JP6828361B2 - サイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、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プール部に溶融金属を供給して薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置に用いられるサイドシール装置、このサイドシール装置を備えた双ロール式連続鋳造装置、及び、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し互いに逆方向に回転する一対の冷却ロールを備え、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プール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、冷却ロールの上方に配置された溶融金属容器から浸漬ノズルを介して溶融金属プール部に溶融金属を連続的に供給する。溶融金属は、溶融金属プール部の中央部に配置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。回転する冷却ロールの周面上では溶融金属が凝固成長して凝固シェルを形成し、各冷却ロールの周面の凝固シェルがキス点で圧着される。

溶融金属プ−ル部の側壁となるサイド堰は、薄肉鋳片の鋳造時に、回転する冷却ロールの側面と摺接して溶融金属をシールして保持する働きをする。ここで、サイド堰は、鋳造前に予熱されるとともに鋳造時も外部から加熱されるが、冷却ロールと常に摺接しているために冷却ロールから抜熱されて冷却される。この冷却が過多になると、溶融金属が、低温になったサイド堰に接することによってサイド堰表面上で凝固し、生じた凝固層がサイド堰表面に付着し成長する。これを地金と称する。

このようにしてサイド堰表面上で生成した地金は、厚肉に成長した後、冷却ロールの周面にて鋳造される薄肉鋳片とともに一対の冷却ロール間に噛み込んで引き込まれるおそれがある。
地金が薄肉鋳片とともに一対の冷却ロール間に引き込まれると、薄肉鋳片とともに地金がロール間で圧着されるため、局所的に厚みが大きくなる。また、地金が一対の冷却ロールに噛み込まれる際には、一時的に一対の冷却ロール間が大きくなり、薄肉鋳片の幅全体で厚くなる現象（地金のない部分では、凝固が遅れ高温となる、いわゆるホットバンド）の発生や、それにともなう薄肉鋳片の板厚変動、表面疵等の品質欠陥や板破断、湯漏れ等の操業上のトラブルの原因となる。

したがって、この双ロール式連続鋳造装置において、冷却ロールの周面上の凝固を均一に進行させて健全な薄板を製造するためには、サイド堰表面に形成する地金の発生と成長を防止することがプロセス上最も重要な課題の一つである。
そこで、たとえば特許文献１、２には、サイド堰表面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、冷却ロールの端面に摺接されたサイド堰を振動させることによって、サイド堰の内面に付着する凝固殻（地金）を早期に脱落させ、薄肉鋳片への巻き込みを抑制し、薄肉鋳片の破断を起こすことなく均質な薄肉鋳片を安定して製造できる双ロール式連続鋳造装置が提案されている。ここで、サイド堰の振動方向としては、冷却ロールの端面に沿った上下方向又は左右方向が例示されている。
特許文献２には、冷却ロールの端面との摺接面内においてサイド堰を振動させる加振装置を設け、鋳造の非定常状態の期間はサイド堰を振動させ、定常状態の期間はサイド堰の振動を停止させる方法が提案されている。

特開昭６０−１８４４５０号公報 特開平０５−２３７６０３号公報

ところで、特許文献１、２のいずれもサイド堰の振動方向はサイド堰と冷却ロールの端面の摺動面内であり、冷却ロールの端面とサイド堰が常に接しているため、冷却ロールからの抜熱は避けられず、サイド堰が温度低下し、サイド堰表面における地金の生成及び成長を十分に抑制することができなかった。

本発明では、比較的簡単な構成で、双ロール式連続鋳造プロセスにおいて安定鋳造を阻害する最も重大な要因の一つである、サイド堰への地金付着を抑制しつつ、冷却ロールの側面とサイド堰との摺動境界への溶融金属の差し込みも防止して、安定して薄肉鋳片を鋳造することができ、さらにサイド堰の摩耗を抑制してサイド堰の寿命も延長することが可能な双ロール式連続鋳造装置におけるサイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、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、本発明に係るサイドシール装置は、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プール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双ロール式連続鋳造装置において、前記冷却ロールの端面側を前記サイド堰で封止するサイドシール装置であって、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押し付けるサイド堰押付け手段と、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えるサイド堰振動付与手段と、を備え、前記振動の周波数が５〜２００Ｈｚであって、前記振動の振動幅が下記式で求められる差し込み限界隙間Ｄ_Ｌ未満であることを特徴としている。
Ｄ_Ｌ＝（−２σｃｏｓθ／ρｇ）／Ｈ
ここで、Ｄ_Ｌ：差し込み限界隙間（ｍ）、σ：溶融金属の表面張力（Ｎ／ｍ）、θ：サイド堰と溶融金属の濡れ角（°）、ρ：溶融金属の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ ^２ ）、Ｈ：溶融金属ヘッド高さ（ｍ）

