JP2010533590A - 水平ベルト鋳造装置の金属輸送ベルト上において凝固中に鋳造製品の熱移送を均質化する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な形式で金属輸送ベルトにおける鋳造製品の最高接触とそれに伴う金属輸送ベルトへの鋳造製品の熱伝達の最適化と補償が全鋳造幅にわたり保証され得る方法と装置を提供すること。
【解決手段】金属製の矩形ストランドの端寸法近くに鋳造して、水平ベルト鋳造装置（１）の直接ストリップ鋳造方法に基づいて金属ストリップに引き続いて再加工する際には、鋳造製品（４）が不均一な熱移送によって予備ストリップ（５）に対する輸送中に変形する、というのは、ストリップの上面が周辺空気による対流によってのみ且つ熱放射によって冷却される一方、ストリップ下面が冷却された金属輸送ベルト（７）と直接接触しているからである。これによって金属輸送ベルト（７）と鋳造製品（４）のまず最初に完全接触が失われ、鋳造製品のストリップ辺が上方へ彎曲する。簡単な方法で鋳造製品（４）を金属輸送ベルト（７）上に最高接触とそれに伴う全鋳造幅にわたり鋳造製品（４）の金属輸送ベルト（７）への熱伝達の最適化と均質化を保証させるために、この発明によると金属輸送ベルト（７）の端に配置された圧力ロール（１１）によって上方から予備ストリップ（５）に凝固させる鋳造製品（４）へ、特にストリップ辺（６）へ押圧させ、予備ストリップ（５）の下面の金属輸送ベルト（７）を去る際に突然に減少された冷却の補整のために、定義された領域には、直接に金属輸送ベルト（７）の後部にこの予備ストリップを追加的に冷却させる。

Description

この発明は、金属製の矩形ストランドの端寸法近くに鋳造して、引き続いて水平ベルト鋳造装置の直接ストリップ鋳造方法に基づいて金属ストリップに再加工する方法と装置に関し、金属溶融物が溶融供給システムによって下面にて冷却された水平循環金属輸送ベルト上に鋳造され、液状鋳造製品がこの金属輸送ベルト上で装置に対する輸送中に凝固し、金属輸送ベルトを出た後に、例えば滑り／駆動ロールによって機械式に緊張されていて、駆動体に搬送される。滑り／駆動ロールを備える構成は、強制的に必要としなく、構成がこれらロールなしにも実現され得る。

ストリップの上面が周辺大気による対流によって且つ熱放出によって冷却されて、そのストリップ下面が冷却された金属輸送ベルトと直接接触している、直接ストリップ鋳造方法により不活性大気の下で鋳造粉末なしに鋳造されたストリップの凝固処理における不均一な熱搬出に基づいて、ストリップが既に凝固中に、その後にまず最初に上方に、次に下方に変形される。

冷却を開始するために、ストリップの最下材料層が非常に大きい温度勾配に基づいて最も強力に収縮される。全ストリップが中心に上方に彎曲し、非常に高い応力が上層にもたらされる。この応力が流れ応力より大きいので、応力が凝固の更なる経過で、長さ（流れ）によって再び縮小し、それによりストリップ中心の反対の彎曲が下方に与えられる。結果として、下層がまず最初に延長され、上層が短縮されたままである。

連動する金属輸送ベルトから通常に上面上に供給されないベルトを去る際にストリップの温度がストリップ厚によってストリップ下面の今減少された冷却のために補償されるならば、熱延性が一致する。上短縮されて且つ下延長されたストリップ領域が逆曲率を引き起し、ストリップ縁が上方に弓形に反る。けれども、この際に生じる応力が流れ限度以下であるか、或いは流れ限度近傍であるので、流れ過程による曲率の逆成が全くないか、或いは非常僅かに観察される。上方への曲率が存在するままであり、ストリップ挟面とスキーと同様なストリップヘッドのようなアーチ形に生じる。

ストリップの別の輸送経過では、このアーチ形の自由度が長手方向において接続するロールテーブル上で水平に輸送されたストリップの重力に基づいて及び／又は単数或いは複数の金属輸送ベルトに追従する駆動ロール或いは滑りロールによって制限されて、このロールはまず最初にストリップ先端を、次に全ストリップを機械的に緊張させ、下流に平らに平行走行を強制させる。自由度のこの制限は、ストリップに存在する応力が緊張されていない領域において縮小されるに違いなく、それ故に、ストリップ挟面がまず最初に金属輸送ベルトを去った後にアーチ形になる。この作用は金属輸送ベルトの領域にまで戻して延びているので、凝固するストリップが、雨溝のように形成されているストリップの幅にわたる不均一な温度分布の結果として、部分的にもはや金属輸送ベルトと冷媒と接触しない。

