TWI630961B - Continuous casting method of steel - Google Patents

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Abstract

本發明的技術課題是要防止：因為凝固初期的凝固金屬殼的不均勻冷卻所導致的表面裂開，並且抑制發生於鑄片的厚度中心部之中心偏析。
本發明中的連續鑄造用鑄模，係在從彎液面更上方20mm的位置起迄彎液面更下方至少50mm以上且至多200mm以下的位置為止的鑄模銅板的內壁面，設有：被充填了相對於鑄模銅板的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%以上的金屬之異熱傳導金屬充填部，並且所有的異熱傳導金屬充填部的面積總和之對於設有異熱傳導金屬充填部之內壁面的面積之比值也就是面積率是10%以上80%以下；根據震盪頻率(f)與鑄造速度(Vc)所導出的震痕間距(F)以及距離(D1)是符合下列數式(1)的關係，並且距離(D2)是符合下列數式(2)的關係，D1≦F=Vc×1000/f．．．數式(1)
D2≦4r．．．數式(2)
在數式(2)中，r是以異熱傳導金屬充填部的重心為中心，並且是與異熱傳導金屬充填部的面積相同面積的圓的半徑(mm)。

Description

鋼的連續鑄造方法
本發明是關於連續鑄造技術，尤其是關於：可藉由抑制在凝固初期階段的鑄片之不均勻凝固，來改善鑄片的表面裂開及中心偏析之合宜的鋼的連續鑄造方法。
一般而言，在藉由連續鑄造來製造鋼鑄片的時候，首先是讓被注入到鑄模內的熔鋼與鑄模接觸而被冷卻，以形成薄的凝固層(以下，稱「凝固金屬殼」)。以這種方式，一邊將熔鋼注入鑄模內，一邊將凝固金屬殼往下方抽拉(以下，稱「定常澆鑄」)，來製造鑄片。
鑄模所致的冷卻不均勻的話，凝固金屬殼的厚度就會不均勻，其結果，凝固金屬殼的表面無法變得平滑。尤其是在凝固初期階段，如果凝固金屬殼的厚度不均勻成長的話，將會在凝固金屬殼的表面產生應力集中，因而發生微小的縱向裂痕。這種微小的縱向裂痕，即使在鑄片完全凝固之後依然殘存下來，而成為鑄片表面的縱向裂痕。若在鑄片的表面上發生縱向裂痕的話，要將鑄片給送到後續的工序(例如輥軋工序等)之前，必須要事先將縱 向裂痕予以除去(以下，稱為「修整」)。
鑄模是在鑄造方向上進行振動(以下，也稱「震盪」)，利用這種鑄模的振動，凝固金屬殼的上端部係朝向熔鋼側彎曲，而熔鋼將會溢流到被彎曲的凝固金屬殼與鑄模內壁面之間的空隙，如此一來，將會在凝固金屬殼上形成有朝向熔鋼側凸伸出去的部分(以下，稱「凸出片」。凝固金屬殼的表面不平滑的話，由彎曲的凝固金屬殼與鑄模內壁面所形成的空隙將會變大，凝固金屬殼的凸出片也跟著變大。朝向熔鋼側凸伸出去的凸出片很大的話，在彎液面(鑄模內熔鋼湯面)中，上浮在熔鋼中的非金屬夾雜物和氣泡將會被該凸出片所捕捉，被捕捉的非金屬夾雜物和氣泡，將會成為：在熱軋後的鋼板或者在冷軋後的鋼板中，形成表面瑕疵和膨凸之類的表面缺陷的原因。
這種縱向裂痕、傷痕、膨凸之類表面缺陷的發生頻率，是具有隨著鑄造速度的增加而昇高的傾向。目前之一般的鋼胚連續鑄造機的鑄造速度，相較於10年前，提昇約為1.5~2倍，因而維護工作也隨之增加。近年來，即使在技術上已經被確立的直送加熱(即，Hot charge)和直送輥軋(即，Direct charge)當中，鑄片的維護工作也成為防礙作業的穩定化的要因之一。因此，如果能夠防止在凝固的初期階段之因為不均勻冷卻所導致的凝固金屬殼厚的不均勻成長以及所形成的凸出片的話，就經濟性而言，將極為有利。
想要防止在凝固的初期階段中的不均勻冷卻，必須在凝固的初期階段中，進行均勻且和緩的冷卻，使得凝固金屬殼的厚度均勻一致地成長，來阻止凸出片的生成。關於這一點，在非專利文獻1當中係記載著：在280×280mm的鋼胚的連續鑄造中，為了改善鑄片的表面性狀，在鑄模的內面形成凹凸的作法是有效的。而在專利文獻1當中，則是記載著：在鑄模內面設置了直徑或寬度為3~80mm且深度為0.1~1.0mm的凹部。此外，在專利文獻2當中，則是記載著：在鑄模內面設置了寬度為0.2~2mm且深度為6mm以下的溝。
這些技術都是：將鑄模粉投入彎液面部，在鑄模與凝固金屬殼的間隙中，長時間穩定地維持充分的厚度的鑄模粉層，而在被設置於鑄模內面的凹凸部內，形成空氣層和熔融鑄模粉層，而利用該空氣層和熔融鑄模粉層的隔熱性，來達成和緩的冷卻(以下，稱為緩冷卻)。
但是，若將這些技術實際地使用在連續鑄造的話，將會產生各種的問題。例如：寬度可改變之鋼胚連續鑄造機的鑄模，是由長邊與短邊組合而成的鑄模，因此，在開始進行連續鑄造時，如果設在鑄模內面的凹部與鑄模的角隅部的位置一致的話，將會發生：開始進行澆鑄時之熔鋼的飛濺，噴濺進入角隅部的凹部之問題。
在進行更換浸漬噴嘴時，或者在進行更換澆鑄槽時，鑄模內的熔鋼的湯面是較之定常澆鑄的狀態更為降低，因此，原本固著在鑄模內面的鑄模粉很容易產生剝 離、脫落現象，因而再度開始進行澆鑄時，將會發生：熔鋼或熔鋼的飛濺，跑進去角隅部的凹部內之問題。
這種熔鋼跑進去凹部內的現象，將成為凝固金屬殼發生：拘束性鑄漏的原因。
發生鑄片中心偏析的機轉，被認為是下述的原因。隨著凝固的進展，偏析成分將會濃化於凝固組織也就是樹枝狀結晶之間。這種偏析成分濃化後的熔鋼，在凝固時，因為鑄片的收縮或者被稱為鼓脹之鑄片的膨脹之類的原因，會從樹枝狀結晶之間流出。所流出來的偏析成分濃化後的熔鋼，將會朝向最終凝固部亦即凝固結束點流動，並且維持該狀態凝固而形成偏析成分的濃化帶。這種濃化帶就是中心偏析。防止鑄片中心偏析的有效對策，就是要：防止存在於樹枝狀結晶之間的偏析成分濃化後的熔鋼的移動；以及防止偏析成分濃化後的熔鋼之局部性的累積，因此，有人提出了利用這些原理的數種方法的技術方案。
其中的一種方法，是利用軋輥群來對於鑄片進行輕輥軋的方法，但只是利用較之凝固收縮量稍大一點點的程度的輕輥軋的話，對於中心偏析的改善效果還是有其限度。專利文獻3所揭示的技術方案，是在鑄片的中心部的固相率為0.1以下的位置，使鑄片產生鼓脹，而使得寬度方向中央部的鑄片厚度較之在鑄模內所產生的短邊部的鑄片厚度更加厚20~100mm之後，在即將抵達凝固結束點之前，利用至少一對軋輥，在將每一對軋輥的軋縮量設 定為20mm以上的條件下，來進行輥軋，以資達到與鼓脹量相當的軋縮量之方法。
專利文獻4所揭示的技術方案，是在鑄片的未凝固部的厚度達到30mm之前的期間中，先使寬度方向中央部的鑄片厚度鼓脹達到相當於短邊部的鑄片厚度的10~50%的厚度之後，才利用至少一對軋輥，來進行輥軋，達到與鼓脹量相當的軋縮量，至凝固結束點為止。
