JP6569554B2 - 薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の冷却ドラムと一対のサイド堰によって形成された溶鋼溜まり部に、溶鋼を供給して、Ｔ．Ａｌ量が０．００５質量％以上の溶鋼を用いて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法に関するものである。

金属の薄肉鋳片を製造する方法として、内部に水冷構造を有する冷却ドラムを備え、回転する一対の冷却ドラム間に形成された溶鋼溜まり部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの周面に凝固シェルを形成・成長させ、一対の冷却ドラムの外周面にそれぞれ形成された凝固シェル同士をドラムキス点で接合し、圧下して所定の厚さの薄肉鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造装置が提供されている。このような双ドラム式連続鋳造装置は、各種金属において適用されている。

上述の双ドラム式連続鋳造装置においては、一対の冷却ドラム間に形成された溶鋼溜まり部は、冷却ドラムの軸心に平行な長手方向（薄肉鋳片の幅方向）に延在する形状となり、溶鋼を冷却ドラムの長手方向に十分に行き渡るように供給する必要がある。
このため、例えば特許文献１−４に示すように、内ノズルと、底面に整流用耐火物が配設された外ノズルと、を有する浸漬ノズルが提案されている。ここで、整流用耐火物は、溶鋼流に圧損を加える構造とされており、内ノズルから外ノズル内に供給された溶鋼が、整流用耐火物の上面において冷却ドラムの軸心に平行な長手方向（薄肉鋳片の幅方向）に広がり、整流用耐火物の通過経路を通じて、外ノズルに設けられた吐出口から冷却ドラム周面に向けて供給される。すなわち、この浸漬ノズルにおいては、外ノズル内に溶鋼を一旦貯留した後、溶鋼溜まり部に対して溶鋼を供給する構造とされている。

Ａｌ脱酸した溶鋼を用いた場合には、溶鋼中に懸濁している固相のＡｌ_２Ｏ_３が整流用耐火物の通過経路内壁に付着・堆積し、整流用耐火物が閉塞しやすい傾向にあった。また、整流用耐火物の上に貯留された溶鋼の表面にＡｌ_２Ｏ_３被膜が形成され、このＡｌ_２Ｏ_３被膜によって整流用耐火物が閉塞するおそれがあった。このため、Ａｌ脱酸した溶鋼を用いて薄肉鋳片を鋳造する場合には、鋳造を長時間安定して行うことができないといった問題があった。

ここで、厚さ数十ｍｍ以上の鋳片を製造する一般的な連続鋳造においては、溶鋼にＣａを添加することによって、高融点のＡｌ_２Ｏ_３を低融点のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質する方法が提案されている。
一般に、溶鋼中にＣａを添加する場合には、取鍋やタンディッシュ内の溶鋼に対して、Ｃａワイヤーを添加する方法や、Ｃａ粉末をフラックスとともに添加する方法が実施されている。しかしながら、Ｃａの固体を溶鋼に添加した場合には、溶鋼中でＣａが急激に気化し、大きな気泡が急浮上することから、Ｃａの添加歩留まりが低くなる。また、湯面が激しく揺れるため、歩留まりの変動も大きくなるほか、操業の安定性に欠ける。

このような欠点を改善し、Ｃａを歩留り良く安定して添加させる手段として、特許文献５及び特許文献６には、Ｃａ蒸気をキャリアガスとともに、浸漬ランスを用いてタンディッシュや鋳型内の溶鋼中に添加する方法が提案されている。

特開昭６２−２８２７５３号公報 特開平０７−０６８３５７号公報 特開平０８−１６４４５０号公報 特開平０９−２２５５９６号公報 特開２００５−１６９４０４号公報 特開２００５−２１９０７２号公報

