WO2016129344A1 - 連続鋳造装置 - Google Patents

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WO2016129344A1
WO2016129344A1 PCT/JP2016/051546 JP2016051546W WO2016129344A1 WO 2016129344 A1 WO2016129344 A1 WO 2016129344A1 JP 2016051546 W JP2016051546 W JP 2016051546W WO 2016129344 A1 WO2016129344 A1 WO 2016129344A1
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WO
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molten metal
rolls
gap
continuous casting
reservoir
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/051546
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English (en)
French (fr)
Inventor
百々 泰
智道 尾崎
孝史 遠田
Original Assignee
株式会社Ihi
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Publication date
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Priority claimed from JP2015026448A external-priority patent/JP6524688B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04Casting aluminium or magnesium

Definitions

  • the present disclosure relates to a continuous casting apparatus.
  • This disclosure claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-26448, Japanese Patent Application No. 2015-26449, and Japanese Patent Application No. 2015-26450 filed in Japan on February 13, 2015. This is incorporated here.
  • Patent Document 1 discloses a technique of horizontal casting in which rolls are arranged in the vertical direction.
  • Patent Document 2 discloses a technique for manufacturing a magnesium-based metal thin plate having a predetermined thickness by applying pressure to a plate material cast between a pair of first rolls by at least a pair of second rolls and rolling the plate material.
  • Patent Document 3 discloses a technique for controlling the atmosphere by putting an entire apparatus for continuous casting in a chamber (container).
  • a molten metal reservoir is provided in the upper part between the rolls, and the molten metal is poured into the gap between the rolls and brought into contact with the roll surface to solidify the molten metal.
  • the hot water pool is provided with a weir on the end surface in the roll longitudinal direction and sealed so as not to flow out of the casting direction.
  • a seal structure in such a twin roll continuous casting method for example, a structure in which a side dam disclosed in Patent Document 4 is pressed against a roll end surface and sealed, and a structure in which gas is disclosed in Patent Document 5 are known. It has been.
  • Patent Document 6 shows a roll barrel weir in the drawing.
  • twin-roll continuous casting method of non-ferrous metal or its alloy before pouring the molten metal between the rolls, it is lowered to the liquidus temperature or lower to make it a semi-solidified state, and the obtained semi-solid state material is rapidly cooled between the rolls.
  • Techniques for coagulation are known. According to such a technique, it becomes possible to refine the structure by suppressing the growth of crystal grains, and to obtain a high-quality thin plate.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 heat is taken by flowing a molten aluminum alloy on an inclined flat plate, and then poured into a twin roll to be cooled. It is disclosed to obtain. Moreover, in patent document 7, after making a metal material not solidify below the liquidus temperature using a stirring rod, it is sent to a twin roll.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-193212 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-307542 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-266150 Japanese Patent Laid-Open No. 9-164453 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-204794 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-268547 Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-296232
  • Patent Document 3 since the atmosphere is controlled by putting the entire apparatus in a chamber to prevent reaction, the equipment becomes huge, and the atmosphere replacement equipment becomes large in order to control the atmosphere in a large space. It will increase.
  • Patent Document 5 disclose a technique for sealing a mixture of reaction gases, and cannot seal outflow of molten metal.
  • the roll barrel weir is shown in the drawing as described above, but it is not specifically disclosed how the roll barrel weir is sealed.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 are possible in small-scale production, the area that comes into contact with air is large, so when trying to cast a metal material that is particularly reactive with the outside air There is a risk that the compound may be mixed into the material to deteriorate the product quality. Moreover, when trying to continuously cast a wide plate material, it is difficult to flow the material uniformly into the twin rolls. Even in the casting method disclosed in Patent Document 7, it is difficult to uniformly pour a material into a twin roll when a wide plate material is to be continuously cast.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and has as its first object to provide a continuous casting apparatus that prevents a reactant of a liquid material (molten metal) from being supplied between rolls without increasing equipment costs. Yes. It is a second object of the present invention to provide a continuous casting apparatus capable of precisely controlling the pressing pressure of the liquid material (molten metal) against the roll.
  • the present invention has reviewed the method for sealing molten metal supplied between rolls, thereby stably maintaining the casting quality of metals and alloys, such as non-ferrous metals and alloys thereof, and without reducing productivity. It aims at providing the continuous casting apparatus which enabled casting.
  • the present invention has an object to provide a continuous casting apparatus that can surely pour the precooled molten metal into the twin rolls and can be applied to the continuous casting of the plate material.
  • a continuous casting apparatus of the present disclosure includes a melting furnace that melts an easily reactive nonferrous metal or an alloy thereof, and a pair of rolls that cool and continuously cast a molten metal of the easily reactive nonferrous metal or an alloy supplied from the melting furnace.
  • a cylindrical molten metal reservoir for storing the molten metal is provided on a gap between the pair of rolls, and the molten metal is disposed between the molten furnace and the molten metal reservoir.
  • a molten metal supply pipe for supplying to the reservoir is provided, and the molten metal supply pipe has a discharge port positioned below a molten metal surface of the molten metal stored in the molten metal reservoir.
  • the molten metal sent from the melting furnace through the molten metal supply pipe is supplied into the molten metal reservoir from the discharge port positioned below the molten metal surface stored in the molten metal reservoir. Therefore, it is possible to prevent the molten metal forming the molten metal surface from flowing between the rolls and being subjected to continuous casting while keeping the molten metal surface where reaction is likely to occur. Therefore, it is possible to prevent the reactant of the liquid material (molten metal) from being supplied between the rolls without increasing the equipment cost, and to prevent the quality of the continuous casting product obtained from being deteriorated.
  • the chamber block having a guide hole for guiding the molten metal to the gap between the pair of rolls on the gap between the pair of rolls opens the gap between the pair of rolls. Since it is arranged in a non-contact manner with respect to the pair of rolls, a seal structure between the chamber block and the pair of rolls can be formed without causing wear due to wear of the chamber block or the pair of rolls. . Therefore, it is possible to continuously cast non-ferrous metals and their alloys with stable quality and without reducing productivity.
  • the cooling device for supplying the cooling material obtained by cooling the molten metal supplied from the melting furnace between the pair of rolls is provided between the pair of rolls.
  • the molten metal (cooled material) preliminarily cooled by the cooling device can be surely poured into a twin roll consisting of a pair of rolls, and thus can be applied to continuous casting of a plate material.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a first embodiment of a continuous casting apparatus according to the present disclosure
  • reference numeral 1 in FIG. 1 is a continuous casting apparatus.
  • the continuous casting apparatus 1 includes a melting furnace 2 for melting an easily reactive non-ferrous metal or an alloy thereof, and a pair of rolls for cooling and continuously casting a molten metal of the easily reactive non-ferrous metal or an alloy supplied from the melting furnace 2.
  • the twin roll 3 made of 3 a, a molten metal reservoir 4 disposed on the twin roll 3, and a tower portion 5 disposed on the molten metal reservoir 4 are configured.
  • the melting furnace 2 is a furnace for melting an easily reactive non-ferrous metal or an alloy thereof to be continuously cast, and has a heating device (not shown) that can be heated to a temperature exceeding the melting point of the material to be melted. Yes. Further, the melting furnace 2 is provided with a lid portion 2a for hermetically closing the inside. In order to prevent the molten easily reactive non-ferrous metal or its alloy, that is, the molten metal from reacting in contact with oxygen (air), an inert gas is supplied to the melting furnace 2 and filled therein. A gas supply device 6 is connected.
  • the inert gas supply device 6 includes an inert gas supply source 7 and a first inert gas supply pipe 8, and converts the inert gas supplied from the inert gas supply source 7 to the first inert gas.
  • the supply pipe 8 supplies the molten metal 50 in the melting furnace 2 above the molten metal surface 50a. By covering the molten metal surface 50a of the molten metal 50 with the inert gas in this way, the molten metal 50 is prevented from contacting and reacting with oxygen (air).
  • the melting furnace 2 is connected to the lid portion 2 a of the molten metal supply pipe 9, and the melting furnace 2 leads the molten metal 50 through the molten metal supply pipe 9 and sends it to the molten metal reservoir 4 on the twin roll 3. It is configured.
  • the molten metal supply pipe 9 is provided through the lid portion 2 a, and the suction port 9 a is disposed sufficiently below the molten metal surface 50 a of the molten metal 50 in the melting furnace 2.
  • the molten metal supply pipe 9 draws in the molten metal 50 that is not located in the molten metal surface 50a or in the vicinity thereof, that is, the molten metal 50 that does not contain reactants formed by contact with oxygen (air).
  • the above-described inert gas supply device 6 is used as a molten metal supply device that flows the molten metal 50 into the molten metal supply pipe 9 and sends it to the molten metal reservoir 4 on the twin roll 3.
  • the inert gas supply device 6 By pressurizing the molten metal surface 50 a of the molten metal 50 in the melting furnace 2 by the inert gas supply device 6, the molten metal 50 can flow into the suction port 9 a of the molten metal supply pipe 9 and can be sent to the molten metal reservoir 4.
  • the molten metal supply device that sends the molten metal 50 in the melting furnace 2 to the molten metal reservoir 4 through the molten metal supply pipe 9 may be formed by, for example, a known pressure feed pump having an electric motor instead of the inert gas supply device 6. Good.
  • the inert gas supply source 7 of the inert gas supply device 6 includes a gas cylinder or a gas tank for storing an inert gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) or argon (Ar), and a pressure feed provided as necessary. Formed by a pump.
  • an inert gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) or argon (Ar)
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • Ar argon
  • the twin roll 3 has a pair of rolls 3a arranged horizontally and at the same height and close to each other with a predetermined gap.
  • FIG. 2 which is a plan view of the twin roll 3
  • a weir 12 is provided on each end face in the roll longitudinal direction. These weirs 12 are sealed so that the molten metal 50 supplied on the gap between the pair of rolls 3a does not flow out except in the casting direction.
  • a winder (not shown) is provided on the downstream side of the twin roll 3 to wind up the plate material continuously cast by the pair of rolls 3a.
  • the molten metal reservoir 4 is arranged between the pair of rolls 3a constituting the twin roll 3, that is, directly above the gap between the pair of rolls 3a and the vicinity thereof, as shown in FIG. It has a cylindrical shape with through holes 13 for collecting and letting molten metal 50 flow down.
  • FIG. 4 which is a plan view of the molten metal reservoir 4
  • the molten metal reservoir 4 has a long side in the direction along the rotation axis O direction of the roll 3 a, and is orthogonal to the long side. It is formed in a rectangle whose short side is the direction to be.
  • the length of the long side in the plan view shape is substantially equal to the length of the roll 3a in the rotation axis direction.
  • the length of the short side in the plan view shape is appropriately determined depending on the diameter, rotation speed, and the like of the roll 3a.
  • a molten metal supply pipe 9 is connected to the molten metal reservoir 4 through a side surface on one long side.
  • the molten metal supply pipe 9 is formed so as to be bent so that the tip end thereof faces downward, and a header 14 is provided at the tip.
  • the header 14 is formed to be elongated corresponding to the opening shape of the through hole 13.
  • the molten metal reservoir 4, the tower portion 5, the cooling device 19, etc. are heated by a heating coil, a heat transfer wire or the like so as to keep the liquid state so that the metal does not solidify there. Only the roll 3a has a structure in which the molten metal is solidified at a low temperature.
  • a flat plate-like rectifying plate 53 is arranged in the vertical direction along the short side direction in the through hole 13 so that the molten metal 50 supplied in this way flows evenly to the twin roll 3 side. There are several standing. Thereby, the molten metal 50 supplied from the header 14 is evenly flowed down to the twin roll 3 side by the flow being adjusted by the rectifying plate 53.
  • a tower section 5 is disposed on the molten metal reservoir 4.
  • the tower portion 5 is formed of a cylindrical portion 15 having a rectangular shape in plan view similar to the molten metal reservoir 4 and a buffer portion 16.
  • the cylindrical portion 15 is a cylindrical body having a rectangular shape in plan view and formed sufficiently higher than the molten metal reservoir 4, and has a through-hole 17 having the same planar shape as the molten metal reservoir 4.
  • the through hole 17 is formed in the same opening shape as the through hole 13 of the molten metal reservoir 4, communicates with the through hole 13, and is continuously arranged. Therefore, the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 has its molten metal surface 50 b ascended through the through hole 13 of the molten metal reservoir 4 and reaches the inside of the through hole 17 of the cylindrical portion 15.
  • the buffer portion 16 is disposed at the upper end of the cylindrical portion 15 and hermetically closes the upper end side opening of the through hole 17 of the cylindrical portion 15, and has a space portion 18 communicating with the through hole 17 of the cylindrical portion 15 inside. is doing.
  • the buffer portion 16 is formed such that the length in the short side direction, that is, the length in the direction orthogonal to the rotation axis O of the roll 3a is longer than that of the cylindrical portion 15. It is larger than the area of the hole 17 in plan view.
  • the second inert gas supply pipe 11 is connected to the upper lid 16 a of the buffer unit 16.
  • the second inert gas supply pipe 11 is connected to the inert gas supply source 7 shown in FIG. 1, and sends the inert gas supplied from the inert gas supply source 7 into the space portion 18 of the buffer portion 16. .
  • the inert gas sent into the space portion 18 covers the molten metal surface 50b of the molten metal 50 located in the through hole 17 of the cylindrical portion 15, thereby preventing the molten metal 50 from contacting and reacting with oxygen (air). Has been.
  • a pressure control valve 56 is provided on the upper cover 16a of the buffer unit 16, so that the pressure in the buffer unit 16, that is, the internal pressure on the molten metal surface 50b of the molten metal 50 can be adjusted.
  • a pressure gauge 57 is provided on the upper cover 16a of the buffer unit 16, whereby the pressure in the buffer unit 16 (internal pressure on the molten metal surface 50b of the molten metal 50) can be detected.
  • the pressure of the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 can be controlled by the inert gas supply device 6 having the second inert gas supply pipe 11 and the inert gas supply source 7. Further, the pressure of the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 can also be obtained by the molten metal supply device (inert gas supply device 6) having the first inert gas supply pipe 8 and the inert gas supply source 7 described above. Can be controlled. A molten metal supply device (inert gas supply device 6) having such a first inert gas supply pipe 8 and an inert gas supply source 7, a second inert gas supply pipe 11, and an inert gas supply.
  • the melt pressure control means according to the present disclosure for controlling the pressure of the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 is configured by one or both of the inert gas supply device 6 including the source 7. .
  • a cooling device 19 is disposed under the molten metal reservoir 4 and on the gap between the pair of rolls 3a.
  • the cooling device 19 is a rectangular cylinder and has a through hole 20.
  • the through hole 20 communicates with the through hole 13 of the molten metal reservoir 4 and is continuously arranged. Accordingly, the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 flows down through the through hole 13 of the molten metal reservoir 4, passes through the through hole 20 of the cooling device 19, and is provided on the gap between the pair of rolls 3 a. .
  • the cooling device 19 is arranged with a slight gap with respect to the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a. Since the molten metal 50 (semi-solidified product 51) is cooled by the cooling device 19 and semi-solidified, it is immediately cooled on the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a, so that it hardly touches the outside air (oxygen) and therefore reacts. Without being cast. However, in order to prevent a reaction on the pair of rolls 3a, the inert gas is supplied from the inert gas supply source 7 to the pair of weirs 12 via a third inert gas supply pipe (not shown). It is possible to supply an inert atmosphere on the gap between the pair of rolls 3a. Thus, by making an inert atmosphere on the gap, it is possible to reliably prevent the semi-solid material 51 flowing out of the cooling device 19 from reacting on the gap.
  • the second inert gas supply pipe 11 causes the buffer unit to The amount of inert gas supplied into 16 is adjusted.
  • the pressure in the buffer part 16, ie, the internal pressure on the molten metal surface 50b of the molten metal 50 can be controlled, and the pressure of the molten metal 50 in the molten metal reservoir 4 to which this internal pressure is applied can be controlled.
  • Such control of the internal pressure can be accurately performed by using the pressure gauge 57 and the pressure control valve 56 provided in the buffer unit 16. Therefore, the pressing pressure of the molten metal 50 (semi-solidified product 51) against the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a can be precisely controlled.
  • the molten metal supply device (inert gas supply device 6) having the first inert gas supply pipe 8 and the inert gas supply source 7 is made to function as the molten metal pressure control means, the first inert gas is used.
