特許 7148724 鋳造設備及び鋳造方法

(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】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】鋳造設備及び鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/00 20060101AFI20220928BHJP

   B22D 11/10 20060101ALI20220928BHJP

   B22D 11/11 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

B22D11/00 N

B22D11/00 P

B22D11/10 310A

B22D11/10 310F

B22D11/11 D

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021523063

(86)(22)【出願日】2019-10-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-20

(86)【国際出願番号】 KR2019013908

(87)【国際公開番号】W WO2020085772

(87)【国際公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-04-26

(31)【優先権主張番号】10-2018-0129153

(32)【優先日】2018-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】592000691

【氏名又は名称】ポスコ

【氏名又は名称原語表記】ＰＯＳＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジョン，テ イン

(72)【発明者】

【氏名】パク，ジュン ピョ

(72)【発明者】

【氏名】キム，ソン ジュル

(72)【発明者】

【氏名】キム，ソン ヨン

(72)【発明者】

【氏名】チェ ジュ

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２８４４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２９７５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０３１５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０００／０５１７６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれに溶鋼の収容が可能な第１のルーム及び第２のルームが設けられた取鍋と、
内部に前記第１のルームからの第１の溶鋼を収容できる第１の収容空間及び前記第２のルームからの第２の溶鋼を収容できる第２の収容空間が設けられたタンディッシュと、
前記タンディッシュから第１の溶鋼及び第２の溶鋼を受鋼し、前記タンディッシュからの第１の溶鋼と第２の溶鋼を凝固させて、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片を鋳造できるように前記タンディッシュの下側において前記タンディッシュの第１の延長方向に並べて配置された複数の鋳型と、
前記タンディッシュの第１の溶鋼を複数の前記鋳型のそれぞれに供給する複数の上浸漬ノズルと、
前記タンディッシュの第２の溶鋼を複数の前記鋳型のそれぞれに供給する複数の下浸漬ノズルと、を備え、
前記複数の上浸漬ノズルの吐出口の高さが前記複数の下浸漬ノズルの吐出口の高さに比べて高いことを特徴とする鋳造設備。

【請求項2】

前記取鍋は、
内部空間を有するボディと、
前記第１のルームと第２のルームが前記ボディの内部空間を仕切って形成するように、前記ボディの内部に配設された仕切り部材と、
を備え、
前記仕切り部材の底面は前記ボディの底面と連結されるように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造設備。

【請求項3】

前記取鍋は、
前記第１のルームへの不活性ガスの吹き込みが可能なように、前記第１のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第１のプラグと、
前記第２のルームへの不活性ガスの吹き込みが可能なように、前記第２のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第２のプラグと、
前記第１の溶鋼の排出が可能なように、前記第１のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第１の排出ノズルと、
前記第２の溶鋼の排出が可能なように、前記第２のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第２の排出ノズルと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の鋳造設備。

【請求項4】

前記タンディッシュは、
内部空間を有する本体と、
前記本体内において前記第１の収容空間が外側空間となり、前記第２の収容空間が内側空間となるように、前記本体の内部に配設された隔壁部と、
を備え、
前記隔壁部の下端は前記本体の底に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の鋳造設備。

【請求項5】

前記本体は、
前記第１の延長方向に延設された第１の胴体と、
前記第１の胴体から前記第１の延長方向と交差する第２の延長方向に延設された第２の胴体と、
を備え、
前記隔壁部は、
前記第１の胴体の延設方向に延設されて、前記第１の胴体の内部に収容された第１の隔壁体と、
前記第１の隔壁体の延設方向と交差する方向に延設されて、少なくとも一部が第２の胴体内に収容された第２の隔壁体と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の鋳造設備。

【請求項6】

前記鋳型は、前記タンディッシュの第１の胴体及び第１の隔壁体の下側に位置し、
前記取鍋は、前記タンディッシュの第２の胴体及び第２の隔壁体の上側に位置することを特徴とする請求項５に記載の鋳造設備。

【請求項7】

前記鋳型内に磁場を印加する磁場発生部を備えることを特徴とする請求項５に記載の鋳造設備。

【請求項8】

請求項１に記載の鋳造設備を使用して、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片を製造する鋳造方法であって、
取鍋の第１のルームに収容された第１の溶鋼をタンディッシュの第１の収容空間に供給する過程と、
前記第１のルームから孤立して区画される前記取鍋の内部の第２のルームに収容された第２の溶鋼を前記タンディッシュの第２の収容空間に供給する過程と、
前記タンディッシュの第１及び第２の溶鋼を鋳型に供給して、鋳片を鋳造する過程と、
を含むことを特徴とする鋳造方法。

【請求項9】

前記取鍋の第１のルームに第１の溶鋼を用意し、前記第２のルームに第２の溶鋼を用意する過程を含み、
前記第１のルームに第１の溶鋼を用意し、前記第２のルームに第２の溶鋼を用意する過程は、
前記第１のルームに添加剤を投入する過程と、
前記第１のルーム及び第２のルームのそれぞれに成分の組成が同じである溶鋼を装入する過程と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の鋳造方法。

【請求項10】

前記第１のルームに第１の溶鋼を用意し、前記第２のルームに第２の溶鋼を用意した後、前記第１のルーム及び第２のルームのそれぞれに不活性ガスを吹き込む過程を含むことを特徴とする請求項９に記載の鋳造方法。

【請求項11】

前記鋳型内に磁場を印加する過程を含むことを特徴とする請求項９に記載の鋳造方法。

【請求項12】

前記鋳型内に磁場を印加するに当たって、
前記表層において、表面から内側の向きに前記添加剤に含まれている添加成分の濃度が減少する濃度勾配が形成されるように磁束密度を調節することを特徴とする請求項１１に記載の鋳造方法。

【請求項13】

前記鋳型内の磁束密度が０．２テスラ～０．８テスラとなるように磁場を印加することを特徴とする請求項１２に記載の鋳造方法。

【請求項14】

前記添加剤は、Ｃｒ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＡｌのうちの少なくとも一種の添加成分を含む合金鉄を含むことを特徴とする請求項１２に記載の鋳造方法。

【請求項15】

請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載の鋳造方法により製造され、
表面から内側の向きに添加成分に対する濃度勾配を有する濃度勾配層を有することを特徴とする複層鋳片。

【請求項16】

前記濃度勾配層の厚さは、鋳片の全体の厚さの１．４％～８．５％であることを特徴とする請求項１５に記載の複層鋳片。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳造設備及び鋳造方法に関し、さらに詳しくは、複層鋳片を鋳造することのできる鋳造設備及び鋳造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

表層と中心の組成が互いに異なる複層鋳片を製造する鋳造装置は、それぞれ異なる組成の溶鋼である第１の溶鋼と第２の溶鋼を収容するタンディッシュと、タンディッシュから溶鋼を受け渡されて溶鋼を所定の形状に初期凝固させる鋳型と、タンディッシュ内の第１及び第２の溶鋼のそれぞれを鋳型に供給する第１及び第２のノズルと、鋳型内に直流磁場を生じさせる磁場発生部と、を備える。

【0003】

従来は、タンディッシュ内において成分が互いに異なる第１の溶鋼と第２の溶鋼を分離して収容するために、タンディッシュ内に堰を設けて、内部空間を、前記堰を基準として２つの空間、すなわち、第１の空間と第２の空間とに仕切っていた。

【0004】

タンディッシュの内部に設けられた堰は、タンディッシュの高さに比べて短い長さに設けられ、その下端がタンディッシュ内の底面から離れるように配設される。したがって、たとえタンディッシュの内部空間が堰を介して仕切られるとしても、堰とタンディッシュの底面とが離れているため、第１の溶鋼と第２の溶鋼との混合を完璧に防ぎ切ることはできない。

【0005】

特に、鋳片の連続鋳造に際して、取鍋が取り替えられる時点ではタンディッシュ内の溶鋼の量が減ってタンディッシュ内の下部において渦流が生じるため、その混合を避けることがさらにできなくなる。したがって、第１の溶鋼と第２の溶鋼との混合により鋳片の長手方向に成分が不均一な鋳片が製造される。

【0006】

このような問題を解決するために、タンディッシュの底面にＡｒガスのバブリングを施すものの、タンディッシュ内における溶鋼の滞留時間が短いため、この方法によっても長手方向に成分が不均一な鋳片が製造される。

【0007】

上述した鋳造設備は、タンディッシュの下側に単一の鋳型と単一の２次冷却帯が設けられる構造である。このような単一のストランドの構造は、複層鋳片の生産率が低いという欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００７１４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、複層鋳片の生産率を向上できる鋳造設備及び鋳造方法を提供することにある。より詳細には、鋳片の長手方向に成分が均一な複層鋳片を鋳造することができる鋳造設備及び鋳造方法を提供することにある。

