JP2017221953A - 双ロール式縦型鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚の均一性並びに表面及び内面の仕上がり品質を一定値以上に維持できる双ロール式縦型鋳造装置を提供する。【解決手段】所定のロールギャップ１３をもって対向配置され、互いに平行な回転軸１１１，１２１を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ弾性付勢された一対の鋳造ロール１１，１２と、前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板１４１，１４２と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板１４３，１４４とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズル１４と、を備え、前記溶湯ノズルの下部には、前記一対の主堰板の少なくとも一方が外側に向かって拡開する拡張域１４Ｅが設けられ、少なくとも前記拡張域の主堰板の内面には、前記溶湯ノズルの内側に向かって複数の整流板１４８，１４９が立設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、双ロール式縦型鋳造装置に関するものである。

溶湯液面の状態に左右されずに板厚と品質が安定したシートを高速度で採取することができる双ロール式縦型鋳造装置として、一対の水冷回転ロールの上方に、一対の主堰及び一対の横堰を延設したものが知られている（特許文献１）。

特許第４８７３６２６号公報

しかしながら、この種の双ロール式縦型鋳造装置では、溶湯をレードルから溶湯ノズルに注湯した場合に、溶湯ノズルの幅方向、すなわち鋳造ロールの軸方向に沿って溶湯の流れが生じる。その結果、幅方向の溶湯温度が不均一になり、ロールギャップが不安定となることから、得られるシート材の板厚が不均一になったり、仕上がり品質が低下したりする。

本発明が解決しようとする課題は、板厚の均一性並びに表面及び内面の仕上がり品質を一定値以上に維持できる双ロール式縦型鋳造装置を提供することである。

本発明は、溶湯ノズルの下部に一対の主堰板の少なくとも一方が外側に向かって拡開する拡張域を設け、少なくとも拡張域の主堰板の内面に、溶湯ノズルの内側に向かって複数の整流板を立設することによって上記課題を解決する。

ロールギャップは、溶湯ノズルに注湯された溶湯の液面の位置に相関するため、溶湯を溶湯ノズルに注湯する鋳造初期においては、製品歩留まりの観点から目標液面に達するまでの時間を極力短くする必要がある。このため、溶湯ノズルの下部に拡張域を設け、この拡張域に複数の整流板を設けることで、ロールギャップ上の液面位置が短時間で目標液面に達することになる。これとともに、溶湯が溶湯ノズルの上部から拡張域に流れる際に鋳造ロールの軸方向に乱流が生じようとするが、複数の整流板によりこの乱流の発生を抑制することができる。この結果、幅方向の溶湯温度が均一になり、ロールギャップが安定することで、得られる軽金属シート材の板厚の均一性並びに表面及び内面の仕上がり品質を一定値以上に維持することができる。

本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の一実施の形態を示す側面図である。 図１の平面図である。 図１の主要部分の断面図である。 図１の溶湯ノズルの一例を示す平面図である。 図１の溶湯ノズルの他例を示す平面図である。 本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の他の実施の形態を示す主要部分の断面図である。 本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置のさらに他の実施の形態を示す主要部分の断面図である。 本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置のさらに他の実施の形態を示す主要部分の断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶解されたアルミニウム系材料を、特に限定はされないが例えば１０００℃／秒以上の冷却速度で冷間圧延し、所定厚さｔ、所定幅Ｗ及び所定長Ｌのシート２に製造するための鋳造装置である。冷却速度を大きくすることで不純物が含まれていても大きく成長せず、また生産性も高いという利点がある。鋳造原料となるアルミニウム系材料としては、特に限定されないが例えば、アルミニウムのほか、アルミニウム・シリコン合金、アルミニウム・シリコン・マグネシウム合金その他のアルミニウム合金が含まれる。これらアルミニウム系材料の融点又は液相温度は、概ね５８０〜６７０℃である。

本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、所定のロールギャップ１３をもって対向配置された一対の鋳造ロール１１，１２と、当該一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の上方に配置され、アルミニウム系材料の溶湯５を受容する溶湯ノズル１４と、アルミニウム系材料の溶湯５を収容し当該溶湯５を溶湯ノズル１４に注湯するレードル１５と、を備える。なお、図１には図示を省略するが、溶湯ノズル１４からロールギャップ１３を通過する溶湯５が、弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力を推定する反力推定器と、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール１１，１２がロールギャップ１３を通過する溶湯５から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットとを設けてもよい。図２に示すように、一対の鋳造ロール１１，１２と、溶湯ノズル１４と、レードル１５とは、それぞれの幅方向の中心軸ＣＬが一致するように配置されている。

