特許 6365213 連続鋳造機及び連続鋳造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6365213

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】連続鋳造機及び連続鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/16 20060101AFI20180723BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/16 E

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-209952(P2014-209952)

(22)【出願日】2014年10月14日

(65)【公開番号】特開2016-78055(P2016-78055A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年6月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100128587

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 一騎

(72)【発明者】

【氏名】岡澤 健介

【審査官】 坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２２１１５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００，１１／０７，１１／１０８，１１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる鋳型と、
前記モールドパウダーが凝固した層であって前記鋳片と前記鋳型の内壁との間に形成されるモールドパウダー固体層と、前記鋳型の内壁と、の間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する固体潤滑剤供給手段と、
を備え、
前記固体潤滑剤供給手段は、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁とが直接的に擦れ合う領域である接触領域に前記固体潤滑剤を供給するように、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を供給する、連続鋳造機。

【請求項2】

前記固体潤滑剤供給手段は、前記鋳型の下方から気体を用いて、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を送り込むノズル、を含む、
請求項１に記載の連続鋳造機。

【請求項3】

上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる鋳型と、
前記モールドパウダーが凝固した層であって前記鋳片と前記鋳型の内壁との間に形成されるモールドパウダー固体層と、前記鋳型の内壁と、の間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する固体潤滑剤供給手段と、
を備え、
前記固体潤滑剤供給手段は、前記鋳型の下方から気体を用いて、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を送り込むノズル、を含む、連続鋳造機。

【請求項4】

前記ノズルは、前記鋳型の長辺方向における中心から、前記長辺方向に所定の距離離れた位置に配設される、
請求項２又は３に記載の連続鋳造機。

【請求項5】

前記ノズルは、前記鋳型の長辺方向における中心を挟んだ、前記長辺方向の両側に、少なくとも１つずつ配設される、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の連続鋳造機。

【請求項6】

前記ノズルの噴射口の形状はスリット形状であり、
前記スリットの長手方向が前記鋳型の長辺方向と平行になるように、前記ノズルが配設される、
請求項２〜５のいずれか１項に記載の連続鋳造機。

【請求項7】

前記固体潤滑剤は、窒化ケイ素、窒化ホウ素、シリコンカーバイド、二硫化モリブデン及びカーボンのいずれかである、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続鋳造機。

【請求項8】

前記固体潤滑剤の粒子サイズは、０．５（μｍ）〜５（μｍ）である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続鋳造機。

【請求項9】

請求項１又は３に記載の連続鋳造機を用いた、連続鋳造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連続鋳造機及び連続鋳造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

連続鋳造工程では、鋳型に対して上方から溶融金属（例えば溶鋼）が供給され、鋳型の下端から引き抜かれた鋳片が、複数対の支持ロールによって支持及び搬送されながら冷却される。鋳片は鋳型に注がれた溶融金属の外周面が冷却され凝固したものである。

【0003】

ここで、鋳片と鋳型の内壁との潤滑が良好でないと、鋳片の表面の凝固した層（凝固シェル）との摩擦により、鋳型の内壁が損傷する可能性がある。そこで、鋳片と鋳型の内壁との潤滑のために、一般的に、モールドパウダーと呼ばれる紛体を、鋳型の上部から供給することが行われている。溶融金属の熱によって融解した液相のモールドパウダーが、鋳片と鋳型の内壁との間に入り込むことにより、鋳片と鋳型の内壁との潤滑が保たれる。

【0004】

モールドパウダーについては、その潤滑作用をより良好にするために、様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１には、比較的鋳造速度の速い連続鋳造工程を対象として、比較的粘度が小さく、鋳片と鋳型の内壁との摩擦力が所定の大きさ以下になるように調整されたモールドパウダーが開示されている。また、例えば、特許文献２には、低塩基度かつ高粘度で、溶鋼と反応した際に結晶が晶出しにくい組成及び物性を有するモールドパウダーを用いることにより、モールドパウダーの流入を阻害し得るスラグベアの発生を抑制する技術が開示されている。また、例えば、特許文献３には、モールドパウダー粒子が散逸して局所的に偏ることを防止するために、所定の温度以上の雰囲気において緩慢に分解又は物性変化して、モールドパウダー粒子間の摩擦抵抗を増加させ、モールドパウダー粒子の流動性を低下させる中空のモールドパウダーが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１８３５６９号公報

【特許文献2】特開２００３−５３４９６号公報

【特許文献3】特開平６−３９５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、連続鋳造中において鋳型は冷却されているため、鋳型の内部には、凝固し、固体となったモールドパウダーも存在している。従って、鋳型内の一部領域、特に、冷却がより進んだ鋳型の下部領域においては、固体となったモールドパウダーと鋳型の内壁とが摺動し得る状況にあると考えられる。よって、鋳型内壁の摩耗をより抑制するためには、固体となったモールドパウダーと鋳型の内壁との潤滑を考慮する必要がある。

【0007】

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術は、いずれも、融解した液体としてのモールドパウダーの特性に注目したものである。このように、上記特許文献１〜３に記載の技術では、固体となったモールドパウダーと鋳型の内壁との潤滑については十分に考慮されておらず、モールドパウダーが固体として存在する領域における鋳型の内壁の摩耗を十分に抑制できない可能性がある。鋳型の内壁の摩耗が進行すれば、生産ラインを停止して鋳型の交換等の保守作業を行う頻度が増加し、生産性の低下や保守費用の増加を引き起こす恐れがある。

【0008】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連続鋳造機の鋳型において、モールドパウダーが固体として存在する領域における当該鋳型内の潤滑をより良好にすることが可能な、新規かつ改良された連続鋳造機及び連続鋳造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる鋳型と、
前記モールドパウダーが凝固した層であって前記鋳片と前記鋳型の内壁との間に形成されるモールドパウダー固体層と、前記鋳型の内壁と、の間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する固体潤滑剤供給手段と、を備え、前記固体潤滑剤供給手段は、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁とが直接的に擦れ合う領域である接触領域に前記固体潤滑剤を供給するように、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を供給する、連続鋳造機が提供される。

【0010】

また、当該連続鋳造機においては、前記固体潤滑剤供給手段は、前記鋳型の下方から気体を用いて、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を送り込むノズル、を含んでもよい。

【0011】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる鋳型と、前記モールドパウダーが凝固した層であって前記鋳片と前記鋳型の内壁との間に形成されるモールドパウダー固体層と、前記鋳型の内壁と、の間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する固体潤滑剤供給手段と、を備え、前記固体潤滑剤供給手段は、前記鋳型の下方から気体を用いて、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を送り込むノズル、を含む、連続鋳造機が提供される。

