JP2008126238A - 連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル内部において溶湯が凝固することに起因するノズルの目詰まりの防止と、ノズルの両端部から供給された溶湯の確実な凝固という、相反する使用上の要求を同時に満足し得る双ロール型の連続鋳造装置を提供する。
【解決手段】鋳造圧延ロール２の左右方向の両端部に係る外周面を、中央部に係る外周面よりも熱伝導性の高い材質で形成する。具体的には、ロール本体２０の左右方向の中央部に鋼製のセンター筒２６を外嵌装着し、該センター筒２６を挟むように、ロール本体２０の左右方向の両端部に該鋼よりも熱導電性に優れた銅製の二つのエンド筒２７・２７を外嵌装着してロール２を作成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定間隔を置いて対向配置された一対の鋳造圧延ロールと、ロールの対向間隙に向けて溶湯を供給するノズルとを有し、ノズルから溶湯を供給しながら、ロールを所定方向に回転させることにより、ロール表面に生成した金属凝固層を圧延して溶湯から板状体を製造する双ロール型の連続鋳造装置に関する。

この種の連続鋳造装置の従来例としては、例えば特許文献１や特許文献２などを挙げることができる。特許文献１には、銅又は銅合金製のロール胴の表面に、鉄とシリコンとを主要成分とするメッキ層が形成された鋳造圧延ロールが開示されている。特許文献２に係る鋳造装置では、二つの鋳造圧延ロールのうち、一方のロールの外周面を銅で形成し、他方のロールの外周面を鋼鉄で形成している。

特許文献１に記載の鋳造圧延ロールによれば、熱伝導性に優れた銅又は銅合金製のロール胴を採用したことにより、冷却効率の向上効果が期待される。
特許文献２に記載の鋳造装置によれば、熱伝導性に優れた銅製のロールに由来する冷却効率の向上効果が期待される。加えて、一方のロールを安価な鋼鉄製とすることにより、鋳造装置の製造コストの削減化を図ることができる。
特開平７−３１４０９８号公報 特開２００５−１９９３４８号公報

本発明者等は、アルミ合金の溶湯からアルミ合金製の板状体を製造する鋳造装置の開発にたずさわっており、そこでは生産性の向上を図ることを目的として、ロールの回転速度（鋳造速度）の高速化を図ることを予定している。
しかし、このようにロールの回転速度を高速化した場合には、ロールによる冷却性能が追いつかず、ノズルの両端部から供給された溶湯が凝固せずに流出するおそれがある。具体的には、鋼製のロールでは、冷却性能が不足してロールの両端部において凝固層が形成されず、板状体の製造が困難となりやすい。また、ロールの冷却性能が低下すると、板状体の冷却が不均一となって割れが生じやすくなり、板状体の品質が低下する不利もある。

以上のような溶湯が流出する不具合は、上述の特許文献１及び２のように、熱伝導性に優れた銅や銅合金製のロールを採用することで効果的に解消できる。しかしこの場合には、冷却性能が過剰となって、ノズルの内部で溶湯が凝固してノズルが目詰まりするという、新たな不具合を招来するおそれがある。

つまり、ロールの冷却性能は、当該ロールの内部に流れる冷却水の温度や流量などを変更することで、ある程度は調整できるものの、鋼製のロールでは熱伝導率が不良であるため、ロールの回転速度を上げた場合には、冷却水の温度を下げたり冷却水の流量を多くしたりしても、ロールの全体に好適な冷却性能を与えることは難しい。一方、銅や銅合金製のロールの場合には、ロールの両端部における冷却性能の向上を目的として冷却水の温度を下げるなどの措置を取ると、中央部における冷却性能が過剰となり、その結果、ノズル内部で溶湯が凝固して目詰まりを起こすおそれがある。

