JP2011529791A - 動的クラウン制御を備えた金属ストリップ鋳造方法 - Google Patents

Abstract

相互方向に回転する鋳造ロールの、８０ｍｍ以下の円筒形チューブ厚みの長手方向水流路を通る水の温度を制御し、鋳造ロール速度を変更させ、鋳造ロール端を減衰させ、鋳造ロール駆動部が鋳造作業中にセンサから受ける電気信号に応答する、ロール鋳造表面形状を動的に制御する、薄ストリップ連続鋳造方法。

Description

本発明は、双ロール鋳造機での連続鋳造による金属ストリップ鋳造に関する。

双ロール鋳造機において、溶融金属が一対の、冷却され相互方向に回転される水平鋳造ロール間に導入されることにより、動いているロール表面上に金属殻が凝固してロール間のロール間隙にて合わせられ、ロール間のロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ品を生み出す。本明細書では「ロール間隙」という用語はロール同士が最接近する領域全般を指すのに用いられる。溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注がれ、そこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルを介して流れ、ロール間隙直上でロール間隙長さ方向に沿って延びるロール鋳造表面に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。この鋳造溜めを画成するのは、通常、鋳造溜めの両端からの溢流を堰止めるようロール端面に摺動係合して保持される側板又は側部堰である。

更に、双ロール鋳造機は溶鋼から一連の取鍋を介し鋳造ストリップを連続的に製造できる。溶融金属を取鍋から小容器へと注いだ後に金属供給ノズルを介し流れるので、鋳造ストリップの製造を途絶することなく空の取鍋を満杯の取鍋に交換できる。

双ロール鋳造機により薄ストリップを鋳造する場合、鋳造作業中、鋳造ロール鋳造表面のクラウンが予測できないことが問題である。鋳造ロール鋳造表面のクラウンが、双ロール鋳造機で造られる薄鋳造ストリップの厚みプロフィール、即ち、断面形状を決定する。鋳造表面が凸(即ち、正のクラウン)である鋳造ロールは断面形状が負の(窪んだ) 鋳造ストリップを製造し、鋳造表面が凹(即ち、負のクラウン) である鋳造ロールは断面形状が正の(即ち、盛り上がった) 鋳造ストリップを製造する。一般に、鋳造ロールは銅又は銅合金により冷却水の内部循環路が形成され、通常はクロム又はニッケルで被覆されて鋳造表面を形成し、溶融金属に晒されることで多大の熱変形を被る。

薄ストリップ鋳造では、通常の鋳造状態の下で望ましいストリップ断面プロフィールを造る望ましいロールクラウンがある。通例、通常の鋳造状態で鋳造ロール鋳造表面に予測されるクラウンに基づき、鋳造ロール冷間時にロールに初期クラウンを機械仕上げする。しかしながら、冷間時と鋳造状態の鋳造表面でのクラウン形状の相違は予見しにくい。又、鋳造作業中の鋳造表面の実際のクラウンは通常状態の予測クラウンから大幅に変動し得る。なぜなら、通常の鋳造中でも鋳造ロール鋳造表面のクラウンは鋳造機の鋳造溜めに供給される溶融金属の温度変化や鋳造速度の変化やその他鋳造状態により、そして鋳造中に起きる溶融金属の組成のわずかな変化によってですら変化し得るからである。

従って、鋳造中に鋳造ロール鋳造表面のクラウン形状を、ひいては双ロール鋳造機により造られる薄鋳造ストリップの断面プロフィールを直接且つ綿密に制御する確実且つ有効な仕方が必要とされている。従来の鋳造ロールクラウン制御の提案は鋳造ロールを物理的に変形させる機械的装置に依るものであり、例えば、鋳造ロール内部のピストン等の素子を変形させる動きによるもの又は鋳造ロールの支持軸にベンディング力を加えることによるものであった。けれども、動的にロールクラウンを制御して鋳造ストリップの所望プロフィールを生み出す有効な仕方は今に至るまで存在していない。

我々は、鋳造ロールクラウン、ひいてはストリップ断面プロフィールの確実・有効な制御が、鋳造表面のクラウン制御を鋳造パラメータの変更で可能とした鋳造ロールを提供することにより達成可能であると究明した。

開示されるのは動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法であり、それは以下の段階からなる。
ａ．間にロール間隙を備えて鋳造ストリップをロール間隙から下方に送給できる一対の相互方向に回転する鋳造ロールを有し、各鋳造ロールが、銅と銅合金とからなる群から選択された材料の円筒形チューブにより形成されて被覆をオプションで有する鋳造表面を備え、前記円筒形チューブは厚みが８０ｍｍ以下であって中を複数の長手方向水流路が延び、鋳造中に前記水流路を流れる水の温度変化により又は鋳造速度の変化により前記円筒形チューブが鋳造表面のクラウンを変更できる、鋳造機を組立て、
ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール鋳造表面に支持される鋳造溜めを形成でき、ロール間隙の端に隣接した側部堰で鋳造溜めを囲込む金属供給システムを組立て、
ｃ．ロール間隙下流の鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出でき、鋳造ストリップの厚みプロフィールを表す電気信号を発することのできる、少なくとも１つのセンサを位置決めし、
ｄ．チューブ厚み内の長手方向水流路を流れる水の温度を制御し、
ｅ．鋳造ロールを相互方向に回転させ、鋳造ロール駆動部により鋳造ロールの速度を変え、
ｆ．鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロールの回転速度を変え、センサから受けた電気信号に応答する制御部により水流路を循環する水流の温度を変えて、鋳造作業中に鋳造ロールのロールクラウンを制御する。

