JP2020104151A - 双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰および双ドラム式連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体の絶縁性の劣化を防止することにより、棒状発熱体を用いたサイド堰の安定した加熱を実現する。【解決手段】互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラム１１と冷却ドラム１１の両端面に摺接する一対のサイド堰１２とにより形成された湯溜り部１３内の溶湯から帯状の鋳片Ｓを鋳造する双ドラム式連続鋳造装置１用のサイド堰１２が、冷却ドラム１１の両端面に摺接する側に耐火物層１２２を有する枠体部１２１と、耐火物層１２２を貫通する１または２以上の貫通孔１２３と、貫通孔１２３内に耐火物層１２２と非接触の状態で配置された棒状発熱体１２４を有する加熱装置と、棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５を冷却する冷却装置と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰および双ドラム式連続鋳造装置に関する。

双ドラム式連続鋳造は、溶湯を直接薄板状の鋳片（ストリップ）に鋳造する技術である。この鋳造技術に用いられる双ドラム式連続鋳造装置においては、回転する一対の冷却ドラム（双ドラム）と、このドラムの両端面に当接されるサイド堰によって形成される鋳型内に溶湯（例えば、溶鋼等の溶融金属）を供給し、鋳型内に所定の湯面レベルの湯溜り部を形成する。この湯溜り部内の溶湯を双ドラムの周面との接触部分において冷却して凝固シェルを形成し、この凝固シェルを一対のドラムの最接近部に形成されるドラムギャップにおいて圧接および一体化することにより、帯状の鋳片（金属ストリップ）が鋳造される。

双ドラム式連続鋳造装置において、サイド堰は、双ドラム間の溶湯をシールするために必要不可欠なものである。すなわち、鋳造中、このサイド堰と回転する双ドラムの端面との間から溶湯が漏れないようにする必要があり、このために、サイド堰はドラムの端面に密着して摺動する必要があり、形状的には該ドラムの両端面に十分に適合する面を有し、材質的には適度な潤滑性を有することが必要なものである。

また、サイド堰への地金の付着は、その地金がドラム表面で成長する凝固シェルの端部に捕捉されてドラム間に噛み込まれることで円滑な鋳造を阻害する。これを防止するため、サイド堰を加熱する必要がある。このような加熱手段として、棒状発熱体を用いた加熱装置の構造および加熱方法（温度設定方法）が開示されている（例えば、特許文献１〜３）。

特開平０５−３１８０４３号公報 特開平０７−０６８３５２号公報 特開２０００−２３７８４７号公報

しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記特許文献１〜３のような棒状発熱体を用いたサイド堰の加熱において、加熱が不安定となることがあることが判明した。また、本発明者らは、このように加熱が不安定となる原因は、主に、棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体の絶縁性の劣化によることも見出した。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、双ドラム式連続鋳造装置において、サイド堰を加熱する棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体の絶縁性の劣化を防止することにより、棒状発熱体を用いたサイド堰の安定した加熱を実現することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムと前記冷却ドラムの両端面に摺接する一対のサイド堰とにより形成された湯溜り部内の溶湯から帯状の鋳片を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰であって、前記冷却ドラムの両端面に摺接する側に耐火物層を有する枠体部と、前記耐火物層を貫通する１または２以上の貫通孔と、前記貫通孔内に前記耐火物層と非接触の状態で配置された棒状発熱体を有する加熱装置と、前記棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体を冷却する冷却装置と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体を冷却する冷却装置を設けることにより絶縁体の温度上昇を抑制できるため、絶縁体の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による装置停止等のトラブルを防止できるため、棒状発熱体を用いたサイド堰の安定した加熱を実現することが可能となる。

前記双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰において、前記冷却装置が、前記絶縁体に冷却ガスを吹き付ける冷却ガス吹き付け手段を有してもよい。あるいは、前記冷却装置が、前記絶縁体の周囲に冷却溶媒を通して冷却する液冷手段を有してもよい。

前記双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰が、前記貫通孔内の前記棒状発熱体の周囲を非酸化性雰囲気とする非酸化性ガスシール装置をさらに備えてもよい。

これにより、棒状発熱体の表面の酸化変質を抑制できる。その結果、棒状発熱体に流れる電流および棒状発熱体に印加される電圧が安定する。

また、本発明は、互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムと、前記冷却ドラムの両端面に摺接する一対のサイド堰と、を備え、一対の前記冷却ドラムと一対の前記サイド堰とにより形成された湯溜り部内の溶湯から帯状の鋳片を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置であって、前記サイド堰が、前述したいずれかのサイド堰であることを特徴としている。