本発明は以上のような問題点を解決するためになされたものであり、ノズル内部において溶湯が凝固することに起因するノズルの目詰まりの防止と、ノズルの両端部から供給された溶湯の確実な凝固という、相反する使用上の要求を同時に満足し得る双ロール型の連続鋳造装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明は、所定間隔を置いて対向配置された一対の鋳造圧延ロールと、これらロールの対向間隙に向けて溶湯を供給するノズルとを有し、該ノズルから溶湯を供給しながら、前記ロールを所定方向に回転させることにより、ロールの表面に生成された金属凝固層を圧延して溶湯から板状体を製造する双ロール型の連続鋳造装置を対象とする。
そして、前記鋳造圧延ロールの軸心方向の両端部に係る外周面が、該ロールの軸心方向の中央部に係る外周面よりも熱伝導性の高い材質で形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の本発明のように、前記ロールの軸心方向の両端部に係る外周面が銅又は銅合金で形成され、前記ロールの軸心方向の中央部に係る外周面が鋼で形成された形態を採ることができる。

請求項３記載の本発明のように、軸心方向におけるノズルの開口縁が、異なる材質で形成された二つの外周面の境界部と同位置、或いは境界部よりも軸心方向の中央寄りに位置していることが好ましい。

請求項４記載の本発明のように、前記鋳造圧延ロールは、軸心方向に走る複数本の冷却水路を有するロール本体と、該ロール本体の軸心方向の中央部に外嵌装着された鋼製のセンター筒と、該センター筒を挟むように、ロール本体の軸心方向の両端部に外嵌装着された銅又は銅合金製の二つのエンド筒とで構成することができる。

請求項１記載の本発明に係る連続鋳造装置においては、鋳造圧延ロールの軸心方向の両端部に係る外周面を、該ロールの軸心方向の中央部に係る外周面よりも熱伝導性の高い材質で形成したので、ノズル内部において溶湯が凝固することに起因するノズルの目詰まりの防止と、ノズルの両端部から供給された溶湯の確実な凝固という、相反する使用上の要求を同時に満足することができる。
すなわち本発明においては、軸心方向の両端部の外周面のみに熱導電性に優れた材質を配したので、上述の特許文献に係る従来形態のように、ロールの全体を熱伝導性の高い材質で形成して、当該ロールに過剰な冷却性能が付与された場合に生じる不具合、つまりノズル内部で溶湯が凝固してノズルが目詰まりする問題を解消することができる。
加えて、軸心方向の両端部に係る外周面に、優れた冷却性能を発揮する熱導電性に優れた材質を配したので、ノズルの軸心方向の端部から供給されて、ロールの端部に至った溶湯を確実に凝固させることができる。これにより未凝固の溶湯の流出を防いで、信頼性に優れた鋳造装置を得ることができる。

以上のような作用効果は、具体的には請求項２のように、ロールの軸心方向の中央部に係る外周面を鋼で形成し、ロールの軸心方向の両端部に係る外周面を、当該鋼よりも熱導電性に優れた銅又は銅合金で形成することで得ることができる。

ノズルの開口縁が、異なる材質で形成された二つの外周面の境界部よりも軸心方向の外側寄りに位置している場合には、ノズルの端部から供給された溶湯を熱伝導性の高い材質からなる外周面に接触させて、速やかに溶湯を凝固させることができるものの、ロールの外側部分の冷却効率が過剰であると、上述と同様にノズル内部で溶湯が凝固して、ノズルが目詰まりするおそれがある。
これに対して請求項３記載の本発明のように、ノズルの開口縁が、異なる材質で形成された二つの外周面の境界部と同位置、或いは境界部よりも軸心方向の中央寄りに位置していると、ノズルの開口縁の端部から未凝固の溶湯が外側に流れた場合にも、ロールの外側寄りに位置する外周面が発揮する優れた冷却性能により、溶湯を速やかに凝固させて、未凝固の溶湯の流出を確実に防ぐことができ、加えて、過剰な冷却性能に起因してノズル内部で溶湯が凝固して、ノズルが目詰まりを起こす不具合も生じない。

請求項４記載の本発明のように、鋳造圧延ロールが、冷却水路を有するロール本体と、該ロール本体の軸心方向の中央部に外嵌装着された鋼製のセンター筒と、該センター筒を挟むように前記ロール本体の軸心方向の両端部に外嵌装着された銅又は銅合金製の二つのエンド筒とで構成されていると、ロール本体に対するメッキ処理等により、ロール本体の外周面に銅層を形成する場合に比べて、鋳造圧延ロールを作業効率良く安価に製造することができる。このことは、鋳造装置の全体コストの低減化に資する。

