JP7107014B2 - 薄肉鋳片の製造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の冷却ドラムと一対のサイド堰によって形成された溶鋼プール部に、溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの外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において、前記冷却ドラムの外周面を洗浄する冷却ドラム用洗浄ブラシを備えた薄肉鋳片の製造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法に関するものである。

鋼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プール部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの外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薄肉鋳片の製造装置が提供されている。このような薄肉鋳片の製造装置は、鋼以外の各種金属においても適用されている。

上述の薄肉鋳片の製造装置においては、例えば特許文献１に示すように、溶鋼プール部における溶鋼の酸化を抑制するために、前記溶鋼プール部及び前記冷却ドラムの上方にチャンバーを配設し、このチャンバー内を不活性ガス雰囲気として鋳造を行っている。ここで、チャンバーと冷却ドラムの外周面との接続部には、耐熱性を有するアルミナ繊維シート等からなるシール材が配設されている。
また、上述の薄肉鋳片の製造装置においては、例えば特許文献２に示すように、凝固を均一に行うために、冷却ドラムの外周面に微細な凹凸が形成されている。

ここで、上述の薄肉鋳片の鋳造装置においては、鋳造中には、冷却ドラムの外周面に酸化物被膜が付着し、次第に汚れてくる。この酸化物被膜は、溶鋼プール部を覆うチャンバー内に拡散した溶融金属蒸気が冷却ドラムの外周面上で冷却し、凝縮した後に酸化することで生成するものである。
Ｍｎを含有する溶鋼を用いた場合には、Ｍｎは蒸気圧が高いために、上述の蒸気にはＭｎが多く含まれることになり、酸化物被膜の主成分はＭｎＯとなる。この冷却ドラムの外周面の汚れは、不均一に付着するので、凝固不均一を引き起こし、しわ、割れなど鋳片表面欠陥の原因となる。

そこで、上述の薄肉鋳片の鋳造装置においては、例えば特許文献３－６に開示されているように、鋳造中に、冷却ドラムの外周面を洗浄ブラシ（ブラシロール）によって洗浄することが提案されている。
従来の洗浄ブラシ（ブラシロール）を構成する素線としては、鋼線、ステンレス鋼線、銅合金線、真鍮線、ポリプロピレン線が挙げられている。

特開平０６－２９７１１１号公報 特開昭６４－０８３３４２号公報 特開昭６０－１８４４４９号公報 特開昭６２－１７６６５０号公報 特開平０９－０２９３９３号公報 特開２０１０－１２００５３号公報

