JP2020028906A - 鋼の鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】横割れの発生を抑制する。【解決手段】第１事前準備において（１）矯正帯開始位置で鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を測定し、（２）コーナー部に発生したオシレーションマークの最大深さを決定し、（３）横割れ発生の有無を調べ、（４）脆化温度域において横割れが発生しない温度範囲と最大深さの範囲を調べる。第２事前準備において（５）実操業で実施する複数の鋳造で共通する鋳造条件と同じ条件で鋳造し、（６）鋳片ＩＮ面のコーナー部に発生したオシレーションマークの最大深さを決定し、（７）最大深さと他の鋳造条件との相関関係を用いて実操業のオシレーションマーク最大深さを推定し、（８）推定した最大深さのときに横割れが発生しない温度範囲を決定する。実操業において矯正帯開始位置で鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域内で且つ（８）の温度範囲内になるように２次冷却条件を設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、鋼の鋳造方法に関する。

鋼の鋳造において、溶鋼はタンディッシュから鋳型に注入され、鋳型内壁面と接触し、冷却されることにより、凝固殻が形成される。凝固殻が鋳型内壁面に固着することを抑制するため、鋳型を上下方向に振動させている。しかし、鋳型を振動させることにより、鋳片表面のコーナー部に、鋳片幅方向に沿ってオシレーションマークが形成される。

垂直曲げ型連続鋳造機又は曲げ型連続鋳造機を用いて鋼を鋳造した場合、曲げ部によって湾曲した鋳片は、矯正帯を通過したときに曲げ戻される。曲げ戻し時に、鋳片の上面に相当する鋳片ＩＮ面に引張応力が発生する。このとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域内である場合、コーナー部において、オシレーションマークが深い部分に、鋳片幅方向に沿った横割れが発生しやすい。

そのため、鋳片が矯正帯を通過しているとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部が脆化温度域に入らないようにする方法が提案されている。例えば、特許文献１、２では、矯正帯で鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域より高くなるようにしている。特許文献３、４では、矯正帯で鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域より低くなるようにしている。

特開昭５５−４２１０９号公報 特開２０１４−８５１３号公報 特開平１０−３４３０２号公報 特開２０１２−１１４２７号公報

特許文献１では、鋳片ＩＮ面においてコーナー部の温度が脆化温度域より高くなるようにするため、誘導加熱用インダクター又はコイルを用いて鋳片を加熱している。しかし、誘導加熱用インダクター又はコイルといった部材が必要となる。

また、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域より高くなるようにした場合、以下の問題が起こるおそれがある。
スラブを鋳造する場合、鋳片ＩＮ面において、コーナー部は広面および狭面の２面から冷却されるが、幅方向中央部は広面からしか冷却されない。そのため、幅方向中央部の温度はコーナー部の温度より高い。鋳片ＩＮ面においてコーナー部の温度を脆化温度域より高くなるようにした場合、幅方向中央部の温度はさらに高温になるため、幅方向中央部の凝固殻は薄い。そのためバルジングが発生しやすい。バルジングが発生すると、内部割れが発生することがある。

一方、矯正帯で、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域より低くなるようにした場合、以下の問題が起こるおそれがある。
コーナー部の温度が脆化温度域より低い場合、コーナー部の温度低下が進んでいるため、コーナー部の凝固も進んでいる。鋳片は搬送ロールによって下流に搬送されるが、コーナー部の凝固が進んでいる場合、矯正帯に配置された搬送ロールが、コーナー部から大きな矯正反力を受ける。そのため、搬送ロールに大きな負荷がかかる。

上記より、鋳片ＩＮ面においてコーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにした場合、コーナー部で横割れが発生することを抑制できるが、それ以外の問題が生じることがある。

本発明は、鋳片ＩＮ面のコーナー部で横割れが発生することを抑制しつつ、コーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにすることによって生じる問題が起こらないようにすることを目的とする。

鋳片が矯正帯を通過しているとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにした場合、上述した問題が起こる。そこで、本発明者は、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域に入る場合について検討した。その結果、脆化温度域内に、横割れの発生が抑制される温度範囲があることがわかった。また、横割れの発生が抑制される温度範囲は、オシレーションマークの深さと関係していることがわかった。これらの知見を基に、本発明者は以下の発明に至った。

本発明の鋼の鋳造方法は、垂直曲げ型連続鋳造機又は曲げ型連続鋳造機を用いて鋳片を鋳造する鋳造方法であり、実操業の前に第１事前準備および第２事前準備を行う。
前記第１事前準備は、鋳造開始後、矯正帯開始位置で、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度を測定する温度測定工程と、鋳造終了後、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部に発生した１以上のオシレーションマークの深さを測定し、測定した１以上のオシレーションマーク深さから最大深さを決定する第１オシレーションマーク測定工程と、前記第１オシレーションマーク測定工程で決定された最大深さを有するオシレーションマークで、横割れが発生しているかを調べる横割れ検査工程と、前記温度測定工程で測定した鋳片表面温度、前記第１オシレーションマーク測定工程で決定した最大深さ、および、前記横割れ検査工程で調べた横割れの発生の有無から、鋼の脆化温度域において横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲を調べる第１工程とを有する。
前記第２事前準備は、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で複数の鋳造を実施し、各鋳造終了後、各鋳造によって得られた各鋳片において、ＩＮ面におけるコーナー部に発生した１以上のオシレーションマークの深さを測定し、測定した１以上のオシレーションマーク深さから最大深さを決定する第２オシレーションマーク測定工程と、前記第２オシレーションマーク測定工程で決定した各鋳片の最大深さと、前記第２オシレーションマーク測定工程で実施した複数の鋳造において共通しない鋳造条件との相関関係を調べ、その相関関係を用いて、実操業の鋳造条件で鋳造を実施したときに鋳片に発生し得るオシレーションマークの最大深さを推定するオシレーションマーク最大深さ推定工程と、前記第１工程で調べた横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲を用いて、前記オシレーションマーク最大深さ推定工程で推定した最大深さのときに横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲を求める第２工程とを有する。
実操業において、前記矯正帯開始位置で、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度が、鋼の脆化温度域内であり且つ前記第２工程で決定した前記鋳片表面温度の範囲内になるように、実操業の２次冷却条件を設定する第３工程を実施する。

