(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる連続鋳造用鋳型であって、
前記連続鋳造用鋳型の側壁は、最も外側に設けられ前記連続鋳造用鋳型を冷却する冷却部と、最も内側に設けられ前記鋳片又は前記モールドパウダーと接する耐熱鋳型と、前記耐熱鋳型と前記冷却部との間に設けられ、前記耐熱鋳型と前記冷却部との間の伝熱を抑制する熱抵抗部と、を有し、
前記熱抵抗部は、前記連続鋳造用鋳型の上端からの深さが８０（ｍｍ）である位置から、前記連続鋳造用鋳型の上端からの深さが３２０（ｍｍ）である位置までの領域に対して、少なくとも形成され、
前記熱抵抗部が、複数のスリットを有するスリット部材を含み、前記スリット部材のスリット幅及びスリット間隔の少なくともいずれかが調整されること、又は、前記熱抵抗部が、所定の幅の空間に対してフィラーが充填されており、前記空間の幅、前記フィラーの種類又は前記フィラーの充填率の少なくともいずれかが調整されること、により、前記側壁の内側表面の温度が１０００℃〜１２００℃に保たれるように前記熱抵抗部の熱抵抗値が調整される、
連続鋳造用鋳型。
【請求項２】
前記熱抵抗部は、前記連続鋳造用鋳型の深さ方向において、前記鋳片が存在し得る範囲
に対して設けられる、
請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記連続鋳造用鋳型は、側壁内に前記熱抵抗部が形成された補助鋳型が、前記連続鋳造用鋳型を冷却する冷却鋳型に嵌め込まれることにより構成される、
請求項１又は２に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項４】
上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下
方から引き抜かれる連続鋳造用鋳型を用いた連続鋳造方法であって、
前記連続鋳造用鋳型の側壁は、最も外側に設けられ前記連続鋳造用鋳型を冷却する冷却部と、最も内側に設けられ前記鋳片又は前記モールドパウダーと接する耐熱鋳型と、前記耐熱鋳型と前記冷却部との間に設けられ前記耐熱鋳型と前記冷却部との間の伝熱を抑制する熱抵抗部と、を有し、
前記熱抵抗部は、湯面の位置から、少なくとも前記湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）である位置までの領域に対して形成され、
前記熱抵抗部が、複数のスリットを有するスリット部材を含み、前記スリット部材のスリット幅及びスリット間隔の少なくともいずれかが調整されること、又は、前記熱抵抗部が、所定の幅の空間に対してフィラーが充填されており、前記空間の幅、前記フィラーの種類又は前記フィラーの充填率の少なくともいずれかが調整されること、により、前記側壁の内側表面の温度が１０００℃〜１２００℃に保たれるように前記熱抵抗部の熱抵抗値が調整される、
連続鋳造方法。
【請求項５】
前記連続鋳造用鋳型を振動させないオシレーションレスで連続鋳造が行われる、
請求項４に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造用鋳型及び連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造工程では、鋳型に対して上方から溶融金属（例えば溶鋼）が供給され、鋳型の下端から引き抜かれた鋳片が、複数対の支持ロールによって支持及び搬送されながら冷却される。鋳片は鋳型に注がれた溶融金属の外周面が、当該鋳型内で冷却され凝固したものである。
【０００３】
ここで、連続鋳造工程においては、鋳造時に鋳片に縦割れやブレークアウトが生じてしまうことがある。当該縦割れやブレークアウトの原因の１つは、鋳片の表面の凝固した層（凝固シェル）が形成される速度の不均一性であることが分かっている。また、凝固シェルの形成の不均一性を緩和するためには、鋳型内で凝固シェルを緩冷却すること（すなわち鋳片を緩冷却すること）が有効であることが知られている。そこで、鋳片と鋳型の内壁との間に存在するモールドパウダー固体層を用いて鋳片を緩冷却することにより、鋳片の縦割れやブレークアウトを抑制する技術が開発されている。
【０００４】
ここで、モールドパウダーとは、鋳片と鋳型の内壁との間の潤滑を良好にするために、溶融金属とともに鋳型の上部から供給される紛体である。溶融金属の熱によって融解した液相のモールドパウダーが、鋳片と鋳型の内壁との間に入り込むことにより、鋳片と鋳型の内壁との潤滑が保たれる。一方、連続鋳造中において鋳型は冷却されているため、液体となったモールドパウダーのうち鋳型の内壁近傍に存在するものは、凝固し、モールドパウダー固体層を形成し得る。当該モールドパウダー固体層が鋳片と鋳型の内壁との間に存在し、断熱材の役割を果たすことにより、鋳片の緩冷却が実現され得る。
【０００５】
例えば、特許文献１には、モールドパウダーの組成を適宜調整し、モールドパウダー固体層の鋳型内壁との接触面の粗度を制御することにより、所望の伝熱抵抗を比較的均一に有するモールドパウダー固体層を形成し、より均一に鋳片を緩冷却する技術が開示されている。また、例えば、特許文献２には、モールドパウダーの組成及び鋳型の内壁面の粗度を適宜調整することにより、鋳型とモールドパウダー固体層との間の伝熱抵抗を均一化し、より安定的な鋳片の緩冷却を実現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】特開平１１−２９１００５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６３７６９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、モールドパウダー固体層は、連続鋳造中に、鋳片の外周面に付着した状態で、当該鋳片ととともに鋳型から引き抜かれる。従って、鋳型の内壁に、一度形成されたモールドパウダー固体層が不変的に固着している訳ではなく、鋳型内部のモールドパウダー固体層は、連続鋳造中に随時更新されていると考えられる。特に、鋳造速度が速い場合には、鋳片が鋳型内を通過する速度が速くなるため、モールドパウダー固体層が更新される頻度も高まることが予想される。
【０００８】
モールドパウダー固体層が更新される際には、一時的にモールドパウダー固体層が鋳片と鋳型の内壁との間に存在しない期間が生じていると考えられ、当該期間には鋳片の緩冷却が適切に行われない恐れがある。このように、モールドパウダー固体層を断熱材として用いることにより鋳片の緩冷却を実現する方法では、モールドパウダー固体層が更新される際に緩冷却が一時的に行われない可能性があり、縦割れやブレークアウトの発生を十分に抑制できない恐れがある。また、一時的に鋳型内部にモールドパウダー固体層が存在しない期間が存在し得ることにより、鋳型の内壁と鋳片とが直接接触し、焼き付きが発生する可能性もある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連続鋳造において、より安定的に鋳片の緩冷却を行うことが可能な、新規かつ改良された連続鋳造用鋳型及び連続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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる連続鋳造用鋳型であって、前記連続鋳造用鋳型の側壁は、最も外側に設けられ前記連続鋳造用鋳型を冷却する冷却部と、最も内側に設けられ前記鋳片又は前記モールドパウダーと接する耐熱鋳型と、前記耐熱鋳型と前記冷却部との間に設けられ、前記耐熱鋳型と前記冷却部との間の伝熱を抑制する熱抵抗部と、を有し、前記熱抵抗部は、前記連続鋳造用鋳型の上端からの深さが８０（ｍｍ）である位置から、前記連続鋳造用鋳型の上端からの深さが３２０（ｍｍ）である位置までの領域に対して、少なくとも形成され、前記熱抵抗部が、複数のスリットを有するスリット部材を含み、前記スリット部材のスリット幅及びスリット間隔の少なくともいずれかが調整されること、又は、前記熱抵抗部が、所定の幅の空間に対してフィラーが充填されており、前記空間の幅、前記フィラーの種類又は前記フィラーの充填率の少なくともいずれかが調整されること、により、前記側壁の内側表面の温度が１０００℃〜１２００℃に保たれるように前記熱抵抗部の熱抵抗値が調整される、連続鋳造用鋳型が提供される。