專利文獻5所揭示的技術方案，係先使鑄片進行鼓脹，達到鼓脹開始時的鑄片厚度的3%以上25%以下的鼓脹量之後，對於中心部的固相率為0.2以上且0.7以下的鑄片的位置，進行輥軋，以達到相當於鼓脹量的30%以上且70%以下的厚度的軋縮量之鋼的連續鑄造方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平9-94634號公報
專利文獻2：日本特開平10-193041號公報
專利文獻3：日本特開平7-210382號公報
專利文獻4：日本特開平9-206903號公報
專利文獻5：日本特開平11-99285號公報
[非專利文獻]
非專利文獻1：P.Perminov et al、Steel in English、 (1968) No.7.p.560~562。
專利文獻3以及專利文獻4所提案的方法的技術課題為：在進行輥軋期間之中心部的固相率不適切的情況下，或者，雖然在進行輥軋期間的中心部的固相率是適切的條件，但是軋縮量不適切的情況下，會有：在鑄片的厚度中心部發生中心偏析、在中心部附近發生正偏析之類的內部缺陷之問題。專利文獻5所提案的方法的技術課題為：當急遽地使鑄片鼓脹的情況下或者鼓脹量太大的情況下，將會因為變形而發生內部分裂缺陷，如果鼓脹開始的時期太早的話，則會有發生鑄漏的可能性。而且依據在輥軋前之已經鼓脹後的鋼胚形狀的不同，有時候會有無法將適正的輥軋傳遞到達鑄片的厚度中心部，因而無法改善中心偏析的問題。
在鋼的連續鑄造中，是對於鑄模施加上下方向的振動，利用該振動來防止凝固金屬殼附著於鑄模。在於因為鑄模的振動而導致前端部產生變形的鑄片的表面上，會形成有：被稱為「震痕」之具有周期性的凹凸。如果震痕的凹凸太大的話，凝固金屬殼表面與鑄模的接觸不均勻，來自鑄模的冷卻量也變得不均勻，凝固金屬殼內面的凹凸也會變大。初期的凝固金屬殼內面的凹凸太大的話，在最終凝固部的凝固界面變得不平滑，將會無法充分 地獲得輕輥軋的效果，也會有：鑄片的中心偏析趨於惡化之問題。
為了解決上述的技術課題，本發明的要旨如下所述。
[1]一種鋼的連續鑄造方法，其係一面將熔鋼注入連續鑄造用鑄模內，一面使前述連續鑄造用鑄模朝鑄造方向進行振動，並且拉出前述熔鋼來進行製造鑄片之鋼的連續鑄造方法，連續鑄造用鑄模，係具有設在鑄模銅板的內壁面的複數個凹溝，該鑄模銅板係位於：從定常鑄入狀態的彎液面更上方至少20mm的位置起迄前述彎液面更下方至少50mm以上且至多200mm以下的位置為止；在前述複數個凹溝的內部，設有複數個異熱傳導金屬充填部，係被充填了相對於前述鑄模銅板的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%以上的金屬或金屬合金，並且所有的異熱傳導金屬充填部的面積總和之對於設有前述複數個異熱傳導金屬充填部之前述內壁面的面積之比值也就是面積率是10%以上80%以下；根據震盪頻率(f)與鑄造速度(Vc)所導出的震痕間距(F)以及距離(D1)是符合下列數式(1)的關係，並且距離(D2)是符合下列數式(2)的關係， D1≦F=Vc×1000/f…數式(1)
D2≦4r…數式(2)
此處，在數式(1)式中，Vc是鑄造速度(m/min)，f是震盪頻率(cpm)，F是震痕間距(mm)，D1是從設在其重心與複數個之中的一個異熱傳導金屬充填部的重心在前述鑄模銅板的寬度方向上是相同位置之另一個異熱傳導金屬充填部，而且是與前述一個異熱傳導金屬充填部在鑄造方向上相鄰的該另一個異熱傳導金屬充填部之與前述鑄模銅板的境界線起迄前述一個異熱傳導金屬充填部之與前述鑄模銅板的境界線為止的距離(mm)，在數式(2)中，r是以前述異熱傳導金屬充填部的重心為中心，並且是與前述異熱傳導金屬充填部的面積相同面積的圓的半徑(mm)，D2是從設在其重心與前述一個異熱傳導金屬充填部的重心在鑄造方向上是相同位置之另一個異熱傳導金屬充填部，並且是與前述一個異熱傳導金屬充填部在前述寬度方向上相鄰的該另一個異熱傳導金屬充填部的重心起迄前述一個異熱傳導金屬充填部的重心為止的距離(mm)。
[2]一種如前述[1]所述的鋼的連續鑄造方法，其中， 前述複數個異熱傳導金屬充填部係被設置成前述距離(D1)係符合下列數式(3)的關係。
D1≦2r…數式(3)。
[3]一種如前述[1]或[2]所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個凹溝的形狀全部都相同。
[4]一種如前述[1]至[3]的任何一項所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個凹溝的形狀是圓形或沒有角之擬似圓形。
[5]一種如前述[1]至[4]的任何一項所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個異熱傳導金屬充填部係設成格子狀。
[6]一種如前述[1]至[4]的任何一項所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個異熱傳導金屬充填部係設成交錯狀。
[7]一種如前述[1]至[6]的任何一項所述的鋼的連續鑄造方法，其中，係將設在連續鑄造機的複數對之鑄片支承輥的輥子開度朝向鑄造方向的下游側，做階段性的增大，以使內部具有未凝固層的鑄片的長邊面，係以相對於鑄模出口處的鑄片厚度(鑄片長邊面之間的厚度)是大於0mm且20mm以下的範圍的總鼓脹量進行擴大，然後，利用將前述複數對之鑄片支承輥的輥子開度朝向鑄造方向的下游側，做階段性的減少的輕輥軋區域，從前述鑄片的厚度中心部的固相率至少為0.2的時點起迄變成0.9的時點 為止，係以輥軋速度(mm/min)與鑄造速度(m/min)的乘積(mm．m/min2)係相當於0.30以上1.00以下時的輥軋力量，施加在前述鑄片的長邊面，利用前述輥軋力量，以與前述總鼓脹量同等的總軋縮量或者小於前述總鼓脹量的總軋縮量，來對於前述鑄片的長邊面進行輥軋。
此處，所稱的「前述異熱傳導金屬充填部的重心」，係指：鑄模銅板之熔鋼側平面上的異熱傳導金屬充填部的剖面形狀的重心。
根據本發明，是將複數個異熱傳導金屬充填部設置在：包含彎液面位置在內之彎液面旁邊的連續鑄造用鑄模的寬度方向以及鑄造方向上，可使得彎液面旁邊的鑄模寬度方向以及鑄造方向上的連續鑄造用鑄模的熱阻抗周期性的增減。如此一來，在彎液面旁邊，換言之，在凝固初期之從凝固金屬殼傳遞到連續鑄造用鑄模的熱流束將會周期性的增減。因為這種熱流束之周期性的增減，從δ鐵變態成γ鐵而導致的應力和熱應力將會降低，由於這些的應力而產生的凝固金屬殼的變形就會變小。因為凝固金屬殼的變形變小，所以因凝固金屬殼的變形所導致的不均勻的熱流束分布也被均一化，而且，所發生的應力也被分散開因而各個變形量也就變小了。其結果，可以防止凝固金屬殼的表面裂開。
