JP7389335B2 - 薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋からタンディッシュへロングノズルを介して溶融金属を注入し、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、前記タンディッシュから浸漬ノズルを介して前記溶融金属を供給し、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、タンディッシュから浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、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、圧下して所定の厚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。

上述の双ドラム式連続鋳造装置においては、最終製品に近似した形状の薄肉鋳片が製造される。ここでは、鋳造工程と熱延工程との間に、疵等を除去する仕上げ工程を適用することができないため、鋳造時における介在物の巻き込みを十分に低減しておく必要がある。
そこで、例えば、特許文献２には、図５に示すように、上堰２８、下堰（ダム）２４，２５を形成したタンディッシュ１２０を用いている。このタンディッシュ１２０においては、取鍋７からロングノズル９を介して注入された溶融金属を、上堰２８によって攪拌することにより、微細な介在物を凝集させて粗大化し、浮上分離を促進する構成とされている。

特開２００９－１６６０８５号公報 特許第６４７８９１４号公報

特許文献２においては、注入された溶鋼を攪拌し、微細な介在物を凝集させて粗大化している。しかし、粗大化した介在物を浮上分離できないと、薄肉鋳片に粗大な介在物が混入し、重大な品質不良が発生するおそれがあった。
また、堰によって生じた攪拌流が溶鋼湯面を乱し、浮上分離した介在物の再巻き込み、溶鋼の酸化による介在物の生成、等が発生し、薄肉鋳片の品質低下を引き起こすおそれがあった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、双ドラム式連続鋳造装置において、タンディッシュ内において介在物を十分に除去することができ、品質の安定した薄肉鋳片を製造可能な薄肉鋳片の製造方法を提供することを目的とする。

上述の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、取鍋からタンディッシュへロングノズルを介して溶融金属を注入し、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、前記タンディッシュから浸漬ノズルを介して前記溶融金属を供給し、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、前記タンディッシュ内の前記溶融金属の滞留時間をＴ（ｓｅｃ）とし、前記タンディッシュ内の前記溶融金属の湯面高さをＨ（ｍｍ）とした場合に、Ｔ／Ｈ≧１．０かつ５００≦Ｈ≦１５００となるように、前記タンディッシュの形状、及び、前記溶融金属の供給条件を設定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、前記タンディッシュ内の前記溶融金属の滞留時間をＴ（ｓｅｃ）とし、前記タンディッシュ内の前記溶融金属の湯面高さをＨ（ｍｍ）とした場合に、Ｔ／Ｈ≧１．０となるように、前記タンディッシュの形状、及び、前記溶融金属の供給条件を設定しているので、タンディッシュ内における溶融金属の滞留時間を確保することができ、溶融金属中の介在物を十分に浮上分離することが可能となる。よって、介在物の巻き込みが少なく品質の安定した薄肉鋳片を製造することができる。

ここで、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、前記タンディッシュは、前記ロングノズルが配設される第１槽と、前記浸漬ノズルが配設される第２槽と、これら前記第１槽と前記第２槽とを連通する連絡通路と、を有し、前記第１槽及び前記第２槽には、それぞれ底面から立設された下堰が設けられており、前記第１槽には、前記ロングノズルの直下に前記溶融金属の攪拌領域が形成されており、この攪拌領域は、前記溶融金属が衝突する底部と、この底部から立設された側壁部と、この側壁部から前記底部とは間隔をあけて対向するように延在する庇部と、を備えており、前記連絡通路には、電磁加熱装置が配設されている構成としてもよい。

この場合、前記タンディッシュは、前記ロングノズルが配設される第１槽と、前記浸漬ノズルと連通される第２槽と、これら前記第１槽と前記第２槽とを連通する連絡通路と、を有し、前記第１槽には、前記ロングノズルの直下に前記溶融金属の攪拌領域が形成されているので、攪拌領域において溶融金属を攪拌することで、微細な介在物を凝集して粗大化し、浮上分離を促進することができる。なお、上述のように、タンディッシュ内での滞留時間Ｔが確保されているので、粗大化した介在物を確実に浮上分離することが可能となる。