本発明によれば、棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体を冷却する冷却装置を設けることにより絶縁体の温度上昇を抑制できるため、絶縁体の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による装置停止等のトラブルを防止できるため、棒状発熱体を用いたサイド堰の安定した加熱を実現することが可能となる。

本発明によれば、双ドラム式連続鋳造装置において、サイド堰を加熱する棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体を冷却する冷却装置を設けることにより、絶縁体の絶縁性の低下を防止できる。その結果、棒状発熱体を用いたサイド堰の安定した加熱を実現することが可能となる。

本発明の第１および第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 図１の双ドラム式連続鋳造装置の構成を示す平面図である。 図１の双ドラム式連続鋳造装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 比較例に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。 実施例１に係るサイド堰の管理温度の時間変化を示すグラフである。 実施例２に係るサイド堰の管理温度の時間変化を示すグラフである。 実施例３に係るサイド堰の管理温度の時間変化を示すグラフである。 比較例に係るサイド堰の管理温度の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［加熱が不安定となる原因の検討］

初めに、棒状発熱体を用いたサイド堰の加熱において加熱が不安定となる原因について、本発明者らが検討した結果を説明する。

棒状発熱体を用いたサイド堰の加熱装置においては、通常、棒状発熱体は、冷却ドラムの両端面に摺接する側に設けられた耐火物層を貫通する１または２以上の貫通孔内に耐火物層と非接触の状態で配置される。棒状発熱体が耐火物と接触すると、棒状発熱体の素材であるＳｉＣ系材料が耐火物と反応してしまう。そのため、耐火物層に貫通孔を設けて中空とし、この空間内に耐火物と接触しないように棒状発熱体を配置する。また、この棒状発熱体の位置を固定するため、棒状発熱体の両端部が絶縁体により支持される。このように棒状発熱体が絶縁体に支持された状態で、棒状発熱体に通電させると、棒状発熱体が発熱し、間接的に耐火物を加熱する。すなわち、棒状発熱体が、貫通孔内の雰囲気ガスを通して放射熱を耐火物に与えることにより、耐火物を加熱し、その結果、サイド堰が加熱される。

以上のようなサイド堰の加熱の際、本発明者らは、主に、棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体の絶縁性の劣化を原因として、サイド堰の加熱が不安定となることを見出した。より詳細には、耐火物と絶縁体との距離が近いため、耐火物の温度上昇に伴い、絶縁体の温度も上昇しやすい。例えば、絶縁体の温度が３００℃〜４００℃程度まで上昇すると、絶縁体の絶縁抵抗が低下する。その結果、棒状発熱体への過電流の発生、または、加熱装置の漏電（棒状発熱体への通電に用いられる電流が絶縁体に流れる）検知機能が働くことによる双ドラム式連続鋳造装置の停止などのトラブルが発生することが判明した。

双ドラム式連続鋳造装置においては、冷却ドラムの回転軸の間にサイド堰を配置することから、サイド堰の大きさには制約があり、絶縁体を耐火物から隔離して配置することが困難である。その結果、絶縁体の温度が上昇しやすい。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、絶縁体の絶縁性の劣化を防止できる棒状発熱体の両端部に配置された絶縁体を冷却する手段を着想した。

［第１実施形態］
以下、上述した知見に基づいてなされた本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。

（双ドラム式連続鋳造装置の構成）
まず、図１〜図４を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の双ドラム式連続鋳造装置の構成を示す溶湯面側から見た平面図であり、図３は、図１の双ドラム式連続鋳造装置の構成を示す正面図である。図４は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１は、一対の冷却ドラム１１（１１ａ、１１ｂ）と、一対のサイド堰１２（１２ａ、１２ｂ）と、後述する絶縁体１２５を冷却する冷却装置と、を主に備え、これら一対の冷却ドラム１１と一対のサイド堰１２とにより形成された湯溜り部１３内の溶湯から帯状の鋳片（金属ストリップ）Ｓを鋳造する。

