連続鋳造用冷却装置及び連続鋳造方法
【課題】鋳型直下において鋳片を効率的かつ均一に冷却すること。
【解決手段】本発明は、連続鋳造装置の鋳型１の直下に設けられ、鋳型１から引き出された鋳片１０を冷却する連続鋳造用冷却装置において、複数の凸部３０が形成された接触面２１を鋳片表面１０ｃに接触させて鋳片１０を冷却する冷却部材２０を備え、冷却部材２０は、冷却部材２０の内部に設けられ、接触面２１に冷媒４０を供給する冷媒供給路２４と、冷却部材２０の内部に設けられ、接触面２１から冷媒４０を排出する冷媒排出路２５と、冷却部材２０の接触面２１に形成され、冷媒供給路２４を通じて供給された冷媒４０を複数の凸部３０間の空隙３３に噴出する噴出孔３１と、冷却部材２０の接触面２１に形成され、複数の凸部３０間の空隙３３に存在する冷媒４０及び該冷媒の蒸気を冷媒排出路２５に排出する排出孔３２とを備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、連続鋳造装置の鋳型１の直下に設けられ、鋳型１から引き出された鋳片１０を冷却する連続鋳造用冷却装置において、複数の凸部３０が形成された接触面２１を鋳片表面１０ｃに接触させて鋳片１０を冷却する冷却部材２０を備え、冷却部材２０は、冷却部材２０の内部に設けられ、接触面２１に冷媒４０を供給する冷媒供給路２４と、冷却部材２０の内部に設けられ、接触面２１から冷媒４０を排出する冷媒排出路２５と、冷却部材２０の接触面２１に形成され、冷媒供給路２４を通じて供給された冷媒４０を複数の凸部３０間の空隙３３に噴出する噴出孔３１と、冷却部材２０の接触面２１に形成され、複数の凸部３０間の空隙３３に存在する冷媒４０及び該冷媒の蒸気を冷媒排出路２５に排出する排出孔３２とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型直下で鋳片を冷却する連続鋳造用冷却装置及び連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼をはじめとする溶融金属の連続鋳造プロセスにおいては、まず、溶融金属がタンディッシュから水冷式の鋳型に注入され、次いで、該鋳型に接する溶融金属が凝固して凝固シェルが形成され、該凝固シェルを外殻とする鋳片が、冷却されながら鋳型下方に連続的に引き抜かれ、その後、鋳型下方の二次冷却帯で凝固が進行して最終的に連続鋳造鋳片（スラブ）が形成される。この場合、鋳型を抜けた鋳片は、例えば、サポートロール、クーリンググリッド又はクーリングプレートなどの鋳片支持装置によって支持されながら、ピンチロールによって鋳造方向に引き抜かれる。この鋳片支持装置によって支持されることにより、鋳片の厚み方向への膨らみ（バルジング）が防止される。また、鋳片支持装置にはスプレーノズルが配置されており、このスプレーノズルから噴霧される冷却水によって、鋳型から引き抜かれた鋳片が二次冷却され、中心部までの凝固を完了させる。
【０００３】
ところで、近年では、連続鋳造プロセスにおける生産性を向上するため、鋳造速度（鋳片の引き抜き速度）の高速化が要求されている。このためには、鋳型直下において、バルジングが生じないように凝固シェル厚みの薄い鋳片を支持しながら、該鋳片を効率良く冷却することが求められる。従来、鋳片を鋳型直下で支持及び冷却する方式は、ロール方式、クーリングプレート方式、クーリンググリッド方式の３種類の方式に大別される。
【０００４】
ロール方式では、図１に示すように、鋳型１の直下において、複数対のサポートロール２、２と、複数対のスプレーノズル３、３を鋳造方向に交互に配置し、鋳造方向に引き抜かれる鋳片１０をサポートロール２、２で支持しながら、スプレーノズル３から噴霧される冷却水によって鋳片１０を冷却する。このロール方式では、鋳片１０を冷却する観点からは、鋳造方向に隣接するサポートロール２、２のロール間隔を拡大させ、鋳片１０が水冷される面積を広くすることが望ましいが、このようにすると鋳片１０の支持間隔が広がるため、バルジングしやすくなってしまうという問題がある。また、サポートロール２、２と鋳片１０とは線接触であるため、面で支持する他の２つの方式に比べて鋳片の支持面積が小さいという問題もある。
【０００５】
また、クーリングプレート方式では、鋳片の幅方向全体を１つのプレートで支持し、このプレートは、その内部に冷却水の流路が形成された水冷構造であり、鋳片と接触して鋳片を間接冷却するとともに、プレートの表面から鋳片に向けて冷却水を噴射して鋳片を直接冷却する（例えば、特許文献１参照。）。このクーリングプレート方式では、鋳片の幅方向全体を大きな１つのプレートで支持しており、鋳片のバルジング防止には非常に有効な方式であるが、鋳片を直接冷却する面積が小さいので、鋳片の冷却効率が悪いという問題がある。
【０００６】
また、クーリンググリッド方式では、千鳥配置された多数のウェアプレートにより鋳片を支持するとともに、これらウェアプレートの隙間に設置される多数のスプレーノズルから冷却水を噴射して鋳片を直接冷却する（例えば、特許文献２、３参照。）。このクーリンググリット方式は、上記ロール方式及びクーリングプレート方式の問題を解決すべく、ウェアプレートによる鋳片の支持面積と、スプレーノズルにより鋳片を直接冷却する面積の双方を最適化しようとする技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−２５２６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２００５４号公報
【特許文献３】特開２００７−１１８０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のクーリンググリッド方式による鋳片の冷却及び支持機構では、以下の問題があった。
【０００９】
まず、クーリンググリッド方式では、ウェアプレートの面積サイズや、スプレーが機能する冷却面積のサイズが、依然として大きいので、鋳片とウェアプレートとの接触部に冷却水が到達しなかった。このため、鋳片表面を部分的に偏って冷却することになり、冷却ムラが生じてしまい、鋳片冷却の均一性が不十分であるという問題があった。
【００１０】
また、ウェアプレートは内部水冷機構を備えているが、この内部水冷機構では、鋳片に対するウェアプレートの接触面の温度を十分に低下させることができないので、ウェアプレートによる間接冷却の冷却効率が低いという問題があった。
【００１１】
さらに、スプレーノズルの冷却系統と、ウェアプレートの内部水冷系統とを個別に設けており、クーリンググリッドの装置構成が複雑であるという問題もあった。加えて、鋳片に対するウェアプレートの接触面積に限った鋳片の冷却を考えても、比較的大きいウェアプレートと鋳片との接触面圧を均一にすることが困難であるという問題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記事情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、鋳型直下において鋳片を効率的かつ均一に冷却することが可能な、新規かつ改良された連続鋳造用冷却装置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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、連続鋳造装置の鋳型の直下に設けられ、前記鋳型から引き出された鋳片を冷却する連続鋳造用冷却装置において、複数の凸部が形成された接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却する冷却部材を備え、前記冷却部材は、前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面に冷媒を供給する冷媒供給路と、前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面から前記冷媒を排出する冷媒排出路と、前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記冷媒供給路を通じて供給された前記冷媒を前記複数の凸部間の空隙に噴出する噴出孔と、前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒及び該冷媒の蒸気を前記冷媒排出路に排出する排出孔と、を備えることを特徴とする、連続鋳造用冷却装置が提供される。
【００１４】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させる移動機構をさらに備えるようにしてもよい。
【００１５】
前記移動機構は、前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させるようにしてもよい。
【００１６】
前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられ、先端が前記鋳片表面に対して接触するスクレイパーをさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出する噴出機構をさらに備えるようにしてもよい。
【００１８】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、前記ロール部材は、鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して回転するようにしてもよい。
【００１９】
前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切るカバーを、前記ロール部材の周面に隣接して設けてもよい。
【００２０】
前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒が供給されるように、前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御する制御機構を設けてもよい。
【００２１】
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、連続鋳造装置の鋳型を用いて鋳片を鋳造しながら、前記鋳型から引き出される前記鋳片を冷却する連続鋳造方法において、複数の凸部が形成された接触面を有する冷却部材を前記鋳型の直下に設け、前記接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却するとともに、前記冷却部材の内部に設けられた冷媒供給路を介して供給される冷媒を、前記冷却部材の前記接触面に形成された噴出孔から、前記複数の凸部間の空隙に噴出しつつ、前記複数の凸部間の空隙にある前記冷媒及び該冷媒の蒸気を、前記冷却部材の前記接触面に形成された排出孔から、前記冷却部材の内部に設けられた冷媒排出路を介して排出することを特徴とする、連続鋳造方法が提供される。
【００２２】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させるようにしてもよい。
【００２３】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させるようにしてもよい。
【００２４】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられたスクレイパーの先端を前記鋳片表面に対して接触させるようにしてもよい。
【００２５】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出させるようにしてもよい。
【００２６】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して前記ロール部材を回転させながら、当該回転するロール部材の周面の前記複数の凸部を前記鋳片表面に対して接触させるようにしてもよい。
【００２７】
前記ロール部材の周面に隣接して設けられたカバーにより、前記ロール周面から前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切るようにしてもよい。
【００２８】
前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御することにより、前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒を供給するようにしてもよい。
【００２９】
かかる構成により、連続鋳造装置の鋳型から引き出された鋳片と冷却部材との接触部において、鋳片を直接冷却するための冷媒が、噴出孔から噴出され、鋳片表面と複数の凸部とで形成される空隙をランダムに流通して、排出孔から排出される。このとき、接触面の当該空隙に供給された冷媒は、高温の鋳片と接触して気化し、その気化潜熱により鋳片が直接冷却される。このように、鋳片と冷却部材との接触部において、冷媒とその蒸気をランダムに流通させることで、冷媒の気化潜熱により鋳片表面を均一に冷却することができる。一方、冷却部材の内部に形成された冷媒供給路及び冷媒排出路を冷媒が循環することにより、冷却部材自体も冷却されている。該冷却部材の複数の凸部が鋳片の非接触面と接触するため、冷却部材自体の接触抜熱によっても、鋳片が間接冷却される。このように、鋳片表面と冷却部材の接触面との接触部にてランダムに流通する冷媒の気化潜熱（直接冷却）と、鋳片から冷却部材への接触抜熱（間接冷却）との双方の冷却作用によって、鋳片の冷却効率を向上できるとともに、鋳片表面全体をムラ無く均等に冷却できる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、鋳型直下において、鋳型から引き出される鋳片表面に接触する冷却部材を設け、該鋳片表面と冷却部材の接触面上で冷媒やその蒸気をランダムに流通させることによって、鋳片を効率的かつ均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【図３】同実施形態に係る連続鋳造鋳型の基本構成を示す平面図（ａ）及び一部断面正面図（ｂ）である。
【図４】同実施形態に係る冷却部材を示す模式図である。
【図５】同実施形態に係る冷却部材の接触面を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。
【図６】同実施形態に係る冷却部材の接触面と鋳片表面との接触部における冷媒の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【図７】同実施形態に係る冷却部材の移動サイクルを示す模式図である。
【図８】同実施形態に係る冷却部材の移動サイクルを示す模式図である。
【図９】同実施形態に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材を示す模式図である。
【図１０】同実施形態の変更例に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【図１２】同実施形態に係る冷却ロールを示す模式図である。
【図１３】同実施形態に係る冷却ロールの周面を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。
【図１４】同実施形態に係る冷却ロールの周面と鋳片表面との接触部における冷媒の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【図１５】同実施形態の変更例に係る冷却ロールの周面と鋳片表面との接触部を示す部分拡大断面図である。
【図１６】同実施形態の変更例に係る冷却ロールを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
［１．第１の実施形態］
以下に、本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置と、それを用いた連続鋳造方法について説明する。
【００３４】
［１．１．連続鋳造装置の全体構成］
まず、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図であり、図３は、本実施形態に係る連続鋳造鋳型の基本構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面正面図である。
【００３５】
図２に示すように、本実施形態に係る連続鋳造装置は、溶融金属１０ａを鋳造する鋳型１と、鋳型１の直下に設けられ、鋳型１から引き出される鋳片１０を支持及び冷却する機構（以下、鋳片支持及び冷却装置という。）とを備える。
【００３６】
まず、鋳型１の概略構造について、図３を参照して説明する。図３に示すように、鋳型１は、一対の短辺鋳型板１１、１１と、該短辺鋳型板１１、１１をその幅方向両側から挟み込む一対の長辺鋳型板１２、１２と、短辺移動機構１３とからなる。このように一対の短辺鋳型板１１、１１を対向配置して一対の長辺鋳型板１２、１２で挟み込むことにより、矩形の鋳造空間を有する鋳型１が形成される。
【００３７】
短辺鋳型板１１及び長辺鋳型板１２は、その内部に水冷構造（図示せず。）を備え、溶融金属１０ａと接する側が水冷銅板１１ａ、１２ａで構成され、その背面側がバックフレーム１１ｂ、１２ｂで構成されている。なお、図示の例の短辺鋳型板１１は、鋳造方向に相異なる２以上のテーパを有する多段テーパ鋳型板で構成されており、その上下でテーパ率が変化しているが、かかる例に限定されず、１段テーパ鋳型板で構成されてもよい。
【００３８】
短辺移動機構１３は、連続鋳造される鋳片１０の幅や形状を制御するために、短辺鋳型板１１を水平移動又は傾動させる。この短辺移動機構１３は、短辺鋳型板１１をバックフレーム１１ｂ側から支持する複数対のアクチュエータ１４と、該アクチュエータ１４を制御する制御装置１５とを備える。アクチュエータ１４は、例えば電動シリンダ、油圧シリンダなどで構成され、制御装置１５からの指示に応じて、短辺鋳型板１１を水平移動又は傾動させる。短辺鋳型板１１を水平移動させることで、鋳片１０の幅を制御できる。また、短辺鋳型板１１を傾動させて、鋳型１の短辺のテーパ率を変化させることで、鋳型１内で形成される凝固シェル１０ｂの凝固均一度や、鋳型１による鋳片１０の摩擦拘束力を制御できる。
【００３９】
図２に戻り、上記連続鋳造装置を用いた連続鋳造方法の概要について説明する。図２に示すように、溶融金属１０ａ（例えば溶鋼）は、不図示のタンディッシュから浸漬ノズルを介して上記鋳型１内に注入され、鋳型１の内面に接触して冷却される。そして、鋳型１内において、短辺鋳型板１１及び長辺鋳型板１２に接する溶融金属１０ａの外周部が凝固して、凝固シェル１０ｂが形成され、該凝固シェル１０ｂを外殻とする鋳片１０が、冷却されながら鋳型１下方に連続的に引き出される。その後、鋳型１の直下の二次冷却帯において、次に説明する鋳片支持及び冷却装置により、鋳片１０を支持及び成形しながら二次冷却する。これにより、鋳片１０内部の溶融金属１０ａの凝固が進行して、最終的な連続鋳造鋳片（スラブ）が形成される。
【００４０】
次に、図２に示した鋳片支持及び冷却装置について説明する。なお、この鋳片支持及び冷却装置は、本発明の連続鋳造用冷却装置の一例である。
【００４１】
図２に示すように、鋳片支持及び冷却装置は、上記鋳型１の直下に配設され、鋳型１から鉛直下方に引き出される鋳片１０の長辺を、長辺方向の両側から支持及び整形するとともに、鋳片１０を冷却する。この鋳片支持及び冷却装置は、複数対のサポートロール２、２と、複数対の冷却部材２０、２０と、冷却部材２０の移動機構５０（図７、８参照。）とを備える。
