JP6484856B2 - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

本発明は、強テーパを有する鋳型長辺を用いて高品質の鋳片を安定的に鋳造するための連続鋳造用鋳型に関する。

鋼をはじめとする溶融金属の連続鋳造では、連続鋳造用の鋳型内に溶融金属を注入すると、鋳型に接する溶融金属の外周部分が凝固して凝固シェルを形成し、該凝固シェルを外殻とする鋳片が鋳型の下方に引き抜かれ、鋳型下方の二次冷却帯で凝固が進行して最終的に連続鋳造鋳片が形成される。かかる連続鋳造を行う連続鋳造装置は、一対の長辺鋳型板で一対の短辺鋳型板を幅方向両側から挟むように組み立てられる鋳型を備える。これら鋳型板の溶融金属に接する側は水冷銅板で構成されている。短辺鋳型板の幅は、鋳造される鋳片の厚みにほぼ等しく、鋳型下端における短辺鋳型板間の距離は、該鋳片の幅にほぼ等しい。

上記鋳型内で凝固シェルが下方に移動する過程において、凝固シェルは凝固の進行とともに収縮する。従って、鋳型内の溶融金属のメニスカス位置（湯面位置）で凝固を開始した凝固シェルは、鋳型下端に到達したときには収縮しており、鋳型下端における鋳片の幅や厚さは、メニスカス位置と比較して小さくなっている。スラブの連続鋳造においては、鋳片の厚みに比較して幅が広いので、鋳片幅方向の収縮量が大きい。鋳型の下部側において、凝固シェルの収縮に伴って鋳型と凝固シェルとの間に空隙が生じると、凝固シェルから鋳型への抜熱が阻害され、十分な鋳型冷却ができなくなるとともに、鋳型による支持を失った凝固シェルが外方に膨れるバルジングを起こすこととなる。

そこで、少なくとも鋳型短辺にテーパを設け、鋳型上部のメニスカス位置における鋳型短辺間の間隔よりも、鋳型下端における鋳型短辺間の間隔を狭めるようにすることが一般的である。そして、高品質の鋳片を安定的に鋳造するためには、上記鋳型短辺のテーパ量を凝固シェルの収縮量に合わせて適切に設計する必要がある。

例えば、短辺テーパ量が小さすぎる場合には、凝固シェルと短辺鋳型板との接触が不均一になり、冷却のアンバランスが発生し、凝固シェル成長の不均一、溶融金属静圧による鋳片表面の割れが発生する。特に、短辺テーパ量が適正量よりも小さい場合、鋳型下端付近における凝固シェルの厚み分布において、凝固シェルの長辺側のコーナー近傍に凝固厚みが特に薄い部位が発生しやすくなり、該薄い部位に対応する鋳片表面に縦割れが発生しやすい。一方、短辺テーパ量が大きすぎる場合には、凝固シェルと短辺鋳型板との接触が強くなり、凝固シェルに過大な応力（摩擦拘束力）が加わり、凝固シェルの破断や、これに伴うブレークアウトが発生する。また、凝固シェルと鋳型間の摩擦拘束力の増大に伴い、鋳型寿命の低下を引き起こす場合もある。

ところで、一般的な鋼の連続鋳造装置においては、タンディッシュの溶鋼を鋳型内に吐出するために浸漬ノズルが使用される。浸漬ノズルの下端近傍には、水平方向に対して下向きの吐出孔が例えば２箇所に形成されている。そして、該浸漬ノズル内を洗浄するために、非酸化性ガス、例えばＡｒガス（アルゴンガス）を吹き込みながら、吐出孔から鋳型内に溶鋼が吐出される。この吐出された溶鋼の吐出流にはＡｒガス気泡が含まれており、該Ａｒガス気泡は、浸漬ノズルに沿って上昇する溶鋼の流れに乗ってメニスカス位置まで浮上する。このＡｒガス気泡の一部は、メニスカス位置で除去されずに、鋳型内に形成された凝固シェルに捕捉されてしまう。この結果、鋳造された鋳片表層に多数のＡｒガス気泡が残存するため、鋳片の強度低下や、鋳片の表面欠陥の原因となってしまう。特に、薄い鋳片の連続鋳造では、一対の鋳型長辺が相互に接近し、鋳型長辺と浸漬ノズルの間隔が狭くなるため、浸漬ノズルと鋳型長辺の間でＡｒガス気泡が拡散できる領域が狭くなる。従って、上記浮上したＡｒガス気泡が鋳型長辺の凝固シェルに捕捉されやすいので、鋳造された鋳片の表面欠陥が生じやすくなる。

そこで、例えば特許文献１には、上記Ａｒガス気泡や、溶鋼中の脱酸生成物、モールドパウダ等が、鋳型長辺の凝固シェルに捕捉されることを防止するために、鋳型長辺における浸漬ノズルと対向する位置に鋳型外側に膨らんだ湾曲部が形成された鋳型、いわゆるファンネル形鋳型が開示されている。かかるファンネル形鋳型によれば、浸漬ノズルの吐出口より上部側で鋳型長辺と浸漬ノズルの間隔をある程度確保できるので、鋳型長辺と浸漬ノズル間の領域でＡｒガス気泡を拡散させ、Ａｒガス気泡が凝固シェルに捕捉されることを抑制できる。

特開２０１０−１１０７６５号公報 特開２００５−２１１９３６号公報 特開平８−２１５７９４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のファンネル形鋳型では、凝固シェルへのＡｒガス気泡の混入を原因とする鋳片の表面欠陥を抑制する効果は、鋳型長辺における湾曲部の形成範囲に依存しており、該湾曲部の形成範囲が狭いと、該表面欠陥の抑制効果が低くなるという問題があった。一般的な鋳型では、鋳片幅の異なる多サイズの鋳片を鋳造可能とするために、一対の短辺を鋳片幅方向に移動させる鋳片幅可変機構を備えている。該鋳片幅可変機構を備えたファンネル形鋳型においては、鋳片の最小幅に合わせて、鋳型長辺における湾曲部の形成範囲を狭い範囲に制限せざるを得ない。このため、湾曲部の形成範囲が狭くなり、幅狭から幅広までの多サイズの鋳片を１つの鋳型で鋳造しようとすると、Ａｒガス気泡による表面欠陥の抑制効果を十分に得られなかった。

かかる問題を解決するためには、上記ファンネル形鋳型に代えて、平板型の一対の鋳型長辺にテーパを付与することによって、メニスカス位置における一対の鋳型長辺間の距離を長辺全幅に渡って大きくし、鋳型長辺と浸漬ノズルとの間の隙間を広くするという対策が考えられる。

ところが、鋳型内における鋳片の厚み方向のテーパ率は、幅方向のテーパ率と比べて小さく設定されているため、従来では、鋳型長辺にテーパを設ける場合であっても、長辺テーパ率は１．５％／ｍ以下の弱テーパであることが一般的であった。これは、厚み方向のテーパは長辺面と凝固シェルの接触力に関係し、幅方向の短辺面と比べると、面積が大幅に大きいため、接触力が大きくなるためである。例えば、特許文献２には、長辺テーパ率が０．２〜０．９％／ｍである鋳型が開示されている。しかし、このような鋳型長辺に弱テーパを設けただけでは、メニスカス位置において鋳型長辺と浸漬ノズルとの間に広い隙間を確保できないので、上記Ａｒガス気泡による表面欠陥の抑制効果を十分に得られない。

そこで、一対の鋳型長辺に強テーパ（例えば、テーパ率：７％／ｍ以上）を設けることで、メニスカス位置において鋳型長辺間の距離を長辺全幅に渡って十分に大きくし、鋳型長辺と浸漬ノズルとの間に広い隙間を確保するという対策が考えられる。しかしながら、鋳型長辺に強テーパを設けると、鋳型内における鋳片の厚み方向（即ち、鋳型短辺の幅方向）の収縮量が過大になり、鋳型による鋳片の厚み方向の拘束が甚大になるので、鋳片を鋳型下端から引き抜けなくなってしまうという問題があった。

なお、特許文献３には、厚さ１００ｍｍ以下の薄スラブ用の連続鋳造機の鋳型において、鋳型長辺にテーパを設けるとともに、鋳型短辺を凸円弧状又は山形の凸部を設けることで、端面が外側に膨らんだ鋳片（薄スラブ）を鋳造することが開示されている。しかし、この特許文献３の技術においては、鋳型短辺の凸部は、単に、端面を外側に膨らませた形状の鋳片を鋳造するために設けられているに過ぎない。そして、該凸部の断面積が鋳型下端に向かうにつれ小さくなっていく構造であるので、長辺テーパにより生じる鋳片の厚み方向の収縮量を、該凸部によって吸収することはできない。従って、特許文献３の技術では、上述したような鋳型長辺の強テーパが原因で鋳片が鋳型により拘束されてしまうという問題を解決することはできない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、メニスカス位置において鋳型長辺と浸漬ノズルの間に広い隙間を確保して、Ａｒガス気泡等の介在物の混入による鋳片の品質劣化を十分に抑制し、かつ、鋳型による鋳片の拘束を回避することで、高品質の鋳片を安定鋳造できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
一対の短辺鋳型板と、前記一対の短辺鋳型板を挟み込む一対の長辺鋳型板とを備えた連続鋳造用鋳型において、
前記長辺鋳型板にはテーパが付与されており、前記長辺鋳型板のテーパ率Ｔ_Ｗ［％／ｍ］を下記式（１）で定義したとき、前記テーパ率Ｔ_Ｗは、下記式（２）を満たしており、
前記短辺鋳型板の内側面には、鋳型外側に向けて膨らんだ湾曲凹部が形成されており、前記湾曲凹部は、前記長辺鋳型板のテーパによる前記短辺鋳型板の幅の収縮量に応じて、鋳型の下端に向かうほど深くなっている、連続鋳造用鋳型が提供される。
Ｔ_Ｗ＝｛（Ｄ_Ｕ−Ｄ_Ｂ）／Ｄ_Ｕ｝＊（１０００／Ｚ）＊１００ ・・・（１）
（７０００／Ｚ）≦Ｔ_Ｗ≦（４００００／Ｚ） ・・・（２）
ここで、
Ｄ_Ｕ：前記鋳型内の溶融金属の湯面の位置を表すメニスカス位置における前記短辺鋳型板の幅［ｍｍ］
Ｄ_Ｂ：前記鋳型の下端における前記短辺鋳型板の幅［ｍｍ］
Ｚ：前記メニスカス位置から前記鋳型の下端までの距離［ｍｍ］
である。

