WO2020071488A1 - 薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

薄肉鋳片の製造方法

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Definitions

  • the present invention supplies molten steel to a molten steel pool formed by a pair of rotating cooling rolls and a pair of side weirs through an immersion nozzle, forms and grows a solidified shell on the peripheral surface of the cooling roll, and has a thin wall.
  • the present invention relates to a method for producing a thin cast slab for producing a cast slab.
  • a pair of cooling rolls having a water cooling structure inside and rotating in opposite directions to each other is provided.
  • the molten steel is supplied to the molten steel pool formed by the refractory walls, and a solidified shell is formed and grown on the peripheral surface of the cooling roll.
  • a twin-roll continuous casting apparatus for producing a thin cast slab having a predetermined thickness by pressure bonding.
  • the equiaxed crystal ratio is defined as the ratio of the thickness of the equiaxed crystal zone to the total thickness of the slab.
  • the equiaxed crystal ratio is 0%, that is, when it is composed of only columnar crystals, porosity and center segregation tend to be easily generated in the 1 / thick portion.
  • the equiaxed crystal ratio is related to the molten steel temperature. Table 1 shows an example of the relationship between the superheat degree ⁇ T of molten steel in a tundish and the equiaxed crystal ratio in a low carbon steel.
  • the equiaxed crystal ratio is strictly affected by the temperature of the molten steel pool described above. However, since it is generally difficult to measure the temperature of the molten steel pool, it is controlled by the temperature of the molten steel in the tundish. Since the amount of temperature drop accompanying the supply of molten steel from the tundish to the molten steel pool is almost constant depending on the individual continuous casting equipment, the relationship between the molten steel temperature in the tundish and the equiaxed crystal ratio is shown in Table 1. It is sought as shown.
  • the molten steel temperature becomes too low in the early stage of casting and at the end of casting, so that the immersion nozzle is blocked. There was a risk of trouble. In addition, there is a possibility that a hot band or the like may be generated due to a large growth of the base metal, which is rolled into the thin cast slab.
  • the molten steel temperature becomes excessively high in a steady state, and the equiaxed crystal ratio decreases. There was a risk.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and controls the molten steel temperature of a molten steel pool portion within a predetermined range by controlling the molten steel temperature in a tundish within a predetermined range, thereby controlling the longitudinal direction. It is an object of the present invention to provide a method for producing a thin cast slab in which a thin cast slab having a stable equiaxed crystal ratio can be produced.
  • the method for manufacturing a thin cast slab according to the present invention includes a molten steel pool formed by a pair of rotating cooling rolls and a pair of side dams, and molten steel stored in a tundish.
  • the Si concentration of the molten steel is kept constant by adding the Si additive containing Si, which generates heat when dissolved in Fe, to the molten steel in the tundish. Since the temperature is adjusted within the range and the temperature of the molten steel in the tundish is controlled within a certain range, the temperature of the molten steel can be accurately controlled, and the equiaxed crystal ratio in the longitudinal direction is reduced. A stable thin cast piece can be manufactured. In addition, even at the beginning of casting or at the end of casting when the temperature of the molten steel is low, the temperature of the molten steel can be increased by adding the Si additive, and the occurrence of troubles such as clogging of the immersion nozzle can be suppressed. It can be performed. For this reason, the molten steel temperature in a steady state can be set low, and a thin cast slab having a target equiaxed crystal ratio can be manufactured.
  • a plurality of Si-containing materials having different Si contents are prepared, and a single or a plurality of the Si-containing materials are mixed with the molten steel in the tundish. It is preferable to adjust the ratio and to add the Si additive.
  • the Si concentration of the molten steel is relatively easily adjusted within a certain range.
  • the addition rate of the Si additive is adjusted according to the compounding ratio of the single or multiple Si-containing materials, so that the Si concentration of the molten steel is kept constant. Can be within range.
  • the Si additive may be added to the molten steel in the tundish after being heated to a temperature higher than room temperature. It is possible to raise the temperature of molten steel.
  • the molten steel temperature in the molten steel pool portion is controlled within a certain range by controlling the molten steel temperature in the tundish within a certain range, and the equiaxed crystal ratio in the longitudinal direction is increased. It is possible to provide a method for producing a thin cast slab capable of producing a stable thin cast slab.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a result of adjusting a compounding ratio of a plurality of Si-containing materials in one embodiment of the present invention.
  • the Si-containing material and the Si additive are used at room temperature or at 25 ° C.
  • the thin cast slab 1 manufactured in the present embodiment is, for example, Si-containing steel containing Si in a range of 0.5% by mass to 8.0% by mass.
  • the width of the thin cast slab 1 to be manufactured is in the range of 200 mm to 1800 mm, and the thickness is in the range of 0.8 mm to 5 mm.
  • the twin-roll continuous casting apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a pair of cooling rolls 11, 11, pinch rolls 12, 12, and 13, 13 supporting the thin cast slab 1, and a pair of cooling rolls 11, 11.
  • the molten steel 3 is supplied from the tundish 18 to the molten steel pool 16 via the immersion nozzle 20.
  • the molten steel 3 contacts the rotating cooling rolls 11, 11 and is cooled, so that the solidified shells 5, 5 grow on the peripheral surfaces of the cooling rolls 11, 11. Then, the solidified shells 5, 5 formed on the pair of cooling rolls 11, 11 are pressed against each other at the roll kiss point, whereby the thin cast piece 1 having a predetermined thickness is cast.
