JP6662180B2 - 薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属溜まり部に浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて、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ロールを備え、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属溜まり部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させ、一対の冷却ロールの外周面にそれぞれ形成された凝固シェル同士をロールキス点で圧着して所定の厚さの薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置が提供されている。このような双ロール式連続鋳造装置は、各種金属において適用されている。

上述の双ロール式連続鋳造装置においては、溶融金属溜まり部の湯面は、一対の冷却ロールの周面と一対のサイド堰によって四方を囲まれた矩形状をなしており、この矩形状をなす湯面の中央部に、溶融金属を供給する浸漬ノズルが配設されている。
溶融金属は、中央部に配設された浸漬ノズルから冷却ロールの周面に向けて吐出され、冷却ロールの周面に沿って一対のサイド堰側へとそれぞれ流れていく。

矩形状をなす湯面の四辺においては、（冷却ロール／溶融金属／ガス）の三重境界、あるいは、（サイド堰／溶融金属／ガス）の三重境界が形成されている。
さらに、矩形状をなす湯面の４つのコーナ部においては、溶鋼金属溜まり部の内部で冷却ロールとサイド堰とが接する（冷却ロール／サイド堰／溶融金属）の三重境界上に湯面が存在しており、（冷却ロール／サイド堰／溶融金属／ガス）の四重点を形成する。

この四重点近傍は、溶融金属の流動のデッドゾーンとなっており、溶融金属が十分に流動せずに停滞する領域（停滞域）となる。また、この四重点近傍は、周囲から抜熱されやすいため、冷却過多となる傾向にある。このため、湯面の四重点近傍においては、溶融金属が凝固して地金が発生するといった問題があった。
また、溶融金属溜まり部においては、浸漬ノズルから冷却ロールの周面に向けて吐出された溶融金属の吐出流が冷却ロールの周面に形成されている凝固シェルに衝突し、凝固シェルを構成する凝固晶の一部が凝固シェルから遊離して浮遊晶が生成することがある。この浮遊晶が、流動のデッドゾーンとなっている湯面の四重点近傍に堆積し、地金となるといった問題があった。

このように湯面のコーナ部に形成された地金は、一旦生成すると、停滞域において冷却過多の溶融金属の凝固によって成長しやすい。成長した地金が脱落すると、冷却ロール間に噛み込まれ、薄肉鋳片の板厚変動、板破断、湯漏れ等のトラブルが発生するおそれがあった。

そこで、例えば特許文献１−４には、溶融金属溜まり部のコーナ部における地金の発生を抑制する技術が提案されている。
特許文献１には、サイド堰近傍の溶融金属の湯面を、外部加熱手段（プラズマ炎等）を用いて加熱する方法が提案されている。
特許文献２には、サイド堰を導電性耐火物で構成し、サイド堰近傍の溶融金属を通電加熱する方法が提案されている。
特許文献３には、サイド堰に近接した電磁誘導コイルにより、サイド堰と溶融金属とを軟接触状態とするとともに、サイド堰近傍の溶融金属を誘導加熱する方法が提案されている。
特許文献４には、導電性耐火物で構成されたフィンを浸漬させ、溶鋼金属の流動方向を変化させるとともに、このフィンを用いて通電加熱を行う方法が提案されている。