一対の鋳造ロール１１，１２は、架台４に搭載され、一方の鋳造ロール１１は、回転軸１１１を中心にして回転するように設けられ、他方の鋳造ロール１２は、回転軸１１１に平行な回転軸１２１を中心にして回転するように設けられている。本実施形態における一方の鋳造ロール１１は、架台４に対して位置が固定され、他方の鋳造ロール１２は、スライドレール４１を介して一方の鋳造ロール１１に対して水平方向に接近及び離反移動が可能とされている。当該他方の鋳造ロール１２は、一方の鋳造ロール１１に向かう方向にばね又は流体圧シリンダなどの弾性体１２２により弾性付勢されているが、最も接近した際のロールギャップ１３は、目的とするシート２の板厚ｔに応じたゼロを超える所定値、特に限定されないが例えば、０．５〜３ｍｍに設定されている。なお、一対の鋳造ロール１１，１２の両者を、架台４に対して互いに接近及び離反移動が可能に構成してもよい。

一対の鋳造ロール１１，１２は、互いに等しい周速度で回転するように、プーリ及びベルトなどの伝達機構を介して回転駆動モータ１１２に接続されている。本実施形態の鋳造ロール１１，１２は、外径が等しくされているので、一つの回転駆動モータ１１２により互いに逆方向、すなわちロールギャップ１３において溶湯５を鉛直下方向へ押し下げる力が作用するように等しい周速度で回転する。図１，図３，図５〜図７に示す例においては、一方の鋳造ロール１１は反時計方向に回転し、他方の鋳造ロール１２は時計方向に回転する。なお図示は省略するが、回転駆動モータ１１２は、出力軸の回転速度を可変とするインバータ装置により回転速度が制御され、当該インバータ装置は制御ユニットからの制御指令により制御される。

ちなみに、一対の鋳造ロール１１，１２の外径を等しくすれば、変速機構を設けることなく一つの回転駆動モータ１１２により等しい周速度で回転させることができる。また、一対の鋳造ロール１１，１２の外径を等しくし、後述する溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の中心をロールギャップ１３の中心に一致させれば、溶湯ノズル１４の下端の溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積が等しくなるので、鋳造されるシートの表裏における冷却速度が均等になる。ただし、本発明の一対の鋳造ロール１１，１２は、周速度が等しければ異なる外径であってもよい。この場合に、溶湯ノズル１４の下端の溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積を等しくするためには、溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の中心の位置をロールギャップ１３の中心に対してどちらかにずらせばよい。

一対の鋳造ロール１１，１２は、回転軸１１１，１２１の両端部にそれぞれ固定されたハブ１１４，１２４に、熱伝導性が良好な銅などの金属板１１５，１２５を固定することにより構成されている。金属板１１５，１２５の内部の一部又は全部には、冷媒が循環する循環系統が設けられ、少なくとも溶湯５との接触面１１３，１２３（以下、これらの接触面１１３，１２３を成形面１１６，１２６ともいい、その回転軸１１１，１２１方向の長さをＷＲという。）の裏面の金属板１１５，１２５に冷媒が接触するように、スプレーノズルが設けられたり、あるいは金属板１１５，１２５の内部の一部又は全体が冷媒の流路とされている。本実施形態の一対の鋳造ロール１１，１２のそれぞれは、少なくとも溶湯５が接触する鋳造ロールの接触面１１３，１２３の温度を調節する温度調節器を含んでもよい。

本実施形態の溶湯ノズル１４は、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１と平行に対向配置された一対の主堰板１４１，１４２と、回転軸１１１，１２１と直交して対向配置されるとともに一対の主堰板１４１，１４２の両端面に密接された一対の側堰板１４３，１４４とを含んで構成されている。すなわち、本実施形態の溶湯ノズル１４は、４つの側面を有し、上面と下面がそれぞれ開口した、断面が矩形の筒体とされている。

