JP7233161B2 - サイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents
サイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された空間に溶融金属を供給して溶融金属プールを形成せしめ薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置に用いられるサイドシール装置、このサイドシール装置を備えた双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法に関するものである。
金属の薄肉鋳片を製造する方法として、内部に水冷構造を有し互いに逆方向に回転する一対の冷却ロールを備え、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された空間に溶融金属を供給し、溶融金属プールを形成せしめ、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させ、一対の冷却ロールの外周面にそれぞれ形成された凝固シェル同士をロールキス点で圧着して所定の厚さの薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置が提供されている。このような双ロール式連続鋳造装置は、各種金属において適用されている。
上述の双ロール式連続鋳造装置においては、冷却ロールの上方に配置されたタンディッシュから浸漬ノズルを介して溶融金属プール部に溶融金属を連続的に供給する。溶融金属は、溶融金属プール部の中央部に配置された浸漬ノズルから冷却ロールの周面に向けて吐出され、冷却ロールの周面に沿って一対のサイド堰側へとそれぞれ流れていく。回転する冷却ロールの周面上では溶融金属が凝固成長して凝固シェルを形成し、各冷却ロールの周面の凝固シェルがロールキス点で圧着される。
ここで、上述の双ロール式鋳造装置においては、冷却ロールの両端面にサイド堰を押し付けて溶融金属プール部を形成させる構成とされている。サイド堰のうち冷却ロールの端面に当接される部分は、高温に耐えるため、そして自身が磨耗して冷却ロールの端面とのシールを保たせるために、耐熱性に優れ、かつ、冷却ロールよりも軟質の材料で構成されており、鋼の薄肉鋳片を製造する場合には、通常、窒化ホウ素系の耐火物が用いられている。
また、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間の隙間が０．２ｍｍ超えると、溶融金属がこの隙間に差し込んでしまい、これが凝固してバリとなり、薄肉鋳片の品質が損なわれるばかりでなく、冷却ロールの回転に伴ってバリがサイド堰の当接面を削り、さらに隙間が大きくなってシールが破綻し、溶融金属が漏れ出してしまうおそれがあった。このため、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間の隙間は０．２ｍｍ以下に抑える必要がある。
ここで、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面の接触状態を常温で調整した場合であっても、サイド堰は鋳造時には高温となるため、サイド堰が熱膨張によって変形し、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面の間に隙間が生じてしまう。
また、サイド堰は回転する冷却ロールに接触させられているので、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間の摩擦力によって、後述の通りサイド堰の位置ズレが生じ、やはり隙間が大きくなるおそれがあった。
さらに、冷却ロールの最近接（ロールキス点）の付近で、冷却ロール周面の凝固シェルが張り合わさって冷却ロールで圧下されると、最端部が冷却ロールの端面から外側へ僅かながらはみ出すが、これによってサイド堰が冷却ロールから押し出される方向へ力が生じる。これによって、サイド堰の特に下方において冷却ロール端面との間の隙間が大きくなり、シールが悪化するおそれがあった。
また、サイド堰は回転する冷却ロールに接触させられているので、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間の摩擦力によって、後述の通りサイド堰の位置ズレが生じ、やはり隙間が大きくなるおそれがあった。
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シールの悪化を抑制する方法として、例えば特許文献１、２には、サイド堰を冷却ロールの端面へ強く押し付ける技術が提案されている。
また、特許文献３には、サイド堰の剛性に応じて押す技術が提案されており、特許文献４には、押し込みのガタをクランプして固定する技術が提案されている。
さらに、特許文献５には、サイド堰の押し込み量を精密に制御する技術が提案されている。
また、特許文献３には、サイド堰の剛性に応じて押す技術が提案されており、特許文献４には、押し込みのガタをクランプして固定する技術が提案されている。
さらに、特許文献５には、サイド堰の押し込み量を精密に制御する技術が提案されている。
ところで、特許文献１、２に開示された技術では、シールのためにサイド堰を過度に強く押すと冷却ロールの回転の妨げになり、さらに強く押すとサイド堰が破壊されてしまうため、鋳造を安定して行うことができないおそれがあった。
また、特許文献３、４に開示された技術では、冷却ロールの回転数や、冷却ロールの端面の状態などが変化した場合に、冷却ロールとサイド堰との間の摩擦力の変化に追随できず、シールを良好に保つことができないおそれがあった。
さらに、特許文献５に開示された技術では、サイド堰の当接面の接触状態を十分に考慮して押し込む構成ではないため、サイド堰の押し込み量を安定して制御することは非常に困難であった。
また、特許文献３、４に開示された技術では、冷却ロールの回転数や、冷却ロールの端面の状態などが変化した場合に、冷却ロールとサイド堰との間の摩擦力の変化に追随できず、シールを良好に保つことができないおそれがあった。
