JP7127484B2 - 金属板の製造方法及び金属板製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造機にて鋳造された鋳片から金属板を製造する金属板の製造方法及び金属板製造設備に関する。

鋳片には、凝固タイミングの不均一などにより空隙や偏析が発生する。鋳片に空隙や偏析が残存すると、最終製品の品質を損ねるという課題がある。このような内部欠陥（中心偏析や空隙（ポロシティー）等）を改善するためには、鋳片に圧下を加えることが有効であることが知られている。

例えば特許文献１には、鋳造空間の横断面が太鼓状になる連続鋳造鋳型を出た鋳片に対し、該鋳型の出側直近で該鋳片の厚み方向に圧下を加えて、該鋳片の中央厚肉部を該鋳片の端部厚まで減厚する薄肉鋳片の製造方法が開示されている。かかる圧下は、短辺側に座屈を生じることなしに所望厚みの薄鋳片を得ることを目的として行われるが、中心偏析や空隙の発生の回避にも有利であることが記載されている。

また、例えば特許文献２には、特に鋳片幅方向の中央部における厚み方向の中心部で生じる中心偏析や空隙を低減するため、幅方向中央に凸状領域を有する鋳片を、鋳片の厚み方向中心部まで完全に凝固した後、厚み方向に圧下する鋳片の連続鋳造方法が開示されている。

特開平０２－１９７３５１号公報 特開２０１５－２１７３９２号公報

ここで、鋳片の内部欠陥は、最終凝固部に密集しやすい。最終凝固部は、鋳片の厚さ中心近傍にあるが、スラブのように厚さに対して幅の広い鋳片においては、その幅方向位置は、幅中央部よりもむしろ幅端部近傍に発生しやすい。上記特許文献１、２は幅方向中央部の内部欠陥の低減を目的とする技術であるため、これらの技術では幅端部近傍に発生する鋳片の内部欠陥を低減することが難しい。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鋳片の内部欠陥、特に鋳片の幅端部近傍の内部欠陥を低減することが可能な、新規かつ改良された金属板の製造方法及び金属板製造設備を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、連続鋳造機から連続して送り出される、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を、連続鋳造機の機内または下流側で水平圧延して金属板を製造する、金属板の製造方法が提供される。

金属板の製造方法より製造される金属板の横断面形状は矩形状であってもよい。

幅方向において、鋳片の幅端部から幅端部領域長さＬ_ｗの範囲を幅端部領域とし、幅端部領域以外の領域を幅中央部領域としたとき、幅端部領域長さＬ_ｗと鋳片の平均厚さＨ_ａｖｅとの比Ｌ_ｗ／Ｈ_ａｖｅは、０．２以上１．０以下であり、幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃは、１．０５以上１．２５以下としてもよい。

また、鋳片の横断面において、幅中央部領域に向かって傾斜する幅端部領域の稜線の接線のうち、水平線に対する傾きが最大となる接線と水平線とのなす角は６０°以下としてもよい。

横断面において鋳片の凝固状態が完全凝固状態となった後に、鋳片の水平圧延を行ってもよい。

あるいは、鋳片の横断面中心部の温度が鋳片の表面の温度よりも高い状態で、鋳片を水平圧延してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を連続鋳造する連続鋳造機と、連続鋳造機の下流側に設けられ、鋳片を水平圧延する水平圧延装置と、を備える、金属板製造設備が提供される。

水平圧延装置は、連続鋳造機により鋳造された鋳片を切断する鋳片切断機よりも上流側に配置してもよい。

以上説明したように本発明によれば、鋳片の内部欠陥、特に鋳片の幅端部近傍の内部欠陥を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る金属板の製造方法を実施するための金属板製造設備の一構成例を示す説明図である。 図１のＩ－Ｉ切断線における鋳片の横断面形状を示す断面図である。 同実施形態に係る金属板製造設備の他の構成例を示す説明図であって、連続鋳造機と熱間圧延設備とを有する構成を示す。 同実施形態に係る金属板製造設備の他の構成例を示す説明図であって、連続鋳造機と厚板圧延設備とを有する構成を示す。 連続鋳造後、及び、水平圧延後の鋳片の横断面形状を示す模式図である。 鋳片の形状の定義を説明するための模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳片の横断面形状の一例を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．設備構成＞
本実施形態に係る金属板の製造方法を説明するにあたり、まず、図１～図４に基づいて、当該金属板の製造方法を実施するための設備構成について説明する。図１は、本実施形態に係る金属板の製造方法を実施するための金属板製造設備の一構成例を示す説明図である。図２は、図１のＩ－Ｉ切断線における鋳片５の横断面形状を示す断面図である。図３及び図４は、本実施形態に係る金属板製造設備の他の構成例を示す説明図である。