  • the temperature of the refractory constituting the tundish 18 and the like is low, so that the heat of the molten steel 3 is transmitted to the refractory side, and The temperature tends to decrease. Also, at the end of casting, the temperature of molten steel tends to decrease with time. That is, when casting is performed using the twin-roll continuous casting apparatus 10 described above, the molten steel temperature is usually low in the initial casting, high in the steady state, and low in the final casting.
  • the molten steel 3 in the tundish 18 is supplied to the molten steel pool section 16 by using the immersion nozzle 20. Blockage occurs, making it difficult to perform casting stably.
  • the side weir 15 is always in sliding contact with the cooling roll 11, heat is removed from the cooling roll 11 and cooled. For this reason, the metal tends to be easily generated on the surface of the side weir 15.
  • the temperature of molten steel is lowered, ingots are more likely to be generated. Casting cannot be performed stably. Further, when the molten steel temperature fluctuates, the equiaxed crystal ratio changes, and the structure becomes unstable in the longitudinal direction.
  • a molten steel 3 is added to the molten steel 3 in the tundish 18 by utilizing the heat generated when Si dissolves in Fe. Control the temperature. At this time, it is necessary to adjust the addition amount of the Si additive so that the Si concentration of the molten steel 3 falls within a target range. That is, in the method of manufacturing a thin cast slab according to the present embodiment, the Si additive is added to the molten steel 3 in the tundish 18 to adjust the Si concentration of the molten steel 3 within a certain range. The molten steel temperature in the tundish 18 is controlled within a certain range, and thus the molten steel temperature of the molten steel pool 16 is controlled within a certain range.
  • the Si concentration of the molten steel 3 supplied into the tundish 18 is set lower than the product target Si concentration.
  • the addition amount is too large, and the concentration and temperature adjustment accuracy is reduced. This is because there is a risk of doing so.
  • the addition amount of the Si additive is defined by the following equation.
  • the symbols in the expressions (1) to (4) and (4a) are defined as follows.
  • Q s rate of addition of Si additive (kg / min)
  • ⁇ C insufficient Si concentration difference from target Si concentration (% by mass)
  • ⁇ Tj Insufficient temperature difference (° C) with respect to target molten steel temperature
  • Equation (3) is an equation for adjusting the Si concentration in the molten steel 3
  • equation (4) is an equation for controlling the molten steel temperature.
  • Equation (4a) is an equation obtained by replacing ⁇ T in equation (4) with ⁇ T ′ (i, Tpi), and is an equation for controlling the molten steel temperature when a heated Si additive is used.
  • a plurality of types of Si-containing materials having different Si contents are used as the Si additive, and the subscript i corresponds to each Si-containing material.
  • the suffix j corresponds to the casting time.
  • the Si of the molten steel 3 is increased.
  • the concentration can be adjusted within a certain range, and the temperature of the molten steel in the tundish 18 can be controlled within a certain range, so that the temperature of the molten steel in the molten steel pool section 16 can be controlled within a certain range.
  • the addition rate Q s (kg / min) of the Si additive is adjusted.
  • the Si concentration of the molten steel 3 can be kept within a certain range even if it varies depending on the timing.
  • the Si additive may be added after being heated to a temperature exceeding normal temperature.
  • what degree of heating the molten steel temperature per addition increases when heated to what degree, that is, the Si concentration is reduced to 1% by mass by solely adding a unit amount of the heated Si-containing material i.
  • the amount of temperature rise (° C.) of the molten steel at the time of raising the temperature may be set in advance by an experiment, a computer simulation, or the like.
  • the Si-containing material constituting the Si additive it is preferable to use metallic Si and ferrosilicon as the Si-containing material constituting the Si additive.
  • the ferrosilicon may be specified in Japanese Industrial Standard JIS2302-1998, or may be specified in International Standard ISO5444-1980. It is preferable to use metal Si having a purity of 95% by mass or more. Further, in ferrosilicon, if the Si content is less than 40% by mass, there is no effect of raising the temperature of the molten steel 3, and therefore, it is preferable to use a ferrosilicon having a Si content of 40% by mass or more. Ferrosilicon having a Si content of less than 40% by mass can be used when lowering the molten steel temperature or when increasing the Si concentration without changing the molten steel temperature.
  • metal Si, ferrosilicon No. 2 and ferrosilicon No. 3 are used as the Si-containing material.
  • metal Si purity: 99% by mass
  • the addition ratio is 1.00% by mass
  • the temperature increase of the molten steel is + 31 ° C.
  • Ferrosilicon No. 2 (75% by mass of Si)
  • the addition ratio is 1.33% by mass
  • the temperature rise of the molten steel is + 19 ° C.
  • Ferrosilicon No. 3 is 40 to 45% by mass of Si, 0.2% by mass or less of C, 0.05% by mass or less of P, and 0.02% by mass or less of S in Japanese Industrial Standard JIS2302-1998.
  • Is ferrosilicon defined by the chemical composition of In Ferrosilicon No. 3 Si content 40% by mass
  • Ferrosilicon No. 3 is 40 to 45% by mass of Si, 0.2% by mass or less of C, 0.05% by mass or less of P, and 0.02% by mass or less of S in Japanese Industrial Standard JIS2302-1998.
  • the amount of temperature rise (° C.) of the molten steel when the Si concentration is increased by 1% by mass changes depending on the Si content in the Si-containing material.