ところで、特許文献３－６に示すように、洗浄ブラシを用いて冷却ドラムの外周面を洗浄した場合であっても、冷却ドラムの外周面の汚れを十分に除去することは困難であり、長時間鋳造すると汚れが蓄積する。特に、Ｍｎを多く含む溶鋼を用いた場合には、冷却ドラムの外周面に厚く形成されたＭｎＯを十分に除去することはできなかった。この結果、冷却ドラムの外周面に形成される凝固シェルの厚さが不均一となり、しわや割れの原因となるおそれがあった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、冷却ドラムの外周面の汚れを十分に除去することができ、冷却ドラムの外周面に形成される凝固シェルの厚さを均一化して、しわや割れの発生を抑制した高品質な薄肉鋳片を製造することが可能な冷却ドラム用洗浄ブラシを備えた薄肉鋳片の製造装置、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、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。冷却ドラムの外周面に形成される凝固シェルの厚さを均一化させるためには、冷却ドラムの外周面を洗浄して汚れを除去すること以外に、冷却ドラムの外周面に有効な凝固起点を高密度で付与して凝固シェルの均一生成を促すことが効果的である。
そこで、洗浄ブラシによって、冷却ドラムの外周面の汚れを除去するとともに、冷却ドラムの外周面に凝固起点となる物質を付着させることによって、冷却ドラムの外周面に形成される凝固シェルの厚さを均一化させて、薄肉鋳片においてしわや割れの発生を抑制することが可能であるとの知見を得た。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、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鋼プール部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの外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、冷却ドラム用洗浄ブラシが、前記溶鋼プール部のドラム回転方向に対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域に配設されており、前記冷却ドラム用洗浄ブラシは、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線を備えており、前記素線の線径が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされてい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備えられた冷却ドラム用洗浄ブラシにおいては、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線を備えており、その表面は酸化してＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）が生じている。このような冷却ドラム用洗浄ブラシを用いて冷却ドラムの外周面を洗浄した際には、冷却ドラムの外周面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵が付着する。このＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）は、溶鋼との濡れ性が良好であることから、溶鋼プール部においてＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）が凝固起点として有効に作用し、冷却ドラムの外周面に凝固シェルを均一に成長させることが可能となる。
また、Ｔｉ酸化物（ＴｉＯ_２）は、図１の状態図に示すように、冷却ドラムの外周面の汚れの主成分であるＭｎＯと、複合酸化物（例えば、Ｍｎ_２ＴｉＯ_４、ＭｎＴｉＯ_３等）を形成するため、化学的親和性が強い。この化学作用が、機械的摺動に加わるため、冷却ドラムの外周面の汚れを効率的に除去することが可能となる。
よって、冷却ドラムの外周面の汚れを機械的、および化学的に除去するとともに、冷却ドラムの外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を付着させることができ、しわや割れの発生が抑制された薄肉鋳片を製造することが可能となる。

ここで、冷却ドラム用洗浄ブラシの素線の線径の下限が０．０５ｍｍ以上とされているので、素線が容易に塑性変形せず、冷却ドラムの外周面との摺動力が確保され、Ｔｉ酸化物を含む粉塵を冷却ドラムの外周面に十分に付着させることができる。また、冷却ドラムの外周面の汚れを十分に除去することができる。
一方、冷却ドラム用洗浄ブラシの素線の線径の上限が１．０ｍｍ以下とされているので、冷却ドラム用洗浄ブラシの素線を冷却ドラムの外周面に摺動させても、冷却ドラムの外周面に掻き疵が生じることを抑制できる。

ここで、回転体である冷却ドラム上のある位置の記載方法について述べる。冷却ドラム上に固定された、ある位置は、回転に伴って、（ａ）メニスカス→（ｂ）ドラムキス点→（ｃ）ドラムキス点の裏側を経た後、（ａ'）メニスカスに戻る。冷却ドラム用洗浄ブラシは、上記（ｂ）～（ａ’）の間に配設される。

この構成の薄肉鋳片の製造装置によれば、上述の冷却ドラム用洗浄ブラシが、前記溶鋼プール部のドラム回転方向に対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域に配設されているので、前記溶鋼プール部を通過してきた冷却ドラムの外周面を冷却ドラム用洗浄ブラシによって洗浄することで、冷却ドラムの外周面の汚れ（ＭｎＯ）を効率的に除去することが可能となる。また、冷却ドラムの外周面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵を付着させることができる。
よって、冷却ドラムの外周面の汚れを除去するとともに、冷却ドラムの外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を付着させることができ、しわや割れの発生を抑制した高品質な薄肉鋳片を製造することができる。

ここで、本発明の薄肉鋳片の製造装置においては、前記溶鋼プール部のドラム回転方向に対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域であって、前記冷却ドラム用洗浄ブラシよりもドラムキス点側に、前記冷却ドラムの外周面を洗浄する前処理ブラシが配設されていてもよい。
この場合、前記冷却ドラム用洗浄ブラシよりもドラム回転方向のドラムキス点側に配設された前処理ブラシによって、冷却ドラムの外周面の汚れを除去した後に、前記冷却ドラム用洗浄ブラシによって洗浄するので、より効率的に、冷却ドラムの外周面の汚れを除去することができるとともに、冷却ドラムの外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を十分に付着させることが可能となる。

