JP2011189356A - 双ロール鋳造方法および双ロール鋳造機 - Google Patents

Abstract

【課題】均質的な急冷凝固組織からなる溶製材を得られる双ロール鋳造機を提供する。
【解決手段】本発明の双ロール鋳造機（１）は、外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロール（１１、２１）と、この一対の鋳造ロール間へ金属溶湯（Ｌ）を注湯する溶湯注湯ノズル（３０）と、溶湯注湯ノズル内に配設され金属溶湯の注湯量を調整しつつ金属溶湯を整流して鋳造ロールの外周面へ誘導する中子（３２）とを備えることを特徴とする。この中子により鋳造ロールの外周面へ金属溶湯がスムーズに接触し、その外周面近傍における入熱と抜熱とが均衡し易くなる。これにより、凝固組織が全体的に微細で均質的化し、きらいなどの鋳造表面欠陥の少ない溶製材が得られる。そして鋳造ロールから送出直後の溶製材（Ｓ）を急冷装置（５１、５２）により急冷（水冷等）すると、溶製材の中央部における凝固組織もより微細化し、鋳造欠陥をより抑止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、良好な凝固組織の溶製材を得ることができる双ロール鋳造方法およびその方法の実施に適した双ロール鋳造機に関する。

板材などを生産する方法の一つに双ロール鋳造方法がある。この双ロール鋳造方法は、挟み込む方向に同期回転する一対の鋳造ロールの挟間上方へ、金属溶湯を注湯してなされる。注湯された金属溶湯は、それぞれの鋳造ロールの外周面上で冷却され、凝固殻が形成される。この凝固殻は鋳造ロールの回転に応じてキス点で接触を開始した後に圧接されて、溶製材（鋳塊）となって連続的に送出（排出）される。

この双ロール鋳造方法によれば、従来の連続鋳造法などよりも、各種工程の省略や簡素化が可能となり、薄い板材などを低コストで効率的に製造することが可能となる。
もっとも双ロール鋳造を行う場合、湯皺やきらい等の鋳造表面欠陥を生じたり、板中心部に偏析やミクロシュリンケージ、ブローホール等が発生し、金属組織や厚さ等が不均一になることもある。そこで従来から、高品質の溶製材を安定的に得るために、種々の双ロール鋳造方法や双ロール鋳造機が提案されており、例えば、下記のような特許文献にそれに関する記載がある。

特開平１−１３３６４６号公報 特開平８−２６７１８８号公報 特開２００７−１０５７５８号公報

特許文献１は、一対の鋳造ロール（冷却ロール）の上方にできる湯溜まり部に中子を設け、鋳造ロールの挟間上方に鋳造ロールの長手方向に延びるヒーターを設けることを提案している。これにより、厚い鋼材を鋳造する場合でも、その挟間上方に冷水塊が形成され難くなり、冷水塊に起因する厚みむらや割れ等の発生を回避できる旨が記載されている。もっとも、このようなヒーターの存在は、却って、金属溶湯の流れを乱し、鋳造品質を低下させ得る。

特許文献２は、一対の鋳造ロールの挟間上方に金属溶湯の供給ノズルとは別に、中子堰を設けることを提案している。もっともこの中子堰は、ストレート型ノズルから短辺堰（サイド堰）へ向けて金属溶湯を注湯する場合に生じる特有の金属溶湯の乱流を抑制するに過ぎない。

特許文献３は、鋳造ロールから送出された直後の溶製材（鋳塊）へ冷却水をスプレーして、二次冷却することを提案している。しかし、その冷却は、厚み２．２ｍｍｘ幅３００ｍｍの鋳塊に対して毎分１００ｃｃ程度の少量の冷却水を噴霧しているに過ぎず、双ロールから送出された鋳塊の組織に影響を与えるような急冷ではない。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、溶製材の表面部から中央部にかけて、より均質的で良好な凝固組織からなる溶製材が得られる新たな双ロール鋳造方法と、それに適した双ロール鋳造機を提供することを目的とする。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、先ずは、溶湯の供給ノズル内に中子を設けることにより、溶製材の内部側の凝固組織まで均質化できることを新たに見出した。次に、鋳造ロールから送出された溶製材に冷媒を接触させる二次冷却を行うことにより、表面部のみならず中央部の凝固組織までをも、均質化または微細化することができることをも見出した。これらの成果を発展させることで、本発明者は以降に述べる種々の発明を完成させるに至った。

