JP7139884B2

JP7139884B2 - 連続鋳造方法、及び連続鋳造機

Info

Publication number: JP7139884B2
Application number: JP2018203194A
Authority: JP
Inventors: 真二永井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: JP2020069483A

Description

本発明は、連続鋳造方法、及び連続鋳造機に関する。

連続鋳造機によって搬送される鋳片を圧下ロールによって圧下し、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼を上流側（鋳型側）へ排出することで、鋳片の中心偏析（マクロ偏析）を低減する連続鋳造方法がある（例えば、特許文献１～３）。

特許第５９２９８３６号明細書特開２０１６－０２２５３１号公報特開２０１７－０８７２４９号公報

上記の連続鋳造方法では、鋳片の中心偏析が低減されるものの、鋳片の中心偏析をより効率的に低減するためには、さらなる改善の余地がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、鋳片の中心偏析を低減す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一対の圧下ロールによって圧下する連続鋳造方法であって、前記一対の圧下ロールのロールピッチを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とし、中心固相率が０．２以下の前記鋳片を前記一対の該圧下ロールによって１０ｍｍ以上それぞれ圧下する。

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一対の圧下ロールによって、中心固相率が０．２以下の鋳片をそれぞれ１０ｍｍ以上圧下する。これにより、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼が鋳片の搬送方向の上流側へ排出される。この結果、鋳片の中心偏析が低減される。なお、濃化溶鋼とは、鋳片の凝固過程において、所定成分が濃化した溶鋼であり、中心偏析の原因となる。

ここで、中心固相率が０．２以下の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、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は、圧縮応力のピーク（以下、「上流側圧縮応力ピーク」という）が発生する。一方、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は、圧縮応力のピーク（以下、「下流側圧縮応力ピーク」という）が発生する。

そこで、本態様は、一対の圧下ロールのうち、上流側の圧下ロールの下流側に発生する下流側圧縮応力ピークの周辺部と、下流側の圧下ロールの上流側に発生する上流側圧縮応力ピークの周辺部とが重なるように、一対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、下流側圧縮応力ピークの周辺部と上流側圧縮応力ピークの周辺部とが重なる部分において、鋳片に発生する圧縮応力が大きくなる。そのため、本態様では、一対の圧下ロールによって、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼が鋳片の搬送方向の上流側へ効率的に排出される。したがって、鋳片の中心偏析をより効率的に低減することができる。

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、前記鋳片に対する前記一対の圧下ロールの圧下量の合計値は、前記一対の圧下ロールのうち前記鋳片の搬送方向の上流側に配置される圧下ロールの位置で、かつ、前記鋳片の幅方向の中央部において、前記鋳片の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる前記鋳片の一対の部位の間隔以上とされる。

ここで、鋳片は、当該鋳片の厚み方向の両端（表面）から中心に向かって徐々に凝固される。そのため、鋳片の凝固過程では、鋳片の厚み方向の両端から中心に向かって、鋳片２０の固相率が徐々に小さくなる。この鋳片の凝固過程において、鋳片の内部には、鋳片の厚み方向の互いに離間するとともに固相率が０．８となる一対の部位が形成される。

第２態様に係る連続鋳造方法では、鋳片に対する一対の圧下ロールの圧下量の合計値が、一対の圧下ロールのうち鋳片の搬送方向の上流側に配置される圧下ロールの位置で、かつ、鋳片の幅方向の中央部において、鋳片の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる鋳片の一対の部位の間隔以上とされる。

これにより、一対の圧下ロールによって、鋳片の一対の部位間に残存する濃化溶鋼が鋳片の搬送方向の上流側へより効率的に排出される。したがって、鋳片の中心偏析がより効率的に低減される。また、一対の圧下ロールによって、鋳片の一対の部位を互いに圧着させることにより、鋳片の内部割れが抑制される。

第３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０．２以下の前記鋳片をそれぞれ１０ｍｍ以上圧下する一対の圧下ロールと、を備え、前記一対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。

