(57)【要約】【課題】鋳造開始時に大量に発生するスカムを速やかに排除して、定常操業時におけるスカムの巻き込みを十分に抑制することができ、安定して鋳造を行うことが可能なスカム堰、このスカム堰を備えた双ドラム式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法を提供する。【解決手段】回転する一対の冷却ドラム１１，１１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１６に、溶融金属３を供給し、冷却ドラム１１の周面に凝固シェル５を形成・成長させて薄肉鋳片１を製造する双ドラム式連続鋳造装置１０において、溶融金属プール部１６に配設されるスカム堰２０であって、堰本体２１と、希土類元素を含む還元金属材２２と、を有し、還元金属材２２は、堰本体２１の少なくとも注湯ノズル１９側の面であって堰本体２１の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域に配設されている。【選択図】図３
2019195846.tif 000002
【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融金属プール部に、溶融金属を供給し、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双ドラム式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に配設されるスカム堰であって、
堰本体と、希土類元素を含む還元金属材と、を有し、
前記還元金属材は、前記堰本体の少なくとも前記注湯ノズル側の面であって前記堰本体の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域に配設されていることを特徴とするスカム堰。
【請求項２】
前記還元金属材が、前記スカム堰の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内の希土類元素を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のスカム堰。
【請求項３】
前記還元金属材は、Ｓｉを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスカム堰。
【請求項４】
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融金属プール部に、溶融金属を供給し、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双ドラム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スカム堰が、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ドラム式連続鋳造装置。
【請求項５】
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融金属プール部に、溶融金属を供給し、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、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスカム堰を、前記溶融金属プール部に配設することを特徴とする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、一対の冷却ドラム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双ドラム式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に配設されるスカム堰、このスカム堰を用いた双ドラム式連続鋳造装置及び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ドラムを備え、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融金属プール部に溶融金属を供給し、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圧着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】
ここで、鋳造を開始する際には、例えば特許文献１、２に示すように、冷却ドラム間にダミーシートを挿入しておき、冷却ドラムの回転を停止した状態で、ダミーシートが挿入された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、ダミーシートの一端を鋳包むことで薄肉鋳片とダミーシートとを連結し、ダミーシートと薄肉鋳片が連結された状態で冷却ドラムの回転を開始する。また、冷却ドラムの回転開始と同時あるいは一定間隔をおいて、コイラーも始動させる。