一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂは互いに反対方向に（冷却ドラム１１ａ、１１ｂのそれぞれが湯溜り部１３に向かうように）回転し、双ドラム式連続鋳造装置１は、湯溜り部１３にレードルまたはタンディッシュ等から注入された溶湯を連続鋳造する。双ドラム式連続鋳造装置１においては、回転する一対の冷却ドラム１１間に溶湯が注入され、各冷却ドラム１１ａ、１１ｂの表面からの抜熱により、各冷却ドラム１１ａ、１１ｂの表面に凝固シェルが形成される。２枚の凝固シェルは、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂ間のギャップＧにおける間隔が最も小さい点で圧着され、１枚の帯状の鋳片（ストリップ）Ｓになる。冷却ドラム１１は、溶湯との接触による加熱に伴う熱変形が少ないこと、加熱・冷却の繰り返しで疲労破壊しないこと、溶湯を凝固させるための熱的条件が安定していることが要求される。こうした条件を満足させるために、冷却ドラム１１は、例えば、ステンレス鋼−銅合金−ニッケルめっきの３層構造とし、内部に冷却水路を設けることが好ましい。

双ドラム式連続鋳造装置１用のサイド堰１２ａ、１２ｂはそれぞれ、図４に示すように、例えば、略三角形状であり、後述する耐火物層１２２側の面を冷却ドラム１１の端面に押し付けるように、冷却ドラム１１の両端面に摺接している。このサイド堰１２は、本実施形態に係る枠体部の一例としての鉄皮１２１と、１または２以上の貫通孔１２３と、棒状発熱体１２４を有する本実施形態に係る加熱装置と、絶縁体１２５を冷却する本実施形態に係る冷却装置と、を備える。

鉄皮１２１は、図示しない底板と側板とからなる略皿状の部材である。鉄皮１２１は、その底板上、すなわち、冷却ドラム１１の両端面に摺接する側に耐火物１２２の層（以下、「耐火物層１２２」と記載する場合がある。）を有する。本発明に係る枠体部の材質は、鋳造する溶融金属の種類に応じて適宜選択できる。例えば、本実施形態では鋼が鋳造されることから、枠体部としては鉄皮１２１が用いられている。

また、貫通孔１２３は、耐火物層１２２を貫通するように設けられており、本実施形態では、図４に示すように、３個の貫通孔１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃが鉛直方向に並んで設けられており、各貫通孔１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃは、水平方向に延設されている。この貫通孔１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ）内に、耐火物層１２２と非接触の状態で、棒状発熱体１２４が配置されている。本実施形態に係るサイド堰１２の加熱装置は、この棒状発熱体１２４を有し、棒状発熱体１２４の両端と導線１２４ａにより接続された電源（図示せず。）を用いて棒状発熱体１２４に通電することにより、棒状発熱体１２４を発熱させる。すなわち、本実施形態に係る加熱装置は、棒状発熱体１２４を用いた電熱ヒータである。棒状発熱体１２４としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系の焼結体等の発熱抵抗体が用いられる。このような発熱抵抗体の市販品としては、例えば、シリコニット社のシリコニット発熱体が挙げられる。

本実施形態では、鉄皮１２１の貫通孔１２３の開口部付近に筒状のスリーブ１２６が設置される。絶縁体１２５の端部側はスリーブ１２６内に位置し、このスリーブ１２６の内周面および棒状発熱体１２４の端部の周面に当接するようにして、絶縁体１２５が棒状発熱体１２４の両端部を支持する。その結果、貫通孔１２３内は、絶縁体１２５により封止（シール）される。絶縁体１２５としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）にＣａＯ等を含有させた弾力性を有する繊維を固めたものなどが用いられる。

本実施形態に係る冷却装置は、本実施形態に係る冷却ガス吹き付け手段の一例としての冷却ガス吹き付けノズル１４を有する。冷却ガス吹き付けノズル１４は、上段の貫通孔１２３ａ内に配置された棒状発熱体１２４の端部を支持する絶縁体１２５、中段の貫通孔１２３ｂ内に配置された棒状発熱体１２４の端部を支持する絶縁体１２５、下段の貫通孔１２３ｃ内に配置された棒状発熱体１２４の端部を支持する絶縁体１２５のそれぞれに向けて、冷却ガスを噴射する。冷却ガスの種類としては特に制限されないが、例えば、空気が用いられる。

以上説明した本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１用のサイド堰１２によれば、棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５を冷却する冷却装置として、例えば、冷却ガス吹き付けノズル１４を設けることにより、絶縁体１２５の温度上昇を抑制できるため、絶縁体１２５の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による双ドラム式連続鋳造装置１の停止等のトラブルを防止できるため、棒状発熱体１２４を用いてサイド堰１２の安定した加熱を実現することが可能となる。

