(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロール間の上側の窪みである湯だまり部に溶融金属を供給する注湯ノズルであって、
内部空間の水平断面形状が、前記鋳造ロールの配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きい形状とされたノズル本体と、
前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記内部空間における前記溶融金属の湯面の高さが、前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように前記ノズル本体の前記内部空間を減圧する減圧装置と、を備える
ことを特徴とする双ロール鋳造装置用の注湯ノズル。
【請求項２】
前記減圧装置は、前記ノズル本体の前記内部空間の前記鋳造ロールの長手方向の寸法をｗとし、前記内部空間における湯面から前記内部空間の下端までの距離をｈｓとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２が成立するように前記内部空間を減圧するものであることを特徴とする請求項１に記載の双ロール鋳造装置用の注湯ノズル。
【請求項３】
回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロールと、
前記一対の鋳造ロール間に形成された上側の窪みである湯だまり部に溶融金属を供給する注湯ノズルと、
を備え、
前記注湯ノズルは、内部空間の水平断面形状が前記鋳造ロールの配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きな形状とされたノズル本体と、前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記内部空間における前記溶融金属の湯面の高さが前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように、前記ノズル本体の前記内部空間を減圧する減圧装置とを備える
ことを特徴とする双ロール鋳造装置。
【請求項４】
前記減圧装置は、前記ノズル本体の前記内部空間の前記鋳造ロールの長手方向の寸法をｗとし、前記内部空間における湯面から前記内部空間の下端までの距離をｈｓとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２が成立するように前記内部空間を減圧するものであることを特徴とする請求項３に記載の双ロール鋳造装置。
【請求項５】
回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロール間の上側の窪みである湯だまり部に、ノズル本体から溶融金属を供給し、前記鋳造ロールを回転させながら前記溶融金属を冷却して鋳片を鋳造する鋳片の鋳造方法であって、
前記ノズル本体は、水平断面形状が前記鋳造ロールの配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きい形状とされた内部空間を有しており、
前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記内部空間における前記溶融金属の湯面の高さが、前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように前記ノズル本体の前記内部空間を減圧する
ことを特徴とする鋳片の鋳造方法。
【請求項６】
前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記ノズル本体の前記内部空間の前記鋳造ロールの長手方向の寸法をｗとし、前記内部空間における湯面から前記内部空間の下端までの距離をｈｓとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２が成立するように前記内部空間を減圧することを特徴とする請求項５に記載の鋳片の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は双ロール鋳造装置用の注湯ノズル、双ロール鋳造装置、及び鋳片の鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
