JP4508087B2 - 連続鋳造方法および連続鋳造鋳片 - Google Patents

Description

本発明は、耐水素誘起割れ性能に優れた鋼板製造用鋳片の連続鋳造方法およびその連続鋳造方法により鋳造される鋼板製造用の連続鋳造鋳片に関する。

鋼の連続鋳造鋳片において、鋳片厚さ方向の中心部にＣ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎといった不純物成分や合金成分が濃縮した偏析帯である中心偏析、または上記の成分が等軸晶間に濃縮して存在する粒状の偏析は、厚板製品における機械特性低下の原因となる重大な鋳造欠陥の一つである。特に、硫化水素を含む原油や天然ガスなどの輸送に使用されるラインパイプなどでは、このような偏析が残っていると水素集積のサイトとなり、しばしば水素誘起割れ（以降、「ＨＩＣ」とも称する）の起点となる。これらの欠陥は、鋳造末期の未凝固相における残溶鋼が凝固するときに収縮して負圧状態となり、デンドライト樹間に微細に濃化したミクロ偏析をともなう溶鋼が吸い出されてデンドライト樹間から流出し、局所的に凝固組織が凝着した閉空間内に集積して凝固することにより、マクロ的な偏析となるものである。

従来より、鋳片の凝固組織の制御や凝固末期に鋳片の表面から厚さ方向に機械的な圧下を与えることにより、これらのマクロ偏析による欠陥を低減しようとする方法が開示されている。

例えば、特許文献１においては、モールドと鋳片の液相線クレータエンドとの凝固シェルに積極的にバルジング力を作用させて鋳片内未凝固層の厚さを増大させ、次いで液相線クレータエンドと固相線クレータエンドとの間の鋳片に圧下を加え中心偏析の発生を低減させることを特徴とする連続鋳造方法が開示されている。圧下を加える理由は、鋳片内部の凝固収縮に対して、外部より圧下を加えることで、上述したマクロ偏析の根本的な原因を除去しようというものである。鋳片内部の凝固収縮を補償する程度の圧下を加える鋳片の未凝固圧下法は、「軽圧下法」と称され、連続鋳造分野において広く適用されている。

マクロ偏析欠陥の低減に対しては、上述したような従来の軽圧下方法によって、少なからぬ効果が得られたが、昨今の製品品質への高度な要求を考慮すると、従来の軽圧下方法では、その効果は不十分と言わざるを得ない。

近年、ますます過酷なサワー環境に耐えられる高強度および高靱性を有する耐ＨＩＣ（耐水素誘起割れ）性能に優れた鋼板の製造が要求されつつある。従来、ＨＩＣの主な原因は、中心偏析などのマクロ偏析およびセミマクロ偏析とされ、これらの偏析を低減することにより耐ＨＩＣ性能の向上が図られると考えられてきた。しかしながら、前記のような高性能の耐ＨＩＣ性能を備えた鋼板製造の要求に応じるためには、鋳片の中心部において発生するセンターポロシティをも低減する必要のあることが明らかとなってきた。すなわち、センターポロシティの程度が大きい場合には、鋳片を圧延してもセンターポロシティの痕跡を完全に消し去ることができずに、サワー環境下においてその痕跡部分が水素の集積サイトとなりやすいからである。

上記の水素の集積サイトの形成は、具体的には下記の機構によると推察される。つまり、圧延を経た後においてもセンターポロシティが完全には圧着されずに鋼板内で微小な空隙となって残存し、これが水素の集積サイトになると推察される。あるいは、鋳片の凝固途上でポロシティの形成時に界面張力のバランスにより非金属介在物粒子がポロシティの界面に点状に突出した形態で集積し、そのまま鋳片が凝固することにより鋼板に至るまでこの形態が残存することから、この集積介在物とマトリックスとの境界が水素の集積サイトになるとも推察される。

上記のセンターポロシティは、鋳片の中心部が完全に凝固するときの凝固収縮により形成される。しかしながら、この凝固収縮量を補償する程度の圧下量しか付与しない軽圧下法のみでは、センターポロシティ改善効果が極めて小さく、したがって、高性能の耐ＨＩＣ性能を備えた鋼板製造の要求に応じることはできなかった。

