JP5130973B2 - スラブ連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スラブが連続鋳造機から排出されるときにそのスラブの用途を判定し、用途に応じて次工程で行なう処理を決定する連続鋳造方法に関するものである。

連続鋳造は、図１に示すように、上下を開放した鋳型１の上方から注入した溶鋼２をその鋳型１の水冷された内壁に接触させて冷却（いわゆる１次冷却）し、溶鋼２の外周に凝固シェル３を形成させながら下方へ引き抜くことによって、鋳片を連続的に得る技術である。ここでは凝固シェル３とその内側の溶鋼２を総称して鋳片と記す。
鋳型１から下方へ引き抜かれる鋳片は、多数のサポートロール４によって切断機５へ案内されつつ、各サポートロール４間に設置されたスプレー（図示せず）から噴射される冷却水（いわゆる２次冷却水）によって冷却（いわゆる２次冷却）されて、中心部まで完全に凝固する。鋳片の中心部が凝固する位置を鋳片最終凝固位置12とする。

鋳型１の出側から切断機５の入側に到る２次冷却が行なわれる範囲は、複数の領域（以下、セグメントという）に分けられ、その各セグメントが２次冷却水の水量やサポートロール４の回転速度等を調整できるようになっている。図１には、５つのセグメント（すなわちセグメント６〜セグメント10）に分ける例を示す。２次冷却によって中心部まで凝固した鋳片は、切断機５で所定の寸法に切断されてスラブ11となり、次工程へ送給される。

このようにして連続鋳造の技術で鋳片を製造すると、その中心部が最も遅れて凝固するので、溶鋼２に含有される種々の元素が鋳片の中心部で濃化（いわゆる中心偏析）する。この中心偏析は鋳片の内部に欠陥を生じさせる原因になる。内部に欠陥を有する鋳片を切断したスラブ11から鋼板を製造すると、鋼板の内部に欠陥が残存するので、その鋼板を様々な形状の部材（たとえば家電製品や自動車等の部品）に加工する際に品質特性に関わる問題が生じる。

そこで、連続鋳造における内部欠陥を抑制する技術が種々検討されている。たとえば特許文献１には、欠陥の発生との相関性を有する定量的指標を選択し、その定量的指標を予め設定された適正範囲に維持しながら連続鋳造を行なう技術が開示されている。鋳片の内部欠陥に該当する欠陥の例として内部割れが例示され、相関性を有する定量的指標として鋳片曲げ部における凝固シェルの厚みや表面温度および２次冷却水の水量が例示されている。なお図１に示す連続鋳造機では、鋳片曲げ部はセグメント６の位置に該当する。

ところが、特許文献１では内部割れの発生原因を説明していない。一般に内部割れと呼ばれる欠陥は、隣合うサポートロールの間で凝固シェルが膨らむ現象（いわゆるバルジング）が原因となって発生することを考慮すると、特許文献１の技術は中心偏析の抑制に必ずしも有効ではない。そのため中心偏析が著しく生じた鋳片からスラブを得て、さらに鋼板とした後、様々な部材に加工する際に、その部材の品質特性に関わる問題が生じて歩留りの低下を招く惧れがある。

このような中心偏析の問題を鑑みると、鋳片に生じる中心偏析を連続鋳造機の出側で予測する必要がある。中心偏析を予測すれば、その程度に応じてスラブの用途を判定し、用途に応じて次工程で行なう処理を決定することが可能となる。しかしながら鋳片に生じる中心偏析を予測する技術は、未だ実用化されていない。
特開2003-136208号公報

本発明は、鋳片に生じる中心偏析（特にＰの中心偏析）を連続鋳造機の出側で予測して、その程度に応じてスラブの向け先を判定し、向け先に応じて次工程で行なう処理を決定することが可能なスラブ連続鋳造方法を提供することを目的とする。