【００１４】
また、当該連続鋳造用鋳型においては、前記熱抵抗部は、前記連続鋳造用鋳型の深さ方向において、前記鋳片が存在し得る範囲に対して設けられてもよい。
【００１８】
また、当該連続鋳造用鋳型においては、前記連続鋳造用鋳型は、側壁内に前記熱抵抗部が形成された補助鋳型が、前記連続鋳造用鋳型を冷却する冷却鋳型に嵌め込まれることにより構成されてもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上方から溶融金属及びモールドパウダーが供給され、当該溶融金属が凝固した鋳片が下方から引き抜かれる連続鋳造用鋳型を用いた連続鋳造方法であって、前記連続鋳造用鋳型の側壁は、最も外側に設けられ前記連続鋳造用鋳型を冷却する冷却部と、最も内側に設けられ前記鋳片又は前記モールドパウダーと接する耐熱鋳型と、前記耐熱鋳型と前記冷却部との間に設けられ前記耐熱鋳型と前記冷却部との間の伝熱を抑制する熱抵抗部と、を有し、前記熱抵抗部は、湯面の位置から、少なくとも前記湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）である位置までの領域に対して形成され、前記熱抵抗部の熱抵抗値を調整することにより、前記側壁の内側表面の温度が、１０００℃〜１２００℃に保たれ、前記熱抵抗部が、複数のスリットを有するスリット部材を含み、前記スリット部材のスリット幅及びスリット間隔の少なくともいずれかが調整されること、又は、前記熱抵抗部が、所定の幅の空間に対してフィラーが充填されており、前記空間の幅、前記フィラーの種類又は前記フィラーの充填率の少なくともいずれかが調整されること、により、前記側壁の内側表面の温度が１０００℃〜１２００℃に保たれるように前記熱抵抗部の熱抵抗値が調整される、連続鋳造方法が提供される。
【００２１】
また、当該連続鋳造方法においては、前記連続鋳造用鋳型を振動させないオシレーションレスで連続鋳造が行われてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、連続鋳造において、より安定的に鋳片の緩冷却を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る連続鋳造機の概略構成を示す側断面図である。
【図２】従来の鋳型における鋳片の冷却の様子について説明するための説明図である。
【図３】従来の鋳型の充満領域における、鋳型と鋳片との間の熱の伝達の様子について示す図である。
【図４】本実施形態に係る鋳型における鋳片の冷却の様子について説明するための説明図である。
【図５】本実施形態に係る鋳型の充満領域における、鋳型と鋳片との間の熱の伝達の様子について示す図である。
【図６】本実施形態に係る鋳型の一構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る鋳型の、図６に示すＡ−Ａ断面における縦断面図である。
【図８】本変形例に係る鋳型を構成する補助鋳型の一構成例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す補助鋳型の上面図である。
【図１０】図８及び図９に示す補助鋳型が冷却鋳型に嵌め込まれ、本変形例に係る鋳型が構成された様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
（１．連続鋳造機の全体構成）
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る連続鋳造機の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造機の概略構成を示す側断面図である。なお、図１を含む以下に示す図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合があり、各図面において図示される各構成部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の構成部材間における大小関係を正確に表現するものではない。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態に係る連続鋳造機１は、連続鋳造用の鋳型１０を用いて溶融金属２（例えば溶鋼）を連続鋳造し、スラブ等の鋳片３を製造するための装置である。連続鋳造機１は、鋳型１０と、取鍋４と、タンディッシュ５と、浸漬ノズル６と、二次冷却装置７と、鋳片切断機８と、を備える。
【００２７】
取鍋４は、溶融金属２を外部からタンディッシュ５まで搬送するための可動式の容器である。取鍋４は、タンディッシュ５の上方に配置され、取鍋４内の溶融金属２がタンディッシュ５に供給される。タンディッシュ５は、鋳型１０の上方に配置され、溶融金属２を貯留して、当該溶融金属２中の介在物を除去する。浸漬ノズル６は、タンディッシュ５の下端から鋳型１０に向けて下方に延び、その先端は鋳型１０内の溶融金属２に浸漬されている。当該浸漬ノズル６は、タンディッシュ５にて介在物が除去された溶融金属２を鋳型１０内に連続供給する。
【００２８】
なお、以下の説明では、上下方向（すなわち、タンディッシュ５から鋳型１０に対して溶融金属２が供給される方向）を、Ｚ軸方向とも呼称する。また、Ｚ軸方向と垂直な平面（水平面）内における互いに直交する２方向を、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とも呼称する。また、Ｘ軸方向を、鋳型１０の長辺と平行な方向として定義し、Ｙ軸方向を、鋳型１０の短辺と平行な方向として定義する。
【００２９】
鋳型１０は、鋳片３の幅及び厚さに応じた四角筒形状を有する。図１では図示を省略しているが、本実施形態では、鋳型１０の側壁の内部に、熱抵抗部が設けられる。当該熱抵抗部により、鋳片又はモールドパウダーと接する鋳型１０の内壁表面の冷却が妨げられ、鋳片３の緩冷却が実現される。具体的には、当該熱抵抗部は、鋳型１０の内壁表面の温度が、鋳片３を緩冷却可能な温度、例えばモールドパウダーの融点に対応する温度（例えば１０００℃〜１２００℃程度）となるように、その熱抵抗値が調整されている。これにより、鋳型１０の内壁表面の温度が比較的高い温度に保たれることとなり、鋳片３を緩冷却することが可能となる。なお、鋳型１０のより具体的な構成については、下記（２−２．本発明の概要）及び下記（３．鋳型の具体的な構成例）で改めて詳しく説明する。
【００３０】
鋳型１０は、溶融金属２を冷却して、外殻の凝固シェル３ａの内部に未凝固部３ｂを含む鋳片３を製造する。鋳片３が鋳型１０下方に向かって移動するにつれて、内部の未凝固部３ｂの凝固が進行し、外殻の凝固シェル３ａの厚さは、徐々に厚くなる。かかる凝固シェル３ａと未凝固部３ｂを含む鋳片３は、鋳型１０の下端から引き抜かれる。この際、本実施形態では、鋳型１０によって鋳片３の緩冷却が実現されることにより、凝固シェル３ａが形成される速度を鋳片３の面内でより均一にすることができ、縦割れが抑制され得る。
【００３１】
図１では図示を省略しているが、鋳型１０には、溶融金属２とともに、その上方から、モールドパウダーが供給される。供給されたモールドパウダーは、溶融金属２の熱により融解し、液体となったモールドパウダーが鋳片３と鋳型１０の内壁との間に介在する。当該液体となったモールドパウダーにより、鋳片３と鋳型１０の内壁との間の潤滑が保たれる。
