JP4679621B2 - 金属ストリップ連続鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属ストリップ連続鋳造装置に関するものである。

双ロール鋳造装置では、冷却されて相互方向に回転する一対の水平鋳造ロール間に溶融金属を導入し、動いているロール表面上で金属殻を凝固させ、ロール間隙にてそれら金属殻を合体させ、凝固したストリップ品としてロール間隙から下方ヘ送給する。本明細書では、「ロール間隙」という語はロール同士が最接近する領域全般を指すものとする。溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注がれ、更にはそこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルに流れてロール間隙へと向かい、その結果、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持されてロール間隙長手方向に延びる溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。通常、この鋳造溜めの端は、ロール端面に摺動係合して保持されて鋳造溜めの両端からの溢流を防ぐ側部堰又は側部プレートで構成されるが、電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。

尚、鋳造ロールを可動のモジュールに取付けた従来技術を開示する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特公平５−９１８５号公報

双ロール鋳造装置の鋳造ロールの交換は重大な問題である。鋳造と鋳造の間に鋳造ロールを交換して異なる幅のストリップを鋳造できるようにする必要があるし、鋳造表面が鋳造時に何らかの原因で傷ついたり劣化したりした場合には鋳造ロールを交換する必要がある。鋳造ロールをその場で交換しなければならないなら、鋳造部品とそれらを取り巻く環境が冷えるまで待たねばならないので鋳造可能時間がかなり失われる。しかも、新たな組の鋳造ロールはいったん定位置に配したらロール間隙幅をプリセットできるよう調整しなければならない。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、鋳造ロールを早急に交換して鋳造を速やかに再開し得るようにすることを目的としている。

本発明は、相互間にロール間隙を形成する一対の平行な鋳造ロールと、溶融金属をロール間隙に供給して該ロール間隙直上の鋳造ロール表面に支持された溶融金属鋳造溜めを形成する金属供給手段と、鋳造ロール端でロール間隙端から流出しないようにした溜め囲込み手段と、鋳造ロールを相互方向に回転駆動してロール間隙から下方に供給される凝固金属ストリップを製造するロール駆動手段とからなり、鋳造ロールを取付けたロールモジュールを鋳造装置に対し一体に着脱可能に据え付けると共に、前記ロールモジュールを、モジュールフレームと、該モジュールフレーム上を移動可能で且つ鋳造ロール相互を互いに接近・離反動させてロール間隙を変更し得るように担持したロールキャリアにより構成した金属ストリップ連続鋳造装置において、モジュールフレーム上にロール間隙下方のロールキャリア間に配置されてロールキャリアと係合してロールキャリア間に初期間隔をつくることによりロール間隙の最小幅をプリセットし且つ該ロール間隙の最小幅を変更し得るよう調整可能な止め手段と、ロールモジュールが据付けられる時にロールキャリアを止め手段に対し偏寄させるよう作動可能なロール偏寄手段とにより構成したことを特徴とするものである。

好ましくは、ロールモジュールを据付けた時に、ロール偏寄手段は、ロールキャリアと接続可能なよう鋳造装置に取り付けられてロールキャリアを調節可能な止め手段の方へと偏寄させることを更に特徴とする。

好ましくは、ロール偏寄手段が各鋳造ロールのための一対のロール偏寄装置からなり、ロール偏寄装置が偏寄ばねを含んで各ロールキャリアを偏寄させることを更に特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、鋳造ロールを鋳造と鋳造との間に交換カセットにセットアップして正確にロール間隙をプリセットでき、しかも、鋳造ロール間隙が中央止めにより正確に設定され、偏寄力により鋳造ロールが止めに対して偏寄されるので、ロールカセットが据付けられ次第、適切な偏寄力を鋳造ロールに予負荷することもでき、従来の鋳造装置のような、金属が鋳造ロールを通ってロール分離に抗する反力が生じるのを待つ必要がなくなるので、鋳造ロールを鋳造と鋳造との間にロールモジュールごと早急に交換して鋳造を速やかに再開することができる
という優れた効果を奏し得る。