この構成のサイドシール装置によれば、溶融金属プール部内の溶融金属を安定して保持するシール性を確保しつつ、サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動させることによってサイド堰と冷却ロールとの接触が緩和され、サイド堰から冷却ロールへの抜熱量が減少し、サイド堰を高温に維持することができ、サイド堰の表面における地金の発生及び成長を抑制することが可能となる。

また、サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動させることにより、サイド堰の表面に付着した地金を溶融金属プール部内へと遊離させることができ、地金が厚く成長することを抑制できる。
さらに、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動させることで、サイド堰と前記冷却ロールの端面との摺接が緩和され、サイド堰の摩耗を抑制することができ、サイド堰の寿命を延長することができる。

ここで、本発明に係るサイドシール装置においては、前記サイド堰振動付与手段は、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に直交する方向に平行して振動させる構成としてもよい。
この場合、前記サイド堰振動付与手段の構成が比較的簡単となり、サイド堰を振動させて地金の発生及び成長を確実に抑制することができる。

また、本発明のサイドシール装置においては、前記サイド堰振動付与手段は、前記冷却ロールの軸線より下方側に前記軸線に直交して水平方向に延在する支持軸によって前記サイド堰の下端が支持される構造を含み、前記サイド堰の上方を前記冷却ロールの端面に直交する方向に振動させ、前記サイド堰の振動幅が前記冷却ロールの端面の上方から下方の前記支持軸に向けて漸次小さくなるように振動させる構成としてもよい。
この場合、温度が低下して地金が発生しやすい溶融金属プール部の湯面近傍で振動幅を大きくでき、地金の発生及び成長を抑制することができる。また、溶融金属のヘッド圧が大きく溶融金属の差し込みが発生しやすい前記冷却ロールの端面の下方において振動幅を小さくすることにより、溶融金属を確実に保持することができる。これにより、安定して鋳造を行うことができる。

本発明に係る双ロール式連続鋳造装置は、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プール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・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、上述のサイドシール装置を備えることを特徴としている。

この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、上述のサイドシール装置を備えているので、サイド堰の表面における地金の発生及び成長を抑制することができるとともに、溶融金属プール部内の溶融金属を確実に保持することができ、薄肉鋳片の製造を安定して行うことができる。

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プール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・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、上述のサイドシール装置を用いて、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えることを特徴としている。

この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、上述のサイドシール装置を用いて、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えているので、サイド堰の表面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、サイド堰押付け手段によってサイド堰を冷却ロールの端面側に押し付けているので、振動によって冷却ロールの端面とサイド堰との間に過度な隙間が生じることがなく、溶融金属プール部内の溶融金属を確実に保持することができる。よって、薄肉鋳片の製造を安定して行うことができる。

上述のように、本発明によれば、双ロール式連続鋳造プロセスにおいて安定鋳造を阻害する最も重大な要因の一つである、サイド堰への地金付着を抑制しつつ、冷却ロールの側面とサイド堰との摺動境界への溶融金属の差し込みも防止して、安定して薄肉鋳片を鋳造することができ、さらにサイド堰の摩耗を抑制してサイド堰の寿命も延長することが可能な双ロール式連続鋳造装置におけるサイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、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ロール式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。 図１に示す双ロール式連続鋳造装置の一部拡大説明図である。 図１に示す双ロール式連続鋳造装置の溶鋼プール部の断面説明図である。 図１に示す双ロール式連続鋳造装置の上面説明図である。 平行移動機構を備えたサイドシール装置の説明図である。 傾斜移動機構を備えたサイドシール装置の説明図である。 溶鋼の差し込みが生じる限界隙間を検討する際のモデル図である。 溶鋼の差し込みが生じる限界隙間と溶鋼ヘッドとの関係を示すグラフである。 平行移動機構を備えたサイドシール装置における限界隙間を示すグラフである。 傾斜移動機構を備えたサイドシール装置における限界隙間を示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。以下の実施形態においては、鋳造する対象金属を鋼として説明する。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。
ここで、本実施形態において製造される薄肉鋳片１は、炭素鋼、Ｓｉを０．６質量％以上７．０質量％以下の範囲で含むＳｉ含有鋼、ステンレス鋼等の鋼材とされている。
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から図６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プール部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から溶鋼プール部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、図２に示すように、冷却ロール１１の端面にサイド堰１５が配設されることによって、溶鋼プール部１６が画成されている。
溶鋼プール部１６の湯面は、図２及び図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の中央部に浸漬ノズル１９が配設されている。
また、図３に示すように、サイド堰１５の溶鋼３との接触部は、略逆三角形状をなしている。サイド堰１５の温度が低下した場合には、この接触部において地金が発生することになる。

