JP2003531009A - 金属を連続鋳造する方法及び装置 - Google Patents

金属を連続鋳造する方法及び装置

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JP2003531009A
JP2003531009A JP2001576212A JP2001576212A JP2003531009A JP 2003531009 A JP2003531009 A JP 2003531009A JP 2001576212 A JP2001576212 A JP 2001576212A JP 2001576212 A JP2001576212 A JP 2001576212A JP 2003531009 A JP2003531009 A JP 2003531009A
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ジー ハリントン，ドナルド
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アルコア インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 少なくとも一つのエンドレスベルト（１０，１２）で金属をストリップキャスティングする装置及び方法を開示する。装置は、溶融金属が入るところでは大きく、鋳造するストリップの最終的な厚さを設定する圧縮力を一対のピンチローラ（１５，１７）が加える薄い厚さにまでテーパが付けられるテーパード成型セクションを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の背景］ 本発明は、金属の連続鋳造、特に、金属ストリップを鋳造する方法及び装置に
関わる。薄い金属ストリップの連続鋳造は高い成功率で使用されている。従来の
ツイン・ベルト・キャスタは、８０インチまでの幅、典型的には、０．７５イン
チの厚さまで鋳造することに使用され、０．１インチの厚さの片またはストリッ
プのコイルを製造するために３つのインライン圧延スタンドを必要とする。
【０００２】 米国特許第５，５６４，４９１号、第５，５１５，９０８号、及び、第６，０
４４，８９６号と、国際特許ＷＯ０９５１７２７４Ａ１及びＷＯ９７１４５２０
Ａに開示され、ツイン・ベルトを用いるヒート・シンク・薄片キャスタにおいて
、鋳造する厚さは典型的には０．１インチである。しかしながら、この技術で２
０インチより広い幅に鋳造する能力は証明されていない。従来技術のヒート・シ
ンク・ベルト・キャスタでは、溶融金属又は湯が入口プーリのベルトの湾曲部分
に送られ、入口プーリのベルトのニップによって金属の固化が完成される。入口
プーリ間のギャップは、ストリップを幾らか伸ばすに十分な力を生成するよう調
節される。米国特許第６，０４４，８９６号に記載する装置を用いてギャップの
力を調節することに関して、上プーリからノズル先端までの水平方向の距離は、
上プーリと底プーリとの間の垂直方向の距離と同時に調節される。ベルトは、溶
融又は固体のストリップとは接触しない戻りループで冷却される。約０．１イン
チのキャスティングゲージは、圧延を３回行った後に従来のツイン・ベルト・キ
ャスタで得られるキャスティングゲージと同じである。従来のヒート・シンク・
キャスタでは、固定の機械的及び電磁エッジ・ダムの組み合わせを用いてサイド
・ダムが入口プーリのニップの前に位置される。このようなエッジ・ダムの一例
は、ＷＯ９８／３６８６１に記載される。固化速度は、多くの製品にとって冶金
的に利点となるがかじり抵抗を必要とするブリキ缶のストックを製造するには不
適切な中速である。典型的には、従来のヒート・シンク・ベルトキャスタ動作を
用いると、圧延スタンドを３回行った後、ストリップの厚さは０．０１インチと
なる。
【０００３】 従来のツイン・ベルト・ストリップキャスティング機器では、鋳造されるべき
金属用の可動鋳型を間に有する２つの可動ベルトが設けられる。回転式の機械的
なサイド・ダム・ブロックは、成型セクションにおいてベルト間のギャップを埋
め、このために成型セクションではベルトが平行である必要がある。このような
平行なベルトは、鋳造製品の厚さが溶融金属を運ぶ先端の高さと略同じになるこ
とを必要とする。ベルトの冷却は、溶融金属と接触している側と反対側のベルト
の側と冷却液を接触させることで典型的には行われる。その結果、ベルトは、非
常に高い温度勾配を受け、このとき固化する金属はベルトの一方の側と接触し、
水冷却剤はベルトの他方の側と接触する。動的に不安定な温度勾配によりベルト
が歪み、その結果、上ベルトも下ベルトも分離及び多孔性の域を防止するよう更
なる装置を追加することなく平坦にはならない。ベルトは、機械が広いとに歪み
やすい。
【０００４】 米国特許第３，９３７，２７０号、第４，００２，１９７号記載のベルトの予
熱、米国特許第３，７９５，２６９号記載の連続的に適用され除去される分離層
、米国特許第４，５８６，５５９記載の可動なエンドレスサイド・ダム、及び、
米国特許第４，０６１，１７７号、第４，０６１，１７８号、及び、第４，１９
３，４４０号記載の改善されたベルト冷却を含む、従来技術における様々な改善
策が提案されている。これら様々な改善策及び他の改善策は、鋳造面の質に寄与
するが、下流の圧延で重要な節約を実現するには鋳造の厚さは厚すぎる。更に、
幅が広くなるとより表面の質を良くすることが困難となる。
【０００５】 従来技術で提案された別の連続鋳造処理は、ブロック鋳造として既知である。
この技法では、幾つかの冷たいブロックが一対の対向するトラック上に互いに隣