【００３２】
二次冷却装置７は、鋳型１０の下方の二次冷却帯９に設けられ、鋳型１０下端から引き抜かれた鋳片３を支持及び搬送しながら冷却する。この二次冷却装置７は、鋳片３の厚さ方向両側に配置される複数対の支持ロール（例えば、サポートロール１１、ピンチロール１２及びセグメントロール１３）と、鋳片３に対して冷却水を噴射する複数のスプレーノズル（図示せず。）とを有する。
【００３３】
二次冷却装置７に設けられる支持ロールは、鋳片３の厚さ方向両側に対となって配置され、鋳片３を支持しながら搬送する支持搬送手段として機能する。当該支持ロールにより鋳片３を厚さ方向両側から支持することで、二次冷却帯９において凝固途中の鋳片３のブレークアウトやバルジングを防止できる。
【００３４】
支持ロールであるサポートロール１１、ピンチロール１２及びセグメントロール１３は、二次冷却帯９における鋳片３の搬送経路（パスライン）を形成する。このパスラインは、図１に示すように、鋳型１０の直下では垂直であり、次いで曲線状に湾曲して、最終的には水平になる。二次冷却帯９において、当該パスラインが垂直である部分を垂直部９Ａ、湾曲している部分を湾曲部９Ｂ、水平である部分を水平部９Ｃと称する。このようなパスラインを有する連続鋳造機１は、垂直曲げ型の連続鋳造機１と呼称される。なお、本発明は、図１に示すような垂直曲げ型の連続鋳造機１に限定されず、湾曲型又は垂直型など他の各種の連続鋳造機にも適用可能である。
【００３５】
サポートロール１１は、鋳型１０の直下の垂直部９Ａに設けられる無駆動式ロールであり、鋳型１０から引き抜かれた直後の鋳片３を支持する。鋳型１０から引き抜かれた直後の鋳片３は、凝固シェル３ａが薄い状態であるため、ブレークアウトやバルジングを防止するために比較的短い間隔（ロールピッチ）で支持する必要がある。そのため、サポートロール１１としては、ロールピッチを短縮することが可能な小径のロールが用いられることが望ましい。図１に示す例では、垂直部９Ａにおける鋳片３の両側に、小径のロールからなる３対のサポートロール１１が、比較的狭いロールピッチで設けられている。
【００３６】
ピンチロール１２は、モータ等の駆動手段により回転する駆動式ロールであり、鋳片３を鋳型１０から引き抜く機能を有する。ピンチロール１２は、垂直部９Ａ、湾曲部９Ｂ及び水平部９Ｃにおいて適切な位置にそれぞれ配置される。鋳片３は、ピンチロール１２から伝達される力によって鋳型１０から引き抜かれ、上記パスラインに沿って搬送される。なお、ピンチロール１２の配置は図１に示す例に限定されず、その配置位置は任意に設定されてよい。
【００３７】
セグメントロール１３（ガイドロールとも称する。）は、湾曲部９Ｂ及び水平部９Ｃに設けられる無駆動式ロールであり、上記パスラインに沿って鋳片３を支持及び案内する。セグメントロール１３は、パスライン上の位置によって、及び、鋳片３のＦ面（Ｆｉｘｅｄ面、図１では左下側の面）とＬ面（Ｌｏｏｓｅ面、図１では右上側の面）とで、それぞれ異なるロール径やロールピッチで配置されてよい。
【００３８】
鋳片切断機８は、上記パスラインの水平部９Ｃの終端に配置され、当該パスラインに沿って搬送された鋳片３を所定の長さに切断する。切断された厚板状の鋳片１４は、テーブルロール１５により次工程の設備に搬送される。
【００３９】
以上、図１を参照して、本実施形態に係る連続鋳造機１の全体構成について説明した。なお、本実施形態に係る連続鋳造機１は、一般的な従来の連続鋳造機に対して、鋳型１０の構成が変更されたものに対応する。連続鋳造機１の具体的な構成は図１に示すものに限定されず、本実施形態に係る鋳型１０は、各種の公知の連続鋳造機の構成に対して適用されてよい。
【００４０】
また、連続鋳造機１によって製造される鋳片３の種類及びサイズは、特に限定されない。例えば、鋳片３は、厚さが２５０〜３００（ｍｍ）程度のスラブ、５００（ｍｍ）を超えるブルーム若しくはビレットであってもよいし、あるいは、厚さが１００（ｍｍ）程度の薄スラブ、５０（ｍｍ）以下の薄帯連続鋳造鋳片等であってもよい。また、鋳片３の素材は連続鋳造が可能な金属であればよく、例えば、鉄鋼、特殊鋼の他、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン等、各種の金属であってよい。
【００４１】
（２．本発明に想到した背景と本発明の概要）
ここで、本実施形態に係る鋳型１０の構成について詳細に説明するに先立ち、本発明をより明確なものとするために、従来の鋳型について本発明者らが検討した内容について説明する。また、また、当該検討結果に基づいて本発明者らが本発明に想到した背景について説明するとともに、本発明の概要について説明する。
【００４２】
（２−１．従来の鋳型の構成）
図２を参照して、従来の鋳型における鋳片の冷却の様子について説明する。図２は、従来の鋳型における鋳片の冷却の様子について説明するための説明図である。図２では、従来の鋳型の長辺に対応する側壁のうちの一方の縦断面図（Ｙ−Ｚ平面での断面図）を示しており、鋳型に溶融金属及びモールドパウダーが供給された際の鋳型内部の様子を図示している。
【００４３】
図２を参照すると、従来の鋳型９０では、鋳型側壁９１１の内部に、冷却水９１２が流動する冷却水経路が設けられる。鋳型側壁９１１は、例えば銅等の比較的熱抵抗値の小さい材質によって形成される板状部材である。図２では、一の鋳型側壁９１１のみを図示しているが、４つの鋳型側壁９１１が組み合わされることにより、四角筒形状の鋳型９０が構成される。図示しないポンプ等によって供給された冷却水９１２が、鋳型側壁９１１の内部を流動することにより、鋳型側壁９１１を介して、鋳型９０内部の鋳片３（すなわち凝固シェル３ａ及び未凝固部３ｂ）が冷却される。
【００４４】
鋳型９０に対しては、溶融金属とともにモールドパウダーが上方から供給される。当該モールドパウダーは、鋳片３の熱により融解し、液体となったモールドパウダーは、凝固シェル３ａと鋳型９０の内壁（すなわち鋳型側壁９１１の内壁）との間に流入する。
【００４５】
ここで、鋳造中において、鋳片３の未凝固部３ｂの温度は約１５８０℃〜１６１０℃であり、凝固シェル３ａの厚みが比較的薄い鋳型９０の上部領域では、鋳片３の表面温度もこれに準じた温度であり得る。しかしながら、上述したように、鋳型側壁９１１は冷却されているため、鋳型９０の内壁の表面温度は１００℃〜３００℃程度であり、鋳型９０の下部領域における凝固シェル３ａの表面温度は約８００℃にまで低下している。一方、モールドパウダーは、例えば、アルミニウム酸化物−シリコン酸化物−カルシウム酸化物からなる３元系の酸化物であり、その融点は約１０００℃〜１２００℃である。
【００４６】
従って、鋳型９０に投入されたモールドパウダーは、鋳型９０の上部領域においては、鋳片３から受ける熱によって、融解し液体として存在し得るが、例えば鋳型９０の内壁との接触領域や、鋳型９０の下部領域では、鋳型９０の内壁や、比較的温度が低下している凝固シェル３ａによってその温度が低下されるため、凝固し、固体として存在し得る。特に、鋳型９０の下部領域では、鋳片３と鋳型９０の内壁との間には、主に、固体となったモールドパウダーが介在していると考えられる。
【００４７】
このように、鋳型９０の内部においては、鋳型９０の上部領域では、液体となったモールドパウダーの層（モールドパウダー液体層２１）及び固体となったモールドパウダーの層（モールドパウダー固体層２２）が、鋳型９０の内壁と鋳片３との間に介在し得る。また、鋳型９０の下部領域では、モールドパウダー固体層２２が、鋳型９０の内壁と鋳片３との間に介在し得る。
【００４８】