さらに、特許文献５に開示された技術では、サイド堰の当接面の接触状態を十分に考慮して押し込む構成ではないため、サイド堰の押し込み量を安定して制御することは非常に困難であった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、サイド堰の位置ズレを抑制して、サイド堰の当接面と冷却ロールの端面との間の隙間が大きくなることを抑制し、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な双ロール式連続鋳造装置におけるサイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るサイドシール装置は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて、薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置において、前記冷却ロールの端面側を前記サイド堰で封止するサイドシール装置であって、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押圧するサイド堰押圧手段と、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張ることにより前記サイド堰の鉛直方向下方への位置ずれとともに前記サイド堰の上側が前記冷却ロール側に向けて倒れるようになる位置ずれを抑制するサイド堰引き上げ手段と、を備えており、前記サイド堰引き上げ手段は、前記サイド堰押圧手段によって前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に押し付けた際に前記サイド堰又は前記サイド堰を支持する支持部材と係合し、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る構成とされていることを特徴としている。
サイド堰を冷却ロールの端面に押し付けると、回転する冷却ロールの端面との摩擦力によってサイド堰の当接面に、下方へと引き下ろす力が作用する。ここで、サイド堰を保持し冷却ロールに押圧する装置は当接面の反対側にあり、サイド堰は片持はりの状態であるため、当接面に下方へ引き下ろす力が加わると、サイド堰が下方に下がるとともにサイド堰の上側が冷却ロール側に向けて前のめりに倒れるように位置ズレが生じる。特に、鋳造スタート時には、冷却ロール端面とサイド堰の当接面は静摩擦であり摩擦係数が大きいため、下方に引き下ろす力が大きくなり、サイド堰の位置ズレが生じやすくなる。
そこで、本発明のサイドシール装置においては、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張るサイド堰引き上げ手段を備えているので、サイド堰押圧手段によって前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押圧しても、サイド堰が下方に引き下ろされることが抑制され、サイド堰の位置ズレが抑えられる。これにより、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制でき、安定して薄肉鋳片の製造を行うことができる。
また、本発明に係るサイドシール装置においては、前記サイド堰引き上げ手段は、前記サイド堰押圧手段によって前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に押し付けた際に前記サイド堰又は前記サイド堰を支持する支持部材と係合し、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る構成としているので、鋳造開始時に、前記サイド堰引き上げ手段を、サイド堰とともに移動させる必要がない。
また、本発明に係るサイドシール装置においては、前記サイド堰引き上げ手段は、前記サイド堰押圧手段によって前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に押し付けた際に前記サイド堰又は前記サイド堰を支持する支持部材と係合し、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る構成としているので、鋳造開始時に、前記サイド堰引き上げ手段を、サイド堰とともに移動させる必要がない。
ここで、本発明に係るサイドシール装置においては、前記サイド堰引き上げ手段は、前記サイド堰の重心よりも上部の領域に接続されていることが好ましい。
この場合、前記サイド堰が冷却ロール方向へ前のめりに倒れ込む回転変位の軸心を鑑みて、逆回転方向へ引き上げるように接続されることになり、サイド堰の変位をさらに抑制でき、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制できる。
この場合、前記サイド堰が冷却ロール方向へ前のめりに倒れ込む回転変位の軸心を鑑みて、逆回転方向へ引き上げるように接続されることになり、サイド堰の変位をさらに抑制でき、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制できる。
さらに、本発明に係るサイドシール装置においては、前記サイド堰引き上げ手段は、流体の圧力によって前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張るシリンダで構成されていてもよい。
この場合、油圧シリンダやガスシリンダ等によって、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて確実に引っ張ることができる。
この場合、油圧シリンダやガスシリンダ等によって、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて確実に引っ張ることができる。
さらに、本発明に係るサイドシール装置においては、前記サイド堰引き上げ手段は、付勢部材による付勢力によって前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る構成とされていてもよい。
