JP7460897B2 - 双ロール式連続鋳造装置および双ロール式連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、双ロール式連続鋳造装置および双ロール式連続鋳造方法に関する。

双ロール式連続鋳造方法は、溶湯を直接薄板状の鋳片に鋳造する方法である。この鋳造方法に用いられる双ロール式連続鋳造装置においては、回転する一対の冷却ロール（双ロール）と、このロールの両端面に当接される一対のサイド堰によって形成される鋳型内に溶湯（例えば、溶鋼等の溶融金属）を供給し、鋳型内に所定の湯面レベルの溶融金属プールを形成する。この溶融金属プール内の溶湯を冷却ロールの表面との接触部分において冷却して凝固シェルを形成および成長させ、この凝固シェルを一対の冷却ロールの最接近部に形成されるロールギャップにおいて圧接および一体化することにより、帯状の鋳片が鋳造される。この場合、凝固シェルは、溶融金属が冷却ロールに接触した点から凝固を開始し、成長を続けてロールキス点で所定の厚さの凝固シェルとなり、このシェルを圧下して一定の厚さの鋳片となる。

双ロール式連続鋳造方法において、溶融金属を双ロールとサイド堰とにより形成される鋳型内に注入すると、冷却ロールの周面に結晶核が生成し、その一部が溶湯内の温度勾配に平行に成長する。その結果、凝固組織として柱状晶組織が形成される。このような双ロール式連続鋳造方法では、溶融金属の凝固に際し種々の問題があり、例えば、双ロールキス点の上方において滞留による低温域が生じ、等軸晶（半凝固粒子）が発生する場合がある。このような等軸晶の発生に関し、例えば、特許文献１には、双ロール（冷却ロール）キス点で生じる等軸晶（半凝固粒子）が鋳片内に取り込まれないように再溶解させる技術が開示されている。

また、溶湯の表面が熱を奪われて凝固するといった問題に対し、例えば、特許文献２には、溶湯面を断熱体で区切り、その内側にパウダーを添加することにより、湯面に浮上した介在物等がロールに巻き込まれるのを防止し、湯面の酸化を抑制させることで問題点を防止するといった技術が開示されている。

特開平１－１３３６４３号公報 特開昭６３－２０１４１号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示された技術においては、溶湯に比べ温度の低いサイド堰に溶融金属が接触し、冷却されて凝固することで地金が発生し、この地金により鋳造時の板厚不均一などが懸念される。即ち、発生した地金がサイド堰に付着し、ロールの回転により地金がサイド堰から剥がれ、溶融金属シェル間に付着するといったことにより板厚が不均一になるといった問題がある。操業開始時にはサイド堰が冷えているため、このような問題はより顕著に表れる。

このような地金の発生を抑えるために、サイド堰の加熱が試みられているが、サイド堰の加熱のみでは、サイド堰に付着する地金の発生を抑えることは困難であり、更なる対策が求められているのが実情である。

また、双ロール式連続鋳造方法では、条件によっては、ロールへの溶融金属の駆け上がりが発生することも知られており、この駆け上がりの発生に伴い、溶融金属とロールとの接触時間が不均一となり、その結果板厚が不均一になるといった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、双ロール式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ロール式連続鋳造方法において、サイド堰に発生する地金を抑制させ、板厚が均一である鋳片を製造することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、互いに反対方向に回転する一対の冷却ロールと、前記冷却ロールの長さ方向における両端面に摺接する一対のサイド堰と、一対の前記冷却ロールと一対の前記サイド堰とにより形成される溶融金属プール内に溶融金属を供給する鋳造ノズルと、を備え、前記溶融金属プール内の溶融金属から帯状の鋳片を鋳造する双ロール式連続鋳造装置であって、
前記鋳造ノズルには、一対の前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔が当該サイド堰に対向して設けられ、
前記鋳造ノズルは、
互いに対向する前記吐出孔と前記サイド堰との距離ａが５０ｍｍ以上であり、
前記吐出孔から吐出された溶融金属が前記サイド堰に衝突する衝突点が溶融金属の湯面高さの１／３～２／３に位置し、
前記吐出孔から吐出された溶融金属の前記サイド堰への衝突角度δが４５°以下となるように設計及び設置され、
前記鋳造ノズルには、一対の前記冷却ロールのロール隙に向かって溶融金属を吐出する吐出孔が設けられ、
前記鋳造ノズルは、
前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔における吐出量が吐出量全量の７０％以上となるように設計されることを特徴としている。

