JP6740767B2 - 薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置 - 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融金属溜まり部に、溶融金属を供給して薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置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、例えば、特許文献１に示すように、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融金属溜まり部に溶融金属を供給し、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、圧下して所定の熱さの薄肉鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造装置を用いた製造方法が提供されている。このような双ドラム式連続鋳造装置を用いた製造方法は、各種金属において適用されている。

従来、上述の双ドラム式連続鋳造装置において鋳造を開始する際には、例えば特許文献１に示すように、冷却ドラム間にダミーシートを挟持しておき、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融金属溜まり部に溶融金属を供給し、溶融金属溜まり部に一定量の溶融金属が溜まった段階で冷却ドラムを回転させて、ダミーシートに連結するように薄肉鋳片を形成し、冷却ドラム間からダミーシート及びこのダミーシートに連結された薄肉鋳片を引き出している。

ここで、鋳造開始時点においては、溶融金属溜まり部への溶融金属の供給量や冷却ドラムの温度等の鋳造条件が安定していないため、ダミーシートに連結するように形成された薄肉鋳片の強度が不足し、ダミーシートを引き出した際に薄肉鋳片が破断するといったトラブルが発生し、鋳造を開始できないことがあった。
このため、例えば特許文献１においては、ダミーシートに連結するように補強部材を配置し、この補強部材を溶融金属で鋳包ませることにより、鋳造開始時の薄肉鋳片の強度を確保する技術が提案されている。

特開平０４−２６６４６２号公報

ここで、従来の双ドラム式連続鋳造方法における溶湯供給開始からの経過時間と溶湯供給速度及びドラム周速度との関係を図８に示す。
従来の双ドラム式連続鋳造装置においては、鋳造開始時には、ダミーシートを冷却ドラムで挟み込み、冷却ドラムの回転を停止した状態で溶湯を供給している。そして、一定量の溶湯が溜まった時点で冷却ドラムの回転を開始して鋳造を開始している。なお、冷却ドラム間に溶湯を溜めすぎて凝固が過度となると、溶融金属溜まり部内で凝固した部分が楔となってしまうため、従来は比較的短時間で溶湯を供給している。

鋳造開始直後は、冷却ドラムを回転させる前に貯留された溶湯が凝固して凝固シェルが過剰に形成される。このため、鋳造開始直後には、溶湯供給速度を一旦少なくするとともに冷却ドラムの回転速度を徐々に上げて過剰分を排出し、その後、冷却ドラムの周速度を徐々に増速しつつ溶湯供給速度を上げていき、定常鋳造に移行する。

ここで、従来の双ドラム式連続鋳造装置における鋳造長さと鋳片厚みの関係を図９に示す。鋳造開始直後は、溶融金属溜まり部の溶湯が凝固して鋳片厚みは厚くなり、こぶ（肥大部）が形成される。その後、溶湯供給速度の低下により、鋳片厚みが急激に薄くなり、以降は補強部材が鋳込まれることによって厚くなる。最下端に形成されたこぶ（肥大部）の荷重に耐えるため、このこぶ（肥大部）が水平に移行するまでの長さで、鋳片厚みを厚くする必要がある。

以上のように、冷却ドラムを停止した状態で溶湯を供給して鋳造を開始する場合には、定常状態に達するまでの時間が長いために、非定常部の鋳造長さが長くなり、歩留まりが低下するといった問題があった。
また、鋳片の最下端にこぶ（肥大部）が形成されるため、鋳片が自重で破断しやすくなり、鋳片の製造を安定して行うことができなくなるおそれがあった。