そして、上述の攪拌領域は、前記溶融金属が衝突する底部と、この底部から立設された側壁部と、この側壁部から前記底部とは間隔をあけて対向するように延在する庇部と、を備えているので、生じた攪拌流が湯面へ与える影響を小さく抑えることができ、介在物の再巻き込み、溶融金属の酸化等を十分に抑制することができる。
さらに、前記連絡通路には、電磁加熱装置が配設されているので、タンディッシュ内における溶融金属の温度低下を抑制することができる。また、第１槽から第２槽への溶融金属を効率的に移送することができる。

また、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、前記タンディッシュは、前記ロングノズルが配設される第１槽と、前記浸漬ノズルと連通される第２槽と、これら前記第１槽と前記第２槽とを連通する連絡通路と、を有し、前記第１槽及び前記第２槽には、それぞれ底面から立設された下堰が設けられており、前記ロングノズルの内部に、前記溶融金属の攪拌手段が設けられており、前記連絡通路には、電磁加熱装置が配設されている構成としてもよい。

この場合、前記タンディッシュは、前記ロングノズルが配設される第１槽と、前記浸漬ノズルと連通される第２槽と、これら前記第１槽と前記第２槽とを連通する連絡通路と、を有し、前記ロングノズルの内部に、前記溶融金属の攪拌手段が設けられているので、ロングノズルの内部で溶融金属を攪拌することで、微細な介在物を凝集して粗大化し、浮上分離を促進することができる。なお、上述のように、タンディッシュ内での滞留時間Ｔが確保されているので、粗大化した介在物を確実に浮上分離することができる。

また、ロングノズルの内部で溶融金属を攪拌しているので、攪拌流が湯面へ与える影響を小さく抑えることができ、介在物の再巻き込み、溶融金属の酸化等を十分に抑制することができる。
さらに、前記連絡通路には、電磁加熱装置が配設されているので、タンディッシュ内における溶融金属の温度低下を抑制することができる。また、第１槽から第２槽への溶融金属を効率的に移送することができる。

上述のように、本発明によれば、双ドラム式連続鋳造装置において、タンディッシュ内において介在物を十分に除去することができ、品質の安定した薄肉鋳片を製造できる。

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ドラム式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。 図１に示す双ドラム式連続鋳造装置のタンディッシュ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方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置のタンディッシュ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方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置のタンディッシュの拡大説明図である。 従来の薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置のタンディッシュの拡大説明図である。

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。
ここで、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。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。

まず、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置１０について説明する。
図１に示す双ドラム式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ドラム１１、１１と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１２、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２０と、このタンディッシュ２０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、図２に示すように、タンディッシュ２０は、ロングノズル９を介して取鍋７から溶鋼３が供給される構成とされている。
本実施形態であるタンディッシュ２０においては、ロングノズル９が配設される第１槽２１と、浸漬ノズル１８が配設される第２槽２２と、これら第１槽２１と第２槽２２とを連通する連絡通路２３と、を有している。
上述の第１槽２１及び第２槽２２には、それぞれ底面から立設された下堰２４，２５が設けられている。また、第１槽２１と第２槽２２とを連通する連絡通路２３には、電磁加熱装置２６が配設されている。

そして、第１槽２１には、ロングノズル９の直下に、供給された溶鋼３を攪拌するための攪拌領域３０が形成されている。
この攪拌領域３０においては、ロングノズル９から供給された溶鋼３が衝突する底部３１と、この底部３１から立設された側壁部３２と、この側壁部３２から底部３１とは間隔をあけて対向するように延在する庇部３３と、を備えている。