発明者らは、連続鋳造で製造した鋳片の中心偏析に影響を及ぼす種々の因子について調査検討した。その結果、鋳片最終凝固位置（すなわち鋳片の中心部が凝固する位置）の変化が中心偏析（特にＰの中心偏析）に多大な影響を及ぼすことが分かった。鋳片を鋳型から切断機へ移動させる速度（以下、鋳造速度という）が変動すれば、鋳片最終凝固位置も変化するので、中心偏析と鋳造速度には密接な関係がある。とりわけ、鋳片の中心部に濃化したＰの濃度（以下、偏析Ｐ濃度という）と鋳片最終凝固位置の鋳造速度は相関性を有する。

連続鋳造機では各セグメント毎にサポートロールの回転速度を制御して鋳造速度を調整する。したがって、鋳片最終凝固位置に配置されるセグメント（以下、最終セグメントという）における鋳造速度とＰの偏析度との関係を予め調査しておき、連続鋳造を行ないながら最終セグメントにおける鋳造速度を測定すれば、Ｐの偏析度を推定できる。ただし鋳片の寸法や成分に応じて鋳造速度の設定は変化するので、測定値と基準値との偏差を指標として採用する。

つまり、該当する連続鋳造機の最終セグメントにおける鋳造速度の偏差と鋳片のＰの偏析度との関係を予め規定した上で、連続鋳造を行ないながら最終セグメントにおける鋳造速度を測定することによって、鋳片のＰの偏析度を推定できる。しかも、鋳造速度を連続的に測定すれば、鋳片を所定の寸法に切断して得られるスラブの各々のＰの偏析度を推定できる。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、スラブの連続鋳造機の鋳片最終凝固位置に配置されるセグメントにおける鋳造速度を連続的に測定し、予め設定された鋳造速度の基準値Ｓ_B と鋳造速度の測定値Ｓ_M との偏差Ｓ_V を算出し、次いで予め規定されたスラブの中心部のＰの偏析度と鋳造速度の偏差との関係から、偏差Ｓ_V に基づいてＰの偏析度を推定し、Ｐの偏析度の推定値Ｄ_P に応じて次工程で行なう処理を決定するスラブ連続鋳造方法である。

本発明のスラブ連続鋳造方法は、Ｐ添加鋼鋼板の製造に供されるスラブの連続鋳造に適用することが好ましい。

本発明によれば、鋳片に生じる中心偏析（特にＰの偏析度）を連続鋳造機の出側で予測して、その程度に応じてスラブの向け先を判定し、向け先に応じて次工程で行なう処理を決定することができる。その結果、鋼板の向け先に応じたスラブを供給できるので、鋼板の歩留りの向上を達成できる。

図１を参照して本発明のスラブ連続鋳造方法を説明する。連続鋳造機では鋳型１の出側から切断機５の入側に到る２次冷却の範囲を複数のセグメントに分けて、各セグメント毎にサポートロール４の回転速度等を調整する。したがって鋳片最終凝固位置12の鋳造速度は、最終セグメント10（すなわち鋳片最終凝固位置に配置されるセグメント）における鋳造速度に相当する。

最終セグメント10における鋳造速度はＰの偏析度と相関性を有するので、予め最終セグメント10における鋳造速度とＰの偏析度との関係を調査しておく。鋳造速度の設定は鋳片の寸法や成分に応じて変化するので、最終セグメント10における鋳造速度の測定値Ｓ_M と予め設定した基準値Ｓ_B との差を絶対値で表わした値（以下、偏差Ｓ_V という）を指標として採用する。つまり、最終セグメント10における鋳造速度の偏差Ｓ_V とＰの偏析度との関係を予め規定する。

スラブ11の製造にあたって、連続鋳造を行ないながら最終セグメント10における鋳造速度を測定し、得られた測定値Ｓ_M と予め設定された基準値Ｓ_B とを用いて偏差Ｓ_V を算出する。次いで、算出された偏差Ｓ_V に基づいてＰの偏析度を推定する。スラブ11は鋳片を所定の寸法に切断したものであるから、最終セグメント10における鋳造速度を連続的に測定することによって、各スラブの偏析Ｐ濃度をそれぞれ推定できる。