さらに、鋳片の最下端に形成されたこぶ（肥大部）を支持するために、必要な補強部材の長さが長くなり、コスト高となるといった問題があった。
また、最下端のこぶ（肥大部）を冷却ドラムで圧下して排出する際に、冷却ドラムにダメージを与えるおそれがあった。
さらに、冷却ドラムの回転を停止した状態での湯面センシングと冷却ドラムの回転起動タイミング制御のために、複雑な設備と制御を要するといった問題があった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、非定常部の鋳造長さが短く、かつ、鋳片の破断を抑制でき、安定して薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置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融金属溜まり部に溶融金属を供給し、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への溶融金属の供給を開始する時点とする鋳造開始時には、前記一対の冷却ドラムの間にダミーシートを挿入してダミーシート保持機構により保持し、前記一対の冷却ドラムを回転させた状態で、前記溶融金属溜まり部に対して前記溶融金属を供給する構成とされており、前記ダミーシート保持機構は、アーム部と押圧手段を備え、前記アーム部は一端に前記ダミーシートを挟持して保持するロール部と、他端側に軸支部とが配設されており、前記鋳造開始時には、前記押圧手段によって前記軸支部を押圧することで前記ロール部が前記ダミーシートを挟持し、前記ダミーシートが前記冷却ドラムと接触することなく保持され、前記ダミーシートが下方に引き出されるにしたがって前記ロール部が下方に移動して前記ダミーシートの保持を解除する機構を有し、前記鋳造開始時から、前記溶鋼湯溜まり部における湯面高さが所定位置で安定した時点とする定常鋳造までの非定常時間ｔ_Ｓを、定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の５倍以上とし、前記非定常時間ｔ_Ｓにおける溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを、定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍以下と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、鋳造開始時に、前記一対の冷却ドラムの間にダミーシートを挿入して保持し、前記一対の冷却ドラムを回転させた状態で、前記溶融金属溜まり部に対して前記溶融金属を供給しているので、鋳造開始時にこぶ（肥大部）が形成されることを抑制できる。よって、薄肉鋳片の厚さを厚くしなくても、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。また、非定常部の鋳造長さを短くすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。さらに、湯面センシングや回転起動の制御を行う必要がなく、設備構成を簡単にすることができる。
尚、前記一対の冷却ドラムの間にダミーシートを挿入した後に、ダミーシートと前記冷却ドラムが接触していると、鋳造開始後に前記冷却ドラムにすり疵が入る場合があるので、ダミーシートは前記一対の冷却ドラムと非接触の状態で保持されているのが望ましい。

また、鋳造開始時から定常鋳造までの非定常時間ｔ_Ｓを、定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の５倍以上としているので、凝固開始時おいて溶融金属溜まり部における湯面の上昇速度がある程度遅くなり、非定常部における薄肉鋳片の厚さの急激な変化を抑制でき、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
さらに、非定常時間ｔｓにおける溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを、定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍以下としているので、溶湯の跳ね上がりや凝固シェルの再溶解を抑制でき、安定して薄肉鋳片の鋳造を行うことができる。

ここで、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、シール部材によって、前記ダミーシートと前記冷却ドラム及び前記サイド堰との間の空間の少なくとも一部を塞ぐことが好ましい。
この場合、シール部材によって、ダミーシートと冷却ドラム及びサイド堰との間の隙間から溶湯が漏れ出すことを抑制でき、鋳造をさらに安定して開始することが可能となる。なお、冷却ドラムを回転させた状態でもシール部材が冷却ドラムとともに回転しないように、シール部材を配置することが好ましい。

本発明に係る薄肉鋳片の製造装置は、回転する一対の冷却ドラムと一対のサイド堰を有し、これら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融金属溜まり部に溶融金属を供給し、前記冷却ドラムの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造装置であって、前記一対の冷却ドラムの下流側に、ダミーシートを保持するダミーシート保持機構が設けられており、前記ダミーシート保持機構は、アーム部と押圧手段を備え、前記アーム部は、一端に前記ダミーシートを挟持して保持するロール部と、他端側に軸支部とが配設されており、前記押圧手段によって前記軸支部を押圧することで前記ロール部が前記一対の冷却ドラムの間に挿入された前記ダミーシートを保持する機構と、前記ダミーシートが下方に引き出された際には、前記ダミーシートを開放するよう前記ロール部が下方に移動する機構とを備えることを特徴としている。