双ロール鋳造装置とは、回転軸が相互に平行になるように水平に対向して配置され、相反方向に回転する一対の鋳造用冷却ロール（鋳造ロール）と、耐火物製のサイド堰を有する装置である。双ロール鋳造装置では、一対の鋳造用冷却ロール間に高温の溶融金属（金属溶湯）を導くことによって、一対の鋳造用冷却ロールとサイド堰とに囲まれた鋳造ロール間の上側の窪みの領域に溶融金属の湯だまり部が形成される。また、溶融金属は、鋳造用冷却ロールからの抜熱によって凝固するとともに、回転する鋳造用ロールによって、鋳造用ロールの間隙の出口側へ順次送り出される。したがって、双ロール鋳造装置を用いて鋳造を行うことで、一対の鋳造用ロールの間隙の出口側から凝固殻を有する薄肉鋳片が得られる。
【０００３】
従来の双ロール鋳造装置の例について図１を用いて詳細に説明する。
図１は、従来の双ロール鋳造装置１２１を説明する図である。
図１において、１０１は鋳造用冷却ロール、１０２はサイド堰、１０３は注湯ノズル、１１０はタンディッシュ、１２２は溶融金属、１２３は凝固シェル、１２４は薄肉鋳片である。双ロール鋳造装置１２１を用いた鋳造において、高温の溶融金属１２２はタンディッシュ１１０とタンディッシュ１１０の下方に取り付けられた注湯ノズル１０３を通して鋳造用冷却ロール１０１の間に導かれ、凝固シェル１２３を形成したのちに薄肉鋳片１２４となる。
【０００４】
双ロール鋳造法は、上述のように、溶融金属１２２が鋳造用冷却ロール１０１により冷却凝固されて生成する凝固シェル１２３をロール回転により両面から張り合わせる形で薄肉鋳片（ストリップ）１２４を製作する方法である。このような双ロール鋳造は、ロール冷却によって急速凝固させることが重要であるが、従来の双ロール鋳造法では、以下のような問題点があった。
すなわち、溶融金属の湯溜りの上部は自由表面となっているので、ノズルから湯溜りへの溶融金属の注入によって自由表面の変動が避けられない。このような自由表面の変動はロール面上の凝固開始点の変動につながり、ひいては凝固シェル厚みの変動を引き起こす。凝固シェル厚の変動は、鋳片の割れや湯ジワなどの表面性状不良の原因となるので好ましくない。また、注入される溶融金属は凝固点温度よりも高い過熱度をもったものが使用されるため、凝固シェルに高温の溶融金属が強く衝突すると、シェルを溶解してしまい、このことも凝固シェル厚の変動の原因になる。
【０００５】
上記の問題点に対し、例えば特許文献１には、鋳造幅に近づけるような広幅のノズルを使用し、多数の口をあけたような注入ノズルが記載されている。しかしながら、このようなノズルを使用しても、各吐出口から均一な溶融金属流が得られなければ、凝固シェル厚みが変動する問題を解決するには不十分である。
さらに、ノズルの各吐出口からの溶融金属流が不均一で、局所的に大きな下降流が存在すれば、溶融金属中の気泡が自由表面まで浮上せずに鋳片内部に取り込まれてしまい、これが気泡欠陥となるといった問題も生じる。
【０００６】
均一な溶融金属流を得る方法として、例えば、特許文献２には、ロール方向に広いスリット状の吐出口を有する広幅のノズルを用いる場合において、多孔質体の整流物をノズル内部に設置することで、吐出口から流出する溶融金属流を整流化できることが記載されている。また、特許文献３には、ノズルの浸漬部分を逆Ｔ字型とし、ノズル内部に複数の有孔ディスクからなる障害物を設けることで、吐出口から流出する溶融金属の流れを安定且つより均一な状態にできることが記載されている。
しかしながら、このような内部構造が複雑なノズルを使用する場合には、溶融金属として、アルミナを含むアルミキルド鋼等を用いると、ノズル内部にアルミナが付着することで、ノズル内部で目詰まりが発生し、鋳造造中に注入流が不均一になったり、所定の注入流量が得られない状態となったりする問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１７４２０９号公報
【特許文献２】特開昭６２−２８２７５３号公報
【特許文献３】特開平９−１０８７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、双ロール鋳造装置へ、タンディッシュ内の溶融金属を供給する注湯ノズルであって、吐出口から溶融金属流を均一かつ緩やかな安定した流れとすることが可能であり、さらに、溶融金属として、アルミキルド鋼等を用いた場合にも、目詰まりを起こさず、その結果として、溶融金属の種類によらず、内部に気泡欠陥がなく、かつ、割れや湯ジワなどのない良好な表面性状を有する鋳片を製造することが可能な、双ロール鋳造装置用の注湯ノズルを提供することを課題とする。