各鋳造ロールの円筒形チューブの円周方向厚みは、鋳造速度を変え、鋳造ロール内を循環する水の温度を制御することにより、鋳造ロール鋳造表面のクラウンを確実に変更して鋳造ストリップの所望断面プロフィールを達成・維持することのできるものである。円筒形チューブの厚さは４０〜８０ｍｍ又は６０〜８０ｍｍの範囲でよい。鋳造ロールは円筒形チューブ内側にキャビティを持つことにより円筒形チューブの厚みを限定すると共に円筒形チューブの屈曲を容易として、鋳造速度の変更や鋳造ロール内を循環する水の温度の変更によりクラウン制御を提供できる。水は両鋳造ロールの水流路とキャビティとに順次流れることで循環できる。若しくは、水は鋳造ロールのうちの少なくとも一方の、水流路を通ってからキャビティを通ることで循環してよいし、又は、鋳造ロールのうちの少なくとも一方の、キャビティを通ってから水流路を通ることで循環してよい。

動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置も開示され、それは以下からなる。
ａ．間にロール間隙を備えて鋳造ストリップをロール間隙から下方に送給できる一対の相互方向に回転する鋳造ロールを有し、各鋳造ロールが、銅と銅合金とからなる群から選択された材料の円筒形チューブにより形成されて被覆をオプションで有する鋳造表面を備え、前記円筒形チューブは厚みが８０ｍｍ以下であって中を複数の長手方向水流路が延び、鋳造中に水流路を流れる水の温度変化により又は鋳造速度の変化により前記円筒形チューブが鋳造表面のクラウンを変更できる、鋳造機と、
ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール鋳造表面上で支持される鋳造溜めを形成でき、ロール間隙の端に隣接した側部堰で鋳造溜めが囲い込まれる、金属供給システムと
ｃ．ロール間隙下流の鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出して、鋳造ストリップの厚みプロフィールを表す電気信号を発することのできる少なくとも１つのセンサと、
ｄ．チューブ厚み内の長手方向水流路を流れる水の温度を制御できる水流制御器と、
ｅ．鋳造ロールを相互方向に回転させて、鋳造中に鋳造ロールの速度を変えることのできる鋳造ロール駆動部と、
ｆ．前記センサから受ける電気信号に応答して、鋳造ロール駆動部を制御し鋳造ロールの回転速度を変え、水流制御器を制御し水流路を循環する水流の温度を変え、鋳造作業中の鋳造ロールのロールクラウンを制御できる制御部。

この場合も、円筒形チューブは上記したような内部キャビティを有して円筒形チューブを限定し、屈曲性を備えることができる。チューブの厚みは４０〜８０ｍｍ、若しくは６０〜８０ｍｍであってよい。

チューブ厚みの長手方向水流路を円筒形チューブの厚み周りに３パス組で配することにより、冷却水は３組の通路を順次循環した後に鋳造ロールを直接に出る、若しくは内部キャビティを通って出ることができる。若しくは、チューブ厚みの長手方向水流路を円筒形チューブの厚み周りに単一パス組で配することにより、冷却水は１つの通路を循環した後に鋳造ロールを直接に出る、若しくは内部キャビティを通って出ることができる。

鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出できる少なくとも１つのセンサを鋳造後のストリップが最初に通るピンチロールに隣接して配置してよい。鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出できる複数のセンサをストリップ幅方向に配置してよい。

本発明の種々の特徴が当業者には、以下の詳細な記述、図面及び請求項から明らかとなるであろう。

本開示の、唯一ではない一実施例の双ロール鋳造機の概略側面図である。 ストリッププロフィールを計測するストリップ検査装置を含む、図１の双ロール鋳造機の一部の拡大部分断面図である。 図２の双ロール鋳造機の一部の概略図である。 図２の鋳造ロールの一方の一部の長手方向断面図である。 線Ａ−Ａでつながれる、図３Ａの鋳造ロールの残り部分の長手方向断面図である。 部分的に内部の詳細を破線で示した、図３Ａの鋳造ロールの４−４線端面図である。 図３Ａの鋳造ロールの５−５線断面図である。 図３Ａの鋳造ロールの６−６線断面図である。 図３Ａの鋳造ロールの７−７線断面図である。 水供給部を備えた図２の双鋳造ロールの概略図である。 可能な唯一の代替例ではないが、代替の水供給部を備えた図８に類似の概略図である。 ３つの相異なる流速に関し、水入口温度に対する最高ロール表面温度を示すグラフである。 ２つの異なる鋳造速度に関し、ロール表面温度に対するストリップクラウンを示すグラフである。 鋳造ロールの幅方向部分のロール表面温度を示すグラフである。 図１２の鋳造ロールの端からの距離に対する熱流束を示すグラフである。 図１２の鋳造ロールの端からの距離に対する熱クラウンを示すグラフである。 鋳造速度に対する熱流束減衰を示すグラフである。 時間に対する、水流量と入口水温を示すグラフである。 鋳造ロールのエッジ距離に対するストリップゲージとロールクラウンを示すグラフである。 別の鋳造ロールのエッジ距離に対するストリップゲージとロールクラウンを示すグラフである。 作業中の速度調節を含む鋳造作業に関連したパラメータを示す一連のグラフである。 図１９の作業中のプロフィール調節の詳細を示す一連のグラフである。 図１９の作業中の鋳造クラウンと鋳造速度を示す一対のグラフである。 図１５に示される速度調節の前のストリップゲージとロールクラウンと関連パラメータとを示す一連のグラフである。 図１５に示される速度調節の間のストリップゲージとロールクラウンと関連パラメータとを示す一連のグラフである。 図１５に示される速度調節の後のストリップゲージとロールクラウンと関連パラメータとを示す一連のグラフである。