【００４２】
サポートロール２、２は、鋳型１から下方に引き出される鋳片１０の両側から、該鋳片１０の長辺を支持して、鋳片１０の厚み方向への膨らみ（バルジング）を防止する。サポートロール２のロール幅は、少なくとも鋳片１０の幅よりも大きく、そのロール周面で鋳片１０の幅方向全体を支持する。かかるサポートロール２は、無駆動式であり、鋳造方向に引き出される鋳片１０に追従して回転しながら、該鋳片１０を支持及び案内する。これにより、鋳片１０をバルジングないように整形することができる。
【００４３】
冷却部材２０は、鋳片１０の長辺方向両側から該鋳片１０を支持する機能と、該鋳片１０の長辺側の表面１０ｃ（被冷却面）を冷却する機能を有する。冷却部材２０とサポートロール２は、鋳造方向に交互に配置されており、鋳造方向に移動する鋳片１０を適切に支持及び冷却できるようになっている。このように、サポートロール２と冷却部材２０の双方により鋳片１０を支持する。従って、鋳造方向に隣接するサポートロール２、２のロール間隔を拡大させて、両者間に冷却部材２０を配置し、冷却部材２０による鋳片１０の冷却面積を広くしたとしても、鋳片１０の支持間隔が広がることがないので、鋳片１０のバルジングを防止できる。
【００４４】
さらに、上記冷却部材２０は、その内部に形成された冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５（図３参照。）に冷媒を循環させる内部冷却機構を具備するとともに、鋳片１０に対して接触する略平坦な接触面２１に該冷媒の噴出孔３１及び排出孔３２（図３参照。）が設けられている。かかる冷却部材２０は、その接触面２１を鋳片１０の表面に接触させて、鋳片１０から冷却部材２０への抜熱により、鋳片１０を間接的に冷却するだけでなく、冷却部材２０の接触面２１と鋳片１０との接触部を流通する冷媒により、鋳片１０を直接的に冷却する。また、後述する移動機構５０により、冷却部材２０は、鋳造方向に隣接するサポートロール２、２間で、鋳造方向（即ち、鉛直方向）及び水平方向に移動可能に構成されている。
【００４５】
かかる冷却部材２０は、接触面２１を鋳片１０に接触させながら鋳造方向に移動可能であり、かつ、特殊な方法で鋳片１０に対して冷媒を作用させる点で、従来のクーリングプレート（特許文献１参照。）やクーリンググリッド（特許文献２、３参照。）とは相違する。以下に、本実施形態に係る冷却部材２０の特徴について詳述する。
【００４６】
［１．２．冷却部材の構成］
次に、図４〜図６を参照して、本実施形態に係る冷却部材２０の構成について詳述する。図４は、本実施形態に係る冷却部材２０を示す模式図であり、図５は、該冷却部材２０の接触面２１を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）であり、図６は、該冷却部材２０の接触面２１と鋳片１０の表面１０ｃとの接触部における冷媒の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【００４７】
図４に示すように、冷却部材２０は、矩形状の垂直断面を有する基台部２２と、基台部２２の先端に連結された拡張部２３とからなる。拡張部２３は、基台部２２側から接触面２１側にかけて拡張するような台形状の垂直断面を有している。なお、冷却部材２０の材質は、例えば、ステンレス、ダイス鋼、鋳鋼、炭素鋼又は耐熱鋼などである。
【００４８】
冷却部材２０は、鋳片１０の表面（被冷却面）に接触する接触面２１を備え、該接触面２１は、後述する複数の凸部３０による凹凸を除いては、略平坦な面である。この接触面２１は、上記台形状断面を有する拡張部２３の下底側の面に相当する。かかる接触面２１の水平方向の幅は鋳片１０の幅以上であり、該接触面２１は鋳片１０の幅方向全体に接触する。
【００４９】
また、冷却部材２０の内部には、外部から接触面２１に冷媒４０を供給するための冷媒供給路２４と、接触面２１から外部に冷媒４０を排出するための冷媒排出路２５が形成されている。冷媒供給路２４は、冷却部材２０の拡張部２３内で、１つの流路から複数の分岐流路２４ａに分岐しており、各分岐流路２４ａは接触面２１に形成された噴出孔３１に連通している。一方、冷媒排出路２５は、冷却部材２０の拡張部２３内で、複数の分岐流路２５ａから１つの流路に統合しており、各分岐流路２５ａは接触面２１に形成された排出孔３２に連通している。このように冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５に冷媒４０を順
【００５０】
さらに、上記の冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５は、冷却部材２０自体を冷却する内部冷却機構としても機能し、該冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５内を冷媒４０が循環することで、冷却部材２０自体が冷却される。
【００５１】
ここで、図５を参照して、冷却部材２０の接触面２１の構成について詳述する。図５に示すように、冷却部材２０の接触面２１には、鋳片１０側に向かって突出した複数の凸部３０と、接触面２１上に冷媒４０を噴出する複数の噴出孔３１と、接触面２１上から冷媒４０を排出する複数の排出孔３２とが形成されている。噴出孔３１は、上記冷却部材２０内の分岐流路２４ａを介して冷媒供給路２４と連通しており、冷媒供給路２４を通じて供給された冷媒４０を、複数の凸部３０間の空隙３３に噴出する。一方、排出孔３２は、上記冷却部材２０内の分岐流路２５ａを介して冷媒排出路２５と連通しており、複数の凸部３０間の空隙３３に存在する余剰の冷媒４０、及び、鋳片１０の熱により気化した該冷媒４０の蒸気を、冷媒排出路２５に排出する。
【００５２】
これら凸部３０、噴出孔３１及び排出孔３２はそれぞれ、接触面２１上で縦横に所定間隔で均等に配置されている。凸部３０の分布密度は、噴出孔３１及び排出孔３２の分布密度よりも高い（例えば、図示の例では凸部３０の分布密度が約３６倍）。これにより、接触面２１上で冷媒４０が噴出孔３１から排出孔３２に至るまでの間に、様々な方向にランダムに流動するようになる。
【００５３】
また、噴出孔３１の分布密度と排出孔３２の分布密度は略同一である。ある１つの噴出孔３１に隣接する４つの排出孔３２を頂点とする正方形の中心に、該噴出孔３１が配置されており、同様に、ある１つの排出孔３２に隣接する４つの噴出孔３１を頂点とする正方形の中心に、該排出孔３２が配置されている。このように複数の噴出孔３１及び排出孔３２を等間隔で交互に千鳥配置することで、接触面２１上で冷媒４０を均等に流通させることができる。
【００５４】
ここで、接触面２１に形成される凸部３０について詳述する。冷却部材２０の接触面２１に、一つ一つが独立した複数の凸部３０を設けることにより、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０とで囲まれた空隙３３に冷媒４０を流通させて、鋳片１０の冷却効率を高めることができる。
【００５５】
図５に示すように凸部３０は、冷却部材２０の接触面２１に所定の間隔で設けた円柱状の突起で構成されるが、水平断面の形状が円状、楕円状、多角形状又は星型形状の何れかであることが好ましく、垂直断面の形状は長方形又は台形であることが好ましい。また、凸部３０は半球状であってもよい。また、複数の凸部３０間の空隙３３に冷媒４０をランダムに流通させるためには、凸部３０の水平断面の形状が、上下左右に対称な形状、例えば円、正方形、楕円等であることが好ましい。また、凸部３０は、接触面２１の全面に設けられることが好ましいが、接触面２１の一部にのみ設けることも可能である。
【００５６】
また、凸部３０の高さは、０．０２５〜１０ｍｍであることが好ましい。これは、凸部３０の高さが０．０２５ｍｍよりも低いと、鋳片１０との隙間が小さすぎるため、鋳片１０と冷却部材２０との間に冷媒４０を循環することが困難となり、一方、１０ｍｍよりも大きいと隙間が大きくなりすぎて、冷媒の供給量を多くする必要があり、不経済である。
【００５７】
また、接触面２１上での凸部３０の面積率は、２０〜９０％であることが好ましい。これは、凸部３０の面積率が２０％よりも小さいと、接触面２１の凸部３０の形状が鋳片１０に転写し易く、９０％よりも大きい場合は、凸部３０間の空隙３３が狭く、圧力損失が大きくなり、冷媒４０が充填又は流動できないため、冷却効率が若干低下するためである。
【００５８】
凸部３０の水平断面の形状が円状である場合には、凸部３０の直径（水平断面の形状が多角形状又は星型形状である場合には、凸部の外接円の直径）が、０．０５〜５０ｍｍであることが好ましい。これは、凸部の直径又は外接円の直径が０．０５ｍｍよりも小さい場合は、凸部３０の摩耗が大きく、長期間に渡り効果を得られず、５０ｍｍよりも大きい場合、均一な冷却ができないためである。
【００５９】
なお、凸部３０は、所定形状に成形された別部材を平坦な接触面２１に装着して設けてもよいが、凸部３０の成形条件によっては、凸部３０の痕が鋳片１０に転写されることがある。これを防止するには、接触面２１における凸部３０を設ける部位の周囲を、凸部３０の高さと同等の深さ分だけ除去することで、凸部３０を設けてもよい。
【００６０】
冷却部材２０の接触面２１の凸部３０は、例えば、機械的切削加工、電解加工、化学エッチング、放電加工、又はめっき法により形成することができる。
【００６１】
このうち、例えば化学エッチングは、以下のようにして行うことができる。まず、可視光硬化型感光性樹脂を冷却部材２０の接触面２１に塗布、乾燥した後、可視光を遮断するマスクで被覆して可視光を照射し、照射部を硬化させる。次に、硬化部以外の樹脂を有機溶剤により除去する。例えば、塩化第２鉄等のエッチング液に、冷却部材２０の接触面２１を１〜３０分程度浸漬し、エッチングすればよい。凸部３０の直径又はピッチは、可視光を遮断するマスクの形状によって適宜選択することが可能であり、凸部３０の高さはエッチング時間によって適宜調整することができる。
【００６２】
放電ダル加工は、目的とする凸部形状を反転させた凹部を表面パターンとして有する銅電極を、冷却部材２０の接触面２１に対向して設置し、加工電流条件を冷却部材２０の材質、及び所望の凸部形状に応じて、適宜調整すればよい。
【００６３】
めっき法の場合、半球状凸部の直径を１０μｍ以上とするため、めっきの厚みを１０μｍ以上とすることが好ましく、剥離を防止するため、めっきの厚みの上限は８００μｍ以下とすることが好ましい。めっき層は、アルカリ脱脂し、めっき液中で金型を陽極として電解処理する電解エッチングを行った後、所定の浴温、電流密度で形成することができる。なお、半球状凸形状を有するめっき層を形成するには、例えば、電流密度を段階的に増加させた後、一定電流密度でめっきすればよい。
【００６４】
次に、接触面２１に形成される噴出孔３１、排出孔３２について詳述する。噴出孔３１、排出孔３２の形状が円形である場合は、その直径が０．１ｍｍ未満では、目詰まりが起きやすいため、噴出孔３１、排出孔３２の直径の下限を０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、噴出孔３１、排出孔３２の直径が１００ｍｍよりも大きいと、鋳片１０に形状が転写するため、直径の上限を１００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、噴出孔３１、排出孔３２の形状が矩形、楕円形である場合、多孔質金属の孔のような不定形である場合には、流路面積が直径０．１〜１００ｍｍの円と同等であればよい。
【００６５】
また、噴出孔３１、排出孔３２のピッチ（即ち、隣接する噴出孔３１同士の若しくは排出孔３２同士の距離）が、０．１ｍｍよりも小さい場合、孔の数が増加して冷却部材２０の製造コストが高くなる。一方、噴出孔３１、排出孔３２のピッチが１０００ｍｍよりも大きい場合は、冷却能力が不足することがある。従って、噴出孔３１、排出孔３２のピッチは、０．１〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【００６６】
なお、上記の噴出孔３１、排出孔３２、冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５等は、冷却部材２０に対するドリルによる機械的な穿孔、又は、放電加工による穿孔によって設けることができる。また、冷媒４０の噴出孔３１及び排出孔３２を冷却部材２０に穿孔する代わりに、内部から外表面に貫通する気孔を有する多孔質金属に、冷媒４０の供給配管及び排出配管を接続して、冷却部材２０を構成してもよい。この場合、肉厚方向に貫通する直径、ピッチの孔を複数有する多孔質金属を使用することが好ましい。このような多孔質金属は、粉末を成形後に焼結するか、又は金属を溶融させた後、温度制御により凝固組織の方向を一定にする一方向凝固によって製造することができる。
【００６７】
また、冷媒４０は、難燃性、腐食性の観点から、水、多価アルコール類、多価アルコール類水溶液、ポリグリコール、引火点１２０℃以上の鉱物油、合成エステル、シリコンオイル、フッ素オイル、滴点１２０℃以上のグリース、鉱物油、合成エステルに界面活性剤を配合した水エマルションの何れでもよく、これらの混合物を用いてもよい。また、冷却媒体は、流体であれば、液体でも気体であってもよいが、本実施形態では、例えば液体の冷却水を用いる。
【００６８】
次に、冷却部材２０の接触面２１上における冷媒４０の流路について説明する。上述した複数の凸部３０間の空隙３３は、接触面２１上における冷媒４０の流路として機能する。つまり、平坦な接触面２１上に複数の凸部３０を形成することで、当該複数の凸部３０の間隙である凹部（即ち、空隙３３）が形成され、この複数の凸部３０間の空隙３３は接触面２１全体に渡って連通している。
【００６９】
そして、図６に示すように、冷却部材２０の接触面２１を鋳片１０の表面１０ｃ（以下、鋳片表面１０ｃという。）に接触させたときには、複数の凸部３０の先端部が鋳片表面１０ｃに当接するため、鋳片表面１０ｃと冷却部材２０の接触面２１との間には、凸部３０の高さ分の空隙層が生じる。このとき、複数の凸部３０間の空隙３３は、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０と接触面２１とで囲まれた閉空間となり、鋳片１０と冷却部材２０との接触部における冷媒４０の流路として機能する。
【００７０】
かかる接触面２１の構造により、図６に示すように、冷媒供給路２４の分岐流路２４ａから供給される冷媒４０は、接触面２１の噴出孔３１から噴出して、接触面２１と鋳片表面１０ｃとの間に供給された後に、複数の凸部３０間の空隙３３を縫うように流動して、排出孔３２から冷媒排出路２５の分岐流路２５ａに排出される。このとき、空隙３３を流れる冷媒４０は、高温の鋳片表面１０ｃと接触して、その一部又は全部が気化するので、この気化潜熱により鋳片１０を冷却する。このように、接触面２１に形成された複数の凸部３０間の空隙３３内で、冷媒４０を流通及び気化させることで、冷媒４０の気化潜熱により、鋳片１０を直接冷却することができる。
【００７１】
また、閉空間である空隙３３内で冷媒４０が気化すると、空隙３３内の圧力が増大して、冷媒４０の蒸気膜が形成され、冷媒４０の流通を阻害する。そこで、空隙３３内に存在する余剰の冷媒４０（液体）と、気化した冷媒４０の蒸気を、接触面２１上の排出孔３２から冷媒排出路２５の分岐流路２５ａに排出する。不図示の真空ポンプ等の吸引手段を用いて冷媒排出路２５の内圧を負圧にすれば、該冷媒排出路２５に連通する排出孔３２から、上記空隙３３内の余剰の冷媒４０及び該冷媒４０の蒸気を吸引し、該冷媒排出路２５を通じて排出することができる。このように排出孔３２から冷媒４０を排出することで、鋳片１０との接触により空隙３３内に発生した冷媒４０の蒸気による圧力上昇を防ぎ、空隙３３内の圧力を減圧できるので、空隙３３内における冷媒４０の流通を円滑化及び促進できる。よって、接触面２１上で流通する冷媒４０を用いた冷却効率が大幅に向上する。
【００７２】
また、間接冷却としては、接触面２１の複数の凸部３０が鋳片表面１０ｃに接触するので、鋳片１０の熱を、凸部３０を介して冷却部材２０に抜熱することができる。上述したように冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５は、冷却部材２０自体を冷却する内部冷却機構として機能し、冷却部材２０の内部の冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５に冷媒４０を循環させることで、冷却部材２０自体を冷却できる。特に、鋳片１０に対する接触面２１に近い側にある拡張部２３内に、冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５の分岐流路２４ａ、２５ａを形成することで、冷却部材２０の接触面２１付近の冷却を促進できる。このように内部冷却機構により冷却された冷却部材２０の接触面２１を鋳片１０に接触させることで、鋳片１０の熱を冷却部材２０に抜熱して、鋳片１０を好適に間接冷却することができる。
【００７３】
［１．３．冷却部材の移動機構］
次に、図７及び図８を参照して、本実施形態に係る冷却部材２０の移動機構５０と、該移動機構５０による冷却部材２０の移動動作について説明する。なお、図７及び図８は、本実施形態に係る冷却部材２０の移動サイクルを示す模式図である。
【００７４】
図７に示すように、移動機構５０は、鋳片表面１０ｃに対する冷却部材２０の接触面２１の接触を維持しながら、冷却部材２０を鋳片１０に追従して鋳造方向（垂直方向）に移動させ、また、冷却部材２０を水平方向に移動させて、鋳片表面１０ｃに対して冷却部材２０の接触面２１を接触／離隔させる。
【００７５】
移動機構５０は、例えば、冷却部材２０を水平方向に移動させるアクチュエータ５１と、冷却部材２０を鋳造方向に移動させるボールネジ機構とを備える。アクチュエータ５１のピストンロッド５１ａは、冷却部材２０の基台部２２の後端に連結されており、これにより、アクチュエータ５１は冷却部材２０を支持する。該アクチュエータ５１は、ピストンロッド５１ａを伸縮させることで、冷却部材２０を水平方向に移動させ、鋳片１０に対して接近／離隔させる。ボールネジ機構は、上記アクチュエータ５１に螺嵌されて該アクチュエータ５１を支持するボールネジ５２と、上記アクチュエータ５１の垂直方向の移動を案内するガイドレール５３と、ボールネジ５２に連結されたモータ５４とを備える。このボールネジ機構は、モータ５４によりボールネジ５２を回転させることで、上記アクチュエータ５１をガイドレール５３に沿って上下動させ、この結果、該アクチュエータ５１により支持された冷却部材２０を鋳造方向に移動させる。
【００７６】
なお、移動機構５０は、上記図７の構成例に限定されず、冷却部材２０を鋳造方向及び水平方向に移動可能な構成であれば、例えば、二軸アクチュエータ又はリンク機構等を用いるなど、適宜設計変更可能である。
【００７７】
ここで、上記移動機構５０による冷却部材２０の移動動作について説明する。まず、図７に示すように、移動機構５０は、冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃに接触させたままの状態で、モータ５４の駆動により、鋳造方向（即ち、下方）に移動する鋳片１０に追従するようにして、冷却部材２０を初期位置から鋳造方向に所定距離Ｚだけ垂直移動させる（符号２０Ａの位置→符号２０Ｂの位置）。このとき、冷却部材２０の移動速度は、鋳造速度と同一である。これにより、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触を所定時間に渡り維持して、接触部位の鋳片表面１０ｃを好適に冷却できる。
