JP7269465B2 - 双ドラム式連続鋳造装置および双ドラム式連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、双ドラム式連続鋳造装置および双ドラム式連続鋳造方法に関する。

双ドラム式連続鋳造は、溶湯を直接薄板状の鋳片（ストリップ）に鋳造する技術である。この鋳造技術に用いられる双ドラム式連続鋳造装置は、回転する一対のドラム（双ドラム）間に溜められた溶湯（例えば、溶鋼）が、凝固されながらドラムニップで圧着され、連続的にストリップを鋳造する。この双ドラム式連続鋳造装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法によれば、ニアネットシェイプの素材を鋳造し、熱延工程を省略することができる。また、双ドラム式連続鋳造方法によれば、急冷凝固による材料特性の向上も期待される。

このような双ドラム式連続鋳造装置として、例えば、非特許文献１には、短時間で凝固コントロールすることと鋳型に掛かる過大な熱負荷を克服するため、レードルから一旦溶鋼を溜めるタンディッシュ（大タンディッシュ）の真下に、小タンディッシュ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｐｉｅｃｅ：ＴＰ）が配置されたストリップキャスタが開示されている。非特許文献１では、ＴＰは、溶鋼の鉄静圧を減少させ、鋳造ロールの幅方向の流量分布を均一にする役目を果たすとされている。

また、例えば、特許文献１には、大タンディッシュからスライディングノズルを介して小タンディッシュへ注入された溶湯を小タンディッシュから溢流させて、ベルト式連続鋳造機で鋳造する薄鋳片連続鋳造方法において、大タンディッシュから小タンディッシュへの給湯量を制御し、引き抜き速度を常に一定に制御することが開示されている。すなわち、この鋳造方法においては、小タンディッシュの湯面レベルを制御することにより、溶湯を溢流させることを特徴としている。

さらに、例えば、特許文献２には、ツインベルトキャスタを用いた連続鋳造方法において、キャスタ側のタンディッシュ側壁に開設した給湯口にゲートを設け、キャスタおよび当該キャスタ側のタンディッシュ内のそれぞれの湯面レベルに応じて、ゲートおよびキャスタ側のタンディッシュの上部に配置されたタンディッシュ（上部タンディッシュ）のノズルの開閉量を調整し、キャスタ内の湯面レベルを一定に制御することが開示されている。

加えて、例えば、特許文献３には、双ロールとタンディッシュとの間に、鋳造溶湯面をガス加圧するための加圧室を形成した双ロール式連続鋳造機が開示されている。また、この鋳造機では、上記の加圧式がタンディッシュの下端部から、ロール上面およびサイド堰上部に向けて形成されていてもよいこと、タンディッシュが底部に出湯用の流量規制ノズルを有し、このノズルの上部に底面積の比較的小さい下貯湯部を形成し、この下貯湯部の上部に底面積の比較的大きな上貯湯部を形成してもよいことなども開示されている。

特開昭６０－２０３３５１号公報 特開昭６１－０１４０５９号公報 特開平０２－１２７９４６号公報

松下俊郎、他３名、ＩＨＩ技報、石川島播磨重工業株式会社、Ｖｏｌ．４８ Ｎｏ．２（２００８－６）

ところで、本発明者らの検討によれば、従来の双ドラム式連続鋳造装置では、装置の運転を開始すると、鋳造プロセスの初期（特に、鋳造開始直後）に、双ドラム間の湯溜り部の湯面レベルが、理想的な湯面の上がり方を大きく上回ってしまう（突き抜けてしまう）、いわゆるオーバーシュートという現象が発生してしまうことがわかった。

このオーバーシュートが発生すると、双ドラム間の湯溜り部の湯面レベルが、狙いの湯面レベルよりも高いところまで上昇する。その結果、狙いの湯面レベルよりも上昇した部分の湯溜り壁面や、湯溜り内に設置されたスカム堰に地金が張ってしまう、という問題があった。場合によっては、双ドラム間から溶湯が溢れ出してしまう（オーバーフローしてしまう）恐れもある。

しかしながら、鋳造プロセスの初期に双ドラム間の湯溜り部の湯面レベルがオーバーシュートする問題について、上述した非特許文献１および特許文献１～３においては検討されていない。このように、これまでは、双ドラム式連続鋳造装置および双ドラム式連続鋳造方法において、鋳造プロセス初期のオーバーシュートを防止する手段は提案されていない状況である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、双ドラム式連続鋳造装置および双ドラム式連続鋳造方法において、鋳造プロセスの初期における双ドラム間の湯溜り部の湯面のオーバーシュートを防止することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、溶湯を一時的に貯留する第１タンディッシュと、前記第１タンディッシュから注入された溶湯を一時的に貯留する第２タンディッシュと、互いに反対方向に回転する一対のドラムを有し、当該一対のドラム間に前記第２タンディッシュから溶湯を注入することにより、前記一対のドラム間に湯溜りを形成して連続鋳造する連続鋳造する双ドラム式ストリップキャスタと、前記第１タンディッシュから前記第２タンディッシュへ注入される溶湯の質量流量であるスループットＶ１を、前記第２タンディッシュの溶湯面の高さＨが所定の値となるように制御する流量制御装置と、前記双ドラム式連続鋳造装置は、前記第１タンディッシュの底部に設けられ、前記第１タンディッシュ内の溶湯を前記第２タンディッシュに注入する第１ノズルと、前記第２タンディッシュ内を上部で連通した投入部と排出部とに区分けする堰と、前記排出部の底部に設けられ、前記排出部内の溶湯を前記双ドラム式ストリップキャスタに注入する第２ノズルと、を備え、前記堰の底部が溶解壁となっており、前記第１ノズルの出口が、前記投入部内において前記堰の上端よりも低い位置となるように、前記第１ノズルが設置され、前記第２タンディッシュから前記双ドラム式ストリップキャスタへ注入される溶湯の質量流量であるスループットＶ２が、前記第２タンディッシュの溶湯面の高さＨにより決定されることを特徴としている。

本発明によれば、第２タンディッシュを設け、この第２タンディッシュから双ドラム式ストリップキャスタに溶湯を注入することにより、第２タンディッシュから双ドラム式ストリップキャスタへの溶湯の注入速度は、第２タンディッシュの溶湯面の高さＨの１／２乗に比例するようになる。したがって、鋳造開始時には、第２タンディッシュの湯面レベルは徐々に上昇し、鋳造プロセスの初期から急激な注湯が起こらないため、双ドラム式ストリップキャスタの双ドラム間の湯面レベルが、鋳造プロセスの初期においてオーバーシュートすることを防止できる。

前記双ドラム式連続鋳造装置は、少なくとも前記第２タンディッシュの底部から前記一対のドラム間に注入された溶湯の湯面までの空間を外気と遮断するカバー部材と前記カバー部材の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、をさらに備えてもよい。