また、本発明は、溶融金属の流れを均一かつ安定にすることによって、溶融金属の種類によらず、内部に気泡欠陥が存在せず、かつ、割れや湯ジワなどのない良好な表面性状を有する鋳片を製造することが可能な双ロール鋳造装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、溶融金属の流れを均一かつ安定にすることによって、溶融金属の種類によらず、内部に気泡欠陥が存在せず、かつ、割れや湯ジワなどのない良好な表面性状を有する鋳片を製造することが可能な鋳片の鋳造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、検討の結果、双ロール鋳造装置において、ノズルからの均一な吐出流を得るには、ノズル内部の圧力が均一に近ければ良く、即ちノズル内の湯面の高さが湯だまり部における湯面の高さより高くなるようにすれば良いことを見出した。また、このような状態を得て吐出流を均一化するためには、ノズルの一部を湯だまり部に浸漬した状態でノズル内部を減圧することで、ノズル内部に存在する湯面を上昇させ、結果的にノズル下部の吐出口付近の圧力を均一にすることが有効であることを見出した。
【００１０】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロール間の上側の窪みである湯だまり部に溶融金属を供給する注湯ノズルであって、内部空間の水平断面形状が前記鋳造ロールの配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きい形状とされたノズル本体と、前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記内部空間における前記溶融金属の湯面の高さが、前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように前記ノズル本体の前記内部空間を減圧する減圧装置と、を備えることを特徴とする双ロール鋳造装置用の注湯ノズル。
（２）前記減圧装置は、前記ノズル本体の前記内部空間の前記鋳造ロールの長手方向の寸法をｗとし、前記内部空間における湯面から前記内部空間の下端までの距離をｈｓとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２が成立するように前記内部空間を減圧するものであることを特徴とする（１）に記載の双ロール鋳造装置用の注湯ノズル。
（３）回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロールと、前記一対の鋳造ロール間に形成された上側の窪みである湯だまり部に溶融金属を供給する注湯ノズルと、を備え、前記注湯ノズルは、内部空間の水平断面形状が前記鋳造ロールの配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きな形状とされたノズル本体と、前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記内部空間における前記溶融金属の湯面の高さが前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように、前記ノズル本体の前記内部空間を減圧する減圧装置と、を備えることを特徴とする双ロール鋳造装置。
（４）前記減圧装置は、前記ノズル本体の前記内部空間の前記鋳造ロールの長手方向の寸法をｗとし、前記内部空間における湯面から前記内部空間の下端までの距離をｈｓとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２が成立するように前記内部空間を減圧するものであることを特徴とする（３）に記載の双ロール鋳造装置。
（５）回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロール間の上側の窪みである湯だまり部に、ノズル本体から溶融金属を供給し、前記鋳造ロールを回転させながら前記溶融金属を冷却して鋳片を鋳造する鋳片の鋳造方法であって、前記ノズル本体は、水平断面形状が前記鋳造ロールの配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きい形状とされた内部空間を有しており、前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記内部空間における前記溶融金属の湯面の高さが、前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように前記ノズル本体の前記内部空間を減圧することを特徴とする鋳片の鋳造方法。