上記方法によると、実操業において、鋳片が矯正帯を通過しているとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が、脆化温度域内において横割れの発生が抑制される温度域に入るようになる。そのため、鋳片ＩＮ面のコーナー部で、横割れが発生することが抑制される。また、上記方法では、鋳片が矯正帯を通過しているとき、コーナー部の温度を脆化温度域より高い温度にしなくてよいため、誘導加熱用インダクターやコイルといった別の部材が不要である。また、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を脆化温度域内であるため、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を脆化温度域より高くした場合および鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を脆化温度域より低くした場合に生じる問題が起こらないようになる。したがって、横割れの発生を抑制しつつ、コーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにすることによって生じる問題が起こらないようになる。

上記方法において、前記第１事前準備において、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で鋳造を実施し、前記第１事前準備で実施する鋳造と、前記第２事前準備で実施する鋳造が同じ鋳造であることが好ましい。

上記方法によると、第１事前準備で実施する鋳造を、第２事前準備の鋳造と兼ねて行うことができる。これにより第２事前準備で行う鋳造回数を低減できる。また、第２事前準備における第２オシレーションマーク測定工程で、第１事前準備で測定したオシレーションマークの深さと第１事前準備で決定した最大深さを用いることができる。これにより、第２事前準備で行う作業を減らすことができる。また、第２事前準備にかかる時間を短縮することができる。

上記方法において、前記実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件および前記第２オシレーションマーク測定工程で実施した複数の鋳造において共通しない鋳造条件は、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度、鋳型の振幅、鋳型の振動数および溶鋼過熱度のいずれかであることが好ましい。前記実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と前記第２オシレーションマーク測定工程で実施した複数の鋳造において共通しない鋳造条件は異なる。

モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度、鋳型の振幅、鋳型の振動数および溶鋼過熱度の鋳造条件は、オシレーションマーク深さに影響する条件である。そのため、これらの鋳造条件を変えた場合、オシレーションマーク深さが変わりやすい。上記方法によると、実操業においてこれらの鋳造条件のいずれかを変える場合、変えたときのオシレーションマーク深さを推定できる。推定したオシレーションマーク深さから、その条件で鋳造する場合の横割れが発生しない温度範囲を求めることができる。実操業において矯正帯でこの温度範囲となるように２次冷却条件を設定することにより、実操業で上記鋳造条件を変えても横割れの発生を抑制できる。

本発明によると、鋳片ＩＮ面のコーナー部で横割れが発生することを抑制しつつ、コーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにすることによって生じる問題が起こらないようにすることができる。

連続鋳造機の構成を示す模式図である。 本実施形態の鋼の鋳造方法のフローチャートである。 鋳片のＩＮ面におけるコーナー部を説明する図である。 鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔとオシレーションマーク最大深さｘと横割れ発生の有無の関係の一例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１に、垂直曲げ型連続鋳造機１の構成を模式的に示している。垂直曲げ型連続鋳造機１は、タンディッシュ２と、タンディッシュ２の底部に取り付けられた浸漬ノズル３と、鋳型４と、複数のロール５とを備える。複数のロール５は、鋳造経路Ｑの両側に、鋳造経路Ｑに沿って配置されている。鋳造方向に隣り合う２つのロール５とロール５の間には、冷却ノズル６が配置されている。図１には、一例として、スラブを鋳造する連続鋳造機を示している。

本実施形態では、鋳造経路Ｑに沿って鋳型４に近い側を上流側と称し、鋳型４に遠い側を下流側と称する。また、鋳片の下側に対応した側を「ＯＵＴ側」と称し、鋳片の上側に対応した側を「ＩＮ側」と称する。鋳片の下側に対応した側は「基準側」と称されることがある。鋳片の上側に対応した側は「反基準側」と称されることがある。また、本実施形態では、ＯＵＴ側の鋳片表面を「ＯＵＴ面」又は「鋳片ＯＵＴ面」と称し、ＩＮ側の鋳片表面を「ＩＮ面」又は「鋳片ＩＮ面」と称する。ＯＵＴ側の鋳片表面は基準面と称されることがある。ＩＮ側の鋳片表面は反基準面と称されることがある。

