JP2000334552A - 薄鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼、鋳造速度、二次冷却、圧下量などの操業条
件が変化しても、中心偏析のない、かつ内部割れの発生
もなく、目標とする厚みの薄鋳片を得ることができる薄
鋳片の連続鋳造方法の提供。 【解決手段】複数の圧下ロール対８を備える圧下セグメ
ント９をｐ個配置し、そのうち鋳造方向の最も上流側の
圧下セグメントを１番目として、ｋ番目（１≦ｋ＜ｐ）
から（ｋ＋ｍ−１）番目までのｍ個の圧下セグメントを
用いて鋳片の未凝固部５を含む位置を圧下する連続鋳造
方法であって、圧下完了位置と凝固完了位置とが一致す
るように、最短のｋ番目および最小のｍ個を選択して圧
下し、目標とする厚みの薄鋳片を得る連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片の未凝固部を
含む位置を圧下する薄鋳片の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼の連続鋳造においては、関連す
る設備の建設費および鋳造工程での要員の削減等の観点
から、製品の厚みや形状により近い鋳片を得る試みが進
められている。とくに熱間圧延鋼帯を巻き取ったホット
コイルの製造においては、薄鋳片の連続鋳造方法と、こ
れに続く鋳造ライン上に配置した簡易な熱間圧延設備、
たとえば、粗圧延機を一部または全部省略したような熱
間圧延設備による圧延方法とを組み合わせた方法が実用
化されている。この簡易な熱間圧延設備の圧延用素材に
は、一般に厚み４０〜６０ｍｍ程度の薄鋳片が用いられ
る。

【０００３】通常用いられているような鋳型内で鋳片の
厚みがほぼ同じである鋳型を用いて、鋳型出側での鋳片
の厚みが４０〜６０ｍｍ程度の薄鋳片を連続鋳造するに
は、厚みが薄い分だけ、幅を広くして溶鋼が通過する断
面積を十分確保した形状の浸漬ノズルを用いる必要があ
る。しかし、浸漬ノズルの肉厚を薄くせざるを得ないた
め、鋳型内の溶融パウダなどによる溶損によって、浸漬
ノズルの寿命が短くなり、実用的でない。

【０００４】近年、鋳型出側での厚みが９０〜１００ｍ
ｍ程度の鋳片の未凝固部を含む位置を５０ｍｍ程度の鋳
片厚みにまで圧下する方法が提案され、実用化されてい
る。

【０００５】特開平８−９０１８７号公報では、厚みが
１００ｍｍ程度の鋳片を７０ｍｍ程度の鋳片厚みにまで
圧下する方法が提案されている。この方法では、圧下領
域での各圧下ロール対の圧下量を適正値とすることによ
り、内部割れを発生させずに鋳片を圧下でき、また、鋳
片の厚みに相当する最終の圧下ロール対のロールの間隔
を固定することにより、目標の鋳片厚みに制御された圧
下後の鋳片を得ることができる。

【０００６】しかし、この方法では、圧下位置に鋳片の
未凝固部が存在することが前提条件となっている。この
ような圧下を行うには、凝固完了位置を、最終の圧下位
置よりも、かなり鋳造方向の下流側とする必要がある。
操業条件の変化により、凝固完了位置が変化するためで
ある。したがって、このような圧下では、圧下後にも鋳
片内部に未凝固部が存在し、この未凝固部が凝固する過
程で、中心偏析が発生するという問題がある。また、操
業条件の変化などで、凝固完了位置が圧下領域にまで入
ってきた場合には、目標とする鋳片厚みに圧下できない
という問題がある。鋳片の未凝固部を含む位置を圧下す
る前提の圧下ロール対では、完全に凝固した鋳片を圧下
することは困難だからである。

【０００７】特開昭６１−４２４６０号公報では、厚み
が２８０ｍｍ程度の鋳片を用い、凝固完了位置近傍に備
えた電磁撹拌装置を作動させて、未凝固部に等軸晶を生
成させ、かつ、１個の圧下ロール対により、鋳片の凝固
完了位置近傍の位置を２４ｍｍ程度の厚みだけ圧下する
方法が提案されている。この方法は、目標の厚みの鋳片
を製造するのが目的ではなく、圧下後の鋳片の厚みには
こだわらず、圧下位置での鋳片の厚み中心部を強制的に
凝固完了させることにより、偏析成分の濃化した溶鋼を
鋳造方向の上流側に絞り出し、中心偏析の発生を防止し
た鋳片を得るための方法である。