【０００４】
ここで、上述の溶融金属プール部においては、酸化物等が溶融金属プール部の湯面上に浮上して、スカムと称する膜状の異物が形成され、このスカムが冷却ドラムの周面に断続的に巻き込まれるおそれがあった。巻き込まれたスカムは、薄肉鋳片の凝固不均一、薄肉鋳片の表面割れ、表面疵、鋳片品質の低下等の原因となる。特にＡｌを０．０１質量％以上含むＡｌ脱酸鋼においては、スカムが比較的硬いアルミナを含むため、表面疵等の欠陥が発生しやすい傾向にある。
そこで、上述の双ドラム式連続鋳造装置を用いて薄肉鋳片を鋳造する際に、湯面上のスカムが冷却ドラムの周面に巻き込まれることを抑制する技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献３には、溶融金属プール部を覆うチャンバー内を不活性ガス雰囲気として、雰囲気酸素分圧を低下させ、スカムの発生を抑制する技術が提案されている。なお、不活性ガスとしては、ＡｒやＮ２が用いられる。
また、特許文献４には、溶融金属プール部内の注湯ノズルと冷却ドラムの間隙に、板形状のスカム堰を配設し、スカムの巻き込みを抑制する手段が開示されている。
さらに、特許文献５には、湯面に浮遊するスカムにフラックス（低融点化剤）を添加して、スカムを溶融状態とし、鋳片に巻き込まれても欠陥として顕在化し難くする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２２４８４７号公報
【特許文献２】特開平０７−２３２２４３号公報
【特許文献３】特開平０５−２６１４９０号公報
【特許文献４】特開平０４−１５８９５９号公報
【特許文献５】特開２００２−０１１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鋳造開始直後の溶融金属注入時においては、チャンバー内の雰囲気に含まれる酸素によって溶融金属が酸化し、大量の介在物が生成する。そして、上述したように、冷却ドラムの回転を停止した状態で、溶融金属プール部に溶融金属が供給されるため、溶融金属よりも密度が小さい介在物が溶融金属の湯面上にまで浮上し、湯面の大部分を覆う状態となる。その後、溶融金属プール部の湯面が一定高さにまで達した時点で冷却ドラムを回転させて鋳造が開始される。このように、溶融金属プール部の湯面は、鋳造開始直後からスカムに覆われることになる。一方、溶鋼酸化によってチャンバー内の酸素が消費されるので、一旦、溶鋼が注入された後の定常操業時においては、新たに生成するスカム量は相対的に少なくなる。
以上のことから、湯面を覆うスカムは、鋳造開始時に生成するものが多くを占めることになる。
【０００８】
ここで、特許文献３に記載されたように、チャンバー内を不活性ガス雰囲気としてスカムの生成を抑制する場合には、工業生産規模の容量のチャンバー内空間を、鋳造開始前にシールして、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ等の脱酸元素を含む溶鋼の酸化を防止するレベルにまで酸素分圧を下げることは困難であり、鋳造開始時におけるスカムの発生を抑制することはできなかった。特に、Ａｌは強脱酸元素であるため、Ａｌ脱酸鋼においては、多量のアルミナ皮膜が鋳造開始直後に生成し、湯面のほぼ全体を覆ってしまう。その後の鋳造中にも、相対的には少量ずつであるが、スカム量は増え続ける。
【０００９】
また、特許文献４に記載されたように、溶融金属プール部内の注湯ノズルと冷却ドラムの間隙に、板形状のスカム堰を配設する方法においては、湯面の状況を確認するためにスカム堰の幅が冷却ドラムの幅よりも小さくされているため、操業時の湯面変動や溶融金属の流動状況等によって、スカム堰の幅端部から冷却ドラム側にスカムが流出してしまい、定常操業時において、薄肉鋳片にスカムが巻き込まれてしまうおそれがあった。
【００１０】
さらに、特許文献５に記載されたように、湯面に浮遊するスカムにフラックス（低融点化剤）を添加してスカムを溶融状態とする方法においては、酸化物からなるスカムとフラックスとの反応に一定の時間が必要なため、鋳造開始時に発生したスカムを定常操業に移行するまでの時間内に、速やかに低融点化することは困難であった。特に、アルミナのように高融点のスカムを、フラックスと反応させて溶融させるためには、一定以上の反応時間を要する。
【００１１】
以上のように、従来の方法では、定常操業時におけるスカムの巻き込みを十分に抑制することは困難であった。特にＡｌ脱酸鋼では雰囲気シールだけではスカム生成の抑制は困難であり、鋳造の進行に伴い湯面のスカムが増加し、スカム堰で堰止めきれなくなったスカムが冷却ドラム側に流出する課題がある。また、フラックスを添加してスカムを低融点化するためには一定以上の反応時間が必要であるので、溶鋼注入時に生成したスカムを無害化するには、即効性が不足している。
【００１２】