鋳造経路Ｑは、垂直帯１１と、曲げ帯１２と、円弧帯１３と、矯正帯１４と、水平帯１５とを有する。垂直帯１１は、鉛直方向に延在している。曲げ帯１２は、垂直帯１１から緩やかに湾曲している。曲げ帯１２の曲率半径は、下流に進むにつれて小さくなっている。円弧帯１３は、曲率半径が一定の領域である。矯正帯１４は、円弧帯１３の下流に設けられている。矯正帯１４の曲率半径は、下流に進むにつれて大きくなっている。水平帯１５は、矯正帯１４から水平方向に延在した領域である。図１では、垂直帯１１、曲げ帯１２および矯正帯１４等の各々に数個のロールだけが配置されているが、実際は、垂直帯１１、曲げ帯１２および矯正帯１４等の各々に複数のロールが配置されている。本実施形態では、矯正帯１４の最上流位置を「矯正帯開始位置」と称する。また、矯正帯１４の最下流位置を「矯正帯終了位置」と称する。

タンディッシュ２内の溶鋼１０は、浸漬ノズル３を介して、鋳型４へ注入される。溶鋼は鋳型４によって冷却され、凝固殻を形成しながら、鋳造経路Ｑに沿って下方へ引き抜かれ、内部まで凝固することにより、鋳片が鋳造される。鋳造中、鋳型４は、図１中の上下方向に振動している。鋳型４の下流では、冷却ノズル６から鋳片に水が噴霧される。鋳型４による冷却を「１次冷却」と称し、鋳型４の下流での冷却を「２次冷却」と称することがある。本実施形態では、鋳片が矯正帯１４を通過しているとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域内になるように、２次冷却条件を設定する。「鋳片が矯正帯１４を通過しているとき」とは、鋳片が矯正帯開始位置を通過した時から矯正帯終了位置を通過した時までである。脆化温度とは、例えば、高温引張試験を行ったときに絞り値が３０％以下の温度である。高温引張試験として、例えばグリーブル試験（鈴木洋夫ほか、鉄と鋼、1979、Vol.14、p.56-64）が挙げられる。脆化温度は、例えば、鋼に含まれる成分によって異なる。

次に、本実施形態の鋳造方法を、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。本実施形態の鋳造方法では、実操業の前に第１事前準備および第２事前準備を行う。

（第１事前準備）
第１事前準備では、脆化温度域内において横割れが発生しない温度範囲を調べる。また、脆化温度域内において横割れが発生しない温度範囲とオシレーションマーク深さの範囲の関係を調べる。

先ず、第１事前準備の鋳造を開始する（図２のＳ１）。矯正帯開始位置で、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部の温度を測定する（図２のＳ２、温度測定工程）。「鋳片のコーナー部」とは鋳片の角部である。「鋳片のＩＮ面におけるコーナー部」とは、鋳片ＩＮ面における角部であり、鋳片ＩＮ面における幅方向端部でもある。幅方向とは、鋳造方向に垂直な方向であり且つ鋳片の厚さ方向に垂直な方向である（図３参照）。温度の測定には、例えば放射温度計を用いる。

図３には、例として、矯正帯開始位置およびその周辺を通過するスラブを示している。図３において、鋳片ＩＮ面における幅方向一端部を「第１コーナー部」と示し、鋳片ＩＮ面における幅方向他端部を「第２コーナー部」と示している。「第１コーナー部」と「第２コーナー部」のいずれも「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」である。「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」は、例えば、鋳片ＩＮ面において幅方向一端又は他端から幅方向に長さｄの範囲の領域である。ｄは、例えば約５０ｍｍである。

温度の測定は、「第１コーナー部」だけで行ってもよく、「第２コーナー部」だけで行ってもよく、「第１コーナー部」と「第２コーナー部」の両方で行ってもよい。「第１コーナー部」と「第２コーナー部」の両方で温度を測定した場合、「第１コーナー部」と「第２コーナー部」の平均温度を算出し、平均温度を「鋳片のＩＮ面におけるコーナー部」の温度としてもよい。

また、温度の測定は、各コーナー部において、一箇所だけで行ってもよく、複数箇所で行ってもよい。例えば、「第１コーナー部」において、鋳造方向に異なる複数箇所で温度を測定してもよい。複数箇所で温度を測定した場合、複数箇所の平均温度を算出し、平均温度を「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」の温度としてもよい。

鋳造後、「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」において、オシレーションマークが存在するかを確認する。オシレーションマークとは、鋳型の振動に伴って、メニスカス近傍で、凝固殻の倒れ込みによって生成するものである。オシレーションマークの確認は、例えば目視で行う。１以上のオシレーションマークが存在する場合、１以上のオシレーションマークの深さを測定する（図２のＳ３）。オシレーションマークの深さは、鋳片の厚さ方向に沿った長さである。オシレーションマークの深さの測定には、例えば、デプスゲージを用いる。オシレーションマークの確認およびオシレーションマーク深さの測定は、鋳片を圧延する前に行う。例えば、鋳造後、鋳片を冷却してから、オシレーションマークの確認およびオシレーションマーク深さの測定を行う。

測定した１以上のオシレーションマーク深さから、最大深さを決定する（図２のＳ４、第１オシレーションマーク測定工程）。以下において、オシレーションマークの最大深さを「オシレーションマーク最大深さ」と称することがある。