このサイド堰１５は、上述のように、冷却ロール１１の端面と摺接して冷却ロール１１の端部からの溶鋼３の漏れを防止するシール作用を有する。
サイド堰１５は、溶鋼３を安定して保持するとともに、冷却ロール１１の周面での凝固シェル５の形成に悪影響を与えないことが重要である。このため、サイド堰１５を構成する材質としては、溶鋼３との反応性が乏しい耐熱材料を用いることになり、例えば、黒鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、シリカ等、あるいはこれらを複合した材料が用いられる。

そして、サイド堰１５は、図４に示すように、サイドシール装置３０によって、冷却ロール１１の端面に摺接される。
このサイドシール装置３０は、サイド堰１５を支持するサイド堰ホルダー３１と、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に向けて押し付ける押付け機構３２と、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に対して近接離間する方向に振動を付与する振動付与機構３３と、サイド堰１５を加熱する加熱機構（図なし）と、を備えている。

押付け機構３２としては、例えば油圧シリンダ等の既存の押圧装置を用いることができる。本実施形態では、図４に示すように、押付け機構３２として油圧シリンダを用いている。なお、油圧シリンダは、１本でも良く、複数本を配設してもよい。

振動付与機構３３としては、例えば電磁誘導式、偏心モータ式等の既存の振動装置を用いることができる。本実施形態では、振動付与機構３３として、偏心錘を電動モータで回転させて振動を与える偏心モータ式の振動装置を用いている。なお、一つの偏心錘を回転させると、与えられる振動が回転運動となるため、二つの偏心錘を互いに逆方向に同期回転させる構造とし、水平方向のみに振動を付与する構成とされている。

ここで、振動付与機構３３としては、図５に示すように、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に直交する方向に平行移動して振動させる平行振動方式と、図６に示すように、サイド堰１５の振動幅が冷却ロール１１の端面の上方から下方に向けて漸次小さくなるように振動させる傾斜振動方式と、を用いることができる。

なお、傾斜振動方式においては、図６に示すように、冷却ロール１１の軸線Ｏよりも下方側に、軸線Ｏに直交して水平方向に延在する支持軸３５を設け、この支持軸３５にサイド堰ホルダー３１の下端が支持されている。このため、振動付与機構３３によって振動を付与すると、サイド堰ホルダー３１が支持軸３５を支点として揺動し、サイド堰１５の振動幅が冷却ロール１１の端面の上方から下方に向けて漸次小さくなるように傾斜して振動することになる。

本実施形態では、振動付与機構３３によってサイド堰１５を冷却ロール１１の端面に対して近接離間する方向に振動を与えることから、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５との間に微小な隙間Ｄが生じることになる。
ここで、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５との間に微小な隙間Ｄが生じた場合でも、溶鋼３の差し込みを抑制して溶鋼３を確実に保持するためには、隙間Ｄが適正な範囲となるように、振動付与機構３３の振動幅を設定する必要がある。

以下に、サイド堰１５の振動幅（隙間Ｄ）について検討した結果について説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５との間に微小な隙間Ｄが生じた場合であっても、溶鋼３の表面張力によって隙間Ｄに差し込むことが抑制される。しかしながら、溶鋼プール部１６の深さが大きくなるとヘッド圧によって隙間Ｄに溶鋼３が差し込むことになる。