また、本発明の薄肉鋳片の製造装置においては、前記冷却ドラム用洗浄ブラシによって前記冷却ドラムの外周面を洗浄した際に発生する粉塵の飛散を防止する粉塵飛散防止カバーが、前記冷却ドラム用洗浄ブラシを取り囲むように配設されていることが好ましい。
この場合、前記冷却ドラム用洗浄ブラシによって前記冷却ドラムの外周面を洗浄した際に発生する粉塵の飛散を防止する粉塵飛散防止カバーが配設されているので、冷却ドラムの外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を効率的に付着させることが可能となる。

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鋼プール部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの外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、冷却ドラム用洗浄ブラシによって、前記溶鋼プール部を通過した前記冷却ドラムの外周面を洗浄し、前記冷却ドラムの外周面に、Ｔｉ酸化物を含む粉塵を付着させる構成とされており、前記冷却ドラム用洗浄ブラシは、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線を備えており、前記素線の線径が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされてい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、上述の冷却ドラム用洗浄ブラシによって、前記溶鋼プール部を通過した前記冷却ドラムの外周面を洗浄し、前記冷却ドラムの外周面に、Ｔｉ酸化物を含む粉塵を付着させる構成とされているので、冷却ドラムの外周面の汚れを除去できるとともに、冷却ドラムの外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を付着させることができ、しわや割れの発生を抑制した高品質な薄肉鋳片を製造することができる。

上述のように、本発明によれば、冷却ドラムの外周面の汚れを十分に除去することができ、冷却ドラムの外周面に形成される凝固シェルの厚さを均一化して、しわや割れの発生を抑制した高品質な薄肉鋳片を製造することが可能な冷却ドラム用洗浄ブラシを備えた薄肉鋳片の製造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。

ＭｎＯとＴｉＯ_２の２元状態図である。 本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造装置の概略説明図である。 図２に示す薄肉鋳片の製造装置の拡大説明図である。 本発明の他の実施形態である薄肉鋳片の製造装置の拡大説明図である。 本発明の他の実施形態である薄肉鋳片の製造装置の拡大説明図である。

以下に、本発明の実施形態である冷却ドラム用洗浄ブラシ、薄肉鋳片の製造装置及び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、各種組成の鋼からなり、Ｍｎを含有するものとされている。
また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片１の幅が５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の範囲内、厚さが１ｍｍ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装置１０は、図２に示すように、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１７と、このタンディッシュ１７から溶鋼プール部１６へと溶鋼３を供給する浸漬ノズル１８と、を備えている。
ここで、冷却ドラム１１，１１の外周面には、凝固を均一に行うために、微小な凹凸が形成されている。

上述の薄肉鋳片の製造装置１０においては、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プール部１６に、タンディッシュ１７から浸漬ノズル１８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、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の外周面には、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。

図３に、図２における溶鋼プール部１６周辺の拡大説明図を示す。
本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０においては、図３に示すように、溶鋼プール部１６及び冷却ドラム１１，１１の上方には、チャンバー２０が配設されている。
このチャンバー２０は、冷却ドラム１１と摺動していることから、チャンバー２０と冷却ドラム１１との間には、外気の侵入を抑制するために、シール部材２５が配置されている。なお、シール部材２５としては、耐火物繊維シートや小型ブラシ等を用いることができる。

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、溶鋼プール部１６のドラム回転方向Ｒに対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域に、冷却ドラム１１の外周面を洗浄する冷却ドラム用洗浄ブラシ３０が配設されている。本実施形態においては、図３に示すように、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０は、溶鋼プール部１６のドラム回転方向Ｒに対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域であって、シール部材２５よりもドラムキス点側の領域に配設されている。
本実施形態では、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０は、ロール本体３１の外周面に素線３２が配設されたブラシロールとされている。