【0010】

本発明の目的は、表面に目的とする機能を有する複層鋳片を鋳造することができる鋳造設備及び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】

【0011】

本発明による鋳造設備は、それぞれに溶鋼の収容が可能な第１のルーム及び第２のルームが設けられた取鍋と、内部に前記第１のルームからの第１の溶鋼を収容できる第１の収容空間及び前記第２のルームからの第２の溶鋼を収容できる第２の収容空間が設けられたタンディッシュと、前記タンディッシュの下側に位置して、前記タンディッシュからの第１の溶鋼と第２の溶鋼を凝固させて、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片を鋳造する鋳型と、を備えることを特徴とする。

【0012】

前記取鍋は、内部空間を有するボディと、前記第１のルームと第２のルームが前記ボディの内部空間を仕切って形成するように、前記ボディの内部に配設された仕切り部材と、を備え、前記仕切り部材の底面は前記ボディの底面と連結されるように配設されることを特徴とする。

【0013】

前記取鍋は、前記第１のルームへの不活性ガスの吹き込みが可能なように、前記第１のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第１のプラグと、前記第２のルームへの不活性ガスの吹き込みが可能なように、前記第２のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第２のプラグと、前記第１の溶鋼の排出が可能なように、前記第１のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第１の排出ノズルと、前記第２の溶鋼の排出が可能なように、前記第２のルームの底を上下方向に貫通するように設けられた第２の排出ノズルと、を備えることを特徴とする。

【0014】

前記タンディッシュは、内部空間を有する本体と、前記本体内において前記第１の収容空間が外側空間となり、前記第２の収容空間が内側空間となるように、前記本体の内部に配設された隔壁部と、を備え、前記隔壁部の下端は前記本体の底に連結されることを特徴とする。

【0015】

前記本体は、第１の延長方向に延設された第１の胴体と、前記第１の胴体から前記第１の延長方向と交差する第２の延長方向に延設された第２の胴体と、を備え、前記隔壁部は、前記第１の胴体の延設方向に延設されて、前記第１の胴体の内部に収容された第１の隔壁体と、前記第１の隔壁体の延設方向と交差する方向に延設されて、少なくとも一部が第２の胴体内に収容された第２の隔壁体と、を備えることを特徴とする。

【0016】

前記鋳型は、前記タンディッシュの第１の胴体及び第１の隔壁体の下側に位置し、前記取鍋は、前記タンディッシュの第２の胴体及び第２の隔壁体の上側に位置することを特徴とする。

【0017】

前記鋳型は複数設けられ、複数の鋳型は、前記タンディッシュから第１の溶鋼及び第２の溶鋼を受鋼するように、前記タンディッシュの下側において前記第１の延長方向に並べて配置されることを特徴とする。

【0018】

前記鋳造設備は、前記タンディッシュの第１の溶鋼を複数の前記鋳型のそれぞれに供給する複数の上浸漬ノズルと、前記タンディッシュの第２の溶鋼を複数の前記鋳型のそれぞれに供給する複数の下浸漬ノズルと、を備えることを特徴とする。

【0019】

前記鋳造設備は、前記鋳型内に磁場を印加する磁場発生部を備えることを特徴とする。

【0020】

本発明のよる鋳造方法は、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片を製造する鋳造方法であって、取鍋の第１のルームに収容された第１の溶鋼をタンディッシュの第１の収容空間に供給する過程と、前記第１のルームから孤立して区画される前記取鍋の内部の第２のルームに収容された第２の溶鋼を前記タンディッシュの第２の収容空間に供給する過程と、前記タンディッシュの第１及び第２の溶鋼を鋳型に供給して、鋳片を鋳造する過程と、を含むことを特徴とする。

【0021】

前記取鍋の第１のルームに第１の溶鋼を用意し、前記第２のルームに第２の溶鋼を用意する過程を含み、前記第１のルームに第１の溶鋼を用意し、前記第２のルームに第２の溶鋼を用意する過程は、前記第１のルームに添加剤を投入する過程と、前記第１のルーム及び第２のルームのそれぞれに成分の組成が同じである溶鋼を装入する過程と、を含むことを特徴とする。

【0022】

前記第１のルームに第１の溶鋼を用意し、前記第２のルームに第２の溶鋼を用意した後、前記第１のルーム及び第２のルームのそれぞれに不活性ガスを吹き込む過程を含むことを特徴とする。

【0023】

前記鋳型内に磁場を印加する過程を含むことを特徴とする。

【0024】

前記鋳型内に磁場を印加するに当たって、前記表層において、表面から内側の向きに前記添加剤に含まれている添加成分の濃度が減少する濃度勾配が形成されるように磁束密度を調節することを特徴とする。

【0025】

前記鋳型内の磁束密度が０．２テスラ～０．８テスラとなるように磁場を印加することを特徴とする。

【0026】

前記添加剤は、Ｃｒ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＡｌのうちの少なくとも一種の添加成分を含む合金鉄を含むことを特徴とする。

【0027】

本発明による複層鋳片は、表面から内側の向きに添加成分に対する濃度勾配を有する濃度勾配層を有していることを特徴とする。

【0028】

前記濃度勾配層の厚さは、鋳片の全体の厚さの１．４％～８．５％であることが効果的であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0029】

本発明による鋳造設備によれば、複数のストランドを備えるように設備を構成することにより、複層鋳片の生産率を向上させることができる。

【0030】

また、取鍋において第１の溶鋼と第２の溶鋼を分離して用意し、これらをタンディッシュに供給することにより、鋳片の長手方向に成分が均一な複層鋳片を鋳造することができる。

【0031】

さらに、取鍋の複数のルームのうちのいずれか一つに添加剤を投入し、かつ、溶鋼を装入した後、プラグを介して不活性ガスを底吹きすることにより、添加剤と溶鋼とが均一に混合された、もしくは、成分が均一な溶鋼を用意することができる。このため、表層においてその長手方向に成分が均一な複層鋳片を製造することができる。

【0032】

さらにまた、表面にのみ目的とする機能が現れるように鋳造することにより、従来に比べてさらに手軽に複層鋳片の鋳造が可能である。これにより、鋳型に大きな磁力を印加する必要がないので、磁場発生部を無理やりに又は過度に大きく製造する必要がないというメリットがあり、この理由から、商用化により一層有利である。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明による鋳造設備を示す図である。

【図2】本発明による鋳造設備において、取鍋及びタンディッシュを説明するための立体図である。

【図3】本発明による取鍋を示す図である。

【図4】本発明によるタンディッシュを示す上面図である。

【図5】本発明による方法により鋳造された複層鋳片において、濃度勾配を説明するための概念図である。

【図6】磁束密度の強さに応じた濃度勾配領域の厚さを示すグラフである。

【図7】本発明による複層鋳片の鋳造方法を順々に示す手順図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化できる。

【0035】

本発明は、複層鋳片を鋳造することのできる鋳造設備及び鋳造方法に関する。より具体的に、本発明は、複層鋳片の生産率を向上させることができ、目的とする機能を有するように複層鋳片が鋳造可能な鋳造設備及び鋳造方法を提供する。

【0036】

図１は、本発明による鋳造設備を示す図である。図２は、本発明の実施形態による鋳造設備において、取鍋及びタンディッシュを説明するための立体図である。図３は、本発明による取鍋を示す図である。図４は、本発明によるタンディッシュを示す上面図である。図５は、本発明による方法により鋳造された複層鋳片において、濃度勾配を説明するための概念図である。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）のＡ－Ａ’を結ぶ一直線上における添加成分の濃度を概念的に示すグラフである。図６は、磁束密度の強さに応じた濃度勾配領域の厚さを示すグラフである。

【0037】

図１及び図２に示すように、本発明による鋳造設備は、内部に溶鋼の収容が可能な第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂが仕切られて設けられた取鍋１００と、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのそれぞれからの溶鋼の収容が可能なように仕切られて設けられた第１の収容空間３３０ａ及び第２の収容空間３３０ｂを有するタンディッシュ３００と、それぞれがタンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａ及び第２の収容空間３３０ｂから溶鋼を受鋼してこれらを凝固させて複層鋳片を鋳造する鋳型４１０ａ、４１０ｂを有し、タンディッシュ３００の長手方向（Ｘ軸方向）に並べて配置された第１及び第２の鋳造装置４００ａ、４００ｂと、を備える。

【0038】

また、本発明による鋳造設備は、取鍋１００の第１のルーム１３０ａの溶鋼をタンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａに供給する第１の供給ノズル２００ａと、第２のルーム１３０ｂの溶鋼をタンディッシュの第２の収容空間３３０ｂに供給する第２の供給ノズル２００ｂと、を備える。