この場合、前記サイド堰引き上げ手段が、ばね部材等の付勢部材によって引っ張る構成とされているので、作動するための電気系統が不要となり、構造が簡単となる。なお、事前に付勢部材の付勢力を調整しておくことで引張力を設定することができる。
この場合、前記サイド堰引き上げ手段が、ばね部材等の付勢部材によって引っ張る構成とされているので、作動するための電気系統が不要となり、構造が簡単となる。なお、事前に付勢部材の付勢力を調整しておくことで引張力を設定することができる。
本発明に係る双ロール式連続鋳造装置は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、上述のサイドシール装置を備えることを特徴としている。
この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、上述のサイドシール装置を備えているので、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制でき、薄肉鋳片の製造を安定して行うことができる。
この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、上述のサイドシール装置を備えているので、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制でき、薄肉鋳片の製造を安定して行うことができる。
本発明に係る薄肉鋳片の製造方法は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、上述のサイドシール装置を用いて、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押圧するとともに、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張ることを特徴としている。
この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、上述のサイドシール装置を用いて、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押圧するとともに、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張っているので、サイド堰の位置ズレを抑制でき、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制でき、薄肉鋳片の製造を安定して行うことができる。
上述のように、本発明によれば、サイド堰の位置ズレを抑制して、サイド堰の当接面と冷却ロールの端面との間の隙間が大きくなることを抑制し、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な双ロール式連続鋳造装置におけるサイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。以下の実施形態においては、鋳造する対象金属を鋼として説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
ここで、本実施形態において製造される薄肉鋳片１を構成する鋼種としては、例えば、０．００１～０．０１％Ｃ極低炭鋼、０．０２～０．０５％Ｃ低炭鋼、０．０６～０．４％Ｃ中炭鋼、０．５～１．２％Ｃ高炭鋼、ＳＵＳ３０４鋼に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０鋼に代表されるフェライト系ステンレス鋼、３．０～３．５％Ｓｉ方向性電磁鋼、０．１～６．５％Ｓｉ無方向性電磁鋼等（なお、％は、質量％）が挙げられる。
また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片１の幅が５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の範囲内、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とされている。
ここで、本実施形態において製造される薄肉鋳片１を構成する鋼種としては、例えば、０．００１～０．０１％Ｃ極低炭鋼、０．０２～０．０５％Ｃ低炭鋼、０．０６～０．４％Ｃ中炭鋼、０．５～１．２％Ｃ高炭鋼、ＳＵＳ３０４鋼に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０鋼に代表されるフェライト系ステンレス鋼、３．０～３．５％Ｓｉ方向性電磁鋼、０．１～６．５％Ｓｉ無方向性電磁鋼等（なお、％は、質量％）が挙げられる。
また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片１の幅が５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の範囲内、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とされている。
本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ロール式連続鋳造装置１０について、図１から図４を用いて説明する。
図１に示す双ロール式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ロール１１、１１と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１２、１２、および、１３、１３と、一対の冷却ロール１１、１１の幅方向端部に配設されたサイド堰１５と、これら一対の冷却ロール１１、１１とサイド堰１５とによって画成された溶鋼プール部１６に供給される溶鋼３を保持するタンディッシュ１８と、このタンディッシュ１８から溶鋼プール部１６へと溶鋼３を供給する浸漬ノズル１９と、を備えている。
図１に示す双ロール式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ロール１１、１１と、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１２、１２、および、１３、１３と、一対の冷却ロール１１、１１の幅方向端部に配設されたサイド堰１５と、これら一対の冷却ロール１１、１１とサイド堰１５とによって画成された溶鋼プール部１６に供給される溶鋼３を保持するタンディッシュ１８と、このタンディッシュ１８から溶鋼プール部１６へと溶鋼３を供給する浸漬ノズル１９と、を備えている。