本発明を添付図面に関してより詳細に説明する。

図１、図２及び図２Ａに関し、例示される双ロール鋳造機の一実施例を構成する主機フレーム１０が工場床から立上がり、ロールカセット１１にモジュールで取付けられた一対の相互回転可能な鋳造ロール１２を支持する。鋳造ロール１２をロールカセット１１に取付けるのは、以下で述べるように作業と移動を容易とするためである。鋳造用に用意された鋳造ロール１２を設定位置から鋳造機内の鋳造作業位置へと一体に急速移動し、鋳造ロール１２交換時には鋳造ロール１２を鋳造位置から迅速に除去するのがロールカセット１１により容易となる。ロールカセット１１には格別所望されるような構成はなく、ここで述べるように鋳造ロール１２の移動及び位置決めを容易にするという機能を果たすものであればよい。

薄鋼ストリップを連続鋳造する鋳造装置に含まれる一対の相互方向に回転可能な鋳造ロール１２は、横方向に位置決めされて間にロール間隙１８を形成する鋳造表面１２Ａを有する。溶融金属は取鍋１３から金属供給システムを介し、ロール間隙１８上方の鋳造ロール１２間に位置決めされた金属供給ノズル１７、コアノズルへと供給される。斯くして送給された溶融金属はロール間隙１８上方で鋳造ロール１２の鋳造表面１２Ａに支持された溶融金属の鋳造溜め１９を形成する。鋳造ロール１２の端でこの鋳造溜め１９を鋳造域に囲込むのが一対の側部閉止板、即ち側部堰２０である（図２及び図２Ａでは点線で示す）。供給ノズル１７の下端が鋳造溜め１９に浸漬するよう鋳造溜め１９の上面（一般に「メニスカス」レベルと呼ばれている）が供給ノズル１７の下端より上になってもよい。鋳造域は鋳造溜め１９上方の保護雰囲気の追加を含み、鋳造域での溶融金属の酸化を抑制する。

取鍋１３は通常は回転タレット４０に支持された従来構成のものである。金属供給のため、取鍋１３は鋳造位置にある可動タンディッシュ１４上方に位置決めされてタンディッシュ１４を溶融金属で満たす。可動タンディッシュ１４がその上に位置決めされるタンディッシュカー６６はタンディッシュ１４を、鋳造温度付近にタンディッシュ１４を加熱する加熱ステーション（図示せず）から鋳造位置へと移送することができる。レール３９等のタンディッシュガイドをタンディッシュカー６６の下に配置して、可動タンディッシュ１４を加熱ステーションから鋳造位置へと移動させることが可能である。

可動タンディッシュ１４にはサーボ機構により作動可能なスライドゲート２５を装着して、溶融金属をタンディッシュ１４からスライドゲート２５を介し、更には耐火出口シュラウド１５を介して鋳造位置にある遷移ピースである分配器１６へと流下させることができる。分配器１６からは、溶融金属はロール間隙１８上方の鋳造ロール１２間に位置決めされた供給ノズル１７へと流れる。

側部堰２０はジルコニアグラファイト、アルミナグラファイト、窒化ホウ素、窒化ホウ素・ジルコニア、その他の適宜合成物である耐火材から造られていてよい。側部堰２０は、鋳造ロール１２及び鋳造溜め１９の溶融金属と物理的に接触可能なフェース面(face surface)を有する。側部堰２０が取付けられる側部堰ホルダ（図示せず）は油圧又は空気圧シリンダ、サーボ機構その他のアクチュエータ等の側部堰アクチュエータ（図示せず）により移動可能であって側部堰２０を鋳造ロール１２の端に係合させることができる。加えて、側部堰アクチュエータは鋳造中に側部堰２０を位置決め可能である。側部堰２０は、鋳造作業中の鋳造ロール１２上の金属溶融溜めの端閉止部を形成する。

図１で示す双ロール鋳造機によって造られる薄鋳造ストリップ２１は、ガイドテーブル３０を通過し、ピンチロール３１Ａからなるピンチロールスタンド３１に至る。ピンチロールスタンド３１を出た薄鋳造ストリップ２１は、一対のワークロール３２Ａとバックアップロール３２Ｂとからなり、鋳造ロール１２から送給された鋳造ストリップ２１を熱間圧延できる隙間を形成して鋳造ストリップ２１を熱間圧延で所望厚に圧下する熱間圧延機３２を通ることによって、ストリップ表面及びストリップ平坦度を改善できる。ワークロール３２Ａはワークロール横方向の所望ストリッププロフィールに関連する作業面を有する。熱間圧延された鋳造ストリップは次いでランアウトテーブル３３上を通過し、そこで水ジェット９０又は他の適宜手段を介し供給される水等の冷却剤との接触及び対流や放熱により冷却され得る。いずれにしろ、熱間圧延された鋳造ストリップ２１は次いで第２ピンチロールスタンド９１を通ることで鋳造ストリップ２１に張力を掛けることができ、次いでコイラ９２に至る。熱間圧延前の鋳造ストリップ２１は厚みが約０．３〜約２．０ｍｍの間であってよい。

鋳造作業開始時には、通常、鋳造状態が安定するまでの間に短い長さの不完全ストリップが生じる。連続鋳造が確立された後、鋳造ロール１２はわずかに相互に引離されてから再び合わせられることにより鋳造ストリップ２１のこの先端を切断して、次の鋳造ストリップ２１のきれいな頭端を形成する。不完全な材料はスクラップ容器ガイド上を移動可能なスクラップ容器２６へと落下する。スクラップ容器２６は鋳造機下方のスクラップ受入れ位置に配置され、以下で述べるようなシールされた封止部２７の一部を構成する。通常、封止部２７は水冷される。このとき、通常はピボット２９から封止部２７の片側に垂下している水冷エプロン２８が旋回されて、鋳造ストリップ２１のきれいな端をガイドテーブル３０にガイドしてピンチロールスタンド３１へと送給する位置に至る。次いで、エプロン２８は垂下位置へと引戻され、鋳造ストリップ２１は鋳造ロール１２下方の封止部２７内でループ状に垂下がってからガイドテーブル３０に向かい、そこで一連のガイドローラと係合する。