次に、上述の双ドラム式連続鋳造装置１０を用いた本実施形態の薄肉鋳片１の製造方法について説明する。
まず、本実施形態においては、タンディッシュ２０内の溶鋼３の滞留時間をＴ（ｓｅｃ）とし、タンディッシュ２０内に貯留された溶鋼３の湯面高さをＨ（ｍｍ）とした場合に、Ｔ／Ｈ≧１．０となるように、タンディッシュ２０の形状、及び、溶鋼３の供給条件を設定する。

なお、タンディッシュ２０内の溶鋼３の滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）は、タンディッシュ２０の容量Ｖ（ｔ）と、溶鋼３の供給量Ｐ（ｔ／ｍｉｎ）とから、以下の式で算出される。
Ｔ（ｓｅｃ）＝６０×Ｖ（ｔ）／Ｐ（ｔ／ｍｉｎ）
また、タンディッシュ２０内に貯留された溶鋼３の湯面高さＨ（ｍｍ）は、浸漬ノズル１８が連接された位置における湯面高さとする。湯面高さＨは、０．５ｍ以上１．５ｍ以下が好ましい。１．５ｍを超えると、浮上効果が得られる滞留時間Ｔが過大となり、タンディッシュ２０の容積が必要以上となって効率的ではない。一方で、０．５ｍ未満では、湯面の表面積が大きくなり再酸化のリスクが高くなるとともに、湯面の変動が大きくなって浮上した介在物等の巻き込みを助長する。

そして、取鍋７からロングノズル９を介して、タンディッシュ２０内に溶鋼３を供給する。
すると、タンディッシュ２０の第１槽２１のロングノズル９の直下には、上述の攪拌領域３０が形成されているので、ロングノズル９を介して供給された溶鋼３が底部３１に衝突することで溶鋼３に攪拌流が生じる。このとき、攪拌領域３０には、庇部３３が形成されていることから、攪拌流によるタンディッシュ２０の湯面への影響を抑えることが可能となる。

溶鋼３が攪拌されることで、溶鋼３中の微細な介在物が凝集して粗大化し、浮上分離が促進される。すなわち、タンディッシュ２０の第１槽２１側において、介在物の凝集及び浮上分離が行われることになる。
その後、溶鋼３が連絡通路２３を介して第２槽２２へと移送される。このとき、連絡通路２３には電磁加熱装置２６が配設されているので、溶鋼３の温度低下が抑制される。
なお、第２槽２２にまで混入した介在物は、第２槽２２において浮上分離することになる。
そして、第２槽２２に連通された浸漬ノズル１８を介して、溶鋼プール部１６へ溶鋼３が供給される。

溶鋼プール部１６へ供給された溶鋼３は、回転する冷却ドラム１１，１１に接触して冷却される。これにより、冷却ドラム１１，１１の周面の上で凝固シェル５、５が成長する。そして、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。これにより、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。

以上のような構成とされた本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法によれば、タンディッシュ２０内の溶鋼３の滞留時間をＴ（ｓｅｃ）とし、タンディッシュ２０内の溶鋼３の湯面高さをＨ（ｍｍ）とした場合に、Ｔ／Ｈ≧１．０となるように、タンディッシュ２０の形状、及び、溶鋼３の供給条件（スループットＰ）を設定しているので、タンディッシュ２０内における溶鋼３の滞留時間を確保でき、介在物を十分に浮上分離できる。よって、介在物の巻き込みが少なく品質の安定した薄肉鋳片１を製造できる。

また、本実施形態においては、タンディッシュ２０が、ロングノズル９が配設される第１槽２１と、浸漬ノズル１８が配設される第２槽２２と、これら第１槽２１と第２槽２２とを連通する連絡通路２３と、を有し、第１槽２１及び第２槽２２には、それぞれ底面から立設された下堰２４，２５が設けられており、第１槽２１には、ロングノズル９の直下に溶鋼３の攪拌領域３０が形成されているので、攪拌領域３０において溶鋼３を攪拌することで、微細な介在物を凝集して粗大化し、浮上分離を促進できる。なお、上述のように、タンディッシュ２０内での滞留時間が確保されているので、粗大化した介在物を確実に浮上分離できる。