特開昭６２−００９７５１号公報 特開平０９−１２２８３７号公報 特開２０００−１５８１００号公報 特開２０００−２７１７０６号公報

ところで、特許文献１に記載された方法では、プラズマ炎等で溶融金属の湯面を加熱することから、溶融金属の汚染が生じるおそれがあった。
また、特許文献２及び特許文献３に記載された方法では、設備コストが高くなり、非経済的であった。
さらに、特許文献４に記載された方法では、フィンによって溶融金属の流れを変えているが、湯面のコーナ部での溶融金属の停滞を十分に解消することができなかった。
以上のように、従来の方法では、湯面のコーナ部での地金の発生を十分に抑制することができなかった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構成で、溶融金属溜まり部の湯面のコーナ部における地金の発生を抑制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ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属溜まり部に浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて、薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、前記溶融金属溜まり部の湯面は、前記冷却ロールと前記サイド堰とによって四方を囲まれた矩形状をなしており、前記溶融金属に添加した際に発熱反応するワイヤー状又は帯状の発熱部材を、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内から連続添加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、前記溶融金属に添加した際に発熱反応するワイヤー状又は帯状をなす発熱部材を、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内（以下、コーナー部）から連続添加する構成としているので、前記溶融金属溜まり部の湯面のコーナ部における溶融金属の温度を高く維持することができ、地金の発生及び成長を抑制することができる。また、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法では、発熱部材がワイヤー状又は帯状をなしているので、前記溶融金属溜まり部の湯面のコーナ部に発熱部材を確実に添加することができる。なお、ワイヤー状又は帯状をなす発熱部材の断面形状には特に限定はなく、任意の形状のものを適用することができる。
また、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界から１０ｍｍ以上離間した位置に発熱部材を添加するので、発熱部材が冷却ロールの周面と接触することを抑制でき、薄肉鋳片の鋳造を安定して行うことができる。また、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内に発熱部材を添加するので、発熱部材の発熱反応によってコーナ部の溶融金属の温度低下をさらに抑制することができる。

ここで、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しつつ前記発熱部材を連続添加する構成とされており、移動する前記発熱部材の軌跡の少なくとも一部が前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内に位置することが好ましい。
この場合、湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しながら前記発熱部材を添加することにより、前記溶融金属溜まり部の湯面のコーナ部における溶融金属の流動を促進することができる。これにより、コーナ部における溶融金属の停滞を抑制することができ、地金の発生及び成長を抑制することができる。
また、移動する前記発熱部材の軌跡の少なくとも一部が前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内に位置されるので、発熱部材の発熱反応によってコーナ部の溶融金属の温度低下をさらに抑制することができる。

さらに、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、前記溶融金属は溶鋼であり、前記発熱部材はＳｉを鉄材料で包んだ構成とされ、Ｓｉの含有量が４０ｍａｓｓ％以上とされていることが好ましい。
溶鋼に対してＳｉを添加した場合には、発熱反応によって溶融金属の温度低下を抑制することが可能となる。ここで、金属Ｓｉは硬くて脆い材料のため、ワイヤー状又は帯状に成形することが困難であることから、顆粒状のＳｉを鉄材料で包むことで前記発熱部材をワイヤー状又は帯状に成形することができる。また、Ｓｉの含有量が４０ｍａｓｓ％以上とされているので、鉄材料の溶解に要する熱量よりもＳｉの添加による発熱量が大きくなり、湯面のコーナ部における溶融金属の温度低下を抑制することができる。

また、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、前記溶融金属は溶鋼であり、前記発熱部材は、初晶Ｓｉを有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金で構成されていることが好ましい。
溶鋼に対してＳｉ，Ａｌを添加した場合には、発熱反応によって溶融金属の温度低下を抑制することが可能となる。特に、Ｓｉ添加による効果が大きい。そこで、前記発熱部材として初晶Ｓｉを有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を用いることにより、湯面のコーナ部における溶融金属の温度低下を抑制することができる。また、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金は、ワイヤー状又は帯状に比較的簡単に成形することができる。

上述のように、本発明によれば、比較的簡単な構成で、溶融金属溜まり部の湯面のコーナ部における地金の発生を抑制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。 図１に示す双ドラム式連続鋳造装置の一部拡大説明図である。 図１に示す双ドラム式連続鋳造装置の溶鋼溜まり部の断面説明図である。 図１に示す双ドラム式連続鋳造装置における湯面の流動を示す説明図である。 発熱部材を往復移動させる往復運動付与手段の一例を示す説明図である。 発熱部材を往復移動させながら添加した場合の湯面の流動を示す説明図である。 発熱部材を公転移動させる公転運動付与手段の一例を示す説明図である。 発熱部材を公転移動させながら添加した場合の湯面の流動を示す説明図である。