  • the amount of the inert gas supplied to the melting furnace 2 is adjusted by the gas supply pipe 8, and the amount of the molten metal 50 sent to the molten metal reservoir 4 through the molten metal supply pipe 9 is controlled.
  • the molten metal surface 50b of the molten metal 50 in the tower part 5 can be raised / lowered, and the water head pressure of the molten metal 50 stored in the tower part 5, the molten metal reservoir 4, and the cooling device 19 can be controlled. Therefore, the pressing pressure of the molten metal 50 (semi-solidified product 51) against the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a can be precisely controlled.
  • the magnesium alloy is melted in the melting furnace 2.
  • the obtained molten metal 50 is supplied into the through hole 13 of the molten metal reservoir 4 through the molten metal supply pipe 9.
  • the molten metal 50 supplied to the molten metal reservoir 4 by the molten metal supply pipe 9 is supplied so as to be located on the molten metal surface 50b by supplying more than the molten metal 50 flowing down.
  • the discharge port 9b of the molten metal supply pipe 9 is positioned below the molten metal surface 50b of the molten metal 50, and the molten metal 50 sent from the melting furnace 2 through the molten metal supply pipe 9 is airtight.
  • the molten metal 50 forming the easy molten metal surface 50 b is left as it is or near the molten metal surface 50 b, flows downward from the molten metal surface 50 b, and flows down to the cooling device 19 through the through hole 13.
  • the molten metal pressure control means that is, a molten metal supply device (non-reactor) having the first inert gas supply pipe 8 and the inert gas supply source 7.
  • the pressure of the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 is controlled by the inert gas supply device 6) or the inert gas supply device 6 having the second inert gas supply pipe 11 and the inert gas supply source 7. To do.
  • the pressing pressure of the semi-solidified product 51 against the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a is precisely controlled to a preset high pressure.
  • the molten metal surface 50b of the molten metal 50 is positioned in the cylindrical portion 15 of the tower portion 5, a sufficiently large water head pressure is applied to the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4, and therefore semi-solidified.
  • the pressing pressure of the object 51 is stable without greatly fluctuating.
  • the molten metal 50 that has flowed down to the cooling device 19 is cooled by a cooling pipe or the like, and is semi-solidified by being stirred. And the formed semi-solid 51 is guided by the gap between a pair of the rolls 3a to go around.
  • the molten metal 50 (semi-solid 51) guided in the gap in this way is extruded to the peripheral surface of the roll 3a with a precisely controlled pressing pressure, and solidifies and continues through the gap between the rolls 3a. It is cast and formed into a plate material. Therefore, the plate material obtained as a product or a semi-finished product is obtained by winding up the obtained plate material and then cutting the ears on both sides to form the desired dimensions.
  • the molten metal 50 sent from the melting furnace 2 through the molten metal supply pipe 9 is discharged below the molten metal surface 50 b of the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4. Since it supplies in the molten metal reservoir 4 from the exit 9b, it prevents that the molten metal 50 which forms the molten metal surface 50b leaving the molten metal surface 50b where reaction is easy to occur flows between the rolls 3a, and is used for continuous casting. be able to. Therefore, since it is a comparatively simple structure, it can prevent the quality fall of the continuous casting product obtained by preventing that the reaction material of the molten metal 50 (liquid material) is supplied between the rolls 3a.
  • the reaction can be reliably prevented, so that a light and high strength magnesium-based plate can be manufactured with good quality.
  • the molten metal pressure control means since the molten metal pressure control means is provided, a pair of rolls of the semi-solid material 51 that has flowed out of the cooling device 19 by controlling the extrusion pressure of the molten metal 50 stored in the molten metal reservoir 4 by the molten metal pressure control means.
  • the pressing pressure on the circumferential surface of 3a can be controlled. Therefore, by performing pressure casting with this pressing pressure set at a preset high pressure, the heat transfer rate from the roll 3a to the molten metal 50 is increased to improve the cooling efficiency, and the heat transfer rate is further increased to the peripheral surface of the roll 3a. It can be made uniform throughout and coagulation can occur evenly to reduce the unevenness of product quality.
  • molten metal supply device that adjusts the amount of the molten metal 50 supplied to the molten metal reservoir 4 by the molten metal supply pipe 9 and moves the molten metal surface 50b of the molten metal 50 up and down in the tower section 5 as the molten metal pressure control means. Since the water head pressure of the molten metal 50 can be controlled satisfactorily, the pressing pressure of the semi-solid material 51 against the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a can be precisely controlled.
  • an inert gas supply device 6 that introduces an inert gas above the molten metal surface 50b of the molten metal 50 in the tower 5 and adjusts the extrusion pressure of the molten metal 50 in the tower 5 is used.
  • the internal pressure on the molten metal surface 50b of the molten metal 50 can be controlled by adjusting the amount of the inert gas supplied by the second inert gas supply pipe 11, and thereby the molten metal reservoir to which the internal pressure is applied.
  • the extrusion pressure of the molten metal 50 in 4 can be controlled. Therefore, the pressing pressure of the semi-solid product 51 against the peripheral surfaces of the pair of rolls 3a can be precisely controlled.
  • the flow regulating plate 53 is provided in the molten metal reservoir 4, the flow of the molten metal 50 supplied from the header 14 can be adjusted and can be evenly flowed to the twin roll 3 side, thus preventing unevenness in the quality of the obtained plate material. be able to.
  • the cooling device 19 for cooling the molten metal 50 is provided between the pair of rolls 3a, the semi-solidified product 51 preliminarily cooled by the cooling device 19 is surely poured into the twin roll 3 composed of the pair of rolls 3a. Therefore, for example, continuous casting of a wide plate can be easily performed.
  • FIG. 5 is a side view schematically showing a second embodiment of the continuous casting apparatus according to the present disclosure
  • reference numeral 30 in FIG. 5 denotes the continuous casting apparatus.
  • This continuous casting apparatus 30 is different from the continuous casting apparatus 1 shown in FIG. 1 in that a chamber block 31 is provided in place of the weir 12 in order to prevent leakage of the molten metal 50 from the twin roll 3. .
  • the chamber block 31 is a cylindrical body that is disposed between a pair of rolls 3a and rolls 3a constituting the twin roll 3 and has a rectangular shape in plan view. Therefore, the chamber block 31 is also provided with a guide hole 32 having the same planar view shape as the through hole 13 of the molten metal reservoir 4 and the through hole 20 of the cooling device 19 as shown in FIG.
  • the chamber block 31 is arranged in a non-contact manner with respect to these rolls 3a with a gap between the pair of rolls 3a and 3a. And it is being fixed to the cooling device 19 in the state by which this non-contact was maintained.
  • the guide hole 32 is formed in the same opening shape as the through hole 20 of the cooling device 19, communicated with the through hole 20, and continuously arranged. Accordingly, the molten metal 50 (semi-solid material 51), which is stored in the molten metal reservoir 4 and semi-solidified through the cooling device 19, flows down the guide hole 32 of the chamber block 31 and is supplied onto the gap between the pair of rolls 3a. It has come to be.
  • the side plate portion 31 a of the chamber block 31 that is, the side plate portion 31 a that is arranged in parallel to both end faces in the rotation axis O direction of the roll 3 a and forms a short side in the plan view shape of the chamber block 31,
  • the lower side is formed so as to narrow along the peripheral surface of the roll 3a, and the lower end is arranged close to the gap between the pair of rolls 3a.
  • the side plate portion 31a and the side plate portion 31b of the chamber block 31 are arranged on the roll 3a with a lower end surface thereof, that is, a surface facing the peripheral surface of the roll 3a with a gap.
  • the chamber block 31 is disposed in a non-contact manner with respect to the pair of rolls 3a.
  • the gap between the chamber block 31 and the roll 3a is formed so that the sealing property between the chamber block 31 and the roll 3a is sufficiently secured by this gap.
  • the chamber block 31 that guides the molten metal 50 to the gap between the pair of rolls 3a is spaced from the rolls 3a with respect to the rolls 3a. Therefore, the weir 12 is prevented from being consumed or the roll 3a itself is consumed by providing the weir 12 on the end face of the roll 3a as in the first embodiment, for example. In addition, by providing the weir 12 on the end face of the roll 3a, it becomes easy to entrap impurities and bubbles between them, and there is no possibility that the quality of the obtained plate member 40 will deteriorate.
  • the seal structure between the chamber block 31 and the pair of rolls 3a can be formed without causing wear due to wear of the chamber block 31 and the pair of rolls 3a. Therefore, it is possible to continuously cast an easily reactive non-ferrous metal or an alloy thereof with a stable quality without reducing productivity.
  • twin roll 3 is configured such that the pair of rolls 3a and the roll 3a are arranged horizontally and at the same height, but the pair of rolls may be arranged above and below in the vertical direction, You may arrange
  • the cooling device 19 was arrange
  • the molten metal 50 was pre-cooled and semi-solidified by the cooling device 19, and it was made to use between the rolls 3a, but it goes through the cooling device 19.
  • the molten metal 50 may be provided between the rolls 3a directly from the molten metal reservoir 4 or via the chamber block 31. In that case, the apparatus cost of the continuous casting apparatus can be simplified and the apparatus cost can be reduced.
  • the present invention is particularly applied to continuous casting of magnesium alloy.
  • the continuous casting apparatus of the present invention is also suitable for continuous casting of easily reactive non-ferrous metals other than magnesium alloy or alloys thereof. Used for.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing an embodiment of a continuous casting apparatus according to the present disclosure
  • reference numeral 1 in FIG. 7 is a continuous casting apparatus.
  • This continuous casting apparatus 101 cools and solidifies the molten metal by contacting the molten furnace 102 for melting the non-ferrous metal or its alloy and the molten metal of the non-ferrous metal or its alloy supplied from the molten furnace 102 to remove heat.
  • a twin roll 103 including a pair of rolls 103 a to be cast and a chamber block 104 disposed on the twin roll 103 are provided.
  • the melting furnace 102 is a furnace for melting a non-ferrous metal or an alloy thereof to be continuously cast, and has a heating device that can be heated to a temperature exceeding the melting point of the material to be melted. Further, the melting furnace 102 is provided with a lid portion that hermetically closes the inside. In order to prevent the molten non-ferrous metal or its alloy, that is, the molten metal from reacting in contact with oxygen (air) or the like, the inert gas supply is performed by supplying the inert gas into the melting furnace 102 and filling it therein. Tubes are provided as needed. A pipe 105 is connected to the melting furnace 102, and the molten metal is led out through the pipe 105 and sent to the twin roll 103.
  • non-ferrous metal melted in the melting furnace 2 or an alloy thereof examples include non-ferrous metals such as aluminum, magnesium and zinc or alloys thereof.
  • non-ferrous metals or alloys thereof magnesium alloys are particularly promising as various structural materials because they are light and have high strength. Therefore, the continuous casting apparatus 101 of this embodiment is suitably used for such continuous casting of magnesium alloy.
  • the continuous casting apparatus 101 of this embodiment is also suitably used for continuous casting of non-ferrous metals other than magnesium alloys or alloys thereof.
  • the twin roll 103 has a pair of rolls 103a arranged horizontally and at the same height in close proximity with a predetermined gap.
  • a winder for winding up the plate continuously cast by the pair of rolls 103a and a cooling device (not shown) for cooling the plate are provided.
  • the cooling device is provided, for example, surrounding the winder.
  • the chamber block 104 is a substantially rectangular parallelepiped block which is disposed between a pair of rolls 103a constituting the twin roll 103 and has a guide hole 106 penetrating vertically as shown in FIG.
  • the chamber block 104 is disposed in a non-contact manner with respect to the rolls 103a with a gap between the pair of rolls 103a. And it is supported and fixed by the support member (not shown) in the state where this non-contact was maintained.
  • the chamber block 104 is formed in a rectangular shape having a long side in the direction along the rotation axis O direction of the roll 103a and a short side in the direction orthogonal to the long side.
  • the length of the long side in the plan view shape is substantially equal to the length of the roll 103a in the rotation axis direction.
  • the length of the short side in the plan view shape is appropriately determined depending on the diameter, the rotation speed, and the like of the roll 103a.
  • the opening shape on the upper surface side of the guide hole 106 is an ellipse, that is, the opening shape in the plan view shape of the chamber block 104 is an ellipse.
  • the part facing the short side in the plan view shape of the chamber block 104 is formed in an arc shape (semicircular shape), and the part facing the long side in the plan view shape is formed linearly.
  • the opening of the guide hole 106 is shown to explain the guide hole 106, but as shown by a two-dot chain line in FIG. 8, the chamber block 104 has a lid for closing the guide hole 106. 107 is preferably provided.
  • the inside of the chamber block 104 that is, the inside of the guide hole 106 can be hermetically sealed.
  • an inert gas can be supplied and filled in the guide hole 106 as needed, and it can prevent that a molten metal contacts and reacts with oxygen (air).
  • the piping 105 is provided through the lid 107 so that the discharge port of the piping 105 is disposed in the opening portion of the guide hole 106 or immediately above it.
  • a header 108 having a large number of openings is connected to the discharge port of the pipe 105 as shown in FIG.
  • the molten metal can be evenly supplied to the entire guide hole 106.
  • a plurality of rectifying plates 109 are provided in the guide hole 106 along the short side direction so that the supplied molten metal flows evenly in the guide hole 106.
  • the opening shape of the guide hole 106 is not limited to an ellipse, and may be an ellipse, a rhombus, or the like, or may be a rectangle. Further, when the length of the roll 103a in the rotation axis direction is short, the opening shape can be circular.
  • the opening shape on the upper surface side of the guide hole 106 is also formed in the same shape at the intermediate portion of the guide hole 106. That is, the cross-sectional shape of the guide hole 106 is basically the same as the opening shape on the upper surface side.
  • the side plate portion 104a of the chamber block 104 that is, the side plate portion 104a arranged in parallel to both end surfaces in the direction of the rotation axis O of the roll 103a is narrowed along the peripheral surface of the roll 103a. It is formed, and the lower end is arranged close to the gap between the pair of rolls 103a.
  • the side plate portion 104b of the chamber block 104 disposed on the peripheral surface of the roll 103a is formed in a rectangular shape, and its lower end surface is formed in an arc shape in a side view along the peripheral surface of the roll 103a. Has been.
  • the side plate portion 104a and the side plate portion 104b of the chamber block 104 are arranged on the roll 103a with a lower end surface thereof, that is, a surface facing the peripheral surface of the roll 103a with a gap.
  • the chamber block 104 is disposed in a non-contact manner with respect to the pair of rolls 103a.
  • the gap between the chamber block 104 and the roll 103a is formed to be substantially the same in the entire lower end surface of the chamber block 104.
  • the gap between the chamber block 104 and the roll 103a is determined as the material to be continuously cast and the operation of the continuous casting apparatus 101. Although it varies depending on conditions and the like, for example, it is about 1.0 mm.
  • the outer diameter of the roll 103a changes due to thermal expansion and wear.
  • the size of the chamber block 104 also changes due to thermal expansion in the same manner as the roll 103a. Therefore, it is necessary to set the lower limit of the gap between the chamber block 104 and the roll 103a so that the deformation of the roll 103a and the chamber block 104 can be sufficiently absorbed.
  • the upper limit of the gap between the chamber block 104 and the roll 103a it is necessary to ensure a sufficient sealing property between the chamber block 104 and the roll 103a.
  • the molten metal that has flowed into the gap through the guide hole 106 flows out of the chamber block 104 through the gap.
  • the gap is such that the molten metal solidifies within the gap.
  • symbol s is a gap, and this gap s is formed between the peripheral surface of the roll 103 a and the lower end surface of the chamber block 104. Therefore, the distance between the peripheral surface of the roll 103a and the lower end surface of the chamber block 104 is the distance d of the gap s. Further, the thickness of the side plate portion 104a that forms the lower end surface of the chamber block 104 is the width w of the gap s.
  • pressure P1 is applied to the guide hole 106 side of the gap s due to the weight of the molten metal L or the like.
  • the outside of the chamber block 104 is at a pressure P2 due to atmospheric pressure, for example. Therefore, due to such a pressure difference (P1-P2), the molten metal L tends to escape to the outside of the chamber block 104 through the gap s.
  • the pressure loss of the fluid flowing through the minute gap is larger as the gap is smaller, and when the fluid is a viscous fluid, the flow velocity is significantly slowed down. Accordingly, when the distance d of the gap s is short and the width w of the gap s is wide (long), the molten metal L, which is a viscous fluid, does not pass through the gap s as shown in FIG. Solidify.