ところで、特許文献５及び特許文献６に記載された方法を双ドラム式連続鋳造装置に適用しようとした場合、冷却ドラム間に形成された溶鋼溜まり部は非常に狭く溶鋼量が少ないことから、Ｃａ気泡による湯面変動が非常に大きくなり、湯面レベルを安定に保つことが不可能である。そのため、タンディッシュ中の溶鋼に対してＣａ蒸気を供給することが現実的である。しかしながら、薄肉鋳片の鋳造を行う場合、一般的な連続鋳造に比べてスループット（単位時間当たりの鋳造量）が少ないので、タンディッシュ容量が小さく、溶鋼の浴深も浅くなる。このため、タンディッシュ中の溶鋼にＣａ蒸気を供給しても、Ｃａ蒸気の気泡が短時間で浮上してしまい、溶鋼とＣａ蒸気との反応時間を確保できず、溶鋼中にＣａを歩留り良く添加することができない。
また、特許文献５及び特許文献６に記載された方法では、浸漬ランスを溶鋼内に浸漬させていることから、非浸漬部を通じて放熱が進行し、浸漬ランス出口近傍に地金が付着して、浸漬ランスを閉塞させてしまい、長時間安定して鋳造を行うことができないおそれがある。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、Ｔ．Ａｌ量が０．００５質量％以上の溶鋼を用いて薄肉鋳片を製造する場合であっても、溶鋼中にＣａを歩留り良くかつ安定して供給することができ、ノズル内に貯留された溶鋼中又は溶鋼表面に存在するＡｌ_２Ｏ_３を改質して低融点化することによりノズルにおける溶鋼の詰まりを抑制でき、安定して長時間鋳造することが可能な薄肉鋳片の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法は、回転する一対の冷却ドラムと一対のサイド堰によって形成された溶鋼溜まり部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの周面に凝固シェルを形成・成長させて、Ｔ．Ａｌ量が０．００５質量％以上の溶鋼を用いて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、前記溶鋼溜まり部に前記溶鋼を供給する浸漬ノズルは、前記冷却ドラムの長手方向に沿った底面形状を有するとともに内部に整流用耐火物を備えた外ノズルと、この外ノズル内に溶鋼を供給する内ノズルと、を備え、前記内ノズルから供給された前記溶鋼が前記外ノズルの内部に貯留される構成とされており、前記内ノズルと前記外ノズルとの間の前記溶鋼上の閉空間に対してＣａ蒸気を供給するとともに前記閉空間内の雰囲気ガスを排気し、前記閉空間におけるＣａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）を溶鋼中のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）に対して、
Ｐ_Ｃａ≧１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６
の関係となるように制御することを特徴としている。

この構成の薄肉鋳片の製造方法によれば、前記内ノズルと前記外ノズルとの間の前記溶鋼上の閉空間に対してＣａ蒸気を供給するとともに前記閉空間内の雰囲気ガスを排気しているので、前記閉空間内のＣａ蒸気分圧を安定して高く維持することができ、具体的には、前記閉空間におけるＣａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）を溶鋼中のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）に対して、Ｐ_Ｃａ≧１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６の関係となるように制御することができる。これにより、溶鋼湯面とＣａ蒸気との接触面積及び時間が確保され、溶鋼とＣａ蒸気とが効率良く反応し、ノズル内に貯留された溶鋼中又は溶鋼表面のＡｌ_２Ｏ_３を低融点のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質することが可能となる。したがって、整流用耐火物における溶鋼の詰まりを抑制することができ、鋳造を長時間安定して行うことが可能となる。
さらに、前記閉空間内の雰囲気ガスを排気しているので、前記閉空間内の圧力変動を抑えることができ、湯面変動を抑制することができる。これにより、湯面レベルを制御する流量調整機構（例えば、ストッパー、スライディングノズル）の動作を安定させることができ、鋳造を安定して実施することができる。
また、Ｃａ蒸気の供給口を溶鋼中に浸漬する必要がないので、Ｃａ蒸気の供給口に鋼が凝固し付着して閉塞するおそれがなく、長時間安定して操業することができる。

ここで、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、不活性ガスからなるキャリアガスによって、前記閉空間に前記Ｃａ蒸気を供給する構成とすることが好ましい。
この場合、キャリアガスによってＣａ蒸気を前記閉空間に確実に供給することができる。また、キャリアガスとＣａ蒸気の混合比を調整することで、前記閉空間におけるＣａ蒸気分圧を比較的容易に調整することが可能となる。

上述のように、本発明によれば、Ｔ．Ａｌ量が０．００５質量％以上の溶鋼を用いて薄肉鋳片を製造する場合であっても、溶鋼中にＣａを歩留り良くかつ安定して供給することができ、ノズル内に貯留された溶鋼中又は溶鋼表面に存在するＡｌ_２Ｏ_３を改質して低融点化することによりノズルにおける溶鋼の詰まりを抑制でき、安定して長時間鋳造することが可能な薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる浸漬ノズルの概略説明図である。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる他の浸漬ノズルの概略説明図である。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる他の浸漬ノズルの概略説明図である。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる他の浸漬ノズルの概略説明図である。 実施例においてノズル内の整流用耐火物への付着物の発生状況の評価結果を示すグラフである。 実施例において鋳造状況の評価結果を示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
本実施形態において製造される薄肉鋳片１は、Ｔ．Ａｌ量が０．００５質量％以上のＡｌ脱酸鋼からなるものとされている。なお、Ｃａの活性を低下させる元素、例えばＮｉ，Ｓｉを含有する鋼種の場合、Ｃａの添加歩留まりが向上することになる。
また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片１の幅が５００ｍｍ以上２０００ｍｍの範囲内、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とされている。