可使得在震痕的一個節距之間，存在著至少發生一次熱流束增減的部分，而且可使得震痕的深度變淺，而使得凝固金屬殼的表面均一化。如此一來，與表面一起進行成長的凝固金屬殼內面也趨於均一化而使得在最終凝固部的凝固界面變平滑，可減少形成偏析的節點，能夠改善鋼胚鑄片的內部品質。
1‧‧‧鋼胚連續鑄造機
2‧‧‧澆鑄槽
3‧‧‧滑動噴嘴
4‧‧‧浸漬噴嘴
5‧‧‧鑄模
5a‧‧‧鑄模長邊銅板
6‧‧‧支承輥
7‧‧‧導引輥
8‧‧‧夾送輥
9‧‧‧搬運輥
10‧‧‧鑄片裁切機
11‧‧‧熔鋼
12‧‧‧鑄片
12a‧‧‧鋼胚鑄片
13‧‧‧凝固金屬殼
14‧‧‧未凝固部
15‧‧‧凝固結束位置
16‧‧‧強制鼓脹區域
17‧‧‧輕輥軋區域
18‧‧‧彎液面的位置
19‧‧‧異熱傳導金屬充填部
19a‧‧‧其中一個異熱傳導金屬充填部
19b‧‧‧其他的異熱傳導金屬充填部
19c‧‧‧其他的異熱傳導金屬充填部
20‧‧‧異熱傳導金屬充填部
20a‧‧‧其中一個異熱傳導金屬充填部
20b‧‧‧其他的異熱傳導金屬充填部
20c‧‧‧其他的異熱傳導金屬充填部
[第1圖]是可適用本實施方式的鋼的連續鑄造方法之垂直撓曲型鋼胚連續鑄造機的側面概要圖。
[第2圖]是顯示軋輥的開度輪廓之一例的圖。
[第3圖]是構成被設置在鋼胚連續鑄造用機的鑄模之一部分的鑄模長邊銅板的概略側面圖。
[第4圖]是將位於：具有因充填了較之鑄模銅板的熱傳導率更低的金屬而形成的異熱傳導金屬充填部的鑄模長邊銅板之三個地方的熱阻抗，對應於異熱傳導金屬充填部的位置予以概念性的顯示出來的圖。
[第5圖]是顯示凹溝的形狀之一例的圖。
[第6圖]是設置有異熱傳導金屬充填部的區域的局部放大圖。
[第7圖]是顯示異熱傳導金屬充填部的配置之其他例子的圖。
茲佐以圖面來說明本發明之具體的實施方法。第1圖是可適用本實施方式的鋼的連續鑄造方法之垂直撓曲型鋼胚連續鑄造機的側面概要圖。
在鋼胚連續鑄造機1是設置了：供注入熔鋼11使其凝固，來形成鑄片12的外殼形狀，並且將鑄片12在鑄造方向上進行振動的鑄模5。
在這個鑄模5的上方的既定位置，設置有：可將從未圖示的澆斗所供給的熔鋼11予以中繼供給到鑄模5之澆鑄槽2。在鑄模5的下方，設置有複數對之由：支承輥6、導引輥7以及夾送輥8所組成的鑄片支承輥。其中，夾送輥8是既可用來支承鑄片12，同時也是用來抽拉鑄片12的驅動輥。在鑄造方向上相鄰的鑄片支承輥的間隙，是構成：配置有水噴嘴或者水霧噴灑器之類的霧滴噴嘴(未圖示)之二次冷卻帶，利用從二次冷卻帶的霧滴噴嘴所噴霧的冷卻水(以下，也稱「二次冷卻水」)，鑄片12是一邊被抽拉一邊被冷卻，因而內部的未凝固部14逐漸減少，凝固金屬殼13逐漸成長地進行鑄造。在澆鑄槽2的底部，設置有：用來調整熔鋼11的流量之滑動噴嘴3，在這個滑動噴嘴3的下面，設置有：浸漬噴嘴4。
在鑄片支承輥的下游側設置有：用來搬運已鑄造後的鑄片12之複數個搬運輥9，在這個搬運輥9的上方，設置有：用來從被鑄造後的鑄片12裁切出既定長度的鋼胚鑄片12a之鑄片裁切機10。在包含鑄片12的凝 固結束位置15在內之鑄造方向上的前後，係設置有：由複數對的導引輥群所構成的輕輥軋區域17，這些複數對的導引輥群，是被設定成：將互相對向的導引輥7的輥子間隔，朝鑄造方向的下游側，階段性的逐漸變窄，換言之，輥子間隔是具有斜度。
這個輕輥軋區域17，係可在整個區域內或者只在被選擇出來的局部區域內，對於鑄片12進行輕輥軋。在本實施方式中，是將輕輥軋區域17設置成：可將鑄片12的厚度中心部的固相率是至少為0.2起迄0.9為止的鑄片12，進入到這個輕輥軋區域17的設置範圍內。
輕輥軋區域17的軋縮量斜度，是以在鑄造方向上的每1公尺的軋輥開度的縮減量，也就是「mm/m」來表示，輕輥軋區域17的鑄片12的輥軋速度(mm/min)，是以這個軋縮量斜度(mm/m)與鑄造速度(m/min)的乘積來求得。在構成輕輥軋區域17的各鑄片支承輥之間，也配置有：用來冷卻鑄片12的霧滴噴嘴。在第1圖中，雖然是顯示了在輕輥軋區域17中只是配置了導引輥7的例子，但是亦可在輕輥軋區域17中也配置有夾送輥8。被配置在輕輥軋區域17中的鑄片支承輥也稱為「軋輥」。
配置在鑄模5的下端起迄鑄片12的液相線凝固結束位置之間的導引輥7的開度，是朝鑄造方向下游側，以每次一個導引輥或每次數個導引輥依序地加大輥開度，直到輥開度的擴大量達到既定值為止。利用這些導引 輥7來構成：強制性地使得內部還存有未凝固部14的鑄片12的長邊面鼓脹(bulging)的強制鼓脹區域16。強制鼓脹區域16的下游側的鑄片支承輥的輥開度，是縮小為一定值或者是與隨著鑄片12的溫度下降所導致的收縮量相對應的程度，然後，則是連接到輕輥軋區域17。
第2圖是顯示輥開度的輪廓之一例的圖。第2圖所示的輪廓，在強制鼓脹區域16是利用熔鋼的靜壓來強制性地使鑄片長邊面鼓脹而導致鑄片長邊面的中央部厚度增大(領域b)，在通過強制鼓脹區域16之後的下游側，輥開度縮小為一定值或者縮小到與隨著鑄片12的溫度下降所致的收縮量相對應的程度(領域c)，然後，在輕輥軋區域17對於鑄片長邊面進行輥軋(領域d)。
第2圖中的a領域以及e領域，是輥開度縮小到與隨著鑄片12的溫度下降所致的收縮量相對應的程度的領域。第2圖中的a′則是顯示並未實施：將輥開度縮小到與隨著鑄片12的溫度下降所致的收縮量相對應的程度來進行輕輥軋的鑄造方法(也就是，傳統鑄造方法)中的輥開度的例子。
在強制鼓脹區域16，是將導引輥7的輥開度朝鑄造方向下游側依序地擴大，如此一來，鑄片12之短邊近旁以外的長邊面，將會受到未凝固部14所產生的熔鋼靜壓的影響，因而順應著導引輥7的輥開度被強制性地鼓脹。鑄片長邊面的短邊近旁，則是因為被固持在凝固結束後的鑄片短邊面，因此一直維持著開始進行強制性鼓脹 的時點之厚度，如此一來，鑄片12係只有被強制性地進行鼓脹而在鑄片長邊面上的鼓脹部分，接觸到導引輥7。
第3圖是構成設置在鋼胚連續鑄造用機的鑄模的一部分之鑄模長邊銅板的概略側面圖。第3圖所示的鑄模5，是用來進行鑄造鋼胚鑄片的連續鑄造用鑄模之一例。鑄模5是將一對鑄模長邊銅板5a(以下，也稱「鑄模銅板」)與一對鑄模短邊銅板組合在一起而構成。第3圖只顯示出其中的鑄模長邊銅板5a。鑄模短邊銅板也是與鑄模長邊銅板5a同樣地，在其內壁面側，設置有：異熱傳導金屬充填部19，在此是省略的對於鑄模短邊銅板的說明。但是，在鑄片12中，如果鋼胚的形狀是其寬度相對於其厚度的比值極大的形狀的話，很容易在鑄片長邊面側的凝固金屬殼13發生應力集中，因而在鑄片長邊面側很容易發生表面裂開。因此，在鋼胚鑄片用鑄模5的鑄模短邊銅板上，不設置異熱傳導金屬充填部19也無妨。