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、例えば、Ｓｉを０．５質量％以上８．０質量％以下の範囲で含むＳｉ含有鋼とされている。
また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片１の幅が２００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下の範囲内、厚さが０．８ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とされている。

本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ロール式連続鋳造装置１０について、図１を用いて説明する。
図１に示す双ロール式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ロール１１、１１と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１２、１２、および、１３、１３と、一対の冷却ロール１１、１１の幅方向端部に配設されたサイド堰１５と、これら一対の冷却ロール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１９と、を備えている。

この双ロール式連続鋳造装置１０においては、溶鋼３が回転する冷却ロール１１，１１に接触して冷却されることにより、冷却ロール１１，１１の周面の上で凝固シェル５、５が成長し、一対の冷却ロール１１，１１にそれぞれ形成された凝固シェル５、５同士がロール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、溶鋼溜まり部１６の湯面２０は、図４に示すように、一対の冷却ロール１１，１１の周面と一対のサイド堰１５，１５によって四方を囲まれた矩形状をなしており、この矩形状をなす湯面２０の中央部に浸漬ノズル１９が配設されている。
この溶鋼溜まり部１６の湯面２０における溶鋼３の流動は、図４に示すように、浸漬ノズル１９から冷却ロール１１の周面に向けて流れ、冷却ロール１１の周面に沿って、一対のサイド堰１５側へとそれぞれ流れていく。

矩形状をなす湯面２０の４つのコーナ部２１においては、図３に示すように、溶鋼溜まり部１６の内部で冷却ロール１１とサイド堰１５とが接する（冷却ロール１１／サイド堰１５／溶鋼３）の三重境界Ｌ上に湯面２０が存在しており、（冷却ロール１１／サイド堰１５／溶鋼３／ガス）の四重点Ｐを形成する。
この四重点Ｐ近傍は、溶鋼３の流動のデッドゾーンとなっており、溶鋼３が十分に流動せずに停滞する領域（停滞域）となる。また、この四重点Ｐ近傍は、周囲から抜熱されやすいため、冷却過多となる傾向にある。

そこで、本実施形態においては、図２に示すように、溶鋼溜まり部１６の湯面２０のうち冷却ロール１１の周面とサイド堰１５とのコーナ部２１に、溶鋼３に添加した際に発熱する発熱部材３０が連続的に添加される構成とされている。
この発熱部材３０は、図２及び図３に示すように、断面円形のワイヤー状又は断面矩形の帯状をなしており、湯面２０のコーナ部２１から溶鋼溜まり部１６の内部へと連続的に添加される構成とされている。

ここで、発熱部材３０を湯面２０上の同一位置で添加する場合には、添加位置は、湯面２０と冷却ロール１１周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、湯面２０と冷却ロール１１周面の境界及びサイド堰１５の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、発熱部材３０を自転させて添加してもよい。発熱部材３０を自転させることで、コーナ部２１における溶鋼３の流動が促進され、溶鋼３の停滞を抑制することが可能となる。自転させる発熱部材３０は、溶鋼への流動を促進する効率を高めるため自転軸の垂直断面が矩形であるような帯状とすることが好ましい。さらに自転運動の回転数は１０〜１２０ｒｐｍの範囲内とすることが好ましい。

一方、湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しながら発熱部材３０を添加する場合には、添加位置は、湯面２０と冷却ロール１１周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、移動する発熱部材３０の軌跡のうち少なくとも一部が湯面２０と冷却ロール１１周面の境界及びサイド堰１５の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内に位置するように設定することが好ましい。

このように、湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しながら発熱部材３０を添加することにより、コーナ部２１における溶鋼３の流動がさらに促進され、溶鋼３の停滞を抑制することが可能となる。
ここで、発熱部材３０に往復運動を付与する場合には、図５及び図６に示すように、往復駆動手段３５を用いて、発熱部材３０をサイド堰１５に沿った方向に往復移動させる。これにより、コーナ部２１における溶鋼３の流動が促進される。なお、往復運動の周期は０．２〜２．０Ｈｚの範囲内、振幅は±５〜±１５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