【０００８】しかし、この方法では、中心偏析の発生は
防止できるが、圧下後の鋳片の厚みの制御は困難という
問題がある。すなわち、鋳片の圧下量は、圧下位置での
鋳片の変形抵抗と圧下ロール対による圧下力がつりあう
ことによって決まる。操業条件の変化により圧下位置で
の鋳片の変形抵抗が変化するため、圧下後の鋳片の厚み
が変化する。

【０００９】一方、鋳片の未凝固部の位置を圧下する装
置と完全凝固した鋳片を圧下する装置を組み合わせて連
続鋳造機に組み込む方法が提案されている。内部割れを
発生させずに中心偏析の発生を防止でき、また、目標の
鋳片厚みに圧下できる。しかし、この方法では、連続鋳
造設備や建屋が過大なものとなり、実用的でないという
問題がある。

【００１０】上述のように、鋳片の未凝固部を含む位置
を圧下することにより薄鋳片を得る方法において、中心
偏析や内部割れの発生を防止でき、かつ、目標とする厚
みの薄鋳片を得る方法は、実用化されていないのが現状
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、鋳型出
側での厚みが９０〜１００ｍｍ程度の鋳片の未凝固部を
含む位置を圧下することにより、厚みが４０〜６０ｍｍ
程度の薄鋳片を得る従来の方法では、次に示すような問
題点がある。 鋳片の厚みに相当する圧下ロール対のロールの間隔を
固定する圧下方法では、内部割れを発生させずに、目標
の鋳片厚みに圧下できる。しかし、圧下後の鋳片に中心
偏析が発生する。圧下位置では、鋳片に未凝固部が存在
することが前提条件となっているため、圧下後の未凝固
部が凝固する過程で、中心偏析が発生する。また、操業
条件の変化により、圧下位置で、鋳片が凝固完了してい
る場合には、目標の鋳片厚みに圧下できない。

【００１２】圧下の効果によって、鋳片の未凝固部が
凝固完了する程度にまで圧下する方法では、中心偏析の
発生は防止できる。しかし、目標とする鋳片の厚みが得
られない。

【００１３】鋳片の未凝固部の位置を圧下する未凝固
圧下装置と凝固完了した鋳片を圧下する凝固後圧下装置
とを連続鋳造機に組み込む方法では、連続鋳造設備や建
屋が過大なものとなり、実用的でない。

【００１４】本発明は、鋼、鋳造速度、鋳片の二次冷却
条件、圧下量などの連続鋳造の操業条件が変化しても、
鋳片の厚み中心部近傍に中心偏析がなく、圧下すること
による鋳片の内部割れの発生もなく、かつ、目標とする
厚みの薄鋳片を得ることができる薄鋳片の連続鋳造方法
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、複数の
圧下ロール対を備える圧下セグメントをｐ個配置し、そ
のうち鋳造方向の最も上流側の圧下セグメントを１番目
として、ｋ番目（１≦ｋ＜ｐ）から（ｋ＋ｍ−１）番目
までのｍ個の圧下セグメントを用いて鋳片の未凝固部を
含む位置を圧下する連続鋳造方法であって、圧下完了位
置と凝固完了位置とが一致するように、最短のｋ番目お
よび最小のｍ個を選択して圧下し、目標とする厚みの薄
鋳片を得る連続鋳造方法にある。

【００１６】図１および図２は、圧下完了位置と凝固完
了位置との関係を説明するための図である。図１は、圧
下完了位置と凝固完了位置とが一致する場合、図２は、
圧下完了位置と凝固完了位置とが一致しない場合の図で
ある。

【００１７】図１では、本発明の方法を適用して、ｋ番
目から（ｋ＋ｍ−１）番目までのｍ個の圧下セグメント
を用いて、目標の鋳片厚みになるように、合計の圧下量
がδになるように圧下したときの状況を模式的に示す。
ｋ番目から（ｋ＋ｍ−３）番目までの圧下セグメントは
図示していない。ｋ番目から（ｋ＋ｍ−１）番目までの
ｍ個の圧下セグメントで圧下したときの圧下完了位置
は、図中に符号Ａで示す位置で、（ｋ＋ｍ−１）番目の
圧下セグメントの最終の圧下ロール対の位置に相当する
位置である。次の（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメントは、
圧下は行っていない。圧下完了位置を示す符号Ａは、凝
固完了位置をも示す符号である。このように、本発明の
方法では、圧下完了位置と凝固完了位置とが一致するよ
うに、鋳片を圧下する。また、圧下完了点となる（ｋ＋
ｍ−１）番目の圧下セグメントの最終の圧下ロール対の
位置で、目標の圧下の合計量になるように圧下するの
で、圧下後の鋳片の厚みは、目標の厚みとなる。