これらの問題に対処するために、鋳造領域における予備ストリップの成形の反作用を回避するために且つ下流に位置した集合体へ通すことを確保するために、国際出願公開第２００６／０６６５５２号（特許文献１）には、一次冷却地域の終りに且つ通常の二次冷却地域の開始前に案内要素を配列することが提案されている。通例は、案内要素が予備ストリップの上部と下部にトップからトップまで或いは互いにずれて配置された複数のロールから成り立つ。

ロールの特別な配列では、予備ストリップが鋳造ラインの上部に位置する平面に案内されて、この際に実施された上方運動によって予備ストリップの下面の延性を受ける。予備ストリップが波形状にロールセットを通過するロール配列でも可能であるが、しかし今まで使用されていなかった。

特許文献１から知られた方法では、金属輸送ベルトに追従する案内要素によって金属輸送ベルトへの熱過程の抜本的影響が不完全にしか出来ないことが欠点である。

国際出願公開第２００６／０６６５５２号明細書 特開平０６−７９００号公報

それ故に、これに描かれた先行技術から出発して、この発明の課題は、簡単な形式で金属輸送ベルトにおける鋳造製品の最高接触とそれに伴う金属輸送ベルトへの鋳造製品の熱伝達の最適化と補償が全鋳造幅にわたり保証され得る方法と装置を提供することである。

提起された課題は、請求項１の特徴事項による方法によると、鋳造機の流出領域にまでストリップ辺の可能な後方アーチ形を回避するために且つ凝固中の鋳造製品への熱移送を補償するために、金属輸送ベルト上に継続する方法工程が互いに組合せられることによって解決される。 金属輸送ベルトにおける鋳造製品の最高接触の形成、このために金属輸送ベルトの鋳造方向に下流に存在する端の領域における鋳造製品の上部に配置された冷却された圧力装置が上から予備ストリップに凝固させる鋳造製品へ、特にそのストリップ辺へ押圧され、
予備ストリップの下面の金属輸送ベルトを去る際に突然に減少された冷却の補整、このために定義された領域には、直接に金属輸送ベルトの後部に予備ストリップの下面と選択的に同時に上面が、選択的に全幅にわたり追加的に冷却される。

予備ストリップ端の領域においてこの発明よると上から鋳造製品へとここで特にそのストリップ辺へ及ぼされた圧力によって、鋳造製品の下面と金属輸送ベルトとの完全な接触が強制され、予備ストリップ下面の追加的冷却と関連されて、金属輸送ベルトから鋳造製品まで全鋳造幅にわたる熱伝達の最適化と補償及び金属輸送ベルトから去った後の予備ストリップ内部の熱補償が達成され得る。

必要な圧力はこのために鋳造製品の全幅に作用する圧力ロールにより或いはストリップ辺にしか作用しない部分圧力ロールによって作用される。この際に、圧力ロールが特に別々に駆動されて内部に冷却される。この発明によると、必要な圧力は鋳造製品の全幅に載置して循環する圧力ベルトによって作用され得て、この圧力ベルトが同様に別々に駆動され且つ冷却され得る。

鋳造製品への圧力との組合せにおいて、この発明によると、同時に予備ストリップ下面の冷却が金属輸送ベルトの直後の定義された領域において実施されて、この定義された領域が予備ストリップの全幅にわたり且つ滑り／駆動ロールの存在では、これらのロールまで延び得る。この冷却が例えば水による開放噴霧冷却によって及び／又は循環する冷却された冷却ベルトによる閉鎖冷却によって行われ、この冷却ベルトは金属輸送ベルトと同様に予備ストリップ下面と接触している。この発明によると、予備ストリップを供給し、定義されて種々に適合されて冷却させるために、同時に予備ストリップ上面上に循環する冷却ベルトを配置することが可能である。