続いて、第１オシレーションマーク測定工程で決定した最大深さを有するオシレーションマークで、横割れが発生しているかを調べる（図２のＳ５、横割れ検査工程）。横割れが発生しているかの判断は、例えば、最大深さを有するオシレーションマークおよびその周辺に磁粉探傷試験を実施することにより行う。

温度測定工程で測定した鋳片表面温度（図２のＳ２）、第１オシレーションマーク測定工程で決定したオシレーションマーク最大深さ（図２のＳ４）、および、横割れ検査工程で調べた横割れ発生の有無（図２のＳ５）を用いて、「鋼の脆化温度域において横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲」を調べる（図２のＳ６、第１工程）。

（第２事前準備）
実操業では、複数の鋳造を行う。複数の鋳造において、鋳造条件を変えることがある。この鋳造条件は、オシレーションマーク深さに影響する鋳造条件である。オシレーションマーク深さが深いほど、横割れが発生しやすい。オシレーションマーク深さは、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度、鋳型の振幅、鋳型の振動数および溶鋼過熱度といった鋳造条件に影響を受けやすい。これは以下の理由からである。
オシレーションマークは、凝固殻と鋳型内壁面との間に流入したモールドパウダーの潤滑性に影響を受ける。モールドパウダーの潤滑性は、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および溶鋼過熱度に影響を受ける。したがって、オシレーションマーク深さは、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および溶鋼過熱度に影響を受ける。また、オシレーションマークは、鋳型を上下方向に振動させたときに生じる。そのため、オシレーションマークの発生およびオシレーションマーク深さは、鋳型の振幅および鋳型の振動数に影響する。

実操業では、上記のオシレーションマーク深さに影響する鋳造条件を変えることがある。第２準備工程では、実操業の鋳造条件で鋳造を実施したときに発生し得るオシレーションマークの最大深さを推定する。また、推定した最大深さのときに、横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲を求める。

先ず、オシレーションマーク深さに影響する上記鋳造条件のうち、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件を調べる。第２事前準備では、共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で、複数の鋳造を実施する（図２のＳ７）。オシレーションマーク深さに影響する上記鋳造条件のうち、実操業の複数の鋳造で共通しない鋳造条件は、第２事前準備で実施する各鋳造で異なることが好ましい。

例えば、実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅が同じであり、鋳型の振動数および溶鋼過熱度を変える場合、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件は、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅である。この場合、第２事前準備では、実操業のモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅と同じモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅で、複数の鋳造を実施する。実操業で実施する複数の鋳造において共通しない鋳造条件、つまり、鋳型の振動数および溶鋼過熱度については、実操業の鋳型の振動数および溶鋼過熱度と同じ鋳型の振動数および溶鋼過熱度で第２事前準備の鋳造を実施してもよく、実操業の鋳型の振動数および溶鋼過熱度と異なる鋳型の振動数および溶鋼過熱度で第２事前準備の鋳造を行ってもよい。この場合、第２事前準備で実施する複数の鋳造において、鋳型の振動数および溶鋼過熱度は、各鋳造で異なることが好ましい。

各鋳造終了後、各鋳造によって得られた各鋳片において、「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」で、オシレーションマークが存在するかを確認する。各鋳片において、１以上のオシレーションマークが存在する場合、１以上のオシレーションマークの深さを測定する（図２のＳ８）。各鋳片において、測定した１以上のオシレーションマーク深さから、最大深さを決定する（図２のＳ９、第２オシレーションマーク測定工程）。「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」は、第１事前準備で説明した「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」と同様の意味である。

各鋳片で最大深さは異なることが多い。これは、各鋳造において、オシレーションマークの深さに影響する鋳造条件が異なるからと考えられる。ここでのオシレーションマークの深さに影響する鋳造条件とは、実操業で実施する複数の鋳造において共通しない鋳造条件である。そのため、オシレーションマーク最大深さと上記共通しない鋳造条件との相関関係を調べる（図２のＳ１０）。

上記の例では、第２事前準備で、実操業のモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅と同じモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅で、複数の鋳造を実施しているが、この複数の鋳造において、鋳型の振動数および溶鋼過熱度が異なる。この場合、各鋳片で最大深さは異なるのは、各鋳造で鋳型の振動数および溶鋼過熱度が異なるからと考えられる。この場合、オシレーションマーク最大深さと鋳型の振動数および溶鋼過熱度との相関関係を調べる（図２のＳ１０）。

得られた相関関係を用いて、実操業の鋳造条件（上記の例の場合、実操業の鋳型の振動数および溶鋼過熱度）で鋳造したときに鋳片に発生し得るオシレーションマークの最大深さを推定する（図２のＳ１１、オシレーションマーク最大深さ推定工程）。

第１事前準備で「鋼の脆化温度域において横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲」を調べたので、これらの範囲を用いて、第２事前準備のオシレーションマーク最大深さ推定工程（図２のＳ１１）で推定したオシレーションマーク最大深さのときに、横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲を求める（図２のＳ１２、第２工程）。実操業において、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が、第２工程（図２のＳ１２）で決定した鋳片表面温度の範囲内になるようにすれば、横割れの発生を抑制できると考えられる。

第１準備工程および第２準備工程の後に、実操業において、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度が、鋼の脆化温度域内であり且つ第２事前準備の第２工程（図２のＳ１２）で決定した鋳片表面温度の範囲内になるように、２次冷却条件を設定する（図２のＳ１２、第３工程）。２次冷却条件とは、例えば、２次冷却の比水量である。２次冷却の比水量とは、図１に示す冷却ノズル６から鋳片に噴霧される冷却水量である。