前記双ドラム式連続鋳造装置において、前記所定の値が、定常鋳造状態の前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片の質量流量であるスループットＶ３^＊が前記スループットＶ２と等しくなるときの前記第２タンディッシュにおける前記溶湯面の高さＨ^＊であってもよい。

また、本発明は、前述した双ドラム式連続鋳造装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法であって、定常鋳造状態の前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片のスループットＶ３^＊が、前記スループットＶ２と等しくなるときの前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨ^＊を予め定めておき、前記双ドラム式連続鋳造装置の運転開始から前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さが前記高さＨ^＊に到達するまでの期間には、前記スループットＶ２よりも大きな前記スループットＶ１で前記第１タンディッシュから前記第２タンディッシュに溶湯を注入し、前記双ドラム式ストリップキャスタの運転開始から、前記一対のドラム間に注湯された溶湯の湯面の湯面レベルが、前記湯面および前記ドラムの接触部とドラムニップ部とを結ぶ円弧の中心角である湯面角度が、前記鋳片のスループットＶ３^＊が前記スループットＶ２と等しくなるときの湯面角度θ^＊に到達するまでの期間には、前記スループットＶ２よりも小さな前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片の質量流量であるスループットＶ３で鋳造することを特徴としている。

本発明によれば、第２タンディッシュを設け、この第２タンディッシュから双ドラム式ストリップキャスタに溶湯を注入することにより、第２タンディッシュから双ドラム式ストリップキャスタへの溶湯の注入速度は、第２タンディッシュの溶湯面の高さの１／２乗に比例するようになる。したがって、鋳造開始時には、第２タンディッシュの湯面レベルは徐々に上昇し、鋳造プロセスの初期から急激な注湯が起こらないため、双ドラム式ストリップキャスタの双ドラム間の湯面レベルが、鋳造プロセスの初期においてオーバーシュートすることを防止できる。

前記双ドラム式連続鋳造方法における前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片のスループットＶ３が一定となる定常鋳造状態、言い換えると、ドラムの周速度が一定で前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨがＨ^＊に一致している状態において、前記一対のドラム間に注入された溶湯の湯面の湯面角度θが、θ＜θ^＊の場合には、前記流量制御装置が、前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨが、前記高さＨ^＊よりも高くなるように前記スループットＶ１を調整し、前記一対のドラム間に注入された溶湯の湯面の湯面角度θが、θ＞θ^＊の場合には、前記流量制御装置が、前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨが、前記高さＨ^＊よりも低くなるように前記スループットＶ１を調整してもよい。ここで、スループットとは、溶湯（例えば、溶鋼）または鋳片の質量流量（ｋｇ／ｍｉｎ）を意味する。

本発明によれば、双ドラム式連続鋳造装置および双ドラム式連続鋳造方法において、鋳造プロセスの初期における双ドラム間の湯溜り部の湯面のオーバーシュートを防止することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法における制御方法の一例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の第２タンディッシュの構成を示す模式図である。 一般的な双ドラム式ストリップキャスタに設けられるスカム堰の機能を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法における制御方法の一例を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置のカバー部材および不活性ガス供給装置の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置のカバー部材および不活性ガス供給装置の構成の他の例を示す模式図である。 本発明の実施例における双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片のスループットＶ３と、第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨとの関係を示すグラフである。 本発明の実施例における双ドラム式連続鋳造方法による双ドラム間における溶湯の湯面レベルのシミュレーション結果を示すグラフである。 鋳造プロセスの初期における双ドラム間の湯溜り部の湯面のオーバーシュート現象を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［オーバーシュートの発生原因とその防止手段の検討］
上述したように、従来の双ドラム式連続鋳造装置では、装置の運転を開始すると、鋳造プロセスの初期にオーバーシュートが発生してしまう。ここで、図１０を参照しながら、オーバーシュートが発生する原因を説明する。

まず、双ドラム間の湯面の理想的な上がり方としては、図１０に実線で示すように、主に双ドラム間の湯溜り部内の湯流れの安定性と生産性から定められる狙いの湯面レベルθ^＊（例えば、湯面角度θ＝４０度）となるまで緩やかに上昇し、狙いの湯面レベルに到達した以降は、その湯面レベルを一定に保つという上がり方である。これに対して、双ドラム式連続鋳造の生産性を上げるためには、双ドラム間の湯面を狙いの湯面レベルに早めに到達させることが希求される。そのためには、鋳造プロセス初期（特に、鋳造開始直後）に双ドラム間に注入する溶湯の流量を大流量にすることが望ましい。この場合、双ドラム間の湯面が狙いの湯面レベルに近づいた際に、溶湯の流量を絞った（制限した）としても、溶湯の流量が大きいため、非常に急峻な制御（時定数の短い制御）となり、すぐに双ドラム間の湯面レベルの上昇速度が低下しない（溶湯の流量の調整に対する応答性が低い）。その結果、双ドラム間の実際の湯面レベルは、図１０に破線で示すように、理想的な湯面の上がり方（図１０に実線で示した曲線）を大きく上回り、オーバーシュート（図１０の丸囲み部分を参照）が発生してしまう。また、双ドラム間への溶湯の流量をストッパを介して制御する場合、レードルからタンディッシュへの溶湯の注入開始時には、ストッパは閉じた状態であり、タンディッシュに溶湯が溜まってきた段階でストッパを開放する。ここで、ストッパを開放する直前には、タンディッシュ内に地金が張った状態となっており、この地金を洗い流すために、ストッパの開放直後は、ストッパを全開せざるを得ず、双ドラム間に注入される溶湯の流量が、鋳造プロセス初期に大きくなる。そのため、上記と同様に、溶湯の流量の制御が困難であり、オーバーシュートが発生してしまう。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、レードル（図示せず）から溶湯が注入される第１タンディッシュの後段（下部）に、第２タンディッシュを設け、第１タンディッシュからの第２タンディッシュへ注入される溶湯のスループットを、第２タンディッシュの溶湯面の高さＨが所定の値となるように制御することで、双ドラム間へ注入される溶湯の穏やかな流量制御（時定数の長い制御）が可能であることを知見し、この知見に基づき、鋳造プロセス初期のオーバーシュートを防止する手段を着想した。

［第１実施形態］
以下、上述した知見に基づいてなされた本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。

（双ドラム式連続鋳造装置）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１は、本実施形態に係る第１タンディッシュの一例としての大タンディッシュ１０と、本実施形態に係る第２タンディッシュの一例としての小タンディッシュ２０と、双ドラム式ストリップキャスタ３０（以下、「双ドラムキャスタ３０」と略記する。）と、流量制御装置４０と、湯面レベル検出装置５０と、を備える。