本発明を更に充分に説明するため、添付図面を参照して特定の実施の形態への適用を詳細に説明する。

図１〜図８は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図示する鋳造装置は、鋳造ロールモジュールを支持する主機械フレーム１１を有する。鋳造ロールモジュールは、鋳造装置内の所要位置に一体で入れることができ、鋳造ロール交換時には容易に取外し得るロールカセット１３になっている。ロールカセット１３が担持する一対の平行な鋳造ロール１６には、鋳造作業時に取鍋（図示せず）から、取鍋出口ノズル４６、タンディッシュ１７、分配器１８及び金属供給ノズル１９を介して溶融金属が供給されて、鋳造ロール１６と該鋳造ロール１６端の一対の側部堰板１５とで囲込まれる鋳造溜め３０を創る。鋳造ロール１６は水冷されているので、動いているロール表面に金属殻が形成されロール間隙にて合わされて、ロール出口で凝固金属ストリップ２０が造られる。この金属ストリップ２０を標準コイラに送ることができる。

ここまで示してきた双ロール鋳造装置はオーストラリア特許第６６４６７０号及びアメリカ特許第５，４８８，９８８号に幾分詳細に示され、記述されている種類のものであり、本発明の一部を構成しない適宜の構造的詳細についてはこれらの特許を参照することができる。

また、特に図６〜図８に示されているように、鋳造ロール１６は電動モータのロール駆動軸４１と、主機械フレーム１１に取付けられた駆動スピンドル１２８を含むトランスミッションとを介して相互方向に回転される。ロールカセット１３を取出すときにロール駆動軸４１はトランスミッションから切離すことができる。鋳造ロール１６の銅製周壁に形成され縦方向に延び周方向に離間した一連の水冷通路（図示せず）には、回転グランド４３を介して給水ホース４２に接続されたロール駆動軸４１内の水冷導管（図示せず）からロール端を介し冷却水が供給される。鋳造ロール１６の典型的な大きさは径が約５００ｍｍで、最大２０００ｍｍ幅のストリップ品を造れるよう長さを最大２０００ｍｍにすることができる。

取鍋は全く従来の構成であって、回転タレット（図示せず）上に支持されており、そこからタンディッシュ１７上方へともたらされてタンディッシュ１７を満たすことができる。タンディッシュ１７に装着されたスライドゲート弁４７をサーボシリンダにより動かすことによって、溶融金属をタンディッシュ１７からスライドゲート弁４７と耐火シュラウド４８とを介して分配器１８へと流すことができる。

分配器１８は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の耐火材料で造られた広皿状に形成される。分配器１８は一側ではタンディッシュ１７からの溶融金属を受け、他側には縦方向に離間した一連の金属出口開口（図示せず）が備えられている。分配器１８下部を担持する取付ブラケット（図示せず）は、ロールカセット１３を作動位置に据付ける際に分配器１８を主機械フレーム１１に取付けるためのものである。

金属供給ノズル１９はアルミナグラファイト等の耐火材料で造られた細長体として形成される。金属供給ノズル１９の下部は内方下方にすぼまるようテーパ状になっているので鋳造ロール１６間のロール間隙へと突入できる。金属供給ノズル１９の上部には外方に突出する側部フランジ（図示せず）が形成されて、主機械フレーム１１の一部をなす取付ブラケット（図示せず）上に位置する。

金属供給ノズル１９は一連の、水平方向に離間してほぼ上下に延びる流路（図示せず）を有して、溶融金属を鋳造ロール１６の幅方向全体にわたって適宜に低速排出させ、初期凝固が生じるロール表面に直接衝突させることなく溶融金属をロール間隙へと送給することができる。又は、金属供給ノズル１９には単一の連続長孔出口（図示せず）を設けて溶融金属の低速カーテン流を直接ロール間隙に送給したり、それを溶融金属溜めに浸漬させてもよい。