【0012】

また、当該連続鋳造機においては、前記ノズルは、前記鋳型の長辺方向における中心から、前記長辺方向に所定の距離離れた位置に配設されてもよい。

【0013】

また、当該連続鋳造機においては、前記ノズルは、前記鋳型の長辺方向における中心を挟んだ、前記長辺方向の両側に、少なくとも１つずつ配設されてもよい。

【0014】

また、当該連続鋳造機においては、前記ノズルの噴射口の形状はスリット形状であり、前記スリットの長手方向が前記鋳型の長辺方向と平行になるように、前記ノズルが配設されてもよい。

【0015】

また、当該連続鋳造機においては、前記固体潤滑剤は、窒化ケイ素、窒化ホウ素、シリコンカーバイド、二硫化モリブデン及びカーボンのいずれかであってもよい。

【0016】

また、当該連続鋳造機においては、前記固体潤滑剤の粒子サイズは、０．５（μｍ）〜５（μｍ）であってもよい。

【0017】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる鋳型と、前記モールドパウダーが凝固した層であって前記鋳片と前記鋳型の内壁との間に形成されるモールドパウダー固体層と、前記鋳型の内壁と、の間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する固体潤滑剤供給手段と、を備え、前記固体潤滑剤供給手段は、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁とが直接的に擦れ合う領域である接触領域に前記固体潤滑剤を供給するように、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を供給する、連続鋳造機を用いた、連続鋳造方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる鋳型と、前記モールドパウダーが凝固した層であって前記鋳片と前記鋳型の内壁との間に形成されるモールドパウダー固体層と、前記鋳型の内壁と、の間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する固体潤滑剤供給手段と、を備え、前記固体潤滑剤供給手段は、前記鋳型の下方から気体を用いて、前記モールドパウダー固体層と前記鋳型の内壁との間に前記固体潤滑剤を送り込むノズル、を含む、連続鋳造機を用いた、連続鋳造方法が提供される。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように本発明によれば、連続鋳造機の鋳型において、モールドパウダーが固体として存在する領域における当該鋳型内の潤滑をより良好にすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る連続鋳造機の概略構成を示す側断面図である。

【図2】連続鋳造中における鋳型及び鋳片の、水平平面（ｘ−ｙ平面）での断面図である。

【図3】鋳型内部における従来の潤滑の様子を示す概略図である。

【図4】図２に示す鋳型のＢ−Ｂ断面における断面図である。

【図5】図４に示す鋳型のＣ−Ｃ断面における断面図である。

【図6】図４に示す鋳型のＤ−Ｄ断面における断面図である。

【図7】鋳型の内壁における熱流束を測定した結果を示すグラフ図である。

【図8】本実施形態に係る鋳型内部における潤滑の様子を示す概略図である。

【図9】鋳型に対する、本実施形態に係る固体潤滑剤供給手段の一例であるノズルの配置位置を示す図である。

【図10】図９に示す鋳型のＥ−Ｅ断面における断面図である。

【図11】本実施形態に係る固体潤滑剤供給手段の一構成例を示す図である。

【図12】本実施形態に係るノズルの噴射口の形状の一例を示す図である。

【図13】本実施形態に係るノズルの噴射口の形状の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、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。

【0021】

（１．連続鋳造機の全体構成）
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る連続鋳造機の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造機の概略構成を示す側断面図である。なお、図１を含む以下に示す図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合があり、各図面において図示される各構成部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の構成部材間における大小関係を正確に表現するものではない。

【0022】

図１に示すように、本実施形態に係る連続鋳造機１０は、連続鋳造用の鋳型１を用いて溶融金属２（例えば溶鋼）を連続鋳造し、スラブ等の鋳片３を製造するための装置である。連続鋳造機１０は、鋳型１と、取鍋４と、タンディッシュ５と、浸漬ノズル６と、二次冷却装置７と、鋳片切断機８と、固体潤滑剤供給手段３０と、を備える。

【0023】

取鍋４は、溶融金属２を外部からタンディッシュ５まで搬送するための可動式の容器である。取鍋４は、タンディッシュ５の上方に配置され、取鍋４内の溶融金属２がタンディッシュ５に供給される。タンディッシュ５は、鋳型１の上方に配置され、溶融金属２を貯留して、当該溶融金属２中の介在物を除去する。浸漬ノズル６は、タンディッシュ５の下端から鋳型１に向けて下方に延び、その先端は鋳型１内の溶融金属２に浸漬されている。当該浸漬ノズル６は、タンディッシュ５にて介在物が除去された溶融金属２を鋳型１内に連続供給する。

【0024】

なお、以下の説明では、上下方向（すなわち、タンディッシュ５から鋳型１に対して溶融金属２が供給される方向）を、ｚ軸方向とも呼称する。また、ｚ軸方向と垂直な平面（水平平面）内における互いに直交する２方向を、それぞれ、ｘ軸方向及びｙ軸方向とも呼称する。また、ｘ軸方向を、後述する鋳型１の長辺鋳型板と平行な方向として定義し、ｙ軸方向を、後述する鋳型１の短辺鋳型板と平行な方向として定義する。

【0025】

鋳型１は、鋳片３の幅及び厚さに応じた四角筒状であり、例えば、一対の長辺鋳型板で一対の短辺鋳型板を幅方向両側から挟むように組み立てられる。これら鋳型板は、例えば水冷銅板で構成されている。鋳型１は、かかる鋳型板と接触する溶融金属２を冷却して、外殻の凝固シェル３ａの内部に未凝固部３ｂを含む鋳片３を製造する。鋳片３が鋳型１下方に向かって移動するにつれて、内部の未凝固部３ｂの凝固が進行し、外殻の凝固シェル３ａの厚さは、徐々に厚くなる。かかる凝固シェル３ａと未凝固部３ｂを含む鋳片３は、鋳型１の下端から引き抜かれる。

【0026】

また、図１では図示を省略しているが、鋳型１には、溶融金属２とともに、その上方から、モールドパウダーが供給される。供給されたモールドパウダーは、溶融金属２の熱により融解し、液体となったモールドパウダーが鋳片３と鋳型１の内壁との間に介在する。当該液体となったモールドパウダーにより、鋳片３と鋳型１の内壁との間の潤滑が保たれる。ただし、下記（２．従来技術に対する発明者らによる検討）で説明するように、鋳型１の内部には、冷却されることにより、凝固し、固体となったモールドパウダーも存在している。特に、鋳型１の下部では、固体となったモールドパウダーが、鋳片３と鋳型１の内壁との間に介在している。そして、固体となったモールドパウダーは、鋳片３の外周面に付着した状態で、鋳片３ととともに、鋳型１から引き抜かれる。

