JP5589230B2

JP5589230B2 - 部分圧下ロールを用いたスラブの連続鋳造方法

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Publication number: JP5589230B2
Application number: JP2011087527A
Authority: JP
Inventors: 孝司三宅; 一之堤; 勝仁荒川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: JP2012218041A

Description

本発明は、鋳片を幅方向に関して部分的に圧下する部分圧下ロールを用いたスラブの連続鋳造方法に関する。

鋳片を連続鋳造する際、鋳片内部において、閉鎖された未凝固領域が遅れて凝固することによりポロシティー（収縮孔）が発生することが知られている。このポロシティーを低減するために、従来から、鋳造経路に沿って配置される複数のロール対の一部に、環状の突起を有する部分圧下ロールを用いて、凝固末期の鋳片を部分圧下ロールによって部分的に圧下することが行われている（例えば特許文献１参照）。

また、鋳造を開始するときには、鋳型へ溶鋼を注湯する前に、鋳型の出側を塞ぐようにダミーバーを挿入しておき、鋳型内に所定量の溶鋼を注湯してから、ダミーバーをロール対によって鋳型から引き抜いて、鋳造経路の下流側に搬送する。これにより、ダミーバーの後端に連結された鋳片も鋳型から引き抜かれて、鋳造経路の下流側に送られる。鋳片の引き抜き速度（鋳造速度）は大きくなり、所定の定常速度に達した後は、この定常速度にほぼ維持される。

特開２００１−３３４３５３号公報

部分圧下ロールを用いた連続鋳造の場合、部分圧下ロールを、鋳片を圧下できる高さに配置して鋳片の引き抜きを開始すると、ダミーバー（例えばダミーバーヘッド）が部分圧下ロールの大径凸部に干渉して、鋳片の引き抜きを続行できない場合がある。また、ダミーバーと接触しないように、部分圧下ロールを有するロールスタンドをダミーバー分離位置以降の下流側に配置した場合、鋳片は完全凝固から時間が経過しており、温度が低下しているため、圧下するには極めて大きな力が必要で、大規模な設備が必要となる、あるいは、設備破損が生じる。また、圧下できたとしても、その際にはポロシティーが存在する鋳片中心と鋳片表面との温度勾配が小さくなり、鋳片厚み中心部のポロシティーを十分に縮小させることができない。

そこで、本発明の目的は、設備負荷を増大させることなく最適な圧下位置で圧下してポロシティを低減することのできる連続鋳造方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明に係る部分圧下ロールを用いたスラブの連続鋳造方法は、炭素含有量が０．０３ｍａｓｓ％以上０．６０ｍａｓｓ％以下の鋼のスラブを連続鋳造する方法であって、鋳型の上端における開口幅Ｄ[ｍｍ]を２７０以上３１０以下とし、定常鋳造速度Ｖｃ[ｍ／ｍｉｎ．]を０．７以上１．３以下とし、メニスカス距離Ｍ１[ｍ]が０．００１１Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ１≦０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第１区間における圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]を０．５以上１．２以下とし、
メニスカス距離Ｍ２[ｍ]が０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ２≦０．００１６Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第２区間内に、少なくとも１列の部分圧下ロールを有し、鋳型の出側から前記部分圧下ロールまでの区間の比水量Ｗ[Ｌ／ｋｇ-ｓｔｅｅｌ]を、０．５以上１．５以下とし、前記大径凸部が鋳片と接触しないような位置に前記部分圧下ロールを配置して鋳造を開始し、０．７Ｖｃ以上０．９５Ｖｃ以下の鋳造速度Ｖｃｔ[ｍ／ｍｉｎ．]でメニスカス位置を通過した部位が、前記部分圧下用ロールスタンドの最上流のロールの位置まで搬送された時点で、前記部分圧下用ロールを前記鋳片に近接させて、前記大径凸部により鋳片を圧下することを特徴とする。

本発明によると、鋳造開始後の増速中に定常鋳造速度Ｖｃの０．７〜０．９５倍の鋳造速度Ｖｃｔでメニスカス位置を通過した部位が、部分圧下用ロールスタンドの最上流のロールの位置まで搬送された時点で、部分圧下ロールによる鋳片の部分圧下を開始することにより、部分圧下を開始する部位は、温度が高く強度が低いため、圧下によりポロシティを低減できる。また、部分圧下開始時の部分圧下ロールの受ける反力を抑制できるため、設備負荷を増大するのを防止できる。

