JP5521912B2 - 双ロール鋳造機 - Google Patents

Description

本発明は双ロール鋳造機に関するものである。

溶湯からストリップを直接的に生産する装置として、回転する一対の冷却ロールの間に溶湯を供給し、凝固した金属を薄帯状に送り出す双ロール鋳造機がある。

双ロール鋳造機は、軸線が水平に且つ平行に並ぶように配置した一対の冷却ロールと、各冷却ロールの一端に面接触する一方のサイド堰と、各冷却ロールの他端に面接触する他方のサイド堰とを備えており、冷却ロールは、その内部に抜熱用の冷却水が流通するように構成されている。これら冷却ロール及びサイド堰によって四方を囲まれる空間には、該空間内へ溶湯を供給するための一対のノズルピースが、ロール間隙の真上に位置するように直列に配置されている（例えば、特許文献１参照）。

一方のノズルピースは、一方のサイド堰に対して一定の間隔を保ち、ロール間隙の真上に位置するように配置され、他方のノズルピースは、他方のサイド堰に対して一定の間隔を保ち、ロール間隙の真上に位置するように配置されている。これらノズルピースの互いに向き合う端面の間には、空所が設けられている。

一対のノズルピースの互いに向き合う端面の間に空所を形成している理由は、サイド堰の摩耗に起因する。すなわち、双ロール鋳造機の操業中、サイド堰は溶湯の漏洩を抑えるために、押圧手段（例えば、スクリュージャッキ）によって冷却ロールの端面に押し付けられるので、双ロール鋳造機の累積操業時間が増加するほど、サイド堰の冷却ロール接触部分の摩耗量が大きくなり、結果的に一対のサイド堰が近接することになるが、これらノズルピースの互いに向き合う端面の間に空所が形成してあれば、各ノズルピースがサイド堰に対して一定の間隔を保ったままで一対のサイド堰が近接しても、ノズルピース相互が干渉することを回避できる。

各ノズルピースの頂部には、溶湯を受けるためのノズルトラフが形成され、当該ノズルピースにおいて、冷却ロール軸線方向に延びて冷却ロール外周面と向き合う側壁には、前記ノズルトラフから溶湯を冷却ロール及びサイド堰によって囲まれる空間へ供給するための複数の開口が、冷却ロール長手方向に並ぶように穿設してある。

溶湯からストリップを生産する際には、上述した双ロール鋳造機では、冷却ロールの内部に抜熱用の冷却水を流通させた状態で、各冷却ロールを、それぞれの外周面が上側からロール間隙へ向うように、同じ速度で周回させ、また、各ノズルピースのノズルトラフに溶湯を充填して、各ノズルピースの開口から溶湯を送出させることにより、冷却ロール及びサイド堰によって囲まれる空間内に溶湯溜まりを形成する。

冷却ロールの外周面には、溶湯が固まった凝固殻が形作られ、この凝固殻は、冷却ロールの回転に伴い、ロール間隙で貼り合わされ、ストリップとしてロール間隙から下方へ送り出されることになる。

特開２００９−０００６９１号公報

双ロール鋳造機の操業中、溶湯溜まりを形成している溶湯の挙動は、主に冷却ロールの回転によって支配され、冷却ロールの端面に平行な鉛直面内を二次元的に流れるが、冷却ロール長手方向へは流れ難いので、冷却ロールの外周面において、ノズルピースの側壁に向き合う範囲（ノズルピースから溶湯が連続的に供給される範囲）の溶湯の温度最高値に比べると、冷却ロールの外周面において、ノズルピースの端面の間の空所に向き合う範囲（ノズルピースから溶湯が直接供給されない範囲）のほうの溶湯の温度最低値が３０℃位低くなる傾向を呈する。

よって、冷却ロールの外周面に形作られる凝固殻は、溶湯の温度が低くなる傾向を呈する冷却ロール長手方向中央部分では、溶湯の凝固が促進されるため、他の部分に比べて厚くなる。