鋳造装備の本質的成分を備える鋳造装備のレイアウトを示す。 開放噴霧冷却を備える図１の拡大部分断面を示す。 循環冷却ベルトを備える図１の拡大部分断面を示す。 先行技術の図１の拡大部分断面の平面図を示す。 鋳造製品／予備ストリップを通る横断面を示す。 圧力ロールを備える図３の平面図を示す。 使用された圧力ロールを備える鋳造製品／予備ストリップを通る横断面を示す。 部分圧力ロールを備える図３の平面図を示す。 圧力ベルトを備える図３の平面図を示す。

この発明の更なる詳細と利点は、次に概略的図面に図示された実施例に詳細に説明されている。

図１には、その鋳造装備の本質的成分を備える直接ストリップ鋳造方法に基づいてベルト鋳造装備１の側面図が図示されている。鋳造方向において（図面において左から右へ）この装備は、鋳造とりべ２’を備える鋳造機２と、分配溝３と、溶融供給システム３’と循環金属輸送ベルト７とから成り立つ。鋳造とりべ２’から分配溝３を通して下方に流れ出る金属溶融物が溶融供給システム３’から所定厚に冷却された金属輸送ベルト７上に鋳造製品４として塗布されている。金属輸送ベルト７の長さは、金属輸送ベルト７上の鋳造製品４の滞在時間が予備ストリップ５に対して大幅に凝固するために十分であるように整合されている。例えばおよそ１ｍｍの厚さしか有しない金属輸送ベルト７は二つの転向ロール８、９と例えば緊張ロール１０によって駆動されて供給される。鋳造製品４を金属輸送ベルト７上に横制限させるために、金属輸送ベルト７の各側面には連動するダムブロックチェーン１５が配置されている。金属輸送ベルト７には、完全に凝固された予備ストリップ５を輸送して確実に案内するように滑り／駆動ロール１４が接続していて、これらロールが予備ストリップ５を機械的に固定し、駆動体１６まで搬送し、それにより更なる加工に供給される。

先行技術に一致するこのベルト鋳造装備１のには、この発明によると、鋳造製品４の上部に金属輸送ベルト７の端に存在する転向ロール８の領域において圧力ロール１１が配置されている。鋳造製品４上に載置するこの圧力ロール１１によって鋳造製品４上へ適切に及ぼされた圧力によって鋳造製品４の少なくともストリップ辺と金属輸送ベルト７との最高切所が強制され得る。

図２ａでは、図１の拡大部分断面には、上から所定圧力により鋳造製品４上に作用する圧力ロール１１に加えて、予備ストリップ５の下面のこのために組合せでこの発明により実施された追加的冷却が噴霧冷却１７の形態で記載されている。この冷却は、冷却が定義された領域に作用し、この領域が予備ストリップ５の全幅を介して凝固でき、図示された実施例において金属輸送ベルト７の端から下滑り／駆動ロール１４の第一ロールにまで達するように調整される。

閉鎖された冷却の形態で予備ストリップ５の代用的冷却が図２ｂに図示されている。同様に転向ロール８の直後の定義された領域のみにしか生じないこの冷却が循環冷却ベルト１９、１９’により実施される。この場合に、図２ａの噴霧冷却１７の際に図示されるように、予備ストリップ５の下面のみがそこに配置された冷却ベルト１９によって及び／又は選択的に予備ストリップ上面も予備ストリップ５の上面に配置された別の冷却ベルト１９’によって冷却される。

鋳造製品４のこの発明による圧力作用をより良く明らかにするために、次の写像（図）３−６には図１と２のベルト鋳造装備１が斜視平面図で図示されている。

図３ａは例えば先行技術に基づく分配溝３／溶融供給システム３’から金属輸送ベルト７の端までのベルト鋳造装備１の一部を示す。鋳造製品４のストリップ始端が存在する金属輸送ベルト７には、種々の横断線Ａ，Ｂ，Ｃが記載されている。線Ａは金属輸送ベルト７の前半部における鋳造製品４を通る横断面を意味し、線Ｂは金属輸送ベルト７の端における鋳造製品４を通る横断面を意味し、線Ｃは金属輸送ベルト７を去った後にロールテーブル７’上に載置する凝固された予備ストリップ５を通る横断面を意味する。先行技術に基づくベルト鋳造装備１の場合には、鋳造製品４がその土台から金属輸送ベルト７を離れて、そのストリップ辺６を常にアーチ形にする。このアーチ形はおよそ横断線Ａの領域の高くなる値を備える楔形アーチ形領域１８の形態に開始するので、最終的に金属輸送ベルト７を出た後に（横断線Ｃの領域には）記載された端状態が調整される。