  • the upper limit of the gap s in the present embodiment is not determined solely by the distance d, but is also determined in consideration of the width w. That is, even if the distance d is long, if the width w is sufficiently wide, a sufficient sealing property between the chamber block 104 and the roll 103a can be secured, and the distance d is sufficient even if the width w is small. If it is short, a sufficient sealing property between the chamber block 104 and the roll 103a can be secured. Accordingly, the distance d and the width w of the gap s are obtained such that the molten metal that has flowed into the gap s under operating conditions set separately by experiments or the like does not flow out of the chamber block 4 and solidifies in the gap s. This is the upper limit of the gap s.
  • the opening shape of the guide hole 106 of the chamber block 104 is an ellipse as described above, and therefore the opening shape of the chamber block 104 on the side plate portion 104a side is an arc shape (semicircular shape) in plan view.
  • the shape of the opening edge of the guide hole 106 close to the gap s as viewed from the side is as shown in FIG. In FIG. 11, the length of the roll 103a in the direction of the rotation axis O is sufficiently shortened and the width of the chamber block 104 is also reduced in accordance with the length of the roll 103a in order to make it easy to see and explain. .
  • the shape of the opening edge K of the guide hole 106 that is close to the roll 103 a via the gap s as viewed from the side increases toward the chamber block 104. It is formed to go inside 104 (center side). That is, in FIG. 11, for example, it is an inverted U-shape. However, various shapes (for example, trapezoidal shape etc.) are possible, without being limited to an inverted U shape.
  • the thickness of the chamber block 104 on the side plate portion 104a side is set as w, and thus the thickness is set as the width w of the gap s.
  • the distance d between the lower end surface of the roll 103a and the peripheral surface of the chamber block 104 within the width w is a distance d of the gap s.
  • a force that draws the molten metal downward by the rotation of the roll 103a acts on the molten metal that is about to flow into the gap s.
  • this pulling force is represented by a vector B2
  • the vector of the molten metal flowing out from the gap s is determined by the vector difference (vector B1-vector B2) at each position (each point) on the opening edge K.
  • the force of the molten metal (vector B1) that flows out from the gap s and the rotational force (vector B2) of the roll 103a that tries to pull it back are substantially equal, or the vector B2 is large. Therefore, the molten metal hardly flows into the gap s.
  • the force (vector B1) that flows out in the horizontal direction is reduced by the rotational force (vector B2) of the roll 103a. Therefore, it almost flows as it is in the gap s.
  • the gap d is set with the distance d and the width w as described above. Therefore, the molten metal partially flows into the gap s, but does not flow out of the chamber block 104 through the gap s. It solidifies in the gap s. Therefore, in the present embodiment, the molten metal passes through the entire opening edge K, that is, in all the gaps s, and does not flow out of the chamber block 104.
  • a material such as an alloy solidified in the gap s is guided to a gap between the pair of rolls 103a together with the molten metal in the guide hole 106 and continuously cast.
  • the plate material 10 coming out of the gap has a non-uniform wave shape on both sides (ear portions).
  • the plate material 10 obtained in this manner is usually cut at both sides in the post-process and formed into a desired width dimension indicated by a two-dot chain line in FIG. Has no problem in production.
  • the molten metal flows out into the gap s to some extent and solidifies here, although not as much as the lower end portion.
  • the solidified material descends with the rotation of the roll 103a. Since the material solidified in this manner descends as the roll 103a rotates, there is no problem such as biting.
  • a nonferrous metal or an alloy thereof is melted in the melting furnace 102. Then, the obtained molten metal is supplied into the guide hole 106 of the chamber block 104 through the pipe 105.
  • the molten metal supplied into the guide hole 106 flows down in the guide hole 106 due to its own weight and is guided to the gap between the pair of rolls 103a that circulate.
  • the molten metal guided to the gap in this way is continuously cast by passing through the gap between the rolls 103a, and is formed on the plate 110 as shown in FIG. Therefore, the plate material 110 obtained as a product or a semi-finished product is obtained by winding up the obtained plate material 110 and then cutting the ears on both sides to form the desired dimensions.
  • the chamber block 104 that guides the molten metal to the gap between the pair of rolls 103a is disposed in a non-contact manner with respect to the roll 103a with a gap between the rolls 103a. Therefore, it is possible to prevent the chamber block 104 from being worn by being scraped by the roll 103a or the roll 103a itself being consumed. Further, by pressing the side weir against the end face of the roll as in the prior art, impurities and bubbles are easily caught between them, and the possibility that the quality of the obtained plate material is deteriorated is eliminated.
  • a seal structure between the chamber block 104 and the pair of rolls 103a can be formed without causing wear due to wear of the chamber block 104 or the pair of rolls 103a. Therefore, it is possible to continuously cast non-ferrous metals and their alloys with stable quality and without reducing productivity.
  • the molten metal flowing into the gap s through the guide hole 106 through the gap s between the chamber block 104 and the roll 103a passes through the gap s without flowing out of the chamber block 104. Since it forms so that it may solidify in the clearance gap s, it can carry out stable continuous casting, without wasting a nonferrous metal and its alloy, therefore suppressing the increase in manufacturing cost.
  • the shape of the opening edge K of the guide hole 106 adjacent to the roll 103a through the gap s is formed so as to go inward as it goes upward, the molten metal is formed at the upper end of the opening edge K. There is almost no flow out of the gap s, and the material solidified in the gap s descends along with the roll 103a in the intermediate part. Accordingly, it is only the molten metal leaking from the gap s at the lower end portion of the opening edge K that leaks into the gap s and is guided to the gap between the rolls 103a as it is, and is a slight amount as a whole. However, since it becomes only the ear
  • the twin roll 103 is configured such that the pair of rolls 103a are disposed horizontally and at the same height.
  • the pair of rolls may be disposed vertically and obliquely at different levels. You may arrange in.
  • the distance d between the gaps s between the lower roll and the lower roll is relatively shortened and the width w is widened so as to be between the upper roll and the lower roll. It is preferable to make the distance d of the gap s relatively long and narrow the width w.
  • the molten metal is simply supplied into the guide hole 106 of the chamber block 104 and the molten metal flows into the gap by its own weight or the like. You may make it press-fill inside.
  • plate material can be aimed at by carrying out pressure filling of the molten metal, and pressure casting. Further, in such pressure casting, there is a concern about the leakage of the molten metal from the gap s.
  • the gap s between the chamber block 104 and the roll 103a is passed through the guide hole 106 and the gap s.
  • the molten metal that has flowed into the gap s is solidified in the gap s without passing through the gap s and flowing out of the chamber block 104, thereby reliably preventing the molten metal from leaking out of the gap s. be able to.
  • FIG. 12 is a side view schematically showing a third embodiment of a continuous casting apparatus according to the present disclosure
  • reference numeral 201 in FIG. 12 is a continuous casting apparatus.
  • This continuous casting apparatus 201 is a twin roll 203 comprising a melting furnace 202 for melting a nonferrous metal or an alloy thereof, and a pair of rolls 203a for cooling and continuously casting a molten metal of the nonferrous metal or an alloy supplied from the melting furnace 202. And a cooling device 219 disposed on the twin roll 203, a molten metal reservoir 204 disposed on the cooling device 219, and a tower unit 205 disposed on the molten metal reservoir 204. .
  • the melting furnace 202 is a furnace for melting a non-ferrous metal or an alloy thereof to be continuously cast, and has a heating device (not shown) that can be heated to a temperature exceeding the melting point of the material to be melted.
  • the melting furnace 202 is provided with a lid 202a that hermetically closes the inside. Then, in order to prevent the molten non-ferrous metal or its alloy, that is, the molten metal from reacting in contact with oxygen (air), the inert gas supply device for supplying the inert gas into the melting furnace 202 and filling it therein. 206 is connected.
  • the inert gas supply device 206 includes an inert gas supply source 207 and a first inert gas supply pipe 208, and converts the inert gas supplied from the inert gas supply source 207 into the first inert gas.
  • the supply pipe 208 supplies the molten metal 250 in the melting furnace 202 above the molten metal surface 250a. By covering the molten metal surface 250a of the molten metal 250 with the inert gas in this way, the molten metal 250 is prevented from contacting and reacting with oxygen (air).
  • the melting furnace 202 is connected with a molten metal supply pipe 209 at its lid portion 202a.
  • the melting furnace 202 leads the molten metal 250 through the molten metal supply pipe 209 and sends it to the molten metal reservoir 204 on the roll 203a. It is configured.
  • the molten metal supply pipe 209 is provided through the lid portion 202 a, and the suction port 209 a is disposed sufficiently below the molten metal surface 250 a of the molten metal 250 in the melting furnace 202.
  • the molten metal supply pipe 209 sucks in the molten metal 250 that is not located in the molten metal surface 250a or in the vicinity thereof, that is, the molten metal 250 that does not contain a reactant formed by contact with oxygen (air).
  • the above-described inert gas supply device 206 is used as a molten metal supply device that flows the molten metal 250 into the molten metal supply pipe 209 and sends the molten metal 250 to the molten metal reservoir 204 on the roll 203a.
  • the inert gas supply device 206 By pressurizing the molten metal surface 250 a of the molten metal 250 in the melting furnace 202 by the inert gas supply device 206, the molten metal 250 can flow into the suction port 209 a of the molten metal supply pipe 209 and can be sent to the molten metal reservoir 204.
  • the molten metal supply device that sends the molten metal 250 in the melting furnace 202 to the molten metal reservoir 204 through the molten metal supply pipe 209 may be formed by, for example, a known pressure feed pump having an electric motor instead of the inert gas supply device 206. Good.
  • the inert gas supply source 207 of the inert gas supply device 206 includes a gas cylinder and a gas tank for storing an inert gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) and argon (Ar), and a pressure feed provided as necessary. Formed by a pump.
  • the inert gas supply device 206 includes a second inert gas supply pipe 211 in addition to the first inert gas supply pipe 208.
  • the second inert gas supply pipe 211 is also connected to an inert gas supply source 207 so as to supply an inert gas to a tower unit 205 described later.
  • the twin roll 203 has a pair of rolls 203a arranged horizontally and at the same height in close proximity with a predetermined gap.
  • FIG. 13 which is a plan view of the twin roll 203
  • a weir 212 is provided on each end face in the roll longitudinal direction. These weirs 212 are sealed so that the molten metal 250 supplied on the gap between the pair of rolls 203a does not flow in directions other than the casting direction.
  • a winder (not shown) is provided on the downstream side of the twin rolls 203 to wind up the plate material continuously cast by the pair of rolls 203a.
  • the molten metal reservoir 204 is disposed immediately above the gap between the pair of rolls 203a constituting the twin roll 203 and the vicinity thereof, and accumulates and flows down the molten metal 250 as shown in FIG. It has a cylindrical shape with a through hole 213.
  • FIG. 15 which is a plan view of the molten metal reservoir 204
  • the molten metal reservoir 204 has a long side in the direction along the rotation axis O direction of the roll 203a, and is orthogonal to the long side. It is formed in a rectangle whose short side is the direction to be.
  • the length of the long side in the plan view shape is substantially equal to the length of the roll 203a in the rotation axis direction.
  • the length of the short side in the plan view shape is appropriately determined depending on the diameter, rotation speed, etc. of the roll 203a.
  • a molten metal supply pipe 209 is connected to the molten metal reservoir 204 through a side surface on one long side.
  • the molten metal supply pipe 209 is formed so as to be bent so that the tip thereof faces downward, and a header 214 is provided at the tip.
  • the header 214 is formed to be elongated corresponding to the opening shape of the through hole 213.
  • the molten metal reservoir 204, the tower unit 205, the cooling device 219, and the like are heated by a heating coil, a heat transfer wire, or the like so as to keep the liquid state so that the metal does not solidify there. Only the roll 203a has a structure in which the molten metal is solidified at a low temperature.
  • the rectifier 253 (rectifier plate, shunt box or the like) is provided in the through hole 213 along the short side direction so that the molten metal 250 supplied in this way flows evenly toward the roll 203a. ) Are installed vertically. Thereby, the molten metal 250 supplied from the header 214 is evenly flowed down to the roll 203a side by adjusting the flow by the rectifying plate 253.
  • the header 214 is provided with a large number of openings on the lower surface thereof. Therefore, these openings become substantial discharge ports 209b of the molten metal supply pipe 209 as shown in FIG.
  • the molten metal 250 is supplied to the molten metal reservoir 204 from the molten metal supply pipe 209 so that the molten metal surface 250 b is above the discharge port 209 b of the molten metal supply pipe 209. Is accumulated. Accordingly, during the main operation in which continuous casting is performed, the discharge port 209 b of the molten metal supply pipe 209 is disposed below the molten metal surface 250 b of the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204.
  • a tower portion 205 is disposed on the molten metal reservoir 204.
  • the tower portion 205 is formed of a cylindrical portion 215 having a rectangular shape in plan view, similar to the molten metal reservoir 204, and a buffer portion 216.
  • the cylindrical portion 215 is a cylindrical body whose planar view shape is substantially the same rectangle as the planar view shape of the molten metal reservoir 204 and is sufficiently higher than the molten metal reservoir 204, and has the same planar view shape as the molten metal reservoir 204.
  • a through hole 217 is provided.
  • the through hole 217 is formed in the same opening shape as the through hole 213 of the molten metal reservoir 204, communicates with the through hole 213, and is continuously arranged. Accordingly, the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 has its molten metal surface 250 b ascending through the through hole 213 of the molten metal reservoir 204 and reaching the through hole 217 of the cylindrical portion 215.
  • the buffer part 216 is disposed at the upper end of the cylindrical part 215 and hermetically closes the upper end side opening of the through hole 217 of the cylindrical part 215, and has a space part 218 communicating with the through hole 217 of the cylindrical part 215 inside. is doing.
  • the buffer portion 216 is formed so that the length in the short side direction, that is, the length in the direction orthogonal to the rotation axis O of the roll 203a is longer than that of the cylindrical portion 215.
  • the area of the hole 217 in plan view is larger.
  • the second inert gas supply pipe 211 is connected to the upper cover 216a of the buffer unit 216.
  • the second inert gas supply pipe 211 is connected to the inert gas supply source 207 shown in FIG. 12, and sends the inert gas supplied from the inert gas supply source 207 into the space 218 of the buffer unit 216. .
  • the inert gas sent into the space portion 218 covers the molten metal surface 250b of the molten metal 250 located in the through hole 217 of the cylindrical portion 215, thereby preventing the molten metal 250 from contacting and reacting with oxygen (air). Has been.
  • a pressure control valve 256 is provided on the upper cover 216a of the buffer unit 216, whereby the pressure in the buffer unit 216, that is, the internal pressure on the molten metal surface 250b of the molten metal 250 can be adjusted.
  • a pressure gauge 257 is provided on the upper cover 216a of the buffer unit 216, and thereby the pressure in the buffer unit 216 (internal pressure on the molten metal surface 250b of the molten metal 250) can be detected.
  • the pushing pressure of the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 can be controlled by the inert gas supply device 206 having the second inert gas supply pipe 211 and the inert gas supply source 207.
  • the molten metal supply device (inert gas supply device 206) having the first inert gas supply pipe 208 and the inert gas supply source 207 described above also pushes out the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204.
  • the pressure can be controlled.
  • the melt pressure control means according to the present disclosure for controlling the extrusion pressure of the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 is configured by one or both of the inert gas supply device 206 having the source 207.
  • the cooling device 219 is disposed on the gap between the pair of rolls 203a under the molten metal reservoir 204 as shown in FIG.
  • the cooling device 219 is a cylindrical body whose plan view shape is formed in the same rectangle as the plan view shape of the molten metal reservoir 204, and thus has a through hole 220 having the same plan view shape as the molten metal reservoir 204.
  • the through hole 220 is formed in the same opening shape as the through hole 213 of the molten metal reservoir 204, communicates with the through hole 213, and is continuously arranged.
  • the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 flows down through the through hole 213 of the molten metal reservoir 204, passes through the through hole 220 of the cooling device 219, and is provided on the gap between the pair of rolls 203a. .
  • the cooling device 219 is provided with a plurality of cooling pipes 221 between the side walls forming the short sides in the plan view shape, that is, along the direction of the rotation axis O of the roll 203a.
  • the cooling pipe 221 cools the molten metal 250 passing through the through hole 220 by passing a coolant such as air through the inside.