（双ドラム式連続鋳造方法の流れ）
次に、上述した構成を有する本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１を運転することにより実施される本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の流れについて説明する。

本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法では、まず、レードルまたはタンディッシュ等から冷却ドラム１１とサイド堰１２とにより形成された湯溜り部１３に溶湯の注入を開始する。湯溜り部１３に注入された溶湯が回転する冷却ドラム１１の周面と接触することにより、各冷却ドラム１１ａ、１１ｂの表面からの抜熱に伴い、各冷却ドラム１１ａ、１１ｂの表面に凝固シェルが形成される。双ドラム式連続鋳造装置１は、各冷却ドラム１１の表面に形成された２枚の凝固シェルを、一対の冷却ドラム１１ａ、１１ｂ間のギャップＧにおける間隔が最も小さい点で圧接および一体化することにより、帯状の鋳片Ｓを連続鋳造する。

連続鋳造の間、双ドラム式連続鋳造装置１は、棒状発熱体１２４を有する加熱装置により、サイド堰１２を加熱する。このサイド堰１２の加熱の際、本実施形態では、冷却ガス吹き付けノズル１４を有する冷却装置が、棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５に空気等の冷却ガスを吹き付けることにより、絶縁体１２５を冷却する。

以上のように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法によれば、連続鋳造中に、冷却装置により絶縁体１２５を冷却することで、絶縁体１２５の温度上昇を抑制できるため、絶縁体１２５の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による双ドラム式連続鋳造装置１の停止等のトラブルを防止できるため、棒状発熱体１２４を用いてサイド堰１２の安定した加熱を実現することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置は、上述した第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１の構成に加え、本実施形態に係る非酸化性ガスシール装置をさらに備える。以下、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

（加熱が不安定となる他の原因）
前述したように、棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５の絶縁性の劣化を原因としてサイド堰１２の加熱が不安定となるが、本発明者らがさらに検討したところ、棒状発熱体１２４の表面が高温（例えば、１２００℃以上）との状態となっているときに棒状発熱体１２４の周囲に酸素が存在すると、棒状発熱体１２４の表面が酸化されて酸化変質することが原因として、サイド堰１２の加熱が不安定となる場合があることが判明した。このように、棒状発熱体１２４の表面が酸化変質すると、異物が棒状発熱体１２４の表面に付着し、棒状発熱体１２４に流れる電流および棒状発熱体１２４に印加される電圧が不安定になる恐れがある。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、棒状発熱体１２４の表面の酸化変質を防止する手段として、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲に非酸化性ガスを連続的に流入させることにより、棒状発熱体１２４の周囲の雰囲気を非酸化性ガスによりシールする（非酸化性雰囲気とする）構造を着想した。

以下、上述した知見に基づいてなされた本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。なお、サイド堰以外の構成については、上述した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

（双ドラム式連続鋳造装置）
まず、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。

図５に示すように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰２２は、第１実施形態と同様に、例えば、略三角形状であり、耐火物層１２２側の面を冷却ドラム１１の端面に押し付けるように、冷却ドラム１１の両端面に摺接している。このサイド堰２２は、第１実施形態と同様に、本実施形態に係る枠体部の一例としての鉄皮１２１と、１または２以上の貫通孔１２３と、棒状発熱体１２４を有する本実施形態に係る加熱装置と、絶縁体１２５を冷却する本実施形態に係る冷却装置と、を備えることに加え、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲を非酸化性雰囲気とする非酸化性ガスシール装置をさらに備える。

双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰２２は、本実施形態に係る非酸化性ガスシール装置として、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の非酸化性ガスを棒状発熱体１２４の周囲に流通させる非酸化性ガス流通管１５を備える。非酸化性ガス流通管１５は、スリーブ１２６と連通するように設けられており、外部から非酸化性ガスを流入させる非酸化性ガス流入口１５ａと、外部へ非酸化性ガスを流出させる非酸化性ガス流出口１５ｂとを有する。サイド堰２２の加熱の際に、非酸化性ガス流通管１５を通して貫通孔１２３内に非酸化性ガスを流通させることで、貫通孔内１２３内の空気を非酸化性ガスに置換する。その結果、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲が、非酸化性雰囲気でシールされる。

