JP7124353B2

JP7124353B2 - 連続鋳造方法、及び連続鋳造機

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Publication number: JP7124353B2
Application number: JP2018043145A
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Inventors: 真二永井
Original assignee: Nippon Steel Corp
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Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
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Description

本発明は、連続鋳造方法、及び連続鋳造機に関する。

鋳型で成形された鋳片を圧下ロールによって圧下し、鋳片内のポロシティを低減する連続鋳造方法がある（例えば、特許文献１～４）。

国際公開第２０１５／１７４３９５号特開平８－１６４４６０号公報特開２０１６－０２２５３１号公報特許第５９２９８３６号明細書

ところで、鋳片内のポロシティの低減効率を高めるために、鋳片に対する圧下ロールの圧下力（圧縮力）を大きくすることが考えられる。

しかしながら、圧下ロールの圧下力を大きくするためには、圧下ロールを鋳片に押圧する油圧シリンダ等の押圧装置が大型化する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、圧下ロールの圧下力を大きくせずに、鋳片内のポロシティの低減効率を高めることを目的とする。

第１態様に係る連続鋳造方法は、連続鋳造機によって搬送される鋳片を、該鋳片の搬送方向に隣り合う複数の圧下ロールによって圧下する連続鋳造方法であって、隣り合う前記圧下ロールのロールピッチを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とし、該圧下ロールによって中心固相率が０．８以上の前記鋳片をそれぞれ２ｍｍ以上圧下する。

第１態様に係る連続鋳造方法によれば、鋳片の搬送方向に隣り合う圧下ロールによって、中心固相率が０．８以上の鋳片をそれぞれ２ｍｍ以上圧下する。これにより、鋳片の中心偏析、及び内部割れが抑制される。したがって、鋳片の品質が向上する。

また、鋳片の搬送方向に隣り合う圧下ロールのロールピッチを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とする。

ここで、中心温度が高い鋳片を圧下ロールによって圧下した場合、鋳片に発生する圧縮応力は、次のようになる。すなわち、鋳片には、圧下ロールの回転中心に対して鋳片の搬送方向の上流側に圧縮応力のピーク（以下、「上流側ピーク」という）が発生する。また、鋳片には、圧下ロールの回転中心に対して鋳片の搬送方向の下流側に圧縮応力のピーク（以下、「下流側ピーク」という）が発生する。

そこで、本態様は、隣り合う圧下ロールのうち、上流側の圧下ロールの圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の下流側ピークの周辺部と、下流側の圧下ロールの圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重なるように、これらの圧下ロールのロールピッチを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下にする。

これにより、下流側ピークの周辺部と上流側ピークの周辺部とが重なった部分において、圧縮応力が大きくなる。したがって、本態様では、圧下ロールの圧下力を大きくせずに、鋳片内のポロシティの低減効率を高めることができる。

第２態様に係る連続鋳造方法は、第１態様に係る連続鋳造方法において、隣り合う前記圧下ロールは、中心温度が１３５０℃以上の前記鋳片を圧下する。

第２態様に係る連続鋳造方法によれば、圧下ロールは、中心温度が１３５０℃以上の鋳片を圧下する。

ここで、鋳片の中心温度が低いと、鋳片が変形し難くなり、鋳片内のポロシティを低減するために必要となる圧下ロールの圧下力が大きくなる可能性がある。

この対策として本態様では、圧下ロールによって、中心温度が１３５０℃以上の鋳片を圧下する。これにより、鋳片内のポロシティを低減するために必要となる圧下ロールの圧下力が小さくなる。したがって、圧下ロールを鋳片に押圧する押圧装置の小型化を図ることができる。

第３態様に係る連続鋳造方法は、第２態様に係る連続鋳造方法において、隣り合う前記圧下ロールによって圧下される前記鋳片の中心温度が１３５０℃以上になるように、前記連続鋳造機による前記鋳片の搬送速度及び冷却速度の少なくとも一方を制御する。

第３態様に係る連続鋳造方法によれば、例えば、連続鋳造する鋳片の厚みに応じて、鋳片の搬送速度及び冷却速度の少なくとも一方を制御することにより、圧下ロールによって圧下される鋳片の中心温度が１３５０℃以上に設定される。したがって、連続鋳造する鋳片の厚みが変更になった場合であっても、鋳片内のポロシティを効率的に低減することができる。

第４態様に係る連続鋳造機は、鋳片を搬送する搬送装置と、前記搬送装置による前記鋳片の搬送方向に隣り合って配置され、中心固相率が０．８以上の前記鋳片をそれぞれ２ｍｍ以上圧下する複数の圧下ロールと、を備え、隣り合う前記圧下ロールのロールピッチが、１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とされる。