この双ロール式連続鋳造装置１０においては、溶鋼３が回転する冷却ロール１１，１１に接触して冷却されることにより、冷却ロール１１，１１の周面の上で凝固シェル５、５が成長し、一対の冷却ロール１１，１１にそれぞれ形成された凝固シェル５、５同士がロールキス点で圧着されることによって、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。
ここで、図２に示すように、冷却ロール１１の端面にサイド堰１５が配設されることによって、溶鋼プール部１６が画成されている。
溶鋼プール部１６の湯面は、図２に示すように、一対の冷却ロール１１，１１の周面と一対のサイド堰１５，１５によって四方を囲まれた矩形状をなしており、この矩形状をなす湯面の中央部に浸漬ノズル１９が配設されている。
溶鋼プール部１６の湯面は、図２に示すように、一対の冷却ロール１１，１１の周面と一対のサイド堰１５，１５によって四方を囲まれた矩形状をなしており、この矩形状をなす湯面の中央部に浸漬ノズル１９が配設されている。
このサイド堰１５は、上述のように、冷却ロール１１の端面と摺接して冷却ロール１１の端部からの溶鋼３の漏れを防止するシール作用を有する。
サイド堰１５は、溶鋼３を安定して保持するとともに、冷却ロール１１の周面での凝固シェル５の形成に悪影響を与えないことが重要である。このため、サイド堰１５を構成する材質としては、溶鋼３との反応性が乏しい耐熱材料を用いることになり、例えば、黒鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、シリカ等、あるいはこれらを複合した材料が用いられる。本実施形態では、窒化ホウ素からなるサイド堰１５を用いている。
サイド堰１５は、溶鋼３を安定して保持するとともに、冷却ロール１１の周面での凝固シェル５の形成に悪影響を与えないことが重要である。このため、サイド堰１５を構成する材質としては、溶鋼３との反応性が乏しい耐熱材料を用いることになり、例えば、黒鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、シリカ等、あるいはこれらを複合した材料が用いられる。本実施形態では、窒化ホウ素からなるサイド堰１５を用いている。
そして、サイド堰１５は、図３に示すように、サイドシール装置３０によって、冷却ロール１１の端面に当接される。
このサイドシール装置３０は、サイド堰１５を保持するサイド堰ホルダー３１と、このサイド堰ホルダー３１の背面側に連結されたバックプレート３２と、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に向けて押し付けるサイド堰押圧手段３５と、バックプレート３２の動作を案内するスライドガイド３６と、サイド堰１５を少なくとも上方に向けて引っ張るサイド堰引き上げ手段４０と、を備えている。
ここで、サイド堰ホルダー３１とバックプレート３２とは、図４に示すように、複数の連結部材３３によって締結されている。
このサイドシール装置３０は、サイド堰１５を保持するサイド堰ホルダー３１と、このサイド堰ホルダー３１の背面側に連結されたバックプレート３２と、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に向けて押し付けるサイド堰押圧手段３５と、バックプレート３２の動作を案内するスライドガイド３６と、サイド堰１５を少なくとも上方に向けて引っ張るサイド堰引き上げ手段４０と、を備えている。
ここで、サイド堰ホルダー３１とバックプレート３２とは、図４に示すように、複数の連結部材３３によって締結されている。
また、上述のサイド堰押圧手段３５としては、例えば油圧シリンダ等の既存の押圧装置を用いることができる。本実施形態では、図３に示すように、サイド堰押圧手段３５として油圧シリンダを用いている。このサイド堰押圧手段３５は、１本でも良く、複数本を配設してもよい。
本実施形態では、図４に示すように、サイド堰１５及びサイド堰ホルダー３１の上側領域に２本、下側領域に１本の合計３本が配設されている。なお、下側領域に配設されたサイド堰押圧手段３５は、ロールキス点近傍に位置されている。
本実施形態では、図４に示すように、サイド堰１５及びサイド堰ホルダー３１の上側領域に２本、下側領域に１本の合計３本が配設されている。なお、下側領域に配設されたサイド堰押圧手段３５は、ロールキス点近傍に位置されている。
さらに、上述のスライドガイド３６は、図３に示すように、ガイドバー３７とガイドバー３７が挿通される支持筒部３８とを備えており、支持筒部３８の内部に収容されたボールによってガイドバー３７が支持される構成とされている。
ここで、このスライドガイド３６は、図４に示すように、バックプレート３２の上下に２つ配設されている。
ここで、このスライドガイド３６は、図４に示すように、バックプレート３２の上下に２つ配設されている。
そして、上述のサイド堰引き上げ手段４０は、例えば油圧シリンダ等を用いることができる。本実施形態では、図３に示すように、サイド堰引き上げ手段４０として油圧シリンダを用いている。このサイド堰引き上げ手段４０は、１本でも良く、複数本を配設してもよい。
本実施形態では、図３及び図４に示すように、バックプレート３２の上端面に１つのサイド堰引き上げ手段４０が接続されており、バックプレート３２とともにサイド堰１５を鉛直方向上方に向けて引っ張るように配置されている。すなわち、本実施形態では、サイド堰引き上げ手段４０は、サイド堰１５の重心よりも上部の領域に接続されているのである。
本実施形態では、図３及び図４に示すように、バックプレート３２の上端面に１つのサイド堰引き上げ手段４０が接続されており、バックプレート３２とともにサイド堰１５を鉛直方向上方に向けて引っ張るように配置されている。すなわち、本実施形態では、サイド堰引き上げ手段４０は、サイド堰１５の重心よりも上部の領域に接続されているのである。
次に、上述した双ロール式連続鋳造装置１０を用いた本実施形態である薄肉鋳片１の製造方法について説明する。
