(57)【要約】【課題】電磁誘導により溶融金属を加熱するにあたり、付随的に発生する電磁力により入口と出口において発生する強い噴流を緩和することで、湯面に浮遊するスラグを巻き込み非金属介在物の浮上分離を阻害する噴流の発生を防止して、製造されたスラブが含む介在物の量を低減しうるタンディッシュおよびこれを用いた連続鋳造方法を提供する。【解決手段】受湯室、出湯室およびこれらをつなぐチャネルおよび前記チャネルに誘導電流を流す誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュ装置であって、前記チャンネルに接続されるスリーブは、筒状の中央部と、漸次その径が端部に行くほど増加する形状を有するタンディッシュ装置およびその製造方法である。【選択図】        図１
2015077603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋からの溶融金属注入ノズル、鋳型への流出口、受湯室、出湯室並びにこれらをつなぐチャネルおよび前記チャネルに誘導電流を流す誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュ装置のチャネルに装備される中空チューブであるスリーブ両端部は、漸次当該スリーブ両端部の径が端部に行くほど増加する形状とするステップと、
当該スリーブをその中心軸が水平線となす角度（以下、「仰角」という。）αを０°超の値でチャネルに装備するステップと、
を有することを特徴とするタンディッシュ装置の製造方法。
【請求項２】
前記スリーブを当該スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの前記スリーブ両端部の断面形状が外側に対して凸な曲線の場合には、
前記スリーブ両端部の断面形状を決定するステップと、
前記リーブ両端部の断面形状がなす曲線（以下、「境界曲線」という。）の中央（以  下、「スリーブ両端部断面中央」という。）において引いた接線と、スリーブ中央部の  断面形状がなす直線とがなす角度θ（以下、「端部角度」という。）を５°〜３０°とするステップ、
を有することを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュ装置の製造方法。
【請求項３】
前記スリーブ両端部の形状が円錐台形である場合には、
前記中央部内径をr0、前記端部の最大半径ｒt、前記端部の長さをＬtと表す場合に、
【数１】
2015077603.tif 000013
【数２】
2015077603.tif 000014
を満足するステップ、
を有することを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュ装置の製造方法。
【請求項４】
前記スリーブの材質を耐火物とするステップを有する請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のタンディッシュ装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のタンディッシュ装置の製造方法により製造されたタンディッシュ装置を用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項６】
取鍋からの溶融金属注入ノズル、鋳型への流出口、受湯室、出湯室並びにこれらをつなぐチャネルおよび前記チャネルに誘導電流を流す誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュ装置であって、
チャネルに装備される中空チューブであるスリーブ両端部は漸次当該スリーブ両端部の径が端部に行くほど増加する形状を有し、
前記スリーブは仰角αが０°超１０°以下で装備されている、
ことを特徴とするタンディッシュ装置。
【請求項７】
前記スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの前記スリーブ両端部の断面形状が外側に対して凸な曲線の場合には、
端部角度が、５°〜３０°であることを特徴とする請求項６に記載のタンディッシュ装置。
【請求項８】
前記スリーブ両端部の形状が円錐台形である場合には、
前記中央部内径をr0、前記端部の最大半径ｒt、前記端部の長さをＬtと表す場合に、
【数３】
2015077603.tif 000015
【数４】
2015077603.tif 000016
を満足することを特徴とする請求項６に記載のタンディッシュ装置。
【請求項９】
前記スリーブが耐火物により構成されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載のタンディッシュ装置。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項９に記載のタンディッシュ装置を用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非金属介在物の少ない鋳片の連続鋳造を行うことができる溶融金属の連続鋳造用タンディッシュ装置及びこれを用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備とは、溶融金属を鋳造してスラブ、ビレット等を製造する設備である。
