特許 6805596 薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置

(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】6805596

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/06 20060101AFI20201214BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/06 330B

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-141569(P2016-141569)

(22)【出願日】2016年7月19日

(65)【公開番号】特開2018-12118(P2018-12118A)

(43)【公開日】2018年1月25日

【審査請求日】2019年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】諸星 隆

(72)【発明者】

【氏名】宮嵜 雅文

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０３−０２４３５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−２０６７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−００１２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０６６４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５１２８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００−１１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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鋼溜まり部にＭｎを含む溶鋼を供給し、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、
前記溶鋼溜まり部及び前記冷却ドラムの上方には、チャンバーが配設されており、
このチャンバー内において、前記冷却ドラムの上方にＴｉ又はＴｉ含有量７４％以上のＴｉ合金からなるカバー部材を配置し、
前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔１ｃｍ以上に隔てて配置されており、
このカバー部材によって、前記冷却ドラムのうち前記チャンバー内の空間に露出されたドラム露出部の水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆うことを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。

【請求項2】

前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔５ｃｍ以下に隔てて配置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。

【請求項3】

前記カバー部材は、ドラム幅中央部を含むドラム幅方向長さの少なくとも５０％以上、かつ、ドラム周方向の水平面への投影長さの少なくとも４５％以上を覆うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄肉鋳片の製造方法。

【請求項4】

前記カバー部材の下部空間において、前記冷却ドラムの回転方向に沿ってガスを供給し、Ｍｎ蒸気を排出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄肉鋳片の製造方法。

【請求項5】

前記チャンバーの天井又はスカム堰の表面の少なくとも一方に、Ｔｉ又はＴｉ含有量７４％以上のＴｉ合金からなるＴｉ製部材を配設することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄肉鋳片の製造方法。

【請求項6】

前記カバー部材の上部空間にガスを供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の薄肉鋳片の製造方法。

【請求項7】

回転する一対の冷却ドラムと一対のサイド堰を有し、これら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鋼溜まり部にＭｎを含む溶鋼を供給し、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装置であって、
前記溶鋼溜まり部及び前記冷却ドラムの上方には、チャンバーが配設されており、
このチャンバー内の前記冷却ドラムの上方には、Ｔｉ又はＴｉ含有量７４％以上のＴｉ合金からなるカバー部材が配設され、
前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔１ｃｍ以上に隔てて配置されており、
前記冷却ドラムのうち前記チャンバー内の空間に露出されたドラム露出部の水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆っていることを特徴とする薄肉鋳片の製造装置。

【請求項8】

前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔５ｃｍ以下に隔てて配置されていることを特徴とする請求項７に記載の薄肉鋳片の製造装置。

【請求項9】

前記カバー部材の下部空間に対してガスを供給するガス供給手段を備えていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の薄肉鋳片の製造装置。

【請求項10】

前記チャンバー内の天井又はスカム堰表面の少なくとも一方に、Ｔｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材が配設されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の薄肉鋳片の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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鋼溜まり部に、溶鋼を供給して薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

金属の薄肉鋳片を製造する方法として、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鋼溜まり部に溶鋼を供給し、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が提供されている。このような双ドラム式連続鋳造装置は、各種金属において適用されている。

【0003】

上述の双ドラム式連続鋳造装置においては、冷却ドラムの表面が汚れると、汚れ付着による抜熱むらを生じ、これにより凝固不均一を引き起こし、鋳片割れや鋳片厚み変動等の問題が生じるおそれがある。したがって、冷却ドラム表面を清浄に保つことは、薄肉鋳片の品質確保のために、非常に重要である。
そこで、例えば特許文献１，２には、冷却ドラムの表面を清浄するブラシロールを備えた薄肉鋳片の製造装置が提案されている。
また、非特許文献１においては、ドラム表面の汚れの原因として、ドラム表面に形成される酸化膜が指摘されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２−１７６６５０号公報