ここで、本実施形態である冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２は、Ｔｉ又はＴｉ合金で構成されている。
冷却ドラム用洗浄ブラシ３０を構成する素線３２は、純度９９質量％以上の純Ｔｉを用いることが好ましい。また、耐久性を重視して素線３２の剛性を確保する場合には、Ｔｉ合金を用いてもよい。なお、Ｔｉ合金としては、Ｔｉ含有量が５０質量％以上のものを用いることが好ましい。

本実施形態においては、この冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２を、溶鋼プール部１６を通過した冷却ドラム１１の外周面と摺動させることによって、冷却ドラム１１の外周面の汚れを除去する。
ここで、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２を、溶鋼プール部１６を通過した冷却ドラム１１の外周面に摺動させた場合には、Ｔｉを含有する研磨粉塵が発生し、これが冷却ドラム１１の外周面に付着する。溶鋼プール部１６を通過後の冷却ドラム１１の外周面は約３００℃以上の高温状態であり、さらに冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２と冷却ドラム１１とが摺動した際の摩擦熱によって加熱されることから、冷却ドラム１１の外周面に付着したＴｉを含有する研磨粉塵の少なくとも表層部分は酸化してＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）となる。すなわち、冷却ドラム１１の外周面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵が付着することになる。

そして、冷却ドラム１１の外周面に付着したＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）は、冷却ドラム１１の回転に伴って、溶鋼プール部１６において溶鋼３と冷却ドラム１１との間に存在することになる。
なお、本実施形態においては、冷却ドラム１１，１１の外周面には、凝固を均一に行うために、微小な凹凸が形成されていることから、チャンバー２０と冷却ドラム１１との間に介在されたシール部材２５によって、冷却ドラム１１の外周面に付着したＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）が完全に除去されることはなく、溶鋼プール部１６において、溶鋼３と冷却ドラム１１との間にＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を介在させることが可能となる。

上述のＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）は、溶鋼３との接触角θが９０°以下であって濡れ性が良いことから、冷却ドラム１１の外周面においてＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を起点に優先的に凝固核生成する。研磨粉塵として冷却ドラム１１の全面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）が付着していることで、冷却ドラム１１の全面から均一に凝固核生成することになる。これにより、均一な厚さの凝固シェル５を形成することが可能となる。

ここで、本実施形態においては、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の線径は、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の線径を０．０５ｍｍ以上とすることにより、素線が容易に塑性変形せず、冷却ドラム１１の外周面との摺動力が確保され、Ｔｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵を冷却ドラムの外周面に十分に付着させることができる。また、冷却ドラム１１の外周面の汚れを十分に除去することができる。
一方、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の線径の上限を１．０ｍｍ以下とすることで、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２を冷却ドラム１１の外周面に摺動させても、冷却ドラム１１の外周面に傷が生じることを抑制できる。
なお、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の線径の下限は０．３０ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５０ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。また、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の線径の上限は０．７０ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、本実施形態である冷却ドラム用洗浄ブラシ３０においては、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線３２で構成されており、その素線３２の表面においてもＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）が生じている。
Ｔｉ酸化物（ＴｉＯ_２）は、図１の状態図に示すように、冷却ドラム１１の外周面の汚れの主成分であるＭｎＯと、複合酸化物（例えば、Ｍｎ_２ＴｉＯ_４、ＭｎＴｉＯ_３等）を形成するため化学的親和性が強い。この化学作用が、機械的摺動に加わるため、冷却ドラム１１の外周面の汚れ（ＭｎＯ）を効率的に除去することが可能となる。
すなわち、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の表面に形成されたＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）と、冷却ドラム１１の外周面の汚れの主成分であるＭｎＯとが、摺動時に接触し、摩擦熱が加わる状況で反応が進行して、接触した箇所で上述の複合酸化物が形成されることにより、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の表面に冷却ドラム１１の外周面の汚れが付着し、冷却ドラム１１の外周面の汚れが効率的に除去される。