次に、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置について、図１を用いて説明する。
図１に示す双ドラム式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ドラム１１、１１と、薄肉鋳片１を曲げるベンダーロール１２、１２と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１３、１３と、一対の冷却ドラム１１、１１の幅方向端部に配設されたサイド堰１５と、これら一対の冷却ドラム１１、１１とサイド堰１５とによって画成された溶鋼溜まり部１６に供給される溶鋼３を保持するタンディッシュ１８と、このタンディッシュ１８から溶鋼溜まり部１６へと溶鋼３を供給する浸漬ノズル２０と、を備えている。

この双ドラム式連続鋳造装置１０においては、溶鋼３が回転する冷却ドラム１１，１１に接触して冷却されることにより、冷却ドラム１１，１１の周面の上で凝固シェル５、５が成長し、一対の冷却ドラム１１，１１にそれぞれ形成された凝固シェル５、５同士がドラムキス点で圧着されることによって、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。

ここで、上述の浸漬ノズル２０においては、図２に示すように、外ノズル２１と、この外ノズル２１の内部に挿入される内ノズル３０と、を備えている。

外ノズル２１は、図２に示すように、冷却ドラム１１の軸心に平行な長手方向（薄肉鋳片の幅方向）に沿った底面形状を有する下部領域２１ａと、この下部領域２１ａの上方に位置する上部領域２１ｂと、を備えている。
下部領域２１ａの長手方向側面には、溶鋼３の吐出口２２が複数設けられている。また、下部領域２１ａの内部には、整流用耐火物として多孔質耐火物フィルター２３が配設されている。圧損構造体である多孔質耐火物フィルター２３が配設されることで、内ノズル３０から供給された溶鋼３が耐火物フィルター２３の上面で広がり、外ノズル２１の内部に溶鋼３が一旦貯留されることになる。
ここで、外ノズル２１の下部領域２１ａの長手方向長さ（冷却ドラム１１の軸心に平行な長手方向に沿った方向の長さ）は、鋳造する薄肉鋳片１の幅の４０〜８０％の範囲内に設定されている。

内ノズル３０は、図２に示すように、管状をなしており、外ノズル２１の上部から挿入されている。
そして、この内ノズル３０と外ノズル２１とによって、外ノズル２１内に貯留された溶鋼の上に閉空間４０が画成される。

また、この浸漬ノズル２０においては、上述の閉空間４０にＣａ蒸気を供給するＣａ蒸気供給部４１と、閉空間４０内の雰囲気ガスを外部に排気する排気部４２とが設けられている。
本実施形態では、図２に示すように、Ｃａ蒸気供給部４１が、外ノズル２１の上部領域２１ｂに配設され、外ノズル２１内に貯留された溶鋼３に対してＣａ蒸気を吹き付ける方向に配置されている。また、排気部４２も、外ノズル２１の上部領域２１ｂに配設されており、上述のＣａ蒸気供給部４１よりも上方に配置されている。

次に、上述した双ドラム式連続鋳造装置１０を用いた本実施形態である薄肉鋳片の製造方法について説明する。

一対の冷却ドラム１１、１１とサイド堰１５によって形成された溶鋼溜まり部１６に、タンディッシュ１８から浸漬ノズル２０を介して溶鋼３を供給するとともに、一対の冷却ドラム１１、１１を回転方向Ｒに向けて、すなわち、一対の冷却ドラム１１、１１同士が近接する領域が薄肉鋳片１の引抜方向（図１においては下方向）に向かうように、それぞれの冷却ドラム１１、１１を回転させる。

すると、冷却ドラム１１の周面には、凝固シェル５が形成される。そして、冷却ドラム１１の周面の上で凝固シェル５が成長し、一対の冷却ドラム１１、１１にそれぞれ形成された凝固シェル５、５同士がドラムキス点で圧着されることにより、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。