《双ロール鋳造機》
（１）本発明の双ロール鋳造機は、外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロールと、該一対の鋳造ロール間へ金属溶湯を注湯する溶湯注湯ノズルと、該溶湯注湯ノズル内に配設され該金属溶湯の注湯量を調整しつつ該金属溶湯を整流して該鋳造ロールの外周面へ誘導する中子と、を備えることを特徴とする。

本発明では、一対の鋳造ロールへ金属溶湯を注湯する溶湯注湯ノズル内に中子が設けられている。この中子は、先ず、溶湯注湯ノズルから一対の鋳造ロールの挟間へ注湯する金属溶湯の注湯量を調整する。これにより、鋳造ロールの外周面近傍における入熱量と抜熱量のバランスが図られる。具体的には、鋳造ロールの外周面に金属溶湯が接触して凝固殻が形成される際に放熱される凝固熱量および後続の金属溶湯からの伝熱量からなる入熱量と、鋳造ロールの外周面側から内周面側へ伝わる抜熱量との均衡が保たれる。この結果、鋳造ロールの外周面近傍における熱滞留が抑制され、その外周面に金属溶湯が接触して形成された凝固殻は適切に冷却（一次冷却）され得る。

さらに、本発明に係る中子は、金属溶湯を鋳造ロールの外周面へ整流しつつ誘導する。これにより、金属溶湯は乱流状態が回避されつつ、鋳造ロールの外周面へスムーズに接触する。そして鋳造ロールの外周面へ誘導され接触した金属溶湯は、鋳造ロールの外周面との間でより良好な熱伝達が可能となる。その結果、鋳造ロールの外周面に接触した金属溶湯または凝固殻からの抜熱も促進され、より大きな冷却速度で一次冷却された溶製材が形成され得る。

こうして、鋳造ロールの外周面に接触する表面部分（表層部分）のみならず、その拡径方向の中央部分までも冷却され易くなり、表面部のみならず中央部まで凝固組織が微細化、均質化した溶製材が得られる。
なお、中子により整流された金属溶湯は鋳造ロールの外周面へスムーズに接触するから、溶製材の表面にきらい等の鋳造表面欠陥も発生し難い。このため本発明によれば、凝固組織が優れるのみならず、鋳造欠陥等のない外観性にも優れた溶製材が得られる。

（２）また本発明の双ロール鋳造機は、外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロールと、該一対の鋳造ロール間へ金属溶湯を注湯する溶湯注湯ノズルと、該一対の鋳造ロールの外周面上にできた該金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に形成された溶製材へ冷媒を接触させて該溶製材を急冷する急冷装置と、を備えることを特徴とする。

双ロール鋳造を行う場合、溶製材の送出速度（排出速度、生産速度）が大きくなると、金属溶湯または凝固殻が鋳造ロールと接触している時間が短くなる。このため、中央部で凝固が完了していない比較的薄い溶製材が形成され得る。一方、溶製材の送出速度が小さくなると、鋳造ロールと凝固殻との接触時間が長くなり、完全凝固した厚い溶製材が形成され得る。このような場合、鋳造ロールの外周面に接触していた表面部の冷却速度と、その反対側（金属溶湯側）にあった中央部の冷却速度とでは大きな差（冷却速度差）ができる。このため、比較的厚い溶製材の中央部は、粗大な晶出相からなる金属組織となり易い。また、送出直後の厚い溶製材は、その表面部と中央部との温度差が大きいため、熱応力によって中央部に割れを生じることもある。

ここで本発明では、一対の鋳造ロールから送出された溶製材に冷媒を接触させてその溶製材を急冷している。これにより、溶製材の表面部から中央部に至るまで良好な金属組織をもつ溶製材を安定して効率的に製造することが可能となった。また、復熱により生じる組織の粗大化や割れの発生等をも抑制できた。このような傾向は溶製材の送出速度が大きくても小さくても同様であり、表面部から中央部に至るまで、均質的な急冷凝固組織をもつ溶製材を得ることが可能となった。

（３）金属溶湯の溶湯注湯ノズル内に中子を設ける場合と、一対の鋳造ロールから送出された溶製材を冷媒で急冷する場合とを分けて説明したが、中子と急冷装置の両方を兼ね備えるとより好ましいことはいうまでもない。これにより、溶製材の表面部は勿論のこと、中央部の冷却速度が確実に向上して、全体的に均質な急冷凝固組織をもつ高品質な溶製材を得ることが可能となる。