如第3圖所示，係在：從較之鑄模長邊銅板5a之定常澆鑄時的彎液面位置18更上方至少20mm的Q位置起迄較之彎液面位置18更下方至少50mm以上且至多200mm以下的R位置為止的內壁面的範圍，並且是在鑄模寬度方向長度W的範圍內，呈交錯狀地設置有：圓形的異熱傳導金屬充填部19，其係被充填了：相對於鑄模銅板5a的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%以上的金屬之異熱傳導金屬或金屬合金(以下，稱為「異熱傳導金屬」)。此處的「彎液面」係指：「鑄模內的熔鋼湯 面」之意。
異熱傳導金屬充填部19，是在鑄模銅板的內壁面側分別被獨立加工的圓形凹溝的內部，充填入與構成鑄模銅板的銅合金的熱傳導率不同的熱傳導率之異熱傳導金屬而形成的。
用來在圓形凹溝的內部充填入與構成鑄模銅板的銅合金的熱傳導率不同的異熱傳導金屬的技術手段，係採用：電鍍處理或者熔射處理為宜。雖然也可以將配合圓形凹溝的形狀加工而成的異熱傳導金屬嵌入到圓形凹溝內的方式，來進行充填，但是，採用這種方式的話，有時候會在異熱傳導金屬與鑄模銅板之間，產生間隙或裂隙。如果在異熱傳導金屬與鑄模銅板之間產生間隙或裂隙的話，將會發生異熱傳導金屬的龜裂或剝離現象，而成為降低鑄模壽命、發生鑄片裂隙、甚至於發生拘束性鑄漏的原因，並不適宜。因此，藉由利用電鍍處理或熔射處理來充填異熱傳導金屬的話，就可將這種問題防範於未然。
在本實施方式中，作為鑄模銅板使用的銅合金，亦可採用：被當作一般的連續鑄造用鑄模使用的添加有微量的鉻(Cr)或鋯(Zr)等的元素之銅合金。近年來，為了鑄模內的凝固的均一化起見，或者為了防止熔鋼中夾雜物被凝固金屬殼所捕捉，一般是設置有對於鑄模內的熔鋼進行攪拌的電磁攪拌裝置，因此，為了減少電磁線圈作用到熔鋼身上的磁場強度的衰減，亦可採用：降低了導電率之銅合金。這種情況下，因應於導電率的降低，熱 傳導率也降低，因而鑄模銅板的熱傳導率變成只有純銅(熱傳導率：約400W/(m×K))的1/2左右。一般而言，作為鑄模銅板使用的銅合金的熱傳導率，是低於純銅的熱傳導率。
第4圖係將具有被充填了較之鑄模銅板更低熱傳導率的金屬而形成的異熱傳導金屬充填部之鑄模長邊銅板的三個位置上的熱阻抗，予以對應於異熱傳導金屬充填部的位置概念性地顯示的圖。如第4圖所示，在異熱傳導金屬充填部19的設置位置的熱阻抗是相對性的升高。
藉由將複數個異熱傳導金屬充填部19設置於包含彎液面位置18在內的彎液面旁邊之連續鑄造用鑄模的寬度方向以及鑄造方向上，即可如第4圖所示般地，使得在彎液面旁邊之鑄模寬度方向以及鑄造方向上的連續鑄造用鑄模的熱阻抗，形成周期性增減的分布。如此一來，在彎液面旁邊，換言之，在凝固初期之從凝固金屬殼傳遞到連續鑄造用鑄模的熱流束，係可形成周期性增減的分布。
如果是充填了較之鑄模銅板的熱傳導率更高的金屬而形成的異熱傳導金屬充填部19的話，則是與第4圖不同地，在異熱傳導金屬充填部19設置位置的熱阻抗相對性的變低，但是這種情況也是與上述方式同樣地，在彎液面旁邊的鑄模寬度方向以及鑄造方向上之連續鑄造用鑄模的熱阻抗，係可形成周期性增減的分布。為了能夠形成上述這種熱阻抗的周期性分布，係將異熱傳導金屬充 填部19彼此分開獨立形成而宜。
藉由這種熱流束之周期性的增減，因為凝固金屬殼13的相變態(例如：從δ鐵變態成γ鐵)所產生的應力和熱應力將會降低，因為這些的應力而導致的凝固金屬殼13的變形隨之變小。因為凝固金屬殼13的變形變小，因為凝固金屬殼13的變形而導致的不均勻的熱流束分布將會趨於均一化，而且所發生的應力受到分散而使得各別的變形量變小。其結果，可抑制凝固金屬殼表面發生表面裂開的問題。
藉由凝固初期之熱流束的周期性的增減，在鑄模內之凝固金屬殼13的厚度，不僅是在鑄片的寬度方向上，就連在鑄造方向上也趨於均一化(一致化)。因為鑄模內的凝固金屬殼13的厚度趨於均一化，從鑄模5抽拉出來後的鑄片12的凝固金屬殼13的凝固界面，即使是在鑄片的最終凝固部的地方，在鑄片的寬度方向以及鑄造方向上還都是保持平滑狀態。
但是，想要穩定地獲得這些效果的話，設置異熱傳導金屬充填部19所導致的熱流束的周期性的增減必須適正。換言之，如果熱流束之周期性的增減的差值太小的話，就無法獲得設置異熱傳導金屬充填部19的效果，相反地，如果熱流束之周期性的增減的差值太大的話，因此而發生的應力將變太大，因這種應力而導致發生了表面裂開。
因設置了異熱傳導金屬充填部19而導致的熱 流束增減的差值是仰賴於：鑄模銅板與異熱傳導金屬的熱傳導率差值；以及全部的異熱傳導金屬充填部19的面積總和之對於配置有異熱傳導金屬充填部19的領域之鑄模銅板的內壁面的面積之比值也就是面積率。
本實施方式的鋼的連續鑄造方法所使用的鑄模銅板，係使用：假設充填在圓形凹溝內的異熱傳導金屬的熱傳導率為λm時，異熱傳導金屬的熱傳導率(λm)對於鑄模銅板的熱傳導率(λc)的差值之比率((|λc-λm|/λc)×100)為20%以上的金屬或金屬合金。藉由使用對於構成鑄模銅板的銅合金的熱傳導率(λc)之差值的比率為20%以上的金屬或金屬合金，因異熱傳導金屬充填部19而導致的熱流束之周期性變動的效果就可以變得很足夠，即使在很容易發生鑄片表面裂開之高速鑄造時、或者中碳鋼的鑄造時，亦可充分地獲得能夠抑制鑄片的表面裂開之效果。鑄模銅板的熱傳導率以及異熱傳導金屬的熱傳導率，是常溫(約20℃)的熱傳導率。一般而言，溫度愈是高溫，熱傳導率變得愈小，如果相對於常溫時的鑄模銅板的熱傳導率之異熱傳導金屬的熱傳導率的差值的比率為20%以上的話，即使是在作為連續鑄造鑄模使用時的溫度(200~350℃程度)條件下，也可以使得設置有異熱傳導金屬充填部19的部位的熱阻抗，與並未設置有異熱傳導金屬充填部19的部位的熱阻抗之間產生差值。
本實施方式的鋼的連續鑄造方法所使用的鑄模銅板，是以：相對於形成有異熱傳導金屬充填部19的 範圍內之鑄模銅板內壁面的面積A(A=(Q+R)×W，單位：mm2)之全部的異熱傳導金屬充填部19的面積總和B(mm2)之比值也就是面積率ε(ε=(B/A)×100)落在10%以上且80%以下的範圍內的方式，來設置異熱傳導金屬充填部19。藉由將這種面積率ε設成10%以上，可確保熱流束不同的異熱傳導金屬充填部19所占有的面積，能夠獲得異熱傳導金屬充填部19與鑄模銅板的熱流束差值，可獲得抑制鑄片的表面裂開的效果。另一方面，如果面積率ε高於80%的話，異熱傳導金屬充填部19的部位太多，熱流束的變動周期太長，因此將難以獲得抑制鑄片的表面裂開之效果。
因此，是以將面積率ε落在30%以上且60%以下的範圍內的方式，來設置異熱傳導金屬充填部19為宜，並且是以將面積率ε落在40%以上且50%以下的範圍內的方式，來設置異熱傳導金屬充填部19更好。