スカムは、特に、溶融金属プール部への溶鋼注入中に、チャンバー内の雰囲気によって溶鋼が酸化する結果、多量に生成し、冷却ドラムの回転を開始するまでの期間に、浮上して湯面を覆う。一方で、溶鋼酸化によってチャンバー内の酸素が消費されるので、一旦、溶鋼が注入された後で、新たに生成するスカム量は相対的には少ない。
本発明は、この点に着目してなされたものであって、鋳造開始初期（溶鋼注入時）に生成する多量のスカムを、できるだけ速やかに排出し、その後の操業期間中に湯面に蓄積されるスカム総量を低減して、鋳片に付着するスカム巻込みを抑制するものである。
【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、本発明に係るスカム堰は、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融金属プール部に、溶融金属を供給し、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双ドラム式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に配設されるスカム堰であって、堰本体と、希土類元素を含む還元金属材と、を有し、前記還元金属材は、前記堰本体の少なくとも前記注湯ノズル側の面であって前記堰本体の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域に配設されていることを特徴としている。
【００１４】
溶鋼注入時に多量に生成するスカムを消滅させるために、スカムを還元することが本発明の特徴である。希土類元素（ＲＥＭ）はＡｌよりも脱酸力が強い元素なので、Ａｌ２Ｏ３含有スカムを含めて、スカム堰近傍のスカムを確実に還元して消滅させるために非常に有効である。
上述の構成のスカム堰によれば、堰本体の少なくとも前記注湯ノズル側の面であって前記堰本体の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域に、希土類元素（ＲＥＭ）を含む還元金属材が配設されているので、鋳造開始時において溶融金属プール部の湯面が上昇して還元金属材が溶融金属中に溶解した際に、スカム堰近傍のスカムが希土類元素（ＲＥＭ）に還元されて消滅する。その結果、残りの膜状のスカムは、スカム堰から遊離する。
この時点、もしくは湯面レベルが操業レベルに到達するまでの数秒以内に、冷却ドラムの回転が開始されて鋳造が始まれば、遊離したスカム皮膜は、溶鋼流動に運ばれて、メニスカスに巻込まれ、鋳片と共に系外に排出される。この非定常部の鋳片はスカムを巻込んでおり、表面品質は良くないため、製品としては不十分であるが、スカム排出作用を果たすため重要である。この間に、湯面は上昇して定常操業レベルに到達し、以降、一定レベルに制御される。こうして、非定常部でスカムを排出した後は、湯面のスカムは大幅に減少しているので、その後は、表面品質に優れた定常鋳片が継続して鋳造される。
【００１５】
なお、希土類元素（ＲＥＭ）が既存スカムを還元すると、代わりに、溶鋼中に希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）が生じるが、冷却ドラムが回転し始めるまでの時間が短時間なので、湯面に浮上する前に、溶鋼に懸濁したまま凝固シェルに取り込まれて、鋳片と共に速やかに排出される。（一方、溶鋼注入と同時に生成するスカムの場合は、冷却ドラム回転開始までの時間が長いため、その間に湯面に浮上する。）さらに、希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）は密度が大きい（約６ｇ／ｃｍ３）ため、アルミナ（密度約４ｇ／ｃｍ３）等に比べて湯面に浮上しにくいことも、上記の機構により排出されるために有利に作用する。
【００１６】
このように、スカム還元後速やかに鋳造を開始するために、定常操業湯面レベルに近い位置に希土類元素（ＲＥＭ）を配置することが必要である。あまりに低い位置に配置すると、冷却ドラムが回転し始めるまでに、ＲＥＭ酸化物が湯面に浮上して、新たに希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）のスカム皮膜が形成される可能性がある。しかし、一般に、スカム堰は、定常操業レベルの湯面上のスカムを堰止めるためのものなので、その溶鋼浸漬部位は、元々定常操業レベルに近い。したがって、スカム堰表面に希土類元素（ＲＥＭ）を配置することを特徴とする本発明では、希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）が浮上するための時間がなく、湯面に新たなスカム皮膜が形成されることは、ほとんどない。
【００１７】
