JP2012228721A - 双ロール鋳造装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイド堰の摩耗が進行しても三重点の位置が変化せずしかも三重点位置に狭い円弧状隙間が生じないようにして金属ストリップを安定して製造できるようにする。
【解決手段】鋳造ロール１の両端面に押し付けたサイド堰３が摩耗によって鋳造ロール１の軸線方向内側へ移動するのと同時にサイド堰３を上方へ移動させて斜め移動させることにより、サイド堰３の非摩耗部１２と鋳造ロール１の端部周面１ｂとの間に、鋳造ロール１の端縁１ａから湯溜まり８へ向かう拡がり角αを有するＶ溝１３の崖１３'を形成するようにした傾斜押圧装置を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、サイド堰の摩耗が進行しても三重点の位置が変化せずしかも三重点位置に狭い円弧状隙間が生じないようにして金属ストリップを安定して製造できるようにした双ロール鋳造装置及びその制御方法に関するものである。

従来より、図９（ａ）に示されるように、相互間にロール間隙Ｇを有して平行に配置した一対の鋳造ロール１と、該鋳造ロール１の両端面に押し付けて配置したサイド堰３とにより湯溜まり８を形成し、該湯溜まり８に供給した溶湯を鋳造ロール１により冷却して前記ロール間隙Ｇから金属ストリップとして送り出すようにした双ロール鋳造装置２００が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。なお、前記サイド堰３と鋳造ロール１とが湯溜まり８のメニスカス領域で出会う点は、三重点９と呼ばれている。

このような双ロール鋳造装置２００では、鋳造ロール１の端面とサイド堰３の接触面から溶湯が漏出するのを防止するために、サイド堰３を鋳造ロールの端面に押圧している。そのため、図９（ｂ）に示されるように、サイド堰３には鋳造ロール１の回動摺接に起因した円弧状摩耗段差１１が発現することが知られている。この円弧状摩耗段差１１が生じることに伴い、サイド堰３の非摩耗部１２と鋳造ロール１の端部周面との間には、鋳造ロール１の周面に沿った狭い円弧状隙間Ｃが形成される。従って、三重点９はサイド堰３の摩耗と共に徐々に内方へ移動する。
前記三重点９は鋳造ロール１とサイド堰３とのコーナ部であって冷却量が大きい部分である。そのため、サイド堰３付近には一般に「スカル」（skulls）と称される公知の固体金属片（凝固殻）が形成されることが知られている。特に、三重点９近傍の円弧状隙間Ｃは狭くなっているために、この円弧状隙間Ｃに進入した溶湯は直ちに固化し、この固化した金属を起点として大きな凝固殻が成長してロール間隙Ｇに落下することがある。凝固殻がロール間隙Ｇに落下すると、一般に「蛇卵」（snake eggs）として知られるストリップ欠陥を引き起こす場合がある。又、凝固殻がロール間隙Ｇを大きく拡開させると、金属ストリップが破断する場合がある。

又、前記湯溜まり８を形成するサイド堰３における非摩耗部１２の溶湯の流れは緩やかであり、溶湯とサイド堰３の反応によって非摩耗部１２の内面にスケールＳが付着することが知られており、前記狭い円弧状隙間Ｃに溶湯が進入して固化した場合にその凝固殻が前記スケールＳと一体となって前記ロール間隙Ｇに脱落したり、或いは、前記スケールＳを前記円弧状隙間Ｃに巻き込んでロール間隙Ｇを拡開させる可能性がある。

そこで、特許文献１、２に記載の双ロール鋳造機では、ノズルによって湯溜まり８に供給している溶湯を三重点９に向かわせるようにし、三重点９部分の温度を高めることによって、三重点９での凝固殻の発生や、非摩耗部１２の内面におけるスケールＳの付着を抑制するようにしている。

特許第４４２２２６６号公報 特許第４４９９９２７号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載のように三重点９の位置の変化に応じてノズルによる溶湯の供給位置を徐々に変化させた場合でも、溶湯の供給位置と三重点９の位置との関係が僅かにずれても前記凝固殻が発生するという微妙な状況にある。そのため、溶湯の供給位置を好適な状態に精度良く制御することは非常に困難であった。