特公昭 ６２−３４４６１号公報（特許請求の範囲および第２欄２３行〜第３欄４行）

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その課題は、センターポロシティならびにマクロ偏析およびセミマクロ偏析の発生を同時に低減した高性能の耐ＨＩＣ特性を有する鋼板製造用スラブの連続鋳造方法およびその方法を用いた連続鋳造鋳片を提供することにある。

本発明者は、上述の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて、高性能の耐ＨＩＣ鋼板製造用スラブの連続鋳造方法および連続鋳造鋳片について調査および検討を行い、下記の（ａ）〜（ｅ）の知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）鋳片厚さを鋳造方向に対してテーパ状に圧下する方法によりマクロ偏析を改善することによって、鋼板のＨＩＣの発生率を極めて低い値とすることはできるが、なお、若干のＨＩＣが発生することは避けられない。

（ｂ）鋳片のセンターポロシティの発生程度を一定の水準以下まで低下させることにより、上記（ａ）にて述べた若干のＨＩＣの発生率を明確に低下させることができる。

（ｃ）センターポロシティは、鋳片のマクロ偏析をある程度改善した後、鋳片中心部が完全に凝固する直前にその厚さ方向に数ｍｍの圧下を与えることにより、改善することができる。鋳片のマクロ偏析改善のためのテーパ状圧下と完全凝固直前の圧下には、相互に関連する適正範囲が存在する。

（ｄ）すなわち、鋳片凝固シェル厚さが６０ｍｍになるまでの間に鋳片厚さ方向に３〜１０ｍｍのバルジングをさせた後、中心固相率が０．８未満の位置において、鋳片をテーパ状のロールアライメントにより鋳片厚さ方向に圧下し、中心固相率が０．８〜０．９５の範囲内の位置において、１段の圧下ロール対を用いて鋳片厚さ方向に５〜１０ｍｍの範囲内で、段差状に圧下することにより、鋳片のセンターポロシティを低減できる。

（ｅ）上記（ｄ）の方法によって、鋳片の厚さ中心部のポロシティ体積を２×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）以下に減じることにより、当該鋳片から得られた鋼板の耐ＨＩＣ性能は格段に向上する。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）に示す連続鋳造方法および（２）に示す鋳片にある。

（１）鋳片の片側の凝固シェル厚さが６０ｍｍ以下の鋳片位置において、鋳片厚さを鋳片幅中央部で３〜１０ｍｍの範囲内でバルジングさせた後、該バルジングさせた状態を維持しつつ、厚さ中心部に固相が生成する鋳片位置から、厚さ中心部における中心固相率が０．８未満の鋳片位置までの間の鋳片を、バルジングさせた厚さの範囲内で鋳片の鋳造方向に対してテーパ状に圧下し、引き続き、厚さ中心部における中心固相率が０．８〜０．９５の範囲内の鋳片位置において、鋳片厚さ方向に５〜１０ｍｍの範囲内で、１段の圧下ロール対を用いて段差状に圧下することにより、厚さ中心部におけるポロシティ体積が０．８×１０ ^-4 〜２×１０ ^-4 （ｃｍ ³ ／ｇ）で、かつ厚さ中心部におけるＭｎの偏析比が１．１０〜１．２５である鋳片を製造することを特徴とする耐水素誘起割れ性能に優れた鋼板製造用鋳片の連続鋳造方法（以下、「第１発明」とも記す）。

（２）前記（１）に記載の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、鋳片の厚さ中心部におけるポロシティ体積が０．８×１０ ^-4 〜２×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）で、かつ鋳片の厚さ中心部におけるＭｎの偏析比が１．１０〜１．２５であり、ＮＡＣＥ Ｔ０２８４に規定された試験法に準拠して、圧延後の鋼板における水素誘起割れの面積率が０．５％以下であることを特徴とする鋼板製造用の連続鋳造鋳片（以下、「第２発明」とも記す）。