側部堰板１５は窒化硼素等の強耐火材料で造られ、鋳造ロール１６の段付き端部の湾曲に合ったスカロップ側端を有しており、前記鋳造ロール１６の段付き端部に係合させて、鋳造作業時に鋳造ロール１６上に形成される鋳造溜め３０の端クロージャを形成するようにしてある。

鋳造作業では、スライドゲート弁４７を作動させることにより溶融金属をタンディッシュ１７から分配器１８へと注ぐことができ、金属供給ノズル１９を介して鋳造ロール１６上へと流下させることができる。金属ストリップ２０の頭端はコイラ（図示せず）の顎部へガイドされる。

本発明によれば、ロールカセット１３は次のように可動である。
（ｉ）鋳造装置の片側に位置した待機位置から鋳造装置鋳造方向（図面の矢印Ａ方向）の横方向に水平に、鋳造位置の下方の中間位置へと動き、次いで、
（ｉｉ）鋳造位置へと垂直に動く
ことができる。

図２は中間位置でのロールカセット１３を示し、図４及び５は鋳造位置へと上げられたロールカセット１３を示す。

また、ロールカセット１３を中間位置へと動かすことにより、鋳造ロール１６が駆動スピンドル１２８及び給水ホース４２に接触して、自動的に接続する。

ロールカセット１３は、ロールカセット１３を鋳造装置内の所定位置へと据付ける前に、鋳造ロール１６をセットしてロール間隙を調節できるように構成されている。

ロールカセット１３は、４つのホイール１２１に支持された大きなフレーム１０２を含み、これが鋳造ロール１６と、ロール間隙下方で金属ストリップを囲む耐火エンクロージャの上部（図示せず）を担持する。鋳造装置は、ホイール１２１を待機位置と中間位置との間をガイドする一対のレール８９を含む。鋳造ロール１６が取付けられるロールサポート１０４はロール端軸受（図示せず）を担持し、これらの軸受により鋳造ロール１６は互いに平行な関係で縦軸線まわりに回転可能に取付けられる。２対のロールサポート１０４はリニア軸受１０６によりフレーム１０２に取付けられるのでフレーム１０２の横方向に摺動でき、鋳造ロール１６全体の相互への接近・離反動を提供することができ、従って、平行な２つの鋳造ロール１６が図４に示した開放位置と図５に示したプリセットロール間隙位置との間を離反・接近動できる。

鋳造装置はリフト手段も含む。リフト手段は、主機械フレーム１１で支持された４本の流体シリンダ駆動のホイスト７１であり、図２、４及び５に示すように、ロールカセット１３が中間位置・鋳造位置にあるときに、ロールカセット１３のフレーム１０２隅部の下側にあるように位置決めされている。ホイスト７１を作動させることによりロールカセット１３が鋳造位置へと持ち上げられる。ロールカセット１３の上向きの動きは、ロールカセット１３のフレーム１０２の外延びフランジ７７がレール８９の内延びフランジ７５に接触することにより制限される。

鋳造ロール１６は、ロールカセット１３のフレーム１０２基部の垂直開口内に収容された４つの施錠ピンアセンブリにより図４に示した開放位置に保持される。各施錠ピンアセンブリは、ばね８５により上向きに偏寄された施錠ピン８３を含む。図４に示した鋳造ロール１６開放位置では、施錠ピン８３はロールサポート１０４基部の開口８７へと延入している。ロールカセット１３のフレーム１０２が施錠ピン８３に対して上方に動くことによりフレーム１０２は施錠ピン８３から外れ、それにより、鋳造ロール１６は以下に述べるロール偏寄装置５１の作用により内方へと動いて図５に示す如きプリセットロール間隙位置へと至る。