【０００３】
連続鋳造においては、溶融金属の温度低下を防止するために、タンディッシュ装置内において溶融金属を攪拌することが通常行われる。さらに、鋳型に一定温度範囲の溶融金属を注入するために誘導加熱により溶融金属を加熱する技術が利用されている。
【０００４】
非特許文献１には、鋳型に注入する溶融金属の温度を一定範囲とすることを目的として誘導加熱とプラズマ加熱を施す方法が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、タンディッシュ内の受湯室と出湯室との間にチャネルを設けて溶融金属を移動させ、かつ、誘導電流により誘導加熱を行うことで、溶融金属の温度低下を抑制し、非金属介在物の巻き込みを抑制する方法を開示している。
【０００６】
そこで、特許文献１に開示されたタンディッシュ内の受湯室と出湯室との間にチャネルを設けて溶融金属を移動させ、かつ、誘導電流により誘導加熱を行うことで、溶融金属の温度低下を抑制し、非金属介在物の巻き込みを抑制する方法を実施する従来のタンディッシュ装置（以下、「従来のタンディッシュ装置」という。）の概要およびその問題点について、図５〜図８を用いて説明する。
【０００７】
図６は、従来のタンディッシュ装置を上から見たときの断面図に基づいて電流の流れを説明する図である。
【０００８】
図６において、１はタンディッシュ装置、２は取鍋からの溶融金属注入ノズル、３は受湯室、４は出湯室、３２は従来チャネル、８は鋳型への流出口、１０は電流が流れる方向であり、鉄心６に巻かれた誘導コイル７により誘導される交流電流が矢印のように受湯室３、出湯室４、チャネル５を双方向に流れる。このように交流電流が双方向に流れることで溶融金属が加熱される。
【０００９】
ここで、従来チャネル３２の耐火物は角型のブロックの中を円柱状にくり抜いたものを使用し、その中には、次に説明する従来スリーブ３１が装備される。
【００１０】
図７は、従来スリーブ３１を説明する図である。
【００１１】
スリーブは適正な発熱量となるように小径のノズル状の円筒耐火物が使用され、その内径は発熱量が最大となるように設計され、図５あるいは図６に記載され従来チャネル３２として使用される。
【００１２】
図５は、従来のタンディッシュ装置内の溶融金属の主な流れ（以下、「主流」という。）９を説明する図である。
【００１３】
図５（ａ）は従来のタンディッシュ装置を上から見た断面図であり、図５（ｂ）は従来のタンディッシュ装置を側面から見た断面図である。
【００１４】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、溶融金属の主流９は、溶融金属は取鍋からの溶融金属注入ノズル２から受湯室３に投入され、２つの従来チャネル３２を経由して出湯室４に流れ、鋳型への流出口８から鋳造に必要な量の溶融金属が供給されている。一定量の溶融金属が流出口８から鋳型に供給することを目的として、例えば、受湯室３の溶融金属の湯面は出湯室４の溶融金属の湯面より高くなっている。
【００１５】
しかしながら、図５および図６に示すように、一定量の溶融金属を鋳型に供給しながら従来タンディッシュに従来チャネル３２を設けて交流電流を通電することで誘導加熱を行う方法を実施すると鋳型内に流入する非金属介在物を強く攪拌し、非金属介在物の浮上分離を阻害するという問題を生じさせる。
【００１６】
以下、図８を用いてこの問題について説明する。
【００１７】
図８（ｃ）は、従来のスリーブ３１を用いて従来チャネル３２を形成したときの外向流２１が作られるつくるメカニズムを説明するためのイメージ図である。
【００１８】
図８（ｃ）において、従来スリーブ３１の内部には強い電流が流れることにより、スリーブ１１の内部にはピンチ力Ｐ３が発生する。また、スリーブ１１の両端は受湯室３あるいは出湯室４のような広い空間につながっているため、スリーブ１１の両端に強い噴射力をＰ２作る。この強い噴射力Ｐ２が外向流２１発生の根源となる。
【００１９】
図８（ｂ）は、外向流２１と侵入流２２を説明する図である。
【００２０】
図８（ｂ）において、２０はチャネル内部の溶融金属の流れであり、２１は外向流のイメージを表し、２２は侵入流のイメージを表す。
【００２１】
さて、受湯室３の溶融金属の湯面は出湯室４の溶融金属の湯面より高くなっていることから、一定量の溶融金属を鋳型に供給しており、溶融金属は受湯室３側のチャネル開口部（以下、「チャネル入口」という。）から出湯室４側のチャネル開口部（以下、「チャネル出口」という。）に向かって一定の流量で流る。
【００２２】
その結果、チャネル入口およびチャネル出口においてその中心軸近傍では、チャネルの外側に向けた流れである外向流２１をつくり、チャネル入口およびチャネル出口においてその中心軸から離れたチャネルの外周近傍ではチャネルの内側に向けた流れである侵入流２２をつくる。
【００２３】
さらに、外向流２１が発生すると、従来のスリーブ３１を用いて従来チャネル３２を形成したときには、溶融金属の「支流」を作り出すこととなる。ここでいう「支流」とは外向流により生じる主流とは異なる溶融金属の流れをいい、図８（ａ）の２９に相当する流れである。
【００２４】
図８（ａ）は、図５ないし図６に示すタンディッシュ装置の半分を模式的に描いたものであり、受湯室３と出湯室４が従来チャネル３２を形成する従来スリーブ３１により接続され、当該従来チャネル３２に流入する前および流出した後の溶融金属の支流２９が描かれている。