このため、ロール間隙から送り出され、凝固による縮小が完了した後のストリップは、幅方向中央部分で表裏両面に局所的に厚みが増大した断面形状となり、板幅方向中央部分の厚みが過大になる様相を呈し、ストリップの巻き取りが困難になる場合がある。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、ストリップの板幅方向中央部分の厚みが過大にならない双ロール鋳造機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
軸線が水平に且つ平行に並ぶように配置した一対の冷却ロールと、
各冷却ロールの一端に面接触する一方のサイド堰と、
各冷却ロールの他端に面接触する他方のサイド堰と、
前記冷却ロール及びサイド堰によって囲まれる空間に冷却ロール長手方向に空所を隔て且つロール間隙の真上に位置するように直列に配置した一対のノズルピースとを備え、
各ノズルピースの頂部に溶湯を受けるためのノズルトラフを形成し、
各ノズルピースの側壁に、冷却ロール長手方向に並べて前記ノズルトラフから冷却ロール外周面に向けて溶湯を送出し得る複数の開口を穿設した双ロール鋳造機において、
一対のノズルピースの互いに対峙する端面の少なくとも一方に、前記ノズルトラフから一対のノズルピースの間の空所へ溶湯を供給し得る補助開口を穿設している。

請求項２に記載の発明は、
各ノズルピースの側壁における複数の開口を、一方の冷却ロールに向き合う側壁と他方の冷却ロールに向き合う側壁とで、冷却ロール長手方向に互い違いに穿設している。

本発明の双ロール鋳造機によれば、下記のような優れた作用効果を奏し得る。

（１）請求項１、２に記載の双ロール鋳造機では、ノズルピースの互いに対峙する端面に穿設した補助開口からノズルピースの間の空所へ溶湯を送出するので、冷却ロールの外周面において、ノズルピースの端面の間の空所に向き合う範囲の溶湯の温度が、冷却ロールの外周面において、ノズルピースの側壁に向き合う範囲の溶湯の温度と大きく相違しなくなり、よって、冷却ロールの外周面の冷却ロール長手方向中央部分で溶湯の凝固が促進せず、ストリップの板幅方向中央部分の厚みが過大にはならないため、ストリップの巻き取りが困難になることがない。

（２）請求項２の記載の双ロール鋳造機では、各ノズルピースの側壁における複数の開口を、一方の冷却ロールに向き合う側壁と他方の冷却ロールに向き合う側壁とで、冷却ロール長手方向に互い違いに穿設したので、冷却ロールの外周面に形作られた凝固殻の厚い部分が冷却ロールの外周面に形作られた凝固殻が厚くない部分に張り合わされるとともに、冷却ロールの外周面に形作られた凝固殻の厚くない部分に冷却ロールの外周面に形作られた凝固殻の厚い部分が張り合わされ、ストリップの厚みの平均化が図られる。

（ａ）は本発明の双ロール鋳造機の一例におけるノズルピースの概念図、（ｂ）は冷却ロール外周面に形作られる凝固殻の断面形状の概念図、（ｃ）はロール間隙において張り合わされた凝固殻の断面形状の概念図、（ｄ）はストリップ断面形状の概念図である。 図１におけるノズルピースの断面図である。 双ロール鋳造機の溶湯溜まりにおいて、冷却ロール外周面から５〜１０ｍｍ離れたところの冷却ロール長手方向の溶湯の温度分布を示す線図ある。 （ａ）は本発明の双ロール鋳造機の他の例におけるノズルピースの概念図、（ｂ）は冷却ロール外周面に形作られる凝固殻の断面形状の概念図、（ｃ）はロール間隙において張り合わされた凝固殻の断面形状の概念図、（ｄ）はストリップ断面形状の概念図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）〜図３は本発明の双ロール鋳造機の一例を示すもので、軸線Ｌａ，Ｌｂが水平に且つ平行に並ぶように配置した一対の冷却ロール１ａ，１ｂと、各冷却ロール１ａ、１ｂの一端に面接触する一方のサイド堰２ａと、各冷却ロール１ａ、１ｂの他端に面接触する他方のサイド堰２ｂとを備えている。これら冷却ロール１ａ，１ｂ及びサイド堰２ａ，２ｂによって四方を囲まれる空間には、溶湯５供給用の一対のノズルピース４ａ，４ｂが、ロール間隙Ｇの真上に位置するように直列に配置されている［図１（ａ）参照］。