溢流容器３８は可動タンディッシュ１４下方に設けられ、タンディッシュ１４から溢れ得る溶融材料を受けることができる。図１に示すように、溢流容器３８はレール３９その他のガイド上を移動可能であって、鋳造位置にて所望通りに可動タンディッシュ１４下方に配置できる。加えて、追加の溢流容器（図示せず）を分配器１６に隣接配置してもよい。

シールされた封止部２７は複数の別々の壁部を種々のシール接続部で繋ぎ合わせることにより、封止部２７内の雰囲気制御ができる連続封止部壁を形成することで構成される。加えて、スクラップ容器２６は封止部２７に取付けできるので、鋳造位置にある鋳造ロール１２直下の保護雰囲気を封止部２７が支持できる。封止部２７は封止部２７の下部である封止部下部４４に開口を含み、スクラップが封止部２７からスクラップ受入れ位置にあるスクラップ容器２６へと至る出口を提供する。封止部下部４４は封止部２７の一部として下方に延びることができ、開口はスクラップ受入れ位置にあるスクラップ容器２６の上方に配置される。スクラップ容器２６、封止部２７及び関連する特徴に関して本明細書及び請求項で使われるような「シール」(seal)、「シールされる」(sealed)、「シールする」(sealing)及び「シールするように」(sealingly)は、漏れを防ぐ完全なシールではなく、通常は、完全シール未満の、幾分かの許容できる漏れを含んで適宜封止部２７内の雰囲気を所望通りに制御・支持できるシールである。

リム部４５は封止部下部４４の開口を囲み、スクラップ容器２６の上方に移動可能に配置され、スクラップ受入れ位置にあるスクラップ容器２６にシール係合及び／又は取付け可能である。リム部４５はリム部４５がスクラップ容器２６に係合するシール位置とリム部４５がスクラップ容器２６から外される退去位置との間で移動可能である。若しくは、鋳造機又はスクラップ容器２６がリフト機構を含み、スクラップ容器２６を持上げて封止部２７のリム部４５とシール係合させ、次いでスクラップ容器２６を退去位置へと降下させることができる。シールされた場合、封止部２７とスクラップ容器２６は窒素等の所望のガスで満たされ、封止部２７の酸素量を減らして鋳造ストリップ２１の保護雰囲気を提供する。

封止部２７は、鋳造位置にある鋳造ロール１２直下の保護雰囲気を支持する上カラー部４３を含むことができる。鋳造ロール１２が鋳造位置にある場合、上カラー部４３は図２に示すように伸長位置へと動かされて、鋳造ロール１２に隣接したハウジング部５３と封止部２７との間の空間を閉じる。上カラー部４３は封止部２７内に又は封止部に隣接し且つ鋳造ロール１２に隣接して設けることができ、サーボ機構、油圧機構、空気圧機構、回転アクチュエータ等の複数のアクチュエータ（図示せず）により動かすことができる。

以下に述べるように鋳造ロール１２は内部水冷されることにより、鋳造ロール１２が相互方向に回転するつれて、鋳造ロール１２の回転毎に鋳造表面１２Ａが鋳造溜め１９に接触してその中を通過し、殻が鋳造表面１２Ａ上に凝固する。鋳造ロール１２間のロール間隙１８にて殻が互いに合わせられ、ロール間隙１８から下方に送給される薄鋳造ストリップ品２１を生み出す。薄鋳造ストリップ品２１は鋳造ロール１２間のロール間隙１８にて殻から形成され、以下に述べるように下方に送給され、下流側に動かされる。

２つの鋳造ロール１２各々の構成は、図３Ａ、図３Ｂ及び図４〜図７に関し記述するように全般に同一である。各鋳造ロール１２は銅と銅合金とからなる群から選択された金属の円筒形チューブ１２０を含み、クロム又はニッケル等の被覆をオプションで施され、鋳造表面１２Ａを形成する。各円筒形チューブ１２０は一対のスタブ軸アセンブリ１２１，１２２の間に取付けできる。スタブ軸アセンブリ１２１，１２２がそれぞれ有する端部１２７，１２８（図４〜図６に示す）は円筒形チューブ１２０の端部にぴったり嵌入して鋳造ロール１２を形成する。斯くして円筒形チューブ１２０はそれぞれフランジ部１２９，１３０を有する端部１２７，１２８により支持されて、内部に内部キャビティ１６３を形成し、組立てられた鋳造ロールがスタブ軸アセンブリ１２１，１２２間に支持される

各円筒形チューブ１２０の円筒形外面がロール鋳造表面１２Ａである。円筒形チューブ１２０の円筒の厚みは８０ｍｍ以下とすることができるので、円筒形チューブ１２０外面のクラウンは、以下に記述するように鋳造速度を制御し、鋳造ロール内を循環する冷却水の温度を制御することにより制御できる。チューブ１２０の厚みは４０〜８０ｍｍの範囲内、若しくは６０〜８０ｍｍの範囲内でよい。

各円筒形チューブ１２０に設けられる一連の長手方向水流路１２６は、円筒形チューブ１２０の円周方向厚みの一端から他端へと長い孔を穿孔することにより形成できる。孔の端は、留め具１７１によりスタブ軸アセンブリ１２１，１２２の端部１２７，１２８に取付けられる端プラグ１４１によって後で閉じられる。水流路１２６は円筒形チューブ１２０の厚みに形成され、端プラグ１４１を備える。スタブ軸の留め具１７１と端プラグ１４１の数は所望に応じ選択できる。端プラグ１４１を設けることで、以下で述べるスタブ軸アセンブリ内の水路で、ロール１２の一端から他端への単一パス冷却若しくは多パス冷却を提供でき、多パス冷却では、例えば、流路１２６同士が接続されて、隣接する流路１２６を介した３パスの冷却水を提供した後、水は直接に水供給部に戻され又はキャビティ１６３を介して水供給部に戻される。