（６）前記ノズル本体から前記溶融金属を供給する際に、前記ノズル本体の前記内部空間の前記鋳造ロールの長手方向の寸法をｗとし、前記内部空間における湯面から前記内部空間の下端までの距離をｈｓとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２が成立するように前記内部空間を減圧することを特徴とする（５）に記載の鋳片の鋳造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の注湯ノズルを用いれば、ノズルの内部空間においてタンディッシュからの強い注入流速を減衰させ、ノズル下端の吐出口から均一かつ緩やかな安定した流れの溶融金属を供給することができる。また、本発明の注湯ノズルでは、ノズル内部を複雑な形状とする必要がないので、溶融金属として、アルミキルド鋼等を用いた場合あっても、目詰まりを起こさない。その結果、溶融金属の種類によらず、気泡欠陥がなく、かつ、表面性状が良好な鋳片の製造が可能となる。
また、本発明の双ロール鋳造装置を用いれば、溶融金属の種類によらず、気泡欠陥がなく、かつ、表面性状が良好な鋳片の製造が可能となる。
また、本発明の鋳片の鋳造方法によれば、溶融金属の種類によらず、気泡欠陥がなく、かつ、表面性状が良好な鋳片の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の双ロール鋳造装置の例を示す図である。
【図２】本実施形態に係る双ロール鋳造装置用の注湯ノズルを含む双ロール鋳造装置の例を示す図であり、（ａ）が側面視した場合、（ｂ）は正面視した場合の図である。
【図３】本実施形態に係るノズルの断面図であり、（ａ）が側面視した場合の幅方向中央部の断面図、（ｂ）は正面視した場合の厚さ方向中央部の断面図である。
【図４】本実施形態に係る双ロール鋳造装置用の注湯ノズルを含む双ロール鋳造装置の例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るノズル本体が備える吐出口の例を示す図であり、（ａ）は吐出口として、ノズル本体の下面にスリットが形成された例、（ｂ）は、吐出口として、ノズル本体の下面に２つの孔が形成された例、（ｃ）は、吐出口として、ノズル本体のサイド堰側の側面にスリットが形成された例である。
【図６】注湯ノズル内の溶融金属の流れを説明する図であり、（ａ）は、従来の注湯ノズルを含む双ロール鋳造装置を用いた場合の例であり、（ｂ）は、本実施形態に係るノズルを含む双ロール鋳造装置を用いた場合の例である。
【図７】本発明の実施例に用いた双ロール鋳造装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る双ロール鋳造装置用の注湯ノズル（以下、本実施形態に係るノズルと言う場合がある。）及び本発明の一実施形態に係る双ロール鋳造装置（本実施形態に係る鋳造装置と言う場合がある）について、図面を参照して詳細に説明する。図２は、注湯ノズル、鋳造ロール（鋳造用冷却ロール）、サイド堰の配置を示す模式図である。
本実施形態に係る鋳造装置２１は、図２に示すように、水平に対向して配置される一対の鋳造ロール１と注湯ノズル３とサイド堰２とを備える。また、本実施形態に係るノズルは、本実施形態に係る鋳造装置２１が備える注湯ノズル３に相当し、双ロール鋳造装置２１の前記一対の鋳造ロール１，１の間隙の上方に配置される。
【００１４】
鋳造ロール１は、タンディッシュからノズル３を通じて供給される溶融金属を冷却することで凝固シェルを形成し、この凝固シェルを両面から張り合わせる形で薄肉鋳片（ストリップ）を製作するための装置である。例えば、鋳造ロール１は、内部に抜熱用の冷却水が流通する水冷銅ロールであり、鋳造ロール１の回転方向と速度とは、それぞれの外周面が上側からロール間隙へ向って同じ速度で周回するようになっている。また、鋳造ロール１は、製造する鋳片の板厚に応じてロール間隙を調整できるように構成される。
【００１５】
鋳造ロール１の両端には、耐火物で構成されるサイド堰２が設けられる。サイド堰２は、溶融金属の漏洩を抑えるために、鋳造ロールのキス点（一対の鋳造ロール１，１間の間隙が最も小さくなる点）から上方に、一対の鋳造ロール１の端面の両方に当接されるように、押圧手段（例えば、スクリュージャッキ）によって押し付けられる。
このように、鋳造ロール１とサイド堰２とを設けることで、鋳造ロール１とサイド堰２とで囲まれた空間である、鋳造ロール１，１間の上側の窪みには、ノズル３から供給された溶融金属の湯だまり部（ロール間プール）が形成される。
【００１６】
