JP5135906B2 - 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手法として、回転する一対の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連続鋳造法がある。

図６〜図８は従来の双ロール鋳造機の一例を示すもので、水平に並べて配置した一対の冷却ロール１ａ，１ｂと、当該冷却ロール１ａ，１ｂに付帯させた一対のサイド堰２ａ，２ｂとを備えている。

冷却ロール１ａ，１ｂは、その内部に冷却水が流通し、生産すべきストリップ３の板厚に応じてロール間隙Ｇを拡縮調整できるように構成されている。

また、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へ向かって等速で移動するように設定してある。

一方のサイド堰２ａは各冷却ロール１ａ，１ｂの一端に面接触し、他方のサイド堰２ｂは各冷却ロール１ａ，１ｂの他端に面接触しており、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、溶湯供給用のノズルピース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４ａは、一方のサイド堰２ａに対して一定の間隙を保つように支持され、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つように支持されている。

ノズルピース４ａ，４ｂは、その頂部に溶湯５を受けるための細長のノズルトラフ６を有し、長手方向側壁の下端寄り部分には、前記ノズルトラフ６から冷却ロール１ａ，１ｂの間へ溶湯５を供給する開口７が、これら冷却ロール１ａ，１ｂ軸線に沿って並ぶように複数穿設してあり、各ノズルトラフ６に溶湯５を流し込むと、ロール間隙Ｇの上方に冷却ロール１ａ，１ｂ外周面に接する溶湯溜まり８が形成される。

図７（ａ）に示すように、ノズルピース４ａ，４ｂに矢印によって描いた開口７の穿設位置は、一方の冷却ロール１ａ側の部位と他方の冷却ロール１ｂ側の部位とで対称に揃えてある。

上述した双ロール鋳造機では、冷却水の流通により冷却ロール１ａ，１ｂの抜熱を図りながら、上記の溶湯溜まり８を形成して冷却ロール１ａ，１ｂを回転させると、溶湯５が冷却ロール１ａ，１ｂ外周面で固まって凝固殻９を形作り、ストリップ３がロール間隙Ｇから下方へ送り出される。

このとき、生産されるストリップ３が目標板厚となるように、各冷却ロール１ａ，１ｂのネック部分に互いに近付く向きへ荷重を付与する。
特開２０００−２０２５９０号公報

ところが、ノズルピース４ａ，４ｂの開口７の穿設位置が、一方の冷却ロール１ａ側と他方の冷却ロール１ｂ側とで対称に揃っていることに起因して、溶湯溜まり８では開口７付近における溶湯５の流れが他よりも速くなり、冷却ロール１ａ，１ｂ外周面の開口７に近い部位では溶湯５が冷えにくくなってしまう。

すなわち、図７（ｂ）に示すように、冷却ロール１ａ，１ｂ外周面の開口７から離れた部位では、凝固殻９の生成（厚みの増大）が進むものの、冷却ロール１ａ，１ｂ外周面の開口７に近い部位では、凝固殻９の生成が捗らない。

よって、冷却ロール１ａ，１ｂが送出するストリップ３は、図７（ｃ）に示すように、凝固殻９の生成が進んだ山部分が互いに張り合わされた状態となるが、冷却ロール１ａ，１ｂ軸線方向に並ぶ山部分の間の谷部分では未凝固領域１０を残すことになる。

このため、凝固による縮小が完了した後のストリップ３は、図７（ｄ）に示すように、板幅方向厚み分布がむらになり、割れが生じることもある。

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厚み分布のむらを抑制できる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、一対の冷却ロールと、一対のサイド堰と、冷却ロール及びサイド堰により囲まれる空間に配置したノズルピースとを備え、当該ノズルピースの一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位のそれぞれに複数の溶湯送出用開口を、冷却ロール軸線方向に並び且つ一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位とで互い違いに穿設している。

請求項２に記載の発明は、一対の冷却ロールと、一対のサイド堰と、冷却ロール及びサイド堰により囲まれる空間に冷却ロール軸線方向に縦列に配置した第１、第２のノズルピースとを備え、当該第１、第２のノズルピースの一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位のそれぞれに複数の溶湯送出用開口を、冷却ロール軸線方向に並び且つ一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位とで互い違いに穿設している。

請求項３に記載の発明は、第１のノズルピースによる溶湯送給範囲を、一方の冷却ロールの軸線方向へには狭く且つ他方の冷却ロールの軸線方向へは広く設定し、第２のノズルピースによる溶湯送給範囲を、一方の冷却ロールの軸線方向へ広く且つ他方の冷却ロールの軸線方向へ狭く設定している。