一対の主堰板１４１，１４２及び一対の側堰板１４３，１４４は、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、その表面（少なくとも主堰板と側堰板とで囲まれる内面）に、同等の耐熱性を有する断熱材層が形成されてなる。そして、一対の主堰板１４１，１４２の下端が、上述した一対の鋳造ロール１１，１２の表面に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。また、一対の側堰板１４３，１４４は、図２の平面図に示すように、一対の主堰板１４１，１４２の端面と一対の鋳造ロール１１，１２の両端面に、押圧弾性体１４５，１４６を介して当接する。すなわち、主堰板１４１，１４２の幅方向の長さは鋳造ロール１１，１２の幅方向の長さとほぼ等しく形成され、一対の側堰板１４３，１４４は、これら一対の主堰板１４１，１４２と一対の鋳造ロール１１，１２とに押圧されている。これにより、一対の主堰板１４１，１４２、一対の側堰板１４３，１４４及び一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の近傍（接触面１１３，１２３）とで囲まれた空間に溶湯５が受容されることになる。

なお、他方の鋳造ロール１２の接触面１２３に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板１４１には、当該他方の鋳造ロール１２が架台４に対して水平方向に移動する際においても、他方の鋳造ロール１２の接触面１２３との接触又は僅かな隙間を維持するように引張り弾性体１４７が設けられている。これに対して、一方の鋳造ロール１１の接触面１１３に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板１４２は、図示はしないが架台４に対して位置が固定されている。

本実施形態の一対の主堰板１４１，１４２は、図１及びこれを拡大した図３に示すように、当該主堰板１４１，１４２の下部が溶湯ノズル１４の外側に向かって傾斜して拡開するように形成されている。図３は、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１の溶湯ノズル１４及び一対の鋳造ロール１１，１２で囲まれた鋳造の主要部分を示す断面図である。そして、この拡開した主堰板１４１，１４２の内面部分に、溶湯ノズル１４の内側に向かって複数の整流板１４８，１４９が立設されている。一対の主堰板１４１，１４２が拡開して構成される溶湯ノズル１４の下部を、図３に示すように拡張域１４Ｅと称し、この拡張域１４Ｅから上部の、相対的に幅狭となった溶湯ノズル１４の上部を縮小域１４Ｒと称する。

拡張域１４Ｅの鉛直方向の長さ及び拡開角度は、溶湯ノズル１４の容積、すなわち１バッチで受容するべき溶湯５の容量と、縮小域１４Ｒの容積との関係、並びに溶湯ノズル１４における溶湯５の目標液面高さにより適宜の値に設定される。上述したとおり、ロールギャップ１３の上方における溶湯の液面高さは、ロールギャップ１３に加わる圧力、すなわちロールギャップ１３を押し広げようとする力に相関し、この力によってロールギャップ１３の寸法が短時間で目標寸法になることが、製品歩留まりを向上させる観点から好ましい。したがって、１バッチで受容するべき溶湯５の容量が一定量であれば、縮小域１４Ｒの幅寸法（一対の主堰板１４１，１４２の間隔）が小さいほど、目標液面高さが高くなり、ロールギャップ１３に加わる圧力が大きくなる。ただし、溶湯ノズル１４の全体を縮小域１４Ｒで構成すると、溶湯ノズル１４の下部において溶湯５が鋳造ロール１１，１２と接触する接触面１１３，１２３の面積が減少し、これにより所定温度までの冷却時間が長くなるので、鋳造ロール１１，１２の周速度を遅くする必要がある。このようにすると生産性が低下する。

そこで、本実施形態の溶湯ノズル１４においては、溶湯ノズル１４の下部の拡張域１４Ｅにより、溶湯５が鋳造ロール１１，１２と接触する面積を充分に確保しつつ、同時に溶湯ノズル１４の上部の縮小域１４Ｒにより、目標液面高さをできる限り高くすることとしている。ただし、本実施形態の溶湯ノズル１４のように、一対の主堰板１４１，１４２を平板ではなく屈折板又は屈曲板で構成し、溶湯ノズル１４の上部と下部に断面積が異なる縮小域１４Ｒと拡張域１４Ｅを形成すると、溶湯５が溶湯ノズル１４の縮小域１４Ｒから拡張域１４Ｅに流れる際にこれらの境界近傍で乱流が生じる。特に、溶湯ノズル１４の内部において、鋳造ロール１１，１２の回転軸方向の乱流が生じると、溶湯５の温度もこの回転軸方向に沿って不均一となる。その結果、成形されたアルミニウム系シート材の板厚が幅方向で不均一になったり、表面及び内面の仕上がり品質が幅方向で不均一になる恐れがある。