また、発熱部材３０に公転運動を付与する場合には、図７及び図８に示すように、公転駆動手段３７を用いて、発熱部材３０を湯面２０のコーナ部２１で回転させる。これにより、コーナ部２１における溶鋼３の流動が促進される。なお、公転方向に特に制限はないが、図８に示すように、左右にサイド堰を配置して湯面２０を上方から見た場合に、ノズル吐出口側の湯溜まり中央部から高温の溶鋼を、冷却過多となる湯溜まりコーナ部の停滞域に供給してコーナ部における地金の生成を抑制するよう、図８の左上及び右下のコーナ部２１においては左回り、図８の左下及び右上のコーナ部２１においては右回りとすることが好ましい。なお、公転運動の回転数は１０〜１２０ｒｐｍの範囲内、回転半径は５〜１５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

ここで、発熱部材３０は、溶鋼３に添加した際に発熱反応する発熱材料を含有するものとされている。発熱材料としては、例えばＳｉ，Ａｌ、Ｖ等の元素を含むものが挙げられる。この中でも、溶鋼３に添加した際の発熱量が大きいことからＳｉを用いることが最も好ましい。

発熱部材３０としては、金属Ｓｉの粉末をＦｅ箔で包んで断面略円形のワイヤー状に形成したものを用いることができる。この場合には、Ｆｅ箔の溶解に要する熱量よりも金属Ｓｉの添加による発熱量が多くなるように、発熱部材３０のＳｉの含有量が４０ｍａｓｓ％以上となるように、金属Ｓｉ量やＦｅ箔の厚さ等を調整することが好ましい。

また、発熱部材３０としては、初晶Ｓｉを有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を用いることもできる。この場合には、加工性に優れていることから、断面形状を比較的自由に成形することができ、ワイヤー状又は帯状に成形することができる。
なお、発熱部材３０を自転させて溶鋼３の流動を促進する場合には、発熱部材３０の断面形状を矩形状等の溶鋼３に対して流速を与えやすい形状にすることが好ましい。

なお、発熱部材３０の供給量は、薄肉鋳片１のスループット（単位時間当たりの溶鋼３の消費量に相当）に対して設定することが好ましい。以下に、発熱部材３０の供給量の設定例を示す。

鋳造を始めるとまもなく鋳造装置は溶鋼による熱負荷を受けて熱的に定常に達する。この際、湯溜まり部に注湯される溶鋼の液相線温度に対する過熱度は２０〜６０℃程度であり、溶鋼湯溜まり部１６内の平均的な溶鋼温度は一定となる。ところが、前述の通り、溶鋼溜まり部１６の湯面２０の４つのコーナ部２１では、周囲が熱的定常状態に達した後も流動が停滞するため徐々に温度が低下していく。この際のコーナ部２１における温度低下量は、毎分３〜１０℃である。停滞したコーナ部２１の溶鋼が液相線温度を下回ると凝固して地金の生成を招く。したがって、コーナ部溶鋼の温度低下を補償するよう、＜１＞発熱部材３０の添加による溶鋼加熱、さらに＜２＞発熱部材３０の往復運動又は公転運動による流動の促進によって周囲と端部の均熱化ができればよい。

＜１＞発熱部材３０の添加による溶鋼加熱のみの場合
発熱部材３０の供給量は、溶鋼３の総スループット、総スループットに対するコーナ部溶鋼の体積割合、コーナ部溶鋼の温度低下速度、発熱部材３０の発熱量により決定する。ここで、発熱部材３０の発熱量とは、常温の発熱部材単位質量(１ｋｇ)が溶鋼３に溶解する際、発熱部材３０自身の昇温に消費される熱量を除いた正味の溶鋼加熱可能な熱量である。