【0039】

以下、説明の都合上、取鍋１００の第１のルーム１３０ａ及びタンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａに収容された溶鋼を第１の溶鋼Ｍ１と称し、取鍋１００の第２のルーム１３０ｂ及びタンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂに収容された溶鋼を第２の溶鋼Ｍ２と称する。

【0040】

図２及び図３を参照すると、取鍋１００は、溶鋼の収容が可能な内部空間を有するボディ１１０と、ボディ１１０の内部に配設されてボディ１１０の内部空間をタンディッシュ３００の長手方向（Ｘ軸方向）と交差する幅方向（Ｙ軸方向）に仕切る仕切り部材１２０と、第１のルーム１３０ａに相当するボディ１１０の底を上下方向に貫通するように設けられ、ガスの吹き込みが可能な第１のプラグ１４０ａと、第２のルーム１３０ｂに相当するボディ１１０の底を上下方向に貫通するように設けられ、ガスの吹き込みが可能な第２のプラグ１４０ｂと、第１のルーム１３０ａに相当するボディ１１０の底を上下方向に貫通するように設けられて、第１のルーム１３０ａの第１の溶鋼Ｍ１を排出する第１の排出ノズル１５０ａ及び第２のルーム１３０ｂに相当するボディ１１０の底を上下方向に貫通するように設けられて、第２のルーム１３０ｂの第２の溶鋼Ｍ２を排出する第２の排出ノズル１５０ｂを備える。

【0041】

仕切り部材１２０は、ボディ１１０の内部空間をタンディッシュ３００の幅方向（Ｙ軸方向）に仕切る手段である。このために、仕切り部材１２０は、ボディ１１０の高さ方向及びＸ軸方向に延設されて、その下端がボディ１１０の内部の底面と接触又は結合されるように取り付けられる。仕切り部材１２０の上下への延設長さは、ボディ１１０に比べて短いか又はそれに等しくてもよく、このため、仕切り部材１２０の上端の高さは、ボディ１１０の上端の高さに比べて低いかまたはそれに等しくてもよい。

【0042】

このような仕切り部材１２０により、ボディ１１０の内部空間は、前記仕切り部材１２０を基準として第１のルーム１３０ａと第２のルーム１３０ｂとに画成される。換言すれば、仕切り部材１２０により第１のルーム１３０ａと第２のルーム１３０ｂとが互いに孤立して区画される。

【0043】

仕切り部材１２０は、上下方向に延設された板（ｐｌａｔｅ）状であるが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ボディ１１０の内部空間をタンディッシュ３００の幅方向（Ｙ軸方向）に仕切りできる多種多様な形状に変更可能である。

【0044】

第１のルーム１３０ａの下部に相当するボディ１１０の底には、第１のプラグ１４０ａと第１の排出ノズル１５０ａが設けられる。このとき、第１のプラグ１４０ａと第１の排出ノズル１５０ａは、タンディッシュ３００の幅方向（Ｙ軸方向）に並べて配置され、第１のプラグ１４０ａがボディ１１０の側壁と相対的に隣接し、第１の排出ノズル１５０ａは仕切り部材１２０と相対的に隣接するように配置されてもよい。

【0045】

第２のルーム１３０ｂの下部に相当するボディ１１０の底には、第２のプラグ１４０ｂと第２の排出ノズル１５０ｂが設けられる。このとき、第２のプラグ１４０ｂと第２の排出ノズル１５０ｂは、タンディッシュ３００の幅方向（Ｙ軸方向）に並べて配置され、第２のプラグ１４０ｂがボディ１１０の側壁と相対的に隣接し、第２の排出ノズル１５０ｂは仕切り部材１２０と相対的に隣接するように配置されてもよい。

【0046】

第１の排出ノズル１５０ａと第２の排出ノズル１５０ｂは、その下端が取鍋１００の底面の下側に突出するように設けられても良い。

【0047】

第１及び第２のプラグ１４０ａ、１４０ｂ、第１及び第２の排出ノズル１５０ａ、１５０ｂの配置によれば、第１のプラグ１４０ａと仕切り部材１２０との間に第１の排出ノズル１５０ａが位置し、仕切り部材１２０と第２のプラグ１４０ｂとの間に第２の排出ノズル１５０ｂが位置するように並べて配置される。

【0048】

また、上述した第１及び第２のプラグ１４０ａ、１４０ｂのそれぞれには、不活性ガス、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスを供給するガス供給部が接続されてもよい。ガス供給部及び第１及び第２のプラグ１４０ａ、１４０ｂを介して供給される不活性ガスは、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのそれぞれに吹き込まれて第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２のそれぞれを攪拌させたり、介在物を分離して浮上させたりする役割を果たしてもよい。

【0049】

上述したように、この実施形態の鋳造設備は、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片を鋳造する設備である。換言すれば、表層の特性と内層の特性とが互いに異なる複層鋳片を鋳造する設備である。

【0050】

本発明では、成分が互いに異なる第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を用意するに当たって、取鍋１００において第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を用意する。具体的に説明すると、取鍋１００の第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのうちのどちらか一方、例えば、第１のルーム１３０ａに添加剤を投入した後、第１のルーム１３０ａと第２のルーム１３０ｂに同一の成分の組成を有する溶鋼を装入する。このため、第１のルーム１３０ａに装入された溶鋼と添加剤とが混合されることにより、第１の溶鋼Ｍ１が用意され、第２のルーム１３０ｂに収容されている溶鋼は、添加剤により、前記第１の溶鋼Ｍ１とは互いに異なる組成を有する第２の溶鋼Ｍ２となる。

【0051】

以上においては、第１のルーム１３０ａに添加剤を投入した後、第１のルーム１３０ａと第２のルーム１３０ｂに同一の組成の溶鋼を装入して第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を用意する方法について説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、取鍋の第１のルーム１３０ａに第１の溶鋼Ｍ１が、第２のルーム１３０ｂに第２の溶鋼Ｍ２が収容されるようにできる方法であれば、様々な方法の適用が可能である。例えば、取鍋１００の外部において成分が互いに異なる第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を用意し、前記第１の溶鋼Ｍ１を第１のルーム１３０ａに装入し、第２の溶鋼Ｍ２を第２のルーム１３０ｂに装入してもよい。

【0052】

ここで、添加剤は、表層に目的とする機能を持たせるために必要な成分を含む材料である。以下では、目的とする機能又は所望の機能を持たせるために必要な成分を「添加成分」と称する。このため、添加剤は、添加成分を含む材料であると説明される。

【0053】

そして、表層に目的とする機能を持たせるために必要な成分、すなわち、添加成分は、Ｃｒであってもよく、添加剤は、Ｃｒを含有する材料、例えば、合金鉄であってもよい。

【0054】

添加成分は、上述したＣｒに何ら限定されるものではなく、表層に付加しようとする機能、例えば、めっき性、溶接性、電気的な特性に応じて、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌのうちの少なくとも一種になる。

【0055】

添加剤が投入された第１のルーム１３０ａと第２のルーム１３０ｂのそれぞれに溶鋼を装入した後、第１及び第２のプラグ１４０ａ、１４０ｂを用いて不活性ガスを吹き込むことにより、第１のルーム１３０ａに装入された溶鋼と添加剤とを均一に混合することができ、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのそれぞれにおいて生じる介在物を浮上させて分離することができ、その結果、成分の調整がさらに容易に行えるというメリットがある。

【0056】

タンディッシュ３００は、図２及び図４に示すように、内部空間を有する本体３１０及び内部空間を有し、本体３１０の内部空間を内側空間と外側空間に仕切るように本体３１０の内部に配設された隔壁部３２０を備える。

【0057】

本体３１０の内部に内部空間を有する隔壁部３２０が配設されることにより、本体３１０の内部空間は、隔壁部３２０の外側に相当する空間と、隔壁部３２０の内側に相当する空間と、に画成される。以下では、本体３１０の内部空間のうち、隔壁部３２０の外側空間を第１の収容空間３３０ａと称し、隔壁部３２０の内側空間を第２の収容空間３３０ｂと称する。

【0058】

以下、タンディッシュ３００の構成について詳しく説明する。

【0059】

タンディッシュ３００は、内部空間を有する本体３１０と、本体３１０の内部空間を第１の収容空間３３０ａ及び前記第１の収容空間３３０ａの内側空間である第２の収容空間３３０ｂに仕切るように本体３１０の内部に配設された隔壁部３２０と、を備える。

