JP3068839B2 - 双ロール式連続鋳造における鋳片板厚制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，双ロール式連続鋳造において板状に鋳造さ
れる鋳片の幅方向および長手方向の両方向とも均一な板
厚を得るに好ましい板厚制御方法に関する。

〔従来の技術〕

軸を平行にして対向配置された互いに反対方向に回転
する一対の冷却ロールの間に溶融金属を注入し，この溶
融金属を該冷却ロール表面で冷却凝固しつつ両ロールの
間隙から板状の鋳片を鋳造する双ロール式連続鋳造は，
熱間圧延を省略して溶湯から直接的に薄板を製造できる
ので，非鉄金属のみならず鋼の薄板製造に適用すべく技
術開発がさかんに行われ，各種の提案がなされている。

一般に，かような双ロール式連鋳機で薄板鋳片を製造
する場合，製品の板厚が板幅方向の位置によって異なる
板クラウンという現象が生じるとともに，板クラウンと
は別に，板クラウンに影響されない鋳片両端部の板厚が
板の長手方向に次第に減少していく現象も生じる。

このような板厚の変動を防止する技術として，板クラ
ウンについては，冷却ロールの表面形状を予め板クラウ
ン量だけロール中央部の外径を減じておく方法，更に
は，特開平１−133642号公報，特開昭60−33857号公
報，特開昭61−38745号公報などに提案されているよう
に，ロールスリーブまたは水冷ドラムの内部の圧力調整
によりロールの表面形状を制御する方法が知られてい
る。これらはそれぞ得失があるが，鋳片両端部が長手方
向に板厚減少するのを同時に防止する有効な手段につい
ては，これらの公報には示されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

双ロール式連続鋳造によって得られた鋳片板の幅方向
と長手方向に板厚に変動があると，次工程の冷間圧延工
程において著しい不具合を生ずる。すなわち，板クラウ
ンは冷延時に幅伸び，耳伸びといった現象を生ぜしめ，
著しい時は耳切れや板破断といった致命的な問題を生ず
る。そして長手方向の板厚変動は，全体が均一な板厚に
なるまで極めて軽圧下の冷間圧延を繰返さないと，最終
冷延製品の板厚を均一に出来ない。したがって，冷間圧
延能力の著しい低下をまねき，コストアップを生ずる。

前記の従来技術では，板クラウンの変動は或る程度防
止できたとしても板の長手方向の板厚を同時に均一にす
ることはできない。なぜなら，鋳造初期から終期に至る
まで，特に初期から定常運転に至るまでの間において，
入熱と抜熱量に差が生じるのでロール表面温度が経時変
化し，このためにロールの全体径に熱膨張差による変動
を生じてロール間隙が変動し，このために鋳片の長手方
向の厚みが変動するからである。

本発明は，このような問題点を解決し，双ロール式連
続鋳造の製品鋳片の板厚を，板幅方向および長手方向共
に同時に均一となるように制御する方法を提供せんとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は，軸を平行にして対向配置された互いに反対
方向に回転する一対の冷却ロールの間に溶融金属を注入
し，この溶融金属を該冷却ロール表面で冷却凝固しつつ
両ロールの間隙から板状の鋳片を鋳造する双ロール式連
続鋳造において，両冷却ロールの間隙を鋳造中に制御す
るロール間隙制御手段が設けられると共に，該冷却ロー
ルがロール本体の外周に加圧室を介してスリーブが被着
された構造を有し，該加圧室の圧力制御によってロール
最外表面の形状を鋳造中に制御できるようにした双ロー
ル式連鋳機を使用し，鋳造中における鋳片板幅方向の板
厚変動を前記加圧室の圧力制御によって抑制すると同時
に鋳造中における鋳片長手方向の板厚変動を前記ロール
間隙制御手段によって抑制することを特徴とする。

ここで，加圧室の圧力制御は，スリーブ胴長方向に径
が均一となる圧力を鋳造初期から終期まで維持しながら
対象とする溶湯金属を鋳造し，得られた鋳片の鋳片中央
部とエッジ部との板厚差Δｔの時間変化を予め求めてお
き，他方，予め計測しておいたスリーブの変位量と加圧
室の圧力との相関を用いて，鋳造中における該板厚差Δ
ｔを零にする圧力を予測し，この予測値に対応するよう
に該加圧室の圧力に制御する。

また，ロール間隙制御は，ロール間隙を固定して対象
とする溶湯金属を鋳造し，得られた鋳片のエッジ部の板
厚の経時変化を予め求めておき，この予め求めた相関に
基づき鋳造中における鋳片長手方向の板厚が一定となる
間隙を予測し，この予測値に対応するようにロール間隙
を制御する。