冷却ロール１ａ，１ｂは、内部に抜熱用の冷却水が流通し、また、生産すべきストリップ３［図１（ｃ）、図１（ｄ）参照］の板厚に応じてロール間隙Ｇ［図２参照］を拡縮調整できるように構成されている。更に、冷却ロール１ａ，１ｂの回転方向と速度は、それぞれの外周面が上側からロール間隙Ｇへ向って同じ速度で周回するようになっている。

一方のノズルピース４ａは、一方のサイド堰２ａに対して一定の間隔を保ち、ロール間隙Ｇの真上に位置するように配置され、他方のノズルピース４ｂは、他方のサイド堰２ｂに対して一定の間隔を保ち、ロール間隙Ｇの真上に位置するように配置されている。これらノズルピース４ａ，４ｂの互いに向き合う端面の間には、空所Ｘが設けられている。この空所Ｘは冷却ロール長手方向中央部分に位置している［図１（ａ）参照］。

一対のノズルピース４ａ，４ｂの互いに向き合う端面の間に空所Ｘを形成している理由は、サイド堰２ａ，２ｂの摩耗に起因する。すなわち、双ロール鋳造機の操業中、サイド堰２ａ，２ｂは溶湯の漏洩を抑えるために、押圧手段（例えば、スクリュージャッキ）によって冷却ロール１ａ，１ｂの端面に押し付けられるので、双ロール鋳造機の累積操業時間が増加するほど、サイド堰２ａ，２ｂの冷却ロール１ａ，１ｂ接触部分の摩耗量が大きくなり、結果的に一対のサイド堰２ａ，２ｂが近接することになるが、これらノズルピース４ａ，４ｂの互いに向き合う端面の間に空所Ｘが形成してあれば、各ノズルピース４ａ，４ｂがサイド堰２ａ，２ｂに対して一定の間隔を保ったままで一対のサイド堰２ａ，２ｂが近接しても、ノズルピース４ａ，４ｂ相互が干渉することを回避できる。

各ノズルピース４ａ，４ｂの頂部には、溶湯５を受けるためのノズルトラフ６が形成され、当該ノズルピース４ａ，４ｂにおいて、冷却ロール軸線方向に延びて冷却ロール１ａ，１ｂの外周面と向き合う側壁には、前記ノズルトラフ６から溶湯５を冷却ロール１ａ，１ｂ及びサイド堰２ａ，２ｂによって囲まれる空間へ供給するための複数の開口７が、冷却ロール長手方向に並ぶように穿設してある。このノズルピース４ａ，４ｂのノズルトラフ６に溶湯５を流し込むと、冷却ロール１ａ，１ｂ及びサイド堰２ａ，２ｂによって囲まれる空間に溶湯溜まり８が形成され、ノズルピース４ａ，４ｂの開口７が溶湯溜まり８に没した状態では、開口７から送出される溶湯５は、溶湯溜まり８中を冷却ロール１ａ，１ｂの外周面に向けて水平に流れる［図２参照］。

本発明の特徴部分は、一対のノズルピース４ａ，４ｂの互いに対峙する端面の少なくとも一方（発明を実施するための形態では、ノズルピース４ａ，４ｂの互いに向き合う端面の双方）に、前記空所Ｘへ溶湯５を供給するための補助開口１１を穿設した点にある［図１（ａ）参照］。