ここで、鋳型９０に対して溶融金属及びモールドパウダーを供給した場合における鋳型９０の内部の様子については、様々な研究がなされている。その１つとして、鋳型９０においては、その湯面から所定の距離の領域では、鋳型９０の内壁とモールドパウダー固体層２２との間に僅かな空隙が存在する又はほぼ空隙が存在しておらず、当該領域よりも下部の領域では、鋳型９０の内壁とモールドパウダー固体層２２との間により大きな空隙２４が存在するとの知見が得られている（例えば、Ｍａｓａｈｉｔｏ  ＨＡＮＡＯ，  Ｍａｓａｙｕｋｉ  ＫＡＷＡＭＯＴＯ  ａｎｄ  Ａｋｉｈｉｒｏ  ＹＡＭＡＮＡＫＡ，  ＩＳＩＪ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  ２００９，  Ｖｏｌ．  ４９，  Ｎｏ.  ３，ｐｐ.  ３６５−３７４（以下、非特許文献１と呼称する）を参照）。
【００４９】
非特許文献１には、鋳型９０の内壁における熱流束（Ｗ／ｍ２）を、その深さ方向の複数の測定点で測定した結果、湯面からの距離が１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）よりも深い領域において、熱流束の急激な低下が見られたことが記載されている。当該結果は、湯面からの距離が１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）よりも深い領域では、鋳型９０の内壁と鋳片３との間に、より大きな熱抵抗値を有する層（すなわちより小さな熱伝導度を有する層）が存在していることを示している。
【００５０】
測定された熱流束の値や、モールドパウダーによる断熱効果（すなわちモールドパウダーの熱抵抗値）、空隙による断熱効果（すなわち空気の熱抵抗値）、鋳片３の表面温度の予測値等から考察すると、図２に示すように、湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）までの領域では、鋳型９０の内壁と接する範囲には、僅かな空隙が存在する又はほぼ空隙が存在しておらず、モールドパウダー固体層２２がほぼ充満していると考えられる。また、当該領域においては、空隙が存在したとしても、その幅は、精々数（μｍ）程度であると考えられる。なお、図２では、当該空隙の図示は省略している。以下の説明では、鋳型９０において、このように、モールドパウダー固体層２２がほぼ充満している深さ方向の領域（すなわち、湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）までの領域）のことを充満領域とも呼称することとする。
【００５１】
一方、同じく熱流束の測定結果に基づく考察から、図２に示すように、湯面からの距離が１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）よりも深い領域では、鋳型９０の内壁と接する範囲には、比較的大きな空隙２４が存在していると考えられる。また、当該空隙２４の幅は、数十〜数百（μｍ）程度であると考えられる。当該空隙２４は、大きな断熱効果を有する断熱材として機能する。以下の説明では、鋳型９０において、このように、空隙２４が存在している深さ方向の領域（すなわち、湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）よりも深い領域）のことを非充満領域とも呼称することとする。
【００５２】
なお、上述したように、本実施形態では、充満領域及び非充満領域の境界を、湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）である位置としたが、当該数値はあくまで一例である。鋳型９０における充満領域及び非充満領域の境界は、鋳型９０及び鋳片３の温度や、モールドパウダーの材料等、操業条件に応じて変化し得る。
【００５３】
以上説明したように、例えば非特許文献１等の文献の記載から、従来の鋳型９０の内部では、モールドパウダー固体層２２、モールドパウダー液体層２１及び鋳片が、図２に示すような位置関係で存在していると考えられる。ここで、従来の鋳型９０では、モールドパウダー固体層２２が断熱材として機能することにより、鋳片３の緩冷却が実現されると言われている。本発明者らは、図２に示す鋳型９０の内部の様子に基づいて、従来の鋳型９０において緩冷却がどのようにして実現されているのかについて、より詳細に考察を行った。
【００５４】
上述したように、非充満領域では、比較的大きな空隙２４が、大きな断熱効果を有する断熱材として機能する。従って、非充満領域では、モールドパウダー固体層２２の有無にかかわらず、当該空隙２４によって、鋳片３の緩冷却は実現され得ると考えられる。
【００５５】
そこで、本発明者らは、充満領域に注目し、当該充満領域における、鋳型９０と鋳片３との間の熱の伝達について考察した。考察した結果を図３に示す。図３は、従来の鋳型９０の充満領域における、鋳型９０と鋳片３との間の熱の伝達の様子について示す図である。
【００５６】
図３では、従来の鋳型９０の充満領域において熱の伝達に関係する構成を模擬的に図示している。図示するように、従来の鋳型９０の充満領域においては、冷却水経路内の冷却水９１２、鋳型側壁９１１、空隙２３、モールドパウダー固体層２２、モールドパウダー液体層２１及び凝固シェル３ａが、この順に存在している。空隙２３は、図２では図示を省略していた、充満領域において鋳型側壁９１１とモールドパウダー固体層２２との間に存在し得る空隙である。鋳片３の緩冷却（すなわち凝固シェル３ａの緩冷却）が実現されていると仮定すると、凝固シェル３ａの表面温度を緩冷却が実現されていると考えられる温度（１２２９℃）にするためには、各部材間の境界における温度は、それぞれ、以下に示す値になると計算できる。なお、冷却水９１２と鋳型側壁９１１との境界における温度（３０℃）としては、実際に操業に用いている冷却水９１２の温度の値を用いた。
【００５７】
冷却水９１２−鋳型側壁９１１：３０℃
鋳型側壁９１１−空隙２３：７６℃
空隙２３−モールドパウダー固体層２２：９０３℃
モールドパウダー固体層２２−モールドパウダー液体層２１：１０９８℃
モールドパウダー液体層２１−凝固シェル３ａ：１２２９℃
【００５８】
なお、上記の計算においては、下記表１に示す条件を用いた。ここで、鋳型側壁９１１の幅及び熱抵抗値、モールドパウダー固体層２２の熱抵抗値、並びにモールドパウダー液体層２１の熱抵抗値は、実際に操業に用いている物質の値を使用した。また、空隙２３の幅、モールドパウダー固体層２２の幅、及びモールドパウダー液体層２１の幅は、各種の文献等に基づく予測値を用いた。ここで、下記表１に示す各構成の幅は、図３における紙面左右方向の長さを表している。なお、以下では、熱の伝達について説明する際に、単に幅と記載した場合には、特に記載のない限り、熱の伝達方向における各構成の長さを意味するものとする。
【００５９】
【表１】
0006520272.tif 000002
【００６０】
以上の計算結果を参照すると、空隙２３の介在によって８００℃程度の大きな温度差が物質間に実現され、モールドパウダー固体層２２の介在によって２００℃程度の温度差が物質間に実現されていることが分かる。このように、従来の鋳型９０では、空隙２３及びモールドパウダー固体層２２が存在することにより、鋳片３の緩冷却が実現されていると言える。
【００６１】
ここで、モールドパウダー固体層２２は、連続鋳造中に、鋳片３の外周面に付着した状態で、当該鋳片３ととともに鋳型９０から引き抜かれる。従って、鋳型９０の内壁には、一度形成されたモールドパウダー固体層２２が不変的に固着している訳ではなく、鋳型９０の内部のモールドパウダー固体層２２は、連続鋳造中に随時更新されていると考えられる。
【００６２】