《双ロール鋳造方法》
（１）本発明は、双ロール鋳造機としてのみならず、双ロール鋳造方法としても把握できる。すなわち本発明は、外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロール間への金属溶湯の注湯量を調整しつつ該金属溶湯を整流して該鋳造ロールの外周面へ誘導する溶湯注湯工程と、該一対の鋳造ロールの外周面上にできた該金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に溶製材を形成する溶製材形成工程と、を備えることを特徴とする双ロール鋳造方法であってもよい。

（２）また本発明は、外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロール間へ金属溶湯を供給する溶湯供給工程と、該一対の鋳造ロールの外周面上にできた該金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に溶製材を形成する溶製材形成工程と、該溶製材へ冷媒を接触させて該溶製材を急冷する急冷工程と、を備えることを特徴とする双ロール鋳造方法としても把握できる。

（３）さらに、溶湯注湯工程と急冷工程の両方を兼ね備える双ロール鋳造方法であるとより好ましいことは、双ロール鋳造機の場合と同様である。

《その他》
特に断らない限り、本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は、下限値ｘおよび上限値ｙを含む。また、本明細書に記載した種々の下限値または上限値は、任意に組合わされて「ａ〜ｂ」のような範囲を構成し得る。さらに、本明細書に記載した範囲内に含まれる任意の数値を、数値範囲を設定するための上限値または下限値とすることができる。

双ロール鋳造機の概要を示す模式図である。 その双ロール鋳造機の溶湯注湯ノズルの周辺を拡大した拡大図である。 中子がない試料と中子がある試料に関する表面部および中央部の金属組織を示す顕微鏡写真である。 各試料の表面から中央に至る冷却速度を示すグラフである。 二次冷却水の噴霧量と冷却速度との関係を示すグラフである。

１ 双ロール鋳造機
１１、２１ 鋳造ロール
３１ 注湯ノズル
３２ 中子
３４ 電熱線（溶湯温度調整装置）
５１、５２ 急冷装置
Ｌ 金属溶湯

発明の実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。なお、以下の実施形態を含めて本明細書で説明する内容は、本発明に係る双ロール鋳造機のみならず、双ロール鋳造方法等にも適宜適用され得る。従って、上述した本発明の構成に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成を付加し得る。なお、鋳造方法に関する構成は、プロダクトバイプロセスとして理解すれば溶製材に関する構成ともなり得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

《双ロール鋳造機》
本発明の双ロール鋳造機は、一対の鋳造ロール（これを適宜「双ロール」という。）と、そこへ金属溶湯を注湯する溶湯注湯ノズルと、溶湯注湯ノズル内に配設した中子を備えてなる。また本発明の双ロール鋳造機は、その中子に替えまたは中子と共に、双ロールから送出された溶製材を冷媒で急冷する急冷装置を備えるものでもよい。勿論、実際には、溶湯注湯ノズルへ金属溶湯を供給する溶湯供給装置、一対の鋳造ロールの間隔を調整する間隔調整装置、各鋳造ロールを駆動する駆動装置、鋳造ロールを冷却する一次冷却装置などをも備える。なお、本発明に係る双ロール鋳造機は、鋳造ロールを少なくとも一対備えればよく、鋳造ロールは複数対でもよい。

（１）本発明に係る溶湯注湯ノズルは、鋳造ロールの挟間へ金属溶湯を適正に注湯できる構造または形態をしている。このため溶湯注湯ノズルは、結果的に従来の湯溜まり部の機能をも兼ね備える。
溶湯注湯ノズルは、鋳造ロールの長手方向に延び、鋳造ロールの長さや製造する溶製材の横幅に応じた長さを有すると好ましい。また溶湯注湯ノズルの厚み（鋳造ロールの中心間を結ぶ方向（以下「幅方向」という。）の長さ）も、鋳造ロールのロール径、その回転速度または製造する溶製材の厚さに応じた適切な注湯量を確保できる大きさであると好ましい。

金属溶湯を漏出を抑止するために、溶湯注湯ノズルの長手方向の下端面は、回転する鋳造ロールの外周面に近接した近接面またはその外周面上を摺接する摺接面であると好ましい。また溶湯注湯ノズルの下端面が鋳造ロールの外周面に実質的に摺接または接触していると、鋳造ロールの外周面をクリーニングすることも可能となる。これにより、異物や余分な鋳塊が溶製材へ混入することを防ぐことができる。