以上のような構成とされた本実施形態である冷却ドラム用洗浄ブラシ３０においては、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線３２を備えており、素線３２の表面は酸化してＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）が生じているので、冷却ドラム１１の外周面を洗浄した際に、冷却ドラム１１の外周面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵が付着する。このＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）は、溶鋼３との接触角θが９０°以下であって濡れ性が良いことから、冷却ドラム１１の外周面全体から均一に凝固核生成することになる。これにより、均一な厚さの凝固シェル５を形成することが可能となる。

冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の表面に形成されたＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）と、冷却ドラム１１の外周面の汚れの主成分であるＭｎＯとが、摺動時に接触し、摩擦熱が加わる状況で反応が進行して、接触した箇所で上述の複合酸化物が形成されることにより、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の表面に冷却ドラム１１の外周面の汚れが付着し、冷却ドラム１１の外周面の汚れを効率的に除去することができる。
特に、溶鋼３が、Ｍｎを１．５質量％以上含む中Ｍｎ鋼や、Ｍｎを１０．０質量％以上含む高Ｍｎ鋼で有った場合には、冷却ドラム１１の外周面にＭｎＯを主成分とする汚れが厚く形成されるため、本実施形態である冷却ドラム用洗浄ブラシ３０を用いて、冷却ドラム１１の外周面を洗浄することが好ましい。

本実施形態の好ましい形態においては、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０の素線３２の線径が、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされているので、素線３２が容易に塑性変形せず、冷却ドラム１１の外周面との摺動力が確保され、Ｔｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵を冷却ドラム１１の外周面に十分に付着させることができる。また、冷却ドラム１１の外周面の汚れを十分に除去することができる。
さらに、素線３２の剛性が必要以上に高くならず、素線３２が冷却ドラム１１の外周面と摺動した際に、冷却ドラム１１の外周面に傷が生じることを抑制できる。

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、上述の冷却ドラム用洗浄ブラシ３０が、溶鋼プール部１６のドラム回転方向Ｒに対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域に配設されているので、溶鋼プール部１６を通過してきた冷却ドラム１１の外周面を冷却ドラム用洗浄ブラシ３０によって洗浄することで、冷却ドラム１１の外周面の汚れを効率的に除去することが可能となる。
また、冷却ドラム１１の外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を含む粉塵を付着させることができ、冷却ドラム１１の外周面全体から均一に凝固核生成させて、均一な厚さの凝固シェル５を形成することが可能となる。

以上、本発明の実施形態である冷却ドラム用洗浄ブラシ、薄肉鋳片の製造装置、及び、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２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薄肉鋳片の製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、図４に示すように、溶鋼プール部１６のドラム回転方向Ｒに対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域であって、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０よりもドラムキス点側に、前処理ブラシ３６が配設されていてもよい。
この場合、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０よりもドラムキス点側に配設された前処理ブラシ３６によって、冷却ドラム１１の外周面の汚れを予め除去した後に、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０によって洗浄するので、より効率的に、冷却ドラム１１の外周面の汚れを除去することができるとともに、冷却ドラム１１の外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を付着させることが可能となる。

さらに、図５に示すように、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０によって冷却ドラム１１を洗浄した際に発生する粉塵の飛散を防止する粉塵飛散防止カバー３８が、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０を取り囲むように配設されていてもよい。
この場合、冷却ドラム用洗浄ブラシ３０によって冷却ドラム１１の外周面を洗浄した際に発生する粉塵の飛散を防止する粉塵飛散防止カバー３８が配設されているので、冷却ドラム１１の外周面に凝固起点となるＴｉ酸化物（ＴｉＯ_２）を効率的に付着させることが可能となる。

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。

実施形態で説明した薄肉鋳片の製造装置を用いて、Ｃ；０．０５質量％、Ｓｉ；０．６０質量％、Ｍｎ；７．０５質量％、Ｐ；０．０１質量％、Ｓ；０．００５質量％、Ａｌ；０．０３質量％を含有する鋼材からなる薄肉鋳片を、以下の条件で鋳造した。
なお、本発明例、比較例において、共通する鋳造条件を以下に示す。