一対の冷却ロール１１、１１とサイド堰１５によって形成された溶鋼プール部１６に、タンディッシュ１８から浸漬ノズル１９を介して溶鋼３を供給するとともに、一対の冷却ロール１１、１１を回転方向Ｒに向けて、すなわち、一対の冷却ロール１１、１１同士が近接する領域が薄肉鋳片１の引抜方向（図１においては下方向）に向かうように、それぞれの冷却ロール１１、１１を回転させる。
そして、冷却ロール１１の周面の上で凝固シェル５が成長し、一対の冷却ロール１１、１１にそれぞれ形成された凝固シェル５、５同士がロールキス点で圧着されることにより、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。
そして、冷却ロール１１の周面の上で凝固シェル５が成長し、一対の冷却ロール１１、１１にそれぞれ形成された凝固シェル５、５同士がロールキス点で圧着されることにより、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。
ここで、上述のサイドシール装置３０のサイド堰押圧手段３５によって、サイド堰１５が冷却ロール１１の端面に押し付けられ、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面が摺接され、溶鋼プール部１６がシールされる。
このとき、サイド堰１５の押圧力ＦＰは、通常、５００ｋｇｆ以上２０００ｋｇｆ以下（４９０３Ｎ以上１９６１３Ｎ以下）の範囲内とされる。
このとき、サイド堰１５の押圧力ＦＰは、通常、５００ｋｇｆ以上２０００ｋｇｆ以下（４９０３Ｎ以上１９６１３Ｎ以下）の範囲内とされる。
また、上述のサイドシール装置３０のサイド堰引き上げ手段４０によって、サイド堰１５が鉛直方向上方に向けて引っ張られている。これにより、冷却ロール１１の回転に伴ってサイド堰１５が下方に変位することが抑制されることになる。
ここで、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との間の摩擦係数μは、サイド堰１５の摩耗状態や冷却ロール１１の端面形状などによるが、通常は０．２以上０．７以下の範囲内とされている。
ここで、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との間の摩擦係数μは、サイド堰１５の摩耗状態や冷却ロール１１の端面形状などによるが、通常は０．２以上０．７以下の範囲内とされている。
このため、冷却ロール１１の回転に伴ってサイド堰１５に作用する下向きの力（引き下げ力）ＦＤは、ＦＤ＝μ×ＦＰとなる。ここで、この引き下げ力ＦＤは、連結部材３３、スライドガイド３６やサイド堰押圧手段３５等に負荷されるが、機械的なガタつきにより、サイド堰１５が下方側に変位して位置ズレが生じることになる。
ここで、本実施形態においては、上述のサイド堰引き上げ手段４０によってサイド堰１５の位置ズレを抑制するために、鉛直方向上方への引張力ＦＵを１０ｋｇｆ以上１５００ｋｇｆ以下（９８Ｎ以上１４７０９Ｎ以下）の範囲内に設定している。
なお、鋳造中は熱膨張などの外乱影響が加わるため、必要な引張力ＦＵは、予め実験的に求めておくことが好ましい。
なお、鋳造中は熱膨張などの外乱影響が加わるため、必要な引張力ＦＵは、予め実験的に求めておくことが好ましい。
以上のような構成とされた本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０及びサイドシール装置３０によれば、サイド堰１５を鉛直方向上方に向けて引っ張るサイド堰引き上げ手段４０を備えているので、サイド堰押圧手段３５によってサイド堰１５を冷却ロール１１の端面に向けて押圧しても、サイド堰１５が下方に引き下ろされることが抑制され、サイド堰１５の位置ズレが抑えられる。これにより、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制でき、安定して薄肉鋳片１の製造を行うことができる。
特に、鋳造スタート時には、熱膨張によりサイド堰１５の当接面が平坦ではなくなるため、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との摩擦係数が大きくなり、サイド堰１５の位置ズレが生じやすくなるが、本実施形態では、上述のようにサイド堰引き上げ手段４０を備えているので、鋳造スタート時のサイド堰１５の位置ズレを抑制でき、安定して鋳造を開始することができる。
また、本実施形態においては、サイド堰引き上げ手段４０がサイド堰１５の重心よりも上部の領域に接続されており、具体的には、バックプレート３２の上端面にサイド堰引き上げ手段４０が接続されているので、サイド堰引き上げ手段４０によってバックプレート３２及びサイド堰１５を鉛直方向上方に向けて引っ張った際に、サイド堰１５が傾くことを抑制でき、サイド堰１５の下側領域において冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制できる。
さらに、本実施形態においては、上述のサイド堰引き上げ手段４０による鉛直方向上方への引張力ＦＵを１０ｋｇｆ以上１５００ｋｇｆ以下（９８Ｎ以上１４７０９Ｎ以下）の範囲内に設定しているので、サイド堰１５が下方に向けて引き下げられることが抑制され、サイド堰１５の位置ズレを的確に抑制することができる。これにより、安定して鋳造を開始することができる。
また、本実施形態においては、図４に示すように、サイド堰押圧手段３５がサイド堰１５及びサイド堰ホルダー３１の上側領域に２本、下側領域に１本の合計３本が配設されており、下側領域に配設されたサイド堰押圧手段３５がロールキス点近傍に位置されているので、サイド堰１５を十分に冷却ロール１１の端面に押し付けることができ、溶鋼プール部１６を十分にシールすることができる。
以上、本発明の実施形態であるサイドシール装置、双ロール式連続鋳造装置及び薄肉鋳片の製造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、ピンチロールを配設した双ロール式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これらのロール等の配置に限定はなく、適宜設計変更してもよい。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、ピンチロールを配設した双ロール式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これらのロール等の配置に限定はなく、適宜設計変更してもよい。