  • the temperature of the molten steel can be adjusted.
  • FIG. 2 shows an example of the relationship between the compounding ratio and the temperature rise (° C.) of the molten steel when the Si concentration increases by 1% by mass. It is confirmed that the molten steel temperature can be arbitrarily controlled by selecting the mixing ratio of a plurality of Si-containing materials.
  • the measurement of the molten steel temperature be continuously performed by a thermocouple disposed on the wall surface of the tundish 18.
  • a consumable temperature measuring probe may be inserted from above the tundish 18 to measure the temperature intermittently. If the casting conditions such as the capacity of the tundish 18 and the throughput of the molten steel are constant, the temperature change of the molten steel in the case where the Si additive is not added is obtained in advance, and the temperature is measured by the temperature measuring probe only at the beginning of casting. Is also good.
  • the method for manufacturing a thin cast slab of the present embodiment having the above-described configuration, by adding the Si additive to the molten steel 3 in the tundish 18 from the initial stage of casting to the final stage of casting, Since the Si concentration of the molten steel 3 is adjusted within a certain range and the temperature of the molten steel 3 in the tundish 18 is controlled within a certain range, the temperature of the molten steel can be accurately controlled, and the longitudinal axis is equiaxial. A thin cast slab with a stable crystallinity can be manufactured.
  • the molten steel temperature low, the formation of equiaxed crystals can be promoted, and the molten steel temperature can be increased by adding the Si additive even in the early casting stage or the last casting stage when the molten steel temperature becomes low. Therefore, it is possible to suppress occurrence of troubles such as formation of a hot band due to clogging of the immersion nozzle and entrapment of the base metal, and stable casting can be performed.
  • a plurality of Si-containing materials having different Si contents are prepared, and the mixing ratio of the single or these Si-containing materials to the molten steel 3 in the tundish 18 is adjusted. Therefore, it is relatively easy to adjust the Si concentration of the molten steel 3 within a certain range and control the temperature of the molten steel 3 in the molten steel pool portion 16 within a certain range. It becomes possible.
  • the addition rate of the Si additive may be adjusted according to the compounding ratio of the plurality of Si-containing materials.
  • the Si concentration of the molten steel 3 is set within a certain range. Can be.
  • the Si additive when adding a Si-containing material such as ferrosilicon as the Si additive to the molten steel 3 in the tundish 18, the Si additive is heated to a temperature exceeding room temperature. Since it is added after that, the molten steel temperature can be efficiently raised.
  • a Si-containing material such as ferrosilicon as the Si additive
  • the manufacturing method of the thin cast slab which is the embodiment of the present invention was specifically described, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention. is there.
  • a twin-roll continuous casting apparatus provided with pinch rolls has been described as an example. May be changed.
  • metal Si, ferrosilicon No. 2, and ferrosilicon No. 3 have been described as Si-containing materials, other Si-containing materials may be used.
  • the Si concentration in the molten steel supplied into the tundish was set to 0.10% by mass, and the insufficient Si concentration difference ⁇ C with respect to the target Si concentration was set to 0.70% by mass.
  • the Si additive was added to the molten steel in the tundish using the three types of Si-containing materials shown in Table 2.
  • the temperature of the molten steel was adjusted so that the degree of superheat ⁇ T in the tundish was in an appropriate range (30 to 50 ° C.).
  • the structure of the obtained thin cast slab was observed, and the equiaxed crystal ratio was measured.
  • Table 3 shows the measured equiaxed crystal ratios.
  • the maximum value of the temperature rise is determined based on the insufficient Si concentration difference ⁇ C with respect to the target Si concentration.
  • the maximum temperature increase ⁇ T maxi for each Si-containing material is given by the following equation from Table 2.
  • the required supply amount of each Si-containing material is calculated from the equations (1) to (4). From the equation (3), the following equation (5) is calculated.
  • the molten steel temperature is controlled within a certain range from the initial stage to the final stage of the casting by adding the Si additive, and the equiaxed crystal ratio is stable within the range of 0.05 to 0.20.
  • the Si additive added to the molten steel temperature
  • the equiaxed crystal ratio is stable within the range of 0.05 to 0.20.
  • Comparative Example 1 the Si concentration in the molten steel supplied into the tundish was set to a target value of 0.80% by mass, and the superheat degree ⁇ T in the tundish at a steady state (after 5 minutes from the start of casting) was 40 ° C. Thus, the molten steel temperature was set.
  • Comparative Example 1 when the molten steel was supplied into the tundish in the early stage of casting, heat was taken by the refractory of the tundish, and the molten steel temperature was lowered by about 20 to 40 ° C. as compared with the normal state. For this reason, metal was generated, and surface flaws and hot bands were generated. Also, in the final stage of casting, the temperature of the molten steel was lowered by about 20 to 40 ° C. as compared with the steady state, metal was generated, and surface flaws and hot bands were generated.
  • Comparative Example 2 the Si concentration in the molten steel supplied into the tundish was set to the target value of 0.80% by mass, and the degree of superheat ⁇ T in the tundish at a steady state (after 5 minutes from the start of casting) was 60 ° C. Thus, the molten steel temperature was set.
  • the molten steel temperature of the molten steel pool portion is controlled within a certain range, and the thin cast slab having a stable equiaxed crystal ratio in the longitudinal direction. Can be applied to a method for producing a thin cast slab.