第４態様に係る連続鋳造機によれば、鋳片の搬送方向に隣り合って配置される複数の圧下ロールは、中心固相率が０．８以上の鋳片をそれぞれ２ｍｍ以上圧下する。これにより、鋳片の中心偏析、及び内部割れが抑制される。したがって、鋳片の品質が向上する。

また、鋳片の搬送方向に隣り合う圧下ロールのロールピッチは、１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とされる。

そこで、本態様は、隣り合う圧下ロールのうち、上流側の圧下ロールの圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の下流側ピークの周辺部と、下流側の圧下ロールの圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重なるように、これらの圧下ロールのロールピッチが１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とされる。

以上説明したように、本発明によれば、圧下ロールの圧下力を大きくせずに、鋳片内のポロシティの低減効率を高めることができる。

図１は、一実施形態に係る連続鋳造機を鋳片の幅方向から見た側面図である。図２は、圧下装置を示す図１の一部拡大図である。図３は、鋳片の搬送方向において上流側圧下ロールからの距離と、鋳片の発生する平均圧縮応力との関係を示すグラフである。図４は、鋳片に発生する平均圧縮応力の最大値とロールピッチとの関係を示すグラフである。図５は、鋳片の搬送方向において上流側圧下ロールからの距離と、鋳片に発生する平均圧縮応力との関係を示すグラフである。図６は、連続鋳造試験の試験条件及び評価結果を示す表である。

以下、一実施形態に係る連続鋳造機及び連続鋳造方法について説明する。

（連続鋳造機）
先ず、連続鋳造機の構成について説明する。

図１には、本実施形態に係る連続鋳造機１０が示されている。この連続鋳造機１０は、タンディッシュ１２と、鋳型１６と、搬送装置３０と、圧下装置４０とを備えている。

（タンディッシュ）
タンディッシュ１２は、溶鋼Ｗを一時的に貯留する容器とされている。このタンディッシュ１２には、図示しない取鍋から溶鋼Ｗが注がれる。また、タンディッシュ１２の底部には、溶鋼Ｗを排出する浸漬ノズル１４が設けられている。このタンディッシュ１２の下方には、鋳型１６が配置されている。

（鋳型）
鋳型１６は、例えば、水冷式の銅製鋳型とされる。この鋳型１６は、タンディッシュ１２の浸漬ノズル１４から注がれた溶鋼Ｗを冷却し、溶鋼Ｗの表層を凝固させる。これにより、所定形状の鋳片２０を成形する。

鋳型１６は、軸方向の両端が開口された筒状に形成されている。また、鋳型１６は、軸方向を上下方向として配置されている。この鋳型１６の上端には、注入口１６Ｕが形成されている。注入口１６Ｕには、タンディッシュ１２の浸漬ノズル１４が挿入されている。この浸漬ノズル１４から鋳型１６内に溶鋼Ｗが注がれる。

なお、浸漬ノズル１４には、溶鋼Ｗの排出量を調整する調整弁等の調整機構が設けられている。この調整機構によって、鋳型１６内の溶鋼Ｗの液面（以下、「メニスカスＭ」という）が所定高さになるように、浸漬ノズル１４から注入口１６Ｕに排出する溶鋼Ｗの排出量が調整される。

鋳型１６に注がれた溶鋼Ｗは、鋳型１６によって冷却され、表層から徐々に凝固される。これにより、表層の溶鋼Ｗが凝固され、内部に溶鋼Ｗが残存する鋳片２０が形成される。また、鋳型１６の断面形状は、矩形状とされている。これにより、鋳片２０の断面形状が、矩形状に成形される。なお、以下では、溶鋼Ｗが凝固した鋳片２０の表層部を凝固部（凝固シェル）２０Ａとし、鋳片２０の内部に残存した凝固していない溶鋼Ｗを未凝固部２０Ｂとする。

鋳型１６の下端には、排出口１６Ｌが形成されている。この排出口１６Ｌから、鋳型１６で成形された鋳片２０が排出される。また、鋳型１６の下側には、搬送装置３０が配置されている。

（搬送装置）
搬送装置３０は、鋳型１６から排出された鋳片２０を、冷却しながら所定方向（矢印Ｈ方向）へ搬送する。なお、以下では、矢印Ｈ方向を、搬送装置３０の搬送方向（鋳造方向）とする。