異熱傳導金屬，只要是相對於鑄模銅板的熱傳導率(λc)之充填金屬的熱傳導率(λm)的差值的比率為20%以上的異熱傳導金屬的話，並無需特別限定其種類。如果列舉幾種可當作充填金屬來使用的金屬供參考的話，例如：純鎳(Ni，熱傳導率：90W/(m×K))、純鉻(Cr，熱傳導率：67W/(m×K))、純鈷(Co，熱傳導率：70W/(m×K))、以及含有這些金屬的合金等，都可適用。這幾種純金屬和合金，熱傳導率低於銅合金，利用電鍍處理或熔射處理，就可很容易充填到圓形凹溝 內。亦可使用熱傳導率高於銅合金的純銅，當作充填到圓形凹溝內的金屬。例如：如果使用純銅作為充填金屬的話，設置有異熱傳導金屬充填部19的部位的熱阻抗，是小於鑄模銅板的部位。
第5圖係顯示凹溝的形狀的例子的圖。在第3圖以及第4圖中，凹溝的形狀雖然是如第5圖(a)所示的圓形的例子，但是凹溝並非圓形也是可以。例如：凹溝也可以是如第5圖(b)所示的橢圓；也可以是如第5圖(c)所示的帶圓角的正方形或長方形；也可以是如第5圖(d)所示的甜甜圈形。也可以是如第5圖(e)所示的三角形；也可以是如第5圖(f)所示的梯形；也可以是如第5圖(g)所示的5角形；也可以是如第5圖(h)所示的星星糖形。在這些的凹溝內，設置具有與凹溝的形狀相對應的形狀之異熱傳導金屬充填部。
凹溝的形狀，雖然是以第5圖(a)所示的圓形或者如第5圖(b)~第5圖(d)所示的不帶有「角」的形狀較佳，但也可以是如第5圖(e)~第5圖(h)所示的這種帶有「角」的形狀。凹溝的形狀如果是採用不帶有「角」的形狀的話，異熱傳導金屬與鑄模銅板的境界面是呈曲面，應力不易集中在境界面，鑄模銅板表面就不易發生裂隙。
在本實施方式中，係將這些凹溝的形狀當中的例如：第5圖(b)~第5圖(h)所示的非圓形的形狀，稱為「擬似圓形」。凹溝的形狀是擬似圓形的情況 下，係將被加工於鑄模銅板的內壁面的凹溝稱為「擬似圓形凹溝」。擬似圓形的半徑，是以和擬似圓形的面積相同的面積之圓的半徑也就是「當量圓半徑r」來進行評價。擬似圓形的當量圓半徑r，是根據下列的數式(4)計算出來的。
當量圓半徑r=(Sma/π)1/2．．．數式(4)
數式(4)中，Sma是擬似圓形凹溝的面積(mm2)。
第6圖係設置有異熱傳導金屬充填部的領域之局部擴大圖。如第6圖所示，在本實施方式的鑄模銅板中，圓形的異熱傳導金屬充填部19是設成交錯狀。此處所稱的設成交錯狀，係指：將異熱傳導金屬充填部19設置成：位於彼此錯開半個節距的位置上之意。
在第6圖中，係將19a視為其中1個異熱傳導金屬充填部，將19b視為其他的異熱傳導金屬充填部。異熱傳導金屬充填部19a與異熱傳導金屬充填部19b，其重心在鑄模銅板的寬度方向上是設置在相同位置，而在鑄造方向上則是設置在互相相鄰的位置。此處所稱的「異熱傳導金屬充填部19的重心」係指：鑄模銅板之在熔鋼側平面中的異熱傳導金屬充填部19的剖面形狀的重心。
如果將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19a之與鑄模銅板的境界線起迄異熱傳導金屬充填部19b之與鑄模銅板的境界線為止的距離，視為D1(mm)的話，則是以將距離D1可以符合下列數式(1)的關係的方式，將 異熱傳導金屬充填部19設置在鑄模銅板的內壁面。
D1≦F=Vc×1000/f．．．數式(1)
數式(1)中，Vc是鑄造速度(m/min)；f是震盪頻率(cpm)；F是震痕間距(mm)。
以這種方式，以將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19之與鑄模銅板的境界線的間隔(也就是鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的間隔)係為較之震痕的節距更小的間隔的方式，來將異熱傳導金屬充填部19設置於鑄模銅板。如此一來，在震痕的一個節距量之間，可以至少存在著一次熱流束增減的部分，可將震痕形成時所產生的凸出片，刻意地利用短節距來予以緩冷卻，而可使導致凸出片發生變形的原因之不均勻的熱流束趨於均一化，而使各個凸出片的變形量變小。此一結果，可減少凸出片的傾倒而能夠使得震痕的深度變淺，可使鑄造方向上的凝固金屬殼13的厚度趨於均一。因為可使初期的凝固金屬殼13的厚度均一化，所以在形成中心偏析的最終凝固部的凝固界面也趨於平滑化，如此一來，形成偏析的節點也會減少，因而可改善內部品質。因為震痕的深度變淺，所以也可減少以震痕作為起點之橫向裂隙。
異熱傳導金屬充填部19，是以距離D1可符合下列數式(3)之關係的方式，設置於鑄模長邊銅板5a的內壁面。
D1≦2r．．．數式(3)
數式(3)中，r是異熱傳導金屬充填部19的半徑(mm)或是當量圓半徑(mm)。
是以將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19的間隔，落在異熱傳導金屬充填部19的半徑或當量圓半徑的2倍以下的範圍內的方式，在鑄模銅板設置異熱傳導金屬充填部19。如此一來，可在鑄造方向上毫無遺漏地造成熱流束的差異，可使得凝固初期之從凝固金屬殼流往連續鑄造用鑄模的熱流束產生周期性的增減，而可縮小各個變形量。
第6圖中，係將19a視為其中一個異熱傳導金屬充填部，將19c視為其他的異熱傳導金屬充填部。異熱傳導金屬充填部19a與異熱傳導金屬充填部19c，其重心是設置在對於鑄造方向而言的相同位置，且兩者在鑄模銅板的寬度方向上是設置在互相相鄰的位置。此處，若將從異熱傳導金屬充填部19a的重心起迄異熱傳導金屬充填部19c的重心為止的距離視為D2(mm)的話，則是以距離D2符合下列數式(2)的關係之方式，來將異熱傳導金屬充填部19設置在鑄模長邊銅板5a的內壁面。
D2≦4r．．．數式(2)
數式(2)中，r是異熱傳導金屬充填部19的半徑(mm)或者當量圓半徑(mm)。
以將從異熱傳導金屬充填部19a的重心起迄 異熱傳導金屬充填部19c的重心為止的距離，落在異熱傳導金屬充填部19的半徑的4倍以下的範圍內的方式，來將異熱傳導金屬充填部19設置在鑄模銅板。如此一來，可使得因異熱傳導金屬充填部19而形成的熱流束之發生增減的部分，係以較之進行不均勻凝固的凝固金屬殼前端部之凝固搖擺空間的周期更短的節距存在，而可縮小在凝固初期時的凝固金屬殼13的變形，各個的變形量也變小，而可減少凝固金屬殼表面的裂隙。
第7圖是顯示異熱傳導金屬充填部的配置之其他例子的圖。第7圖中，圓形的異熱傳導金屬充填部20是呈格子狀地設置在鑄模銅板的內壁面。此處所稱的「將異熱傳導金屬充填部20設成呈格子狀」係指：設置異熱傳導金屬充填部20的位置，係位於：在鑄造方向上的寬度是一定，且是與鑄模寬度方向平行的平行線群；與在鑄模寬度方向上的寬度是一定，且是與鑄造方向平行的平行線群的交叉點的位置之意。
第7圖中，係將20a視為其中一個異熱傳導金屬充填部，將20b、20c視為其他的異熱傳導金屬充填部。異熱傳導金屬充填部20a與異熱傳導金屬充填部20b，其重心是設置在對於鑄模銅板的寬度方向而言的相同位置，並且是在鑄造方向上互相相鄰的位置。異熱傳導金屬充填部20a與異熱傳導金屬充填部20c，其重心是設置在對於鑄造方向而言的相同位置，並且是在鑄模銅板的寬度方向上互相相鄰的位置。