大タンディッシュ１０は、レードル（図示せず。）から注入された溶湯を一時的に貯留する。大タンディッシュ１０の底部には、第１ノズル１１が設けられている。大タンディッシュ１０に貯留された溶湯は、第１ノズル１１から小タンディッシュ２０に注入される。第１ノズル１１には、第１ノズル１１を流れるよう湯の流量を調整する流量調整装置として、アクチュエータ１２が設けられており、このアクチュエータ１２により、大タンディッシュ１０から小タンディッシュ２０に注入する溶湯のスループットＶ１が調整される。アクチュエータ１２としては、ストッパ式、ゲート式、などから適宜選択することができる。相対的な比較であるが、ストッパ式は構造的に単純であるが開度特性（ストッパー移動量と流量の変化量との関係）が大きく、ストッパ自体の損傷等のトラブルが発生する場合がある。ゲート式は構造がやや複雑であるが動作は安定している。これらの方式は、各工場、設備の特性を考慮して選択すればよい。

小タンディッシュ２０は、大タンディッシュ１０から第１ノズル１１を通して注入された溶湯を一時的に貯留する。小タンディッシュ２０の底部には、第２ノズル２１が設けられている。小タンディッシュ２０に貯留された溶湯は、第２ノズル２１から双ドラムキャスタ３０の一対のドラム（双ドラム）３１、３１間の湯溜り部３０ａへ注入される。ここで、本実施形態では、第２ノズル２１には、第１ノズル１１のように流量調整装置は設けられておらず、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０へ注入される溶湯のスループットＶ２は、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨにより決定される。なお、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨとは、図１に示すように、第２ノズル２１の先端部（溶湯の出口側の端部）２１ａの側面に開口する溶湯の吐出口の中心からの、小タンディッシュ２０に貯留されている溶湯の湯面レベル２ＴＤＰ（例えば、溶鋼ヘッド）の高さのことを意味する。

双ドラムキャスタ３０は、互いに反対方向に回転する一対のドラム（双ドラム）３１、３１を有し、当該一対のドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａに小タンディッシュ２０から注入された溶湯を連続鋳造する。双ドラムキャスタ３０においては、回転する一対のドラム（双ドラム）３１、３１間に溶湯が注入され、各ドラム３１の表面からの抜熱により、各ドラム３１の表面に凝固シェルが形成される。２枚の凝固シェルは、双ドラム３１、３１間の間隔が最も小さい点で圧着され、１枚の鋳片（ストリップ）になる。

双ドラムキャスタ３０の主要部分であるドラム３１は、溶湯との接触による加熱に伴う熱変形が少ないこと、加熱・冷却の繰り返しで疲労破壊しないこと、溶湯を凝固させるための熱的条件が安定していることが要求される。こうした条件を満足させるために、ドラム３１は、例えば、ステンレス鋼－銅合金－ニッケルめっきの３層構造とし、内部に冷却水路を設けることが好ましい。

流量制御装置４０は、大タンディッシュ１０から小タンディッシュ２０へ注入される溶湯のスループットＶ１を、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨが所定の値となるように制御する。例えば、流量制御装置４０は、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨが所定の値を一定に維持できるようにアクチュエータ１２を制御することにより、スループットＶ１を調整する。このように、本実施形態では、大タンディッシュ１０の第１ノズルには流量調整装置（アクチュエータ１２）が設けられているが、小タンディッシュ２０の第２ノズルには流量調整装置は設けられておらず、第１ノズルからの溶湯のスループットＶ１が、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨが所定の値で一定となるように制御されることにより、第２ノズルからの溶湯のスループットＶ２、すなわち、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０に注入される溶湯の流量は、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨのみにより決定される。

ここで、所定の値は、双ドラムキャスタ３０からの鋳片のスループットＶ３が一定となる定常鋳造状態（スループットが能力値となる状態）におけるスループットＶ３^＊が、第２ノズル２１からのスループットＶ２と等しくなる（Ｖ３^＊＝Ｖ２となる）ときの小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨ^＊であることが好ましい。

なお、小タンディッシュ２０における溶湯の高さＨの計測方法としては、例えば、小タンディッシュ２０の重量を計測し、その計測値から推算する（例えば、小タンディッシュ２０の変化重量を小タンディッシュ２０の底面積で除することによる推算）方法や、レーザー変位計を用いて小タンディッシュ２０の湯面レベル２ＴＤＰを直接計測する方法などが挙げられるが、これらの方法に制限されるものではない。

湯面レベル検出装置５０は、双ドラムキャスタ３０の双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰを検出する。この湯面レベル検出装置５０の具体的な構成は特に制限されるものではないが、例えば、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を有する湯面レベル計とすることができる。なお、図１に示すように、湯面レベルＷＳＰは、ドラム３１に対する湯面角度（図１に示す断面において、湯面およびドラム３１の接触部とドラムニップ部Ｎとを結ぶ円弧の中心角）θで表す。例えば、湯面レベル検出装置５０は常時、湯面レベルＷＳＰの湯面角度θを計測し、湯面角度θがθ＞θ^＊またはθ＜θ^＊であることを検出した場合には、流量制御装置４０に検出結果を送信する。この検出結果を受信した流量制御装置４０は、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨを調整することで、θ＝θ^＊となるように、小タンディッシュ２０からのスループットＶ２を制御する。

以上のように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１によれば、小タンディッシュ２０を設け、双ドラムキャスタ３０の湯溜り部３０ａに第２ノズル２１の出口を直結することにより、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０への溶湯の注入速度は、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨの１／２乗に比例するようになる。したがって、鋳造開始時には、小タンディッシュ２０の湯面レベル２ＴＤＰは徐々に上昇し、鋳造プロセスの初期から急激な注湯が起こらないため、双ドラムキャスタ３０の双ドラム３１、３１間の湯面レベルＷＳＰが、鋳造プロセスの初期においてオーバーシュートすることを防止できる。

また、定常鋳造状態（鋳造継続運転時）においては、小タンディッシュ２０の湯面レベル２ＴＤＰが一定となるように流量制御装置４０を制御することにより、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０へ注入される溶湯のスループットＶ２も一定に維持される。したがって、従来の大タンディッシュ１０のみ（単一のタンディッシュのみ）を有する双ドラム式連続鋳造装置における流量制御よりも容易となり、安定した鋳造プロセスを実施できる。

（双ドラム式連続鋳造方法）
次に、図２を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１を運転することにより実施される本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の流れについて説明する。図２は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法における制御方法の一例を示す説明図である。

本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法は、以下の＜条件１＞～＜条件３＞の３つの条件を少なくとも満たす。

＜条件１＞
定常鋳造状態の双ドラムキャスタ３０からの鋳片のスループットＶ３^＊が、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０へのスループットＶ２と等しくなる（Ｖ３^＊＝Ｖ２となる）ときの小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨ^＊を予め定めておく（以下、定常鋳造状態における値には上付きの＊を付し、例えば、Ｖ３^＊、Ｈ^＊等のように表すこととする）。

ここで、小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨと、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０へのスループットＶ２との間には、次の式（１）の関係がある。なお、第２ノズル２１の圧損係数ｋとしては３～４の値を用いているが、これらの値は事前に実験により決定した。
Ｖ２ ＝ Ｓ×ｋ（２ｇＨ）^１／２ ・・・（１）
Ｖ２：定常鋳造状態における双ドラムキャスタ３０のスループット
Ｓ：第２ノズル２１の断面積（出口面積）
ｇ：重力加速度
ｋ：第２ノズル２１の圧損係数