【0060】

また、タンディッシュ３００は、第１の収容空間３３０ａに相当する本体３１０の底面を上下方向に貫通するように設けられて、第１の鋳造装置４００ａの鋳型４１０ａに第１の溶鋼Ｍ１を供給する第１の上ノズル３４１及び第２の収容空間３３０ｂに相当する本体３１０の底面を上下方向に貫通するように設けられて、第１の鋳造装置４００ａの第１の鋳型４１０ａに第２の溶鋼Ｍ２を供給する第２の上ノズル３４２を備える。

【0061】

さらに、タンディッシュ３００は、第１の収容空間３３０ａに相当する本体３１０の底面を上下方向に貫通するように設けられて、第２の鋳造装置４００ｂの第２の鋳型４１０ｂに第１の溶鋼Ｍ１を供給する第３の上ノズル３４３と、第２の収容空間３３０ｂに相当する本体３１０の底面を上下方向に貫通するように設けられて、第２の鋳造装置４００ｂの第２の鋳型４１０ｂに第２の溶鋼Ｍ２を供給する第４の上ノズル３４４と、を備える。

【0062】

本体３１０は、少なくとも底部及び所定の高さを有し、かつ、底部の上部の周縁を取り囲むように形成された側壁部を備える形状である。

【0063】

そして、本体３１０の底面には、上述したように、第１乃至第４の上ノズル３４１、３４２、３４３、３４４が設けられ、本体３１０の上側には取鍋１００が位置して、第１及び第２の排出ノズル１５０ａ、１５０ｂ及び第１及び第２の供給ノズル２００ａ、２００ｂから第１及び第２の溶鋼を受鋼する。

【0064】

このとき、取鍋１００の第１及び第２の排出ノズル１５０ａ、１５０ｂから第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２がタンディッシュ３００に供給される位置又は空間と、第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２を第１及び第２の鋳造装置４００ａ、４００ｂに排出する第１乃至第４の上ノズル３４１、３４２、３４３、３４４とが隣接して位置することなく、遠く離れていることが好ましい。

【0065】

このために、本体３１０は、Ｘ軸方向（長手方向又は第１の延長方向）に延設された第１の胴体３１１及び第１の胴体３１１の延設方向（Ｘ軸方向）と交差する方向、すなわち、Ｙ軸方向（幅方向又は第２の延長方向）に延設された第２の胴体３１２を備えていてもよい。

【0066】

このとき、第２の胴体３１２のＸ軸方向への延設長さは、第１の胴体３１１のＸ軸方向への延設長さに比べて短い。なお、第１の胴体３１１のＸ軸方向の中心と第２の胴体３１２のＸ軸方向の中心とが一直線の上に位置するように備えられても良い。

【0067】

したがって、本体３１０は、全体的にはＸ軸方向に延設され、Ｙ軸方向に突出した形状であると説明され得る。これにより、本体３１０の内部空間は、Ｘ軸方向に延び、第１の胴体３１１により形成された空間と、前記Ｘ軸方向に延びた空間からＹ軸方向に延び、第２の胴体３１２により形成された突出空間と、を含むように設けられる。

【0068】

このようなタンディッシュ３００において、第２の胴体３１２の空間が、取鍋から第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２が供給される空間である。換言すれば、本体３１０の内部空間のうち、突出空間に取鍋１００の第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２が供給される。このために、タンディッシュ３００の第２の胴体３１２の上側に取鍋１００を位置させる。

【0069】

隔壁部３２０は、本体３１０の内部に配設されて、本体３１０の内部を第１の収容空間３３０ａと第２の収容空間３３０ｂとに仕切る。このような隔壁部３２０は、本体３１０の形状と対応する形状であることが好ましい。

【0070】

すなわち、隔壁部３２０は、第１乃至第４の上ノズル３４１、３４２、３４３、３４４４の並び方向（すなわち、Ｘ軸方向）又は第１の胴体３１１の延設方向に延設された第１の隔壁体３２１及び第１の隔壁体３２１の延設方向（すなわち、Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に延設された第２の隔壁体３２２を備えていてもよい。

【0071】

このとき、第２の隔壁体３２２のＸ軸方向への延設長さは、第１の隔壁体３２１のＸ軸方向への延設長さに比べて短い。なお、第１の隔壁体３２１のＸ軸方向の中心と第２の隔壁体３２２のＸ軸方向の中心とが一直線上に位置するように備えられてもよい。

【0072】

上述した隔壁部３２０を本体３１０の内部に配設するに当たって、第１の隔壁体３２１が第１の胴体３１１の内部に位置し、第２の胴体３１２の少なくとも一部が第２の胴体３１２の内部に位置するように配設されてもよい。

【0073】

このとき、Ｙ軸方向を基準として第１の隔壁体３２１の他側面は、これと向かい合う第１の胴体３１１の内側面と接離するように配設されてもよい。なお、第１の隔壁体３２１の外側面のうち、前記他側面を除く他の側面は、第１の胴体３１１の内側面から離れるように配設される。

【0074】

また、第２の隔壁体３２２は、その全体が第２の胴体３１２の内部に位置するように配設されてもよく、あるいは、一部のみが第２の胴体３１２の内部に位置するように配設されてもよい。

【0075】

このように、タンディッシュ３００の内部空間は、上述した本体３１０及び隔壁部３２０により、第１の収容空間３３０ａと第２の収容空間３３０ｂとに仕切られる。すなわち、隔壁部３２０の外側に相当する第１の収容空間３３０ａと、隔壁部３２０の内側に相当する第２の収容空間３３０ｂと、に仕切られる。

【0076】

そして、本体３１０及び隔壁部３２０の形状により、第１及び第２の収容空間３３０ａ、３３０ｂのそれぞれは、全体的にはＸ軸方向に延設され、Ｙ軸方向に突出した形状であってもよい。換言すれば、第１及び第２の収容空間３３０ａ、３３０ｂのそれぞれは、Ｘ軸方向に延びて形成された空間と、前記Ｘ軸方向に延びた空間からＹ軸方向に延びて形成された突出空間と、を含む。

【0077】

このようなタンディッシュ３００において、第２の隔壁体３２２の空間が、取鍋１００から第１及び第２の溶鋼Ｍ２が供給される空間である。換言すれば、隔壁部３２０の内部空間のうち、突出空間に取鍋の第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２が供給される。

【0078】

このために、タンディッシュ３００の第２の胴体３１２及び第２の隔壁体３２２の上側に取鍋１００を位置させる。より具体的には、第１の溶鋼Ｍ１をタンディッシュ３００に供給する第１の排出ノズル１５０ａが第１の収容空間３３０ａに対応して位置するように、第２の胴体３１２と第２の隔壁体３２２との間に位置するように配設される。なお、第２の溶鋼Ｍ２をタンディッシュ３００に供給する第２の排出ノズル１５０ｂが第２の収容空間３３０ｂに対応して位置するように、第２の隔壁体３２２の内側に位置するように配設される。

【0079】

第１の供給ノズル２００ａは、第１の排出ノズル１５０ａとタンディッシュ３００との間に位置し、その上端が第１の排出ノズル１５０ａと連結される。このため、第１の排出ノズル１５０ａから排出された第１の溶鋼Ｍ１は、第１の供給ノズル２００ａを介してタンディッシュ３００に供給される。すなわち、第１の供給ノズル２００ａは、タンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａ又は第２の隔壁体３２２の外側空間に対応して位置するように配設される。

【0080】

第２の供給ノズル２００ｂは、第２の排出ノズル１５０ｂとタンディッシュ３００との間に位置し、その上端が第２の排出ノズル１５０ｂと連結される。このため、第２の排出ノズル１５０ｂから排出された第２の溶鋼Ｍ２は、第２の供給ノズル２００ｂを介してタンディッシュ３００に供給される。すなわち、第２の供給ノズル２００ｂは、タンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂ又は第２の隔壁体３２２の内側に対応して位置するように配設される。

【0081】

第１乃至第４の上ノズル３４１、３４２、３４３、３４４は、タンディッシュ３００内に供給された第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２のそれぞれを第１及び第２の鋳造装置４００ａ、４００ｂのそれぞれの鋳型４１０ａ、４１０ｂに供給する手段である。

【0082】

第１乃至第４の上ノズル３４１、３４２、３４３、３４４は、叙上のように、Ｘ軸方向又は第１及び第２の鋳造装置４００ａ、４００ｂの鋳型４１０ａ、４１０ｂの並び方向に並べて配置される。

【0083】

より具体的に説明すると、第１及び第３の上ノズル３４１、３４３のそれぞれは、第１の溶鋼Ｍ１を排出するノズルであって、タンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａと連通されるように配設される。すなわち、第１の隔壁体３２１の一方の外側に第１の上ノズル３４１が設けられ、第１の隔壁体３２１の他方の外側に第３の上ノズル３４３が設けられる。このため、第１の上ノズル３４１と第３の上ノズル３４３は、第１の隔壁体３２１を間に挟んでＸ軸方向に隔置される。