また、溶湯注湯ノズルの幅方向に延びる側面は、一対の鋳造ロールの外周面に沿った矛先状をしており、いわゆるサイド堰として機能するものであると好ましい。溶湯注湯ノズルの長手方向の側面とそれに交叉する幅方向の側面とは一体でも別体でもよい。一体の場合、溶湯注湯ノズルは、上端側が金属溶湯の流入口または供給口となり、下端側が金属溶湯の流出口または注湯口となった方形筒状の筐体となる。

（２）本発明に係る中子は、この溶湯注湯ノズル内に配設され、一対の鋳造ロールの挟間への金属溶湯の注湯量を調整する。さらに、整流した金属溶湯を鋳造ロールの外周面へ誘導する。
中子の長手方向の長さは、製造する溶製材の長さまたは溶湯注湯ノズルの長さに応じたものであると好ましい。中子の幅方向の断面形状は、溶湯注湯ノズルの上方から供給された金属溶湯の流れを阻害しない流線型であると好ましい。特にその下端は、一対の鋳造ロールの挟間の中央に延びる錐体状であると好ましい。

中子による注湯量の調整は、溶湯注湯ノズルの内側面と中子の外側面との最小間隔を調整することで行うことが可能である。例えば、一対の鋳造ロールの挟間隔（ａ）に対する鋳造ロールの外周面と中子との最小間隔（ｂ）の間隔比（ｂ／ａ）を、０．８〜１０さらには１〜５程度に調整すると好ましい。なお、鋳造ロールの挟間隔とは、対峙する各鋳造ロールの外周面間の最短距離である。通常は、挟間隔（ａ）は一対の鋳造ロールの各中心を結ぶ線と各外周面とが交わってできる交点間の距離である。

さらに、本発明に係る中子は、接触する金属溶湯を加熱または冷却して、その金属溶湯の温度を調整し得る溶湯温度調整装置を備えると好ましい。金属溶湯の流量や流れは、金属溶湯の粘度、固相率などによって変化する。金属溶湯の組成が一定であれば、その粘度や固相率等の特性は、その温度によりほぼ決定される。そこで、溶湯温度調整装置により中子に接触する金属溶湯の温度が調整されると、中子による金属溶湯の注湯量の調整や金属溶湯の鋳造ロールの外周面への誘導が的確に行えるようになり好適である。具体的には、中子が、金属溶湯と接触する外周面近傍に、電熱線からなるヒーターや冷媒流路からなるクーラー等を備えるとよい。しかもヒーターやクーラーを中子に内蔵（埋設）すれば、それらによって金属溶湯の流れが阻害されることがないので好ましい。

なお、ヒーターへ供給する電源やクーラーに供給する冷媒源、それら電力量や冷媒量を制御する制御装置等は、中子とは別途設けるとよい。これにより中子の形状自由度が増し、金属溶湯の注湯量や流れの制御に適した形状にし易い。中子による加熱または冷却が不要な場合、中子は断熱材若しくは金属材（Ａｌ溶湯などに浸漬しても溶融、反応等しない材料）からなると、金属溶湯の温度変化を抑制できるので好ましい。このような断熱材として、アルミナ、ケイ酸カルシウムなどがあり、金属材には溶湯との反応を抑制するために表面処理された鋼材などがある。

（３）本発明に係る急冷装置は、一対の鋳造ロールから連続的に送出されてきた溶製材へ冷媒を接触させて溶製材を急冷する急冷装置である。この二次冷却により、溶製材は組織が均質化、微細化し、またその割れなどの欠陥の発生も抑止される。この観点から、急冷装置は一対の鋳造ロールの直下に設けられるとよい。

急冷装置で用いる冷媒は、空気や不活性ガス等の気体でも、水や油等の液体でもよい。もっとも、熱容量や潜熱量が大きく低コストな水が冷媒に適している。また溶製材への冷媒の接触方法も、送風、噴霧、浸漬などいずれでもよい。

一対の鋳造ロールから送出された溶製材の両側から比較的多くの冷却水を噴霧すると、溶製材を均一的に効率よく冷却させることができる。適切な冷却水量は、溶製材の種類やサイズ、生産速度（送出速度）などにより異なるが、例えば、一ノズルあたり毎分０．５〜１０リットルさらには毎分２〜８リットルの水を溶製材へ噴霧すると好ましい。なお、噴霧することで水の大きな潜熱も有効に利用し得る。