又、前記した双ロール鋳造装置２００では、取鍋の溶湯を全て湯溜まり８に供給して連続した金属ストリップを製造するバッチ作業を行っているため、１バッチの終盤においては、前記溶湯自体の温度が低下する。そのために、前記三重点９を溶湯が加熱する作用が低下して凝固殻が発生し易くなる。従って、長時間鋳造を行ったバッチ作業終盤において溶湯の温度が低下した状況では、前記凝固殻が成長し脱落することによって前記「蛇卵」（snake eggs）を生じたり、或いは、凝固殻がサイド堰３の非磨耗部１２と鋳造ロール１の端部周面との間に形成される円弧状隙間Ｃに噛み込まれることによって、ロール間隙Ｇを拡開させストリップが破断する可能性がある。

本発明は、サイド堰の摩耗が進行しても三重点の位置が変化せずしかも三重点位置に狭い円弧状隙間が生じないようにして金属ストリップを安定して製造できるようにした双ロール鋳造装置及びその制御方法を提供しようとするものである。

本発明は、相互間にロール間隙を有して平行に配置した一対の鋳造ロールと、該鋳造ロールの両端面に押し付けて配置したサイド堰とにより湯溜まりを形成している双ロール鋳造装置であって、前記鋳造ロールの両端面に押し付けた前記サイド堰が摩耗によって前記鋳造ロールの軸線方向内側へ移動するのと同時に前記サイド堰を上方へ移動させて斜め移動させることにより、前記サイド堰の非摩耗部と前記鋳造ロールの端部周面との間に、前記鋳造ロールの端縁から湯溜まりへ向かう拡がり角を有するＶ溝の崖を形成するようにした傾斜押圧装置を備えたことを特徴とする双ロール鋳造装置である。

本発明の双ロール鋳造装置では、傾斜押圧装置によって、鋳造ロールの軸線方向内側で且つ上方へとサイド堰を鋳造ロールの両端面に押し付けている。そのため、サイド堰の非摩耗部と鋳造ロールの端部周面との間に、鋳造ロールの端縁から湯溜まりへ向かう拡がり角を有するＶ溝の崖が形成される。従って、前記Ｖ溝の底部に位置する三重点はサイド堰の摩耗が進行しても移動することがない。しかも、三重点位置におけるＶ溝は大きな拡がり角を有するので、Ｖ溝内において溶湯が流動することとなり、サイド堰の非摩耗部と鋳造ロールの端部周面との間において加熱が効果的に行われる。その結果、凝固殻やスケールの成長が抑制され、金属ストリップを長時間安定して製造できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の双ロール鋳造装置によれば、サイド堰の摩耗が進行しても三重点の位置が変化せずしかも三重点位置に狭い円弧状隙間が生じないようにして金属ストリップを安定して製造できるようにした双ロール鋳造装置およびその制御方法を提供することが可能となる。

本発明の双ロール鋳造装置の一実施例を示す正面図である。 図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。 （ａ）は演算器による演算を説明するための説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 鋳造作業初期と鋳造作業後期とでＶ溝の崖の角度を変化させた場合の説明図である。 図１に示した双ロール鋳造装置における傾斜押圧装置の他の例を示す正面図である。 図１に示した双ロール鋳造装置における傾斜押圧装置の更に他の例を示す正面図である。 （ａ）は、従来におけるサイド堰の非磨耗部と鋳造ロール端部周面との間に、三重点に連通した狭い円弧状隙間が形成される前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、当該円弧状隙間が形成された状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
［本実施例にかかる双ロール鋳造装置１００の構成］

この双ロール鋳造装置１００では、図１に示されるように、一対の鋳造ロール１の両端面に、保持具２を介してサイド堰３を押し付けるようにした流体圧シリンダからなる横方向押圧装置４と、前記サイド堰３を横方向押圧装置４と共に一体的に上下へ案内するガイド部材５と、前記横方向押圧装置４をスクリュージャッキにより昇降させて高さ位置を調節する昇降駆動装置６とからなる傾斜押圧装置７を備えている。図中、８は前記鋳造ロール１とサイド堰３によって形成される湯溜まりであり、前記サイド堰３と鋳造ロール１が湯溜まり８のメニスカス領域で出会う部分には三重点９が存在しており、湯溜まり８の溶湯は鋳造ロール１により冷却されてロール間隙Ｇを通して金属ストリップ１０（図２参照）として送り出されるようになっている。