また、本実施形態では、サイドシール装置において、３つのサイド堰押圧手段を備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、サイド堰押圧手段の構成、本数、配置に制限はない。
さらに、実施形態では、サイドシール装置において、２つのスライドガイドを備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、スライドガイドの構成、本数、配置に制限はない。
さらに、実施形態では、サイドシール装置において、２つのスライドガイドを備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、スライドガイドの構成、本数、配置に制限はない。
また、本実施形態においては、図３及び図４に示すように１つのサイド堰引き上げ手段４０をバックプレート３２の上端面に接続し、バックプレートを鉛直方向上方に向けて引っ張るように構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る成分があれば、サイド堰引き上げ手段によってサイド堰を引っ張る方向に制限はない。
例えば、図５に示すサイドシール装置１３０のように、バックプレート３２の上端面の幅方向両端にそれぞれ接続された２つのサイド堰引き上げ手段１４０によって、バックプレート３２を引っ張るように構成してもよい。
例えば、図５に示すサイドシール装置１３０のように、バックプレート３２の上端面の幅方向両端にそれぞれ接続された２つのサイド堰引き上げ手段１４０によって、バックプレート３２を引っ張るように構成してもよい。
また、図６に示すサイドシール装置２３０のように、バックプレート３２の上端面に接続したサイド堰引き上げ手段２４０によってバックプレート３２を冷却ロール１１の端面から離間する方向に斜め上方に向けて引っ張るように構成してもよい。この場合、サイド堰引き上げ手段２４０によって引っ張ることで、サイド堰１５の下端部が冷却ロール１１の端面に押し付けられることになり、サイド堰１５と冷却ロール１１との間の隙間の発生を抑制することができる。
なお、サイド堰引き上げ手段２４０によってバックプレート３２を冷却ロール１１の端面から離間する方向に斜め上方に向けて引っ張るように構成した場合には、サイド堰引き上げ手段２４０の引張力の水平方向成分が、サイド堰１５の上側を冷却ロール１１から離間させる方向に作用することになる。よって、サイド堰１５の上側を冷却ロール１１の端面に確実に押し付けるために、サイド堰引き上げ手段２４０の引張力の水平方向成分を考慮して、サイド堰１５の上側領域に配置されたサイド堰押圧手段３５における押圧力を設定することが好ましい。
さらに、本実施形態においては、サイド堰１５を支持するバックプレート３２の上端にサイド堰引き上げ手段４０を接続したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図７に示すサイドシール装置３３０のように、サイド堰引き上げ手段３４０が、サイド堰１５を支持する支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）とは独立して設けられており、サイド堰押圧手段３５によってサイド堰１５を冷却ロール１１の端面に押し付けた際に、サイド堰１５を支持する支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）と、サイド堰引き上げ手段３４０とが、係合する構成とされていてもよい。なお、図７の上側が上面図であり、下側が側面図である。図７のサイドシール装置３３０においては、上面図に示すように、サイド堰１５の幅方向に２つのサイド堰引き上げ手段３４０が配設されている。
サイド堰１５は、鋳造開始前には、図７（ａ）に示すように、冷却ロール１１から離間した状態で予熱装置３５０によって予熱されている。この状態では、サイド堰引き上げ手段３４０は、サイド堰１５を支持する支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）とは係合していない。
そして、図７（ｂ）に示すように、鋳造開始時に、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に押し付けた際に、サイド堰引き上げ手段３４０が、サイド堰１５を支持する支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）と係合され、サイド堰１５が鉛直方向上方に向けて引っ張られることになる。
そして、図７（ｂ）に示すように、鋳造開始時に、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に押し付けた際に、サイド堰引き上げ手段３４０が、サイド堰１５を支持する支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）と係合され、サイド堰１５が鉛直方向上方に向けて引っ張られることになる。
図７に示すサイドシール装置３３０おいては、サイド堰引き上げ手段３４０は、サイド堰ホルダー３１の上方に位置するフレーム３９に固定されており、図８に示すように、フレーム３９の上に配置されたばね部材３４１と、ばね部材３４１の上側に配設された押さえ部材３４２と、ばね部材３４１及び押さえ部材３４２に挿通され、フレーム３９の下方側へ突出するロッド３４３と、ロッド３４３の上端側に螺着されて押さえ部材３４２を下方に押圧することでばね部材３４１の付勢力を調整する調整ナット３４４と、を備えている。そして、ロッド３４３の下端には、係合ローラ３４５が配設されている。