【特許文献2】特開平０５−１７７３１１号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】松本、大野、梅田、田中、佐々木；ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、ｖｏｌ．５（１９９２），ｐ．３２１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述の薄肉鋳片の製造装方法においては、溶鋼の酸化を抑制するために、前記溶鋼溜まり部及び前記冷却ドラムの上方にチャンバーを配設し、このチャンバー内を不活性ガス雰囲気として鋳造を行っている。
ここで、鋼には、一般的にＭｎが含まれているが、このＭｎは金属元素の中では蒸気圧が比較的高い。このため、溶鋼溜まり部の湯面からＭｎが蒸発し、Ｍｎ蒸気がチャンバー内に拡散・充満しやすい傾向にある。そして、蒸発したＭｎは、チャンバー内の比較的低温な部分において凝縮・付着することになる。特に、冷却ドラムは水冷構造とされていることから、冷却ドラムのうちチャンバー内の空間に露出した部分には、Ｍｎが凝縮・付着しやすくなる。

【0007】

そして、冷却ドラムは、鋳造中に回転していることから、チャンバー内でＭｎ蒸気を含む雰囲気にさらされた後、溶鋼と接触して凝固シェルを形成する。凝固シェルは、ドラムキス点以降で冷却ドラムから剥離し、冷却ドラムの表面が大気と接触することになる。なお、冷却ドラムの下方側にチャンバーを配設することもあるが、薄肉鋳片を引き抜くためにシールが不十分であり、やはり、冷却ドラムの表面が大気と接触することになる。ここで、鋳造後の冷却度ドラムは高温であることから、ドラム表面に付着したＭｎは酸化されてＭｎ酸化物となり、冷却ドラムの表面に汚れが堆積していく。

【0008】

ここで、特許文献１，２に記載されたようにブラシを用いた場合には、溶融金属のスプラッシュなど比較的厚みがある付着物については容易に除去することができるが、上述のＭｎ酸化物からなるドラム表面に付着した汚れは、十分に除去することは困難であった。

【0009】

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、冷却ドラム表面にＭｎ酸化物からなる汚れが付着・堆積することを抑制し、長時間安定して高品質な薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法、及び、薄肉鋳片の製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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ドラムと一対のサイド堰によって形成された溶鋼溜まり部にＭｎを含む溶鋼を供給し、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、前記溶鋼溜まり部及び前記冷却ドラムの上方には、チャンバーが配設されており、このチャンバー内において、前記冷却ドラムの上方にＴｉ又はＴｉ含有量７４％以上のＴｉ合金からなるカバー部材を配置し、前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔１ｃｍ以上に隔てて配置されており、このカバー部材によって、前記冷却ドラムのうち前記チャンバー内の空間に露出されたドラム露出部の水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆うことを特徴としている。

【0011】

また、本発明に係る薄肉鋳片の製造装置は、回転する一対の冷却ドラムと一対のサイド堰を有し、これら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鋼溜まり部にＭｎを含む溶鋼を供給し、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装置であって、 前記溶鋼溜まり部及び前記冷却ドラムの上方には、チャンバーが配設されており、 このチャンバー内の前記冷却ドラムの上方には、Ｔｉ又はＴｉ含有量７４％以上のＴｉ合金からなるカバー部材が配設され、前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔１ｃｍ以上に隔てて配置されており、前記冷却ドラムのうち前記チャンバー内の空間に露出されたドラム露出部の水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆っていることを特徴としている。

【0012】

上述の構成の薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置によれば、チャンバー内において前記冷却ドラムの上方にカバー部材を配置し、このカバー部材によって、前記冷却ドラムのうち前記チャンバー内の空間に露出されたドラム露出部の水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆っているので、溶鋼から蒸発したＭｎ蒸気が冷却ドラムの表面に接触することを抑制でき、Ｍｎ酸化物からなる汚れが付着・堆積することを抑制できる。
よって、長時間鋳造した場合であっても、冷却ドラムからの抜熱量が均一となり、薄肉鋳片の割れや厚み変動の発生を抑制することができる。
本発明に係る薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置においては、前記カバー部材が、前記冷却ドラムの上方に間隔５ｃｍ以下に隔てて配置されていることが好ましい。

【0013】

ここで、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、前記カバー部材は、ドラム幅中央部を含むドラム幅方向長さの少なくとも５０％以上、かつ、ドラム周方向の水平面への投影長さの少なくとも４５％以上を覆うことが好ましい。
薄肉鋳片の凝固収縮ひずみは、幅中央部に集中しやすいことから、ドラム幅中央部をカバー部材で覆って汚れの付着を抑制することで、薄肉鋳片の割れを効果的に抑制することができる。また、ドラム幅中央部を含むドラム幅方向長さの少なくとも５０％以上、ドラム周方向の水平面への投影長さの少なくとも４５％以上を覆うことで、Ｍｎ酸化物からなる汚れの付着・堆積をさらに効果的に抑制することができる。

