JP7124617B2 - スカム堰、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鋼プール部に溶鋼を供給し、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、前記溶鋼プール部に配設されるスカム堰、このスカム堰を用い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、例えば特許文献１、２に示すように、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鋼プール部に溶鋼を供給し、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。

ここで、鋳造を開始する際には、例えば特許文献１、２に示すように、冷却ロール間にダミーシートを挿入しておき、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鋼プール部に溶鋼を供給し、ダミーシートに連結するように薄肉鋳片を形成した後、冷却ロールを回転させて、冷却ロール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す構成とされている。

ここで、上述の溶鋼プール部においては、酸化物等が溶鋼プール部の湯面上に浮上して、スカムと称する膜状の異物が形成され、このスカムが冷却ロールの周面に断続的に巻き込まれるおそれがあった。巻き込まれたスカムは、薄肉鋳片の冷却不均一、薄肉鋳片の表面割れ、表面疵、鋳片品質の低下等の原因となる。
そこで、上述の双ロール式連続鋳造装置を用いて薄肉鋳片を鋳造する際に、湯面上のスカムが冷却ロールの周面に巻き込まれることを抑制する技術が提案されている。

例えば、特許文献３には、溶鋼プール部内の注湯ノズルと冷却ロールの間隙に、板形状のスカム堰を配設し、スカム堰の巻き込みを抑制する手段が開示されている。
注湯ノズルとメニスカスとの間に、冷却ロールの軸方向に対して平行に、スカム堰を浸漬することにより、湯面に浮上したスカムを堰止めることが可能となる。なお、溶鋼は浸漬したスカム堰の下部を通って、メニスカスに達するので、湯面のスカム巻込みが大幅に防止され、健全な鋳片が製造される。

特開昭６３－２２４８４７号公報 特開平０７－２３２２４３号公報 特開平０４－１５８９５９号公報

ところで、鋳造が開始され、溶鋼が注湯ノズルから溶鋼プール部に吐出されると、溶鋼の湯面レベルが次第に上昇し、注湯ノズルやスカム堰が溶鋼に浸漬する。一般に、鋳造開始時には、注湯ノズルは予熱されているが、スカム堰は予熱されない。スカム堰は、冷却ロールとの距離が近く、設置位置の精度が必要であるので、冷却ロールを囲むフレームに確実に固定することが必要であるが、鋳造開始直前まで別の場所で予熱して、直前にフレームに迅速に固定することが困難である。このため、スカム堰は、予熱せずにあらかじめ所定位置に固定されている。

よって、鋳造開始直後の溶鋼は、溶鋼プール部において湯面が上昇して、予熱されていないスカム堰に触れる。すると、スカム堰周辺の溶鋼温度が低下し、スカム堰の表面に地金が付着することがある。特に、スカム堰の端部とサイド堰とにはさまれた領域は、温度が低下しやすく、かつ、溶鋼が滞留しやすいため、地金が生成しやすい。この地金が、鋳造中に巻き込まれて、ホットバンドを引き起こすと、鋳片破断、操業停止に至る。このため、スカム堰による溶鋼温度低下、地金生成を防止することが、鋳造スタート安定化に重要である。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、鋳造開始時にスカム堰の表面における地金の発生を抑制でき、安定して鋳造を行うことが可能なスカム堰、このスカム堰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、本発明に係るスカム堰は、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鋼プール部に、注湯ノズルを介して溶鋼を供給し、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、前記溶鋼プール部に配設されるスカム堰であって、堰本体と、少なくとも前記堰本体の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に配設され、前記溶鋼に添加した際に発熱反応するＡｌ及びＳｉの少なくとも一方又は両方を含む発熱部材と、を有し、前記発熱部材に含まれるＳｉ量を［Ｓｉ］（質量％）、Ａｌ量を［Ａｌ］（質量％）、Ｆｅ量を［Ｆｅ］（質量％）とし、片側の前記幅方向端部領域に配設された前記発熱部材の重量をＷ（ｇ）として、以下の（１）～（４）式を満足することを特徴としている。
（１）式：［Ｓｉ］ｅｑ＝［Ｓｉ］＋［Ａｌ］／３
（２）式：Ｗ×［Ｓｉ］ｅｑ≧０．５
（３）式：（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｆｅ］）＞９５．０
（４）式：［Ｓｉ］ｅｑ／（［Ｓｉ］ｅｑ＋［Ｆｅ］）×１００＞４５．０