また、メニスカス距離Ｍ２[ｍ]が０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ２≦０．００１６Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第２区間は、定常鋳造速度Ｖｃの場合に、ポロシティが生成する区間であるため、この第２区間内に部分圧下ロールを配置して鋳片を圧下することにより、鋳片内部に発生したポロシティを確実に低減できる。

また、メニスカス距離Ｍ１[ｍ]が０．００１１Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ１≦０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第１区間は、定常鋳造速度Ｖｃの場合に、鋳片の凝固収縮により鋳片中心部の未凝固部の成分濃化溶鋼が流動する区間であるため、この第１区間の圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]を０．５以上１．２以下とすることにより、鋳片の凝固収縮量を補完して、ポロシティの発生を抑制できる。

本発明の実施形態に係る連続鋳造方法が適用される連続鋳造機を模式的に示した図である。図１に示す連続鋳造機が備える部分圧下用ロールスタンドの断面図である。図２に示す部分圧下用ロールスタンドを鋳造方向下流側から見た図である。図２に示す部分圧下用ロールスタンドの上フレームを下から見た図である。（ａ）は鋳片の凝固末期部を板厚中心で切断した断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ‐Ａ線断面図である。鋳片の引き抜き開始前の連続鋳造機の状態を示す図である。本発明の他の実施形態に係る連続鋳造方法に用いられる部分圧下用ロールスタンドの上フレームを示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のスラブの連続鋳造方法に用いられる連続鋳造機１の構成を示している。連続鋳造機１は、スラブ用の鋳片１０を連続鋳造する。連続鋳造機１は、浸漬ノズル２を介して溶鋼が注湯される矩形状の鋳型３と、鋳型３の直下から鋳造経路Ｑに沿って並設された複数のロール対４と、鋳造経路Ｑを通過する鋳片１０に対して冷却水を噴射する複数の冷却水ノズル（図示省略）とを備えている。鋳造経路Ｑは、鋳型３側（上流側）から順に、ほぼ鉛直方向に延びる垂直領域と、円弧状に延びる円弧状領域と、水平方向に延びる水平領域とを有する。

この連続鋳造機１では、鋳型３へ注湯された溶鋼は、鋳型３によって冷却され、これにより、鋳型３内には、外側に凝固シェル１０ａを有し、内部に未凝固部１０ｂを有する鋳片１０が形成される。鋳型３内の鋳片１０は、ロール対４の一部であるピンチロールを回転させることによって鋳型３から引き出されて、鋳造経路Ｑの下流側に送られる。鋳造経路Ｑを通過する鋳片１０の内部では、凝固シェル１０ａが鋳片１０の中心に向かって徐々に凝固成長していき、最終的に、内部まで完全に凝固した鋳片１０が形成される。

ロール対４は、複数のロール対４ごとにロールスタンドに設けられている。各ロール対４は、鋳片１０を挟んで対向配置された２本のロール４ａ、４ｂで構成される。ロール４ａ、４ｂの軸方向長さは、鋳片１０の幅とほぼ同じである。ロール４ａは、鋳造経路Ｑを通過する鋳片１０の上側に配置され、ロール４ｂは、鋳造経路Ｑを通過する鋳片１０の下側に配置される。

また、図３に示すように、各ロール４ａ、４ｂは、軸受部５を介して連結された２〜４本（本実施形態では３本）の分割ロール４ｃで構成されている。各分割ロール４ｃの両端は、軸受部５で支持されている。

本実施形態の連続鋳造方法において鋳造対象となる鋼の炭素量含有量は、０．０３ｍａｓｓ％以上０．６０ｍａｓｓ％以下であり、炭素以外の他の元素の含有量は特に限定されない。また、鋳型３の上端における鋳片厚み方向の開口幅Ｄ[ｍｍ]（≒鋳片幅）は、２７０ｍｍ以上３１０ｍｍ以下である。また、鋳造される鋳片１０の幅は、特に限定されないが、例えば１２００ｍｍ以上２４００ｍｍ以下である。

また、本実施形態の連続鋳造方法における定常鋳造速度Ｖｃ[ｍ／ｍｉｎ．]は、０．７以上１．３以下である。鋳造速度とは、ロール対４の一部であるピンチロールによる鋳片１０の引き抜き速度であって、所定のロールの周長と回転速度から算出される。鋳造速度は、所定の初期速度から増加して、定常鋳造速度Ｖｃに達した後は、この定常鋳造速度Ｖｃにほぼ保たれる。