溶鋼３の差し込みが生じる差し込み限界隙間Ｄ_Ｌは、表面張力σとヘッド圧の釣り合いから、下記の（１）式及び（２）式で表される。
ρｇＨ＝σ／Ｒ ・・・（１）
Ｄ_Ｌ＝−２Ｒｃｏｓθ ・・・（２）
ここで、ρ：溶鋼の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）、Ｈ：溶鋼ヘッド（ｍ）、σ：表面張力（Ｎ／ｍ）、Ｄ_Ｌ：差し込み限界隙間（ｍ）、Ｒ：溶鋼表面の曲率半径（ｍ）、θ：サイド堰と溶鋼間の濡れ角（°）。

上述の（１）式、（２）式より、差し込み限界隙間Ｄ_Ｌは、以下の（３）式によって表される。
Ｄ_Ｌ＝(−２σｃｏｓθ／ρｇ)／Ｈ ・・・（３）

鋼を対象として、（３）式に重力加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓ^２のほか、溶鋼の物性値を入力して差し込み限界隙間Ｄ_Ｌを算出した。なお、各物性値は、参考文献として「日本学術振興会第140委員会編、社団法人日本鉄鋼協会、'Handbook of Physico-chemical Properties at High Temperatures', 1988年9月」に記載された値を用いた。
溶鉄の密度ρ＝７０００ｋｇ／ｍ^３（参考文献のｐ．２参照）
溶鉄の表面張力σ＝１．８Ｎ／ｍ（参考文献のｐ．１４５参照）
濡れ角θ＝１３０°（アルミナ上の溶鉄の接触角、参考文献のｐ．１７３参照）

溶鋼ヘッドと差し込み限界隙間Ｄ_Ｌの関係（単位：ｍｍ）を図８に示す。溶鋼３の侵入の限界隙間Ｄ_Ｌは、図８に示したように、溶鋼ヘッドに依存するため、下方ほど狭くなる。サイド堰１５の振動による振動幅が大きすぎるとサイド堰１５と冷却ロール１１の側面の間の隙間Ｄに溶鋼３が差し込むため、振動幅を所定範囲に抑える必要がある。

図５に示すように、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に直交する方向に平行して振動させる平行振動方式の場合には、図９に示すように、サイド堰１５において溶鋼ヘッドが最も大きくなる部分の差し込み限界隙間Ｄ_Ｌよりも小さくなるように、振動幅を設定することになる。

例えば、直径６００ｍｍの冷却ロール１１を用い、溶鋼プール部１６の湯面高さを冷却ロール１１の中心角度４５°として、鋼の薄肉鋳片を製造するとき、溶鋼ヘッドはロールキス点で最も大きくなり、２１２ｍｍ（＝３００ｍｍ×ｓｉｎ（４５°））である。
このとき、図９に示すように、溶鋼３の差込みの生じない隙間Ｄは最大０．１０ｍｍとなる。

図６に示すように、サイド堰１５の振動幅が冷却ロール１１の端面の上方から下方に向けて漸次小さくなるように振動させる傾斜振動方式の場合には、図１０に示すように、それぞれの溶鋼ヘッドにおいて差し込み限界隙間Ｄ_Ｌよりも小さくなるように、振動幅を設定することになる。

例えば、直径６００ｍｍの冷却ロール１１を用い、溶鋼プール部１６の湯面高さを冷却ロール１１の中心角度４５°として、鋼の薄肉鋳片を製造するとき、溶鋼ヘッドはロールキス点で最も大きくなり、２１２ｍｍ（＝３００ｍｍ×ｓｉｎ（４５°））である。
振動幅に上下方向で傾斜を付けた一例として、傾斜振動を以下の条件に設定した。キス点の下方３８ｍｍ位置（湯面を基準として２５０ｍｍ下方）に支持軸３５を設け、これを中心に回転運動として湯面位置での振幅を０．３０ｍｍとなるようサイド堰１５を振動させる。このときの溶鋼ヘッドと隙間Ｄの関係を図１０に示す。