一方、図７に示すように、サイド堰ホルダー３１の上端側には、サイド堰引き上げ手段３４０の係合ローラ３４５と係合する係合爪部３１ａが設けられている。この係合爪部３１ａは、その先端部（冷却ロール側端部）が、下方へ向かうにしたがい基端側へ後退する傾斜面とされている。そして、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に押し付けた際には、係合爪部３１ａがロッド３４３の下端に設けられた係合ローラ３４５と係合することになる。
ここで、サイド堰１５が冷却ロール１１から離間した状態において、係合ローラ３４５の上端の高さは、係合爪部３１ａの上面よりも低く、かつ、係合爪部３１ａの下面よりも高い位置に設定されている。このため、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に押し付けた際には、係合爪部３１ａの先端部の傾斜面に沿って、係合ローラ３４５及びロッド３４３が下方へと変位する。これにより、ばね部材３４１が縮むことになり、ばね部材３４１の復元力（付勢力）によって、サイド堰ホルダー３１が鉛直方向上方に向けて引っ張られることになる。
このような構成とされたサイドシール装置３３０においては、サイド堰１５を冷却ロール１１の端面に押し付けた際に、サイド堰引き上げ手段３４０がサイド堰１５を支持する支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）と係合する構成とされているので、鋳造開始時に、サイド堰引き上げ手段３４０をサイド堰１５の支持部材（バックプレート３２及びサイド堰ホルダー３１）とともに移動させる必要がない。
また、サイド堰引き上げ手段３４０が、ばね部材３４１を備えているので、作動するための電気系統が不要となり、構造が簡単となる。
また、サイド堰引き上げ手段３４０が、ばね部材３４１を備えているので、作動するための電気系統が不要となり、構造が簡単となる。
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
（実施例１）
まず、本実施形態で説明した双ロール式連続鋳造装置１０及びサイドシール装置３０を用いて、溶鋼を用いない状態で、サイド堰１５の変位量を測定した、図９に示す位置に変位計Ｓ１、Ｓ２を設置し、サイド堰１５を保持するサイド堰ホルダー３１の上端部の水平方向（押圧方向）の変位と鉛直方向の変位とを測定した。
まず、本実施形態で説明した双ロール式連続鋳造装置１０及びサイドシール装置３０を用いて、溶鋼を用いない状態で、サイド堰１５の変位量を測定した、図９に示す位置に変位計Ｓ１、Ｓ２を設置し、サイド堰１５を保持するサイド堰ホルダー３１の上端部の水平方向（押圧方向）の変位と鉛直方向の変位とを測定した。
窒化ホウ素製のサイド堰１５を１２５０℃に加熱した状態で、直径１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍのＣｕスリーブＮｉメッキ冷却ロール１１の端面へ、上側領域に配設された２箇所のサイド堰押圧手段３５の押し付け力をそれぞれ１００ｋｇｆ、下側領域に配設された１箇所のサイド堰押圧手段３５の押し付け力を４００ｋｇｆ、とし、合計６００ｋｇｆで押し付けて、冷却ロール１１を２０ｍｐｍの速度で回転させた。
ここで、本発明例１としては、サイド堰引き上げ手段４０によってサイド堰１５を鉛直上方へ１００ｋｇｆの推力で引き上げた。比較例１としては、サイド堰引き上げ手段４０による引き上げを実施しなかった。
そして、摺動開始から３０秒後における水平方向の変位量及び鉛直方向の変位量を測定した。評価結果を表１に示す。
そして、摺動開始から３０秒後における水平方向の変位量及び鉛直方向の変位量を測定した。評価結果を表１に示す。
比較例１においては、サイド堰１５の水平方向の変位量が２．４ｍｍ、鉛直方向の変位量が３．９ｍｍとなった。
この比較例１においては、図１０（ａ）に示すように、サイド堰１５を当接させた状態ではサイド堰１５と冷却ロール１１の端面との間に隙間が生じていない。そして、冷却ロール１１との摺動時間が経過すると、図１０（ｂ）に示すように、サイド堰１５が下方に変位するとともに、サイド堰１５の上端が冷却ロール１１の端面側に倒れ込むように変位し、サイド堰１５の下端においては、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との間に隙間が生じた。
この比較例１においては、図１０（ａ）に示すように、サイド堰１５を当接させた状態ではサイド堰１５と冷却ロール１１の端面との間に隙間が生じていない。そして、冷却ロール１１との摺動時間が経過すると、図１０（ｂ）に示すように、サイド堰１５が下方に変位するとともに、サイド堰１５の上端が冷却ロール１１の端面側に倒れ込むように変位し、サイド堰１５の下端においては、冷却ロール１１の端面とサイド堰１５の当接面との間に隙間が生じた。
これに対して、サイド堰引き上げ手段４０によってサイド堰１５を鉛直上方へ引っ張った本発明例１においては、サイド堰１５の水平方向の変位量が０．２ｍｍ、鉛直方向の変位量が０．０ｍｍとなった。サイド堰１５の位置ズレが十分に抑制されていることが確認された。
（実施例２）
次に、本実施形態で説明した双ロール式連続鋳造装置１０及びサイドシール装置３０，３３０を用いて、鋼の薄肉鋳片１の製造を行った。なお。この薄肉鋳片の組成は、質量％で０．０５％Ｃ、０．６％Ｓｉ、１．５％Ｍｎ、０．０３％Ａｌ、残部Ｆｅ及び不純物とした。
直径１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍのＣｕスリーブＮｉメッキ冷却ロール１１により、鋳造速度５０ｍｐｍで板厚２．０ｍｍの薄肉鋳片１を鋳造した。
次に、本実施形態で説明した双ロール式連続鋳造装置１０及びサイドシール装置３０，３３０を用いて、鋼の薄肉鋳片１の製造を行った。なお。この薄肉鋳片の組成は、質量％で０．０５％Ｃ、０．６％Ｓｉ、１．５％Ｍｎ、０．０３％Ａｌ、残部Ｆｅ及び不純物とした。
直径１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍのＣｕスリーブＮｉメッキ冷却ロール１１により、鋳造速度５０ｍｐｍで板厚２．０ｍｍの薄肉鋳片１を鋳造した。