この構成のスカム堰によれば、堰本体と、少なくともこの堰本体の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に配設され、前記溶鋼に添加した際に発熱反応するＡｌ及びＳｉの少なくとも一方又は両方を含む発熱部材と、を有しているので、鋳造開始時に、溶鋼がスカム堰と接触した際に、発熱部材に含まれるＡｌ，Ｓｉと溶鋼（Ｆｅ）との発熱反応により、スカム堰の幅方向端部周辺の溶鋼が加熱される。

そして、前記発熱部材に含まれるＳｉ量を［Ｓｉ］（質量％）、Ａｌ量を［Ａｌ］（質量％）、Ｆｅ量を［Ｆｅ］（質量％）とし、片側の前記幅方向端部領域に配設された前記発熱部材の重量をＷ（ｇ）とした場合に、上述の（１）～（４）式を満足しているので、堰本体の少なくとも幅方向端部領域に配設されるＡｌ量及びＳｉ量が十分に確保され、スカム堰の幅方向端部周辺の溶鋼を十分に加熱することができ、地金の発生を抑制することが可能となる。

また、本発明のスカム堰においては、前記発熱部材が、さらにＭｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上から選択される還元金属を含有しており、前記還元金属の合計含有量が５．０質量％未満であることが好ましい。
この場合、発熱部材が、さらにＭｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上から選択される還元金属を含有しているので、これらＭｇ，Ｃａ，ＲＥＭによって酸化物（スカム）を還元することで溶鋼の見かけ上の粘性を低下させて、溶鋼の流動を促進することができ、スカム堰の幅方向端部周辺における地金の発生をさらに抑制することができる。
また、Ｍｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上から選択される還元金属の合計含有量が５．０質量％未満に制限されているので、Ｓｉ及びＡｌの含有量を確保することができ、スカム堰の幅方向端部周辺の溶鋼を十分に加熱することが可能となる。

本発明の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鋼プール部に、溶鋼を供給し、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、前述のスカム堰が、前記溶鋼プール部に配設されていることを特徴としている。

また、本発明の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鋼プール部に、溶鋼を供給し、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、前述のスカム堰を、前記溶鋼プール部に配設す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及び薄肉鋳片の製造方法によれば、前述のスカム堰が、前記溶融金属プール部に配設されているので、鋳造開始時に、スカム堰の表面に地金が生成することを抑制でき、鋳造を安定して開始することが可能となる。

上述のように、本発明によれば、鋳造開始時にスカム堰の表面における地金の発生を抑制でき、安定して鋳造を行うことが可能なスカム堰、このスカム堰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を提供することができる。

本発明の実施形態であ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２に示す溶鋼プール部の上面説明図である。 本発明の実施形態であるスカム堰の拡大説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。 本実施形態における発熱部材の固定方法例を示す説明図である。

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。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。
本実施形態では、鋼材からなる薄肉鋳片１を製造するものとされている。なお、鋼種としては、例えば０．００１～０．０１％Ｃ極低炭鋼、０．０２～０．０５％Ｃ低炭鋼、０．０６～０．４％Ｃ中炭鋼、０．５～１．２％Ｃ高炭鋼、ＳＵＳ３０４鋼に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０鋼に代表されるフェライト系ステンレス鋼、３．０～３．５％Ｓｉ方向性電磁鋼、０．１～６．５％Ｓｉ無方向性電磁鋼等（なお、％は、質量％）が挙げられる。
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及び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を供給する注湯ノズル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３に示すように、溶鋼プール部１６には、溶鋼３が貯留されており、溶鋼面には、酸化物からなるスカムＸが形成される。
このスカムＸが冷却ロール１１に巻き込まれることを抑制するために、溶鋼プール部１６には、スカム堰２０が配設される。詳述すると、図２から図４に示すように、スカム堰２０は、矩形平板状をなしており、注湯ノズル１９と冷却ロール１１、１１との間に配置され、その一部が溶鋼３内に浸漬されている。