ここで、本実施形態においては、Ｃａ蒸気供給部４１より、閉空間４０に対してＣａ蒸気を供給するとともに排気部４２から閉空間４０内の雰囲気ガスを外部に排気することにより、閉空間４０におけるＣａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）を制御する。具体的には、タンディッシュ１８内の溶鋼３のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）を測定し、このトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）に対して、
Ｐ_Ｃａ≧１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６
の関係となるように、Ｃａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）を制御する。なお、Ｃａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）の上限は、雰囲気ガスのすべてをＣａ蒸気とした場合の大気圧０．１０１ＭＰａとなる。

この式は以下のようにして求めた。
まず、ノズル閉塞を引き起こすＡｌ_２Ｏ_３をＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系の低融点酸化物に改質して、閉塞を防止するために必要な溶鋼中Ｃａ量［Ｃａ］（ｍａｓｓ％）を熱力学計算によって求めた。ここで、Ａｌ_２Ｏ_３量は［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）を指標として、
［Ｃａ］≧ａ［Ｔ．Ｏ］＋ｂ（ａ、ｂは定数） ・・・（１）
の形で表わすことができる。［Ｔ．Ｏ］が高いほど、すなわちＡｌ_２Ｏ_３が多いほど、［Ｃａ］を高くする必要がある。また、一般に溶鋼中の［Ｃａ］とＣａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａとの関係は、
［Ｃａ］＝ｃＰ_Ｃａ＋ｄ（ｃ、ｄは定数） ・・・（２）
の形で示される。両式を整理して、
Ｐ_Ｃａ≧ｅ［Ｔ．Ｏ］＋ｆ（ｅ、ｆは定数） ・・・（３）
が導かれる。この式は、［Ｔ．Ｏ］が高く、すなわちＡｌ_２Ｏ_３が多いほど、ノズル閉塞を防止するためにはＣａ蒸気分圧を高くする必要があることを示している。定数ｅ，ｆは実験結果に合わせ込んで決定した。

本実施形態では、固体Ｃａを密閉容器に装入し、外部から電気ヒータにより加熱することでＣａ蒸気を発生させる構成とされている。密閉容器内部の温度を常時測定し、加熱温度を制御することにより、Ｃａ蒸気の発生量を安定して制御することが可能となる。
このようにして得られたＣａ蒸気を不活性ガスからなるキャリアガスとともに閉空間４０へと供給する。このとき、Ｃａの加熱温度とキャリアガス流量を調整することにより、閉空間４０のＣａ蒸気分圧を調整することが可能となる。ここで、キャリアガスとして使用される不活性ガスとして、例えば、Ａｒ、Ｎ_２、及び、これらの混合ガス等を用いることができる。

そして、閉空間４０のＣａ蒸気分圧が調整されることで、外ノズル２１内に貯留された溶鋼３の上にＣａ蒸気が存在することになり、このＣａ蒸気と溶鋼３とが反応し、溶鋼３中に存在するＡｌ_２Ｏ_３又は溶鋼３の表面に形成されたＡｌ_２Ｏ_３被膜が、低融点のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質される。

以上のような構成とされた本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法においては、内ノズル３０と外ノズル２１とによって画成された閉空間４０に、Ｃａ蒸気供給部４１を介してＣａ蒸気を供給するとともに排気部４２から閉空間４０内の雰囲気ガスを外部に排気することにより、閉空間４０のＣａ蒸気分圧を調整しているので、外ノズル２１の内部に貯留された溶鋼３とＣａ蒸気とが効率良く接触して反応し、溶鋼３中又は溶鋼３表面に存在するＡｌ_２Ｏ_３を低融点のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質することができる。具体的には、本実施形態では、閉空間におけるＣａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）を、溶鋼中のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）に対して、
Ｐ_Ｃａ≧１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６
の関係となるように制御しているので、Ａｌ_２Ｏ_３を改質するのに十分なＣａ量を確保することができ、適確に溶鋼３中又は溶鋼３表面に存在するＡｌ_２Ｏ_３を低融点のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質することができる。
これにより、多孔質耐火物フィルター２３（整流用耐火物）における溶鋼の詰まりを抑制することができ、鋳造を長時間安定して行うことが可能となる。