第7圖中，距離D1是沿著鑄造方向上的距離，必且是從異熱傳導金屬充填部20a與鑄模銅板的境界線起迄異熱傳導金屬充填部20b與鑄模銅板的境界線為止的距離，距離D2是從異熱傳導金屬充填部20a的重心起迄異熱傳導金屬充填部20c的重心為止的距離。第7圖中，異熱傳導金屬充填部20是以可符合上述數式(1)、數式(2)以及數式(3)的關係之方式，被設置在鑄模長邊銅板5a的內壁面。
也可以這種方式來將異熱傳導金屬充填部設置在鑄模銅板呈格子狀，即使將異熱傳導金屬充填部設置呈格子狀的情況下，只要藉由符合上述數式(1)的關係的話，即可減少凸出片的傾倒而可使得震痕的深度變淺，能夠獲得與將異熱傳導金屬充填部設置呈交錯狀的情況相同的效果。
本實施方式，雖然是顯示出將設置在鑄模銅板的凹溝的形狀全部都是相同的圓形的例子，但並不侷限於這種方式。只要能夠至少將上述的面積率落在10%以上且80%以下的範圍內，並且符合數式(1)、數式(2)的關係的話，凹溝的形狀並非全部都相同也無妨。
如果將設置有異熱傳導金屬充填部19的鑄模；與刻意地使鑄片鼓脹超過0mm且20mm以下，並且將中心部的固相率為0.2以上且0.9以下的鑄片，利用與輥軋速度(mm/min)和鑄造速度(m/min)的乘積(m．mm/min2)為0.30以上且1.00以下的情況相當的輥 軋力量，來進行：與刻意地令其鼓脹時的鑄片的鼓脹量同等量或者較小量之輕輥軋的方法；之兩者組合在一起的話，可進一步改善鑄片的內部品質。
本實施方式，係將強制鼓脹區域16的強制性的鼓脹的總量(以下，稱「總鼓脹量」)設定在：相對於鑄模出口處的鑄片厚度(鑄片長邊面之間的厚度)是超過0mm且20mm以下的範圍。根據本實施方式，係控制在鑄模內的初期凝固，而即使是在鑄片12的最終凝固部，凝固界面在鑄片的寬度方向以及鑄造方向上都可以保持平滑狀態，因此，輕輥軋所作用的輥軋力量係可均等地作用於凝固界面，如此一來，即使總鼓脹量是超過0mm且20mm以下的情況下，亦可減輕中心偏析。
在輕輥軋區域17，至少是在鑄片的厚度中心部的固相率為0.2的時點起迄變成0.9的時點為止，對於鑄片12進行輥軋。在中心部的固相率尚未達到0.2的時期的輥軋，在剛剛進行過輥軋後的輥軋位置處的鑄片的未凝固部的厚度還是很厚，因此，隨著這個輥軋之後的凝固的進展，會再發生中心偏析。在中心部的固相率超過0.9的時期進行輥軋的情況下，偏析成分濃化後的熔鋼不易被排出，中心偏析的改善效果很少。因為是輥軋時的鑄片的凝固金屬殼13的厚度還是很厚，輥軋力量尚未充分抵達厚度中心部的緣故。此外，如果是中心部固相率為超過0.9，軋縮量很大的情況下，則是會如前所述的那樣地，在厚度中心部旁邊發生正偏析。因此，乃對於中心部固相 率為0.2以上且0.9以下的鑄片的位置進行輥軋。當然在鑄片厚度中心部的固相率變成0.2以前，以及在鑄片厚度中心部的固相率超過0.9以後，也可以在輕輥軋區域17對於鑄片12進行輥軋。
鑄片厚度中心部的固相率，係可利用二次元傳熱凝固計算而求出來。此處所稱的「固相率」係指：將鋼的液相線溫度以上，定義為固相率=0，將鋼的固相線溫度以下，定義為固相率=1.0，而鑄片厚度中心部的固相率為1.0的位置，就是凝固結束位置15，該凝固結束位置15，係相當於鑄片一邊往下游側移動，一邊進行凝固而鑄片厚度中心部的固相率達到1之最下游側的位置。
本實施方式中，係將在輕輥軋區域17中的鑄片12的軋縮量的總量(以下，稱「總軋縮量」)設定為：與總鼓脹量同等量或小於總鼓脹量。藉由將總軋縮量設定為：與總鼓脹量同等或者小於總鼓脹量，鑄片12之短邊側的厚度中心部為止的凝固已結束的部分，並不受到輥軋，可減輕構成輕輥軋區域17之導引輥7的負載荷重，可減少發生導引輥7的軸承破損或折損之類的設備發生故障的問題。
本實施方式，在輕輥軋區域17進行輕輥軋時，是將與輥軋速度與鑄造速度的乘積(mm．m/min2)為0.30以上且1.00以下的條件相當的輥軋力量加諸於鑄片的長邊面。如果是以小於0.30的小軋縮量來進行輥軋的話，輥軋後之輥軋位置處的鑄片的未凝固部的厚度還是 很厚，偏析成分濃化後的熔鋼無法充分地從樹枝狀結晶之間被排出，因此，輥軋後，會再度發生中心偏析。如果是以超過1.00的軋縮量進行輥軋的話，存在於樹枝狀結晶之間的偏析成分濃化後的熔鋼幾乎全部被擠壓而被朝往鑄造方向的上游側排出，但是，未凝固部的厚度很薄，因此，被捕捉到較之輥軋位置更位於鑄造方向的稍微上游側的鑄片的厚度方向的兩側的凝固殼內，如此一來，會在鑄片的厚度中心部旁邊發生正偏析。
針對於用來防止發生鑄片的中心部的中心偏析以及中心部旁邊的正偏析之輕輥軋的效果，也會受到鑄片的凝固組織的影響，如果與未凝固部接續部分的凝固組織是等軸晶的話，在等軸晶之間會有造成半微偏析的原因之濃化熔鋼存在，藉由輥軋所獲得的效果很少。因此，凝固組織最好不要是等軸晶組織，而是柱狀晶組織為宜。
本實施方式，係針對於連續鑄造作業的各種鑄造條件中，預先使用二次元傳熱凝固計算等的方法來求出凝固金屬殼11的厚度以及鑄片厚度中心部的固相率，在輕輥軋區域14，至少是從鑄片厚度中心部的固相率為0.2的時點起迄0.9的時點為止，能夠對於鑄片10進行輥軋的方式，來對於二次冷卻水量、限定二次冷卻的寬度、鑄造速度之中的一項或兩項以上進行調整。此處所稱的「限定二次冷卻的寬度」係指：中止對於鑄片長邊面的兩端部噴射冷卻水。藉由實施了限定二次冷卻的寬度，二次冷卻就成了弱冷化，一般而言，將可使凝固結束位置13 往鑄造方向的下游側延長過去。
如上所述，藉由實施本實施方式的鋼的連續鑄造方法，係可防止凝固初期的凝固金屬殼的不均勻冷卻所導致的鑄片的表面裂開，同時又可使震痕深度變淺。藉由使震痕深度變淺而使初期的凝固金屬殼13的表面均一化，可使最終凝固部的凝固界面也平滑化，並且又刻意地使鑄片鼓脹以及進行輕輥軋，可使該輥軋力量均等地作用於凝固界面，而可減少發生在鑄片的厚度中心部之中心偏析。如此一來，可達成穩定地製造高品質的鑄片之效果。
上述說明係關於鋼胚鑄片的連續鑄造，但是本實施方式的鋼的連續鑄造方法並不限定於鋼胚鑄片的連續鑄造，中大型鋼坯鑄片或小鋼胚鑄片的連續鑄造，也可以適用。
[實施例1]
使用在內壁面以各種的條件配置了金屬之水冷銅鑄模，並且將強制鼓脹區域的總鼓脹量以及在輕輥軋區域的輥軋速度與鑄造速度的乘積作各種改變，來進行中碳鋼(化學組成分為C：0.08~0.17質量%、Si：0.10~0.30質量%、Mn：0.50~1.20質量%、P：0.010~0.030質量%、S：0.005~0.015質量%、Al：0.020~0.040質量%)的鑄造，並且針對鑄造後的鑄片，進行了用來調查表面裂開以及內部品質(中心偏析)的試驗。