搬送装置３０は、複数対のサポートロール３２を有している。複数対のサポートロール３２は、鋳片２０の厚み方向（矢印ｔ方向）の両側に、鋳片２０の搬送方向に間隔を空けて配列されている。また、各サポートロール３２の軸方向の両端部は、鋳片２０の幅方向の両側で、図示しない軸受け部に回転可能に支持されている。これらのサポートロール３２によって、鋳型１６の排出口１６Ｌから後述する圧下装置４０へ向けて緩やかに湾曲した後、略水平方向に延びる搬送路３４が形成されている。

複数対のサポートロール３２は、鋳片２０を厚み方向の両側から把持しながら、当該鋳片２０を搬送方向に搬送する。これにより、鋳片２０が厚み方向に膨らむバルジングが抑制される。なお、複数のサポートロール３２の一部は、回転駆動する駆動ロールとされている。この駆動ロールによって、鋳片２０の搬送速度（鋳造速度）が調整される。

搬送装置３０は、鋳片２０を冷却する図示しない複数の冷却器（二次冷却器）を有している。複数の冷却器は、例えば、冷却水を噴射するスプレーノズルを有する。これらの冷却器は、鋳片２０の搬送方向に間隔を空けて配列されており、鋳片２０に対して冷却水を噴射する。これにより、鋳片２０が冷却され、鋳片２０の未凝固部２０Ｂが徐々に凝固される。

また、搬送装置３０による鋳片２０の搬送速度及び冷却速度は、後述する一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０が圧下される際の鋳片２０の中心温度が、例えば、１３５０℃以上になるように制御（調整）される。

なお、ここでいう鋳片２０の中心温度とは、鋳片２０の厚み方向の中心の温度である。また、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０が圧下される際の鋳片２０の中心温度は、例えば、鋳片２０の搬送速度を早くすると高くなり、鋳片２０の搬送速度を遅くすると低くなる。また、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０が圧下される際の鋳片２０の中心温度は、例えば、鋳片２０の冷却速度を早くすると低くなり、鋳片２０の冷却速度を遅くすると高くなる。

また、鋳片２０の搬送速度は、例えば、前述した駆動ロールの回転速度を早くすると早くなり、駆動ロールの回転速度を遅くすると遅くなる。また、鋳片２０の冷却速度は、例えば、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の噴射量を多くすると早くなり、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の噴射量を少なくすると遅くなる。また、鋳片２０の冷却速度は、例えば、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の温度を低くすると早くなり、冷却器から鋳片２０に噴射する冷却水の温度を高くすると遅くなる。

なお、搬送路３４には、鋳片２０の未凝固部２０Ｂを電磁的に撹拌する電磁撹拌装置が設けられても良い。

（圧下装置）
圧下装置４０は、略水平方向に延びる搬送路３４の下流側に配置されている。また、圧下装置４０は、鋳片２０を厚み方向に圧縮することにより、鋳片２０の未凝固部２０Ｂ内のポロシティ等を低減する。この圧下装置４０は、一対の上流側圧下ロール４２と、一対の下流側圧下ロール４４とを有している。

図２に示されるように、一対の上流側圧下ロール４２は、鋳片２０を厚み方向の両側から把持しながら、当該鋳片２０を搬送方向に搬送する。これと同様に、一対の下流側圧下ロール４４は、鋳片２０を厚み方向の両側から把持しながら、当該鋳片２０を搬送方向に搬送する。また、一対の下流側圧下ロール４４は、一対の上流側圧下ロール４２に対し、鋳片２０の搬送方向の下流側に配置されている。この一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４は、鋳片２０の搬送路３４を形成している。

なお、本実施形態では、一対の上流側圧下ロール４２と一対の下流側圧下ロール４４が同様の構成とされている。そのため、以下では、一対の上流側圧下ロール４２について説明し、一対の下流側圧下ロール４４の説明は適宜省略する。また、鋳片２０の上側に配置された上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４は、鋳片２０の搬送方向に隣り合う圧下ロールの一例である。

一対の上流側圧下ロール４２は、鋳片２０の厚み方向の両側に配置されている。また、一対の上流側圧下ロール４２は、円柱状に形成されている。さらに、一対の上流側圧下ロール４２は、軸方向（長手方向）を鋳片２０の幅方向として配置されている。この一対の上流側圧下ロール４２の軸方向の両端部は、鋳片２０の幅方向の両側において、図示しない軸受け部によって支持されている。これにより、一対の上流側圧下ロール４２が、回転中心（回転軸）Ｃ１を中心として回転可能とされている。