溶湯５からストリップ３を生産する際には、冷却ロール１ａ，１ｂの内部に抜熱用の冷却水を流通させた状態で、各冷却ロール１ａ，１ｂを、それぞれの外周面が上側からロール間隙Ｇへ向うように、同じ速度で周回させ、また、各ノズルピース４ａ，４ｂのノズルトラフ６に溶湯５を充填して、各ノズルピース４ａ，４ｂの開口７と補助開口１１から溶湯５を送出させることにより、冷却ロール１ａ，１ｂ及びサイド堰２ａ，２ｂによって囲まれる空間内に溶湯溜まり８を形成する［図１（ａ）参照］。

冷却ロール１ａ，１ｂの外周面には、溶湯５が固まった凝固殻９が形作られ［図１（ｂ）参照］、この凝固殻９は、冷却ロール１ａ，１ｂの回転に伴い、ロール間隙Ｇで貼り合わされ、ストリップ３としてロール間隙Ｇから下方へ送り出されることになる。

このとき、ノズルピース４ａ，４ｂの開口７からは冷却ロール１ａ，１ｂの外周面に向けて溶湯５が送出され、また、ノズルピース４ａ、４ｂの補助開口１１からは空所Ｘへ向けて溶湯５が送出される。この補助開口１１を出た溶湯は、ノズルピース４ａ，４ｂの端面に突き当たった後、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面へ向って流れるので、図３に実線で示すように、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの端面の間の空所Ｘに向き合う範囲の溶湯５の温度最低値ｔ１が、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの側壁に向き合う範囲の溶湯５の温度最高値ｔ２と大きく相違しない。

これに対して補助開口１１を穿設しないと、図３に破線で示すように、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの側壁に向き合う範囲の溶湯５の温度最高値ｔ２よりも、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの端面の間の空所Ｘに向き合う範囲の溶湯５の温度最低値ｔ３が３０℃位低くなる傾向を呈する。

よって、補助開口１１を有する図１の双ロール鋳造機では、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面の冷却ロール長手方向中央部分で溶湯５の凝固が促進されず、他の部分に比べて凝固殻９が厚くならない［図１（ｂ）参照］。

ロール間隙Ｇにおいて、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面の凝固殻９が張り合わされた直後は、該凝固殻９の間に未凝固領域１０［図１（ｃ）参照］を残しているが、この未凝固領域１０はやがて凝固し、凝固殻９と一体化してストリップ３となる。このストリップ３［図１（ｄ）参照］は、板幅方向中央部分の厚みが過大にはならず、ストリップ３の巻き取りが困難になることが生じない。

図４は本発明の双ロール鋳造機の他の例を示すもので、図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一部を表している

この双ロール鋳造機では、各ノズルピース４ａ，４ｂの側壁における複数の開口７を、冷却ロール軸線方向に延びて一方の冷却ロール１ａに向き合う側壁と、冷却ロール軸線方向に延びて他方の冷却ロール１ｂに向き合う側壁とで、冷却ロール長手方向に互い違いに穿設している。

これは、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの側壁に向き合う範囲の溶湯５の温度分布の偏差を小さくし、ストリップ３の厚みをより平均化することを目的としている。

溶湯５からストリップ３を生産する際には、冷却ロール１ａ，１ｂの内部に抜熱用の冷却水を流通させた状態で、各冷却ロール１ａ，１ｂを、それぞれの外周面が上側からロール間隙Ｇ［図２参照］へ向うように、同じ速度で周回させ、また、各ノズルピース４ａ，４ｂのノズルトラフ６に溶湯５を充填して、各ノズルピース４ａ，４ｂの開口７と補助開口１１から溶湯５を送出させることにより、冷却ロール１ａ，１ｂ及びサイド堰２ａ，２ｂによって囲まれる空間内に溶湯溜まり８を形成する［図４（ａ）参照］。

冷却ロール１ａ，１ｂの外周面には、溶湯５が固まった凝固殻９が形作られ［図４（ｂ）参照］、この凝固殻９は、冷却ロール１ａ，１ｂの回転に伴い、ロール間隙Ｇ［図２参照］で貼り合わされ、ストリップ３としてロール間隙Ｇから下方へ送り出されることになる。