本発明に係る双ロール式連続鋳造装置によれば、サイド堰に発生する地金を抑制させ、板厚が均一である鋳片を製造することができる。

別な観点による本発明は、互いに反対方向に回転する一対の冷却ロールと、前記冷却ロールの長さ方向における両端面に摺接する一対のサイド堰と、一対の前記冷却ロールと一対の前記サイド堰とにより形成される溶融金属プール内に、鋳造ノズルから供給された溶融金属を凝固させて帯状の鋳片を連続鋳造する双ロール式連続鋳造方法であって、
前記鋳造ノズルには、一対の前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔が当該サイド堰に対向して設けられ、
前記鋳造ノズルは、
互いに対向する前記吐出孔と前記サイド堰との距離ａが５０ｍｍ以上であり、
前記吐出孔から吐出された溶融金属が前記サイド堰に衝突する衝突点が溶融金属の湯面高さの１／３～２／３に位置し、
前記吐出孔から吐出された溶融金属の前記サイド堰への衝突角度δが４５°以下となるように設計及び設置され、
前記鋳造ノズルには、一対の前記冷却ロールのロール隙に向かって溶融金属を吐出する吐出孔が設けられ、
前記鋳造ノズルは、
前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔における吐出量が吐出量全量の７０％以上となるように設計されることを特徴としている。

本発明に係る双ロール式連続鋳造方法によれば、サイド堰に発生する地金を抑制させ、板厚が均一である鋳片を製造することができる。

本発明によれば、双ロール式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ロール式連続鋳造方法において、サイド堰に発生する地金を抑制させ、板厚が均一である鋳片を製造することができる。

双ロール式連続鋳造装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 図１の双ロール式連続鋳造装置の構成を示す溶融金属プールの湯面側から見た概略平面図である。 図１の双ロール式連続鋳造装置の構成を示す概略正面図である。 従来のノズル構成であり、鋳造ノズルを湯面に対して垂直に設置した場合の溶融金属の流れを示す概略説明図である。 本発明の実施の形態に係る鋳造ノズルの概略説明図である。 鋳造条件についての寸法説明図である。 吐出角度θを４０°～９０°の各値に設計した場合の溶融金属のサイド堰への衝突角度δを示したグラフである。 吐出角度θが５０°、吐出孔面積が２０５７ｍｍ^２である場合の、鋳造ノズルの吐出孔高さｃの上下限値を示したグラフである。 吐出角度θが７０°、吐出孔面積が２０５７ｍｍ^２である場合の、鋳造ノズルの吐出孔高さｃの上下限値を示したグラフである。 吐出角度θが７０°、吐出孔面積が１３０７ｍｍ^２である場合の、鋳造ノズルの吐出孔高さｃの上下限値を示したグラフである。 本発明の第１変形例に係る鋳造ノズルの概略説明図である。 本発明の第２変形例に係る双ロール式連続鋳造装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 図１２の双ロール式連続鋳造装置の構成を示す溶融金属プールの湯面側から見た概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。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構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（双ロール式連続鋳造装置の概略的な構成）
まず、図１～図３を参照しながら、一般的な双ロール式連続鋳造装置の構成について説明する。図１は、双ロール式連続鋳造装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の双ロール式連続鋳造装置の構成を示す溶融金属プールの湯面側から見た概略平面図であり、図３は、図１の双ロール式連続鋳造装置の構成を示す概略正面図である。

図１～図３に示すように、双ロール式連続鋳造装置１は、一対の冷却ロール１１（１１ａ、１１ｂ）と、一対のサイド堰１２（１２ａ、１２ｂ）と、鋳造ノズル（図示せず）と、を主に備え、これら一対の冷却ロール１１と一対のサイド堰１２とにより形成された溶融金属プール１３内の溶湯から帯状の鋳片（金属ストリップ）Ｓｔを鋳造する。