前記鋳造ロール１の両端面に押し付けられるサイド堰３には、図３、図４に示すように鋳造ロール１の端面によって摩耗される円弧状摩耗段差部１１と、鋳造ロール１間の摩耗されない非摩耗部１２とが存在する。前記傾斜押圧装置７は、鋳造ロール１の軸線方向内側で且つ上方（斜め上方向）へとサイド堰３を前記鋳造ロール１の両端面へ押し付けている。そのため、鋳造ロール１端面との摩擦によりサイド堰３が摩耗することで、サイド堰３が、鋳造ロール１の軸線方向内側へ移動するのと同時に上方へ移動する。これにより、図３、図４に示すように、サイド堰３の非摩耗部１２と鋳造ロール１の端部周面との間に、鋳造ロール１の端縁１ａから湯溜まり８へ向かう拡がり角αを有するＶ溝１３の崖１３'が形成される。尚、図２の二点鎖線はサイド堰３の押付け初期の位置を示し、実線は移動後のサイド堰３の位置を示す。

図１中、１４は前記昇降駆動装置６によるサイド堰３の上昇移動量を演算するための演算器である。該演算器１４には、前記横方向押圧装置４の押付けストロークを検出するリニアセンサ１５からの摩耗量信号１６（Ｘ）が入力されていると共に、前記崖１３'の拡がり角αの目標の拡がり角αが指令器１７によって入力されている。更に、該演算器１４には、前記鋳造ロール１の直径Ｄと、湯溜まり８の湯の深さＰＬ（プールレベル）が入力されている。そして、演算器１４は、前記摩耗量信号１６（Ｘ）に基づいて、前記指令器１７からの目標の拡がり角αが達成できるサイド堰３の上昇移動量Ｙを演算し、該上昇移動量Ｙの指令信号１８を前記昇降駆動装置６に送って該昇降駆動装置６を駆動することにより、サイド堰３を上昇させる。このとき、湯漏れを生じないように湯溜まり８を確保しつつ前記サイド堰３を上昇させることが可能な上昇可能範囲は予め分かっている。そのため、上昇可能範囲内で１バッチの鋳造作業が終了するようにサイド堰３の上昇移動量を調節することによって、前記拡がり角αが最大に保持されるようにすると、三重点９の加熱を促進できるようになる。

前記鋳造ロール１のロール半径が５００ｍｍ、サイド堰３の摩耗量（円弧状摩耗段差部１１の摩耗深さ）が１０ｍｍであり、サイド堰３を上昇させることが可能な上昇可能範囲が１５ｍｍである場合において、前記拡がり角αを１０゜〜７５゜まで順次変化させたときの上昇移動量について調べた結果を表１に示した。
［表１］

表１において三重点９へ溶湯が侵入して加熱する効果を評価すると、前記拡がり角αは、２０゜〜４５゜の範囲であると効果が高いことが判明した。特に、本実施形態では、前記上昇可能範囲が１５ｍｍであるため、１５ｍｍに最も近い実施例である１４．４ｍｍの上昇移動量を示す拡がり角α＝４５゜の場合は、三重点９への溶湯の侵入を高めて三重点の加熱促進を図るうえで最も好ましい。よって、上記試験例では４５゜を目標の拡がり角αとして選定することが好ましい。
［本実施形態に係る双ロール鋳造装置１００の動作］

次に、上記実施例の作用を説明する。

図１の双ロール鋳造装置によって鋳造を行うには、前記演算器１４に対し指令器１７により目標の拡がり角αを予め入力しておく。双ロール鋳造装置による鋳造が行われると、横方向押圧装置４によって鋳造ロール１の端面に押圧しているサイド堰３は、回転している鋳造ロール１との摺接によって摩耗するので、図２〜図４に示す円弧状摩耗段差１１を発現する。このようにサイド堰３が摩耗すると、サイド堰３を押圧している横方向押圧装置４は押付けストロークが大きくなるように変化し、この押付けストロークの変化はリニアセンサ１５によって摩耗量信号１６（Ｘ）として検出され、検出された摩耗量信号１６（Ｘ）は演算器１４に入力される。