【００１８】図２では、鋳造方向の最も上流側の１番目
の１個の圧下セグメントだけを用いて、目標の鋳片厚み
になるように、合計の圧下量がδだけ圧下したときの状
況を模式的に示す。圧下完了位置は図中に符号Ｂで示す
位置で、１番目の圧下セグメントの最終の圧下ロール対
の位置に相当する位置である。一方、凝固完了位置は符
号Ｃで示す位置で、２番目の圧下セグメントの３番目の
圧下ロール対になっている例を示す。この例では、圧下
完了位置と凝固完了位置とが一致していない状況を示
す。

【００１９】本発明者らは、前述の本発明の課題を、次
のようにして解決した。 （ａ）中心偏析のない、かつ、圧下による内部割れの発
生もなく、目標とする厚みの薄鋳片を得ることができる
圧下方法は、圧下完了位置と凝固完了位置とを一致させ
ることにより達成できる。すなわち、圧下完了位置と凝
固完了位置とを一致させることにより、偏析成分の濃化
した溶鋼は、鋳造方向の上流側に効果的に絞り出すこと
ができる。また、厚み中心部近傍には偏析成分の濃化帯
がないので、鋳片の圧下によっても内部割れは発生しな
い。さらに、目標の圧下量を圧下したときに、圧下完了
位置と凝固完了位置とが一致することから、圧下後の鋳
片厚みは、目標の鋳片厚みとなる。

【００２０】（ｂ）従来、圧下完了位置と凝固完了位置
とを一致させることが困難であったのは、圧下時の凝固
完了位置の推定が困難であったことによる。すなわち、
圧下時の凝固完了位置は、鋼、鋳造速度、鋳片の二次冷
却条件によって変化する以外に、合計の圧下量や圧下を
分担する各圧下セグメントの圧下の配分、すなわち、鋳
造方向での圧下量の傾斜（圧下パスライン）の程度に対
応して、鋳造方向の上流側に移動する。

【００２１】圧下により、凝固完了位置が鋳造方向の上
流側に移動するのは、偏析成分の濃化している高温の溶
鋼が、鋳造方向の上流側に絞り出されることにより、凝
固が促進されるのと、デンドライトアーム間隔が減少す
ることなどによって、凝固が促進されるためである。

【００２２】（ｃ）鋳片の未凝固部を含む位置を圧下す
るときの、凝固完了位置の正確な推定は、次のようにし
て可能となった。すなわち、材料とプロセス、ｖｏｌ．
９（１９９６）、Ｐ．７８では、鋳片の未凝固部を含む
位置を圧下するときの凝固促進を考慮した凝固完了位置
の推定のための数値解析が提案されている。本発明の方
法では、この数値解析に偏析成分の濃化に伴う固相線温
度の低下を組み合わせることにより、鋼、鋳造速度、鋳
片の二次冷却条件、合計の圧下量および鋳造方向での圧
下量の傾斜（圧下パスライン）が変化するときの凝固完
了位置の正確な推定が可能となった。

【００２３】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の方法を実施する
ための連続鋳造装置の１例を示す図である。垂直曲げ型
の連続鋳造機を用いる例で、鋳型出側以降に垂直部があ
り、その後の湾曲部で圧下を行う例を示す。

【００２４】浸漬ノズル１から鋳型２に溶鋼３が注入さ
れると、鋳型２内で凝固殻４が形成される。この凝固殻
４は、複数のガイドロール対７を通過する間に冷却され
て徐々に厚みを増し、未凝固部５を含む鋳片６となる。
鋳片６の未凝固部を含む位置が圧下ロール対８で構成さ
れる圧下セグメント９により圧下され、圧下された鋳片
６はピンチロール１０により引き抜かれる。

【００２５】本発明の方法では、鋳造方向の最も上流側
の１番目からｐ番目までのｐ個の圧下セグメントを配置
する。ｐ個の圧下セグメントを配置する鋳造方向の長さ
の領域は、鋼、鋳造速度、鋳片の二次冷却条件、合計の
圧下量および鋳造方向での圧下量の傾斜（圧下パスライ
ン）の変化を考慮して、凝固完了位置が最も鋳造方向の
上流側になる位置および最も下流側になる位置に相当す
る間の領域とすればよい。