【００２５】
ここで、外向流２１の速度は侵入流に比して大きく、電磁流体解析によれば、外向流の速度は１〜２ｍ／ｓ程度となり、外向流２１に起因して発生する支流２９は非金属介在物の浮上分離を阻害する。
【００２６】
すなわち、図８（ａ）に示すように、チャネル入口では、外向流２１が側壁に衝突後に支流２９は湯面に向かい、湯面に浮遊するスラグなどの酸化物を巻き込み、非金属介在物の浮上分離を阻害し、チャネル出口では、外向流２１から分岐した支流２９が鋳型内に流入する非金属介在物を強く攪拌し、非金属介在物の浮上分離を阻害するという現象を生じさせる。
【００２７】
この現象は、特にチャネル出口側の溶融金属プールの長さが短い連続鋳造機の場合において、チャネル出口側の流れが側壁に衝突して生じる支流２９、あるいは、電磁力により生じた噴流を起因とする外向流２１が生じさせる支流２９が、湯面に浮遊するスラグを巻き込み、非金属介在物の浮上分離を阻害する。支流２９により、湯面に浮遊するスラグを巻き込むことで、製造されたスラブは、介在物を含んだものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開平０７−２３６９５２号公報
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】「鋼のスラブ連続鋳造技術の最近の動向」    社団法人日本鉄鋼協会編、第１５３、１５４回西山記念技術講座
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、溶融金属の支流が湯面に浮遊するスラグを巻き込む現象を考慮し、電磁力により溶融金属を攪拌するにあたり、チャネル入口とチャネル出口における外向流の流速を緩和することで、非金属介在物の浮上分離阻害を抑制し、製造されたスラブが含む介在物の量を低減しうるタンディッシュ装置および当該タンディッシュ装置の製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】
【００３１】
発明者らは、チャネルを構成する耐火物の中空チューブであるスリーブ両端部１７に漸次その径が増加する形状を採用してチャネル両端における圧力の急激な変化を抑制してチャネル内に外周部から侵入する溶融金属の侵入流を緩やかに導入し、溶融金属の外向流の流速をチャネル径と流量から決まる本来の流速に近づけることにより、非金属介在物の浮上分離を阻害する外向流の発生を抑制できることを見出した。
【００３２】
また、発明者らは、スリーブ両端部１７に有する形状は漸次その径が増加する形状であり、例えば、円錐台形状等のようなものとすることでも湯面に浮遊するスラグを巻き込むことで非金属介在物の浮上分離阻害を抑制することを見出して本発明を完成させた。
【００３３】
本発明の要旨は以下の通りである。
【００３４】
（１）取鍋からの溶融金属注入ノズル、鋳型への流出口、受湯室、出湯室並びにこれらをつなぐチャネルおよび前記チャネルに誘導電流を流す誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュ装置のチャネルに装備される中空チューブであるスリーブ両端部は、漸次当該スリーブ両端部の径が端部に行くほど増加する形状とするステップと、
当該スリーブをその中心軸が水平線となす角度（以下、「仰角」という。）αを０°超の値でチャネルに装備するステップと、
を有することを特徴とするタンディッシュ装置の製造方法。
【００３５】
（２）前記スリーブを当該スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの前記スリーブ両端部の断面形状が外側に対して凸な曲線の場合には、
前記スリーブ両端部の断面形状を決定するステップと、
前記リーブ両端部の断面形状がなす曲線（以下、「境界曲線」という。）の中央（以  下、「スリーブ両端部断面中央」という。）において引いた接線と、スリーブ中央部の  断面形状がなす直線とがなす角度θ（以下、「端部角度」という。）を５°〜３０°とするステップ、
を有することを特徴とする（１）に記載のタンディッシュ装置の製造方法。
【００３６】
（３）前記スリーブ両端部の形状が円錐台形である場合には、
前記中央部内径をr0、前記端部の最大半径ｒt、前記端部の長さをＬtと表す場合に、
【００３７】
【数１】
2015077603.tif 000003
【００３８】
【数２】
2015077603.tif 000004
を満足するステップ、
を有することを特徴とする（１）に記載のタンディッシュ装置の製造方法。
【００３９】
（４）前記スリーブの材質を耐火物とするステップを有する（１）ないし（３）のいずれか１つに記載のタンディッシュ装置の製造方法。
【００４０】
（５）（１）ないし（４）のいずれか１つに記載のタンディッシュ装置の製造方法により製造されたタンディッシュ装置を用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【００４１】
（６）取鍋からの溶融金属注入ノズル、鋳型への流出口、受湯室、出湯室並びにこれらをつなぐチャネルおよび前記チャネルに誘導電流を流す誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュ装置であって、