本実施形態に係る金属板の製造方法では、連続鋳造機により鋳造される幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を水平圧延する。すなわち、幅方向において幅中央部領域に比べて幅端部領域が増厚された横断面が凹形状の鋳片を製造し、かかる鋳片を水平圧延する。これにより、幅中央部よりも幅端部近傍に多く発生する鋳片の内部欠陥を効果的に低減し、高品質の金属板を製造することができる。

ここで、本実施形態に係る金属板の製造方法は、厚さに対して幅の広い鋳片の内部欠陥を低減する際に特に有効である。例えば、厚さに対して幅の広い鋳片であるスラブは、幅端部近傍に内部欠陥が多く発生し、幅と厚さとがほぼ等しいビレットやブルームといった棒線形管向けの鋳片では、内部欠陥はその幅中心部に多く発生する。したがって、本実施形態に係る金属板の製造方法において内部欠陥を低減させる対象とする鋳片は、スラブ等の厚さに対して幅の広い鋳片となる。

本実施形態に係る金属板の製造方法を実施するための金属板製造設備は、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を鋳造可能な連続鋳造機と、連続鋳造機の下流側に配置され、当該鋳片を水平圧延する水平圧延装置とを有する。金属板製造設備は、例えば図１に示すように水平圧延装置１３０が連続鋳造機内に設置された連続鋳造設備１００として構成してもよい。あるいは、金属板製造設備は、図３に示すように連続鋳造設備１００と熱間圧延設備２００とを有する設備であってもよく、図４に示すように連続鋳造設備１００と厚板圧延設備３００とを有する設備であってもよい。以下、金属板製造設備の構成例を具体的に説明する。

（設備構成例１）
本実施形態に係る金属板製造設備の一構成例である図１に示す連続鋳造設備１００は、連続鋳造用の鋳型１１５を用いて溶鋼を連続鋳造し、鋳片５を製造するための設備である。図１に示す連続鋳造設備１００は、垂直曲げ型の連続鋳造設備であるが、本発明はかかる例に限定されず、湾曲型、垂直型等の連続鋳造設備であってもよい。連続鋳造設備１００は、図１に示すように、取鍋１１１と、タンディッシュ１１３と、鋳型１１５と、二次冷却装置１２０と、水平圧延装置１３０と、鋳片切断機１４０とを備える。

溶鋼を搬送する可動式の容器である取鍋１１１は、タンディッシュ１１３の上方から、取鍋１１１内の溶鋼をタンディッシュ１１３に供給する。タンディッシュ１１３に供給された溶鋼は、タンディッシュ１１３内で溶鋼中の介在物が除去された後、鋳型１１５内へ連続供給される。本実施形態に係る連続鋳造設備１００では、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を鋳造する。このため、鋳型１１５は、幅方向中央部領域が内部側に凸状に突出した横断面形状を有している。

鋳型１１５に供給された溶鋼は、鋳型との接触部分が冷却され、外殻の凝固シェルの内部に未凝固部を含む鋳片５となる。鋳片５は、鋳型１１５の下方に移動するにつれて内部の未凝固部の凝固が進行し、外殻の凝固シェルの厚さが徐々に厚くなる。かかる凝固シェルと未凝固部を含む鋳片５は、鋳型１１５の下端から引き抜かれる。鋳型１１５から引き抜かれた鋳片５は、二次冷却装置１２０を支持ロール１２１によって支持されながら、鋳造方向下流側へ移動される。二次冷却装置１２０の移動中、鋳片５にはスプレーノズル（図示せず。）によって冷却水が噴射されている。

