(57)【要約】【課題】板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することが可能な注湯ノズルを提供する。【解決手段】双ロール式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する注湯ノズル２０であって、前記溶融金属プール部に配置した際に、前記冷却ロールの軸心に平行な方向に沿って延在する底面部を有するノズル本体２１を備え、この底面部近傍に前記溶融金属の吐出路が形成されており、前記吐出路は、前記冷却ロールの外周面に対向するように形成された横経路と、鉛直方向下方に向けて形成された縦経路と、を有し、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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融金属プール部に溶融金属を供給し、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双ロール式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する注湯ノズルであって、
前記溶融金属プール部に配置した際に、前記冷却ロールの軸心に平行な方向に沿って延在する底面部を有するノズル本体を備え、この底面部近傍に前記溶融金属の吐出路が形成されており、
前記吐出路は、前記冷却ロールの外周面に対向するように形成された横経路と、鉛直方向下方に向けて形成された縦経路と、を有し、
前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされていることを特徴とする注湯ノズル。
【請求項２】
前記ノズル本体の内部に整流部材が配設されており、前記整流部材に、前記横経路を構成する第１貫通孔と、前記縦経路を構成する第２貫通孔と、が形成されており、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の断面積比により、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の注湯ノズル。
【請求項３】
前記ノズル本体の内部に、供給された前記溶融金属の圧力を均一化する圧損部材が配設されており、前記ノズル本体には、前記冷却ロールの外周面に対向するように開口された第１開口孔と鉛直方向下方に向けて開口した第２開口孔とが形成されており、
前記第１開口孔と前記第２開口孔の断面積比により、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の注湯ノズル。
【請求項４】
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融金属プール部に溶融金属を供給し、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双ロール式連続鋳造装置であって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の注湯ノズルが、前記溶融金属プール部に配設されていることを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。
【請求項５】
前記注湯ノズルの前記横経路からの吐出幅Ｗ１と前記溶融金属プール部の前記冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項４に記載の双ロール式連続鋳造装置。
【請求項６】
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融金属プール部に溶融金属を供給し、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であって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の注湯ノズルを前記溶融金属プール部に配設し、前記注湯ノズルを用いて、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
【請求項７】
前記注湯ノズルの前記横経路からの吐出幅Ｗ１と前記溶融金属プール部の前記冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１を１．３以上２．５以下の範囲内とすることを特徴とする請求項６に記載の薄肉鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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融金属プール部に溶融金属を供給し、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双ロール式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する際に使用される注湯ノズル、及び、この注湯ノズルを備えた双ロール式連続鋳造装置、この注湯ノズルを用いた薄肉鋳片の製造方法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一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部にタンディッシュから溶融金属を供給し、前記冷却ロールの外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。このような双ロール式連続鋳造装置は、各種金属において適用されている。
【０００３】