前記メニスカス位置から前記鋳型の下端までの前記湾曲凹部の形状変化により生じる、前記短辺鋳型板の仮想的なテーパのテーパ率Ｔ_Ｖ［％／ｍ］を下記式（３）で定義したとき、前記テーパ率Ｔ_Ｖは、下記式（４）を満たすようにしてもよい。
Ｔ_Ｖ＝｛（Ｌ_Ｕ−Ｌ_Ｂ）／Ｌ_Ｕ｝＊（１０００／Ｚ）＊１００ ・・・（３）
０≦Ｔ_Ｖ≦１．５ ・・・（４）
ここで、
Ｌ_Ｕ：前記メニスカス位置における前記短辺鋳型板の内側面の前記湾曲凹部に沿った表面長［ｍｍ］
Ｌ_Ｂ：前記鋳型の下端における前記短辺鋳型板の内側面の前記湾曲凹部に沿った表面長［ｍｍ］
Ｚ：前記メニスカス位置から前記鋳型の下端までの距離［ｍｍ］
である。

前記鋳型の下端における前記湾曲凹部の深さｄ_Ｂと、前記鋳型の下端における前記短辺鋳型板の幅Ｄ_Ｂは、下記式（５）を満たすようにしてもよい。
（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）≦０．５ ・・・（５）

前記湾曲凹部の水平断面形状は、同一の曲率半径を有する３つの円弧部からなり、
前記３つの円弧部は、
前記湾曲凹部の中央に配置され、鋳型外側に向けて凸である１つの内側円弧部と、
前記内側円弧部の両側に配置され、鋳型内側に向けて凸である２つの外側円弧部と、
を含むようにしてもよい。

上記構成によれば、鋳型長辺に、上記式（１）で規定される強テーパを付与することにより、メニスカス位置において鋳型長辺と浸漬ノズルの間に広い隙間を確保できるので、Ａｒガス気泡等の介在物の混入による鋳片の表面欠陥を十分に抑制できる。また、鋳型短辺の収縮量に応じて鋳型下端に向かうほど深くなる湾曲凹部を鋳型短辺に形成することで、鋳型長辺の強テーパにより鋳型短辺の収縮量が大きくなったとしても、鋳型の上部と下部で、鋳型短辺の湾曲凹部の水平表面長をほぼ同一にすることができる。従って、鋳型による鋳片の拘束を抑制できるので、高品質の鋳片を安定鋳造することができる。

以上説明したように本発明によれば、メニスカス位置において鋳型長辺と浸漬ノズルの間に広い隙間を確保して、Ａｒガス気泡等の介在物の混入による鋳片の品質劣化を十分に抑制できるとともに、鋳型による鋳片の拘束を回避できる。よって、高品質の鋳片を安定鋳造できる。

本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置の鋳型の周辺構成を示す横断面図である。 同実施形態に係る連続鋳造装置の鋳型の周辺構成を示す縦断面図である。 同実施形態に係る連続鋳造装置の鋳型の周辺構成を示す縦断面図である。 同実施形態に係る電磁攪拌装置を作動させた場合の鋳型上部の溶鋼の流れを示す説明図である。 同実施形態に係る電磁ブレーキ装置を作動させた場合の直流磁場を示す説明図である。 同実施形態に係る電磁ブレーキ装置を作動させた場合の直流磁場、誘導電流、対向流の流れを示す説明図である。 同実施形態に係るメニスカス位置における鋳型の横断面を示す模式図である。 同実施形態に係る鋳型を示す斜視図である。 同実施形態に係る鋳型の幅方向の縦断面図である。 同実施形態に係る鋳型の各高さ位置における短辺鋳型板の横断面図である。 同実施形態に係る湾曲凹部が形成された短辺鋳型板を示す横断面図である。 同実施形態の変更例に係る湾曲凹部が形成された短辺鋳型板を示す横断面図である。

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．連続鋳造装置の構成］
まず、本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造用鋳型が適用される連続鋳造装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る連続鋳造装置１の鋳型２の周辺構成を示す横断面図であり、図２及び図３は、本実施形態に係る連続鋳造装置１の鋳型２の周辺構成を示す縦断面図である。

図１に示すように、連続鋳造装置１は、例えば水平断面が長方形の連続鋳造用鋳型２を備える。鋳型２は、一対の長辺鋳型板３、３と、一対の短辺鋳型板４、４とを備える。長辺鋳型板３は、内側に設けられた銅板３ａと、外側に設けられたステンレス製ボックス３ｂから構成されている。同様に、短辺鋳型板４は、内側に設けられた銅板４ａと、外側に設けられたステンレス製ボックス４ｂから構成されている。銅板３ａ及び銅板４ａは、鋳型２の内側壁を構成し、鋳型２内に供給された溶融金属（溶鋼８）と接触して、該溶融金属を冷却する。このため、鋳型２には銅板３ａ、４ａの冷却機構が設けられており、例えば、銅板３ａ、４ａ内部に冷却水を流通させることで、銅板３ａ、４ａが水冷される。また、ステンレス製ボックス３ｂ、４ｂは、銅板３ａ、４ａの背面を支持する支持部材（バックフレーム）として機能する。

上記のような一対の長辺鋳型板３、３により一対の短辺鋳型板４、４を幅方向両側から挟み込むように組み立てることで、四角筒状の鋳型２が構成される。鋳型２の上面（溶鋼８の入口側）及び下面（鋳片５の出口側）は開放されている。短辺鋳型板４の幅（即ち、鋳型２の下端における長辺鋳型板３、３間の距離）は、鋳造される鋳片５の厚みにほぼ等しい。また、鋳型２下端における短辺鋳型板４、４間の距離は、該鋳片５の幅にほぼ等しい。本実施形態に係る長辺鋳型板３は、鋳型上端から下端にかけてテーパ率が変化しない１段テーパが付与されている。同様に、短辺鋳型板４は、鋳型上端から下端にかけてテーパ率が変化しない１段テーパが付与されている。しかし、かかる例に限定されず、長辺鋳型板３又は短辺鋳型板４には、鋳型上端から下端にかけてテーパ率が変化する多段テーパが付与されてもよい。

また、本実施形態に係る連続鋳造装置１は、鋳片幅の異なる多サイズの鋳片を鋳造可能とするために、一対の短辺鋳型板４、４を鋳型幅方向（Ｘ方向）に移動させる鋳片幅可変機構（図示せず。）を備えている。この鋳片幅可変機構により、短辺鋳型板４、４を相互に接近／離隔させることで、１つの鋳型２を用いて、幅広から幅狭までの多様な幅の鋳片５を鋳造できる。

この場合、鋳型２下端における短辺鋳型板４、４間の距離（鋳片５の幅に相当する。）は、例えば７００〜２５００ｍｍの範囲で可変である。また、短辺鋳型板４の幅（鋳片５の厚みに相当する。）は、例えば１００ｍｍ〜６００ｍｍ、好ましくは２２０〜３００ｍｍである。長辺鋳型板３に沿った水平方向（図１〜図３中のＸ方向）を鋳型幅方向（長辺幅方向）又は鋳片幅方向と称し、短辺鋳型板４に沿った水平方向（図１〜図３中のＹ方向）を鋳型厚み方向（短辺幅方向）又は鋳片厚み方向と称する。なお、本実施形態に係る短辺鋳型板４の内側面４ｃは、従来のような平坦面ではなく、鋳型外側に向けて膨らんだ湾曲凹部４０が形成されているが、この湾曲凹部４０の詳細については後述する。

また、本実施形態に係る一対の長辺鋳型板３、３は、平板型の鋳型版で構成され、長辺鋳型板３の銅板３ａの内側面３ｃは平坦面となっている。さらに、本実施形態に係る鋳型２では、一対の長辺鋳型板３、３に強テーパ（例えば、テーパ率：７〜５０％／ｍ）が付与されている。これにより、鋳型上部のメニスカス１２周辺で、長辺鋳型板３の内側面３ｃを浸漬ノズル６から鋳型厚み方向外側に離隔させて、長辺鋳型板３の内側面３ｃと浸漬ノズル６との間に、図１に示すように十分に広い隙間７が確保される。

また、鋳型２内の上部には、図２及び図３に示すように、円筒状の浸漬ノズル６が設けられ、浸漬ノズル６の下部は、鋳型２内の溶鋼８に浸漬している。この浸漬ノズル６の下端近傍の短辺鋳型板４、４側には、２つの吐出孔９、９が形成されている。この吐出孔９、９は、鋳型２内において短辺鋳型板４、４に向けて斜め下向きに溶鋼８を吐出する。吐出孔９から吐出される吐出流１０には、浸漬ノズル６内を洗浄するために吹き込まれるＡｒガス気泡１１などの介在物が含まれている。

また、鋳型２の長辺鋳型板３のステンレス製ボックス３ｂ内には、メニスカス１２近傍に、図１〜図３に示すように一対の電磁攪拌装置２０、２０が設けられている。電磁攪拌装置２０は、ステンレス製ボックス３ｂの側面と平行に配置されている。該電磁攪拌装置２０は、例えば電磁攪拌コイルなどで構成され、鋳型２内におけるメニスカス１２近傍の溶鋼８に電磁力を付与して、該溶鋼８を電磁的に撹拌する。この電磁攪拌装置２０の電磁攪拌により、図４に示すように鋳型２内のメニスカス１２近傍の溶鋼８を水平面内で旋回させて、攪拌流２１を形成することができる。ここで、長辺鋳型板３に上記強テーパを付与したことにより、長辺鋳型板３と浸漬ノズル６の間に広い隙間７が形成されている。このため、長辺鋳型板３と浸漬ノズル６間の流れが停滞することなく、攪拌流２１は、長辺鋳型板３及び短辺鋳型板４に沿って浸漬ノズル６の回りを旋回する。