また、鋳片２０の上側に配置された上流側圧下ロール４２の軸方向の両端部を支持する軸受け部は、図示しない油圧シリンダ等の押圧装置によって、鋳片２０の厚み方向の中心側（下側）へ押圧される。これにより、上流側圧下ロール４２によって、鋳片２０が圧下される。

ここで、鋳片２０は、前述したように搬送装置３０の複数の冷却器によって、冷却されながら搬送される。これにより、鋳片２０の未凝固部２０Ｂは、搬送方向の下流側へ向かうに従って徐々に凝固される。換言すると、鋳片２０は、搬送方向の下流側へ向かうに従って、鋳片２０の中心固相率Ｒが高くなる。

なお、中心固相率Ｒとは、鋳片２０の厚み、幅方向の中心における凝固部の割合（比率）を意味する。例えば、中心固相率Ｒが０．８の場合、鋳片２０の厚み、幅方向の中心における凝固部の割合が８割（８０％）で、未凝固部の割合が２割（２０％）となる。

ここで、後述する連続鋳造試験の結果によると、中心固相率Ｒが０．８未満の鋳片２０を一対の上流側圧下ロール４２によって圧下すると、鋳片２０内で溶鋼流動が発生し、中心偏析又は内部割れが増加する可能性がある。

そこで、一対の上流側圧下ロール４２は、鋳片２０の搬送路３４のうち、鋳片２０の中心固相率Ｒが０．８以上となる位置に配置される（０．８≦Ｒ≦１．０）。これにより、一対の上流側圧下ロール４２による鋳片２０の中心偏析及び内部割れが抑制される。
なお、中心固相率Ｒは、例えば、鋳片２０を凝固解析することにより求められる。具体的には、川和の式（「鉄鋼の凝固：日本学術振興会製鋼第１９委員会，２０１５，付－１３」参照）という実験回帰式から固相線温度（固相率１．０）と液相線温度（固相率０）とを求めた。そして、固相線温度と液相線温度との間の固相率は線形と仮定し、鋳片の中心固相率Ｒを求めた。

一対の上流側圧下ロール４２は、前述した油圧シリンダ等の押圧装置の押圧力を制御することにより、鋳片２０を２ｍｍ以上圧下可能とされている。これと同様に、一対の下流側圧下ロール４４は、鋳片２０を２ｍｍ以上圧下可能とされている。

なお、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の圧下量Ｓ１，Ｓ２は、押圧装置の最大出力等の観点から、例えば、１０ｍｍ以下が好ましい。また、ここでいう一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の圧下量Ｓ１，Ｓ２とは、鋳片２０の上側に配置された一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０を下方へ押し下げる量を意味する。

一対の上流側圧下ロール４２と一対の下流側圧下ロール４４とのロールピッチＰは、後述する解析結果に基づいて、１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下に設定される。

なお、ここでいうロールピッチＰとは、鋳片２０の搬送方向に隣り合う上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４を上方から見て、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の回転中心Ｃ１，Ｃ２間の距離である。また、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の直径Ｄ１，Ｄ２は、隣り合う上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４が互いに干渉しないように適宜設定される。

（解析）
ここで、圧下装置４０によって鋳片２０に発生する圧縮応力の解析について説明する。

本解析では、ロールピッチＰをパラメータとし、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０をそれぞれ圧下したときに、鋳片２０に発生する圧縮応力を有限要素法により求めた。なお、解析する圧縮応力は、鋳片２０の厚み方向、幅方向、及び搬送方向に発生する圧縮応力の平均値（以下、「平均圧縮応力」という）とした。

（解析モデル）
鋳片２０の解析モデル（以下、単に「鋳片２０」という）の幅は、２３００ｍｍとした。また、鋳片２０の厚みＴ（図２参照）は、３００ｍｍとした。さらに、鋳片２０の中心固相率Ｒは、０．８とした。また、鋳片２０の温度分布は、差分法伝熱計算プログラムによって計算した。

鋳片２０に対する一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の圧下量Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ２．５ｍｍとした。また、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の直径Ｄ１，Ｄ２は、ロールピッチＰが５００ｍｍ未満の場合、ロールピッチＰから２０ｍｍを減じた値（＝Ｐ－２０ｍｍ）とした。一方、ロールピッチＰが５００ｍｍ以上の場合は、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の直径Ｄ１，Ｄ２を５００ｍｍとした。