このため、本実施形態の溶湯ノズル１４においては、拡張域１４Ｅの主堰板１４１，１４２の内面部分に、溶湯ノズル１４の内側に向かって突出する複数の整流板１４８，１４９を立設している。本実施形態の整流板１４８，１４９は、主堰板１４１，１４２や側堰板１４３，１４４と同様に、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、その表面（少なくとも主堰板と側堰板とで囲まれる内面）に、同等の耐熱性を有する断熱材層が形成されてなる。また本実施形態の整流板１４８，１４９の板厚や数量は特に限定されないが、整流板１４８，１４９を溶湯ノズル１４の内部に設けることで、溶湯ノズル１４の実質的な容積が減少し、目標液面高さが高くなるので、この目標液面高さも考慮して設定することが望ましい。

図４Ａは、溶湯ノズル１４に設けられる整流板１４８，１４９の一例を示す平面図であり、同図に示すように、複数の整流板１４８，１４９を、それぞれの先端部が対面するように等ピッチで並んで設けてもよい。この場合に、一方の主堰板１４１の整流板１４８の先端部と、他方の主堰板１４２の整流板１４９の先端部との間には、適宜の隙間を設定することが望ましい。また、図４Ｂは、同じく溶湯ノズル１４に設けられる整流板１４８，１４９の他例を示す平面図でり、同図に示すように、一方の主堰板１４１の整流板１４８と、他方の主堰板１４２の整流板１４９とが互い違いに等ピッチで並んで設けてもよい。この場合に、一方の主堰板１４１の整流板１４８の先端部と、他方の主堰板１４２の整流板１４９の先端部が延在方向について適宜の長さだけ重なるように設けることが望ましい。

図５は、溶湯ノズル１４に設けられる整流板１４８，１４９のさらなる他例を示す断面図であり、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１の溶湯ノズル１４及び一対の鋳造ロール１１，１２で囲まれた鋳造の主要部分を示す図３に相当する。本発明に係る整流板１４８，１４９は、少なくとも拡張域１４Ｅに設ければよいので、図５に示すように、整流板１４８，１４９を、拡張域１４Ｅだけでなく縮小域１４Ｒまで延在するような形状としてもよい。この場合に、複数の整流板１４８，１４９は、図４Ａに示す配置又は図４Ｂに示す配置のいずれであってもよい。

図６は、溶湯ノズル１４に設けられる整流板１４８，１４９のさらなる他例を示す断面図であり、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１の溶湯ノズル１４及び一対の鋳造ロール１１，１２で囲まれた鋳造の主要部分を示す図３に相当する。本発明に係る整流板１４８，１４９は、少なくとも一対の主堰板１４１，１４２のいずれか一方に設ければよいので、整流板１４８を一方の主堰板１４１にのみ設け、他方の主堰板１４２については省略してもよい。この場合に、整流板１４８を拡張域１４Ｅにのみ設けてもよいし、図６に二点鎖線で示すように縮小域１４Ｒにまで延在するような形状としてもよい。またこの場合に、複数の整流板１４８，１４９は、図４Ａに示す配置又は図４Ｂに示す配置のいずれであってもよい。特に整流板１４８，１４９を一方の主堰板１４１，１４２に設ける場合には、図１に示すように、レードル１５からの溶湯５の注湯中において、溶湯５が接触し易い方の主堰板１４１に整流板１４８を設けることが望ましい。

図７は、溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の形状を変更し、縮小域１４Ｒの容積をさらに小さくした他例を示す断面図であり、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１の溶湯ノズル１４及び一対の鋳造ロール１１，１２で囲まれた鋳造の主要部分を示す図３に相当する。図７に示す溶湯ノズル１４の縮小域１４Ｒにおける主堰板１４１，１４２の間隔は、図３，５，６に示す溶湯ノズル１４の縮小域１４Ｒにおける主堰板１４１，１４２の間隔に比べ、短く設定されている。このように縮小域１４Ｒの容積を小さくすることで、目標液面をさらに高くすることができる。この場合の複数の整流板１４８は、同図に実線で示すように拡張域１４Ｅにのみ設けてもよいし、同図に二点鎖線で示すように縮小域１４Ｒにまで延在するような形状としてもよい。またこの場合に、複数の整流板１４８，１４９は、図４Ａに示す配置又は図４Ｂに示す配置のいずれであってもよい。さらに、主堰板１４１，１４２の一方のみを図７に示す形状としてもよい。