さらに、電磁攪拌装置２０の下方であって、鋳型２の長辺鋳型板３の外側には、図２、図３、図５及び図６に示すように一対の電磁ブレーキ装置２２、２２が設けられている。該電磁ブレーキ装置２２の中心線位置（最大磁束密度の位置）は、浸漬ノズル６の吐出孔９の下方に位置している。電磁ブレーキ装置２２は、例えば電磁石などで構成され、浸漬ノズル６から吐出される溶鋼８の流れを電磁的に抑制する。

詳細には、電磁ブレーキ装置２２は、図５及び図６に示すように、吐出孔９から吐出した直後の溶鋼８の吐出流１０に対して、直流磁界２３を、鋳型２の短辺鋳型板４に沿った鋳型厚み方向（図５中のＹ方向）に付与する。該直流磁界２３は、鋳型２の長辺鋳型板３に沿った鋳型幅方向（図５中のＸ方向）に亘ってほぼ一様な磁束密度分布を有する。この直流磁界２３と吐出孔９から吐出した溶鋼８の吐出流１０によって、図６に示すように、鋳型２の長辺鋳型板３に沿った鋳型幅方向（図６中のＸ方向）に誘導電流２４が発生し、この誘導電流２４と直流磁界２３によって、吐出流１０の近傍に該吐出流１０と逆向きの対向流２５が形成される。対向流２５は、吐出流１０の吐出角度とほぼ同じ角度で浸漬ノズル６に衝突して、浸漬ノズル６に沿ってメニスカス１２まで上昇する。

本実施形態に係る連続鋳造装置１は以上のように構成されており、次にこの連続鋳造装置１を用いた連続鋳造方法について説明する。

まず、浸漬ノズル６によって、不図示のタンディッシュの溶鋼８を鋳型２内に供給する。このとき、浸漬ノズル６の詰まりを防止するために浸漬ノズル６内にＡｒガスを吹き込みながら、浸漬ノズル６の吐出孔９から鋳型２内に溶鋼８を吐出する。溶鋼８は吐出孔９から斜め下方に吐出され、吐出孔９から鋳型２の短辺鋳型板４に向かって吐出流１０が形成される。吐出流１０にはＡｒガス気泡１１が含まれており、Ａｒガス気泡１１は、鋳型２内の溶鋼８中に浮遊する。

浸漬ノズル６から溶鋼８を吐出すると同時に、電磁ブレーキ装置２２を作動させる。この電磁ブレーキ装置２２によって、吐出流１０と逆向きの対向流２５が形成される。この対向流２５は、浸漬ノズル６に衝突して、メニスカス１２付近まで上昇する。そして、溶鋼８中に浮遊しているＡｒガス気泡１１が、対向流２５に乗ってメニスカス１２近傍まで浮上する。このように、電磁ブレーキ装置２２によって吐出流１０と逆向きの対向流２５を形成することによって、吐出流１０中のＡｒガス気泡１１が鋳型２内の溶鋼８に深く進入しなくなる。その結果、鋳片５の内部に含まれるＡｒガス気泡１１を減少させることができる。

さらに、上述の電磁ブレーキ装置２２の作動と同時に、電磁攪拌装置２０も作動させる。この電磁攪拌装置２０の電磁攪拌により、鋳型２内のメニスカス１２近傍の溶鋼８に攪拌流２１が形成される。そして、対向流２５に乗ってメニスカス１２近傍まで浮上したＡｒガス気泡１１は、攪拌流２１によって旋回し、鋳型２内に形成された凝固シェル３０に捕捉されることなく、例えば溶融酸化物を有する連続鋳造パウダー（図示せず。）に取り込まれて除去される。

このようにＡｒガス気泡１１が除去された溶鋼８は、その後、凝固して鋳片５に鋳造される。詳細には、連続鋳造中は鋳型２の内側面（即ち、長辺鋳型板３の銅板３ａや短辺鋳型板４の銅板４ａ）は冷却されている。このため、上記溶鋼８が当該冷却された銅板３ａ、４ａ近傍に達すると、溶鋼８から鋳型２に抜熱される。この結果、図２及び図３に示すように、鋳型２に接する溶鋼８の外周部分が凝固して、凝固シェル３０が形成される。そして、鋳型２の下方に設けられた不図示のピンチロール等により、先に鋳造された鋳片５が下方に引き抜かれているので、これに伴い、鋳型２内で凝固シェル３０が下方に移動しつつ、その内部の溶鋼８の凝固が進行し、凝固シェル３０が徐々に厚くなる。そして、鋳型２から引き抜かれた鋳片５は、鋳型２下方の二次冷却帯で冷却されることで、内部の溶鋼８が完全に凝固する。このようにして、連続鋳造装置１を用いて、所望の鋳片幅及び厚みの鋳片が連続的に鋳造される。

［２．鋳型長辺と浸漬ノズルの隙間の広さ］
次に、図７を参照して、本実施形態に係る長辺鋳型板３と浸漬ノズル６との間の隙間７の広さについて詳述する。

本実施形態に係る鋳型２では、上記のように、長辺鋳型板３、３間の距離が鋳型上端から鋳型下端に向かって次第に小さくなるように長辺鋳型板３、３に強テーパが付与されている。これにより、鋳型２の下端においては、鋳片５の所望の厚み（例えば２４０ｍｍ）に合わせて、長辺鋳型板３、３間のＹ方向の距離（即ち、短辺鋳型板４の幅）を狭くできる。一方、鋳型２の上部においては、長辺鋳型板３、３間のＹ方向の距離を、上記鋳片５の所望の厚みよりも広く（例えば３６０ｍｍ程度）することができる。従って、鋳型２の上部のメニスカス１２周辺で、長辺鋳型板３、３と浸漬ノズル６との間に広い隙間７を確保することができる。

図７は、メニスカス位置における鋳型の横断面を示す模式図である。図７（ａ）は、鋳型長辺に強テーパが付与されていない従来の平板型鋳型２Ａを示し、図７（ｂ）は、鋳型長辺に湾曲部５Ｂが形成された従来のファンネル形鋳型２Ｂを示し、図７（ｃ）は、鋳型長辺に強テーパが付与された本実施形態に係る平板型鋳型２を示す。

図７（ａ）に示すように、従来の平板型鋳型２Ａでは、長辺鋳型板３Ａ、３Ａにテーパが付与されていない、或いは弱テーパ（テーパ率：１．５％／ｍ以下）が付与されているだけである。このため、比較的厚みが薄い鋳片５を鋳造するときには、メニスカス位置における長辺鋳型板３Ａ、３Ａ間の距離Ｌ_２Ａが小さくなるため、長辺鋳型板３Ａと浸漬ノズル６Ａが近接し、両者間の隙間７Ａの鋳型厚み方向（Ｙ方向）の大きさＬ_１Ａが非常に狭くなる。この結果、当該狭い隙間７Ａを通じた溶鋼の流動が阻害され、溶鋼中のＡｒガス気泡が拡散できる領域が狭くなるため、長辺鋳型板３Ａの内側面近傍に形成された凝固シェルにＡｒガス気泡が捕捉されて、鋳片の表面欠陥を引き起こしてしまう。

また、図７（ｂ）に示すように、従来のファンネル形鋳型２Ｂでは、メニスカス位置及びその周辺において、長辺鋳型板３Ｂの鋳型幅方向の中央部に、鋳型外側に向けて膨らんだ湾曲部５Ｂが形成されている。この湾曲部５Ｂを設けることにより、長辺鋳型板３Ａ、３Ａ間の距離Ｌ_２Ｂが小さい場合であっても、浸漬ノズル６Ｂの周辺では、上記従来の平板型鋳型２Ａの場合よりも、浸漬ノズル６Ｂと長辺鋳型板３Ｂとの隙間７Ｂを広くして、該隙間７Ｂの鋳型厚み方向（Ｙ方向）の大きさＬ_１Ｂを大きくすることができる。しかし、このファンネル形鋳型２Ｂでは、長辺鋳型板３Ｂにおける湾曲部５Ｂの鋳型幅方向（Ｘ方向）の形成範囲が、該鋳型２Ｂで鋳造される鋳片の最小幅に制限される。このため、幅広の鋳片の鋳造時には湾曲部５Ｂの形成範囲が不十分となり、上記Ａｒガス気泡が凝固シェルに捕捉されて、鋳片の表面欠陥を引き起こす場合があった。

これに対して、図７（ｃ）に示すように、本実施形態に係る平板型鋳型２では、一対の長辺鋳型板３、３に強テーパ（例えば、テーパ率：７〜５０％／ｍ）を付与することにより、浸漬ノズル６と長辺鋳型板３との間に、鋳型幅方向（Ｘ方向）にも十分に広い隙間７を確保できている。

つまり、上記長辺鋳型板３、３に強テーパを付与することで、メニスカス位置における長辺鋳型板３、３間の距離Ｌ_２を十分に大きくできる。このため、鋳型上部のメニスカス位置で、長辺鋳型板３を浸漬ノズル６から鋳型厚み方向外側に離隔させて、長辺鋳型板３の内側面３ｃと浸漬ノズル６との間に、鋳型厚み方向（Ｙ方向）及び鋳型幅方向（Ｘ方向）に十分に広い隙間７を形成できる。この隙間７の鋳型厚み方向（Ｙ方向）の大きさＬ_１が、上記ファンネル形鋳型２Ｂの湾曲部５Ｂにより形成される隙間７Ｂの大きさＬ_１Ｂと同等か、若しくはそれ以上になるように（Ｌ_１≧Ｌ_１Ｂ）、長辺鋳型板３、３の強テーパのテーパ率Ｔ_Ｗが調整される。