なお、本解析では、一対の上流側圧下ロール４２のみで鋳片２０を圧下したときに、鋳片２０に発生する平均圧縮応力も有限要素法により求めた。この場合の一対の上流側圧下ロール４２の圧下量Ｓ１は、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の両方で鋳片２０を圧下する場合の圧下量Ｓ１，Ｓ２の合計値である５ｍｍ（＝２．５ｍｍ＋２．５ｍｍ）とした。さらに、一対の上流側圧下ロール４２の直径Ｄ１は、５００ｍｍとした。

なお、後述する図４に示されるグラフでは、便宜上、一対の上流側圧下ロール４２のみで鋳片２０を圧下した場合のロールピッチＰを０（ゼロ）とした。

（解析結果）
図３には、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０を圧下した場合に、鋳片２０に発生する平均圧縮応力の解析結果が示されている。

なお、図３に示されるグラフの横軸は、鋳片２０の搬送方向において、上流側圧下ロール４２の回転中心Ｃ１からの距離である。また、図３に示されるグラフの縦軸は、鋳片２０に発生する平均圧縮応力である。さらに、図３に示される解析結果では、ロールピッチＰが４００ｍｍとされている。

図３に示されるように、鋳片２０に発生する平均圧縮応力は、一対の上流側圧下ロール４２と一対の下流側圧下ロール４４との間で最大値Ｑとなる。

また、図４には、前述した鋳片２０に発生する平均圧縮応力の最大値とロールピッチＰとの関係が示されている。なお、図４に示されるグラフの縦軸（鋳片の平均圧縮応力の最大値）は、例えば、ロールピッチＰが４００ｍｍの場合、図３に示されるグラフ中の最大値Ｑである。

図４に示されるように、鋳片２０の平均圧縮応力の最大値は、ロールピッチＰが１００ｍｍ以上で、かつ、４００ｍｍ以下の範囲で、それ以外の範囲よりも大きくなった。したがって、ロールピッチＰは、１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。

（補足）
なお、解析結果について補足すると、図５には、一対の上流側圧下ロール４２のみで鋳片２０を圧下したときに、鋳片２０に発生する平均圧縮応力の解析結果が示されている。

図５に示されるように、鋳片２０には、上流側圧下ロール４２の回転中心Ｃ１に対し、当該鋳片２０の搬送方向の上流側に平均圧縮応力のピーク（以下、「上流側ピーク」という）Ｖ１が発生する。また、鋳片２０には、上流側圧下ロール４２の回転中心Ｃ１に対し、当該鋳片２０の搬送方向の下流側に平均圧縮応力のピーク（以下、「下流側ピーク」という）Ｖ２が発生する。これは、鋳片２０の表層部と中心部との温度差により、当該鋳片２０の表層部と中心部との変形抵抗差が大きくなったためと考えられる。

なお、一般的な厚板の圧延加工において、厚板に発生する平均圧縮応力のピークは、圧延ロールの回転中心付近に発生する。

また、図示を省略するが、一対の下流側圧下ロール４４によって鋳片２０を圧下すると、鋳片２０には、下流側圧下ロール４４の回転中心Ｃ２に対して鋳片２０の搬送方向の上流側に平均圧縮応力のピーク（以下、「上流側ピーク」という）が発生する。また、鋳片２０には、下流側圧下ロール４４の回転中心Ｃ２に対して鋳片２０の搬送方向の下流側に平均圧縮応力のピーク（以下、「下流側ピーク」という）が発生する。

本解析では、ロールピッチＰが１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下の範囲で、一対の上流側圧下ロール４２の圧下力による平均圧縮応力の下流側ピークＶ２の周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４の圧下力による平均圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重なり、鋳片２０に発生する平均圧縮応力が大きくなったものと考えられる。

なお、ロールピッチＰが１００ｍｍ未満の場合であっても、一対の上流側圧下ロール４２の圧下力による平均圧縮応力の下流側ピークＶ２の周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４による平均圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重なることが想定される。

しかしながら、ロールピッチＰが１００ｍｍ未満の場合、隣り合う上流側圧下ロール４２と下流側圧下ロール４４との干渉を避けるために、これらの上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の直径Ｄ１，Ｄ２を小さくする必要がある。この場合、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４が湾曲し易くなるため、鋳片２０を十分に圧下することが困難になる可能性がある。したがって、ロールピッチＰは、前述したように、１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。

（作用）
次に、本実施形態に係る連続鋳造方法（鋳片製造方法）を説明しつつ、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る連続鋳造方法では、鋳片２０の搬送方向（矢印Ｈ方向）に隣り合う上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４によって、中心固相率Ｒが０．８以上の鋳片２０をそれぞれ２ｍｍ以上圧下する。これにより、鋳片２０の中心偏析、及び内部割れが抑制される。したがって、鋳片２０の品質が向上する。