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Abstract

回転する一対の冷却ロール（１１）と一対のサイド堰によって形成された溶鋼プール部（１６）へ、タンディッシュ（１８）内に貯留された溶鋼を、浸漬ノズル（２０）を介して供給し、前記冷却ロール（１１）の周面に凝固シェルを形成・成長させて、薄肉鋳片（１）を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、タンディッシュ（１８）内の溶鋼に対して、Ｓｉ添加材を添加し、溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、タンディッシュ（１８）内の溶鋼の温度を一定の範囲内に制御する。

Description

薄肉鋳片の製造方法
　本発明は、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浸漬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薄肉鋳片の製造方法に関するものである。
　本願は、２０１８年１０月３日に、日本に出願された特願２０１８－１８８４０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　鋼の薄肉鋳片を製造する方法として、例えば特許文献１から３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複数の耐火物壁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。
　この双ロール式連続鋳造装置を用いて製造される薄肉鋳片においては、溶鋼が凝固時に急冷されることから、両面の表層から１／２厚部に向かう柱状晶となる。また、冷却ロールの押し付け力により、凝固シェルの成長先端部が折れて凝固片となり、これが溶鋼プール部内に滞留し、この凝固片が柱状晶で形成された凝固シェル間に取り込まれることにより、１／２厚部に等軸晶帯が形成されることがある。
日本国特開昭６０－１８４４５０号公報 日本国特開平０５－２３７６０３号公報 日本国特開平１０－１８０４２３号公報
　ここで、等軸晶率は、鋳片全厚さに対する等軸晶帯厚さの割合で定義される。中心欠陥が少なく内質が健全な薄肉鋳片を得るには適正な等軸晶率とすることが重要である。この等軸晶率が０％、すなわち、柱状晶のみで構成された場合には、１／２厚部にポロシティや中心偏析が生成しやすい傾向にある。
　等軸晶率は、溶鋼温度と関係があることが知られている。表１に、低炭素鋼におけるタンディッシュ内の溶鋼の過熱度ΔＴと等軸晶率との関係の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、等軸晶率を高くするためには、タンディッシュ内の溶鋼温度を低くすることが有効である。また、鋳造時に溶鋼温度が変動すると、薄肉鋳片における等軸晶率も変化することになり、薄肉鋳片の長手方向で鋳造組織が安定せず、欠陥が生じるおそれがあった。
　上述の双ロール式連続鋳造装置においては、例えば、鋳造初期には、タンディッシュ等の耐火物に熱が取られていまい、溶鋼温度が低下してしまう。定常時には溶鋼温度が高くなるが、鋳造末期には、再度、溶鋼温度が低下する傾向にある。
　等軸晶率に関しては、厳密には上記した溶鋼プール部の温度に影響されるものであるが、一般に溶鋼プール部の温度測定は困難なため、タンディッシュ内の溶鋼温度で管理されている。タンディッシュから溶鋼プール部への溶鋼供給に伴う温度低下量は、個別の連続鋳造装置に依存してほぼ一定であるため、タンディッシュ内の溶鋼温度と等軸晶率との関係が表１に示したように求められるのである。
　ここで、等軸晶率を向上させるために、タンディッシュ内の溶鋼の設定温度を低くした場合には、鋳造初期、及び、鋳造末期において、溶鋼温度が低くなりすぎて、浸漬ノズルの閉塞等のトラブルが発生するおそれがあった。また、地金が大きく成長し、これが薄肉鋳片中に巻き込まれることによって、ホットバンド等が発生してしまうおそれがあった。
　一方、鋳造初期、及び、鋳造末期の鋳造トラブルの発生を抑制するために、溶鋼の設定温度を高くした場合には、定常時において溶鋼温度が高くなりすぎて、等軸晶率が低くなってしまうおそれがあった。
　タンディッシュ内の溶鋼温度を一定範囲に保持するために加熱手段等を配置することも考えられる。しかしながら、加熱手段によってタンディッシュ内の溶鋼温度を調整しようとすると、温度調整にタイムラグが発生し、精度良く溶鋼温度を制御することは困難であった。
　本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、タンディッシュ内の溶鋼温度を一定の範囲内に制御することを通じて溶鋼プール部の溶鋼温度を一定の範囲内に制御し、長手方向において等軸晶率が安定した薄肉鋳片を製造することが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。