上述の双ロール式連続鋳造装置においては、得られた薄肉鋳片に対して直接圧延を行うため、幅方向の板厚が不均一となると、薄肉鋳片の表面割れや圧延時の蛇行等を引き起こすおそれがある。よって、連続鋳造を安定して実施するためには、幅方向の板厚が均一な薄肉鋳片を製造する必要がある。
【０００４】
ここで、上述の双ロール式連続鋳造装置においては、一対の冷却ロール間に形成された溶融金属プール部が、冷却ロールの軸心に平行な方向（薄肉鋳片の幅方向）に延在する形状となる。
このため、注湯ノズルは、例えば特許文献１，２に示すように、冷却ロールの軸心に平行な方向（薄肉鋳片の幅方向）に沿った底面部を有する構造とされており、この底面部近傍に、溶融金属の吐出路が設けられている。
【０００５】
ここで、特許文献１に記載された注湯ノズルにおいては、底面部近傍の側面に吐出孔が形成されており、タンディッシュから供給された溶融金属を、前記冷却ロールの外周面に向けて吐出するように構成されている。
一方、特許文献２に記載された注湯ノズルにおいては、底面部に吐出孔が形成されており、タンディッシュから供給された溶融金属を、鉛直方向下方側に向けて、吐出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１５５５９３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１５８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上述の双ロール式連続鋳造装置においては、直接数ｍｍの板を製造するため、その後の圧下比を大きくすることができない。このことから、鋳造時の板厚分布が最終製品の板厚や形状に直結するため、鋳造時の板厚精度が重要である。
双ロール式連続鋳造装置において製造される薄肉鋳片の板厚変動の原因としては、以下の２つが挙げられる。
【０００８】
（１）溶融金属を注湯した際に、ノズルからの吐出流がロールを駆け上がり溶融金属プール部の湯面高さが変動し、溶融金属と冷却ロールとの接触開始点（凝固開始点）が冷却ロールの幅方向で変化し、幅方向で板厚分布が生じる。
（２）溶融金属プールの温度低下により溶融金属プール内で等軸晶が生成し、等軸晶が沈降してロールキス点近傍で凝固シェル間に巻きこまれる。等軸晶が挟まれた場所は凝固シェル厚み＋等軸晶厚みとなるため、幅方向で板厚分布が生じる。
【０００９】
さらに、上述の双ロール式連続鋳造装置においては、溶融金属プール部の表面に酸化物からなるスカムが生じる。このスカムが凝固シェルに巻き込まれると、薄肉鋳片の表面清浄性が低下し、欠陥の原因となる。
また、鋳造中に凝固シェルに破れが生じると、溶融金属が漏れ出すおそれがあるため、鋳造を中止する必要があり、鋳造を安定して行うことができなくなる。
【００１０】
ここで、特許文献１に記載されたように、タンディッシュから供給された溶融金属を、前記冷却ロールの外周面に向けて吐出するように構成された注湯ノズルを用いた場合には、溶融金属プール部の表面に流動が生じ、スカムの巻き込みを抑制することができる。また、ロールキス点近傍に向けて溶融金属が吐出されないため、凝固シェル破れを抑制することができる。
しかしながら、冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなると、冷却ロールに衝突した溶融金属が冷却ロールの外周面に沿って駆け上がるため、湯面変動が生じやすくなり、かつ、ノズル下部で溶鋼が滞留して温度が低下し、等軸晶が発生しやすくなる。このため、板厚変動が生じるおそれがあった。
【００１１】
一方、特許文献２に記載されたように、タンディッシュから供給された溶融金属を、鉛直方向下方側に向けて吐出するように構成された注湯ノズルを用いた場合には、湯面変動が生じにくく、かつ、等軸晶の生成も抑制でき、板厚変動の発生を抑制することが可能となる。
しかしながら、ロールキス点に向けて溶融金属が吐出されることになるため、溶融金属の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなると、凝固シェル破れが生じ、安定して鋳造ができないおそれがあった。また、溶融金属プール部の湯面近傍の流動が不十分となり、溶融金属プール部の湯面に生成したスカムの巻き込みが生じるおそれがあった。
【００１２】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することが可能な注湯ノズル、この注湯ノズルを備えた双ロール式連続鋳造装置、この注湯ノズルを用いた薄肉鋳片の製造方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る注湯ノズルは、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融金属プール部に溶融金属を供給し、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双ロール式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する注湯ノズルであって、前記溶融金属プール部に配置した際に、前記冷却ロールの軸心に平行な方向に沿って延在する底面部を有するノズル本体を備え、この底面部近傍に前記溶融金属の吐出路が形成されており、前記吐出路は、前記冷却ロールの外周面に対向するように形成された横経路と、鉛直方向下方に向けて形成された縦経路と、を有し、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされていることを特徴としている。
【００１４】
この構成の注湯ノズルによれば、溶融金属の吐出路が、冷却ロールの外周面に対向するように形成された横経路と、鉛直方向下方に向けて形成された縦経路と、を有しているので、溶融金属は、冷却ロールの外周面に向けて吐出されるとともに、鉛直方向下方側に向けて吐出されることになる。