【0014】

また、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、前記カバー部材の下部空間において、前記冷却ドラムの回転方向に沿ってガスを供給し、Ｍｎ蒸気を排出することが好ましい。
さらに、本発明に係る薄肉鋳片の製造装置においては、前記カバー部材の下部空間に対してガスを供給するガス供給手段を備えていることが好ましい。
この場合、前記カバー部材の下部空間にガスを供給することにより、冷却ドラム表面周辺からＭｎ蒸気を排出することができ、冷却ドラムの表面にＭｎ酸化物からなる汚れが付着することを抑制できる。

【0015】

さらに、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法においては、前記チャンバーの天井又はスカム堰の表面の少なくとも一方に、Ｔｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材を配設することが好ましい。
また、本発明に係る薄肉鋳片の製造装置においては、前記チャンバー内の天井又はスカム堰表面の少なくとも一方に、Ｔｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材が配設されていることが好ましい。
Ｔｉは、Ｍｎと反応して化合物を生成する。さらに、Ｔｉ中のＭｎの拡散速度が比較的速い。このため、チャンバー内にＴｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材を配設することにより、チャンバー内のＭｎをＴｉ製部材の表面に付着して固定することが可能となる。また、表面に付着したＭｎがＴｉ製部材の内部へと拡散しやすく、Ｔｉ製部材の表面のＭｎ濃度が飽和しにくい。これにより、Ｍｎ固定効果が持続するため、Ｍｎ蒸気が冷却ドラムの表面に接触することをさらに抑制できる。

【発明の効果】

【0017】

上述のように、本発明によれば、冷却ドラム表面にＭｎ酸化物からなる汚れが付着・堆積することを抑制し、長時間安定して高品質な薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法、及び、薄肉鋳片の製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造装置の一例を示す説明図である。

【図2】図１における溶鋼溜まり部周辺の拡大説明図である。

【図3】図２の上面説明図である。

【図4】ＴｉとＭｎの２元系状態図である。

【図5】本発明の他の実施形態である薄肉鋳片の製造装置の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置について、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。
本実施形態において製造される薄肉鋳片１は、各種組成の鋼からなり、Ｍｎを含有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５００ｍｍ以上２０００ｍｍの範囲内、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とされている。

【0020】

次に、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる薄肉鋳片の製造装置１０について説明する。
本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０は、図１に示すように、一対の冷却ドラム１１、１１と、薄肉鋳片１を曲げるベンダーロール１２、１２と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１３、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溜まり部１６に供給される溶鋼３を保持するタンディッシュ１７と、このタンディッシュ１７から溶鋼溜まり部１６へと溶鋼３を供給する浸漬ノズル１８と、を備えている。

【0021】

この薄肉鋳片の製造装置１０においては、溶鋼３が回転する冷却ドラム１１，１１に接触して冷却されることにより、冷却ドラム１１，１１の周面の上で凝固シェル５、５が成長し、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とによって、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。

【0022】

図２に、図１における溶鋼溜まり部１６周辺の拡大説明図を示す。本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０においては、図２に示すように、溶鋼溜まり部１６に、スカム堰１９が配設されている。このスカム堰１９は、浸漬ノズル１８と冷却ドラム１１、１１との間に配置され、その一部が溶鋼３内に浸漬されている。

【0023】

本実施形態である薄肉鋳片の製造装置１０においては、図２に示すように、溶鋼溜まり部１６及び冷却ドラム１１，１１の上方には、チャンバー２０が配設されている。
そして、このチャンバー２０内には、冷却ドラム１１，１１の上部空間に、カバー部材２１が配置されている。本実施形態では、図２に示すように、溶鋼溜まり部１６に浸漬されたスカム堰１９の後方側（浸漬ノズル１８とは反対側）にカバー部材２１が配置されている。このカバー部材２１により、溶鋼溜まり部１６から発生するＭｎ蒸気９が冷却ドラム１１，１１の表面に付着することを抑制できる。