メニスカス距離が０．００１１Ｖｃ(Ｄ／２)^２[ｍ]の位置からメニスカス距離が０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２[ｍ]の位置までの区間、言い換えると、メニスカス距離Ｍ１[ｍ]が０．００１１Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ１≦０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２である区間を、第１区間とする。第１区間は、定常鋳造速度Ｖｃで鋳造する際、鋳片の凝固収縮により鋳片中心部の未凝固部の成分濃化溶鋼が流動する区間である。
なお、メニスカス距離とは、鋳型３内に収容されている溶鋼の湯面の位置（メニスカス位置）９を起点とし、鋳造経路Ｑに沿った距離である。
また、第１区間の下流側であって、メニスカス距離Ｍ２[ｍ]が０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２の位置から、０．００１６Ｖｃ(Ｄ／２)^２の位置までの区間を第２区間とする。第２区間は、鋳造経路Ｑの水平領域内に位置している。第２区間は、定常鋳造速度Ｖｃで鋳造する際、ポロシティが生成する区間である。

鋳片１０の凝固シェルの厚みｄｓ[ｍｍ]は、凝固定数をＫ、凝固時間をｔ[ｍｉｎ．]とすると、ｄｓ＝Ｋ（ｔ）^１／２で表される。また、凝固時間ｔは、メニスカス距離Ｍ[ｍ]、鋳造速度Ｖ[ｍ／ｍｉｎ．]を用いて、ｔ＝Ｍ／Ｖで表されることから、Ｍ＝（１／Ｋ）^２×Ｖ×ｄｓ^２の関係が成立する。（１／Ｋ）^２×Ｖ×ｄｓ^２は、Ｖｃ×(Ｄ／２)^２に比例するため、メニスカス距離Ｍが、Ｍ＝α×Ｖｃ×(Ｄ／２)^２である位置は、Ｖｃ、Ｄの値が異なっていても、αの値が同じであれば、凝固の進行度合いがほぼ同じといえる。したがって、上述の第１区間は、Ｖｃ、Ｄの値が異なっていても、凝固の進行度合いがほぼ同じ区間である。また、第２区間についても同様に、Ｖｃ、Ｄに関わらず、凝固の進行度合いがほぼ同じ区間である。

本実施形態では、上述の第１区間における圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]が、０．５以上１．２以下である。第１区間における圧下勾配Ｔｐは、この数値範囲内であれば、一定であっても変動するものであってもよい。また、第１区間以外の区間における圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]は、０〜０．２５である。

なお、圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]とは、鋳造方向距離に対するロール対４のロールギャップＧ[ｍｍ]の変化量であり、ロールギャップＧとは、ロール対４のロール面間の最短距離である。上流側からｉ番目のロール対４のロールギャップをＧ_ｉ[ｍｍ]し、ｉ番目のロール対４のメニスカス距離をＭ_ｉ[ｍ]とすると、メニスカス距離Ｍ_ｉ[ｍ]とメニスカス距離Ｍ_ｉ＋１[ｍ]との間の区間の圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]は、下記式で定義される。
Ｔｐ＝(Ｇ_ｉ−Ｇ_ｉ+１)／(Ｍ_ｉ＋１−Ｍ_ｉ)

また、図１に示すように、連続鋳造機１が備える複数のロール４ａには、３本の部分圧下ロール４２〜４４が含まれている。部分圧下ロール４２〜４４以外のロール４ａは、鋳片１０を部分圧下しないロール４１で構成されている。本実施形態では、部分圧下ロール４２〜４４はロール４１と交互に配置されている。

図２に示すように、部分圧下ロール４２〜４４と、３本のロール４１と、これらに対向配置された６本のロール４ｂは、部分圧下用ロールスタンド７に設けられている。部分圧下用ロールスタンド７は、上述の第２区間内に配置されている。特に、第２区間の上流側２ｍ以内に配置することが好ましい。部分圧下用ロールスタンド７は、部分圧下ロール４２〜４４と３本のロール４１が取り付けられた上フレーム７１と、６本のロール４ｂが取り付けられた下フレーム７２とを有する。図３に示すように、上フレーム７１は、油圧シリンダ７３を介して下フレーム７２に連結されており、この油圧シリンダ７３によって上下方向に移動可能となっている。部分圧下ロール４２〜４４は、上フレーム７１の上流側から２、４、６列目に配置されている。