溶鋼溜まり部１６の総量に対するコーナ部溶鋼の体積率は、たかだか０．３％程度であるので、発熱部材３０の最低限必要な供給量は、以下の２つの式の関係から求められる。
（コーナ部の抜熱量）＝
（総スループット）×（コーナ部溶鋼の体積割合）×（温度低下量）×（溶鋼比熱）
（発熱材供給量）×（発熱量）≧（コーナ部の抜熱量）

例えば、総スループットを６００ｋｇ／ｍｉｎ、コーナ部溶鋼の体積割合を０．３／１００、温度低下量を３℃、溶鋼比熱を０．８２ｋＪ／（ｋｇ・℃）とした場合に、コーナ部の抜熱量は、４．４ｋＪ／ｍｉｎとなる。

ここで、発熱部材が純Ｓｉの場合、単位質量あたり発熱量は２４ｋＪ／ｋｇであることから、発熱材供給量の下限は以下のように算出される。
（発熱材供給量下限）＝（コーナ部の抜熱量）／（発熱量）
＝(４．４ｋＪ／ｍｉｎ) / (２４ｋＪ／ｋｇ)
＝０．１８ｋｇ／ｍｉｎ
すなわち、発熱部材である純Ｓｉを毎分１８０ｇ（各コーナ４５ｇ）以上添加すればよい。

また、発熱部材が７０ｍａｓｓ％Ｓｉ(残部Ｆｅワイヤー)の場合、単位質量あたり発熱量は、発熱部材中のＦｅ成分の温度上昇（顕熱および潜熱）に消費される熱量を考慮して１３ｋＪ／ｋｇであることから、発熱材供給量の下限は以下のように算出される。
（発熱材供給量下限）＝（コーナ部の抜熱量）／（発熱量）
＝(４．４ｋＪ／ｍｉｎ) / (１３ｋＪ／ｋｇ)
＝０．３４ｋｇ／ｍｉｎ
すなわち、発熱部材である７０ｍａｓｓ％Ｓｉ(残部Ｆｅワイヤー)を毎分３４０ｇ（各コーナ８５ｇ）以上添加すればよい。

さらに、発熱部材が２０ｍａｓｓ％Ｓｉの過共晶Ａｌの場合、単位質量あたり発熱量は６ｋＪ／ｋｇであることから、発熱材供給量の下限は以下のように算出される。
（発熱材供給量下限）＝（コーナ部の抜熱量）／（発熱量）
＝(４．４ｋＪ／ｍｉｎ) / (６ｋＪ／ｋｇ)
＝０．７４ｋｇ／ｍｉｎ
すなわち、発熱部材である２０ｍａｓｓ％Ｓｉの過共晶Ａｌを毎分７４０ｇ（各コーナ１８５ｇ）以上添加すればよい。

＜２＞発熱部材による溶鋼加熱に加えて、往復運動又は公転運動による流動促進の付与を併用する場合
発熱部材３０を往復運動又は公転運動を付与しつつコーナ部溶鋼の流動を促進させながら供給すると、発熱による加熱の効果に加えてコーナ部溶鋼の停滞が緩和され、周囲溶鋼と均熱化する効果も同時に得られる。運動付与せずに添加する場合に比べ、次のような利点がある：（１）発熱部材の添加量を低減することができる。（２）発熱部材に含有するＳｉ含有量を小さくすることができる。（３）発熱部材の添加による溶鋼の組成変化を小さくすることができる。

往復運動又は公転運動の付与によりコーナ部溶鋼の流動を促進させる場合、少なくともコーナ部溶鋼温度を低下させることなく、わずかでもコーナ部溶鋼に熱供給できればよいので、発熱量が正値であれば、溶鋼３中への供給速度の下限は特に設けなくともよい。また、その場合は（発熱量）＞０ とするのが良い。