そこで、双ドラム式連続鋳造装置１の運転に先立ち、定常鋳造状態における双ドラムキャスタ３０のスループットＶ３^＊が得られる小タンディッシュ２０の溶湯面（湯面レベル２ＴＤＰ）の高さＨ^＊を予め求めておく。この高さＨ^＊は、上記式（１）に基づき、次の式（２）で求めることができる。
Ｈ^＊ ＝ （Ｖ３^＊／ｋＳ）^２／（２ｇ） ・・・（２）

＜条件２＞
図２の最上段および上から２段目のチャートに示すように、双ドラム式連続鋳造装置１の運転開始（時刻ｔ_１）から小タンディッシュ２０における溶湯面の高さが定常状態における高さＨ^＊に到達する（時刻ｔ_３）までの期間（期間Ｉ）には、スループットＶ２よりも大きなスループットＶ１（Ｖ１＞Ｖ２）で大タンディッシュ１０から小タンディッシュ２０に溶湯を注入するように、流量制御装置４０によりアクチュエータ１２を制御する。なお、Ｖ１＞Ｖ２としているのは、小タンディッシュ２０に溶湯を貯留するためである。

＜条件３＞
図２の最上段、上から３段目および最下段のチャートに示すように、双ドラムキャスタ３０の運転（双ドラム３１、３１の回転）開始（時刻ｔ_２）から、双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａに注入された溶湯の湯面レベルＷＳＰが、予定した湯面角度θ^＊（例えば、θ^＊＝４０度）に到達する（時刻ｔ_４）までの期間（期間ＩＩ）には、スループットＶ２よりも小さな双ドラムキャスタ３０からの鋳片のスループットＶ３（Ｖ２＞Ｖ３）で鋳造する。なお、Ｖ２＞Ｖ３としているのは、双ドラムキャスタ３０の双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａに溶湯を貯留するためである。

次に、図２に基づき、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の具体例を説明する。

＜ステップＳ_０＞
まず、図２の最上段のチャートに示すように、レードル（図示せず。）から大タンディッシュ１０へ溶湯（例えば、溶鋼）の注入を開始する（時刻ｔ_０）。大タンディッシュ１０内の溶湯量が所定の値に到達したら（時刻ｔ_１）、アクチュエータ１２（例えば、タンディッシュストッパ）を開放し、大タンディッシュ１０から第１ノズル１１を経由して小タンディッシュ２０内に、スループットＶ１で溶湯を注入し始める。このときのスループットＶ１（第１ノズル１１における溶湯の流量）は、流量制御装置４０により、定常状態における双ドラムキャスタ３０のスループットＶ３^＊と同じ値となるように調整される。なお、スループットＶ３^＊の値は予め定めておく。

小タンディッシュ２０への溶湯の注入開始後、図２の上から２段目のチャートに示すように、小タンディッシュ２０の湯面レベル２ＴＤＰが上昇を開始し、その結果、小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨも増加し始める。

＜ステップＳ_１＞
大タンディッシュ１０から小タンディッシュ２０への溶湯の注入と同時に、小タンディッシュ２０から第２ノズル２１を経由して双ドラムキャスタ３０の双ドラム３１、３１間に、スループットＶ２で溶湯が注ぎ込まれ、図２の最下段のチャートに示すように、湯溜り３０ａの湯面レベルＷＳＰが上昇を開始する（湯面角度θが大きくなり始める）。このとき、上述したように、時刻ｔ_１から小タンディッシュ２０における溶湯面の高さが定常状態における高さＨ^＊に到達する（時刻ｔ_３）までの期間（期間Ｉ）には、スループットＶ１が、スループットＶ２よりも大きくなるように、流量制御装置４０によりアクチュエータ１２を制御する（上記条件２を参照）。

＜ステップＳ_２＞
次に、図２の上から３段目および最下段のチャートに示すように、双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰが、所定の湯面角度θ_０（例えば、１５度）になった時点（時刻ｔ_２）で、双ドラム３１、３１の回転を開始し、ストリップの鋳造を開始する。双ドラム３１、３１の回転速度は、図２の上から３段目のチャートに示すように、予め決定した加速度で増速し、目標の回転速度Ｖ^＊に到達したらその回転速度の値を維持する。

また、上述したように、ストリップの鋳造開始（時刻ｔ_２）から、双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａに注入された溶湯の湯面レベルＷＳＰが、予定した湯面角度θ^＊（例えば、θ^＊＝４０度）に到達する（時刻ｔ_４）までの期間（期間ＩＩ）には、スループットＶ２よりも小さなスループットＶ３（Ｖ３＜Ｖ２）でストリップを鋳造する（上記条件３を参照）。このとき、双ドラムキャスタ３０のスループットＶ３は、双ドラム３１、３１の回転速度および湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰから決まる。ここで、双ドラム３１、３１の回転速度および湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰと、スループットＶ３との関係について以下に詳述する。

双ドラム式連続鋳造装置１のようなストリップ鋳造機において、ストリップの板厚（凝固シェル厚の２倍）は、次の式（３）に示すように、溶湯の凝固時間の１／２乗に比例する。
ｄ ＝ ｋ_１（ｔ）^１／２ ・・・（３）
ｄ：ストリップの板厚
ｔ：溶湯の凝固時間
ｋ_１：係数（双ドラムキャスタ３０に特有の値）

また、溶湯の凝固時間は、溶湯が各ドラム３１に接触する時間に等しいので、ドラム３１の直径を一定と仮定すると、以下の式（４）のように表せる。
ｔ ＝ ｋ_２（θ／Ｖ） ・・・（４）
ｋ_２：係数
θ：湯面レベルＷＳＰ（弧角表示）
Ｖ：双ドラム３１、３１の回転速度

したがって、ストリップの板厚ｄは、以下の式（５）のような関係になる。
ｄ ＝ ｋ_３（θ／Ｖ）^１／２ ・・・（５）
ｋ_３：係数

上記式（５）より、狙いの板厚ｄのストリップを得るためには、湯溜り部３０ａにおける湯面レベルＷＳＰと双ドラム３１、３１の回転速度との比を一定にしておけばよい。実際には、湯面レベルＷＳＰの維持の安定性から、湯面レベルＷＳＰの湯面角度θとして４０度～５０度の値を決定し、決定された湯面レベルＷＳＰに合わせて双ドラム３１、３１の回転速度を決めることになる。

次に、スループットＶ３は、双ドラム３１、３１の幅を一定とすれば（当然、密度も一定となる。）、次の式（６）のような関係になる。
Ｖ３ ＝ ｋ_４×Ｖ×ｄ
＝ ｋ_５×（θ×Ｖ）^１／２ ・・・（６）
ｋ_４、ｋ_５：係数