本実施形態であるスカム堰２０は、図３に示すように、堰本体２１と、少なくともこの堰本体２１の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に配設された発熱部材２２と、を備えている。
ここで、堰本体２１は、強度と耐熱性を有し、熱変形の少ない材料で構成されている。具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、黒鉛、および、これらの複合材料を用いることができる。

発熱部材２２は、溶鋼３に添加した際に発熱反応するＡｌ及びＳｉの少なくとも一方又は両方を含んでいる。
そして、発熱部材２２に含まれるＳｉ量を［Ｓｉ］（質量％）、Ａｌ量を［Ａｌ］（質量％）、［Ｆｅ］（質量％）とし、堰本体２１の片側の幅方向端部領域に配設された発熱部材２２の重量をＷ（ｇ）とした場合に、以下の（１）～（４）式を満足する。
（１）式：［Ｓｉ］ｅｑ＝［Ｓｉ］＋［Ａｌ］／３
（２）式：Ｗ×［Ｓｉ］ｅｑ≧０．５
（３）式：（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｆｅ］）＞９５．０
（４）式：［Ｓｉ］ｅｑ／（［Ｓｉ］ｅｑ＋［Ｆｅ］）×１００＞４５．０

さらに、発熱部材２２は、Ｍｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上から選択される還元金属を含有していてもよい。この場合、還元金属の合計含有量は５．０質量％未満とすることが好ましい。また、Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭのそれぞれの重量（ｇ）を、Ｗ（Ｍｇ）、Ｗ（Ｃａ）、Ｗ（ＲＥＭ）とした場合に、下記の（５）式を満足することが好ましい。
（５）式：Ｗ（Ｍｇ）ｅｑ＝Ｗ（Ｍｇ）＋０．６１×Ｗ（Ｃａ）
＋０．２６×Ｗ（ＲＥＭ）≧０．００２

なお、ＲＥＭ（希土類元素）は、スカンジウムＳｃ（原子番号２１）、イットリウムＹ（原子番号３９）およびランタノイド（原子番号５７のランタンＬａから原子番号７１のルテチウムＬｕ）の１７元素の総称である。これらの元素の混合物であるミッシュメタルを用いてもよい。ミッシュメタルの成分組成としては、例えば、Ｃｅが４５ｍａｓｓ％、Ｌａが３５ｍａｓｓ％、Ｎｄが９ｍａｓｓ％、Ｐｒが６ｍａｓｓ％、その他不可避不純物からなるものが挙げられる。

ここで、発熱部材２２を上述のような構成とした理由について、以下に詳しく説明する。

＜発熱部材２２の配置位置＞
鋳造開始時に、溶鋼プール部１６の湯面レベルが上昇して、スカム堰２０が溶鋼３と接触する際に、予熱されていないスカム堰２０の幅方向端部周辺において溶鋼３の温度が低下しやすく、地金が生成するおそれがある。
鋳造開始時におけるスカム堰２０の幅方向端部周辺の溶鋼３の温度低下を抑制するために、本実施形態においては、堰本体２１の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に、溶鋼３に添加した際に発熱反応するＡｌ及びＳｉの少なくとも一方又は両方を含む発熱部材２２を配設している。

発熱部材２２は、（１）～（４）式を満足するように、少なくとも堰本体２１の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に配置されていればよく、それに加えて、幅方向端部から１０ｍｍを超えて離れた位置に追加して配置されていてもよい。
発熱部材２２は、図６又は図７に示すように、堰本体２１の側面（サイド堰１５に向かい合った面）、あるいは、注湯ノズル１９側を向く面や、冷却ロール１１側を向く面に配置してもよい。また、底面に配置してもよい。スカム堰２０（堰本体２１）は、一般に厚み１０ｍｍほどの耐火物板なので、側面や底面に、一定量の発熱部材２２を配置することができる。