この構成の薄肉鋳片の製造装置によれば、前記一対の冷却ドラムの下流側に、前記ダミーシートを保持するダミーシート保持機構が設けられているので、冷却ドラム間にダミーシートを挿入した状態で冷却ドラムを回転させることができる。よって、冷却ドラムを回転させた状態で溶融金属溜まり部に溶湯を供給して鋳造を開始することが可能となる。これにより、鋳造開始時にこぶ（肥大部）が形成されることを抑制でき、薄肉鋳片の厚さを厚くしなくても、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。また、非定常部の長さを短くすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。さらに、湯面センシングや回転起動の制御を行う必要がなく、設備構成を簡単にすることができる。

ここで、本発明に係る薄肉鋳片の製造装置においては、前記ダミーシートには、シール部材が配設されていることが好ましい。
この場合、前記ダミーシートにシール部材が配設されているので、このシール部材によってダミーシートと冷却ドラム及びサイド堰との間の隙間が小さくなり、溶湯が漏れ出すことを抑制でき、鋳造をさらに安定して開始することが可能となる。なお、シール部材がダミーシートに配設されているので、冷却ドラムを回転させた状態でもシール部材が冷却ドラムとともに回転することを抑制できる。

上述のように、本発明によれば、非定常部の鋳造長さが短く、かつ、鋳片の破断を抑制でき、安定して薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置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装置を示す説明図である。 図１に示す薄肉鋳片の製造装置において、（ａ）鋳造開始時にダミーシートを保持した状態及び（ｂ）鋳造開始後の状態を示す説明図である。 ダミーシートの配置を冷却ドラムの上方から見た説明図である。 ダミーシート保持装置において、（ａ）鋳造開始時にダミーシートを保持した状態及び（ｂ）鋳造開始後の状態を示す説明図である。 鋳造開始時の溶湯供給条件を決定する際に使用されるパラメータの説明図である。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法における鋳造開始からの経過時間と溶湯速体積速度との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法における鋳造開始からの鋳造長さと鋳片厚みとの関係を示すグラフである。 従来の双ドラム式連続鋳造方法における溶湯供給開始からの経過時間と溶湯供給速度との関係を示すグラフである。 従来の双ドラム式連続鋳造方法における鋳造開始からの鋳造長さと鋳片厚みとの関係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及び薄肉鋳片の製造装置について、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。
また、本実施形態では、溶融金属として溶鋼を用いており、鋼材からなる薄肉鋳片１を製造するものとされている。

本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０は、図１に示すように、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂと、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂ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１１ａ、１１ｂとサイド堰１５とによって画成された溶鋼溜まり部１６に対して溶鋼３を供給するタンディッシュ１８及び浸漬ノズル１９と、を備えている。

この薄肉鋳片の製造装置１０においては、溶鋼３が回転する冷却ドラム１１ａ，１１ｂに接触して冷却されることにより、冷却ドラム１１ａ，１１ｂ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１１ａ，１１ｂ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。

そして、本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０においては、図２に示すように、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂの下流側に、鋳造を開始する際に一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂの間に挿入されるダミーシート７を保持するダミーシート保持機構２０が配設されている。なお、図２（ａ）に示すように、ダミーシート７の上端側には、薄肉鋳片１に鋳込まれる補強部材９が配設されている。

ここで、鋳造開始時には、図２（ａ）及び図３に示すように、一対の冷却ドラム１１ａ，１１ｂの間にダミーシート７が挿入され、このダミーシート７が上述のダミーシート保持機構２０によって保持される。本実施形態では、ダミーシート７は、ダミーシート保持機構２０によって一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂに対して非接触の状態で保持されている。なお、冷却ドラム１１ａ、１１ｂには、熱膨張を考慮してドラム幅中央部の外径が小さくされたイニシャル凹クラウンが付されており、この凹クラウン同士によって形成されたドラムギャップ内にダミーシート７が挿入されている。