図３ｂでは、ストリップの図３ａに記載された高いアーチ形が各横断線にて与えるベルトを通して明確に図示されている。横断線Ａでは、完全に凝固されていない鋳造製品４が土台上の完全接触を備える重力と現可塑化特性を前提として金属輸送ベルト７に載置する。横断線Ｂでは、もはや可塑化しない鋳造製品４のストリップ辺６が金属輸送ベルト７から離れて、鋳造製品４が今や緩やかなアーチ形横断面を有する。横断線Ｃでは、ストリップ辺６のアーチ形がさらに前進されて、金属輸送ベルト７を延長するロールテーブル７’上に載置する完全に凝固された予備ストリップ５の横断面がおよそ雨溝の形状を有する。

図４ａでは、横断線Ｂの領域に配置された圧力ロール１１の使用によって生じるストリップ辺６のアーチ形の変更が図示されている。ストリップ辺６の丸く膨らむ領域１８が明らかに減少された絶対値を備える横断線Ｂから最初に開始する。それ故に、圧力ロール１１がストリップ辺６の高い彎曲を押さえ付ける効果により後方に横断線Ａの領域に戻してまで作用する。横断線Ｃまでのストリップ辺６のさらに前方に向いた高い彎曲は確かに圧力ロール１１によって完全に押し付けられないが、しかし、圧力ロール１１なしの図３ａにおけるより明らかに低い。それで、この発明の課題、金属輸送ベルト７に土台により鋳造製品４の完全接触を保証させることが、圧力ロール１１の使用によって完全に満たされる。

圧力ロール１１の使用によって適切な横断線に生じるストリップ横断面が図４ｂに図示されている。圧力ロール１１なしのように、横断線Ａでは、鋳造製品４が金属輸送ベルト７上に平らに載置するが、しかし、金属輸送ベルト７の端に置かれた横断線Ｂにも載置する。金属輸送ベルト７の出た後に初めて、僅かなストリップ辺アーチ形が生じ、しかし、このストリップ辺アーチ形が予備ストリップ下面のこの発明による追加的冷却によって補償され得る。

図５には圧力ロール１１に対する代用物として金属輸送ベルト７の端における同じ領域において部分圧力ロール１２が圧力装置として使用されて、専らストリップ辺６に作用する。この措置によって達成された効果は、示された丸く膨らむ領域１８によって明らかになるように、圧力ロール１１の作用態様により完全に比較できる。

圧力ロール１１或いは部分圧力ロール１２に対する別の代用物は、図６に一致して、鋳造製品４のより大きい領域に圧力を作用させる圧力ベルト１３の使用である。それ故に、ここに生じる丸く膨らむ領域１８は以前に図示された圧力ロール１１、１２におけるより僅かに小さい。

この発明は、この発明による方法がこの明細書により可能であるならば、図示された実施例に限定されておらず、むしろ使用された圧力装置と追加的冷却装置に関して明細書から離れる集合体を備えて実施され得る。

１．．．．．ベルト鋳造装置
２．．．．．鋳造機
２’．．．．鋳造とりべ
３．．．．．分配溝
３’．．．．溶融供給システム
４．．．．．鋳造製品
５．．．．．予備ストリップ
６．．．．．予備ストリップのストリップ辺
７．．．．．金属輸送ベルト
７’．．．．金属輸送ベルト後のロールテーブル
８、９．．．転向ロール
１０．．．．緊張ロール
１１．．．．圧力ロール
１２．．．．部分圧力ロール
１３．．．．圧力ベルト
１４．．．．滑り／駆動ロール
１５．．．．ダムブロックチェーン
１６．．．．駆動体
１７．．．．開放冷却装置（噴霧冷却）
１８．．．．丸く膨らむ領域
１９．．．．閉鎖冷却装置（循環冷却ベルトの下部）
１９’．．．閉鎖冷却装置（循環冷却ベルトの上部）
Ａ．．．．．金属輸送ベルトの前半部における鋳造製品を通る横断面
Ｂ．．．．．金属輸送ベルトの端における予備ストリップを通る横断面
Ｃ．．．．．金属輸送ベルトの出た後の予備ストリップを通る横断面

Claims (13)