【0027】

二次冷却装置７は、鋳型１の下方の二次冷却帯９に設けられ、鋳型１下端から引き抜かれた鋳片３を支持及び搬送しながら冷却する。この二次冷却装置７は、鋳片３の厚さ方向両側に配置される複数対の支持ロール（例えば、サポートロール１１、ピンチロール１２及びセグメントロール１３）と、鋳片３に対して冷却水を噴射する複数のスプレーノズル（図示せず。）とを有する。

【0028】

二次冷却装置７に設けられる支持ロールは、鋳片３の厚さ方向両側に対となって配置され、鋳片３を支持しながら搬送する支持搬送手段として機能する。当該支持ロールにより鋳片３を厚さ方向両側から支持することで、二次冷却帯９において凝固途中の鋳片３のブレークアウトやバルジングを防止できる。

【0029】

支持ロールであるサポートロール１１、ピンチロール１２及びセグメントロール１３は、二次冷却帯９における鋳片３の搬送経路（パスライン）を形成する。このパスラインは、図１に示すように、鋳型１の直下では垂直であり、次いで曲線状に湾曲して、最終的には水平になる。二次冷却帯９において、当該パスラインが垂直である部分を垂直部９Ａ、湾曲している部分を湾曲部９Ｂ、水平である部分を水平部９Ｃと称する。このようなパスラインを有する連続鋳造機１０は、垂直曲げ型の連続鋳造機１０と呼称される。なお、本発明は、図１に示すような垂直曲げ型の連続鋳造機１０に限定されず、湾曲型又は垂直型など他の各種の連続鋳造機にも適用可能である。

【0030】

サポートロール１１は、鋳型１の直下の垂直部９Ａに設けられる無駆動式ロールであり、鋳型１から引き抜かれた直後の鋳片３を支持する。鋳型１から引き抜かれた直後の鋳片３は、凝固シェル３ａが薄い状態であるため、ブレークアウトやバルジングを防止するために比較的短い間隔（ロールピッチ）で支持する必要がある。そのため、サポートロール１１としては、ロールピッチを短縮することが可能な小径のロールが用いられることが望ましい。図１に示す例では、垂直部９Ａにおける鋳片３の両側に、小径のロールからなる３対のサポートロール１１が、比較的狭いロールピッチで設けられている。

【0031】

ピンチロール１２は、モータ等の駆動手段により回転する駆動式ロールであり、鋳片３を鋳型１から引き抜く機能を有する。ピンチロール１２は、垂直部９Ａ、湾曲部９Ｂ及び水平部９Ｃにおいて適切な位置にそれぞれ配置される。鋳片３は、ピンチロール１２から伝達される力によって鋳型１から引き抜かれ、上記パスラインに沿って搬送される。なお、ピンチロール１２の配置は図１に示す例に限定されず、その配置位置は任意に設定されてよい。

【0032】

セグメントロール１３（ガイドロールとも称する。）は、湾曲部９Ｂ及び水平部９Ｃに設けられる無駆動式ロールであり、上記パスラインに沿って鋳片３を支持及び案内する。セグメントロール１３は、パスライン上の位置によって、及び、鋳片３のＦ面（Ｆｉｘｅｄ面、図１では左下側の面）とＬ面（Ｌｏｏｓｅ面、図１では右上側の面）とで、それぞれ異なるロール径やロールピッチで配置されてよい。

【0033】

鋳片切断機８は、上記パスラインの水平部９Ｃの終端に配置され、当該パスラインに沿って搬送された鋳片３を所定の長さに切断する。切断された厚板状の鋳片１４は、テーブルロール１５により次工程の設備に搬送される。

【0034】

固体潤滑剤供給手段３０は、鋳型１の下方から、固体となったモールドパウダー（以下、モールドパウダー固体層とも呼称する。）と鋳型１の内壁との間に、微粉体からなる固体潤滑剤を供給する。当該固体潤滑剤により、モールドパウダー固体層と鋳型１の内壁との間の潤滑が良好となり、鋳型１の内壁の摩耗及び損傷が抑制される。

【0035】

例えば、固体潤滑剤供給手段３０は、気体とともに固体潤滑剤をモールドパウダー固体層と鋳型１の内壁との間に吹き込むノズルによって構成される。当該気体は、空気（エアー）であってもよいし、その他の任意の気体であってもよい。ただし、当該気体は、高温である鋳型１内に吹き込まれるものであるため、当該気体としては、反応性の低い不活性の気体が好適に用いられ得る。なお、固体潤滑剤供給手段３０及び固体潤滑剤の具体的な構成については、下記（３−２．固体潤滑剤の供給方法について）で改めて詳しく説明する。

【0036】

以上、図１を参照して、本発明に係る連続鋳造機１０の全体構成について説明した。なお、本実施形態に係る連続鋳造機１０は、一般的な従来の連続鋳造機に対して、固体潤滑剤供給手段３０が追加されたものに対応する。固体潤滑剤供給手段３０は、例えば上述した気体を用いて固体潤滑剤を吹き込むノズルのような、比較的簡易な機構によって構成されるものであるため、固体潤滑剤供給手段３０を設けることによる設備的なコストはさほど大きなものではない。このように、本実施形態によれば、比較的簡易な構成によって、鋳型１の内壁の摩耗及び損傷を抑制することができる。

【0037】

また、連続鋳造機１０によって製造される鋳片３の種類及びサイズは、特に限定されない。例えば、鋳片３は、厚さが２５０〜３００（ｍｍ）程度のスラブ、５００（ｍｍ）を超えるブルーム若しくはビレットであってもよいし、あるいは、厚さが１００（ｍｍ）程度の薄スラブ、５０（ｍｍ）以下の薄帯連続鋳造鋳片等であってもよい。また、鋳片３の素材は連続鋳造が可能な金属であればよく、例えば、鉄鋼、特殊鋼の他、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン等、各種の金属であってよい。

【0038】

（２．本発明に想到した背景）
ここで、本実施形態について詳細に説明するに先立ち、本発明をより明確なものとするために、本発明者らが検討した、連続鋳造機の鋳型内部における従来の潤滑の様子について説明するとともに、本発明者らが本発明に想到した背景について説明する。