たとえば、発熱部材３０が４０ｍａｓｓ％Ｓｉ(残部Ｆｅワイヤー)の場合、発熱量は２ｋＪ／ｋｇであり、発熱部材３０が２０ｍａｓｓ％Ｓｉの過共晶Ａｌ合金製ワイヤーの場合、発熱量は６ｋＪ／ｋｇであり、いずれも発熱量が正値であるので、少なくとも溶鋼中でワイヤーが溶解消費する分を供給すればコーナ部溶鋼の加熱作用を安定して得ることができる。往復運動又は公転運動を併用する場合の発熱部材の供給速度は、発熱部材による加熱とコーナ部溶鋼の流動促進作用による均熱化の相乗作用が得られるよう予め試験により決定するが、好ましくは、０．０２ｋｇ／ｍｉｎ（各コーナ部毎分５ｇ）以上とする。

（発熱部材３０の供給量の上限）
一方、発熱部材３０に含有するＳｉが溶鋼３に溶け込むため薄肉鋳片１のＳｉ成分が増加する。この溶質Ｓｉ増分(質量)は、溶鋼総量(質量)に対して０．３％以下、あるいは、発熱部材添加前の溶鋼３の初期Ｓｉ量(質量％)の１／５以下（いずれか少ない方）であることが好ましい。

たとえば、Ｓｉ含有量１．０質量％の溶鋼ではＳｉ増分の許容量は０．２質量％以下である。Ｓｉ含有量１．０質量％溶鋼から、厚さ２ｍｍ、幅８００ｍｍ、冷却ロールの周速度５０ｍ／ｍｉｎにて薄肉鋳片１を製造すると、溶鋼スループットは約６００ｋｇ／ｍｉｎとなる。このとき質量に換算したＳｉ増分は、６００×（０．２／１００）＝１．２ｋｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。Ｓｉ含有量が５０ｍａｓｓ％の発熱部材３０を用いると溶鋼溜まりの４つのコーナ部２１への供給量は、各６００ｇ／ｍｉｎ以下とするのが好ましい。

また、Ｓｉ含有量２．０質量％の溶鋼ではＳｉ増分の許容量は０．３質量％以下である。Ｓｉ含有量２．０質量％溶鋼から、厚さ２ｍｍ、幅８００ｍｍ、冷却ロールの周速度５０ｍ／ｍｉｎにて薄肉鋳片１を製造すると、溶鋼スループットは約６００ｋｇ／ｍｉｎとなる。このとき重量に換算したＳｉ増分は、６００×（０．３／１００）＝１．８ｋｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。Ｓｉ含有量が４０ｍａｓｓ％の発熱部材３０を用いると溶鋼溜まりの４つのコーナ部２１への供給量は、各１１２５ｇ／ｍｉｎ以下とするのが好ましい。
さらに、Ｓｉ含有量が２０ｍａｓｓ%の過共晶Ａｌ合金製の発熱部材３０を用いるときの溶鋼溜まりの４つのコーナ部２１への供給量は、各２２５０ｇ／ｍｉｎ以下とするのが好ましい。

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、溶鋼３に添加した際に発熱反応する発熱部材３０を、溶鋼溜まり部１６の湯面２０の４つのコーナ部２１から連続添加する構成としているので、溶鋼溜まり部１６の湯面２０の４つのコーナ部２１における溶鋼３の温度を高く維持することができ、地金の発生及び成長を抑制することができる。

また、発熱部材３０がワイヤー状又は帯状をなしているので、溶鋼溜まり部１６の湯面２０の４つのコーナ部２１に発熱部材３０を確実に添加することができ、発熱反応によって４つのコーナ部２１における溶鋼３の温度を高く維持することができる。
さらに、本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法において、発熱部材３０に対して自転運動を付与した場合には、溶鋼溜まり部１６の湯面２０の４つのコーナ部２１における溶鋼３の流動を促進することができ、溶鋼３の滞留を抑制することができる。

また、本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法において、湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しながら発熱部材３０を添加する場合には、溶鋼溜まり部１６の湯面２０の４つのコーナ部２１における溶鋼３の流動をさらに促進することができ、溶鋼３の滞留を抑制することができる。これにより、コーナ部２１における地金の発生及び成長を抑制することができる。