なお本明細書でいう「急冷」は、一概に特定できないが、例えば、冷却速度が１００℃／秒以上、２００℃／秒以上さらには５００℃／秒であると好ましい。

溶製材が急冷凝固か否か、さらにはその冷却速度などは、その化学組成に応じて定まる金属組織を観察することにより、間接的に判定可能である。例えば、特定の化学組成範囲内にあることを前提に、初晶の平均粒径、樹枝状結晶の二次枝間の距離である ＤＡＳ（Ｄｅｎｄｒｉｔｅ Ａｒｍ Ｓｐａｃｉｎｇ）の大きさ、晶出物や析出物の平均粒径や分散量などにより特定され得る。特に、ＤＡＳによる冷却速度の特定はデータが豊富であり、高精度な冷却速度の判定が可能である。

（４）本発明でいう鋳造ロールは、通常、略円筒状をしており、その内側から強制冷却がなされている。例えば、鋳造ロールの内周面に向けて冷却水が噴霧されている。これにより、鋳造ロールによる大きな抜熱が可能となり、鋳造ロールの外周面に接触した金属溶湯やその表面に形成された凝固殻が急冷（一次冷却）される。このような観点から、鋳造ロールの少なくとも外周部が高熱伝導材からなると好ましい。高熱伝導材には、例えば、純Ｃｕまたは各種Ｃｕ合金（黄銅、青銅、Ｃｕ−Ｂｅ合金など）がある。その他、熱伝導率を改善した炭素鋼やクロム鋼などの鋼材でもよい。

鋳造ロールのサイズ、回転数、冷却方法や冷却量などは、適宜選択される。また、鋳造ロールの外周面は滑らかな円筒面でもよいが、所望する溶製材の形状に応じて連続または不連続な凹凸形状をしていてもよい。従って一対の鋳造ロールから送出される溶製材は、必ずしも板材のように一定断面の連続体である必要はない。

対峙した各鋳造ロールの回転は、基本的に同期回転で同速回転であるが、各鋳造ロール毎に回転数が異なっていてもよい。この場合は、その程度に応じて、溶湯注湯ノズルからの注湯量や急冷装置の冷却量なども適宜調整するとよい。

なお、本明細書でいう上下は、上流下流の意味であり、必ずしも鉛直方向の上下と一致する必要はない。例えば、溶湯注湯ノズルは、回転軸が水平配置された鋳造ロールの上方に配置されるが、それは鋳造ロールの上流側という意味である。

《双ロール鋳造方法》
本発明の双ロール鋳造方法は、金属溶湯の注湯量を調整しつつ金属溶湯を鋳造ロールの外周面へ誘導する溶湯注湯工程と、一対の鋳造ロールから連続的に送出して溶製材とする溶製材形成工程とを備える。また本発明の双ロール鋳造方法は、金属溶湯を一対の鋳造ロール間へ供給する溶湯供給工程と、上記の溶製材形成工程と、その溶製材へ冷媒を接触させて溶製材を急冷する急冷工程とを備えるものでもよい。勿論、実際には、所望組成の金属溶湯を調製する溶湯調製工程、双ロールから送出された溶製材を圧延、研削、切断、成形等の後工程などをも備え得る。

（１）溶湯注湯工程は、例えば、上述した中子を配置した溶湯注湯ノズルを用いることにより容易に行うことが可能である。この溶湯注湯工程は、さらに、鋳造ロールの外周面へ誘導する金属溶湯の温度を調整する溶湯温度調整工程を兼ねてもよい。この溶湯温度調整工程も、上述した溶湯温度調整装置を用いることにより容易に行うことが可能である。さらに急冷工程も、例えば、上述した急冷装置を用いることで容易に行える。
なお溶湯供給工程は、溶湯注湯工程をも包含する概念であるが、溶湯注湯工程でいう金属溶湯の注湯量の調整や整流という限定を伴わない概念である。

（２）本発明で用いる金属溶湯は、その種類や組成を問わない。もっとも金属溶湯がアルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ合金、マグネシウム（Ｍｇ）またはＭｇ合金のいずれからなる軽金属溶湯の場合、均質的な急冷凝固組織をもつ軽金属溶製材を効率的に得ることができるので好ましい。そのＡｌ合金として、例えば、Ａｌ−Ｃｕ系（ＪＩＳ ２０００系）、Ａｌ−Ｍｎ系（ＪＩＳ ３０００系）、Ａｌ−Ｍｇ系（ＪＩＳ ５０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（ＪＩＳ ６０００系）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系（ＪＩＳ ７０００系）、さらにはＡｌ−Ｆｅ系やＡｌ−Ｓｉ系などがある。