また、鋳片２０の搬送方向に隣り合う上流側圧下ロール４２と下流側圧下ロール４４とのロールピッチＰを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下にする。

これにより、例えば、図３に示されるように、一対の上流側圧下ロール４２と一対の下流側圧下ロール４４との間で、一対の上流側圧下ロール４２の圧下力による平均圧縮応力の下流側ピークＶ２の周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４による平均圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重なり、鋳片２０に発生する平均圧縮応力が大きくなる。この結果、鋳片２０に発生する平均圧縮応力は、一対の上流側圧下ロール４２と一対の下流側圧下ロール４４との間で最大値Ｑとなる。

このように本実施形態では、隣り合う上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の圧下力を大きくせずに、鋳片２０に発生する平均圧縮応力を大きくすることができる。したがって、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の圧下力を大きくせずに、鋳片２０内のポロシティの低減効率を高めることができる。さらに、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４を鋳片２０に押圧する押圧装置の大型化を抑制することができる。

また、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４は、中心温度が１３５０℃以上の鋳片２０を圧下する。

ここで、鋳片２０の中心温度が低いと、鋳片２０が変形し難くなり、鋳片２０内のポロシティを低減するために必要となる一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の圧下力が大きくなる可能性がある。

この対策として本実施形態では、前述したように、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって、中心温度が１３５０℃以上の鋳片２０をそれぞれ圧下する。これにより、鋳片２０内のポロシティを低減するために必要となる一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４の圧下力を小さくすることができる。

したがって、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４を鋳片２０に押圧する押圧装置の大型化をさらに抑制することができる。

また、連続鋳造する鋳片２０の厚みに応じて、鋳片２０の搬送速度及び冷却速度の少なくとも一方を制御することにより、連続鋳造する鋳片２０の厚みが変更になった場合であっても、鋳片２０内のポロシティを効率的に低減することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、上流側圧下ロール４２の直径Ｄ１と下流側圧下ロール４４の直径Ｄ２とが同じとされている。しかしながら、上流側圧下ロール４２の直径Ｄ１と下流側圧下ロール４４の直径Ｄ２とは、異なっていても良い。

また、上記実施形態では、上流側圧下ロール４２の圧下量Ｓ１と下流側圧下ロール４４の圧下量Ｓ２とが同じとされている。しかしながら、上流側圧下ロール４２の圧下量Ｓ１と下流側圧下ロール４４の圧下量Ｓ２とは、異なっていても良い。

（連続鋳造試験）
次に、連続鋳造試験について説明する。

本連続鋳造試験では、図１に示される連続鋳造機１０によって実施例１～７に係る複数の鋳片を連続鋳造し、各鋳片内のポロシティ等を評価した。また、比較例１～６に係る複数の鋳片を連続鋳造し、各鋳片内のポロシティ等を評価した。

（溶鋼）
溶鋼の組成は、質量％で、Ｃ：０．０５～０．１５％、Ｓｉ：０．１～０．４％、Ｍｎ：０．８～１．５％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００８％以下、及び残部にＦｅと不純物からなる組成とした。

（鋳型）
次に、鋳型１６には、水冷式の銅製鋳型を用いた。また、鋳型１６の各種寸法を下記表１に示す。

（搬送装置）
次に、搬送装置３０による鋳片の鋳造速度は、０．７ｍ／ｍｉｎとした。また、搬送装置３０の冷却器（二次冷却器）の比水量は、０．５～０．７Ｌ／ｋｇ－ｓｔｅｅｌとした。これにより、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって圧下される鋳片の中心固相率Ｒを０．８とした。

また、後述する実施例４では、圧下装置４０によって圧下される鋳片の中心固相率Ｒが０．９５になるように、搬送装置３０による鋳片の搬送速度等を適宜調整した。これと同様に、後述する実施例７では、圧下装置４０によって圧下される鋳片の中心固相率Ｒが１．０になるように、搬送装置３０による鋳片の搬送速度等を適宜調整した。この実施例７では、圧下装置４０によって圧下される鋳片の中心温度が１３５０℃となっている。なお、鋳片の中心温度は、鋳片の搬送速度及び冷却速度等から推定した。さらに、後述する比較例４では、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４によって圧下される鋳片の中心固相率Ｒが０．７になるように、搬送装置３０による鋳片の搬送速度等を適宜調整した。なお、鋳片の中心固相率Ｒは、鋳片の厚みＴ及び幅の二次元の凝固解析により算出した。