接して取り付けられる。各組の冷たいブロックは、反対方向に回転して、鋳造空
隙を間に形成し、その空隙の中にアルミニウム合金のような溶融金属が導入され
る。冷たいブロックと接触する液体金属は、冷たいブロック自体の熱容量で冷却
され、固化される。従って、ブロック鋳造は、連続ベルト・キャスティングとそ
の概念及び実施の両方に関して異なる。ブロック鋳造は、冷たいブロックによっ
て行われ得る熱伝達に依存する。従って、熱は、機器の鋳造セクションにおいて
溶融金属から冷たいブロックに伝達され、戻りループで取り除かれる。従って、
ブロックキャスタは、ブロック間の小さいギャップによって生ずるフラッシュ（
即ち、横方向の金属鋳張り）を防止するために正確な寸法制御が必要となる。こ
のようなフラッシュは、ストリップが熱間圧延されるときスリバー欠陥を生じさ
せる。その結果、良い表面の質を維持することが難しくなる。このようなブロッ
ク鋳造処理の例は米国特許第４，２３５，６４６号及び第４，２３８，２４８号
に記載されている。
【０００６】 連続ストリップキャスティングに関して提案される別の技法は、シングル・ド
ラム・キャスタである。シングル・ドラム・キャスタでは、溶融金属は、内部的
に水冷却されている回転ドラムの表面に運ばれ、ドラムの表面と接触して冷却さ
れる金属の薄片を形成するようドラムの表面に引っ張られる。ストリップは、多
くの用途には薄すぎることがしばしばあり、自由表面は、遅い冷却及びマイクロ
収縮割れのために乏しい質を有する。このようなドラムキャスタにおいて様々な
改善策が提案された。例えば、米国特許第４，７９３，４００号及び第４，９４
５，９７４号は、表面の質を改善するためにドラムを型にはめることを提案し、
米国特許第４，９３４，４４３号は、表面の質を改善するためにドラムの表面に
金属酸化物を堆積することを推奨している。様々な他の技法は、米国特許第４，
９７９，５５７号、第４，８２８，０１２号、第４，９４０，０７７号、及び、
第４，９５５，４２９号に提案されている。
【０００７】 従来技術で使用される別のアプローチ法は、米国特許第３,７９０，２１６号
、第４,０５４，１７３号、第４,３０３，１８１号、又は、第４,７５１，９５
８に記載するようなツイン・ドラム・キャスタの使用である。このような装置は
、一対の反回転の内部的に冷却されるドラムの間の空間に供給される溶融金属の
源を含む。ツイン・ドラムキャスティング方法は、ドラムが固化された金属に対
して圧縮力を加え、冷凍直後に合金の熱減少を行う点で上記した他の技法と異な
る。ツイン・ドラム・キャスタは最大限の商業的利用に用いられるにも関わらず
深刻な不都合な点に直面し、その少しも上記従来技術の装置で実現される出力の
典型的には約１０％の範囲にない。ここでも、ツイン・ドラムキャスティング方
法は、高純度アルミニウム（例えば、箔）の鋳造において許容可能な表面の質を
提供する一方で、高合金含有量及び広い冷凍範囲でのアルミニウムの鋳造に使用
されるとき表面質が乏しくなるといった問題に直面する。ツイン・ドラム・キャ
スタの使用で直面する別の問題は、固化中の変形による合金のセンターライン分
離である。これら機械は、幅広い製品を作る能力を有するが、製造率は、ヒート
・シンク及び従来のベルトキャスタの幅の典型的には１単位当たりの１０％だけ
である。
【０００８】 従って、現在使用されている方法と比較して厚さが薄く幅が広くなるよう、金
属ストリップを高速に連続鋳造する装置及び方法を提供する必要がある。
【０００９】 従って、本発明は、成型セクションにおいて少なくとも１つのベルトに冷却剤
を適用する従来の広いツイン・ベルト・キャスタを用いて薄い金属ストリップ（
即ち、０．１インチの厚さ）を連続鋳造する装置及び方法を提供することを目的
とする。
【００１０】 本発明は、成型セクションにおいて冷却剤を適用することなく高速で維持し厚
さを薄くしたままヒート・シンク・ベルトキャスタで幅広のストリップ（即ち、
最大で８０インチまで）の製造を可能にする薄い金属ストリップを連続鋳造する
装置及び方法を提供することを更なる目的とする。
【００１１】 本発明は、かじり抵抗を与えるようブリキ缶ストックに対する遅い速度を含み
、異なる製品の要件に対する様々な固化速度を一つの機械に設けることを別の目
的とする。
【００１２】 本発明の上記及び他の目的及び利点は、本発明の詳細な説明から以降でより完
全に明らかとなるであろう。
【００１３】 ［発明の要約］ 本発明の概念は、ベルト間の成型セクションが、溶融金属が入る場所では大き
く、一対のピンチローラが溶融金属排出の終わり近くで最終的な厚さを設定する
機械の長さにわたってより狭い厚さへとテーパされる、ツイン・ベルト・ストリ
ップキャスティング方法を用いて金属を連続ストリップキャスティングする方法
及び装置に関わる。ピンチローラのギャップ、ピンローラ分離力、及び、キャス
タの速さは、所望の厚さのストリップを提供するよう調整される。ピンチ力は、
割れを減らし、幅方向にわたってストリップの厚さの断面を制御する機能を担い
、これは、下流圧延を成功するために重要である。
【００１４】 本発明では、入口プーリのニップ後にベルトに溶融金属が適用されることが好
ましい。ベルトは、成型セクションにおいて互いの方向に集束されるため、従来
の先端設計、つまり、厚い先端の設計は、溶融金属を機械の中に送るために利用
することができる一方でストリップを薄くすることができる。固化は、テーパが
付けられたテーパード成型セクションにおいて行われ、このときベルトは、鋳造
ノズルの先端と出口プーリとの間に位置する一対のピンチローラを用いて互いの