一対の冷却ロール１１ａ、１１ｂは互いに反対方向に（冷却ロール１１ａ、１１ｂのそれぞれが溶融金属プール１３に向かうように）回転し、双ロール式連続鋳造装置１は、レードル又はタンディッシュ等から供給されて鋳造ノズル（図示せず）から溶融金属プール１３に注入された溶融金属を連続鋳造する。双ロール式連続鋳造装置１においては、回転する一対の冷却ロール１１間に溶融金属が注入され、各冷却ロール１１ａ、１１ｂの表面からの抜熱により、各冷却ロール１１ａ、１１ｂの表面に凝固シェルが形成される。２枚の凝固シェルは、一対の冷却ロール１１ａ、１１ｂ間のギャップ（ロール隙）Ｇにおける間隔が最も小さい点（以下、ロールキス点とも記載）で圧着され、１枚の帯状の鋳片（ストリップ）Ｓｔになる。

冷却ロール１１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、溶融金属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、冷却ロール１１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。

また、鋳造ノズルは、溶湯と接触することから、使用に耐え得る十分な強度、耐熱性等を有する耐火物で構成されていることが好ましい。この耐火物の材質としては、ＣａＯ・ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｉＣ、Ｃ（グラファイト）、ＢＮ等の単成分から作製された耐火物であってもよく、あるいは、上記の成分の複合成分から作製された耐火物であってもよい。

（従来のノズル構成とその課題）
また、図４は、従来のノズル構成であり、鋳造ノズルを湯面に対して垂直に設置した場合の概略説明図であり、（ａ）が溶融金属の流れを示す概略図、（ｂ）が概略斜視図である。図４に示すように、双ロール式連続鋳造装置における従来の鋳造ノズル１６（以下、単に鋳造ノズル１６とも記載）は、一対の冷却ロール１１間の中央に配置される。この場合、鋳造ノズル１６から吐出された溶融金属は、図４（ａ）の矢印Ｆ１に示すように、一対の冷却ロール１１間の中央を鋳造方向に向かって下降した後、反転して冷却ロール１１の表面付近（表層）を、冷却ロール１１の回転方向Ｒ１と逆方向に向かって駆け上がるように流動する。これにより、ノズル吐出孔前面とそれ以外で溶融金属とロールとの接触時間にばらつきが出て板厚が不均一になる場合がある。

また、図４に示すように構成される鋳造ノズル１６から吐出された溶融金属の一部は、サイド堰１２（１２ａ、１２ｂ）と接触することで、冷却されて凝固し、当該サイド堰１２に地金として付着するといった現象がみられる。このように付着した地金が大型化し、サイド堰から剥がれて溶融金属シェル間に付着するといったことにより板厚が不均一になるといった課題がある。付着する地金の量や大きさはサイド堰の加熱により多少は抑えられるものの、サイド堰への付着地金を十分に抑制することは困難であった。

このような事情に鑑み、本発明者らは、サイド堰に付着した地金の組織観察を行い、地金がサイド堰に付着して集積し、大型化するメカニズムについて検討を行った。その結果、付着地金の組織は微細等軸晶が集積した形態をしており、この微細等軸晶は、ロールキス点において破砕されたデンドライトが、鋳造ノズル１６から吐出された溶融金属の流れによってサイド堰に集積し、冷却されて大型の地金が生成されていることが推定された。そこで、本発明者らは、微細等軸晶をサイド堰に集積させないための溶融金属の流動について検討し、以下のようなノズル構成を創案した。

（本発明の実施の形態に係るノズル構成）
図５は、本発明の実施の形態に係る鋳造ノズル１４の概略説明図であり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は溶融金属の流れを示す概略側面図である。なお、説明の簡略化のため、上記図１～４と同じ機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。また、図５（ｂ）では、説明のためノズルの一方の吐出孔（後述する吐出孔１４ａ）に注視して図示し、冷却ロール１１のロール軸方向に見た概略正面図と、当該ロール軸を正面に見た概略側面図とを対応させて図示している。