【００２６】各圧下セグメントの鋳造方向での長さは、
短すぎると圧下セグメントの数が多くなり、連続鋳造機
が複雑な構造となる。また、長すぎると凝固完了位置と
圧下完了位置を一致させる目的に対して不利となること
から、約１〜２ｍ程度がよい。圧下セグメントを配置す
る鋳造方向の長さの領域および各圧下セグメントの鋳造
方向での長さを決めれば、配置する圧下セグメントのｐ
個の数がきまる。各圧下セグメント内に配置する圧下ロ
ール対の数は、未凝固部を含む鋳片のバルジングを抑え
るために、４〜６個程度がよい。

【００２７】圧下セグメントには、鋳造方向に対して圧
下量の傾斜（圧下パスライン）ができるように、たとえ
ば、図３に示すように、鋳造方向の入り側と出側の２カ
所に、圧下ロール対の鋳片の厚み方向に相当する間隔を
調整するための油圧シリンダ１１を備えるのがよい。機
械式でも構わない。垂直曲げ型の場合には、油圧シリン
ダは、上部の圧下セグメントにのみ配置するのがよい。

【００２８】本発明の方法では、ｐ個の圧下セグメント
のうち、鋳造方向の最も上流側の圧下セグメントを１番
目として、ｋ番目（１≦ｋ＜ｐ）から（ｋ＋ｍ−１）番
目までのｍ個の圧下セグメントを用いて圧下し、かつ、
最短のｋ番目および最小のｍ個を選択し、圧下完了位置
と凝固完了位置とが一致するように圧下し、かつ、目標
とする圧下量δを圧下して、目標とする厚みの薄鋳片と
する。このような圧下を行うことにより、中心偏析のな
い、かつ圧下することによる鋳片の内部割れの発生もな
く、目標とする厚みの薄鋳片を得ることができる。以下
に、具体的な方法を説明する。

【００２９】まず、鋼、鋳造速度、鋳片の二次冷却条
件、合計の圧下量および鋳造方向での圧下量の傾斜（圧
下パスライン）の条件を決めた上で、凝固完了位置を求
めるために、偏析成分の濃化に伴う固相線温度の低下を
組み合わせたＦＥＭ数値解析（以下、単にＦＥＭ解析と
記す）を行う。

【００３０】このとき、まず、ｍ＝１、ｋ＝１からＦＥ
Ｍ解析を始めてｋ＝２、３、・・・として順次ＦＥＭ解
析を行い、第ｋ番目だけの１個の圧下セグメントによっ
て目標の圧下量δを圧下したときの凝固完了位置を求め
る。このとき、凝固完了位置が第ｋ番目の圧下セグメン
トの最下流側にある圧下ロール対の位置にあるか、また
は凝固完了位置が第（ｋ＋１）番目の圧下セグメント内
にあるような最小のｋを求める。

【００３１】凝固完了位置が第ｋ番目の圧下セグメント
の最下流側にある圧下ロール対の位置にある場合には、
最短の第ｋ番目の圧下セグメント１個で、凝固完了位置
と圧下完了位置とが一致するよう圧下パスラインが決定
されたものとする。

【００３２】凝固完了位置が第ｋ番目の圧下セグメント
の最下流側にある圧下ロール対の位置になく、第（ｋ＋
１）番目の圧下セグメント内にある場合には、第ｋ番目
と第（ｋ＋１）番目の２個の圧下セグメントにおける圧
下量をそれぞれδ／２としてＦＥＭ解析を行う。ＦＥＭ
解析の結果、凝固完了位置が第（ｋ＋１）番目の圧下セ
グメントの最下流側にある圧下ロール対の位置にある場
合には、第ｋ番目と第（ｋ＋１）番目の２個の圧下セグ
メントによって凝固完了位置と圧下完了位置とが一致す
るよう圧下パスラインが決定されたものとする。この場
合、第ｋ番目および第（ｋ＋１）番目の圧下セグメント
における圧下量は、それぞれδ／２である。