次に、本実施形態に係るノズルについて説明する。本実施形態に係るノズル３は、図３に示すように、ノズル本体３１と、ノズル本体３１の上方に配置され、タンディッシュからの溶融金属を注入する注入口１２と、減圧装置３２とを有する。ノズル本体３１は、箱型形状であり、内部空間１３が形成されるとともに、下方に溶融金属を吐出する吐出口１１が備えられている。本実施形態に係るノズル３において、内部空間１３は、注入口１２と連通され、また、吐出口１１とも連通されている。したがって、タンディッシュから注入口１２を通じて内部空間１３に注入された溶融金属は、吐出口１１を通じて湯だまり部へ供給される。
減圧装置３２は、ノズル本体の内部空間１３を減圧する。減圧装置３２は、ノズル３の上部に設けられた吸気口から配管３３を通じて内部空間１３の圧力を低下させる。
本実施形態に係るノズル３は、減圧装置３２を備えるため、溶融金属供給時には、ノズル本体３１の内部空間１３（ノズル内）を減圧しながら、溶融金属を供給することができる。ノズル内を減圧することで、ノズル内の湯面７は、湯だまり部の湯面６に比べて、上方へ移動する。すなわち、ノズル内の湯面７が、湯だまり部における湯面６より高くなる。
また、本実施形態に係るノズル３は、溶融金属供給時には、ノズル本体３１の下方に備えられた吐出口が、湯だまり部の湯面６より低くなるように（すなわち、吐出口１１が溶融金属に浸漬されるように）配置される。吐出口１１が湯だまり部の湯面６よりも高い位置にある場合、ノズル内が減圧されない。
【００１７】
また、本実施形態に係るノズル３は、内部空間１３の水平断面形状が鋳造ロール１の配列方向の寸法より、鋳造ロール１の長手方向（軸方向）の寸法が大きい形状とされている。鋳造ロール１の軸方向に沿った方向の寸法であるノズル３の外幅Ｗは、サイド堰２とノズル３とが接触しないように適宜設定すればよい。例えばノズル３の幅方向端部が、サイド堰２から３０ｍｍ程度離れるように設定すればよい。しかしながら、外幅Ｗが広い方が溶融金属の流れを均一にするのに有利であるので、外幅Ｗを、鋳造ロール１の長さの１／２以上としてもよい。
また、本実施形態に係るノズル３の、水平方向かつ鋳造ロール１の配列方向の寸法であるノズル３の外厚さＴは、ノズル３が、鋳造ロール１に接触しないように適宜設定すればよい。
【００１８】
本実施形態に係るノズル３の垂直方向の外高さＨ及び、ノズル３の内部空間１３の垂直方向の高さｈは、特に限定されない。しかしながら、上述したように、本実施形態に係るノズル３を備える双ロール鋳造装置を用いて双ロール鋳造を行う場合、ノズルの吐出口１１を湯だまり部に浸漬させ、かつ、減圧装置３２によってノズル本体３１の内部空間１３を減圧するので、ノズル内の湯面７の高さは、湯だまり部の湯面６の高さよりも高くなる。図４に示すように、ノズル内の湯面７の平均の高さ位置をＳとし、ノズルの内部空間の下端からＳまでの高さをｈｓとし、ノズル３の内部空間の幅をｗとしたとき、ｈｓ≧ｗ／２であることが好ましい。ノズル３の下端からノズル内の湯面の平均高さ位置Ｓまでの距離がｗ／２以上であれば、後述するように、ノズル内の流れがより均一になる。ｈｓ≧ｗ／２は、ｐａを大気圧、ρを溶融金属の密度、ｇを重力加速度とした場合に、内部空間の高さｈがｈ≧ｗ／２を満たした上で、減圧装置３２によって内部空間１３内の圧力を（ｐａ−ρ×ｇ×ｗ／２）以下となるように減圧することで達成できる。鋳造中、ノズル内の湯面７を直接観察することはできないが、ノズル３内の圧力を計測することによって、ノズル内の湯面の平均高さ位置Ｓを得ることができる。
【００１９】
本実施形態に係るノズル３では、ノズル内において、溶融金属の流れが均一になるので、吐出口の形状や吐出方向によらず、均一かつ緩やかな安定した流れの溶融金属を供給することができる。そのため、ノズル３の下方に設けられる吐出口の形状は、必ずしも限定する必要はない。しかしながら、吐出口の開口面積が小さい（例えば、ロール軸に垂直な方向の開口部の長さ（厚み）が５ｍｍ以下）とアルミナ等によって目詰まりを起こすおそれがある。そのため、吐出口の形状は、例えば、図５（ａ）に示すように、ノズル３の下面にノズルの略全幅に亘って設けられたスリット状である。吐出口１１は、１つでもよいが、図５（ｂ）に示すように、２つ以上設けられてもよい。
また、吐出方向は、ノズル３の下面に吐出口１１を設けた場合には、下向きとなるが、図５（ｃ）に示すように、ノズル３のサイド堰側の側面の下方に所定以上の大きさの孔、もしくはスリットを設けて、吐出方向をサイド堰２に向かう方向としてもよい。吐出方向をサイド堰２に向かう方向とすることで、吐出口１１から流出した溶融金属が、鋳造ロール１からの抜熱によって凝固した溶融金属に直接衝突して、再度溶融することを抑制することができる。
【００２０】