ロールカセット１３のフレーム１０２は調節可能な２つのスペーサ１０７（図２及び３にのみ図示）も担持する。各スペーサ１０７はウォーム又はねじ駆動されるジャッキの形状をしており、鋳造ロール１６下方、鋳造ロール１６間の中央垂直平面付近、２対のロールサポート１０４間に位置していて、ロールサポート１０４の内方動を制限する止めとして働き、プリセットロール間隙位置、即ちロール間隙の最小幅を限定する。ロール偏寄装置５１は連続的に作用して、これら中央止めであるスペーサ１０７の方へとロールサポート１０４を内方へ移動させるが、プリセット偏寄力に抗して鋳造ロール１６を外方へとばね運動するのを許す。

４つのロール偏寄装置５１が２対に配されて、各対が各鋳造ロール１６のロールサポート１０４に作用する。各ロール偏寄装置５１が有するばねハウジング１１１は偏寄ばね１１２を含み、該偏寄ばね１１２が作用するスラストロッド１１３はその先端で、対応するロールサポート１０４に接続する。各スラストロッド１１３の前端は拡大頭部１１５を有し、それがロールサポート１０４の一側のキーホール１１７内に位置される。スラストロッド１１３の拡大頭部１１５はロールカセット１３が待機位置から中間位置へと動くときにキーホール１１７内に位置される。キーホール１１７の上下寸法は拡大頭部１１５の径よりも大きくて、ロールカセット１３が中間位置から鋳造位置へと持ち上げられた時のロール偏寄装置５１に対するロールカセット１３の上下動に適応する。各ロール偏寄装置５１はその前端にて主機械フレーム１１に、リニア軸受１１６によって支持される。ロールカセット１３が図４に示された鋳造位置にある時、スラストロッド１１３を油圧シリンダ装置により内方に動かすことによりロール偏寄装置５１は鋳造ロール１６を図５に示されたプリセットロール間隙位置へと動かし、鋳造ロール１６に偏寄力を提供することができる。各ロール偏寄装置５１のばね偏寄力はモータ１１８の操作により調節できる。モータ１１８はばねプランジャ１１９のねじ山に作用してばねプランジャ１１９を動かし、偏寄ばね１１２の圧縮を調節する。

以上説明した鋳造装置構造により鋳造ロールを機械又はオフラインから正確にセットアップでき、必要な場合に急速に据付けできる。従って、鋳造ロールを鋳造と鋳造との間に交換カセットにセットアップして正確にロール間隙をプリセットできる。鋳造ロール間隙が中央止めにより正確に設定され、偏寄力により鋳造ロールが止めに対して偏寄されるので、ロールカセットが据付けられ次第、適切な偏寄力を鋳造ロールに予負荷することもでき、従来の鋳造装置のような、金属が鋳造ロールを通ってロール分離に抗する反力が生じるのを待つ必要はない。ロールカセットのフレームとロールサポートとの間でロール偏寄装置を直接に接続するので、ばね制御機構に摩擦が生じるのも実質的に除去される。

以上説明した鋳造装置構造によればロール交換が急速且つ効果的に、予め位置決めされている溜め囲込み端板と干渉することなく行える。

以上説明した鋳造装置は単に例示のためのものであって、かなりの変更を加えることができる。例えば、ロールサポートをリニア軸受に取付けて厳格に線形動させることは必須ではない。代わりに、ロールカセットのフレームからピボットアームで支持して弧状の動きができるようにすることにより鋳造ロールの所要の横方向動を提供し、適切なばね動を許すことができる。このように構成すればロール動の有効摩擦を更に減らすことができる。同様に、ロール偏寄装置をピボットアームに取付けて、ピボットアームに作用する流体圧又は空気圧シリンダ装置の作動により、ロール偏寄装置を、据付けられたロールカセットとの接続位置へともたらすことができる。ロールカセットを鋳造装置に出し入れする正確な仕方も改変し得る。

更に又、ばね偏寄装置を移動可能なロールカセットに組入れることもできる。しかしながら、こうすると更に可動構成部品が必要になり、カセット交換の度にロードセルも交換され、その度にロードセルの再調整が必要になる。従って、主機械フレームに一組の偏寄装置とロードセルを取付けて、それらを、ロールカセットが作動位置へと動かされた時に、ロールサポートに接続するのが好ましい。