図１及び図２に戻り、溶湯ノズル１４の上方には、レードル（取鍋）１５が設けられ、当該レードル１５に収容された溶湯５を溶湯ノズル１４に注入するための、ホイストクレーンなどのレードル移動機構（不図示）が設けられている。アルミニウム系材料の固形原材料は、レードル１５に投入された状態で別途の溶解炉にて溶解され、このレードル１５をレードル移動機構により溶湯ノズル１４の近傍に移動し、当該レードル１５を傾けることで溶湯５を溶湯ノズル１４に注入する。図１及び図２に示すレードル１５は、いわゆるバッチ方式による鋳造を行う場合のものを示すが、本発明に適用できるレードルは、溶解炉により溶解したアルミニウム材の溶湯５を連続してレードル１５に給湯し、当該レードル１５の注湯口から溶湯ノズル１４へ連続して溶湯５を注湯するタイプの連続方式のものも含まれる。

一対の鋳造ロール１１，１２の下方には、ロールギャップ１３を通過して固相状態となったアルミニウムシート２を略水平方向に案内するガイド板６が設けられ、その下流にガイドローラ７と巻取機３が設けられている。ロールギャップ１３を通過して固相状態となったアルミニウムシート２は、ガイド板６により水平方向に案内されたのちガイドローラ７の上面を滑りつつ巻取機３によってロール状に巻き取られる。

さて、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１においては、図３に示すように、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注入すると同時又は若干のタイムラグをもって、一対の鋳造ロール１１，１２の回転を開始する。この溶湯注入初期段階において、溶湯ノズル１４への溶湯５の注入速度（単位時間当たりの注入容積）は、ロールギャップ１３を通過して固相状態となるアルミニウムシート２の鋳造速度（単位時間当たりの鋳造容積）よりも大きい速度に設定する。

溶湯ノズル１４に注入された溶湯５は、ロールギャップ１３の中心水平線と交わる点Ｐ１から主堰板１４１，１４２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２までの、一対の鋳造ロール１１，１２の接触面１１３，１２３と接触することで、溶湯５は冷却され、凝固し始める。図４において溶湯５のうち液相状態の溶湯を符号５１、固液共存の溶湯を符号５２、固相の溶湯（すなわちアルミニウムシート２）を符号５３で示す。

本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶湯５の冷却速度が例えば１０００℃／秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯５の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール１１，１２の周速度が設定される。ここで、液相の溶湯５１が接触面１１３，１２３と接触する際の温度が高いと、凝固速度が遅くなり、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において下方にずれることになる。このため、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち液相の溶湯５１が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯５３が全体に占める割合が減少するので、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ１３は小さくなる。逆に、液相の溶湯５１が接触面１１３，１２３と接触する際の温度が低いと、凝固速度が早くなり、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において上方にずれることになる。このため、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち固相の溶湯５３が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯５１が全体に占める割合が減少するので、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ１３は大きくなる。このように、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の温度が変動すると、ロールギャップ１３の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウムシート２の板厚ｔが不均一となる。

また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１においては、いわゆるバッチ方式により所定量の溶湯５を溶湯ノズル１４に注入し、所定厚さｔ、所定幅Ｗ及び所定長さＬのアルミニウムシート２を得るが、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の重量が、鋳造中にロールギャップ１３に重力として作用する。すなわち、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が高いと（溶湯重量が大きいと）、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ１３は大きくなる。また、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が高いと（溶湯重量が大きいと）、溶湯５と接触面１１３，１２３との密着度が大きくなり、溶湯５の凝固効率が高くなる。このため、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において上方にずれることになり、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち固相の溶湯５３が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯５１が全体に示す割合が減少する。このため、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これによっても、ロールギャップ１３は大きくなるといえる。

逆に、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が低いと（溶湯重量が小さいと）、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ１３は小さくなる。また、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が低いと（溶湯重量が小さいと）、溶湯５と接触面１１３，１２３との密着度が小さくなり、溶湯５の凝固効率が低くなる。このため、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において下方にずれることになり、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち液相の溶湯５１が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯５３が全体に占める割合が減少する。このため、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これによっても、ロールギャップ１３は小さくなるといえる。このように、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面の位置が変動すると、ロールギャップ１３の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウムシート２の板厚ｔが不均一となる。