本実施形態に係るノズル３、及び本実施形態に係るノズル３を備える本実施形態に係る鋳造装置では、ノズル３の内部空間１３における溶融金属の流れ８が、均一かつ緩やかな安定した流れとなる。ノズル３内の流れが均一であるので、ノズルの吐出口１１から吐出される溶融金属の流れも、均一かつ緩やかな安定した流れとなる。その結果、溶融金属の流れを均一かつ安定にすることで、内部に気泡欠陥が存在せず、さらに、割れや湯ジワなどのない良好な表面性状を有する鋳片が得られる。
また、ノズル３の内部空間１３の幅ｗ及びノズル３の内部空間１３の下端からノズル内の湯面の平均高さまでの距離ｈｓが、ｈｓ≧ｗ／２を満足する場合、ノズル３内においてより安定した流れを得ることができる。
また、ノズル３において、溶融金属の吐出方向がサイド堰２に向かう方向となるように、吐出口１１が設けられている場合、吐出口１１から流出した溶融金属が、鋳造ロール１からの抜熱によって凝固した溶融金属に直接衝突して、再度溶融することを抑制することができる。
【００２１】
次に、本発明の他の実施形態に係る鋳造方法（本実施形態に係る鋳造方法と言う場合がある）について説明する。本実施形態に係る鋳造方法では、上述した本実施形態に係る双ロール鋳造装置を用いて鋳造を行う。具体的には、回転軸が相互に平行になるように水平に配置された一対の鋳造ロール１，１間の上側の窪みである湯だまり部に、ノズル本体３１から溶融金属を供給し、鋳造ロール１を回転させながら溶融金属を冷却して鋳片を鋳造する。ノズル本体３１から溶融金属を供給する際には、内部空間１３における溶融金属の湯面の高さが、前記湯だまり部における湯面の高さより高くなるように前記ノズル本体の前記内部空間１３を減圧する。ノズル本体３１は、水平断面形状が鋳造ロール１の配列方向の寸法よりも前記鋳造ロールの長手方向の寸法が大きい形状とされた内部空間１３を有している。
次に、本実施形態に係る鋳造方法の溶融金属の挙動について、図面を参照して説明する。
図６（ａ）は、従来のノズル２０３を含む双ロール鋳造装置（従来装置）を用いた場合の、溶融金属の流れを示す図であり、図６（ｂ）は、本実施形態に係るノズル３を含む双ロール鋳造装置２１（本実施形態装置）を用いた場合の、溶融金属の流れを示す図である。
注入流５は、円形断面の自然落下流になるが、下方へ行くほど表面張力の影響で断面が収縮すると同時に、表面が不安定になる。従って自由落下する距離が長いほど注入流は不安定になり、その影響でノズル内の湯面７が大きく変動し、ノズル２０３内の溶融金属の流れ８が、均一かつ安定した流れとならない。
一方、本実施形態装置を用いた場合、吐出口１１が湯だまり部に浸漬されるように配置され、さらに、ノズル３の内部空間１３が減圧されることによって、ノズル内の湯面７が上昇する。この場合、ノズル内の自由落下流の長さが短くなり、前述のような流れの不安定性は減少し、鉛直方向に直線的な流れに近づく。ここで、ノズル３の内部空間１３の幅ｗ及びノズルの内部空間１３の下端からノズル内の湯面の平均高さまでの距離ｈｓが、ｈｓ≧ｗ／２を満足する場合には、落下流がノズル３内の湯面に衝突した後、ノズル幅方向に２つの安定な円形渦が形成され、前述の自由落下流の不安定性がさらに抑制される。この円形渦が安定する現象は、ベナール対流の事例で円形の渦が安定的に列を形成することと同様である。この渦状の対流は、ノズル内の湯面７の変動を引き起こさないので、本実施形態装置では、ノズル３内の溶融金属の流れ８が、均一かつ緩やかな安定した流れとなる。ノズル３内の流れが均一であるので、ノズルの吐出口から吐出される溶融金属の流れも、均一かつ緩やかな安定した流れとなる。
【００２２】
本実施形態に係る鋳造方法によれば、溶融金属の流れを均一かつ安定にすることができるので、内部に気泡欠陥が存在せず、さらに、割れや湯ジワなどのない良好な表面性状を有する鋳片が得られる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の双ロール鋳造用注湯ノズルについて、実施例を挙げて具体的に説明する。ただし、実施例における条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能である。よって、本発明は、種々の条件を採用し得、それらは何れも本発明の技術的特徴に含まれる。
【００２４】
＜実施例１＞
ロール幅１０００ｍｍ、ロール直径１２００ｍｍの一対の鋳造ロールを有する双ロール鋳造を模擬した水モデル実験装置を製作した。この水モデル実験装置を用いて、鋳造速度０．９ｍ／ｓで厚み３ｍｍの鋳片を製造する条件に相当する条件でタンディッシュから内径４０ｍｍの羽口を通じて水を供給し、回転するロール間隙から流出させた。水の接触弧角は４５度であった。また、ノズルは、内部空間の幅ｗを６００ｍｍ、内部空間の厚みｔを４０ｍｍ、内部空間の高さｈを４００ｍｍとし、内部空間の下端から１５ｍｍを湯だまり部に浸漬させた。