在輕輥軋區域的輥軋速度與鑄造速度的乘 積，是設定為0.28~0.90mm．m/min2，每一個試驗例子都是在輕輥軋區域，從鑄片的厚度中心部的固相率至少為0.2的時點起迄0.9的時點為止對於鑄片進行了輥軋。
如果有令鑄片在強制鼓脹區域進行強制性的鼓脹處理的話，總軋縮量，係設定成與總鼓脹量同等或者小於總鼓脹量。如果是沒有令鑄片在強制鼓脹區域進行鼓脹處理的試驗例子的話，則在輕輥軋區域，也對於鑄片短邊側的凝固結束位置進行了輥軋。
所使用的鑄模是長邊長度為2.1公尺，短邊長度為0.26公尺之具有內面空間尺寸的鑄模。所使用的水冷銅鑄模之從上端起迄下端為止的長度(=鑄模長)是950mm，將定常鑄造時的彎液面(鑄模內熔鋼湯面)的位置，設定在從鑄模上端往下方100mm的位置。為了確認本實施方式的鋼的連續鑄造方法的效果，也另外製作了以下的條件的鑄模，進行了比較試驗。每一個鑄模中的異熱傳導金屬都是使用了熱傳導率係較之鑄模銅板的熱傳導率更低的金屬。異熱傳導金屬充填部19的形狀是直徑 6mm的圓形狀。在該鑄造條件下的震痕間距是13mm。
鑄模1：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍(範圍長度=220mm)，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為50%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充 填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模2：是在從鑄模上端的下方190mm的位置起迄鑄模上端的下方750mm的位置為止的範圍(範圍長度=670mm)，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為50%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模3：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為50%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為15mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模4：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該 異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為50%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為15mm。
鑄模5：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為15%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為50%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模6：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為5%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模7：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍，呈交錯狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該 異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為85%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模8：是在從鑄模上端的下方80mm的位置起迄鑄模上端的下方300mm的位置為止的範圍，呈格子狀地充填了異熱傳導金屬來作為異熱傳導金屬充填部，該異熱傳導金屬之相對於銅的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%。將異熱傳導金屬充填部的面積率ε設定為50%。將鑄造方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此之間的距離D1設定為6mm，並且將鑄模寬度方向上的異熱傳導金屬充填部19彼此的重心間的距離D2設定為12mm。
鑄模9：是未設置有異熱傳導金屬充填部19的鑄模。
在連續鑄造作業中，鑄模粉係使用了鹽基度((質量%CaO)/(質量%SiO2))為1.1；凝固溫度為1090℃；1300℃時的黏性率為0.15Pa．s的鑄模粉。所稱的「凝固溫度」係指：熔融鑄模粉在冷卻途中，顯示出鑄模粉的黏性率急遽增加之溫度。在定常鑄造時的鑄模內的彎液面位置，是設定在鑄模上端的下方100mm的位置，在鑄造中係控制了彎液面位置，以使彎液面存在於設置範圍內。定常鑄造時的鑄造速度係設在1.7~2.2m/min。用來調查鑄片的表面裂開以及內部品質的鑄片，是以在所有 的試驗例子中，定常鑄造時的鑄造速度設在2.0m/min的鑄片作為對象。
澆鑄槽內之熔鋼過熱度是設定在25~35℃。鑄模的溫度管理方法，是在鑄模的彎液面下方50mm的位置，在從鑄模表面(熔鋼側的面)起算5mm的深度位置，由鑄模的背面埋入熱電偶，並且從熱電偶所測得的銅板溫度測定值來推算鑄模的表面溫度。
連續鑄造結束之後，對於鑄片長邊的表面進行酸洗以除去鏽皮，並且測定了表面裂開的發生數。鑄片表面裂開的發生狀況，是使用：以檢查對象之鑄片的鑄造方向長度當作分母，以發生了表面裂開的部位之鑄片的鑄造方向長度當作分子計算出來的數值來進行了評比。針對於鑄片內部品質(中心偏析)的評比，是採取鑄片的橫剖面樣品，針對於橫剖面樣品的鏡面研磨面之鑄片中心部分±10mm的範圍，利用EPMA，每100μm就測定一次Mn濃度，來對於偏析度進行了評比。具體而言，是將被認為沒有發生偏析的端部的Mn濃度(C0)與中心部分±10mm的地方的Mn濃度的平均值(C)的比值(C/C0)定義為Mn偏析度來進行了評比。
除了進行了這些的檢討之外，依據各試驗水準例子的條件，也測定了凝固金屬殼厚度的不均勻度σ(mm)。凝固金屬殼厚度的不均勻度的測定，係藉由：從在鑄模內熔鋼投入FeS(硫化鐵)粉而製得的鑄片的剖面取得硫化印模(Sulfur print)來測定出凝固金屬殼的厚 度。凝固金屬殼厚度的測定，是在鑄模的寬度方向之1/4的位置，從彎液面的位置起迄下方200mm的位置為止，以5mm的間距，進行40個點的測定。不均勻度σ的計算，是依據下列數式(5)而計算出來的。