モールドパウダー固体層２２が更新される際には、一時的にモールドパウダー固体層２２が鋳片３と鋳型９０の内壁との間に存在しない期間が生じ得る。図２及び図３に示す構成を参照すれば、モールドパウダー固体層２２が存在しない期間では、モールドパウダー液体層２１が、鋳型側壁９１１と凝固シェル３ａとの間に充満していると考えられる。上述したように、従来の鋳型９０では、空隙２３及びモールドパウダー固体層２２が存在することにより鋳片３の緩冷却が実現されていると考えられるため、当該期間には、鋳片３の緩冷却が適切に行われない可能性がある。
【００６３】
また、モールドパウダー固体層２２が存在せず、モールドパウダー液体層２１のみが鋳型側壁９１１と凝固シェル３ａとの間に介在している場合には、連続鋳造中に、凝固シェル３ａ（すなわち鋳片３の表面）が、鋳型側壁９１１の内面と接触してしまう恐れがある。凝固シェル３ａが鋳型側壁９１１の内面と接触し、急冷されることにより、いわゆる焼き付きが生じる可能性がある。
【００６４】
以上、従来の鋳型９０における緩冷却について、本発明者らが検討した結果について説明した。以上説明したように、従来の鋳型９０においては、空隙２３及びモールドパウダー固体層２２が、鋳型側壁９１１と鋳片３との間に存在することにより、鋳片３の緩冷却が実現されていると考えられる。しかしながら、モールドパウダー固体層２２は連続鋳造中に随時更新されるため、モールドパウダー固体層２２が存在しない期間が生じる可能性があり、当該期間には鋳片３の適切な緩冷却が行われない恐れがある。
【００６５】
本発明者らは、上述した検討結果から得られた知見に基づいて、より安定的に鋳片３を緩冷却することが可能な技術について鋭意検討した結果、本発明の好適な一実施形態に想到した。上記（１．連続鋳造機の全体構成）で説明したように、本発明の好適な一実施形態では、鋳型１０の側壁の内部に熱抵抗部が設けられる。当該熱抵抗部により、鋳型１０の内壁表面の温度が、鋳片３の緩冷却を実現し得る温度に維持されるため、モールドパウダー固体層２２の有無にかかわらず、鋳片３をより安定的に緩冷却することが可能となるのである。
【００６６】
（２−２．本発明の概要）
以下、図４を参照して、本発明の好適な一実施形態に係る鋳型の概略構成について説明するとともに、本発明の概要について説明する。図４は、本実施形態に係る鋳型における鋳片の冷却の様子について説明するための説明図である。図４では、図２と同様に、本実施形態に係る鋳型の長辺に対応する側壁のうちの一方の縦断面図（Ｙ−Ｚ平面での断面図）を示しており、鋳型に溶融金属及びモールドパウダーが供給された際の鋳型内部の様子を図示している。なお、図４では、説明のため、図２を参照して説明した充満領域及び非充満領域の境界を併せて図示している。
【００６７】
図４を参照すると、本実施形態に係る鋳型１０は、その側壁の内部に、熱抵抗部が設けられて構成される。例えば、鋳型１０の側壁は、図示するように、最も外側に設けられ鋳型１０を冷却する冷却部１１０と、最も内側に設けられ鋳片３又はモールドパウダーと接する耐熱鋳型１３０と、耐熱鋳型１３０と冷却部１１０との間に設けられ両者の間の伝熱を抑制する熱抵抗部１２０と、から構成される。
【００６８】
冷却部１１０は、例えば冷却鋳型１１１と、当該冷却鋳型１１１の内部に形成される冷却水１１２が流動する冷却水経路と、から構成される。冷却鋳型１１１は、例えば銅等の比較的熱抵抗値の小さい材質によって形成される板状部材が組み合わされて構成される四角筒形状の部材である。図４では、冷却鋳型１１１の一の側壁に対応する部分のみを図示しているが、４つの板状部材が組み合わされることにより、四角筒形状の冷却鋳型１１１が構成される。図示しないポンプ等によって供給された冷却水１１２が、冷却鋳型１１１の内部を流動することにより、冷却鋳型１１１が冷却される。
【００６９】
耐熱鋳型１３０は、鋳片３の幅及び厚さに対応する寸法を有する四角筒形状の部材である。図４では、耐熱鋳型１３０の一の側壁に対応する部分のみを図示しているが、実際には、４つの板状部材が組み合わされることにより、四角筒形状の耐熱鋳型１３０が構成される。耐熱鋳型１３０は、例えば、タングステンの耐熱鋼やモリブデンの耐熱鋼、ＳｉＣ等の耐火物によって形成される。耐熱鋳型１３０は、鋳型１０の最も内壁を構成する部位であり、高温のモールドパウダー液体層２１又は鋳片３と直接接する部位である。従って、耐熱鋳型１３０は、例示したタングステンの耐熱鋼等のように、鋳片３やモールドパウダーよりも融点の高い材料によって形成され得る。
【００７０】
熱抵抗部１２０は、耐熱鋳型１３０の内壁表面の温度が所望の温度になるような、所定の熱抵抗値を有する部材によって構成される。具体的には、熱抵抗部１２０を構成する物質及び熱抵抗部１２０の幅は、耐熱鋳型１３０の内壁の表面温度が、鋳片３の緩冷却を実現し得る温度となるように、適宜設計される。例えば、熱抵抗部１２０を構成する物質及び熱抵抗部１２０の幅は、耐熱鋳型１３０の内壁の表面温度が、モールドパウダーの融点である１０００℃〜１２００℃程度になるように、適宜調整される。これにより、耐熱鋳型１３０の内壁の表面温度が、従来の鋳型９０において緩冷却が実現されていると仮定した際のモールドパウダー固体層２２とモールドパウダー液体層２１との境界における温度と略同一になるように制御される。このように、本実施形態では、従来はモールドパウダー固体層２２によって実現されていた鋳型９０の内壁と鋳片３との間の断熱が、鋳型１０の内部に設けられる熱抵抗部１２０によって実現されるのである。
【００７１】
ここで、上記（２−１．従来の鋳型について）で説明したように、鋳片３の緩冷却を実現するためには、充満領域における、鋳型１０の内壁と鋳片３との間の断熱が重要となる。従って、熱抵抗部１２０は、図示するように、少なくとも充満領域に対応する領域（すなわち、湯面の位置から、当該湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）である位置までの領域）に設けられ得る。非充満領域には、比較的大きな空隙２４が存在し得るため、熱抵抗部１２０が存在しなくても、緩冷却を実現可能な断熱が実現され得るからである。
【００７２】
ここで、一般的に、鋳造中における鋳型１０内での湯面の位置は、鋳型１０の上端が高温になり過ぎないこと、及び湯面が比較的大きく変動しても溶融金属が飛散しないこと等の安全上の理由から、多くの場合、鋳型１０の上端から８０（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）の位置になっている。このことを考慮すると、鋳型１０の上端を基準とすると、充満領域が存在することが想定され得る領域は、鋳型１０の上端からの深さが約８０（ｍｍ）である位置から、鋳型１０の上端からの深さが３２０（ｍｍ）である位置までの領域であると考えられる。従って、熱抵抗部１２０も、当該領域に対応して、鋳型１０の上端からの深さが約８０（ｍｍ）である位置から、鋳型１０の上端からの深さが約３２０（ｍｍ）である位置までの領域に、少なくとも設けられ得る。
【００７３】
熱抵抗部１２０の具体的な構成は限定されない。例えば、熱抵抗部１２０は、複数のスリットを有するスリット部材によって構成され得る。当該スリット部材は、例えば耐熱鋳型１３０と同じ材質であるタングステン等によって形成され得る。銅やタングステン自体は、熱抵抗値が比較的小さい物質であるが、これらの金属をスリット状に加工することにより、熱抵抗部１２０として機能し得る、比較的大きい熱抵抗値を有するスリット部材を実現することができる。スリット部材自体の幅や、スリット幅及びスリット間隔を適宜調整することにより、熱抵抗部１２０の熱抵抗値を、所望の値に適宜制御することができる。このような構成例については、図５を参照して後述する。
【００７４】