〔作用〕

発明者らは，同一出願人に係る特開平１−133642号公
報に提案した双ロール式連鋳機で数多くの鋳片を製造
し，注意深く板厚を測定した。この連鋳機のロールは，
該公報に記載のようにロール本体の外周に加圧室を介し
て内層スリーブと外層スリーブが装着してあり，内層ス
リーブと外層スリーブの間に冷却水通路が設けてある。
加圧室内の圧力を制御することによって外層スリーブの
形状を変化させることができる。すなわち加圧量を大き
くすればスリーブの胴中央部が半径方向に膨らみ加圧量
を小さくすれば縮径する。したがって，加圧量を適切に
すると，スリーブの半径は軸方向に均一とすることがで
きる。

スリーブ半径が均一となるような圧力を維持した状態
で数多くの鋳造を実施し，鋳片の板厚変化を観測した。
その結果，第１図に示すように，鋳片の板中央部の板厚
が両端部に比べて小さくなる現象があり，その程度Δｔ
は，第２図に示すように，鋳造開始から次第に大きくな
るが，時間経過に伴い，以後は一定になることを見出し
た。更にこの傾向はロールの材質，溶湯金属の温度，ス
リーブ厚，冷却水量，ロール胴長によって決まり極めて
再現性の良いものであることを把握した。これらロール
の材質等の条件は工業的に実施する場合はほぼ同一のも
のであるから，予め第２図に示す関係を調べておけば以
後は同一の関係が得られるので特に規定しておく必要が
ない。

本発明によれば，鋳造開始から鋳造終了までの間，Δ
ｔを次のようにしておよそ零にする。

第一に，加圧室の圧力とロール形状の関係を予め測定
しておく。第３図は，用いた双ロール式連鋳機における
加圧室の圧力とロール幅方向の各位置における半径の変
位の例を示した。この関係は使用するロール固有のもの
である。

第二に，スリーブ表面の研削時に，Δｔの1/2のロー
ル半径方向の変位が得られる加圧室圧力を維持しなが
ら，冷却用ロールの半径が胴長方向に均一になるように
研削する。

第三に，鋳造開示前に加圧室の圧力を研削時の圧力と
同一としておき，第２図の示したΔｔの予め求めた経時
変化の関係と，第３図に示した圧力と変位量の関係か
ら，ロールの中央部半径の変位が絶対値で零となるよう
に，鋳造開始から時間経過に従って該加圧室の圧力を減
じ，Δｔが一定となる時間までこの制御を継続する。

このようにして，第一〜第三の操作を実施すれば，鋳
造開始から終了まで板クラウンのない板幅方向に均一な
鋳片が得られる。しかし，板クラウンを解消しても鋳片
の長手方向には，ロール全体の熱膨張による板厚減少の
現象がみられる。

板クラウンの影響のない鋳片エッジ部の板厚を測定し
た例を第４図に示した。板厚減少は，鋳造開始からある
時間経過まではゆるやかであるが，次第にその程度は大
きくなり，時間経過に従って再びゆるやかになりやがて
板厚減少は止まる。このような挙動をとるのは，鋳造初
期は主として熱影響がスリーブに留まりロール本体には
影響を与えないが，スリーブの温度が上昇してくるとロ
ール本体の温度も上昇しはじめ，板厚減少の程度が大き
くなり，やがて全体の熱バランスが飽和に達し板厚減少
が止まるものと推定される。この現象もロール材質，ロ
ールの構造，溶湯金属の温度などによって決まるが，工
業的に実施する場合，これらの条件は同一と考えて良い
ので，これらの条件は規定する必要がなく予め一度測定
しておけばよい。

この板厚減少を防止するためには，ロールの間隙を板
厚減少に応じて開いてやればよく，第４図の関係を予め
把握しておいて，鋳造開始からの時間に応じてロールの
間隙を調整すればよい。これを達成するためのロール間
隙調整機構は公知の構造を用いれば充分である。

このように板クラウンと板厚減少の両者を同時に制御
することによって，目的とする鋳片の幅方向と長手方向
に同時に均一な鋳片が得られる。

この板厚制御方法は，鋳造中の鋳片の板厚を周知の板
厚計やプロフイルメーター等により測定しつづけ，この
測定値が一定になるように，加圧室の圧力装置およびロ
ール間隙調整機構に，該測定値をフイードバックしてこ
れらを制御しながら鋳造しても同一の目的が達成でき
る。