本発明は、希土類元素（ＲＥＭ）がスカムを「還元する」際の反応速度が速いことを活用して構成されている。希土類元素（ＲＥＭ）がスカムを速やかに還元するので、湯面が定常操業レベルに到達した時点、ないし直後に、溶鋼注入時に生成した多量のスカムを排出することができる。なお、溶鋼中に溶解した希土類元素（ＲＥＭ）が、スカムを還元する速度は、フラックスとスカムが反応して溶融する速度よりも格段に速い。粘度の高いフラックスがスカムと反応する後者では、反応物質の拡散速度が遅いためである。フラックスによるスカム改質（低融点化）技術を適用しても、湯面が定常操業レベルに達するまでの短時間では、低融点化反応がほとんど進行していないため、本発明と同様の効果は期待できない。
【００１８】
本発明において、希土類元素（ＲＥＭ＝Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｍｅｔａｌ）は、スカンジウムＳｃ（原子番号２１）、イットリウムＹ（原子番号３９）およびランタノイド（原子番号５７のランタンから原子番号７１のルテシウムまでの１５元素）の１７元素の総称である。本実施形態では、これらのうちから選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する。一般的に、ＲＥＭとしては、入手のし易さから、Ｃｅ（セリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｒ（プラセオジム）などから選ばれることが多い。実際に添加する際には、例えば、これらの元素の混合物であるミッシュメタルを用いることができ、複数の希土類元素の合計量を、ＲＥＭ含有量とする。ミッシュメタルの成分例として、質量比で、Ｃｅ４５％、Ｌａ３５％、Ｎｄ９％、Ｐｒ６％、他不可避不純物からなるものがある。
【００１９】
ここで、本発明のスカム堰においては、前記還元金属材が、前記スカム堰の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内の希土類元素を含んでいることが好ましい。
この場合、前記還元金属材が、前記スカム堰の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内の希土類元素を含んでいるので、スカム堰の全幅にわたってスカムを還元することができ、スカム堰からスカムを確実に遊離させることができ、鋳造開始時の非定常部の鋳片にスカムを巻き込ませることができる。
前記還元金属材の希土類元素の含有量が前記スカム堰の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ未満では、スカム還元が不十分な領域が一部に残る場合があり、スカムがスカム堰から完全に遊離しないまま、排出されずに湯面にスカムが残る場合がある。前記還元金属材の希土類元素の含有量が前記スカム堰の１００ｍｍ幅あたり０．６ｇ以上であることがさらに好ましい。一方、前記還元金属材の希土類元素の含有量が前記スカム堰の１００ｍｍ幅あたり５．０ｇを超えると、既存のスカムを還元した後に生じる希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）が過剰になり、排出しきれずに浮上して、新たなスカム皮膜を生じるおそれがある。
【００２０】
また、本発明のスカム堰においては、前記還元金属材は、Ｓｉを含有することが好ましい。
鋳造開始時点においては、チャンバー内部の温度が比較的低くなっており、溶融金属の温度が低下しやすいため、地金を巻き込んだスカム皮膜が生成する場合がある。このような地金巻込みスカムがスカム堰に付着すると、希土類元素（ＲＥＭ）でスカムを還元するだけでは、スカム堰から遊離させることが不十分な場合がある。この様な場合に、Ｓｉを、希土類元素（ＲＥＭ）と共にスカム堰表面に配置すると、Ｓｉは溶鉄に溶解する際に発熱するので、地金を融解することができ、希土類元素（ＲＥＭ）によるスカム還元の同時作用によって、スカム皮膜をスカム堰から確実に遊離させることができる。よって、地金を含むスカムを鋳造開始時の非定常部の鋳片に巻き込ませることができる。
【００２１】
本発明の双ドラム式連続鋳造装置は、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融金属プール部に、溶融金属を供給し、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双ドラム式連続鋳造装置であって、前述のスカム堰が、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。
【００２２】
また、本発明の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融金属プール部に、溶融金属を供給し、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双ドラム式連続鋳造装置であって、前述のスカム堰を、前記溶融金属プール部に配設することを特徴としている。
【００２３】