本発明において、「中心固相率」とは、鋳片中心部において、固相および液相が占める全領域に対して固相が占める領域の分率をいう。

「テーパ状に圧下する」とは、ロール対のロールギャプが鋳造方向に対して所定の勾配を有して減少するように配置された複数のロール対により鋳片を圧下することを意味する。

また、「１段の圧下ロール対」とは、鋳造方向に対して１組のロール対を有する圧下ロール対をいい、「段差状に圧下する」とは、上記の１組のロール対を用いて鋳片厚さが１段のステップ状に減少するように圧下することを意味する。

そして、「ポロシティ体積」とは、後に詳述する方法により求められる鋳片単位質量当たりのポロシティの体積のうち、その最大値を意味する。

本発明の連続鋳造方法によれば、センターポロシティならびにマクロ偏析およびセミマクロ偏析を著しく低減したスラブ鋳片を鋳造することができ、前記鋳片を素材とする耐ＨＩＣ性能に優れた鋼板を製造することが可能となる。また、本発明の連続鋳造鋳片は、ラインパイプなどに用いられる耐ＨＩＣ性能に優れた鋼板の製造に最適である。

本発明は、前記のとおり、片側の凝固シェル厚さが６０ｍｍ以下の鋳片位置において、鋳片厚さを３〜１０ｍｍの範囲内でバルジングさせた後、その状態を維持しつつ、厚さ中心部に固相が生成する位置から、厚さ中心部における中心固相率が０．８未満の位置までの間の鋳片を、バルジング厚さの範囲内で鋳造方向にテーパ状に圧下し、中心固相率が０．８〜０．９５の範囲内の位置において、鋳片厚さ方向に５〜１０ｍｍの範囲内で、１段の圧下ロール対を用いて段差状に圧下する鋼板製造用鋳片の連続鋳造方法、および前記の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、厚さ中心部におけるポロシティ体積が２×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）以下である連続鋳造鋳片である。以下に、本発明を前記の範囲に限定した理由および好ましい範囲について述べる。

（１）バルジングの付与位置およびバルジング量
鋳片にバルジングを付与する理由は、前記特許文献１と同じく、スラブ鋳片の幅方向端部の圧下を回避し、端部以外の未凝固部を含む鋳片幅方向全体を効果的にテーパ状に圧下、あるいは完全凝固直前に段差状に圧下するためである。

鋳片の凝固シェル厚さが鋳片の片側で６０ｍｍを超えた条件でバルジングを行わせると、鋳片の短辺側の凝固シェル界面において、バルジングによる曲げ歪により微細な内部割れ（すなわち、凝固界面が一旦割れ、その割れた部分にミクロ偏析を伴った溶鋼を吸い込み、凝固した組織）が発生するので、凝固シェル厚さが６０ｍｍに達するまでの間にバルジングを開始させる必要があることが判明した。また、この微細な内部割れの存在も、鋼板のＨＩＣの発生原因になることが判明した。そこで、鋳片の片側の凝固シェル厚さが６０ｍｍになるまでの間にバルジングを開始させることとした。

バルジング量の適正範囲を３〜１０ｍｍとした理由は、バルジング量が３ｍｍ未満では、バルジングした鋳片を圧下することによる効果が十分ではなく、一方、バルジング量が１０ｍｍを超えて大きくなると、凝固シェル厚みが６０ｍｍ以下の場合であっても、鋳片の短辺側凝固シェル界面における内部割れ発生の危険性が増すからである。

（２）テーパ状圧下の鋳片位置および圧下量
テーパ状圧下は、一般に行われているように、鋳片中心部が凝固し始める鋳片位置、すなわち、中心部に固相が生成する鋳片位置（または時期）から完全に凝固する鋳片位置（または時期）までの間を連続して微小なテーパにより実施するのがよい。そこで、テーパ状圧下の適正開始位置を、中心部に固相が生成する鋳片位置と規定した。さらに、鋳片の中心固相率が０．０２程度になると、鋳片の上側および下側の凝固シェルがブリッジングを開始し始め、凝固収縮の影響が顕著になってくるので、この鋳片位置以降からテーパ状圧下を開始するのが好ましい。また、ブリッジングが大きくなる、中心固相率が０．３以上の鋳片位置からテーパ状圧下を開始すれば、さらに一層好ましい。