チャネルに装備される中空チューブであるスリーブ両端部は漸次当該スリーブ両端部の径が端部に行くほど増加する形状を有し、
前記スリーブは仰角αが０°超１０°以下で装備されている、
ことを特徴とするタンディッシュ装置。
【００４２】
（７）前記スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの前記スリーブ両端部の断面形状が外側に対して凸な曲線の場合には、
端部角度が、５°〜３０°であることを特徴とする（６）に記載のタンディッシュ装置。
【００４３】
（８）前記スリーブ両端部の形状が円錐台形である場合には、
前記中央部内径をr0、前記端部の最大半径ｒt、前記端部の長さをＬtと表す場合に、
【００４４】
【数３】
2015077603.tif 000005
【００４５】
【数４】
2015077603.tif 000006
を満足することを特徴とする（６）に記載のタンディッシュ装置。
【００４６】
（９）前記スリーブが耐火物により構成されることを特徴とする（６）ないし（８）のいずれか１つに記載のタンディッシュ装置。
【００４７】
（１０）（６）ないし（９）に記載のタンディッシュ装置を用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の方法により製造されたタンディッシュ装置あるいは本発明のタンディッシュ装置（以下、あわせて「本発明のタンディッシュ装置」という。）を使用して連続鋳造を実施することにより、タンディッシュ装置内の溶融金属の温度低下を防ぎつつ、非金属介在物の巻き込みを大幅に抑制できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のタンディッシュ装置に装備されるスリーブを説明する図である。図１（ａ）は、本発明のタンディッシュ装置に装備されるスリーブ１１の概形を説明する図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を記載した図である。図１（ｃ）は、スリーブを当該スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの断面形状が外側に対して凸な曲線の場合のものを示している図である。
【図２】本発明のタンディッシュ装置内の溶融金属の支流を説明する図である。図２（ａ）は、本発明のタンディッシュ装置を用いた場合の溶融金属の支流の流れを説明しており、図２（ｂ）は、スリーブ１１により外向流２１が少なくなることを説明している図である。
【図３】本発明のタンディッシュ装置内の溶融金属の主流を説明する図である。図３（ａ）は、本発明のタンディッシュ装置を上から見た断面図であり、図３（ｂ）は本発明のタンディッシュ装置を側面から見た断面図である。
【図４】本発明のタンディッシュ装置内の電流の流れを説明する図である。
【図５】従来のタンディッシュ装置内の溶融金属の主流を説明する図である。図５（ａ）は従来のタンディッシュ装置を上から見た断面図であり、図５（ｂ）は従来のタンディッシュ装置を側面から見た断面図である。
【図６】従来のタンディッシュ装置内の電流の流れを説明する図である。
【図７】従来のタンディッシュ装置に装備されるスリーブを説明する図である。
【図８】従来のタンディッシュ装置内の溶融金属の支流を説明する図である。図８（ａ）は、従来のタンディッシュ装置を用いた場合の溶融金属の支流の流れを説明しており、図８（ｂ）は、外向流２１と侵入流２２を説明しており、図８（ｃ）は、従来のスリーブ３１を用いて従来チャネル３２を形成したときの外向流２１が作られるメカニズムを説明している。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、図１に記載されるように、タンディッシュ装置のチャネルに漸次当該スリーブの両端部の径が端部に行くほど増加する形状を有するスリーブを採用して圧力の急激な変化を抑制できるようにしたタンディッシュ装置である。
【００５１】
図１において、１１はスリーブ、１７のスリーブ両端部、１８はスリーブ中央部、１６はスリーブ接続部である。
【００５２】
発明者らは、スリーブに漸次径が増加する形状を採用して圧力の急激な変化を抑制することで、チャネル内に外周部から侵入する溶融金属を緩やかに導入し、噴出する溶融金属流速すなわち、「外向流」の流速を、チャネル径と流量から決まる本来の流速に近づけることにより、大幅に抑制し、１）非金属介在物の浮上分離の阻害を抑制し、２）湯面に浮遊するスラグを巻き込む強い攪拌流を抑制することを、発明者らが見出した。
【００５３】
具体的には、取鍋からの溶融金属注入ノズル、鋳型への流出口、受湯室、出湯室並びにこれらをつなぐチャネルおよびチャネルに誘導電流を流す誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュ装置であって、スリーブ１１は、筒状のスリーブ中央部１８と、漸次当該径が端部に行くほど増加する形状を有するスリーブ両端部１７を有するタンディッシュ装置とすることを見出した。
【００５４】