図５に示すように、棒状発熱体１２４の端部は、絶縁体１２５およびスリーブ１２６により封止されていることから、貫通孔１２３内は気密性を有する。また、棒状発熱体１２４の加熱に通常は数時間（例えば、５時間程度）かかる。したがって、非酸化性ガスは貫通孔１２３内を少ない流量で流通させるだけで、棒状発熱体１２４が高温（例えば、１２００℃以上）の状態となるまでには、貫通孔１２３内の空気が非酸化性ガスに置換される。一方、非酸化性ガスの流量が多すぎると、貫通孔１２３内を流通する非酸化性ガスにより、棒状発熱体１２４や耐火物１２２が冷却されてしまい、サイド堰２２の加熱効率が低下するため、好ましくない。このような観点から、貫通孔１２３内を流通させる非酸化性ガスの流量は、少ない流量（例えば、０．５〜５Ｌ／ｍｉｎ程度）とすることが好ましい。

本実施形態に係るサイド堰２２は、以上説明した非酸化性ガスシール装置を有することにより、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲を非酸化性雰囲気とすることができる。したがって、棒状発熱体１２４の表面の酸化変質を防止できる。その結果、棒状発熱体に流れる電流および棒状発熱体に印加される電圧が安定する。

（双ドラム式連続鋳造方法）
上述した構成を有する本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置を運転することにより実施される本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の流れについて説明する。

本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法では、上述した第１実施形態と同様にして帯状の鋳片Ｓを連続鋳造する。

また、連続鋳造の間、双ドラム式連続鋳造装置は、棒状発熱体１２４を有する加熱装置により、サイド堰２２を加熱する。このサイド堰２２の加熱の際、本実施形態では、冷却ガス吹き付けノズル１４を有する冷却装置が、棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５に空気等の冷却ガスを吹き付けることにより、絶縁体１２５を冷却するとともに、非酸化性ガス流通管１５を有する非酸化性ガスシール装置により、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲を非酸化性雰囲気とする。

以上のように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法によれば、連続鋳造中に、冷却装置により絶縁体１２５を冷却することで、絶縁体１２５の温度上昇を抑制できるため、絶縁体１２５の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による双ドラム式連続鋳造装置の停止等のトラブルを防止できる。また、連続鋳造中に、非酸化性ガスシール装置により貫通孔１２３内の雰囲気を非酸化性雰囲気とすることで、棒状発熱体１２４の周囲の酸素等が排除されるため、棒状発熱体１２４の表面の酸化変質を防止できる。その結果、棒状発熱体に流れる電流および棒状発熱体に印加される電圧が安定する。したがって、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置によれば、第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１と比較して、棒状発熱体１２４を用いてサイド堰２２のさらに安定した加熱を実現することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法を詳述する。本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置は、絶縁体１２５を冷却する冷却装置として、上述した第１および第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置における冷却ガス吹き付け手段に代えて、絶縁体１２５の周囲に冷却溶媒を通して冷却する液冷手段が設けられている。以下、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置およびこの装置を用いた双ドラム式連続鋳造方法について、第１実施形態および第２実施形態と異なる点を中心に説明する。

（双ドラム式連続鋳造装置）
まず、図６および図７を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰の構成を示す断面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した断面図である。なお、サイド堰以外の構成については、上述した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

図６および図７に示すように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰３２は、第１実施形態と同様に、例えば、略三角形状であり、耐火物層１２２側の面を冷却ドラム１１の端面に押し付けるように、冷却ドラム１１の両端面に摺接している。このサイド堰３２は、第２実施形態と同様に、本実施形態に係る枠体部の一例としての鉄皮１２１と、１または２以上の貫通孔１２３と、棒状発熱体１２４を有する本実施形態に係る加熱装置と、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲を非酸化性雰囲気とする非酸化性ガスシール装置と、を備えるとともに、絶縁体１２５を冷却する冷却装置として、本実施形態に係る液冷手段の一例としての冷却水流通管１６が設けられている。

双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰３２は、上述した第２実施形態と同様に、本実施形態に係る非酸化性ガスシール装置として、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の非酸化性ガスを棒状発熱体１２４の周囲に流通させる非酸化性ガス流通管１５を備える。サイド堰３２の加熱の際に、非酸化性ガス流通管１５を通して貫通孔１２３内に非酸化性ガスを流通させることで、貫通孔内１２３内の空気を非酸化性ガスに置換する。その結果、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲が、非酸化性雰囲気でシールされる。