テーパ状圧下の終了位置は、後述する鋳片の完全凝固直前における段差状圧下の適正範囲を考慮して、中心固相率で０．８未満の鋳片位置とした。溶鋼が流動できる最大の固相率は０．８と考えられており、この固相率では凝固収縮を駆動力とする偏析成分の濃化した残溶鋼の流動も、ほぼ停止状態となる。そこで、さらに下流側における段差状圧下の領域の確保も考慮して、テーパ状圧下の終了位置を中心固相率が０．８未満の位置と規定した。テーパ状圧下の終了位置をさらに中心固相率の低い位置としても偏析改善は可能であるが、少なくとも中心固相率が０．６程度の鋳片位置まではテーパ状圧下を継続するのが好ましい。

テーパ状圧下におけるテーパ量は、鋳造方向１ｍ当たり、０．８〜２．０ｍｍとするのが好ましい。テーパ量を鋳造方向１ｍ当たり０．８ｍｍ未満にすると、凝固収縮量の補償が不十分となり、偏析が悪化するおそれがある。一方、テーパ量が鋳造方向１ｍ当たり２．０ｍｍを超えて大きくなると、圧下量が凝固収縮量を超えて大きくなり、偏析成分の濃化した残溶鋼の逆流が起こり、逆Ｖ偏析を生じるおそれがある。

（３）段差状圧下の鋳片位置および圧下量
テーパ状圧下に引き続き、一対のロール対を用いて、中心固相率が０．８〜０．９５の範囲内の鋳片位置において、段差状に圧下量５〜１０ｍｍの範囲内で圧下を加える。その理由は下記のとおりである。すなわち、上記（２）のテーパ状圧下を行っても、鋳片の凝固収縮量を完全には補償できず、その結果、凝固末期に、凝固収縮による収縮孔としてセンターポロシティが形成される。このタイミングにおいて、鋳片に、一本の圧下ロール当たりやや大きめの圧下量を与えて、鋳片内部に形成されつつある収縮孔を圧着させるのが極めて有効だからである。つまり、この段階では、鋳片中心部に凝固潜熱が残っているために、中心部の温度は融点近くの高温に維持されている。そのため、鋳片表層部と中心部との温度差が大きく、相対的に表層部よりも内部の方が柔らかいので、圧下による変形は鋳片の中心部の方に集中し易いからである。

ただし、中心固相率が０．８未満の場合に、段差状圧下量が大きすぎると、偏析成分の濃化した流動性を保有する残溶鋼を圧下ロール対の上流側に逆流させることになる。この場合、残溶鋼の排出による逆流量は、前記した逆Ｖ偏析発生の原因となる過度のテーパ状圧下による残溶鋼の逆流量よりも多量となり、ロール対の上流側に数ｍｍ以上の塊状の偏析が一旦形成され、場合によっては、これが完全凝固まで残存ずる可能性がある。一方、中心固相が０．９５を超えて大きい鋳片位置では、凝固完了にともないセンターポロシティの形成も終了し、圧下の効果は低減する。そこで、段差状圧下を行う鋳片の適正位置を、中心固相率が０．８〜０．９５の鋳片位置とした。

段差状圧下による圧下量が５ｍｍ以上において、センターポロシティの低減効果が得られ、圧下量の増加にともなってセンターポロシティの低減効果は増大する。しかし、圧下量が１０ｍｍを超える範囲では、その低減効果はほぼ飽和する。そこで、圧下量の適正範囲を５〜１０ｍｍとした。

なお、鋳片の圧下時における中心固相率およびバルジング開始時の凝固シェル厚さは、非定常伝熱解析によって求めることができる。この解析方法が本発明の実施に十分に使用できる精度を有するものであることは、未凝固鋳片内部への打鋲試験や鋳片表面温度の測定などの通常用いられる方法により確認を行った。