仮に、湯面角度θをｎ倍に増加させた場合、同一の板厚ｄを得るためには、双ドラム３１、３１の回転速度Ｖもｎ倍となり、その結果、スループットＶ３はｎ倍となる。すなわち、高い湯面レベルＷＳＰで操業するほど、双ドラム式連続鋳造の生産性が高くなる。

上述した双ドラム式連続鋳造方法において、大タンディッシュ１０から小タンディッシュ２０への溶湯の注入開始時における小タンディッシュ２０の溶湯面（湯面レベル２ＴＤＰ）の高さＨを最大でも初期規定値である高さＨ^＊となるように、流量制御装置４０がアクチュエータ１２を制御することにより、双ドラムキャスタ３０の湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰがオーバーフローする（双ドラム３１、３１間から溶湯が溢れ出す）危険性はない。

なお、この流量制御装置４０による制御は、アクチュエータ１２での溶湯の流量の増減が、直接的に双ドラムキャスタ３０への流量の増減とはなっていないため、非常に緩やかな制御（時定数の長い制御）となり、流量制御装置４０として高応答の高価な制御装置を用いることなく、安定した湯面レベルＷＳＰの制御が可能である。

また、鋳造開始直後の小タンディッシュ２０における溶湯面（湯面レベル２ＴＤＰ）の高さＨは、最大でも初期規定値である高さＨ^＊であるので、小タンディッシュ２０から双ドラムキャスタ３０へのスループットＶ２は、双ドラムキャスタ３０のスループットＶ３を大きく超えることはない。そのため、双ドラム３１、３１間の湯面レベルＷＳＰが鋳造開始直後にオーバーシュートすることはない。

＜ステップＳ_４＞
双ドラムキャスタ３０からの鋳片のスループットＶ３が一定となる定常鋳造状態においては、流量制御装置４０は、アクチュエータ１２を以下のように制御することにより、スループットＶ１を調整する。

例えば、小タンディッシュ２０の溶湯面（湯面レベル２ＴＤＰ）の高さＨが所定の高さＨ^＊となり、すなわち、スループットＶ２がスループットＶ１と等しくなったことを前提とし、双ドラム３１、３１の増速が終了し、双ドラム３１、３１の回転速度が定常に達し（回転速度Ｖ^＊となり）、かつ、双ドラムキャスタ３０の湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰが湯面角度θ＊で安定した時点（時刻ｔ４）以降の期間（期間ＩＩＩ）においては、小タンディッシュ２０内の溶湯面の高さＨが、初期規定値である高さＨ^＊（例えば、後述する実施例では、第２ノズルの先端からの溶鋼ヘッドの高さＨ＝５００ｍｍ）を維持できるように、流量制御装置４０が、アクチュエータ１２を制御する。

具体的には、期間ＩＩＩにおいて、双ドラム３１、３１間に注入された溶湯の湯面レベルＷＳＰ（湯面角度θ）が、θ＜θ^＊の場合には、流量制御装置４０が、小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨが、高さＨ^＊よりも高くなるようにスループットＶ１を調整する。一方、双ドラム３１、３１間に注入された溶湯の湯面の湯面角度θが、θ＞θ^＊の場合には、流量制御装置４０が、小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨが、高さＨ^＊よりも低くなるようにスループットＶ１を調整する。すなわち、期間ＩＩＩにおいて、湯面レベルＷＳＰが、予定した湯面角度θ^＊（例えば、４０度）から外れていれば、流量制御装置４０がアクチュエータ１２を制御することにより、小タンディッシュ２０内の狙いの溶湯面の高さＨ（溶鋼ヘッド）を増減し、すなわち、定常鋳造状態における高さＨ^＊を高さＨ^＊’（≠Ｈ^＊）になるように調整することにより、湯面レベルＷＳＰが湯面角度θ^＊になるようにする。例えば、図２の最下段のチャートに示すように、時刻ｔ５以降の期間において、湯面レベルＷＳＰの湯面角度θが、θ＜θ^＊の場合には、図５の上から２番目のチャートに示すように、小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨを、高さＨ^＊’（Ｈ^＊’＞Ｈ^＊）に調整する。一方、時刻ｔ５以降の期間において、湯面レベルＷＳＰの湯面角度θが、θ＞θ^＊の場合には、小タンディッシュ２０における溶湯面の高さＨを、高さＨ^＊’（Ｈ^＊’＜Ｈ^＊）に調整する。

以上のように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法によれば、双ドラム式連続鋳造装置１の運転開始から、小タンディッシュ２０の湯面レベル２ＴＤＰは、徐々に上昇し、鋳造プロセスの初期から急激な注湯が起こらないため、双ドラム３１、３１間の湯面レベルＷＳＰの鋳造プロセスの初期におけるオーバーシュートを防止できる。また、定常鋳造状態においては、小タンディッシュ２０の湯面レベル２ＴＤＰを一定に制御する、すなわち、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨが定常鋳造状態における高さＨ＊を維持するように制御することにより、従来の双ドラム式ストリップ鋳造機のように、大タンディッシュから直接双ドラムキャスタ３０へ溶湯を注入し、大タンディッシュの底部に設けられたノズルの開度を調整することにより双ドラムキャスタ３０への流量（スループット）を制御する方法よりも、安定した鋳造が図れる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置２は、上述した第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１と比較し、第２タンディッシュ２０の構成が異なる。以下、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

（双ドラム式連続鋳造装置）
以下、図３および図４を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置２の第２タンディッシュ２０の構成を示す模式図である。図４は、一般的な双ドラム式ストリップキャスタに設けられるスカム堰３２の機能を説明するための模式図である。

図３に示すように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置２は、上述した第１実施形態と同様に、大タンディッシュ１０の底部に設けられ、大タンディッシュ１０内の溶湯を小タンディッシュ２０に注入する第１ノズル１１を有するとともに、第１実施形態とは異なり、小タンディッシュ２０内に堰２２をさらに備える。この堰２２は、小タンディッシュ２０内を投入室２０ａと排出室２０ｂとに区分けする。投入室２０ａは、本実施形態に係る投入部の一例であり、小タンディッシュ２０のうち、大タンディッシュ１０から第１ノズル１１を経由して溶湯が投入される部分である。排出室２０ｂは、本実施形態に係る排出部の一例であり、小タンディッシュ２０のうち、当該小タンディッシュ２０から第２ノズル２１を経由して双ドラムキャスタ３０に溶湯が排出される部分である。投入室２０ａと排出室２０ｂとは上部で連通している。すなわち、投入室２０ａと排出室２０ｂとが連通した小タンディッシュ２０の上部には、堰２２は設けられていない。この理由は、堰２２が小タンディッシュ２０の上部まで設けられている場合、以下のトラブルが発生する可能性がある。第１に、流量制御装置４０による第１ノズル１１からの流量制御に不具合が生じ、投入室２０ａへの溶湯の流入が増加した場合、投入室２０ａから排出室２０ｂへ溶湯が流れないため、投入室２０ａから溶湯がオーバーフローするタイミングが早くなる。第２に、溶解壁２３の溶解が送れた場合、投入室２０ａから溶湯がオーバーフローする恐れがある。これらのトラブルを軽減するため、本実施形態では、堰２２の高さを小タンディッシュ２０の周囲の壁よりも低くすることにより、投入室２０ａと排出室２０ｂが小タンディッシュ２０の上部で連通するようにしている。投入室２０ａから溶湯がオーバーフローするタイミングが少しで遅くなれば、第１ノズル１１の非常閉等の処置が有効になる。また、本実施形態に係る第２ノズル２１は、排出室２０ｂの底部に設けられ、排出室２０内の溶湯を双ドラムキャスタ３０に注入する。