方向に集束される。ストリップは、溶融金属の入口点からピンチローラまで延在
する成型セクションにおいて固化される。ピンチローラから出口プーリまで延在
するストリップ運びセクションもある。
【００１５】 本発明の好ましい実施例では、ベルトのヒート・シンク容量は、成型セクショ
ンにおいて溶融金属を固化するために使用され、ベルトは、固化が行われない戻
りループで冷却される。このようにして、本発明の方法及び装置は、従来技術の
ツイン・ベルト・ストリップキャスタにわたる高い不均一な温度勾配によって生
ずる異常な歪みの影響を最小化又は回避する。しかしながら、成型セクションに
テーパが付けられても、所望の場合により厚い製品を作るのに成型セクションに
おいてベルトの反対側に冷却手段を用いることは除外されない。
【００１６】 本発明では、鋳造ノズルの先端の後でのテーパが付けられたエッジへの溶融金
属の封じ込めは、電磁手段によって実現され得る。或いは、エッジの閉じ込めは
、ベルトと一緒に移動し底ベルトの上部及び上ベルトのサイドエッジを密閉する
機械的なエッジ・ダム・ブロックによって実現され得る。
【００１７】 本発明において利用されるベルトは、速い又は遅い固化、及び、短い又は長い
固化長を提供するために異なる熱抵抗を有する異なるコーティングを具備しても
よい。従って、ベルト上のコーティングを変えることによって、製品のニーズに
応じて冶金構造も変えられ得る。例えば、遅い固化は、よいかじり抵抗のあるブ
リキ缶ストックを作るのに望ましい。
【００１８】 本発明の概念は、従来技術の問題を克服して、鋼、銅、亜鉛、鉛を含む大部分
の金属のストリップキャスティングに用いられ得るが、薄いアルミニウム合金ス
トリップの鋳造に特に適している。
【００１９】 ［発明の詳細な説明］ 本発明の実施において使用される装置は、図１、図２、及び、図３に最もよく
例示されている。図示するように、装置は、図１に示すように一組の上プーリ１
４、１５と一組の対応する下プーリ１８及び２０とによって保たれる一対のエン
ドレスベルト１０及び１２を含む。各プーリは、図２に示すように、軸２１、２
２、２４、及び、２６について回転するよう取り付けられる。プーリは、適当な
耐熱型であり、上プーリ１４及び１６のいずれか一方又は両方は、簡略化のため
図示されていない適当なモータ手段によって駆動される。下プーリ１８及び２０
に関しても同じである。各エンドレスベルト１０及び１２は、表面が鋳造される
金属と低反応性であるか無反応の金属からなることが好ましい。当業者に周知の
通り相当数の適当な金属合金が使用されてもよい。例えば、鋼及び銅の合金ベル
トが装置で使用されてもよい。
【００２０】 ベルト１０及び１２は、入口プーリ１４及び１８から一対の１５及び１７のニ
ップまで延在する成型ゾーンを間に画成する。図１及び図２に示すように、ピン
チローラ１５及び１７は、入口プーリ１４、１８と出口プーリ１６、２０との間
に位置する。ピンチローラ１５及び１７は、成型ゾーンの長さが特定の鋳造のニ
ーズに応じて５インチから１２０インチ以上に調節されるよう移動可能である。
これらニーズは、速さ、ベルトコーティング、及び、製品固化率を含む。本発明
の好ましい実施では、２つのベルトの厚さよりも薄い、ピンチローラ１５及び１
７の間のギャップは、鋳造される金属の所望の厚さに対応するよう寸法が決めら
れる。従って、鋳造される金属ストリップの厚さは、ベルト１０及び１２に対し
て垂直なピンチローラ１５及び１７の軸を通る線の方向にピンチローラ１５及び
１７上を通るベルト１０及び１２の間のニップの寸法によって決定される。前に
発行された米国特許第５，５１５，９０８号に記載するように、鋳造されるスト
リップの厚さは、成型が間で行われるベルトの熱容量によっても制限される。
【００２１】 本発明の実施によると、ピンチローラが互いに対して変位することを防止する
ために、ピンチローラ１５及び１７と関連付けられる手段が設けられる。ピンチ
ローラ１５及び１７の相対的な位置を堅く固定する任意の適切な装置が使用され
てもよい。図１及び図２は、ピンチローラ１５及び１７夫々の軸２３及び２７に
取り付けられ、張力部材４１を用いて互いに固定されるピロー・ブロック４５及
び４７を含む簡単な機構を例示する。張力部材は、固定でも調節可能でもよい。
軸２３及び２７の互いに対する相対変位を防止するために張力部材としてターン
バックル４１を用いるだけで良い結果を得ることができる。当業者には理解され
るように、様々な他のより高性能な張力部材が同様に使用されてもよい。例えば
、軸２３及び２７の互いに対する相対変位を防止するために張力部材として水圧
シリンダを用いることもできる。このような水圧シリンダの使用は、調節可能で
あり、従って、張力が用途及び鋳造される金属によって便利に変えられるといっ
た更なる利点を有する。
【００２２】 鋳造される溶融金属は、タンディッシュのような適当な金属供給手段を通って
成型ゾーンに供給される。タンディッシュ２８の内部は、幅に関して鋳造される
製品の幅に対応し、ベルト１０及び１２の狭い方の幅までの幅を有してもよい。
タンディッシュ２８は、ベルト１０と１２の間の成型ゾーンに溶融金属の水平ス
トリームを送るために金属供給送り鋳造ノズル３０を含む。このようなタンディ
ッシュは、ストリップキャスティングにおいて慣用的である。従って、図３に最
もよく示すように、ノズル３０は、その直ぐ隣にあるベルト１０及び１２と共に
溶融金属の水平ストリームが流れ込む成型ゾーンを画成する。従って、ノズルか
ら略水平方向に流れる溶融金属のストリームは、各ベルト１０と１２との間の成
型ゾーンを充填しプーリ１４及び１８のニップを通る。溶融金属のストリームは