【００３３】凝固完了位置が第（ｋ＋１）番目の圧下セ
グメントの最下流側にある圧下ロール対の位置になく、
第（ｋ＋２）番目の圧下セグメント内にある場合には、
第ｋ番目と第（ｋ＋１）番目の２個の圧下セグメントに
より凝固完了位置と圧下完了位置とが一致するよう圧下
パスラインが決定されたものとする。この場合、第ｋ番
目および第（ｋ＋１）番目の圧下セグメントにおける圧
下量は、それぞれ（δ−ε）およびεである。なお，圧
下量εは第（ｋ＋１）番目の圧下セグメントの最下流側
にある圧下ロール対の位置で凝固完了位置と圧下完了位
置とが一致するように選ばれる量で、０＜ε＜δ／２の
範囲に存在する。このεの量は、第（ｋ＋１）番目の圧
下セグメントの最下流側にある圧下ロール対の位置で凝
固完了位置と圧下完了位置とが一致するまでＦＥＭ解析
を繰り返すことで決定しても良いし、また、たとえば、
第（ｋ＋１）番目の圧下セグメントにロードセルを配置
して鋳造中の圧下反力を逐次測定しておき、この圧下反
力が急激に大きくなった時点で凝固完了位置と圧下完了
位置とが一致したとみなし、圧下量εを決定すればよ
い。圧下反力が急激に大きくなることは、第（ｋ＋１）
番目の圧下セグメントでの鋳片厚みが目標とする厚みを
上回っていることを示すからである。

【００３４】ここまで述べたような、第ｋ番目と第（ｋ
＋１）番目の２個の圧下セグメントにおける圧下量をそ
れぞれδ／２として行ったＦＥＭ解析で、凝固完了位置
が、第（ｋ＋１）番目の圧下セグメントの最下流側にあ
る圧下ロール対の位置になく、なおかつ凝固完了位置が
第（ｋ＋２）番目の圧下セグメント内にもない場合に
は、ｍ＝１では凝固完了位置と圧下完了位置とが一致す
るように圧下パスラインが決定できないものと判断し、
ｍ＝２、ｋ＝１、２、３、・・・として前記のＦＥＭ解
析を繰り返す。ｍ＝２でも同様に圧下パスラインが決定
できない場合にはｍ＝３、４、５、・・・として前記の
ＦＥＭ解析を繰り返す。

【００３５】図４は、上述するような圧下パスライン決
定方法のブロック図である。

【００３６】上述のように、本発明の方法では、圧下完
了位置と凝固完了位置とが一致するように、最短のｋ番
目および最小のｍ個の圧下セグメント群を選択して、鋳
片の未凝固部を含む位置を圧下する。本発明の方法を、
簡単に要約すると、下記のとおりである。

【００３７】（イ）まず、鋼、鋳造速度、鋳片の二次冷
却条件、合計の圧下量および鋳造方向での圧下量の傾斜
（圧下パスライン）の条件を決めた上で、凝固完了位置
を求めるために、偏析成分の濃化に伴う固相線温度の低
下を組み合わせたＦＥＭ数値解析（以下、単にＦＥＭ解
析と記す）を行う。このとき、ｍ＝１、ｋ＝１からＦＥ
Ｍ解析を始める。

【００３８】（ロ）第ｋ番目から第（ｋ＋ｍ−１）番目
までのｍ個の圧下セグメントにおける圧下量をそれぞれ
α＝δ／ｍとしてＦＥＭ解析を実施する。

【００３９】（ハ）凝固完了位置が第（ｋ＋ｍ−１）番
目の圧下セグメントの最下流側にある圧下ロール対の位
置にあれば、ＦＥＭ解析を終了し、圧下パスラインを決
定する。決定された圧下パスラインは、第ｋ番目から第
（ｋ＋ｍ−１）番目までのｍ個の圧下セグメントによる
圧下で、それぞれの圧下セグメントにおける圧下量はδ
／ｍである。

【００４０】（ニ）（ロ）のＦＥＭ解析で凝固完了位置
が第（ｋ＋ｍ−１）番目の圧下セグメントの最下流側に
ある圧下ロール対の位置になく、凝固完了位置が第（ｋ
＋ｍ）番目の圧下セグメント内にもない場合には、ｋ＝
ｋ＋１として（ロ）に戻りＦＥＭ解析を続ける。

【００４１】（ホ）（ニ）で凝固完了位置が第（ｋ＋
ｍ）番目の圧下セグメント内にある場合には、第ｋ番目
から第（ｋ＋ｍ）番目までの（ｍ＋１）個の圧下セグメ
ントにおける圧下量をそれぞれβ＝δ／（ｍ＋１）とし
てＦＥＭ解析を実施する。このとき、凝固完了位置が第
（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメントの最下流側にある圧下
ロール対の位置にある場合にはＦＥＭ解析を終了し、圧
下パスラインを決定する。決定された圧下パスライン
は、第ｋ番目から第（ｋ＋ｍ）番目までの（ｍ＋１）個
の圧下セグメントによる圧下で、それぞれの圧下セグメ
ントにおける圧下量はδ／（ｍ＋１）である。