（４）ポロシティ体積
上記のようにして得られた鋳片は偏析が低減されており、かつ鋳片のセンターポロシティも極めて低減されているが、偏析状態が良好であっても、センターポロシティが低減されずに不良な場合には、その鋳片を素材として製造された鋼板においてＨＩＣが発生することが判明した。鋳片の厚さ中心部のポロシティを下記のとおり定量化した結果、中心部のポロシティ体積を２×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）以下に減じることにより、鋼板のＨＩＣの発生を抑制して低位に維持できることが判明した。そこで、第２発明では、鋳片の厚さ中心部のポロシティ体積を２×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）以下と規定した。

ここで、ポロシティ体積は下記の方法により求める。ポロシティの体積をＰｖ（ｃｍ³／ｇ）、同じ鋳片の１／４厚さ部（鋳片の厚さ方向１／４の位置の部分）の代表サンプルの密度をρ₀、鋳片中心部のサンプル密度をρとすると、ポロシティの体積は、Ｐｖ＝１／ρ−１／ρ₀（ｃｍ³／ｇ）により算出することができる。本発明では、後述するとおり鋳片の複数箇所から採取したサンプルについて、上記の方法によりポロシティの体積（Ｐｖ）を求め、これらの最大値を「ポロシティ体積（Ｐｖmax）」として使用した。

この場合、サンプルの大きさは、３０ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍ以内の立方体とするのがよい。サンプルサイズが大きすぎると、元来、ポロシティのほとんど含まれない、鋳片中心部から外れた部分までがサンプル中に含まれ、中心部のポロシティの検出感度が鈍くなってしまう。同じ鋳片の１／４厚さ部の代表サンプルの密度ρ₀を基準として選定した理由は、例えば顕微鏡による検査などによれば、当該部分ではほとんどポロシティは検出されず、したがって、この部分の鋳片の密度は、素材本来の密度に等しいとすることができるからである。

本発明の連続鋳造方法の効果を確認するため、下記の連続鋳造試験を行うとともに、得られた鋳片を鋼板に圧延し、その耐水素誘起割れ性能を評価した。

（試験方法）
１）鋳造方法
図１は、本発明の連続鋳造方法を試験するために用いた垂直曲げ型の連続鋳造装置の例を示したものである。試験に用いた鋳型は、出側鋳片厚さが３１０ｍｍ、鋳片幅が２３００ｍｍの大きさのものを使用した。対象とした鋼種は、鋼成分組成が質量％にて、Ｃ：０．０６〜０．０８％、Ｓｉ：０．１８〜０．２５％、Ｍｎ：１．５〜１．５５％、Ｐ：０．００７〜０．００９％、Ｓ：０．０００４〜０．０００６％、Ｔｉ：０．０１５〜０．０２％、Ｎｂ：０．０３〜０．０４％、Ｃａ：０．００２〜０．００２５％の耐ＨＩＣ鋼である。鋳造速度は０．６０〜０．６５ｍ／ｍｉｎの範囲で種々変更した。また、二次冷却比水量は０．８〜１．５Ｌ／ｋｇ−ｓｔｅｅｌとした。

また、バルジング開始時の凝固シェル厚さおよび圧下前の中心固相率は、鋳造速度および二次冷却比水量を変更することにより調整した。

タンディッシュから浸漬ノズル１を経て鋳型３に注入された溶鋼４は、鋳型４およびその下方の二次冷却スプレーノズル群（図示せず）から噴射されるスプレー水によって冷却され、凝固シェル５を形成して鋳片８となる。鋳片は、内部に未凝固部９を保持したまま、ガイドロール群６を経てピンチロール１０により引き抜かれる。
完全凝固直前の段差状圧下に用いる強圧下用ロール対（以下、「圧下ロール対」または「圧下ロール」とも記す）７は、鋳型内の溶鋼メニスカス２より２１ｍ下流の位置に設置した。上記の圧下ロール対７を構成するロールの直径は４５０ｍｍであり、圧下力は最大で５．８８×１０⁶Ｎとした。また、この圧下ロールよりも上流のガイドロール群６を用いてテーパ状圧下を実施した。なお、試験に用いた連続鋳造装置は垂直曲げ型連続鋳造装置であるが、湾曲型連続鋳造装置を使用しても良いことは言うまでもない。