二次冷却装置１２０を通過した鋳片５は、図２に示すように、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい、すなわち、幅中央部領域に比べて幅端部領域が増厚された横断面形状を有する。鋳片５は、水平圧延装置１３０により水平圧延される。水平圧延されることで、鋳片５の横断面形状は略矩形状となる。水平圧延装置１３０により圧延された鋳片５は、図１に示すように、鋳片切断機１４０によって所定の長さに切断され、切断された鋳片７は、テーブルロールにより次工程の設備に搬送される。

（設備構成例２）
本実施形態に係る金属板製造設備の他の構成例である図３に示す金属板製造設備は、図１に示したものとほぼ同一構成の連続鋳造設備１００と、鋳片７を熱間圧延する熱間圧延設備２００とを含んで構成されるものである。図３の連続鋳造設備１００は、図１の連続鋳造設備１００と同様、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片５を製造する。図３のＩ－Ｉ切断線における鋳片５の横断面形状は、図２と同様である。ただし、図３に示す連続鋳造設備１００は、図１に示した水平圧延装置１３０を備えていない。したがって、鋳片切断機１４０により切断された鋳片７は、図２に示した横断面形状と同様の横断面形状を有している。

連続鋳造設備１００により製造された鋳片７は、次工程の設備の１つである熱間圧延設備２００に搬送され、熱間圧延される。鋳片７は、加熱炉２１０にて加熱された後、粗圧延機２２０及び仕上圧延機２３０を通過して所定の厚さに圧延され、冷却装置２４０により冷却される。冷却装置２４０により冷却された鋳片７は、巻取機２５０によってコイル状に巻き取られる。ここで、熱間圧延設備２００の粗圧延機２２０は、図１に示した水平圧延装置１３０の役割も兼ねている。

なお、図３に示した金属板製造設備の熱間圧延設備２００は加熱炉２１０を備えていたが、加熱炉２１０は必ずしも備えていなくともよい。

（設備構成例３）
本実施形態に係る金属板製造設備の他の構成例である図４に示す金属板製造設備は、図３に示した金属板製造設備において熱間圧延設備２００の代わりに厚板圧延設備３００を設けた構成となっている。すなわち、図４に示す金属板製造設備は、図１に示したものとほぼ同一構成の連続鋳造設備１００と、鋳片７から所定サイズの厚板を製造する厚板圧延設備３００とを含んで構成されるものである。図４の連続鋳造設備１００は、図１の連続鋳造設備１００と同様、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片５を製造する。図４のＩ－Ｉ切断線における鋳片５の横断面形状は、図２と同様である。ただし、図４に示す連続鋳造設備１００は、図１に示した水平圧延装置１３０を備えていない。したがって、鋳片切断機１４０により切断された鋳片７は、図２に示した横断面形状と同様の横断面形状を有している。

連続鋳造設備１００により製造された鋳片７は、次工程の設備の１つである厚板圧延設備３００に搬送される。鋳片７は、加熱炉３１０にて加熱された後、圧延機３２０により所定の厚さに圧延される。ここで、厚板圧延設備３００の圧延機３２０は、図１に示した水平圧延装置１３０の役割も兼ねている。なお、図４に示した金属板製造設備の厚板圧延設備３００は加熱炉３１０を備えていたが、加熱炉３１０は必ずしも備えていなくともよい。

図１、図３及び図４に示した本実施形態に係る金属板製造設備は、いずれも、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を連続鋳造設備１００により製造する。そして、かかる鋳片を、連続鋳造設備１００内部または外部に設けられた水平圧延装置によって水平圧延する。これにより、鋳片の内部欠陥、特に幅中央部よりも幅端部近傍に多く発生する鋳片の空隙等の内部欠陥を効果的に低減することができる。以下、本実施形態に係る金属板製造設備による金属板の製造方法について、より詳細に説明していく。

＜２．金属板の製造方法＞
［２－１．メカニズム］
まず、図５に基づいて、本実施形態に係る金属板の製造方法により内部欠陥が低減されるメカニズムを説明する。図５は、連続鋳造後、及び、水平圧延後の鋳片５の横断面形状を示す模式図である。