【００４２】（ヘ）（ホ）において、ＦＥＭ解析の結果
凝固完了位置が第（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメントの最
下流側にある圧下ロール対の位置になく、なおかつ凝固
完了位置が第（ｋ＋ｍ＋１）番目の圧下セグメント内に
ない場合には、ｍ＝ｍ＋１として（イ）に戻り、ＦＥＭ
解析を続ける。

【００４３】（ト）（ヘ）で凝固完了位置が第（ｋ＋ｍ
＋１）番目の圧下セグメント内にある場合には、ＦＥＭ
解析を終了し、圧下パスラインを決定する。決定される
圧下パスラインは、第ｋ番目から第（ｋ＋ｍ）番目まで
の（ｍ＋１）個の圧下セグメントによる圧下で、それぞ
れの圧下セグメントにおける圧下量は、第ｋ番目から第
（ｋ＋ｍ−１）番目までの圧下セグメントでは（δ−
ε）／ｍ、第（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメントではεで
ある。なお，圧下量εは第（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメ
ントの最下流側にある圧下ロール対の位置で凝固完了位
置と圧下完了位置とが一致するように選ばれる量で、０
＜ε＜δ／（ｍ＋１）の範囲に存在する。このεの量
は、第（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメントの最下流側にあ
る圧下ロール対の位置で凝固完了位置と圧下完了位置と
が一致するまでＦＥＭ解析を繰り返すことで決定しても
良いし、また、たとえば、第（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグ
メントにロードセルを配置して鋳造中の圧下反力を逐次
測定しておき、この圧下反力が急激に大きくなった時点
で凝固南陵位置と圧下完了位置とが一致したとみなし、
圧下量εを決定すればよい。圧下反力が急激に大きくな
ることは、第（ｋ＋ｍ）番目の圧下セグメントでの鋳片
厚みが目標とする厚みを上回っていることを示すからで
ある。

【００４４】本発明の方法の要約は以上のとおりであ
る。また、本発明の方法では、ｋ番目から（ｋ＋ｍ−
１）番目までのｍ個の圧下セグメントの圧下量をそれぞ
れ（δ−ε）／ｍで一定とするのは、圧下パスライン中
の圧下量の傾斜を一定とし、鋳造中のひずみ集中を回避
することにより鋳片の内部割れの発生を防止するためで
ある。

【００４５】また、ｋを最短の値とするのは、圧下開始
をできるだけ上流側とすることにより、鋳片の非定常部
の長さを短縮することができ、また同時に、連続鋳造機
を設計するにあたり、連続鋳造機の機長を短くすること
ができ、設備費が安くなるためである。また、最小のｍ
個を選択するのは、圧下セグメント数が少ないほど１つ
の圧下セグメント当たりの圧下量が大きくなり、圧下に
よる凝固完了点近傍の偏析成分の濃化した溶鋼の排出効
果がより期待できるからである本発明の方法を実施する
ときの鋳型出口の鋳片の厚みは、９０〜１２０ｍｍがよ
い。９０ｍｍ未満では、浸漬ノズルの肉厚を厚くできな
いので、浸漬ノズルの寿命が短い。１２０ｍｍを超える
場合には、後述する圧下量との関係から、熱間圧延工程
の粗圧延の一部を省略できる程度の鋳片の厚みに圧下で
きない。

【００４６】合計の圧下量は、鋳型出口の鋳片の厚みの
２０〜５０％とするのがよい。２０％未満では、圧下の
効果が少ない。５０％を超える場合には、圧下により鋳
片に内部割れが発生するからである。

【００４７】合計の圧下量を各圧下セグメントで分担す
るとき、最終の圧下ブロックが分担する圧下量は、目標
の圧下後の鋳片厚みの５％以上とするのがよい。５％未
満では、凝固完了位置近傍に存在する偏析成分の濃化し
た溶鋼を絞り出す効果が少なくなる。