【0039】

従来、連続鋳造機においては、鋳片と鋳型の内壁との潤滑のために、モールドパウダーと呼ばれる紛体を、鋳型の上部から供給することが行われている。溶融金属の熱によって融解した液相のモールドパウダーが、鋳片と鋳型の内壁との間に入り込むことにより、鋳片と鋳型の内壁との潤滑が保たれる。

【0040】

しかしながら、本発明者らは、鋳型の内壁の摩耗について詳細に調査した結果、鋳型の下部領域の内壁の摩耗量が他の領域よりも大きいことを発見した。これは、モールドパウダーを供給しているにもかかわらず、当該下部領域における鋳型の内壁の摩耗が十分に抑制できていないことを示している。

【0041】

ここで、上記（１．連続鋳造機の全体構成）で説明したように、鋳片が鋳型から引き抜かれる際には、固体となったモールドパウダーが鋳片の外周面に付着していることが確認できている。これは、少なくとも鋳型の下部領域においては、モールドパウダーが、潤滑剤として機能し得る液体の状態ではなく、固体の状態で、鋳片と鋳型の内壁との間に介在していることを表している。本発明者らは、鋳型内部における従来の潤滑では、この固体となったモールドパウダーと鋳型の内壁とが摺動することにより、鋳型の内壁の摩耗が助長されているのではないかと考えた。

【0042】

図２及び図３を参照して、このような、本発明者らが想到した、連続鋳造機の鋳型内部における従来の潤滑の様子について説明する。図２は、連続鋳造中における鋳型及び鋳片の、水平平面（ｘ−ｙ平面）での断面図である。また、図３は、鋳型内部における従来の潤滑の様子を示す概略図である。図３では、図２に示す鋳型及び鋳片のＡ−Ａ断面での断面図とともに、鋳型の下部領域における、当該鋳型の内壁近傍の拡大図を概略的に図示している。

【0043】

図２及び図３を参照すると、鋳片３は、冷却され凝固した外殻の凝固シェル３ａと、当該凝固シェル３ａの内部の未凝固部３ｂと、を含む。また、鋳型１に対しては、上方からモールドパウダーが供給されており、供給されたモールドパウダーは、鋳片３の熱により融解し、液体となったモールドパウダーは、凝固シェル３ａと鋳型１の内壁との間に流入する。

【0044】

ここで、鋳造中において、鋳片３の未凝固部３ｂの温度は約１２００℃〜１３００℃であり、凝固シェル３ａの厚みが比較的薄い鋳型１の上部領域では、鋳片３の表面温度もこれに準じた温度であり得る。しかしながら、鋳型１は冷却されているため、鋳型１の内壁の表面温度は３００℃程度であり、鋳型の下部領域における凝固シェル３ａの表面温度は約８００℃にまで低下している。一方、モールドパウダーは、例えば、アルミニウム酸化物−シリコン酸化物−カルシウム酸化物からなる３元系の酸化物であり、その融点は約９００℃〜１２００℃である。

【0045】

従って、鋳型１に投入されたモールドパウダーは、鋳型１の上部領域においては、鋳片３から受ける熱によって、融解し液体として存在し得る。しかしながら、モールドパウダーは、例えば鋳型１の内壁との接触領域や、鋳型１の下部領域では、鋳型１の内壁や、比較的温度が低下している凝固シェル３ａによってその温度が低下されるため、凝固し、固体として存在し得る。特に、鋳型１の下部領域では、鋳片３と鋳型１の内壁との間には、主に、固体となったモールドパウダーが介在していると考えられる（後述する図５及び図６を参照。）。

【0046】

本明細書では、便宜的に、鋳型１において、鋳片３と鋳型１の内壁との間に、主に、固体となったモールドパウダーが介在している領域を、鋳型１の下部領域と呼称し、当該下部領域よりも上方の領域を、鋳型１の上部領域と呼称することとする。なお、鋳型１における上部領域及び下部領域の境界は、鋳型１及び鋳片３の温度や、モールドパウダーの材料等によって適宜変化し得る。

【0047】

図３の左図は、鋳型１の下部領域における、当該鋳型の内壁近傍の拡大図である。図示するように、鋳型１の下部領域では、主に、固体となったモールドパウダーの層（モールドパウダー固体層２２）が、鋳片３の凝固シェル３ａと鋳型１の内壁との間に介在していると考えられる。

【0048】

ここで、凝固シェル３ａとモールドパウダー固体層２２との境界についてより詳細に考察すると、凝固シェル３ａの表面は、鋳型１の表面に比べて温度が高いため、当該凝固シェル３ａと接触している領域には、未だ凝固していない液体となったモールドパウダーの層（モールドパウダー液体層２１）が存在し得る。従って、凝固シェル３ａとモールドパウダー固体層２２との間の潤滑は、両者の間に存在するモールドパウダー液体層２１によって、良好に保たれ得る。

【0049】

一方、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との境界には、潤滑剤として作用する物質が存在しない。従って、当該境界においては、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが、直接的に擦れ合っていると考えられる。本発明者らは、このような、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との直接的な摩擦が、鋳型１の下部領域において当該鋳型１の内壁の摩耗量が大きくなっている原因であると考えた。

【0050】

なお、本明細書では、このように、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが直接的に擦れ合っている状況のことを、便宜的に、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが接触している、と表現することとする。ただし、当該接触という表現は、必ずしも、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが完全に隙間なく接触していることを意味しない。図３の左図に示すように、モールドパウダー固体層２２の表面は滑らかではないため、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが接触している場合であっても、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間には、当該表面の粗さに応じた僅かな隙間が存在し得る。

【0051】

従来、例えば特許文献１〜３に記載の技術のように、融解して液体となったモールドパウダーの潤滑剤としての性能を向上させる技術については、様々な技術が開発されていた。しかしながら、凝固して固体となったモールドパウダーと鋳型１の内壁との摩擦については、十分に検討されていなかった。従って、従来技術では、上述したような、モールドパウダー固体層２２に起因して鋳型１の下部領域の内壁に生じる摩耗を防止することは困難であると考えられる。

【0052】

ここで、鋳型１の内壁の摩耗量が大きいと、生産ラインを停止して鋳型１の交換等の保守作業を行う頻度が増加することとなり、生産性の低下及び保守費用の増加を引き起こす恐れがある。このような事態を防止するためには、固体となったモールドパウダーと鋳型１の内壁との摩擦力を低減させ、鋳型１の内壁の摩耗量を低減させる必要がある。