図４に示すように、部分圧下ロール４２〜４４は、鋳造経路Ｑを通過する鋳片１０の幅方向の２箇所を圧下するためのものである。部分圧下ロール４２は、軸方向両端の近傍に、２つの大径凸部４２ａを有しており、部分圧下ロール４３は、軸方向両端の近傍に、２つの大径凸部４３ａを有しており、部分圧下ロール４４は、軸方向両端の近傍に、２つの大径凸部４４ａを有している。大径凸部４２ａ〜４４ａは、それぞれ、軸方向端部に配置された分割ロール４ｃに設けられている。

部分圧下ロール４２の２つの大径凸部４２ａは、ロール面からの突出高さ、幅、ロールの軸方向端部からの距離が、互いに同じである。また、部分圧下ロール４３の２つの大径凸部４３ａ、および、部分圧下ロール４４の２つの大径凸部４４ａについても同様である。また、大径凸部４２ａ、４３ａ、４４ａの幅方向中央から、ロールの軸方向端部までの距離は互いに同じである。

大径凸部４２ａ〜４４ａのロール面からの突出高さは、例えば４〜１８ｍｍである。ロール面からの突出高さが、大径凸部による鋳片１０の圧下量となる。本実施形態では、大径凸部のロール面からの突出高さは、下流側の大径凸部ほど大きくなっている。最も突出高さの高い大径凸部４４ａの突出高さは、０．０１５Ｄ[ｍｍ]以上に設定することが好ましい。

大径凸部４２ａ〜４４ａは、例えば、鋳片１０の幅方向端部からの距離が１３０ｍｍ〜６００ｍｍである範囲内に配置されている。また、大径凸部４２ａ〜４４ａの幅は、例えば２６０〜３００ｍｍであって、本実施形態では、下流側の大径凸部ほど小さくなっている。

大径凸部４２ａ〜４４ａの幅方向位置は、上記範囲内に限定されるものではないが、大径凸部４２ａ〜４４ａは、鋳片１０においてポロシティが発生しやすい位置に配置される。ポロシティは、鋳片内部において凝固遅れが生じた箇所に発生する。凝固遅れが生じる理由の１つとしては、例えば、浸漬ノズル２の吐出流による影響が挙げられる。２孔式の浸漬ノズル２を用いた場合、浸漬ノズル２から鋳型３へ吐出された溶鋼流は、鋳型３内の凝固シェル１０ａの特定の２箇所に衝突する。そのため、図５に示すように、鋳片１０の幅方向両端近傍の２箇所において凝固遅れが生じる。

また、ロール４１およびロール４ｂは、鋳片１０を部分的に圧下しないものであり、そのロール径（軸受部５を除く部分の径）は、軸方向に亘ってほぼ一定である。

鋳型３の出側から最上流の部分圧下ロール４２までの区間において、鋳片１０に対して冷却ノズル（図示省略）から噴射される冷却水の比水量Ｗ[Ｌ／ｋｇ-ｓｔｅｅｌ]は、０．５以上１．５以下である。なお、比水量Ｗ[Ｌ／ｋｇ-ｓｔｅｅｌ]とは、鋳片１ｋｇに対して使用される冷却水量であって、単位時間当たりの冷却水量を、単位時間当たりの鋳造鋳片重量で除することで算出される。

次に、連続鋳造機１を用いた連続鋳造方法について説明する。

図６に示すように、鋳造を開始するときには、鋳型３へ溶鋼を注湯する前に、鋳型３の出側を塞ぐようにダミーバー８のヘッド８ａを挿入しておく。また、部分圧下用ロールスタンド７の上フレーム７１を、大径凸部４２ａ〜４４ａが鋳片１０の上面と接触しないような位置まで上昇させておく。部分圧下用ロールスタンド７以外のロールスタンドの上フレーム７１は、ロール４ａのロール面が鋳片１０の上面と接触するような位置に配置する。