さらに、堰２２の底部は溶解壁２３となっている。溶解壁２３が、短時間壁を保持し、その後溶解するためには、溶解壁２３の材質を、鋳造する金属と同程度の融点のものとする必要がある。従って、溶解壁２３は、鋳造する金属と同じ金属で形成することが好ましい。例えば、鋳造する金属が鋼の場合には、溶解壁２３は鉄板で形成される。また、鋳造する金属がアルミニウムの場合には、溶解壁２３はアルミニウム板で形成される。大タンディッシュ１０から小タンディッシュ２０へ溶湯を注入し始めてから数秒（例えば、２～３秒）経過後、溶解壁２３は溶解する。堰２２の下部に溶解壁２３を設ける理由は、排出室２０ｂへの溶湯が流入する時間を僅かに遅らせることにより、溶湯成分が酸化して生成されるスカム等の介在物を投入室２０ａの上部へ浮上させ、清浄な溶湯を排出室２０ｂへ導入し、この清浄な溶湯を双ドラムキャスタ３０に注入するためである。また、溶解壁２３を設けることにより、生成した介在物による第２ノズル２１出口の吐出孔の詰まりを防止できる。

また、本実施形態によれば、小タンディッシュ２０内に堰２２および溶解壁２３を設けることにより、小タンディッシュ２０の排出室２０ｂから清浄な溶湯が双ドラムキャスタ３０の湯溜り部３０ａに注入される。そのため、図４に示すように、従来の双ドラム式ストリップキャスタ３０の双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａに設けられていたスカム堰３２を省略できる。スカム堰３２は、ノズル２４から湯溜り部３０ａに注入された溶湯が、図４の矢印に示すような湯溜り部３０ａへの流れを堰き止め、湯面に浮遊するスカム（金属酸化物）が鋳片に巻き込まれるのを防止するためのものである。このスカム堰３２が設けられていると、スカム堰３２とノズル２４の間、あるいはスカム堰３２とサイド堰（図示していない）との間の湯面に地金が張ることがあり、正常な湯面レベル検出を阻害する一因となる。本実施形態ではスカム堰３２を省略できるため、湯溜り部３０ａの湯面の地金皮張りを防止でき、その結果、正常な湯面レベル検出を維持でき安定した操業が可能となるとともに、正常な溶鋼が湯溜り部３０ａに供給される。その結果、スカム等の介在物の巻き込みが顕著に低減するため、本実施形態にかかる双ドラムキャスタ３０により鋳造される鋳片（ストリップ）の品質が向上する。

また、本実施形態では、第１ノズル１１の出口は、投入室２０ａにおいて開口しており、第１ノズル１１の出口が投入室２０ａにおける堰２２の上端よりも低い位置となるように、第１ノズル１１が設置される。第１ノズル１１から注入された介在物を含む溶湯が直接排出室２０ｂに流入しないようにするためである。

さらに、小タンディッシュ２０からの溶湯の流量（スループットＶ２）を決める高さＨを規定するのに必要な小タンディッシュ２０における湯面レベル２ＴＤＰは、第２ノズル２１の出口の位置と堰２２の上端の位置との間になるように設計する。投入室２０ａの湯面に浮いているスカム（酸化物）等の介在物が、堰２２の上部から排出室２０ｂ側に流入するのを防止するためである。

（双ドラム式連続鋳造方法）
次に、図５を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置２を運転することにより実施される本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の流れについて説明する。図５は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法における制御方法の一例を示す説明図である。

本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法が、上述した＜条件１＞～＜条件３＞の３つの条件を少なくとも満たすことは、第１実施形態と同様である。以下、図５に基づき、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の具体例のうち、第１実施形態と異なる点を説明する。

＜ステップＳ_０＞
ステップＳ_０では、第１実施形態と同様に、レードル（図示せず。）から大タンディッシュ１０へ溶湯の注入を開始し（時刻ｔ_０）、大タンディッシュ１０内の溶湯量が所定の値に到達したら（時刻ｔ_１）、アクチュエータ１２を開放し、大タンディッシュ１０から第１ノズル１１を経由して小タンディッシュ２０内に、スループットＶ１で溶湯を注入し始める。本実施形態では、このとき、図５の上から２段目のチャートに示すように、まず、小タンディッシュ２０の投入室２０ａの湯面が上昇を開始する（この時点では、排出室２０ｂには溶湯は流入していない）。

＜ステップＳ_１＞
小タンディッシュ２０へ溶湯を注入し始めてから数秒経過後（通常は、２～３秒）、小タンディッシュ２０内の堰２２の下部に設けられた溶解壁２３（例えば、鉄板）が溶解する（時刻ｔ_１’）。溶解壁２３の溶解と同時に投入室２０ａから排出室２０ｂに溶湯が流入を開始し、概ね瞬時に投入室２０ａと排出室２０ｂの湯面レベル２ＴＤＰは等しくなる。さらに、排出室２０ｂの底部に設けられた第２ノズル２１を経由して溶湯が双ドラム３１、３１間にスループットＶ２で注ぎ込まれ、双ドラムキャスタ３０の湯溜り部３０ａの湯面レベルＷＳＰが上昇を開始する。このとき、時刻ｔ_１から小タンディッシュ２０における溶湯面の高さが定常状態における高さＨ^＊に到達する（時刻ｔ_３）までの期間（期間Ｉ）には、スループットＶ１が、スループットＶ２よりも大きくなるように、流量制御装置４０によりアクチュエータ１２を制御することは、第１実施形態と同様である。

ステップＳ_２以下は、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

（第２実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、小タンディッシュ２０内に堰２２および溶解壁２３を設けることにより、溶湯の流れのパス（経路）が長くなるため、投入室２０ａにおけるスカム等の介在物の浮上を促進できる。これにより、従来、双ドラムキャスタ３０の双ドラム３１、３１間に設けられていたスカム堰３２を省略できる。その結果、湯溜り部３０ａの湯面に発生する皮張り（湯面にスカムによる膜が形成されること）が低減し、安定した操業が可能となるとともに、スカム等の介在物の巻き込みが低減し、介在物による鋳片表面の疵が低減するため、鋳片（ストリップ）の品質が向上する。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置３は、上述した第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１の構成に加え、カバー部材の一例としてのフード６０（またはフード６０Ａ）および不活性ガス供給装置７０をさらに備える点で、第１実施形態と異なる。以下、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法は、第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

