｂの凸部の幅Ｗｔ(i)も、二次元伝熱凝固計算によって未凝固層１０の幅を算出し、求めた未凝固層１０の幅に応じて設定すればよい。

以上説明したように、本発明によれば、凸型クラウンロール５Ｂを用いて鋳片８に軽圧下を施すにあたり、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差を、２．０ｍｍ超え１２．０ｍｍ未満の範囲内で鋳造方向下流側に向かって順次大きくし、且つ、凸部の幅を鋳造方向下流側に向かって順次狭くした上で、凸型クラウンロール５Ｂの端部を鋳片８の端部に接触させて、少なくとも鋳片８の未凝固層１０の幅以上の範囲を圧下するので、それぞれの凸型クラウンロール５Ｂによる圧下量が精度良く制御され、これにより、鋳片８の中心偏析、センターポロシティなどの内部欠陥が防止され、内部欠陥の少ない鋳片８を製造することが実現される。

尚、上記説明はブルーム連続鋳造機について行ったが、スラブ連続鋳造機であっても、上記に沿って本発明を適用することができる。

図１に示すブルーム連続鋳造機を用い、溶鋼の連続鋳造試験を行った。鋳片サイズは、厚みが４００ｍｍ、幅が５６０ｍｍであり、定常鋳造域の鋳片引き抜き速度を０．４０ｍ／ｍｉｎとした。鋳片の下面側に配置した固定圧下ロールのフラットロールと、鋳片の上面側に配置した移動圧下ロールの凸型クラウンロールとからなる圧下ロールを鋳造方向に３段（３対）配置し、１段目は鋳型内溶鋼湯面から１８．６ｍの位置、２段目は鋳型内溶鋼湯面から２０．９ｍの位置、３段目は鋳型内溶鋼湯面から２３．１ｍの位置とした。二次元伝熱凝固計算によって求めた、３段の圧下ロール位置での鋳片厚み中心部の固相率は、順に、０．３０、０．５８、０．８８であった。また、３段の圧下ロール位置での未凝固層の幅を、同様に、二次元伝熱凝固計算によって求めた。

溶鋼成分は、Ｃ；１．００〜１．０５質量％、Ｓｉ；０．２０〜０．３０質量％、Ｍｎ；０．３０〜０．４０質量％、Ｐ；０．０２０質量％以下、Ｓ；０．０１０質量％以下、Ｃｒ；１．５〜１．６質量％、Ｍｏ：０．０２〜０．０５質量％であり、タンディッシュ内の溶鋼過熱度は３０℃に調整した。

凸型クラウンロールの凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差を鋳造方向下流側に向かって順次大きくし、且つ、凸型クラウンロールの凸部の幅を鋳造方向下流側に向かって順次狭くした上で、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差、及び、凸部の幅を、種々変更して鋳片を圧下した（試験番号１〜７）。また、比較のために、凸部を有していないフラットロールを用いて圧下する試験（試験番号８）も実施した。

鋳造後の鋳片内部品質の調査は、鋳造方向の５箇所の位置で鋳片断面を鏡面状に切削加工し、サルファープリント試験、塩酸腐食によるマクロ組織試験、偏析部の成分の化学分析により中心偏析を調査した。内部品質の評点は整数で表し、絶対値の小さい方が、品質が優れていることを示し、大きくなるに伴って品質不良であることを示している。中心偏析及び内部割れの評点とも１〜３の評点を合格とした。また、鋳造後に鋳片の厚みを測定し、実際の圧下量を測定した。

表１に試験番号１〜８の圧下条件、圧下実績及び鋳片内部品質の調査結果を示す。

ここで、試験番号１を例として、本発明による鋳片の圧下方法を説明する。３段の圧下ロールとも凸型クラウンロールのロール端部のロール直径は５８０ｍｍであり、凸部のロール直径は、１段目のロール直径が５８４ｍｍ、２段目のロール直径が５８８ｍｍ、３段目のロール直径が５９２ｍｍである。つまり、圧下量に相当する半径差に換算すると、１段目は端部ロールとの半径差が２ｍｍ、２段目は端部ロールとの半径差が４ｍｍ、３段目は端部ロールとの半径差が６ｍｍとなる。１段目の圧下ロールで、凸型クラウンロールの両側の端部を鋳片に接触させて圧下することで、圧下量は２ｍｍとなる。２段目の圧下ロールは、１段目の圧下ロールが圧下した範囲よりも狭い範囲を圧下することになり、すでに１段目で２ｍｍ圧下しており、２段目の半径差が４ｍｍであるので、２段目では更に２ｍｍ圧下することになる。同様に、３段目の半径差が６ｍｍであるので、３段目では更に２ｍｍ圧下することになる。１段目から３段目での総圧下量は６ｍｍとなる。

試験番号１、２、５、６（本発明例）は、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差が、本発明の範囲内であり、且つ、未凝固層の幅に対する凸部の幅の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）が、本発明の好適な範囲内であり、中心偏析及び内部割れともに軽微で、内部品質に優れた鋳片を得ることができた。

これに対して、試験番号３（比較例）は、未凝固層の幅に対する凸部の幅の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）が、本発明の好適な範囲を外れたことから、つまり、凝固が完了した鋳片端部を圧下することになり、圧下ロールの圧下力が不足して、凸型クラウンロールの凸部の両側のロール端部が鋳片に接触せず、つまり、圧下量が目標値に達せず、中心偏析は改善されなかった。