（圧下装置）
一対の上流側圧下ロール４２は、鋳型１６内のメニスカスＭから、鋳片の搬送方向に沿って２０ｍ下流側に配置した。さらに、一対の上流側圧下ロール４２に対する鋳片の搬送方向の下流側に、一対の下流側圧下ロール４４を配置した。そして、鋳片の上側に配置された上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４を図示しない油圧シリンダによって押圧することにより、これらの上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４によって鋳片をそれぞれ圧下した。なお、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の最大圧下力（最大出力）は、４００ｔｏｎＦ（３．９２ＭＮ）である。

図６に示されるように、実施例１～７及び比較例１～６に係る鋳片では、圧下装置４０（上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４）のロールピッチＰ、直径Ｄ１，Ｄ２、圧下量Ｓ１，Ｓ２、及び鋳片の中心固相率Ｒが適宜変更されている。また、比較例１及び比較例６では、下流側圧下ロール４４では鋳片を圧下せず、上流側圧下ロール４２のみで鋳片を圧下した。

（鋳片の評価方法）
鋳片の評価では、実施例１～７及び比較例１～６に係る鋳片のポロシティ体積Ｖと、圧下装置４０によって圧下されていない鋳片（基準鋳片）のポロシティ体積Ｖ_０とからポロシティインデックス（＝Ｖ／Ｖ_０）を求めた。そして、ポロシティインデックスが０．４以下を合格（○）とし、０．４超を不合格（×）とした。ポロシティインデックスが０．４以下になると、連続鋳造工程の後の圧延工程において、鋳片（スラブ鋳片）内のポロシティが消滅するためである。

さらに、実施例１～７及び比較例１～６に係る鋳片の横断面から切り出したマクロサンプルをエッチングし、目視により内部割れ及び中心偏析の有無を確認した。そして、内部割れ及び中心偏析の少なくとも一方がある場合を不合格（×）とし、内部割れ及び中心偏析の両方がない場合を合格（○）とした。

なお、実施例１～７及び比較例１～６に係る鋳片のポロシティ体積Ｖの算出方法は、次のとおりである。先ず、鋳片の厚み方向の中心位置で、サンプル（以下、「中心サンプル」という）を切り出した。また、鋳片の表面から鋳片の厚みの１／４の位置で、サンプル（以下、「１／４厚みサンプル」という）を切り出した。なお、各中心サンプル及び１／４厚みサンプルの寸法は、厚み７ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ５０ｍｍである。

次に、ＪＩＳＺ８８０７に規定される固体の密度及び比重測定法に従い、各中心サンプル及び１／４厚みサンプルの密度を測定した。さらに、下記式（１）から、単位重量当たりのポロシティ体積Ｖ（ｃｍ^３／ｇ）を求めた。また、これと同様の方法により、圧下装置４０によって圧下されていない基準鋳片のポロシティ体積Ｖ_０（ｃｍ^３／ｇ）も求めた。

ただし、
ρ ：中心サンプルの密度（ｇ／ｃｍ^３）
ρ_０：１／４厚みサンプルの密度（ｇ／ｃｍ^３）
である。

（評価結果）
図６には、実施例１～７及び比較例１～６に係る鋳片の評価結果が示されている。なお、図６における圧下装置（上流側圧下ロール及び下流側圧下ロール）の圧下量Ｓ１，Ｓ２の実測値は、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４にそれぞれ設置した位置センサによって測定した。

（実施例）
実施例１～７では、ポロシティインデックスの評価が何れも合格（○）となった。その理由は、次のように考えられる。

すなわち、実施例１～７では、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の圧下量をそれぞれ２ｍｍ以上に設定し、さらに、ロールピッチＰを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下（１００≦Ｐ≦４００）の範囲に設定した。これにより、一対の上流側圧下ロール４２の圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の下流側ピークの周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４の圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重なり、鋳片に発生する圧縮応力が大きくなったためと考えられる。

さらに、実施例１～７では、内部割れ及び中心偏析が確認されなかった。その理由は、実施例１～７では、圧下装置４０によって圧下される際の鋳片の中心固相率Ｒを０．８以上（０．８≦Ｒ≦１．０）に設定したためと考えられる。

以上の評価結果から、実施例１～７に係る鋳片は、何れも高品質であることが確認された。

（比較例）
比較例１，６では、内部割れ及び中心偏析は確認されなかった（〇）。しかしながら、比較例１，６では、ポロシティインデックスの評価が何れも不合格（×）となった。その理由は、比較例１，６では、一対の上流側圧下ロール４２のみで鋳片を圧下したため、実施例１～７よりも鋳片に発生する圧縮応力が小さくなったためと考えられる。