サイド堰１５は、冷却ロール１１の側面に対して近接離間する方向に振動することになるが、深さ０ｍｍ（湯面）位置での振動幅は０．３０ｍｍであるのに対し、深さ５０ｍｍ位置での振動幅は０．２４ｍｍ、深さ１００ｍｍ位置での振動幅は０．１８ｍｍ、深さ２００ｍｍ位置での振動幅は０．０８ｍｍとなる。これにより、図１０に示すように、それぞれの溶鋼ヘッドにおいて差し込み限界隙間Ｄ_Ｌよりも小さくなり、溶鋼３の差し込みが抑制されることになる。

さらに、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に対して近接離間する方向に振動を与える際の振動の周波数は、５〜２００Ｈｚの範囲とすることが望ましく、特に１０〜１２０Ｈｚの範囲とすることがより好ましい。振動周波数が１０Ｈｚより小さいと、振動中にサイド堰１５が冷却ロール１１の端面に対して近接する時間が長くなり、サイド堰１５表面での地金付着が生じ始める。振動周波数が１２０Ｈｚより大きくなると、小型の加振機構では十分な振動幅が得られなくなり、必要な振動幅を得るため強力な加振能力を有する大型の加振機構が必要となって装置の過剰な大型化を招くためである。
重力加速度（９．８ｍ／s²）基準で振動加速度を評価するときの振動加速度は、加振機構の大型化を避けるために１０Ｇ以下とすることが望ましい。振動加速度は単振動の式から導出した下記の（４）式で求められる。
振動加速度[Ｇ]＝（1/2ｇ）×(振動幅[μｍ]×10^−６)×{2π×(周波数[Ｈｚ])}^２
＝2.01×10^−６×(振動幅[μｍ])×(周波数[Ｈｚ])^２・・・（４）
例えば、振動幅１００μｍで振動数２００Ｈｚの単振動を得る振動加速度は約８．０Ｇ、振動幅３００μｍで振動数１２０Ｈｚの単振動を得る振動加速度は約８．７Ｇである。

以上のような構成とされた本実施形態によれば、溶鋼プール部１６内の溶鋼３を安定して保持するシール性を確保しつつ、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に対して近接離間する方向に振動させることによってサイド堰１５と冷却ロール１１との接触が緩和されているので、サイド堰１５から冷却ロール１１への抜熱量が減少し、サイド堰１５を高温に維持することができ、サイド堰１５の表面における地金の発生及び成長を抑制することが可能となる。

また、振動付与機構３３によって、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に対して近接離間する方向に振動させることにより、サイド堰１５の表面に付着した地金を溶鋼プール部１６内へと遊離させることができ、地金が厚く成長することを抑制できる。
さらに、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に対して近接離間する方向に振動させることで、サイド堰１５と冷却ロール１１の端面との摺接が緩和され、サイド堰１５の摩耗を抑制することができ、サイド堰１５の寿命を延長することができる。

また、本実施形態において、図５に示すように、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に直交する方向に平行に振動させる平行振動方式とした場合には、振動付与機構３３の構成が比較的簡単となり、サイド堰１５を振動させて地金の発生及び成長を確実に抑制することができる。

また、本実施形態において、図６に示すように、サイド堰１５の振動幅が冷却ロール１１の端面の上方から下方に向けて漸次小さくなるように振動させる傾斜振動方式とした場合には、地金が発生しやすい溶鋼プール部１６の湯面近傍で振動幅を大きくでき、地金の発生及び成長を抑制することができる。また、冷却ロール１１の端面の下方では、溶鋼３のヘッド圧が大きくなることから、振動幅を小さくすることで溶鋼３を確実にシールすることができる。

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６００ｍｍ、冷却ロールの幅８００ｍｍ、溶鋼プール部における溶鋼深さ２１２ｍｍ、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℃となるように溶鋼プール部に注入する溶鋼温度は１５４７〜１５６７℃とした。

（本発明例１）
サイド堰は、予熱温度を１２５０℃とし、押付機構（油圧シリンダ）による押付け力を３ｋＮとして冷却ロールの側面に摺接させた。そして、図５に示すように、サイド堰を冷却ロールの端面に直交する方向に平行して振動させる平行振動方式で、サイド堰を冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えた。このときの振動数を５０Ｈｚ、振動幅を１００μｍとした。振動加速度は約０．５Ｇである。