図５に示すように、本発明の実施の形態に係る鋳造ノズル１４（以下、単に鋳造ノズル１４とも記載）は、一対の冷却ロール１１間の中央に配置される。また、鋳造ノズル１４は、一対のサイド堰１２（１２ａ、１２ｂ）に向けて溶融金属を吐出する一対の吐出孔１４ａと１４ｂを有している。これら吐出孔１４ａと１４ｂは、一対のサイド堰１２ａ、１２ｂにそれぞれ対向するように設けられ、吐出孔１４ａ、１４ｂから吐出された溶融金属がそれぞれに対向するサイド堰１２ａ、１２ｂに衝突するように構成される。

また、これら一対の吐出孔１４ａと１４ｂから吐出する溶融金属の量は等しくなるように設計されることが好ましい。例えば、鋳造ノズル１４によって吐出された全量がサイド堰１２に対し衝突させられ、その溶融金属の合計量（吐出量全体）の５０％ずつを一対の吐出孔１４ａと１４ｂから吐出させても良い。

なお、鋳造ノズル１４においては、必ずしも溶融金属の吐出量の全量をサイド堰１２に対し衝突させるように吐出しなくとも良く、例えば吐出量全量（１００％）の７０％以上をサイド堰１２に対し衝突させるように設計しても良い。溶融金属の吐出量全量をサイド堰１２に衝突させない構成については本発明の変形例において後述する。

ここで、図５（ｂ）に示すように、鋳造ノズル１４の吐出孔１４ａからサイド堰１２ａに向かって溶融金属が吐出される場合に、鋳造ノズル１４の吐出孔１４ａの位置構成は、溶融金属をサイド堰１２ａに衝突させた後、当該溶融金属が板幅中央方向に向かっていくような流動（図中のＦ２）を形成させるために好適な設計条件でもって設計する必要がある。以下、図５（ｂ）を参照し、鋳造ノズル１４の好適な設計条件について説明する。

先ず、鋳造ノズル１４から吐出される溶融金属がサイド堰１２に衝突する衝突点Ｑが、溶湯の湯面高さ（ロールキス点から湯面までの高さ）をｈとした場合、ロールキス点からの高さが１／３ｈ～２／３ｈの範囲内に位置するように設計する。衝突点Ｑの高さが１／３ｈ未満であると、サイド堰１２の下方においてロールキス点近傍での溶融金属の流動の速度が過度に高くなり、凝固シェルが再溶解することで板厚不均一が生じる恐れがある。一方、衝突点Ｑの高さが２／３ｈ超であると、サイド堰１２に衝突後に溶融金属の上昇流が発生し、湯面が暴れるために板厚不均一が生じる恐れがある。

また、互いに対向する鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａが５０ｍｍ以上となるように設計し、且つ、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δは４５°以下となるように設計する。距離ａが５０ｍｍ未満の場合、もしくは、衝突角度δが４５°超の場合、鋳造開始時に溶融金属が勢いよくサイド堰１２に衝突し、溶融金属が飛散し、飛散した溶融金属がロール表面やサイド堰表面において冷却され、地金となって板厚不均一の要因となる恐れがある。

（具体的なノズルの設置・設計条件の規定方法）
本発明の実施の形態に係る鋳造ノズル１４は、鋳造条件や重力の影響も含めて設計条件や設置条件を規定することが求められる。本発明者らは、図６に示すように、鋳造幅ｗ、鋳造厚ｔ、鋳造速度Ｖ、下方向吐出流量割合ｎ、ノズル吐出孔面積Ｓとし、重力の影響を考慮した上での鋳造ノズル１４の設計条件や設置条件についてより具体的な規定方法を検証した。なお、下方向吐出流量割合ｎとは、溶融金属の吐出量全量をサイド堰１２に衝突させない構成において、サイド堰１２に衝突させずに下方向に吐出させる溶融金属の割合（最大０．３）を示すものであり本実施の形態に係る構成においては０である。

湯面安定時での鋳造ノズル１４の吐出流速Ｖ_ＯＵＴは、以下の式（１）で示される。

また、溶融金属のサイド堰１２までの到達距離ａ、落下高さｂ（図５参照）は、衝突までの時間ｔｉｍｅとすると、以下の式（２）、（３）で示される。

そして、上記式（２）、（３）から、落下高さｂは以下の式（４）で定められる。

この式（４）で定められた落下高さｂに基づき、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃが以下の式（５）を満たすように設計・設置を行うことが望ましい。
ｂ＋１／３ｈ≦ｃ≦ｂ＋２／３ｈ ・・・（５）
但し、ｂ＋２／３ｈ≧ｈの場合には、以下の式（５）’を満たすように設計・設置を行えば良い。
ｂ＋１／３ｈ≦ｃ≦ｈ ・・・（５）’
なお、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃとは、ロールキス点から吐出孔断面での重心位置までの高さとすれば良い。