【0084】

第２及び第４の上ノズル３４２、３４３のそれぞれは、第２の溶鋼Ｍ２を排出するノズルであって、タンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂと連通されるように配設される。すなわち、第１の隔壁体３２１の内側に第２及び第４の上ノズル３４２、３４４が配設されるが、第２の上ノズル３４２と第４の上ノズル３４４がＸ軸方向に並べて隔置される。

【0085】

このとき、第１の隔壁体３２１内に第２の上ノズル３４２及び第４の上ノズルが設けられるに当たって、第１の上ノズル３４１と第２の上ノズル３４２との離間距離が後述する第１の鋳造装置４００ａの鋳型４１０ａの一方向の長さに比べて短く、第３の上ノズル３４３と第４の上ノズル３４４との離間距離が第２の鋳造装置４００ｂの鋳型４１０ｂの一方向の長さに比べて短い。

【0086】

因みに、第２の上ノズル３４２と第４の上ノズル３４４との離間距離は、第１の上ノズル３４１と第２の上ノズル３４２との離間距離及び第３の上ノズル３４３と第４の上ノズル３４４との離間距離に比べて長くても良い。

【0087】

第１及び第２の鋳造装置４００ａ、４００ｂは、タンディッシュ３００から第１の溶鋼Ｍ１及び第２の溶鋼Ｍ２を受鋼して複層鋳片を鋳造する装置である。これらの第１の鋳造装置４００ａと第２の鋳造装置４００ｂは、全体的にタンディッシュ３００の第１乃至第４の上ノズル３４１、３４２、３４３、３４４の並び方向又はＸ軸方向に並べて配置される。

【0088】

以下、第１及び第２の鋳造装置４００ａ、４００ｂについて説明する。

【0089】

第１の鋳造装置４００ａは、第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２を受け渡されて溶鋼を所定の形状に初期凝固させる第１の鋳型４１０ａと、取鍋１００から第１の溶鋼Ｍ１を受鋼して第１の鋳型４１０ａに供給する第１の上浸漬ノズル４２０ａと、取鍋１００から第２の溶鋼Ｍ２を受鋼して第１の鋳型４１０ａに供給し、第１の上浸漬ノズル４２０ａに比べて下側の位置において第２の溶鋼Ｍ２を吐き出す第１の下浸漬ノズル４３０ａと、第１の鋳型４１０ａ内に直流磁場を印加する第１の磁場発生部４６０ａと、を備える。

【0090】

また、第１の鋳造装置４００ａは、第１の上ノズル３４１と第１の上浸漬ノズル４２０ａとを係合し、第１の上ノズル３４１と第１の上浸漬ノズル４２０ａとの連通を制御する第１のゲート４４０ａと、第２の上ノズル３４２と第１の下浸漬ノズル４３０ａとを係合し、第２の上ノズル３４２と第１の下浸漬ノズル４３０ａとの連通を制御する第２のゲート４５０ａと、第１の鋳型４１０ａの下部に配備されて第１の鋳型４１０ａから引き抜かれた半凝固状態の鋳片を２次冷却させながら一連の成形作業を行うように複数の第１のロール及び第１の噴射ノズルが連続して配列される第１の冷却帯（図示せず）と、を備える。

【0091】

第１の鋳型４１０ａは、タンディッシュ３００の第１及び第２の上ノズル３４１、３４２に対応して位置するように配設される。このような第１の鋳型４１０ａは、タンディッシュ３００から溶鋼を受け渡され、溶鋼を所定の形状に初期凝固させる。第１の鋳型４１０ａは、例えば、その横断面の形状が矩形状であってもよい。すなわち、第１の鋳型４１０ａは、それぞれが一方向（Ｘ軸方向）に延設され、延設方向と交差又は直交する方向（Ｙ軸方向）に隔設された一対の長辺部及びそれぞれが長辺部と交差又は直交する方向（Ｙ軸方向）に延設され、その延設方向と交差又は直交する方向（Ｘ軸方向）に隔設された一対の短辺部を備える。なお、第１の鋳型４１０ａの短辺部及び長辺部のそれぞれの内部には、溶鋼を冷却させるための冷却水が流れる流路が設けられている。

【0092】

第１の上浸漬ノズル４２０ａは、第１の鋳型４１０ａに第１の溶鋼Ｍ１を供給し、第１の下浸漬ノズル４３０ａは、第１の鋳型４１０ａに第２の溶鋼Ｍ２を供給する手段であって、第１の上浸漬ノズル４２０ａと第１の下浸漬ノズル４３０ａは、鋳型の長辺部の延長方向（すなわち、Ｘ軸方向）に並べられて互いに隔置される。

【0093】

そして、第１の上浸漬ノズル４２０ａと第１の下浸漬ノズル４３０ａは、溶鋼が吐き出される吐出口の高さが互いに異なる。すなわち、第１の上浸漬ノズル４２０ａの吐出口（以下、第１の上吐出口）の高さが第１の下浸漬ノズル４３０ａの吐出口（以下、第１の下吐出口）の高さに比べて高い。換言すれば、第１の下吐出口４３１ａの高さが第１の上吐出口４２１ａの高さに比べて低い。

【0094】

このために、第１の上浸漬ノズル４２０ａと第１の下浸漬ノズル４３０ａは、互いに異なる長さに形成されてもよいが、第１の上浸漬ノズル４２０ａの延長長さが第１の下浸漬ノズル４３０ａの延長長さに比べて短くてもよく、第１の上浸漬ノズル４２０ａ及び第１の下浸漬ノズル４３０ａのそれぞれの下部に吐出口が設けられても良い。なお、第１の上浸漬ノズル４２０ａ及び第１の下浸漬ノズル４３０ａのそれぞれの上端は、第１の鋳型４１０ａの上側に位置している第１及び第２の上ノズル４３１、４３２に連結されるが、その上端の高さが等しくなるように連結される。このため、第１の上吐出口４２１ａの高さが第１の下吐出口４３１ａの高さに比べて高く位置することになる。

【0095】

第１の磁場発生部４６０ａは、第１の鋳型４１０ａ内に磁力を印加する手段であって、より具体的には、第１の鋳型４１０ａの幅方向（Ｙ軸方向）に均一な直流磁界を印加する手段である。このような第１の磁場発生部４６０ａは、第１の鋳型の一対の短辺部のそれぞれの外側に位置するように配設されてもよい。

【0096】

第１の冷却帯は、図示はしないが、第１の鋳型４１０ａの下側において一方向に並べて配置された複数の第１のロール及び複数の第１のロールの間に設けられて鋳片に向かって冷却水を吹き付ける第１の噴射ノズルを備える。ここで、第１のロール及び第１の噴射ノズルのそれぞれは、鋳片の上部面の上側及び下部面の下側に位置するように設けられても良い。このため、第１の鋳型から引き抜かれた鋳片は、第１のロールの並び方向に移動しながら第１の噴射ノズルから吹き付けられる冷却水により２次冷却されながら完全に凝固される。

【0097】

第２の鋳造装置４００ｂは、上述した第１の鋳造装置４００ａと略同じ構成及び形状を有する。

【0098】

すなわち、第２の鋳造装置４００ｂは、第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２を受け渡されて溶鋼を所定の形状に初期凝固させる第２の鋳型４１０ｂと、取鍋１００から第１の溶鋼Ｍ１を受鋼して第２の鋳型４１０ｂに供給する第２の上浸漬ノズル４２０ｂと、取鍋１００から第２の溶鋼Ｍ２を受鋼して第２の鋳型４１０ｂに供給し、第２の下浸漬ノズル４３０ｂに比べて下側の位置において第２の溶鋼Ｍ２を吐き出す第２の下浸漬ノズル４３０ｂと、第２の鋳型４１０ｂ内に磁場を生じさせる第２の磁場発生部４６０ｂと、を備える。

【0099】

また、第２の鋳造装置４００ｂは、第３の上ノズル３４３と第２の上浸漬ノズル４２０ｂとを係合し、第３の上ノズル３４３と第２の上浸漬ノズル４２０ｂとの連通を制御する第３のゲート４４０ｂと、第４の上ノズル３４４と第２の下浸漬ノズル４３０ｂとを係合し、第４の上ノズル３４４と第２の下浸漬ノズル４３０ｂとの連通を制御する第４のゲート４５０ｂと、第２の鋳型４１０ｂの下部に配備されて第２の鋳型４１０ｂから引き抜かれた半凝固鋳片を冷却させながら一連の成形作業を行うように複数の第２のロール及び第２の噴射ノズルが連続して配列される第２の冷却帯（図示せず）と、を備える。