そして、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされているので、横経路から前記冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速が抑えられることになり、湯面変動の発生を抑制することが可能となる。また、鉛直方向下方に吐出することにより、ノズル直下での温度低下を抑制し、等軸晶の生成を抑制することが可能となる。これにより、板厚変動の発生を抑制することができる。
また、前記冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速が一定量確保されることになり、スカムの巻き込みを抑制することができる。
さらに、縦経路から鉛直方向下方側に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速が抑えられるので、凝固シェル破れの発生を抑制でき、安定して鋳造を行うことが可能となる。
【００１５】
ここで、本発明の注湯ノズルにおいては、前記ノズル本体の内部に整流部材が配設されており、前記整流部材に、前記横経路を構成する第１貫通孔と、前記縦経路を構成する第２貫通孔と、が形成されており、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の断面積比により、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされている構成としてもよい。
【００１６】
この場合、ノズル本体の内部に配設した整流部材に、前記横経路を構成する第１貫通孔と、前記縦経路を構成する第２貫通孔と、を形成し、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の断面積比により、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂを１以上９以下の範囲内としているので、横経路から前記冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速、及び、縦経路から鉛直方向下方側に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速を抑えることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の注湯ノズルにおいては、前記ノズル本体の内部に、供給された前記溶融金属の圧力を均一化する圧損部材が配設されており、前記ノズル本体には、前記冷却ロールの外周面に対向するように開口された第１開口孔と鉛直方向下方に向けて開口した第２開口孔とが形成されており、前記第１開口孔と前記第２開口孔の断面積比により、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされている構成としてもよい。
【００１８】
この場合、ノズル本体の内部に配設した圧損部材によって、ノズル本体に供給された溶融金属の圧力を均一化することができる。よって、ノズル本体に設けられた第１開口孔と第２開口孔の断面積比を調整して、前記横経路の断面積Ａと前記縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂを１以上９以下の範囲内とすることにより、横経路から前記冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速、及び、縦経路から鉛直方向下方側に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速を抑えることが可能となる。
【００１９】
本発明の双ロール式連続鋳造装置は、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融金属プール部に溶融金属を供給し、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双ロール式連続鋳造装置であって、上述の注湯ノズルが、前記溶融金属プール部に配設されていることを特徴としている。
【００２０】
この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、上述の注湯ノズルを用いているので、横経路から前記冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速、及び、縦経路から鉛直方向下方側に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速を抑えることができ、板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することができる。
【００２１】
ここで、本発明の双ロール式連続鋳造装置においては、前記注湯ノズルの前記横経路からの吐出幅Ｗ１と前記溶融金属プール部の前記冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記注湯ノズルの前記横経路からの吐出幅Ｗ１と前記溶融金属プール部の前記冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされているので、前記冷却ロールの軸心に平行な方向に均一に溶融金属を吐出することができるとともに、溶融金属の吐出流の流量を十分に抑えることができる。
【００２２】
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融金属プール部に溶融金属を供給し、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であって、上述の注湯ノズルを前記溶融金属プール部に配設し、前記注湯ノズルを用いて、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯することを特徴としている。
【００２３】
この構成の薄肉鋳片の製造方法によれば、上述の注湯ノズルを用いているので、横経路から前記冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速、及び、縦経路から鉛直方向下方側に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流量及び流速を抑えることができ、板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することができる。
【００２４】
ここで、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、前記注湯ノズルの前記横経路からの吐出幅Ｗ１と前記溶融金属プール部の前記冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１を１．３以上２．５以下の範囲内とすることが好ましい。
この場合、前記注湯ノズルの前記横経路からの吐出幅Ｗ１と前記溶融金属プール部の前記冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされているので、前記冷却ロールの軸心に平行な方向に均一に溶融金属を吐出することができるとともに、溶融金属の吐出流の流量を十分に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、本発明によれば、板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することが可能な注湯ノズル、この注湯ノズルを備えた双ロール式連続鋳造装置、この注湯ノズルを用いた薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態である注湯ノズルを備えた双ロール式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態である注湯ノズルの概略説明図である。
【図３】図２に示す注湯ノズルに備えられた整流部材の概略説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態である注湯ノズルの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施形態である注湯ノズル、及び、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。
【００２８】
本実施形態では、溶融金属として溶鋼を用いており、鋼材からなる薄肉鋳片１を製造するものとされている。なお、鋼種としては、例えば、０．００１〜０．０１％Ｃ極低炭鋼、０．０２〜０．０５％Ｃ低炭鋼、０．０６〜０．４％Ｃ中炭鋼、０．５〜１．２％Ｃ高炭鋼、ＳＵＳ３０４鋼に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０鋼に代表されるフェライト系ステンレス鋼、３．０〜３．５％Ｓｉ方向性電磁鋼、０．１〜６．５％Ｓｉ無方向性電磁鋼等（なお、％は、質量％）が挙げられる。
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以下の範囲内、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とされている。
また、本実施形態では、溶鋼流量が２．５ｋｇ／ｓ以上３５ｋｇ／ｓ以下の範囲とされている。
【００２９】
本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０は、図１に示すように、一対の冷却ロール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とによって画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から溶鋼プール部１６へと溶鋼３を供給する注湯ノズル２０と、を備えている。
ここで、溶鋼プール部１６の湯面の面積（上面視して冷却ロール１１とサイド堰１５とに囲まれた領域の面積）は、０．００３５ｍ３以上０．０８ｍ３以下の範囲内とされている。
【００３０】
この双ロール式連続鋳造装置１０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が成長し、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。
【００３１】
そして、本実施形態である注湯ノズル２０においては、図２（ａ）に示すように、ノズル本体２１と、このノズル本体２１の内部に挿入される内ノズル２６と、を備えている。
内ノズル２６は、図２（ａ）に示すように、管状をなしており、ノズル本体２１の上部から挿入されている。なお、この内ノズル２６においては、溶鋼の供給孔が底面部に形成されている場合、あるいは、下方の側壁部に形成されている場合がある。
【００３２】
ノズル本体２１は、内ノズル２６が挿入される上部開口部が設けられた上部領域２１ａと、溶鋼プール部１６に配置した際に冷却ロール１１の軸心に平行な方向に沿った底面形状を有する下部領域２１ｂと、上部領域２１ａと下部領域２１ｂとの連結する連結部２１ｃと、を備えている。
この下部領域２１ｂには、図２（ａ），（ｂ）に示すように、側面に形成された第１開口孔２２Ａと、底面に形成された第２開口孔２２Ｂと、が設けられている。
本実施形態においては、この第１開口孔２２Ａ及び第２開口孔２２Ｂは、それぞれ下部領域２１ｂの冷却ロール１１の軸心に平行な方向に延在するスリット状に形成されている。