上記方法によると、実操業において、鋳片が矯正帯を通過しているとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が、脆化温度域内において横割れの発生が抑制される温度域に入るようになる。そのため、鋳片ＩＮ面のコーナー部で、横割れの発生が抑制される。また、上記方法では、鋳片が矯正帯を通過しているとき、コーナー部の温度を脆化温度域より高い温度にしなくてよいため、誘導加熱用インダクターやコイルといった別の部材が不要である。また、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を脆化温度域内であるため、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を脆化温度域より高くした場合および鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を脆化温度域より低くした場合に生じる問題が起こらないようになる。したがって、横割れの発生を抑制しつつ、コーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにすることによって生じる問題が起こらないようになる。

また、実操業では、オシレーションマーク深さに影響する条件、具体的には、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度、鋳型の振幅、鋳型の振動数および溶鋼過熱度のいずれかを変えることがある。上記方法では、実操業で、オシレーションマーク深さに影響するこれらの鋳造条件のいずれかを変えたときに発生し得るオシレーションマークの深さを推定できる。推定したオシレーションマーク深さから、実操業において、その条件で鋳造する場合に横割れが発生しない温度範囲を求めることができる。実操業において、鋳片が矯正帯を通過するとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部がこの温度範囲内になるように２次冷却条件を設定することにより、横割れの発生を抑制できる。したがって、実操業で上記鋳造条件を変えても、実操業の各鋳造で横割れの発生を抑制できる２次冷却条件を設定できる。よって、実操業において横割れの抑制できる。

また、上述した方法において、第１事前準備で実施する鋳造は、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で実施してもよい。ここで、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件とは、オシレーションマーク深さに影響する鋳造条件のうち共通する鋳造条件である。第１事前準備で実施する鋳造を、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で実施する場合、第１事前準備で実施する鋳造と第２事前準備で実施する鋳造が同じ鋳造であってもよい。つまり、第１事前準備で実施する鋳造を、第２事前準備の鋳造と兼ねて行ってもよい。これにより第２事前準備で行う鋳造回数を低減できる。

また、第１事前準備で実施する鋳造を、第２事前準備の鋳造と兼ねて行う場合、第２事前準備における第２オシレーションマーク測定工程（図２のＳ８、Ｓ９）で、第１事前準備で測定したオシレーションマークの深さと第１事前準備で決定した最大深さを用いてもよい。これにより、第２事前準備で行う作業を減らすことができる。また、第２事前準備にかかる時間を短縮することができる。

例えば、上記では、実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅を同じにし、鋳型の振動数および溶鋼過熱度を変える場合の例について説明した。この場合、第１事前準備で実施する鋳造は、実操業のモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅と同じモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅で実施してもよい。また、この鋳造が、第２事前準備の鋳造を兼ねていてもよい。さらに、第２事前準備における第２オシレーションマーク測定工程（図２のＳ８、Ｓ９）で、第１事前準備で測定したオシレーションマークの深さと第１事前準備で決定した最大深さを用いてもよい。

なお、上述した方法では、矯正帯開始位置での、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度を決定している。鋳片が矯正帯開始位置を通過した後、鋳片表面温度は低下するが、矯正帯開始位置から矯正帯終了位置までの距離はそれほど長くない。したがって、矯正帯開始位置から矯正帯終了位置までの鋳片表面温度の低下量は少ない。よって、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の温度が、脆化温度域内であり、且つ、横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲内に存在する場合、矯正帯終了位置でも、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の温度は、脆化温度域内であり、且つ、横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲内に存在することが多い。仮に、矯正帯終了位置で、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の温度が、脆化温度域より低くなった場合、矯正帯で脆化温度域が回避されているので、横割れの発生が抑制される。また、矯正帯終了位置で、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の温度が、脆化温度域より低くなったとしても、矯正帯開始位置で、コーナー部の温度が上記温度範囲内である場合、矯正帯終了位置では温度がそれほど低下していないため、凝固はそれほど進行していない。したがって、鋳片搬送ロール５への負荷が小さい。
上記より、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の温度が、脆化温度域内であり、且つ、横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲内に存在する場合、横割れの発生を抑制しつつ、コーナー部の温度が脆化温度域に入らないようにすることによって生じる問題が起こらないようになる。

本実施形態の鋳造方法は、鋳片が矯正帯を通過したとき、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域内になるようにする方法である。したがって、第１事前準備において、矯正帯開始位置で鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度を測定したとき、その温度が脆化温度域外であるときは、その温度を採用しない。また、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域外である箇所でのオシレーションマークの有無の確認およびオシレーションマーク深さの測定は行わなくてよい。

また、第１事前準備で鋳造する鋼の成分と、第２事前準備で鋳造する鋼の成分と、実操業で鋳造する鋼の成分は、同じであってもよく、異なってもよい。但し、第１事前準備、第２事前準備および実操業では、脆化温度域が同じである鋼を鋳造することが好ましい。