以上説明した式（１）～（５）に基づいた鋳造ノズル１４の設計・設置条件は重力の影響を考慮したものである。これは、地金は鋳造装置全体の温度が低い鋳造初期に最も生成しやすいため、溶融金属の注湯開始時から地金の生成を抑えるための設計・設置条件が求められるからである。なお、鋳造開始後や鋳造中には、溶融金属が溶融金属プールとして充満し重力の影響は小さくなるが、上記式（１）～（５）に基づいた鋳造ノズル１４の設計・設置条件とすることで、当然、鋳造開始後や鋳造中であっても地金の生成を抑えることができる。

また、鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａについては、上述したようにａ≧５０ｍｍであって、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δについてはδ≦４５°を満たす。この衝突角度δはサイド堰１２へ衝突する溶融金属の衝突角度の代表値として定められ、以下の式（６）～（８）に基づいて、吐出流速Ｖ_ＯＵＴをサイド堰方向成分Ｖ_ａと高さ方向成分Ｖ_ｂとを分けて算出し、規定される。なお、溶融金属の衝突角度の代表値とは、溶融金属の流動を質点の移動と仮定したときの質点での値である。

以上説明したような規定方法により算出された鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａ、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δ、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃといった値により、所定の鋳造条件下での鋳造ノズル１４の設置・設計条件が定められる。

図７～１０は、鋳造ノズル１４の設置条件や設計条件が変化した場合の具体的な吐出孔位置の適正範囲の一例を示すグラフである。図７は、吐出角度θを４０°～９０°の各値に設計した場合の溶融金属のサイド堰１２への衝突角度δを示したグラフである。鋳造時にノズルからの吐出流がサイド堰に衝突して溶融金属が飛散することを防止するため、実験の結果、鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａについては、ａ≧５０ｍｍであることが必要であり、且つ、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δについては、δ≦４５°を満たすことが必要である。図７によれば、例えば吐出孔面積が２０５７ｍｍ^２、吐出流速８２０ｍｍ／ｓである場合、サイド堰との距離が５０ｍｍであれば、ノズルの吐出角度を７６°以下とする。

また、図８は、吐出角度θが５０°、吐出孔面積が２０５７ｍｍ^２である場合の、鋳造ノズル１４の吐出端のサイド堰１２との距離ａと、サイド堰１２への吐出流衝突高さとの関係において、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃの上下限値を示したグラフである。図９は、吐出角度θが７０°、吐出孔面積が２０５７ｍｍ^２である場合の、鋳造ノズル１４の吐出端のサイド堰１２との距離ａと、サイド堰１２への吐出流衝突高さとの関係において、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃの上下限値を示したグラフである。図１０は、吐出角度θが７０°、吐出孔面積が１３０７ｍｍ^２である場合の、鋳造ノズル１４の吐出端のサイド堰１２との距離ａと、サイド堰１２への吐出流衝突高さとの関係において、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃの上下限値を示したグラフである。

図８～１０に示すように、各条件下においては、鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａが５０ｍｍ以上、且つ、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δが４５°以下であり、衝突点Ｑのロールキス点からの高さが１／３ｈ～２／３ｈの範囲内となるような適正範囲に吐出孔高さｃが入る（図中の斜線範囲）ような構成でもって鋳造ノズル１４を設置・設計する必要がある。

以上説明した本実施の形態に係る鋳造ノズル１４を備えた双ロール式連続鋳造装置１によれば、吐出された溶融金属を所定の条件でもってサイド堰１２に衝突させ、サイド堰１２から板幅中央方向へ向かうような流動（図５（ｂ）参照）を形成させることで微細等軸晶を板幅中央方向へ押しやり、サイド堰１２に集積するのを抑制させることができる。これにより、サイド堰１２によって冷却されて発生する地金を抑え、板厚が均一である鋳片を製造することができる。なお、板幅中央方向へ流された微細等軸晶は、温度が十分に高い溶融金属プール１３の中央において再溶解される。