（双ドラム式連続鋳造装置）
以下、図６および図７を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置３のカバー部材および不活性ガス供給装置の構成の一例を示す模式図である。図７は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置３のカバー部材および不活性ガス供給装置の構成の他の例を示す模式図である。

図６に示すように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置３は、上述した第１実施形態と同様の構成に加え、本実施形態に係るカバー部材の一例としてのフード６０と、不活性ガス供給装置７０とをさらに備える。フード６０は、少なくとも小タンディッシュ２０の底部から双ドラム３１、３１間に注入された溶湯の湯面（湯溜り部３０ａの表面）までの空間を外気と遮断する。また、不活性ガス供給装置７０は、フード６０の内部に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、不活性ガス供給装置７０から、フード６０の内部と外部とを連通させるように設けられた不活性ガス供給ノズル７１を経由して、フード６０内に供給される。このように、本実施形態によれば、フード６０および不活性ガス供給装置７０が設けられることにより、双ドラムキャスタ３０へ注湯時の溶湯の酸化が防止できるので、第１実施形態よりも、さらにスカム等の介在物の発生量が低下できる。その結果、スカム等の介在物の鋳片への巻き込み量が低下できるため、高品質の鋳片が得られる。

不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等を用いることができる。不活性ガスのフード６０内への流量は、フード６０で囲まれた空間が大気圧よりも正圧に維持できれば十分である。

また、例えば、フード６０とドラム３１との間には、フード６０の下端（ドラム３１と接する側の端部）にブラシ（図示せず。）を設け、このブラシをドラム３１の表面に圧接する構造とすればよい。一方、フード６０とドラム３１とのシールを避けるため、さらに広範囲、例えば、図７に示すように、小タンディッシュ２０とピンチロール９０との間をフード６０Ａにより覆ってもよい。

なお、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置３には、サイド堰８０も設けられている。サイド堰８０は、鋳造中の湯漏れ等を防止するためのものである。このサイド堰８０は、第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１および第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置２に設けられていてもよいことは言うまでもない。

（第３実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、フード６０（またはフード６０Ａ）および不活性ガス供給装置７０を設けることにより、双ドラムキャスタ３０への注湯時の酸化が防止できるので、スカム等の介在物の発生量が低下でき、さらに高品質の鋳片が得られる。

［各実施形態における操業上の効果および鋳片の品質の比較］
次に、下記表１に示す構成を備える従来の双ドラム式連続鋳造装置および上述した各実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１、２、３の操業上の効果および得られる鋳片（ストリップ）の品質について比較する。なお、表１においては、タンディッシュをＴＤと略記する。

従来の双ドラム式連続鋳造装置の操業では、鋳造開始時に双ドラム間３１、３１の湯溜り部３０ａの湯面のオーバーシュートが発生する。また、スカム堰３２とサイド堰８０との間、および、スカム堰３２と第２ノズル２１と間の湯面に皮張りが発生（地金が生成）する。また、湯面レベル検出装置５０により検出される湯面レベルＷＳＰ（検出湯面）と実際の湯面レベルＷＳＰ（実湯面）との差が大きく（検出湯面＞実湯面）、実湯面が目標値よりも低いものとなり、スカム堰３２が湯溜り部３０ａに浸漬せず、スカムが常時湯面に巻き込まれた状態となる。また、得られる鋳片の品質としては、スカム巻き込み部が多数存在し、スカム巻き込み部に鋳片の表面割れやスケールのムラ（デスケーリング性不良）を生じる。巨大な地金巻き込み部の板厚が厚く、部分的に孔が空くこともある。

一方、第１～第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１、２、３の操業では、双ドラム間３１、３１の湯溜り部３０ａの湯面のオーバーシュートは発生せず、緩やかに目標とする湯面レベルＷＳＰ（湯面角度θ＝θ^＊）に到達する。また、第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１により得られる鋳片の品質は、スカム巻き込み部が僅かに存在し、そのスカム巻き込み部にスケールのムラを生じるが、概ね優良な品質である。第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置２により得られる鋳片の品質は、スカム巻き込み部が極僅かに存在し、そのスカム巻き込み部にスケールのムラを生じるが、概ね高品質である。第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置３（ただし、堰２２を備える。）により得られる鋳片の品質は、スカム巻き込み部が存在せず、極めて高品質である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本発明の好適な実施形態と、上述した非特許文献１、特許文献１および特許文献２とは、第２タンディッシュ（小タンディッシュ）からの溶湯の流量（スループットＶ２）の制御方法が異なる。すなわち、本発明の好適な実施形態では、小タンディッシュ２０の底部に設けた第２ノズル２１からのスループットＶ２を、小タンディッシュ２０の溶湯面の高さＨを制御することにより調整する点で、非特許文献１、特許文献１および特許文献２とは相違する。

また、上述した特許文献３では、タンディッシュが一つのみで、第２タンディッシュ（小タンディッシュ２０）への流量（スループットＶ１）の調整方法が示されていない。ここで、特許文献３には、「また、加圧室に送入されるガス圧が一定でも、・・・タンディッシュ３の上貯湯部１５の静圧ΔＨを変えるよう流量を調整し、双ロール関間の溶湯面７の高さを調整することにより、金属薄板１０の厚さを一定化できる」（４頁左下）との記載がある。しかし、以下の２点から、本発明の好適な実施形態とは相違する。第１に、特許文献３は、加圧室の一定のガス圧を前提としたものであって、本発明では必要のない要件である。第２に、特許文献３のタンディッシュの前段はレードル５であり、本発明の好適な実施形態のように、第１タンディッシュおよび第２タンディッシュという２つのタンディッシュは存在しない。また、上述した実施形態に係る第２タンディッシュ（小タンディッシュ）を設けることへの示唆はない。

上述した本発明の好適な実施形態の効果を確認するため、以下の双ドラム式連続鋳造の操業シミュレーションを行った。

鋳造する鋼種は、炭素鋼（Ｃ：０．０５質量％、Ｓｉ：０．６質量％、Ｍｎ：１．５質量％、Ａｌ：０．０３質量％、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。）とした。

鋳造設備は、以下のように設定した。
第１タンディッシュ（大タンディッシュ１０）の容量：３０トン
第２タンディッシュの容量：４トン
アクチュエータ１２：ストッパ式
流量制御方法：第２タンディッシュ（小タンディッシュ２０）の湯面レベルを測定し、その測定値が狙いの湯面レベル２ＴＤＰの値になるように、第１ノズル１１からの流量（スループットＶ１）をストッパ式のアクチュエータ１２により制御した。

以上の設定条件において、狙いの鋳片（ストリップ）の厚みｄから予め、定常鋳造状態におけるＶ３（＝Ｖ３^＊）を求めた。その結果、Ｖ３^＊＝７３４ｋｇ／ｍｉｎとなった。このＶ３^＊の値から、上述した下記式（２）により、定常状態における第２タンディッシュの溶湯面の高さＨ^＊を求め、このＨ^＊の値（＝５００ｍｍ）を第２タンディッシュの溶湯面の高さＨの初期規定値とした。なお、下記式（２）における圧損係数ｋとしては、ｋ＝３を用いた。
Ｈ^＊ ＝ （Ｖ３^＊／ｋＳ）^２／（２ｇ） ・・・（２）