図１中の矢印Ｂ１−Ｂ２により示されるバルジングおよびテーパ状圧下ゾーンにおいては、ガイドロール群６は、鋳片の厚み方向の間隔を所定値に制御できるように配置されており、バルジングおよびテーパ状圧下のパスラインを付与することができる。

圧下時の中心固相率は、主として鋳造速度、二次冷却強度（すなわち、二次冷却比水量）および鋳片幅中央部の厚さ（すなわち、鋳片のバルジング量）によって定まることから、鋳片のバルジング量に対して、鋳造速度を種々に変更して伝熱計算を行うことにより中心固相率を求めた。

また、タンディッシュ内の溶鋼の過熱度（ΔＴ）は、４０℃〜５０℃の間でほぼ一定とした。なお、ΔＴは、溶鋼温度と液相線温度との差である。テーパ状圧下の総圧下量は、鋳造方向の鋳片圧下範囲とテーパ量により決定されるが、本発明の圧下範囲およびテーパ量の場合、最大で１０ｍｍ程度である。

２）鋼板の耐ＨＩＣ性能試験ならびにポロシティ体積および偏析比調査方法
長さ８ｍの鋳片を採取し、加熱炉にて１１５０℃に加熱した後、約８００℃から圧延を開始し、約５００℃にて圧延を完了する一般的な圧延条件により、厚さ２０ｍｍ、幅２４００ｍｍの鋼板に圧延した。

得られた各鋼板の長手方向を４等分した各板の幅方向端部から１／４の位置（以下、「１／４幅の位置」とも記す）および幅方向中央部の位置の計３箇所の位置から、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの全板厚試験片を採取し、ＮＡＣＥ Ｔ０２８４に規定されたＨＩＣ試験法に準拠して、５質量％ＮａＣｌ＋０．５質量％ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋１気圧Ｈ₂Ｓ飽和で温度２５℃のＮＡＣＥ ＴＭ０１７７溶液中に９６時間浸漬した。浸漬後の試験片に発生したＨＩＣによる割れの面積を超音波によるＣスキャンにより測定して、試験片の全面積に占めるＨＩＣによる割れの面積率（以下、「ＣＡＲ」とも記す）を求め、上記３箇所の平均値を算出した。

また、バルジング時の内部割れの影響を調査するために、各板の幅方向端部から板幅の１／１０の位置（以下、「１／１０幅の位置」とも記す）の２箇所においても上記ＣＡＲを求め、これら２箇所の平均値を算出した。

さらに、上記の鋳片からポロシティ体積および偏析比調査のためにサンプルを下記の方法により採取した。ポロシティ体積（Ｐｖmax）調査用のサンプルは、連続鋳造の定常部の鋳片における横断面ブロックの厚さ中心部において鋳片幅方向に均等に１５箇所の位置から採取した。サンプルの大きさは、横断面に平行な面を３０ｍｍ×３０ｍｍとし、厚さ（鋳造方向）を２０ｍｍとした。同様に、基準密度（ρ₀）測定用のサンプルとして、鋳片の幅方向中央の１／４厚さの位置から同サイズのサンプルを採取した。

密度は、それぞれのサンプルの質量と体積とから算出した。体積は、水中にサンプルを浸漬し、水中での重量を測定することにより浮力を求め、この浮力と水の密度とから算出した。これらの結果を用いて前記（４）にて述べた方法により、鋳片幅方向のポロシティの体積（Ｐｖ）を求め、さらに、その最大値であるポロシティ体積（Ｐｖmax）を求めた。

偏析比の調査については、下記の方法により行った。鋳片横断面ブロックの厚さ中心部より、鋳片幅方向に１００ｍｍピッチで２２箇所について、直径５ｍｍ×深さ３ｍｍのドリル穴を開け、得られた切粉サンプルを用いてＭｎ分析を行った。上記Ｍｎ分析値の算術平均値（Ｃ）を求め、母材濃度（鍋中濃度：Ｃ₀）で除すことにより、偏析比（Ｃ／Ｃ₀）を求めた。