円筒形チューブ１２０の厚みを通る水流路１２６はキャビティ１６３に続いて水供給部に接続することができる。水路１２６は水供給部に接続できるので、冷却水は最初キャビティ１６３を通ってから次いで水供給路１２６を経て戻りラインに至るか、又は、最初水供給路１２６を通ってから次いでキャビティ１６３を経て戻りラインに至る。

円筒形チューブ１２０の端には周方向段差１２３を備えてロール１２のロール鋳造表面１２Ａの作動部との間に肩部１２４を形成することができる。肩部１２４が設けられて側部堰２０と係合し、上記したように鋳造作業中の鋳造溜め１９を囲込む。

スタブ軸アセンブリ１２１，１２２の端部１２７，１２８それぞれは、通常、円筒形チューブ１２０の端とシール係合し、図４〜図６に示す半径方向に延びる水路１３５，１３６を有し、水を円筒形チューブ１２０内を延びる水流路１２６に送給する。半径方向流路１３５，１３６は冷却が単一パスか多パス冷却システムであるかに従い、例えばねじ込み配置で、水流路１２６の少なくとも一部の端に接続される。水冷却が多パスシステムの場合、水流路１２６の残りの端は、例えば、記述したような端プラグ１４１のねじ込みにより閉じることができる。

図７に詳細を示すように円筒形チューブ１２０は、所望に応じて水流路１２６の単一パス又は多パス配列で円筒形チューブ１２０の厚みに環状配列で位置決めされてよい。水流路１２６は鋳造ロール１２一端で半径方向ポート１６０により環状ギャラリー１４０に、ひいてはスタブ軸アセンブリ１２０の端部１２７の半径方向流路１３５に接続され、鋳造ロール１２他端では半径方向ポート１６１により環状ギャラリー１５０に、ひいてはスタブ軸アセンブリ１２１の端部１２８の半径方向流路１３６に接続される。ロール１２の一端で一方の環状ギャラリー１４０又は１５０を介して供給される水は単一パスの水流路１２６の全てを平行に流れてロール１２の他端に至り、円筒形チューブ１２０の他端で半径方向路１３５又は１３６と他方の環状ギャラリー１５０又は１４０を介し流出できる。方向流は供給ライン及び戻りラインの適宜の接続部により所望に応じ逆転できる。若しくは又は追加で、水流路１２６のうちの選択したいくつかを半径方向路１３５，１３６にオプションで接続又は半径方向路１３５，１３６からオプションでブロックすることにより３パスなどの多パス構成を提供できる。

スタブ軸アセンブリ１２２はスタブ軸アセンブリ１２１よりも長くして、２組の水流ポート１３３，１３４を備えるようにしてもよい。水流ポート１３３，１３４と接続できる回転水流カップリング１３１，１３２により、水がスタブ軸アセンブリ１２２を介し軸線方向に鋳造ロール１２に送給・送出される。作業では、冷却水が、それぞれスタブ軸アセンブリ１２１，１２２の端部１２７，１２８を延びる半径方向路１３５，１３６を介し円筒形チューブ１２０の水流路１２６に流出入する。スタブ軸アセンブリ１２１は軸方向チューブ１３７と嵌合され、端部１２７の半径方向路１３５と鋳造ロール１２内の中央キャビティとの流体連通を提供する。スタブ軸アセンブリ１２２は軸方向空間チューブ１３８と嵌合され、中央キャビティ１６３と流体連通する中央水導管１３８を、スタブ軸アセンブリ１２２の端部１２２の半径方向路１３６と流体連通する環状水流導管１３９とは分離する。中央水導管１３８及び環状水導管１３９は鋳造ロール１２へと冷却水の流出入を提供できる。作業では、流入する冷却水は供給ライン１３１から環状導管１３９へと、半径方向路１３６、ギャラリー１５０及び水流路１２６に流体連通するポート１３３を介し供給することができ、次いでギャラリー１４０、半径方向路１３５、軸方向チューブ１３７、中央キャビティ１６３及び中央水導管１３８を介し流出ライン１３２へと水流ポート１３４を経て戻される。若しくは、鋳造ロール１２への水流の流入出及び通過は所望に応じ逆方向でもよい。以下で更に詳細に論じるように、水流ポート１３３，１３４は、水が鋳造ロール１２の円筒形チューブ１２０の水流路１２６内を所望に応じいずれの方向から流入して流出するようにも、水供給ライン及び戻りラインに接続できる。流れの方向に応じて、冷却水は水流路１２６を流れる前に又は流れた後にキャビティ１６３を流れる。

図８は冷却水を閉ループシステムで鋳造ロール１２に供給できる一構成を示している。ポンプ１５１は水を供給ライン１５２を介し一方の鋳造ロール１２のポート１３３と他方の鋳造ロール１２のポート１３４とに送給する。この構成により、水は一方の鋳造ロール１２の一端では半径方向路１３５に、第２鋳造ロール１２の他端では半径方向路１３６に送給される。水は他方のポート１３４，１３３それぞれから排出ライン１５３を介し熱交換器１５４へと流れ、戻りライン１５５を介しポンプ１５１へと戻る。両鋳造ロール１２が共通の供給ポンプ１５１からほぼ同一温度の冷却水を受け取ってもよいが、それは必須要件ではない。しかしながら、水はキャビティ１６３を介し一方の鋳造ロール１２の流路１２６に送給され、キャビティ１６３を介し他方の鋳造ロール１２の流路１２６から出る。この構成により、両ロール１２への流れ方向が互いに逆向きとなるため、一方の鋳造ロール１２全体の温度差による膨張の差が他方の鋳造ロール１２の膨張の差により相殺される傾向がある。