【0053】

そこで、本発明者らは、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の下部領域の内壁との間の摩擦について更に検討するために、鋳型１の内壁の摩耗についてより詳しく解析を行った。その結果、鋳型１の下部領域の中でも、鋳型１の長辺方向（幅方向）の略中央付近の摩耗量が、他の領域の摩耗量に比べて大きいことが分かった。そこで、本発明者らは、鋳型１の下部領域において、モールドパウダー固体層２２は、鋳型１の幅方向に一様に形成されているのではなく、モールドパウダー固体層２２の鋳型１の幅方向における形成位置には、所定の分布が存在するのではないかと考えた。

【0054】

図４−図６を参照して、本発明者らが想到した、モールドパウダー固体層２２の鋳型１の幅方向における形成位置の分布について説明する。図４は、図２に示す鋳型１のＢ−Ｂ断面における断面図である。Ｂ−Ｂ断面は、鋳型１の幅方向の内壁に対応する断面であり、図４は、連続鋳造中における鋳型１の幅方向の内壁の様子を概略的に図示するものである。なお、図４では、説明のため、鋳型１の内壁により密接に接触しているモールドパウダー固体層２２のみを図示している。

【0055】

図５は、図４に示す鋳型１のＣ−Ｃ断面における断面図である。図５は、鋳型１の、幅方向の中心から所定の距離ずれた位置における、上下方向の断面図を示している。また、図６は、図４に示す鋳型１のＤ−Ｄ断面における断面図である。図６は、鋳型１の、幅方向の中心における、上下方向の断面図を示している。

【0056】

鋳型１の内壁の摩耗量の傾向から、図４及び図６に示すように、モールドパウダー固体層２２は、少なくとも鋳型１の幅方向の略中央近傍において、鋳型１の下部領域の内壁と接触していると考えられる。このように、鋳型１の下部領域において、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とがより密接に接触している領域を、以下の説明では、接触領域とも呼称する。接触領域は、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが、直接的に擦れ合う領域であると言える。

【0057】

一方で、同じく鋳型１の内壁の摩耗量の傾向から、図４及び図５に示すように、鋳型１の幅方向の中心から所定の距離ずれた位置では、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の下部領域の内壁との間には、空隙Ｘが存在していると考えられる。空隙Ｘは、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが直接的には擦れ合わない程度の間隔を有していると考えられる。このように、鋳型１の下部領域において、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に空隙Ｘが存在している領域を、以下の説明では、非接触領域とも呼称する。

【0058】

本発明者らは、鋳型１の内壁において、モールドパウダー固体層２２の接触領域及び非接触領域が、図４−図６に示すように分布しているという仮説を実証することを試みた。具体的には、鋳型１の内壁を直接観察することは困難であるため、鋳型１の内壁に、図４に示すＣ−Ｃ断面及びＤ−Ｄ断面に沿って複数の熱電対を設置し、連続鋳造中に、鋳型１の内壁における熱流束（Ｊ／ｍ^２・ｓ）を測定した。非接触領域では、空隙Ｘによる断熱効果により、接触領域に比べて、観測される熱流束が低下するはずである。

【0059】

測定結果を図７に示す。図７は、鋳型１の内壁における熱流束を測定した結果を示すグラフ図である。ただし、図７では、測定した熱流束の値を、熱流束に比例する無次元のパラメータである「抜熱指数」に換算したものを、プロットしている。当該抜熱指数が大きいほど、測定された熱流束も大きい。また、図７では、横軸に鋳型１の湯面からの距離を取り、縦軸に上記抜熱指数を取り、両者の関係性をプロットしている。

【0060】

図７では、図４に示すＣ−Ｃ断面に沿って測定された抜熱指数の値と、Ｄ−Ｄ断面に沿って測定された抜熱指数の値と、を併せてプロットしている。図７を参照すると、鋳型１の下部領域に対応する湯面からの距離が６００（ｍｍ）よりも深い領域において、Ｃ−Ｃ断面に対応する位置での抜熱指数が、Ｄ−Ｄ断面に対応する位置での抜熱指数よりも大きくなっていることが分かる。これは、図４−図６を参照して説明した、鋳型１の下部領域において、鋳型１の幅方向の中心付近ではモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とが接触しており、鋳型１の幅方向の中心から所定の距離ずれた位置ではモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に空隙Ｘが存在している、という、本発明者らの仮説を裏付ける結果であると言える。

【0061】

以上、連続鋳造機の鋳型１内部における従来の潤滑について、本発明者らが検討した結果について説明した。以上説明したように、本発明者らは、鋳型１の下部領域の内壁の摩耗は、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間の直接的な摩擦が原因であると考えた。また、本発明者らは、鋳型１の下部領域における内壁の摩耗量が、幅方向に分布を有することを発見し、当該摩耗量の分布に対応して、モールドパウダー固体層２２の形成位置にも分布が存在するのではないかと考えた。具体的には、本発明者らは、鋳型１の下部領域において、モールドパウダー固体層２２は、少なくとも鋳型１の幅方向の略中央近傍では鋳型１の内壁と接触しているが、鋳型１の幅方向の中心から所定の距離ずれた位置ではモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に空隙Ｘが存在している、という仮説を立てた。更に、熱電対を用いて鋳型１の内壁における熱流束の分布を測定することにより、当該仮説の確からしさを実証することができた。

【0062】

本発明者らは、上述した検討結果、特に、鋳型１の下部領域の内壁におけるモールドパウダー固体層２２の形成位置の分布についての知見に基づいて、モールドパウダーが固体として存在する領域における鋳型内の潤滑をより良好にする技術について鋭意検討した結果、本発明の好適な一実施形態に想到した。すなわち、本発明の一実施形態では、連続鋳造工程において、上記（１．連続鋳造機の全体構成）で説明したように、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に、微粉体からなる固体潤滑剤が供給される。当該固体潤滑剤により、モールドパウダー固体層と鋳型１の内壁との間の潤滑が良好となり、鋳型１の内壁の摩耗及び損傷が抑制されるのである。

【0063】

以下では、本実施形態について更に詳細に説明する。

【0064】

（３．本実施形態の詳細）
（３−１．本実施形態の概要）
図８を参照して、本実施形態の概要について説明する。図８は、本実施形態に係る鋳型内部における潤滑の様子を示す概略図である。図８では、図３と同様に、図２に示す鋳型１及び鋳片３のＡ−Ａ断面での断面図とともに、鋳型１の下部領域における、鋳型１の内壁近傍の拡大図を概略的に図示している。なお、Ａ−Ａ断面は、鋳型１の幅方向の略中心における断面であり、上記（２．本発明に想到した背景）で説明したように、鋳型１の下部領域において、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁とがより密接に接触している接触領域が存在し得る断面である。