  • the cooling pipes 221 are arranged in four upper and lower stages as shown in FIG. 14, for example, so that the cooling pipes 221 collide relatively with the molten metal 250 flowing down from the top to disturb the flow.
  • the cooling pipe 221 functions as a cooling and stirring unit in the present disclosure by being arranged so as to stir the molten metal 250 by disturbing the flow of the molten metal 250.
  • the cooling by the cooling device 219 is performed by the cooling pipe 221 constituting the cooling stirring unit.
  • a flat cooling plate (fin) made of a material having high heat conductivity such as copper or a solid You may make it carry out using a cooling rod.
  • these cooling plates and cooling rods are extended outward from the side wall of the cooling device 219, and this extended portion is cooled by another cooling device. By cooling the extending portion in this way, cold heat can be transmitted to the through hole 220 of the cooling device 219 by heat conduction, and the molten metal 250 in the through hole 220 can be cooled.
  • cooling plate or a cooling rod like the cooling pipe 221 shown in FIG. 14, the cooling plate or the cooling rod is collided with the molten metal 250 flowing down from the top to disturb the flow, Arrange to stir. That is, these cooling plates and cooling rods function as a cooling stirring unit.
  • the arrangement of the cooling pipe 221, the cooling plate, and the cooling rod for example, the arrangement shown in FIGS. 16A and 16B can be adopted in addition to the arrangement shown in FIG. 14.
  • a fin-like cooling plate 222 is integrally attached to the cooling pipe 221, and the molten metal 250 flowing from the top to the bottom is stirred by the cooling pipe 221, and at the same time, the cooling plate 222 cooled by the cooling pipe 221 and the refrigerant passing therethrough.
  • a solid cooling rod may be used instead of the cooling pipe 221.
  • a rectifying effect for rectifying the molten metal 250 by the cooling plate 222 is also obtained.
  • the cooling pipes 223 having large diameters are arranged in a staggered manner, and the clearance between the cooling pipes 223 is narrowed to increase the cooling efficiency and the stirring efficiency.
  • a solid cooling rod may be used instead of the cooling pipe 223. Note that the arrows in FIGS. 16A and 16B indicate the flow of the molten metal 250.
  • the cooling of the molten metal 250 by the cooling device 219 is a temperature slightly lower than the melting point of the material to be continuously cast, in this embodiment, the magnesium alloy.
  • the molten metal 250 is preliminarily cooled and tries to solidify when it passes through the cooling device 219, that is, immediately before it contacts and is cooled by the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a.
  • the molten metal 250 is stirred by being disturbed in flow by the cooling pipe 221 of the cooling device 219, the fluidity is not completely lost even if it is cooled to a temperature slightly lower than the melting point, and is in a semi-solid state.
  • the semi-solid material 251 is provided between the pair of rolls 203a and continuously cast as shown in FIG.
  • a heating device is provided on the side wall portion of the cooling device 219, and this side wall portion is higher than the cooling temperature by the cooling pipe 221 or the like. You may heat a side wall part so that it may become temperature.
  • the cooling device 219 is disposed with a slight gap with respect to the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a. Since the molten metal 250 (semi-solidified material 251) is cooled by the cooling device 219 and semi-solidified, it is immediately cooled on the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a, so that it hardly touches the outside air (oxygen) and therefore reacts. Without being cast. However, in order to prevent a reaction on the pair of rolls 203a, the inert gas is supplied from the inert gas supply source 207 to the pair of weirs 12 via a third inert gas supply pipe (not shown). It is also possible to provide an inert atmosphere on the gap between the pair of rolls 203a. Thus, by making an inert atmosphere on the gap, it is possible to reliably prevent the semi-solid material 251 flowing out of the cooling device 219 from reacting on the gap.
  • the above-described molten metal pressure control means controls the extrusion pressure of the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 4 so that the molten metal 250 (semi-solid material 251) flowing out of the cooling device 219 is placed on the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a. Controls the pressure that is pressed. As the pressing pressure becomes a preset high pressure, the cooling efficiency at which the heat transfer rate from the roll 203a to the molten metal 250 is increased, and the heat transfer rate becomes even over the entire peripheral surface of the roll 203a. It is preferable because coagulation occurs evenly and product quality unevenness is reduced.
  • the second inert gas supply pipe 211 causes the buffer unit to The amount of inert gas supplied into 216 is adjusted.
  • the pressure in the buffer part 216 that is, the internal pressure on the molten metal surface 250b of the molten metal 250 can be controlled, and the extrusion pressure of the molten metal 250 in the molten metal reservoir 204 to which this internal pressure is applied can be controlled.
  • Such control of the internal pressure can be accurately performed by using the pressure gauge 257 and the pressure control valve 256 provided in the buffer unit 216. Therefore, the pressing pressure of the molten metal 250 (semi-solidified material 251) against the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a can be precisely controlled.
  • the molten metal supply device (inert gas supply device 206) having the first inert gas supply pipe 208 and the inert gas supply source 207 functions as the molten metal pressure control means
  • the first inert gas is supplied.
  • the amount of the inert gas supplied to the melting furnace 202 is adjusted by the gas supply pipe 208 and the amount of the molten metal 250 sent to the molten metal reservoir 204 through the molten metal supply pipe 209 is controlled.
  • the molten metal surface 250b of the molten metal 250 in the tower part 205 can be raised / lowered, and the water head pressure of the molten metal 250 stored in the tower part 205, the molten metal reservoir 204, and the cooling device 219 can be controlled. Therefore, the pressing pressure of the molten metal 250 (semi-solidified material 251) against the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a can be precisely controlled.
  • the magnesium alloy is melted in the melting furnace 202. Then, the obtained molten metal 250 is supplied into the through hole 213 of the molten metal reservoir 204 through the molten metal supply pipe 209.
  • the molten metal 250 supplied to the molten metal reservoir 204 by the molten metal supply pipe 209 is stored so as to be positioned on the molten metal surface 250b by supplying more molten metal 250 than the molten metal 250 flowing down.
  • the discharge port 209b of the molten metal supply pipe 209 is positioned below the molten metal surface 250b of the molten metal 250, and the molten metal 250 sent from the melting furnace 202 through the molten metal supply pipe 209 is airtight.
  • the molten metal 250 forming the easy molten metal surface 250 b is left as it is or near the molten metal surface 250 b, flows downward from the molten metal surface 250 b, and flows down to the cooling device 219 through the through hole 213.
  • the molten metal pressure control means that is, the molten metal supply device (the non-conductive gas supply device 207 including the first inert gas supply pipe 208 and the inert gas supply source 207).
  • the molten metal supply device the non-conductive gas supply device 207 including the first inert gas supply pipe 208 and the inert gas supply source 207.
  • Active gas supply device 206) or an inert gas supply device 206 having a second inert gas supply pipe 211 and an inert gas supply source 207 the extrusion pressure of the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 is increased. Control.
  • the pressing pressure of the semi-solid material 251 against the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a is precisely controlled to a preset high pressure.
  • the molten metal surface 250b of the molten metal 250 is positioned in the cylindrical portion 215 of the tower portion 205, a sufficiently large head pressure is applied to the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204, and therefore, semi-solidified.
  • the pressing pressure of the object 251 is stable without greatly fluctuating.
  • the molten metal 250 that has flowed down to the cooling device 219 is cooled by the cooling pipe 221 or the like as described above, and is semi-solidified by being stirred. Then, the formed semi-solid 251 is guided in a gap between a pair of rotating rolls 203a. The semi-solid material 251 guided in the gap in this way is pressed against the peripheral surface of the roll 203a with a precisely controlled pressing pressure, and is solidified and continuously cast by passing through the gap between the rolls 203a. Formed. Therefore, the plate material obtained as a product or a semi-finished product is obtained by winding up the obtained plate material and then cutting the ears on both sides to form the desired dimensions.
  • a cooling material (semi-solid material 251) obtained by cooling the molten metal 250 supplied from the melting furnace 202 is placed between the pair of rolls 203a. Since the cooling device 219 to be supplied between them is provided, the semi-solid material 251 precooled by the cooling device 219 can be surely poured into the twin roll 203 comprising a pair of rolls 203a. Continuous casting can be performed easily.
  • the cooling device 219 includes a cooling stirrer (cooling pipe 221) that cools the molten metal 250 and stirs the molten metal 250 by disturbing the flow of the molten metal 250.
  • a cooling stirrer cooling pipe 221 that cools the molten metal 250 and stirs the molten metal 250 by disturbing the flow of the molten metal 250.
  • a molten metal reservoir 204 that stores the molten metal 250 is provided on the cooling device 219, a molten metal supply pipe 209 is provided between the melting furnace 202 and the molten metal reservoir 204, and a discharge port 209 b of the molten metal supply pipe 209 is connected to the molten metal reservoir 204. Since the molten metal 250 is located below the molten metal surface 250b, the molten metal 250 forming the molten metal surface 250b that is likely to react can be left as it is or near the molten metal surface 250b, so that the molten metal surface 250b is formed. It is possible to prevent the molten metal 250 from flowing between the rolls 203a and being subjected to continuous casting. Therefore, it is possible to prevent quality deterioration of a continuously cast product obtained by preventing reaction of the molten metal 250 before casting without using a huge facility.
  • the reaction can be reliably prevented, so that a light and high strength magnesium-based plate can be manufactured with good quality.
  • molten metal pressure control means since the molten metal pressure control means is provided, a pair of rolls of the semi-solid product 251 flowing out of the cooling device 219 is controlled by controlling the extrusion pressure of the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 by the molten metal pressure control means.
  • the pressing pressure to the peripheral surface of 203a can be controlled. Therefore, by performing pressure casting with this pressing pressure set at a preset high pressure, the heat transfer rate from the roll 203a to the molten metal 250 is increased to improve the cooling efficiency, and this heat transfer rate is further increased to the peripheral surface of the roll 203a. It can be made uniform throughout and coagulation can occur evenly to reduce the unevenness of product quality.
  • the molten metal supply device that adjusts the amount of the molten metal 250 supplied to the molten metal reservoir 204 by the molten metal supply pipe 209 and moves the molten metal surface 250b of the molten metal 250 up and down in the tower portion 205 is used as the molten metal pressure control means. Since the water head pressure of the molten metal 250 can be controlled satisfactorily, the pressing pressure of the semi-solid material 251 against the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a can be precisely controlled.
  • the inert gas supply device 206 that introduces an inert gas above the molten metal surface 250b of the molten metal 250 in the tower section 205 and adjusts the extrusion pressure in the tower section 205 is used as the molten metal pressure control means.
  • the internal pressure on the molten metal surface 250b of the molten metal 250 can be controlled, whereby the internal pressure in the molten metal reservoir 204 to which the internal pressure is applied is controlled.
  • the extrusion pressure of the molten metal 250 can be controlled. Therefore, the pressing pressure of the semi-solid product 251 against the peripheral surfaces of the pair of rolls 203a can be precisely controlled.
  • the twin roll 203 is configured so that the pair of rolls 203a and 203a are arranged horizontally and at the same height, but the pair of rolls may be arranged vertically in the vertical direction, You may arrange
  • the molten metal reservoir 204 is disposed on the cooling device 219, and the molten metal 250 stored in the molten metal reservoir 204 is supplied to the cooling device 219 to be precooled, semi-solidified, and then supplied between the rolls 203a.
  • the molten metal 250 may be directly supplied to the cooling device 219 from the melting furnace 202 without using the molten metal reservoir 204, and may be supplied between the rolls 203a after preliminary cooling. In that case, the apparatus cost of the continuous casting apparatus can be simplified and the apparatus cost can be reduced.
  • the present invention is particularly applied to continuous casting of a magnesium alloy, but the continuous casting apparatus of the present disclosure is also suitably used for continuous casting of non-ferrous metals other than magnesium alloys or alloys thereof. .
  • a continuous casting apparatus that prevents reaction of molten metal before casting is provided.