ところで、鋳造ロールへ注湯する金属溶湯の温度（Ｔ）は、液相線温度（ＴＬ）より２０℃以上高い（Ｔ≧ＴＬ＋２０）と好ましい。これにより、完全液相状態で粘度の安定した金属溶湯を鋳造ロールへ注湯でき、溶製材の品質安定化を図れる。逆に鋳造ロールによる一次冷却または鋳造ロールから送出された溶製材の二次冷却は、溶製材の中央部の温度（ＴＣ）がその固相線温度（ＴＳ）よりも５０℃以上低くなるまで（Ｔ≦ＴＳ−５０）さらには４００℃以下になるまで冷却すると好ましい。これにより、中央部が大きな冷却速度で冷却され、中央部からの復熱による表面部の凝固組織の粗大化や割れ等の発生を抑止できる。

実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
《双ロール鋳造機》
本発明の一実施例である双ロール鋳造機１を図１に、その要部拡大図を図２に示した。双ロール鋳造機１は、一対の鋳造ロール１１、２１と、各鋳造ロール１１、２１をそれぞれ水冷する冷却装置１２、２２と、鋳造ロール１１、２１を回転させる駆動装置（図略）と、鋳造ロール１１に対して鋳造ロール２１を付勢する付勢装置２３と、鋳造ロール１１、２１の上方から金属溶湯Ｌを注湯する溶湯注湯装置３０と、溶融炉等の金属溶湯Ｌの供給源４０と、その金属溶湯Ｌを溶湯注湯装置３０の上方へ導く湯路４１と、鋳造ロール１１、２１から送出直後の溶製材Ｓを急冷（二次冷却）する急冷装置５１、５２とからなる。以下、各部材を具体的に説明する。

鋳造ロール１１、２１は、水平な回転軸まわりに対峙した状態で回転し得る円筒体からなる。鋳造ロール１１、２１の外周面（円筒面）は、熱伝導性に優れる銅製または銅合金製（例えば、純銅、無酸素銅、タフピッチ銅、Ｃｕ−Ｂｅ合金など）からなる。この鋳造ロール１１、２１の挟間隔は、付勢装置２３の付勢力、それらの回転数、金属溶湯Ｌの種類（組成や温度）、所望する溶製材Ｓの厚さなどにより変化し得る。いずれにしても、鋳造ロール１１、２１の各外周面上に形成される凝固殻は、キス点で接触を開始して付勢装置２３により圧接されて溶製材Ｓとして排出される。

冷却装置１２、２２は、その鋳造ロール１１、２１の内周壁面に向けて加圧された冷却水を連続的に噴霧して、鋳造ロール１１、２１を水冷する。これにより金属溶湯Ｌまたは凝固殻が一次冷却される。

溶湯注湯装置３０は、鋳造ロール１１、２１の長手方向に延び、上下方向で開口している方形筒状の注湯ノズル３１（溶湯注湯ノズル）を備える。注湯ノズル３１の上部には湯路４１に連なり、金属溶湯Ｌが供給される供給口３１１が設けられている。その下部は鋳造ロール１１、２１の挟間に向けて開口し、金属溶湯Ｌが注湯される注湯口３１２となっている。この注湯口３１２の下端面３１２ａは、金属溶湯Ｌの流出を防ぐため、鋳造ロール１１、２１の外周面上を摺接し得る。注湯ノズル３１は、上述のような形状をしているので、金属溶湯Ｌの湯溜まり部をも兼ねる。

この注湯ノズル３１の内部中央には、注湯ノズル３１と同様に長手方向に延び、上下方向に流線型をした中子３２が配設されている。この中子３２により、溶湯注湯装置３０の上方から供給された金属溶湯Ｌは、先ずは中子３２の左右に分流され、流量（供給量）を調整され整流されつつ、鋳造ロール１１、２１の外周面へ誘導される。なお、中子３２による金属溶湯Ｌの流量調整は、中子３２の上下位置を変更して、鋳造ロール１１、２１の外周面と中子３２との間の間隔（金属溶湯Ｌの流路面積）を調整することで行える。