【００３３】
なお、ノズル本体２１及び内ノズル２６は、使用に耐え得る十分な強度、耐熱性等を有する耐火物で構成されていることが好ましく、具体的には、ＣａＯ・ＺｒＯ２質，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＣ，Ｃ，ＢＮ等、あるいは、これらの混合物で構成することができる。
ノズル本体２１及び内ノズル２６の材質は、使用状況に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、鋳造する材質（鋼種）に対する反応性等を考慮して選択することになる。本実施形態では、ノズル本体２１及び内ノズル２６の材質は、アルミナグラファイト（Ａｌ２Ｏ３＋Ｃ）とした。
【００３４】
そして、本実施形態である注湯ノズル２０においては、上述のノズル本体２１の下部領域２１ｂの内部に、整流部材３０が配置されている。本実施形態である整流部材３０は、図３に示すように、側面視して底辺が上辺よりも小さい台形形状をなしている。
この整流部材３０においては、高さ方向（図３においてＺ方向）に延在して、整流部材３０の下部側面に開口する第１貫通孔３１と、整流部材３０の厚さ方向（図３においてＹ方向）中央部において高さ方向（図３においてＺ方向）に延在して、整流部材３０の底面に開口する第２貫通孔３２と、が設けられている。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、第１貫通孔３１は、複数の貫通孔が整流部材３０の幅方向（図３においてＸ方向）に並列するように配置されて構成されており、溶鋼３を幅方向に均一に吐出することが可能な構成されている。なお、貫通孔の孔径Ｄとピッチ（貫通孔中心間距離）Ｐの比Ｐ／Ｄを１．３以上２．５以下の範囲内とすることが好ましい。Ｐ／Ｄを１．３以上とすることで、整流部材３０の強度を確保し易くなる。一方。Ｐ／Ｄを２．５以下とすることで、溶鋼３を均一に吐出し易くなる。
なお、第２貫通孔３２は、図３に示すように、スリット状に形成されているが、前記のように貫通孔を形成してもよい。
【００３６】
ここで、第１貫通孔３１は、ノズル本体２１の第１開口孔２２Ａに連通するように構成されており、第２貫通孔３２は、ノズル本体２１の第２開口孔２２Ｂに連通するように構成されている。
このように、第１貫通孔３１及び第１開口孔２２Ａにより、冷却ロール１１の外周面に対向するように形成された横経路が形成され、第２貫通孔３２及び第２開口孔２２Ｂにより、鉛直方向下方に向けて形成された縦経路が形成され、これら横経路及び縦経路からなる吐出路により、溶鋼３が溶鋼プール部１６へと供給されることになる。
【００３７】
そして、溶鋼３の吐出路においては、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされている。水モデル実験の結果、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが９超となると、横経路の吐出路からの流動が大きくなり、ロールへ駆け上がり、水面変動が生じた。また流動・伝熱の数値解析の結果、経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１未満となると、ロールキス点での温度分布に大きな差が生じ、シェル破れが生じる危険性があることが分かった。
なお、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂの下限は２以上であることが好ましく、３以上であることがさらに好ましい。また、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂの上限は７以下であることが好ましく、５以下であることがさらに好ましい。
【００３８】
本実施形態では、上述のように、第１貫通孔３１及び第１開口孔２２Ａにより横経路が形成され、第２貫通孔３２及び第２開口孔２２Ｂにより縦経路が形成されているので、第１貫通孔３１と第２貫通孔３２の断面積比により、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内に調整されている。なお、第１貫通孔３１の断面積は、第１貫通孔３１を構成する複数の貫通孔の断面積の合計となる。
【００３９】
なお、整流部材３０は、使用に耐え得る十分な強度、耐熱性等を有する耐火物で構成されていることが好ましく、具体的には、ＣａＯ・ＺｒＯ２質，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＣ，Ｃ，ＢＮ等、あるいは、これらの混合物で構成することができる。
整流部材３０の材質は、使用状況に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、鋳造する材質（鋼種）に対する反応性等を考慮して選択することになる。本実施形態では、整流部材３０をＣａＯ・ＺｒＯ２質で構成した。
【００４０】
そして、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０においては、上述の注湯ノズル２０が、溶鋼プール部１６に配設されており、注湯ノズル２０の横経路からの吐出幅Ｗ１（本実施形態では、第１開口孔２２Ａの開口幅）と溶鋼プール部１６における冷却ロール１１の軸心に平行な方向長さＷ２（すなわち、薄肉鋳片１の幅）との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされている。水モデル実験の結果、横経路からの吐出幅Ｗ１と冷却ロール１１の軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３未満となると、横方向吐出路からの流動が均一にならず、スカムの流動が阻害され、スカム巻き込みが生じた。また横経路からの吐出幅Ｗ１と冷却ロール１１の軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が２．５超となると、横経路からの吐出流量が多くなり、経路の吐出路からの流動が大きくなり、ロールへ駆け上がり、水面変動が生じた。