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Abstract

本開示は、易反応性非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉(2)と、溶融炉(2)から供給される易反応性非鉄金属またはその合金の溶湯(50)を冷却し、連続鋳造する一対のロールからなる双ロール(3)と、を備える連続鋳造装置(1、30)である。一対のロール間のギャップの上に、溶湯(50)を溜める筒状の溶湯溜め(4)が設けられ、溶融炉(2)と溶湯溜め(4)との間に、溶湯を溶湯溜め(4)に供給する溶湯供給管(9)が設けられている。溶湯供給管(9)は、その吐出口が溶湯溜め(4)に溜められた溶湯の湯面より下方に配置されている。

Description

連続鋳造装置
 本開示は、連続鋳造装置に関する。
本開示は、2015年2月13日に日本に出願された、特願2015-26448号、特願2015-26449号、及び、特願2015-26450号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、非鉄金属の連続鋳造技術として、例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3には、易反応性金属であるマグネシウムの合金の、薄板の製造技術が開示されている。特許文献1には、ロールを鉛直方向に配置した水平鋳造の技術が開示されている。特許文献2には、一対の第1ロール間で鋳造された板材に、少なくとも一対の第2ロールによって圧力を加え、圧延して所定の厚さのマグネシウム系金属薄板を製造する技術が開示されている。特許文献3には、連続鋳造を行う装置全体をチャンバー(容器)に入れて雰囲気制御する技術が開示されている。
 一般に水平にロールを配置した双ロール連続鋳造法では、ロール間上部に溶融金属を貯留する湯溜まりを設け、貯留した溶融金属をロール間の隙間に流し込みロール表面に接触させることで溶融金属を凝固させ鋳造している。湯溜まりは、ロール長手方向の端面に堰を設け、鋳造方向以外に流れ出てしまわないようにシールしている。このような双ロール連続鋳造法でのシール構造としては、例えば特許文献4に開示されたサイド堰をロール端面に押し付けてシールする構造や、特許文献5に開示されたガスによってシールする構造が知られている。また、特許文献6には、図中にロールバレル堰が示されている。
 非鉄金属またはその合金の双ロール連続鋳造法では、材料の溶湯をロール間に流し込む前に液相線温度以下まで下げて半凝固状態にし、得られた半凝固状態の材料をロール間にて急冷凝固させる技術が知られている。このような技術によれば、結晶粒の成長を抑えて組織を微細化することが可能となり、良質な薄板が得られる、とされている。
 このような双ロール連続鋳造法として、非特許文献1や非特許文献2では、溶融したアルミニウム合金を傾斜平板上に流すことで熱を奪い、その後双ロールに流し入れて冷却し、急冷凝固組織を得ることが開示されている。
 また、特許文献7では、撹拌棒を用いて金属材料がその液相線温度以下で凝固しないようにしたうえで、双ロールに送り込んでいる。
日本国特開2012-193412号公報 日本国特開2008-307542号公報 日本国特開2003-266150号公報 日本国特開平9-164453号公報 日本国特開平7-204794号公報 日本国特開2007-268547号公報 日本国特開平9-296232号公報
原田英人,羽賀俊雄,西田進一,渡利久規「Al-25%Si合金薄板の双ロールキャスティングと加工性」日本機械学会論文集(A編) 79巻804号(213-8)、p78-82 山敷拓也,羽賀俊雄,熊井真次,渡利久規「高速双ロールキャスターで作製したアルミニウム合金板にロール面が及ぼす影響」日本機械学会論文集(A編) 79巻804号(213-8)、p92-96
 ところで、非鉄金属の連続鋳造において、特に易反応性金属であるマグネシウム系の材料の双ロール連続鋳造、及び溶湯直接圧延では、鋳造前の液体状態における材料表面の酸化物や大気中の成分と結合した不純物が製品品質を低下させる要因となるため、鋳造前の液体材料(溶湯)の外気との反応防止が強く望まれている。また、液体材料が順次ロールと接触して冷却され凝固するので、得られる薄板の品質を所定の品質以上に維持するためにはロールへの熱伝達を均一化する必要があり、従って液体材料のロールへの押し付け圧力を精密に制御することも重要になっている。
 しかしながら、特許文献1の技術では、溶解炉以外で液面が多く存在するため、大気中の成分と溶融金属とが反応した不純物が発生し、製品品質の低下が懸念される。また、ロールが鉛直方向に配置された水平鋳造であるため、液体材料のロールへの接触圧力が上ロールと下ロールとで異なることにより、液体材料のロールへの押し付け圧力を精密に制御するのが困難である。
 特許文献2の技術でも、特に液体材料の液面を無くす工夫がないため表面の反応による製品品質の低下が懸念される。また、ロールに対する液体材料の押し付け圧力を制御する機能も有していないので、鋳造に伴って溶融金属の湯面が変化すると、その伝熱効果も変化して製品品質が低下してしまう。
 特許文献3では、反応防止のために装置全体をチャンバーに入れて雰囲気制御を行っているため、設備が巨大となり、また大きな空間の雰囲気を制御するため雰囲気置換設備も大がかりとなり、従って設備コストが増大してしまう。
 また、特許文献4のシール構造では、サイド堰をロール端面に押し付けることで摩耗が起こり、サイド堰やロールが削られてしまう。ロールやサイド堰が削られてしまうと、サイド堰とロールの寿命が短くなるだけでなく、端面との間で不純物や気泡を巻き込み易くなり、製品の品質低下や板切れ等の発生要因になる。従って、これらの補修や交換が必要になり、メンテナンスコストが増大する他、時間を確保するための運転停止等、生産性低下が懸念される。
 特許文献5の方法及び装置は、反応ガスの混入をシールする技術を開示するものであり、溶融金属の流出をシールすることはできない。
 特許文献6の方法では、上記したように図中にロールバレル堰が示されているが、このロールバレル堰によるシールがどのようになされているか具体的に開示されていない。
非特許文献1や非特許文献2に開示された鋳造法は、少量生産では可能であるものの、空気に触れる面積が大きいため、特に外気との反応性の高い金属材料を鋳造しようとした場合に、化合物が材料内部に混入して製品品質を低下させるおそれがある。また、幅広の板材を連続鋳造しようとしたときには、双ロールへ均一に材料を流し込むことが困難である。
 特許文献7に開示された鋳造法でも、幅広の板材を連続鋳造しようとしたときには、双ロールへ均一に材料を流し込むことが困難である。 
 本開示は上記事情に鑑みてなされ、設備コストを増大させることなく、液体材料(溶湯)の反応物がロール間に供給されるのを防止した連続鋳造装置を提供することを第1の目的としている。また、ロールに対する液体材料(溶湯)の押し付け圧力を精密に制御できるようにした連続鋳造装置を提供することを第2の目的としている。
 また、本発明は、ロール間に供給する溶融金属のシール方法を見直し、これによって金属や合金、例えば非鉄金属やその合金の鋳造品質を安定的に維持し、且つ生産性を低下させることなく連続鋳造できるようにした、連続鋳造装置を提供することを目的としている。
 また、本発明は、予備冷却した溶湯を双ロールへ確実に流し込むことができ、従って板材の連続鋳造にも適用可能な連続鋳造装置を提供することを目的としている。
 本開示の連続鋳造装置は、易反応性非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉と、上記溶融炉から供給される易反応性非鉄金属またはその合金の溶湯を冷却し、連続鋳造する一対のロールからなる双ロールと、を備え、上記一対のロール間のギャップの上に、上記溶湯を溜める筒状の溶湯溜めが設けられ、上記溶融炉と上記溶湯溜めとの間に、上記溶湯を上記溶湯溜めに供給する溶湯供給管が設けられ、上記溶湯供給管は、その吐出口が上記溶湯溜めに溜められた溶湯の湯面より下方に位置させられている。
 本開示の連続鋳造装置によれば、溶融炉から溶湯供給管によって送られてきた溶湯を、溶湯溜めに溜められた溶湯の湯面より下方に位置させられた吐出口から溶湯溜め内に供給するので、反応が起こり易い湯面をそのままにして湯面を形成している溶湯がロール間に流れて連続鋳造に供されることを防止することができる。よって、設備コストを増大させることなく、液体材料(溶湯)の反応物がロール間に供給されるのを防止して、得られる連続鋳造製品の品質低下を防止することができる。
 本開示の連続鋳造装置によれば、一対のロール間の上に、溶湯を一対のロール間のギャップに案内する案内孔を有するチャンバーブロックが、該一対のロールとの間に隙間をあけて該一対のロールに対して非接触で配置されているので、チャンバーブロックと一対のロールとの間のシール構造を、これらチャンバーブロックや一対のロールの摩耗による消耗を生じさせることなく形成することができる。従って、非鉄金属やその合金を安定した品質で生産性を低下させることなく連続鋳造することができる。
 本開示の連続鋳造装置によれば、一対のロール間の上に、溶融炉から供給される溶湯を冷却して得られた冷却物を一対のロール間に供給する冷却装置が設けられているので、冷却装置で予備冷却した溶湯(冷却物)を一対のロールからなる双ロールへ確実に流し込むことができ、従って板材の連続鋳造にも適用可能となる。
本開示に係る連続鋳造装置の第1実施形態を模式的に示す側面図である。 双ロールの平面図である。 図1の要部を示す断面図である。 溶湯溜めの平面図である。 本開示に係る連続鋳造装置の第2実施形態を模式的に示す側面図である。 図5の要部を示す断面図である。 本開示に係る連続鋳造装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。 双ロールとチャンバーブロックとを示す斜視図である。 チャンバーブロックの平面図である。 隙間に溶湯が流れるときの状態を模式的に示す説明図である。 チャンバーブロックの側板部とロールとを案内孔内側から見た断面図である。 本開示に係る連続鋳造装置の第3実施形態を模式的に示す側面図である。 双ロールの平面図である。 図12の要部を示す断面図である。 溶湯溜めの平面図である。 冷却装置の概略構成を説明するための縦断面図である。 は冷却装置の概略構成を説明するための縦断面図である。
 以下、図面を参照して本開示の連続鋳造装置を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
 図1は、本開示に係る連続鋳造装置の第1実施形態を模式的に示す側面図であり、図1中符号1は連続鋳造装置である。この連続鋳造装置1は、易反応性非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉2と、溶融炉2から供給される易反応性非鉄金属またはその合金の溶湯を冷却し、連続鋳造する一対のロール3aからなる双ロール3と、双ロール3上に配置された溶湯溜め4と、溶湯溜め4の上に配置されたタワー部5と、を備えて構成されている。
 溶融炉2は、連続鋳造の対象となる易反応性非鉄金属またはその合金を溶融させる炉であり、溶融対象となる材料の融点を超える温度に加熱できる加熱装置(図示せず)を有している。また、溶融炉2には、その内部を気密に閉塞する蓋部2aが設けられている。そして、溶融した易反応性非鉄金属またはその合金、すなわち溶湯が酸素(空気)に接して反応するのを防止するため、溶融炉2にはその内部に不活性ガスを供給し、充填させる不活性ガス供給装置6が接続されている。
 不活性ガス供給装置6は、不活性ガス供給源7と第1不活性ガス供給管8とを有しており、不活性ガス供給源7から供給される不活性ガスを、第1不活性ガス供給管8によって溶融炉2内の溶湯50の湯面50aより上に供給する。このように溶湯50の湯面50aを不活性ガスで覆うことにより、溶湯50は酸素(空気)と接触し、反応するのが防止されている。
 また、溶融炉2にはその蓋部2aに溶湯供給管9が接続されており、溶融炉2は溶湯供給管9を介して溶湯50を導出し、双ロール3上の溶湯溜め4に送るように構成されている。溶湯供給管9は、蓋部2aを貫通して設けられ、その吸入口9aが、溶融炉2における溶湯50の湯面50aより充分下に配置されている。これによって溶湯供給管9には、湯面50aやその近傍に位置していない溶湯50、すなわち酸素(空気)に触れることで形成される反応物が含まれない溶湯50が、吸入される。
 本実施形態では、溶湯供給管9に溶湯50を流入させ、双ロール3上の溶湯溜め4に送る溶湯供給装置として、上記の不活性ガス供給装置6が用いられる。不活性ガス供給装置6によって溶融炉2内の溶湯50の湯面50aを加圧することで、溶湯供給管9の吸入口9aに溶湯50を流入させ、溶湯溜め4に送ることができる。なお、溶融炉2内の溶湯50を溶湯供給管9により溶湯溜め4に送る溶湯供給装置としては、不活性ガス供給装置6に代えて、例えば電動モータを有する公知の圧送ポンプによって形成してもよい。
 不活性ガス供給装置6の不活性ガス供給源7としては、6フッ化硫黄(SF)やアルゴン(Ar)などの不活性ガスを貯留するガスシリンダーやガスタンクと、必要に応じて設けられる圧送ポンプとによって形成される。
 双ロール3は、一対のロール3aを水平且つ同一高さで所定のギャップを有して近接した状態に配置している。
 また、双ロール3には、その平面図である図2に示すように、ロール長手方向の端面にそれぞれ堰12が設けられている。これら堰12は、一対のロール3a間のギャップ上に供給される溶湯50が、鋳造方向以外に流れ出ないようにシールしている。
 なお、双ロール3の下流側には、一対のロール3aによって連続鋳造された板材を巻き取る巻取機(図示せず)が設けられている。
 溶湯溜め4は、双ロール3を構成する一対のロール3a間の上、すなわち一対のロール3a間のギャップとその近傍の直上に配置され、図1の要部断面図である図3に示すように溶湯50を溜めて流下させるため貫通孔13を有した筒状のものである。ここで、この溶湯溜め4は、溶湯溜め4の平面図である図4に示すように、その平面視形状が、ロール3aの回転軸O方向に沿う方向を長辺とし、この長辺に直交する方向を短辺とする矩形に形成されている。平面視形状における長辺の長さは、ロール3aの回転軸方向の長さとほぼ等しい長さに形成されている。平面視形状における短辺の長さは、ロール3aの径や回転速度等によって適宜に決められる。
 溶湯溜め4には、図3に示すようにその一方の長辺側の側面に、溶湯供給管9が貫通して接続されている。溶湯供給管9は、その先端部が下方に向くように湾曲して形成されており、さらに先端にヘッダー14が設けられている。ヘッダー14は、図4に示すように貫通孔13の開口形状に対応して長細く形成されている。このように溶湯供給管9の先端部に貫通孔13の開口形状に対応したヘッダー14を設けておくことにより、貫通孔13の全域に溶湯50を均等に供給することができる。溶湯溜め4やタワー部5、冷却装置19などは、その場所で金属が凝固しないように加熱コイルや伝熱線などで加熱して液体の状態を保持するようにしている。ロール3aだけが溶融金属に対して温度が低くて凝固させる構造である。
 また、このようにして供給された溶湯50が双ロール3側へ均等に流れるように、本実施形態では貫通孔13内に、その短辺方向に沿って平板状の整流板53が鉛直方向に立てられて複数設置されている。これにより、ヘッダー14から供給された溶湯50は、整流板53によって流れが整えられることで双ロール3側へ均等に流れ落ちる。
 溶湯溜め4の上には、タワー部5が配設されている。タワー部5は、溶湯溜め4と同じ平面視矩形状の筒部15と、バッファー部16とから形成されている。筒部15は、その平面視形状が矩形で、溶湯溜め4より高さが充分に高く形成された筒体であり、溶湯溜め4と同じ平面視形状の貫通孔17を有している。貫通孔17は、溶湯溜め4の貫通孔13と同じ開口形状に形成されて、この貫通孔13に連通し、かつ連続して配置されている。従って、溶湯溜め4に溜められた溶湯50は、その湯面50bが溶湯溜め4の貫通孔13を上昇して、筒部15の貫通孔17内まで達している。
 バッファー部16は、筒部15の上端に配置されて、筒部15の貫通孔17の上端側開口を気密に塞ぐもので、内部に筒部15の貫通孔17に連通する空間部18を有している。バッファー部16は、短辺方向の長さ、すなわちロール3aの回転軸Oと直交する方向の長さが、筒部15より長く形成されており、従って空間部18の平面視した面積は、貫通孔17の平面視した面積より大きくなっている。これにより、溶湯溜め4に供給されて溜められた溶湯50の量が急激に増加し、その湯面50bが急上昇しても、溶湯50がバッファー部16の空間部18内に流入することで湯面50bの急上昇が抑えられるようになっている。
 また、バッファー部16には、その上蓋16aに第2不活性ガス供給管11が接続している。第2不活性ガス供給管11は、図1に示した不活性ガス供給源7に接続されて、不活性ガス供給源7から供給された不活性ガスをバッファー部16の空間部18内に送る。
空間部18内に送られてきた不活性ガスは筒部15の貫通孔17に位置する溶湯50の湯面50bを覆うことにより、溶湯50は酸素(空気)と接触し、反応するのが防止されている。また、バッファー部16の上蓋16aには圧力制御弁56が設けられており、これによってバッファー部16内の圧、すなわち溶湯50の湯面50b上の内圧が調整可能になっている。さらに、バッファー部16の上蓋16aには圧力計57が設けられており、これによってバッファー部16内の圧(溶湯50の湯面50b上の内圧)が検出可能になっている。
 なお、第2不活性ガス供給管11と不活性ガス供給源7とを有してなる不活性ガス供給装置6により、溶湯溜め4に溜められた溶湯50の圧を制御することができる。
 また、上述した第1不活性ガス供給管8と不活性ガス供給源7とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置6)によっても、溶湯溜め4に溜められた溶湯50の圧を制御することができる。このような第1不活性ガス供給管8と不活性ガス供給源7とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置6)と、第2不活性ガス供給管11と不活性ガス供給源7とを有してなる不活性ガス供給装置6とのいずれか一方、あるいは両方により、溶湯溜め4に溜められた溶湯50の圧を制御する本開示に係る溶湯圧制御手段が構成される。