請求項４に記載の発明は、開口の断面形状を冷却ロール軸線方向に長く形作っている。

本発明の双ロール鋳造機によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。

（１）ノズルピースに穿設した複数の溶湯送出用開口の位置を、一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位とで互い違いとしてあるので、一方の冷却ロール外周面において形作られる凝固殻の山部分が、他方の冷却ロール外周面において形作られる凝固殻の谷部分に相対し、一方の冷却ロール外周面において形作られる凝固殻の谷部分が、他方の冷却ロール外周面において形作られる凝固殻の山部分に相対した状態で、双方の凝固殻を張り合わせることができる。

（２）よって、冷却ロールが送出するストリップの板幅方向厚み分布がむらにならずに平均化される傾向を呈し、割れの発生を回避できる。

（３）第１、第２のノズルピースを縦列に配置した構成を採り、第１のノズルピースによる溶湯送給範囲を、一方の冷却ロールの軸線方向へは狭く且つ他方の冷却ロールの軸線方向へは広く設定し、第２のノズルピースによる溶湯送給範囲を、一方の冷却ロールの軸線方向へ広く且つ他方の冷却ロールの軸線方向へ狭く設定した場合、一方の冷却ロールの軸線方向中間部分外周面において形作られる凝固殻の山部分が、他方の冷却ロールの軸線方向中間部分外周面において形作られる凝固殻の山部分に相対せず、よって、冷却ロールが送出するストリップの板幅方向厚み分布がより平均化される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１〜図４は本発明の双ロール鋳造機の一例を示すもので、水平に並べて配置した一対の冷却ロール１ａ，１ｂ、当該冷却ロール１ａ，１ｂに付帯させた一対のサイド堰２ａ，２ｂ、及びノズルピース１１ａ，１１ｂを備えている。

一方のノズルピース１１ａは、ロール間隙Ｇの真上に位置し且つ一方のサイド堰２ａに対して一定の間隙を保つように支持され、他方のノズルピース１１ｂは、ロール間隙Ｇの真上に位置し且つ他方のサイド堰２ｂに対して一定の間隔を保つように支持されている。

ノズルピース１１ａ，１１ｂは、その頂部に溶湯５を受けるための細長のノズルトラフ１２を有し、当該ノズルトラフ１２の内底から下向きに貫通する開口１３が、一方の冷却ロール１ａ側と他方の冷却ロール１ｂ側に分けて、冷却ロール１ａ，１ｂ軸線方向に並ぶように複数穿設してある。

図１（ａ）に示すように、ノズルピース１１ａ，１１ｂに矢印によって描いた開口１３の穿設位置は、一方の冷却ロール１ａ側の部位と他方の冷却ロール１ｂ側の部位とで互い違い（逆位相）となるようにしてある。

図２に示すように、開口１３の実体的な断面形状は、冷却ロール１ａ，１ｂ軸線方向に延びる長円状に形作ってある。

ノズルピース１１ａ，１１ｂの下底部分には、それぞれの開口１３から流れ出る溶湯５を冷却ロール１ａ，１ｂ外周面に向けて横向きに導くためのガイド１４が、ノズルピース１１ａ，１１ｂ全長にわたって形作られ（図３、図４参照）、ノズルトラフ１２に溶湯５を流し込むと、冷却ロール１ａ，１ｂ外周面に接する溶湯溜まり８が形成される。

上述した双ロール鋳造機では、冷却水の流通により冷却ロール１ａ，１ｂの抜熱を図りながら、上記の溶湯溜まり８を形成して冷却ロール１ａ，１ｂを回転させると、溶湯５が冷却ロール１ａ，１ｂ外周面で固まって凝固殻９を形作り、ストリップ３がロール間隙Ｇから下方へ送り出される。

このとき、図１（ａ）に示すように、ノズルピース１１ａ，１１ｂに穿設してある複数の開口１３の位置が、一方の冷却ロール１ａ側の部位と他方の冷却ロール１ｂ側の部位とで互い違いとしてあることによって、図１（ｂ）に示すように、一方の冷却ロール１ａ外周面において形作られる凝固殻９の生成が進んだ山部分が、他方の冷却ロール１ｂ外周面において形作られる凝固殻９の生成が捗っていない谷部分に相対し、同様に、一方の冷却ロール１ａ外周面において形作られる凝固殻９の谷部分が、他方の冷却ロール１ｂ外周面において形作られる凝固殻９の山部分に相対した状態で、図１（ｃ）に示すように、双方の凝固殻９が張り合わされる。