なお、スカム堰２０の浸漬深さは、一般には、溶鋼３が目標湯面レベルに達した時の浸漬深さを想定すれば良いが、鋳造設備によっては、鋳造開始直後の湯面上昇時に、一旦、目標湯面レベルをオーバーシュートしてから、目標湯面レベルに収束する場合もありうる。その際は、スカム堰２０の湯面最高レベル位置に地金が付着し、かつ、目標湯面レベルに低下する際に、地金が落下するリスクがあるので、湯面レベルがオーバーシュートした時の高い位置に、金属を配置することが好ましい。このため、スカム堰２０の浸漬深さは、湯面変動を考慮して、数ｍｍから、多くの場合１０ｍｍ程度（５ｍｍ以上１５ｍｍ以下）に設定される。
そこで、本実施形態では、少なくとも堰本体２１の下端から１０ｍｍに、発熱部材２２を配設している。
そして、予熱されていないスカム堰２０の幅方向端部周辺は、特に地金が生成しやすい。これは、サイド堰が、予熱されてはいるが、最も高温の場合でも、現実には溶鋼温度より低い温度（例えば溶鋼温度より１００℃程度低い温度）にとどまるため、スカム堰２０の幅方向端部周辺の溶鋼が、スカム堰端部とサイド堰表面との二方向から抜熱されるためである。このため、スカム堰２０の幅方向端部から１０ｍｍ以内に、発熱部材２２を配設している。

なお、堰本体２１の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域の全体に発熱部材２２が配置されている必要はなく、この幅方向端部領域内において、上述の（１）～（４）式を満足するように、発熱部材２２が配置されていればよい。

＜発熱部材２２の組成：（１）式＞
ＳｉとＡｌは、溶鉄に溶解した時に発熱する元素である。同量のＳｉとＡｌの溶解熱を比べると、Ａｌが溶解した時の発熱量はＳｉの１／３である。
式（１）は、ＳｉとＡｌの合計量を、発熱量が等しいＳｉ量に換算した、Ｓｉ当量（質量％）：［Ｓｉ］ｅｑを規定するものである。

＜発熱部材２２の組成：（２）式＞
スカム堰２０の厚みを一般的な１０ｍｍ、溶鋼３に浸漬する深さを一般的な１０ｍｍと想定すると、堰本体２１の幅方向端部領域の表面積（図５に示すハッチング部の面積）は４ｃｍ^２となる。付着する地金の厚みは数ｍｍであるので、本実施形態では、スカム堰２０の表面から５ｍｍ以内にある溶鋼３を昇温する条件を考える。

溶鋼密度は７ｇ／ｃｍ^３なので、対象領域にある溶鋼は１４ｇである。
発明者らが実験から得た知見によると、地金付着を防止するためには、スカム堰２０に接触した溶鋼３を少なくとも１０℃以上昇温する必要がある。溶鋼比熱は０．８２３Ｊ／Ｋ／ｇなので、１４ｇの溶鋼が１０℃昇温するために要する正味の熱量は、０．１１５ｋＪである。
発熱部材２２をスカム堰２０の表面に配置しているので、発熱量の半分がスカム堰２０の表層の昇温に費やされ、残り半分が溶鋼３を昇温すると想定する。また、湯面からの輻射で約３割の熱量が逃げる影響を考慮すると、地金付着を防止するために必要な、発熱部材の最低限の発熱量は、０．３ｋＪと計算される。この０．３ｋＪが、発熱部材が発熱すべき最低限の発熱量である。

０．３ｋＪを発熱するために必要なＳｉ当量を、熱化学計算、例えば計算熱力学ソフトを用いて計算すると、０．５ｇと計算される。よって、上述の（２）式を満足する必要がある。なお、対象としている堰本体２１の幅方向端部領域の表面積（図５に示すハッチング部の面積）は４ｃｍ^２なので、０．５／４＝０．１２５ｇ／ｃｍ^２である。

発熱部材２２の配置部位は、堰本体２１の幅方向端部領域の表面（図５に示すハッチング部）であれば、特に規定しない。図５に示すハッチング部の四面全てに配置する必要はなく、例えば、底面のみ、注湯ノズル１９側の面のみ、あるいは複数の面に分割して配置してよい。鋳造初期の湯面上昇中は、乱流的な溶鋼流動があるので、発熱部材２２によって昇温された溶鋼３が、スカム堰２０の幅方向端部領域周辺を回り込むため、配置位置による効果の差異はほとんど無い。分割配置した場合は、合計量が式（２）を満たせば良い。

なお、スカム堰２０の厚みは、注湯ノズル１９からの溶鋼流動に対する強度を確保するためには、厚い方が有利である。一方、厚過ぎると重量が増し、設置時の取り扱い易さが低下するほか、厚みが増すほど溶鋼３をさらに冷却してしまう。このバランスを考慮して、スカム堰２０の厚みは、一般的には１０ｍｍ前後（５ｍｍ以上１５ｍｍ以下）とされている。