スリーブ両端部１７の形状は、スリーブ両端部１７を当該スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの断面形状が、図１（ｂ）のように直線的でなく、図１（ｃ）に示すように放物線や双曲線などの滑らかな曲線で構成されていても構わないが、チャネル内部に溶融金属が滞留しないために、当該曲線は外側に対して凸である必要があることを見出した。
【００５５】
［スリーブ］
以下、図１を用いて、本発明のタンディッシュ装置に装備されるスリーブ１１についてさらに詳細に説明する。
【００５６】
＜円錐台形の場合＞
図１（ａ）は、本発明のタンディッシュ装置に装備されるスリーブ１１であって、スリーブ両端部が円錐台形の場合の概形を説明する図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を記載した図である。
【００５７】
図１（ｂ）に記載される形状について説明する。
【００５８】
図１（ｂ）に示すように、漸次当該スリーブ両端部１７の径が端部に行くほど増加する形状の端部が円錐台形の場合には、前記中央部内径をｒ0、スリーブの端部の最大半径ｒt、スリーブの端部の長さをＬtと表す場合に、
【００５９】
【数５】
2015077603.tif 000007
【００６０】
【数６】
2015077603.tif 000008
を満足するタンディッシュ装置とするとさらに良い効果を奏する。
【００６１】
以下、この角度θをスリーブ両端部が円錐台形の場合の端部角度１２という。
【００６２】
スリーブの両端部を漸次当該スリーブ両端部１７の径が端部に行くほど増加する形状として、円錐台形状を考えると、上記（式１）で決まる角度である端部角度は５°と３０°の間とするさらによい理由を説明する。
【００６３】
下限５°は、流れの分散による流速低減効果を得るための数値であり、上限３０°は、噴流が周りの流体を巻き込んで逆に増加してしまうことを防止するために決められる。
【００６４】
また、ｒtは、ｒ0以上であることが必要であるが、２ｒ0以下であることが好ましい。
【００６５】
さらに、スリーブの全長をＬとすれば、スリーブの端部の長さＬｔは、Ｌ／８以上、Ｌ／４以下の範囲であることが好ましい。
【００６６】
このような条件を満足することで、さらに良い効果を奏する。
【００６７】
＜境界曲線が外側に凸の場合＞
図１（ｃ）に記載される形状について説明する。
【００６８】
図１（ｃ）は、スリーブを当該スリーブの幅方向に対して中央となる位置において当該スリーブの長手方向に切断したときの断面形状が外側に対して凸な曲線の場合のものを示している図である。
【００６９】
図１（ｃ）は、図１（ａ）とは形状が異なるが、当該スリーブ両端部１７の径が端部に行くほど増加する形状であって、さらに、その断面形状が外側に対して凸な曲線の場合のものを示している。なお、曲線は、放物線、双曲線などの滑らかな曲線であればよい。
【００７０】
図１（ｃ）において、端部角度１２は、スリーブを真横から見たときのスリーブ両端部の断面形状がなす境界曲線のスリーブ両端部断面中央１９において引いた接線とスリーブの中央部の形状がなす直線とがなす角度θである。
【００７１】
端部角度θが０°の場合には、当該スリーブ両端部は、スリーブ中央部の形状がなす直線と一致し、従来のスリーブの形状とほぼ一致することとなる。
【００７２】
端部角度θは、５°〜３０°の範囲が望ましく、下限５°は、流れの分散による流速低減効果を得るための数値であり、上限３０°は、噴流が周りの流体を巻き込んで逆に増加してしまうことを防止するために決められ、スリーブ両端部が円錐台形の場合と同様である。
【００７３】
なお、スリーブ接続部１６において、スリーブ両端部の断面形状がなす境界曲線に引いた接線とスリーブの中央部の形状がなす直線とは一致するようにスリーブ両端部１７はスリーブ中央部１８に接続する。
【００７４】
［タンディッシュ装置］
図３と図４を用いて本発明のタンディッシュ装置について説明する。
【００７５】
図３には、本発明のタンディッシュ装置が記載されている。
【００７６】
図３（ａ）は、本発明のタンディッシュ装置を上から見た断面図であり、図３（ｂ）は本発明のタンディッシュ装置を側面から見た断面図である。
【００７７】
図３（ａ）および（ｂ）において、１はタンディッシュ装置、２は取鍋からの溶融金属注入ノズル、３は受湯室、４は出湯室、５はチャネル、６は鉄心、７は誘導コイル、８は鋳型への流出口、９は溶融金属が流れる方向、１０は電流が流れる方向、１１はスリーブであり、溶融金属は取鍋からの溶融金属注入ノズル２から受湯室３に投入され、２つのチャネル５を経由して出湯室４に流れ、鋳型への流出口８から鋳造に必要な量の溶融金属が供給されており、一定量の溶融金属が流出口８から鋳型に供給することを目的として、例えば、受湯室３の溶融金属の湯面は出湯室４の溶融金属の湯面より高くなっており、かつ、スリーブ１１には、図１に記載のスリーブが使用されている。
【００７８】
スリーブ１１は、図３（ｂ）に示すようにタンディッシュ内受湯室３から出湯室４に向かって斜めに装着される場合が多い。これは、重力により溶湯をすべて出湯室４へ流入させるためである。この場合、スリーブの中心軸１４が水平線１５となす角度である仰角αは１３であり、仰角αの範囲は、０°超とした。好ましくは０°超１０°以下、さらに好ましくは、３°以上１０°以下である。
【００７９】