表１に示すように、ノズル内の圧力を変化させない場合及びノズル内の圧力を変えることで、ノズルの内部空間の下端からノズル内平均湯面の高さｈｓを、１００ｍｍ（湯だまり部の湯面の平均湯面高さから８５ｍｍ）から順次ノズルが充満するまで変更した場合について、図７に示すＰ１（ノズル内の厚み方向の中心でかつ、幅方向の端部から１／４の位置）、及び、Ｐ２（湯だまり部の厚み方向の中心でかつ、ノズル端部とサイド堰との中点の位置）における、１分間の湯面レベルの変動をビデオ観察により測定し比較した。なお、図７の（１）は、ノズル内の平均湯面、（２）は、湯だまり部の平均湯面である。
この結果、ｈｓが大きい（ノズル内の圧力が低い）ほど、ノズル内の湯面及び湯だまり部の湯面における変動が小さくなることが分かった。特に、ｈｓがロール幅の半分（ｗ／２＝３００ｍｍ）よりも大きい場合には、湯だまり部の湯面の変動が、本規模の双ロール鋳造で表面性状が安定になるとされる±５ｍｍ程度以内に収まった。
【００２５】
【表１】
0006551161.tif 000002
【００２６】
＜実施例２＞
ロール幅１０００ｍｍ、ロール直径１２００ｍｍの一対の鋳造ロールを有する双ロール鋳造機において、溶鋼の鋳造を行い、厚み３ｍｍの鋳片を製造した。この際、鋳造速度を０．９ｍ／ｓ、接触弧角を４５度として鋳造した。ノズルは、耐火物の厚みを４０ｍｍとし、内部空間については内幅６００ｍｍ、内厚み４０ｍｍ、内高さ４００ｍｍとし、湯だまり部への浸漬深さは内部空間の下端から１５ｍｍとした。タンディッシュからストッパー制御をしながら、溶鋼を４０ｍｍの羽口から供給した。ノズル内は常圧（減圧しない）と、ノズル内の湯面がノズル下端から３００ｍｍ高さになるように減圧にした場合で比較した。
湯だまり部の湯面をビデオカメラで観察し、ロールと湯面の接触線からロール幅方向の湯面高さを算出し、ロール幅方向各位置における湯面高さの変動を求め、ロール幅方向で最大の変動を求めた。その結果常圧では、最大の変動が±３０ｍｍであり、減圧下では±５ｍｍであった。
また、このようにして得られた鋳片を調査した結果、常圧で鋳造を行った鋳片には、内部の気泡欠陥や、表面の湯ジワが観察された。一方、減圧した場合の鋳片には、湯ジワや気泡欠陥は観察されなかった
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の双ロール鋳造装置用の注湯ノズルによれば、ノズル内の広い空間においてタンディッシュからの強い注入流速を減衰させ、ノズル下端の吐出口から均一かつ緩やかな安定した流れの溶融金属を供給することができる。また、ノズル内部を複雑な形状とする必要がないので、溶融金属として、アルミキルド鋼等を用いた場合あっても、目詰まりを起こさない。その結果、溶融金属の種類によらず、気泡欠陥がなく、かつ、表面性状が良好な鋳片の製造が可能となる。
また、本発明の双ロール鋳造装置によれば、溶融金属の種類によらず、気泡欠陥がなく、かつ、表面性状が良好な鋳片の製造が可能となる。
また、本発明の鋳造方法によれば、溶融金属の種類によらず、気泡欠陥がなく、かつ、表面性状が良好な鋳片の製造が可能となる。
そのため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００２８】
１    鋳造ロール
２    サイド堰
３    ノズル（注湯ノズル）
４    キス点（線）
５    注入流
６    湯だまり部の湯面
７    ノズル内の湯面
８    ノズル内の溶融金属の流れ
９    真空引き
１１    吐出口
１２    注入口
１３    内部空間
２１    双ロール鋳造装置
３１    ノズル本体
３２    減圧装置
３３    配管
Ｗ    ノズルの外幅
Ｔ    ノズルの外厚
Ｈ    ノズルの外高さ
ｗ    ノズル内部空間の幅
ｈ    ノズル内部空間の高さ
ｈｓ    湯面からノズル内部空間の下端までの距離
ｔ    ノズル内部空間の厚さ
１０１    鋳造用冷却ロール
１０２    サイド堰
１０３    注湯ノズル
１１０    タンディッシュ
１２１    双ロール鋳造装置
１２２    溶融金属
１２３    凝固シェル
１２４    薄肉鋳片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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