鋳片の内部に発生する中心偏析や空隙等の内部欠陥は、鋳片の厚さ中心近傍の最終凝固部に密集しやすく、厚さに対して幅の広い鋳片では幅方向においては幅中央部よりも幅端部近傍に発生しやすい。鋳片の内部欠陥の改善には、鋳片を圧下することが有効であり、このとき、内部欠陥部分に大きな静水圧を付与した状態で塑性変形させることが効果的である。これより、鋳片の最終凝固部に対し、高い静水圧応力下で大きな塑性変形が生じるような圧延を施すことで、鋳片の内質が改善され、最終製品の品質を向上できる。

そこで、本願発明者は、鋳片において内部欠陥の発生しやすい幅端部近傍に高い静水圧下で大きな塑性変形を付与するために、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を鋳造し、かかる鋳片に対して水平圧延を行うことが有効と考えた。ここで、図５に、本実施形態に係る連続鋳造設備による連続鋳造後の鋳片５と、水平圧延後の鋳片５とについて、横断面形状を示す。

図５上側の連続鋳造直後の鋳片の横断面形状は、図１の連続鋳造設備１００の二次冷却装置１２０を通過した後の鋳片５の横断面形状である。図２に示したような横断面形状を有している。鋳片５の増厚部分に位置する領域５ａは、内部欠陥が発生しやすい幅端部の領域を示している。

連続鋳造直後の鋳片５を水平圧延すると、鋳片５は、図５下側に示すように矩形状の横断面形状となる。このとき、水平圧延前の鋳片５の増厚部分である幅端部領域が幅中央部領域よりも強く圧下されるため、領域５ａに高い静水圧応力と大きな塑性変形とが効果的に付与される。その結果、鋳片の内部欠陥が低減される。このように、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片５を水平圧延することで、鋳片の内部欠陥を低減させることができる。

なお、鋳片の水平圧延は、鋳片の横断面における凝固状態が完全凝固状態となった後に行ってもよく、未凝固状態で行ってもよい。未凝固状態で水平圧延した場合、完全凝固状態で水平圧延する場合に比べて鋳片の内部欠陥を効果的に低減することができるが、未凝固部の固相率制御は難しい。操業の容易性の観点においては、鋳片の横断面が完全凝固状態となってから水平圧延するのがよい。

また、連続鋳造機により鋳造される鋳片を、幅端部が増厚された横断面が凹形状とすることで、幅端部側の増厚部の凝固は幅中央部の凝固よりも遅くなる。このため、増厚部に内部欠陥が集積しやすくなる。したがって、連続鋳造機により鋳造された横断面が凹形状の鋳片を下流側で水平圧延することにより、効率的に内部欠陥を改善することができる。また、鋳片の凝固時に増厚部に内部欠陥が集積することで、おのずと幅中央部の内部欠陥が低減される。その結果、内部欠陥の少ない高品質な金属板が製造される。

［２－２．鋳片の形状］
上述のように、鋳片を水平圧延する際に幅端部領域に高い静水圧応力と大きな塑性変形とを効果的に付与するために、本実施形態では、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を水平圧延する。そこで、連続鋳造設備１００により鋳造される鋳片の横断面形状について検討を行った。

（ａ．幅端部領域長さＬ_ｗと鋳片の平均厚さＨ_ａｖｅとの比（Ｌ_ｗ／Ｈ_ａｖｅ）及び幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比（Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃ）について）
本実施形態に係る連続鋳造設備１００により鋳造される鋳片は、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きいという横断面形状を有する。かかる鋳片の横断面形状も踏まえ、鋳片の内質向上効果を得ることの可能な形状を検討した結果、幅端部領域長さＬ_ｗと鋳片の平均厚さＨ_ａｖｅとの比Ｌ_ｗ／Ｈ_ａｖｅが０．２以上１．０以下であり、幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃが１．０５以上１．２５以下であるのが好ましいとの結果を得た。以下、その理由について説明する。なお、以下に示す図（図６～図７Ｊ）においては、板幅端部の増厚形状を強調して示している。