図５を用いて、前記演算器１４による演算を説明する。演算器１４では、前記摩耗量Ｘに基づいて前記崖１３'の目標の拡がり角αを得るのに必要なサイド堰３の上昇移動量Ｙを演算し、その上昇移動量Ｙの指令信号１８を前記昇降駆動装置６（図１参照）に出力するようにしている。

図５に示す上昇移動量Ｙは下記式１によって求められる。
β＝ｓｉｎ-1（ＰＬ・２／Ｄ）・・・（１）
Ｙ＝Ｙ'／ｓｉｎβ・・・（２）
Ｙ'＝Ｘ・ｔａｎα・・・（３）
Ｙ＝Ｘ・ｔａｎα／ｓｉｎβ・・・（４）
上記式中の記号は以下の如くである。
ＰＬ：湯溜まりのプールレベル
Ｄ：ロールの直径
Ｙ：サイド堰の上昇移動量
Ｙ'：サイド堰に形成されるＶ溝の開口幅
Ｘ：サイド堰の摩耗量

上記したように、演算器１４はサイド堰３の摩耗量Ｘに応じて、目標の拡がり角αになるようにサイド堰３の上昇移動量Ｙを演算し、その上昇移動量Ｙの指令信号１８を前記昇降駆動装置６に送ってサイド堰３を上昇させるように制御するので、図４に示すように、サイド堰３の非摩耗部１２と鋳造ロール１の端部周面１ｂとの間には、鋳造ロール１の端縁１ａから湯溜まり８へ向かう拡がり角αを有するＶ溝１３の崖１３'が形成されるようになる。

前記Ｖ溝１３の底部に位置する三重点９は、サイド堰３の摩耗が進行しても移動することがなく常に同じ位置にあり、しかも三重点９の位置には大きな拡がり角αを有するＶ溝１３が形成されていて溶湯が流動するようになる。従って、三重点９は効果的に加熱され、従来のように三重点と連通した狭い円弧状隙間で溶湯が固化しこの固化金属を起点として凝固殻が成長して脱落するといった問題の発生を防止することができる。

従来の双ロール鋳造装置においては、図９（ｂ）に示すように、サイド堰３の非磨耗部１２と鋳造ロール１の端部周面１ｂとの間に円弧状摩耗段差１１による狭い円弧状隙間Ｃが形成され、この狭い円弧状隙間Ｃは三重点９と連通しており、狭い円弧状隙間Ｃに溶湯が入り込むと直ちに固化してその固化金属が凝固殻形成の起点になるという問題を有している。これに対し、前記実施形態では、図４に示すように、三重点９に大きな拡がり角αのＶ溝１３を形成するようにしたので、上記従来の問題点を排斥して良好な金属ストリップ１０の製造が行えるようになる。

又、図４の例においては、拡がり角αを形成する崖１３'が一定角度を有している場合について例示したが、図６に示すように、鋳造作業初期における前記拡がり角α１が鋳造作業後期の拡がり角α２に対して大きくなるようにＶ溝１３の崖１３'の角度を途中で変化させることができる。図６のように、鋳造作業初期のＶ溝１３の拡がり角α１を、鋳造作業後期の拡がり角α２に対して大きくすると、特に鋳造作業初期のＶ溝１３の底部における狭い空間が拡げられるようになるので、鋳造作業初期におけるＶ溝１３への溶湯の流動が向上されて三重点９近傍の加熱が効果的に行われるようになる。

図７は図１に示した双ロール鋳造装置における前記傾斜押圧装置７の他の例を示すもので、この前記傾斜押圧装置７は、前記鋳造ロール１の端面にサイド堰３を押圧するための横方向押圧装置１９と、該横方向押圧装置１９が載置されて一端がピンヒンジ２０により俯仰可能に支持され、且つ他端が昇降駆動装置２１によって昇降可能に支持された俯仰台２２とから構成されている。ここで、前記横方向押圧装置１９のピストンロッド先端と保持具２との間、及び、前記リニアセンサ１５の先端と保持具２との間は、夫々上下に回動可能なピンジョイント１９'，１５'により接続されている。そして、図７の実施例では、演算器１４は、前記摩耗量信号１６（Ｘ）に基づいて、前記指令器１７からの目標の拡がり角αが達成できるように前記昇降駆動装置２１に指令信号１８（俯仰台２２を俯仰させる昇降駆動装置２１の上昇移動量Ｙ"の信号）を送って俯仰台２２の他端を上昇させ、俯仰台２２及び横方向押圧装置１９の傾き角度γを調整するようにしている。