第３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う一対の圧下ロールによって、中心固相率が０．２以下の鋳片をそれぞれ１０ｍｍ以上圧下する。これにより、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼が鋳片の搬送方向の上流側へ排出される。この結果、鋳片の中心偏析が低減される。

また、本態様は、一対の圧下ロールのうち、上流側の圧下ロールの下流側に発生する下流側圧縮応力ピークの周辺部と、下流側の圧下ロールの上流側に発生する上流側圧縮応力ピークの周辺部とが重なるように、一対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。

第４態様に係る連続鋳造機は、第３態様に係る連続鋳造機において、前記鋳片に対する前記一対の圧下ロールの圧下量の合計値は、前記一対の圧下ロールのうち前記鋳片の搬送方向の上流側に配置される圧下ロールの位置で、かつ、前記鋳片の幅方向の中央部において、前記鋳片の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる前記鋳片の一対の部位の間隔以上とされる。

第４態様に係る連続鋳造方法では、鋳片に対する一対の圧下ロールの圧下量の合計値が、一対の圧下ロールのうち鋳片の搬送方向の上流側に配置される圧下ロールの位置で、かつ、鋳片の幅方向の中央部において、鋳片の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる鋳片の一対の部位の間隔以上とされる。

以上説明したように、本発明によれば、鋳片の中心偏析を低減することができる。

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、図１に示される鋳片の幅方向の中央部を示す横断面図である。図４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５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６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７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が成形される。

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、その表層から徐々に凝固される。これにより、表層が凝固され、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。また、以下の説明における上流側及び下流側は、鋳片２０の搬送方向の上流側及び下流側をそれぞれ意味する。

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ｅ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（図３の矢印ｋ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によって鋳片２０が圧下される際の鋳片２０の中心温度が、所定値（例えば、１３５０℃以上）になるように、図示しない制御部によって制御（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の中心偏析及びポロシティが低減されるとともに、鋳片２０の内部割れが抑制される。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の一部を形成している。

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と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の構成について説明し、一対の下流側圧下ロール４４の構成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一対の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。

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０．２以下となる位置に配置される（０≦Ｒ≦０．２）。若しくは、一対の上流側圧下ロール４２によって圧下される鋳片２０の中心固相率Ｒが０．２以下となるように、搬送装置３０による鋳片２０の搬送速度及び冷却速度が、制御部によって制御（調整）される。

これにより、一対の上流側圧下ロール４２によって中心固相率Ｒが０．２以下の鋳片２０を圧下したときに、鋳片２０の内部に残存する濃化溶鋼が上流側（鋳型側）へ排出され易くなる。この結果、鋳片２０の厚み方向の中心部に負偏析帯が形成され易くなる。一方、一対の上流側圧下ロール４２によって圧下する鋳片２０の中心固相率Ｒが０．２を超えると、鋳片２０の内部に残存する濃化溶鋼が上流側へ排出され難くなる。なお、濃化溶鋼とは、鋳片２０の凝固過程において、所定成分が濃化した溶鋼であり、中心偏析の原因となる。

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、下流側へ向かうに従って徐々に凝固される。そのため、鋳片２０の中心固相率Ｒは、下流側へ向かうに従って高くなる。

ここで、鋳片２０の「中心固相率Ｒ」とは、鋳片２０の幅方向（矢印ｋ方向）及び厚み方向（矢印ｅ方向）の中心部の「固相率」を意味する。また、「固相率」とは、鋳片２０の固・液相共存領域において、固相の占める分率を意味する。この固相率は、固相率を求める鋳片の所定部の温度をＴとし、鋳片を構成する鋼種の液相線温度をＴＬとし、当該鋼種の固相線温度をＴＳとすると、固相率＝（ＴＬ－Ｔ）／（ＴＬ－ＴＳ）として定義される。