（双ロール式連続鋳造方法の流れ）
次に、上述した構成を有する本実施の形態に係る鋳造ノズル１４を備えた双ロール式連続鋳造装置１を運転することにより実施される本実施の形態に係る双ロール式連続鋳造方法の流れについて説明する。

本実施の形態に係る双ロール式連続鋳造方法では、まず、レードルまたはタンディッシュ（いずれも図示せず）等から、鋳造ノズル１４を用いて、冷却ロール１１とサイド堰１２とにより形成された溶融金属プール１３に溶融金属の供給を開始する。溶融金属プール１３に供給された溶融金属が回転する冷却ロール１１の表面と接触することにより、各冷却ロール１１ａ、１１ｂの表面からの抜熱に伴い、各冷却ロール１１ａ、１１ｂの表面に凝固シェルが形成される。双ロール式連続鋳造装置１は、各冷却ロール１１の表面に形成された２枚の凝固シェルを、一対の冷却ロール１１ａ、１１ｂ間のギャップＧにおける間隔が最も小さい点（ロールキス点Ｋ）で圧接および一体化することにより、帯状の薄板鋳片Ｓｔを連続鋳造する。

ここで、本実施の形態に係る双ロール式連続鋳造方法では、鋳造ノズル１４から溶融金属プール１３へ溶融金属を供給するに際し、上述したように算出される、鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａ、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δ、鋳造ノズル１４の吐出孔高さｃといった各値が所定の条件を満足するような設置・設計条件で鋳造が行われる。具体的には、鋳造ノズル１４の吐出端とサイド堰１２との距離ａが５０ｍｍ以上、且つ、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰１２との衝突角度δが４５°以下であり、衝突点Ｑのロールキス点からの高さが１／３ｈ～２／３ｈの範囲内となるような適正範囲に吐出孔高さｃが入るように鋳造が行われる。その結果、鋳造ノズル１４から吐出された溶融金属がサイド堰１２に衝突した後、サイド堰１２から板幅中央方向へ向かうような流動を形成させることができる。

以上説明した本実施の形態に係る双ロール式連続鋳造方法によれば、溶融金属の流動を板幅中央方向へ向かうように形成させることで、微細等軸晶を板幅中央方向へ押しやることができ、サイド堰１２によって冷却されて発生する地金を抑え、板厚が均一である鋳片を製造することができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。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得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。

（本発明の第１変形例）
上記実施の形態においては、鋳造ノズル１４の構成として、溶融金属の吐出量の全量をサイド堰１２に対し衝突させる場合を図示して説明したが、本発明はこれに限られるものではない。ここでは、図１１を参照し、本発明の第１変形例について説明する。

図１１は、本発明の第１変形例に係る鋳造ノズル３０の概略説明図である。図１１では、上記実施の形態で説明した装置構成と同一の構成要素については同一の符号を付して図示し、その説明は省略する場合がある。図１１に示すように、鋳造ノズル３０は、上記実施の形態と同様に一対のサイド堰１２（１２ａ、１２ｂ）に向けて溶融金属を吐出する一対の吐出孔３０ａと３０ｂを有しており、加えて、冷却ロール１１ａ、１１ｂ間のギャップＧに向かって（図中の下方に向けて）溶融金属を吐出する吐出孔３０ｃを有している。

吐出孔３０ａ、３０ｂと吐出孔３０ｃからの溶融金属の吐出量の比率は任意に設計可能であるが、吐出量全量（１００％）の７０％以上を吐出孔３０ａと３０ｂから吐出することが望ましい。換言すると、吐出孔３０ｃからの溶融金属の吐出量（即ち、下方向への吐出割合）は、鋳造ノズル１４からの吐出量全量（１００％）の３０％以下とすることが望ましい。このような構成とすることで、溶融金属の流動を板幅中央方向へ向かうように形成させ、微細等軸晶を板幅中央方向へ押しやることができる。なお、各吐出孔からの溶融金属の吐出量の比率は、吐出孔の面積でもって制御することが好ましい。