 本実施形態では、図3に示すように溶湯溜め4の下で、一対のロール3a間のギャップ上に、冷却装置19が配設されている。冷却装置19は、四角筒体であり、貫通孔20を有している。貫通孔20は溶湯溜め4の貫通孔13に連通し、かつ連続して配置されている。従って、溶湯溜め4に溜められた溶湯50は、溶湯溜め4の貫通孔13を流れ落ちて冷却装置19の貫通孔20を通り、一対のロール3a間のギャップ上に供されるようになっている。
 冷却装置19は、一対のロール3aの周面に対して僅かな隙間をあけて配置されている。溶湯50(半凝固物51)は冷却装置19で冷却されて半凝固化された後、直ちに一対のロール3aの周面にて冷却されるため、ほとんど外気(酸素)に触れることなく、従って反応することなく、連続鋳造される。ただし、一対のロール3a上での反応を防止するため、上記の不活性ガス供給源7から第3の不活性ガス供給管(図示せず)を介して不活性ガスを一対の堰12間に供給し、一対のロール3aのギャップ上を不活性雰囲気にしてもよい。このようにギャップ上を不活性雰囲気にすることにより、冷却装置19を流れ出た半凝固物51がギャップ上にて反応するのを確実に防止することができる。
 第2不活性ガス供給管11と不活性ガス供給源7とを有してなる不活性ガス供給装置6を溶湯圧制御手段として機能させる場合には、第2不活性ガス供給管11によってバッファー部16内に供給する不活性ガスの量を調整する。これにより、バッファー部16内の圧、すなわち溶湯50の湯面50b上の内圧を制御し、この内圧が加えられる溶湯溜め4内の溶湯50の圧を制御することができる。このような内圧の制御は、バッファー部16に設けた圧力計57及び圧力制御弁56を利用することによって精度良く行うことができる。従って、一対のロール3aの周面に対する溶湯50(半凝固物51)の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 また、第1不活性ガス供給管8と不活性ガス供給源7とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置6)を溶湯圧制御手段として機能させる場合には、第1不活性ガス供給管8によって溶融炉2に供給する不活性ガスの量を調整し、溶湯供給管9を介して溶湯溜め4に送る溶湯50の量を制御する。これにより、タワー部5内での溶湯50の湯面50bを昇降させ、タワー部5、溶湯溜め4、及び冷却装置19内に溜められた溶湯50の水頭圧を制御することができる。従って、一対のロール3aの周面に対する溶湯50(半凝固物51)の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 このような構成の連続鋳造装置1によって連続鋳造を行うには、まず、溶融炉2内においてマグネシウム合金を溶融させる。そして、得られた溶湯50を溶湯供給管9によって溶湯溜め4の貫通孔13内に供給する。溶湯供給管9によって溶湯溜め4に供給される溶湯50は、流れ落ちる溶湯50よりも多く供給することにより、その湯面50bに位置するように溜める。これにより、溶湯供給管9の吐出口9bは溶湯50の湯面50bより下方に位置することとなり、溶融炉2から溶湯供給管9によって気密な状態で送られてきた溶湯50は、反応が起こり易い湯面50bを形成する溶湯50をそのまま湯面50bまたはその近傍に残して、湯面50bより下方に流入し、貫通孔13を通って冷却装置19に流れ落ちる。
 このようにして溶湯溜め4内に溶湯50を供給した際、上述の溶湯圧制御手段、すなわち第1不活性ガス供給管8と不活性ガス供給源7とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置6)、または第2不活性ガス供給管11と不活性ガス供給源7とを有してなる不活性ガス供給装置6により、溶湯溜め4に溜められた溶湯50の圧を制御する。これにより、上述したように一対のロール3aの周面に対する半凝固物51の押し付け圧力が、予め設定された高圧に精密に制御される。また、溶湯50の湯面50bがタワー部5の筒部15内に位置させられているので、溶湯溜め4に溜められた溶湯50に対して充分に大きい水頭圧がかかっており、従って半凝固物51の押し付け圧力が大きく変動することなく安定している。
 冷却装置19に流れ落ちた溶湯50は、冷却管等によって冷却され、かつ、撹拌されることにより、半凝固化される。そして、形成された半凝固物51は周回する一対のロール3a間のギャップに案内される。このようにしてギャップに案内された溶湯50(半凝固物51)は、精密に制御された押し付け圧力でロール3aの周面に押し出され、ロール3a間のギャップを通ることにより、凝固して連続鋳造され、板材に形成される。従って、得られた板材を巻き取り、その後両サイドの耳部をカットして所望寸法に形成することにより、製品、または半製品としての板材が得られる。
 本実施形態の連続鋳造装置1によれば、溶融炉2から溶湯供給管9によって送られてきた溶湯50を、溶湯溜め4に溜められた溶湯50の湯面50bより下方に位置させられた吐出口9bから溶湯溜め4内に供給するので、反応が起こり易い湯面50bをそのままにして湯面50bを形成している溶湯50がロール3a間に流れて連続鋳造に供されることを防止することができる。よって、比較的簡易な構成であるため、溶湯50(液体材料)の反応物がロール3a間に供給されるのを防止して得られる連続鋳造製品の品質低下を防止することができる。
 特に、反応性が高いマグネシウムやその合金の連続鋳造をした場合にも、その反応を確実に防止できるため、軽くて強度が高いマグネシウム系板材を、良好な品質で製造することができる。
 また、溶湯圧制御手段を設けているので、溶湯圧制御手段によって溶湯溜め4に溜められた溶湯50の押し出し圧力を制御することにより、冷却装置19を流れ出た半凝固物51の、一対のロール3aの周面への押し付け圧力を制御することができる。従って、この押し付け圧力を予め設定した高圧にして加圧鋳造することで、ロール3aから溶湯50への熱伝達率を高めて冷却効率を向上させ、さらに、この熱伝達率をロール3aの周面全体で均等にし、凝固を均等に起こして製品品質のむらをより少なくすることができる。
 上記溶湯圧制御手段として、溶湯供給管9によって溶湯溜め4に供給する溶湯50の量を調整し、溶湯50の湯面50bをタワー部5内にて昇降させる溶湯供給装置を用いた場合には、溶湯50の水頭圧を良好に制御することができるため、一対のロール3aの周面に対する半凝固物51の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 上記溶湯圧制御手段として、タワー部5内の溶湯50の湯面50bの上方に不活性ガスを導入し、タワー部5内の溶湯50の押し出し圧力を調整する不活性ガス供給装置6を用いた場合には、第2不活性ガス供給管11によって供給する不活性ガスの量を調整することにより、溶湯50の湯面50b上の内圧を制御することができ、これによって内圧が加えられる溶湯溜め4内の溶湯50の押し出し圧力を制御することができる。従って、一対のロール3aの周面に対する半凝固物51の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 また、溶湯溜め4に整流板53を設けているので、ヘッダー14から供給された溶湯50の流れを整えて双ロール3側へ均等に流すことができ、従って得られる板材の品質むらを防止することができる。
 また、一対のロール3a間の上に、溶湯50を冷却する冷却装置19を設けているので、冷却装置19で予備冷却した半凝固物51を一対のロール3aからなる双ロール3へ確実に流し込むことができ、従って例えば幅広の板材についてもその連続鋳造を容易に行うことができる。
 次に、本開示に係る連続鋳造装置の第2実施形態を説明する。図5は、本開示に係る連続鋳造装置の第2実施形態を模式的に示す側面図であり、図5中符号30は連続鋳造装置である。この連続鋳造装置30が図1に示した連続鋳造装置1と異なるところは、双ロール3からの溶湯50の漏れ出しを防止するために、堰12に代えてチャンバーブロック31を設けた点にある。
 チャンバーブロック31は、双ロール3を構成する一対のロール3a、ロール3a間の上に配置され、その平面視形状が矩形に形成された筒体である。従って、チャンバーブロック31にも、図6に示すように溶湯溜め4の貫通孔13や冷却装置19の貫通孔20と同じ平面視形状の案内孔32が形成されている。
 このチャンバーブロック31は、一対のロール3a、ロール3aとの間に隙間をあけてこれらロール3aに対して非接触で配置されている。そして、この非接触が維持された状態で冷却装置19に固定されている。
 案内孔32は、冷却装置19の貫通孔20と同じ開口形状に形成されて、この貫通孔20に連通し、かつ連続して配置されている。従って、溶湯溜め4に溜められ、冷却装置19を通って半凝固化された溶湯50(半凝固物51)は、チャンバーブロック31の案内孔32を流れ落ちて一対のロール3a間のギャップ上に供されるようになっている。
 図5に示すようにチャンバーブロック31の側板部31a、すなわちロール3aの回転軸O方向における両端面に平行に配置されてチャンバーブロック31の平面視形状における短辺を形成する側板部31aは、その下側がロール3aの周面に沿って狭まるように形成され、下端が一対のロール3a間のギャップに近接して配置されている。
 チャンバーブロック31の側板部31a、側板部31bは、その下端面、すなわちロール3aの周面に対向する面が隙間をあけてロール3a上に配置されている。これにより、上述したようにチャンバーブロック31は、一対のロール3aに対して非接触で配置されている。チャンバーブロック31とロール3aとの間の隙間は、この隙間によってチャンバーブロック31とロール3aとの間のシール性が充分に確保されるように形成される。
 このような構成の連続鋳造装置30によって連続鋳造を行う場合、特に溶湯50を一対のロール3a間のギャップに案内するチャンバーブロック31を、これらロール3aとの間に隙間をあけてロール3aに対して非接触で配置しているので、例えば第1実施形態のように堰12をロール3aの端面に設けることで堰12が消耗したり、ロール3a自体が消耗するといったことが防止される。また、堰12をロール3aの端面に設けることでこれらの間に不純物や気泡を巻き込み易くなり、得られる板材40の品質が低下してしまう、といった可能性も無くなる。
 従って、本実施形態の連続鋳造装置30によれば、チャンバーブロック31と一対のロール3aとの間のシール構造を、これらチャンバーブロック31や一対のロール3aの摩耗による消耗を生じさせることなく形成できるので、易反応性非鉄金属やその合金を安定した品質で生産性を低下させることなく連続鋳造することができる。
 なお、本開示は上記実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では双ロール3を、一対のロール3a、ロール3aが水平且つ同一高さに配置されるように構成したが、一対のロールを、鉛直方向の上下に配置してもよく、段違いに斜めに配置してもよい。
 また、上記実施形態では溶湯溜め4の下に冷却装置19を配置し、冷却装置19により溶湯50を予備冷却して半凝固化し、ロール3a間に供するようにしたが、冷却装置19を介することなく、溶湯溜め4から直接、又はチャンバーブロック31を介して溶湯50をロール3a間に供するようにしてもよい。その場合には、連続鋳造装置の装置構成を簡易にして装置コストを低減することができる。
 また、上記実施形態の連続鋳造装置では、特にマグネシウム合金の連続鋳造に適用するものとしたが、本発明の連続鋳造装置はマグネシウム合金以外の易反応性非鉄金属またはその合金の連続鋳造にも好適に用いられる。
図7は、本開示に係る連続鋳造装置の一実施形態を模式的に示す側面図であり、図7中符号1は連続鋳造装置である。この連続鋳造装置101は、非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉102と、溶融炉102から供給される非鉄金属またはその合金の溶湯に接触し抜熱することで溶湯を冷却・凝固し、連続鋳造する一対のロール103aからなる双ロール103と、双ロール103上に配置されたチャンバーブロック104と、を備えて構成されている。
 溶融炉102は、連続鋳造の対象となる非鉄金属またはその合金を溶融させる炉であり、溶融対象となる材料の融点を超える温度に加熱できる加熱装置を有している。また、溶融炉102には、その内部を気密に閉塞する蓋部が設けられている。そして、溶融した非鉄金属またはその合金、すなわち溶湯が酸素(空気)等に接して反応するのを防止するため、溶融炉102にはその内部に不活性ガスを供給し、充填させる不活性ガス供給管が必要に応じて設けられている。また、溶融炉102には配管105が接続されており、配管105を介して溶湯が導出され、双ロール103に送られるようになっている。
 溶融炉2で溶融される非鉄金属またはその合金としては、アルミニウムやマグネシウム、亜鉛等の非鉄金属またはその合金が挙げられる。このような非鉄金属またはその合金のうち、特にマグネシウム合金は軽くて強度が高いため、各種の構造材料として期待されている。従って、本実施形態の連続鋳造装置101は、このようなマグネシウム合金の連続鋳造に好適に用いられる。ただし、本実施形態の連続鋳造装置101は、マグネシウム合金以外の非鉄金属またはその合金の連続鋳造にも好適に用いられる。
 双ロール103は、一対のロール103aを水平且つ同一高さで所定のギャップを有して近接した状態に配置している。
 また、双ロール103の下流側には、一対のロール103aによって連続鋳造された板材を巻き取る巻取機(図示せず)、及びこの板材を冷却する冷却装置(図示せず)が設けられている。冷却装置は、例えば巻取機を囲って設けられている。
 チャンバーブロック104は、双ロール103を構成する一対のロール103a間の上に配置され、図8に示すように上下に貫通する案内孔106を有した略直方体状のブロックである。このチャンバーブロック104は、一対のロール103aとの間に隙間をあけてこれらロール103aに対して非接触で配置されている。そして、この非接触が維持された状態で支持部材(図示せず)により支持され、固定されている。
 このチャンバーブロック104は、図9に示すようにその平面視形状が、ロール103aの回転軸O方向に沿う方向を長辺とし、この長辺に直交する方向を短辺とする矩形に形成されている。平面視形状における長辺の長さは、ロール103aの回転軸方向の長さとほぼ等しい長さに形成されている。平面視形状における短辺の長さは、ロール103aの径や回転速度等によって適宜に決められる。
 案内孔106は、本実施形態では上面側の開口形状が長円、すなわちチャンバーブロック104の平面視形状における開口形状が長円に形成されている。具体的には、チャンバーブロック104の平面視形状における短辺に対向する部位が円弧状(半円形状)に形成され、平面視形状における長辺に対向する部位が直線状に形成されている。なお、図8、図9では案内孔106を説明するため案内孔106の開口を示しているが、図8中に二点鎖線で示すように、チャンバーブロック104には案内孔106を閉塞する蓋107が設けられているのが好ましい。蓋107を設けることでチャンバーブロック104内、すなわち案内孔106内を気密に封止することができる。これにより、必要に応じて案内孔106内に不活性ガスを供給、充填し、溶湯が酸素(空気)と接触して反応するのを防止することができる。
 このように蓋107を設けた場合には、蓋107を貫通して配管105を設けることにより、配管105の吐出口を案内孔106の開口部内、又はその直上に配置する。なお、本実施形態のように案内孔106の開口形状を長細い長円に形成した場合には、図9に示すように配管105の吐出口に多数の開口を有したヘッダー108を接続しておき、案内孔106の全域に溶湯を均等に供給できるように構成しておく。そして、案内孔106内にその短辺方向に沿って複数の整流板109を設けておき、供給した溶湯が案内孔106内を均等に流れるように形成しておく。
 なお、案内孔106の開口形状については長円に限定されることなく、楕円や菱形などとすることもでき、矩形にすることもできる。また、ロール103aの回転軸方向の長さが短い場合には、開口形状を円形にすることもできる。
 このような案内孔106の上面側の開口形状は、案内孔106の中間部においても同形状に形成されている。すなわち、案内孔106の横断面形状は、基本的に上面側の開口形状と同じになっている。
 図7に示すようにチャンバーブロック104の側板部104a、すなわちロール103aの回転軸O方向における両端面に平行に配置される側板部104aは、その下側がロール103aの周面に沿って狭まるように形成され、下端が一対のロール103a間のギャップに近接して配置されている。また、図8に示すようにロール103aの周面上に配置されるチャンバーブロック104の側板部104bは矩形状に形成され、その下端面はロール103aの周面に沿って側面視円弧状に形成されている。
 チャンバーブロック104の側板部104a、側板部104bは、その下端面、すなわちロール103aの周面に対向する面が隙間をあけてロール103a上に配置されている。これにより、上述したようにチャンバーブロック104は、一対のロール103aに対して非接触で配置されている。チャンバーブロック104とロール103aとの間の隙間は、チャンバーブロック104の下端面全域でほぼ同じになるように形成されている。
 このようなチャンバーブロック104とロール103aとの間の隙間、すなわちチャンバーブロック104の下端面とロール103aの周面との間の距離としては、連続鋳造の対象となる材料や連続鋳造装置101の運転条件等によっても異なるものの、例えば1.0mm程度とされる。
 ロール103aは、熱膨張や摩耗によって外径が変化する。また、チャンバーブロック104も、熱膨張によってロール103aと同様に大きさが変化する。従って、このようなロール103aやチャンバーブロック104の変形を充分に吸収できるように、チャンバーブロック104とロール103aとの間の隙間の下限を設定する必要がある。また、チャンバーブロック104とロール103aとの間の隙間の上限については、この隙間によってチャンバーブロック104とロール103aとの間のシール性が充分に確保されるようにする必要がある。