ここで、図９に示すように、異なる圧損係数ｋ（例えば、図９に示す例では、圧損係数ｋ＝２、３、４、５）ごとに、予め、スループットＶ３と第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨとの関係を示す近似曲線を計算により求めておき、鋳造実験に先立ち溶湯放流試験を行い圧損係数ｋが３であることを確認した。

双ドラムキャスタ３０については、以下の条件を採用した。
鋳造ロール径：６００ｍｍ
鋳造ロール幅：１０００ｍｍ
鋳造開始時の湯面レベルＷＳＰ（湯面角度θ_０）：１５度
定常状態における湯面レベルＷＳＰ（湯面角度θ^＊）：４０度
鋳造能力（定常鋳造状態のスループットＶ３^＊）：７３４ｋｇ／ｍｉｎ（ドラム３１の冷却および凝固能力から定めた。）

本実施例における双ドラム３１、３１の回転開始時（立ち上げ時）の加速パターンとしては、図９に示すように、回転開始から１秒間で回転速度２０ｍｐｍまで直線的に上昇させ、その後１８秒間で回転速度７０ｍｐｍまで直線的に上昇させ、回転速度７０ｍｐｍに到達した後は、この回転速度を維持するようにした。

以上の条件の下で、双ドラム式連続鋳造の操業シミュレーションを行った結果として、第２タンディッシュから双ドラムキャスタ３０へのスループットＶ２、双ドラムキャスタ３０からのスループットＶ３、および、双ドラム３１、３１間の湯面レベルＷＳＰの時間変化を図９に示す。

図９の湯面レベルＷＳＰの時間変化の曲線からわかるように、鋳造プロセスの初期における双ドラム３１、３１間の湯溜り部３０ａの湯面のオーバーシュートが発生することなく、また、定常鋳造時においても湯面レベルＷＳＰが一定であり、安定した連続鋳造の操業が可能であることがわかった。

本発明は、溶湯を直接薄板状の鋳片（ストリップ）に鋳造するストリップキャスティング技術に有用である。

１、２、３、３Ａ 双ドラム式連続鋳造装置
１０ 大タンディッシュ（第１タンディッシュ）
１１ 第１ノズル
１２ アクチュエータ
２０ 小タンディッシュ（第２タンディッシュ）
２０ａ 投入室
２０ｂ 排出室
２１ 第２ノズル
２２ 堰
２３ 溶解壁
３０ 双ドラム式ストリップキャスタ
３０ａ 湯溜り部
３１ 双ドラム
３２ スカム堰
４０ 流量制御装置
５０ 湯面レベル検出装置
６０、６０Ａ フード（カバー部材）
７０ 不活性ガス供給装置
７１ 不活性ガス供給ノズル
８０ サイド堰
９０ ピンチロール
２ＴＤＰ 第２のタンディッシュの湯面レベル
ＷＳＰ 双ドラム間の湯面レベル
Ｎ ドラムニップ部

Claims (5)

1. 双ドラム式の連続鋳造装置であって、
   溶湯を一時的に貯留する第１タンディッシュと、
   前記第１タンディッシュから注入された溶湯を一時的に貯留する第２タンディッシュと、
   互いに反対方向に回転する一対のドラムを有し、当該一対のドラム間に前記第２タンディッシュから溶湯を注入することにより、前記一対のドラム間に湯溜りを形成して連続鋳造する双ドラム式ストリップキャスタと、
   前記第１タンディッシュから前記第２タンディッシュへ注入される溶湯の質量流量であるスループットＶ１を、前記第２タンディッシュの溶湯面の高さＨが所定の値となるように制御する流量制御装置と、
   前記第１タンディッシュの底部に設けられ、前記第１タンディッシュ内の溶湯を前記第２タンディッシュに注入する第１ノズルと、
   前記第２タンディッシュ内を上部で連通した投入部と排出部とに区分けする堰と、
   前記排出部の底部に設けられ、前記排出部内の溶湯を前記双ドラム式ストリップキャスタに注入する第２ノズルと、
   を備え、
   前記堰の底部が溶解壁となっており、
   前記第１ノズルの出口が、前記投入部内において前記堰の上端よりも低い位置となるように、前記第１ノズルが設置され、
   前記第２タンディッシュから前記双ドラム式ストリップキャスタへ注入される溶湯の質量流量であるスループットＶ２が、前記第２タンディッシュの溶湯面の高さＨにより決定されることを特徴とする、双ドラム式連続鋳造装置。
2. 少なくとも前記第２タンディッシュの底部から前記一対のドラム間に注入された溶湯の湯面までの空間を外気と遮断するカバー部材と、
   前記カバー部材の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置。
3. 前記所定の値が、定常鋳造状態の前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片の質量流量であるスループットＶ３^＊が前記スループットＶ２と等しくなるときの前記第２タンディッシュにおける前記溶湯面の高さＨ^＊であることを特徴とする、請求項１または２に記載の双ドラム式連続鋳造装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の双ドラム式連続鋳造装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法であって、
   定常鋳造状態の前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片のスループットＶ３^＊が、前記スループットＶ２と等しくなるときの前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨ^＊を予め定めておき、
   前記双ドラム式連続鋳造装置の運転開始から前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さが前記高さＨ^＊に到達するまでの期間には、前記スループットＶ２よりも大きな前記スループットＶ１で前記第１タンディッシュから前記第２タンディッシュに溶湯を注入し、
   前記双ドラム式ストリップキャスタの運転開始から、前記一対のドラム間に注湯された溶湯の湯面の湯面レベルが、前記湯面および前記ドラムの接触部とドラムニップ部とを結ぶ円弧の中心角である湯面角度が、前記鋳片のスループットＶ３^＊が前記スループットＶ２と等しくなるときの湯面角度θ^＊に到達するまでの期間には、前記スループットＶ２よりも小さな前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片の質量流量であるスループットＶ３で鋳造することを特徴とする、双ドラム式連続鋳造方法。
5. 前記双ドラム式ストリップキャスタからの鋳片のスループットＶ３が一定となる定常鋳造状態において、
   前記一対のドラム間に注入された溶湯の湯面の湯面角度θが、θ＜θ^＊の場合には、前記流量制御装置が、前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨが、前記高さＨ^＊よりも高くなるように前記スループットＶ１を調整し、
   前記一対のドラム間に注入された溶湯の湯面の湯面角度θが、θ＞θ^＊の場合には、前記流量制御装置が、前記第２タンディッシュにおける溶湯面の高さＨが、前記高さＨ^＊よりも低くなるように前記スループットＶ１を調整することを特徴とする、請求項４に記載の双ドラム式連続鋳造方法。
   

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