このため、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１では、ロールギャップ１３を通過する溶湯５が、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力を推定する反力推定器、たとえば溶湯ノズル１４の液面位置検出器や溶湯ノズル１４の溶湯温度検出器を設け、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール１１，１２がロールギャップ１３を通過する溶湯５から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットを設け、推定された反力が大きいほど単位時間当たりの受熱量を小さく制御し、推定された反力が小さいほど単位時間当たりの受熱量を大きく制御してもよい。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１を用いてアルミニウムシート２を鋳造する場合においては、まず一対の鋳造ロール１１，１２の回転を開始すると同時又は若干のタイムラグをもって、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注入する。溶湯ノズル１４に注入された溶湯５は、図３に示すように、ロールギャップ１３の中心水平線と交わる点Ｐ１から主堰板１４１，１４２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２までの、一対の鋳造ロール１１，１２の接触面１１３，１２３と接触することで、溶湯５は冷却され、凝固し始める。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶湯５の冷却速度が例えば１０００℃／秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯５の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール１１，１２の周速度が設定される。

この鋳造開始時において、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注湯するときに、本実施形態の溶湯ノズル１４には縮小域１４Ｒが設けられ、さらに複数の整流板１４８，１４９が溶湯ノズル１４の内部に設けられているので、溶湯５の液面が目標液面に短時間で到達することができる。

またこれに加えて、本実施形態の溶湯ノズル１４の下部には拡張域１４Ｅが設けられ、溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積が充分に確保されているので、一対の鋳造ロール１１，１２の周速度を高めても溶湯５は充分な速度で冷却する。これにより、アルミニウムシート２の生産性を高めることができる。

さらにこれらに加えて、溶湯ノズル１４の上部に縮小域１４Ｒを設け、下部に拡張域１４Ｅを設けることで、これらの境界近傍に溶湯５の乱流が生じようとするが、本実施形態の溶湯ノズル１４の拡張域１４Ｅ又は拡張域１４Ｅ及び縮小域１４Ｒには複数の整流板１４８，１４９が設けられているので、こうした溶湯５の乱流の発生を抑制することができる。以上の結果、特に幅方向の溶湯温度が均一になり、ロールギャップ１３が安定することで、得られるアルミニウムシート２の板厚の均一性並びに表面及び内面の仕上がり品質を一定値以上に維持することができる。

なお、本発明に適用されるシート材は上記実施形態のアルミニウム系材料に限定されるものではなく、マグネシウム等の軽金属材料であれば全て含まれるものとする。

１…双ロール式縦型鋳造装置
１１…鋳造ロール
１１１…回転軸
１１２…回転駆動モータ
１１３…溶湯との接触面
１１４…ハブ
１１５…金属板
１１６…成形面
１２…鋳造ロール
１２１…回転軸
１２２…弾性体
１２３…溶湯との接触面
１２４…ハブ
１２５…金属板
１２６…成形面
Ｗ_Ｒ…成形面の回転軸方向の長さ
１３…ロールギャップ
１４…溶湯ノズル
１４１，１４２…主堰板
１４３，１４４…側堰板
１４５，１４６…押圧弾性体
１４７…引張り弾性体
１４８，１４９…整流板
１４Ｅ…拡張域
１４Ｒ…縮小域
１５…レードル（取鍋）
２…アルミニウムシート
３…巻取機
４…架台
４１…スライドレール
５…溶湯
５１…液相の溶湯
５２…固液共存の溶湯
５３…固相の溶湯（シート）
６…ガイド板
７…ガイドローラ

Claims (5)

1. 軽金属材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
   所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ弾性付勢された一対の鋳造ロールと、
   前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、前記軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備える双ロール式縦型鋳造装置において、
   前記溶湯ノズルの下部には、前記一対の主堰板の少なくとも一方が外側に向かって拡開する拡張域が設けられ、
   少なくとも前記拡張域の主堰板の内面には、前記溶湯ノズルの内側に向かって複数の整流板が立設されている双ロール式縦型鋳造装置。
2. 前記拡張域は、前記一対の主堰板のそれぞれが外側に向かって拡開して構成される請求項１に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
3. 前記整流板は、前記溶湯ノズルの主堰板の内面の、前記拡張域より上部にまで延在して設けられている請求項１又は２に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
4. 前記複数の整流板は、前記一対の主堰板の一方に設けられた整流板の先端と、前記一対の主堰板の他方に設けられた整流板の先端とが対面するように設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
5. 前記複数の整流板は、前記一対の主堰板の一方に設けられた整流板と、前記一対の主堰板の他方に設けられた整流板とが互い違いに位置し、それぞれの整流板の先端部が延在方向について重なるように設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。

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