【0100】

第２の鋳型４１０ｂは、第１の鋳型４１０ａからＸ軸方向に離れて配置され、タンディッシュ３００の第３の及び第４の上ノズル３４３、３４４の下側に対応して位置するように配設される。

【0101】

第２の上浸漬ノズル４２０ｂは、第２の鋳型４１０ｂに第１の溶鋼を供給し、第２の下浸漬ノズル４３０ｂは、第２の鋳型４１０ｂに第２の溶鋼Ｍ２を供給する手段であって、第２の上浸漬ノズル４２０ｂと第２の下浸漬ノズル４３０ｂは、第２の鋳型４１０ｂの長辺部の延長方向（すなわち、Ｘ軸方向）に並べられて互いに隔置される。

【0102】

そして、第２の上浸漬ノズル４２０ｂと第２の下浸漬ノズル４３０ｂは、溶鋼が吐き出される吐出口の高さが互いに異なる。すなわち、第２の上浸漬ノズル４２０ｂの吐出口（以下、第２の上吐出口４２１ｂ）の高さが第２の下浸漬ノズル４３０ｂの吐出口（以下、第２の下吐出口４３１ｂ）の高さに比べて高い。

【0103】

第２の冷却帯は、図示はしないが、第２の鋳型の下側において一方向に並べて配置された複数の第２のロール及び複数の第２のロールの間に設けられて鋳片に向かって冷却水を吹き付ける第２の噴射ノズルを備える。

【0104】

上述したように、第１の鋳型４１０ａから引き抜かれた鋳片が複数の第１のロールの並び方向に移動しながら凝固され、第２の鋳型４１０ｂから引き抜かれた鋳片が複数の第２のロールの並び方向に移動しながら凝固される。

【0105】

ここで、溶鋼又は鋳型が通過する第１の鋳型４１０ａ及び第１の冷却帯は、第１のストランドと称され、第２の鋳型４１０ｂ及び第２の冷却帯は、第２のストランドと称されてもよい。すなわち、本発明による鋳造設備は、複数のストランドを備える。

【0106】

以下、上述した第１の鋳造装置４００ａによる複層鋳片の鋳造方法について説明する。このとき、第１の鋳造装置４００ａと第２の鋳造装置４００ｂにおける鋳片の鋳造方法は同様であるため、第２の鋳造装置４００ｂにおける鋳片の鋳造方法についての説明は省略する。

【0107】

まず、成分が互いに異なる第１の溶鋼と第２の溶鋼を用意し、これを第１の鋳型４１０ａに供給する。ここで、第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２は、例えば、０．０１８ｗｔ％のＣ、０．０３５ｗｔ％のＳｉ、１．１５ｗｔ％のＭｎ、０．１ｗｔ％のＮｉを含む低炭素鋼用溶鋼であってもよい。なお、第２の溶鋼Ｍ２は、第１の溶鋼Ｍ１に比べて３ｗｔ％のＣｒをさらに含む溶鋼であってもよい。

【0108】

第１の上浸漬ノズル４２０ａを介して第１の鋳型１０に第１の溶鋼Ｍ１を供給すると、第１の溶鋼Ｍ１が凝固されることにより、凝固シェル（以下、第１の凝固シェルＣ１）が形成される。このとき、第１の鋳型４１０ａの内壁に冷媒が流れる流路が埋設されているため、第１の鋳型４１０ａの内壁の温度が最も低い。したがって、第１の溶鋼Ｍ１が供給されると、第１の鋳型４１０ａの内壁面に沿って第１の凝固シェルＣ１が形成される。そして、第１の凝固シェルＣ１が第１の鋳型４１０ａの内壁面に沿って形成されるため、第１の凝固シェルＣ１により取り囲まれた空間が形成されるが、この空間に第１の下浸漬ノズル４３０ａを介して第２の溶鋼Ｍ２を供給する。換言すれば、第１の下浸漬ノズル４３０ａから吐き出される第２の溶鋼Ｍ２は、第１の凝固シェルＣ１により画成された空間を埋め込むように供給される。なお、第１の下浸漬ノズル４３０ａから供給された第２の溶鋼Ｍ２が凝固されて凝固シェル（以下、第２の凝固シェルＣ２）が形成されるに当たって、第１の溶鋼Ｍ１が供給される初期には、第１の凝固シェルＣ１の内壁面に沿って形成される。

【0109】

第１の上浸漬ノズル４２０ａの第１の上吐出口４２１ａと第１の下浸漬ノズル４３０ａの第１の下吐出口４３１ａとの間に、第１の磁場発生部４６０ａが位置する。このため、第１の上吐出口４２１ａから吐き出された第１の溶鋼Ｍ１は、第１の磁場発生部４６０ａの上側に吐き出され、第１の下吐出口４３１ａから吐き出された第２の溶鋼Ｍ２は、第１の磁場発生部４６０ａの下側に吐き出される。

【0110】

このとき、第１の磁場発生部４６０ａから加えられる磁場は、第１の溶鋼Ｍ１が第１の磁場発生部４６０ａの下側に移動したり、第２の溶鋼Ｍ２が第１の磁場発生部４６０ａの上側に移動したりすることを抑える抵抗体の役割を果たす。

【0111】

このため、第１の上浸漬ノズル４２０ａの第１の上吐出口４２１ａから吐き出された第１の溶鋼Ｍ１のほとんどは、第１の磁場発生部４６０ａの下側に移動することができず、第１の磁場発生部４６０ａの上側に滞留したり、第１の磁場発生部４６０ａの延長方向の外側方向に移動する。

【0112】

したがって、第１の鋳型４１０ａ内において、第１の磁場発生部４６０ａの近傍又は前記第１の磁場発生部４６０ａと対応する位置を基準として、第１の溶鋼Ｍ１からなる溶鋼プール（すなわち、上プール）と、第２の溶鋼Ｍ２からなる溶鋼プール（すなわち、下プール）と、に画成される。

【0113】

複層鋳片は、上述したように、成分の組成が互いに異なる第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を用いて鋳造されて、表層ＳＬと内層ＩＬの成分の組成が互いに異なる鋳片である。より具体的に、第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２は、添加成分に対する含量が互いに異なり、このため、表層ＳＬと内層ＩＬは、添加成分に対する含量が互いに異なる。このため、複層鋳片の表層ＳＬと内層ＩＬは、添加成分の含量（又は、濃度）に応じて定義又は区画される。

【0114】

また、この実施形態の複層鋳片は、表層ＳＬにおいて、添加成分の濃度が表面から内側の向きに進むにつれて次第に減少する濃度勾配を有する（図５参照）。なお、第２の溶鋼Ｍ２及び内層ＩＬのそれぞれには、添加成分が不可避的に少量含有されていてもよく、含有されていなくてもよい。

【0115】

上述したような複層鋳片において、鋳片の表面から第１の溶鋼Ｍ１に含まれている添加成分の含量の０．５％となる地点までを表層ＳＬと称してもよい。換言すれば、第１の溶鋼Ｍ１に含まれている添加成分の含量の１００％～０．５％（表面から内側の向きの順）までを表層と定義してもよい。

【0116】

因みに、第１の溶鋼Ｍ１に含まれている添加成分の含量の０．５％未満（０％を含む）の領域を内層ＩＬと定義してもよい。

【0117】

上述した定義によれば、表層ＳＬは、添加成分の含量が内側の向きに１００％～０．５％の範囲内において変わる。なお、内層ＩＬは、添加成分の含量が０．５％未満であり、０％であってもよい。

【0118】

上述したように、表層ＳＬは、表面から内側の向きに添加成分の含量が減少するように変わるが、表層ＳＬのうち、第１の溶鋼Ｍ１に含まれている添加成分の含量の９０％となる地点から所定の割合となる地点までを濃度勾配層ＣＧＡと定義する。

【0119】

ここで、第１の溶鋼に含まれている添加成分の含量の９０％となる地点が濃度勾配層の開始地点Ａｓであり、前記所定の割合となる地点が濃度勾配層の終了地点Ａｅである。

【0120】

濃度勾配層の開始地点Ａｓの基準となる添加成分の濃度は、第１の溶鋼Ｍ１に含まれている添加成分の含量の９０％であるため、これを数式で表わすと、下記の数式１の通りである。

【0121】

【数1】

【0122】

例えば、第１の溶鋼Ｍ１中の添加成分であるＣｒの含量が３ｗｔ％であるとすれば、数式１により算出される濃度勾配層の開始地点Ａｓとなる基準濃度は、２．７ｗｔ％となる。なお、算出された濃度となる地点が、濃度勾配層の開始地点Ａｓである。