また、攪拌領域３０は、溶鋼３が衝突する底部３１と、この底部３１から立設された側壁部３２と、この側壁部３２から底部３１とは間隔をあけて対向するように延在する庇部３３と、を備えているので、生じた攪拌流が湯面へ与える影響を小さく抑えられ、介在物の再巻き込み、溶鋼３の酸化等を十分に抑制できる。
さらに、連絡通路２３には、電磁加熱装置２６が配設されているので、タンディッシュ２０内における溶鋼３の温度低下を抑制できる。また、第１槽２１から第２槽２２へ溶鋼３を効率的に移送できる。

また、本実施形態では、タンディッシュ２０が、ロングノズル９が配設される第１槽２１と、浸漬ノズル１８が配設される第２槽２２と、に分離されているので、第１槽２１で生じた攪拌流が浸漬ノズル１８との連通部分に影響を与えることがなく、浸漬ノズル１８へと安定して溶鋼３を供給でき、溶鋼プール部１６の湯面を安定して制御できる。よって、薄肉鋳片１を安定して製造できる。

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、図１及び図２に示す双ドラム式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、タンディッシュ内の溶融金属の滞留時間をＴ（ｓｅｃ）とし、タンディッシュ内の溶融金属の湯面高さをＨ（ｍｍ）とした場合に、Ｔ／Ｈ≧１．０となるように、タンディッシュの形状、及び、溶融金属の供給条件を設定できれば、タンディッシュの構造に特に制限はない。

例えば、図３に示すタンディッシュ２０のように、攪拌領域が設けられていないものであってもよい。
また、図４に示すように、攪拌領域の代わりに、ロングノズル９の内部に、溶融金属の攪拌手段が設けたものであってもよい。このロングノズル９における攪拌手段に、特に制限はない。電磁攪拌を利用したものであってもよいし、不活性ガス等で攪拌する構成としてもよい。

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。
図１に示す双ドラム式連続鋳造装置を用いて、炭素量０．０５ｍａｓｓ％の溶鋼から薄肉鋳片を製造した。
ここで、冷却ドラム径を６００ｍｍ、冷却ドラム幅を４００ｍｍとした。また、定常鋳造の鋳片厚さを２．０ｍｍとした。

ここで、比較例１，２においては、図５に記載した従来の構造のタンディッシュを使用するとともに、タンディッシュの形状（容量Ｖ）とスループットＰを表１に示す条件で、薄肉鋳片の鋳造を実施した。
比較例３においては、図３に記載した構造のタンディッシュを使用するとともに、タンディッシュの形状（容量Ｖ）とスループットＰを表１に示す条件で、薄肉鋳片の鋳造を実施した。

本発明例１においては、図３に記載した構造のタンディッシュを使用するとともに、タンディッシュの形状（容量Ｖ）とスループットＰを表１に示す条件で、薄肉鋳片の鋳造を実施した。
本発明例２においては、図２に記載した構造のタンディッシュを使用するとともに、タンディッシュの形状（容量Ｖ）とスループットＰを表１に示す条件で、薄肉鋳片の鋳造を実施した。
本発明例３においては、図４に記載した構造のタンディッシュを使用するとともに、タンディッシュの形状（容量Ｖ）とスループットＰを表１に示す条件で、薄肉鋳片の鋳造を実施した。

（介在物の評価）
測定点１：取鍋のロングノズル部分、測定点２：タンディッシュの第１槽の連絡通路付近、測定点３：タンディッシュの第１槽の浸漬ノズルとの連通部分、の３箇所からサンプリング（１００ｇ）を行い、これを溶解して、粒径１００μｍ以上の介在物個数、及び、粒径１００μｍ未満の介在物個数をカウントした。なお、粒径３６μｍ未満の介在物は、鋳片の品質に大きく影響を与えないことからカウントしなかった。