この構成の双ドラム式連続鋳造装置及び薄肉鋳片の製造方法によれば、前述のスカム堰が、前記溶融金属プール部に配設されているので、鋳造開始時に発生した大量のスカムを、非定常部の鋳片に巻き込ませることができ、定常状態となった後は、上述のスカムの生成が抑制されるため、鋳片へのスカムの巻き込みが抑制され、高品質な鋳片を安定して鋳造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
上述のように、本発明によれば、鋳造開始時に大量に発生するスカムを速やかに排除して、定常操業時におけるスカムの巻き込みを十分に抑制することができ、安定して鋳造を行うことが可能なスカム堰、このスカム堰を備えた双ドラム式連続鋳造装置、及び、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】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態である双ドラム式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。
【図２】図１に示す双ドラム式連続鋳造装置の一部拡大説明図である。
【図３】図１に示す双ドラム式連続鋳造装置の溶鋼プール部の断面説明図である。
【図４】図２に示す溶鋼プール部の上面説明図である。
【図５】本発明の実施形態であるスカム堰の説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態であるスカム堰の説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態であるスカム堰の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態であるスカム堰の説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態であるスカム堰の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。以下の実施形態においては、鋳造する対象金属を鋼として説明する。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、０．０１〜０．１０％Ｃ低炭鋼、０．１０〜０．４％Ｃ中炭鋼、０．４〜１．２％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。本実施形態では、特に、Ａｌを０．０１質量％以上含むＡｌ脱酸鋼を対象とする。
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。
【００２７】
本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ドラム式連続鋳造装置１０について説明する。
図１に示す双ドラム式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ドラム１１、１１と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１２，１２及び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１９と、を備えている。
【００２８】
この双ドラム式連続鋳造装置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。
【００２９】
ここで、図３に示すように、溶鋼プール部１６には、溶鋼３が貯留されており、溶鋼面には、アルミナ皮膜等からなるスカムＸが形成されている。
このスカムＸが冷却ドラム１１に巻き込むことを抑制するために、溶鋼プール部１６には、スカム堰２０が配設される。詳述すると、図２から図４に示すように、スカム堰２０は、矩形平板状をなしており、注湯ノズル１９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。
【００３０】
本実施形態であるスカム堰２０は、図５に示すように、堰本体２１と、この堰本体２１の表面の一部に配設された還元金属材２２と、を有している。
ここで、堰本体２１は、強度と耐熱性を有し、熱変形の少ない材料で構成されている。具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、黒鉛、および、これらの複合材料を用いることができる。
【００３１】
還元金属材２２は、希土類元素（ＲＥＭ）を含むものとされている。
また、本実施形態においては、図５に示すように、還元金属材２２は、堰本体２１の表面に、希土類元素（ＲＥＭ）を含む金属粉末を接着することで形成されている。なお、金属粉末の接着には、耐熱性無機接着剤、不定形耐火物、水ガラス（ケイ酸ナトリウム塩）を用いることができる。
ここで、還元金属材２２は、堰本体２１の少なくとも注湯ノズル１９側の面であって堰本体２１の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域に配設されている。
【００３２】