なお、温度Ｔの温度範囲は、ＴＳ≦Ｔ≦ＴＬである。この温度Ｔに応じて、固相率は変動する。また、温度Ｔは、例えば、鋳片２０の連続鋳造時の抜熱条件にて、差分法伝熱計算プログラムによって算出される。

さらに、鋳片２０を構成する鋼種の液相線温度ＴＬ及び固相線温度ＴＳは、周知の熱力学データから得られる。より具体的には、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液相線温度ＴＬ（固相率０）及び固相線温度ＴＳ（固相率１．０）が得られる。そして、例えば、得られた液相線温度ＴＬと固相線温度ＴＳとの間の固相率を線形と仮定することで、鋳片２０の中心固相率Ｒが求められる。

また、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は、当該鋳片２０の厚み方向の両端（表面）から中心に向かって徐々に凝固される。そのため、鋳片２０の凝固過程では、鋳片２０の厚み方向の両端から中心に向かって、鋳片２０の固相率が徐々に小さくなる。この鋳片２０の凝固過程において、鋳片２０の内部には、横断面視にて、鋳片２０の厚み方向（矢印ｅ方向）に互いに離間するとともに固相率が０．８となる一対の固相率線２０Ｘが形成される。

一対の固相率線２０Ｘは、鋳片２０の幅方向（矢印ｋ方向）の中央部２０Ｃでは、表面と略平行する直線となり、鋳片２０の厚み方向に互いに対向する。このように一対の固相率線２０Ｘを、中央部２０Ｃに有する鋳片２０が、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。

図２に示されるように、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を厚み方向に１０ｍｍ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を厚み方向に１０ｍｍ以上圧下可能とされている。

また、鋳片２０に対する一対の上流側圧下ロール４２の圧下量と、鋳片２０に対する一対の下流側圧下ロール４４の圧下量の合計値は、一対の上流側圧下ロール４２の位置で、かつ、鋳片２０の幅方向の中央部２０Ｃにおいて、鋳片２０の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる鋳片２０の一対の部位の間隔（距離）Ｄ以上に設定される。換言すると、上記合計値は、一対の上流側圧下ロール４２の位置における鋳片２０の横断面において、一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１の間隔Ｄとされる。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、一対の固相率線２０Ｘの間に残存する濃化溶鋼が上流側へ排出されるとともに、一対の固相率線２０Ｘが互いに圧着され易くなる。

なお、ここでいう一対の上流側圧下ロール４２の位置とは、一対の上流側圧下ロール４２によって鋳片２０が圧下される直前の位置を意味する。また、一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１とは、一対の固相率線２０Ｘにおける鋳片２０の幅方向の中心の点を意味する。さらに、一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１は、鋳片２０の幅方向の中央部２０Ｃにおいて、鋳片２０の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる鋳片２０の一対の部位の一例である。

また、一対の上流側圧下ロール４２及び一対の上流側圧下ロール４２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、３０ｍｍ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及び一対の上流側圧下ロール４２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及び一対の上流側圧下ロール４２によって鋳片２０を下方へ押し下げる量を意味する。

次に、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、０．２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１０ｍｍ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２０ｍｍ（＝１０ｍｍ＋１０ｍｍ）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５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４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４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４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４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４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５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５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４に示されるグラフ中の最大値Ｑである。

図５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６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６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、「上流側圧縮応力ピーク」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、「下流側圧縮応力ピーク」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に対する上流側に平均圧縮応力のピーク（以下、「上流側圧縮応力ピーク」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に対する下流側に平均圧縮応力のピーク（以下、「下流側圧縮応力ピーク」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圧縮応力ピーク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圧縮応力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圧縮応力ピーク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圧縮応力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０．２以下の鋳片２０をそれぞれ１０ｍｍ以上圧下する。これにより、鋳片２０の内部に残存する濃化溶鋼が上流側へ排出される。したがって、鋳片２０の中心偏析が低減される。