、固化し始め、鋳造ストリップがピンチローラ１５及び１７のニップに到達する
前に略固化されている。ノズルの先端４２からピンチローラ１５及び１７まで通
るベルト１０及び１２のテーパード成型セクションと接触する成型ゾーンに水平
方向に流れる溶融金属のストリームを供給することは、ピンチローラ１５と１７
の間のギャップよりも大きいギャップを入口プーリ１４及び１８で可能にする機
能を担う。入口プーリ１４と１８との間のギャップ４８は、ノズル４２とのよい
適合を維持するために固定されたままである一方でピンチローラのギャップ２９
は調節される。ベルトの線形速度、ピンチローラのギャップ、及び、ギャップ分
離力は、冷凍の最終点５１が略ピンチローラ１５と１７の間のベルトニップにあ
るようにする。ストリップの中央は、ギャップ力を支持することができる部分的
に固化された「グニャグニャ」したゾーンを有してもよい。
【００２３】 ベルト１０及び１２は、ピンチローラ１５及び１７から出口プーリ１６及び２
０まで延在するストリップ運びゾーンを間に画成する。運びゾーンにおけるベル
ト１０及び１２は、互いに対して平行でもよく、或いは、出口プーリ１６と２０
との間のギャップがピンチローラ１５と１７との間のギャップよりも大きくなる
よう分岐してもよい。
【００２４】 本発明の好ましい実施例によると、本発明の鋳造装置は、ベルト１０と１２と
の間の成型ゾーンにおいて鋳造される金属と接触するエンドレスベルトの部分と
は反対側の部分に位置する一対の冷却手段３２及び３４を含む。従って、冷却手
段３２及び３４は、プーリ１６及び２０を夫々通った直後で溶融金属と接触する
前にベルト１０及び１２を冷却する機能を担う。図１及び図２に示すような最も
好ましい実施例では、冷却手段３２及び３４は図示するようにベルト１０及び１
２夫々の戻りランに位置決めされる。本実施例では、冷却手段３２及び３４は、
ベルトをその厚さを通って冷却させるようベルト１０及び１２の内側及び／又は
外側に冷却媒体を直接的に噴射するよう位置決めされた液体冷却ノズルのような
従来の冷却手段でもよい。或いは、冷却手段は、厚さ及び動作速度に依存して成
型セクション、運びセクション、又は、出口プーリに位置されてもよい。例えば
、０．２インチ乃至０．８インチといった比較的厚い鋳造ストリップは、ピンチ
ロールの概念を保ったまま成型セクションでの冷却を必要とし得る。タンディッ
シュ２８から溶融金属を受容する前にエンドレスベルト１０及び１２の表面から
全ての金属又は他の形態のデブリスをきれいにするようプーリ１４及び１８の上
を通るときにエンドレスベルト１０及び１２夫々と摩擦的に係合するスクラッチ
ブラシ３６及び３８を使用することが望ましい場合もある。
【００２５】 従って、本発明の実施例では、溶融金属は、タンディッシュから鋳造ノズル３
０を通ってベルト１０と１２との間に画成された鋳造又は成型ゾーンに水平方向
に流れ込み、鋳造又は成型ゾーンにおいて鋳造ストリップからベルト１０及び１
２への熱伝達によってベルト１０及び１２は加熱される。鋳造金属ストリップは
、ピンチローラ１５及び１７の後、鋳造ベルト１０及び１２夫々が出口プーリ１
６及び２０の中央線を通って曲がるまで、鋳造ベルト１０及び１２の間で保持さ
れ運ばれる。その後、戻りループでは、冷却手段３２及び３４がベルト１０及び
１２を夫々冷却し、成型ゾーンでベルトに伝達された略全ての熱をベルトから取
り除く。ベルトがプーリ１４及び１８を通りながらスクラッチブラシ３６及び３
８によってきれいされた後、ベルトは成型ゾーンを再び画成するよう互いの方に
近づく。
【００２６】 タンディッシュから鋳造ノズル３０を通る溶融金属の最も好ましい供給は、図
３により詳細に示す。図示するように、鋳造ノズル３０は、上壁４０及び下壁４
２より形成され間に中央開口部４４を画成し、この中央開口部４４の幅はベルト
１０及び１２がプーリ１４及び１８の回りを夫々通るときにベルトの幅を略全体
にわたって延在してもよい。鋳造ノズル３０の壁４０及び４２の遠位の端は、夫
々鋳造ベルト１０及び１２の表面と相当近接しており、ベルト１０及び１２と共
に鋳造空洞又は成型ゾーン４６が画成され、そのゾーン４６の中に中央開口部４
４を通って溶融金属が流れ込まれる。鋳造空洞４６の中の溶融金属は、ベルト１
０と１２との間を流れると、自身の熱をベルト１０及び１２に伝達し、同時に、
鋳造ベルト１０と１２との間で維持される固体ストリップ５０を形成するよう溶
融金属が冷却される。
【００２７】 従来のベルトキャスタのように、溶融金属は、線形セクションにおいて入口プ
ーリ１４及び１８のニップ４８の後に鋳造ベルト１０及び１２と接触する。成型
ゾーンでは、ベルト１０と１２との間のギャップは、入口プーリ１４と１８の間
のギャップからピンチローラ１５と１７との間のギャップまでテーパが付けられ
る。それにより本発明では、固化処理は、ピンチローラ１５及び１７のニップ４
９の近傍で略完成される。入口プーリ１４及び１８のニップ４８の直後に溶融金
属と最初に接触するときのベルト１０と１２との間の空間は、ピンチローラ１５
及び１７におけるベルト１０と１２との間のギャップ４９よりも十分に大きい。
このようにして、溶融金属４４は、ストリップ５０の厚さよりも著しく厚いノズ
ル３０を通って成型ゾーン４６に運ばれ得る。これは、従来のツイン・ベルト・
キャスタと比べて、より薄いストリップを鋳造すること可能にする点で本発明の
重要な特徴である。更に、溶融金属と最初に接触するベルト１０と１２との間の
空間がピンチローラ１５及び１７のニップ４９よりも著しく大きいため、この領
域におけるベルトの全ての歪みは鋳造される金属に僅かな影響しかない。高い温