図６および図７に示すように、冷却水流通管１６は、各貫通孔１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ内に設置された棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５の周囲に冷却溶媒（本実施形態では、冷却水）が流通するように設けられている。この冷却水流通管１６は、外部から冷却水を流入させる冷却水流入口１６ａと、外部へ冷却水を流出させる冷却水流出口１６ｂとを有する。本実施形態では、片側３個ずつの絶縁体１２５の周囲に通す冷却水の流入口および流出口を共通としているが、それぞれ別個の流入口および流出口を有するようにしてもよい。また、棒状発熱体の左端を支持する絶縁体１２５と右端を支持する絶縁体１２５の周囲に通す冷却水の流入口および流出口を別個の流入口および流出口としているが、共通の流入口および流出口としてもよい。

また、図７に示すように、冷却水流通管１６は、絶縁体１２５の周囲に冷却水を導入する導入部１６１と、スリーブ１２６の内周面に当接する絶縁体１２５の周囲を流れる冷却水により絶縁体１２５を冷却する水冷部１６２と、絶縁体１２５の周囲から冷却水を導出する導出部１６３とからなる。水冷部１６２は、絶縁体１２５の周面に沿った略円形状の断面を有している。

ここで、水冷部１６２の流速は、例えば、５０ｍｍ／ｓｅｃ程度あれば十分である。また、例えば、スリーブ１２６（内管）として３２Ａの鋼管を用い、水冷部１６２の配管（外管）として５０Ａの鋼管を用いた水冷構造を有する冷却水流通管１６の場合、絶縁体１２５の１か所当たり、水冷部１６２の流量を２〜３Ｌ／ｍｉｎとすることが望ましい。

本実施形態に係るサイド堰３２は、以上説明した液冷手段としての冷却水流通管１６を有し、サイド堰３２の加熱の際に、冷却水流通管１６により絶縁体１２５の周囲に冷却水を通すことで、冷却ガス吹き付けノズル１４を設けた場合と同様に、絶縁体１２５の温度上昇を抑制できるため、絶縁体１２５の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による双ドラム式連続鋳造装置１の停止等のトラブルを防止できるため、棒状発熱体１２４を用いてサイド堰３２の安定した加熱を実現することが可能となる。

また、本実施形態に係るサイド堰３２は、以上説明した非酸化性ガスシール装置を有することにより、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲を非酸化性雰囲気とすることができる。したがって、棒状発熱体１２４の表面の酸化変質を防止できる。その結果、棒状発熱体に流れる電流および棒状発熱体に印加される電圧が安定する。

（双ドラム式連続鋳造方法）
上述した構成を有する本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置を運転することにより実施される本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法の流れについて説明する。

本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法では、上述した第１実施形態と同様にして帯状の鋳片Ｓを連続鋳造する。

また、連続鋳造の間、双ドラム式連続鋳造装置は、棒状発熱体１２４を有する加熱装置により、サイド堰３２を加熱する。このサイド堰３２の加熱の際、本実施形態では、冷却水流通管１６を有する冷却装置が、棒状発熱体１２４の両端部を支持する絶縁体１２５の周囲に冷却水を通すことにより、絶縁体１２５を冷却するとともに、非酸化性ガス流通管１５を有する非酸化性ガスシール装置により、貫通孔１２３内の棒状発熱体１２４の周囲を非酸化性雰囲気とする。

以上のように、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造方法によれば、連続鋳造中に、冷却装置により絶縁体１２５を冷却することで、絶縁体１２５の温度上昇を抑制できるため、絶縁体１２５の絶縁性の低下を防止できる。その結果、過電流または漏電検知機能の作動による双ドラム式連続鋳造装置の停止等のトラブルを防止できる。また、連続鋳造中に、非酸化性ガスシール装置により貫通孔１２３内の雰囲気を非酸化性雰囲気とすることで、棒状発熱体１２４の周囲の酸素等が排除されるため、棒状発熱体１２４の表面の酸化変質を防止できる。その結果、棒状発熱体に流れる電流および棒状発熱体に印加される電圧が安定する。したがって、本実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置によれば、第１実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置１と比較して、棒状発熱体１２４を用いてサイド堰３２のさらに安定した加熱を実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、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うることは明らかであり、そ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。