注湯ノズル３１の外周側には、加熱コイル３３が巻回されている。加熱コイル３３に流す電流量を制御することで、注湯ノズル３１内の金属溶湯Ｌの温度を所定範囲に調整・保持できる。さらに、中子３２の内部にも電熱線３４が埋設してある。この電熱線３４へ供給する電力量を外部に設けた制御装置（溶湯温度調整装置：図略）で制御することで、中子３２の外周面近傍に存在する金属溶湯Ｌの温度（さらには粘度や固相率等）を調整できる。

急冷装置５１、５２は、鋳造ロール１１、２１から送出された直後の溶製材Ｓの両表面へ冷却水をシャワー状に吹き付ける冷却水ノズル５１１〜５２３からなる。各冷却水ノズル５１１〜５２３は、片側３本づつ、上下方向に配設されている。本実施例では、各冷却水ノズル５１１〜５２３から噴霧される冷却水量は全て同じに設定した。もっとも、上下方向で噴霧量を傾斜的に分布させてもよい。

《双ロール鋳造による試料の製造》
（１）上述した双ロール鋳造機１を用いて双ロール鋳造を行った。
鋳造ロール１１、２１には、外径：９００ｍｍ、幅：１００ｍｍ、厚さ：１０ｍｍの無酸素銅製円筒を用いた。鋳造ロール１１、２１の冷却は、冷却装置１２、２２から５リットル／分の冷却水を鋳造ロール１１、２１の内壁へ吹き付けて行った。鋳造ロール１１、２１は、付勢装置２３による押付加重：１６ｋＮ／ｍｍ、回転速度：１４ｒｐｍ（鋳造速度：４０ｍ／分）で運転した。

溶製材Ｓを二次冷却する冷却水ノズル５１１〜５２３からの冷却水の噴霧量は、冷却水ノズル一本あたり、０リットル／分、２．５リットル／分および５リットル／分のいずれかとした。特に断らない限り、噴霧量は５リットル／分とした。なお冷却水は、全て循環式とした。

溶湯注湯装置３０の注湯口は、長さ：１００ｍｍ、幅：８０ｍｍとした。中子３２は、幅 ｍｍの基部３２１から、鋳造ロール１１、２１の挟間に向け上下方向へ４０ｍｍ延びる尖鋭部３２２とからなる。尖鋭部３２２を形成する傾斜面３２２ａ、３２２ｂは平面とした。なお、傾斜面３２２ａ、３２２ｂは鋳造ロールの外周面１１ａ、２１ａに沿った曲面としてもよい。鋳造ロール１１、２１の挟間隔（ａ）は２．８ｍｍとした。傾斜面３２２ａ、３２２ｂと鋳造ロールの外周面１１ａ、２１ａとの間の最短間隔（ｂ）は１０ｍｍとした。従ってそれらの間隔比（ｂ／ａ）は３．６となる。

（２）上述した双ロール鋳造機１を用いて、板状の溶製材（試料Ａ１）を鋳造した。また、上述した中子３２を設けなかった場合の溶製材（試料Ａ２）、急冷装置５１、５２による水冷（二次冷却）を行わなかった場合の溶製材（試料Ａ３）、および中子３２を設けず急冷装置５１、５２による水冷も行わなかった場合の溶製材（試料Ａ４）も同様に鋳造した。

鋳造にはＡｌ合金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｃ合金）からなる軽金属溶湯を用いた。この金属溶湯Ｌは、加熱コイル３３および電熱線３４によって７００℃に保持して、鋳造ロール１１、２１の挟間へ注湯した（溶湯注湯工程）。ちなみに、ＡＣ４Ｃ合金の液相線温度（ＴＬ）：６１５℃、固相線温度（ＴＳ）：５５７℃である。こうして幅８０ｍｍｘ厚さ２．８ｍｍの各試料を鋳造した。

《観察》
（１）試料Ａ１（中子あり・二次冷却あり）と試料Ａ２（中子なし・二次冷却あり）の表面部および中央部の顕微鏡写真を図３に示した。
試料Ａ１〜Ａ４の表面から中央に至る各部の凝固組織を顕微鏡で観察し、得られたＤＡＳからそれら各部における冷却速度を求めた。その結果を図４に示した。

（２）中子３２を設けずに急冷装置５１、５２による冷却水の噴霧量を変化させて、上述の条件下で試料Ｂ１〜Ｂ３を鋳造した。これら試料についても、試料Ａ１〜Ａ４と同様に冷却速度を求めた。その結果を図５に示した。なお図５には各試料の表面部と中央部の冷却速度だけを示した。
なお、本実施例で組織観察した「表面部」は最表層から０．１ｍｍの位置であり、「中央部」は溶製材Ｓの中心部で最表層から１．４ｍｍの位置である。