この状態で、鋳型３への溶鋼の注湯を開始する。鋳型３内に所定量の溶鋼を注湯した時点で、ロール対４の一部であるピンチロールを回転させて、ダミーバー８を鋳造経路Ｑの下流側へ搬送する。これにより、ダミーバーヘッド８ａに連結された鋳片１０が、鋳型３から引き抜かれる。鋳型３から引き抜かれた鋳片１０は、冷却ノズル（図示省略）から噴霧される冷却水により冷却されつつ、部分圧下用ロールスタンド７以外のロールスタンドに設けられたロール対４と、部分圧下用ロールスタンド７の下フレーム７２に設けられたロール４ｂによって、鋳造経路Ｑの下流側に送られる。鋳片の引き抜き速度（鋳造速度）は、徐々に大きくなり、定常鋳造速度Ｖｃに達する。引き抜き開始から定常鋳造速度Ｖｃに達するまでの鋳造速度の増加の仕方は、特に限定されるものではない。

そして、０．７Ｖｃ以上０．９５Ｖｃ以下の鋳造速度Ｖｃｔでメニスカス位置９を通過した部位が、部分圧下用ロールスタンド７の最上流のロール４１、４ｂの位置まで搬送された時点で、部分圧下用ロールスタンド７の上フレーム７１を下降させて、大径凸部４２ａ〜４４ａによる鋳片１０の圧下を開始する。Ｖｃｔが０．７Ｖｃに近いほど、部分圧下を行っていない部分の鋳造方向長さが短くなり、歩留まりが良くなるため、Ｖｃｔは０．７Ｖｃに近い方が好ましい。

連続鋳造機１で鋳造された鋳片１０は、切断機で所定の長さに切断された後、圧延工程において所定厚さに圧延される。この圧延によって、鋳片１０内部に残存するポロシティは縮小または消失する。そのため、鋳造工程における鋳片１０の圧下では、ポロシティを消失させなくても、その後の圧延により無害化できるサイズまで縮小できればよい。

部分圧下を開始するタイミングが早すぎると、部分圧下を開始する部位は、温度が低下して強度が高くなっているため、ポロシティをほとんど縮小させることができず、また、設備負荷が増大するが、本実施形態では、０．７Ｖｃ〜０．９５Ｖｃの鋳造速度Ｖｃｔでメニスカス位置９を通過した部位が、部分圧下用ロールスタンド７の最上流のロールの位置まで搬送された時点で、大径凸部４２ａ〜４４ａによる圧下を開始していることにより、部分圧下を開始する部位は、温度が高く強度が低いため、圧下によりポロシティを低減できる。また、部分圧下開始時の部分圧下ロール４２〜４４の受ける反力を抑制できるため、設備負荷を増大するのを防止できる。

また、部分圧下を開始するまで、部分圧下用ロールスタンド７の区間では、鋳片１０を挟持していないため、部分圧下を開始するタイミングが遅すぎると、部分圧下用ロールスタンド７の区間でバルジングが生じる。バルジングとは、鋳片内部の液相の未凝固部の静圧によって鋳片が膨らむ現象である。バルジングが大きいと、鋳片の引き抜きを続行することができなくなる。また、部分圧下開始する部位でバルジングが生じると、最終製品の品質に問題が生じる。
本実施形態では、Ｖｃｔを０．９５Ｖｃ以下としたことにより、部分圧下を開始するまでに部分圧下用ロールスタンド７を通過する部位は、既に中心部の凝固が進行しており、液相の未凝固部を有しないため、バルジングが生じない。したがって、バルジングによって、鋳片の引き抜きを続行することができなくなったり、最終製品の品質に問題が生じたりするのを防止できる。

また、メニスカス距離Ｍ２[ｍ]が０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ２≦０．００１６Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第２区間は、定常鋳造速度Ｖｃの場合に、ポロシティが生成する区間であるため、この第２区間内に部分圧下ロール４２〜４４を配置することにより、最適な圧下位置で圧下して、鋳片内部に発生したポロシティを確実に低減できる。

鋳型３の出側から最上流の部分圧下ロール４２までの区間の比水量Ｗ[Ｌ／ｋｇ-ｓｔｅｅｌ]を、０．５以上１．５以下とすることにより、凝固完了位置を所望の位置に制御することができる。

また、鋳片１０のポロシティが生じやすい位置に配置された大径凸部４２ａ〜４４ａによって鋳片１０を幅方向に関して部分的に圧下することにより、鋳片１０の全幅を圧下する場合に比べて、ロールが受ける反力を抑えつつ、ポロシティを効率的に低減できる。

また、部分圧下ロール４２〜４４を含む全てのロールは、軸受部５を介して連結された複数の分割ロール４ｃで構成されている。このような分割型のロールを用いることにより、ロールの撓みを抑制できると共に、軸受部５に掛かる負担を軽減できる。