仰角αの範囲から０°を除いているのは、スリーブ１１は、図３（ｂ）に示すようにタンディッシュ内受湯室３から出湯室４に向かって斜めに装着されるため、０°となることはあり得ないからである。
【００８０】
仰角αの好ましい範囲およびさらに好ましい範囲において１０°を上限としているのは、仰角αが１０°を超えると、端部角度θを好ましい値の範囲である５°〜３０°としても、後述するアルミナ系介在物とスラグ系介在物の浮上分離率が０．５０以下とならない場合が生じうるからである。これは、仰角αが１０°を超えると、後述するように、スリーブの両端部を切削する部分が多くなるためと考えられる。
【００８１】
言い換えれば、仰角αが０°超であるから、図１（ａ）に記載のスリーブの両端を切削する必要があるが、仰角が１０°以下である場合には、切削部分が少ないことから、切削前のスリーブが本発明の条件を満足すれば、本発明の効果を奏する可能性が高いと考えられる。
【００８２】
図４は、本発明のタンディッシュ装置を上から見たときの断面図に基づいて電流の流れを説明する図であり、符号は図３と同じである。
【００８３】
なお、図４の本発明のタンディッシュ装置の電流の流れは、図６に示す従来のタンディッシュ装置の電流の流れと変るところはない。
【００８４】
［外向流の減少］
図２（ｂ）には、本発明の装置に使用するスリーブ１１により、外向流が２１減少していることを示す。
【００８５】
既に述べたが、チャネル５内に外周部から侵入する溶融金属を緩やかに導入し、噴出する溶融金属流速すなわち外向流２１の流速を大幅に抑制できるからである。
【００８６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、本発明の第１の実施形態であるタンディッシュ装置を製造する方法であり、以下のステップを有する。
【００８７】
［ステップ１］スリーブの両端部の形状を決定するステップである。
【００８８】
スリーブの両端部の形状は、図１（ｂ）に示すように、漸次当該スリーブ両端部１７の径が端部に行くほど増加する形状であり、境界曲線が直線的な円錐台形を選択することもできれば、境界境界曲線が放物線や双曲線のような滑らかな曲線でもよい。しかし、境界曲線が図１（ｃ）のように曲線的なものの場合には、境界曲線が外側に対して凸な形状であることが必要である。これは、チャネル内部に溶融金属が滞留しないためである。
【００８９】
［ステップ２］仰角αを決定するステップである。
【００９０】
スリーブ１１は、図３（ｂ）に示すようにタンディッシュ内受湯室３から出湯室４に向かって斜めに装着される場合が多い。これは、重力により溶湯をすべて出湯室４へ流入させるためである。この場合、スリーブの中心軸１４が水平線１５となす角度である仰角αは１３であり、仰角αの範囲は、０°超とした。好ましくは０°超１０°以下、さらに好ましくは、３°以上１０°以下である。
【００９１】
仰角αが０°を除いているのは、スリーブ１１は、図３（ｂ）に示すようにタンディッシュ内受湯室３から出湯室４に向かって斜めに装着されるため、０°となることはあり得ないからである。
【００９２】
仰角αの好ましい範囲およびさらに好ましい範囲において１０°を上限としているのは、仰角αが１０°を超えると、端部角度θを好ましい値の範囲である５°〜３０°としても、後述するアルミナ系介在物とスラグ系介在物の浮上分離率が０．５０以下とならない場合が生じうるからである。
【００９３】
これは、仰角αが１０°を超えると、後述するように、スリーブの両端部を切削する部分が多くなるためと考えられる。
【００９４】
［ステップ３］スリーブの両端部の端部角度を決定するステップである。
【００９５】
端部角度１２とは、スリーブ両端部１７の断面形状である境界曲線が直線的な場合には、図１（ｂ）に示すように、スリーブを真横から見たときのスリーブ両端部１７の断面形状がなす直線と水平線とのなす角度である。
【００９６】
また、端部角度１２とは、スリーブ両端部１７の断面形状である境界曲線が外側に対して凸な曲線の場合には、図１（ｃ）に示すようにスリーブ両端部断面中央１９において引いた接線と、スリーブ中央部の断面形状がなす直線とがなす角度であり、端部角度を５°と３０°の間とすることが望ましい。
【００９７】
言い換えれば、スリーブ両端部１７が図１（ｂ）の円錐台形状の形状とするためには、漸次当該スリーブの両端部の径が端部に行くほど増加する形状の端部が円錐台形の場合には、前記中央部内径をｒ0、スリーブの端部の最大半径ｒt、スリーブの端部の長さをＬtと表す場合に、
【００９８】
【数７】
2015077603.tif 000009
【００９９】
【数８】
2015077603.tif 000010
を満足すると、さらに良い効果を奏する。
【０１００】
上記（式１）で決まる角度である端部角度は５°と３０°の間とする理由を説明する。
【０１０１】
下限５°は、流れの分散による流速低減効果を得るための数値であり、上限３０°は、噴流が周りの流体を巻き込んで逆に増加してしまうことを防止するために決められる。
【０１０２】
また、ｒtは、ｒ0以上であることが必要であるが、２ｒ0以下であることが好ましい。
【０１０３】
さらに、スリーブの全長をＬとすれば、スリーブの端部の長さＬｔは、Ｌ／８以上、Ｌ／４以下の範囲であることが好ましい。
【０１０４】
このような条件を満足することで、さらに良い効果を奏する。
【０１０５】