（鋳造条件）
冷却ドラムの直径：１２００ｍｍ
冷却ドラムの外周面：Ｎｉめっき、ショットディンプル加工
鋳片幅：１３００ｍｍ
鋳片厚み：平均２．０ｍｍ
鋳造速度：平均５０ｍ／ｍｉｎ
鋳造雰囲気：Ａｒ＋Ｎ_２
鋳造量：１０ｔｏｎ

（冷却ドラム用洗浄ブラシ）
表１に示すように、素線の材質、線径を変更した冷却ドラム用洗浄ブラシ（ブラシロール）を準備した。なお、素線の長さを４０ｍｍ、冷却ドラム用洗浄ブラシ（ブラシロール）の直径を１５０ｍｍ、幅を１４００ｍｍとした。また、冷却ドラム用洗浄ブラシ（ブラシロール）の回転数を６００ｒｐｍとした。

そして、表１に示す冷却ドラム用洗浄ブラシを用いた本発明例および比較例において、以下の項目について評価を行った。評価結果を表１に示す。

（鋳造後の冷却ドラムの外周面の汚れ面積率）
鋳造前の冷却ドラムの外周面は金属光沢があるが、鋳造後の冷却ドラムの外周面はＭｎＯを主成分とする酸化物が汚れとして付着しており、灰色～茶色に変色する。鋳造後の冷却ドラムの外周面を写真撮影し、画像処理して、汚れ面積率を測定した。画像処理では、ドラム全面の明度の平均値の１／２以下の暗い部位を、汚れ部とした。
面積率評価は、測定精度を考慮して、５％未満（表１には、＜５と記載）、５％以上１０％未満（５－１０と記載）、１０％以上（数値を記載）に区分した。

（鋳造後の冷却ドラムの外周面の掻き疵）
鋳造後の冷却ドラムの外周面を、目視で観察し、冷却ドラム用洗浄ブラシによる掻き疵の有無を調査した。

（薄肉鋳片の表面しわ）
得られた薄肉鋳片の表面を目視で観察し、しわの発生長さを確認した。比較例を基準として、相対評価した。

（薄肉鋳片の表面割れ）
鋳片１ｍを酸洗した後、その表面と裏面とを観察し、目視、および、８倍ルーペを用いて、長さ１ｍｍ以上の割れの有無を調査した。そして、１ｍ^２あたりの割れの個数を評価した。

表１において、Ｎｏ．１～１２が本発明例、Ｎｏ．２１，２２が比較例である。
Ｎｏ．１～７は、冷却ドラム用洗浄ブラシの素線を純Ｔｉで構成したものであり、素線の線径を変更している。素線を純Ｔｉで構成したことから、薄肉鋳片の表面しわは著しく低減し、Ｎｏ．１では、比較例Ｎｏ．２１の１／１０以下であり、Ｎｏ．２～７では、しわは観察されなかった。薄肉鋳片の表面割れは０～６個／ｍ^２であり、比較例Ｎｏ．２１の約１／３以下で良好であった。
素線の線径が太いほど、冷却ドラムの外周面の汚れ面積率は減少した。一方、素線の線径が１．００ｍｍであるＮｏ．７においては、素線の剛性が強く、冷却ドラムの外周面に掻き疵が生じた。

Ｎｏ．８～１０は、冷却ドラム用洗浄ブラシのドラムキス点側に前処理ブラシを配設した例であり、冷却ドラム用洗浄ブラシ及び前処理ブラシのうちの少なくとも一方は、素線を純Ｔｉで構成したものとしている。いずれも、薄肉鋳片の表面にしわは無く、薄肉鋳片の表面割れは０～２個／ｍ^２であった。特に、Ｎｏ．８、９は、冷却ドラム回転方向の溶鋼プール部側に位置する冷却ドラム用洗浄ブラシの素線を純Ｔｉで構成しており、前処理ブラシで冷却ドラムの外周面を洗浄した後で、冷却ドラム用洗浄ブラシで冷却ドラムの外周面を洗浄し、このとき発生したＴｉ酸化物粉末が冷却ドラムの外周面に付着しているので、薄肉鋳片の表面割れは０個／ｍ^２であった。