また、大径凸部は、１本の分割ロール４ｃに対して１つだけ設けられているため、１本の分割ロール４ｃに対して大径凸部を複数個設ける場合に比べて、大径凸部が設けられた分割ロール４ｃの両側の軸受部５に掛かる負担を軽減できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。なお、上記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。また、後述する変更形態は適宜組み合わせて実施することができる。

上記実施形態では、部分圧下ロールの数は３本であるが、２本以下、または、４本以上であってもよい。

上記実施形態では、各部分圧下ロールが有する大径凸部の数は、２つであるが、１つであってもよい。例えば、ロールの軸方向一端にのみ大径凸部を有する部分圧下ロールと、ロールの軸方向他端にのみ大径凸部を有する部分圧下ロールとだけを備える構成であってもよい。この場合であっても、鋳片１０の幅方向の２箇所を圧下できる。

上記実施形態では、鋳片１０の幅方向の２箇所を圧下するように部分圧下ロールが配置されているが、鋳片１０の幅方向３箇所以上を圧下するように部分圧下ロールが配置されていてもよい。
上述したように２孔式の浸漬ノズル２を用いた場合には、鋳片１０の幅方向両端近傍の２箇所において凝固遅れが生じてポロシティが発生しやすくなるが、設備構成等によっては、上記２箇所以外の箇所で凝固遅れが生じる場合がある。例えば、分割型のロールの軸方向途中に設けられた軸受部５の位置で凝固遅れが生じる場合がある。これにより、鋳片１０の幅方向両端近傍の２箇所と、鋳片１０の幅方向中央部の２箇所の合計４箇所において、凝固遅れが生じる場合がある。

鋳片１０の幅方向３箇所以上を圧下するように部分圧下ロールを配置する場合、部分圧下ロールの数は、１本であっても複数であってもよい。また、部分圧下ロールの数が複数の場合、各部分圧下ロールが有する大径凸部の数は、圧下箇所の数と同じであってもよく、それよりも少ない数であってもよい。

鋳片の幅方向の４箇所を圧下する場合には、例えば図７に示すような６本の部分圧下ロール１４２〜１４７を上フレーム１７１に配置してもよい。部分圧下ロール１４２〜１４７は、上流側からこの順に並んで配置されている。部分圧下ロール１４２、１４４、１４６は、略中央部に大径凸部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａを有し、部分圧下ロール１４３、１４５、１４７は、略中央部に大径凸部１４３ａ、１４５ａ、１４７ａを有すると共に、両端近傍に２つの大径凸部１４３ｂ、１４５ｂ、１４７ｂを有する。大径凸部は、１本の分割ロール４ｃに対して１つだけ設けられている。大径凸部１４３ｂ、１４５ｂ、１４７ｂの配置位置、ロール面からの突出高さ、および幅は、上記実施形態の大径凸部４２ａ、４３ａ、４４ａと同じである。大径凸部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａの幅方向中央から、ロールの軸方向端部までの距離は互いに同じである。また、大径凸部１４３ａ、１４５ａ、１４７ａの幅方向中央から、ロールの軸方向端部までの距離は互いに同じである。大径凸部１４２ａ、１４３ａの幅は互いに同じである。大径凸部１４４ａ、１４５ａの幅は互いに同じであって、大径凸部１４２ａの幅よりも小さい。大径凸部１４６ａ、１４７ａの幅は互いに同じであり、大径凸部１４４ａの幅よりも小さい。大径凸部１４２ａ〜１４７ａの幅は、例えば８０〜１００ｍｍである。

また、上記実施形態では、部分圧下ロール４２〜４４は、鋳造経路Ｑを通過する鋳片１０の上側に配置されているが、鋳片１０の下側に配置されていてもよい。この場合、大径凸部４２ａ〜４４ａが鋳片１０の下面に接触して、部分圧下ロールのロール面が鋳片１０に接触しないような位置に、部分圧下用ロールスタンドの下フレームを配置して鋳造を開始する。そして、所定のタイミングで下フレームを傾動させつつ上昇させて、部分圧下ロールのロール面を鋳片１０の下面に接触させると共に、大径凸部による鋳片の部分圧下を開始する。