【0065】

本実施形態では、図８に示すように、鋳型１の下部領域の、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に、微粉体からなる固体潤滑剤２３が供給される。固体潤滑剤２３は、一般的に固体潤滑剤として用いられる、各種の紛体であってよい。図３を参照して説明したように、接触領域では、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との接触面において、完全に滑らかな面同士が摺動している訳ではなく、両者の間には、表面粗さに起因する僅かな隙間が存在し得る。本実施形態では、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間のこの僅かな隙間に、微粉体からなる固体潤滑剤が供給されるのである。

【0066】

具体的には、図１を参照して説明したように、本実施形態に係る連続鋳造機１０は、例えばノズルからなる固体潤滑剤供給手段３０を備える。当該固体潤滑剤供給手段３０によって、モールドパウダー固体層と鋳型１の内壁との間に固体潤滑剤が供給される。なお、固体潤滑剤２３の具体的な供給方法については、下記（３−２．固体潤滑剤の供給方法）で詳しく説明する。

【0067】

以上、本実施形態の概要について説明した。以上説明したように、本実施形態によれば、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に固体潤滑剤２３が供給されることにより、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間の摩擦力が低下し、鋳型１の内壁の摩耗が抑制され得る。従って、鋳型１の使用寿命を長大化することができ、保守作業の頻度を低減させることができるため、生産性の低下及び保守費用の増加を抑えることができる。

【0068】

なお、本実施形態は、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に固体潤滑剤２３が供給されること以外は、従来の連続鋳造工程と同様の処理が行われてよい。従って、以下の本実施形態についての説明では、既に説明した構成については重複する説明を省略する。

【0069】

（３−２．固体潤滑剤の供給方法）
図９及び図１０を参照して、本実施形態における固体潤滑剤の供給方法について詳しく説明する。図９は、鋳型１に対する、本実施形態に係る固体潤滑剤供給手段３０の一例であるノズルの配設位置を示す図である。図９では、図２に示す鋳型１のＢ−Ｂ断面における断面図とともに、本実施形態に係る固体潤滑剤供給手段３０の一例であるノズル３４を併せて図示するものである。Ｂ−Ｂ断面は、鋳型１の幅方向の内壁に対応する断面であり、図９は、図４と同様に、連続鋳造中における鋳型１の幅方向の内壁の様子を概略的に図示するものである。なお、図９では、説明のため、鋳型１の内壁に接触しているモールドパウダー固体層２２のみを図示している。図１０は、図９に示す鋳型１のＥ−Ｅ断面における断面図である。Ｅ−Ｅ断面は、鋳型１の幅方向において、ノズル３４が設けられる位置での断面を表している。

【0070】

図９及び図１０に示すように、本実施形態では、ノズル３４によって、固体潤滑剤が、気体（例えばエアー）とともに、鋳型１の下方から、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に供給される。ノズル３４は、図９に示すように、鋳型１の幅方向の中心から、当該幅方向に所定の距離ずれた位置、すなわち、非接触領域に対応する位置に配設される。これにより、固体潤滑剤は、非接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間の空隙Ｘに向かって噴射されることとなる。空隙Ｘに向かって噴射された固体潤滑剤は、図９に矢印で示すように、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間で拡散し、鋳型１の幅方向の中央近傍に存在する、モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との接触領域に対して、上方から供給されることとなる。

【0071】

ここで、例えば、ノズル３４を鋳型１の幅方向の略中央に配設し、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に対して固体潤滑剤を直接供給することは、当該隙間の大きさがごく小さいために、困難であると考えられる。これに対して、本実施形態では、上述したように、鋳型１の幅方向において接触領域から所定の距離ずれた位置にノズル３４が配設され、空隙Ｘに固体潤滑剤が供給される。空隙Ｘ内に拡散した固体潤滑剤は、上方から下方に向かって移動している鋳片３（凝固シェル３ａ）によって引きずられるように、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に入り込む。このように、本実施形態では、鋳型１の幅方向において接触領域から所定の距離ずれた位置から、空隙Ｘに向かって固体潤滑剤を供給することにより、空隙Ｘにおける固体潤滑剤の拡散を利用して、より効果的に、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に、固体潤滑剤を供給することができる。

【0072】

固体潤滑剤としては、一般的に固体潤滑剤として用いられる、各種の紛体が用いられてよい。例えば、固体潤滑剤は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、カーボン等の紛体であり得る。

【0073】

なお、固体潤滑剤には、例えば１２００℃〜１３００℃程度の高温化においても潤滑作用を失わない化学的安定性を有することが求められる。鋳片３の未凝固部３ｂの温度は約１２００℃〜１３００℃であるため、鋳型１内部の上部領域における雰囲気温度は、１２００℃〜１３００℃又はこれに準じる温度になる可能性がある。固体潤滑剤は、図９に矢印で示すように、空隙Ｘにおいて拡散し、鋳型１の上部領域にまで達する可能性があるため、このような拡散経路をたどった場合であっても化学的な特性が変化しないように、固体潤滑剤には、上記のような化学的安定性が求められるのである。上述した材料は、いずれも、当該要求を満たすものである。

【0074】

また、固体潤滑剤の粒子サイズは、例えば約０．５（μｍ）〜５（μｍ）である。粒子サイズが０．５（μｍ）よりも小さい場合には、空隙Ｘに気体とともに噴射した際に、気体の噴射方向に移動し過ぎてしまい、固体潤滑剤が、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に入り難くなる。一方、粒子サイズが５（μｍ）よりも大きい場合には、粒子サイズが大き過ぎるために、固体潤滑剤が、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に入り難くなる。なお、上述した粒子サイズは、例えば、粒子の長径を意味しており、サンプルを観察することによって得られる値である。

【0075】

また、固体潤滑剤とともに吹き込む気体の流量は、例えば、約１（Ｌ／ｍｉｎ）〜３０（Ｌ／ｍｉｎ）であることが好ましい。気体の流量が１（Ｌ／ｍｉｎ）よりも小さい場合には、固体潤滑剤の粒子が適当に飛散しない。一方、気体の流量が３０（Ｌ／ｍｉｎ）よりも大きい場合には、気体及び固体潤滑剤が空隙Ｘに入り難くなる。