しかしながら、水流のパターンと方向は所望に応じて選択できると理解される。例えば、水流の方向は図９に示した構成での水供給部接続により両鋳造ロール１２とも同一とすることができる。図９に示した構成要素は図８に類似しているが、図９では、水供給ライン１５２が両ロール１２のポート１３３に接続され、排出ライン１５３が両ロール１２のポート１３４に接続される。

図８及び図９に示したシステムを操作して鋳造ロール１２の鋳造表面１２Ａのクラウンを制御できる。操作では、鋳造表面１２Ａのクラウンの変形は、円筒形チューブ１２０の水流路１２６を流れる冷却水の温度を調整することにより又は鋳造ロール１２の回転速度を制御することにより、鋳造ロール端の熱流束減衰で制御できる。言い換えると、鋳造ストリップの厚みプロフィール２１は鋳造ロール１２の鋳造表面１２Ａのクラウン制御で制御できる。記述した実施例では円筒形チューブ１２０の円周厚みが８０ｍｍ以下にされるので、鋳造表面１２Ａのクラウンは冷却水温度の変化又は鋳造ロール速度の変化に応答して鋳造ロールの端の熱流束減衰で変形できる。既に説明したように、円筒形チューブ１２０の厚さは記述した実施例では４０〜８０ｍｍの範囲、若しくは６０〜８０ｍｍの範囲でよい。

冷却水温度及び鋳造速度を制御して所望のストリップ厚みプロフィールを得るために、図２及び図２Ａに示すようにストリップ厚みプロフィールセンサ７１を下流側に位置決めして鋳造ストリップの厚みプロフィール２１を検出できる。通常、ストリップ厚みセンサ７１はロール間隙１８とピンチロール３１Ａとの間に設けられ、鋳造ロール１２の直接制御を提供する。センサは、ストリップ幅方向の厚みプロフィールを周期的に又は連続的に直接計測できるＸ線計器等の適宜装置であってよい。若しくは、ローラテーブル３０にて複数の非接触型センサを鋳造ストリップ２１横方向に配して、鋳造ストリップ２１横方向の複数位置からの厚み計測値の組合わせを制御器７２により処理してストリップ厚みプロフィールを周期的又は連続的に割出す。鋳造ストリップの厚みプロフィール２１はこのデータから所望に応じ周期的に又は連続的に割出すことができる。

図１０〜図１８は、図１〜図９で例示したのと類似する双ロール鋳造機から得られた一連のグラフである。幾つかの試行稼働では、鋳造機は相異なる設定鋳造速度で操作され、各鋳造速度での鋳造稼働中、冷却水が相異なる入口温度で供給された。これらの稼働で使われた双ロール鋳造機は、鋳造ロールを構成する円筒形チューブが銅合金製で、外周径が４８９．６ｍｍ、長さが１４００ｍｍ、周方向厚みが６４．５ｍｍであった。

図１０は、３つの相異なる水流量で、水入口温度を上げるにつれて増加するロール表面最大計測温度を示すグラフである。図１０は、水入口温度一定では水流量を減らすにつれてロール表面最大計測温度が増加することを示している。

図１１は、２つの鋳造ロール速度でのストリップ厚みプロフィール（ストリップクラウン）とロール表面平均計測温度（即ち、ロール幅方向で計測したロール表面平均温度）との関係を示すグラフである。図１１は、計測ロール平均温度が増加すると、ロールクラウンが増加するのでストリップ厚みプロフィールが減少することを示している。従って、ストリップ厚みプロフィールは鋳造ロール温度と、相関する水入口温度とにより変動・制御できる。図１１は又、鋳造ロール温度一定では、鋳造速度が減少して図１２〜図１４に関し以下で論じるように鋳造ロール端の熱流束減衰があると、厚みプロフィール（ストリップクラウン）が著しく減少することを示している。

図１２は、ほぼ鋳造速度一定で作動する鋳造ロールの、一端からの幅方向部分（ｍｍ）のロール表面温度を示すグラフである。グラフは、鋳造ロール一端から約１５０ｍｍ内側の位置までで鋳造ロール表面に３０℃程の大幅な温度上昇があることを示している。

図１３は、熱流束と鋳造ロール端からの距離との関係を示している。可変熱流束曲線は図１２のグラフのデータからの計算で得られる。一定熱流束曲線は、鋳造速度の増加につれてストリップ端の熱流束が近づく理論的限界である。図１３の可変熱流束曲線は、実際の鋳造では鋳造ロール端で大幅な熱流束減衰が起きることを示している。

図１４は、図１３で示された端部熱流束減衰の効果を示す。図１４は、図１２及び図１３に示したデータを生じるロール作業での鋳造ロール端からの距離に応じた鋳造表面形状（ロールクラウン）の変化のグラフであり、即ち、ロール幅方向に可変熱流束を生じる場合と、ロール幅方向に一定熱流束を生じる鋳造ロール作業でのグラフである。図１４は、可変熱流束のもとで作動している鋳造ロール中央部の鋳造ロールクラウンを一定熱流束と較べた場合の差を示している。ロール端から１５０ｍｍに較べて鋳造ロール端での熱流束が低い場合、鋳造ロールの全体的な軸方向膨張が比較的抑制されて鋳造ロール中央での半径方向膨張が生じる、即ち、鋳造ロール中央部のロールクラウンが大きくなりストリップの厚みプロフィールが減少することも我々は見出した。他の連続稼働でも、異なる鋳造速度で同様の結果が得られ、鋳造速度の低下につれて熱流束減衰が大きくなる結果となっている。