また、本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法において、発熱部材３０を湯面２０上の同一位置で添加する場合には、発熱部材３０の添加位置は、湯面２０と冷却ロール１１周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、湯面２０と冷却ロール１１周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内とされているので、発熱部材３０が冷却ロール１１の周面と接触することを抑制でき、薄肉鋳片１の鋳造を安定して行うことができる。また、コーナ部２１の溶鋼３に対して発熱部材３０を的確に添加することができ、溶鋼温度の低下をさらに抑制することができる。

一方、本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法において、湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しながら発熱部材３０を添加する場合には、添加位置は、湯面２０と冷却ロール１１周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、移動する発熱部材３０の軌跡の少なくとも一部が湯面２０と冷却ロール１１周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内に位置するように設定しているので、発熱部材３０が冷却ロール１１の周面と接触することを抑制でき、薄肉鋳片１の鋳造を安定して行うことができる。また、コーナ部２１の溶鋼３に対して発熱部材３０を的確に添加することができ、溶鋼温度の低下をさらに抑制することができる。

さらに、本実施形態において、発熱部材３０として、金属Ｓｉの粉末をＦｅ箔で包んで断面略円形のワイヤー状に形成したものを使用する場合には、発熱量が正値になるよう、発熱部材３０中の金属Ｓｉ含有量を、好ましくは４０ｍａｓｓ％以上とする。

また、本実施形態において、発熱部材３０として、ワイヤー状又は帯状に成形したＡｌ合金を使用する場合には、好ましくは初晶Ｓｉを有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を選択する。初晶Ｓｉを有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金は、加工性に優れていることから、断面形状を比較的自由に成形することができ、ワイヤー状又は帯状に比較的簡単に成形することができる。また、初晶Ｓｉが溶解することにより、湯面２０のコーナ部２１における溶鋼３の温度低下を的確に抑制することができる。

また、本実施形態では、Ｓｉを０．５質量％以上８．０質量％以下の範囲で含むＳｉ含有鋼を対象としているので、Ｓｉを含む発熱部材３０を溶鋼中に添加しても、薄肉鋳片１の組成に大きな影響を与えることがない。

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、ピンチロールを配設した双ロール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。

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。

冷却ロールの直径５００ｍｍ、冷却ロールの幅８００ｍｍ、溶鋼溜まり部における溶鋼深さ２００ｍｍ、冷却ロールの周速度５０ｍ／ｍｉｎにて、厚さ２ｍｍの薄肉鋳片を鋳造した。このとき、溶鋼溜まり部の湯面は、８００ｍｍ×２００ｍｍの矩形状をなしている。なお、薄肉鋳片の組成は、質量％で０．０５％Ｃ、０．６％Ｓｉ、１．５％Ｍｎ、０．０３％Ａｌ、残部Ｆｅ及び不純物である。この組成の鋼の液相線温度は１５１７℃であり、過熱度３０〜５０℃となるよう湯溜まり部に注入する溶鋼温度は１５４７〜１５６７℃とした。

（本発明例１）
発熱部材として、粒径２ｍｍ以下の顆粒状の金属ＳｉをＦｅ箔で包み、断面形状が直径８ｍｍの円形をなすワイヤーを用いた。なお、このときのＳｉ含有量を７０ｍａｓｓ％とした。
この発熱部材を、湯面の４つのコーナ部に添加した。このときの添加位置は、湯面と冷却ロール周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、湯面と冷却ロール周面の境界及びサイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内とした。また、送り速度は６００ｍｍ／ｍｉｎとした。

（本発明例２）
発熱部材として、粒径１ｍｍ以下の顆粒状の金属ＳｉをＦｅ箔で包み、断面形状が厚さ５ｍｍ×幅１０ｍｍの矩形状をなす帯状のものを用いた。なお、このときのＳｉ含有量を６０ｍａｓｓ％とした。この発熱部材を、自転させながら湯面の４つのコーナ部に添加した。このときの回転数は６０ｒｐｍとした。また、発熱部材の添加位置は、湯面と冷却ロール周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、湯面と冷却ロール周面の境界及びサイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内とした。また、送り速度は１２０ｍｍ／ｍｉｎとした。