（本発明例２）
サイド堰は、予熱温度を１２５０℃とし、押付機構（油圧シリンダ）による押付け力を３ｋＮとして冷却ロールの側面に摺接させた。そして、図６に示すように、サイド堰の振動幅が冷却ロールの端面の上方から下方に向けて漸次小さくなるように振動させる傾斜振動方式で、サイド堰を冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えた。具体的には、サイド堰にロールキス点より３８ｍｍ下方に設けた支持軸を中心とする回転運動による振動を付与した。このときの振動数を１００Ｈｚとした。また、振動幅は、湯面位置では０．３０ｍｍ、ロールキス点では０．０５ｍｍとした。湯面位置での振動加速度は約６．０Ｇである。

（本発明例３）
サイド堰は、予熱温度１１００℃とし、押付機構（油圧シリンダ）による押付け力を３ｋＮとして冷却ロールの側面に摺接させた。そして、図６に示すように、サイド堰の振動幅が冷却ロールの端面の上方から下方に向けて漸次小さくなるように振動させる傾斜振動方式で、サイド堰を冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えた。具体的には、サイド堰にロールキス点より３８ｍｍ下方に設けた支持軸を中心とする回転運動による振動を付与した。このときの振動数を５０Ｈｚとした。また、振動幅は、湯面位置では０．３０ｍｍ、ロールキス点では０．０５ｍｍとした。湯面位置での振動加速度は約１．５Ｇである。

（従来例）
サイド堰は、予熱温度１２５０℃とし、押付機構（油圧シリンダ）による押付け力を３ｋＮとして冷却ロールの側面に摺接させた。なお、サイド堰に対して振動は付与しなかった。

本発明例１，２においては、鋳造初期および鋳造末期の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。
また、本発明例３においても本発明例１，２と同様に、鋳造中に地金の発生が確認されず安定鋳造を確認できた。傾斜振動方式とすることにより、予熱温度を低くしても地金の発生及び成長を抑制することが可能となった。

他方、従来例においては、鋳造開始直後の１５秒後に地金の噛み込みが発生し、薄肉鋳片にも地金の巻き込みが確認された。また、鋳造開始５ｍｉｎ経過後において、地金の噛み込みが発生した。このとき、通常２ｍｍの鋳片厚さは局所的に増大し、最大３．１ｍｍに達し、均一形状を損ねた。地金はサイド堰表面に形成した凝固層が薄肉鋳片とともにロール間で圧下され生じたものと推定された。

以上の結果から、本発明によれば、サイド堰表面における地金の発生及び成長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 溶鋼プール部（溶融金属プール部）
３０ サイドシール装置
３２ 押付け機構（サイド堰押付け手段）
３３ 振動付与機構（サイド堰振動付与手段）

Claims (5)

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プール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双ロール式連続鋳造装置において、前記冷却ロールの端面側を前記サイド堰で封止するサイドシール装置であって、
   前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押し付けるサイド堰押付け手段と、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えるサイド堰振動付与手段と、を備え、
   前記振動の周波数が５〜２００Ｈｚであって、前記振動の振動幅が下記式で求められる差し込み限界隙間Ｄ_Ｌ未満であることを特徴とするサイドシール装置。
   Ｄ_Ｌ＝（−２σｃｏｓθ／ρｇ）／Ｈ
   ここで、Ｄ_Ｌ：差し込み限界隙間（ｍ）、σ：溶融金属の表面張力（Ｎ／ｍ）、θ：サイド堰と溶融金属の濡れ角（°）、ρ：溶融金属の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ ^２ ）、Ｈ：溶融金属ヘッド高さ（ｍ）
2. 前記サイド堰振動付与手段は、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に直交する方向に平行して振動させることを特徴とする請求項１に記載のサイドシール装置。
3. 前記サイド堰振動付与手段は、前記冷却ロールの軸線より下方側に前記軸線に直交して水平方向に延在する支持軸によって前記サイド堰の下端が支持される構造を含み、
   前記サイド堰の上方を前記冷却ロールの端面に直交する方向に振動させ、
   前記サイド堰の振動幅が前記冷却ロールの端面の上方から下方の前記支持軸に向けて漸次小さくなるように振動させることを特徴とする請求項１に記載のサイドシール装置。
4. 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プール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・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のサイドシール装置を備えることを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。
5. 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プール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・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のサイドシール装置を用いて、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に対して近接離間する方向に振動を与えることを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。

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