まず、図６に基づいて、鋳片の横断面形状に関する定義について説明する。図６は、原点は鋳片の厚さ中央及び幅中央であって、厚さ方向をＹ方向、幅方向をＺ方向で示している。その対称性から、図６では、厚さ方向に１／２、幅方向に１／２の鋳片の範囲を示している。図６の実線で示す部分が実際の鋳片５の横断面を示している。

本実施形態において、幅端部領域は、鋳片５の横断面において、幅端部から、横断面面積及び鋳片幅が等しい仮想矩形断面と実横断面との交点のうち最も幅中央に近い点までの幅方向領域と定義される。すなわち、図６に示すように、鋳片横断面において、横断面面積及び鋳片幅が等しい仮想矩形断面９を考える。仮想矩形断面９の厚さＨ_ａｖｅは、鋳片５の厚さの平均値となる。そして、幅方向（Ｚ方向）において、幅端部から、仮想矩形断面９と実際の鋳片５との交点のうち最も幅中央側にある交点までの距離を、幅端部領域長さＬ_ｗとする。図６の例では、幅端部Ｅから、仮想矩形断面９と実際の鋳片５との交点Ｐ_１、Ｐ_２のうち幅中央側の交点Ｐ_１までの幅方向の距離が、幅端部領域長さＬ_ｗとなる。また、全幅から幅端部領域を除いた領域を、幅中央部領域と定義する。さらに、幅端部領域の厚さの平均値をＨ_Ｅ、幅中央部領域の厚さの平均値をＨ_Ｃとする。

上述の定義に基づき、まず、幅端部領域長さＬ_ｗと鋳片の平均厚さＨ_ａｖｅとの比Ｌ_ｗ／Ｈ_ａｖｅを変化させたときの鋳片の内部欠陥の有無について検証した。表１に、その結果を示す。鋳片の内部欠陥の有無については、ＪＩＳ Ｇ ０８０１に規定された鋳片の超音波探傷試験を実施することにより確認した。表１において○は内部欠陥が少なく合格の品質レベルであることを示し、△は○の品質レベルよりは低下するが許容される品質レベルであることを示している。

表１より、幅端部領域長さＬ_ｗと鋳片の平均厚さＨ_ａｖｅとの比Ｌ_ｗ／Ｈ_ａｖｅを０．２以上１．０以下の範囲内の値とすることで、高い鋳片の内質向上効果を得られることがわかった。

次に、幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃを変化させたときの鋳片の内部欠陥の有無及び鋳片の表面に生じる疵の有無について検証した。表２に、その結果を示す。鋳片の内部欠陥の有無については、上記と同様、ＪＩＳ Ｇ ０８０１に規定された鋳片の超音波探傷試験を実施することにより確認した。すなわち、表２において○は内部欠陥が少なく合格の品質レベルであることを示し、△は○の品質レベルよりは低下するが許容される品質レベルであることを示している。鋳片の表面疵の有無については、目視確認により、手入れが必要であるか否かを判断した。○は鋳片の表面に疵はない場合を示し、△は鋳片の表面に微小な疵が生じているが手入れは不要なレベルである場合を示している。

表２より、幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃを１．０５以上とすることで、高い鋳片の内質向上効果を得られることがわかった。また、幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃが１．２５以下であれば鋳片の表面に疵は生じないことが分かった。これより、幅端部領域の平均厚さＨ_Ｅと幅中央部領域の平均厚さＨ_ｃとの比Ｈ_Ｅ／Ｈ_ｃを１．０５以上１．２５以下とすることで、表面疵も発生せず、高い鋳片の内質向上効果を得られることがわかった。

（ｂ．具体的な鋳片の横断面形状）
本実施形態に係る金属板の製造方法において鋳造される鋳片は、横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片であればよく、様々な形状をとり得る。図７Ａ～図７Ｊに、本実施形態に係る鋳片５の横断面形状の一例を示す。図７Ａ～図７Ｊ
も、図６と同様、原点は鋳片の厚さ中央及び幅中央であって、厚さ方向に１／２、幅方向に１／２の鋳片の範囲を示している。