以下に、本発明に係る連続鋳造装置の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は連続鋳造装置（以下、適宜に単に「鋳造装置」と記す）の要部の斜視図であり、当該鋳造装置を構成する鋳造圧延ロール（以下、単に「ロール」と記す）とノズルの位置関係を示している。また、図２はロールとノズルの概略構成を示す縦断正面図、図３はロールによる圧延処理を説明するための図、図４はロールの内部構成を示す図である。なお以下においては、図１においてロールの軸心方向（ロールの伸び方向）を左右方向と規定し、二つのロールの並び方向を前後方向と規定する。

図１に示すように、本実施形態に係る鋳造装置１は、所謂双ロール型の連続鋳造装置であり、前後方向に並設された一対のロール２・２と、これらロール２・２の上方に配置されて、ロール２・２の対向間隙に向けてアルミ合金の溶湯４を供給するノズル３とを備える。そして、図３に示すように、ノズル３から溶湯４を供給しながら、これらロール２・２を所定方向（溶湯４を引き込む方向）に駆動回転させることにより、両ロール２・２の表面に生成された金属凝固層５を圧延してアルミの薄肉板７（板状体）を製造するものである。

図２および図３に示すように、ノズル３の内部には、ロール２・２の対向間隙に向けて溶湯を供給する溶湯供給路８が形成されている。図２において、符号９は、左右方向における溶湯供給路８の開口縁を示しており、当該溶湯供給路８を区画する左右の側壁の内壁面は、上下方向に真っ直ぐに伸びるストレート状に形成されている。図３に示すように、ノズル３の先端とロール２・２の外周面との対向間隙を可及的に小さくすることを目的として、ノズル３の先端部の前後方向の外形形状は、下方に行くに従って厚み寸法が漸次小さくなる下窄まりのテーパー状に形成されている。

図４に示すように、各ロール２は、円柱状のロール本体２０と、該ロール本体２０の左右両端から突設されたロール軸２１・２１とを備え、両ロール軸２１・２１が軸受装置２・２に回転自在に支持されている。なお、軸受装置２２には、ロール軸２１を駆動回転させるための駆動機構が組み込まれている。図３に示すように、ロール本体２０の外周面の近傍には多数本の冷却水流路２３が配設されており、一方のロール軸２１（図示例では左側）には、該冷却水流路２３に冷却水を供給する供給流路２４と、冷却水流路２３を流れた冷却水を回収するための回収流路２５とが配設されている（図４参照）。
不図示のチラーユニットで生成された冷却水は、供給流路２４を介して冷却水流路２３に送給されてロール２を冷却したのち、回収流路２５を介して不図示のタンクに回収され、チラーユニットで冷却されたのち、再び冷却水流路２３に送給されてロール２を冷却する。

そのうえで本実施形態に係る鋳造装置１においては、各ロール２の左右方向の両端部に係る外周面を、中央部に係る外周面よりも熱伝導性の高い材質で形成した点が着目される。具体的には、ロール本体２０の左右方向の中央部に鋼製のセンター筒２６を外嵌装着し、該センター筒２６を挟むように、ロール本体２０の左右方向の両端部に該鋼よりも熱導電性に優れた銅製の二つのエンド筒２７・２７を外嵌装着して、ロール２を作成する。
また本実施形態では、図２に示すように、センター筒２６とエンド筒２７との境界部は、左右方向における溶湯供給路８の開口縁９と一致させている。

このように、ロール２の左右方向の両端部に係る外周面を、左右方向の中央部に係る外周面よりも熱伝導性の高い材質で形成していると、ノズル３の内部において溶湯４が凝固することに起因するノズル３の目詰まりの防止と、ノズル３の開口縁９から送出された溶湯４の確実な凝固という、相反する使用上の要求を同時に満足することができる。

すなわち、ロール２の左右方向の両端部のみに熱導電性に優れた銅製のエンド筒２７・２７を配したので、上述の特許文献に係る従来形態のように、ロールの全体を熱伝導性の高い材質で形成して、当該ロールに過剰な冷却性能が付与された場合に生じる不具合、つまりノズル３の内部で溶湯４が凝固してノズル３が目詰まりする問題を確実に解消することができる。
また、このように左右方向の両端部のみに熱導電性に優れた銅製のエンド筒２７・２７を配することにより、ノズル３の左右の開口縁９から供給されて、ロール２の左右端に至った溶湯４を速やかに且つ確実に凝固させることができ、したがって、未凝固の溶湯４が流出する不具合も生じない。