在數式(5)中，D是凝固金屬殼厚度的實測值(mm)，Di是利用規定了凝固金屬殼厚與凝固時間的關係的近似式，使用與從測定凝固金屬殼厚度的位置的彎液面起算的距離相對應的凝固時間，而計算出來的凝固金屬殼厚度的計算值(mm)。N是測定數，在本實施例中是40。
表1中係顯示出：試驗水準1~14之各試驗的試驗條件以及鑄片的表面以及內部的品質的調查結果。
試驗水準1、8、9、10、11、13的例子，鑄模表面的異熱傳導充填部的設置條件是落在本發明的範圍內。每一個例子都是大幅地改善表面裂開比率。凝固金屬殼厚度的不均勻度也落在0.30以下，可使凝固金屬殼的厚度趨於均一化。但是，試驗水準1的例子，因為輥軋速度與鑄造速度的乘積並未落在0.30以上且1.00以下的範圍內，因而被確認出有輕微的中心偏析。至於其他水準的例子，則是被確認出中心偏析也獲得了改善的結果。
試驗水準2的例子，設置異熱傳導充填部的範圍係偏位到下方，而且輥軋速度與鑄造速度的乘積並未落在0.30以上且1.00以下的範圍內。因此，試驗水準2的例子，係在鑄片發生細微的表面裂開，與傳統方法進行比較，未能確認出有減少表面裂開的效果。凝固金屬殼厚度的不均勻度也高達0.38，也未能確認出有改善中心偏析的效果。
試驗水準3的例子，鑄造方向上的距離D1較長，而且輥軋速度與鑄造速度的乘積並未落在0.30以上且1.00以下的範圍內。試驗水準3的例子，雖然改善了鑄片的表面裂開的問題，但是，凝固金屬殼厚度的不均勻度高達0.37，未能確認出有改善中心偏析的效果。
試驗水準4的例子，鑄模寬度方向上的距離D2較長，而且輥軋速度與鑄造速度的乘積並未落在0.30以上且1.00以下的範圍內。試驗水準4的例子，係確認出鑄片的表面裂開，未能確認出有改善表面裂開的效果。 凝固金屬殼厚度的不均勻度也稍高達到0.31，並且確認出有輕微的中心偏析。
試驗水準5的例子，異熱傳導金屬的熱傳導率的差值的比率是低於20%，試驗水準6的例子，異熱傳導金屬充填部的面積率是低於10%，試驗水準7的例子，異熱傳導金屬充填部的面積率是高於80%。因此，在這些試驗水準5~7的例子中，確認出鑄片的表面裂開，未能確認出有改善表面裂開的效果。凝固金屬殼厚度的不均勻度也稍高達到0.31~0.33，並且確認出有輕微的中心偏析。
試驗水準12的例子，輥軋速度與鑄造速度的乘積雖然落在0.30以上且1.00以下的範圍內，但是鑄造方向上的距離D1太長。試驗水準12的例子，雖然有改善了鑄片的表面裂開以及中心偏析，但是凝固金屬殼厚度的不均勻度高達0.37。試驗水準14的例子，並未設置異熱傳導金屬充填部，因此確認出鑄片的表面裂開。凝固金屬殼厚度的不均勻度也稍高達到0.32，並且也被確認出有發生中心偏析。

Claims (7)

  1. 一種鋼的連續鑄造方法，其係一面將熔鋼注入連續鑄造用鑄模內，一面使前述連續鑄造用鑄模朝鑄造方向進行振動，並且拉出前述熔鋼來進行製造鑄片之鋼的連續鑄造方法，連續鑄造用鑄模，係具有設在鑄模銅板的內壁面的複數個凹溝，該鑄模銅板係位於：從定常鑄入狀態的彎液面更上方至少20mm的位置起迄前述彎液面更下方至少50mm以上且至多200mm以下的位置為止；在前述複數個凹溝的內部，設有複數個異熱傳導金屬充填部，係被充填了相對於前述鑄模銅板的熱傳導率之熱傳導率差值的比率為20%以上的金屬或金屬合金，並且所有的異熱傳導金屬充填部的面積總和之對於設有前述複數個異熱傳導金屬充填部之前述內壁面的面積之比值也就是面積率是10%以上80%以下；根據震盪頻率(f)與鑄造速度(Vc)所導出的震痕間距(F)以及距離(D1)是符合下列數式(1)的關係，並且距離(D2)是符合下列數式(2)的關係，D1≦F=Vc×1000/f…數式(1) D2≦4r…數式(2)此處，在數式(1)式中，Vc是鑄造速度(m/min)，f是震盪頻率(cpm)，F是震痕間距(mm)， D1是從設在其重心與複數個之中的一個異熱傳導金屬充填部的重心在前述鑄模銅板的寬度方向上是相同位置之另一個異熱傳導金屬充填部，而且是與前述一個異熱傳導金屬充填部在鑄造方向上相鄰的該另一個異熱傳導金屬充填部之與前述鑄模銅板的境界線起迄前述一個異熱傳導金屬充填部之與前述鑄模銅板的境界線為止的距離(mm)，在數式(2)中，r是以前述異熱傳導金屬充填部的重心為中心，並且是與前述異熱傳導金屬充填部的面積相同面積的圓的半徑(mm)，D2是從設在其重心與前述一個異熱傳導金屬充填部的重心在鑄造方向上是相同位置之另一個異熱傳導金屬充填部，並且是與前述一個異熱傳導金屬充填部在前述寬度方向上相鄰的該另一個異熱傳導金屬充填部的重心起迄前述一個異熱傳導金屬充填部的重心為止的距離(mm)。
  2. 如請求項1所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個異熱傳導金屬充填部係被設置成前述距離(D1)係符合下列數式(3)的關係，D1≦2r…數式(3)。
  3. 如請求項1或請求項2所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個凹溝的形狀全部都相同。
  4. 如請求項1或請求項2所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個凹溝的形狀是圓形或沒有角之擬似 圓形。
  5. 如請求項1或請求項2所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個異熱傳導金屬充填部係設成格子狀。
  6. 如請求項1或請求項2所述的鋼的連續鑄造方法，其中，前述複數個異熱傳導金屬充填部係設成交錯狀。
  7. 如請求項1或請求項2所述的鋼的連續鑄造方法，其中，係將設在連續鑄造機的複數對之鑄片支承輥的輥子開度朝向鑄造方向的下游側，做階段性的增大，以使內部具有未凝固層的鑄片的長邊面，係以相對於鑄模出口處的鑄片厚度(鑄片長邊面之間的厚度)是大於0mm且20mm以下的範圍的總鼓脹量進行擴大，然後，利用將前述複數對之鑄片支承輥的輥子開度朝向鑄造方向的下游側，做階段性的減少的輕輥軋區域，從前述鑄片的厚度中心部的固相率至少為0.2的時點起迄變成0.9的時點為止，係以輥軋速度(mm/min)與鑄造速度(m/min)的乘積(mm．m/min2)係相當於0.30以上1.00以下時的輥軋力量，施加在前述鑄片的長邊面，利用前述輥軋力量，以與前述總鼓脹量同等的總軋縮量或者小於前述總鼓脹量的總軋縮量，來對於前述鑄片的長邊面進行輥軋。
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