度勾配はベルト１０及び１２がピンチロールのニップ４９に到達する前に大きく
分散され、従って、生ずる全ての歪みはベルトがピンチロールのニップに近づく
につれてなくなる。
【００２８】 ニップ４９の前に冷凍又は固化する重要性は、図３に示すように、ニップの前
に成型ゾーンにおいてテーパが付けられた表面の間で固化される金属は、ニップ
自体の対応する寸法又は厚さよりも大きい寸法又は厚さを有することから生ずる
。これにより、固化された鋳造金属がニップ４９に近づけられるとニップの寸法
よりも大きい寸法を有するためにニップ４９が鋳造金属ストリップに圧縮力を加
え、従って、伸びが表面特徴を改善させるだけでなくストリップが割れる傾向を
減少させることが保証される。ストリップの中央核が半固体でもよく、幾らかの
分離力を支持できることに注意する。更に、ピンチロールの間の鋳造金属ストリ
ップに加えられる圧縮力が鋳造金属ストリップとベルトとの間でよい熱接触を保
証し、その後に圧延に必要なよい厚さ断面又はプロフィールを確立する。
【００２９】 圧縮力の量は、本発明の実施には重要でない。ピンチローラ１５と１７との間
のギャップを調節することで及び／又は機械の速さを調節することで、鋳造スト
リップに加えられる圧縮力は制御され得る。圧縮力は、鋳造金属ストリップとベ
ルトとの間でよい熱接触を保証するのに十分に高くなくてはならず、且つ、伸ば
すのに十分に高くなくてはならない。伸びは、ニップ４９から出る鋳造金属スト
リップが張力とは異なる圧縮状態にあることを保証するのに十分であることが好
ましい。圧縮力の下で鋳造ストリップを維持することにより、割れを最小限にと
どめ、さもなければ鋳造ストリップは張力下で維持された場合割れる。一般的に
、伸び率は、比較的低い、一般的に１０パーセント未満、より好ましくは５パー
セント未満であることが望ましい。
【００３０】 鋳造され得るストリップの厚さは、当業者に理解されるように、ベルト１０及
び１２の厚さ、鋳造ベルトの戻り温度、及び、ストリップ及びベルトの出口温度
に関連する。更に、ストリップの厚さは、鋳造される金属にも依存する。一般的
に、０．００８インチの厚さを有する鋼ベルトを用いる０．１００インチの厚さ
のアルミニウムストリップは、３００華氏温度の戻り温度と８００華氏温度の出
口温度を提供し得る。ベルト及びストリップの厚さとの出口温度の相互関係は、
放棄された出願番号０７／９０２，９９７に詳細に記載されている。例えば、０
．００６インチの厚さの鋼ベルトを用いて０．１００の厚さのアルミニウムスト
リップを鋳造することに関して、戻り温度が３００華氏温度であるとき出口温度
は９００華氏温度であり、戻り温度が４００華氏温度であるとき出口温度は９６
０華氏温度である。
【００３１】 本発明の方法及び装置の利点の一つは、従来のツイン・ベルト・キャスティン
グで典型的に用いられるように、熱流及び熱応力を減少させるためにベルトに断
熱皮膜を用いる選択肢がヒート・シンク・ツイン・ベルト・キャストに関して設
けられることである。ベルトが成型ゾーンにおいてホットメタルと接触するとき
ベルトの裏側に液体冷却媒体がないことで温度勾配を著しく減少させ、臨界熱流
束を超えると生ずる膜沸騰の問題が排除される。本発明の方法及び装置は、コー
ルド・フレーミング、即ち、冷却ベルトセクションが（１）金属が入る前（２）
ベルトの成型ゾーンの両側といった３つの位置で存在する状況を最小化する。こ
れらの状況は、深刻なベルト歪みを生じさせ得る。更に、ベルトのいずれか一方
に鋳造金属ストリップが張り付くことを防止する離型剤を用いることを必要とす
る成型状況もある。これら離型剤は、典型的には耐熱性を加え、従って、入口プ
ーリの湾曲部で固化が始まり終わることを記載する米国特許第５，５６４，４９
１号のような従来のヒート・シンク・キャスタによって提供される成型ゾーンよ
りも長い成型ゾーンを必要とする。反対に、ノズルの先端４４からピンチローラ
のニップまで延在する本発明の比較的長い成型ゾーンは、このような離型剤の使
用を可能にする。成型ゾーンが長く、熱流束値が低いと、ベルト歪みは少なくな
り、ストリップを薄く（即ち、０．１インチの厚さ）したままより広い幅（即ち
、最大で８０インチ）で鋳造することが可能となる。
【００３２】 幾つかの適用法では、鋳造される金属と接触するベルトの表面に細長い溝を有
するベルトを一つ以上使用することが望ましい場合もある。このような溝は、米
国特許第４，９３４，４４３号及びＷＯ０９７１４５２０Aに記載するようにシ
ングル・ドラム・キャスタにおいて使用されている。当業者に理解されるとおり
、冷却媒体は、溶融金属と反対側の成型ゾーン、固化されたストリップと反対側
の運びゾーン、出口プーリ中の溝、及び、出口と入口プーリとの間の戻りレッグ
の一つ以上の位置に与えられ得る。本発明の好ましい実施例では、底ピンチロー
ラは、底ベルトが非常に僅かだけ巻かれるよう設定され、ギャップ調節の大部分
は上ピンチローラの動きによって行われ、更に、冷却媒体は成型セクションにお
いて上又は底ベルト、又は、運びセクションにおいて上ベルトに適用されないが
、運びセクションにおいて底ベルトに、且つ、上ベルトの戻りループに適用され
る。前述の配置の目的は、ピンチロールにおけるストリップの曲げを最小化する
ことによる底ベルトからのストリップの遅延開放の促進、及び、ストリップが運
びセクションで収縮することによる底ベルトの熱収縮である。遅延熱解放により
、ストリップが比較的強くさほど壊れやすくなくなる低い温度まで下げられる。
【００３３】 テーパード成型セクションにおけるストリップの両側での溶融金属の封じ込め