以上のような作用効果は、特に、生産性の向上を目的として、ロール２の回転速度（鋳造速度）の高速化を図った際に有用なものであると言える。また、冷却水の温度や冷却水の流量の微妙な変更調整を要することなく、簡単且つ確実に、ロール２に最適な冷却性能を付与できる点でも優れている。

センター筒２６とエンド筒２７・２７との境界部を、左右方向におけるノズル３の開口縁９と一致させていると、ノズル３の開口縁９の端部から未凝固の溶湯４が左右の外側に流れた場合にも、銅製のエンド筒２７・２７に由来する優れた冷却性能により、溶湯４を速やかに凝固させて、未凝固の溶湯４の流出を確実に防ぐことができる。加えて、ノズル３の溶湯供給路８に対峙するロール２の外周面は、鋼製のセンター筒２６であるので、銅製のエンド筒２７・２７の影響を受けて、ノズル３の内部で溶湯４が凝固して目詰まりを起こすこともない。

上記実施形態においては、銅製のエンド筒２７を採用していたが、当該エンド筒２７は銅合金製であってもよく、要は熱導電性に優れた銅を主要成分とするものであればよい。

上記実施形態においては、センター筒２６とエンド筒２７・２７との境界部を、左右方向におけるノズル３の開口縁９と一致させていたが、本発明はこれに限らず、センター筒２６とエンド筒２７・２７との境界部を、ノズル３の開口縁９よりも僅かに左右方向の中央寄りに設けてもよく、これによっても上述と同様の作用効果を得ることができる。尤も、左右方向におけるノズル３の開口縁９と、センター筒２６とエンド筒２７・２７との境界部との距離が大きい場合には、銅製のエンド筒２７に由来する冷却性能が良好に発揮されず、溶湯４を速やかに凝固させることが困難となって、溶湯４が流出するおそれがある。このため、左右方向におけるノズル３の開口縁９と、センター筒２６とエンド筒２７・２７との境界部との距離は、最大でも数センチ程度とすることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造装置の要部の斜視図であり、鋳造圧延ロールとノズルの位置関係を示している。 鋳造圧延ロールとノズルの概略構成を示す縦断正面図である。 鋳造圧延ロールによる圧延処理を説明するための図である。 鋳造圧延の内部構成を示す図である。

符号の説明

１ 連続鋳造装置
２ ロール
３ ノズル
４ 溶湯
５ 金属凝固層
７ 板状体（アルミの薄肉板）
８ 溶湯供給路
９ 開口縁
２０ ロール本体
２６ センター筒
２７ エンド筒

Claims (4)

1. 所定間隔を置いて対向配置された一対の鋳造圧延ロールと、これらロールの対向間隙に向けて溶湯を供給するノズルとを有し、該ノズルから溶湯を供給しながら、前記ロールを所定方向に回転させることにより、ロールの表面に生成された金属凝固層を圧延して溶湯から板状体を製造する双ロール型の連続鋳造装置において、
   前記鋳造圧延ロールの軸心方向の両端部に係る外周面が、該ロールの軸心方向の中央部に係る外周面よりも熱伝導性の高い材質で形成されていることを特徴とする連続鋳造装置。
2. 前記ロールの軸心方向の両端部に係る外周面が銅又は銅合金で形成され、前記ロールの軸心方向の中央部に係る外周面が鋼で形成されている請求項１記載の連続鋳造装置。
3. 前記軸心方向における前記ノズルの開口縁が、異なる材質で形成された二つの外周面の境界部と同位置、或いは境界部よりも軸心方向の中央寄りに位置している請求項１又は２記載の連続鋳造装置。
4. 前記鋳造圧延ロールが、冷却水路を有するロール本体と、該ロール本体の軸心方向の中央部に外嵌装着された鋼製のセンター筒と、該センター筒を挟むように、前記ロール本体の軸心方向の両端部に外嵌装着された銅又は銅合金製の二つのエンド筒とで構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の連続鋳造装置。

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