【００７８】
次いで、図８に示すように、移動機構５０は、アクチュエータ５１の駆動により、冷却部材２０を鋳片１０から離隔する方向に所定距離Ｘだけ水平移動させることで、該冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃから離隔させる（符号２０Ｂの位置→符号２０Ｃの位置）。さらに、移動機構５０は、モータ５４の駆動により、冷却部材２０を鋳造方向と反対方向（即ち、上方）に所定距離Ｚだけ垂直移動させて、上記初期位置と同一の高さに戻す（符号２０Ｃの位置→符号２０Ｄの位置）。その後、移動機構５０は、アクチュエータ５１の駆動により、冷却部材２０を鋳片１０に接近する方向に所定距離Ｘだけ水平移動させることで、冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃの別の部位に対して再び接触させる（符号２０Ｄの位置→上記符号２０Ａの位置）。その後は、上記と同様な移動サイクルを繰り返す。
【００７９】
以上のような移動サイクルで冷却部材２０を移動させることにより、鋳造方向に移動する鋳片１０の表面１０ｃを、所定領域ずつ順次、冷却部材２０により冷却するので、鋳片表面１０ｃ全体を均一かつ確実に冷却できる。さらに、鋳片表面１０ｃに対する接触面２１の接触と離隔を使い分けることで、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃとが摩擦しないので、鋳片表面１０ｃを傷付けることがない。
【００８０】
なお、図７及び図８では、鋳片１０の一側の冷却部材２０の移動サイクルについて説明したが、鋳片１０の他側にある冷却部材２０も同様に移動する。つまり、鋳片１０の両側で同一高さに配置される一対の冷却部材２０が、同様な移動サイクルで移動して、鋳片１０の両側の表面１０ｃを均等に冷却する。
【００８１】
［１．４．鋳片表面の付着物の除去機構］
次に、図９を参照して、本実施形態に係る鋳片表面１０ｃにおける付着物除去機構について説明する。なお、図９は、本実施形態に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材２０を示す模式図である。
【００８２】
図９に示すように、鋳型１から引き出された鋳片表面１０ｃには、鋳型１内の鋳造で使用されるパウダーやスケール等からなる付着物６０が付着しており、該付着物６０は、鋳片表面１０ｃ上を下方に向かって流動する。この付着物６０が、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触部に進入すると、複数の凸部３０間の空隙３３が目詰まりを起こし、空隙３３内の冷媒４０の流通に支障を来すため、目詰まり部分の冷却効率が低下するとともに、鋳片表面１０ｃ全体の均一な冷却を阻害してしまう。
【００８３】
そこで、本実施形態に係る冷却部材２０の鋳造方向上流側には、当該付着物６０の除去機構として、スクレイパー６２が設けられている。スクレイパー６２は、冷却部材２０の拡張部２３の上側の傾斜面２３ａに設置されており、該傾斜面２３ａに沿ってスライド可能である。このスクレイパー６２の先端６２ａは、鋳片表面１０ｃと略平行な平面となるように成形されており、鋳片表面１０ｃに面接触する。かかるスクレイパー６２の先端６２ａを接触面２１から突出させて、接触面２１に軽く接触させる。
【００８４】
かかるスクレイパー６２は、冷却部材２０の鋳造方向上流側の鋳片表面１０ｃ上に存在する付着物６０を掻き取って、外部に除去する。これにより、付着物６０が
接触面２１の上端から該接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触部内に進入することを阻止できるので、複数の凸部３０間の空隙３３が目詰まりを起こすことを防止できる。よって、冷却部材２０による鋳片表面１０ｃの冷却を、より効率的かつ均一に実現することができる。
【００８５】
次に、図１０を参照して、本実施形態の変更例に係る付着物除去機構について説明する。なお、図１０は、本実施形態の変更例に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材２０を示す模式図である。
【００８６】
図１０に示すように、冷却部材２０は、上記付着物６０の除去機構として、冷媒４０の蒸気を上方に向けて噴出する噴出機構６４を備えている。この噴出機構６４は、上記複数の凸部３０間の空隙で、鋳片１０の熱により発生した冷媒４０の蒸気を、接触面２１の上端部から鋳造方向上流側に向けて噴出する。
【００８７】
上述したように、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃが接触している場合には、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０間の空隙３３に、冷媒４０の蒸気（例えば水蒸気）が大気圧以上の蒸気圧で充満している。このため、接触面２１の上端において、鋳片表面１０ｃとの間に開口を設ければ、当該開口から冷媒４０の蒸気６８が上方に噴出するようになる。かかる噴出機構６４により、接触面２１の上端から鋳片表面１０ｃ上の付着物６０に対して蒸気６８を噴射することで、該付着物６０を飛散させ、接触面２１から除去することができる。
【００８８】
さらに、上記冷却部材２０の拡張部２３は台形状の垂直断面を有しているが、図１０に示すように、この拡張部２３の上端の鋭角部６６は、上方に向かうほど、鋳片１０から離隔するように反り返っている。この結果、接触面２１の上端も鋳片１０から離隔するように反り返っている。かかる接触面２１の反り返り構造により、接触面２１の上端から噴射される蒸気６８は、鉛直上方のみならず、接触面２１の反り返り面に沿って斜め上方にも向かう。従って、接触面２１から剥離させた付着物６０の破片６１を、好適に外部に吹き飛ばすことができるので、付着物６０の進入をより確実に防止できる。
【００８９】
また、蒸気圧を高くして付着物６０をより強固に吹き飛ばしたい場合は、鋭角部６６を上方に向かうほど、鋳片１０に近づくように一旦絞りこむ形状とすることも可能である。また、鋭角部６６を設けず、接触面２１の上端部のみを、当該上端部から蒸気の噴出ができる程度に、より鋳片１０に並行に近づけることでもよい。なお、排気孔３２に連通する冷媒排出系統（例えば、冷媒排出路２５、分岐流路２５ａ等）の途中に、絞りや圧力調整弁等による抵抗を設けて、冷媒４０の蒸気の排気圧を調整することにより、接触面２１上端からの蒸気の噴出圧を調整することが可能である。
【００９０】
以上のように、噴出機構６４によっても、付着物６０が、接触面２１の上端から該接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触部内に進入することを阻止して、複数の凸部３０間の空隙３３が目詰まりを起こすことを防止できる。また、鋳片１０の冷却で発生する冷媒４０の蒸気６８を有効利用することで、付着物除去機構として、別途の部材や駆動装置等を設ける必要が無いので、装置構成の簡素化、省コスト化が図れる。
【００９１】
［１．５．連続鋳造方法］
次に、本実施形態に係る連続鋳造装置による連続鋳造方法について、特に、鋳型１直下での鋳片１０の冷却方法を中心に説明する。
【００９２】
図２に示したように、上記連続鋳造装置を用いた連続鋳造においては、鋳型１内に溶融金属１０ａを注入しながら、該鋳型１を用いて鋳片１０が連続鋳造される。この連続鋳造中には、鋳型１直下の二次冷却帯において、上記サポートロール２及び冷却部材２０により、鋳型１から引き出された鋳片１０が成形及び二次冷却される。当該二次冷却では、冷却部材２０内部に形成された冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５を冷媒４０が循環しており、冷却部材２０自体が冷媒４０により冷却される。そして、移動機構５０により、図７及び図８に示した移動サイクルで冷却部材２０を移動させる。この移動サイクルでは、冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃに接触させた状態で、移動機構５０により、冷却部材２０を鋳片１０に追従して鋳造方向に移動させる。これにより、鋳片１０に接触した冷却部材２０への抜熱により、鋳片１０が間接冷却されるとともに、冷却部材２０の接触面２１上で流動する冷媒４０によって、鋳片１０が直接冷却される（図６参照。）。
【００９３】
かかる冷媒４０による直接冷却では、冷却部材２０内部の冷媒供給路２４を介して供給される冷媒４０を、噴出孔３１から接触面２１上に噴出しながら、当該接触面２１上の冷媒４０を排出孔３２から冷媒排出路２５に排出する。これにより、噴出孔３１から噴出された冷媒４０は、接触面２１上において、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０とで囲まれた空隙３３に供給される。該冷媒４０は、当該空隙３３内を排出孔３２に向けてランダムに流通しつつ、その一部が高温の鋳片１０に接触して気化し、この気化潜熱により鋳片１０が冷却される。さらに、空隙３３内の余剰の冷媒４０と、上記気化した冷媒４０の蒸気は、吸引口である排出孔３２から冷媒排出路２５を介して外部に排出される。
【００９４】
以上説明したように、第１の実施形態に係る冷却部材２０を用いた冷却方法により、接触面２１上の空隙３３内を流通する冷媒４０の気化潜熱を用いた直接冷却作用と、鋳片１０と冷却部材２０との接触による接触抜熱を用いた間接冷却作用の双方によって、鋳片１０を効率的に冷却できる。従って、鋳造速度を高速にしても、鋳片１０を十分に冷却でき、連続鋳造装置による鋳片１０の生産性を向上できる。
【００９５】
特に、本実施形態に係る冷却部材２０の接触面２１に形成される複数の凸部３０は、従来のクーリンググリッドのウェアプレートと比べて大幅に小さく、かつ、接触面２１上において、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないような形状及び配置で設けられている。また、複数の凸部３０と、噴出孔３１及び排出孔３２との相対位置関係も、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないように調整されている。さらに、鋳片表面１０ｃに接触する個々の凸部３０の面積サイズが小さく、かつ、冷媒４０の流路である空隙３３、噴出孔３１及び排出孔３２が、接触面２１全体に細かく分散配置されている。
【００９６】
従って、冷媒４０は、接触面２１上を噴出孔３１から排出孔３２に至るまでの間に、上記複数の凸部３０間の空隙３３をランダムな方向に均等に流通して、被冷却面である鋳片表面１０ｃ全体に対して均一に作用する。この結果、鋳片表面１０ｃ全体を冷却ムラ無く、均一に冷却することができる。よって、鋳片１０の凝固均一性を向上させて、鋳造される鋳片１０の品質を向上できる。
【００９７】
［２．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る連続鋳造装置と、それを用いた連続鋳造方法について説明する。第２の実施形態に係る連続鋳造装置は、連続鋳造用冷却装置として、上記第１の実施形態に係る冷却部材２０に代えて、ロール部材である冷却ロール７０を具備する点で相違し、その他の機能構成は、第１の実施形態と実質的に同一であるので、詳細説明は省略する。
【００９８】
［２．１．連続鋳造装置の全体構成］
まず、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る連続鋳造装置の全体構成について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【００９９】
図１１に示すように、第２の実施形態に係る連続鋳造装置は、溶融金属１０ａを鋳造する鋳型１と、鋳型１の直下に設けられた複数対の冷却ロール７０、７０及び複数対のスプレーノズル３、３とを備える。鋳型１の構成は、第１の実施形態と同一である（図３参照。）。また、冷却ロール７０、７０及びスプレーノズル３、３は、上述した鋳片支持及び冷却装置として機能し、鋳型１から鉛直下方に引き出される鋳片１０の長辺を、長辺方向の両側から支持及び整形するとともに、鋳片１０を冷却する。
【０１００】
複数対の冷却ロール７０と複数対のスプレーノズル３は、鋳造方向に交互に配置されており、鋳造方向に移動する鋳片１０を適切に支持及び冷却できるようになっている。第２の実施形態では、冷却ロール７０は鋳造方向に移動しないため、第１の実施形態に係るサポートロール２と冷却部材２０の位置関係と比べて、冷却ロール７０とスプレーノズル３を鋳造方向に密に配置できる。
【０１０１】
スプレーノズル３は、鋳片１０の両側に複数対設けられ、液体の冷媒（例えば冷却水）を鋳片１０に向けて噴射して、鋳片１０を直接冷却する。冷却ロール７０とともにスプレーノズル３を設けることで、鋳片１０の冷却効率を、より一層向上できる。なお、スプレーノズル３の代わりに、公知の他の冷却手段を設けてもよいし、或いは、スプレーノズル３を省略してもよい。
【０１０２】
冷却ロール７０は、従来のサポートロール２（図１参照。）に相当する支持機能を有しており、鋳型１から下方に引き出される鋳片１０の両側から、該鋳片１０の長辺を支持する。該冷却ロール７０のロール幅は、少なくとも鋳片１０の幅よりも大きく、そのロール周面７１で鋳片１０の幅方向全体を支持する。かかる冷却ロール７０は、無駆動式であり、鋳造方向に引き出される鋳片１０に追従して回転しながら、該鋳片１０を支持及び案内する。これにより、鋳片１０を厚み方向に膨らまないように整形して、バルジングを防止できる。
【０１０３】
さらに、冷却ロール７０は、上記の鋳片１０の支持機能に加え、該鋳片１０の長辺側の表面１０ｃ（被冷却面）を冷却する冷却機能を有する。このように第２の実施形態に係る冷却部材は、ロール部材である冷却ロール７０で構成されており、冷却ロール７０のロール周面は、鋳片表面１０ｃと接触する接触面として機能する。該冷却ロール７０は、鋳造方向に移動する鋳片１０に追従して回転し、そのロール周面と鋳片表面１０ｃとの接触を維持する。かかる冷却ロール７０の構成については、以下に詳述する。
【０１０４】
［２．２．冷却ロールの構成］
次に、図１２〜図１４を参照して、本実施形態に係る冷却ロール７０の構成について詳述する。図１２は、本実施形態に係る冷却ロール７０を示す模式図であり、図１３は、該冷却ロール７０の周面７１を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）であり、図１４は、該冷却ロール７０の周面７１と鋳片表面１０ｃとの接触部における冷媒４０の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【０１０５】
図１２に示すように、冷却ロール７０の内部には、外部から冷却ロール７０の周面７１（以下、ロール周面７１という。）に冷媒４０を供給するための冷媒供給路７４と、ロール周面７１から外部に冷媒４０を排出するための冷媒排出路７５が形成されている。
【０１０６】
冷媒供給路７４は、冷却ロール７０内部の中心に、ロール軸方向に延設された１つの流路である。このように冷却ロール７０の中央に形成された１つの冷媒供給路７４は、ロール周面７１に向かう複数の分岐流路７４ａに分岐している。該複数の分岐流路７４ａは、中心の冷媒供給路７４からロール周面７１に向かって放射状に延び、それぞれの分岐流路７４ａは、ロール周面７１に周方向に等間隔に形成された噴出孔８１にそれぞれ連通している。
【０１０７】
一方、冷媒排出路７５は、冷却ロール７０内部の上記冷媒供給路７４の周囲に、ロール軸方向に延設された複数の流路であり、周方向に等間隔で設けられる。これら複数の冷媒排出路７５は、ロール軸方向に適宜の間隔で配置される環状流路７４ｃにより相互に連通している。この冷媒排出路７５も、冷却ロール７０内で、ロール周面７１に向かう複数の分岐流路７５ａに分岐している。該分岐流路７５ａは、各冷媒排出路７５からロール周面７１に向かって放射状に延び、該ロール周面７１に形成された排出孔８２に連通している。
【０１０８】
冷媒供給路７４の分岐流路７４ａと、冷媒排出路７５の分岐流路７５ａは、冷却ロール７０の周方向に交互に等間隔で配置されており、これにより、ロール周面７１全体に対して冷媒４０を均一に供給及び排出できる。なお、図１２の例では、冷却ロール７０のある縦断面において、周方向に１０本の分岐流路７４ａ、７５ａが形成されているが、分岐流路７４ａ、７５ａの数は、冷却ロール７０のロール径や冷媒４０の噴出量等に応じて、適宜変更してもよい。
【０１０９】
かかる冷却ロール７０は、そのロール周面７１の一側を鋳片表面１０ｃに接触させながら回転する。これにより、冷却ロール７０は、鋳片１０から冷却ロール７０への抜熱により、鋳片１０を間接的に冷却する機能だけでなく、ロール周面７１と鋳片表面１０ｃとの接触部を流通する冷媒４０により、鋳片１０を直接的に冷却する機能を有する。さらに、上記の冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５は、冷却ロール７０自体を冷却する内部冷却機構としても機能し、該冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５内を冷媒４０が循環することで、冷却ロール７０自体が冷却される。
【０１１０】
ここで、図１３を参照して、冷却ロール７０のロール周面７１の構成について詳述する。図１３に示すように、冷却ロール７０のロール周面７１には、径方向外側に向かって突出した複数の凸部８０と、ロール周面７１上に冷媒４０を噴出する複数の噴出孔８１と、ロール周面７１上から冷媒４０を排出する複数の排出孔８２とが形成されている。噴出孔８１は、上記冷却ロール７０内の分岐流路７４ａを介して冷媒供給路７４と連通しており、冷媒供給路７４を通じて供給された冷媒４０を、ロール周面７１上の複数の凸部８０間の空隙８３（凸部８０間の凹部）に噴出する。一方、排出孔８２は、上記冷却ロール７０内の分岐流路２５ａを介して冷媒排出路７５と連通しており、上記ロール周面７１上の複数の凸部８０間の空隙８３に存在する余剰の冷媒４０、及び、鋳片１０の熱により気化した該冷媒４０の蒸気を、冷媒排出路７５に排出する。
【０１１１】
これら凸部８０、噴出孔８１及び排出孔８２はそれぞれ、ロール周面７１上で縦横に所定間隔で均等に配置されている。凸部８０の分布密度は、噴出孔８１及び排出孔８２の分布密度よりも高い。これにより、ロール周面７１上で冷媒４０が噴出孔８１から排出孔８２に至るまでの間に、様々な方向にランダムに流動するようになる。
【０１１２】
また、噴出孔８１の分布密度と排出孔８２の分布密度は略同一である。ある１つの噴出孔８１に隣接する４つの排出孔８２を頂点とする正方形の中心に、該噴出孔８１が配置されており、同様に、ある１つの排出孔８２に隣接する４つの噴出孔８１を頂点とする正方形の中心に、該排出孔８２が配置されている。このように複数の噴出孔８１及び排出孔８２を等間隔で交互に千鳥配置することで、ロール周面７１上で冷媒４０を均等に流通させることができる。
【０１１３】