【0024】

このカバー部材２１は、鋳造を行う際には、冷却ドラム１１，１１のうちチャンバー２０の空間に露出されたドラム露出部１１ａの水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆うように構成されている。
ここで、ドラム露出部１１ａは、上方から見た場合、図３に示すように、幅方向両端がサイド堰１５又は耐火物繊維製の布を有するチャンバー側壁２０ａで区切られ、周方向の一方が溶鋼３で区切られ、周方向の他方が耐火物繊維製の布を有するチャンバー壁２０ｂで区切られた領域となる。

【0025】

カバー部材２１は、上述のドラム露出部１１ａの全てを覆うことが好ましいが、溶鋼溜まり部１６における湯面高さを制御するために冷却ドラム１１，１１の幅端部では湯面を監視する必要がある。そこで、本実施形態では、ドラム露出部１１ａの水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆うように構成している。前記投影面積の少なくとも４５％以上を覆うことで、冷却ドラム１１，１１の表面にＭｎ酸化物からなる汚れの付着を抑制することが可能となるのである。なお、前記投影面積の少なくとも８０％以上を覆うことで、カバー部材２１の周囲からのＭｎ蒸気９の混入を抑制でき、さらに効果的に、冷却ドラム１１，１１の表面にＭｎ酸化物からなる汚れが付着・堆積することを抑制できる。

【0026】

さらに、本実施形態では、このカバー部材２１は、図３に示すように、ドラム幅中央部を含むドラム幅方向長さの少なくとも５０％以上、かつ、ドラム周方向の水平面への投影長さの少なくとも４５％以上を覆うように構成されている。
冷却ドラム１１、１１に対するＭｎの付着量は、Ｍｎ蒸気９を含むチャンバー２０内雰囲気に曝されている時間に比例することから、本実施形態では、ドラム周方向の水平面への投影長さの少なくとも４５％以上を覆うように、カバー部材２１を配設している。

【0027】

また、カバー部材２１は、ドラム幅中央部を覆うように配置されている。これは、薄肉鋳片１の凝固収縮ひずみは幅中央部に集中しやすいことから、ドラム幅中央部におけるＭｎ酸化物の付着を抑制することが薄肉鋳片１の割れ抑制に効果的であるためである。なお、カバー部材２１は、ドラム幅中央部を覆うように構成されていればよく、幅中心に対して対称に配置する必要はない。例えば、カバー部材２１の位置を一方側にずらしておき、他方側から湯面を監視するような構成としてもよい。

【0028】

ここで、カバー部材２１と冷却ドラム１１との距離は、最接近点で１０ｃｍ以下とすることが望ましく、５ｃｍ以下とすることがさらに望ましい。
カバー部材２１と冷却ドラム１１との最接近距離ｈが１０ｃｍを超えると、ガスの対流とドラム回転に随伴するガス流動が干渉して、カバー部材２１の下部空間へのＭｎ蒸気９の巻き込みが多くなるおそれがある。ドラム回転に随伴するガスの境界層厚さが１ｃｍ程度であることから、カバー部材２１と冷却ドラム１１との最接近距離ｈが境界層の１０倍以上となると、カバー部材２１の外側のガス流動の影響を受けやすくなる。よって、本実施形態では、カバー部材２１と冷却ドラム１１との距離を、最接近点で１０ｃｍ以下に設定している。

【0029】

また、本実施形態においては、図２に示すように、カバー部材２１の下部空間に対してガスを供給するガス供給手段２７が設けられている。このガス供給手段２７は、チャンバー２０の外部からＭｎ蒸気を含まないガスを、カバー部材２１の下部空間に向けて供給する。これにより、カバー部材２１の下部空間に存在するＭｎ蒸気９を排出する。なお、供給されるガスとしては、溶鋼の酸化を防止するために、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅ等の不活性ガスが用いられる。

【0030】

ここで、ガス供給手段２７は、冷却ドラム１１の回転方向に沿うように、冷却ドラム１１の回転方向後方側から凝固開始点Ｐに向けてガスを供給する。すると、ガス供給手段２７から供給されたガスによって冷却ドラム１１の回転に随伴するガス境界層が形成されるので、Ｍｎ蒸気９の付着を効果的に抑制することができる。
なお、図示はしていないが、カバー部材２１の上方空間にもガスを供給してもよい。カバー部材２１の上部空間及び下部空間にガスを供給することで、カバー部材２１の端部からＭｎ蒸気９が巻き込まれることをさらに抑制できる。このとき、カバー部材２１の上方空間と下部空間とで供給するガス種を変更してもよい。このガス種は、冷却ドラム１１／凝固シェル５間の熱伝達制御や、鋼種の吸収窒素許容限度などの条件に応じて適宜選択することが好ましい。