上記実施形態は、垂直曲げ型の連続鋳造機に本発明の部分圧下連続鋳造方法を適用した一例であるが、曲げ型または垂直型の連続鋳造機に本発明を適用してもよい。

次に、本発明の具体的な実施例および比較例について説明する。
実施例１〜１９および比較例１〜８の鋳造条件を表１に示す。

なお、表１に示す炭素量のａ、ｂ、ｃの具体的な数値は、ａ＝０．０３〜０．０８ｍａｓｓ％、ｂ＝０．０９〜０．２５ｍａｓｓ％、ｃ＝０．２６〜０．６０ｍａｓｓ％である。また、表１に示す鋳型幅Ｄとは、鋳型の上端における鋳片厚み方向の開口幅Ｄのことであり、表１に示す鋳型幅Ｄのａ、ｂ、ｃの具体的な数値は、ａ＝２７０〜２８０ｍｍ、ｂ＝２９０ｍｍ、ｃ＝３００〜３１０ｍｍである。また、表１に示す比水量とは、鋳型の出側から部分圧下用ロールスタンドまでの区間における冷却水の比水量である。第１区間および第２区間の定義は、上記実施形態で述べた通りである。また、鋳片幅は全て２１００ｍｍである。

実施例１〜８、１０〜１９および比較例１〜８については、上記実施形態と同じ図３〜５に示す部分圧下用ロールスタンド７を使用した。大径凸部４２ａ、４３ａ、４４ａは、その幅方向中央からそれぞれの分割ロール４ｃの軸方向外側端部までの距離が全て３００ｍｍであって、突出高さは、４ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍであり、幅は、２８０ｍｍ、２７０ｍｍ、２６０ｍｍである。

また、実施例９については、鋳片の幅方向４箇所を圧下するように構成された図７に示す部分圧下用ロールスタンドを使用した。大径凸部１４３ｂ、１４５ｂ、１４７ｂの位置、幅、突出高さは、上述の大径凸部４２ａ、４３ａ、４４ａと同じである。また、大径凸部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａは、その幅方向中央からそれぞれの分割ロール４ｃの図７中左端までの距離が２００ｍｍであり、突出高さは、４ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍであり、幅は、１００ｍｍ、９０ｍｍ、８０ｍｍである。また、大径凸部１４３ａ、１４５ａ、１４７ａは、その幅方向中央からそれぞれの分割ロール４ｃの図７中右端までの距離が２００ｍｍであり、突出高さは、４ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍであり、幅は、１００ｍｍ、９０ｍｍ、８０ｍｍである。

実施例１〜１９および比較例１〜７では、部分圧下用ロールスタンドの上フレームを上昇させた状態で鋳造を開始した。そして、表１に示す鋳造速度Ｖｃｔのときにメニスカス位置９（図１参照）を通過した部位が、部分圧下用ロールスタンドの最上流のロールの位置まで搬送された時点で、部分圧下用ロールスタンドの上フレームを下降させて、大径凸部による鋳片の部分圧下を開始した。

また、比較例８では、部分圧下用ロールスタンドの上フレームを上昇させた状態で鋳造を開始した。そして、鋳造速度が定常鋳造速度Ｖｃに達したときにメニスカス位置９（図１参照）を通過した部位が、部分圧下用ロールスタンドの最上流のロールの位置まで搬送されてから１分後に、部分圧下用ロールスタンドの上フレームを下降させて、大径凸部による鋳片の部分圧下を開始した。

実施例１〜１９および比較例１〜８について、最大反力比、バルジングの有無、ポロシティ密度をそれぞれ調べた。また、実施例１〜１９について、歩留まり差をそれぞれ調べた。それらの結果を表２に示す。

なお、最大反力比とは、部分圧下用ロールスタンドの上フレームを下降させて部分圧下を開始したときに、部分圧下ロールに作用する反力を、定常鋳造速度Ｖｃで鋳造時に部分圧下ロールに作用する反力で除した値である。部分圧下ロールに作用する反力は、ロールの軸方向両端の軸受部に配置されたロードセルによる測定値を合計した値である。
最大反力比が１．５未満であれば、設備破損なく鋳片の引き抜きを続行することができる。表２には、最大反力比が１．５未満の場合には○、１．５以上の場合に×を表示した。