上記のように、冷却ロール７０のロール周面７１に複数の凸部８０、噴出孔８１及び排出孔８２を設けることにより、鋳片表面１０ｃに対する接触部位で、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０で囲まれた空隙８３に冷媒４０を流通させて、鋳片１０の冷却効率を高めることができる。なお、これら凸部８０、噴出孔８１及び排出孔８２の形状や配置、ピッチ等は、上記第１の実施形態に係る凸部３０、噴出孔３１及び排出孔３２の場合と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【０１１４】
次に、図１４を参照して、冷却ロール７０のロール周面７１上における冷媒４０の流路について説明する。上述した複数の凸部８０の間隙である凹部（即ち、空隙８３）は、ロール周面７１上における冷媒４０の流路として機能する。
【０１１５】
図１４に示すように、冷却ロール７０のロール周面７１の一側を鋳片表面１０ｃに接触させたときには、ロール周面７１のうち一部の円弧部が鋳片表面１０ｃに接触する。例えば、冷却ロール７０のロール径が４００ｍｍである場合には、中心角が約３°に相当するロール周面７１の円弧部が鋳片表面１０ｃに接触する。かかる接触により、ロール周面７１の一部の凸部８０の先端部が鋳片表面１０ｃに当接するため、鋳片表面１０ｃと冷却ロール７０のロール周面７１との間には、少なくとも凸部８０の高さ以上の空隙８３が生じる。このとき、該空隙８３は、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０とロール周面７１とで囲まれて、鋳片１０と冷却ロール７０との接触部における冷媒４０の流路として機能する。
【０１１６】
かかるロール周面７１の構造により、図１４に示すように、冷媒供給路７４の分岐流路７４ａから供給される冷媒４０は、ロール周面７１の噴出孔８１から噴出して、ロール周面７１と鋳片表面１０ｃとの間に供給された後に、複数の凸部８０間の空隙８３を縫うように流動して、排出孔８２から冷媒排出路７５の分岐流路７５ａに排出される。このとき、空隙８３を流れる冷媒４０は、高温の鋳片表面１０ｃと接触して、その一部又は全部が気化するので、この気化潜熱により鋳片１０を冷却する。このように、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０の間の空隙８３内で、冷媒４０を流通及び気化させることで、冷媒４０の気化潜熱により、鋳片１０を直接冷却することができる。
【０１１７】
また、上記のようにして空隙８３内で発生した冷媒４０の蒸気及び余剰の液体は、ロール周面７１上の排出孔８２から吸引されて、分岐流路７５ａ及び冷媒排出路７５を通じて排出される。このように排出孔８２から冷媒４０を排出することで、鋳片１０との接触により空隙８３内に発生した冷媒４０の蒸気膜を破壊し、空隙８３内の圧力を減圧できるので、空隙８３内における冷媒４０の流通を円滑化できる。
【０１１８】
また、間接冷却としては、ロール周面７１の複数の凸部８０が鋳片表面１０ｃに接触するので、鋳片１０の熱を、凸部８０を介して冷却ロール７０に抜熱することができる。上述したように冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５は、冷却ロール７０自体を冷却する内部冷却機構として機能し、冷却ロール７０の内部の冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５に冷媒４０を循環させることで、冷却ロール７０自体を冷却できる。特に、冷却ロール７０のロール周面７１側に、複数の分岐流路７４ａ、７５ａを形成することで、ロール周面７１付近の冷却を促進できる。このように内部冷却機構により冷却された冷却ロール７０のロール周面７１を鋳片１０に接触させることで、鋳片１０の熱を冷却ロール７０に抜熱して、鋳片１０を好適に間接冷却することができる。
【０１１９】
［２．３．冷媒供給範囲の制御機構］
次に、第２の実施形態の変更例に係る冷却ロール７０について説明する。図１５に示すように、鋳片表面１０ｃに対して冷媒４０を供給する範囲と冷媒を供給しない範囲とを区切るためのカバー９５を、ロール周面７１に隣接して設けてもよい。図示の例では、冷却ロール７０と鋳片表面１０ｃとの接触部の上下に、一対のカバー９５が設けられている。該カバー９５は、ロール周面７１に沿って湾曲した板状であり、冷却ロール７０の回転を妨げないように、ロール周面７１から所定距離だけ離隔した状態で、ロール周面７１に沿って配設されている。これにより、ロール周面７１のうちカバー９５で覆われていない部分（つまり、鋳片表面１０ｃとの接触部とその周辺）のみから鋳片表面１０ｃに対して冷媒４０が供給され、カバー９５で覆われた部分からは、鋳片表面１０ｃに冷媒４０が供給されない。従って、当該カバー９５により、ロール周面７１と鋳片１０との接触部以外への冷媒４０の飛散を抑えることができるので、冷却の均一性を阻害する予定外の鋳片１０の冷却を阻止することができる。
【０１２０】
また、図１６に示すように、冷却ロール７０のロール周面７１のうち鋳片表面１０ｃに接触する範囲のみに冷媒４０が供給されるように、冷媒供給系統を制御する制御機構を設けてもよい。図示の例では、冷却ロール７０内の冷媒供給系統（例えば、冷媒供給路７４の各分岐流路７４ａ）に電磁弁９０をそれぞれ設け、冷却ロール７０の回転角度に応じて、制御部（図示せず。）から各電磁弁９０に開閉信号を送り、該各電磁弁９０を開閉させるようになっている。かかる電磁弁９０により、ロール周面７１のうち鋳片表面１０ｃとの接触部周辺に冷媒４０を供給する分岐流路７４ａのみを開放し、その他の分岐流路７４ａを閉塞できる。かかる制御機構により、ロール周面７１と鋳片１０との接触部以外への冷媒４０の飛散を抑えることができるので、冷却の均一性を阻害する予定外の鋳片１０の冷却を阻止することができる。なお、図１６の例の制御機構では、冷却ロール７０内に電磁弁９０を設けたが、冷却ロール７０外に接続された冷媒供給系統のいずれかの配管に電磁弁を設けて、冷媒供給を制御してもよい。
【０１２１】
［２．４．連続鋳造方法］
次に、本実施形態に係る連続鋳造装置による連続鋳造方法について、特に、鋳型１直下での鋳片１０の冷却方法を中心に説明する。
【０１２２】
図１１に示したように、上記連続鋳造装置を用いた連続鋳造においては、鋳型１内に溶融金属１０ａを注入しながら、該鋳型１を用いて鋳片１０が連続鋳造される。この連続鋳造中には、鋳型１直下の二次冷却帯において、上記スプレーノズル３及び冷却ロール７０により、鋳型１から引き出された鋳片１０が成形及び二次冷却される。当該二次冷却では、冷却ロール７０内部に形成された冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５を冷媒４０が循環しており、冷却ロール７０自体が冷媒４０により冷却される。また、冷却ロール７０は、そのロール周面７１を鋳片１０に接触させながら、該鋳片１０の鋳造方向の移動に追従して回転し、該ロール周面７１の複数の凸部８０を鋳片表面１０ｃに対して接触させる。これにより、鋳片１０に接触した冷却ロール７０への抜熱により、鋳片１０が間接冷却されるとともに、ロール周面７１上で流動する冷媒４０によって、鋳片１０が直接冷却される（図１４参照。）。
【０１２３】
かかる冷媒４０による直接冷却では、冷却ロール７０内部の冷媒供給路７４を介して供給される冷媒４０を、噴出孔８１からロール周面７１上に噴出しながら、当該ロール周面７１上の冷媒４０を排出孔８２から冷媒排出路７５に排出する。これにより、噴出孔８１から噴出された冷媒４０は、ロール周面７１上において、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０とで囲まれた空隙８３に供給される。該冷媒４０は、当該空隙８３内を排出孔８２に向けてランダムに流通しつつ、その一部が高温の鋳片１０に接触して気化し、この気化潜熱により鋳片１０が冷却される。さらに、空隙８３内の余剰の冷媒４０と、上記気化した冷媒４０の蒸気は、吸引口である排出孔８２から冷媒排出路７５を介して外部に排出される。
【０１２４】
以上説明したように、第２の実施形態に係る冷却ロール７０を用いた冷却方法により、ロール周面７１上の空隙８３内を流通する冷媒４０の気化潜熱を用いた直接冷却作用と、鋳片１０と冷却ロール７０との接触による接触抜熱を用いた間接冷却作用の双方によって、鋳片１０を効率的に冷却できる。さらに、スプレーノズル３による冷媒の噴射によっても、鋳片１０の冷却効率を高めることができる。従って、鋳造速度を高速にしても、鋳片１０を十分に冷却できるので、連続鋳造装置による鋳片１０の生産性を向上できる。
【０１２５】
特に、冷却ロール７０のロール周面７１に形成される複数の凸部８０は、従来のクーリンググリッドのウェアプレートと比べて大幅に小さく、かつ、ロール周面７１上において、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないような形状及び配置で設けられている。また、複数の凸部８０と、噴出孔８１及び排出孔８２との相対位置関係も、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないように調整されている。さらに、鋳片表面１０ｃに接触する個々の凸部８０の面積サイズが小さく、かつ、冷媒４０の流路である空隙８３、噴出孔８１及び排出孔８２が、ロール周面７１の軸方向及び周方向に細かく分散配置されている。
【０１２６】
従って、冷媒４０は、ロール周面７１上を噴出孔８１から排出孔８２に至るまでの間に、上記複数の凸部８０間の空隙８３をランダムな方向に均等に流通して、被冷却面である鋳片表面１０ｃ全体に対して均一に作用する。この結果、鋳片表面１０ｃ全体を冷却ムラ無く、均一に冷却することができる。よって、鋳片１０の凝固均一性を向上させて、鋳造される鋳片１０の品質を向上できる。
【０１２７】
さらに、第２の実施形態では、無駆動式の冷却ロール７０は、鋳片１０に追従して自動的に回転するので、第１の実施形態に係る冷却部材２０の移動機構５０のような別途の駆動機構や、その移動スペースが不要である。従って、比較的簡易な装置構成で、上記冷却方法を実現できる。また、既存の連続鋳造装置に設置されているサポートロール２を上記冷却ロール７０に交換するだけで、上記冷却方法を実現できるので、追加設備コストやランニングコストを抑制できる。
【０１２８】
［３．まとめ］
以上、本発明の第１及び第２の実施形態に係る連続鋳造方法と、それを実現する連続鋳造装置について説明した。本実施形態によれば、鋳片表面１０ｃと、冷却部材２０又は冷却ロール７０の表面との接触部において、複数の凸部３０、８０間の空隙３３、８３内で、冷媒４０とその蒸気をランダムに流動させる。従って、鋳片１０を高効率で冷却できるので、鋳造速度を高速化できるとともに、鋳片表面１０ｃ全体を均一に冷却できるので、連続鋳造される鋳片１０の品質を向上させることができる。
【０１２９】
また、冷却部材２０や冷却ロール７０の冷却系統と、鋳片１０に冷媒を噴射するための冷却系統とが共通であるので、従来のクーリンググリッド方式と比べて、冷却装置の装置構成が簡単であるという利点がある。さらに、接触面２１又はロール周面７１上に形成された複数の凸部３０、８０の大きさ（接触面積）が、従来のウェアプレートと比べて大幅に小さく、かつ、該凸部３０、８０が点対称な形状（例えば円）であるので、凸部３０、８０と鋳片１０との接触面圧を均一にすることが可能である。
【０１３０】
また、冷媒４０の供給系統の温度や噴出量などを制御することで、局部可変な冷却制御が可能となる。さらに、移動機構５０により冷却部材２０を鋳片１０に対して断続的に追従させる機能を有しており、この断続時間を細かくすることなどで、鋳造方向に引き抜かれる鋳片１０に沿って、均一かつ制御性のある冷却が可能となる。加えて、鋳片表面１０ｃに存在するパウダーやスケールなどの付着物６０を除去する機構を設けることで、接触面２１の目詰まりを防止できるので、より均一かつ高効率な冷却を実現できる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
例えば、上記実施形態では、鋳型１から引き出される鋳片１０の長辺側の表面１０ａを、冷却部材２０、冷却ロール７０等の冷却部材により冷却するように構成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、鋳型１から引き出される鋳片１０の短辺側の表面に対向するように、冷却部材２０、冷却ロール７０等の冷却部材を設け、該短辺側の表面を冷却してもよい。また、鋳片１０の長辺側の表面１０ａに対向する一対の第１冷却部材と、該鋳片１０の短辺側の表面に対向する一対の第２冷却部材を設けることで、該鋳片１０の長辺側の表面１０ａ及び短辺側の表面の双方を同時に冷却してもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１ 鋳型
２ サポートロール
３ スプレーノズル
１０ 鋳片
１０ａ 溶融金属
１０ｂ 凝固シェル
１１ 短辺鋳型板
１２ 長辺鋳型板
２０ 冷却部材
２１ 接触面
２２ 基台部
２３ 拡張部
２４、７４ 冷媒供給路
２４ａ、７４ａ 分岐流路
２５ａ、７５ａ 分岐流路
２５、７５ 冷媒排出路
３０、８０ 凸部
３１、８１ 噴出孔
３２、８２ 排出孔
３３、８３ 空隙
４０ 冷媒
５０ 移動機構
６０ 付着物
６２ スクレイパー
６４ 噴出機構
７０ 冷却ロール
７１ ロール周面
９０ 電磁弁
９５ カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型直下で鋳片を冷却する連続鋳造用冷却装置及び連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼をはじめとする溶融金属の連続鋳造プロセスにおいては、まず、溶融金属がタンディッシュから水冷式の鋳型に注入され、次いで、該鋳型に接する溶融金属が凝固して凝固シェルが形成され、該凝固シェルを外殻とする鋳片が、冷却されながら鋳型下方に連続的に引き抜かれ、その後、鋳型下方の二次冷却帯で凝固が進行して最終的に連続鋳造鋳片（スラブ）が形成される。この場合、鋳型を抜けた鋳片は、例えば、サポートロール、クーリンググリッド又はクーリングプレートなどの鋳片支持装置によって支持されながら、ピンチロールによって鋳造方向に引き抜かれる。この鋳片支持装置によって支持されることにより、鋳片の厚み方向への膨らみ（バルジング）が防止される。また、鋳片支持装置にはスプレーノズルが配置されており、このスプレーノズルから噴霧される冷却水によって、鋳型から引き抜かれた鋳片が二次冷却され、中心部までの凝固を完了させる。
【０００３】
ところで、近年では、連続鋳造プロセスにおける生産性を向上するため、鋳造速度（鋳片の引き抜き速度）の高速化が要求されている。このためには、鋳型直下において、バルジングが生じないように凝固シェル厚みの薄い鋳片を支持しながら、該鋳片を効率良く冷却することが求められる。従来、鋳片を鋳型直下で支持及び冷却する方式は、ロール方式、クーリングプレート方式、クーリンググリッド方式の３種類の方式に大別される。
【０００４】
ロール方式では、図１に示すように、鋳型１の直下において、複数対のサポートロール２、２と、複数対のスプレーノズル３、３を鋳造方向に交互に配置し、鋳造方向に引き抜かれる鋳片１０をサポートロール２、２で支持しながら、スプレーノズル３から噴霧される冷却水によって鋳片１０を冷却する。このロール方式では、鋳片１０を冷却する観点からは、鋳造方向に隣接するサポートロール２、２のロール間隔を拡大させ、鋳片１０が水冷される面積を広くすることが望ましいが、このようにすると鋳片１０の支持間隔が広がるため、バルジングしやすくなってしまうという問題がある。また、サポートロール２、２と鋳片１０とは線接触であるため、面で支持する他の２つの方式に比べて鋳片の支持面積が小さいという問題もある。
【０００５】
また、クーリングプレート方式では、鋳片の幅方向全体を１つのプレートで支持し、このプレートは、その内部に冷却水の流路が形成された水冷構造であり、鋳片と接触して鋳片を間接冷却するとともに、プレートの表面から鋳片に向けて冷却水を噴射して鋳片を直接冷却する（例えば、特許文献１参照。）。このクーリングプレート方式では、鋳片の幅方向全体を大きな１つのプレートで支持しており、鋳片のバルジング防止には非常に有効な方式であるが、鋳片を直接冷却する面積が小さいので、鋳片の冷却効率が悪いという問題がある。
【０００６】
また、クーリンググリッド方式では、千鳥配置された多数のウェアプレートにより鋳片を支持するとともに、これらウェアプレートの隙間に設置される多数のスプレーノズルから冷却水を噴射して鋳片を直接冷却する（例えば、特許文献２、３参照。）。このクーリンググリット方式は、上記ロール方式及びクーリングプレート方式の問題を解決すべく、ウェアプレートによる鋳片の支持面積と、スプレーノズルにより鋳片を直接冷却する面積の双方を最適化しようとする技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−２５２６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２００５４号公報
【特許文献３】特開２００７−１１８０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のクーリンググリッド方式による鋳片の冷却及び支持機構では、以下の問題があった。
【０００９】
まず、クーリンググリッド方式では、ウェアプレートの面積サイズや、スプレーが機能する冷却面積のサイズが、依然として大きいので、鋳片とウェアプレートとの接触部に冷却水が到達しなかった。このため、鋳片表面を部分的に偏って冷却することになり、冷却ムラが生じてしまい、鋳片冷却の均一性が不十分であるという問題があった。
【００１０】
また、ウェアプレートは内部水冷機構を備えているが、この内部水冷機構では、鋳片に対するウェアプレートの接触面の温度を十分に低下させることができないので、ウェアプレートによる間接冷却の冷却効率が低いという問題があった。
【００１１】
さらに、スプレーノズルの冷却系統と、ウェアプレートの内部水冷系統とを個別に設けており、クーリンググリッドの装置構成が複雑であるという問題もあった。加えて、鋳片に対するウェアプレートの接触面積に限った鋳片の冷却を考えても、比較的大きいウェアプレートと鋳片との接触面圧を均一にすることが困難であるという問題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記事情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、鋳型直下において鋳片を効率的かつ均一に冷却することが可能な、新規かつ改良された連続鋳造用冷却装置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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、連続鋳造装置の鋳型の直下に設けられ、前記鋳型から引き出された鋳片を冷却する連続鋳造用冷却装置において、複数の凸部が形成された接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却する冷却部材を備え、前記冷却部材は、前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面に冷媒を供給する冷媒供給路と、前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面から前記冷媒を排出する冷媒排出路と、前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記冷媒供給路を通じて供給された前記冷媒を前記複数の凸部間の空隙に噴出する噴出孔と、前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒及び該冷媒の蒸気を前記冷媒排出路に排出する排出孔と、を備えることを特徴とする、連続鋳造用冷却装置が提供される。