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４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圧縮応力ピーク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圧縮応力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。

さらに、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の圧下量の合計値が、一対の上流側圧下ロール４２の位置において、固相率が０．８となる鋳片２０の一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１の間隔Ｄ以上とされている。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、一対の固相率線２０Ｘの間に残存する濃化溶鋼が上流側へより効率的に排出される。

したがって、鋳片２０の中心偏析をより効率的に低減することができる。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によって、一対の固相率線２０Ｘを互いに圧着させることにより、鋳片２０の内部割れが抑制される。

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の中心偏析を低減することができるとともに、鋳片２０の内部割れを抑制することができる。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。

（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、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の圧下量の合計値が、一対の上流側圧下ロール４２の位置において、一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１の間隔Ｄ以上とされている。しかしながら、上記の合計値は、一対の上流側圧下ロール４２の位置において、一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１の間隔Ｄ未満とされても良い。

また、一対の上流側圧下ロール４２の上流側には、一対の上流側圧下ロール４２によって上流側へ排出された鋳片２０内の濃化溶鋼を電磁的に撹拌する電磁撹拌装置を設けても良い。

また、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１～６に係る複数の鋳片を連続鋳造し、各鋳片のＭｎ偏析度を求めるとともに、内部割れの有無を確認した。また、比較例１～５に係る複数の鋳片を連続鋳造し、各鋳片内のＭｎ偏析度を求めるとともに、内部割れの有無を確認した。

（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０．２とした。

ただし、後述する実施例４，６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０．１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５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０．０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。さらに、後述する比較例５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０．３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、鋳片の中心温度及び中心固相率Ｒは、鋳片の厚みＥ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７に示されるように、実施例１～６及び比較例１～５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）
本連続鋳造試験では、実施例１～６及び比較例１～５に係る鋳片の中心偏析、及び内部割れを評価した。

中心偏析の評価では、実施例１～６及び比較例１～５に係る鋳片のＭｎ偏析度を評価した。具体的には、実施例１～６及び比較例１～５に係る鋳片の厚み方向及び幅方向の中心から、鋳片の鋳造方向（搬送方向）に２０ｍｍ、かつ、鋳片の厚み方向に５０ｍｍの領域を含むサンプルを切り出した。

次に、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）によって、各サンプルのＭｎ濃度を面分析した。また、各サンプルにおいて、Ｍｎ濃度が最も高い位置を中心に搬送方向に２ｍｍ幅の領域のＭｎ濃度の平均値を算出し、この平均値を最大Ｍｎ濃度（Ｃｍａｘ）とした。そして、最大Ｍｎ濃度（Ｃｍａｘ）を鋳片のバルク組成のＭｎ濃度（Ｃ０）で除した値をＭｎ偏析度（＝Ｃｍａｘ／Ｃ０）とした。なお、バルク組成のＭｎ濃度は、鋳片から分析用サンプルを切り出し、化学分析により求めた。

本評価では、Ｍｎ偏析度が１．２を超えた場合を不合格とし、Ｍｎ偏析度が１．２以下の場合を合格とした。Ｍｎ偏析度が１．２を超えると、鋳片の機械的特性が低下するためである。

次に、鋳片の内部割れの評価では、実施例１～６及び比較例１～５に係る鋳片の横断面から切り出したサンプルを研磨した後、腐食液にてエッチングし、目視により内部割れの有無を確認した。そして、内部割れがある場合を不合格（×）とし、内部割れがない場合を合格（○）とした。

（評価結果）
図７には、実施例１～６及び比較例１～５に係る鋳片の評価結果が示されている。なお、図７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１～６では、Ｍｎ偏析度が何れも基準値である１．２以下となった。その理由は、実施例１～６では、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４によって圧下される鋳片の中心固相率Ｒが０．２以下とされている。これにより、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼が上流側へ排出され易くなり、鋳片に負偏析帯が形成されたためと考えられる。