一方で、吐出孔３０ｃからの溶融金属の吐出量が、吐出量全体の３０％超となると、サイド堰１２方向へ向かう溶融金属の流動が弱くなり、微細等軸晶がサイド堰１２に集積して冷却されて付着し、地金が生成されてしまう。

（本発明の第２変形例）
また、上記実施の形態で説明した構成に加え、冷却ロール１１の近傍にスカムの流入防止板としてのスカム堰を設けても良い。ここでは、図１２を参照し、スカム堰を設けた本発明の第２変形例について説明する。

図１２は、本発明の第２変形例に係る双ロール式連続鋳造装置１’の構成の一例を概略的に示す斜視図である。また、図１３は、図１２の双ロール式連続鋳造装置１’の構成を示す溶融金属プールの湯面側から見た概略平面図である。なお、図１２、図１３では、上記実施の形態で説明した装置構成と同一の構成要素については同一の符号を付して図示し、その説明は省略する場合がある。また、図１２、図１３では、図面簡略化のため、鋳造ノズル１４については図示していない。

図１２、図１３に示すように、第２変形例に係る双ロール式連続鋳造装置１’には、ロールキス点Ｋの上方において、一対の冷却ロール１１（１１ａ、１１ｂ）近傍にスカム流入防止板としてのスカム堰４０が設けられている。スカム堰４０の構成は、例えば図示のように一対の冷却ロール１１ａ、１１ｂのそれぞれに１つずつ設けられる一対のスカム堰４０（４０ａ、４０ｂ）でも良い。なお、スカム堰４０の形状や構成は図示のものに限定されず、例えば、冷却ロール１１のロール周面に沿うような形状でも良い。

本変形例に係る双ロール式連続鋳造装置１’によれば、スカム（溶融金属プールの湯面に浮遊する酸化生成物）を溶融金属プール１３の湯面幅中央に集めることができ、スカムが冷却ロール１１に巻き込まれ板厚不均一の要因になるのを抑制することができる。

上述した本発明の好適な実施形態やその変形例についての効果を確認するため、以下のように双ロール式連続鋳造の操業試験を行った。具体的には、鋳造ノズルの設計や設置条件を種々変更し、操業性や鋳片の板厚均一性について評価した。なお、鋳造ノズルには、Ａｌ_２Ｏ_３とＣとを含む複合成分（Ａｌ_２０_３＋Ｃ系成分）で作製した耐火物を用いた。以下の表１に示す位置に鋳造ノズルの吐出孔が位置するように、鋳造ノズルを設置した。また、サイド堰に向いた吐出孔面積Ｓ、ノズルの吐出角度θ、下方向への吐出割合などは以下の表１に示す条件とした。

鋳造する鋼種は、アルミ脱酸鋼（Ｃ：０．００１質量％、Ｓｉ：０．０１質量％、Ｍｎ：０．１５質量％、Ｐ：０．００８質量％、Ｓ：０．００５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。

また、鋳造条件としては、タンディッシュ容量を５ｔ、冷却ロールの直径を１２００ｍｍ、鋳造幅を８００ｍｍ、鋳造雰囲気をＡｒ雰囲気、鋳造板厚を２．５３ｍｍ、吐出流速を４９３～１２９２ｍｍ／ｓとした。なお、溶融金属プールの湯面高さは湯面安定時で５２０ｍｍとし、溶融金属がサイド堰に衝突する衝突点の下限位置を１７３ｍｍ、上限位置を３４７ｍｍとして評価を行った。

評価方法として、操業性については、鋳造開始時に溶融金属が溶融金属プール外に飛散した場合を鋳造中止「不合格：×」とした。また、板厚均一性については、鋳片の板幅方向板厚を、マイクロメータを用いて１０ｍｍピッチで測定し、最大板厚と最小板厚の板厚差を平均板厚で割った指標である鋳片板厚変動率が５％以下のものを板厚精度「合格：〇」とし、鋳片板厚変動率が５％超のものを板厚精度「不合格：×」とした。但し、操業性が「不合格：×」である場合には板厚測定が不可能であるために板厚均一性は未評価であった。