また、本実施形態においては、還元金属材２２は、スカム堰２０の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内の希土類元素（ＲＥＭ）を有していることが好ましい。なお、還元金属材２２は、希土類元素（ＲＥＭ）を含んでいればよく、他の金属との合金や混合体であってもよい。この場合でも、希土類元素（ＲＥＭ）の配設量が、スカム堰２０の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内となっていることが好ましい。
さらに、本実施形態においては、還元金属材２２は、希土類元素（ＲＥＭ）とともにＳｉを含むものであることが好ましい。
【００３３】
上述の還元金属材２２は、含有される希土類元素（ＲＥＭ）が溶鋼中に溶解することによって、スカム堰２０近傍のスカムＸを還元して消滅させ、スカムＸをスカム堰２０から遊離させる作用を有するものである。
ここで、還元金属材２２を上述のような構成とした理由について、以下に詳しく説明する。
【００３４】
（堰本体２１の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域）
スカムＸを還元して消滅させるためには、還元金属材２２に含まれる希土類元素（ＲＥＭ）を溶鋼３へ溶解させる必要がある。このため、還元金属材２２は、定常操業時の湯面レベルより低い位置（すなわち、溶鋼浸漬部）に配設する必要がある。
ここで、スカム堰２０の浸漬深さは、溶鋼プール部１６内の流動パターンに影響を与えるため、設備や操業条件に応じて設定される。鋳造時には数ｍｍ程度の湯面変動（波立ち）が生じるため、少なくとも浸漬深さは２ｍｍ以上となる。一方、スカム堰２０を深く浸漬すると、注湯ノズル１９からの吐出流が衝突してしまうため、浸漬深さの上限は５０ｍｍとなる。このことから、還元金属材２２の配設位置は、堰本体２１の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域としている。
【００３５】
なお、堰本体２１の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域全体に還元金属材２２が配置されていてもよいが、この領域内において堰本体２１の上下方向で１０ｍｍ幅程度に配置されているだけでもよい。例えば、スカム堰２０の浸漬深さが５０ｍｍの場合には、堰本体２１の下端から４０〜５０ｍｍの範囲内に還元金属材２２が配設されていることが好ましい。この場合、鋳造開始時に湯面が上昇して定常操業時の湯面レベルになる直前でスカムＸを還元してスカムＸをスカム堰２０から遊離させることができ、定常操業時の湯面レベルになった時点で冷却ドラム１１の回転を開始することで、スカムＸを薄肉鋳片１側へと速やかに排出することが可能となる。
【００３６】
（堰本体２１の注湯ノズル１９側の面）
図４に示すように、スカム堰２０の注湯ノズル１９側の湯面面積が冷却ドラム１１側の湯面面積よりも多く、膜状のスカムＸも多く存在することになる。このため、還元金属材２２は、堰本体２１の少なくとも注湯ノズル１９側の面に配置している。なお、冷却ドラム１１側の面、及び、側面、下端面に、還元金属材２２を配設してもよい。
【００３７】
（希土類元素（ＲＥＭ）の配設量：スカム堰２０の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下）
スカム堰２０近傍のスカムＸを確実に還元させるためには、スカム堰２０の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上の希土類元素（ＲＥＭ）を配設することが好ましく、１００ｍｍ幅あたり０．６ｇ以上であることがさらに好ましい。
一方、スカムＸを還元した際に発生する希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）の発生量を抑制するためには、希土類元素（ＲＥＭ）の配設量をスカム堰２０の１００ｍｍ幅あたり５．０ｇ以下に制限することが好ましい。
【００３８】
（Ｓｉの含有）
鋳造開始時において、冷却ドラム１１やサイド堰１５の温度が低いため、注入された溶鋼３の温度が低下して地金が発生し、溶鋼プール部１６の湯面に地金を含む膜状のスカムＸが生成することがある。ここで、Ｓｉは、溶鉄に溶解する際に発熱することから、還元金属材２２にＳｉを含有させることにより、スカムＸに含まれる地金を溶解させることが可能となる。
ここで、還元金属材２２がＳｉを含む場合には、希土類元素（ＲＥＭ）の活量が必要以上に低下することを抑制するために、Ｓｉの配設量を希土類元素（ＲＥＭ）の配設量の２０倍以下とすることが好ましく、２倍以下とすることがさらに好ましい。
なお、還元金属材２２としては、希土類元素（ＲＥＭ）とＳｉを含む合金を用いてもよいし、希土類元素（ＲＥＭ）とＳｉの混合体を用いてもよい。さらに、Ｆｅ−希土類元素（ＲＥＭ）−Ｓｉ合金及び混合体を用いてもよい。
【００３９】