【0076】

また、気体とともに吹き込む固体潤滑剤の粒子数は、例えば、約３万（個／ｍｉｎ）〜３０万（個／ｍｉｎ）であることが好ましい。粒子数が３万（個／ｍｉｎ）よりも小さい場合には、鋳型１の内壁の面積当たりに換算した固体潤滑剤の粒子数が少な過ぎ、潤滑剤として有効に機能しない可能性がある。一方、粒子数が３０万（個／ｍｉｎ）よりも大きい場合には、空隙Ｘに粒子が過剰に存在するため、空隙Ｘで固体潤滑剤が詰まってしまう可能性がある。

【0077】

なお、上述した気体の流量及び固体潤滑剤の粒子数は、鋳型１の幅が１０００（ｍｍ）〜１３００（ｍｍ）である、中型の連続鋳造機に対して本実施形態を適用した場合における一例である。鋳型１のサイズ、特に幅が変化した場合には、空隙Ｘのサイズ（非接触領域の面積）及び接触領域の面積も変化し得るため、気体の流量及び固体潤滑剤の粒子数の適切な範囲も変化し得る。気体の流量及び固体潤滑剤の粒子数は、鋳型１のサイズに応じて適宜設定されてよい。

【0078】

また、鋳型１の幅方向におけるノズル３４の位置は、接触領域に対応する位置から所定の距離ずれた位置であればよい。鋳型１の幅方向の中心からノズル３４までの距離ｌは、例えば、鋳型１の幅をＷとした場合に、ｌ＝０．２Ｗ〜０．８Ｗ程度であることが好ましい。距離ｌが０．２Ｗよりも小さい場合（すなわち、ノズル３４の位置が鋳型１の幅方向の中心により近い場合）には、ノズル３４が接触領域の直下に位置してしまう可能性が高く、固体潤滑剤を、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に効果的に供給することが難しくなる。一方、距離ｌが０．８Ｗよりも大きい場合（すなわち、ノズル３４の位置が鋳型１の幅方向の端により近い場合）には、固体潤滑剤が鋳型１の幅方向の中心に向かって、すなわち、接触領域に向かって十分に拡散しない可能性がある。

【0079】

また、固体潤滑剤供給手段３０の具体的な構成としては、一般的に紛体の吹き付け等に用いられる構成が用いられてよい。図１１は、本実施形態に係る固体潤滑剤供給手段３０の一構成例を示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る固体潤滑剤供給手段３０は、圧送ポンプ３１と、固体潤滑剤を貯留するとともに圧送ポンプに対して当該固体潤滑剤を供給するホッパー３２と、圧送ポンプ３１によって所定の圧力で吐出される気体と固体潤滑剤との混合物をノズル３４に対して搬送する配管部材３３と、気体と固体潤滑剤との混合物を外部に向かって噴射するノズル３４と、を有する。固体潤滑剤供給手段３０は、上述したような範囲に、気体の流量及び固体潤滑剤の粒子数を調整する機能を有している。なお、固体潤滑剤供給手段３０の具体的な構成はかかる例に限定されず、固体潤滑剤供給手段３０としては、紛体と気体とを混合して噴射する機能を有する、各種の公知な装置が用いられてよい。

【0080】

また、ノズル３４の噴射口の形状は、例えば円形である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、ノズル３４の噴射口の形状は、円形、スリット形状等、あらゆる形状であってよい。

【0081】

図１２及び図１３に、ノズル３４の噴射口の形状の一例を示す。図１２及び図１３は、本実施形態に係るノズル３４の噴射口の形状の一例を示す図である。図１２及び図１３では、ノズル３４を噴射口の方向から、すなわち、図９及び図１０に示すｚ軸方向から見た様子を図示している。

【0082】

図１２では、ノズル３４の一例として、噴射口３５が円形であるノズル３４ａを図示している。図１２に示す例では、略円筒形状のノズル３４ａに対して円形の噴射口３５が設けられている。

【0083】

図１３では、ノズル３４の一例として、噴射口３６がスリット形状であるノズル３４ｂを図示している。図１３に示す例では、略矩形のノズル３４ｂに対してスリット形状の噴射口３６が設けられている。図１３に示すようにノズル３４ｂの噴射口３６がスリット形状である場合には、当該スリットの長手方向が、鋳型１の幅方向と平行になるように、ノズル３４ｂが鋳型１に対して配設される。モールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との間に形成される空隙Ｘも、鋳型１の幅方向を長手方向とするスリットとみなすことができるため、スリット形状の噴射口３６を有するノズル３４ｂを上記のように配設することにより、空隙Ｘに対して、より効率的に気体及び固体潤滑剤を流入することが可能となる。

【0084】

また、図９及び図１０に示す例では、鋳型１に対してノズル３４が１つだけ配設されているが、ノズル３４の配設数はかかる例に限定されない。例えば、鋳型１の幅方向の中心を挟んで、当該幅方向の両側に、少なくとも１つずつ、ノズル３４が配設されてもよい。また、これら複数のノズル３４は、鋳型１の幅方向の中心に対して対称に設けられてもよい。鋳型１の幅方向の中心を挟んで両側に配設される複数のノズル３４から同時に気体及び固体潤滑剤が供給されることにより、接触領域の幅方向の両側から回り込んできた固体潤滑剤が、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に入り込むこととなり、当該隙間に、より効率的に固体潤滑剤を供給することが可能となる。

【0085】

以上、本実施形態における固体潤滑剤の供給方法について説明した。

【実施例】

【0086】

本発明に係る連続鋳造機を、鉄鋼プラントにおける実際の生産品用の設備に対して適用した実施例について説明する。実施例として、２ストランドの連続鋳造機の一方の鋳型に対して、鋳型の下方から、モールドパウダー固体層と鋳型の内壁との間に、エアーノズルによってエアー及び固体潤滑剤を吹き込んだ。比較例として、上記２ストランドの連続鋳造機の他方の鋳型に対しては、エアーノズルによるエアー及び固体潤滑剤の吹き込みを行わず、従来の方式での連続鋳造を行った。

【0087】

ここで、２ストランドの連続鋳造機とは、一のタンディッシュから２つの鋳型に対して溶鋼を供給する連続鋳造機である。２ストランドの連続鋳造機における、一方の鋳型を本発明が適用された実施例とし、他方の鋳型を従来の方式が踏襲された比較例とすることにより、同一の成分を有する溶鋼に対して連続鋳造を行った場合における本発明の効果を確認することができる。