従って、本発明は、説明した鋳造装置の構造的詳細に決して限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の修飾や変更を加え得ることは勿論である。

本発明に係る鋳造装置の一例を示す正面断面図である。 図１に示した鋳造装置の要部のみを拡大して示す正面断面図である。 図２のロールモジュールを鋳造装置から分離して示した正面断面図である。 ロールモジュールが鋳造位置に位置し且つ鋳造ロールが開放状態にある正面断面図である。 図４の鋳造ロールがプリセットのロール間隙間隔となっている正面断面図である。 図１に示した鋳造装置の平面図である。 鋳造ロールに対する給水ホース及びロール駆動スピンドルの接続状態を示す平面図である。 図７に示した鋳造装置部分の側面図である。

符号の説明

１３ ロールカセット（ロールモジュール）
１５ 側部堰板（溜め囲込み手段）
１６ 鋳造ロール
１７ タンディッシュ（金属供給手段）
１８ 分配器（金属供給手段）
１９ 金属供給ノズル（金属供給手段）
２０ 金属ストリップ
３０ 鋳造溜め
４１ ロール駆動軸（ロール駆動手段）
４２ 給水ホース（水冷手段）
５１ ロール偏寄装置（ロール偏寄手段）
７１ ホイスト（リフト手段）
８３ 施錠ピン（施錠ピンアセンブリ）
８５ ばね（施錠ピンアセンブリ）
１０２ フレーム（モジュールフレーム）
１０４ ロールサポート（ロールキャリア）
１０６ リニア軸受
１０７ スペーサ（止め手段）
１１２ 偏寄ばね
１１６ リニア軸受
１２８ 駆動スピンドル（ロール駆動手段）

Claims (3)

1. 相互間にロール間隙を形成する一対の平行な鋳造ロール（１６）と、溶融金属をロール間隙に供給して該ロール間隙直上の鋳造ロール（１６）表面に支持された溶融金属鋳造溜め（３０）を形成する金属供給手段（４６，１７，１８，１９）と、鋳造ロール（１６）端でロール間隙端から流出しないようにした溜め囲込み手段（１５）と、鋳造ロール（１６）を相互方向に回転駆動してロール間隙から下方に供給される凝固金属ストリップ（２０）を製造するロール駆動手段（１２８）とからなり、鋳造ロール（１６）を取付けたロールモジュール（１３）を鋳造装置に対し一体に着脱可能に据え付けると共に、前記ロールモジュール（１３）を、モジュールフレーム（１０２）と、該モジュールフレーム（１０２）上を移動可能で且つ鋳造ロール（１６）相互を互いに接近・離反動させてロール間隙を変更し得るように担持したロールキャリア（１０４）により構成した金属ストリップ連続鋳造装置において、モジュールフレーム（１０２）上にロール間隙下方のロールキャリア（１０４）間に配置されてロールキャリア（１０４）と係合してロールキャリア（１０４）間に初期間隔をつくることによりロール間隙の最小幅をプリセットし且つ該ロール間隙の最小幅を変更し得るよう調整可能な止め手段（１０７）と、ロールモジュール（１３）が据付けられる時にロールキャリア（１０４）を止め手段（１０７）に対し偏寄させるよう作動可能なロール偏寄手段（５１）とにより構成したことを特徴とする金属ストリップ連続鋳造装置。
2. ロールモジュール（１３）を据付けた時に、ロール偏寄手段（５１）は、ロールキャリア（１０４）と接続可能なよう鋳造装置に取り付けられてロールキャリア（１０４）を調節可能な止め手段（１０７）の方へと偏寄させることを更に特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
3. ロール偏寄手段（５１）が各鋳造ロール（１６）のための一対のロール偏寄装置（５１）からなり、ロール偏寄装置（５１）が偏寄ばね（１１２）を含んで各ロールキャリア（１０４）を偏寄させることを更に特徴とする、請求項２に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。

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