表１に示すように、上記実施の形態やその変形例で説明した、鋳造ノズルの吐出端とサイド堰との距離ａが５０ｍｍ以上、衝突点Ｑでの溶融金属とサイド堰との衝突角度δが４５°以下、衝突点Ｑのロールキス点からの高さが１／３ｈ～２／３ｈの範囲内となるような範囲に吐出孔高さｃが入る、下方向への吐出割合が３０％以下、といった条件を満たす実施例１～１４では、操業性及び板厚均一性のいずれも「合格：〇」であった。

一方、衝突点Ｑのロールキス点からの高さが１／３ｈ～２／３ｈの範囲外である比較例１～８や、衝突角度δが４５°超である比較例９では、いずれも操業性あるいは板厚均一性のいずれかが「不合格：×」であった。また、鋳造ノズルの吐出端とサイド堰との距離ａが５０ｍｍより短い比較例１０や、下方向への吐出割合が３０％超である比較例１１でも、操業性あるいは板厚均一性のいずれかが「不合格：×」であった。

本発明は、溶融金属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 双ロール式連続鋳造装置
１１（１１ａ、１１ｂ） 冷却ロール
１２（１２ａ、１２ｂ） サイド堰
１３ 溶融金属プール
１４ 鋳造ノズル
１４ａ、１４ｂ 吐出孔
１６ （従来の）鋳造ノズル
３０ 鋳造ノズル（第１変形例）
３０ａ～３０ｃ 吐出孔
４０（４０ａ、４０ｂ） スカム堰
Ｓｔ 帯状の鋳片（ストリップ）
Ｋ ロールキス点
Ｇ （ロール）ギャップ

Claims (2)

1. 互いに反対方向に回転する一対の冷却ロールと、前記冷却ロールの長さ方向における両端面に摺接する一対のサイド堰と、一対の前記冷却ロールと一対の前記サイド堰とにより形成される溶融金属プール内に溶融金属を供給する鋳造ノズルと、を備え、前記溶融金属プール内の溶融金属から帯状の鋳片を鋳造する双ロール式連続鋳造装置であって、
   前記鋳造ノズルには、一対の前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔が当該サイド堰に対向して設けられ、
   前記鋳造ノズルは、
   互いに対向する前記吐出孔と前記サイド堰との距離ａが５０ｍｍ以上であり、
   前記吐出孔から吐出された溶融金属が前記サイド堰に衝突する衝突点が溶融金属の湯面高さの１／３～２／３に位置し、
   前記吐出孔から吐出された溶融金属の前記サイド堰への衝突角度δが４５°以下となるように設計及び設置され、
   前記鋳造ノズルには、一対の前記冷却ロールのロール隙に向かって溶融金属を吐出する吐出孔が設けられ、
   前記鋳造ノズルは、
   前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔における吐出量が吐出量全量の７０％以上となるように設計されることを特徴とする、双ロール式連続鋳造装置。
2. 互いに反対方向に回転する一対の冷却ロールと、前記冷却ロールの長さ方向における両端面に摺接する一対のサイド堰と、一対の前記冷却ロールと一対の前記サイド堰とにより形成される溶融金属プール内に、鋳造ノズルから供給された溶融金属を凝固させて帯状の鋳片を連続鋳造する双ロール式連続鋳造方法であって、
   前記鋳造ノズルには、一対の前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔が当該サイド堰に対向して設けられ、
   前記鋳造ノズルは、
   互いに対向する前記吐出孔と前記サイド堰との距離ａが５０ｍｍ以上であり、
   前記吐出孔から吐出された溶融金属が前記サイド堰に衝突する衝突点が溶融金属の湯面高さの１／３～２／３に位置し、
   前記吐出孔から吐出された溶融金属の前記サイド堰への衝突角度δが４５°以下となるように設計及び設置され、
   前記鋳造ノズルには、一対の前記冷却ロールのロール隙に向かって溶融金属を吐出する吐出孔が設けられ、
   前記鋳造ノズルは、
   前記サイド堰に溶融金属が衝突するように当該溶融金属を吐出させる吐出孔における吐出量が吐出量全量の７０％以上となるように設計されることを特徴とする、双ロール式連続鋳造方法。
   

Images