また、ダミーシート７にはシール部材８が配設されており、このシール部材８によって、ダミーシート７と冷却ドラム１１ａ、１１ｂ及びサイド堰１５との間の空間の少なくとも一部が塞がれている。なお、シール部材８としては、耐火物製繊維材等の耐熱性を有する軟質材を用いることができる。

上述のダミーシート保持機構２０は、図２及び図４に示すように、アーム部２１と、このアーム部２１の一端側に配設されたロール部２２と、アーム部２１の他端側を軸支する軸支部２３と、軸支部２３をアーム部２１の一端側に向けて押圧する押圧手段２４（板ばね）と、を備えている。
このダミーシート保持機構２０においては、図４（ａ）に示すように、ダミーシート７を保持する際には、押圧手段２４によってロール部２２がアーム部２１の一端側に押圧されており、ロール部２２によってダミーシート７を挟持するように構成されている。
そして、ダミーシート７が下方に引き出された際には、図４（ｂ）に示すように、ロール部２２が下方に移動し、ダミーシート７を解放するように構成されている。

以下に、上述した薄肉鋳片の製造装置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。

まず、図２（ａ）及び図３に示すように、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂの下流側から一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂの間にダミーシート７を挿入する。このとき、ダミーシート保持機構２０により、ダミーシート７を挟持して保持する。本実施形態では、ダミーシート７は冷却ドラム１１ａ、１１ｂに対して非接触の状態で保持される。ここで、ダミーシート７に配設されたシール部材８によって、ダミーシート７と冷却ドラム１１ａ、１１ｂ及びサイド堰１５との間の空間の少なくとも一部が塞がれている。

そして、一対の冷却ドラム１１ａ，１１ｂを回転駆動させる。このとき、ダミーシートがダミーシート保持機構２０によって保持されており、本実施形態では、ダミーシートが冷却ドラム１１ａ、１１ｂと非接触の状態で保持されており、シール部材８は冷却ドラム１１ａ、１１ｂの周面と滑らかに摺動するように構成されているので、冷却ドラム１１ａ、１１ｂを回転させても、ダミーシート７やシール部材８が一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂ間に巻き込まれることはない。
なお、本実施形態では、冷却ドラム１１ａ，１１ｂの回転速度（周速度）は、定常鋳造時の回転速度（周速度）と同一に設定している。

冷却ドラム１１ａ、１１ｂを回転させた状態で、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂとサイド堰１５によって形成された溶鋼溜まり部１６に向けて、タンディッシュ１８から浸漬ノズル１９を介して溶鋼３を供給する。
すると、溶鋼３が補強部材９を鋳包むように凝固した時点で、回転する冷却ドラム１１ａ、１１ｂに巻き込まれるようにしてダミーシート７が下方へ排出され、このダミーシート７に続いて薄肉鋳片１が排出される。
ここで、ダミーシート７が下方に排出された際には、図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、ダミーシート保持機構２０のロール部２２が下方に移動し、ダミーシート７の保持が解除される。

そして、溶鋼溜まり部１６における湯面高さが所定位置で安定した時点で、凝固が安定して定常鋳造となる。
ここで、本実施形態では、鋳造開始時から定常鋳造までの非定常時間ｔ_Ｓを、定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の５倍以上に設定している。
また、非定常時間ｔｓにおける溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを、定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍以下に設定している。
以下に、鋳造開始時の条件を上述のように規定した理由について説明する。

図５に、鋳造開始時の条件を設定する際に用いたパラメータを示す。溶鋼溜まり部１６に対して供給される溶鋼３の供給速度（溶湯体積速度）をＱ_ｉｎ、冷却ドラム１１ａ、１１ｂ間から排出される薄肉鋳片１に相当する溶鋼３の排出速度（溶湯体積速度）をＱ_ｏｕｔ、溶鋼溜まり部１６における湯面高さ（ドラム中心位置からの高さ）をＨ、ドラム周面における溶鋼３の接触部分の弧角をθ、薄肉鋳片１の厚さをｄとする。この弧角θとドラム半径Ｒとから、ドラム周面における溶鋼の接触長さＬを算出することができる。
また、単位時間当たりの凝固量を示す凝固係数をＫとする。なお、凝固係数Ｋは、薄肉鋳片の組成、冷却条件で設定されるものであり、予め実験的に求めることができる。