また、熱抵抗部１２０の別の構成例として、熱抵抗部は、所定の幅の空間に各種のフィラーが充填されることにより構成されてもよい。当該フィラーとしては、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等の紛体を用いることができる。これらの物質は、１．０〜５０（Ｗ／（ｍ・℃））程度の熱抵抗値を有することが知られている。冷却部１１０と耐熱鋳型１３０との間に空間を設け、当該空間を、上記例示したフィラーの少なくともいずれかで充填することにより、熱抵抗部１２０が構成され得る。当該空間の幅や、充填するフィラーの種類、充填率（密度）を適宜調整することにより、熱抵抗部１２０の熱抵抗値を所望の値に適宜制御することができる。
【００７５】
なお、熱抵抗部１２０に求められる熱抵抗値は、鋳片３の温度や、モールドパウダーの種類等、操業条件によって変化し得る。従って、熱抵抗部１２０は、その熱抵抗値がより容易に変更可能に構成されることが望ましい。例えば、熱抵抗部１２０をスリット部材によって構成した場合には、その熱抵抗値を変更する場合には、スリット部材自体を、異なる熱抵抗値を有するように加工された別のスリット部材に交換する必要があり、作業に手間が掛かる可能性がある。一方、熱抵抗部１２０をフィラーによって構成した場合には、用いるフィラーの種類や量を変更するだけでその熱抵抗値を変更することができるため、作業としては比較的容易である。このように、熱抵抗値の変更をより容易に行うという観点からは、熱抵抗部１２０は、フィラーによって構成されることが好ましい。
【００７６】
ここで、図５を参照して、熱抵抗部１２０の設計方法について説明する。図５は、本実施形態に係る鋳型１０の充満領域における、鋳型１０と鋳片３との間の熱の伝達の様子について示す図である。図５では、図３と同様に、鋳型１０の充満領域において熱の伝達に関係する構成を模擬的に図示している。
【００７７】
図示するように、鋳型１０の充満領域においては、冷却水経路内の冷却水１１２、冷却鋳型１１１、スリット部材１２１、耐熱鋳型１３０、モールドパウダー液体層２１及び凝固シェル３ａが、この順に存在し得る。ここで、スリット部材１２１は、上述した熱抵抗部１２０の一例であり、例えばタングステンをスリット状に形成したものである。また、ここでは、一例として、耐熱鋳型１３０はタングステンによって構成されており、その幅は１０（ｍｍ）であるとした。
【００７８】
上述したように、本実施形態に係る鋳型１０は、従来はモールドパウダー固体層２２によって行われていた鋳型１０の内壁と鋳片３との間の断熱を、モールドパウダー固体層２２に代えて熱抵抗部１２０によって行うものである。従って、耐熱鋳型１３０の内壁の表面温度が、従来の鋳型９０において緩冷却が実現されていると仮定した際のモールドパウダー固体層２２とモールドパウダー液体層２１との境界における温度と略同一になるように、熱抵抗部１２０の幅及び材質が調整されればよい。これは、すなわち、耐熱鋳型１３０の内壁表面（すなわち鋳型１０の内壁表面）の温度がモールドパウダーの融点に対応する温度になるように、熱抵抗部１２０の幅及び材質が調整されることを意味している。
【００７９】
具体的には、熱抵抗部１２０の幅及び材質は、鋳型１０を模した計算モデルに対するシミュレーションを行うことにより、耐熱鋳型１３０の内壁の表面温度が所望の温度になるように、適宜設計されてよい。あるいは、実際に鋳型１０の試作品を製作し、当該試作品を用いて連続鋳造機の実機で実際に連続鋳造を行いながら、操業条件に応じて熱抵抗部１２０の幅及び材質が微調整されてもよい。この場合には、例えば耐熱鋳型１３０の内壁の表面に熱電対等の温度計を設置することにより、当該温度計の測定値に基づいて、耐熱鋳型１３０の内壁の表面温度が所望の温度になるように、熱抵抗部１２０の幅及び材質が適宜調整されてもよい。
【００８０】
熱抵抗部１２０がこのように調整され、緩冷却が実現されている場合における、各構成間の境界における温度を計算した一例を以下に示す。また、このときの、各構成の幅及び熱抵抗値を、下記表２に示す。なお、以下の計算では、冷却鋳型１１１が、従来の鋳型９０の鋳型側壁９１１と同様の構成を有するとした。すなわち、冷却鋳型１１１の幅及び熱抵抗値は、上記表１に示す鋳型側壁９１１におけるこれらの値と同様である。また、冷却水の温度、及びモールドパウダー液体層２１の熱抵抗値は、実際に操業に用いている物の値を使用した。更に、モールドパウダー液体層２１の幅は、各種の文献等に基づく予測値を用いた。
【００８１】
冷却水１１２−冷却鋳型１１１：３０℃
冷却鋳型１１１−スリット部材１２１（熱抵抗部１２０）：７６℃
スリット部材１２１（熱抵抗部１２０）−耐熱鋳型１３０：１０１１℃
耐熱鋳型１３０−モールドパウダー液体層２１：１０９８℃
モールドパウダー液体層２１−凝固シェル３ａ：１２２９℃
【００８２】
【表２】
0006520272.tif 000003
【００８３】
以上の計算結果を参照すると、スリット部材１２１（すなわち熱抵抗部１２０）の幅及び熱抵抗値を適宜調整することにより、１０００℃程度の大きな温度差が、冷却鋳型１１１と耐熱鋳型１３０との間に実現されていることが分かる。また、これにより、凝固シェル３ａの表面温度が、緩冷却が実現されていると考えられる温度（１２２９℃）に維持されることが分かる。このように、本実施形態に係る鋳型１０では、熱抵抗部１２０を適宜調整することにより、鋳片３の緩冷却が実現され得る。
【００８４】
なお、上記の例では、一例として、耐熱鋳型１３０がタングステンによって構成されており、その幅が１０（ｍｍ）であるとしたが、耐熱鋳型１３０の材質及び幅が変更された場合には、それに応じて熱抵抗部１２０の幅及び熱抵抗値が適宜調整され得る。また、上記の例では、熱抵抗部１２０がスリット部材１２１によって構成される場合において、当該スリット部材１２１に求められる幅及び熱抵抗値を求めたが、熱抵抗部１２０が他の部材によって構成される場合には、当該部材の幅及び熱抵抗値が適宜調整され得る。例えば、熱抵抗部１２０がフィラーによって構成される場合であれば、耐熱鋳型１３０の内壁表面の温度が所望の値に保たれるように、当該フィラーが充填される空間の幅や、フィラーの種類、フィラーの充填率等が適宜調整され得る。
【００８５】
以上、本実施形態に係る鋳型１０の概略構成について説明するとともに、本発明の概要について説明した。以上説明したように、本実施形態によれば、鋳型１０の側壁内に熱抵抗部１２０が設けられることにより、耐熱鋳型１３０の内壁表面（すなわち、鋳型１０の内壁表面）の温度が、モールドパウダーの融点に対応する温度（例えば１０００℃〜１２００℃）に保たれる。従って、熱抵抗部１２０が、従来の鋳型９０においてモールドパウダー固体層２２が担っていた断熱材としての機能を代替的に果たすこととなり、鋳片３を緩冷却することができる。
【００８６】
ここで、従来の鋳型９０では、随時更新し得るモールドパウダー固体層２２によって断熱が行われていたため、鋳片３の緩冷却が適切に行われない恐れがあった。一方、本実施形態によれば、鋳型１０の側壁内部に常時設けられる熱抵抗部１２０によって鋳片３の緩冷却が実現されるため、より安定的に緩冷却を行うことが可能になる。従って、本実施形態によれば、縦割れやブレークアウトの発生をより抑制することができる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、上述したように、耐熱鋳型１３０の内壁表面の温度が、モールドパウダーの融点に対応する比較的高い温度に保たれるため、鋳型１０の内壁と鋳片３とが接触したとしても、焼き付きがほぼ発生しない。このように、鋳型１０を用いることにより、焼き付きを抑制する効果も得られる。ここで、一般的に、鋼の連続鋳造においては、鋳型の内壁と鋳片との焼き付きを防止するために、鋳型を周期的且つ連続的に鋳造方向に振動させる制御（オシレーション）が行われている。本実施形態に係る鋳型１０を用いることにより、上記のように、鋳型１０の内壁と鋳片３とが接触したとしても焼き付きがほぼ発生しなくなるため、オシレーションレスでの連続鋳造が可能となる。
【００８８】
（３．鋳型の具体的な構成例）