ポロシティ密度は、以下の手順で求めた。
まず、鋳造された鋳片から、以下に示すサンプルを切り出した。
・厚さ１０ｍｍ（厚さ中心が鋳片の板厚中心と一致）
・鋳片幅方向両端からの距離がＤ／２以上
・部分圧下を開始した位置から上流側５０ｍｍ
このサンプルを概５０ｍｍ幅ずつに分割して得られた各試料について、比重測定法（アルキメデス法）によりポロシティ体積を算出し、このポロシティ体積を、試料幅５０ｍｍ×鋳造方向長さ５０ｍｍの面積で除することにより、ポロシティ密度を求めた。表２には、各鋳片から切り出された複数の試料のポロシティ密度のうち、最も大きい値を表示している。ポロシティ密度が０．０１５ｍｍ^３／ｍｍ^２以下であれば、圧延比（圧延後の板厚に対する圧延前の板厚の比）が２以上の場合に、圧延によってポロシティをほぼ消失させることができる。表２には、ポロシティ密度が０．０１５以下の場合に○、０．０１５より大きい場合に×を表示した。

歩留まり差とは、各実施例で鋳造された鋳片において部分圧下されていない部分の鋳造方向長さと、定常鋳造速度Ｖｃに達してから部分圧下を開始した場合に部分圧下されない部分の鋳造方向長さとの差を算出して、この長さの差に相当する鋳片重量を１キャスト当たりの鋳片重量で除した値である。Ｖｃｔ／Ｖｃが小さいほど、歩留まり差は大きくなって、歩留まりは良くなる。

表２に示すように、実施例１〜１９では、バルジングは発生しておらず、最大反力比、ポロシティ密度とも良好な結果が得られた。
また、最下流の部分圧下ロールが第２区間より下流側に位置している比較例１、３、４では、ポロシティ密度が０．０１５よりも大きくなった。また、比較例１、３については、最大反力比が１．５よりも大きくなった。
また、最上流の部分圧下ロールが第２区間より上流側に位置している比較例２では、ポロシティ密度が０．０１５よりも大きくなった。
また、Ｖｃｔ／Ｖｃが０．６０未満である比較例５、６では、最大反力比が１．５よりも大きくなった。
また、Ｖｃｔ／Ｖｃが０．９５よりも大きい比較例７、８では、バルジングが発生した。また、ポロシティ密度は０．０１５よりも大きくなった。

１連続鋳造機
２浸漬ノズル
３鋳型
４ロール対
４ａ、４ｂロール
４ｃ分割ロール
５軸受部
７部分圧下用ロールスタンド
８ダミーバー
８ａダミーバーヘッド
９メニスカス位置
１０鋳片
１０ａ凝固シェル
１０ｂ未凝固溶鋼
４１ロール
４２〜４３、１４２〜１４７部分圧下ロール
４２ａ〜４３ａ、１４２ａ〜１４７ａ、１４３ｂ、１４５ｂ、１４７ｂ大径凸部
７１上フレーム
７２下フレーム
７３油圧シリンダ

Claims

炭素含有量が０．０３ｍａｓｓ％以上０．６０ｍａｓｓ％以下の鋼のスラブを連続鋳造する方法であって、
鋳型の上端における開口幅Ｄ[ｍｍ]を２７０以上３１０以下とし、
定常鋳造速度Ｖｃ[ｍ／ｍｉｎ．]を０．７以上１．３以下とし、
メニスカス距離Ｍ１[ｍ]が０．００１１Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ１≦０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第１区間における圧下勾配Ｔｐ[ｍｍ／ｍ]を０．５以上１．２以下とし、
メニスカス距離Ｍ２[ｍ]が０．００１３Ｖｃ(Ｄ／２)^２≦Ｍ２≦０．００１６Ｖｃ(Ｄ／２)^２である第２区間内に、少なくとも１列の部分圧下ロールを有し、鋳片の幅方向の２〜４箇所を圧下するための部分圧下用ロールスタンドを配置し、
各部分圧下ロールは、少なくとも１つの大径凸部を有し、
鋳型の出側から前記部分圧下ロールまでの区間の比水量Ｗ[Ｌ／ｋｇ-ｓｔｅｅｌ]を、０．５以上１．５以下とし、
前記大径凸部が鋳片と接触しないような位置に前記部分圧下ロールを配置して鋳造を開始し、
０．７Ｖｃ以上０．９５Ｖｃ以下の鋳造速度Ｖｃｔ[ｍ／ｍｉｎ．]でメニスカス位置を通過した部位が、前記部分圧下用ロールスタンドの最上流のロールの位置まで搬送された時点で、前記部分圧下用ロールを前記鋳片に近接させて、前記大径凸部により鋳片を圧下することを特徴とする部分圧下ロールを用いたスラブの連続鋳造方法。