このとき、ノズルピース４ａ，４ｂの開口７からは冷却ロール１ａ，１ｂの外周面に向けて溶湯５が送出され、また、ノズルピース４ａ、４ｂの補助開口１１からは空所Ｘへ向けて溶湯５が送出される。この補助開口１１を出た溶湯は、ノズルピース４ａ，４ｂの端面に突き当たった後、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面へ向って流れるので、図３に実線で示すように、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの端面の間の空所Ｘに向き合う範囲の溶湯５の温度が、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの側壁に向き合う範囲の溶湯５の温度と大きく相違しない。

よって、補助開口１１を有する図４の双ロール鋳造機では、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面の冷却ロール長手方向中央部分で溶湯５の凝固が促進されず、他の部分に比べて凝固殻９が厚くならない［図４（ｂ）参照］。

図３に実線で示すように、図１の双ロール鋳造機の冷却ロール１ａ，１ｂの外周面において、ノズルピース４ａ，４ｂの側壁に向き合う範囲の溶湯５の温度分布は、温度最高値ｔ２と温度最低値ｔ４とで５℃位の偏差があり［図３参照］、ノズルピース４ａ，４ｂの開口７に近いところほど温度が高く、前記開口７から離れるほど温度が低い。よって、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面に形作られる凝固殻９は、ノズルピース４ａ，４ｂの開口７に近いところに比べて、該開口７から離れるほど、溶湯５の凝固が促進されるため、厚くなる。

図４に示す双ロール鋳造機においては、各ノズルピース４ａ，４ｂの側壁における複数の開口７を、一方の冷却ロール１ａに向き合う側壁と他方の冷却ロール１ｂに向き合う側壁とで、冷却ロール長手方向に互い違いに穿設したので、冷却ロール１ａの外周面に形作られた凝固殻９の厚い部分が冷却ロール１ｂの外周面に形作られた凝固殻９の厚くない部分に張り合わされるとともに、冷却ロール１ａの外周面に形作られた凝固殻９の厚くない部分に冷却ロール１ｂの外周面に形作られた凝固殻９の厚い部分が張り合わされ、結果的にストリップ３の厚みの平均化が図られることになる。

ロール間隙Ｇにおいて、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面の凝固殻９が張り合わされた直後は、該凝固殻９の間に未凝固領域１０［図４（ｃ）参照］を残しているが、この未凝固領域１０はやがて凝固し、凝固殻９と一体化してストリップ３となる。このストリップ３［図４（ｄ）参照］は、板幅方向中央部分の厚みが過大にはならず、ストリップ３の巻き取りが困難になることが生じない。

１ａ 冷却ロール
１ｂ 冷却ロール
２ａ サイド堰
２ｂ サイド堰
４ａ ノズルピース
４ｂ ノズルピース
５ 溶湯
６ ノズルトラフ
７ 開口
１１ 補助開口
Ｘ 空所

Claims (2)

1. 軸線が水平に且つ平行に並ぶように配置した一対の冷却ロールと、
   各冷却ロールの一端に面接触する一方のサイド堰と、
   各冷却ロールの他端に面接触する他方のサイド堰と、
   前記冷却ロール及びサイド堰によって囲まれる空間に冷却ロール長手方向に空所を隔て且つロール間隙の真上に位置するように直列に配置した一対のノズルピースとを備え、
   各ノズルピースの頂部に溶湯を受けるためのノズルトラフを形成し、
   各ノズルピースの側壁に、冷却ロール長手方向に並べて前記ノズルトラフから冷却ロール外周面に向けて溶湯を送出し得る複数の開口を穿設した双ロール鋳造機において、
   一対のノズルピースの互いに向き合う端面の少なくとも一方に、前記ノズルトラフから一対のノズルピースの間の空所へ溶湯を供給し得る補助開口を穿設したことを特徴とする双ロール鋳造機。
2. 各ノズルピースの側壁における複数の開口を、一方の冷却ロールに向き合う側壁と他方の冷却ロールに向き合う側壁とで、冷却ロール長手方向に互い違いに穿設した請求項１に記載の双ロール鋳造機。

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