【0031】

また、本実施形態では、チャンバー２０内に、Ｔｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材が配設されている。具体的には、上述のカバー部材２１がＴｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材とされている。さらに、本実施形態では、スカム堰１９についても、本体を耐火物製とし、表面のうち溶鋼に浸漬しない部位に、Ｔｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材を配設している。

【0032】

Ｔｉ又はＴｉ合金は、耐熱性に優れていることから、カバー部材２１やスカム堰１９の表面部材をＴｉ製部材とすることで、高温環境下で使用しても変形等を抑制することができる。
また、Ｔｉは、Ｍｎと結合しやすいため、カバー部材２１やスカム堰１９の表面部材をＴｉ製部材とすることで、これらの表面においてチャンバー２０内のＭｎを固定することができる。具体的には、図４の状態図に示すように、ＴｉとＭｎのモル比が１：１であるＭｎ_２Ｔｉ_２（約４７質量％Ｔｉ）を形成することから、Ｍｎを固定しやすい。
さらに、Ｔｉは、他の金属に比べてＭｎの拡散速度が大きい。よって、表面に付着したＭｎがＴｉ内部に拡散して表面のＭｎ濃度が飽和しにくく、より多くのＭｎを固定することが可能となる。

【0033】

ここで、カバー部材２１やスカム堰１９の表面部材は、純Ｔｉ製であることが好ましいが、耐熱性や強度等を考慮して、Ｔｉ合金製としてもよい。ただし、Ｍｎを固定する作用効果を十分に奏功せしめるためには、Ｔｉ合金におけるＴｉの含有量を７０質量％以上とすることが好ましい。

【0034】

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及び薄肉鋳片の製造装置１０によれば、チャンバー２０内において冷却ドラム１１の上方にカバー部材２１を配置し、このカバー部材２１によって、冷却ドラム１１のうちチャンバー２０内の空間に露出されたドラム露出部１１ａの水平面への投影面積の少なくとも４５％以上を覆っているので、溶鋼３から蒸発したＭｎ蒸気９が冷却ドラム１１の表面に接触することを抑制でき、Ｍｎ酸化物からなる汚れが付着・堆積することを抑制できる。よって、長時間鋳造した場合であっても、冷却ドラム１１からの抜熱量が均一となり、薄肉鋳片１の割れや厚み変動の発生を抑制することができる。

【0035】

また、本実施形態では、カバー部材２１は、ドラム幅中央部を含むドラム幅方向長さの少なくとも５０％以上を覆う構成としていることから、薄肉鋳片１の割れを効果的に抑制することができる。また、ドラム幅中央部を含むドラム幅方向長さの少なくとも５０％以上、ドラム周方向の水平面への投影長さの少なくとも４５％以上、を覆うことで、Ｍｎ酸化物からなる汚れの付着・堆積をさらに効果的に抑制することができる。

【0036】

さらに、本実施形態では、カバー部材２１の下部空間に対してガスを供給するガス供給手段２７を備えており、カバー部材２１の下部空間において、冷却ドラム１１の回転方向に沿って凝固開始点Ｐに向かって、ガスを供給する構成としているので、冷却ドラム１１表面周辺からＭｎ蒸気９を排出することができ、冷却ドラム１１の表面にＭｎ酸化物からなる汚れが付着したり、堆積したりすることを抑制できる。また、冷却ドラム１１の回転に随伴するガス境界層を供給したガスによって形成することができ、供給するガス種を選択することで、冷却ドラム１１／凝固シェル５間の熱伝達を制御することができる。

【0037】

また、本実施形態では、チャンバー２０内に、Ｔｉ又はＴｉ合金からなるＴｉ製部材を配設しており、具体的には、カバー部材２１とスカム堰１９の表面部材をＴｉ又はＴｉ合金で構成しているので、チャンバー２０内のＭｎをカバー部材２１とスカム堰１９の表面に付着して固定することができる。また、表面に付着したＭｎがＴｉ製部材の内部へと拡散しやすく、Ｔｉ製部材の表面のＭｎ濃度が飽和しにくい。これにより、Ｍｎ蒸気９が冷却ドラムの表面に接触することをさらに抑制できる。