（試験結果）
表１および表２に、本発明の効果を確認するために行った一連の試験条件および試験結果を示した。

同表において、試験番号Ｈ１〜Ｈ１０は、本発明で規定する条件を全て満足する本発明例についての試験である。
上記の本発明例では、３種類の鋳造速度条件で、バルジング量（同表中に「ＢＡ」で示す）、バルジング時の凝固シェル厚さ（同表中に「ＢＳ」で示す）、段差状圧下時の中心固相率（ｆｓ）、および段差状圧下量を第１発明で規定する範囲内で変化させて鋳造を行い、得られた鋳片をさらに鋼板に圧延する試験を行った。また、このときのテーパ状圧下の圧下位置の範囲（中心固相率（ｆｓ）の範囲）、圧下テーパ量およびテーパ状圧下による総圧下量を併せて示した。

同表の結果によれば、第１発明で規定する条件を満足する試験番号Ｈ１〜Ｈ１０では、いずれも、鋳片の厚さ中心部のポロシティ体積（Ｐｖmax）が２．０×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）以下と低く、Ｍｎの偏析比（Ｃ／Ｃ₀）も１．２５以下の範囲で低位安定しており、かつ、バルジング時の鋳片短辺部の内部割れの発生も見られない良好な品質の鋳片が得られた。さらに、圧延後の鋼板におけるＨＩＣの面積率（ＣＡＲ）も０．５％以下と極めて低く、高性能の耐ＨＩＣ特性を有する鋼板が得られたことが確認された。

これらに対して、試験番号Ｃ１〜Ｃ２２は、第１発明で規定する条件のうち少なくとも１つを満足しない比較例についての試験である。

試験番号Ｃ１は、テーパ状圧下および凝固末期の段差状圧下以外は、試験番号Ｈ１と同じ条件とし、テーパ状圧下および凝固末期の段差状圧下をいずれも行わなかった比較例についての試験である。Ｍｎ偏析比および中心部のポロシティ体積の値はともに非常に高く、鋳片品質は劣ったものとなっている。その結果、鋼板のＨＩＣ面積率も１５．３％と極度に高く、耐ＨＩＣ性能の極めて劣った鋼板となった。

試験番号Ｃ２、Ｃ４およびＣ６は、試験番号Ｈ２、Ｈ４およびＨ８と同様の条件で、テーパ状圧下のみを行わなかった比較例についての試験である。ポロシティ体積の値はいずれも低く良好であったが、Ｍｎ偏析比の値が高く、鋼板の耐ＨＩＣ性能も劣ったものとなった。

試験番号Ｃ３、Ｃ５およびＣ７は、試験番号Ｈ１、Ｈ４およびＨ８と同様の条件で、凝固末期の段差状圧下を行わなかった比較例についての試験である。Ｍｎ偏析比の値は比較的低く良好であるが、ポロシティ体積の値が非常に高く、その結果、鋼板の耐ＨＩＣ性能は劣ったものとなった。

試験番号Ｃ８、Ｃ９およびＣ１０は、試験番号Ｈ１、Ｈ５およびＨ９と同様の条件で、凝固末期の段差状圧下量を５ｍｍ未満とした比較例である。その結果、ポロシティ体積の値は２．０×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）よりも大きくなっており、鋼板の耐ＨＩＣ性能はやや不良であった。

試験番号Ｃ１１〜Ｃ１６は、試験番号Ｈ１、Ｈ５およびＨ９と同様の条件で、凝固末期の段差状圧下のタイミング（鋳片の中心固相率）のみを変更した比較例についての試験である。試験番号Ｃ１１、Ｃ１３およびＣ１５では、いずれも鋳片の中心固相率が０．８未満の鋳片位置において段差状圧下を行った。その結果、ポロシティ体積の値は低く良好であったが、偏析状況の悪い部分が散見され、Ｍｎ偏析比の値が高くなり、鋼板の耐ＨＩＣ性能も不良となった。これは、偏析成分の濃化した残溶鋼が排出して上流側に逆流し、成分偏析となって残存したことによると推察される。

一方、試験番号Ｃ１２、Ｃ１４およびＣ１６では、いずれも鋳片の中心固相率が０．９５を超えた鋳片位置において段差状圧下を行った。その結果、ポロシティ体積の値は２．０×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）よりも大きくなり、鋼板の耐ＨＩＣ性能はやや不良であった。これは、先に述べたように、このように凝固が進行した状況下においては段差状圧下の効果が低減したためである。