 チャンバーブロック104とロール103aとの間のシール性が充分に確保される隙間としては、案内孔106を通ってこの隙間内に流入した溶湯が、この隙間を通過してチャンバーブロック104の外に流出することなく、溶湯がこの隙間内にて凝固するような隙間とする。ここで、隙間に溶湯が流れ出るときの状態を図10に模式的に示す。図10中符号sは隙間であり、この隙間sは、ロール103aの周面とチャンバーブロック104の下端面との間に形成されている。従って、ロール103aの周面とチャンバーブロック104の下端面との間の距離が、隙間sの距離dとなる。また、チャンバーブロック104の下端面を形成する側板部104aの厚さが、隙間sの幅wとなる。
 図10に示すように、隙間sの案内孔106側には溶湯Lの重量等によって圧力P1がかかっている。一方、チャンバーブロック104の外側は例えば大気圧による圧力P2となっている。従って、このような圧力差(P1-P2)により、溶湯Lは隙間sを通ってチャンバーブロック104の外側に抜け出ようとする。しかし、微小隙間を流れる流体の圧力損失は隙間が小さいほど大きく、また、流体が粘性流体である場合にはその流速が著しく遅くなる。従って、粘性流体である溶湯Lは、隙間sの距離dが短く、また、隙間sの幅wが広い(長い)と、図10に示すように隙間sを通り抜けられずに隙間sの途中で凝固する。
 すなわち、本実施形態における隙間sの上限は、単にその距離dだけで決まるものではなく、幅wをも加味して決定される。つまり、距離dが長くても幅wが充分に広ければ、チャンバーブロック104とロール103aとの間のシール性を充分に確保することができ、また、幅wが狭くても距離dが充分に短ければ、チャンバーブロック104とロール103aとの間のシール性を充分に確保することができる。従って、予め実験等によって別途設定した運転条件で隙間s内に流入した溶湯がチャンバーブロック4の外に流出することなく、隙間s内にて凝固するような隙間sの距離d及び幅wを求めておき、これを隙間sの上限とする。
 また、チャンバーブロック104の案内孔106の開口形状を上記したように長円とし、従ってチャンバーブロック104の側板部104a側の開口形状を平面視円弧状(半円状)にしているため、ロール103aに隙間sを介して近接する案内孔106の開口縁の側面視した形状は、チャンバーブロック104の側板部104bを案内孔106内側から見た図である図11に示すようになる。なお、図11では、見やすくして説明を容易にするため、ロール103aの回転軸O方向の長さを充分に短くし、チャンバーブロック104の幅もロール103aの長さに合わせて小さくしている。
 図11に示すようにチャンバーブロック104の側板部104b側では、ロール103aに隙間sを介して近接する案内孔106の開口縁Kの側面視した形状が、チャンバーブロック104の上に行くに従ってチャンバーブロック104の内側(中心側)に行くように形成されている。すなわち、図11では、例えば逆U字状になっている。しかしながら、逆U字状に限定されることなく、様々な形状(例えば、台形状等)が可能である。
なお、図11においては、チャンバーブロック104の側板部104a側の厚さをwとし、従ってこの厚さを隙間sの幅wとしている。また、この幅w内でのロール103aの下端面とチャンバーブロック104の周面との間の距離を隙間sの距離dとしている。
 このような隙間s内には、案内孔106内に溶湯を供給した際、案内孔106内の溶湯がある程度流れ出ていく。溶湯を隙間s内に押し出す力を、図11中にベクトルB1で示す。このようなベクトルB1は隙間sの開口縁Kの法線方向に向く。また、その大きさは、案内孔106側の圧力P1とチャンバーブロック104の外の圧力P2との差圧によって決まるため、全てがほぼ同じになる。
 一方、隙間s内に流れ出ようとする溶湯に対しては、ロール103aの回転により溶湯を下方に引き込む力が作用する。この引き込む力をベクトルB2で示すと、開口縁K上の各位置(各点)でのベクトルの差(ベクトルB1-ベクトルB2)により、隙間sから外に流れ出る溶湯のベクトルが決まる。例えば、開口縁Kの上端部では、隙間sから流れ出ようとする溶湯の力(ベクトルB1)とこれを引き戻そうとするロール103aの回転力(ベクトルB2)とがほぼ等しくなり、あるいはベクトルB2が大きくなるため、隙間s内に溶湯が流れ込むことはほとんど無い。
 これに対して開口縁Kの下端部では、ベクトルB1の鉛直方向の成分がほとんど無いため、水平方向に流れ出ようとする力(ベクトルB1)がロール103aの回転力(ベクトルB2)によって減じられることがなく、従ってほとんどそのまま隙間s内を流れる。しかしながら、隙間sはその距離d、幅wが上記したように設定され、従って溶湯は隙間s内に一部流入するものの、隙間sを通過してチャンバーブロック104の外に流出することはなく、隙間s内にて凝固する。従って本実施形態では、開口縁Kの全域において、すなわち全ての隙間sにおいて、溶湯が通過してチャンバーブロック104の外に流出しないようになっている。
 また、隙間s内で凝固した合金等の材料は、案内孔106内の溶湯と共に一対のロール103a間のギャップに案内され、連続鋳造される。その際、隙間s内に流れる溶湯の量は一定でないため、図11に示すように上記ギャップから出てきた板材10はその両サイド(耳部)が不均一な波状となる。ただし、このようにして得られる板材10は、通常、後工程においてその両サイドがカットされ、図11中に二点鎖線で示す所望の幅寸法に形成されるため、両サイドが波状になることは製造上、何等支障がない。
 なお、開口縁Kにおける上端部と下端部との間の中間部では、下端部ほどではないものの、ある程度隙間s内に溶湯が流れ出てここで凝固する。そして、凝固した材料はロール103aの回転に伴われて下降する。このように凝固した材料はロール103aの回転に伴われて下降するため、噛み込みなどの不具合が起きることはない。
 このような構成の連続鋳造装置101によって連続鋳造を行うには、まず、溶融炉102内において非鉄金属またはその合金を溶融させる。そして、得られた溶湯を配管105によってチャンバーブロック104の案内孔106内に供給する。案内孔106内に供給された溶湯は、自重によって案内孔106内を流れ落ち、周回する一対のロール103a間のギャップに案内される。このようにしてギャップに案内された溶湯は、ロール103a間のギャップを通ることにより、連続鋳造され、図11に示したように板材110に形成される。従って、得られた板材110を巻き取り、その後両サイドの耳部をカットして所望寸法に形成することにより、製品、または半製品としての板材が得られる。
 また、このように連続鋳造するにあたって、溶湯を一対のロール103a間のギャップに案内するチャンバーブロック104を、これらロール103aとの間に隙間をあけてロール103aに対して非接触で配置しているので、チャンバーブロック104がロール103aに削られて消耗したり、ロール103a自体が消耗するといったことが防止される。また、従来のようにサイド堰をロール端面に押し付けることによってこれらの間で不純物や気泡を巻き込み易くなり、得られる板材の品質が低下してしまう、といった可能性も無くなる。
 従って、本実施形態の連続鋳造装置1によれば、チャンバーブロック104と一対のロール103aとの間のシール構造を、これらチャンバーブロック104や一対のロール103aの摩耗による消耗を生じさせることなく形成できるので、非鉄金属やその合金を安定した品質で生産性を低下させることなく連続鋳造することができる。
 また、チャンバーブロック104とロール103aとの間の隙間sを、案内孔106を通ってこの隙間s内に流入した溶湯が、この隙間sを通過してチャンバーブロック104の外に流出することなくこの隙間s内にて凝固するように形成しているので、非鉄金属やその合金を無駄にすることなく、従って製造コストの高騰を抑制しつつ、安定して連続鋳造することができる。
 また、ロール103aに隙間sを介して近接する案内孔106の開口縁Kの側面視した形状を、上に行くに従って内側に行くように形成しているので、開口縁Kの上端部では溶湯が隙間sを流れ出ることがほとんど無く、また、中間部では隙間sで凝固した材料がロール103aに伴われて下降する。従って、隙間sに漏れ出てそのままロール103a間のギャップに案内され、板材となるのは、主に開口縁Kの下端部の隙間sから漏れ出た溶湯だけであり、全体からみて僅かな量が後工程でカットされる耳部となるだけであるので、連続鋳造の効率低下を招くことなく安定して連続鋳造することができる。
 なお、本開示は上記実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では双ロール103を、一対のロール103aが水平且つ同一高さに配置されるように構成したが、一対のロールを、鉛直方向の上下に配置してもよく、段違いに斜めに配置してもよい。その場合、これら一対のロール間に配置するチャンバーブロックについては、例えば下側のロールとの間に対する隙間sの距離dを相対的に短くするとともに幅wを広くし、上側のロールとの間に対する隙間sの距離dを相対的に長くするとともに幅wを狭くするのが好ましい。このようにすることで、溶湯の自重により溶湯を押し出す力が強く働く下側で隙間sから溶湯が流れ出るのを確実に防止し、良好なシール性を得ることができる。
 また、上記実施形態では単に溶湯をチャンバーブロック104の案内孔106内に供給し、その自重等によって溶湯がギャップ内に流入するようにしたが、案内孔106内を加圧することにより、溶湯をギャップ内に加圧充填するようにしてもよい。このように溶湯を加圧充填して加圧鋳造することにより、得られる板材の品質向上を図ることができる。
 また、このような加圧鋳造では隙間sからの溶湯の漏れ出しが懸念されるが、上述したように特にチャンバーブロック104とロール103aとの間の隙間sを、案内孔106を通って隙間s内に流入した溶湯が、隙間sを通過してチャンバーブロック104の外に流出することなく隙間s内にて凝固するように形成することにより、隙間sからの溶湯の漏れ出しを確実に防止することができる。
図12は、本開示に係る連続鋳造装置の第3実施形態を模式的に示す側面図であり、図12中符号201は連続鋳造装置である。この連続鋳造装置201は、非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉202と、溶融炉202から供給される非鉄金属またはその合金の溶湯を冷却し、連続鋳造する一対のロール203aからなる双ロール203と、双ロール203上に配置された冷却装置219と、冷却装置219の上に配置された溶湯溜め204と、溶湯溜め204の上に配置されたタワー部205と、を備えて構成されている。
 溶融炉202は、連続鋳造の対象となる非鉄金属またはその合金を溶融させる炉であり、溶融対象となる材料の融点を超える温度に加熱できる加熱装置(図示せず)を有している。また、溶融炉202には、その内部を気密に閉塞する蓋部202aが設けられている。そして、溶融した非鉄金属またはその合金、すなわち溶湯が酸素(空気)に接して反応するのを防止するため、溶融炉202にはその内部に不活性ガスを供給し、充填させる不活性ガス供給装置206が接続されている。
 不活性ガス供給装置206は、不活性ガス供給源207と第1不活性ガス供給管208とを有しており、不活性ガス供給源207から供給される不活性ガスを、第1不活性ガス供給管208によって溶融炉202内の溶湯250の湯面250aより上に供給する。このように溶湯250の湯面250aを不活性ガスで覆うことにより、溶湯250は酸素(空気)と接触し、反応するのが防止されている。
 また、溶融炉202にはその蓋部202aに溶湯供給管209が接続されており、溶融炉202は溶湯供給管209を介して溶湯250を導出し、ロール203a上の溶湯溜め204に送るように構成されている。溶湯供給管209は、蓋部202aを貫通して設けられ、その吸入口209aが、溶融炉202における溶湯250の湯面250aより充分下に配置されている。これによって溶湯供給管209には、湯面250aやその近傍に位置していない溶湯250、すなわち酸素(空気)に触れることで形成される反応物が含まれない溶湯250が、吸入される。
 本実施形態では、溶湯供給管209に溶湯250を流入させ、ロール203a上の溶湯溜め204に送る溶湯供給装置として、上記の不活性ガス供給装置206が用いられる。不活性ガス供給装置206によって溶融炉202内の溶湯250の湯面250aを加圧することで、溶湯供給管209の吸入口209aに溶湯250を流入させ、溶湯溜め204に送ることができる。なお、溶融炉202内の溶湯250を溶湯供給管209により溶湯溜め204に送る溶湯供給装置としては、不活性ガス供給装置206に代えて、例えば電動モータを有する公知の圧送ポンプによって形成してもよい。
 不活性ガス供給装置206の不活性ガス供給源207としては、6フッ化硫黄(SF)やアルゴン(Ar)などの不活性ガスを貯留するガスシリンダーやガスタンクと、必要に応じて設けられる圧送ポンプとによって形成される。
 なお、不活性ガス供給装置206には、第1不活性ガス供給管208とは別に第2不活性ガス供給管211が備えられている。第2不活性ガス供給管211も、不活性ガス供給源207に接続されており、後述するタワー部205に不活性ガスを供給するようになっている。
 双ロール203は、一対のロール203aを水平且つ同一高さで所定のギャップを有して近接した状態に配置している。
 また、双ロール203には、その平面図である図13に示すように、ロール長手方向の端面にそれぞれ堰212が設けられている。これら堰212は、一対のロール203a間のギャップ上に供給される溶湯250が、鋳造方向以外に流れ出ないようにシールしている。
 なお、双ロール203の下流側には、一対のロール203aによって連続鋳造された板材を巻き取る巻取機(図示せず)が設けられている。
 溶湯溜め204は、双ロール203を構成する一対のロール203a間のギャップとその近傍の直上に配置され、図12の要部断面図である図14に示すように溶湯250を溜めて流下させるため貫通孔213を有した筒状のものである。ここで、この溶湯溜め204は、溶湯溜め204の平面図である図15に示すように、その平面視形状が、ロール203aの回転軸O方向に沿う方向を長辺とし、この長辺に直交する方向を短辺とする矩形に形成されている。平面視形状における長辺の長さは、ロール203aの回転軸方向の長さとほぼ等しい長さに形成されている。平面視形状における短辺の長さは、ロール203aの径や回転速度等によって適宜に決められる。
 溶湯溜め204には、図14に示すようにその一方の長辺側の側面に、溶湯供給管209が貫通して接続されている。溶湯供給管209は、その先端部が下方に向くように湾曲して形成されており、さらに先端にヘッダー214が設けられている。ヘッダー214は、図15に示すように貫通孔213の開口形状に対応して長細く形成されている。このように溶湯供給管209の先端部に貫通孔213の開口形状に対応したヘッダー214を設けておくことにより、貫通孔213の全域に溶湯250を均等に供給することができる。溶湯溜め204やタワー部205、冷却装置219などは、その場所で金属が凝固しないように加熱コイルや伝熱線などで加熱して液体の状態を保持するようにしている。ロール203aだけが溶融金属に対して温度が低くて凝固させる構造である。
 また、このようにして供給された溶湯250がロール203a側へ均等に流れるように、本実施形態では貫通孔213内に、その短辺方向に沿って整流装置253(整流板、または分流箱など)が鉛直方向に立てられて複数設置されている。これにより、ヘッダー214から供給された溶湯250は、整流板253によって流れが整えられることでロール203a側へ均等に流れ落ちる。
 なお、ヘッダー214にはその下面に多数の開口が設けられており、従って図14に示すようにこれら開口が溶湯供給管209の実質的な吐出口209bとなる。
 溶湯溜め204には、連続鋳造装置201の予備運転において溶湯供給管209から溶湯250が供給されることにより、その湯面250bが溶湯供給管209の吐出口209bより上になるように、溶湯250が溜められる。従って、連続鋳造を行う本運転時には、溶湯供給管209の吐出口209bは、溶湯溜め204に溜められた溶湯250の湯面250bより下方に配置されている。
 このような溶湯溜め204の上には、タワー部205が配設されている。タワー部205は、溶湯溜め204と同じ平面視矩形状の筒部215と、バッファー部216とから形成されている。筒部215は、その平面視形状が溶湯溜め204の平面視形状とほぼ同じ矩形で、溶湯溜め204より高さが充分に高く形成された筒体であり、溶湯溜め204と同じ平面視形状の貫通孔217を有している。貫通孔217は、溶湯溜め204の貫通孔213と同じ開口形状に形成されて、この貫通孔213に連通し、かつ連続して配置されている。従って、溶湯溜め204に溜められた溶湯250は、その湯面250bが溶湯溜め204の貫通孔213を上昇して、筒部215の貫通孔217内まで達している。
 バッファー部216は、筒部215の上端に配置されて、筒部215の貫通孔217の上端側開口を気密に塞ぐもので、内部に筒部215の貫通孔217に連通する空間部218を有している。バッファー部216は、短辺方向の長さ、すなわちロール203aの回転軸Oと直交する方向の長さが、筒部215より長く形成されており、従って空間部218の平面視した面積は、貫通孔217の平面視した面積より大きくなっている。これにより、溶湯溜め204に供給されて溜められた溶湯250の量が急激に増加し、その湯面250bが急上昇しても、溶湯250がバッファー部216の空間部218内に流入することで湯面250bの急上昇が抑えられるようになっている。
 また、バッファー部216には、その上蓋216aに第2不活性ガス供給管211が接続している。第2不活性ガス供給管211は、図12に示した不活性ガス供給源207に接続されて、不活性ガス供給源207から供給された不活性ガスをバッファー部216の空間部218内に送る。空間部218内に送られてきた不活性ガスは筒部215の貫通孔217に位置する溶湯250の湯面250bを覆うことにより、溶湯250は酸素(空気)と接触し、反応するのが防止されている。また、バッファー部216の上蓋216aには圧力制御弁256が設けられており、これによってバッファー部216内の圧、すなわち溶湯250の湯面250b上の内圧が調整可能になっている。さらに、バッファー部216の上蓋216aには圧力計257が設けられており、これによってバッファー部216内の圧(溶湯250の湯面250b上の内圧)が検出可能になっている。
 なお、第2不活性ガス供給管211と不活性ガス供給源207とを有してなる不活性ガス供給装置206により、溶湯溜め204に溜められた溶湯250の押し出し圧力を制御することができる。