Ｎｏ．１１は、素線を純Ｔｉで構成した冷却ドラム用洗浄ブラシを粉塵飛散防止カバーで覆った例である。粉塵飛散防止カバーで覆って、Ｔｉ酸化物粉末が冷却ドラムの外周面に高密度で付着したため、凝固均一性が特に良好であり、割れは０個／ｍ^２であった。
Ｎｏ．１２は、素線をＴｉ合金（Ｔｉ－３重量％Ａｌ－２．５重量％Ｖ）で構成した冷却ドラム用洗浄ブラシを用いた例である。本発明要件を満たしており、鋳片表面性状は良好であった。

Ｎｏ．２１は比較例であり、素線をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成した冷却ドラム用洗浄ブラシを用いた例である。冷却ドラムの外周面の汚れ面積率は２０％を超えており、薄肉鋳片に表面しわが発生し、表面割れが１６個／ｍ^２と多かった。
Ｎｏ．２２は、素線をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成した冷却ドラム用洗浄ブラシを用いて、さらに、別途設置した装置から、Ｔｉ酸化物粉末を供給した例である。粉末供給配管をチャンバー内に敷設し、Ａｒをキャリアーガスとして、Ｔｉ酸化物粉末をメニスカスに供給した。素線をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成した冷却ドラム用洗浄ブラシだったため、冷却ドラムの外周面の汚れ面積率は、Ｎｏ．２１と同等であった。Ｔｉ酸化物粉末の供給出口は一対二個それぞれの冷却ドラム幅方向にわたり複数箇所設けたが、冷却ドラム幅方向のＴｉ酸化物供給量に不均一度が残ったため、供給量が比較的少ない部位で、しわや割れが発生した。

以上のことから、本発明によれば、冷却ドラムの外周面の汚れを十分に除去することができ、冷却ドラムの外周面に形成される凝固シェルの厚さを均一化して、しわや割れの発生を抑制した高品質な薄肉鋳片を製造することが可能な冷却ドラム用洗浄ブラシ、これを備えた薄肉鋳片の製造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法を提供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
１０ 薄肉鋳片の製造装置
１１ 冷却ドラム
１５ サイド堰
１６ 溶鋼プール部
３０ 冷却ドラム用洗浄ブラシ
３２ 素線
３６ 前処理ブラシ
３８ 粉塵飛散防止カバー

Claims (4)

1. 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鋼プール部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの外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、
   冷却ドラム用洗浄ブラシが、前記溶鋼プール部のドラム回転方向に対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域に配設されており、
   前記冷却ドラム用洗浄ブラシは、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線を備えており、前記素線の線径が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする薄肉鋳片の製造装置。
2. 前記溶鋼プール部のドラム回転方向に対して、ドラムキス点を出て、再び溶鋼プール部に到達するまでの領域であって、前記冷却ドラム用洗浄ブラシよりもドラムキス点側に、前記冷却ドラムの外周面を洗浄する前処理ブラシが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の薄肉鋳片の製造装置。
3. 前記冷却ドラム用洗浄ブラシによって前記冷却ドラムを洗浄した際に発生する粉塵の飛散を防止する粉塵飛散防止カバーが、前記冷却ドラム用洗浄ブラシを取り囲むように配設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装置。
4. 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鋼プール部に溶鋼を供給し、前記冷却ドラムの外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、
   冷却ドラム用洗浄ブラシによって、前記溶鋼プール部を通過した前記冷却ドラムの外周面を洗浄し、前記冷却ドラムの外周面に、Ｔｉ酸化物を含む粉塵を付着させる構成とされており、
   前記冷却ドラム用洗浄ブラシは、Ｔｉ又はＴｉ合金からなる素線を備えており、前記素線の線径が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。

Images