なお、Ａｒガス気泡１１が凝固シェル３０に捕捉されない隙間７を確保するという観点から、隙間７の鋳型厚み方向（Ｙ方向）の大きさＬ_１（長辺鋳型板３の内側面３ｃと浸漬ノズル６間の水平距離）は、所定の距離範囲（例えば３５ｍｍ〜１００ｍｍ）とすることが好ましい。当該水平距離Ｌ_１が３５ｍｍ未満であると、隙間７において溶鋼８が流れ難くなり、溶鋼８中のＡｒガス気泡１１が凝固シェルに捕捉され易くなる。また、水平距離Ｌ_１が１００ｍｍ以上であると、凝固シェル３０が鋳型２に拘束されやすくなる。

以上のように、本実施形態では、長辺鋳型板３、３に強テーパを付与することで、メニスカス位置における長辺鋳型板３と浸漬ノズル６との隙間７を、鋳型厚み方向（Ｙ方向）に広くできるだけでなく、鋳型幅方向（Ｘ方向）にも十分に広い範囲に隙間７を形成できる。従って、従来のファンネル形鋳型２Ｂよりも、浸漬ノズル６に沿って上昇する溶鋼８中のＡｒガス気泡１１が拡散できる領域を広くできる。そして、この広い隙間７により、長辺鋳型板３と浸漬ノズル６の間に上記水平距離Ｌ_１が確保されるため、対向流２５に乗って浸漬ノズル６に沿って上昇するＡｒガス気泡１１が拡散しても、Ａｒガス気泡１１はメニスカス１２まで浮上できる。従って、Ａｒガス気泡１１が長辺鋳型板３の凝固シェル３０に捕捉されるのを抑制できる。また、隙間７により上記水平距離Ｌ_１を大きく確保できるため、この隙間７において、電磁攪拌装置２０により形成される攪拌流２１が流れ易くなる。そうすると、鋳型２の上部においてＡｒガス気泡１１が攪拌され、凝固シェル３０に捕捉されることをさらに抑制できる。

また、鋳型２で鋳造される鋳片５の幅を変更するため、鋳片幅可変機構により短辺鋳型板４、４を鋳型幅方向（Ｘ方向）に移動させる場合であっても、該長辺鋳型板３のＸ方向の位置に関わらず、隙間７の大きさ（水平距離Ｌ_１）は変わらない。よって、１つの鋳型２で幅狭から幅広までの任意のサイズの鋳片５を鋳造する場合においても、長辺鋳型板３の全幅に渡って上記隙間７の大きさ（水平距離Ｌ_１）を広く確保でき、該全幅に渡ってＡｒガス気泡１１が凝固シェル３０に補足されることを抑制できる。

以上のように本実施形態に係る鋳型２によれば、従来の平板型鋳型２Ａやファンネル形鋳型２Ｂと比べて、Ａｒガス気泡１１が凝固シェル３０に捕捉されることを抑制できるので、鋳片５に含まれるＡｒガス気泡１１を減少させることができる。よって、Ａｒガス気泡１１に起因した鋳片５の強度低下や表面欠陥を抑制できるので、鋳片５の品質を更に向上させることができる。

［３．鋳型長辺の強テーパに応じた鋳型短辺の構造］
次に、図８を参照して、本実施形態に係る鋳型２において、長辺鋳型板３、３の強テーパに合わせて、短辺鋳型板４に湾曲凹部４０が設けられた構造について詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る鋳型２を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、図８では、一方の長辺鋳型板３及び短辺鋳型板４の図示を省略してある。

［３．１．鋳型短辺の湾曲凹部の概要］
まず、本実施形態に係る短辺鋳型板４に設けられる湾曲凹部４０の概要について説明する。

上述したように、鋳型内の鋳片（凝固シェル）は、鋳型下方（Ｚ方向）に向けて移動するにつれて幅方向（Ｘ方向）及び厚み方向（Ｙ方向）に収縮する。この際、鋳片の幅方向（Ｘ方向）の収縮量は、厚み方向（Ｙ方向）の収縮量に比べて大きい。従って、一般的な鋳型では、鋳片の幅方向の収縮に合わせて短辺鋳型板にテーパを付与し、鋳型下端における凝固シェルと短辺鋳型板との接触性を向上させている。一方、鋳片の厚み方向に関しては、長辺面が短辺面に比べて大きいので、凝固シェルと鋳型の接触面積が大きくなり接触力も大きくなるので、一般的には長辺鋳型板にテーパを付与しないか、或いは、テーパ率が１．５％／ｍ以下の弱テーパを付与している。

これに対し、本実施形態に係る鋳型２では、上記のように、メニスカス位置における長辺鋳型板３と浸漬ノズル６の隙間７を広く確保するため、長辺鋳型板３に、例えばテーパ率７〜５０％／ｍ、好ましくは２０〜５０％／ｍの強テーパを付与している。

ところが、このように長辺鋳型板３に強テーパを付与するためには、鋳型下方に向かうにつれて、一対の長辺鋳型板３、３間の距離が急激に狭まるため、短辺鋳型板４がその幅方向に大きく収縮する構造にする必要がある。この結果、鋳型下方に向かうにつれて、短辺鋳型板４の幅方向の収縮量が、鋳片５の厚み方向の収縮量よりも過大になる。従って、鋳型下部側において、一対の長辺鋳型板３、３により鋳片５が厚み方向に拘束されてしまい、鋳型下端から鋳片５を引き抜けなくなるなど、安定鋳造が阻害されてしまう。

そこで、本実施形態に係る鋳型２では、図８に示すように、長辺鋳型板３、３により鋳片５が厚み方向に拘束されてしまうことを防止するため、短辺鋳型板４の内側面４ｃに、湾曲凹部４０を形成している。この湾曲凹部４０は、鋳型幅方向外側に向けて膨らむような湾曲面で構成され、湾曲凹部４０の水平断面形状は、湾曲線（１又は２以上の円弧又は楕円弧など）からなる。そして、該湾曲凹部４０は、上記長辺鋳型板３の強テーパによる短辺鋳型板４の幅の収縮量に応じて、鋳型下方に向かうほど深くなるように形成される。

この短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の膨らみ量（鋳型幅方向の凹部深さｄ）は、メニスカス位置から鋳型下端に向かうにつれて徐々に増加し、鋳型下端では最大となる（図１０参照。）。なお、メニスカス位置では、短辺鋳型板４の内側面４ｃに湾曲凹部４０を形成せずに、該内側面４ｃを平坦面とし、メニスカス位置よりも下方の任意の位置から鋳型下端までの範囲に湾曲凹部４０を形成してもよい。

上記のような湾曲凹部４０を短辺鋳型板４の内側面４ｃに設けることで、短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の膨らみの分だけ、短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の水平表面長（後述の短辺表面長Ｌ_Ｕ、Ｌ_Ｂ）を長くできる。そして、この湾曲凹部４０を鋳型下端に向かうほど徐々に深くなるようにすれば、鋳型上部と下部の間で湾曲凹部４０の水平表面長（後述の短辺表面長Ｌ_Ｕ、Ｌ_Ｂ）をほぼ同一にすることができる。従って、仮想的なテーパのテーパ率Ｔｖを小さく設定することが出来る。

かかる湾曲凹部４０により、上記長辺鋳型板３、３の強テーパに伴う短辺鋳型板４、４の幅の急激な収縮量を緩和し、長辺鋳型板３、３により厚み方向に拘束される鋳片５が、幅方向の両側の短辺鋳型板４、４の湾曲凹部４０、４０に逃げることができる。従って、鋳型２の下部において、強テーパの長辺鋳型板３、３により鋳片５が拘束されることを抑制できる。かかる長辺鋳型板３、３の強テーパと湾曲凹部４０の形状の詳細については、後述する。

［３．２．用語の定義］
次に、図８〜図１０を参照して、以下の説明で用いる用語を定義する。図９は、本実施形態に係る鋳型２の幅方向の縦断面図である。図１０は、本実施形態に係る鋳型２の各高さ位置における短辺鋳型板４の横断面図である。

メニスカス位置とは、鋳型２内における溶融金属（例えば溶鋼８）のメニスカス１２（湯面）の高さ位置である。
メニスカス高さＺとは、メニスカス位置から鋳型２の下端までの鉛直距離である。
鋳造方向とは、鋳型２から鋳片５を引き抜く方向であり、例えば鉛直下方（Ｚ方向）である。鋳型幅方向とは、長辺鋳型板３に沿った水平方向（Ｘ方向）である。また、鋳型厚み方向とは、短辺鋳型板４に沿った水平方向（Ｙ方向）である。鋳型幅方向は鋳型厚み方向に対して垂直である。
メニスカス長辺幅Ｗ_Ｕとは、メニスカス位置における一対の短辺鋳型板４、４間の水平距離（メニスカス位置における長辺鋳型板３の水平幅）である。
鋳型下端長辺幅Ｗ_Ｂとは、鋳型２の下端における一対の短辺鋳型板４、４間の水平距離（鋳型２の下端における長辺鋳型板３の水平幅）である。該鋳型下端長辺幅Ｗ_Ｂは、鋳型２で鋳造される鋳片５の幅Ｗにほぼ等しい。

短辺幅Ｄとは、鋳型２のある高さ位置における一対の長辺鋳型板３、３間の水平距離（即ち、短辺鋳型板４のＹ方向の水平幅）である。
メニスカス短辺幅Ｄ_Ｕとは、メニスカス位置における一対の長辺鋳型板３、３間の水平距離（即ち、メニスカス位置における短辺鋳型板４の水平幅）である。
鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂとは、鋳型２の下端における一対の長辺鋳型板３、３間の水平距離（即ち、鋳型２の下端における短辺鋳型板４の水平幅）である。該鋳型下端短辺幅Ｗ_Ｂは、鋳型２で鋳造される鋳片５の厚みにほぼ等しい。
短辺幅の鋳造方向の収縮量ΔＤとは、メニスカス短辺幅Ｄ_Ｕと鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂの差分である（ΔＤ＝（Ｄ_Ｕ−Ｄ_Ｂ））。