《評価》
（１）図３から明らかなように、溶湯注湯ノズル内に中子を設けるか否かにより、双ロール鋳造により得られる溶製材の凝固組織は、全体的に大きく異なる。具体的には、中子を設けることによって凝固組織は、表面部のみならず中央部でも微細化することがわかった。

（２）図４から、溶湯注湯ノズル内に中子を設けることにより、中央部の冷却速度が向上することがわかる。また中子の有無に拘わらず、送出された溶製材を二次冷却することによっても、冷却速度が全体的に大きく向上した。特に、試料Ａ２と試料Ａ４とを比較するとわかるように、二次冷却によって溶製材の中央部における冷却速度が大きく向上した。

同様のことは図５からもわかる。つまり、二次冷却の冷却水の噴霧量が増加するほど、溶製材の冷却速度は全体的に向上するが、冷却速度が大きく向上したのは、表面部ではなく中央部であった。このことから、二次冷却による冷却効果は、冷却水が直接接触する表面部ではなく中央部で大きいことが新たにわかった。

なお、その冷却水の噴霧量が５リットル／分まで増加すると、表面部の冷却速度と中央部の冷却速度との差が小さくなる。このことから、本実施例の場合なら、５リットル／分程度が冷却速度を効率的に向上させ得る噴霧量であることもわかる。なお、この５リットル／分程度を単位体積あたりの抜熱量として一般化すると、１３０ｃａｌ／ｃｍ^３となり、冷却水の噴霧量は２〜８リットル／分程度が好ましいといえる。

Claims (10)

1. 外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロールと、
   該一対の鋳造ロール間へ金属溶湯を注湯する溶湯注湯ノズルと、
   該溶湯注湯ノズル内に配設され該金属溶湯の注湯量を調整しつつ該金属溶湯を整流して該鋳造ロールの外周面へ誘導する中子と、
   を備えることを特徴とする双ロール鋳造機。
2. さらに、前記一対の鋳造ロールの外周面上にできた前記金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に形成された溶製材へ冷媒を接触させて該溶製材を急冷する急冷装置を備える請求項１に記載の双ロール鋳造機。
3. さらに、前記中子に接触する金属溶湯の温度を調整し得る溶湯温度調整装置を備える請求項１または２に記載の双ロール鋳造機。
4. 前記一対の鋳造ロールの挟間隔（ａ）に対する前記鋳造ロールの外周面と前記中子との最小間隔（ｂ）の間隔比（ｂ／ａ）は、０．８〜１０である請求項１または３のいずれかに記載の双ロール鋳造機。
5. 外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロールと、
   該一対の鋳造ロール間へ金属溶湯を注湯する溶湯注湯ノズルと、
   該一対の鋳造ロールの外周面上にできた該金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に形成された溶製材へ冷媒を接触させて該溶製材を急冷する急冷装置と、
   を備えることを特徴とする双ロール鋳造機。
6. 外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロール間への金属溶湯の注湯量を調整しつつ該金属溶湯を整流して該鋳造ロールの外周面へ誘導する溶湯注湯工程と、
   該一対の鋳造ロールの外周面上にできた該金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に溶製材を形成する溶製材形成工程と、
   を備えることを特徴とする双ロール鋳造方法。
7. さらに、前記一対の鋳造ロールから送出された溶製材へ冷媒を接触させて該溶製材を急冷する急冷工程を備える請求項６に記載の双ロール鋳造方法。
8. 前記溶湯注湯工程は、注湯される前記金属溶湯の温度を調整する溶湯温度調整工程を兼ねる請求項６または７に記載の双ロール鋳造方法。
9. 外周面を対峙させて回転可能に並設された一対の鋳造ロール間へ金属溶湯を供給する溶湯供給工程と、
   該一対の鋳造ロールの外周面上にできた該金属溶湯からなる凝固殻を該一対の鋳造ロールの回転に応じて圧接し送出して連続的に溶製材を形成する溶製材形成工程と、
   該溶製材へ冷媒を接触させて該溶製材を急冷する急冷工程と、
   を備えることを特徴とする双ロール鋳造方法。
10. 前記金属溶湯は、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ合金、マグネシウム（Ｍｇ）またはＭｇ合金のいずれかの軽金属からなる軽金属溶湯である請求項６〜９のいずれかに記載の双ロール鋳造方法。