以上のような構成の本実施形態に係るスカム堰２０においては、堰本体２１の注湯ノズル１９側の面であって堰本体２１の下端から上方側に向けて２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の領域に、希土類元素（ＲＥＭ）を含む還元金属材２２が配設されているので、鋳造開始時において溶鋼プール部１６内の溶鋼３の湯面が上昇する際に、還元金属材２２の希土類元素（ＲＥＭ）が溶鋼３に溶解し、スカム堰２０近傍のスカムＸが還元されて消滅し、膜状のスカムＸがスカム堰２０から離間する。この状態で冷却ドラム１１が回転することで、スカムＸが薄肉鋳片１側へと排出される。よって、定常操業時において、溶鋼プール部１６の湯面上に大量のスカムＸが浮遊することがなく、安定して鋳造を行うことができる。
【００４０】
また、希土類元素（ＲＥＭ）によるスカムＸの還元は、反応速度が比較的速いため、鋳造開始時の湯面上昇時において希土類元素（ＲＥＭ）が溶鋼３中に溶解すると、速やかにスカムＸが還元されることになり、鋳造開始時の非定常部の薄肉鋳片１に大量のスカムＸを巻き込ませることができる。
さらに、スカムＸの還元によって生成した希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）は比較的密度が重いため、浮上分離することなく薄肉鋳片１側へと流出させることができる。
【００４１】
さらに、本実施形態に係るスカム堰２０においては、還元金属材２２が、スカム堰２０の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内の希土類元素（ＲＥＭ）を有しているので、スカム堰２０の全幅にわたってスカムＸを還元することができ、スカム堰２０からスカムを確実に遊離させることができ、鋳造開始時の非定常部の薄肉鋳片１にスカムＸを巻き込ませることができる。
【００４２】
また、本実施形態に係るスカム堰２０において、還元金属材２２がＳｉを含有する場合には、スカムＸに地金が含有されている場合であっても、Ｓｉが溶鋼３に溶解した際の発熱反応によって地金を溶融させることができ、膜状のスカムＸをスカム堰２０から遊離させることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態であるスカム堰、双ドラム式連続鋳造装置及び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、ピンチロールを配設した双ドラム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。
【００４４】
また、本実施形態では、図５に示すように、堰本体の幅方向全体に還元金属材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、例えば図６に示すスカム堰１２０のように、還元金属材１２２を幅方向に点在させてもよい。この場合であっても、スカム堰１２０の１００ｍｍ幅あたり０．３ｇ以上５．０ｇ以下の範囲内の希土類元素を有するように、還元金属材１２２を配設することが好ましい。なお、図６においては、希土類元素（ＲＥＭ）を含む金属粉末の圧縮成形体を堰本体１２１に接着している。
【００４５】
さらに、本実施形態においては、堰本体の表面に粉状の還元金属材を接着する構成として説明したが、これに限定されることはなく、例えば図７に示すスカム堰２２０のように、堰本体２２１の表面に溝２２４を形成し、この溝２２４に還元金属材２２２を配置してもよい。図７（ａ）においては、溝２２４の内部に圧縮成形体を埋め込んだものである。図７（ｂ）においては、溝２２４の内部にワイヤー材を埋め込んだものである。図７（ｃ）においては、溝２２４の内部に粉末や粒状体を詰め込んだものである。
【００４６】
また、図８に示すスカム堰３２０のように、堰本体３２１に段差３２４を形成し、この段差３２４に還元金属材３２２を配設してもよい。図８（ａ）においては、段差３２４に圧縮成形体を配設したものである。図８（ｂ）においては、段差３２４にワイヤー材を配設したものである。図８（ｃ）においては、段差３２４に粉末や粒状体を配設したものである。
【００４７】
さらに、図９に示すスカム堰４２０のように、針金４２４等によって還元金属材４２２を固定してもよい。図９（ａ）においては、圧縮成形体や粉末等を箔材で包んだ物を、針金４２４で吊り下げて固定したものである。図９（ｂ）においては、圧縮成形体や粉末等を箔材で包んだ物を、針金４２４で巻き付けて固定したものである。
【実施例】
【００４８】
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。
【００４９】
Ｃ；０．０５質量％、Ｓｉ；０．１５質量％、Ｍｎ；０．６５質量％、Ｐ；０．０１質量％、Ｓ；０．００７質量％、Ａｌ；０．０４質量％、残部がＦｅ及び不純物とされた炭素鋼（Ａｌ脱酸鋼）からなる薄肉鋳片を、上述した双ドラム式連続鋳造装置を用いて製造した。製造条件を以下に示す。
・冷却ドラムの直径：１２００ｍｍ