凹部深さｄとは、鋳型幅方向（Ｘ方向）外側に向けて膨らんだ湾曲凹部４０の深さであり、該湾曲凹部４０の底部４０ａと頂部４０ｂとの間のＸ方向の最短水平距離に相当する。例えば、湾曲凹部４０の底部４０ａは、短辺鋳型板４の幅方向（Ｙ方向）の中心に位置し、湾曲凹部４０の頂部４０ｂは、短辺鋳型板４の幅方向（Ｙ方向）の両端に位置する。この凹部深さｄは、短辺鋳型板４の内側面４ｃに、凹形状の湾曲面からなる湾曲凹部４０を形成する際の削り込み量に相当する（図８参照。）。
メニスカス凹部深さｄ_Ｕとは、メニスカス位置における凹部深さｄである。
鋳型下端凹部深さｄ_Ｂとは、鋳型２の下端における凹部深さｄである。

曲率半径Ｒは、鋳型２のある高さ位置における湾曲凹部４０の水平断面形状の曲率である。
曲率半径Ｒ_Ｕとは、メニスカス位置における曲率半径Ｒである。
曲率半径Ｒ_Ｂとは、鋳型２の下端における曲率半径Ｒである。

短辺表面長Ｌとは、鋳型２のある高さ位置における短辺鋳型板４の内側面４ｃの水平表面長（湾曲凹部４０に沿った水平湾曲線の線長）である。
メニスカス短辺表面長Ｌ_Ｕとは、メニスカス位置における短辺鋳型板４の内側面４ｃの水平表面長（湾曲凹部４０に沿った水平湾曲線の線長）である。このメニスカス短辺表面長Ｌ_Ｕは、湾曲凹部４０が湾曲している分だけ、上記メニスカス短辺幅Ｄ_Ｕよりも長い（Ｌ_Ｕ＞Ｄ_Ｕ）。ただし、メニスカス位置において、湾曲凹部４０が形成されておらず、短辺鋳型板４の内側面４ｃが平坦面である場合には、Ｌ_Ｕ＝Ｄ_Ｕとなる。
鋳型下端短辺表面長Ｌ_Ｂとは、鋳型２の下端における前記短辺鋳型板４の内側面４ｃの水平表面長（湾曲凹部４０に沿った水平湾曲線の線長）である。この鋳型下端短辺表面長Ｌ_Ｂも、湾曲凹部４０が湾曲している分だけ、上記鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂよりも長い（Ｌ_Ｂ＞Ｄ_Ｂ）。かかる鋳型下端短辺表面長Ｌ_Ｂと鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂの差（Ｌ_Ｂ−Ｄ_Ｂ）は、短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の凹形状を、長辺鋳型板３、３のテーパ率に換算したときの指標となる。

長辺テーパ率Ｔ_Ｗとは、テーパが付与された一対の長辺鋳型板３、３のテーパ率である。
短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖとは、メニスカス位置から鋳型２の下端までの湾曲凹部４０の形状変化により生じる、短辺鋳型板４、４の仮想的なテーパのテーパ率である。

幅方向収縮量Ｃ_Ｘは、メニスカス位置から鋳型２の下端までの凝固シェル３０の鋳型幅方向（Ｘ方向）の収縮量である。厚み方向収縮量Ｃ_Ｙは、メニスカス位置から鋳型２の下端までの凝固シェル３０の湾曲凹部４０に沿った方向の収縮量である。

［３．３．鋳型長辺のテーパ率］
次に、図８〜図１０を参照して、本実施形態に係る長辺鋳型板３、３のテーパ率Ｔ_Ｗについて説明する。

本実施形態に係る鋳型２では、上記のように、メニスカス位置周辺において長辺鋳型板３と浸漬ノズル６との隙間７を広くするために、長辺鋳型板３、３に強テーパが付与されている（図９参照。）。この長辺鋳型板３、３に付与された強テーパのテーパ率、即ち、長辺テーパ率Ｔ_Ｗ［％／ｍ］は、以下の式（１）で定義される。なお、式（１）中のＤ_Ｕ、Ｄ_Ｂ、Ｚの単位は全て［ｍｍ］である。
Ｔ_Ｗ＝｛（Ｄ_Ｕ−Ｄ_Ｂ）／Ｄ_Ｕ｝＊（１０００／Ｚ）＊１００ ・・・（１）

さらに、本実施形態に係る鋳型２において、長辺テーパ率Ｔ_Ｗ［％／ｍ］は、下記式（２）を満たしている。例えば、メニスカス高さＺ＝８００ｍｍであるとき、式（２）は、式（２Ａ）となる。
（７０００／Ｚ）≦Ｔ_Ｗ≦（４００００／Ｚ） ・・・（２）
８．７５％／ｍ≦Ｔ_Ｗ≦５０％／ｍ ・・・（２Ａ）

上記式（２）及び（２Ａ）から分かるように、本実施形態に係る長辺テーパ率Ｔ_Ｗは、従来一般的な長辺テーパ率（１．５％／ｍ以下）と比べて、顕著に大きい。かかる強テーパを付与することにより、図７に示したように、メニスカス位置において、鋳型長辺の全幅に渡って、長辺鋳型板３と浸漬ノズル６と間に十分に広い隙間７を確保できるので、Ａｒガス気泡１１が凝固シェル３０に混入することを防止できる。

ここで、Ｔ_Ｗが（７０００／Ｚ）未満であると、長辺鋳型板３、３のテーパが弱すぎるため、長辺鋳型板３と浸漬ノズル６との間に十分な広さの隙間７を確保できず、大量のＡｒガス気泡１１が凝固シェル３０に混入して、鋳片５に表面欠陥が生じてしまう。一方、Ｔ_Ｗが（４００００／Ｚ）超であると、長辺鋳型板３、３のテーパが強すぎるため、鋳型２の下部側において鋳片５が長辺鋳型板３、３に拘束されてしまい、鋳型２から引き抜けなくなり、安定的な鋳造が困難又は不能になってしまう。従って、品質の良い鋳片５を安定的に鋳造する観点からは、Ｔ_Ｗは上記式（２）を満たすことが好ましい。

本実施形態に係る鋳型２では、上記式（２）を満たす長辺テーパ率Ｔ_Ｗの強テーパが長辺鋳型板３、３に付与される。例えば、図９に示すＤ_Ｕ＝３６０ｍｍ、Ｄ_Ｂ＝２４０ｍｍ、ΔＤ＝１２０ｍｍ、Ｚ＝８００ｍｍである場合、Ｔ_Ｗ＝４１．７％／ｍとなる。

［３．４．湾曲凹部の形状］
次に、本実施形態に係る短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の形状について詳細に説明する。

本実施形態に係る鋳型２では、図８〜図９に示すように、短辺鋳型板４の内側面４ｃに、鋳型幅方向外側に向けて膨らんだ湾曲凹部４０が形成されている。そして、長辺鋳型板３、３の強テーパによる短辺鋳型板４の幅の収縮量に応じて、鋳型２の下端に向かうほど、湾曲凹部４０が深くなっている。

ここで、図１０を参照して、鋳造方向（Ｚ）方向の湾曲凹部４０の形状変化について説明する。図１０は、図９のＡ−Ａ断面（鋳型上端）、Ｂ−Ｂ断面（メニスカス位置）、Ｃ−Ｃ断面（鋳型下端）における短辺鋳型板４の横断面図である。

図１０に示すように、鋳型２の上端では、短辺鋳型板４の内側面４ｃに湾曲凹部４０は形成されておらず、内側面４ｃは平坦面となっている。これに対し、メニスカス位置では、短辺鋳型板４の内側面４ｃに比較的浅い湾曲凹部４０Ｕが形成されている。この湾曲凹部４０は、メニスカス位置から鋳型下端（鋳造方向）に向かうにつれて徐々に、その幅（短辺幅Ｄ）が狭くなりつつ、その深さ（凹部深さｄ）が深くなる。そして、鋳型下端では、比較的深い湾曲凹部４０Ｂが形成されている。

鋳型下端の湾曲凹部４０Ｂの幅（鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂ）は、メニスカス位置の湾曲凹部４０Ｕの幅（メニスカス短辺幅Ｄ_Ｕ）よりも小さいが（Ｄ_Ｂ＜Ｄ_Ｕ）、鋳型下端の凹部深さｄ_Ｂは、メニスカス位置の凹部深さｄ_Ｕよりも大きい（ｄ_Ｂ＞ｄ_Ｕ）。このため、鋳型下端の湾曲凹部４０Ｂの表面長（鋳型下端短辺表面長Ｌ_Ｂ）は、メニスカス位置の湾曲凹部４０Ｕの表面長（メニスカス短辺表面長Ｌ_Ｕ）とほぼ同一である（Ｌ_Ｂ≒Ｌ_Ｕ）。

以上のように、本実施形態では、鋳型長辺の強テーパによる短辺幅Ｄの急激な収縮に対処するため、鋳型下端に向かうほど次第に深くなる湾曲凹部４０を、短辺鋳型板４の内側面４ｃに形成している。これにより、短辺幅Ｄの収縮量を、湾曲凹部４０の膨らみ量で補足し、メニスカス位置と鋳型下端の間で、短辺表面長Ｌをほぼ一定に保持することができる（Ｌ_Ｂ≒Ｌ_Ｕ）。

従って、長辺鋳型板３、３の強テーパにより短辺幅Ｄの収縮量が急激となり、鋳型下端に向かうほど、凝固シェル３０が鋳型厚み方向（Ｙ方向）に急激に圧縮されるとしても、該凝固シェル３０の短辺部が、湾曲凹部４０の湾曲形状に沿って膨らむように変形し、湾曲凹部４０内に逃げることができる。従って、鋳片５が鋳型下端で過度に拘束されないようにできるので、鋳片５を鋳型２から円滑に引き抜くことができ、安定的な鋳造が可能になる。