［ステップ４］スリーブ１１の切削部分を決定して削除するステップである。
【０１０６】
仰角αが０°超なので、図１（ａ）に記載のスリーブ両端部１７を切削しないと、連続鋳造設備に装備できない。
【０１０７】
そこで、仮に図１（ａ）に記載のスリーブ１１を作成した場合に、仰角αで設置する場合に切削しなければならない部分を決定することで、製造の段階から当該部分を除外したスリーブを作成するか、図１（ａ）に記載のスリーブ１１を作成した後に切削決定された部分を切削する。
【０１０８】
なお、仰角が１０°以下である場合には、切削部分が少ないことから、切削前のスリーブが本発明の条件を満足すれば、本発明の効果を奏する可能性が高いと考えられる。
【０１０９】
［ステップ５］スリーブ１１をタンディッシュに装備するステップである。
【０１１０】
タンディッシュ装置の受湯室３と出湯室４の間に、スリーブ１１を装備するためのチャネル５を作成し、ステップ３迄に製造されたスリーブ１１を組み込む。
【０１１１】
チャネル５の出側、入側においては、スリーブ両端部１７が、受湯室３ないし出湯室４の壁により構成される線から出ないように留意する。すなわち、スリーブ１１がチャネル５の内部に存在することが必要である。
【０１１２】
なぜなら、受湯室３ないし出湯室４の壁により構成される線からはみ出たスリーブ１１の端部は破損しやすく、当該部分から徐々にスリーブ内部が破損することを防止するためである。
【０１１３】
（シミュレーションによる比較）
本発明例としては、本発明のタンディッシュ装置を用いた場合、比較例としては、従来のタンディッシュ装置を用いた場合、について外向流等に起因する溶融金属の支流の挙動についてシミュレーションにより比較をおこなった。
【０１１４】
［シミュレーション条件］
＜本発明の装置＞
本発明のタンディッシュ装置としては、図３および図４に示すタンディシュ装置を用い、スリーブには、図１（ａ）に記載されるスリーブを用いる。
＜比較例の装置＞
比較例の装置としては、図５および図６に示す従来のタンディシュ装置を用い、スリーブには、図７に記載される従来スリーブ３１を用いる。
【０１１５】
［シミュレーション結果］
シミュレーションにより外向流に起因する溶融金属の支流の挙動について検討した。
＜本発明例＞
本発明のタンディッシュ装置を用いた場合には、溶融金属の支流２９は図２（ａ）のように構成されるが、湯面に浮遊するスラグなどの酸化物を巻き込み、非金属介在物の浮上分離を阻害するものは認められなかった。
＜比較例＞
従来のタンディッシュ装置を用いた場合には、溶融金属の支流２９は図８（ａ）のように構成され、湯面に浮遊するスラグなどの酸化物を巻き込み、非金属介在物の浮上分離を阻害する可能性が極めて高いことが認められる。
＜比較結果＞
本発明のタンディッシュ装置を用いた場合には、従来のタンディッシュ装置を用いた場合に比して、湯面に浮遊するスラグなどの酸化物を巻き込み、非金属介在物の浮上分離を阻害する可能性が低いことが認められる。
【実施例１】
【０１１６】
湯面に浮遊するスラグなどの酸化物を巻き込み、非金属介在物の浮上分離を阻害する可能性について、本発明例としては本発明のタンディッシュ装置を用い、比較例としては従来のタンディッシュ装置を用いた場合について外向流等に起因する溶融金属の支流の挙動について実験より比較をおこなった。
【０１１７】
（実施設備）
実施にあたり用いる設備は、１ストランド鋳造用の３０ｔタンディッシュであり、長さ１ｍ、直径１２ｃｍの円筒状の誘導加熱チャネルが２本設けられ、取鍋からノズルを通じて溶融金属が注入される受湯室と、溶融金属を鋳型に注入する側の出湯室を繋いでいる。  また、チャネル周囲には鉄心と誘導コイルが設置され、チャネル内に誘導電流を流す構造となっている。
【０１１８】
（実施方法）
本発明例および比較例の実施にあたり、０．７ＭＷ相当の電流を与え、受湯室から出湯室間に至る溶融金属温度を３０℃上昇させる。
【０１１９】
［円錐台形の場合］
スリーブは、１ｍ長で、その両端を１２ｃｍの円錐台状とし、端部角度を０°、１°、３°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３３°、３８°と変え、仰角を０°、１°、３°、５°、７°、９°にて設置して試験を実施することとした。
【０１２０】
仰角αが１°、３°、５°、７°、９°のものは本発明例であり、仰角αが０°のものは比較例である。
【０１２１】
また、端部角度が０°以外（１°、３°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３３°、３８°）のものは本発明例であり、端部角度が０°のものは比較例である。
【０１２２】
［境界曲線が外側に凸の曲線の場合］
スリーブは、１ｍ長で、その両端を１２ｃｍの放物線状とし、端部角度を０°、１°、３°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３３°、３８°と変え、仰角を０°、１°、３°、５°、７°、９°にて設置して試験を実施することとした。
【０１２３】
仰角αが１°、３°、５°、７°、９°のものは本発明例であり、仰角αが０°のものは比較例である。
【０１２４】
また、端部角度が０°以外（１°、３°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３３°、３８°）のものは本発明例であり、端部角度が０°のものは比較例である。