なお、注湯ノズル２０の横経路からの吐出幅Ｗ１と溶鋼プール部１６における冷却ロール１１の軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１の下限は２以上であることが好ましく、３以上であることがさらに好ましい。また、注湯ノズル２０の横経路からの吐出幅Ｗ１と溶鋼プール部１６における冷却ロール１１の軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１の上限は７以下であることが好ましく、５以下であることがさらに好ましい。
【００４１】
次に、上述した双ロール式連続鋳造装置１０を用いた本実施形態である薄肉鋳片の製造方法について説明する。
【００４２】
一対の冷却ロール１１、１１とサイド堰１５によって形成された溶鋼プール部１６に、タンディッシュ１８から注湯ノズル２０を介して溶鋼３を供給するとともに、一対の冷却ロール１１、１１を回転方向Ｒに向けて、すなわち、一対の冷却ロール１１、１１同士が近接する領域が薄肉鋳片１の引抜方向（図１においては下方向）に向かうように、それぞれの冷却ロール１１、１１を回転させる。
【００４３】
すると、冷却ロール１１の周面には、凝固シェル５が形成される。そして、冷却ロール１１の周面の上で凝固シェル５が成長し、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り、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。
【００４４】
ここで、本実施形態においては、タンディッシュ１８から内ノズル２６を介してノズル本体２１内に溶鋼３が供給される。
そして、整流部材３０の第１貫通孔３１及びノズル本体２１に設けられた第１開口孔２２Ａによって構成された横経路を介して、溶鋼３が冷却ロール１１の外周面に向けて吐出されるとともに、整流部材３０の第２貫通孔３２及びノズル本体２１に設けられた第２開口孔２２Ｂによって構成された縦経路を介して、溶鋼３が鉛直方向下方側に向けて吐出されることになる。
【００４５】
以上のような構成とされた本実施形態である注湯ノズル２０によれば、第１貫通孔３１及び第１開口孔２２Ａによって構成された横経路の断面積Ａと、第２貫通孔３２及び第２開口孔２２Ｂによって構成された縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされている。横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが９以下とされているので、横経路から冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速が抑えられることになり、溶融金属のロールへの駆け上がりを抑え、湯面変動の発生を抑制できる。また、縦方向からの吐出流によりノズル直下の温度を等軸晶の発生を抑制することが可能となる。これにより、製出される薄肉鋳片１の板厚変動を抑制することができる。また、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上のため高温の溶融金属による薄い凝固シェル破りを防止することができる。また、冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速が一定量確保されることになり、湯面近傍において溶鋼３の流動が確保され、スカムの巻き込みを抑制することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態においては、ノズル本体２１の内部に整流部材３０が配設されており、整流部材３０に、横経路を構成する第１貫通孔３１と、縦経路を構成する第２貫通孔３２と、が形成されており、第１貫通孔３１と第２貫通孔３２の断面積比により、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが９以下とされているので、横経路から冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速が抑えられることになり、溶融金属のロールへの駆け上がりを抑え、湯面変動の発生を抑制できる。また、縦方向からの吐出流によりノズル直下の温度を等軸晶の発生を抑制することが可能となる。これにより、製出される薄肉鋳片１の板厚変動を抑制することができる。また、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上のため高温の溶融金属による薄い凝固シェル破りを防止することができる。また、冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速が一定量確保されることになり、湯面近傍において溶鋼３の流動が確保され、スカムの巻き込みを抑制することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０、及び、薄肉鋳片１の製造方法によれば、上述の注湯ノズル２０を用いているので、横経路から冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速、及び、縦経路から鉛直方向下方側に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速を抑えることができ、板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片１を安定して鋳造することができる。