試験番号４（比較例）は、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差が本発明の範囲よりも小さかったために、つまり、圧下量が本発明の範囲よりも少なかったために、中心偏析は改善されなかった。逆に、試験番号７（比較例）は、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差が本発明の範囲よりも大きかったために、つまり、圧下量が本発明の範囲よりも多かったために、中心偏析は改善されたが、内部割れが発生した。

試験番号８（従来例）は、フラットロールで圧下しており、圧下量が少なく、中心偏析の改善効果は得られなかった。

図１に示すブルーム連続鋳造機を用い、溶鋼の連続鋳造試験を行った。鋳片サイズは、厚みが３００ｍｍ、幅が４００ｍｍであり、定常鋳造域の鋳片引き抜き速度を０．７８ｍ／ｍｉｎとした。鋳片の下面側に配置した固定圧下ロールのフラットロールと、鋳片の上面側に配置した移動圧下ロールの凸型クラウンロールとからなる圧下ロールを鋳造方向に３段（３対）配置し、１段目は鋳型内溶鋼湯面から１８．６ｍの位置、２段目は鋳型内溶鋼湯面から２０．９ｍの位置、３段目は鋳型内溶鋼湯面から２３．１ｍの位置とした。二次元伝熱凝固計算によって求めた、３段の圧下ロール位置での鋳片厚み中心部の固相率は、順に、０．２８、０．５２、０．８１であった。また、３段の圧下ロール位置での未凝固層の幅を、同様に、二次元伝熱凝固計算によって求めた。その他の条件は、実施例１に準じて行った。

表２に試験番号９〜１２の圧下条件、圧下実績及び鋳片内部品質の調査結果を示す。

試験番号９、１０（本発明例）は、凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差が、本発明の範囲内であり、且つ、未凝固層の幅に対する凸部の幅の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）が、本発明の好適な範囲内であり、中心偏析及び内部割れともに軽微で、内部品質に優れた鋳片を得ることができた。

これに対して、試験番号１１（比較例）は、未凝固層の幅に対する凸部の幅の比（＝Ｗｔ(i)／Ａ(i)）が、本発明の好適な範囲を外れたことから、つまり、凝固が完了した鋳片端部を圧下することになり、圧下ロールの圧下力が不足し、凸型クラウンロールのロール端部が鋳片に接触せず、つまり、圧下量が目標値に達せず、中心偏析は改善されなかった。また、試験番号１２（従来例）は、フラットロールで圧下しており、圧下量が少なく、中心偏析の改善効果は得られなかった。

１ ブルーム連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ 鋳型
４ ガイドロール
５ 圧下ロール
５Ａ フラットロール
５Ｂ 凸型クラウンロール
６ ピンチロール
７ 溶鋼
８ 鋳片
９ 凝固シェル
１０ 未凝固層
１１ 凝固完了位置
１２ 鋳片切断機

Claims (2)

1. 連続鋳造機内の鋳片の凝固完了位置近傍に、前記鋳片を挟んで相対する一対の鋳片支持ロールの形状を、一方の側は、固定圧下ロールのフラットロールとし、他方の側は、鋳片幅よりも幅の狭い凸部を中央部に有する、移動圧下ロールの凸型クラウンロールとするロール対を複数配置し、これらの複数のロール対で、鋳片厚み中心部の固相率が少なくとも０．３の時点から０．８になる時点まで、鋳片の長辺面を圧下する鋼の連続鋳造方法であって、
   前記ロール対を鋳造方向にｎ段配置し、ｉ段目（ｉ＝１〜ｎ）のロール対の前記凸型クラウンロールにおいて、凸部のロール直径Ｒｃ(i)とロール端部のロール直径Ｒｅ(i)との差が下記の（１）式の関係を満足し、且つ、前記凸型クラウンロールの凸部のロール直径とロール端部のロール直径との差を鋳造方向下流側に向かって順次大きくし、更に、前記凸型クラウンロールの凸部の幅を鋳造方向下流側に向かって順次狭くし、当該凸型クラウンロールの端部を鋳片の端部に接触させ、少なくとも鋳片の未凝固層の幅以上の範囲を圧下することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
   ２．０＜［Ｒｃ(i)−Ｒｅ(i)］／ｉ＜１２．０・・・（１）
   但し、（１）式において、Ｒｃ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールの凸部のロール直径（ｍｍ）、Ｒｅ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールのロール端部のロール直径（ｍｍ）である。
2. 前記ロール対を鋳造方向にｎ段配置し、ｉ段目（ｉ＝１〜ｎ）のロール対の凸部の幅Ｗｔ(i)と、ｉ段目のロール対の位置を通過中の鋳片の未凝固層の幅Ａ(i)とが、下記の（２）式の関係を満足することを特徴とする、請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
   １．００＜Ｗｔ(i)／Ａ(i)＜１．８５・・・（２）
   但し、（２）式において、Ｗｔ(i)は、ｉ段目のロール対での凸型クラウンロールの凸部の幅（ｍｍ）、Ａ(i)は、ｉ段目のロール対の位置を通過中の鋳片の未凝固層の幅（ｍｍ）である。