 また、上述した第1不活性ガス供給管208と不活性ガス供給源207とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置206)によっても、溶湯溜め204に溜められた溶湯250の押し出し圧力を制御することができる。このような第1不活性ガス供給管208と不活性ガス供給源207とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置206)と、第2不活性ガス供給管211と不活性ガス供給源207とを有してなる不活性ガス供給装置206とのいずれか一方、あるいは両方により、溶湯溜め204に溜められた溶湯250の押し出し圧力を制御する本開示に係る溶湯圧制御手段が構成される。
 冷却装置219は、図14に示すように溶湯溜め204の下で、一対のロール203a間のギャップ上に配設されている。この冷却装置219は、その平面視形状が溶湯溜め204の平面視形状とほぼ同じ矩形に形成された筒体であり、従って溶湯溜め204と同じ平面視形状の貫通孔220を有している。貫通孔220は、溶湯溜め204の貫通孔213と同じ開口形状に形成されて、この貫通孔213に連通し、かつ連続して配置されている。従って、溶湯溜め204に溜められた溶湯250は、溶湯溜め204の貫通孔213を流れ落ちて冷却装置219の貫通孔220を通り、一対のロール203a間のギャップ上に供されるようになっている。
 冷却装置219には、その平面視形状における短辺を形成する側壁間に、すなわちロール203aの回転軸O方向に沿って、冷却管221が複数配設されている。冷却管221は、内部に空気等の冷媒を通すことで、貫通孔220を通る溶湯250を冷却する。また、冷却管221は、例えば図14に示すように上下4段に配置されたことにより、上から下に流れ落ちる溶湯250に相対的に衝突してその流れを乱すようになっている。このように、冷却管221は溶湯250の流れを乱して溶湯250を撹拌するように配置されていることにより、本開示における冷却撹拌部として機能する。
 冷却装置219による冷却は、冷却撹拌部を構成する冷却管221によって行うようにしたが、これに代えて、銅等の伝熱性の高い材料からなる平板状の冷却板(フィン)や中実の冷却棒を用いて行うようにしてもよい。その場合には、これら冷却板や冷却棒を冷却装置219の側壁部から外に延出させておき、この延出部を別の冷却装置によって冷却する。このように延出部を冷却することで、熱伝導により冷熱を冷却装置219の貫通孔220内に伝えることができ、貫通孔220内の溶湯250を冷却することができる。
 なお、冷却板や冷却棒を用いた場合にも、図14に示した冷却管221と同様に、冷却板や冷却棒を上から下に流れ落ちる溶湯250に衝突させることでその流れを乱し、撹拌するように配置する。すなわち、これら冷却板や冷却棒を冷却撹拌部として機能させる。冷却管221や冷却板、冷却棒の配置としては、図14に示した配置以外にも、例えば図16A、図16Bに示すような配置を採用することができる。
 図16Aでは、冷却管221にフィン状の冷却板222を一体に取り付け、上から下に流れる溶湯250を冷却管221で撹拌すると同時に、冷却管221及びこれを通る冷媒で冷却された冷却板222によって溶湯250を冷却する。なお、この例では、冷却管221に代えて中実の冷却棒を用いてもよい。また、この例では、冷却板222によって溶湯250を整流する整流効果も得られる。
 図16Bでは、大径の冷却管223を千鳥状に配置し、冷却管223間の隙間を狭くすることで冷却効率及び撹拌効率を高めている。この例でも、冷却管223に代えて中実の冷却棒を用いてもよい。なお、図16A、図16B)における矢印は、溶湯250の流れを示している。
 冷却装置219による溶湯250の冷却については、連続鋳造の対象となる材料、本実施形態ではマグネシウム合金の融点より少し低い温度とされる。このように融点より低い温度とすることで、溶湯250は冷却装置219を通過する際、すなわち一対のロール203aの周面に接してこれに冷却される直前に、予備冷却されて凝固しようとする。しかし、溶湯250は冷却装置219の冷却管221等によって流れを乱されて撹拌されているので、融点より少し低い温度に冷却されても流動性が完全に失われず、半凝固状態となる。
 そして、このように溶湯250が半凝固状態にまで冷却させられた後、図14に示すようにこの半凝固物251は一対のロール203a間に供され、連続鋳造される。溶湯250が一対のロール203a間に供される直前に半凝固化されることにより、ロール203a間にて凝固する際の結晶粒の成長が抑えられ、製品品質が向上する。結晶粒が大きく成長すると、例えば得られる板材の強度が低下するなど、目的とする品質特性が得られなくなる可能性がある。
 なお、冷却によって半凝固化された溶湯250(半凝固物251)の流動性を確保するため、冷却装置219の側壁部に加熱装置を設け、この側壁部が冷却管221等による冷却温度より高い温度となるように側壁部を加熱してもよい。
 冷却装置219は、一対のロール203aの周面に対して僅かな隙間をあけて配置されている。溶湯250(半凝固物251)は冷却装置219で冷却されて半凝固化された後、直ちに一対のロール203aの周面にて冷却されるため、ほとんど外気(酸素)に触れることなく、従って反応することなく、連続鋳造される。ただし、一対のロール203a上での反応を防止するため、上記の不活性ガス供給源207から第3の不活性ガス供給管(図示せず)を介して不活性ガスを一対の堰12間に供給し、一対のロール203aのギャップ上を不活性雰囲気にしてもよい。このようにギャップ上を不活性雰囲気にすることにより、冷却装置219を流れ出た半凝固物251がギャップ上にて反応するのを確実に防止することができる。
 上述した溶湯圧制御手段は、溶湯溜め4に溜められた溶湯250の押し出し圧力を制御することにより、冷却装置219を流れ出た溶湯250(半凝固物251)が、一対のロール203aの周面に押し付けられる圧力を制御する。この押し付け圧力は、予め設定された高圧となるほど、ロール203aから溶湯250への熱伝達率が高められる冷却効率が向上し、さらに、この熱伝達率がロール203aの周面全体で均等になり、凝固が均等に起こって製品品質のむらがより少なくなるため、好ましい。
 第2不活性ガス供給管211と不活性ガス供給源207とを有してなる不活性ガス供給装置206を溶湯圧制御手段として機能させる場合には、第2不活性ガス供給管211によってバッファー部216内に供給する不活性ガスの量を調整する。これにより、バッファー部216内の圧、すなわち溶湯250の湯面250b上の内圧を制御し、この内圧が加えられる溶湯溜め204内の溶湯250の押し出し圧力を制御することができる。このような内圧の制御は、バッファー部216に設けた圧力計257及び圧力制御弁256を利用することによって精度良く行うことができる。従って、一対のロール203aの周面に対する溶湯250(半凝固物251)の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 また、第1不活性ガス供給管208と不活性ガス供給源207とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置206)を溶湯圧制御手段として機能させる場合には、第1不活性ガス供給管208によって溶融炉202に供給する不活性ガスの量を調整し、溶湯供給管209を介して溶湯溜め204に送る溶湯250の量を制御する。これにより、タワー部205内での溶湯250の湯面250bを昇降させ、タワー部205、溶湯溜め204、及び冷却装置219内に溜められた溶湯250の水頭圧を制御することができる。従って、一対のロール203aの周面に対する溶湯250(半凝固物251)の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 このような構成の連続鋳造装置1によって連続鋳造を行うには、まず、溶融炉202内においてマグネシウム合金を溶融させる。そして、得られた溶湯250を溶湯供給管209によって溶湯溜め204の貫通孔213内に供給する。溶湯供給管209によって溶湯溜め204に供給される溶湯250は、流れ落ちる溶湯250よりも多く供給することにより、その湯面250bに位置するように溜める。これにより、溶湯供給管209の吐出口209bは溶湯250の湯面250bより下方に位置することとなり、溶融炉202から溶湯供給管209によって気密な状態で送られてきた溶湯250は、反応が起こり易い湯面250bを形成する溶湯250をそのまま湯面250bまたはその近傍に残して、湯面250bより下方に流入し、貫通孔213を通って冷却装置219に流れ落ちる。
 このようにして溶湯溜め204内に溶湯250を供給した際、上述の溶湯圧制御手段、すなわち第1不活性ガス供給管208と不活性ガス供給源207とを有してなる溶湯供給装置(不活性ガス供給装置206)、または第2不活性ガス供給管211と不活性ガス供給源207とを有してなる不活性ガス供給装置206により、溶湯溜め204に溜められた溶湯250の押し出し圧力を制御する。これにより、上述したように一対のロール203aの周面に対する半凝固物251の押し付け圧力が、予め設定された高圧に精密に制御される。また、溶湯250の湯面250bがタワー部205の筒部215内に位置させられているので、溶湯溜め204に溜められた溶湯250に対して充分に大きい水頭圧がかかっており、従って半凝固物251の押し付け圧力が大きく変動することなく安定している。
 冷却装置219に流れ落ちた溶湯250は、上述したように冷却管221等によって冷却され、かつ、撹拌されることにより、半凝固化される。そして、形成された半凝固物251は周回する一対のロール203a間のギャップに案内される。このようにしてギャップに案内された半凝固物251は、精密に制御された押し付け圧力でロール203aの周面に押し付けられ、ロール203a間のギャップを通ることにより、凝固して連続鋳造され、板材に形成される。従って、得られた板材を巻き取り、その後両サイドの耳部をカットして所望寸法に形成することにより、製品、または半製品としての板材が得られる。
 本実施形態の連続鋳造装置201によれば、一対のロール203a間の上に、溶融炉202から供給される溶湯250を冷却して得られた冷却物(半凝固物251)を一対のロール203a間に供給する冷却装置219を設けているので、冷却装置219で予備冷却した半凝固物251を一対のロール203aからなる双ロール203へ確実に流し込むことができ、従って例えば幅広の板材についてもその連続鋳造を容易に行うことができる。
 また、冷却装置219が、溶湯250を冷却するとともに、溶湯250の流れを乱すことで溶湯250を撹拌する冷却撹拌部(冷却管221)を有しているので、冷却撹拌部によって溶湯250を一対のロール203a間に供する直前に半凝固化することができ、従ってロール203a間にて凝固する際の結晶粒の成長を抑えて製品品質を向上することができる。
 また、冷却装置219の上に溶湯250を溜める溶湯溜め204を設け、溶融炉202と溶湯溜め204との間に溶湯供給管209を設け、溶湯供給管209の吐出口209bを、溶湯溜め204に溜められた溶湯250の湯面250bより下方に位置させているので、反応が起こり易い湯面250bを形成する溶湯250をそのまま湯面250bまたはその近傍に残すことができ、従って湯面250bを形成していた溶湯250がロール203a間に流れて連続鋳造に供されることを防止することができる。よって、巨大な設備を用いることなく、鋳造前の溶湯250の反応を防止して得られる連続鋳造製品の品質低下を防止することができる。
 特に、反応性が高いマグネシウムやその合金の連続鋳造をした場合にも、その反応を確実に防止できるため、軽くて強度が高いマグネシウム系板材を、良好な品質で製造することができる。
 また、溶湯圧制御手段を設けているので、溶湯圧制御手段によって溶湯溜め204に溜められた溶湯250の押し出し圧力を制御することにより、冷却装置219を流れ出た半凝固物251の、一対のロール203aの周面への押し付け圧力を制御することができる。従って、この押し付け圧力を予め設定した高圧にして加圧鋳造することで、ロール203aから溶湯250への熱伝達率を高めて冷却効率を向上させ、さらに、この熱伝達率をロール203aの周面全体で均等にし、凝固を均等に起こして製品品質のむらをより少なくすることができる。
 上記溶湯圧制御手段として、溶湯供給管209によって溶湯溜め204に供給する溶湯250の量を調整し、溶湯250の湯面250bをタワー部205内にて昇降させる溶湯供給装置を用いた場合には、溶湯250の水頭圧を良好に制御することができるため、一対のロール203aの周面に対する半凝固物251の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 上記溶湯圧制御手段として、タワー部205内の溶湯250の湯面250bの上方に不活性ガスを導入し、タワー部205内の押し出し圧力を調整する不活性ガス供給装置206を用いた場合には、第2不活性ガス供給管211によって供給する不活性ガスの量を調整することにより、溶湯250の湯面250b上の内圧を制御することができ、これによって内圧が加えられる溶湯溜め204内の溶湯250の押し出し圧力を制御することができる。従って、一対のロール203aの周面に対する半凝固物251の押し付け圧力を精密に制御することができる。
 なお、本開示は上記実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では双ロール203を、一対のロール203a、ロール203aが水平且つ同一高さに配置されるように構成したが、一対のロールを、鉛直方向の上下に配置してもよく、段違いに斜めに配置してもよい。
 また、上記実施形態では冷却装置219の上に溶湯溜め204を配置し、溶湯溜め204に溜めた溶湯250を冷却装置219に供して予備冷却し、半凝固化した後、ロール203a間に供するようにしたが、溶湯溜め204を介することなく、溶融炉202から溶湯250を直接冷却装置219に供し、予備冷却した後、ロール203a間に供するようにしてもよい。その場合には、連続鋳造装置の装置構成を簡易にして装置コストを低減することができる。
 また、上記実施形態の連続鋳造装置では、特にマグネシウム合金の連続鋳造に適用するものとしたが、本開示の連続鋳造装置はマグネシウム合金以外の非鉄金属またはその合金の連続鋳造にも好適に用いられる。
本開示によれば、鋳造前の溶湯の反応を防止した連続鋳造装置を提供する。
1、30 連続鋳造装置
2 溶融炉
3 双ロール
3a ロール
4 溶湯溜め
5 タワー部
6 不活性ガス供給装置(溶湯供給装置)
7 不活性ガス供給源
8 第1不活性ガス供給管
9 溶湯供給管
11 第2不活性ガス供給管
15 筒部
16 バッファー部
19 冷却装置
31 チャンバーブロック
32 案内孔
50 溶湯
50a 湯面
50b 湯面
101 連続鋳造装置
102 溶融炉
103 双ロール
103a ロール
104 チャンバーブロック
106 案内孔
s 隙間
L 溶湯
K 開口縁
201 連続鋳造装置
202 溶融炉
203 双ロール
203a ロール
204 溶湯溜め
209 溶湯供給管
219 冷却装置
221 冷却管(冷却撹拌部)
250 溶湯
250a 湯面
250b 湯面

Claims (11)

  1.  易反応性非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉と、
     前記溶融炉から供給される易反応性非鉄金属またはその合金の溶湯を冷却し、連続鋳造する一対のロールからなる双ロールと、を備え、
     前記一対のロール間のギャップの上に、前記溶湯を溜める筒状の溶湯溜めが設けられ、
     前記溶融炉と前記溶湯溜めとの間に、前記溶湯を前記溶湯溜めに供給する溶湯供給管が設けられ、
     前記溶湯供給管は、その吐出口が前記溶湯溜めに溜められた溶湯の湯面より下方に位置している連続鋳造装置。
  2.  前記溶湯溜めに溜められた溶湯の押し出し圧力を制御する溶湯圧制御手段が設けられている請求項1に記載の連続鋳造装置。
  3.  前記溶湯溜めの上に前記溶湯溜めに連通する筒状のタワー部が接続され、
     前記溶湯圧制御手段は、前記溶湯供給管によって前記溶湯溜めに供給する溶湯の量を調整し、溶湯の湯面を前記タワー部内にて昇降させる溶湯供給装置によって構成されている請求項2に記載の連続鋳造装置。
  4.  前記溶湯溜めの上に前記溶湯溜めに連通する筒状のタワー部が接続され、
     前記溶湯圧制御手段は、前記タワー部内の前記溶湯の湯面の上方に不活性ガスを導入し、前記タワー部内の溶湯の押し出し圧力を調整する不活性ガス供給装置によって構成されている請求項2に記載の連続鋳造装置。
  5.  前記溶湯溜めには、前記溶湯溜め内の溶湯の前記双ロールへの流れを整える整流装置が設けられている請求項1~4のいずれか一項に記載の連続鋳造装置。
  6.  前記一対のロール間の上で、かつ、前記溶湯溜めの下に、前記溶湯溜めから供給される溶湯を前記一対のロール間のギャップに案内する案内孔を有するチャンバーブロックが、設けられており、
     前記チャンバーブロックは、前記一対のロールとの間に隙間をあけて前記一対のロールに対して非接触で配置されている請求項1~5のいずれか一項に記載の連続鋳造装置。
  7.  前記易反応性非鉄金属がマグネシウムである請求項1~6のいずれか一項に記載の連続鋳造装置。
  8. 前記隙間は、前記案内孔を通って該隙間内に流入した前記溶湯が、該隙間を通過して前記チャンバーブロックの外に流出することなく該隙間内にて凝固するように形成されている請求項6記載の連続鋳造装置。
  9.  前記チャンバーブロックの案内孔における前記ロールに前記隙間を介して近接する開口縁の側面視した形状は、上に行くに従って内側に行くように形成されている請求項6または請求項8に記載の連続鋳造装置。
  10.  非鉄金属またはその合金を溶融させる溶融炉と、
     前記溶融炉から供給される非鉄金属またはその合金の溶湯を冷却し、連続鋳造する一対のロールからなる双ロールと、を備え、
     前記一対のロール間のギャップの上に、前記溶融炉から供給される溶湯を冷却して得られた冷却物を前記一対のロール間に供給する冷却装置が設けられている請求項1に記載の連続鋳造装置。
  11.  前記冷却装置は、前記溶湯を冷却するとともに、前記溶湯の流れを乱すことで前記溶湯を撹拌する冷却撹拌部を有して形成されている請求項10に記載の連続鋳造装置。
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