【0088】

連続鋳造における鋳造速度は、実施例、比較例ともに、１（ｍ／ｍｉｎ）〜１．２（ｍ／ｍｉｎ）である。また、鋳型は、実施例、比較例ともに、その幅が１０００（ｍｍ）〜１３００（ｍｍ）のものを用いた。

【0089】

実施例では、固体潤滑剤として窒化ケイ素の粉末を用いた。当該窒化ケイ素の粒子サイズは、０．５（μｍ）〜５（μｍ）である。エアーノズルの配設位置、すなわち、エアー及び固体潤滑剤の吹き込み位置は、鋳型の幅方向における中心から、３５０（ｍｍ）離れた位置である。

【0090】

上記の条件の下、６００ｃａｓｔ使用後の、実施例及び比較例における、鋳型の下部領域の内壁の摩耗量を比較した。なお、鋳型の内壁の摩耗量は、工程終了後における、鋳型の内壁のめっきの摩耗量を、レーザ変位計によって測定することによって得た。

【0091】

ここで、実施例として、エアーノズルの配設数及び噴射口の形状を変更した、３種類の異なる条件で連続鋳造を行った。具体的には、実施例１としては、噴射口の形状が円形であるエアーノズルを、鋳型に対して１つだけ、上記の位置に配設した。すなわち、実施例１は、エアーノズルを、鋳型の幅方向の中心に対して片側にのみ設けたものである。また、実施例２としては、噴射口の形状が円形であるエアーノズルを、鋳型に対して２つ、鋳型の幅方向の中心に対して対称に、上記の位置に配設した。すなわち、実施例２は、エアーノズルを、鋳型の幅方向の中心に対して両側に設けたものである。また、実施例３としては、噴射口の形状がスリット形状であるエアーノズルを、実施例１と同じ位置に１つだけ配設した。更に、各実施例において、エアー及び固体潤滑剤を吹き込む際のエアー流量及び固体潤滑剤の粒子数を、パラメータとして変更している。

【0092】

実施例及び比較例における、６００ｃａｓｔ使用後の鋳型の下部領域の内壁の摩耗量を比較した結果を下記表１〜表３に示す。なお、下記表１〜３は、それぞれ、上述した実施例１〜３に対応するものである。また、下記表１〜３では、鋳型内壁の摩耗量が、１（ｍｍ）以上であった場合には×を、当該摩耗量が１（ｍｍ）未満０．７（ｍｍ）以上であった場合には△を、当該摩耗量が０．７（ｍｍ）未満０．４（ｍｍ）以上であった場合には○を、当該摩耗量が０．４（ｍｍ）未満であった場合には◎を付すことによって、鋳型内壁の摩耗量を表現している。

【0093】

【表1】

【0094】

【表2】

【0095】

【表3】

【0096】

以上の結果から、本発明が適用された実施例１〜３のいずれにおいても、従来方式が適用された比較例に比べて、鋳型内壁の摩耗量が低減されることが分かった。これは、実施例１〜３においては、モールドパウダー固体層と鋳型の内壁との間に固体潤滑剤を吹き込むことにより、固体潤滑剤が、接触領域におけるモールドパウダー固体層と鋳型の内壁との隙間に入り込み、両者の間の潤滑が良好に保たれるからであると考えられる。

【0097】

ここで、表１〜３を比較すると、噴射口が円形であるエアーノズルを片側に１つのみ設けた場合（実施例１）に比べて、噴射口が円形であるエアーノズルを両側に設けた場合（実施例２）、及び噴射口がスリット形状であるエアーノズルを片側に１つのみ設けた場合（実施例３）の方が、鋳型の内壁の摩耗量がより低減することが分かる。これは、エアーノズルを両側に設けたことにより、又はエアーノズルの噴射口をスリット形状にしたことにより、固体潤滑剤が、接触領域におけるモールドパウダー固体層と鋳型の内壁との隙間に、より供給されることとなり、両者の間の潤滑がより良好になっていることを示している。

【0098】

また、表１〜３のそれぞれにおいて、エアー流量及び固体潤滑剤の粒子数を変化させた際の、鋳型の内壁の摩耗量を比較してみると、エアー流量及び固体潤滑剤の粒子数には、鋳型の内壁の摩耗量をより好適に低減させるための、適切な絶対値の範囲、及び適切な比率が存在することが分かる。すなわち、エアー流量が同一であっても、固体潤滑剤の粒子数を変化させることにより、鋳型の内壁の摩耗量は変化し得る。また、エアー流量及び固体潤滑剤の粒子数を単純に増加させたからといって、必ずしも鋳型の内壁の摩耗量が更に低減するとは限らない。

【0099】

以上、本発明に係る連続鋳造機を、鉄鋼プラントにおける実際の生産品用の設備に対して適用した実施例について説明した。以上説明したように、本発明が適用された実施例１〜３のいずれにおいても、従来方式が適用された比較例に比べて、鋳型内壁の摩耗量が低減されていることが確認できた。従って、本発明を用いることにより、鋳型の使用寿命をより長大化させることができ、生産性の低下及び保守費用の増加を抑えることができる。

【0100】

（４．補足）
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、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得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0101】

例えば、上記実施形態では、固体潤滑剤を供給するために、ノズルを用いて気体とともに噴射する方法を用いていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、他の方法によって、モールドパウダー固体層と鋳型の内壁との間に、固体潤滑剤が供給されてもよい。例えば、鋳型の長辺鋳型板に、壁面を貫通する開口部を設け、当該開口部を介して、固体潤滑剤を、鋳型内に供給してもよい。例えば、当該開口部は、接触領域が形成されることが予測される位置の上部に設けられる。このような位置に開口部を設けることにより、固体潤滑剤は、当該開口部を介して、接触領域の上方の空隙Ｘに供給されることとなり、上方から下方に向かって移動する鋳片３によって引きずられるように、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に入り込むこととなる。あるいは、当該開口部は、接触領域が形成されることが予測される位置に対応するように設けられてもよい。このような位置に開口部を設けることにより、固体潤滑剤は、より直接的に、接触領域におけるモールドパウダー固体層２２と鋳型１の内壁との隙間に供給されることとなる。

【符号の説明】

【0102】

１ 鋳型
２ 溶融金属
３ 鋳片
３ａ 凝固シェル
３ｂ 未凝固部
１０ 連続鋳造機
２１ モールドパウダー液体層
２２ モールドパウダー固体層
２３ 固体潤滑剤
３０ 固体潤滑剤供給手段
３４、３４ａ、３４ｂ ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】