また、Ｃａ蒸気供給部４１が溶鋼３中に浸漬されていないので、Ｃａ蒸気供給部４１に地金が付着して操業中に閉塞するおそれがなく、長時間安定して操業を行うことが可能となる。
さらに、外ノズル２１に、閉空間４０の雰囲気ガスを排出する排気部４２が配設されているので、閉空間４０内の圧力変動を抑えることができ、湯面変動を抑制することができる。これにより、湯面レベルを制御する流量調整機構の動作を安定させることができ、鋳造を安定して実施することができる。

さらに、本実施形態においては、不活性ガスからなるキャリアガスによって、閉空間４０にＣａ蒸気を供給する構成としていることから、Ｃａ蒸気を閉空間４０に確実に供給することができる。また、キャリアガスとＣａ蒸気の混合比を調整することで、閉空間４０におけるＣａ蒸気分圧を比較的容易に調整することが可能となる。
具体的には、固体Ｃａを加熱してＣａ蒸気を発生させる際の加熱温度とキャリアガス流量とを調整しているので、閉空間４０のＣａ蒸気分圧を精度良く制御することが可能となる。

また、本実施形態においては、Ｃａ蒸気供給部４１が、外ノズル２１の上部領域２１ｂに配置され、外ノズル２１内に貯留された溶鋼３に対してＣａ蒸気を吹き付けるように構成されているので、鋳造初期において閉空間４０のＣａ蒸気分圧が十分に高くなっていない非定常部であっても、溶鋼３とＣａ蒸気とを反応させることができ、早期に溶鋼３中のＣａ含有量を上昇させることが可能となり、溶鋼３中に存在するＡｌ_２Ｏ_３を適確に改質することができる。

以上、本発明の実施形態である本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、ベンダーロール及びピンチロールを配設した双ドラム式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これらのロール等の配置に限定はなく、適宜設計変更してもよい。

また、本実施形態では、図２に示すように、Ｃａ蒸気供給部４１及び排気部４２を外ノズル２１に配設したものとして説明したがこれに限定されることはない。
例えば、図３に示すように、Ｃａ蒸気供給部４１を外ノズル２１に配設し、排気部４２を内ノズル３０に配設したものであってもよい。また、図４に示すように、Ｃａ蒸気供給部４１を内ノズル３０に配設し、排気部４２を外ノズル２１に配設したものであってもよい。さらに、図５に示すように、Ｃａ蒸気供給部４１及び排気部４２を内ノズル３０に配設したものであってもよい。なお、内ノズル３０の内部は、溶鋼３によって充満しておらず空隙が形成されているので、内ノズル３０にＣａ蒸気供給部４１や排気部４２を配設しても、閉空間４０にＣａ蒸気を供給することや閉空間４０の雰囲気ガスを外部に排出することは可能である。

また、整流用耐火物として多孔質耐火物フィルターを用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、圧損を生じさせて溶鋼を広げて一旦貯留できる構造のものであればよい。
例えば、特許文献１に記載されたように、圧損が０．１ｋｇ／ｍｍ^２以上となる多孔質耐火物フィルターであってもよい。
また、特許文献２に記載されたように、多数の貫通孔を有する構造の整流用耐火物であって、貫通孔の孔径が２〜３０ｍｍ、孔面積率が１０〜３０％とされたものであってもよい。
さらに、特許文献３に記載されたように、溶融金属通過厚みが３０ｍｍ以上である孔径６〜２０ｐｏｒｅｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈの耐火物製フィルターまたは孔径が３〜１０ｍｍ、孔面積率１０〜２５％の貫通孔を有する耐火物であってもよい。
また、特許文献４に記載されたように、多数の貫通孔を有する構造の整流用耐火物であって、端部と中央部と異なる孔径の貫通孔を配設したものであってもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
６０ｔ溶解炉で表１及び表２に示す組成の各種溶鋼を溶製し、成分調整を行った後、図１に示す双ドラム式連続鋳造装置を用いて下記の条件で薄肉鋳片を製造した。
タンディッシュ容量：５ｔ
冷却ドラムの直径：１２００ｍｍ
鋳造幅：８００ｍｍ
鋳造雰囲気：Ａｒ
鋳造厚み：２．５ｍｍ
単位時間当たりの鋳造量：１．１ｔ／分