（本発明例３）
発熱部材として、粒径２ｍｍ以下の顆粒状の金属ＳｉをＦｅ箔で包み、断面形状が直径８ｍｍの円形をなすワイヤーを用いた。なお、このときのＳｉ含有量を４０ｍａｓｓ％以上とした。
この発熱部材を、湯面の４つのコーナ部に、湯面に平行な公転運動をさせながら添加した。なお、公転運動の条件は、回転中心位置がサイド堰の表面から２０ｍｍ、湯面と冷却ロール周面の境界から２０ｍｍ位置とし、回転半径を８ｍｍとし、回転の周期を０．５Ｈｚとした。また、送り速度は８０ｍｍ／ｍｉｎとした。

（本発明例４）
発熱部材として、Ｓｉ含有量が２０ｍａｓｓ％の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を、断面形状が厚さ５ｍｍ×幅１０ｍｍの矩形状をなす帯状のものを用いた。
この発熱部材を、湯面の４つのコーナ部に、湯面に平行な往復運動をさせながら添加した。なお、往復運動の条件は、往復中心位置がサイド堰の表面から１０ｍｍ、湯面と冷却ロール周面の境界から２０ｍｍ位置とし、振幅を±１０ｍｍ、周期を１Ｈｚとした。また、送り速度は６０ｍｍ／ｍｉｎとした。

（従来例）
従来例では、発熱部材の添加を行わずに鋳造を実施した。

本発明例１〜４においては、１８ｍｉｎ経過後においても地金の発生が確認されずに、薄肉鋳片を安定して鋳造することができた。
一方、従来例においては、鋳造開始から３ｍｉｎ経過後に地金の噛み込みが多発し、薄肉鋳片にも地金の巻き込みが確認された。地金は、コーナ部溶鋼温度が液相線温度を下回り、湯溜まりのコーナ部で生じた凝固によるものと推定された。
また、発熱部材の添加によって、発明例１における鋳造板のＳｉ成分の変化は、発明例１では初期Ｓｉ０．６％に対し、たかだか０．０４％程度の増加に留まり問題ないことを確認した。更に発明例２〜４における鋳造板のＳｉ成分の変化は、いずれも０．０１％未満であり全く問題なかった。

以上の結果から、本発明によれば、溶融金属溜まり部のコーナ部における地金の発生を抑制することが可能であることが確認された。

１ 薄肉鋳片
３ 溶鋼
５ 凝固シェル
１１ 冷却ロール
１５ サイド堰
１６ 溶鋼溜まり部（溶融金属溜まり部）
２０ 湯面
２１ コーナ部
３０ 発熱部材

Claims (4)

1. 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属溜まり部に浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて、薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
   前記溶融金属溜まり部の湯面は、前記冷却ロールと前記サイド堰とによって四方を囲まれた矩形状をなしており、
   前記溶融金属に添加した際に発熱反応するワイヤー状又は帯状の発熱部材を、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界から１０ｍｍ以上離間し、かつ、前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内から連続添加することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
2. 湯面に平行な往復運動又は公転運動を付与しつつ前記発熱部材を連続添加する構成とされており、移動する前記発熱部材の軌跡の少なくとも一部が前記湯面と前記冷却ロール周面の境界及び前記サイド堰の表面に対して５０ｍｍ以下の範囲内に位置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。
3. 前記溶融金属は溶鋼であり、前記発熱部材はＳｉを鉄材料で包んだ構成とされ、Ｓｉの含有量が４０ｍａｓｓ％以上とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄肉鋳片の製造方法。
4. 前記溶融金属は溶鋼であり、前記発熱部材は、初晶Ｓｉを有する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄肉鋳片の製造方法。

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