上述した本発明の好適な実施形態の効果を確認するため、以下のように双ドラム式連続鋳造の操業試験を行った。

［実施例１］
鋳造する鋼種は、炭素鋼（Ｃ：０．０５質量％、Ｓｉ：０．６質量％、Ｍｎ：１．５質量％、Ａｌ：０．０３質量％、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。）とした。

（装置構成）
実施例１の双ドラム式連続鋳造装置としては、図４に示すサイド堰１２を備える双ドラム式連続鋳造装置１と同様の装置を用いた。また、各サイド堰１２ａ、１２ｂについて、下記の３タイプ（Ａタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプ）のＳｉＣ系焼結体の棒状発熱体１２４（シリコニット発熱体）を用いた。貫通孔１２３ａ（上段）にはＡタイプの発熱体を、貫通孔１２３ｂ（中段）にはＢタイプの発熱体を、貫通孔１２３ｃ（下段）にはＣタイプの発熱体を配置した。なお、下記の棒状発熱体の仕様に記載の「発熱長」とは、発熱部分の長さのことを意味する。

上記３タイプの棒状発熱体の仕様は、以下の通りである。
Ａタイプ
全長 ：５７０ｍｍ
発熱長 ：３００ｍｍ
径 ：φ２５ｍｍ
入力限界 ：４６Ｖ×５５Ａ＝２．５４ＫＷ
Ｂタイプ
全長 ：４７０ｍｍ
発熱長 ：２００ｍｍ
径 ：φ２５ｍｍ
入力限界 ：３２Ｖ×５５Ａ＝１．７３ＫＷ
Ｃタイプ
全長 ：３８０ｍｍ
発熱長 ：１４０ｍｍ
径 ：φ２５ｍｍ
入力限界 ：２３Ｖ×５５Ａ＝１．２５ＫＷ

（加熱パターン）
サイド堰１２の加熱パターンは、以下の表１に示すパターンとした。

（冷却ガス）
冷却ガスが６個の絶縁体１２５のそれぞれに吹き付けられるように、合計6箇所の冷却ガス吹き付けノズル１４を設け、それぞれの冷却ガス吹き付けノズル１４から吹き付ける冷却ガスとして空気を用い、その流量を２０Ｌ／ｍｉｎとした。

［実施例２］
鋳造する鋼種は、実施例１と同様とした。

（装置構成）
実施例２の双ドラム式連続鋳造装置としては、図５に示すサイド堰２２を備える第２実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置と同様の装置を用いた以外は実施例１と同様とした。

（加熱パターン）
サイド堰２２の加熱パターンは、実施例１のサイド堰１２と同様のパターンとした。

（冷却ガスおよび非酸化性ガス）
本実施例では、実施例１と同様の冷却ガスに加え、以下の非酸化性ガスを用いた。具体的には、３箇所の貫通孔１２３（貫通孔１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ）内が非酸化性雰囲気となるように、貫通孔１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃのそれぞれに非酸化性ガス流入口１５ａおよび非酸化性ガス流出口１５ｂが連通されるように、非酸化性ガス流通管１５を設けた。非酸化性ガスとしては窒素を用い、その流量を２Ｌ／ｍｉｎとした。

［実施例３］
鋳造する鋼種は、実施例１と同様とした。

（装置構成）
実施例３の双ドラム式連続鋳造装置としては、図６および図７に示すサイド堰３２を備える第３実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置と同様の装置を用いた以外は実施例１と同様とした。

（加熱パターン）
サイド堰３２の加熱パターンは、実施例１のサイド堰１２と同様のパターンとした。

（冷却ガスおよび非酸化性ガス）
本実施例では、実施例２と同様の非酸化性ガスに加え、実施例２の冷却ガスの代わりに以下の冷却水を用いた。具体的には、水冷部１６２の流速を５０ｍｍ／ｓｅｃとした。また、スリーブ１２６（内管）として３２Ａの鋼管を用い、水冷部１６２の配管（外管）として５０Ａの鋼管を用い、絶縁体１２５の１か所当たり、水冷部１６２の流量を２．５Ｌ／ｍｉｎとした。

［比較例］
比較例の双ドラム式連続鋳造装置として、図８に示すサイド堰５２を備える双ドラム式連続鋳造装置を用いたことを除いて、実施例１と同様にして鋳造を実施した。すなわち、比較例のサイド堰５２は、実施例１のサイド堰１２と比較し、冷却ガス吹き付けノズル１４が設けられていない点で相違する。