　上記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、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へ、タンディッシュ内に貯留された溶鋼を、浸漬ノズルを介して供給し、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、前記タンディッシュ内の前記溶鋼に対して、鋳造初期から鋳造末期までにおいて、Ｓｉ添加材を添加し、前記溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、前記タンディッシュ内の前記溶鋼の温度を一定の範囲内に制御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、Ｆｅに溶解すると発熱するＳｉを含有するＳｉ添加材を前記タンディッシュ内の前記溶鋼に対して添加することにより、前記溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、前記タンディッシュ内の前記溶鋼の温度を一定の範囲内に制御する構成とされているので、溶鋼温度を精度良く制御することができ、長手方向において等軸晶率が安定した薄肉鋳片を製造することができる。
　また、溶鋼温度が低くなる鋳造初期や鋳造末期においても、Ｓｉ添加材の添加によって溶鋼温度を上昇させることができ、浸漬ノズルの閉塞等のトラブルの発生を抑制することができ、安定して鋳造を行うことができる。このため、定常時における溶鋼温度を低く設定することができ、目標の等軸晶率を有する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方法においては、Ｓｉ含有量が異なる複数のＳｉ含有材を準備し、前記タンディッシュ内の前記溶鋼に対して、単独または複数の前記Ｓｉ含有材を配合比を調整して前記Ｓｉ添加材として添加することが好ましい。
　この場合、Ｓｉ含有量が異なる複数のＳｉ含有材の配合比を調整して、タンディッシュ内の溶鋼に添加することで、比較的容易に、前記溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、前記タンディッシュ内の溶鋼温度を一定の範囲内に制御することを可能にし、これにより、前記溶鋼プール部の前記溶鋼の温度を一定の範囲内に制御することが可能となる。
　ここで、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、前記単独または複数のＳｉ含有材の配合比に応じて、前記Ｓｉ添加材の添加速度を調整するので、前記溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内にできる。
　ここで、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、タンディッシュ内の溶鋼に対して、前記Ｓｉ添加材を、常温を超える温度に加熱してから添加してもよく、この場合、効率良く溶鋼温度を上昇させることが可能となる。
　上述のように、本発明によれば、タンディッシュ内の溶鋼温度を一定の範囲内に制御することを通じて溶鋼プール部の溶鋼温度を一定の範囲内に制御し、長手方向において等軸晶率が安定した薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態である薄肉鋳片の製造方法を実施する双ロール式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態において、複数のＳｉ含有材の配合比を調整した結果を示す説明図である。
　以下に、本発明の一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。なお、以下の実施形態及び実施例において、Ｓｉ含有材及びＳｉ添加材は、常温あるいは２５℃の状態で用いられている。
　本実施形態において製造される薄肉鋳片１は、例えば、Ｓｉを０．５質量％以上８．０質量％以下の範囲で含むＳｉ含有鋼とされている。
　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。
　次に、本実施形態であ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、および、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とによって構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内に貯留された溶鋼３を溶鋼プール部１６へ供給する浸漬ノズル２０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、タンディッシュ１８から浸漬ノズル２０を介して溶鋼プール部１６に溶鋼３が供給される。溶鋼プール部１６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が成長する。そして、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。
　上述の双ロール式連続鋳造装置１０によって鋳造を行う場合、鋳造初期においては、タンディッシュ１８等を構成する耐火物の温度が低いため、溶鋼３の熱が耐火物側に伝達されてしまい、溶鋼温度が低下する傾向にある。また、鋳造末期においても、経時変化に伴って溶鋼温度が低下する傾向にある。すなわち、通常、上述の双ロール式連続鋳造装置１０を用いて鋳造を行う場合、溶鋼温度は、鋳造初期は低く、定常時は高く、鋳造末期には低くなる。
　上述の双ロール式連続鋳造装置１０においては、浸漬ノズル２０を用いてタンディッシュ１８内の溶鋼３を溶鋼プール部１６に供給しているが、溶鋼温度が低下した場合には、浸漬ノズル２０において閉塞が生じ、鋳造を安定して実施することが困難となる。