【００４８】
また、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０、及び、薄肉鋳片１の製造方法において、注湯ノズル２０の横経路からの吐出幅Ｗ１と溶鋼プール部１６における冷却ロール１１の軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされている場合には、冷却ロール１１の軸心に平行な方向に均一に溶融金属を吐出することができるとともに、溶鋼３の吐出流の流量を十分に抑えることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態である整流部材、注湯ノズル、双ロール式連続鋳造装置、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。
【００５０】
また、本実施形態である注湯ノズルにおいては、ノズル本体の内部に整流部材が配設され、この整流部材に形成された第１貫通孔及び第２貫通孔の断面積比により、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂを１以上９以下の範囲内とするものとして説明したが、これに限定されることはなく、図４に示す注湯ノズル１２０のように、ノズル本体１２１の内部に、供給された溶鋼３の圧力を均一化する圧損部材１３０が配設され、ノズル本体１２１に形成された冷却ロール１１の外周面に対向するように開口された第１開口孔１２２Ａと鉛直方向下方に向けて開口した第２開口孔１２２Ｂの断面積比により、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂを１以上９以下の範囲内としてもよい。
【００５１】
図４に示す注湯ノズル１２０によれば、ノズル本体１２１の内部に配設した圧損部材１３０によって、ノズル本体１２１に供給された溶鋼３の圧力を均一化することが可能となる。そして、ノズル本体１２１に形成された第１開口孔１２２Ａと第２開口孔１２２Ｂの断面積比を調整して横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが９以下とされているので、横経路から冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速が抑えられることになり、溶融金属のロールへの駆け上がりを抑え、湯面変動の発生を抑制できる。また、縦方向からの吐出流によりノズル直下の温度を等軸晶の発生を抑制することが可能となる。これにより、製出される薄肉鋳片１の板厚変動を抑制することができる。また、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上のため高温の溶融金属による薄い凝固シェル破りを防止することができる。また、冷却ロール１１の外周面に向けて吐出される溶鋼３の吐出流の流量及び流速が一定量確保されることになり、湯面近傍において溶鋼３の流動が確保され、スカムの巻き込みを抑制することができる。
【００５２】
なお、圧損部材１３０としては、フィルターとして使用される多孔質耐火物等を用いることができる。なお、多孔質耐火物としては、例えば、１インチ当たりの孔数が６個以上２０個以下のものを使用することが好ましい。
また、圧損部材１３０は、使用に耐え得る十分な強度、耐熱性等を有する耐火物で構成されていることが好ましく、具体的には、ＣａＯ・ＺｒＯ２質，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＣ，Ｃ，ＢＮ等、あるいは、これらの混合物で構成することができる。
圧損部材１３０の材質は、使用状況に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、鋳造する材質（鋼種）に対する反応性等を考慮して選択することになる。
【００５３】
また、ノズル本体の幅方向端面にサイド吐出孔が形成されていてもよい。このサイド吐出孔を形成することで、溶融金属の吐出流によってサイド堰を保温することが可能となる。なお、このサイド吐出孔の断面積は、横経路及び縦経路の断面積に比べて非常に小さく、例えば、横経路及び縦経路の断面積合計の１０％以下とされている。このため、横経路及び縦経路からの溶融金属の吐出状況に特に影響を与えない。
【実施例】
【００５４】
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に示す双ロール式連続鋳造装置を用いて、下記の条件で、アルミ脱酸鋼（Ｆｅ−０．００１質量％Ｃ−０．０１質量％Ｓｉ−０．１５質量％Ｍｎ−０．００８質量％Ｐ−０．００５質量％Ｓ−０．０３質量％Ａｌ）の薄肉鋳片を製造した。
タンディッシュ容量：５ｔ
冷却ロールの直径：１２００ｍｍ
鋳造幅：８００ｍｍ
鋳造雰囲気：Ａｒ
鋳片厚み：２．０ｍｍ
鋳片幅：８００ｍｍ
単位時間当たりの鋳造量：１．１ｔ／分
【００５５】
ここで、注湯ノズルとして、表１に示す構造のものを用いた。なお、表１において、方式の欄に、「整流部材」と記載されたものは図２に示す構造の注湯ノズルであり、「圧損部材」と記載されたものは図４に示す構造の注湯ノズルとなる。また、注湯ノズルの横経路の吐出幅Ｗ１は、表２に記載のとおりとした。
そして、鋳造実験の結果、鋳造性、板厚精度、鋳片の表面清浄性を、以下のようにして評価した。
【００５６】
（鋳造性）
鋳造予定量を４．５ｔとし、鋳片破断により、鋳造を中止した場合を「×」とし、鋳造予定量を鋳造できた場合を「〇」とした。評価結果を表２に示す。
【００５７】
（板厚精度）