図６に、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法における鋳造開始からの経過時間と溶湯体積速度との関係を示す。
鋳造開始後には、溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを溶湯排出速度Ｑ_ｏｕｔよりも高くすることにより、溶鋼溜まり部１６に溶鋼３を貯留して湯面高さＨを上昇させる。すなわち、Ｑ_ｉｎ−Ｑ_ｏｕｔに応じて湯面高さＨが上昇していく。

湯面高さＨが上昇するにつれて、冷却ドラム周面での凝固長さＬが長くなって、凝固厚すなわち薄肉鋳片１の厚さｄが厚くなり、図６に示すように溶湯排出速度Ｑ_ｏｕｔが徐々に上昇していく。
一方、溶湯供給速度Ｑｉｎは、時間経過に伴って徐々に下げていき、非定常時間ｔ_Ｓが終了して定常鋳造になった時点で、Ｑ_ｉｎ＝Ｑ_ｏｕｔとなり、これが定常状態における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅとなる。
なお、図６において、非定常時間ｔ_ＳにおけるＱ_ｉｎとＱ_ｏｕｔとの差の部分が、溶鋼溜まり部１６に貯留された溶鋼量となる。

ここで、冷却ドラム１１ａ、１１ｂの周速度をＶとする。すると、溶湯排出速度Ｑ_ｏｕｔは、薄肉鋳片１の厚さｄとドラム周速度Ｖと鋳片幅Ｗの積で決定される。薄肉鋳片１の厚さｄは、湯面高さＨと凝固係数Ｋとドラム半径Ｒにより、以下の式で算出される。
ｄ＝２×Ｋ×（Ｒ×ａｒｃｓｉｎ（Ｈ／Ｒ）／Ｖ）^０．５

溶湯供給速度Ｑ_ｉｎについては、鋳造開始直後は湯面高さＨを速やかに上昇させ、所定の高さに近づくにつれて湯面高さＨを緩やかに上昇させるために、溶湯供給速度Ｑ_ｉｎの時間変化パターンは、図６に示すように、例えば時間の二次関数となるように、下に凸にすることが好ましい。

ここで、溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを低く設定すると、湯面高さＨが緩やかに上昇し、定常状態までの時間が長くなる。逆に、溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを高く設定することにより、湯面高さＨを所定高さにするまでの時間を短縮することができる。ただし、たとえ瞬間的であっても過剰に勢いよく供給した場合には、溶鋼の跳ね上がりや凝固シェルの再溶解が発生してしまい、鋳造が安定しなくなるおそれがある。溶湯供給速度Ｑ_ｉｎの最大値は、装置サイズや湯面高さＨや溶湯種別などに影響されるが、通常は定常状態における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅ の１２倍以下であればよい。

また、非定常時間ｔ_Ｓを短くすることによって、非定常部の鋳造長さを短くすることができる。ただし、非定常時間ｔ_Ｓが短すぎると、上述の溶湯供給速度Ｑ_ｉｎの上限を超える場合があり好ましくない。あるいは、非定常時間ｔ_Ｓが、凝固係数Ｋと定常時の薄肉鋳片１の厚さｄから計算される定常凝固時間ｔ_０＝（ｄ／２Ｋ）^０．５の５倍未満になると、溶鋼溜まり部１６における湯面高さＨの変化率が大きくなり、これにともなって非定常部における薄肉鋳片１の厚さが、鋳造長さ方向で薄から厚へと急激に変化し、薄肉鋳片１の搬送途中で板厚の薄い部分に応力が集中して破断するおそれがある。これらを防止するため、非定常時間ｔ_Ｓを定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の５倍以上とする。また、非定常時間ｔ_Ｓが長いと鋳片の非定常部の鋳造長さが長くなり、歩留まりが低下する傾向であるので、非定常時間ｔ_Ｓは定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の１５倍以下が望ましい。