本実施形態の鋼の鋳造方法を実施した。下記に実施条件を説明する。
第１事前準備、第２事前準備および実操業において、曲率半径が８．８ｍの垂直曲げ型連続鋳造機を用いてスラブを鋳造した。スラブサイズは、厚さ２２５ｍｍ以上２３０ｍｍ以下、幅８８０ｍｍ以上１８００ｍｍ以下である。鋳造後、スラブを、長さ５０００ｍｍ以上１２０００ｍｍ以下に切断した。以下に鋼の成分を示す。
炭素 ：０．０５％≦［Ｃ］≦０．０８％
ケイ素 ：０％≦［Ｓｉ］≦０．２０％
マンガン：１．５０％≦［Ｍｎ］≦２．１５％
リン ：０％≦［Ｐ］≦０．０２０％
硫黄 ：０％≦［Ｓ］≦０．００５％

鋼の脆化温度域を調べるため、グリーブル試験を実施した。これまでの経験から、絞り値が３０％以下の温度域を脆化温度域とした。グリーブル試験の結果、絞り値が３０％以下の温度域は６５０℃超え８００℃未満であった。このことから、本実施例の鋼の脆化温度域は６５０℃超え８００℃未満であることがわかった。

以下、図２のフローチャートに沿って、実施例の鋳造方法を説明する。

（第１事前準備）
実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅は変えず、鋳型の振動数および溶鋼過熱度を変える。実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度は１１８０℃とし、モールドパウダーの粘度は０．６ｐｏｉｓｅとし、鋳型の振幅は６.０ｍｍとする。第１事前準備のＮｏ.１〜３の鋳造は、実操業と同じモールドパウダーの凝固温度（１１８０℃）、モールドパウダーの粘度（０．６ｐｏｉｓｅ）および鋳型の振幅（６.０ｍｍ）で実施した（図２のＳ１）。但し、鋳型の振動数および溶鋼過熱度は、Ｎｏ.１〜３の各々で異なるようにした。

Ｎｏ.１〜３の各鋳造において、矯正帯開始位置で、「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」の温度を測定した（図２のＳ２、温度測定工程）。「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」は、鋳片ＩＮ面において鋳片幅方向一端から他端に向かって３０ｍｍ離れた位置とした。温度の測定は、鋳造方向に異なる５箇所で行った。５箇所の温度の平均値を算出した。この平均値を「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の温度」とした。温度の測定には、放射温度計（Ａ＆Ｄ Ｃｏｍｐａｎｙ, Ｌｉｍｉｔｅｄ製、ＡＤ５６１６）を用いた。放射率を０．９６とし、温度測定位置と放射温度計との距離を１．５±０．５ｍとした。表１に、鋳造条件および結果を示している。

鋳造終了後、鋳造方向に３ｍの長さの範囲において、「鋳片ＩＮ面におけるコーナー部」にオシレーションマークが存在するかを目視で確認した。複数のオシレーションマークが確認されたため、大きいオシレーションマークを５つ選び、５つのオシレーションマークの深さを測定した。５つのオシレーションマーク深さから最も深いものを「オシレーションマーク最大深さ」とした（図２のＳ４、第１オシレーションマーク測定工程）。表２に「オシレーションマーク最大深さ」を示している。

「オシレーションマーク最大深さ」を有するオシレーションマークおよびその周辺に、ＪＩＳ Ｚ ２３２０に規定された磁粉探傷試験を実施した。これまでの経験から、オシレーションマークおよびその周辺に磁粉が載った長さが鋳片幅方向に１ｍｍ以上である場合、横割れが発生していると判断することができる。本実施例においても、磁粉が載った長さが鋳片幅方向に１ｍｍ以上である場合、横割れが発生したと判断し、磁粉が載った長さが鋳片幅方向に１ｍｍ未満である場合、横割れが発生していないと判断した（図２のＳ５、横割れ検査工程）。表３にこの結果を示している。

Ｎｏ.１では横割れが発生しなかったが、Ｎｏ.２およびＮｏ.３では横割れが発生した。図４に、「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」と「オシレーションマーク最大深さｘ」と「横割れ発生の有無」との関係を示している。図４の縦軸は「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」であり、図４の横軸は「オシレーションマーク最大深さｘ」である。「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」は、矯正帯開始位置における鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度である。割れが発生しなかった場合を「〇」と示し、割れが発生した場合を「×」と示している。本実施例の鋼の脆化温度域は、６５０度超え８００度未満である。

横割れが発生したＮｏ.２とＮｏ.３において、「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」と「オシレーションマーク最大深さｘ」の相関関係を示す近似直線Ａが得られた。図４では、近似直線Ａを「直線Ａ」と示している。最小二乗法により、近似直線Ａは下記（１）式によって示される。
Ｔ＝−２８２．４ｘ＋９０５．９・・・（１）
図４において、（１）式で表される直線Ａを横割れが発生しなかったＮｏ.１まで平行移動させることにより、直線Ｂを得た。直線Ｂは、下記（２）式によって示される。
Ｔ＝−２８２．４ｘ＋８５２．５・・・・（２）

図４に示すように、脆化温度域は６５０度超え８００度未満である。矯正帯開始位置での「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」を脆化温度内にするため、「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」は下記（３）式を満たすようにする。
６５０＜Ｔ＜８００・・・（３）