窒化ホウ素製のサイド堰１５を１２５０℃に加熱した状態で、直径１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍのＣｕスリーブＮｉメッキ冷却ロール１１の端面へ、上側領域に配設された２箇所のサイド堰押圧手段３５の押し付け力をそれぞれ１００ｋｇｆ、下側領域に配設された１箇所のサイド堰押圧手段３５の押し付け力を４００ｋｇｆ、とし、合計６００ｋｇｆで押し付けた。
ここで、本発明例２としては、サイド堰引き上げ手段４０によってサイド堰１５を鉛直上方へ２０ｋｇｆから４００ｋｇｆまで推力を変えて引き上げた。
また、本発明例３としては、図７及び図８に示すサイド堰引き上げ手段３４０によってサイド堰１５を鉛直上方へ引き上げた。このとき、１つのサイド堰引き上げ手段３４０による引張力が２００ｋｇｆとなるように、ばね部材を配設した。
比較例２としては、サイド堰引き上げ手段４０による引き上げを実施しなかった。
そして、鋳造状況、鋳造後のサイド堰の摩耗状況について評価した、評価結果を表２に示す。
また、本発明例３としては、図７及び図８に示すサイド堰引き上げ手段３４０によってサイド堰１５を鉛直上方へ引き上げた。このとき、１つのサイド堰引き上げ手段３４０による引張力が２００ｋｇｆとなるように、ばね部材を配設した。
比較例２としては、サイド堰引き上げ手段４０による引き上げを実施しなかった。
そして、鋳造状況、鋳造後のサイド堰の摩耗状況について評価した、評価結果を表２に示す。
比較例２においては、鋳造開始後にサイド堰の下方から溶鋼が漏れ出し、次第に程度が酷くなって鋳造を中止した。鋳造後、サイド堰の表面には、ロールキス点の上方２５ｍｍより上側領域には溝が見られたが、それより下側の領域には溝がなかった。溝の深さは最大０．３ｍｍであり、少なくとも０．３ｍｍ以上の隙間がサイド堰面とロール端面との間に存在していた。
これに対して、本発明例２においては、引き上げ力が２０ｋｇｆから４００ｋｇｆまでの範囲内にて安定して鋳造を継続できた。鋳造後、サイド堰の表面に、ロール端面の形状が彫られた溝が見られた。溝の深さは全面で０．７～１．１ｍｍの範囲内であった。これは、サイド堰１５の位置ズレが抑制され、同じ箇所が冷却ロール１１の端面に摺接されたためと推測される。
また、本発明例３においても、安定して鋳造を継続できた。鋳造後、サイド堰の表面に、ロール端面の形状が彫られた溝が見られた。溝の深さは全面で０．８～１．２ｍｍの範囲内であった。
また、本発明例３においても、安定して鋳造を継続できた。鋳造後、サイド堰の表面に、ロール端面の形状が彫られた溝が見られた。溝の深さは全面で０．８～１．２ｍｍの範囲内であった。
以上のように、本発明例によれば、サイド堰の位置ズレが抑制され、冷却ロールの端面とサイド堰の当接面との間に大きな隙間が生じることを抑制でき、安定して鋳造を実施することが可能なことが確認された。
１ 薄肉鋳片
３ 溶鋼
５ 凝固シェル
１１ 冷却ロール
１５ サイド堰
１６ 溶鋼プール部（溶融金属プール部）
３０，１３０，２３０，３３０ サイドシール装置
３５ サイド堰押圧手段
４０，１４０，２４０，３４０ サイド堰引き上げ手段
３ 溶鋼
５ 凝固シェル
１１ 冷却ロール
１５ サイド堰
１６ 溶鋼プール部（溶融金属プール部）
３０，１３０，２３０，３３０ サイドシール装置
３５ サイド堰押圧手段
４０，１４０，２４０，３４０ サイド堰引き上げ手段
Claims (6)
- 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて、薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置において、前記冷却ロールの端面側を前記サイド堰で封止するサイドシール装置であって、
前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押圧するサイド堰押圧手段と、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張ることにより前記サイド堰の鉛直方向下方への位置ずれとともに前記サイド堰の上側が前記冷却ロール側に向けて倒れるようになる位置ずれを抑制するサイド堰引き上げ手段と、を備えており、
前記サイド堰引き上げ手段は、前記サイド堰押圧手段によって前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に押し付けた際に前記サイド堰又は前記サイド堰を支持する支持部材と係合し、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る構成とされていることを特徴とするサイドシール装置。 - 前記サイド堰引き上げ手段は、前記サイド堰の重心よりも上部の領域に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のサイドシール装置。
- 前記サイド堰引き上げ手段は、流体の圧力によって前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張るシリンダで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイドシール装置。
- 前記サイド堰引き上げ手段は、付勢部材による付勢力によって前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張る構成とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイドシール装置。
- 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のサイドシール装置を備えることを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。 - 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のサイドシール装置を用いて、前記サイド堰を前記冷却ロールの端面に向けて押圧するとともに、前記サイド堰を少なくとも鉛直方向上方に向けて引っ張ることを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
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