例えば、図７Ａに示すように、鋳片５の横断面形状において、幅端部領域の増厚部５ｃが矩形状であってもよく、図７Ｂに示すように、増厚部５ｃの矩形のコーナー部が丸みを帯びるような形状であってもよい。あるいは、図７Ｃ～図７Ｆに示すように、鋳片５の横断面形状において、幅中央部領域側の非増厚部５ｂの稜線Ｒ１と増厚部５ｃの稜線Ｒ２との交点５ｄにおいて、両者が鋭角の角度αで交差する形状であってもよい。図７Ｃ～図７Ｆに示すように、幅端部Ｅ側の稜線形状は特に問わない。

さらに、図７Ｇ、図７Ｈに示すように、幅中央部領域側の非増厚部５ｂと増厚部５ｃとの交点５ｄから幅端部Ｅ側に向かう増厚部５ｃの稜線Ｒ２は直線ではなく、曲線であってもよい。また、図７Ｉ、図７Ｊに示すように、幅中央部領域側の非増厚部５ｂと増厚部５ｃとの交点５ｄから幅端部Ｅ側に向かう増厚部５ｃの稜線Ｒ２の傾斜は、図７Ｇ、図７Ｈに示したような一様な曲線でなくてもよい。もちろん、非増厚部５ｂの稜線Ｒ１も、必ずしも直線でなくともよい。

ここで、鋳片５の横断面において、幅中央部領域に向かって傾斜する幅端部領域の増厚部５ｃの稜線Ｒ２の接線のうち、水平線に対する傾きが最大となる接線と水平線とのなす角は６０°以下であるのが好ましい。ここで、接線は、図７Ａ、図７Ｃ～図７Ｆにおいては幅中央部領域側の非増厚部５ｂと増厚部５ｃとの交点５ｄから幅端部Ｅに向かって延びる直線と同一である。また、図７Ｂ、図７Ｇ～図７Ｊにおいては、水平線（幅方向（Ｚ方向）に平行な線）に対する傾きが最大となる接線となる。このとき、接線は、図７Ｂ、図７Ｇ及び図７Ｈでは交点５ｄを通るが、図７Ｉ、図７Ｊでは交点５ｄは通らない。

接線と水平線とのなす角である角度αを変化させたときの鋳片の内部欠陥の有無及び鋳片の表面に生じる疵の有無について検証したところ、表３に示すような結果となった。表３では、表２と同様、鋳片の内部欠陥の有無及び鋳片の表面疵の有無を判定した。なお、鋳片の内部欠陥の有無において、×は、内部欠陥が基準とする品質レベルを下回り、許容される品質レベルではないことを示している。

表３より、角度αが０°の場合には幅端部領域の増厚部が存在しない（すなわち、鋳片の横断面形状が矩形形状である）ため、内部欠陥が基準とする品質レベルを下回った。一方、角度αを０°よりも大きくすれば、高い鋳片の内質向上効果を得られることがわかった。また、角度αを鋭角にすることで表面疵の発生を抑制できると考えられ、上記表３より角度αが６０°以下であれば鋳片の表面に疵は生じないことが分かった。これより、角度αを６０°以下とすることで、表面疵も発生せず、高い鋳片の内質向上効果を得られることがわかった。

本実施形態に係る金属板製造設備を用いて金属板の製造方法を実施することによる内部欠陥低減の効果を検証した。本検証では、厚さ２５０ｍｍ、幅１６００ｍｍに鋳造された一般低炭素鋼の鋳片に対し、実施例１として、図１に示したように、連続鋳造機（ＣＣ）にて横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を鋳造し、その後、連続鋳造機内に設置された水平圧延機により１パスの水平圧延を実施し、厚さ２２０ｍｍまで圧延した上で熱間圧延を行い、厚さ５０ｍｍの厚鋼板を製造した。また、実施例２として、図３に示したように、連続鋳造機（ＣＣ）にて鋳造された横断面形状が幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を熱間圧延設備に供給の上、熱間圧延し、厚さ５０ｍｍの厚鋼板を製造した。

比較例として、連続鋳造機にて鋳造された横断面形状が矩形状の一般低炭素鋼の鋳片を熱間圧延設備に供給の上、熱間圧延し、厚さ５０ｍｍの厚鋼板を製造した。

製造されたこれらの厚鋼板について、幅中央部において幅端部から２００～３００ｍｍの領域、かつ、厚さ中心±１０ｍｍの領域から試片を切り出し、顕微鏡にて空隙の大きさと個数を観察して調べた。その結果を表４に示す。