又、図８は、図１に示した双ロール鋳造装置における前記傾斜押圧装置７の更に他の例を示すもので、前記傾斜押圧装置７が、前記鋳造ロール１の端部外方から端面に向けてサイド堰３を予め固定した上向き角度γで押圧する固定押圧装置２３である場合を示している。図８の実施例では、１バッチの鋳造作業において予想されるサイド堰３の摩耗量とサイド堰３の上昇可能範囲に基づいて設定した上向き角度γでサイド堰３を押すことにより、サイド堰３の非摩耗部１２と鋳造ロール１の端部周面１ｂとの間に、湯溜まり８へ向かう拡がり角αを有するＶ溝１３の崖１３'が形成される。

尚、本発明の双ロール鋳造装置及びその制御方法は、上記実施例に示したサイド堰の形状には限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 鋳造ロール
１ａ 端縁
１ｂ 端部周面
３ サイド堰
４ 横方向押圧装置
５ ガイド部材
６ 昇降駆動装置
７ 傾斜押圧装置
８ 湯溜まり
１２ 非摩耗部
１３ Ｖ溝
１３' 崖
２０ ピンヒンジ
２１ 昇降駆動装置（迎角を調整する手段）
２２ 俯仰台
２３ 固定押圧装置
Ｘ 摩耗量
Ｙ 上昇移動量
α 拡がり角
α１ 鋳造作業前期の拡がり角
α２ 鋳造作業後期の拡がり角
γ 上向き角度

Claims (7)

1. 相互間にロール間隙を有して平行に配置した一対の鋳造ロールと、該鋳造ロールの両端面に押し付けて配置したサイド堰とにより湯溜まりを形成している双ロール鋳造装置であって、前記鋳造ロールの両端面に押し付けた前記サイド堰が摩耗によって前記鋳造ロールの軸線方向内側へ移動するのと同時に前記サイド堰を上方へ移動させて斜め移動させることにより、前記サイド堰の非摩耗部と前記鋳造ロールの端部周面との間に、前記鋳造ロールの端縁から湯溜まりへ向かう拡がり角を有するＶ溝の崖を形成するようにした傾斜押圧装置を備えたことを特徴とする双ロール鋳造装置。
2. 前記傾斜押圧装置は、前記鋳造ロールの端面に前記サイド堰を押圧する横方向押圧装置と、該横方向押圧装置を上下方向に案内するガイド部材と、前記横方向押圧装置の昇降を駆動する昇降駆動装置とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の双ロール鋳造装置。
3. 前記傾斜押圧装置は、前記鋳造ロールの端面に前記サイド堰を押圧する横方向押圧装置と、該横方向押圧装置の迎角を調整する手段とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の双ロール鋳造装置。
4. 前記傾斜押圧装置が、前記鋳造ロールの端部外方から端面に向けてサイド堰を予め固定した上向き角度で押圧する固定押圧装置であることを特徴とする請求項１に記載の双ロール鋳造装置。
5. 上記請求項１〜４のいずれか１つに記載の双ロール鋳造装置の制御方法であって、湯溜まりを確保しつつ前記サイド堰を上昇させることが可能な上昇可能範囲内において、前記拡がり角が最大角を保持するように傾斜押圧装置によるサイド堰の上昇移動量を設定することを特徴とする双ロール鋳造装置の制御方法。
6. 上記請求項１〜３のいずれか１つに記載の双ロール鋳造装置による制御方法であって、横方向押圧装置の押付けストロークからサイド堰の摩耗量を検出し、該摩耗量から目標のサイド堰の上昇移動量を算出することを特徴とする双ロール鋳造装置の制御方法。
7. 鋳造作業初期における前記Ｖ溝の拡がり角が鋳造作業後期の前記Ｖ溝の拡がり角に対して大きくなるようにしたことを特徴とする請求項５又は６に記載の双ロール鋳造装置の制御方法。

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