Ｃａを加熱してＣａ蒸気を発生させて、表３及び表４に示すキャリアガスと混合し、外ノズルと内ノズルとの間の閉空間に吹き込んだ。Ｃａ加熱温度を調整し、キャリアガス流量を１〜２０ＮＬ／分（大気圧、室温での流量）の範囲で変更し、閉空間内のＣａ蒸気分圧を調整した。Ｃａ蒸気及びキャリアガスは、外ノズルの上部に設けられた供給孔から溶鋼湯面に向けて吹き込んだ。また、外ノズルの上部に直径５ｍｍの排気配管を接続し、閉空間の雰囲気ガスを排出し、閉空間内部を大気圧に維持した。

ここで、タンディッシュ内の溶鋼から測定試料を採取し、溶鋼のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）を測定した。本発明例では、下記式を満足するようにＣａ蒸気分圧制御した。
Ｐ_Ｃａ≧１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６

（Ｃａ蒸気分圧）
鋳造時、あるいはガス温度が鋳造時と同等の条件（鋳造準備時又は鋳造前後）に、閉空間内の雰囲気ガスを採取する。このＣａ蒸気を含む雰囲気ガスと、Ｃａ蒸気を含まない条件でキャリアガスのみの、同一体積を採取し、室温まで冷却した後、両者の体積比を測定する。高温でガス化したＣａ蒸気は、室温では微粒子に凝縮するので、両者の体積の差をＣａ蒸気体積の差とみなすことができる。気体の体積は温度低下に伴い減少するため、室温での体積は、高温時の体積と異なるが、Ｃａ蒸気分圧は、雰囲気ガス中の体積分率にほぼ比例するとみなすことができるので、室温におけるＣａ蒸気を含む雰囲気ガスとＣａ蒸気を含まないキャリアガスとの体積比が分かれば、閉空間におけるＣａ蒸気分圧を求めることが可能となる。

（鋳造後のノズル内整流用耐火物における介在物の付着状況）
鋳造後の整流用耐火物を上面から観察して介在物の付着面積率を測定し、付着物が無い場合を「０」、付着面積率が１／４以下の場合を「１」、２／４以下を「２」、３／４以下を「３」、３／４超えの場合を「４」と評価した。

（鋳造状況の評価）
溶鋼６０ｔｏｎの鋳造状況を（１）ノズル閉塞傾向なく全量を完鋳した場合「完鋳（閉塞傾向なし）」、（２）ノズル閉塞傾向が見られたが全量を完鋳した場合「完鋳（閉塞傾向あり）」、（３）ノズル閉塞が生じたため鋳造を中断した場合「中断」、に３区分して評価した。

閉塞傾向の有無は以下の基準で判断した。溶鋼は、タンディッシュの底部に装着されたスライディングノズル（以下、ＳＮと記載）で流量を調整されてノズルに供給される。このＳＮが全閉している時の開度を０、全開時を１００として、ＳＮの開度が鋳造中にモニターされている。鋳造開始直後は冷却ドラム間の湯面を所定レベルに上げるために開度は大きい（初期非定常部）。その後、湯面レベル上昇につれて徐々に開度は低下し、湯面レベルが所定レベルに達すれば、ＳＮの開度は安定する。ノズル閉塞が発生しない場合は（数秒から数十秒の変動を除いて平均的には）開度を保ったまま鋳造が進行する。そして、鋳造末期に取鍋内溶鋼をタンディッシュ内に注入し終わった後は、タンディッシュ内の溶鋼湯面が低下して溶鋼静圧が減少するので、所定量の溶鋼を供給するために、不可避的にＳＮの開度は上昇する（末期非定常部）。

ここで、初期および末期の非定常部を除いた期間にノズル閉塞が発生すれば、冷却ドラム間の湯面を所定レベルに保つために、ＳＮ開度は上昇する。ノズル閉塞が顕著な場合は、ＳＮが全開しても溶鋼供給が追い付かなくなるので鋳造を中断せざるを得ない。このように、ノズル閉塞とＳＮ開度には相関がある。今回の実施例では、初期非定常部終了後のＳＮ開度（初期開度）は４５〜５５であった。そして、末期の非定常状態になる前に、平均のＳＮ開度が初期開度より５以上増加した場合を「閉塞傾向あり」と判断した。閉塞傾向が鋳造末期近くで生じた場合は、完鋳することができ、この状態を「完鋳（閉塞傾向あり）」と評価した。閉塞傾向が早期に現れて完鋳出来なかった場合は「中断」と評価した。閉塞傾向がなかった場合は当然、完鋳し「完鋳（閉塞傾向なし）」と評価した。