【００１４】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させる移動機構をさらに備えるようにしてもよい。
【００１５】
前記移動機構は、前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させるようにしてもよい。
【００１６】
前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられ、先端が前記鋳片表面に対して接触するスクレイパーをさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出する噴出機構をさらに備えるようにしてもよい。
【００１８】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、前記ロール部材は、鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して回転するようにしてもよい。
【００１９】
前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切るカバーを、前記ロール部材の周面に隣接して設けてもよい。
【００２０】
前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒が供給されるように、前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御する制御機構を設けてもよい。
【００２１】
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、連続鋳造装置の鋳型を用いて鋳片を鋳造しながら、前記鋳型から引き出される前記鋳片を冷却する連続鋳造方法において、複数の凸部が形成された接触面を有する冷却部材を前記鋳型の直下に設け、前記接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却するとともに、前記冷却部材の内部に設けられた冷媒供給路を介して供給される冷媒を、前記冷却部材の前記接触面に形成された噴出孔から、前記複数の凸部間の空隙に噴出しつつ、前記複数の凸部間の空隙にある前記冷媒及び該冷媒の蒸気を、前記冷却部材の前記接触面に形成された排出孔から、前記冷却部材の内部に設けられた冷媒排出路を介して排出することを特徴とする、連続鋳造方法が提供される。
【００２２】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させるようにしてもよい。
【００２３】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させるようにしてもよい。
【００２４】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられたスクレイパーの先端を前記鋳片表面に対して接触させるようにしてもよい。
【００２５】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出させるようにしてもよい。
【００２６】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して前記ロール部材を回転させながら、当該回転するロール部材の周面の前記複数の凸部を前記鋳片表面に対して接触させるようにしてもよい。
【００２７】
前記ロール部材の周面に隣接して設けられたカバーにより、前記ロール周面から前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切るようにしてもよい。
【００２８】
前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御することにより、前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒を供給するようにしてもよい。
【００２９】
かかる構成により、連続鋳造装置の鋳型から引き出された鋳片と冷却部材との接触部において、鋳片を直接冷却するための冷媒が、噴出孔から噴出され、鋳片表面と複数の凸部とで形成される空隙をランダムに流通して、排出孔から排出される。このとき、接触面の当該空隙に供給された冷媒は、高温の鋳片と接触して気化し、その気化潜熱により鋳片が直接冷却される。このように、鋳片と冷却部材との接触部において、冷媒とその蒸気をランダムに流通させることで、冷媒の気化潜熱により鋳片表面を均一に冷却することができる。一方、冷却部材の内部に形成された冷媒供給路及び冷媒排出路を冷媒が循環することにより、冷却部材自体も冷却されている。該冷却部材の複数の凸部が鋳片の非接触面と接触するため、冷却部材自体の接触抜熱によっても、鋳片が間接冷却される。このように、鋳片表面と冷却部材の接触面との接触部にてランダムに流通する冷媒の気化潜熱（直接冷却）と、鋳片から冷却部材への接触抜熱（間接冷却）との双方の冷却作用によって、鋳片の冷却効率を向上できるとともに、鋳片表面全体をムラ無く均等に冷却できる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、鋳型直下において、鋳型から引き出される鋳片表面に接触する冷却部材を設け、該鋳片表面と冷却部材の接触面上で冷媒やその蒸気をランダムに流通させることによって、鋳片を効率的かつ均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【図３】同実施形態に係る連続鋳造鋳型の基本構成を示す平面図（ａ）及び一部断面正面図（ｂ）である。
【図４】同実施形態に係る冷却部材を示す模式図である。
【図５】同実施形態に係る冷却部材の接触面を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。
【図６】同実施形態に係る冷却部材の接触面と鋳片表面との接触部における冷媒の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【図７】同実施形態に係る冷却部材の移動サイクルを示す模式図である。
【図８】同実施形態に係る冷却部材の移動サイクルを示す模式図である。
【図９】同実施形態に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材を示す模式図である。
【図１０】同実施形態の変更例に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【図１２】同実施形態に係る冷却ロールを示す模式図である。
【図１３】同実施形態に係る冷却ロールの周面を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。
【図１４】同実施形態に係る冷却ロールの周面と鋳片表面との接触部における冷媒の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【図１５】同実施形態の変更例に係る冷却ロールの周面と鋳片表面との接触部を示す部分拡大断面図である。
【図１６】同実施形態の変更例に係る冷却ロールを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
［１．第１の実施形態］
以下に、本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置と、それを用いた連続鋳造方法について説明する。
【００３４】
［１．１．連続鋳造装置の全体構成］
まず、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る連続鋳造装置の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図であり、図３は、本実施形態に係る連続鋳造鋳型の基本構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面正面図である。
【００３５】
図２に示すように、本実施形態に係る連続鋳造装置は、溶融金属１０ａを鋳造する鋳型１と、鋳型１の直下に設けられ、鋳型１から引き出される鋳片１０を支持及び冷却する機構（以下、鋳片支持及び冷却装置という。）とを備える。
【００３６】
まず、鋳型１の概略構造について、図３を参照して説明する。図３に示すように、鋳型１は、一対の短辺鋳型板１１、１１と、該短辺鋳型板１１、１１をその幅方向両側から挟み込む一対の長辺鋳型板１２、１２と、短辺移動機構１３とからなる。このように一対の短辺鋳型板１１、１１を対向配置して一対の長辺鋳型板１２、１２で挟み込むことにより、矩形の鋳造空間を有する鋳型１が形成される。
【００３７】
短辺鋳型板１１及び長辺鋳型板１２は、その内部に水冷構造（図示せず。）を備え、溶融金属１０ａと接する側が水冷銅板１１ａ、１２ａで構成され、その背面側がバックフレーム１１ｂ、１２ｂで構成されている。なお、図示の例の短辺鋳型板１１は、鋳造方向に相異なる２以上のテーパを有する多段テーパ鋳型板で構成されており、その上下でテーパ率が変化しているが、かかる例に限定されず、１段テーパ鋳型板で構成されてもよい。
【００３８】
短辺移動機構１３は、連続鋳造される鋳片１０の幅や形状を制御するために、短辺鋳型板１１を水平移動又は傾動させる。この短辺移動機構１３は、短辺鋳型板１１をバックフレーム１１ｂ側から支持する複数対のアクチュエータ１４と、該アクチュエータ１４を制御する制御装置１５とを備える。アクチュエータ１４は、例えば電動シリンダ、油圧シリンダなどで構成され、制御装置１５からの指示に応じて、短辺鋳型板１１を水平移動又は傾動させる。短辺鋳型板１１を水平移動させることで、鋳片１０の幅を制御できる。また、短辺鋳型板１１を傾動させて、鋳型１の短辺のテーパ率を変化させることで、鋳型１内で形成される凝固シェル１０ｂの凝固均一度や、鋳型１による鋳片１０の摩擦拘束力を制御できる。
【００３９】
図２に戻り、上記連続鋳造装置を用いた連続鋳造方法の概要について説明する。図２に示すように、溶融金属１０ａ（例えば溶鋼）は、不図示のタンディッシュから浸漬ノズルを介して上記鋳型１内に注入され、鋳型１の内面に接触して冷却される。そして、鋳型１内において、短辺鋳型板１１及び長辺鋳型板１２に接する溶融金属１０ａの外周部が凝固して、凝固シェル１０ｂが形成され、該凝固シェル１０ｂを外殻とする鋳片１０が、冷却されながら鋳型１下方に連続的に引き出される。その後、鋳型１の直下の二次冷却帯において、次に説明する鋳片支持及び冷却装置により、鋳片１０を支持及び成形しながら二次冷却する。これにより、鋳片１０内部の溶融金属１０ａの凝固が進行して、最終的な連続鋳造鋳片（スラブ）が形成される。
【００４０】
次に、図２に示した鋳片支持及び冷却装置について説明する。なお、この鋳片支持及び冷却装置は、本発明の連続鋳造用冷却装置の一例である。
【００４１】
図２に示すように、鋳片支持及び冷却装置は、上記鋳型１の直下に配設され、鋳型１から鉛直下方に引き出される鋳片１０の長辺を、長辺方向の両側から支持及び整形するとともに、鋳片１０を冷却する。この鋳片支持及び冷却装置は、複数対のサポートロール２、２と、複数対の冷却部材２０、２０と、冷却部材２０の移動機構５０（図７、８参照。）とを備える。
【００４２】
サポートロール２、２は、鋳型１から下方に引き出される鋳片１０の両側から、該鋳片１０の長辺を支持して、鋳片１０の厚み方向への膨らみ（バルジング）を防止する。サポートロール２のロール幅は、少なくとも鋳片１０の幅よりも大きく、そのロール周面で鋳片１０の幅方向全体を支持する。かかるサポートロール２は、無駆動式であり、鋳造方向に引き出される鋳片１０に追従して回転しながら、該鋳片１０を支持及び案内する。これにより、鋳片１０をバルジングないように整形することができる。
【００４３】
冷却部材２０は、鋳片１０の長辺方向両側から該鋳片１０を支持する機能と、該鋳片１０の長辺側の表面１０ｃ（被冷却面）を冷却する機能を有する。冷却部材２０とサポートロール２は、鋳造方向に交互に配置されており、鋳造方向に移動する鋳片１０を適切に支持及び冷却できるようになっている。このように、サポートロール２と冷却部材２０の双方により鋳片１０を支持する。従って、鋳造方向に隣接するサポートロール２、２のロール間隔を拡大させて、両者間に冷却部材２０を配置し、冷却部材２０による鋳片１０の冷却面積を広くしたとしても、鋳片１０の支持間隔が広がることがないので、鋳片１０のバルジングを防止できる。
【００４４】
さらに、上記冷却部材２０は、その内部に形成された冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５（図３参照。）に冷媒を循環させる内部冷却機構を具備するとともに、鋳片１０に対して接触する略平坦な接触面２１に該冷媒の噴出孔３１及び排出孔３２（図３参照。）が設けられている。かかる冷却部材２０は、その接触面２１を鋳片１０の表面に接触させて、鋳片１０から冷却部材２０への抜熱により、鋳片１０を間接的に冷却するだけでなく、冷却部材２０の接触面２１と鋳片１０との接触部を流通する冷媒により、鋳片１０を直接的に冷却する。また、後述する移動機構５０により、冷却部材２０は、鋳造方向に隣接するサポートロール２、２間で、鋳造方向（即ち、鉛直方向）及び水平方向に移動可能に構成されている。
【００４５】
かかる冷却部材２０は、接触面２１を鋳片１０に接触させながら鋳造方向に移動可能であり、かつ、特殊な方法で鋳片１０に対して冷媒を作用させる点で、従来のクーリングプレート（特許文献１参照。）やクーリンググリッド（特許文献２、３参照。）とは相違する。以下に、本実施形態に係る冷却部材２０の特徴について詳述する。
【００４６】
［１．２．冷却部材の構成］
次に、図４〜図６を参照して、本実施形態に係る冷却部材２０の構成について詳述する。図４は、本実施形態に係る冷却部材２０を示す模式図であり、図５は、該冷却部材２０の接触面２１を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）であり、図６は、該冷却部材２０の接触面２１と鋳片１０の表面１０ｃとの接触部における冷媒の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【００４７】
図４に示すように、冷却部材２０は、矩形状の垂直断面を有する基台部２２と、基台部２２の先端に連結された拡張部２３とからなる。拡張部２３は、基台部２２側から接触面２１側にかけて拡張するような台形状の垂直断面を有している。なお、冷却部材２０の材質は、例えば、ステンレス、ダイス鋼、鋳鋼、炭素鋼又は耐熱鋼などである。
【００４８】
冷却部材２０は、鋳片１０の表面（被冷却面）に接触する接触面２１を備え、該接触面２１は、後述する複数の凸部３０による凹凸を除いては、略平坦な面である。この接触面２１は、上記台形状断面を有する拡張部２３の下底側の面に相当する。かかる接触面２１の水平方向の幅は鋳片１０の幅以上であり、該接触面２１は鋳片１０の幅方向全体に接触する。
【００４９】
また、冷却部材２０の内部には、外部から接触面２１に冷媒４０を供給するための冷媒供給路２４と、接触面２１から外部に冷媒４０を排出するための冷媒排出路２５が形成されている。冷媒供給路２４は、冷却部材２０の拡張部２３内で、１つの流路から複数の分岐流路２４ａに分岐しており、各分岐流路２４ａは接触面２１に形成された噴出孔３１に連通している。一方、冷媒排出路２５は、冷却部材２０の拡張部２３内で、複数の分岐流路２５ａから１つの流路に統合しており、各分岐流路２５ａは接触面２１に形成された排出孔３２に連通している。このように冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５に冷媒４０を順
【００５０】
さらに、上記の冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５は、冷却部材２０自体を冷却する内部冷却機構としても機能し、該冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５内を冷媒４０が循環することで、冷却部材２０自体が冷却される。
【００５１】
ここで、図５を参照して、冷却部材２０の接触面２１の構成について詳述する。図５に示すように、冷却部材２０の接触面２１には、鋳片１０側に向かって突出した複数の凸部３０と、接触面２１上に冷媒４０を噴出する複数の噴出孔３１と、接触面２１上から冷媒４０を排出する複数の排出孔３２とが形成されている。噴出孔３１は、上記冷却部材２０内の分岐流路２４ａを介して冷媒供給路２４と連通しており、冷媒供給路２４を通じて供給された冷媒４０を、複数の凸部３０間の空隙３３に噴出する。一方、排出孔３２は、上記冷却部材２０内の分岐流路２５ａを介して冷媒排出路２５と連通しており、複数の凸部３０間の空隙３３に存在する余剰の冷媒４０、及び、鋳片１０の熱により気化した該冷媒４０の蒸気を、冷媒排出路２５に排出する。
【００５２】
これら凸部３０、噴出孔３１及び排出孔３２はそれぞれ、接触面２１上で縦横に所定間隔で均等に配置されている。凸部３０の分布密度は、噴出孔３１及び排出孔３２の分布密度よりも高い（例えば、図示の例では凸部３０の分布密度が約３６倍）。これにより、接触面２１上で冷媒４０が噴出孔３１から排出孔３２に至るまでの間に、様々な方向にランダムに流動するようになる。
【００５３】
また、噴出孔３１の分布密度と排出孔３２の分布密度は略同一である。ある１つの噴出孔３１に隣接する４つの排出孔３２を頂点とする正方形の中心に、該噴出孔３１が配置されており、同様に、ある１つの排出孔３２に隣接する４つの噴出孔３１を頂点とする正方形の中心に、該排出孔３２が配置されている。このように複数の噴出孔３１及び排出孔３２を等間隔で交互に千鳥配置することで、接触面２１上で冷媒４０を均等に流通させることができる。
【００５４】
ここで、接触面２１に形成される凸部３０について詳述する。冷却部材２０の接触面２１に、一つ一つが独立した複数の凸部３０を設けることにより、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０とで囲まれた空隙３３に冷媒４０を流通させて、鋳片１０の冷却効率を高めることができる。
【００５５】
図５に示すように凸部３０は、冷却部材２０の接触面２１に所定の間隔で設けた円柱状の突起で構成されるが、水平断面の形状が円状、楕円状、多角形状又は星型形状の何れかであることが好ましく、垂直断面の形状は長方形又は台形であることが好ましい。また、凸部３０は半球状であってもよい。また、複数の凸部３０間の空隙３３に冷媒４０をランダムに流通させるためには、凸部３０の水平断面の形状が、上下左右に対称な形状、例えば円、正方形、楕円等であることが好ましい。また、凸部３０は、接触面２１の全面に設けられることが好ましいが、接触面２１の一部にのみ設けることも可能である。