〔実施例〕

ロール径580mm,鋳片幅600mmの双ロール連続鋳造装置
を用い，溶融金属としてSUS304を用いて鋳造した。冷却
ロールは特開平１−133642号公報に示されているロー
ル，すなわちロール本体の外周部に加圧室を介してスリ
ーブを装着したロールを用いたが，加圧室の圧力とロー
ル表面の変位量との関係は第３図のとおりである。ま
た，ロール中央部のΔｔの経時変化をSUS304の鋳造にお
いてあらかじめ測定し，第５図に示す関係を把握した。

まず，冷却ロールの加圧室圧力を190kg/mm²とし，こ
の状態でロール半径が胴長方向に均一になるように表面
を研削した。このロールを装置に組み込んだ後，ロール
加圧室の圧力を190kg/mm²に昇圧して鋳造を開始した。

第３図と第５図の相関から，Δｔがほぼ零となるよう
に，鋳造開始10秒間で圧力を190kg/mm²から130kg/mm²に
減じ，次の20秒間で圧力を130kg/mm²から50kg/mm²に減
じ，次の20秒間で更に圧力を50kg/mm²から0kg/mm²に減
じた。

一方，鋳造開始からロールエッジ部の板厚の経時変化
（鋳片の長手方向の変化）をSUS304の鋳造においてあら
かじめ測定し，第６図に示す関係を把握した。この関係
に基づいて，ロールの間隙を初期を2.1mmに設定し，鋳
造中において最初の40秒間で0.05mm,次の20秒間で更に
0.05mm,次の40秒間で0.1mm開く制御を行った。

このようにして鋳造した鋳片の板厚を鋳片幅方向と長
手方向に調査したところ，第７図と第８図に示す結果が
得られた。両図に見られるように，Δｔもエッジ部の板
厚も均一なものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は，鋳片の鋳片中央部とエッジ部との板厚差Δｔ
の説明図，第２図はΔｔの経過変化を示す図，第３図は
ロールの加圧室の圧力とロールの変位量の関係図，第４
図は鋳片エッジ部板厚の時間変化を示す図，第５図は実
施例において予め測定したΔｔの時間変化を示す図，第
６図は実施例において予め測定した鋳片エッジ部の板厚
の時間変化を示す図，第７図は本発明法によって得られ
た鋳片のΔｔの時間変化を示す図，第８図は本発明法に
よって得られた鋳片エッジ部の板厚の時間変化を示す図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 智明 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 西野 忠 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 平１−133642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−27447（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56755（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/06 330 B22D 11/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸を平行にして対向配置された互いに反対
   方向に回転する一対の冷却ロールの間に溶融金属を注入
   し，この溶融金属を該冷却ロール表面で冷却凝固しつつ
   両ロールの間隙から板状の鋳片を鋳造する双ロール式連
   続鋳造において， 両冷却ロールの間隙を鋳造中に制御するロール間隙制御
   手段が設けられると共に，該冷却ロールがロール本体の
   外周に加圧室を介してスリーブが被着された構造を有
   し，該加圧室の圧力制御によってロール最外表面の形状
   を鋳造中に制御できるようにした双ロール式連鋳機を使
   用し， 鋳造中における鋳片板幅方向の板厚変動を前記加圧室の
   圧力制御によって抑制すると同時に鋳造中における鋳片
   長手方向の板厚変動を前記ロール間隙制御手段によって
   制御し， 加圧室の圧力制御は，スリーブ胴長方向に径が均一とな
   る圧力を鋳造初期から終期まで維持しながら対象とする
   溶湯金属を鋳造し，得られた鋳片の鋳片中央部とエッジ
   部との板厚差Δｔの時間変化を予め求めておき，他方，
   予め計測しておいたスリーブの変位量と加圧室の圧力と
   の相関を用いて，鋳造中における該板厚差Δｔを零にす
   る圧力を予測し，この予測値に対応するように該加圧室
   の圧力に制御することを特徴とする双ロール式連続鋳造
   における鋳片板厚制御方法。
2. 【請求項２】ロール間隙制御は，ロール間隙を固定して
   対象とする溶湯金属を鋳造し，得られた鋳片のエッジ部
   の板厚の経時変化を予め求めておき，この予め求めた相
   関に基づき鋳造中における鋳片長手方向の板厚が一定と
   なる間隙を予測し，この予測値に対応するようにロール
   間隙を制御する請求項１に記載の鋳片板厚制御方法。