鋳造開始から４分後の位置の薄肉鋳片の板幅方向の板厚を、マイクロメータを用いて１０ｍｍピッチで測定し、最大板厚と最小板厚の板厚差を平均板厚で割った指標である鋳片板厚変動率が１０％を超えたものを板厚精度「×」、鋳片板厚変動率が５％超え１０％以下のものを板厚精度「△」、鋳片板厚変動率が５％以下のものを板厚精度「〇」と評価した。評価結果を表２に示す。
【００５８】
（鋳片の表面清浄性）
鋳造開始から４分後の位置の薄肉鋳片の板幅方向の表面欠陥数を調査し、表面欠陥が７個を超える場合を表面清浄性「×」、３個超７個以下の場合を表面清浄性「△」、３個以下の場合を表面清浄性「〇」と評価した。評価結果を表２に示す。
【００５９】
【表１】
2020146690.tif 000003
【００６０】
【表２】
2020146690.tif 000004
【００６１】
縦経路が形成されず、横経路のみが形成された比較例１においては、板厚精度が「×」となった。冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶鋼の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなり、冷却ロールに衝突した溶鋼が冷却ロールの外周面に沿って駆け上がって湯面変動が生じたため、及び、ノズル直下で溶鋼が滞留し、溶鋼温度が低下し、等軸晶が発生したためと推測される。
【００６２】
横経路が形成されず、縦経路のみが形成された比較例４においては、鋳造予定量を鋳造できず、鋳造を中止した。鉛直方向下方側（ロールキス点側）に向けて吐出される溶鋼の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなり、凝固シェル破れが生じたためと推測される。なお、鋳造を中止したことから、板厚精度及び表面清浄性については評価しなかった。
【００６３】
横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが９を超える比較例２，５においては、板厚精度が「×」となった。冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶鋼の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなり、冷却ロールに衝突した溶鋼が冷却ロールの外周面に沿って駆け上がって湯面変動が生じたため、及び、ノズル直下で溶鋼が滞留し、溶鋼温度が低下し、等軸晶が発生したためと推測される。
【００６４】
横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１未満である比較例３，６においては、鋳造予定量を鋳造できず、鋳造を中止した。鉛直方向下方側（ロールキス点側）に向けて吐出される溶鋼の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなり、凝固シェル破れが生じたためと推測される。なお、鋳造を中止したことから、板厚精度及び表面清浄性については評価しなかった。
【００６５】
これに対して、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされ、注湯ノズルの横経路からの吐出幅Ｗ１と溶鋼プール部の冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３未満とされた本発明例１３，１５においては、表面清浄性が「△」となったが、品質上問題ない範囲であり、鋳造性、板厚精度は良好であった。溶鋼プール部のおける溶鋼流動が不十分となり、スカムを巻き込んだためと推測される。
【００６６】
横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされ、注湯ノズルの横経路からの吐出幅Ｗ１と溶鋼プール部の冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が２．５を超える本発明例１４，１６においては、板厚精度が「△」となったが、品質上問題ない範囲であり、鋳造性、表面清浄性は良好であった。冷却ロールの外周面に向けて吐出される溶鋼の吐出流の流量が多く、かつ、流速が速くなり、冷却ロールに衝突した溶鋼が冷却ロールの外周面に沿って駆け上がって湯面変動が生じたためと推測される。
【００６７】
また、本発明例１〜１２においては、横経路の断面積Ａと縦経路の断面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上９以下の範囲内とされるとともに、注湯ノズルの横経路からの吐出幅Ｗ１と溶鋼プール部の冷却ロールの軸心に平行な方向長さＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が１．３以上２．５以下の範囲内とされており、鋳造性、板厚精度、表面清浄がいずれも良好であり、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することができた。
【００６８】
以上の結果から、本発明例によれば、板厚変動、スカムの巻き込み及び凝固シェル破れの発生を十分に抑制でき、高品質な薄肉鋳片を安定して鋳造することが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００６９】
１  薄肉鋳片
３  溶鋼（溶融金属）
１０  双ロール式連続鋳造装置
１１  冷却ロール
１６  溶鋼プール部（溶融金属プール部）
２０，１２０  注湯ノズル
２１，１２１  ノズル本体
２２Ａ，１２２Ａ  第１開口孔
２２Ｂ，１２２Ｂ  第２開口孔
３０  整流部材
３１  第１貫通孔
３２  第２貫通孔
１３０  圧損部材
【図１】
2020146690.tif 000005
【図２】
2020146690.tif 000006
【図３】
2020146690.tif 000007
【図４】
2020146690.tif 000008