【００４８】鋳造する鋼は、炭素含有率が約０．２％以
下のいわゆる中炭素鋼および低炭素鋼がよい。高炭素鋼
では、圧下によって内部割れが発生しやすい。ひずみに
起因する内部割れに対する限界ひずみが小さくなり、本
発明で規定した圧下率５０％の鋳造では、内部割れが発
生する場合があるからである。

【００４９】鋳造速度は、垂直曲げ型連続鋳造機の場合
には、約２ｍ／分以上とするのがよい。２ｍ／分未満で
は、凝固完了位置が垂直部直下の鋳片の曲げ部領域に達
するので、この曲げ部領域で鋳片を圧下するときには、
鋳片内部の凝固界面に、圧下によるひずみと曲げによる
ひずみの両方が作用するので、鋳片に内部割れが発生し
やすくなる。

【００５０】図３では、垂直曲げ型の連続鋳造機の例を
示したが、本発明の方法を実施する連続鋳造機は、垂直
型、湾曲型などのいずれの型の連続鋳造機でもよい。油
圧シリンダは、垂直型連続鋳造機の場合には、鋳片の両
側に相当する圧下セグメントに配置し、鋳片の両側の圧
下量が等しくなるよう鋳片の未凝固部を含む位置を圧下
してもよい。

【００５１】

【実施例】図３に示す構成の連続鋳造装置を用い、表１
に示す２種類の化学組成の鋼を連続鋳造した。

【００５２】

【表１】

【００５３】厚み９０ｍｍまたは１００ｍｍ、幅１００
０ｍｍの断面が矩形の鋳片を鋳造し、鋳造速度を３．５
〜８ｍ／分の間で変化させ、鋳片の未凝固部を含む位置
を３０ｍｍまたは４０ｍｍ圧下した。圧下を分担する圧
下セグメントは、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７までの７個を配置
し、そのうち、Ｎｏ．５圧下セグメントは４個、Ｎｏ．
６圧下セグメントは３個、それ以外の圧下セグメント
は、２個の圧下ロール対を備える。各圧下セグメントの
鋳造方向の最も上流側の圧下ロール対の溶鋼メニスカス
からの距離を、後述する表２に示す。そのうち、Ｎｏ．
１圧下セグメントが約２．９ｍ、Ｎｏ．７圧下セグメン
トが約１０．５ｍの距離である。

【００５４】鋳造試験の前に、各試験条件について、偏
析成分の濃化に伴う固相線温度の低下を組み合わせた上
で、鋳片の未凝固部を含む位置を圧下するときの凝固促
進を考慮した凝固完了位置をＦＥＭ数値解析により求め
た。

【００５５】圧下して得られた鋳片から、鋳造方向に１
００ｍｍ長さの横断面サンプルを採取した。横断面のサ
ルファプリントを実施し、中心偏析および内部割れの発
生の有無を目視で観察した。表２に、鋳造条件および試
験結果を示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】本発明例の試験Ｎｏ．１および比較例の試
験Ｎｏ．２では、表１に示す鋼Ａの低炭素鋼を用いて、
圧下量３０ｍｍの試験を行った。目標の薄鋳片の厚みは
６０ｍｍである。試験Ｎｏ．１では、Ｎｏ．１圧下セグ
メントで１８ｍｍ、Ｎｏ．２圧下セグメントで１２ｍｍ
圧下することにより、合計３０ｍｍを圧下した。一方、
試験Ｎｏ．２では、圧下セグメントＮｏ．１のみで３０
ｍｍを圧下した。

【００５８】図５は、試験Ｎｏ．１における試験条件で
のＦＥＭ数値解析結果による溶鋼メニスカスからの距離
と圧下時の鋳片の厚みおよび凝固殻の厚みとの関係を示
す図である。図６は、試験Ｎｏ．２における試験条件で
の、上述する図５と同じ内容の図である。図５で示すよ
うに、試験Ｎｏ．１では、本発明の方法で規定する条件
の通りに、圧下完了位置と凝固完了位置とが一致してい
るのが分かる。また、図６で示すように、試験Ｎｏ．２
では、本発明の方法で規定する条件を外れて、圧下完了
位置と凝固完了位置とが一致していないことが分かる。

【００５９】鋳片横断面のサルファプリントの結果か
ら、試験Ｎｏ．１では、中心偏析や内部割れは発生せ
ず、目標の厚み６０ｍｍの薄鋳片が得られた。一方、試
験Ｎｏ．２では、目標の厚み６０ｍｍの薄鋳片が得られ
たが、顕著な中心偏析が発生するとともに、内部割れが
発生した。