Ｎｏ．１〜２４は本発明条件を満たした本発明例であり、Ｃａ蒸気分圧を、上記式を満たす条件に制御することで、溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３及び溶鋼表面のＡｌ_２Ｏ_３被膜がＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質されており、整流用耐火物の介在物付着面積率が２／４以下に抑制されていたために、閉塞傾向がなく、溶鋼全量を完鋳できた。

一方、Ｎｏ．３１〜４３は本発明の条件を外れた比較例である。
Ｎｏ．３１及び４３は、Ｃａ蒸気及びキャリアガスを、タンディッシュの溶鋼中に浸漬したランスを用いて吹き込んだため、Ｃａの添加歩留まりが低く、溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３及び溶鋼表面のＡｌ_２Ｏ_３被膜がＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に十分に改質されなかったため、整流用耐火物の介在物付着面積率が３／４を超えており、閉塞のため溶鋼全量を鋳造することが出来ずに中断した。
Ｎｏ．３２〜４２は、Ｃａ蒸気分圧が上記式を満たさなかったため、溶鋼中Ｃａの含有量は、溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３及び溶鋼表面のＡｌ_２Ｏ_３被膜をＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系酸化物に改質するためには不十分であった。このため、整流用耐火物の介在物付着面積率が２／４を超えており、溶鋼全量を完鋳出来た場合でも閉塞傾向が現れて不安定な操業であった。あるいは、閉塞のため溶鋼全量を鋳造することができずに鋳造を中断した。

ここで、溶鋼中のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）をＸ軸、Ｃａ蒸気分圧（ＭＰａ）をＹ軸とし、付着物の発生状況をプロットした結果を図６に示す。なお、タンディッシュ内にＣａ蒸気を吹き込んだＮｏ．３１、４３のデータは除いた。図６における点線は、下記の式（１）を示す。
Ｐ_Ｃａ＝１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６・・・（１）
式（１）の点線よりも上側の領域においては、付着物の発生が抑制されていることが確認される。一方、式（１）の点線よりも下側の領域においては、付着物が多く発生していることが確認される。

ここで、溶鋼中のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）をＸ軸、Ｃａ蒸気分圧（ＭＰａ）をＹ軸とし、鋳造状況をプロットした結果を図７に示す。なお、タンディッシュ内にＣａ蒸気を吹き込んだＮｏ．３１、４３のデータは除いた。図７における点線は、上記の式（１）を示す。
式（１）の点線よりも上側の領域においては、閉塞傾向がなく完鋳可能であった。一方、式（１）の点線よりも下側の領域においては、完鋳しても閉塞傾向があり、さらに、全量を鋳造できず鋳造中断した。

以上の結果から、溶鋼中のＴ．Ｏ量に応じて、閉空間におけるＣａ蒸気分圧を調整することで、ノズルの閉塞が抑制され、長時間安定して鋳造することができることが確認された。

１ 薄肉鋳片
３ 溶鋼
２０ 浸漬ノズル
２１ 外ノズル
２３ 多孔質耐火物フィルター（整流用耐火物）
３０ 内ノズル
４０ 閉空間

Claims (2)

1. 回転する一対の冷却ドラムと一対のサイド堰によって形成された溶鋼溜まり部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの周面に凝固シェルを形成・成長させて、Ｔ．Ａｌ量が０．００５質量％以上の溶鋼を用いて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
   前記溶鋼溜まり部に前記溶鋼を供給する浸漬ノズルは、前記冷却ドラムの長手方向に沿った底面形状を有するとともに内部に整流用耐火物を備えた外ノズルと、この外ノズル内に溶鋼を供給する内ノズルと、を備え、前記内ノズルから供給された前記溶鋼が前記外ノズルの内部に貯留される構成とされており、
   前記内ノズルと前記外ノズルとの間の前記溶鋼上の閉空間に対してＣａ蒸気を供給するとともに前記閉空間内の雰囲気ガスを排気し、前記閉空間におけるＣａ蒸気分圧Ｐ_Ｃａ（ＭＰａ）を溶鋼中のトータル酸素量［Ｔ．Ｏ］（ｍａｓｓ％）に対して、
   Ｐ_Ｃａ≧１７．０７７×［Ｔ．Ｏ］−０．００６
   の関係となるように制御することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
2. 不活性ガスからなるキャリアガスによって、前記閉空間に前記Ｃａ蒸気を供給することを特徴とする請求項１に記載の薄肉鋳片の製造方法。

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