【００５６】
また、凸部３０の高さは、０．０２５〜１０ｍｍであることが好ましい。これは、凸部３０の高さが０．０２５ｍｍよりも低いと、鋳片１０との隙間が小さすぎるため、鋳片１０と冷却部材２０との間に冷媒４０を循環することが困難となり、一方、１０ｍｍよりも大きいと隙間が大きくなりすぎて、冷媒の供給量を多くする必要があり、不経済である。
【００５７】
また、接触面２１上での凸部３０の面積率は、２０〜９０％であることが好ましい。これは、凸部３０の面積率が２０％よりも小さいと、接触面２１の凸部３０の形状が鋳片１０に転写し易く、９０％よりも大きい場合は、凸部３０間の空隙３３が狭く、圧力損失が大きくなり、冷媒４０が充填又は流動できないため、冷却効率が若干低下するためである。
【００５８】
凸部３０の水平断面の形状が円状である場合には、凸部３０の直径（水平断面の形状が多角形状又は星型形状である場合には、凸部の外接円の直径）が、０．０５〜５０ｍｍであることが好ましい。これは、凸部の直径又は外接円の直径が０．０５ｍｍよりも小さい場合は、凸部３０の摩耗が大きく、長期間に渡り効果を得られず、５０ｍｍよりも大きい場合、均一な冷却ができないためである。
【００５９】
なお、凸部３０は、所定形状に成形された別部材を平坦な接触面２１に装着して設けてもよいが、凸部３０の成形条件によっては、凸部３０の痕が鋳片１０に転写されることがある。これを防止するには、接触面２１における凸部３０を設ける部位の周囲を、凸部３０の高さと同等の深さ分だけ除去することで、凸部３０を設けてもよい。
【００６０】
冷却部材２０の接触面２１の凸部３０は、例えば、機械的切削加工、電解加工、化学エッチング、放電加工、又はめっき法により形成することができる。
【００６１】
このうち、例えば化学エッチングは、以下のようにして行うことができる。まず、可視光硬化型感光性樹脂を冷却部材２０の接触面２１に塗布、乾燥した後、可視光を遮断するマスクで被覆して可視光を照射し、照射部を硬化させる。次に、硬化部以外の樹脂を有機溶剤により除去する。例えば、塩化第２鉄等のエッチング液に、冷却部材２０の接触面２１を１〜３０分程度浸漬し、エッチングすればよい。凸部３０の直径又はピッチは、可視光を遮断するマスクの形状によって適宜選択することが可能であり、凸部３０の高さはエッチング時間によって適宜調整することができる。
【００６２】
放電ダル加工は、目的とする凸部形状を反転させた凹部を表面パターンとして有する銅電極を、冷却部材２０の接触面２１に対向して設置し、加工電流条件を冷却部材２０の材質、及び所望の凸部形状に応じて、適宜調整すればよい。
【００６３】
めっき法の場合、半球状凸部の直径を１０μｍ以上とするため、めっきの厚みを１０μｍ以上とすることが好ましく、剥離を防止するため、めっきの厚みの上限は８００μｍ以下とすることが好ましい。めっき層は、アルカリ脱脂し、めっき液中で金型を陽極として電解処理する電解エッチングを行った後、所定の浴温、電流密度で形成することができる。なお、半球状凸形状を有するめっき層を形成するには、例えば、電流密度を段階的に増加させた後、一定電流密度でめっきすればよい。
【００６４】
次に、接触面２１に形成される噴出孔３１、排出孔３２について詳述する。噴出孔３１、排出孔３２の形状が円形である場合は、その直径が０．１ｍｍ未満では、目詰まりが起きやすいため、噴出孔３１、排出孔３２の直径の下限を０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、噴出孔３１、排出孔３２の直径が１００ｍｍよりも大きいと、鋳片１０に形状が転写するため、直径の上限を１００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、噴出孔３１、排出孔３２の形状が矩形、楕円形である場合、多孔質金属の孔のような不定形である場合には、流路面積が直径０．１〜１００ｍｍの円と同等であればよい。
【００６５】
また、噴出孔３１、排出孔３２のピッチ（即ち、隣接する噴出孔３１同士の若しくは排出孔３２同士の距離）が、０．１ｍｍよりも小さい場合、孔の数が増加して冷却部材２０の製造コストが高くなる。一方、噴出孔３１、排出孔３２のピッチが１０００ｍｍよりも大きい場合は、冷却能力が不足することがある。従って、噴出孔３１、排出孔３２のピッチは、０．１〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【００６６】
なお、上記の噴出孔３１、排出孔３２、冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５等は、冷却部材２０に対するドリルによる機械的な穿孔、又は、放電加工による穿孔によって設けることができる。また、冷媒４０の噴出孔３１及び排出孔３２を冷却部材２０に穿孔する代わりに、内部から外表面に貫通する気孔を有する多孔質金属に、冷媒４０の供給配管及び排出配管を接続して、冷却部材２０を構成してもよい。この場合、肉厚方向に貫通する直径、ピッチの孔を複数有する多孔質金属を使用することが好ましい。このような多孔質金属は、粉末を成形後に焼結するか、又は金属を溶融させた後、温度制御により凝固組織の方向を一定にする一方向凝固によって製造することができる。
【００６７】
また、冷媒４０は、難燃性、腐食性の観点から、水、多価アルコール類、多価アルコール類水溶液、ポリグリコール、引火点１２０℃以上の鉱物油、合成エステル、シリコンオイル、フッ素オイル、滴点１２０℃以上のグリース、鉱物油、合成エステルに界面活性剤を配合した水エマルションの何れでもよく、これらの混合物を用いてもよい。また、冷却媒体は、流体であれば、液体でも気体であってもよいが、本実施形態では、例えば液体の冷却水を用いる。
【００６８】
次に、冷却部材２０の接触面２１上における冷媒４０の流路について説明する。上述した複数の凸部３０間の空隙３３は、接触面２１上における冷媒４０の流路として機能する。つまり、平坦な接触面２１上に複数の凸部３０を形成することで、当該複数の凸部３０の間隙である凹部（即ち、空隙３３）が形成され、この複数の凸部３０間の空隙３３は接触面２１全体に渡って連通している。
【００６９】
そして、図６に示すように、冷却部材２０の接触面２１を鋳片１０の表面１０ｃ（以下、鋳片表面１０ｃという。）に接触させたときには、複数の凸部３０の先端部が鋳片表面１０ｃに当接するため、鋳片表面１０ｃと冷却部材２０の接触面２１との間には、凸部３０の高さ分の空隙層が生じる。このとき、複数の凸部３０間の空隙３３は、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０と接触面２１とで囲まれた閉空間となり、鋳片１０と冷却部材２０との接触部における冷媒４０の流路として機能する。
【００７０】
かかる接触面２１の構造により、図６に示すように、冷媒供給路２４の分岐流路２４ａから供給される冷媒４０は、接触面２１の噴出孔３１から噴出して、接触面２１と鋳片表面１０ｃとの間に供給された後に、複数の凸部３０間の空隙３３を縫うように流動して、排出孔３２から冷媒排出路２５の分岐流路２５ａに排出される。このとき、空隙３３を流れる冷媒４０は、高温の鋳片表面１０ｃと接触して、その一部又は全部が気化するので、この気化潜熱により鋳片１０を冷却する。このように、接触面２１に形成された複数の凸部３０間の空隙３３内で、冷媒４０を流通及び気化させることで、冷媒４０の気化潜熱により、鋳片１０を直接冷却することができる。
【００７１】
また、閉空間である空隙３３内で冷媒４０が気化すると、空隙３３内の圧力が増大して、冷媒４０の蒸気膜が形成され、冷媒４０の流通を阻害する。そこで、空隙３３内に存在する余剰の冷媒４０（液体）と、気化した冷媒４０の蒸気を、接触面２１上の排出孔３２から冷媒排出路２５の分岐流路２５ａに排出する。不図示の真空ポンプ等の吸引手段を用いて冷媒排出路２５の内圧を負圧にすれば、該冷媒排出路２５に連通する排出孔３２から、上記空隙３３内の余剰の冷媒４０及び該冷媒４０の蒸気を吸引し、該冷媒排出路２５を通じて排出することができる。このように排出孔３２から冷媒４０を排出することで、鋳片１０との接触により空隙３３内に発生した冷媒４０の蒸気による圧力上昇を防ぎ、空隙３３内の圧力を減圧できるので、空隙３３内における冷媒４０の流通を円滑化及び促進できる。よって、接触面２１上で流通する冷媒４０を用いた冷却効率が大幅に向上する。
【００７２】
また、間接冷却としては、接触面２１の複数の凸部３０が鋳片表面１０ｃに接触するので、鋳片１０の熱を、凸部３０を介して冷却部材２０に抜熱することができる。上述したように冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５は、冷却部材２０自体を冷却する内部冷却機構として機能し、冷却部材２０の内部の冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５に冷媒４０を循環させることで、冷却部材２０自体を冷却できる。特に、鋳片１０に対する接触面２１に近い側にある拡張部２３内に、冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５の分岐流路２４ａ、２５ａを形成することで、冷却部材２０の接触面２１付近の冷却を促進できる。このように内部冷却機構により冷却された冷却部材２０の接触面２１を鋳片１０に接触させることで、鋳片１０の熱を冷却部材２０に抜熱して、鋳片１０を好適に間接冷却することができる。
【００７３】
［１．３．冷却部材の移動機構］
次に、図７及び図８を参照して、本実施形態に係る冷却部材２０の移動機構５０と、該移動機構５０による冷却部材２０の移動動作について説明する。なお、図７及び図８は、本実施形態に係る冷却部材２０の移動サイクルを示す模式図である。
【００７４】
図７に示すように、移動機構５０は、鋳片表面１０ｃに対する冷却部材２０の接触面２１の接触を維持しながら、冷却部材２０を鋳片１０に追従して鋳造方向（垂直方向）に移動させ、また、冷却部材２０を水平方向に移動させて、鋳片表面１０ｃに対して冷却部材２０の接触面２１を接触／離隔させる。
【００７５】
移動機構５０は、例えば、冷却部材２０を水平方向に移動させるアクチュエータ５１と、冷却部材２０を鋳造方向に移動させるボールネジ機構とを備える。アクチュエータ５１のピストンロッド５１ａは、冷却部材２０の基台部２２の後端に連結されており、これにより、アクチュエータ５１は冷却部材２０を支持する。該アクチュエータ５１は、ピストンロッド５１ａを伸縮させることで、冷却部材２０を水平方向に移動させ、鋳片１０に対して接近／離隔させる。ボールネジ機構は、上記アクチュエータ５１に螺嵌されて該アクチュエータ５１を支持するボールネジ５２と、上記アクチュエータ５１の垂直方向の移動を案内するガイドレール５３と、ボールネジ５２に連結されたモータ５４とを備える。このボールネジ機構は、モータ５４によりボールネジ５２を回転させることで、上記アクチュエータ５１をガイドレール５３に沿って上下動させ、この結果、該アクチュエータ５１により支持された冷却部材２０を鋳造方向に移動させる。
【００７６】
なお、移動機構５０は、上記図７の構成例に限定されず、冷却部材２０を鋳造方向及び水平方向に移動可能な構成であれば、例えば、二軸アクチュエータ又はリンク機構等を用いるなど、適宜設計変更可能である。
【００７７】
ここで、上記移動機構５０による冷却部材２０の移動動作について説明する。まず、図７に示すように、移動機構５０は、冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃに接触させたままの状態で、モータ５４の駆動により、鋳造方向（即ち、下方）に移動する鋳片１０に追従するようにして、冷却部材２０を初期位置から鋳造方向に所定距離Ｚだけ垂直移動させる（符号２０Ａの位置→符号２０Ｂの位置）。このとき、冷却部材２０の移動速度は、鋳造速度と同一である。これにより、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触を所定時間に渡り維持して、接触部位の鋳片表面１０ｃを好適に冷却できる。
【００７８】
次いで、図８に示すように、移動機構５０は、アクチュエータ５１の駆動により、冷却部材２０を鋳片１０から離隔する方向に所定距離Ｘだけ水平移動させることで、該冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃから離隔させる（符号２０Ｂの位置→符号２０Ｃの位置）。さらに、移動機構５０は、モータ５４の駆動により、冷却部材２０を鋳造方向と反対方向（即ち、上方）に所定距離Ｚだけ垂直移動させて、上記初期位置と同一の高さに戻す（符号２０Ｃの位置→符号２０Ｄの位置）。その後、移動機構５０は、アクチュエータ５１の駆動により、冷却部材２０を鋳片１０に接近する方向に所定距離Ｘだけ水平移動させることで、冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃの別の部位に対して再び接触させる（符号２０Ｄの位置→上記符号２０Ａの位置）。その後は、上記と同様な移動サイクルを繰り返す。
【００７９】
以上のような移動サイクルで冷却部材２０を移動させることにより、鋳造方向に移動する鋳片１０の表面１０ｃを、所定領域ずつ順次、冷却部材２０により冷却するので、鋳片表面１０ｃ全体を均一かつ確実に冷却できる。さらに、鋳片表面１０ｃに対する接触面２１の接触と離隔を使い分けることで、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃとが摩擦しないので、鋳片表面１０ｃを傷付けることがない。
【００８０】
なお、図７及び図８では、鋳片１０の一側の冷却部材２０の移動サイクルについて説明したが、鋳片１０の他側にある冷却部材２０も同様に移動する。つまり、鋳片１０の両側で同一高さに配置される一対の冷却部材２０が、同様な移動サイクルで移動して、鋳片１０の両側の表面１０ｃを均等に冷却する。
【００８１】
［１．４．鋳片表面の付着物の除去機構］
次に、図９を参照して、本実施形態に係る鋳片表面１０ｃにおける付着物除去機構について説明する。なお、図９は、本実施形態に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材２０を示す模式図である。
【００８２】
図９に示すように、鋳型１から引き出された鋳片表面１０ｃには、鋳型１内の鋳造で使用されるパウダーやスケール等からなる付着物６０が付着しており、該付着物６０は、鋳片表面１０ｃ上を下方に向かって流動する。この付着物６０が、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触部に進入すると、複数の凸部３０間の空隙３３が目詰まりを起こし、空隙３３内の冷媒４０の流通に支障を来すため、目詰まり部分の冷却効率が低下するとともに、鋳片表面１０ｃ全体の均一な冷却を阻害してしまう。
【００８３】
そこで、本実施形態に係る冷却部材２０の鋳造方向上流側には、当該付着物６０の除去機構として、スクレイパー６２が設けられている。スクレイパー６２は、冷却部材２０の拡張部２３の上側の傾斜面２３ａに設置されており、該傾斜面２３ａに沿ってスライド可能である。このスクレイパー６２の先端６２ａは、鋳片表面１０ｃと略平行な平面となるように成形されており、鋳片表面１０ｃに面接触する。かかるスクレイパー６２の先端６２ａを接触面２１から突出させて、接触面２１に軽く接触させる。
【００８４】
かかるスクレイパー６２は、冷却部材２０の鋳造方向上流側の鋳片表面１０ｃ上に存在する付着物６０を掻き取って、外部に除去する。これにより、付着物６０が
接触面２１の上端から該接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触部内に進入することを阻止できるので、複数の凸部３０間の空隙３３が目詰まりを起こすことを防止できる。よって、冷却部材２０による鋳片表面１０ｃの冷却を、より効率的かつ均一に実現することができる。
【００８５】
次に、図１０を参照して、本実施形態の変更例に係る付着物除去機構について説明する。なお、図１０は、本実施形態の変更例に係る付着物除去機構が設けられた冷却部材２０を示す模式図である。
【００８６】
図１０に示すように、冷却部材２０は、上記付着物６０の除去機構として、冷媒４０の蒸気を上方に向けて噴出する噴出機構６４を備えている。この噴出機構６４は、上記複数の凸部３０間の空隙で、鋳片１０の熱により発生した冷媒４０の蒸気を、接触面２１の上端部から鋳造方向上流側に向けて噴出する。
【００８７】
上述したように、冷却部材２０の接触面２１と鋳片表面１０ｃが接触している場合には、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０間の空隙３３に、冷媒４０の蒸気（例えば水蒸気）が大気圧以上の蒸気圧で充満している。このため、接触面２１の上端において、鋳片表面１０ｃとの間に開口を設ければ、当該開口から冷媒４０の蒸気６８が上方に噴出するようになる。かかる噴出機構６４により、接触面２１の上端から鋳片表面１０ｃ上の付着物６０に対して蒸気６８を噴射することで、該付着物６０を飛散させ、接触面２１から除去することができる。
【００８８】
さらに、上記冷却部材２０の拡張部２３は台形状の垂直断面を有しているが、図１０に示すように、この拡張部２３の上端の鋭角部６６は、上方に向かうほど、鋳片１０から離隔するように反り返っている。この結果、接触面２１の上端も鋳片１０から離隔するように反り返っている。かかる接触面２１の反り返り構造により、接触面２１の上端から噴射される蒸気６８は、鉛直上方のみならず、接触面２１の反り返り面に沿って斜め上方にも向かう。従って、接触面２１から剥離させた付着物６０の破片６１を、好適に外部に吹き飛ばすことができるので、付着物６０の進入をより確実に防止できる。
【００８９】
また、蒸気圧を高くして付着物６０をより強固に吹き飛ばしたい場合は、鋭角部６６を上方に向かうほど、鋳片１０に近づくように一旦絞りこむ形状とすることも可能である。また、鋭角部６６を設けず、接触面２１の上端部のみを、当該上端部から蒸気の噴出ができる程度に、より鋳片１０に並行に近づけることでもよい。なお、排気孔３２に連通する冷媒排出系統（例えば、冷媒排出路２５、分岐流路２５ａ等）の途中に、絞りや圧力調整弁等による抵抗を設けて、冷媒４０の蒸気の排気圧を調整することにより、接触面２１上端からの蒸気の噴出圧を調整することが可能である。
【００９０】
以上のように、噴出機構６４によっても、付着物６０が、接触面２１の上端から該接触面２１と鋳片表面１０ｃとの接触部内に進入することを阻止して、複数の凸部３０間の空隙３３が目詰まりを起こすことを防止できる。また、鋳片１０の冷却で発生する冷媒４０の蒸気６８を有効利用することで、付着物除去機構として、別途の部材や駆動装置等を設ける必要が無いので、装置構成の簡素化、省コスト化が図れる。
【００９１】
［１．５．連続鋳造方法］
次に、本実施形態に係る連続鋳造装置による連続鋳造方法について、特に、鋳型１直下での鋳片１０の冷却方法を中心に説明する。
【００９２】