は、本発明の重要な特徴である。図４乃至図６に例示する一実施例では、ベルト
１０及び１２に隣接する固化する金属６５の間に溶融金属３０を封じ込み、溶融
金属がベルトのエッジから流れることを防止するよう電磁エッジ・ダムが利用さ
れる。電磁エッジ・ダムは、コア６２を含み、このコアに電磁場を生成するコイ
ル６４が取り付けられる。ベルト１０及び１２のエッジは、コア６２の中を通り
、コイル６４によって生成される場はベルトのエッジの方向に溶融金属を封じ込
める。電磁エッジ・ダムは、本願で参照として組み込む国際特許ＷＯ９８／３６
８６１に更に詳細に記載されている。しかしながら、本発明の装置が従来の鋳造
機器によって提供される成型ゾーンよりも長い成型ゾーンを用いるため、成型ゾ
ーンの略全長にわたって延在する電磁エッジ・ダムが本発明では利用されなくて
はならない。
【００３４】 電磁エッジ・ダムの長さを延長する一つの方法は、図６Ｂに示すように交互に
なっている上及び下電磁封じ込めセグメント６８及び７０を夫々使用することで
ある。各セグメントは、隣接するセグメントと衝合し、コイル６４の位置は隣接
するセグメント間で交互にされ、各セグメントが独自のコイルを有するよう場所
を空けることが可能となる。
【００３５】 溶融金属を封じ込める別の機構は、可動エッジ・ダム・ブロックを用いること
である。可動エッジ・ダム・ブロックは、その全体を本願に参照として組み込む
米国特許第３,７９５，２６９号に記載されている。しかしながら、このような
エッジ・ダム・ブロックは、本発明のテーパード成型ゾーンを収容するよう変更
されなくてはならない。
【００３６】 図７を参照するに、上ベルト１０は、エッジ・ダム・ブロック７２が底ベルト
１２の上におかれ上ベルト１０の両側を密閉するよう、底ベルト１２よりも狭い
。任意の第２の組のエッジ・ダム・ブロック４７は、溶融金属がベルトのエッジ
から流れ出ることを更に防止するために上ベルト１０におかれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化する鋳造方法及び装置を示す図である。
【図２】 本発明を具体化する一鋳造装置の斜視図である。
【図３】 図１及び図２に示す装置への溶融金属の入り及びピンチローラを示す断面図で
ある。
【図４】 図１及び図２に示す装置で利用され得る電磁エッジ・ダムの断面図である。
【図５】 ２つのベルトによって形成される電磁エッジ・ダム及びテーパ成型セクション
の側面図である。
【図６Ａ】 交互のセグメントの電磁エッジ・ダムの断面図である。
【図６Ｂ】 交互のセグメントの電磁エッジ・ダムの側面図である。
【図７】 図１及び図２に示す装置で利用され得る可動サイド・ダム・ブロックの端断面
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続ベルト・キャスティングによって金属をストリップキャ
    スティングする装置であって、 熱伝導材料よりなる一対の連続ベルトが設けられ、上記ベルトは、間に成型ゾ
    ーンが画成されるよう互いに隣接して位置決めされ、 入口プーリを含む一組の少なくとも２つのプーリ手段が設けられ、上記各ベル
    トは上記プーリ手段の一つに取り付けられ上記入口プーリの回りを通され、上記
    ベルトは上記入口プーリについて湾曲した表面を定め、上記入口プーリの回りを
    通された後略線形の表面を定め、 上記ベルトの上記線形の表面に隣接して位置する一対のピンチロールが設けら
    れ、上記ピンチローラの一方は他方の上に位置決めされ、上記ベルトは上記ピン
    チローラ上を通され間にニップが画成され、上記ニップは上記ピンチロールの軸
    によって画成される面にあり、 上記成型ゾーンにおいて上記ベルトの上記線形の表面に溶融金属を供給する手
    段が設けられ、上記溶融金属は、上記ピンチロールについて上記ベルトの間の上
    記ニップに到達する前に上記成型ゾーンにおいて略固化され、 上記ピンチロールと関連付けられる手段が設けられ、上記ピンチロールの間の
    間隔を制御し、上記鋳造ストリップの割れを最小化するよう上記ニップから出た
    後上記鋳造ストリップが移動方向に圧縮された状態にあるよう、上記固化された
    鋳造ストリップを伸ばすのに十分な圧縮力を上記ニップで上記略固化された鋳造
    ストリップに加える、装置。
  2. 【請求項２】 上記各ベルトに隣接して位置決めされる冷却手段を含む請求
    項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 上記ベルトが上記溶融金属又は鋳造金属のいずれとも接触し
    ないとき上記各ベルトに隣接して位置決めされる冷却手段を含み、 上記冷却手段は、上記ベルトが上記溶融金属又は上記鋳造ストリップとのいず
    れとも接触しないとき、上記溶融金属及び上記鋳造金属から上記ベルトに伝達さ
    れる略全ての熱を取り除くことで上記ベルトの温度を低下させる、請求項２記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 上記溶融金属を供給する手段は、上記連続的なベルトの上記
    線形の表面に溶融金属を堆積するよう位置決めされるノズルを有するタンディッ
    シュ手段を含む、請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 上記各ベルトを上記プーリについて進める手段を含む、請求
    項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 上記連続ベルトは、熱伝導金属よりなる請求項１記載の装置