【０１２５】
（評価方法）
本発明例および比較例の評価にあたり、タンディッシュ装置内のアルミナ系介在物とスラグ系介在物の浮上分離率指数を測定した。アルミナ系介在物は、非球状で数μｍ径のアルミナが凝集したものであり、スラグ系介在物は、低融点のため溶融金属中で溶融状態にあった球状のものである。
【０１２６】
スラグ系の介在物は受湯室内に取鍋から流入し湯面に浮遊したスラグが溶融金属流動により溶融金属中に巻き込まれたものである。
【０１２７】
取鍋から溶融金属を注入するノズル横で採取したサンプルの断面を顕微鏡観察して１０μｍ径以上の非金属介在物の個数（ｃ１）をカウントし、鋳型内で採取したサンプルの断面を顕微鏡観察して１０μｍ径以上の非金属介在物の個数（ｃ２）をカウントして、ｃ２／ｃ１を浮上分離率指数とする。
【０１２８】
評価にあたり、端部角度０°をベースとして、比較する。
【０１２９】
アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．５０以下である場合には、極めて良好（◎）、０．７０以下である場合には良好（○）とし、それ以外は不合格（×）とする。
【０１３０】
（評価結果）
【０１３１】
［円錐台形の場合］
スリーブ両端部１２が円錐台形の場合についての実施結果を表１に示す。
＜仰角αが０°の場合＞
端部角度θがいずれの角度の場合でも、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．７０超であり、不合格（×）である。
＜仰角αが１°、３°、５°、７°、９°の場合＞
【０１３２】
端部角度θが０°の場合は、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．７０超であり、不合格（×）である。
【０１３３】
端部角度θが１°、３°、あるいは、３３°、３８°のときは、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．７０以下であり、良好（○）である。
【０１３４】
端部角度θが５°以上３０°以下の場合には、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．５０以下であり、極めて良好（◎）である。
【０１３５】
［境界曲線が外側に凸の曲線の場合］
スリーブ両端部１２の断面が放物線の場合についての実施結果を表２に示す。
＜仰角αが０°の場合＞
端部角度θがいずれの角度の場合でも、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．７０超であり、不合格（×）である。
＜仰角αが１°、３°、５°、７°、９°の場合＞
【０１３６】
端部角度θが０°の場合は、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．７０超であり、不合格（×）である。
【０１３７】
端部角度θが１°、３°、あるいは、３３°、３８°のときは、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．７０以下であり、良好（○）である。
【０１３８】
端部角度θが５°以上３０°以下の場合には、アルミナ系介在物とスラグ系介在物ともに、その浮上分離率が０．５０以下であり、極めて良好（◎）である。
【０１３９】
【表１】
2015077603.tif 000011
【０１４０】
なお、表１において、特許請求の範囲から外れる値および評価基準を満たさない値等については、下線を付した。
【０１４１】
【表２】
2015077603.tif 000012
【０１４２】
なお、表２において、特許請求の範囲から外れる値および評価基準を満たさない値等については、下線を付した。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明の装置及び方法は、溶融金属の連続鋳造において利用可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  タンディッシュ装置
２  取鍋からの溶融金属注入ノズル
３  受湯室
４  出湯室
５  チャネル
６  鉄心
７  誘導コイル
８  鋳型への流出口
９  溶融金属の主流
１０  電流が流れる方向
１１  スリーブ
１２  端部角度
１３  仰角
１４  スリーブの中心軸
１５  水平線
１６  スリーブ接続部
１７  スリーブ両端部
１８  スリーブ中央部
１９  スリーブ両端部断面の中央
２０  溶融金属の主流
２１  外向流
２２  侵入流
２９  溶融金属の支流
３１  従来スリーブ
３２  従来チャネル
Ｐ１  溶融金属静圧
Ｐ２  噴射力
Ｐ３  電磁収縮力
【図１】
2015077603.tif 000017
【図２】
2015077603.tif 000018
【図３】
2015077603.tif 000019
【図４】
2015077603.tif 000020
【図５】
2015077603.tif 000021
【図６】
2015077603.tif 000022
【図７】
2015077603.tif 000023
【図８】
2015077603.tif 000024