なお、比較例６では、一対の上流側圧下ロール４２の圧下量Ｓ１の設定値を５ｍｍとしたが、圧下量Ｓ１の実測値は、設定値の半分の２．５ｍｍとなった。その理由は、一対の上流側圧下ロール４２の最大圧下力が４００ｔｏｎＦであるため、鋳片を５ｍｍ圧下するために必要となる圧下力が不足したためと考えられる。

次に、比較例２及び比較例３では、内部割れ及び中心偏析は確認されなかった（〇）。しかしながら、比較例２及び比較例３では、ポロシティインデックスの評価が何れも不合格（×）となった。

その理由は、比較例２及び比較例３では、ロールピッチＰが５００ｍｍ以上（５００ｍｍと７００ｍｍ）に設定されている。そのため、一対の上流側圧下ロール４２の圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の下流側ピークの周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４の圧下力によって鋳片に発生する圧縮応力の上流側ピークの周辺部とが重ならず、実施例１～７よりも鋳片に発生する圧縮応力が小さくなったためと考えられる。

比較例４では、ポロシティインデックスの評価が合格（○）となった。しかしながら、比較例４では、内部割れ又は中心偏析が確認された（×）。その理由は、比較例４では、圧下装置４０によって圧下される際の鋳片の中心固相率Ｒを０．７に設定したためと考えられる。

比較例５では、内部割れ又は中心偏析が確認されなかった（〇）。しかしながら、比較例５では、ポロシティインデックスの評価が不合格（×）となった。その理由は、比較例５では、圧下装置４０（一対の上流側圧下ロール４２及び一対の下流側圧下ロール４４）の圧下量Ｓ１の設定値を１ｍｍとしたため、実施例１～７よりも鋳片に発生する圧縮応力が小さくなったためと考えられる。

（評価結果のまとめ）
以上の評価結果から、実施例１～７では、ポロシティ、中心偏析、及び内部割れが少ない高品質の鋳片が得られたことが分かる。

以上、本発明の一実施形態等について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０連続鋳造機
２０鋳片
３０搬送装置
４２上流側圧下ロール（圧下ロール）
４４下流側圧下ロール（圧下ロール）
Ｈ鋳片の搬送方向
Ｐロールピッチ
Ｓ１上流側圧下ロールの圧下量（圧下ロールの圧下量）
Ｓ２下流側圧下ロールの圧下量（圧下ロールの圧下量）

Claims

連続鋳造機によって搬送される鋳片を、該鋳片の搬送方向に隣り合う複数の圧下ロールによって圧下する連続鋳造方法であって、
複数の前記圧下ロールの直径が、８０ｍｍ以上、かつ、３８０ｍｍ以下とされ、
隣り合う前記圧下ロールの圧下力によって前記鋳片に発生する平均圧縮応力が、隣り合う前記圧下ロールの間で最大値となるように、隣り合う前記圧下ロールのロールピッチを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とし、該圧下ロールによって中心固相率が０．８以上の前記鋳片をそれぞれ２ｍｍ以上圧下するとともに、複数の前記圧下ロールによる前記鋳片の圧下量の総和を２０ｍｍ以下とする、
連続鋳造方法。
隣り合う前記圧下ロールは、中心温度が１３５０℃以上の前記鋳片を圧下する、
請求項１に記載の連続鋳造方法。
隣り合う前記圧下ロールによって圧下される前記鋳片の中心温度が１３５０℃以上になるように、前記連続鋳造機による前記鋳片の搬送速度及び冷却速度の少なくとも一方を制御する、
請求項２に記載の連続鋳造方法。
鋳片を搬送する搬送装置と、
前記搬送装置による前記鋳片の搬送方向に隣り合って配置され、中心固相率が０．８以上の前記鋳片をそれぞれ２ｍｍ以上圧下する複数の圧下ロールと、
を備え、
複数の前記圧下ロールの直径が、８０ｍｍ以上、かつ、３８０ｍｍ以下とされ、
隣り合う前記圧下ロールの圧下力によって前記鋳片に発生する平均圧縮応力が、隣り合う前記圧下ロールの間で最大値となるように、隣り合う前記圧下ロールのロールピッチが、１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とされるとともに、複数の前記圧下ロールによる前記鋳片の圧下量の総和が２０ｍｍ以下とされる、
連続鋳造機。