    。
  7. 【請求項７】 上記ベルトのエッジを越えて溶融金属が流れることを防止す
    るエッジ封じ込め手段を含む、請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】 上記成型ゾーンは、上記ベルトが上記入口プーリの回りを通
    された後略線形のテーパード成型ゾーンとなる請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 連続ベルト・キャスティングによって金属をストリップキャ
    スティングする装置であって、 熱伝導材料よりなる一対の連続ベルトが設けられ、上記ベルトは、間に成型ゾ
    ーンが画成されるよう互いに隣接して位置決めされ、 入口プーリを含む一組の少なくとも２つのプーリ手段が設けられ、上記各ベル
    トは上記プーリ手段の一つに取り付けられ上記入口プーリの回りを通され、上記
    ベルトは上記入口プーリについて湾曲した表面を定め、上記入口プーリの回りを
    通された後略線形の表面を定め、 上記ベルトの上記線形の表面に隣接して位置する一対のピンチロールが設けら
    れ、上記ピンチローラの一方は他方の上に位置決めされ、上記ベルトは上記ピン
    チローラ上を通され間にニップが画成され、上記ニップは上記ピンチロールの軸
    によって画成される面にあり、 上記ベルトの上記線形の表面に溶融金属を供給する手段が設けられ、上記溶融
    金属は、上記ピンチロールについて上記ベルトの間の上記ニップに到達する前に
    上記成型ゾーンにおいて略固化され、上記ピンチロールニップにおける上記ベル
    ト間の距離よりも大きい厚さを有する金属の鋳造ストリップを形成し、 上記ピンチロールと関連付けられる手段が設けられ、上記ピンチロールの間の
    間隔を制御し、上記鋳造ストリップの割れを最小化するよう上記ピンチロールニ
    ップから出た後に上記鋳造ストリップが移動方向に圧縮された状態にあるよう、
    上記固化された鋳造ストリップを伸ばすのに十分な圧縮力を上記ニップで上記略
    固化された鋳造ストリップに加える、装置。
  10. 【請求項１０】 上記溶融金属を供給する手段は、上記連続的なベルトの上
    記線形の表面に溶融金属を堆積するよう位置決めされるノズルを有するタンディ
    ッシュ手段を含む、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 上記各ベルトに隣接して位置決めされる冷却手段を含む請
    求項９記載の装置。
  12. 【請求項１２】 上記連続的なベルトは熱伝導金属よりなる請求項１１記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】 上記溶融金属を供給する手段は、溶融金属の略水平方向の
    ストリームを供給するタンディッシュノズルである請求項９記載の装置。
  14. 【請求項１４】 上記ベルトが上記溶融金属又は鋳造金属のいずれとも接触
    しないとき上記各ベルトに隣接して位置決めされる冷却手段を含み、 上記冷却手段は、上記ベルトが上記溶融金属又は上記鋳造ストリップとのいず
    れとも接触しないとき、上記溶融金属及び上記鋳造金属から上記ベルトに伝達さ
    れる略全ての熱を取り除くことで上記ベルトの温度を低下させる、請求項１１記
    載の装置。
  15. 【請求項１５】 連続ベルト・キャスティングによって金属をストリップキ
    ャスティングする装置であって、 一方が他方の上に取り付けられ熱伝導材料よりなる一対の連続ベルトが設けら
    れ、上記ベルトは、互いに隣接して位置決めされて間に成型ゾーンが画成され、 入口プーリを含む一組の少なくとも２つのプーリ手段が設けられ、上記各ベル
    トは上記プーリ手段の一つに取り付けられ上記入口プーリの回りを通され、上記
    ベルトは上記入口プーリについて湾曲した表面を定め、上記入口プーリの回りを
    通された後略線形の表面を定め、 上記ベルトの上記線形の表面に隣接して位置する一対のピンチロールが設けら
    れ、上記ピンチローラの一方は他方の上に位置決めされ間にギャップが設けられ
    、上記ベルトは上記ピンチローラ上を通され間にピンチロールニップが画成され
    、上記ニップは上記ピンチロールの軸によって画成される面にあり、 上記ベルトの上記線形の表面とともに成型ゾーンを画成するノズル手段が設け
    られ、上記ノズル手段は、上記成型ゾーンにおける上記ベルトの上記線形の表面
    に溶融金属を供給し、上記溶融金属は、金属の鋳造ストリップを形成するよう上
    記ベルトの上記ピンチロールのニップに上記金属が到達する前に上記ベルトの間
    の上記成型ゾーンにおいて略固化され、上記金属の鋳造ストリップは上記ピンチ
    ロールニップの間の距離よりも大きい厚さを有し、 上記ピンチロールと関連付けられる手段が設けられ、上記ピンチロールの間の
    間隔を制御し、上記鋳造ストリップの割れを最小化するよう上記ニップから出た
    後上記鋳造ストリップが移動方向に圧縮された状態にあるよう、上記固化された
    鋳造ストリップを伸ばすのに十分な圧縮力を上記ニップで上記略固化された鋳造
    ストリップに加える、装置。
  16. 【請求項１６】 上記ベルトに隣接して位置決めされる冷却手段を含む請求
    項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 上記ピンチロールが互いから変位することを防止するよう