図２に示したように、上記連続鋳造装置を用いた連続鋳造においては、鋳型１内に溶融金属１０ａを注入しながら、該鋳型１を用いて鋳片１０が連続鋳造される。この連続鋳造中には、鋳型１直下の二次冷却帯において、上記サポートロール２及び冷却部材２０により、鋳型１から引き出された鋳片１０が成形及び二次冷却される。当該二次冷却では、冷却部材２０内部に形成された冷媒供給路２４及び冷媒排出路２５を冷媒４０が循環しており、冷却部材２０自体が冷媒４０により冷却される。そして、移動機構５０により、図７及び図８に示した移動サイクルで冷却部材２０を移動させる。この移動サイクルでは、冷却部材２０の接触面２１を鋳片表面１０ｃに接触させた状態で、移動機構５０により、冷却部材２０を鋳片１０に追従して鋳造方向に移動させる。これにより、鋳片１０に接触した冷却部材２０への抜熱により、鋳片１０が間接冷却されるとともに、冷却部材２０の接触面２１上で流動する冷媒４０によって、鋳片１０が直接冷却される（図６参照。）。
【００９３】
かかる冷媒４０による直接冷却では、冷却部材２０内部の冷媒供給路２４を介して供給される冷媒４０を、噴出孔３１から接触面２１上に噴出しながら、当該接触面２１上の冷媒４０を排出孔３２から冷媒排出路２５に排出する。これにより、噴出孔３１から噴出された冷媒４０は、接触面２１上において、鋳片表面１０ｃと複数の凸部３０とで囲まれた空隙３３に供給される。該冷媒４０は、当該空隙３３内を排出孔３２に向けてランダムに流通しつつ、その一部が高温の鋳片１０に接触して気化し、この気化潜熱により鋳片１０が冷却される。さらに、空隙３３内の余剰の冷媒４０と、上記気化した冷媒４０の蒸気は、吸引口である排出孔３２から冷媒排出路２５を介して外部に排出される。
【００９４】
以上説明したように、第１の実施形態に係る冷却部材２０を用いた冷却方法により、接触面２１上の空隙３３内を流通する冷媒４０の気化潜熱を用いた直接冷却作用と、鋳片１０と冷却部材２０との接触による接触抜熱を用いた間接冷却作用の双方によって、鋳片１０を効率的に冷却できる。従って、鋳造速度を高速にしても、鋳片１０を十分に冷却でき、連続鋳造装置による鋳片１０の生産性を向上できる。
【００９５】
特に、本実施形態に係る冷却部材２０の接触面２１に形成される複数の凸部３０は、従来のクーリンググリッドのウェアプレートと比べて大幅に小さく、かつ、接触面２１上において、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないような形状及び配置で設けられている。また、複数の凸部３０と、噴出孔３１及び排出孔３２との相対位置関係も、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないように調整されている。さらに、鋳片表面１０ｃに接触する個々の凸部３０の面積サイズが小さく、かつ、冷媒４０の流路である空隙３３、噴出孔３１及び排出孔３２が、接触面２１全体に細かく分散配置されている。
【００９６】
従って、冷媒４０は、接触面２１上を噴出孔３１から排出孔３２に至るまでの間に、上記複数の凸部３０間の空隙３３をランダムな方向に均等に流通して、被冷却面である鋳片表面１０ｃ全体に対して均一に作用する。この結果、鋳片表面１０ｃ全体を冷却ムラ無く、均一に冷却することができる。よって、鋳片１０の凝固均一性を向上させて、鋳造される鋳片１０の品質を向上できる。
【００９７】
［２．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る連続鋳造装置と、それを用いた連続鋳造方法について説明する。第２の実施形態に係る連続鋳造装置は、連続鋳造用冷却装置として、上記第１の実施形態に係る冷却部材２０に代えて、ロール部材である冷却ロール７０を具備する点で相違し、その他の機能構成は、第１の実施形態と実質的に同一であるので、詳細説明は省略する。
【００９８】
［２．１．連続鋳造装置の全体構成］
まず、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る連続鋳造装置の全体構成について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る連続鋳造装置を示す全体構成図である。
【００９９】
図１１に示すように、第２の実施形態に係る連続鋳造装置は、溶融金属１０ａを鋳造する鋳型１と、鋳型１の直下に設けられた複数対の冷却ロール７０、７０及び複数対のスプレーノズル３、３とを備える。鋳型１の構成は、第１の実施形態と同一である（図３参照。）。また、冷却ロール７０、７０及びスプレーノズル３、３は、上述した鋳片支持及び冷却装置として機能し、鋳型１から鉛直下方に引き出される鋳片１０の長辺を、長辺方向の両側から支持及び整形するとともに、鋳片１０を冷却する。
【０１００】
複数対の冷却ロール７０と複数対のスプレーノズル３は、鋳造方向に交互に配置されており、鋳造方向に移動する鋳片１０を適切に支持及び冷却できるようになっている。第２の実施形態では、冷却ロール７０は鋳造方向に移動しないため、第１の実施形態に係るサポートロール２と冷却部材２０の位置関係と比べて、冷却ロール７０とスプレーノズル３を鋳造方向に密に配置できる。
【０１０１】
スプレーノズル３は、鋳片１０の両側に複数対設けられ、液体の冷媒（例えば冷却水）を鋳片１０に向けて噴射して、鋳片１０を直接冷却する。冷却ロール７０とともにスプレーノズル３を設けることで、鋳片１０の冷却効率を、より一層向上できる。なお、スプレーノズル３の代わりに、公知の他の冷却手段を設けてもよいし、或いは、スプレーノズル３を省略してもよい。
【０１０２】
冷却ロール７０は、従来のサポートロール２（図１参照。）に相当する支持機能を有しており、鋳型１から下方に引き出される鋳片１０の両側から、該鋳片１０の長辺を支持する。該冷却ロール７０のロール幅は、少なくとも鋳片１０の幅よりも大きく、そのロール周面７１で鋳片１０の幅方向全体を支持する。かかる冷却ロール７０は、無駆動式であり、鋳造方向に引き出される鋳片１０に追従して回転しながら、該鋳片１０を支持及び案内する。これにより、鋳片１０を厚み方向に膨らまないように整形して、バルジングを防止できる。
【０１０３】
さらに、冷却ロール７０は、上記の鋳片１０の支持機能に加え、該鋳片１０の長辺側の表面１０ｃ（被冷却面）を冷却する冷却機能を有する。このように第２の実施形態に係る冷却部材は、ロール部材である冷却ロール７０で構成されており、冷却ロール７０のロール周面は、鋳片表面１０ｃと接触する接触面として機能する。該冷却ロール７０は、鋳造方向に移動する鋳片１０に追従して回転し、そのロール周面と鋳片表面１０ｃとの接触を維持する。かかる冷却ロール７０の構成については、以下に詳述する。
【０１０４】
［２．２．冷却ロールの構成］
次に、図１２〜図１４を参照して、本実施形態に係る冷却ロール７０の構成について詳述する。図１２は、本実施形態に係る冷却ロール７０を示す模式図であり、図１３は、該冷却ロール７０の周面７１を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）であり、図１４は、該冷却ロール７０の周面７１と鋳片表面１０ｃとの接触部における冷媒４０の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【０１０５】
図１２に示すように、冷却ロール７０の内部には、外部から冷却ロール７０の周面７１（以下、ロール周面７１という。）に冷媒４０を供給するための冷媒供給路７４と、ロール周面７１から外部に冷媒４０を排出するための冷媒排出路７５が形成されている。
【０１０６】
冷媒供給路７４は、冷却ロール７０内部の中心に、ロール軸方向に延設された１つの流路である。このように冷却ロール７０の中央に形成された１つの冷媒供給路７４は、ロール周面７１に向かう複数の分岐流路７４ａに分岐している。該複数の分岐流路７４ａは、中心の冷媒供給路７４からロール周面７１に向かって放射状に延び、それぞれの分岐流路７４ａは、ロール周面７１に周方向に等間隔に形成された噴出孔８１にそれぞれ連通している。
【０１０７】
一方、冷媒排出路７５は、冷却ロール７０内部の上記冷媒供給路７４の周囲に、ロール軸方向に延設された複数の流路であり、周方向に等間隔で設けられる。これら複数の冷媒排出路７５は、ロール軸方向に適宜の間隔で配置される環状流路７４ｃにより相互に連通している。この冷媒排出路７５も、冷却ロール７０内で、ロール周面７１に向かう複数の分岐流路７５ａに分岐している。該分岐流路７５ａは、各冷媒排出路７５からロール周面７１に向かって放射状に延び、該ロール周面７１に形成された排出孔８２に連通している。
【０１０８】
冷媒供給路７４の分岐流路７４ａと、冷媒排出路７５の分岐流路７５ａは、冷却ロール７０の周方向に交互に等間隔で配置されており、これにより、ロール周面７１全体に対して冷媒４０を均一に供給及び排出できる。なお、図１２の例では、冷却ロール７０のある縦断面において、周方向に１０本の分岐流路７４ａ、７５ａが形成されているが、分岐流路７４ａ、７５ａの数は、冷却ロール７０のロール径や冷媒４０の噴出量等に応じて、適宜変更してもよい。
【０１０９】
かかる冷却ロール７０は、そのロール周面７１の一側を鋳片表面１０ｃに接触させながら回転する。これにより、冷却ロール７０は、鋳片１０から冷却ロール７０への抜熱により、鋳片１０を間接的に冷却する機能だけでなく、ロール周面７１と鋳片表面１０ｃとの接触部を流通する冷媒４０により、鋳片１０を直接的に冷却する機能を有する。さらに、上記の冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５は、冷却ロール７０自体を冷却する内部冷却機構としても機能し、該冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５内を冷媒４０が循環することで、冷却ロール７０自体が冷却される。
【０１１０】
ここで、図１３を参照して、冷却ロール７０のロール周面７１の構成について詳述する。図１３に示すように、冷却ロール７０のロール周面７１には、径方向外側に向かって突出した複数の凸部８０と、ロール周面７１上に冷媒４０を噴出する複数の噴出孔８１と、ロール周面７１上から冷媒４０を排出する複数の排出孔８２とが形成されている。噴出孔８１は、上記冷却ロール７０内の分岐流路７４ａを介して冷媒供給路７４と連通しており、冷媒供給路７４を通じて供給された冷媒４０を、ロール周面７１上の複数の凸部８０間の空隙８３（凸部８０間の凹部）に噴出する。一方、排出孔８２は、上記冷却ロール７０内の分岐流路２５ａを介して冷媒排出路７５と連通しており、上記ロール周面７１上の複数の凸部８０間の空隙８３に存在する余剰の冷媒４０、及び、鋳片１０の熱により気化した該冷媒４０の蒸気を、冷媒排出路７５に排出する。
【０１１１】
これら凸部８０、噴出孔８１及び排出孔８２はそれぞれ、ロール周面７１上で縦横に所定間隔で均等に配置されている。凸部８０の分布密度は、噴出孔８１及び排出孔８２の分布密度よりも高い。これにより、ロール周面７１上で冷媒４０が噴出孔８１から排出孔８２に至るまでの間に、様々な方向にランダムに流動するようになる。
【０１１２】
また、噴出孔８１の分布密度と排出孔８２の分布密度は略同一である。ある１つの噴出孔８１に隣接する４つの排出孔８２を頂点とする正方形の中心に、該噴出孔８１が配置されており、同様に、ある１つの排出孔８２に隣接する４つの噴出孔８１を頂点とする正方形の中心に、該排出孔８２が配置されている。このように複数の噴出孔８１及び排出孔８２を等間隔で交互に千鳥配置することで、ロール周面７１上で冷媒４０を均等に流通させることができる。
【０１１３】
上記のように、冷却ロール７０のロール周面７１に複数の凸部８０、噴出孔８１及び排出孔８２を設けることにより、鋳片表面１０ｃに対する接触部位で、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０で囲まれた空隙８３に冷媒４０を流通させて、鋳片１０の冷却効率を高めることができる。なお、これら凸部８０、噴出孔８１及び排出孔８２の形状や配置、ピッチ等は、上記第１の実施形態に係る凸部３０、噴出孔３１及び排出孔３２の場合と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【０１１４】
次に、図１４を参照して、冷却ロール７０のロール周面７１上における冷媒４０の流路について説明する。上述した複数の凸部８０の間隙である凹部（即ち、空隙８３）は、ロール周面７１上における冷媒４０の流路として機能する。
【０１１５】
図１４に示すように、冷却ロール７０のロール周面７１の一側を鋳片表面１０ｃに接触させたときには、ロール周面７１のうち一部の円弧部が鋳片表面１０ｃに接触する。例えば、冷却ロール７０のロール径が４００ｍｍである場合には、中心角が約３°に相当するロール周面７１の円弧部が鋳片表面１０ｃに接触する。かかる接触により、ロール周面７１の一部の凸部８０の先端部が鋳片表面１０ｃに当接するため、鋳片表面１０ｃと冷却ロール７０のロール周面７１との間には、少なくとも凸部８０の高さ以上の空隙８３が生じる。このとき、該空隙８３は、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０とロール周面７１とで囲まれて、鋳片１０と冷却ロール７０との接触部における冷媒４０の流路として機能する。
【０１１６】
かかるロール周面７１の構造により、図１４に示すように、冷媒供給路７４の分岐流路７４ａから供給される冷媒４０は、ロール周面７１の噴出孔８１から噴出して、ロール周面７１と鋳片表面１０ｃとの間に供給された後に、複数の凸部８０間の空隙８３を縫うように流動して、排出孔８２から冷媒排出路７５の分岐流路７５ａに排出される。このとき、空隙８３を流れる冷媒４０は、高温の鋳片表面１０ｃと接触して、その一部又は全部が気化するので、この気化潜熱により鋳片１０を冷却する。このように、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０の間の空隙８３内で、冷媒４０を流通及び気化させることで、冷媒４０の気化潜熱により、鋳片１０を直接冷却することができる。
【０１１７】
また、上記のようにして空隙８３内で発生した冷媒４０の蒸気及び余剰の液体は、ロール周面７１上の排出孔８２から吸引されて、分岐流路７５ａ及び冷媒排出路７５を通じて排出される。このように排出孔８２から冷媒４０を排出することで、鋳片１０との接触により空隙８３内に発生した冷媒４０の蒸気膜を破壊し、空隙８３内の圧力を減圧できるので、空隙８３内における冷媒４０の流通を円滑化できる。
【０１１８】
また、間接冷却としては、ロール周面７１の複数の凸部８０が鋳片表面１０ｃに接触するので、鋳片１０の熱を、凸部８０を介して冷却ロール７０に抜熱することができる。上述したように冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５は、冷却ロール７０自体を冷却する内部冷却機構として機能し、冷却ロール７０の内部の冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５に冷媒４０を循環させることで、冷却ロール７０自体を冷却できる。特に、冷却ロール７０のロール周面７１側に、複数の分岐流路７４ａ、７５ａを形成することで、ロール周面７１付近の冷却を促進できる。このように内部冷却機構により冷却された冷却ロール７０のロール周面７１を鋳片１０に接触させることで、鋳片１０の熱を冷却ロール７０に抜熱して、鋳片１０を好適に間接冷却することができる。
【０１１９】
［２．３．冷媒供給範囲の制御機構］
次に、第２の実施形態の変更例に係る冷却ロール７０について説明する。図１５に示すように、鋳片表面１０ｃに対して冷媒４０を供給する範囲と冷媒を供給しない範囲とを区切るためのカバー９５を、ロール周面７１に隣接して設けてもよい。図示の例では、冷却ロール７０と鋳片表面１０ｃとの接触部の上下に、一対のカバー９５が設けられている。該カバー９５は、ロール周面７１に沿って湾曲した板状であり、冷却ロール７０の回転を妨げないように、ロール周面７１から所定距離だけ離隔した状態で、ロール周面７１に沿って配設されている。これにより、ロール周面７１のうちカバー９５で覆われていない部分（つまり、鋳片表面１０ｃとの接触部とその周辺）のみから鋳片表面１０ｃに対して冷媒４０が供給され、カバー９５で覆われた部分からは、鋳片表面１０ｃに冷媒４０が供給されない。従って、当該カバー９５により、ロール周面７１と鋳片１０との接触部以外への冷媒４０の飛散を抑えることができるので、冷却の均一性を阻害する予定外の鋳片１０の冷却を阻止することができる。
【０１２０】
また、図１６に示すように、冷却ロール７０のロール周面７１のうち鋳片表面１０ｃに接触する範囲のみに冷媒４０が供給されるように、冷媒供給系統を制御する制御機構を設けてもよい。図示の例では、冷却ロール７０内の冷媒供給系統（例えば、冷媒供給路７４の各分岐流路７４ａ）に電磁弁９０をそれぞれ設け、冷却ロール７０の回転角度に応じて、制御部（図示せず。）から各電磁弁９０に開閉信号を送り、該各電磁弁９０を開閉させるようになっている。かかる電磁弁９０により、ロール周面７１のうち鋳片表面１０ｃとの接触部周辺に冷媒４０を供給する分岐流路７４ａのみを開放し、その他の分岐流路７４ａを閉塞できる。かかる制御機構により、ロール周面７１と鋳片１０との接触部以外への冷媒４０の飛散を抑えることができるので、冷却の均一性を阻害する予定外の鋳片１０の冷却を阻止することができる。なお、図１６の例の制御機構では、冷却ロール７０内に電磁弁９０を設けたが、冷却ロール７０外に接続された冷媒供給系統のいずれかの配管に電磁弁を設けて、冷媒供給を制御してもよい。
【０１２１】
［２．４．連続鋳造方法］
次に、本実施形態に係る連続鋳造装置による連続鋳造方法について、特に、鋳型１直下での鋳片１０の冷却方法を中心に説明する。
【０１２２】
図１１に示したように、上記連続鋳造装置を用いた連続鋳造においては、鋳型１内に溶融金属１０ａを注入しながら、該鋳型１を用いて鋳片１０が連続鋳造される。この連続鋳造中には、鋳型１直下の二次冷却帯において、上記スプレーノズル３及び冷却ロール７０により、鋳型１から引き出された鋳片１０が成形及び二次冷却される。当該二次冷却では、冷却ロール７０内部に形成された冷媒供給路７４及び冷媒排出路７５を冷媒４０が循環しており、冷却ロール７０自体が冷媒４０により冷却される。また、冷却ロール７０は、そのロール周面７１を鋳片１０に接触させながら、該鋳片１０の鋳造方向の移動に追従して回転し、該ロール周面７１の複数の凸部８０を鋳片表面１０ｃに対して接触させる。これにより、鋳片１０に接触した冷却ロール７０への抜熱により、鋳片１０が間接冷却されるとともに、ロール周面７１上で流動する冷媒４０によって、鋳片１０が直接冷却される（図１４参照。）。
【０１２３】
かかる冷媒４０による直接冷却では、冷却ロール７０内部の冷媒供給路７４を介して供給される冷媒４０を、噴出孔８１からロール周面７１上に噴出しながら、当該ロール周面７１上の冷媒４０を排出孔８２から冷媒排出路７５に排出する。これにより、噴出孔８１から噴出された冷媒４０は、ロール周面７１上において、鋳片表面１０ｃと複数の凸部８０とで囲まれた空隙８３に供給される。該冷媒４０は、当該空隙８３内を排出孔８２に向けてランダムに流通しつつ、その一部が高温の鋳片１０に接触して気化し、この気化潜熱により鋳片１０が冷却される。さらに、空隙８３内の余剰の冷媒４０と、上記気化した冷媒４０の蒸気は、吸引口である排出孔８２から冷媒排出路７５を介して外部に排出される。
【０１２４】
以上説明したように、第２の実施形態に係る冷却ロール７０を用いた冷却方法により、ロール周面７１上の空隙８３内を流通する冷媒４０の気化潜熱を用いた直接冷却作用と、鋳片１０と冷却ロール７０との接触による接触抜熱を用いた間接冷却作用の双方によって、鋳片１０を効率的に冷却できる。さらに、スプレーノズル３による冷媒の噴射によっても、鋳片１０の冷却効率を高めることができる。従って、鋳造速度を高速にしても、鋳片１０を十分に冷却できるので、連続鋳造装置による鋳片１０の生産性を向上できる。