　また、上述の双ロール式連続鋳造装置１０においては、サイド堰１５は、冷却ロール１１と常に摺接していることから、冷却ロール１１から抜熱されて冷却される。このため、サイド堰１５の表面に地金が発生しやすい傾向にある。鋳造初期や鋳造末期において、溶鋼温度が低下した場合には、地金がさらに発生しやすくなり、この地金が大きく成長した状態で薄肉鋳片１に巻き込まれると、ホットバンド等が発生し、安定して鋳造を行うことができなくなる。
　さらに、溶鋼温度が変動すると、等軸晶率が変化することになり、長手方向で組織が不安定となる。
　そこで、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法においては、タンディッシュ１８内の溶鋼３に対して、Ｓｉ添加材を添加し、ＳｉがＦｅに溶解する際の発熱を利用することで、溶鋼温度の制御を行う。
　このとき、溶鋼３のＳｉ濃度が目的の範囲内となるように、Ｓｉ添加材の添加量を調整する必要がある。
　すなわち、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法においては、タンディッシュ１８内の溶鋼３に対して、Ｓｉ添加材を添加して、溶鋼３のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、タンディッシュ１８内の溶鋼温度を一定の範囲内に制御し、もって、溶鋼プール部１６の溶鋼温度を一定の範囲内に制御する。
　具体的には、タンディッシュ１８内に供給される溶鋼３のＳｉ濃度を、製品目標のＳｉ濃度よりも低くしておく。本実施形態では、タンディッシュ１８内に供給される溶鋼３のＳｉ濃度と製品目標のＳｉ濃度との差を０．５質量％以上１．０質量％以下の範囲内としておくことが好ましい。
　タンディッシュ１８内に供給される溶鋼３のＳｉ濃度と製品目標のＳｉ濃度との差が０．５質量％未満では、添加量が少なく、温度上昇量が少なすぎるために、本発明の実施効果を実際上享受できないからである。また、タンディッシュ１８内に供給される溶鋼３のＳｉ濃度と製品目標のＳｉ濃度との差が１．０質量％を超えると、添加量が多すぎるために、濃度および温度の調整精度が低下してしまうおそれが生じるからである。
　Ｓｉ添加材の添加量は、以下の式によって規定される。なお、（１）式～（４）式及び（４ａ）式の各記号は以下のように定義される。
　ｍ（ｉ）：Ｓｉ添加材中のＳｉ含有材ｉの配合（質量％）
　Ｃ（ｉ）：Ｓｉ含有材ｉのＳｉ含有量（質量％）
　Ｑｍ：溶鋼スループット（ｋｇ／ｍｉｎ）
　Ｑｓ：Ｓｉ添加材の添加速度（ｋｇ／ｍｉｎ）
　ΔＣ：目標Ｓｉ濃度に対して不足するＳｉ濃度差（質量％）
　ΔＴｊ：目標溶鋼温度に対して不足する温度差（℃）
　ΔＱ（ｉ）：Ｓｉ含有材ｉの単独添加によりＳｉ濃度を１質量％上昇させる際に必要な溶鋼基準の添加割合（質量％）
　ΔＴ（ｉ）：Ｓｉ含有材ｉの単独添加によりＳｉ濃度を１質量％上昇させる際の溶鋼温度上昇量（℃）
　ΔＴ´（ｉ，Ｔｐｉ）：温度Ｔｐｉに加熱したＳｉ含有材ｉの単独添加によりＳｉ濃度を１質量％上昇させる際の溶鋼温度上昇量（℃）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、上述の（３）式は、溶鋼３中のＳｉ濃度を調整する式であり、（４）式は、溶鋼温度を制御する式である。（４ａ）式は、（４）式のΔＴをΔＴ´（ｉ，Ｔｐｉ）に置き換えた式であり、加熱したＳｉ添加材を用いた場合における、溶鋼温度を制御する式である。
　また、本実施形態では、Ｓｉ添加材として、Ｓｉ含有量が異なる複数種類のＳｉ含有材を用いており、添え字のｉは、各Ｓｉ含有材に対応するものである。
　さらに、鋳造時期によって目標の溶鋼温度との差が変化することから、添え字ｊは鋳造時期に対応するものである。
　上述の（３）式、および、（４）式（又は（４ａ）式）をそれぞれ満足するように、タンディッシュ１８内の溶鋼３に対してＳｉ添加材を添加することによって、溶鋼３のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、タンディッシュ１８内の溶鋼温度を一定の範囲内に制御し、もって、溶鋼プール部１６の溶鋼温度を一定の範囲内に制御することが可能となる。
　タンディッシュ１８内の溶鋼３に対してＳｉ添加材を添加する際、複数のＳｉ含有材ｉの配合比に応じて、Ｓｉ添加材の添加速度Ｑｓを調整する。詳細には、前述の（３）式を満たすように、溶鋼スループットＱｍ（ｋｇ／ｍｉｎ）と、溶鋼３の目標Ｓｉ濃度に対して不足するＳｉ濃度差ΔＣ（質量％）と、Ｓｉ添加材中のＳｉ含有材ｉの配合ｍ（ｉ）（質量％）と、Ｓｉ含有材ｉの単独添加によりＳｉ濃度を１質量％上昇させる際に必要な溶鋼基準の添加割合ΔＱ（ｉ）（質量％）に応じて、Ｓｉ添加材の添加速度Ｑｓ（ｋｇ／ｍｉｎ）を調整する。これにより、添加するＳｉ添加材がＳｉ添加材中のＳｉ含有材ｉの配合ｍ（ｉ）（質量％）の異なる複数のＳｉ含有材で構成されていても、Ｓｉ含有材の配合比が鋳造時期によって異なっても、溶鋼３のＳｉ濃度を一定の範囲内にできる。
　なお、タンディッシュ１８内の溶鋼３に対してＳｉ添加材を添加する際、Ｓｉ添加材を、常温を超える温度に加熱してから添加してもよい。この際、Ｓｉ含有材の種類ごとに、何℃に加熱すると添加量当たりの溶鋼温度が何℃上昇するか、すなわち、単位量の加熱したＳｉ含有材ｉの単独添加によりＳｉ濃度を１質量％上昇させる際の溶鋼温度上昇量（℃）を、実験又はコンピュータによるシミュレーション等により、あらかじめ設定しておくとよい。
　ここで、Ｓｉ添加材を構成するＳｉ含有材としては、金属Ｓｉ、フェロシリコンを用いることが好ましい。なお、フェロシリコンは、日本工業規格ＪＩＳ２３０２－１９９８に規定されたものでよく、国際規格ＩＳＯ５４４５－１９８０に規定されたものであってもよい。
　金属Ｓｉとしては、純度が９５質量％以上のものを用いることが好ましい。