    上記各ピンチロールの軸に接続される張力手段を含む請求項１５記載の装置。
  18. 【請求項１８】 連続ベルト・キャスティングによって金属をストリップキ
    ャスティングする装置であって、 成型ゾーンが間に画成されるよう一方が他方の上に取り付けられ熱伝導材料よ
    りなる一対の連続ベルトが設けられ、 入口プーリを含む一組の少なくとも２つのプーリ手段が設けられ、上記各ベル
    トは上記プーリ手段の一つに取り付けられ上記入口プーリの回りを通され、上記
    ベルトは上記入口プーリについて湾曲した表面を定め、上記入口プーリの回りを
    通された後略線形の表面を定め、上記入口プーリの一つは他の入口プーリの上に
    位置決めされて間にギャップが設けられ、 上記ベルトの上記線形の表面に隣接して位置する一対のピンチロールが設けら
    れ、上記ピンチローラの一方は他方の上に位置決めされ、上記ベルトは上記ピン
    チローラ上を通され間にニップが画成され、上記ニップは上記ピンチロールの軸
    によって画成される面にあり、 上記成型ゾーンにおいて上記ベルトの上記線形の表面に溶融金属を供給する手
    段が設けられ、上記溶融金属は、上記ピンチロールの間のニップに到達する前に
    上記成型ゾーンにおいて略固化され、 上記ピンチロールと関連付けられる手段が設けられ、上記ピンチロールの間の
    間隔を制御し、上記鋳造ストリップの割れを最小化するよう上記ピンチロールニ
    ップから出た後上記鋳造ストリップが移動方向に圧縮された状態にあるよう、上
    記固化された鋳造ストリップを伸ばすのに十分な圧縮力を上記ニップで上記略固
    化された鋳造ストリップに加え、上記ストリップを上記入口プーリの間の上記ギ
    ャップよりも細くする、装置。
  19. 【請求項１９】 連続ベルト・キャスティングによって金属を鋳造する方法
    であって、 熱伝導材料よりなる一対のベルトを一対の入口プーリについて移動し、上記入
    口プーリから下流に位置する一対のピンチロールの間で移動する段階を有し、上
    記ピンチロールは間にニップを形成し、上記ニップは上記ベルトに対して略垂直
    な上記ピンチロールの軸によって画成される面にあり、上記入口プーリの回りを
    通される上記各ベルトは上記入口プーリについて湾曲した表面を定め、上記ベル
    トは上記入口プーリについて後略線形な表面を定め、上記略線形な表面は間に成
    型ゾーンを画成し、 上記各ベルトの上記線形の表面に溶融金属を供給する段階を有し、上記溶融金
    属は、上記成型ゾーンにおいて略固化され、上記ピンチロールニップの厚さより
    も厚い厚さを有する鋳造金属のストリップを形成し、 上記鋳造ストリップを上記ピンチロールのニップに進める段階を有し、上記鋳
    造ストリップの割れを最小化するよう上記ピンチロールから出た後上記鋳造スト
    リップが移動方向に圧縮された状態にあるよう、上記鋳造ストリップを伸ばすの
    に十分な圧縮力を上記ニップで略固化された鋳造ストリップに加える、方法。
  20. 【請求項２０】 上記ピンチロールの一方は他方の上に位置決めされ、間に
    ギャップが設けられ、上記圧縮力は上記入口プーリにおけるギャップよりも上記
    ストリップを薄くするのに十分である、請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 上記溶融金属は、上記成型ゾーンに略水平なストリームで
    供給される請求項１９記載の方法。
  22. 【請求項２２】 上記金属はアルミニウム合金である請求項１９記載の方法
    。
  23. 【請求項２３】 上記溶融金属及び鋳造金属から上記ベルトに伝達される熱
    を取り除くために上記ベルトを冷却する段階を含む請求項１９記載の方法。
  24. 【請求項２４】 上記圧縮力は、上記鋳造ストリップの１５％未満の伸びを
    行うのに十分である請求項１９記載の方法。
  25. 【請求項２５】 連続ベルト・キャスティングによって金属を鋳造する方法
    であって、 熱伝導材料よりなる一対のベルトを一対の入口プーリについて移動し、下流に
    あり間にニップが画成される一対のピンチロールの間で移動する段階を有し、上
    記ニップは上記ベルトに対して略垂直な上記ピンチロールの軸によって画成され
    る面にあり、上記ベルトは間に成型ゾーンを画成し、上記各ベルトが上記入口プ
    ーリから上記ピンチロールに通されるとき線形のテーパード成型ゾーンが画成さ
    れ、 上記線形のテーパード成型ゾーン内で上記各ベルトの上記線形の表面に溶融金
    属を供給する段階を有し、上記溶融金属は、上記ピンチロールニップに到達する
    前に略固化され、上記ピンチロールニップにおける上記ベルト間のギャップより
    も大きい厚さを有する鋳造金属のストリップが形成され、 上記鋳造ストリップを上記ピンチロールのニップに進める段階を有し、上記鋳
    造ストリップの割れが最小化されるよう上記ニップから出た後上記鋳造ストリッ
    プが移動方向に圧縮された状態にあるよう、上記鋳造ストリップを伸ばすのに十
    分な圧縮力を上記ニップで略固化された鋳造ストリップに加え、 上記溶融金属及び上記鋳造ストリップから上記ベルトに伝達される熱を略取り
    除くよう上記各ベルトを冷却する段階と、を有する方法。
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