このような短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の鋳造方向の形状変化は、長辺鋳型板３、３の強テーパを緩和することができる。当該湾曲凹部４０の鋳造方向の形状変化は、短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖで表される。短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖは、湾曲凹部４０の鋳造方向の形状変化により短辺鋳型板４、４に生じる仮想的なテーパのテーパ率である。この短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖ［％／ｍ］は、以下の式（３）で定義される。なお、式（３）中のＬ_Ｕ、Ｌ_Ｂ、Ｚの単位は全て［ｍｍ］である。
Ｔ_Ｖ＝｛（Ｌ_Ｕ−Ｌ_Ｂ）／Ｌ_Ｕ｝＊（１０００／Ｚ）＊１００ ・・・（３）

湾曲凹部４０の鋳造方向の形状変化がない場合、例えば、鋳型短辺の内側面４ｃの水平断面がメニスカス位置において直線であり、鋳型下端においても直線である場合、短辺表面長Ｌの鋳造方向の変化量ΔＬ（＝Ｌ_Ｕ−Ｌ_Ｂ)は、短辺幅Ｄの鋳造方向の収縮量ΔＤ（＝Ｄ_Ｕ−Ｄ_Ｂ）と同一になる。このため、式（３）の仮想テーパ率Ｔ_ＶはＴ_Ｗと同一になり、大きな値となる。一方、鋳型下端に向かうほど湾曲凹部４０の凹部深さｄが深くなるように、湾曲凹部４０の鋳造方向の形状変化を大きくした場合、ΔＬをΔＤよりも小さくすることができる。つまり、Ｔ_Ｖ＜Ｔ_Ｗにすることができる。従って、湾曲凹部４０の鋳造方向の形状変化を制御することで、短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖを適切な範囲に調整できる。

そこで、本実施形態では、上記知見に基づき湾曲凹部４０の鋳造方向の形状を適切に設計することで、短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖ［％／ｍ］が下記式（４）を満たすようにしている。
０≦Ｔ_Ｖ≦１．５ ・・・（４）

Ｔ_Ｖが上記式（４）を満たすことにより、鋳型下端において鋳片５が鋳型２に拘束されず、かつ、鋳型下端において、隙間が空かないように長辺鋳型板３及び短辺鋳型板４と鋳片５との接触性を向上させ、長辺鋳型板３で鋳片５を適切に支持できる。これに対し、Ｔ_Ｖが１．５％／ｍ超であると、Ｌ_ＵとＬ_Ｂの差分で形成される短辺仮想テーパが強すぎるため、鋳片５が鋳型２に拘束されてしまう。一方、Ｔ_Ｖが０％／ｍ未満であると、長辺鋳型板３及び短辺鋳型板４と鋳片５との接触性が低下し、適切な鋳造が阻害されてしまう。

ここで、Ｔ_Ｖ＝０であることは、メニスカス短辺表面長Ｌ_Ｕと鋳型下端短辺表面長Ｌ_Ｂが同一あることを意味し、０＜Ｔ_Ｖ≦１．５であることは、Ｌ_ＵとＬ_Ｂがほぼ等しいことを意味する。

本実施形態では、長辺鋳型板３、３の強テーパによる短辺幅Ｄの収縮量ΔＤを緩和するために、鋳型下端に向かうほど湾曲凹部４０を深くして、Ｌ_ＵとＬ_Ｂをほぼ等しい長さにしている。ところで、鋳型２内の凝固シェル３０の短辺部は、鋳型下端に向かうほど短辺の湾曲凹部４０に沿って収縮するが、この凝固シェル３０の短辺部の収縮量Ｃ_Ｙを考慮しなければ、Ｌ_Ｕ＝Ｌ_Ｂとなるように湾曲凹部４０の形状を設計すればよい。ただし、実際には凝固シェル３０の短辺部は湾曲凹部４０に沿って収縮するので、Ｌ_Ｕ＝Ｌ_Ｂとしてしまうと、鋳型下端付近において凝固シェル３０と長辺鋳型板３及び短辺鋳型板４との接触性が低下する。

そこで、凝固シェル３０の短辺部の湾曲凹部４０に沿う収縮量Ｃ_Ｙの分だけ、Ｌ_ＵがＬ_Ｂよりも若干長くなるように、湾曲凹部４０を形成することが好ましい（Ｌ_Ｕ＝Ｌ_Ｂ＋Ｃ_Ｙ）。これにより、凝固シェル３０の鋳型厚み方向の収縮量Ｃ_Ｙを考慮して、Ｌ_ＵとＬ_Ｂの関係を適切に設定できる。従って、鋳型２の下端における鋳型２と凝固シェル３０の接触性を向上しつつ、鋳型２による鋳片５の拘束抑制効果をより高めることができる。

次に、図１０を参照して、本実施形態に係る湾曲凹部４０の深さ（凹部深さｄ）について説明する。

鋳型２の下端における湾曲凹部４０の深さ（鋳型下端凹部深さｄ_Ｂ）と、鋳型２の下端における短辺鋳型板４の幅（鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂ）は、下記式（５）を満たすことが好ましい。
（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）≦０．５ ・・・（５）

湾曲凹部４０を湾曲面で形成する際、上記式（５）を満たせば、鋳型下端における湾曲凹部４０Ｂの湾曲面の水平断面を、Ｄ_Ｂ以上の直径を有する円弧で構成することができる。これにより、鋳型下端における湾曲凹部４０Ｂの湾曲面の曲率半径Ｒ_Ｂを、（Ｄ_Ｂ／２）以上の緩い曲率にすることができる。従って、凝固シェル３０の鋳型幅方向両端の短辺部が湾曲凹部４０Ｂの湾曲面に沿って円滑に変形して、湾曲凹部４０Ｂ内に入り込むことができる。よって、該凝固シェル３０の短辺部が短辺鋳型板４から受ける歪みが略均一になり、当該短辺部が略均一に変形するので、鋳片５が鋳型２に拘束されず、安定鋳造が可能となる。

これに対し、（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）＞０．５である場合には、湾曲凹部４０Ｂの水平断面を円弧ではなく、（Ｄ_Ｂ／２）よりも曲率が小さい楕円弧等で形成することになる。この場合、湾曲凹部４０Ｂに入り込んだ凝固シェル３０の短辺部の曲率が、鋳片厚み方向（Ｙ方向）の位置によって、異なることになるので、該凝固シェル３０の短辺部が短辺鋳型板４から受ける歪みに偏りが生じてしまう。このため、湾曲凹部４０Ｂ内で該凝固シェル３０の短辺部が均一に変形しなくなるので、鋳片５が鋳型２に拘束されやすくなり、安定鋳造が阻害されてしまう。

［３．５．湾曲凹部の湾曲面の形状］
次に、図１１及び図１２を参照して、本実施形態に係る湾曲凹部４０の湾曲面の形状について説明する。図１１は、本実施形態に係る湾曲凹部４０が形成された短辺鋳型板４を示す横断面図である。

図１１の上図に示すように、短辺鋳型板４に形成された湾曲凹部４０は、全体として、内側面４ｃから鋳型外側（鋳型厚み方向外側）に向けて膨らんだ水平断面形状を有し、底部４０ａにて最大深さとなる。この湾曲凹部４０の水平断面形状は、曲率半径Ｒを有する１つの円弧部５０から構成される。

円弧部５０は、鋳型幅方向（Ｘ方向）外側に向けて凸となる円弧からなる。この円弧部５０の鋳型厚み方向の中心が底部４０ａであり、円弧部５０は、当該底部４０ａを中心として鋳型厚み方向（Ｙ方向）に対称な形状を有する。円弧部５０の両端は、短辺鋳型板４の端面４ｄに対して接続されている。また、円弧部５０は、仮想円６０（中心Ｏ、半径Ｒ）の円周の一部を構成し、円弧部５０の中心角（＝２θ）は、１８０°以下である。

また、図１１の上図はメニスカス位置での湾曲凹部４０の水平断面形状を表しているが、図８等に示したように、湾曲凹部４０は、鋳型２の高さ方向（Ｚ方向）に連続形成されている。メニスカス位置と鋳型下端の間の任意の高さ位置で湾曲凹部４０を水平に切断したとしても、上記と同様に、湾曲凹部４０の水平断面形状は、１つの円弧部５０から構成される。ただし、鋳型上部から鋳型下端に向かうにつれて、湾曲凹部４０の幅（短辺幅Ｄ）が小さくなるとともに、湾曲凹部４０の深さｄ（膨らみ量）が大きくなり、上記円弧部５０の曲率半径Ｒが小さくなる。この結果、図１１の下図に示すように、鋳型下端において、湾曲凹部４０の深さｄが最大値（ｄ_Ｂ）、円弧部５０の曲率半径Ｒが最小値Ｒ_Ｂとなる。一方、メニスカス位置よりも上方の鋳型上部において、湾曲凹部４０の深さｄがゼロ、円弧部５０の曲率半径Ｒが無限大となり、短辺鋳型板４の内側面４ｃの水平断面形状は一直線状となる。

以上のように、本実施形態に係る湾曲凹部４０の水平断面形状は、１つの円弧部５０からなる。そして、鋳型２の下端における円弧部５０の半径Ｒ_Ｂと、鋳型２の下端における短辺鋳型板４の幅（鋳型下端短辺幅）Ｄ_Ｂは、下記式（６）を満たしている。
２Ｒ_Ｂ≧Ｄ_Ｂ ・・・（６）

上記式（６）を満たすことにより、図１１の下図に示すように、短辺幅Ｄが最小値Ｄ_Ｂとなる鋳型下端において、必要な大きさの凹部深さｄ_Ｂを確保しつつ、湾曲凹部４０Ｂの湾曲面の水平断面形状を、半径が（Ｄ_Ｂ／２）以上の円弧のみで構成することができる。