さらに、実施例１～６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Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ１０ｍｍ以上に設定され、さらに、ロールピッチＰを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下（１００≦Ｐ≦４００）の範囲に設定されている。これにより、一対の上流側圧下ロール４２の下流側に発生する下流側圧縮応力ピークの周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４の上流側に発生する上流側圧縮応力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。

次に、実施例１～５では、内部割れが確認されなかった。その理由は、実施例１～５では、上流側圧下ロール４２及び下流側圧下ロール４４の圧下量の合計実測値が、上流側圧下ロール４２の位置における一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１の間隔Ｄ以上に設定されている。これにより、一対の固相率線２０Ｘが互いに圧着されたためと考えられる。

一方、実施例６では、内部割れが確認された。その理由は、実施例６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の圧下量の合計実測値が、上流側圧下ロール４２の位置における一対の固相率線２０Ｘの中心点２０Ｘ１の間隔Ｄよりも小さくなっている。これにより、一対の固相率線２０Ｘが互いに圧着されなかったためと考えられる。

以上の評価結果から、実施例１～６に係る鋳片は、中心偏析が低減されることが確認された。また、実施例１～５では、さらに鋳片の内部割れが抑制されることが確認された。

（比較例）
比較例１～３では、鋳片の内部割れは確認されなかったが、Ｍｎ偏析度が基準値である１．２を超える結果となった。その理由は、比較例１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１～６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。

また、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の下流側の鋳片に発生する下流側圧縮応力ピークの周辺部と、一対の下流側圧下ロール４４の上流側の鋳片に発生する上流側圧縮応力ピークの周辺部とが重ならず、実施例１～６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。

次に、比較例４では、Ｍｎ偏析度が基準値である１．２を超えるとともに、内部割れが確認された。その理由は、比較例４では、鋳片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の圧下量の設定値がそれぞれ５ｍｍに設定されている。これにより、鋳片に発生する圧縮応力が不十分となり、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼が上流側へ十分に排出されなかったためと考えられる。

次に、比較例５では、Ｍｎ偏析度が基準値である１．２を超えるとともに、内部割れが確認された。その理由は、比較例５では、一対の上流側圧下ロール４２によって、中心固相率Ｒが０．３の鋳片を圧下している。これにより、鋳片の内部に残存する濃化溶鋼が上流側へ十分に排出されなかったためと考えられる。

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
２０Ｃ鋳片の幅方向の中央部
２０Ｘ固相率線
２０Ｘ１固相率線の中心点（固相率が０．８となる鋳片の部位）
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）
Ｄ一対の固相率線の中心点の間隔（固相率が０．８となる鋳片の一対の部位の間隔）
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一対の圧下ロールによって圧下する連続鋳造方法であって、
前記一対の圧下ロールのロールピッチを１００ｍｍ以上、かつ、４００ｍｍ以下とし、中心固相率が０．２以下の状態の前記鋳片を前記一対の圧下ロールによって１０ｍｍ以上それぞれ圧下する、
連続鋳造方法。
前記鋳片に対する前記一対の圧下ロールの圧下量の合計値は、前記一対の圧下ロールのうち前記鋳片の搬送方向の上流側に配置される圧下ロールの位置で、かつ、前記鋳片の幅方向の中央部において、前記鋳片の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる前記鋳片の一対の部位の間隔以上とされる、
請求項１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０．２以下の状態の前記鋳片をそれぞれ１０ｍｍ以上圧下する一対の圧下ロールと、
を備え、
前記一対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、
連続鋳造機。
前記鋳片に対する前記一対の圧下ロールの圧下量の合計値は、前記一対の圧下ロールのうち前記鋳片の搬送方向の上流側に配置される圧下ロールの位置で、かつ、前記鋳片の幅方向の中央部において、前記鋳片の厚み方向に互いに離間するとともに固相率が０．８となる前記鋳片の一対の部位の間隔以上とされる、
請求項３に記載の連続鋳造機。