試験番号Ｃ１７〜Ｃ２２は、バルジングの条件を変更した比較例についての試験である。試験番号Ｃ１７およびＣ１８では、試験番号Ｈ１と同様の条件下で、それぞれバルジング時の凝固シェル厚さおよびバルジング量を第１発明で規定する範囲を超えて大きく変更させた。同じく、試験番号Ｃ１９およびＣ２０では、試験番号Ｈ６およびＨ８と同様の条件で、それぞれバルジング時の凝固シェル厚さおよびバルジング量を第１発明で規定する範囲を超えて大きく変更させた。その結果、いずれの場合においても、バルジング時に発生したと推察される内部割れが発生しており、鋼板の耐ＨＩＣ性能は特に１／１０幅端部において劣っていた。

試験番号Ｃ２１およびＣ２２では、試験番号Ｈ１およびとＨ４と同様の条件で、バルジング量のみを第１発明で規定する範囲の下限である３ｍｍ未満として鋳造を行った。その結果、Ｍｎ偏析比の値が若干上昇するとともに、ポロシティ体積は２．０×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）よりも高くなり、鋼板の耐ＨＩＣ性能もやや不良となった。

以上の本発明例および比較例についてのそれぞれの試験結果の比較から、本発明の優位性が立証された。

本発明の連続鋳造方法によれば、センターポロシティならびにマクロ偏析およびセミマクロ偏析を著しく低減したスラブ鋳片を鋳造することができ、前記鋳片を素材とする耐ＨＩＣ性能に優れた鋼板を製造することが可能となる。また、本発明の連続鋳造鋳片は、ラインパイプなどに用いられる耐ＨＩＣ性能に優れた鋼板の製造に最適である。したがって、本発明の連続鋳造方法および連続鋳造鋳片は、高性能の耐ＨＩＣ性を要求される鋼板製造技術分野において広範に適用できる。

本発明の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造装置の例を示す図である。

符号の説明

１：浸漬ノズル、 ２：溶鋼メニスカス、 ３：鋳型、 ４：溶鋼、
５：凝固シェル、 ６：ガイドロール、 ７：強圧下用ロール対、 ８：鋳片、
９：未凝固溶鋼、 １０：ピンチロール、
Ｂ１−Ｂ２：バルジングおよびテーパ状圧下ゾーン

Claims (2)

1. 鋳片の片側の凝固シェル厚さが６０ｍｍ以下の鋳片位置において、鋳片厚さを鋳片幅中央部で３〜１０ｍｍの範囲内でバルジングさせた後、
   該バルジングさせた状態を維持しつつ、厚さ中心部に固相が生成する鋳片位置から、厚さ中心部における中心固相率が０．８未満の鋳片位置までの間の鋳片を、バルジングさせた厚さの範囲内で鋳片の鋳造方向に対してテーパ状に圧下し、
   引き続き、厚さ中心部における中心固相率が０．８〜０．９５の範囲内の鋳片位置において、鋳片厚さ方向に５〜１０ｍｍの範囲内で、１段の圧下ロール対を用いて段差状に圧下することにより、
   厚さ中心部におけるポロシティ体積が０．８×１０ ^-4 〜２×１０ ^-4 （ｃｍ ³ ／ｇ）で、かつ厚さ中心部におけるＭｎの偏析比が１．１０〜１．２５である鋳片を製造することを特徴とする耐水素誘起割れ性能に優れた鋼板製造用鋳片の連続鋳造方法。
2. 請求項１に記載の連続鋳造方法により鋳造された鋳片であって、
   鋳片の厚さ中心部におけるポロシティ体積が０．８×１０ ^-4 〜２×１０^-4（ｃｍ³／ｇ）で、かつ鋳片の厚さ中心部におけるＭｎの偏析比が１．１０〜１．２５であり、
   ＮＡＣＥ Ｔ０２８４に規定された試験法に準拠して、圧延後の鋼板における水素誘起割れの面積率が０．５％以下であることを特徴とする鋼板製造用の連続鋳造鋳片。

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