従って、双方の凝固殻９の間に残る未凝固領域１０は、図７（ｃ）に示してある従来例に比べて減り、凝固による縮小が完了した後のストリップ３は、図１（ｄ）に示すように、板幅方向厚み分布がむらにならずに平均化される傾向を呈し、割れの発生を回避できる。

図５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４と同じ符号を付した部分は、同一物を表している。

この双ロール鋳造機では、一対のノズルピース１１ａ，１１ｂの対向端を、冷却ロール１ａ，１ｂ端面に対して斜めに形作り、ノズルピース１１ａの形状を、一方の冷却ロール１ａ側の部位が短く、しかも他方の冷却ロール１ｂ側の部位が長くなるようにし、また、ノズルピース１１ｂの形状を、一方の冷却ロール１ａ側の部位が長く、しかも他方の冷却ロール１ｂ側が短くなるようにしてある。

ノズルピース１１ａ，１１ｂに矢印によって描いた開口１３の穿設位置は、一方の冷却ロール１ａ側の部位と他方の冷却ロール１ｂ側の部位とで互い違い（逆位相）となるようにしてある。

ノズルピース１１ａに穿設した開口１３の数は、冷却ロール１ａ側に比べて冷却ロール１ｂ側のほうが多く、ノズルピース１１ｂに穿設した開口１３の数は、冷却ロール１ｂ側に比べて冷却ロール１ａ側のほうが多い。

つまり、ノズルピース１１ａによる溶湯送給範囲は、一方の冷却ロール１ａの軸線方向へは狭くなるが、他方の冷却ロール１ｂの軸線方向へは広くなるように設定され、ノズルピース１１ｂによる溶湯送給範囲は、一方の冷却ロール１ａの軸線方向へは広くなるが、他方の冷却ロール１ｂの軸線方向へは狭くなるように設定されて、一方の冷却ロール１ａ側におけるノズルピース１１ａ，１１ｂの間隙Ｓ１と、他方の冷却ロール１ｂ側におけるノズルピース１１ａ，１１ｂの間隙Ｓ２は、冷却ロール１ａ，１ｂの径方向に相対しない。

よって、一方の冷却ロール１ａの軸線方向中間部分外周面において形作られる凝固殻９の山部分が、他方の冷却ロール１ｂの軸線方向中間部分外周面において形作られる凝固殻９の山部分に相対せず、よって、冷却ロール１ａが送出するストリップ３の板幅方向厚み分布がより平均化される（ストリップ３及び凝固殻９については図１参照）。

なお、本発明の双ロール鋳造機は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明の双ロール鋳造機は、鋼をはじめとして種々の金属ストリップの製造に適用することができる。

本発明の双ロール鋳造機の一例におけるノズルピース、及びストリップ断面形状の関係を示す概念図である。 図１におけるノズルピースの具体的な形状の一例を示す部分平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 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を示す概念図である。 従来の双ロール鋳造機の一例を冷却ロール径方向に見た状態を示す概念図である。 図６におけるノズルピース、及びストリップ断面形状の関係を示す概念図である。 図６の双ロール鋳造機を斜視的に見た状態を示す概念図である。

符号の説明

１ａ 冷却ロール
１ｂ 冷却ロール
２ａ サイド堰
２ａ サイド堰
５ 溶湯
１１ａ ノズルピース
１１ｂ ノズルピース
１３ 開口

Claims (4)

1. 一対の冷却ロールと、一対のサイド堰と、冷却ロール及びサイド堰により囲まれる空間に配置したノズルピースとを備え、当該ノズルピースの一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位のそれぞれに複数の溶湯送出用開口を、冷却ロール軸線方向に並び且つ一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位とで互い違いに穿設したことを特徴とする双ロール鋳造機。
2. 一対の冷却ロールと、一対のサイド堰と、冷却ロール及びサイド堰により囲まれる空間に冷却ロール軸線方向に縦列に配置した第１、第２のノズルピースとを備え、当該第１、第２のノズルピースの一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位のそれぞれに複数の溶湯送出用開口を、冷却ロール軸線方向に並び且つ一方の冷却ロール側の部位と他方の冷却ロール側の部位とで互い違いに穿設したことを特徴とする双ロール鋳造機。
3. 第１のノズルピースによる溶湯送給範囲を、一方の冷却ロールの軸線方向へは狭く且つ他方の冷却ロールの軸線方向へは広く設定し、第２のノズルピースによる溶湯送給範囲を、一方の冷却ロールの軸線方向へ広く且つ他方の冷却ロールの軸線方向へ狭く設定した請求項２に記載の双ロール鋳造機。
4. 開口の断面形状を冷却ロール軸線方向に長く形作った請求項１〜請求項３のいずれかに記載の双ロール鋳造機。

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