図６及び図７を参照して、本実施形態に係る鋳型１０の具体的な一構成例について説明する。図６は、本実施形態に係る鋳型１０の一構成例を示す図である。図６は、鋳型１０の水平面内における断面図であって、充満領域を通る平面での断面図を図示している。また、図７は、本実施形態に係る鋳型１０の、図６に示すＡ−Ａ断面における縦断面図である。
【００８９】
図６及び図７を参照すると、本実施形態に係る鋳型１０は、最も外側に設けられ鋳型１０を冷却する冷却部１１０と、最も内側に設けられ鋳片３又はモールドパウダーと接する耐熱鋳型１３０と、耐熱鋳型と冷却部との間に設けられ両者の間の伝熱を抑制する熱抵抗部１２０と、を有する。
【００９０】
耐熱鋳型１３０は、図４及び図５に示す耐熱鋳型１３０に対応する。図４及び図５では、一の側壁の断面図を図示していたが、図６に示すように、耐熱鋳型１３０は、鋳片３の幅及び厚さに応じた四角筒形状を有する。耐熱鋳型１３０は、鋳片３及びモールドパウダーよりも高い融点を有する材質によって形成される板状部材が組み合わされて構成される。耐熱鋳型１３０は、例えば、タングステン若しくはモリブデン等の耐熱鋼、又はＳｉＣ等の耐火物によって形成される。
【００９１】
なお、耐熱鋳型１３０は、一般的にスラブの鋳造時に用いられる鋳型と同様に、その短辺が、互いに対向している方向（図６に示すＸ軸方向）に移動可能に構成されてもよい。これにより、耐熱鋳型１３０においては、その水平面内の縦横の長さ（すなわち鋳片３の厚さ及び幅に対応する長さ）の比を可変にすることができる。
【００９２】
冷却部１１０は、冷却鋳型１１１と、冷却鋳型１１１の内部に形成され冷却水１１２が流動する冷却水経路と、から構成される。冷却部１１０は、図４及び図５に示す冷却部１１０に対応する。冷却鋳型１１１は、例えば銅等の比較的熱抵抗値の小さい材質によって形成される。冷却水経路には、図示しないポンプ等によって冷却水１１２が循環している。冷却鋳型１１１内部の冷却水経路を流動する冷却水１１２によって、鋳型１０が冷却される。
【００９３】
図４及び図５では、一の側壁の断面図を図示していたが、図６に示すように、冷却鋳型１１１は、板状部材が耐熱鋳型１３０の外周を取り囲むように配置されることにより構成される、略四角筒形状を有する。冷却鋳型１１１を構成する各板状部材は、耐熱鋳型１３０に対してボルト１４０によって接続される。なお、冷却鋳型１１１と耐熱鋳型１３０とをボルトによって接続する際には、両者の材質の違いによる熱膨張差（例えば、冷却鋳型１１１を構成する銅と、耐熱鋳型１３０を構成するタングステンとの熱膨張差）を考慮して、両者の間に所定の遊びが設けられることが好ましい。
【００９４】
鋳型１０の側壁の、冷却鋳型１１１と耐熱鋳型１３０との間には、熱抵抗部１２０が設けられる。熱抵抗部１２０は、所定の幅の空間に、熱抵抗値が耐熱鋳型１３０よりも小さい材質からなる部材が埋め込まれることにより構成され得る。例えば、熱抵抗部１２０は、図５に示すスリット部材１２１によって構成されてもよい。この場合、当該スリット部材１２１の材質、当該スリット部材１２１自体のＹ軸方向の幅、当該スリット部材におけるスリット幅及びスリット間隔等が適宜調整されることにより、スリット部材１２１全体としての熱抵抗値（すなわち熱抵抗部１２０としての熱抵抗値）が調整され得る。
【００９５】
また、例えば、熱抵抗部１２０は、上記（２−２．本発明の概要）で説明したように、空間に各種のフィラーが充填されることにより構成されてもよい。この場合、空間の幅、当該フィラーの材質、当該フィラーの充填率等が適宜調整されることにより、熱抵抗部１２０としての熱抵抗値が調整され得る。
【００９６】
例えば、熱抵抗部１２０の熱抵抗値は、耐熱鋳型１３０の内壁表面の温度が、モールドパウダーの融点に対応する温度である１０００℃〜１２００℃程度になるように、適宜調整される。これにより、上記（２−２．本発明の概要）で説明したように、熱抵抗部１２０が、従来の鋳型９０において鋳片３の緩冷却が実現されている際のモールドパウダー固体層２２の役割を代替的に果たすこととなり、鋳片３の緩冷却をより安定的に行うことが可能になる。
【００９７】
また、図７に示すように、熱抵抗部１２０は、その深さ方向において、一部領域にのみ設けられ得る。例えば、熱抵抗部１２０は、充満領域に対応する、湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）までの領域（すなわち、鋳型１０の上端からの深さが約８０（ｍｍ）である位置から、鋳型１０の上端からの深さが約３２０（ｍｍ）である位置までの領域）に設けられる。上記（２−１．従来の鋳型について）で説明したように、当該充満領域よりも下側の領域である非充満領域は、比較的大きな空隙２４が存在するために、従来、モールドパウダー固体層２２が存在しなくても、鋳片３の緩冷却が実現され得る領域であると考えられるからである。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、熱抵抗部１２０は、側壁の上端から、下端に対応する深さまで（すなわち、深さ方向において鋳片３が存在し得る領域に対して）設けられてもよい。
【００９８】
以上、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る鋳型１０の具体的な一構成例について説明した。
【００９９】
（４．変形例）
本実施形態に係る鋳型の構成は、上記（３．鋳型の具体的な構成例）で説明した構成に限定されない。本実施形態に係る鋳型は、他の構成を有してもよい。ここでは、本実施形態の一変形例として、本実施形態に係る鋳型の他の構成例について説明する。
【０１００】
図８−図１０を参照して、本実施形態に係る鋳型の他の構成例について説明する。図８は、本変形例に係る鋳型を構成する補助鋳型の一構成例を示す斜視図である。図９は、図８に示す補助鋳型の上面図である。図１０は、図８及び図９に示す補助鋳型が冷却鋳型に嵌め込まれ、本変形例に係る鋳型が構成された様子を示す断面図である。なお、図１０は、本変形例に係る鋳型の、垂直面内における断面図であって、当該鋳型の長辺の略中央付近を通る平面での断面図を示している。
【０１０１】
図示するように、本変形例に係る鋳型４０は、補助鋳型３０が、冷却鋳型４１０に嵌め込まれることにより構成される。補助鋳型３０は、上述した耐熱鋳型１３０と同様の材質（例えばタングステン）によって形成される、四角筒形状を有する部材である。補助鋳型３０の上側の開口部には、外側に向かって水平面内に延伸する耳部３１０が形成される。図１０に示すように、当該耳部３１０が、冷却鋳型４１０の開口部の肩部に載置されるように、補助鋳型３０が冷却鋳型４１０に嵌め込まれる。
【０１０２】
補助鋳型３０の側壁は、上下方向に所定の深さだけくり抜かれており、当該側壁内に空間が形成されている。当該空間に、熱抵抗値が補助鋳型３０よりも大きい材質からなる部材が埋め込まれることにより、熱抵抗部３２０が構成される。このように、補助鋳型３０の側壁は、内壁、外壁、及び当該内壁と当該外壁との間に存在する熱抵抗部３２０の、３層構造を有している。補助鋳型３０の内壁は、鋳片３又はモールドパウダーと直接接する部位であり、上述した実施形態における耐熱鋳型１３０と同様の役割を果たす。また、補助鋳型３０の外壁は、冷却鋳型４１０の内壁と接する部位であり、上述した実施形態における冷却部１１０の一部を構成し得る。
【０１０３】
また、熱抵抗部３２０は、上述した実施形態における熱抵抗部１２０と同様の構成及び機能を有する。例えば、熱抵抗部３２０は、上述した実施形態と同様に、各種の材質によって形成されたスリット部材や、各種のフィラー等が空間に埋め込まれることにより構成され得る。また、熱抵抗部３２０の幅や、熱抵抗部３２０を構成する部材は、補助鋳型３０の内壁表面の温度が、鋳片３の緩冷却を実現し得る所定の温度（例えばモールドパウダーの融点に対応する約１０００℃〜１２００℃）となるように、適宜調整される。