一方、上記式（６）を満たさず、２Ｒ_Ｂ＜Ｄ_Ｂである場合には、湾曲凹部４０Ｂの水平断面形状を、半径Ｒ_Ｂの円弧部５０と、その両側の直線部との組合せにする必要がある。このため、湾曲凹部４０Ｂの水平断面形状を滑らかな湾曲線のみで形成することができず、円弧部５０と直線部の接点で角部が発生する。従って、この角部により、凝固シェル３０の短辺部が破断したり、湾曲凹部４０Ｂに沿って円滑に変形しなくなったりするという問題がある。また、湾曲凹部４０Ｂの円弧部５０の曲率が小さすぎるので、湾曲凹部４０Ｂ内に入り込んだ凝固シェル３０の短辺部が鋳型２から受ける歪みに偏りが生じ、該凝固シェル３０の短辺部が均一に変形しなくなるので、鋳片５が鋳型に拘束されやすくなってしまう。

従って、上記式（６）を満たすように湾曲凹部４０を形成することで、湾曲凹部４０Ｂ内に入り込んだ凝固シェル３０の短辺部が鋳型２から受ける歪みを均一にし、該凝固シェル３０の短辺部を均一に変形させることができる。従って、鋳片５が鋳型に拘束されることを適切に抑制して、安定鋳造を実現できる。

次に、本実施形態の変更例に係る湾曲凹部４０の形状について説明する。図１２は、本実施形態の変更例に係る湾曲凹部４０が形成された短辺鋳型板４を示す横断面図である。

図１２に示すように、短辺鋳型板４に形成された湾曲凹部４０は、全体として、内側面４ｃから鋳型厚み方向（Ｘ方向）外側に向けて膨らんだ水平断面形状を有し、底部４０ａにて最大深さとなる。この湾曲凹部４０の水平断面形状は、同一の曲率半径Ｒを有する３つの円弧部（即ち、１つの内側円弧部５１及び２つの外側円弧部５２、５２）から構成される。

内側円弧部５１は、湾曲凹部４０の鋳型厚み方向（Ｙ方向）の中央に配置され、鋳型幅方向（Ｘ方向）外側に向けて凸となる円弧からなる。この内側円弧部５１の鋳型厚み方向の中心が底部４０ａであり、内側円弧部５１は、当該底部４０ａを中心として鋳型厚み方向に対称な形状を有する。また、外側円弧部５２、５２は、上記内側円弧部５１の鋳型厚み方向（Ｙ方向）の両側にそれぞれ配置され、鋳型幅方向（Ｘ方向）内側に向けて凸となる円弧からなる。双方の外側円弧部５２、５２は、鋳型厚み方向に相互に対称な形状を有する。

内側円弧部５１の両端はそれぞれ、交点Ｐにて、外側円弧部５２、５２の内側端と滑らかに接続されている。また、外側円弧部５２、５２の外側端は、湾曲凹部４０の頂部４０ｂにて、短辺鋳型板４の端面４ｄに対して垂直方向に接続されている。また、内側円弧部５１の水平幅は、外側円弧部５２の水平幅の２倍であり、内側円弧部５１の円弧長も、外側円弧部５２の円弧長の２倍である。さらに、内側円弧部５１の中心角（＝２θ）も、外側円弧部５２の中心角（＝θ）の２倍である。

かかる内側円弧部５１の曲率半径Ｒ_１と、外側円弧部５２、５２の曲率半径Ｒ_２は、相互に同一の曲率半径Ｒである。図１２に示すように、同一の半径Ｒを有する３つの仮想円６１、６２、６２を外接させたときに、内側円弧部５１は、中央に位置する仮想円６１（中心Ｏ_１、半径Ｒ）の円周の一部を構成し、２つの外側円弧部５２、５２はそれぞれ、両側に位置する仮想円６２、６２（中心Ｏ_２、半径Ｒ）の円周の一部を構成する。内側円弧部５１と外側円弧部５２の交点Ｐにて、仮想円６１と仮想円６２が外接している。

また、図１２はメニスカス位置での湾曲凹部４０の水平断面形状を表しているが、図８等に示したように、湾曲凹部４０は、鋳型２の高さ方向（Ｚ方向）に連続形成されている。メニスカス位置と鋳型下端の間の任意の高さ位置で湾曲凹部４０を水平に切断したとしても、上記と同様に、湾曲凹部４０の水平断面形状は、同一の曲率半径Ｒを有する３つの円弧部から構成される。ただし、鋳型上部から鋳型下端に向かうにつれて、湾曲凹部４０の幅（短辺幅Ｄ）が小さくなるとともに、湾曲凹部４０の深さｄ（膨らみ量）が大きくなり、上記各円弧部５１、５２、５２の曲率半径Ｒが小さくなる。この結果、鋳型下端において、湾曲凹部４０の深さｄが最大値（ｄ_Ｂ）、各円弧部５１、５２、５２の曲率半径Ｒが最大値となる。一方、メニスカス位置よりも上方の鋳型上部において、湾曲凹部４０の深さｄがゼロ、各円弧部５１、５２、５２の曲率半径Ｒが無限大となり、短辺鋳型板４の内側面４ｃの水平断面形状は一直線状となる。

以上のように、本実施形態の変更例に係る湾曲凹部４０の水平断面形状は、同一の曲率半径Ｒを有する３つの円弧部５１、５２、５２からなり、隣接する円弧部５２、５１、５２の湾曲方向（凸となる向き）が互いに逆向きとなっている。これにより、段差の無い滑らかな湾曲凹部４０を均等な曲率半径で形成できるため、鋳造方向（鋳型高さ方向）の湾曲凹部４０の形状変化により凝固シェル３０に生じる機械的曲げ歪み（特に、引張歪み）を最小化することができる。従って、上記鋳造方向の湾曲凹部４０の形状変化により凝固シェル３０に生じる引張歪みの最大値を最小化できるので、鋳片５の縦割れを的確に抑制できる。さらに、湾曲凹部４０を滑らかな曲面のみで構成すれば、上記部分的な応力集中が生じないので、鋳片５の縦割れを大幅に抑制可能である。

次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明の効果を検証するために行ったものに過ぎず、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。

上記実施形態に係る鋳型２の効果を確認するために、長辺テーパ率Ｔ_Ｗ、短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖ、ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂを適宜変更した鋳型２を用いて、鋳片５を鋳造する連続鋳造試験を実施した。この際、鋳造速度Ｖｃ＝２．０ｍ／ｍｉｎ、鋳片幅Ｗ＝１８００ｍｍ、鋳片厚み＝２４０ｍｍ、メニスカス高さＺ＝８００ｍｍとした。また、いずれの場合も、湾曲凹部４０を鋳型２の短辺鋳型板４に形成した。かかる試験におけるＴ_Ｗ、Ｔ_Ｖ、ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂの条件と、評価結果を以下の表１に示す。

（１）長辺テーパ率Ｔ_Ｗの数値範囲の有効性
上記式（２）で規定される鋳型２の長辺テーパ率Ｔ_Ｗの数値範囲「（７０００／Ｚ）≦Ｔ_Ｗ≦（４００００／Ｚ）」の有効性を検討するため、表１に示すように、Ｔ_Ｗを０〜６０％／ｍの範囲内で段階的に変更した鋳型２を用いて、連続鋳造試験を実施した。なお、Ｚ＝８００ｍｍの式（２）は、式（２Ａ）で表される。
（７０００／Ｚ）≦Ｔ_Ｗ≦（４００００／Ｚ） ・・・（２）
８．７５％／ｍ≦Ｔ_Ｗ≦５０％／ｍ ・・・（２Ａ）

そして、各試験において、（ａ）Ａｒガス気泡個数指標、（ｂ）鋳型による鋳片の拘束状態をそれぞれ評価した。かかる試験の条件と評価結果を上記表１に示す。

表１において、（ａ）Ａｒガス気泡個数指標の評価については、各試験で得られた鋳片に含まれるＡｒガス気泡１１の個数を測定し、Ｔ_Ｗ＝０％／ｍの場合（比較例１）のＡｒガス気泡１１の個数を基準として、各試験のＡｒガス気泡１１の個数を指標化した。つまり、Ｔ_Ｗ＝０％／ｍの場合（比較例１）のＡｒガス気泡個数指標を１．０とし、他の場合（実施例１〜１２及び比較例２、３）のＡｒガス気泡１１の個数を、比較例１のＡｒガス気泡１１の個数で除算して、当該他の場合のＡｒガス気泡個数指標をそれぞれ求めた。

また、（ｂ）鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価については、鋳型２から鋳片５を正常に引き抜くことができた場合を「○」、正常に引き抜くことができたが鋳片５の一部に鋳型２に拘束された痕跡があった場合を「△」、鋳型２により鋳片５が拘束されて鋳造できなかった場合を「×」として評価した。

表１に示すように、実施例１〜１２（Ｔ_Ｗ＝８．７５，２０．０，３０．０，５０．０％／ｍ）のいずれも、上記式（２Ａ）の条件を満たしている。この実施例１〜１２では、Ａｒガス気泡個数指標は、０．１〜０．５であり、比較例１のＡｒガス気泡個数指標の５０％以下であった。特に、Ｔ_Ｗ＝２０．０％／ｍ以上である実施例２〜１２では、Ａｒガス気泡個数指標は、０．１〜０．２であり、比較例１のＡｒガス気泡個数指標の２０％以下であった。また、実施例１〜１２のいずれも、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価は「○」又は「△」であり、鋳型２から鋳片５を正常に引き抜くことができる、或いは鋳片５の一部に鋳型２に拘束された痕跡があるものの正常に引き抜くことができ、Ａｒガス気泡１１の混入の少ない鋳片５を安定的に鋳造することができた。