【０１２５】
特に、冷却ロール７０のロール周面７１に形成される複数の凸部８０は、従来のクーリンググリッドのウェアプレートと比べて大幅に小さく、かつ、ロール周面７１上において、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないような形状及び配置で設けられている。また、複数の凸部８０と、噴出孔８１及び排出孔８２との相対位置関係も、冷媒４０の流通方向に指向性を持たせないように調整されている。さらに、鋳片表面１０ｃに接触する個々の凸部８０の面積サイズが小さく、かつ、冷媒４０の流路である空隙８３、噴出孔８１及び排出孔８２が、ロール周面７１の軸方向及び周方向に細かく分散配置されている。
【０１２６】
従って、冷媒４０は、ロール周面７１上を噴出孔８１から排出孔８２に至るまでの間に、上記複数の凸部８０間の空隙８３をランダムな方向に均等に流通して、被冷却面である鋳片表面１０ｃ全体に対して均一に作用する。この結果、鋳片表面１０ｃ全体を冷却ムラ無く、均一に冷却することができる。よって、鋳片１０の凝固均一性を向上させて、鋳造される鋳片１０の品質を向上できる。
【０１２７】
さらに、第２の実施形態では、無駆動式の冷却ロール７０は、鋳片１０に追従して自動的に回転するので、第１の実施形態に係る冷却部材２０の移動機構５０のような別途の駆動機構や、その移動スペースが不要である。従って、比較的簡易な装置構成で、上記冷却方法を実現できる。また、既存の連続鋳造装置に設置されているサポートロール２を上記冷却ロール７０に交換するだけで、上記冷却方法を実現できるので、追加設備コストやランニングコストを抑制できる。
【０１２８】
［３．まとめ］
以上、本発明の第１及び第２の実施形態に係る連続鋳造方法と、それを実現する連続鋳造装置について説明した。本実施形態によれば、鋳片表面１０ｃと、冷却部材２０又は冷却ロール７０の表面との接触部において、複数の凸部３０、８０間の空隙３３、８３内で、冷媒４０とその蒸気をランダムに流動させる。従って、鋳片１０を高効率で冷却できるので、鋳造速度を高速化できるとともに、鋳片表面１０ｃ全体を均一に冷却できるので、連続鋳造される鋳片１０の品質を向上させることができる。
【０１２９】
また、冷却部材２０や冷却ロール７０の冷却系統と、鋳片１０に冷媒を噴射するための冷却系統とが共通であるので、従来のクーリンググリッド方式と比べて、冷却装置の装置構成が簡単であるという利点がある。さらに、接触面２１又はロール周面７１上に形成された複数の凸部３０、８０の大きさ（接触面積）が、従来のウェアプレートと比べて大幅に小さく、かつ、該凸部３０、８０が点対称な形状（例えば円）であるので、凸部３０、８０と鋳片１０との接触面圧を均一にすることが可能である。
【０１３０】
また、冷媒４０の供給系統の温度や噴出量などを制御することで、局部可変な冷却制御が可能となる。さらに、移動機構５０により冷却部材２０を鋳片１０に対して断続的に追従させる機能を有しており、この断続時間を細かくすることなどで、鋳造方向に引き抜かれる鋳片１０に沿って、均一かつ制御性のある冷却が可能となる。加えて、鋳片表面１０ｃに存在するパウダーやスケールなどの付着物６０を除去する機構を設けることで、接触面２１の目詰まりを防止できるので、より均一かつ高効率な冷却を実現できる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
例えば、上記実施形態では、鋳型１から引き出される鋳片１０の長辺側の表面１０ａを、冷却部材２０、冷却ロール７０等の冷却部材により冷却するように構成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、鋳型１から引き出される鋳片１０の短辺側の表面に対向するように、冷却部材２０、冷却ロール７０等の冷却部材を設け、該短辺側の表面を冷却してもよい。また、鋳片１０の長辺側の表面１０ａに対向する一対の第１冷却部材と、該鋳片１０の短辺側の表面に対向する一対の第２冷却部材を設けることで、該鋳片１０の長辺側の表面１０ａ及び短辺側の表面の双方を同時に冷却してもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１ 鋳型
２ サポートロール
３ スプレーノズル
１０ 鋳片
１０ａ 溶融金属
１０ｂ 凝固シェル
１１ 短辺鋳型板
１２ 長辺鋳型板
２０ 冷却部材
２１ 接触面
２２ 基台部
２３ 拡張部
２４、７４ 冷媒供給路
２４ａ、７４ａ 分岐流路
２５ａ、７５ａ 分岐流路
２５、７５ 冷媒排出路
３０、８０ 凸部
３１、８１ 噴出孔
３２、８２ 排出孔
３３、８３ 空隙
４０ 冷媒
５０ 移動機構
６０ 付着物
６２ スクレイパー
６４ 噴出機構
７０ 冷却ロール
７１ ロール周面
９０ 電磁弁
９５ カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造装置の鋳型の直下に設けられ、前記鋳型から引き出された鋳片を冷却する連続鋳造用冷却装置において、
複数の凸部が形成された接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却する冷却部材を備え、
前記冷却部材は、
前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面に冷媒を供給する冷媒供給路と、
前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面から前記冷媒を排出する冷媒排出路と、
前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記冷媒供給路を通じて供給された前記冷媒を前記複数の凸部間の空隙に噴出する噴出孔と、
前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒及び該冷媒の蒸気を前記冷媒排出路に排出する排出孔と、
を備えることを特徴とする、連続鋳造用冷却装置。
【請求項２】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項３】
前記移動機構は、
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、
前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させることを特徴とする、請求項２に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項４】
前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられ、先端が前記鋳片表面に対して接触するスクレイパー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連続鋳造用冷却装置。
【請求項５】
前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出する噴出機構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連続鋳造用冷却装置。
【請求項６】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、
前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、
前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、
前記ロール部材は、鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して回転することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項７】
前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切るカバーを、前記ロール部材の周面に隣接して設けたことを特徴とする、請求項６に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項８】
前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒が供給されるように、前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御する制御機構を設けたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項９】
連続鋳造装置の鋳型を用いて鋳片を鋳造しながら、前記鋳型から引き出される前記鋳片を冷却する連続鋳造方法において、
複数の凸部が形成された接触面を有する冷却部材を前記鋳型の直下に設け、前記接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却するとともに、
前記冷却部材の内部に設けられた冷媒供給路を介して供給される冷媒を、前記冷却部材の前記接触面に形成された噴出孔から、前記複数の凸部間の空隙に噴出しつつ、前記複数の凸部間の空隙にある前記冷媒及び該冷媒の蒸気を、前記冷却部材の前記接触面に形成された排出孔から、前記冷却部材の内部に設けられた冷媒排出路を介して排出することを特徴とする、連続鋳造方法。
【請求項１０】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させることを特徴とする、請求項９に記載の連続鋳造方法。
【請求項１１】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、
前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させることを特徴とする、請求項１０に記載の連続鋳造方法。
【請求項１２】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられたスクレイパーの先端を前記鋳片表面に対して接触させることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項１３】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出させることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項１４】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、
前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、
前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、
鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して前記ロール部材を回転させながら、当該回転するロール部材の周面の前記複数の凸部を前記鋳片表面に対して接触させることを特徴とする、請求項９に記載の連続鋳造方法。
【請求項１５】
前記ロール部材の周面に隣接して設けられたカバーにより、前記ロール周面から前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切ることを特徴とする、請求項１４に記載の連続鋳造方法。
【請求項１６】
前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御することにより、前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒を供給することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の連続鋳造方法。
【請求項１】
連続鋳造装置の鋳型の直下に設けられ、前記鋳型から引き出された鋳片を冷却する連続鋳造用冷却装置において、
複数の凸部が形成された接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却する冷却部材を備え、
前記冷却部材は、
前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面に冷媒を供給する冷媒供給路と、
前記冷却部材の内部に設けられ、前記接触面から前記冷媒を排出する冷媒排出路と、
前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記冷媒供給路を通じて供給された前記冷媒を前記複数の凸部間の空隙に噴出する噴出孔と、
前記冷却部材の前記接触面に形成され、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒及び該冷媒の蒸気を前記冷媒排出路に排出する排出孔と、
を備えることを特徴とする、連続鋳造用冷却装置。
【請求項２】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項３】
前記移動機構は、
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、
前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させることを特徴とする、請求項２に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項４】
前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられ、先端が前記鋳片表面に対して接触するスクレイパー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連続鋳造用冷却装置。
【請求項５】
前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出する噴出機構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連続鋳造用冷却装置。
【請求項６】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、
前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、
前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、
前記ロール部材は、鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して回転することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項７】
前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切るカバーを、前記ロール部材の周面に隣接して設けたことを特徴とする、請求項６に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項８】
前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒が供給されるように、前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御する制御機構を設けたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の連続鋳造用冷却装置。
【請求項９】
連続鋳造装置の鋳型を用いて鋳片を鋳造しながら、前記鋳型から引き出される前記鋳片を冷却する連続鋳造方法において、
複数の凸部が形成された接触面を有する冷却部材を前記鋳型の直下に設け、前記接触面を前記鋳片表面に接触させて前記鋳片を冷却するとともに、
前記冷却部材の内部に設けられた冷媒供給路を介して供給される冷媒を、前記冷却部材の前記接触面に形成された噴出孔から、前記複数の凸部間の空隙に噴出しつつ、前記複数の凸部間の空隙にある前記冷媒及び該冷媒の蒸気を、前記冷却部材の前記接触面に形成された排出孔から、前記冷却部材の内部に設けられた冷媒排出路を介して排出することを特徴とする、連続鋳造方法。
【請求項１０】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳片に追従して鋳造方向に移動させることを特徴とする、請求項９に記載の連続鋳造方法。
【請求項１１】
前記鋳片表面に対する前記冷却部材の前記接触面の接触を維持しながら、前記冷却部材を前記鋳造方向に初期位置から所定距離だけ移動させた後に、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面から離隔させ、
前記冷却部材を前記鋳造方向と反対方向に移動させて前記初期位置に戻し、
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に対して再び接触させることを特徴とする、請求項１０に記載の連続鋳造方法。
【請求項１２】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記冷却部材の鋳造方向上流側に設けられたスクレイパーの先端を前記鋳片表面に対して接触させることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項１３】
前記冷却部材の前記接触面を前記鋳片表面に接触させているときに、前記複数の凸部間の空隙で発生した前記冷媒の蒸気を、前記接触面の端部から鋳造方向上流側に向けて噴出させることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項１４】
前記冷却部材は、前記鋳片表面に接触するロール部材で構成され、
前記冷却部材の前記接触面は、前記ロール部材の周面であり、
前記複数の凸部は、前記ロール部材の周面に形成されており、
鋳造方向に移動する前記鋳片に追従して前記ロール部材を回転させながら、当該回転するロール部材の周面の前記複数の凸部を前記鋳片表面に対して接触させることを特徴とする、請求項９に記載の連続鋳造方法。
【請求項１５】
前記ロール部材の周面に隣接して設けられたカバーにより、前記ロール周面から前記鋳片表面に対して前記冷媒を供給する範囲と前記冷媒を供給しない範囲とを区切ることを特徴とする、請求項１４に記載の連続鋳造方法。
【請求項１６】
前記冷媒供給路を介した前記冷媒の供給を制御することにより、前記ロール部材の周面のうち前記鋳片表面に接触する範囲のみに前記冷媒を供給することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１８３４３５（Ｐ２０１１−１８３４３５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１６９４（Ｐ２０１０−５１６９４）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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