【００６０】本発明例の試験Ｎｏ．３および比較例の試
験Ｎｏ．４では、表１に示す鋼Ａの低炭素鋼を用いて、
圧下量４０ｍｍの試験を行った。目標の薄鋳片の厚みは
５０ｍｍである。試験Ｎｏ．３では、Ｎｏ．２およびＮ
ｏ．３の圧下セグメントでそれぞれ１４ｍｍ、Ｎｏ．４
の圧下セグメントで１２ｍｍ、合計４０ｍｍ圧下した。
一方、試験Ｎｏ．４では、Ｎｏ．１の圧下セグメント
で、合計４０ｍｍ圧下した。

【００６１】また、本発明例の試験Ｎｏ．５および比較
例の試験Ｎｏ．６では、表１に示す鋼Ｂの中炭素鋼を用
いて、圧下量３０ｍｍの試験を行った。目標の薄鋳片の
厚みは７０ｍｍである。試験Ｎｏ．５では、Ｎｏ．１の
圧下セグメントで１６ｍｍ、Ｎｏ．２の圧下セグメント
で１４ｍｍ、合計３０ｍｍ圧下した。一方、試験Ｎｏ．
４では、Ｎｏ．１の圧下セグメントで３０ｍｍ圧下し
た。

【００６２】試験Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６の試験条件でのＦ
ＥＭ数値解析結果は図示しないが、試験Ｎｏ．３および
試験Ｎｏ．５では、本発明の方法で規定する条件の通り
に、圧下完了位置と凝固完了位置とが一致していた。ま
た、試験Ｎｏ．４および試験Ｎｏ．６では、本発明の方
法で規定する条件を外れて、圧下完了位置と凝固完了位
置とが一致していなかった。

【００６３】鋳片横断面のサルファプリントの結果か
ら、試験Ｎｏ．３および試験Ｎｏ．５では、中心偏析や
内部割れは発生していなかった。試験Ｎｏ．３では、目
標の厚み５０ｍｍの薄鋳片が得られ、また、試験Ｎｏ．
５では、目標の厚み７０ｍｍの薄鋳片が得られた。一
方、試験Ｎｏ．４および試験Ｎｏ．６では、目標の厚み
の５０ｍｍまたは７０ｍｍの薄鋳片が得られたが、顕著
な中心偏析が発生するとともに、内部割れが発生した。

【００６４】

【発明の効果】本発明の方法の適用により、鋼、鋳造速
度、鋳片の二次冷却条件、圧下量などの連続鋳造の操業
条件が変化しても、鋳片の厚み中心部近傍に中心偏析の
ない、かつ圧下することによる鋳片の内部割れの発生も
なく、目標とする厚みの薄鋳片を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧下完了位置と凝固完了位置との関係を説明す
るための図である。

【図２】圧下完了位置と凝固完了位置との関係を説明す
るための図である。

【図３】本発明の方法を実施するための連続鋳造装置の
１例を示す図である。

【図４】本発明の方法の圧下パスライン決定方法のブロ
ック図である。

【図５】ＦＥＭ数値解析結果による溶鋼メニスカスから
の距離と圧下時の鋳片の厚みおよび凝固殻の厚みとの関
係を示す図である。

【図６】ＦＥＭ数値解析結果による溶鋼メニスカスから
の距離と圧下時の鋳片の厚みおよび凝固殻の厚みとの関
係を示す図である。

【符号の説明】

１：浸漬ノズル ２：鋳型 ３：溶鋼 ４：凝固殻 ５：未凝固部 ６：鋳片 ７：ガイドロール対 ８：圧下ロ
ール対 ９：圧下セグメント １０：ピンチ
ロール １１：油圧シリンダ δ：合計
の圧下量 Ａ：圧下完了位置および凝固完了位置 Ｂ：圧下完了位置 Ｃ：凝固完
了位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の圧下ロール対を備える圧下セグメン
   トをｐ個配置し、そのうち鋳造方向の最も上流側の圧下
   セグメントを１番目として、ｋ番目（１≦ｋ＜ｐ）から
   （ｋ＋ｍ−１）番目までのｍ個の圧下セグメントを用い
   て鋳片の未凝固部を含む位置を圧下する連続鋳造方法で
   あって、圧下完了位置と凝固完了位置とが一致するよう
   に、最短のｋ番目および最小のｍ個を選択して圧下し、
   目標とする厚みの薄鋳片を得ることを特徴とする薄鋳片
   の連続鋳造方法。