脆化温度域では、温度が高くなるにつれて、オーステナイト粒界（γ粒界）に沿って生成したフェライト相（α相）が薄くなる。フェライト相（α相）が薄い場合、粒界割れが発生しやすい。粒界割れに起因して横割れが発生する。したがって、脆化温度域では、温度が高くなるにつれて横割れが発生しやすい。一方、脆化温度域では、温度が低い場合、粒界割れが起こりにくいため、横割れが発生しにくい。
上記より、図４において、直線Ｂの温度Ｔを横割れ発生有無の境界と考えたとき、直線Ｂより温度が低い範囲では横割れが発生しないと考えられる。直線Ｂは上記（２）式によって示されることから、上記（２）式で示される温度より低い範囲では、横割れが発生しないと考えられる。横割れが発生しない温度Ｔは、下記（４）式によって示される。
Ｔ＜−２８２．４ｘ＋８５２．５・・・・（４）
ここで、６５０＜Ｔ＜８００・・・（３）である。

上記（３）式および（４）式を満たす「鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔ」が、鋼の脆化温度域において横割れが発生しない温度である。図４には、上記（３）式および（４）式を満たす範囲を「横割れが発生しない範囲」と示している。「横割れが発生しない範囲」に存在するオシレーションマーク最大深さが、横割れが発生しないオシレーションマーク最大深さである。図４、（３）式および（４）式から、鋼の脆化温度域において横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲がわかった。図４、（３）式および（４）式から、あるオシレーションマーク最大深さｘのときの、横割れが発生しない温度Ｔの範囲がわかる（図２のＳ６、第１工程）。

（第２事前準備）
第１事前準備において、実操業と同じモールドパウダーの凝固温度（１１８０℃）、モールドパウダーの粘度（０．６ｐｏｉｓｅ）および鋳型の振幅（６.０ｍｍ）でＮｏ.１〜３の鋳造を実施したので、Ｎｏ.１〜３の鋳造を第２事前準備の鋳造とした。（図２のＳ７）。また、第２オシレーションマーク測定工程において、第１事前準備で測定したオシレーションマークの深さと第１事前準備で決定した「オシレーションマーク最大深さ」を用いた（図２のＳ８、Ｓ９）。第２オシレーションマーク測定工程の結果は、上記表２に示す結果と同じである。

表２から、Ｎｏ.１〜３において「オシレーションマーク最大深さ」が異なるのは、Ｎｏ.１〜３において鋳型の振動数および溶鋼過熱度が異なるからと考えられる。そこで、「オシレーションマーク最大深さ」と、鋳型の振動数および溶鋼過熱度との相関関係を調べた。

最小二乗法により、オシレーションマーク最大深さｘ（ｍｍ）は、鋳型の振動数ｆおよび溶鋼過熱度ΔＴを用いて下記（５）式で示されることがわかった（図２のＳ１０）。
ｘ ＝１．４４−０．０２２×ΔＴ−０．００２３×ｆ・・・（５）
（５）式は、モールドパウダーの凝固温度が１１８０℃であり、モールドパウダーの粘度が０．６ｐｏｉｓｅであり、鋳型の振幅が６.０ｍｍである鋳造条件で、鋳造を実施する場合に成立する式である。この条件で、溶鋼過熱度ΔＴおよび鋳型の振動数ｆを変える場合、（５）式から、ある溶鋼過熱度ΔＴおよびある鋳型の振動数ｆのときのオシレーションマーク最大深さｘを推定することができる（図２のＳ１１、オシレーションマーク最大深さ推定工程）。例えば、実操業において、溶鋼過熱度ΔＴを３５℃とし、鋳型の振動数を１２０ｃｐｍとする場合、（５）式から、オシレーションマーク最大深さｘは０．３９４ｍｍであると推定される。

次に、推定したオシレーションマーク最大深さｘとなるときに、横割れが発生しない温度範囲を求める。第１事前準備の第１工程で得られた（３）式および（４）式を用いて、（５）式から推定したオシレーションマーク最大深さｘのときに、横割れが発生しない温度範囲を決定する（図２のＳ１２、第２工程）。例えば、実操業において、溶鋼過熱度ΔＴを３５℃とし、鋳型の振動数を１２０ｃｐｍとする場合、（５）式から、オシレーションマーク最大深さｘは０．３９４ｍｍであると推定される。オシレーションマーク最大深さｘが０．３９４ｍｍのとき、（３）式および（４）式から、鋼の脆化温度域において横割れが発生しない温度Ｔの範囲は、６５０＜Ｔ＜７４１．２３である。実操業において、溶鋼過熱度ΔＴを３５℃、鋳型の振動数を１２０ｃｐｍとする鋳造条件で鋳造を実施する場合、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔが６５０＜Ｔ＜７４１．２３となるようにすれば、横割れの発生を抑制できると考えられる。

実操業において、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度が、脆化温度域であり且つ第２事前準備の第２工程で決定した鋳片表面温度の範囲内になるように、実操業の２次冷却条件を設定する（図２のＳ１２、第３工程）。例えば、実操業において、溶鋼過熱度ΔＴを３５℃とし、鋳型の振動数を１２０ｃｐｍとする場合、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度Ｔが６５０＜Ｔ＜７４１．２３を満たすように２次冷却条件を設定する。