＜発熱部材２２の組成：（３）式＞
スカム堰２０に配設される発熱部材２２においては、Ｓｉ及びＡｌの他にＦｅを含有していてもよい。この場合、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅの３成分の合計含有量が９５質量％超とする。
Ｆｅは、ＳｉやＡｌをスカム堰２０に配置する際に包むための鉄箔として使用されるほか、Ｆｅ－Ｓｉ合金やＦｅ－Ａｌ合金を用いる場合に含有されることがある。これら３成分以外の成分は、Ｆｅと同様に発熱作用を有しない成分であるので、合計５質量％未満に制限する。

＜発熱部材２２の組成：（４）式＞
溶鋼３に溶解した時に発熱するＳｉ及びＡｌと、発熱作用を有しないＦｅの割合を規定する。Ｆｅ割合が高すぎると、Ｓｉ及びＡｌによる発熱が、発熱部材２２に含有されるＦｅの昇温や融解に費やされるため、スカム堰２０に接した溶鋼３を十分に昇温できないおそれがある。したがって、発熱部材２２のＦｅ含有量の上限（Ｓｉ当量の下限）を規定する。具体的には、式（２）の項で説明したように、Ｆｅを含む発熱部材全体として最低限０．３ｋＪを発熱するために、Ｓｉ当量とＦｅの合計に対して、Ｓｉ当量を４５質量％超とすることを、熱化学計算から決定した。この規定により、対象領域１４ｇの溶鋼には０．１１５ｋＪの熱量が伝わり１０℃以上昇温するので、地金付着を防止できる。

＜発熱部材２２の組成：還元金属＞
本実施形態の発熱部材２２においては、さらにＭｇ、Ｃａ、ＲＥＭのうちの少なくとも１種又は２種以上の還元金属を、５質量％未満の範囲で含有していてもよい。
Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭは強脱酸元素である。鋳造初期の溶鋼３には、チャンバー内の雰囲気に含まれる酸素によって生成した酸化物が、比較的多く含まれるため、見かけ上の溶鋼粘度が高い。溶鋼３の粘度が高いとスカム堰２０近傍で滞留しやすくなり、予熱されていないスカム堰２０に接して地金が生成しやすくなる。
そこで、溶鋼３中の酸化物を、これらの還元金属で還元して見かけ上の粘度を低下させることで、滞留を防ぎ、スカム堰２０周辺の溶鋼３の温度低下をさらに抑制することが可能となる。

なお、本実施形態の発熱部材２２において、Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭのうちの少なくとも１種又は２種以上の還元金属を含有する場合には、上述の（５）式を満足することが好ましい。
Ｗ（Ｍｇ）ｅｑは、湯面上のスカム、主にＡｌ_２Ｏ_３を還元するために必要なＭｇ量に換算したＭｇ当量である。式（５）の左辺の各項の係数は、同一量のＡｌ_２Ｏ_３を還元するために必要な、各元素の重量比から算出した。鋳造開始時に注湯ノズル１９から注入された直後の溶鋼３は、チャンバー内雰囲気で酸化されるので、ｔ．［Ｏ］値は１００ｐｐｍに達する場合がある。この結果、多量のスカムが生成し、湯面を覆う。Ｗ（Ｍｇ）ｅｑ＝０．００２（ｇ）は、昇温対象とする溶鋼１４ｇに含まれる酸化物、ｔ．［Ｏ］値に換算すると最大１００ｐｐｍを還元するために必要なＭｇ当量の重量を表す。