これに対し、比較例１〜３（Ｔ_Ｗ＝０．００，５．００，６０．０％／ｍ）のいずれも、上記式（２Ａ）の条件を満たしていない。比較例１、２では、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価は「○」であるが、Ａｒガス気泡個数指標が、０．９以上と非常に高く、多くのＡｒガス気泡１１が鋳片５に混入しており、鋳片５の表面欠陥等が生じて鋳片品質が劣化していた。この理由は、比較例１、２では、長辺テーパ率Ｔ_Ｗが小さすぎるため、メニスカス位置において長辺鋳型板３と浸漬ノズル６の間に十分な隙間７を確保できず、多くのＡｒガス気泡１１が凝固シェル３０に捕捉されたからであると考えられる。

また、比較例３では、Ａｒガス気泡個数指標は０．１と低いが、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価が「×」であり、長辺鋳型板３、３により鋳片５が拘束されて、鋳型２から鋳片５を正常に引き抜くことができなかった。この理由は、比較例３では、長辺テーパ率Ｔ_Ｗが６０％／ｍと大きすぎるため、特に鋳型下部において、長辺鋳型板３、３により鋳片５が過度に拘束されたからであると考えられる。

以上の結果から、長辺テーパ率Ｔ_Ｗが、式（２）の条件（８．７５％／ｍ≦Ｔ_Ｗ≦５０％／ｍ）を満たし、かつ、短辺鋳型板４に湾曲凹部４０を設けることにより、Ａｒガス気泡１１等の介在物欠陥がない高品質の鋳片５を、鋳型２に拘束されることなく安定的に鋳造できることが確認されたといえる。特に、２０％／ｍ≦Ｔ_Ｗ≦５０％／ｍである場合には、Ａｒガス気泡１１等の介在物欠陥を、より適切に抑制でき、更に高品質の鋳片５を安定鋳造できることが確認された。

（２）短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖの数値範囲の有効性
次に、上記式（４）で規定される短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖの数値範囲「０％／ｍ≦Ｔ_Ｖ≦１．５％／ｍ」の有効性の検討結果について説明する。表１に示すように、実施例５〜９では、長辺テーパ率Ｔ_Ｗ＝２０％／ｍに固定した状態で、短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の形状を変更することで、Ｔ_Ｖを０〜２．０％／ｍの範囲内で段階的に変更させた。この際、メニスカス短辺幅Ｄ_Ｕ＝３００ｍｍ、鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂ＝２４０ｍｍとした。
０≦Ｔ_Ｖ≦１．５ ・・・（４）

そして、各実施例５〜９において、鋳型による鋳片の拘束状態をそれぞれ評価した。かかる試験の条件と評価結果を上記表１に示す。

表１に示すように、実施例５〜８（Ｔ_Ｖ＝０．０，０．５，１．０，１．５％／ｍ）のいずれも、上記式（４）の条件を満たしている。この実施例５〜８では、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価は「○」であり、鋳型２から鋳片５を正常に引き抜くことができ、鋳片５を安定的に鋳造することができた。

これに対し、実施例９（Ｔ_Ｖ＝２．０％／ｍ）は、上記式（４）の条件を満たしていない。この実施例９では、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価が「△」であり、鋳型２により鋳片５が拘束されて、鋳片２に一部拘束の痕跡があった。この理由は、実施例９では、Ｔ_Ｖが大きすぎて、実質的な長辺テーパが大きくなり、長辺鋳型板３、３と鋳片５の接触がきつくなったからと考えられる。

以上の結果から、短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖが、式（４）の条件（０％／ｍ≦Ｔ_Ｖ≦１．５％／ｍ）を満たすことにより、高品質の鋳片５を、鋳型２に拘束されることなく、より安定的に鋳造できることが確認されたといえる。

（２）短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖの数値範囲の有効性
次に、上記式（５）で規定される鋳型下端凹部深さｄ_Ｂと鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂの比（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）の数値範囲「（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）≦０．５」の有効性の検討結果について説明する。表１に示すように、実施例１０〜１２では、長辺テーパ率Ｔ_Ｗ＝２０％／ｍに固定し、かつ、短辺仮想テーパ率Ｔ_Ｖ＝０．５％／ｍに固定した状態で、短辺鋳型板４の湾曲凹部４０の形状を変更することで、ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂを０．４〜０．６の範囲内で段階的に変更させた。この際、メニスカス短辺幅Ｄ_Ｕ＝３６０ｍｍ、鋳型下端短辺幅Ｄ_Ｂ＝２４０ｍｍとした。
（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）≦０．５ ・・・（５）

そして、各実施例１０〜１２において、鋳型による鋳片の拘束状態をそれぞれ評価した。かかる試験の条件と評価結果を上記表１に示す。

表１に示すように、実施例１０及び１１（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ＝０．４，０．５）は、上記式（５）の条件を満たしており、鋳型下端における湾曲凹部４０の水平断面形状は、（Ｄ_Ｂ／２）以上の半径を有する半円であった。この実施例１０、１１では、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価は「○」であり、鋳型２から鋳片５を正常に引き抜くことができた。

これに対し、実施例１２（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ＝０．６）は、上記式（５）の条件を満たしておらず、鋳型下端における湾曲凹部４０の水平断面形状は、上記実施例１の半円の半径よりも小さい曲率を有する半楕円であった。この実施例１２では、鋳型２による鋳片５の拘束状態の評価が「△」であり、短辺鋳型板４、４により鋳片５が拘束されて、鋳片２の一部に鋳型２による拘束の痕跡があった。この理由は、実施例１２では、湾曲凹部４０の湾曲面の曲率が小さすぎるため、凝固シェル３０の短辺部が短辺鋳型板４から受ける歪みに偏りが生じ、湾曲凹部４０Ｂ内で凝固シェル３０が均一に変形せず、短辺鋳型板４により拘束されたからであると考えられる。

以上の結果から、ｄ_ＢとＤ_Ｂの比が、式（５）の条件（（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）≦０．５）を満たすことにより、高品質の鋳片５を、鋳型２に拘束されることなく、より安定的に鋳造できることが確認されたといえる。

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。

１ 連続鋳造装置
２ 鋳型
３ 長辺鋳型板
３ａ 銅板
３ｂ ステンレス製ボックス
３ｃ 内側面
４ 短辺鋳型板
４ａ 銅板
４ｂ ステンレス製ボックス
４ｃ 内側面
４ｄ 端面
５ 鋳片
６ 浸漬ノズル
７ 隙間
８ 溶鋼
９ 吐出孔
１０ 吐出流
１１ Ａｒガス気泡
１２ メニスカス
２０ 電磁攪拌装置
２１ 攪拌流
２２ 電磁ブレーキ装置
２３ 直流磁界
２４ 誘導電流
２５ 対向流
３０ 凝固シェル
４０ 湾曲凹部
４０ａ 底部
４０ｂ 頂部

Claims (4)

1. 一対の短辺鋳型板と、前記一対の短辺鋳型板を挟み込む一対の長辺鋳型板とを備えた連続鋳造用鋳型において、
   前記長辺鋳型板にはテーパが付与されており、前記長辺鋳型板のテーパ率Ｔ_Ｗ［％／ｍ］を下記式（１）で定義したとき、前記テーパ率Ｔ_Ｗは、下記式（２）を満たしており、
   前記短辺鋳型板の内側面には、鋳型外側に向けて膨らんだ湾曲凹部が形成されており、前記湾曲凹部は、前記長辺鋳型板のテーパによる前記短辺鋳型板の幅の収縮量に応じて、鋳型の下端に向かうほど深くなっている、連続鋳造用鋳型。
   Ｔ_Ｗ＝｛（Ｄ_Ｕ−Ｄ_Ｂ）／Ｄ_Ｕ｝＊（１０００／Ｚ）＊１００ ・・・（１）
   （７０００／Ｚ）≦Ｔ_Ｗ≦（４００００／Ｚ） ・・・（２）
   ここで、
   Ｄ_Ｕ：前記鋳型内の溶融金属の湯面の位置を表すメニスカス位置における前記短辺鋳型板の幅［ｍｍ］
   Ｄ_Ｂ：前記鋳型の下端における前記短辺鋳型板の幅［ｍｍ］
   Ｚ：前記メニスカス位置から前記鋳型の下端までの距離［ｍｍ］
   である。
2. 前記メニスカス位置から前記鋳型の下端までの前記湾曲凹部の形状変化により生じる、前記短辺鋳型板の仮想的なテーパのテーパ率Ｔ_Ｖ［％／ｍ］を下記式（３）で定義したとき、前記テーパ率Ｔ_Ｖは、下記式（４）を満たす、請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
   Ｔ_Ｖ＝｛（Ｌ_Ｕ−Ｌ_Ｂ）／Ｌ_Ｕ｝＊（１０００／Ｚ）＊１００ ・・・（３）
   ０≦Ｔ_Ｖ≦１．５ ・・・（４）
   ここで、
   Ｌ_Ｕ：前記メニスカス位置における前記短辺鋳型板の内側面の前記湾曲凹部に沿った表面長［ｍｍ］
   Ｌ_Ｂ：前記鋳型の下端における前記短辺鋳型板の内側面の前記湾曲凹部に沿った表面長［ｍｍ］
   Ｚ：前記メニスカス位置から前記鋳型の下端までの距離［ｍｍ］
   である。
3. 前記鋳型の下端における前記湾曲凹部の深さｄ_Ｂと、前記鋳型の下端における前記短辺鋳型板の幅Ｄ_Ｂは、下記式（５）を満たす、請求項１又は２に記載の連続鋳造用鋳型。
   （ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）≦０．５ ・・・（５）
4. 前記湾曲凹部の水平断面形状は、同一の曲率半径を有する３つの円弧部からなり、
   前記３つの円弧部は、
   前記湾曲凹部の中央に配置され、鋳型外側に向けて凸である１つの内側円弧部と、
   前記内側円弧部の両側に配置され、鋳型内側に向けて凸である２つの外側円弧部と、
   を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造用鋳型。
   

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