【０１０４】
図示する例では、補助鋳型３０の下端に対応する深さまで、すなわち、深さ方向において鋳片３が存在し得る領域に対して、熱抵抗部３２０が設けられている。ただし、熱抵抗部３２０が設けられる深さはかかる例に限定されず、熱抵抗部３２０は、熱抵抗部１２０と同様に、充満領域に対応する、少なくとも湯面からの深さが１００（ｍｍ）〜２００（ｍｍ）までの領域（すなわち、鋳型１０の上端からの深さが約８０（ｍｍ）である位置から、鋳型１０の上端からの深さが約３２０（ｍｍ）である位置までの領域）に対して好適に設けられ得る。
【０１０５】
冷却鋳型４１０は、例えば銅等の比較的熱抵抗値の小さい金属の板が組み合わされて構成され、補助鋳型３０の外周を覆うサイズの四角筒形状を有する。図１０では図示を省略しているが、冷却鋳型４１０には、図６及び図７に示す冷却鋳型１１１と同様に、冷却水が流動する冷却水経路が適宜設けられており、当該冷却水経路に冷却水が循環することにより、鋳型４０が冷却される。
【０１０６】
補助鋳型３０が、冷却鋳型４１０に嵌め込まれ、鋳型４０が構成される際には、図１０に示すように、熱抵抗部３２０の上部を塞ぐ蓋４２０が設けられ得る。蓋４２０は、例えば補助鋳型３０と同様の材質によって形成される。例えば熱抵抗部３２０がフィラーによって構成される場合には、当該蓋４２０によって、充填されたフィラーが外部に漏れ出ることが防止され得る。なお、図１０では、鋳型４０の構成を理解しやすくするために、補助鋳型３０の外壁と冷却鋳型４１０の内壁との間に空間が存在するように図示しているが、実際には、補助鋳型３０の外壁と冷却鋳型４１０の内壁とは密着していてよい。
【０１０７】
以上、図８−図１０を参照して、本実施形態の一変形例として、本実施形態に係る鋳型の他の構成例について説明した。以上説明したように、本変形例に係る鋳型４０は、側壁内に熱抵抗部３２０が形成された補助鋳型３０が、冷却鋳型４１０に嵌め込まれることにより構成される。当該構成においても、上述した実施形態に係る鋳型１０と同様に、側壁内に熱抵抗部３２０が形成された構造が実現されるため、鋳片３の緩冷却をより安定的に行うことが可能になる。
【０１０８】
なお、本変形例では、冷却鋳型４１０として、従来用いられている鋳型をそのまま用いることができる。つまり、本変形例に係る鋳型４０は、既存の鋳型に対して補助鋳型３０を組み合わされることによって実現されてもよい。この場合、既存の鋳型を流用することにより、設備の改修費用を抑えることができるため、より低いコストで鋳型４０を製作することができる。
【０１０９】
ここで、図８−図１０に示すように、補助鋳型３０は、その構造として、水平面内の縦横の長さ（すなわち鋳片３の厚さ及び幅に対応する長さ）の比を可変に構成することは困難である。従って、本変形例に係る鋳型４０は、例えば一般的にチューブラ鋳型と呼ばれるような、水平面内の縦横の長さの比が固定されている鋳型に対して好適に適用され得る。一方、図６及び図７に示す鋳型１０は、一般的にスラブの鋳造時に用いられている鋳型と同様に、耐熱鋳型１３０の短辺をその互いに対向している方向（図６に示すＸ軸方向）に移動させることにより、水平面内の縦横の長さの比を可変に構成することができる。従って、上述した実施形態に係る鋳型１０は、例えばスラブの鋳造時に好適に適用され得る。
【実施例】
【０１１０】
本発明の効果を確認するために、以上説明した本実施形態に係る鋳型１０を、鉄鋼プラントにおける実際の生産品用の連続鋳造機に対して適用した実施例について説明する。実施例として、２ストランドの連続鋳造機の一方の鋳型に対して、図６及び図７に示す鋳型１０を適用し、他方の鋳型に対して、図２及び図３に概略を示す従来の鋳型９０を適用し、連続鋳造を行った。
【０１１１】
ここで、２ストランドの連続鋳造機とは、一のタンディッシュから２つの鋳型に対して溶鋼を供給する連続鋳造機である。２ストランドの連続鋳造機における、一方の鋳型を本実施形態に係る鋳型１０が適用された実施例とし、他方の鋳型を従来の鋳型９０が適用された比較例とすることにより、同一の成分を有する溶鋼に対して連続鋳造を行った場合における本発明の効果を確認することができる。
【０１１２】
連続鋳造における鋳造速度は、実施例、比較例ともに、１．０（ｍ／ｍｉｎ）〜１．２（ｍ／ｍｉｎ）とした。また、鋳型は、実施例、比較例ともに、幅が１０００（ｍｍ）〜１５００（ｍｍ）、厚みが２５０（ｍｍ）のものを用いた。
【０１１３】
比較例における鋳型９０と鋳片３との間の構成は、図３に示す構成であると考えられる。また、このときの各構成の幅及び熱抵抗値は、上記表１に示すものであることが想定される。
【０１１４】
一方、実施例における鋳型１０と鋳片３との間の構成は、図５に示す構成であると考えられる。ただし、実施例では、熱抵抗部１２０として、図５に示すスリット部材１２１に代えて、Ａｌ２Ｏ３の粒子（フィラー）が充填された構成を用いた。また、熱抵抗部１２０の形成深さは、湯面から１５０（ｍｍ）とした。
【０１１５】
当該Ａｌ２Ｏ３フィラーによる熱抵抗部１２０の幅及び熱抵抗値は、耐熱鋳型１３０の内壁表面の温度が図５に示す温度となるように、すなわち、Ａｌ２Ｏ３フィラーによる熱抵抗部１２０がスリット部材１２１と同様の熱伝導の性質を有するように、適宜調整されている。具体的には、Ａｌ２Ｏ３フィラーによる熱抵抗部１２０の幅及び熱抵抗値が、それぞれ、１０．５（ｍｍ）及び１７．３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））となるように、Ａｌ２Ｏ３フィラーの充填率等を適宜調整した。まとめると、実施例における各構成の幅及び熱抵抗値は、下記表３に示す通りである。
【０１１６】
【表３】
0006520272.tif 000004
【０１１７】
上記の条件で、１００チャージの連続鋳造を行った。その結果、従来の鋳型９０を用いた比較例では、約５％の割合で縦割れが発生した。一方、本実施形態に係る鋳型１０を用いた実施例では、縦割れの発生率は、約０．９８％であった。このように、本実施形態に係る鋳型１０を用いることにより、縦割れの発生を低減できることが確認できた。これは、従来はモールドパウダー固体層２２によって鋳片３の緩冷却が実現されているのに対して、鋳型１０では、鋳型１０の側壁内に設けられる熱抵抗部１２０によって鋳片３の緩冷却が実現されるため、より安定的に緩冷却が行われるからであると考えられる。
【０１１８】
以上、本実施形態に係る鋳型１０を、鉄鋼プラントにおける実際の生産品用の連続鋳造機に対して適用した実施例について説明した。以上説明したように、本実施形態に係る鋳型１０を用いることにより、従来の鋳型９０を用いた場合に比べて、縦割れの発生が低減することが確認できた。従って、本発明によれば、連続鋳造における不良品の発生を抑制し、製品歩留まりを向上させることができる。
【０１１９】
（５．補足）
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１２０】
１    連続鋳造機
２    溶融金属
３    鋳片
４    取鍋
５    タンディッシュ
１０、４０    鋳型
３０    補助鋳型
１１０    冷却部
１１１、４１０    冷却鋳型
１２０、３２０    熱抵抗部
１２１    スリット部材
１３０    耐熱鋳型
【図１】
0006520272.tif 000005
【図２】
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【図３】
0006520272.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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