＜発熱部材２２の形態＞
配置する発熱部材２２の形態は、特に規定しない。
なお、発熱部材２２としては、以下のような形態のものが挙げられる。
（１）所定の組成を均一に有する金属塊（インゴット）を成形加工したもの。粉末、粒、板、棒状など形態は問わない。これらを鉄やアルミの箔に包んだり、鉄箔に包んでワイヤー状に成形したりする。
（２）一部あるいは全ての成分の原料を、物理的に混合して、鉄やアルミの箔に包んで配置する。例えば、各成分の単体金属（金属Ｓｉ、金属Ａｌ、金属Ｍｇなど）のほか、各成分を含む合金（Ｆｅ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金、Ｓｉ－Ｍｇ合金、ＭｇＳｉ_２、Ｃａ－Ｓｉ合金、ＣａＳｉ_２など）を取り扱いやすい形状（粉末、粒など）に加工した後、混合して、所定の組成に調整したもの。なお、ＲＥＭの原料として、金属単体（金属Ｌａ、金属Ｃｅなど）やミッシュメタル、Ｆｅ－Ｓｉ－ＲＥＭ合金などを用いることができる。

＜発熱部材２２の固定方法＞
発熱部材２２の固定方法は、特に規定しない。
例えば、図６及び図７に示すように、金属粒や粉末や、それらを箔材で包んだもの、あるいは圧縮成形体を、堰本体２１の表面に、耐熱接着材等を用いて接着しても良い。
また、図８及び図９に示すように、発熱部材２２を堰本体２１に配置するために、溝や、段差を加工してよい。溝に、金属粒や粉末を直接埋め込んだり、段差部にワイヤー材や圧縮成形体を配置したりすることができる。
さらに、図１０及び図１１に示すように、金属粒や粉末を箔材で包んだものを、針金で吊り下げたり、巻き付けたりして配置しても良い。
また、図１２に示すように、発熱部材２２自体を線材に成形し、堰本体２１に直接巻き付けてもよい。

以上のような構成の本実施形態に係るスカム堰２０においては、堰本体２１と、この堰本体２１の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に配設され、溶鋼３に添加した際に発熱反応するＡｌ及びＳｉの少なくとも一方又は両方を含む発熱部材２２と、を有しているので、鋳造開始時に、溶鋼３がスカム堰２０と接触した際に、発熱部材２２に含まれるＡｌ，Ｓｉの発熱反応により、スカム堰２０の幅方向端部周辺の溶鋼３が加熱されることになる。

そして、発熱部材２２に含まれるＳｉ量を［Ｓｉ］（質量％）、Ａｌ量を［Ａｌ］（質量％）、Ｆｅ量を［Ｆｅ］（質量％）とし、片側の幅方向端部の領域に配設された発熱部材２２の重量をＷ（ｇ）とした場合に、上述の（１）～（４）式を満足しているので、スカム堰２０の幅方向端部領域に配設されたＡｌ量及びＳｉ量が十分に確保され、スカム堰２０の幅方向端周辺の溶鋼を十分に加熱することができ、地金の発生を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態において、発熱部材２２が、さらにＭｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上から選択される還元金属を含有している場合には、これらＭｇ，Ｃａ，ＲＥＭによって酸化物を還元して、溶鋼３の見かけ上の粘性を低下させて、溶鋼３の流動を促進することができ、スカム堰２０の幅方向端部における地金の発生をさらに抑制することができる。
また、Ｍｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上から選択される還元金属の合計含有量が５．０質量％未満に制限することにより、Ｓｉ及びＡｌの含有量を確保することができ、スカム堰の幅方向端部周辺の溶鋼を十分に加熱することが可能となる。

また、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０、及び、薄肉鋳片の製造方法によれば、本実施形態であるスカム堰２０が溶鋼プール部１６に配設されているので、鋳造開始時に、スカム堰２０の幅方向端部に地金が生成することを抑制でき、鋳造を安定して開始することが可能となる。

以上、本発明の実施形態であるスカム堰、双ロール式連続鋳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。

Ｃ；０．０８質量％、Ｓｉ；０．６質量％、Ｍｎ；２．２質量％、Ｐ；０．０１質量％、Ｓ；０．００５質量％、Ａｌ；０．０３質量％を含有する炭素鋼からなる薄肉鋳片を、上述の実施形態に示す双ドラム式連続鋳造装置を用いて製造した。以下に、薄肉鋳片の製造方法の共通の条件を示す。
冷却ドラムの直径：１２００ｍｍ
鋳造幅：８００ｍｍ
鋳造厚み：平均２．０ｍｍ
鋳造速度：平均５０ｍ／ｍｉｎ
鋳造雰囲気：Ａｒ＋Ｎ_２
鋳造量：１０トン
湯面レベル弧角：４０ｄｅｇ
溶鋼と冷却ドラムの接触弧長：４１９ｍｍ
溶鋼プール部の溶鋼温度：１５３３～１５５３℃（上記溶鋼の液相線温度１５１３℃なので、過熱度は２０～４０℃）