　また、フェロシリコンにおいては、Ｓｉ含有量が４０質量％未満では、溶鋼３を昇温させる効果がないことから、Ｓｉ含有量が４０質量％以上のものを用いることが好ましい。
　なお、Ｓｉ含有量が４０質量％未満のフェロシリコンは、溶鋼温度を下げる場合や溶鋼温度を変化させずにＳｉ濃度を上昇させる際に使用することは可能である。
　本実施形態では、Ｓｉ含有材として、例えば、金属Ｓｉ、フェロシリコン２号、フェロシリコン３号を用いる。
　金属Ｓｉ（純度９９質量％）においては、単独で添加して溶鋼Ｓｉ濃度を１質量％上昇させる場合、添加割合は１．００質量％であり、溶鋼温度上昇量が＋３１℃となる。
　フェロシリコン２号（Ｓｉ含有量７５質量％）においては、単独で添加して溶鋼Ｓｉ濃度を１質量％上昇させる場合、添加割合は１．３３質量％であり、溶鋼温度上昇量が＋１９℃となる。なお、フェロシリコン２号は、日本工業規格ＪＩＳ２３０２－１９９８において、Ｓｉ：７５～８０質量％、Ｃ：０．２質量％以下、Ｐ：０．０５質量％以下、Ｓ：０．０２質量％以下の化学成分で規定されるフェロシリコンである。
　フェロシリコン３号（Ｓｉ含有量４０質量％）においては、単独で添加して溶鋼Ｓｉ濃度を１質量％上昇させる場合、添加割合は２．５０質量％であり、溶鋼温度上昇量が＋３℃となる。なお、フェロシリコン３号は、日本工業規格ＪＩＳ２３０２－１９９８において、Ｓｉ：４０～４５質量％、Ｃ：０．２質量％以下、Ｐ：０．０５質量％以下、Ｓ：０．０２質量％以下の化学成分で規定されるフェロシリコンである。
　上述のように、Ｓｉ含有材におけるＳｉ含有量によって、Ｓｉ濃度１質量％上昇時の溶鋼温度上昇量（℃）が変化するため、Ｓｉ添加材におけるこれらの配合比を調整することで、溶鋼３のＳｉ濃度と溶鋼温度とを調整することが可能となる。
　図２に、配合比とＳｉ濃度１質量％上昇時の溶鋼温度上昇量（℃）との関係の一例を示す。複数のＳｉ含有材の配合比を選択することで、任意に溶鋼温度を制御可能であることが確認される。
　なお、溶鋼温度の測定は、タンディッシュ１８の壁面に配置した熱電対で連続して測定することが望ましい。また、消耗型の測温プローブをタンディッシュ１８の上部から挿入して断続的に温度測定してもよい。
　また、タンディッシュ１８の容量や溶鋼スループット等の鋳造条件が一定であれば、Ｓｉ添加材を添加しない場合の溶鋼温度変化を予め求めておき、鋳造初期のみ測温プローブによる測温を実施してもよい。
　以上のような構成とされた本実施形態である薄肉鋳片の製造方法によれば、鋳造初期から鋳造末期までにおいて、Ｓｉ添加材をタンディッシュ１８内の溶鋼３に対して添加することにより、溶鋼３のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、タンディッシュ１８内の溶鋼３の温度を一定の範囲内に制御するので、溶鋼温度を精度良く制御することができ、長手方向において等軸晶率が安定した薄肉鋳片を製造することができる。
　また、溶鋼温度を低く設定して等軸晶の生成を促進することができ、溶鋼温度が低くなる鋳造初期や鋳造末期においても、Ｓｉ添加材の添加によって溶鋼温度を上昇させることができる。よって、浸漬ノズルの閉塞や地金の巻き込みによるホットバンドの生成等のトラブルの発生を抑制することができ、安定して鋳造を行うことができる。
　さらに、本実施形態の好ましい態様においては、Ｓｉ含有量が異なる複数のＳｉ含有材を準備し、タンディッシュ１８内の溶鋼３に対して、単独またはこれら複数のＳｉ含有材を配合比を調整してＳｉ添加材として添加しているので、比較的容易に、溶鋼３のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、溶鋼プール部１６の溶鋼３の温度を一定の範囲内に制御することが可能となる。
　さらに、本実施形態の好ましい態様においては、複数のＳｉ含有材の配合比に応じて、Ｓｉ添加材の添加速度を調整してもよいので、この場合、溶鋼３のＳｉ濃度を一定の範囲内にできる。
　さらに、本実施形態の好ましい態様においては、タンディッシュ１８内の溶鋼３に対して、フェロシリコン等のＳｉ含有材をＳｉ添加材として添加する場合に、Ｓｉ添加材を、常温を超える温度に加熱してから添加しているので、効率良く溶鋼温度を上昇させることが可能となる。
　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。
　例えば、本実施形態の説明では、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。
　また、Ｓｉ含有材として、金属Ｓｉ、フェロシリコン２号、フェロシリコン３号を用いるものとして説明したが、これ以外のＳｉ含有材を用いてもよい。
　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に示す構成の双ロール式連続鋳造装置を用いて、Ｓｉ濃度の目標値が０．８０質量％となる組成の炭素鋼からなる薄肉鋳片を鋳造した。
　薄肉鋳片のサイズは厚さ２ｍｍ×幅８００ｍｍとした。また、鋳造量を１０トン、鋳造速度５０ｍ／ｍｉｎ，鋳造時間１８分とした。
＜本発明例＞
　本発明例においては、タンディッシュ内へ供給される溶鋼におけるＳｉ濃度を０．１０質量％とし、目標Ｓｉ濃度に対して不足するＳｉ濃度差ΔＣを０．７０質量％とした。
　そして、表２に示す３種類のＳｉ含有材を用いて、表３に示すように、タンディッシュ内の溶鋼に対して、Ｓｉ添加材を添加した。そして、タンディッシュ内の過熱度ΔＴが適正範囲（３０～５０℃）となるように、溶鋼温度を調整した。
　そして、得られた薄肉鋳片の組織を観察し、等軸晶率を測定した。測定された等軸晶率を表３に合わせて示す。