［操業試験結果］
上述したようにして実施例１〜３および比較例の双ドラム式連続鋳造装置を用いて鋳造を実施した操業試験の結果を、それぞれ、図９〜図１２に示す。なお、図９〜図１２に示す「ＥＳ」および「ＷＳ」とは、それぞれ、東側および西側のことを意味する。

図９に示すように、実施例１の双ドラム式連続鋳造装置を用いて鋳造した場合には、表１に示した狙いの加熱パターンに従い、若干の変動はあるものの、概ね安定した加熱が可能であった。また、加熱後の棒状発熱体１２４の表面には、酸化変質が一部散見され、このことが上記の変動の原因と推定された。また、絶縁体の絶縁抵抗の低下を起因とする過電流や漏電等の異常も発生しなかった。

図１０および図１１には、それぞれ、実施例２および実施例３の結果を示す。図１０および図１１に示すように、実施例２および実施例３の双ドラム式連続鋳造装置を用いて鋳造した場合には、表１に示した狙いの加熱パターンに従い、安定した加熱が可能であった。また、加熱後の棒状発熱体１２４の表面には、酸化変質等の異常は発生しなかった。また、絶縁体の絶縁抵抗の低下を起因とする過電流や漏電等の異常も発生しなかった。

一方、図１２に示すように、比較例の双ドラム式連続鋳造装置を用いて鋳造した場合には、サイド堰５２の温度が１２００℃を超えてから、表１に示した狙いの加熱パターンに従って加熱することができなかった。また、加熱後の棒状発熱体１２４の表面には、ＳｉＣが酸化して生成したＳｉＯ_２が観察されたことから、酸化変質が発生していることがわかった。さらに、サイド堰５２の温度が１２００℃を超えた時点以降で、ＷＳ下部で３回、ＷＳ上部で１回、漏電が検知された。加えて、ＷＳ下部において、過電流による通電停止が２回発生した。このことから、絶縁体１２５の絶縁抵抗が低下したものと推測される。

本発明は、溶湯を直接薄板状の鋳片（ストリップ）に鋳造するストリップキャスティング技術に有用である。

１ 双ドラム式連続鋳造装置
１１（１１ａ、１１ｂ） 冷却ドラム
１２（１２ａ、１２ｂ） サイド堰
１３ 湯溜り部
１４ 冷却ガス吹き付けノズル
１５ 非酸化性ガス流通管
１５ａ 非酸化性ガス流入口
１５ｂ 非酸化性ガス流出口
１６ 冷却水流通管
１６ａ 冷却水流入口
１６ｂ 冷却水流出口
２２、３２ サイド堰
１２１ 鉄皮
１２２ 耐火物（耐火物層）
１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ） 貫通孔
１２４ 棒状発熱体
１２５ 絶縁体
１２６ スリーブ
１６１ 冷却水導入部
１６２ 水冷部
１６３ 冷却水導出部
Ｓ 帯状の鋳片（ストリップ）

Claims (5)

1. 互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムと前記冷却ドラムの両端面に摺接する一対のサイド堰とにより形成された湯溜り部内の溶湯から帯状の鋳片を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰であって、
   前記冷却ドラムの両端面に摺接する側に耐火物層を有する枠体部と、
   前記耐火物層を貫通する１または２以上の貫通孔と、
   前記貫通孔内に前記耐火物層と非接触の状態で配置された棒状発熱体を有する加熱装置と、
   前記棒状発熱体の両端部を支持する絶縁体を冷却する冷却装置と、
   を備えることを特徴とする、双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰。
2. 前記冷却装置が、前記絶縁体に冷却ガスを吹き付ける冷却ガス吹き付け手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰。
3. 前記冷却装置が、前記絶縁体の周囲に冷却溶媒を通して冷却する液冷手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰。
4. 前記貫通孔内の前記棒状発熱体の周囲を非酸化性雰囲気とする非酸化性ガスシール装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の双ドラム式連続鋳造装置用のサイド堰。
5. 互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムと、
   前記冷却ドラムの両端面に摺接する一対のサイド堰と、
   を備え、一対の前記冷却ドラムと一対の前記サイド堰とにより形成された湯溜り部内の溶湯から帯状の鋳片を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置であって、
   前記サイド堰が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のサイド堰であることを特徴とする、双ドラム式連続鋳造装置。

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