以上の要件を満たすように、溶湯供給速度Ｑ_ｉｎと非定常時間ｔ_Ｓを設定する。これらの条件は、数値解析シミュレーションで求めてもよく、また実験的に求めることも可能である。図７は、０．１％炭素鋼を用いた、凝固係数Ｋ＝１４．０、ドラム半径Ｒ＝０．３ｍ、ドラム周速度Ｖ＝５０ｍ／ｍｉｎ、薄肉鋳片１の厚さｄ＝２ｍｍ、湯面高さｈ＝２３０ｍｍ、非定常時間ｔ_Ｓ＝２．３ｓ（定常凝固時間ｔ_０の７．３倍）、溶湯供給速度Ｑ_ｉｎ＝１．１６ｍ^３／ｍｉｎ（定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１１．７倍）のときの薄肉鋳片１の厚み変化の実例を示した。

図７に示すように、鋳造開始時おいても、薄肉鋳片１の厚さｄに大きな変動はなく、こぶ（肥大部）が形成されない。さらに、速やかに定常状態となっており、非定常部の鋳造長さが短くなっている。

以上のような構成とされた本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０及び薄肉鋳片の製造方法によれば、鋳造開始時において、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂを回転させた状態で、溶鋼溜まり部１６に対して溶鋼３を供給しているので、鋳造開始時にこぶ（肥大部）が形成されることを抑制でき、薄肉鋳片１の厚さを厚くしなくても、薄肉鋳片１の破断を抑制することができる。また、非定常部の長さを短くすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。さらに、湯面センシングや回転起動の制御を行う必要がなく、設備構成を簡単にすることができる。

また、鋳造開始時から定常鋳造までの非定常時間ｔ_Ｓを、定常凝固時間ｔ_０の５倍以上としているので、凝固開始時おいて溶鋼溜まり部１６における湯面の上昇速度がある程度遅くなり、非定常部における薄肉鋳片１の厚さの急激な変化を抑制でき、薄肉鋳片１の破断を抑制することができる。
さらに、非定常時間ｔｓにおける溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを、定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍以下としているので、溶鋼３の跳ね上がりや凝固シェルの再溶解を抑制でき、安定して薄肉鋳片１の鋳造を行うことができる。

以上、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置１０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。
本実施形態では、冷却ドラム１１ａ，１１ｂの回転速度（周速度）は、定常鋳造時の回転速度（周速度）と同一に設定したものとして説明したが、これに限定されることはなく、鋳造開始時における冷却ドラム１１ａ，１１ｂの回転速度（周速度）は適宜変更してもよい。

また、本実施形態では、鋳造開始時の溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを、図６に示すように、例えば時間の二次関数となるように下に凸にするものとして説明したが、これに限定されることはなく、鋳造開始時の溶湯供給速度Ｑ_ｉｎの上限が定常鋳造時における溶湯鋼供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍以下とされていれば、鋳造開始時の溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを他のパターンで変化させてもよい。

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。
図１に示す薄肉鋳片の製造装置を用いて、炭素量０．１ｍａｓｓ％の炭素鋼からなる薄肉鋳片の製造を行った。
ここで、冷却ドラム径を６００ｍｍ、冷却ドラム幅を１０００ｍｍとした。また、定常鋳造の鋳片厚さを２．０ｍｍとした。

本発明例及び比較例においては、上述の本発明の実施形態で示したように、鋳造開始時には、ダミーシートを冷却ドラムに非接触の状態で保持しておき、冷却ドラムを回転させた状態で溶鋼溜まり部に溶鋼を供給した。このときの条件を表１に示す。
また、従来例においては、鋳造開始時には、冷却ドラムでダミーシートを挟み込み、冷却ドラムを停止した状態で溶鋼溜まり部に溶鋼を供給した。