1. 金属製の矩形ストランドの端寸法近くに鋳造して、水平ベルト鋳造装置（１）の直接ストリップ鋳造方法に基づいて金属ストリップに引き続いて再加工する方法であって、金属溶融物が溶融供給システム（３’）によって下面にて冷却された水平循環金属輸送ベルト（７）上に鋳造され、液状鋳造製品（４）がこの金属輸送ベルト（７）上で予備ストリップ（５）に対する輸送中に凝固し、金属輸送ベルト（７）を出た後に、例えば滑り／駆動ロール（１４）によって機械式に緊張されていて、駆動体（１６）に搬送される方法において、ストリップ辺（６）の鋳造機（２）の補償領域にまで可能な後方丸い膨らみを回避するために且つ金属輸送ベルト（７）上の凝固中の鋳造製品（４）における熱移送の均質化するために、次の方法工程が互いに組合せられ：
   ａ）金属輸送ベルト（７）上の鋳造製品（４）の最高接触の形成のために、金属輸送ベルト（７）の鋳造方向に下流に存在する端の領域における予備ストリップ（５）の上部に配置された冷却された圧力装置（１１、１２、１３）が上から予備ストリップ（５）に凝固させる鋳造製品（４）へ、特にそのストリップ辺（６）へ押圧され、
   ｂ）予備ストリップ（５）の下面の金属輸送ベルト（７）を去る際に突然に減少された冷却の補整のために、定義された領域には、直接に金属輸送ベルト（７）の後部に予備ストリップ（５）の下面と選択的に同時に上面が、選択的に全幅にわたり追加的に冷却されることを特徴とする方法。
2. 圧力装置として鋳造製品（４）の全幅に作用する圧力ロール（１１）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 圧力装置として鋳造製品（４）のストリップ辺（６）上にそれぞれに作用する部分圧力ロール（１２）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 圧力装置として鋳造製品（４）の全幅に作用する循環圧力ベルト（１３）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 圧力装置（１１、１２、１３）が別々に駆動され且つ冷却されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 予備ストリップ（５）の下面の追加的冷却と上面の選択的同時冷却の定義された領域が滑り／駆動ロール（１４）の存在において選択的にこの滑り／駆動ロール（１４）まで延びていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 追加的冷却が開放噴霧冷却（１７）によって及び／又は循環冷却ベルト（１９、１９’）による閉鎖冷却によって実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 金属製の矩形ストランドの端寸法近くに鋳造して、水平ベルト鋳造装置（１）の直接ストリップ鋳造方法に基づいて金属ストリップに引き続いて再加工する装置であって、金属溶融物が溶融供給システム（３’）によって下面にて冷却された水平循環金属輸送ベルト（７）上に鋳造され、液状鋳造製品（４）がこの金属輸送ベルト（７）上で予備ストリップ（５）に対する輸送中に凝固し、金属輸送ベルト（７）を出た後に、例えば滑り／駆動ロール（１４）によって機械式に緊張されていて、駆動体（１６）に搬送されて、特に先行請求項１乃至７に基づく方法を実施する装置において、
   ａ）金属輸送ベルト（７）上の鋳造製品（４）で金属輸送ベルト（７）の鋳造方向に下流に存在する転向ロール（８）の領域における予備ストリップ（５）の上部に配置された冷却された圧力装置（１１、１２、１３）が調整可能な圧力により上から予備ストリップ（５）に凝固させる鋳造製品（４）へ、特にそのストリップ辺（６）に作用可能に形成されていて、
   ｂ）予備ストリップ（５）の下面と選択的同時に上面が、選択的に全幅にわたり直接に金属輸送ベルト（７）の後部に配置された冷却装置（１７、１９、１９’）を備えることを特徴とする装置。
9. 圧力装置が鋳造製品（４）の全幅上に作用する駆動された圧力ロール（１１）であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 圧力装置が鋳造製品（４）のストリップ辺上に作用するそれぞれ一個の部分圧力ロール（１２）であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 圧力装置が鋳造製品（４）の全幅上に作用する循環圧力ベルト（１３）であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
12. 冷却装置（１７、１９、１９’）の冷却作用が定義された領域を介して金属輸送ベルト（７）の後部に延びて、滑り／駆動ロール（１４）の存在の際に選択的にこの領域にまで達することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 冷却装置（１７）が開放噴霧冷却（１７）の形態及び／又は予備ストリップ（５）の下部と選択的に上部に循環する冷却ベルト（１９、１９’）による閉鎖冷却の形態に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。

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