　ここで、表３のＳｉ含有材の配合について、以下に材料選択および配合量の算出方法を述べる。
　まず、目標Ｓｉ濃度に対して不足するＳｉ濃度差ΔＣにより、温度上昇の最大値が決定する。Ｓｉ含有材ごとの最大温度上昇量ΔＴmaxｉは、表２より次式で与えられる。
　　　　ΔＴmax1＝３１×ΔＣ
　　　　ΔＴmax2＝１９×ΔＣ
　　　　ΔＴmax3＝３×ΔＣ
　したがって、不足する温度差ΔＴjに応じてＳｉ含有材を選択すればよい。
　すなわち、式：１９×ΔＣ≦ΔＴj≦３１×ΔＣを満たすとき、フェロシリコン２号（Ｓｉ含有量７５質量％）と金属Ｓｉを用いる。また、式：３×△Ｃ≦△Ｔj≦１９×△Ｃを満たすとき、フェロシリコン２号（Ｓｉ含有量７５質量％）とフェロシリコン３号（Ｓｉ含有量４０質量％）を用いる。
　たとえば、ΔＣ＝０．７０質量％、不足する温度差ΔＴjが１０℃のとき、
　　　　３×０．７０＜１０＜１９×０．７０
であるので、フェロシリコン２号とフェロシリコン３号を選択すればよい。
　各Ｓｉ含有材の必要供給量は、（１）～（４）式から算出する。
　（３）式より、下記の（５）式が算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　（４）式より、下記の（６）式が算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、（１）式から、ｍ(２)＋ｍ(３)＝１００であるので、ｍ(２)≒７０、ｍ(３)≒３０が得られる。これらを（５）式に代入すると、右辺は１．１８となる。
　また、溶鋼スループットＱｍ＝５８４ｋｇ／ｍｉｎとするとＱｓ＝６．８ｋｇ／ｍｉｎを得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　本発明例においては、Ｓｉ添加材の添加により、鋳造初期から鋳造末期までにおいて、溶鋼温度が一定範囲内に制御されており、等軸晶率が０．０５～０．２０の範囲内で安定していた。
　また、浸漬ノズルの閉塞や地金の巻き込みによるホットバンドの発生等がなく、安定して鋳造を実施することができた。
＜比較例１＞
　比較例１においては、タンディッシュ内へ供給される溶鋼におけるＳｉ濃度を目標値である０．８０質量％とし、定常時（鋳造開始から５ｍｉｎ後）におけるタンディッシュ内の過熱度ΔＴが４０℃となるように、溶鋼温度を設定した。
　この比較例１においては、鋳造初期において、タンディッシュ内に溶鋼を供給した際に、タンディッシュの耐火物に熱が取られ、溶鋼温度が定常時に比べて２０～４０℃程度低くなった。このため、地金が発生し、表面疵、ホットバンドが発生した。また、鋳造末期においても、溶鋼温度が定常時に比べて２０～４０℃程度低くなり、地金が発生し、表面疵、ホットバンドが発生した。
＜比較例２＞
　比較例２においては、タンディッシュ内へ供給される溶鋼におけるＳｉ濃度を目標値である０．８０質量％とし、定常時（鋳造開始から５ｍｉｎ後）におけるタンディッシュ内の過熱度ΔＴが６０℃となるように、溶鋼温度を設定した。
　この比較例２においては、鋳造初期及び鋳造末期において、鋳造トラブルの発生を抑制することができた。ただし、定常時における過熱度ΔＴが高く、等軸晶が十分に発生しなかった。よって、目標とする等軸晶率０．０５～０．２の範囲内の薄肉鋳片を得ることができず、１／２厚部にポロシティ等の中心欠陥が発生した。
　以上の結果から、本発明によれば、溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、溶鋼プール部の溶鋼の温度を一定の範囲内に制御することが可能となり、長手方向で等軸晶率が安定した薄肉鋳片を製造できることが確認された。また、鋳造トラブルの発生を抑制でき、安定して鋳造を行うことができた。
　本発明によれば、タンディッシュ内の溶鋼温度を一定の範囲内に制御することを通じて溶鋼プール部の溶鋼温度を一定の範囲内に制御し、長手方向において等軸晶率が安定した薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法に適用できる。
１　薄肉鋳片
３　溶鋼
５　凝固シェル
１０　双ロール式連続鋳造装置
１１　冷却ロール
１５　サイド堰
１６　溶鋼プール部
１８　タンディッシュ

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へ、タンディッシュ内に貯留された溶鋼を、浸漬ノズルを介して供給し、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、
    　前記タンディッシュ内の前記溶鋼に対して、鋳造初期から鋳造末期までにおいて、Ｓｉ添加材を添加し、前記溶鋼のＳｉ濃度を一定の範囲内に調整するとともに、前記タンディッシュ内の前記溶鋼の温度を一定の範囲内に制御する薄肉鋳片の製造方法。
  2. 　Ｓｉ含有量が異なる複数のＳｉ含有材を準備し、前記タンディッシュ内の前記溶鋼に対して、単独または複数の前記Ｓｉ含有材を配合比を調整して前記Ｓｉ添加材として添加する請求項１に記載の薄肉鋳片の製造方法。
  3. 　前記複数のＳｉ含有材の配合比に応じて、前記Ｓｉ添加材の添加速度を調整する請求項２に記載の薄肉鋳片の製造方法。
  4. 　前記タンディッシュ内の前記溶鋼に対して、前記Ｓｉ添加材を、常温を超える温度に加熱してから添加する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄肉鋳片の製造方法。
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