・鋳造幅：１３００ｍｍ
・鋳造厚み：平均２．０ｍｍ
・鋳造速度：平均５０ｍ／ｍｉｎ
・鋳造雰囲気：Ａｒ＋Ｎ２
・鋳造量：１０ｔ
・定常操業時の湯面レベル弧角：４０ｄｅｇ
・タンディシュ（ＴＤ）内溶鋼過熱度：３０±５℃目標としたが、２４℃以下に低下した場合があった。
【００５０】
スカム堰としては、堰本体を窒化ホウ素（ＢＮ）製とし、幅を１２００ｍｍ，浸漬深さを５０ｍｍとした。そして、表１に示すように、還元金属材を堰本体に配設した。
以上のような条件で薄肉鋳片の鋳造を実施し、スカム巻き込み面積率、薄肉鋳片の表面割れ個数について、以下のようにして評価した。
【００５１】
（スカム巻き込み面積率）
定常部の薄肉鋳片の長さ１ｍの全幅の表面を目視観察して、スカム巻き込み部をマーキングし、画像処理によって面積率を測定した。評価結果を表１に示す。
【００５２】
（表面割れ個数）
定常部の薄肉鋳片の長さ１ｍの全幅の表面を目視観察及び８倍ルーペ観察し、長さ２ｍｍ以上の割れの１ｍ２当たりの個数を評価した。評価結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2019195846.tif 000003
【００５４】
比較例１は、還元金属材を配設しないスカム堰を用いた例である。溶鋼注入開始時に大量のスカムが生成し、操業が進むにつれてスカム堰で堰止められなくなったスカムが薄肉鋳片に巻き込まれたため、スカム巻き込み面積率が９％、表面割れ個数が５個／ｍ２となった。
比較例２は、還元金属材を配設しないスカム堰を用いてタンディッシュでの溶鋼過熱度が２０℃と低くなった例である。地金と介在物を巻き込んだスカム皮膜が生成したため、スカム巻き込み面積率が１４％、表面割れ個数が８個／ｍ２となった。
【００５５】
比較例３は、還元金属材を堰本体の冷却ドラム側の面に配設した例である。注湯ノズルとスカム堰との間に大量のスカムが残存し、スカム巻き込み面積率が８％、表面割れ個数が４個／ｍ２となった。
比較例４は、還元金属材の取り付け位置を本発明よりも高く配設した例である。還元金属材の希土類元素（ＲＥＭ）が溶鋼中に溶解せず、スカムを還元することができなかったため、スカム巻き込み面積率が１０％、表面割れ個数が５個／ｍ２となった。
【００５６】
これに対して、本発明の要件を満たした本発明例１〜１５においては、還元金属材の希土類元素（ＲＥＭ）が溶鋼中に溶解してスカムを還元することにより、スカム巻き込み面積率が６％以下、表面割れ個数が４個以下となった。
ここで、希土類元素（ＲＥＭ）の配設量がスカム堰の幅１００ｍｍ当たり５．０ｇを超える本発明例１５においては、スカムを還元した際に発生する希土類元素の酸化物（ＲＥＭ酸化物）が多く発生したため、スカム巻き込み面積率、表面割れ個数が若干多くなった。
【００５７】
また、本発明例Ｎｏ．１〜１４においては、スカム巻込み面積率は５％以下、割れ個数は３個／ｍ2以下であった。希土類元素（ＲＥＭ）の形態は、希土類元素（ＲＥＭ）単体（Ｎｏ．１、２、３、６、９）、複数の希土類元素（ＲＥＭ）を含有したミッシュメタル（Ｎｏ．１０、１１）、ＲＥＭ−Ｓｉ合金（Ｎｏ．４、５、７、８、１３、１４）、Ｆｅ−Ｓｉ−ＲＥＭ合金（Ｎｏ．１２）の種々を使用した。Ｎｏ．１３、１４のＳｉ量はＲＥＭ量の１９倍である（９５／１５＝１９）。ＴＤ内過熱度は、Ｎｏ．２、５、８、１１、１４で、２４℃以下であり、３０±５℃目標を下回った。このため、地金を巻込んだスカム皮膜が形成され、希土類元素（ＲＥＭ）のみ添加したＮｏ．２、１１では、地金割合が多めのスカムの一部が定常操業時期にも残存し、定常鋳片表面に巻込まれたため、スカム巻込み面積率と、表面割れが増加した。一方、Ｓｉを含有したＮｏ．５、８、１４はＳｉ溶解時の発熱のため、地金を巻き込んだスカムはスカム堰から確実に遊離して、定常操業時期までに排出されたため、定常鋳片表面にスカムは巻込まれず、割れも少なかった。
【００５８】
以上の結果から、本発明によれば、鋳造開始時に大量に発生するスカムの巻き込みを抑制して、安定して鋳造が可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００５９】
１  薄肉鋳片
３  溶鋼
５  凝固シェル
１１  冷却ドラム
１６  溶鋼プール部（溶融金属プール部）
２０，１２０，２２０，３２０，４２０  スカム堰
２１，１２１，２２１，３２１，４２１  堰本体
２２，１２２，２２２，３２２，４２２  還元金属材
【図１】
2019195846.tif 000004
【図２】
2019195846.tif 000005
【図３】
2019195846.tif 000006
【図４】
2019195846.tif 000007
【図５】
2019195846.tif 000008
【図６】
2019195846.tif 000009
【図７】
2019195846.tif 000010
【図８】
2019195846.tif 000011
【図９】
2019195846.tif 000012