【0123】

また、濃度勾配層の終了地点Ａｅの基準となる添加成分の濃度は、第１の溶鋼Ｍ１に含まれている添加成分の含量の５％と第２の溶鋼Ｍ２中の添加成分の含量とを加算した値により決定される（数式２参照）

【0124】

【数2】

【0125】

例えば、第１の溶鋼Ｍ１中の添加成分であるＣｒの含量が３ｗｔ％であり、第２の溶鋼Ｍ２中のＣｒの含量が０．０１ｗｔ％であるとしたとき、数式１にこれを適用すると、濃度勾配層の終了地点Ａｅとなる基準濃度は、０．１６ｗｔ％である。なお、このようにして算出された終了地点の基準濃度となる地点が、表層の終了地点Ａｅであってもよい。

【0126】

このため、濃度勾配層ＣＧＡは、添加成分の含量が２．７ｗｔ％以上である地点から０．１６ｗｔ％以下である地点までである。

【0127】

他の例によれば、第２の溶鋼Ｍ２に添加成分が含有されていなければ０％、濃度勾配層の終了地点となる基準濃度は、０．１５ｗｔ％である。

【0128】

この実施形態においては、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さＴを鋳片の全体の厚さの１．４％～８．５％以下とする。ここで、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さＴとは、濃度勾配層の開始地点Ａｓから濃度勾配層の終了地点Ａｅまでの長さをいう。

【0129】

このように、成分の組成が互いに異なる表層と内層を有する複層鋳片を鋳造するために、磁場発生部４６０ａ、４６０ｂを用いて鋳型４１０ａ、４１０ｂに磁場を印加する。そして、表層が濃度勾配を有するようにするために、もしくは、濃度勾配層ＣＧＡを有し、濃度勾配層ＣＧＡの厚さＴが鋳片の全体の厚さの１．４％～８．５％以下となるようにするために、第１及び第２の磁場発生部４６０ａ、４６０ｂから印加される磁束密度の強さを０．２テスラ～０．８テスラに調節する。

【0130】

図６を参照すると、磁束密度の強さが減少すれば減少するほど、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さＴが増加する。濃度勾配領域ＣＧＡは、鋳片Ｓの全体の厚さの１．４％～８．５％以下であることが好ましく、このためには、図６に示すように、磁束密度の強さを０．２テスラ～０．８テスラ（０．２テスラ以上、かつ、０．８テスラ以下）にすることが好ましい。

【0131】

一方、磁束密度の強さが０．２テスラ未満である場合、鋳型の内部において境界領域が存在しない程度に第１の溶鋼と第２の溶鋼とが多量混合される。このため、表層と内層の成分の含量に差分がない鋳片が鋳造される虞がある。すなわち、複層鋳片が製造されない虞がある。

【0132】

逆に、磁束密度の強さが０．８テスラを超えると、鋳造設備の規模が大きくなり過ぎて商用化が困難になるという不都合がある。

【0133】

また、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さが薄くなれば薄くなるほど、表層と内層との間の添加成分の濃度に対する境界がはっきりとしているという意味である。

【0134】

ところが、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さが鋳片の全体の厚さの１．４％未満まで薄くないか、あるいは、はっきりとしておらず、たとえ濃度勾配領域ＣＧＡが１．４％以上であるとしても、鋳片Ｓの表層は、添加成分により付加しようとする機能（例えば、耐食性）を有することができる。このため、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さを１．４％未満まで薄くする必要がない。

【0135】

したがって、磁束密度の強さを０．２テスラ～０．８テスラ（０．２テスラ以上、かつ、０．８テスラ以下）にして、濃度勾配領域ＣＧＡの厚さが鋳片の全体の厚さの１．４％～８．５％となるようにしている。

【0136】

実施形態の方法で複層鋳片を鋳造するに際して、表層が目的とする特性を有するか否かについて評価した。このとき、添加成分をＣｒとして、Ｃｒの含量が互いに異なる第１の溶鋼と第２の溶鋼を用いて実施形態の方法と同様にして複層鋳片を鋳造し、磁束密度の強さを０．２テスラ～０．８テスラにして、濃度勾配領域を有する複層鋳片を鋳造した。

【0137】

そして、耐食性の評価のために、製造された鋳片の一部をサンプリングして試片を用意した。なお、 試片に対して強酸の一種である硫酸（Ｈ_２Ｓ）の雰囲気下で引っ張り応力を印加し、破壊される降伏強度を測定して評価した。

【0138】

実施形態の方法により製造されて内部に厚さ方向に濃度勾配を有する試片の場合、指定された最小降伏強度（ＳＭＹＳ；Ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｙｉｅｌｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を１１０％以上補正することを確認した。これは、実施形態の複層鋳片が常温降伏強度の１１０％を保証する。

【0139】

一方、表層と内層の成分が互いに同じである通常の鋳片をサンプリングした試片の場合、指定された最小降伏強度（ＳＭＹＳ；Ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｙｉｅｌｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の９０％レベルに保証した。

【0140】

このことから、表層に添加成分に対する濃度勾配を有する複層鋳片の場合であっても、所望の付加機能、例えば、耐食性を有することができるということが分かる。

【0141】

このように、本発明による複層鋳片は、従来のように、表層と内層との間に添加成分の濃度に対するはっきりとした境界を有さず、濃度勾配を有するように形成しつつも、表層に付加しようとする機能、例えば、十分な耐食性を有するように鋳造することができる。

【0142】

換言すれば、鋳片Ｓの表面は、付加しようとする機能、例えば、耐食性を有しながらも、表層と内層との間の境界を基準として表層と内層との成分の含量差が従来に比べて小さい。このため、成分差による表層と内層との分離、ひび割れ又は欠陥の発生を減らすことができる。

【0143】

以下、図１から図５及び図７に基づいて、本発明による複層鋳片の鋳造方法について説明する。

【0144】

図７は、本発明による複層鋳片の鋳造方法を順々に示す手順図である。

【0145】

まず、取鍋１００内に第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのうちのどちらか一方、例えば、第１のルーム１３０ａに添加剤を投入する（Ｓ１００）。

【0146】

ここで、添加剤は、成分の組成が互いに異なる第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を用意するためのものであって、差別化させようとする成分を含む合金鉄であってもよい。ここで、添加成分は、Ｃｒであり、添加剤は、Ｃｒを含有する材料、例えば、合金鉄であってもよい。

【0147】

取鍋１００の第１のルーム１３０ａにＣｒを含む添加剤が投入されると、前記第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのそれぞれに溶鋼を装入する（Ｓ２００）。このとき、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂに装入される溶鋼は、同じ成分の組成を有する溶鋼であってもよい。例えば、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂに装入される溶鋼は、０．０１８ｗｔ％のＣ、０．０３５ｗｔ％のＳｉ、１．１５ｗｔ％のＭｎ、０．１ｗｔ％のＮｉを含む低炭素鋼用溶鋼であってもよい。

【0148】

そして、第１のルーム１３０ａに溶鋼が装入されると、溶鋼の温度により合金鉄が溶融されるが、このため、第１のルーム１３０ａに収容された溶鋼は、第２のルーム１３０ｂに収容された溶鋼とはＣｒの含量が互いに異なる、もしくは、Ｃｒがさらに含まれている溶鋼として製造される。

【0149】

すなわち、第１のルーム１３０ａにＣｒを含む添加剤を投入した後、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのそれぞれに溶鋼を装入すると、第１のルーム１３０ａに収容された溶鋼と第２のルーム１３０ｂに収容された溶鋼の組成が互いに異なってくる。すなわち、第１のルーム１３０ａに用意された第１の溶鋼Ｍ１及び第２のルームに用意された第２の溶鋼Ｍ２は、少なくともＣｒの含量が互いに異なる。このとき、第１の溶鋼Ｍ１内のＣｒの含量が、例えば、３ｗｔ％となるようにしてもよく、これは、添加剤の投入量及び添加剤の種類を制御することにより調節可能である。

【0150】

ここで、Ｃｒを含有する第１の溶鋼Ｍ１を用意することは、表層の耐食性が向上した複層鋳片を鋳造するためである。

【0151】

取鍋１００内に第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２が用意されると、第１及び第２のプラグ１４０ａ、１４０ｂのそれぞれに不活性ガス、例えば、Ａｒ（アルゴン）ガスを吹き込む（Ｓ３００）。第１及び第２のプラグ１４０ｂから吹き込まれたＡｒガスにより、第１のルーム１３０ａ内の溶鋼と添加剤との混合が行われ、第１のルーム１３０ａ及び第２のルーム１３０ｂのそれぞれにおいて介在物の分離・浮上が行われることが可能になる。