スカム堰としては、堰本体を窒化ホウ素（ＢＮ）製とし、幅７００ｍｍ、厚み１０ｍｍ、浸漬深さ（湯面レベル４０ｄｅｇ時）１０ｍｍとした。そして、表１及び表２に示すように、発熱部材を堰本体に配設した。発熱部材の配設位置は、堰本体の下端から１０ｍｍ以内かつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域を基本とした。この領域内に配置した場合には、堰本体の側面、ノズル側、ロール側のどの面に配置したかを記した。この領域から外れた場合（表２、比較例５２）には、端部からの距離を示した。
以上のような条件で薄肉鋳片の鋳造を実施し、鋳造開始から１分間に発生したホットバンドの発生個数を、記録ビデオから測定した。合格基準は５個以下である。測定結果を表１及び表２に示す。

比較例５１においては、発熱部材を配置しなかったため、ホットバンドが１９ヶ所も生じた。一部のホットバンドでは、横割れが発生し、破断する危険性があった。
比較例５２においては、堰本体の下端から１０ｍｍ以内かつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に発熱部材を配置しなかったため、スカム堰の幅方向端部に地金が付着した。その結果、地金が巻き込まれて、ホットバンドが１２ヶ所、発生した。
比較例５３においては、（１）式及び（２）式を満たしておらず、スカム堰の幅方向端部に地金が付着することを十分に抑制することができず、地金の巻き込みによってホットバンドが１０ヶ所も生じた。
比較例５４においては、（３）式を満たしておらず、スカム堰の幅方向端部に地金が付着することを十分に抑制することができず、ホットバンドが６ヶ所、発生した。
比較例５５においては、（４）式を満たしておらず、スカム堰の幅方向端部に地金が付着することを十分に抑制することができず、ホットバンドが８ヶ所、発生した。

これに対して、（１）～（４）式を満足する本発明例１～２９においては、鋳造開始後１分間に発生したホットバンド数は合格基準の５個以下であり、安定して鋳造を開始することができた。

以上の結果から、本発明例によれば、鋳造開始時にスカム堰の表面における地金の発生を抑制でき、安定して鋳造を行う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
１６ 溶鋼プール部
２０ スカム堰
２１ 堰本体
２２ 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鋼プール部に、注湯ノズルを介して溶鋼を供給し、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、前記溶鋼プール部に配設されるスカム堰であって、
   堰本体と、少なくとも前記堰本体の下端から１０ｍｍかつ幅方向端部から１０ｍｍまでの幅方向端部領域に配設され、前記溶鋼に添加した際に発熱反応するＡｌ及びＳｉの少なくとも一方又は両方を含む発熱部材と、を有し、
   前記発熱部材に含まれるＳｉ量を［Ｓｉ］（質量％）、Ａｌ量を［Ａｌ］（質量％）、Ｆｅ量を［Ｆｅ］（質量％）とし、片側の前記幅方向端部領域に配設された前記発熱部材の重量をＷ（ｇ）として、以下の（１）～（４）式を満足することを特徴とするスカム堰。
   （１）式：［Ｓｉ］ｅｑ＝［Ｓｉ］＋［Ａｌ］／３
   （２）式：Ｗ×［Ｓｉ］ｅｑ≧０．５
   （３）式：（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｆｅ］）＞９５．０
   （４）式：［Ｓｉ］ｅｑ／（［Ｓｉ］ｅｑ＋［Ｆｅ］）×１００＞４５．０
2. 前記発熱部材が、さらにＭｇ，Ｃａ，ＲＥＭのうち少なくとも１種又は２種以上の還元金属を含有しており、前記還元金属の合計含有量が５．０質量％未満であることを特徴とする請求項１に記載のスカム堰。
3. 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鋼プール部に、溶鋼を供給し、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又は請求項２に記載のスカム堰が、前記溶鋼プール部に配設されていることを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。
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鋼プール部に、溶鋼を供給し、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又は請求項２に記載のスカム堰を、前記溶鋼プール部に配設することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。

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