【0038】

以上、本発明の実施形態である本実施形態である薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置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、本実施形態では、図１に示すように、ベンダーロール及びピンチロールを配設した薄肉鋳片の製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。

【0039】

また、本実施形態では、図２に示すように、ガス供給手段２７を配設したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図５に示すように、ガス供給手段を有さないものであってもよい。
さらに、本実施形態では、図２に示すように、スカム堰１９を配設したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図５に示すように、スカム堰を有さないものであってもよい。

【0040】

また、本実施形態では、図２及び図３に示すように、カバー部材２１を平板状のものとして説明したが、これに限定されることはなく、カバー部材の形状に特に制限はない。チャンバー内の形状や、チャンバー内の他の部材の配置、カバー部材の設置方法等を考慮して、適宜設計変更してもよい。例えば、湯面の監視のために一部を切り欠いた形状としてもよい。また、ドラムの周面に合わせて湾曲した形状のものとしてもよい。

【実施例】

【0041】

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。
Ｃ；０．１２質量％、Ｓｉ；０．６５質量％、Ｍｎ；３．２質量％、Ｐ；０．０１質量％、Ｓ；０．００５質量％、Ａｌ；０．０３質量％を含有する炭素鋼からなる薄肉鋳片を、上述の実施形態に示す薄肉鋳片の製造装置を用いて製造した。

【0042】

以下に、薄肉鋳片の製造方法の共通の条件を示す。
冷却ドラムの直径：１２００ｍｍ
鋳造幅：８００ｍｍ
鋳造厚み：平均２．５ｍｍ
鋳造速度：平均５０ｍ／ｍｉｎ
鋳造雰囲気：Ａｒ＋２５ｖｏｌ％Ｎ_２
ブラシロール：鉄製ブラシロールを使用
鋳造量：１トン

【0043】

そして、表１に示すように、スカム堰の有無、カバー部材の材質、カバー部材の配置、ガス供給、Ｔｉ製部材の配置等の条件を設定した。
上述の条件で鋳造を行い、以下の項目について評価した。

【0044】

（鋳造後のドラム表面汚れ）
鋳造前の冷却ドラムの表面は金属光沢を有しているが、鋳造後にＭｎ酸化物が付着すると、薄茶色に変色する。そこで、鋳造後の冷却ドラム表面を写真撮影し、この画像を画像処理して、汚れ面積率を測定した。画像処理では、金属光沢部と最も汚れた部位の明度の中間値を基準とし、この基準値よりも暗い部分を汚れと判断した。

【0045】

（最大凝固不均一度）
薄肉鋳片の幅方向断面試料を採取し、樹脂に埋め込み後に観察面を研磨してピクリン酸飽和液でエッチングし、デンドライト組織を全幅にわたって観察した。柱状晶の厚みを５ｍｍ間隔で測定し、そのうち、凝固遅れ部の柱状晶厚（ｄ１）と、凝固遅れ部に隣接する健全部の柱状晶厚（ｄ２）を用いて、以下の式で凝固不均一度ａを算出した。
ａ＝（ｄ２−ｄ１）／ｄ２×１００（％）
表２においては、全幅観察で見つかった凝固遅れ部のうち、凝固不均一度の最大値を指標とし、３０％未満を合格とした。

【0046】

（薄肉鋳片の割れ）
薄肉鋳片１ｍを酸洗した後、表面及び裏面を観察し、目視及び８倍ルーペを用いて、長さ１ｍ以上の割れの有無を確認した。２０個／ｍ^２未満を合格とした。

【0047】

【表1】

【0048】

【表2】

【0049】

Ｎｏ．１〜１６は、鋳造後のドラム表面汚れ面積率は５０％未満であり、最大凝固不均一度は３０％未満であった。その結果、表面割れは２０個／ｍ^２未満であった。

【0050】

Ｎｏ．１は、スカム堰が無い場合で、入手が容易なＳＳ４００を素材とした鉄製のカバー部材を設置した例である。ドラム露出部投影面積の８０％以上を覆っているので、ドラム表面へのＭｎ蒸気の付着を抑制できている。一方で、スカム堰を設置しなかったため、湯面のスカムを凝固開始点から巻き込んだことから、最大凝固不均一度は２７％、割れは１７個／ｍ^２であった。