図１５は、熱流束減衰と鋳造速度との関係を示すグラフである。グラフが示している我々の発見は、鋳造が低鋳造速度で行われる場合、側縁から最終１５０ｍｍにわたる鋳造ロール表面クラウンの温度プロフィールが（たとえ鋳造ロールの平均温度が低くても）増加することである。これは、鋳造ロールが速く回転する場合に較べ、鋳造ロールの円筒形チューブを抑制して、鋳造ロール中央部の径を増加させ、それにより熱流束一定で鋳造ロールを更に「膨らむ」(belly out)ようにさせ又は「クラウンアップ」(crown up) させる効果を持つ。これは、ロールクラウン増加に対応してストリップ断面プロフィールが減少する結果となる。

図１６は、鋳造速度一定で行われた特定の鋳造作業の過程で冷却水温度が２７℃から３２℃に増加することを示すグラフである。図１６のグラフは、水入口温度が変化する前後での鋳造機により造られるストリップの分析をも示している。コイル＃１は鋳造作業中で水入口温度変化前の、選択時間での鋳造ストリップであり、コイル＃２は鋳造作業中で水入口温度変化後の選択時間での鋳造ストリップであった。いずれの場合も、鋳造ストリップは分析されて、鋳造作業のその時点での厚みプロフィールが割出された。

図１７及び図１８は、図１６でコイル＃１及びコイル＃２として同定されたストリップの２試験部分のストリップ厚みプロフィールを示す。図１７及び図１８のグラフが示しているのは、冷却水温度が比較的高い場合の(コイル＃２)での厚み摂動、例えばリッジ、の大きさは冷却水温度が比較的低い場合の(コイル＃1)それよりも小さいということである。図１７及び図１８のグラフは又、水温増加前の鋳造機により造られたストリップのストリップ厚みプロフィールは局部変動が大幅であり、それが水温増加と共に著しく減少することを示している。ストリップ厚の局部変動は、図１７及び図１８のグラフ各々でのストリップ幅方向の一連のリッジ（局部厚み変動を示す）から明らかである。入口水温度の変化で鋳造ロールの温度を制御することにより、ロールクラウン形状及びストリップ厚みプロフィールの制御、並びにストリップ厚みプロフィールの局部変動の程度の制御が実証される。冷却水温度が比較的高い場合、冷却水温度が比較的低い場合よりも鋳造ロールが大きく膨張してより「クラウンアップ」となり、従って薄鋳造ストリップの２つの鋳造殻同士がより接近することとなってストリップ厚みプロフィールが減少する。本例では、水温が高い場合には低い場合よりも鋳造ストリップの２つの殻間に担持される溶融金属が少なく、水温が低い場合には２つの鋳造殻が更に離れて、膨らみが大きくなり、リッジの大きさが様々となる。

これらの例は、鋳造速度及び冷却水温度の制御により鋳造ロール鋳造表面のクラウンを制御できることを示している。

図１９には、図１〜図９に示したのと同様の双ロール鋳造機で単一試行の鋳造作業がなされ、速度調節が行われてロールクラウンを制御したことに関連するパラメータを表す一連のグラフが示されている。

図１９及び図２０に見られ、図２１に一番良く示されているように、作業の初期鋳造速度は６０〜６５ｍ／分の範囲であった。次いで、作業の速度が増加され、最終鋳造速度が７０〜７５ｍ／分の範囲となった。初期鋳造速度は主に６２ｍ／分であったのに対し最終鋳造速度が主に７２ｍ／分であったことが注目される。

図２２〜図２４に含まれる一連のグラフは、図１５に示された速度調節の調節前、調節中、調節後の、ストリップゲージ、ロールクラウン及びストリップ厚みプロフィールを含む関連パラメータを示している。

図２２〜図２４のグラフが示しているのは、鋳造速度が比較的速い場合（図２４）には厚み摂動、例えばリッジ、の大きさは冷却水温度が比較的低い（図２２）の場合よりも小さく、過渡期（図２３）には厚み摂動の大きさが様々であることである。図２２〜図２４のグラフは、鋳造速度増加前の鋳造機で造られたストリップのストリップ厚みプロフィールの局部変動が大幅であることも示している。ストリップ厚の局部変動は、図２２〜図２４のグラフ各々でのストリップ幅方向の一連のリッジ（局部厚み変動を示す）から明らかである。鋳造ロール速度を制御することにより、ロールクラウン形状及びストリップ厚みプロフィールの制御、並びにストリップ厚みプロフィールの局部変動の程度の制御が実証される。鋳造速度が比較的速い場合、鋳造速度が比較的遅い場合よりも鋳造ロールが大きく膨張してより「クラウンアップ」(crown up)となり、従って薄鋳造ストリップの２つの鋳造殻同士がより接近することとなってストリップ厚みプロフィールが減少する。本例では、水温が高い場合には低い場合よりも鋳造ストリップの２つの殻間に担持される溶融金属が少なく、水温が低い場合には２つの鋳造殻が更に離れて、膨らみが大きくなり、リッジの大きさが様々となる。

本例では、鋳造ロールの速度は鋳造作業中に少なくとも５ｍ／分〜１０ｍ／分又は少なくとも５％〜１０％変えられた（例えば、増加された）ことが見て取れる。

特定の実施例に関して原理と操作モードを説明してきたが、本発明は明細に説明してきた以外にもその範囲を逸脱することなく実施し得ると理解されねばならない。

Claims (33)