上記方法により、実操業で、鋳片ＩＮ面のコーナー部に横割れが発生することを抑制できる。また、矯正帯開始位置で、鋳片ＩＮ面のコーナー部の温度が脆化温度域を回避するようにしなくてよいため、脆化温度域を回避することによって生じていた問題が起こらない。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述した実施例では、実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅を変えなかった。第１事前準備では、実操業と同じモールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅で、鋳造を実施した。しかし、第１事前準備では、実操業の鋳造条件と異なる鋳造条件で鋳造を実施してもよい

また、上述した実施例では、第１事前準備で実施したＮｏ.１〜３の鋳造を、実操業と同じ鋳造条件で実施し、第１事前準備で実施したＮｏ.１〜３の鋳造を、第２事前準備の鋳造とした。しかし、第１事前準備で実施する鋳造を、第２事前準備の鋳造としなくてもよい。また、上述した実施例では、第２事前準備の第２オシレーションマーク測定工程において、第１事前準備で測定したオシレーションマークの深さと第１事前準備で決定した「オシレーションマーク最大深さ」を用いた。しかし、第２事前準備の第２オシレーションマーク測定工程において、第１事前準備で測定したオシレーションマークの深さと第１事前準備で決定した「オシレーションマーク最大深さ」を用いなくてもよい。例えば、第１事前準備で実施する鋳造を、第２事前準備の鋳造とした場合でも、第２事前準備で、各鋳片において１以上のオシレーションマークの深さを測定し（図２のＳ８）、測定した１以上のオシレーションマーク深さから最大深さを決定してもよい（図２のＳ９）。

また、上述した実施例では、実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度および鋳型の振幅を変えず、鋳型の振動数および溶鋼過熱度を変える場合について説明した。しかし、実操業で実施する複数の鋳造において変える鋳造条件と変えない鋳造条件は上記の組合せに限られない。例えば、実操業で実施する複数の鋳造において、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度、鋳型、鋳型の振動数および溶鋼過熱度の５つの鋳造条件のうち、いずれか１つの条件を変えず、他の４つの鋳造条件を変えてもよい。

また、上述した実施形態および実施例では、垂直曲げ型連続鋳造機を用いたが、曲げ型連続鋳造機を用いてもよい。曲げ型連続鋳造機の鋳造経路は、垂直帯を有さない。曲げ型連続鋳造機には、鋳型直下に曲げ部が存在する。

本発明の方法は、全ての鋼種に使用することができる。また、本発明の方法は、スラブ、ブルーム、ビレットのすべての鋳造に使用することができる。

１ 連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ 浸漬ノズル
４ 鋳型
５ ロール
６ 冷却ノズル
１０ 溶鋼

Claims (3)

1. 垂直曲げ型連続鋳造機又は曲げ型連続鋳造機を用いて鋼を鋳造する方法であり、
   実操業の前に第１事前準備および第２事前準備を行い、
   前記第１事前準備は、
   鋳造開始後、矯正帯開始位置で、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度を測定する温度測定工程と、
   鋳造終了後、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部に発生した１以上のオシレーションマークの深さを測定し、測定した１以上のオシレーションマーク深さから最大深さを決定する第１オシレーションマーク測定工程と、
   前記第１オシレーションマーク測定工程で決定された最大深さを有するオシレーションマークで、横割れが発生しているかを調べる横割れ検査工程と、
   前記温度測定工程で測定した鋳片表面温度、前記第１オシレーションマーク測定工程で決定した最大深さ、および、前記横割れ検査工程で調べた横割れの発生の有無を用いて、鋼の脆化温度域において横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲を調べる第１工程とを有し、
   前記第２事前準備は、
   実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で複数の鋳造を実施し、各鋳造終了後、各鋳造によって得られた各鋳片において、ＩＮ面におけるコーナー部に発生した１以上のオシレーションマークの深さを測定し、測定した１以上のオシレーションマーク深さから最大深さを決定する第２オシレーションマーク測定工程と、
   前記第２オシレーションマーク測定工程で決定した各鋳片の最大深さと、前記第２オシレーションマーク測定工程で実施した複数の鋳造において共通しない鋳造条件との相関関係を調べ、その相関関係を用いて、実操業の鋳造条件で鋳造を実施したときに鋳片に発生し得るオシレーションマークの最大深さを推定するオシレーションマーク最大深さ推定工程と、
   前記第１工程で調べた横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲とオシレーションマーク最大深さの範囲を用いて、前記オシレーションマーク最大深さ推定工程で推定した最大深さのときに横割れが発生しない鋳片表面温度の範囲を求める第２工程とを有し、
   実操業において、前記矯正帯開始位置で、鋳片のＩＮ面におけるコーナー部の鋳片表面温度が、鋼の脆化温度域内であり且つ前記第２工程で決定した前記鋳片表面温度の範囲内になるように、実操業の２次冷却条件を設定する第３工程を実施することを特徴する鋼の鋳造方法。
2. 前記第１事前準備において、実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件と同じ鋳造条件で鋳造を実施し、
   前記第１事前準備で実施する鋳造と、前記第２事前準備で実施する鋳造が同じ鋳造であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の鋳造方法。
3. 前記実操業で実施する複数の鋳造において共通する鋳造条件および前記第２オシレーションマーク測定工程で実施した複数の鋳造において共通しない鋳造条件は、モールドパウダーの凝固温度、モールドパウダーの粘度、鋳型の振幅、鋳型の振動数および溶鋼過熱度のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の鋳造方法。

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