【0051】

Ｎｏ．２〜１６は、スカム堰を設置するとともに、カバー部材を設置した例である。スカム巻込みを防止しているので、最大凝固不均一度や割れはＮｏ．１より低減した。Ｎｏ．２は、被覆面積率が８０％以上であるので、汚れ面積率が１０〜２５％であった。Ｎｏ３は、幅方向での被覆率が５０％、Ｎｏ．４は、周方向で被覆率が５０％であり、被覆面積率が４５％であるので、ドラム表面汚れ面積率が５０％弱に達し、最大凝固不均一度や割れ個数がＮｏ．２より劣位であった。

【0052】

Ｎｏ．５〜１６では、チャンバー内を鋳造開始前にＡｒ＋Ｎ_２に置換したうえで、さらに鋳造開始前および鋳造中に、カバー部材の下部空間や上部空間からシールガスを吹き込んだ。その結果、Ｎｏ．１〜４よりも、ドラム表面へのＭｎ蒸気付着をより低減できたので、最大凝固不均一度を２０％未満、割れ個数を１０個／ｍ^２未満に低減できた。
Ｎｏ．７よりＮｏ．９で、最大凝固不均一度や割れ個数がやや増加したのは、上部空間からのみシールガスを吹き込んだ場合、下部空間に多少のＭｎ蒸気が浸入して、表面汚れ面積率が１０％未満ではあるがやや増加したためである。したがって、下部空間からシールガスを吹き込む方が有利である。Ｎｏ．１２は、下部空間と上部空間に同種のガスを供給した例、Ｎｏ．１３は異なった種類のガスを供給した例である。

【0053】

Ｎｏ．６〜１６は、カバー部材とドラム間の最近接間隔を５ｃｍ、または１ｃｍに低減して、下部空間へのＭｎ蒸気の浸入をより低減した例である。カバー部材による被覆面積率が同じＮｏ．５とＮｏ．６を比べると、表面汚れ率は１０〜２５％から、１０％未満に低減し、最大凝固不均一度と割れ個数が低減した。カバー部材を１ｃｍに近付けたＮｏ．１３は、表面汚れ率は５％未満、表面割れは０個／ｍ^２であった。

【0054】

Ｎｏ．７〜１６では、カバー部材の素材をＴｉ、またはＴｉ含有率が５０％以上のＴｉ合金製とした。Ｔｉ含有率が７０％以上で、高い効果が得られた。
Ｎｏ．１４〜１６では、カバー部材のほかに、チャンバー内の一部、具体的にはスカム堰の表面やチャンバー天井にＴｉ製部位を設置した例である。Ｔｉ製部材を、カバー部材の下部空間や上部空間に面して設置したＮｏ．１４よりも、湯面から上昇したＭｎ蒸気が充満しているスカム堰のノズル側や天井にＴｉ製部材を配置して、より多くのＭｎ蒸気を付着できたＮｏ．１５やＮｏ．１６の方が良好であった。

【0055】

一方、Ｎｏ．２１〜２３は、本発明の要件の一部を満たしていない比較例である。Ｎｏ．２１は、カバー部材が無く、Ｍｎ蒸気がドラム表面全面に付着したため、凝固不均一度が高く、割れが３０個／ｍ^２を超えた。Ｎｏ．２２は、Ｔｉ製のカバー部材がドラム幅方向の４０％しか覆っていなかったので、Ｎｏ．２３は、ドラム周方向の４０％しか覆っていなかったので、いずれもドラム表面汚れ面積率が５０％を超え、凝固不均一度が３０％を超えて、割れが２０個／ｍ^２を超えた。

【0056】

以上のことから、本発明例によれば、冷却ドラム表面にＭｎ酸化物からなる汚れが付着することを抑制し、安定して高品質な薄肉鋳片を製造することが可能な薄肉鋳片の製造方法及び薄肉鋳片の製造装置を提供できることが確認された。

【符号の説明】

【0057】

１ 薄肉鋳片
３ 溶鋼
１１ 冷却ドラム
１５ サイド堰
１６ 溶鋼溜まり部
２０ チャンバー
２１ カバー部材
２７ ガス供給手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】