そして、粒径１００μｍ以上の介在物、及び、粒径１００μｍ未満の介在物の流出率（％）を、以下の式により、それぞれ算出した。評価結果を表１に示す。
流出率（％）＝（測定点３での介在物個数／測定点１での介在物個数）×１００

タンディッシュ内の溶鋼の滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）と、タンディッシュ内の溶鋼の湯面高さＨ（ｍｍ）との比Ｔ／Ｈが０．３とされた比較例１においては、粒径１００μｍ以上の介在物の流出率が５０％、粒径１００μｍ未満の介在物の流出率が８０％となり、介在物を十分に浮上分離できなかった。このため、介在物の巻き込みが多く、製造した薄肉鋳片の品質が大きく低下した。
Ｔ／Ｈが０．６とされた比較例２においては、粒径１００μｍ以上の介在物の流出率が２０％、粒径１００μｍ未満の介在物の流出率が４０％となり、介在物を十分に浮上分離できなかった。
図３に構造のタンディッシュを用いてＴ／Ｈが０．６とされた比較例３においては、粒径１００μｍ以上の介在物の流出率が１０％、粒径１００μｍ未満の介在物の流出率が３２％となり、介在物を十分に浮上分離できなかった。

これに対して、タンディッシュ内の溶鋼の滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）と、タンディッシュ内の溶鋼の湯面高さＨ（ｍｍ）との比Ｔ／Ｈが１以上とされた本発明例１－３においては、粒径１００μｍ以上の介在物の流出率は０％となった。また、本発明例１，２では、粒径１００μｍ未満の介在物の流出率は２０％となり、本発明例３では、粒径１００μｍ未満の介在物の流出率は０％となった。

以上の結果から、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法によれば、双ドラム式連続鋳造装置において、タンディッシュ内において介在物を十分に除去することができ、品質の安定した薄肉鋳片を製造可能な薄肉鋳片の製造方法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 取鍋
９ ロングノズル
１０ 双ドラム式連続鋳造装置
１１ 冷却ドラム
１５ サイド堰
１６ 溶鋼プール部（溶融金属溜まり部）
１８ 浸漬ノズル
２０ タンディッシュ
２１ 第１槽
２２ 第２槽
２３ 連絡通路
２４，２５ 下堰
２６ 電磁加熱装置
３０ 攪拌領域
３１ 底部
３２ 側壁部
３３ 庇部

Claims (3)

1. 取鍋からタンディッシュへロングノズルを介して溶融金属を注入し、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、前記タンディッシュから浸漬ノズルを介して前記溶融金属を供給し、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、
   前記タンディッシュ内の前記溶融金属の滞留時間をＴ（ｓｅｃ）とし、前記タンディッシュ内の前記溶融金属の湯面高さをＨ（ｍｍ）とした場合に、Ｔ／Ｈ≧１．０かつ５００≦Ｈ≦１５００となるように、前記タンディッシュの形状、及び、前記溶融金属の供給条件を設定することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
2. 前記タンディッシュは、前記ロングノズルが配設される第１槽と、前記浸漬ノズルが配設される第２槽と、これら前記第１槽と前記第２槽とを連通する連絡通路と、を有し、前記第１槽及び前記第２槽には、それぞれ底面から立設された下堰が設けられており、
   前記第１槽には、前記ロングノズルの直下に前記溶融金属の攪拌領域が形成されており、この攪拌領域は、前記溶融金属が衝突する底部と、この底部から立設された側壁部と、この側壁部から前記底部とは間隔をあけて対向するように延在する庇部と、を備えており、
   前記連絡通路には、電磁加熱装置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方法。
3. 前記タンディッシュは、前記ロングノズルが配設される第１槽と、前記浸漬ノズルが配設される第２槽と、これら前記第１槽と前記第２槽とを連通する連絡通路と、を有し、前記第１槽及び前記第２槽には、それぞれ底面から立設された下堰が設けられており、
   前記ロングノズルの内部に、前記溶融金属の攪拌手段が設けられており、
   前記連絡通路には、電磁加熱装置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方法。

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