スラブ11毎にＰの偏析度を推定すれば、その推定値Ｄ_P に応じて各スラブの用途を選択できる。つまり、中心偏析の規制が厳しく要求される用途に好適なスラブや中心偏析の規制が比較的緩やかな用途に好適なスラブを判定できる。このようにしてスラブ11の用途を判定すれば、次工程における処理を決定できる。
以上に説明したように、本発明を適用すれば、スラブの偏析Ｐ濃度を推定して、その用途を判定し、次工程における処理を決定することが可能である。その結果、スラブを圧延して得られる鋼板の歩留りの向上を達成でき、さらにその鋼板を加工して製作する様々な部材の歩留りも向上できる。

したがって本発明は、Ｐを添加した高張力鋼板（以下、Ｐ添加高張力鋼板という）の製造に供されるスラブの連続鋳造に適用することが好ましい。Ｐ添加高張力鋼板ではＰの偏析度の変動に応じて特性が変化するので、その製造に供されるスラブのＰの偏析度を推定し、Ｐ添加高張力鋼板に好適なスラブを選別することによって、Ｐ添加高張力鋼板の品質を一定に維持することが可能となる。

図１に示す連続鋳造機の操業データを解析して、最終セグメント10における鋳造速度の偏差Ｓ_V とＰの偏析度〔＝中心偏析部の最高Ｐ濃度（質量％）／鋳片の平均Ｐ濃度（質量％）〕との関係を表１に示すように規定した上で、自動車用のＰ添加高張力鋼板の製造に供されるスラブ11を連続鋳造した。

連続鋳造を行ないながら最終セグメント10における鋳造速度を連続的に測定し、その測定値Ｓ_M と予め設定した基準値Ｓ_B （1.40ｍ／分）との偏差Ｓ_V （＝｜Ｓ_M −Ｓ_B ｜）を算出して、表１に示す関係から偏析Ｐ濃度をスラブ11毎に推定した。その推定値Ｄ_P に基づいて各スラブの用途をそれぞれ判定し、偏差Ｓ_V が0.1ｍ／分未満のスラブのみを自動車用のＰ添加高張力鋼板の製造に好適なスラブとして次工程（すなわち熱間圧延）へ送給した。

そのスラブに熱間圧延を施し、さらに冷間圧延を行なってＰ添加高張力鋼板とした。次いで、そのＰ添加高張力鋼板から試料を採取してプレス加工を行なった後、偏析筋の有無を調査して、その発生頻度を求めた。偏析筋は、中心偏析に起因して発生する筋状の欠陥である。
その結果を発明例として表２に示す。なお表２では、従来のＰ添加高張力鋼板における偏析筋の発生頻度を1.0として、発明例の偏析筋の発生頻度を1.0に対する比率で示す。

表２から明らかなように、本発明を適用してスラブの用途を判定すれば、その用途に好適なスラブを選別できるので、中心偏析が鋼板の品質特性に及ぼす影響を抑制できる。その結果、鋼板を加工して製作する様々な部材の歩留りの向上を達成できる。

連続鋳造機の例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 鋳型
２ 溶鋼
３ 凝固シェル
４ サポートロール
５ 切断機
６ セグメント
７ セグメント
８ セグメント
９ セグメント
10 最終セグメント
11 スラブ
12 鋳片最終凝固位置

Claims (2)

1. スラブの連続鋳造機の鋳片最終凝固位置に配置されるセグメントにおける鋳造速度を連続的に測定し、予め設定された鋳造速度の基準値Ｓ_B と前記鋳造速度の測定値Ｓ_M との偏差Ｓ_V を算出し、次いで予め規定された前記スラブの中心部のＰの偏析度と前記鋳造速度の偏差との関係から、前記偏差Ｓ_V に基づいて前記Ｐの偏析度を推定し、前記Ｐの偏析度の推定値Ｄ_P に応じて前記スラブの向け先および／または次工程で行なう処理を決定することを特徴とするスラブ連続鋳造方法。
2. 前記スラブが、Ｐ添加鋼鋼板の製造に供されるスラブであることを特徴とする請求項１に記載のスラブ連続鋳造方法。

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