実施例１及び実施例２では、厚鋼板内部に空隙は確認されず、幅端部領域が増厚された鋳片を水平圧延することで、内部欠陥が低減された厚鋼板が得られた。これは、幅端部領域が増厚された鋳片を水平圧延したことにより、鋳片に存在した内部欠陥の発生領域に高い静水圧応力と大きな塑性変形とを付与することができ、内質の良好な鋳片を熱間圧延に供することができたためと考えられる。

これに対し、矩形断面形状の鋳片を熱間圧延した比較例では、鋳片の幅端部が増厚されていない状態で水平圧延を行うため、鋳片の厚み中心かつ幅端部近傍に十分な静水圧応力ならびに塑性変形を付与できず空隙が残存した。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 連続鋳造設備
１１１ 取鍋
１１３ タンディッシュ
１１５ 鋳型
１２０ 二次冷却装置
１２１ 支持ロール
１３０ 水平圧延装置
１４０ 鋳片切断機
２００ 熱間圧延設備
２１０ 加熱炉
２２０ 粗圧延機
２３０ 仕上圧延機
２４０ 冷却装置
２５０ 巻取機
３００ 厚板圧延設備
３１０ 加熱炉
３２０ 圧延機

Claims (7)

1. 連続鋳造機から連続して送り出される、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片であって、
   幅方向において、前記鋳片の幅端部から幅端部領域長さＬ _ｗ の範囲を幅端部領域とし、前記幅端部領域以外の領域を幅中央部領域としたとき、
   前記幅端部領域長さＬ _ｗ と前記鋳片の平均厚さＨ _ａｖｅ との比Ｌ _ｗ ／Ｈ _ａｖｅ が０．２以上１．０以下であり、
   前記幅端部領域の平均厚さＨ _Ｅ と前記幅中央部領域の平均厚さＨ _ｃ との比Ｈ _Ｅ ／Ｈ _ｃ が１．０５以上１．２５以下である鋳片を、
   前記連続鋳造機の機内または下流側で水平圧延して金属板を製造する、金属板の製造方法。
2. 製造される前記金属板の横断面形状は矩形状である、請求項１に記載の金属板の製造方法。
3. 前記鋳片の横断面において、前記幅中央部領域に向かって傾斜する前記幅端部領域の稜線の接線のうち、水平線に対する傾きが最大となる接線と前記水平線とのなす角は６０°以下である、請求項１または２に記載の金属板の製造方法。
4. 横断面において前記鋳片の凝固状態が完全凝固状態となった後に、前記鋳片の水平圧延を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の金属板の製造方法。
5. 前記鋳片の横断面中心部の温度が前記鋳片の表面の温度よりも高い状態で、前記鋳片を水平圧延する、請求項１～４のいずれか１項に記載の金属板の製造方法。
6. 幅中央部領域が内部側に凸状に突出した横断面形状を有する鋳型を備え、幅中央部領域の厚さよりも幅端部領域の厚さが大きい鋳片を連続鋳造する連続鋳造機と、
   前記連続鋳造機の下流側に設けられ、前記鋳片を水平圧延する水平圧延装置と、
   を備え、
   前記連続鋳造機は、
   幅方向において、前記鋳片の幅端部から幅端部領域長さＬ _ｗ の範囲を幅端部領域とし、前記幅端部領域以外の領域を幅中央部領域としたとき、
   前記幅端部領域長さＬ _ｗ と前記鋳片の平均厚さＨ _ａｖｅ との比Ｌ _ｗ ／Ｈ _ａｖｅ が０．２以上１．０以下であり、
   前記幅端部領域の平均厚さＨ _Ｅ と前記幅中央部領域の平均厚さＨ _ｃ との比Ｈ _Ｅ ／Ｈ _ｃ が１．０５以上１．２５以下である鋳片を製造する、金属板製造設備。
7. 前記水平圧延装置は、前記連続鋳造機により鋳造された前記鋳片を切断する鋳片切断機よりも上流側に配置される、請求項６に記載の金属板製造設備。

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