1. ａ．間にロール間隙を備えて鋳造ストリップをロール間隙から下方に送給できる一対の相互方向に回転する鋳造ロールを有し、各鋳造ロールが、銅と銅合金とからなる群から選択された材料の円筒形チューブにより形成されて被覆をオプションで有する鋳造表面を備え、前記円筒形チューブは厚みが８０ｍｍ以下であって中を複数の長手方向水流路が延び、鋳造中に前記水流路を流れる水の温度変化により又は鋳造速度の変化により前記円筒形チューブが鋳造表面のクラウンを変更できる、鋳造機を組立て、
   ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール鋳造表面に支持される鋳造溜めを形成でき、ロール間隙の端に隣接した側部堰で鋳造溜めを囲込む金属供給システムを組立て、
   ｃ．ロール間隙下流の鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出でき、鋳造ストリップの厚みプロフィールを表す電気信号を発することのできる、少なくとも１つのセンサを位置決めし、
   ｄ．チューブ厚み内の長手方向水流路を流れる水の温度を制御し、
   ｅ．鋳造ロールを相互方向に回転させ、鋳造ロール駆動部により鋳造ロールの速度を変え、
   ｆ．鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロールの回転速度を変え、センサから受けた電気信号に応答する制御部により水流路を循環する水流の温度を変えて、鋳造作業中に鋳造ロールのロールクラウンを制御する、
   という諸段階からなる、動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
2. 円筒形チューブの厚みが４０〜８０ｍｍである、請求項１に記載のロールクラウンを動的に制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
3. 円筒形チューブの厚みが６０〜８０ｍｍである、請求項１に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
4. 長手方向キャビティを有する鋳造ロールを組立てて、水を両鋳造ロールの水流路とキャビティとに順次循環させるという追加の段階からなる、請求項１乃至３のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
5. 水が鋳造ロールのうちの少なくとも１つの、水流路を通ってからキャビティを通ることにより循環される、請求項１乃至３のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
6. 水が鋳造ロールのうちの少なくとも１つの、キャビティを通ってから水流路を通ることにより循環される、請求項１乃至３のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
7. 水が鋳造ロールのうちの一方の、キャビティを通ってから水流路を通ることにより循環され、水が他方の鋳造ロールの、キャビティを通ってから水流路を通ることにより循環される、請求項１乃至３のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
8. 鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出できる少なくとも１つのセンサの位置決めが鋳造後のストリップが次に通るピンチロール付近である、請求項１乃至７のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
9. 鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出できる複数のセンサをストリップ幅方向に位置決めする、請求項１乃至８のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
10. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも５％変化させる、請求項１乃至９のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
11. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも１０％変化させる、請求項１０に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
12. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも５％増加させる、請求項１乃至９のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
13. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも１０％増加させる、請求項１２に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
14. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも５ｍ／分変化させる、請求項１乃至９のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
15. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも１０ｍ／分変化させる、請求項１４に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
16. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも５ｍ／分増加させる、請求項１乃至９のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
17. 鋳造ロールの速度を鋳造作業中に少なくとも１０ｍ／分増加させる、請求項１６に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造方法。
18. ａ．間にロール間隙を備えて鋳造ストリップをロール間隙から下方に送給できる一対の相互方向に回転する鋳造ロールを有し、各鋳造ロールが、銅と銅合金とからなる群から選択された材料の円筒形チューブにより形成されて被覆をオプションで有する鋳造表面を備え、前記円筒形チューブは厚みが８０ｍｍ以下であって中を複数の長手方向水流路が延び、鋳造中に水流路を流れる水の温度変化により又は鋳造速度の変化により前記円筒形チューブが鋳造表面のクラウンを変更できる、鋳造機と、
    ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール鋳造表面上で支持される鋳造溜めを形成でき、ロール間隙の端に隣接した側部堰で鋳造溜めが囲い込まれる、金属供給システムと
    ｃ．ロール間隙下流の鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出して、鋳造ストリップの厚みプロフィールを表す電気信号を発することのできる少なくとも１つのセンサと、
    ｄ．チューブ厚み内の長手方向水流路を流れる水の温度を制御できる水流制御器と、
    ｅ．鋳造ロールを相互方向に回転させて、鋳造中に鋳造ロールの速度を変えることのできる鋳造ロール駆動部と、
    ｆ．前記センサから受ける電気信号に応答して、鋳造ロール駆動部を制御し鋳造ロールの回転速度を変え、水流制御器を制御し水流路を循環する水流の温度を変え、鋳造作業中の鋳造ロールのロールクラウンを制御できる制御部と
    からなる、動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
19. チューブ厚みの長手方向水流路が円筒形チューブの厚み周りに３パス組で配される、請求項１８に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
20. チューブ厚み内の長手方向水流路が円筒形チューブ厚み周りに単一パス組として配される、請求項１８に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
21. 各鋳造ロールが、長手方向キャビティと、水を両鋳造ロールの水流路とキャビティとに順次循環させることのできる水流制御器とを有する、請求項１８乃至２０のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
22. 水流制御器が、水を鋳造ロールのうちの少なくとも１つの、水流路とキャビティとに順次循環させる、請求項２１に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
23. 水流制御器が、水を鋳造ロールのうちの少なくとも１つの、キャビティと水流路とに順次循環させる、請求項２１に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
24. 鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出できる少なくとも１つのセンサが、鋳造後のストリップが次に通るピンチロール付近に位置決めされる、請求項１８乃至２３のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
25. 鋳造ストリップの厚みプロフィールを検出できる複数のセンサが、ストリップ幅方向に位置決めされる、請求項１８乃至２４のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
26. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも５％変化させることができる、請求項１８乃至２５のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
27. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも１０％変化させることができる、請求項２６に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
28. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも５％増加させることができる、請求項１８乃至２５のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
29. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも１０％増加させることができる、請求項２８に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
30. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも５ｍ／分変化させることができる、請求項１８乃至２５のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
31. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも１０ｍ／分変化させることができる、請求項３０に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
32. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも５ｍ／分増加させることができる、請求項１８乃至２５のいずれかに記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。
33. 制御部が鋳造ロール駆動部を制御して鋳造ロール速度を鋳造作業中に少なくとも１０ｍ／分増加させることができる、請求項３２に記載の動的にロールクラウンを制御することによる薄ストリップ連続鋳造装置。