このとき、非定常部の鋳造長さ、及び、非定常部における鋳片厚さの変動幅について評価した。評価結果を表１に示す。

従来例においては、鋳片厚さの変動が大きく、鋳片の破断が発生するおそれがあった。また、非定常部の鋳造長さが長く、生産歩留が低くなった。
比較例１においては、非定常時間ｔ_Ｓが定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の５倍未満となっており、鋳造長さ方向の鋳片厚さの変化率が大きく、鋳片をドラムから搬送する際に破断が発生した。
比較例２においては、非定常時間ｔ_Ｓにおける溶湯供給速度Ｑ_ｉｎが定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍を超えており、溶鋼の跳ね上がりや凝固シェルの再溶解により凝固が安定せず、鋳片が破断した。

これに対して、本発明例においては、いずれも鋳片厚さの変動が小さく抑えられており、かつ従来例に比して非定常部の鋳造長さを短くすることができた。

以上の結果から、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置によれば、歩留まりが高く、安定して鋳造を開始することができる薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置を提供できることが確認された。

１ 薄肉鋳片
３ 溶鋼（溶融金属）
５ 凝固シェル
７ ダミーシート
８ シール部材
１０ 薄肉鋳片の製造装置
１１ａ 一方の冷却ドラム
１１ｂ 他方の冷却ドラム
１６ 溶鋼溜まり部（溶融金属溜まり部）
２０ ダミーシート保持機構

Claims (4)

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融金属溜まり部に溶融金属を供給し、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への溶融金属の供給を開始する時点とする鋳造開始時には、前記一対の冷却ドラムの間にダミーシートを挿入してダミーシート保持機構により保持し、前記一対の冷却ドラムを回転させた状態で、前記溶融金属溜まり部に対して前記溶融金属を供給する構成とされており、
   前記ダミーシート保持機構は、アーム部と押圧手段を備え、前記アーム部は一端に前記ダミーシートを挟持して保持するロール部と、他端側に軸支部とが配設されており、前記鋳造開始時には、前記押圧手段によって前記軸支部を押圧することで前記ロール部が前記ダミーシートを挟持し、前記ダミーシートが前記冷却ドラムと接触することなく保持され、前記ダミーシートが下方に引き出されるにしたがって前記ロール部が下方に移動して前記ダミーシートの保持を解除する機構を有し、
   前記鋳造開始時から、前記溶鋼湯溜まり部における湯面高さが所定位置で安定した時点とする定常鋳造までの非定常時間ｔ_Ｓを、定常鋳造時におけるドラム周面上の凝固時間ｔ_０の５倍以上とし、
   前記非定常時間ｔ_Ｓにおける溶湯供給速度Ｑ_ｉｎを、定常鋳造時における溶湯供給速度Ｑ_ａｖｅの１２倍以下とすることを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
2. シール部材によって、前記ダミーシートと前記冷却ドラム及び前記サイド堰との間の空間の少なくとも一部を塞ぐ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. 回転する一対の冷却ドラムと一対のサイド堰を有し、これら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融金属溜まり部に溶融金属を供給し、前記冷却ドラムの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造装置であって、
   前記一対の冷却ドラムの下流側に、ダミーシートを保持するダミーシート保持機構が設けられており、
   前記ダミーシート保持機構は、アーム部と押圧手段を備え、
   前記アーム部は、一端に前記ダミーシートを挟持して保持するロール部と、他端側に軸支部とが配設されており、
   前記押圧手段によって前記軸支部を押圧することで前記ロール部が前記一対の冷却ドラムの間に挿入された前記ダミーシートを保持する機構と、前記ダミーシートが下方に引き出された際には、前記ダミーシートを開放するよう前記ロール部が下方に移動する機構とを備えることを特徴とする薄肉鋳片の製造装置。
4. 前記ダミーシートには、シール部材が配設されていることを特徴とする請求項３に記載の薄肉鋳片の製造装置。

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