【0152】

次いで、取鍋１００をタンディッシュ３００に上側に移動させて、タンディッシュ３００に第１の溶鋼Ｍ１及び第２の溶鋼Ｍ２を供給する（Ｓ４００）。このために、まず、取鍋１００をタンディッシュ３００の第２の胴体３１２及び第２の隔壁体３２２の上側に対応して位置させ、取鍋１００とタンディッシュ３００との間に第１及び第２の供給ノズル２００ａ、２００ｂを配置する。このとき、第１の排出ノズル１５０ａ及び第１の供給ノズル２００ａをタンディッシュの第１の収容空間３３０ａの上側に対応して位置させ、第２の排出ノズル１５０ｂ及び第２の供給ノズル２００ｂをタンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂの上側に位置させる。次いで、第１の排出ノズル１５０ａと第１の供給ノズル２００ａとを係合し、第２の排出ノズル１５０ｂと第２の供給ノズル２００ｂとを係合する。

【0153】

続けて、第１の排出ノズル１５０ａと第１の供給ノズル２００ａとを連通させ、第２の排出ノズル１５０ｂと第２の供給ノズル２００ｂとを連通させると、取鍋１００の第１及び第２の溶鋼Ｍ１、Ｍ２がタンディッシュに供給される。このとき、第１の溶鋼Ｍ１は、第１の排出ノズル１５０ａ及び第１の供給ノズル２００ａによりタンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａに供給され、第２の溶鋼Ｍ２は、第２の排出ノズル１５０ｂ及び第２の供給ノズル２００ｂによりタンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂに供給される。

【0154】

そして、第１乃至第４のゲート４４０ａ、４５０ａ、４４０ｂ、４５０ｂを動作させて、第１の上ノズル３４１と第１の上浸漬ノズル４２０ａ、第２の上ノズル３４２と第１の下浸漬ノズル４３０ａ、第３の上ノズル３４３と第２の上浸漬ノズル４２０ｂ、第４の上ノズル３４４と第２の下浸漬ノズル４３０ｂとをそれぞれ互いに連通させる。

【0155】

このため、タンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａ内の第１の溶鋼Ｍ１が第１の上ノズル３４１、第１の上浸漬ノズル４２０ａを介して第１の鋳型４１０ａに供給され、タンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂ内の第２の溶鋼Ｍ２が第２の上ノズル３４２、第１の下浸漬ノズル４３０ａを介して第１の鋳型４１０ａに供給される（Ｓ５００）。

【0156】

また、タンディッシュ３００の第１の収容空間３３０ａ内の第１の溶鋼Ｍ１が第３の上ノズル３４３、第２の上浸漬ノズル４２０ｂを介して第２の鋳型４１０ｂに供給され、タンディッシュ３００の第２の収容空間３３０ｂ内の第２の溶鋼Ｍ２が第４の上ノズル３４４、第２の下浸漬ノズル４３０ｂを介して第２の鋳型４１０ｂに供給される（Ｓ５００）。

【0157】

第１及び第２の鋳型４１０ａ、４１０ｂのそれぞれに供給された第１の溶鋼Ｍ１及び第２の溶鋼Ｍ２は、前記第１及び第２の鋳型４１０ａ、４１０ｂのそれぞれの内部において半凝固され、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片が製造される。すなわち、上側に供給された第１の溶鋼Ｍ１は表層となり、下側に供給された第２の溶鋼Ｍ２は内層となる複層鋳片が製造される。

【0158】

このとき、第１の磁場発生部４６０ａ及び第２の磁場発生部４６０ｂのそれぞれを動作させて第１及び第２の鋳型４１０ｂの内部に磁場を印加するが、このとき、磁束密度の強さが０．２テスラ～０．８テスラとなるようにする。

【0159】

さらに、第１及び第２の鋳型４１０ａ、４１０ｂから引き抜かれた鋳片のそれぞれは、第１の鋳型４１０ａの下側の複数の第１のロール及び第２の鋳型４１０ｂの下側の複数の第２のロールに沿って移動しながら吹き付けられる冷却水により２次冷却されて完全に凝固される。

【0160】

このように、第１の鋳造装置４００ａ及び第２の鋳造装置４００ｂにより製造された鋳片Ｓは、表層と内層の成分が互いに異なる複層鋳片である。すなわち、表層は、Ｃｒが３ｗｔ％含有された第１の溶鋼により鋳造されるため、表層は、Ｃｒによる耐食性を有するステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）の特性を有する。なお、内層は、第２の溶鋼により鋳造されたものであって、低炭素鋼の特性を有する。

【0161】

さらにまた、第１及び第２の鋳型４１０ｂのそれぞれに磁力を印加するに当たって、磁束密度の強さが０．２テスラ～０．８テスラとなるようにすることで、表層ＳＬが添加成分に対する濃度勾配を有する複層鋳片が製造される。すなわち、表層ＳＬは、表面から内層の向きに進むにつれて添加成分の濃度が次第に減少する濃度勾配層ＣＧＡを有する。換言すると、表層ＳＬにおける添加成分の濃度が内層に比べて高く、かつ、表層ＳＬの中でも、鋳片Ｓの最外郭の表面の向きに進むにつれて添加成分の濃度が増加する。なお、濃度勾配層の厚さは、鋳片の全体の厚さの１．４％～８．５％以下であってもよい。

【0162】

このように、たとえ濃度勾配を有するように複層鋳片を製造するとしても、表層ＳＬが濃度勾配を有さない複層鋳片の表層に見合う機能、例えば、耐食性を有する。このため、複層鋳片を製造するに当たって、０．８テスラを超えるように磁力を印加する必要がないので、０．８テスラを印加するために設備を無理やりに又は過度に大きく製造する必要がないというメリットがあり、この理由から、商用化により一層有利である。

【0163】

また、取鍋１００において第１の溶鋼Ｍ１と第２の溶鋼Ｍ２を分離して用意し、これらをタンディッシュに供給することにより、長手方向に成分が均一な複層鋳片を鋳造することができる。

【0164】

そして、取鍋１００の第１のルーム１３０ａ内に添加剤を投入し、かつ、溶鋼を装入した後、第１のプラグ１４０ａを介して不活性ガスを底吹きすることにより、添加剤と溶鋼とが均一に混合された、もしくは、成分が均一な第１の溶鋼を用意することができる。このため、表層において、その長手方向に成分が均一な複層鋳片を製造することができる。

【0165】

さらに、取鍋１００及びタンディッシュ３００が第１の溶鋼Ｍ１及び第２の溶鋼Ｍ２のそれぞれを収容可能なようにし、複数のストランドを備えるように設備を構成することにより、複層鋳片の生産率を向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0166】

本発明による鋳造設備によれば、複数のストランドを備えるので、複層鋳片の生産率を向上させることができる。なお、取鍋において第１の溶鋼と第２の溶鋼を分離して用意し、これらをタンディッシュに供給することにより、鋳片の長手方向に成分が均一な複層鋳片を鋳造することができる。

【符号の説明】

【0167】

１００ 取鍋
１１０ ボディ
１２０ 仕切り部材
１３０ａ 第１のルーム
１３０ｂ 第２のルーム
１４０ａ 第１のプラグ
１４０ｂ 第２のプラグ
１５０ａ 第１の排出ノズル
１５０ｂ 第２の排出ノズル
２００ａ 第１の供給ノズル
２００ｂ 第２の供給ノズル
３００ タンディッシュ
３１０ 本体
３１１ 第１の胴体
３１２ 第２の胴体
３２０ 隔壁部
３２１ 第１の隔壁体
３２２ 第２の隔壁体
３３０ａ 第１の収容空間
３３０ｂ 第２の収容空間
４００ａ 第１の鋳造装置
４００ｂ 第２の鋳造装置
４１０ａ 第１の鋳型
４１０ｂ 第２の鋳型
４２０ａ 第１の上浸漬ノズル
４２０ｂ 第２の上浸漬ノズル
４３０ａ 第１の下浸漬ノズル
４３０ｂ 第２の下浸漬ノズル
４４０ａ 第１のゲート
４４０ｂ 第３のゲート
４５０ａ 第２のゲート
４５０ｂ 第４のゲート
４６０ａ 第１の磁場発生部
４６０ｂ 第２の磁場発生部
ＩＦ
Ｃ１ 第１の凝固シェル
Ｃ２ 第２の凝固シェル
Ｍ１ 第１の溶鋼
Ｍ２ 第２の溶鋼
ＩＬ 内層
ＳＬ 表層
Ｔ 厚さ
ＣＧＡ 濃度勾配層
Ａｅ 終了地点
Ａｓ 開始地点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】