JP2017001069A - 双ロール式縦型鋳造装置及び双ロール式縦型鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】側堰板から生じる異物が鋳造品に混入するのを抑制できる双ロール式縦型鋳造装置及び双ロール式縦型鋳造方法を提供する。
【解決手段】
所定のロールギャップ１３をもって対向配置され、等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ弾性付勢される一対の鋳造ロール１２，１３と、前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板１４１，１４２と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板１４３，１４４とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯５が注湯される溶湯ノズル１４と、を備え、前記一対の側堰板の少なくとも一方は、前記一対の主堰板と前記鋳造ロールの端面とに押圧された状態で鉛直方向に沿って移動可能に設けられている。
【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は、双ロール式縦型鋳造装置及び双ロール式縦型鋳造方法に関するものである。

鋼板を鋳造する双ドラム連鋳において、軸が平行で互いに逆方向に回転する一対の冷却ドラムとサイド堰で形成される湯溜部に溶鋼を注入し、この冷却ドラムの周面で溶鋼を冷却・凝固し、凝固シェルを生成しつつ薄肉鋳片を連続鋳造するものが知られている（特許文献１）。この種の連続鋳造においては、一対の冷却ドラムの両端面に、サイド堰を押し付け、冷却ドラムの回転によりサイド堰耐火物（ＡｌＮなどアルミニウムを含有する窒化物又はＳｉＡｌＯＮなどアルミニウムを含有する酸窒化物）を摩耗せしめて、冷却ドラムとサイド堰のシール状態を維持し、溶鋼の湯漏れを防止している。以下、本発明の構成部材に対応させるために、双ドラム連鋳を双ロール鋳造、冷却ドラムを鋳造ロール、サイド堰を側堰板、湯溜部を溶湯ノズル、溶鋼を溶湯と称する。

特開２００５−３０５４８８号公報

双ロール鋳造において、側堰板は金属溶湯と直接触れることから耐熱性や保温性が求められ、かつ、側堰板と鋳造ロールとの接触部から溶湯が漏れないようにするために、側堰板は鋳造ロールとの摺動面に押し付けられる。このため、金属溶湯による熱負荷と浸食と摩耗とが同時に起きることから、側堰板の表層を構成するコーティング材料が剥がれ、異物となって鋳造シートに混入するといった問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、側堰板から生じる異物が鋳造品に混入するのを抑制できる双ロール式縦型鋳造装置及び双ロール式縦型鋳造方法を提供することである。

本発明は、一対の鋳造ロールを回転させながら溶湯ノズルに溶湯を注湯する双ロール式縦型鋳造において、溶湯ノズルに注湯した溶湯がロールギャップを通過する際に、一対の側堰板の少なくとも一方を、一対の主堰板と鋳造ロールの端面とに押圧させた状態で鉛直方向に沿って移動させることにより、上記課題を解決する。

本発明では、側堰板は、溶湯ノズルに注湯された溶湯が液相から固液共存を経て固相となるロールギャップの近傍及び鋳造ロールに押圧されて摺動するロールギャップの近傍が最もダメージを受ける部分であることに鑑み、鋳造中に側堰板を鉛直方向に沿って移動させるので、このダメージを受ける部分が側堰板の表面を相対的に移動する。すなわち、ダメージを受ける部分が一箇所に集中することなく側堰板の表面に分散する。その結果、溶湯による熱負荷と浸食と摩耗によって側堰板から異物が生じるのを抑制でき、これが鋳造品に混入するのを抑制することができる。

本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の一実施の形態を示す側面図である。 図１Ａの主要部分の側面図である。 図１Ｂの正面図である。 図１Ａの平面図である。 図１Ａの側堰板及び搬送機を示す三面図である。 図１Ａの鋳造ロール、溶湯ノズル及びロールギャップを示す断面図である。 図１Ａの鋳造中における側堰板の動作を示す側面図である。 図４Ａの側堰板を示す正面図である。 本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の他の実施の形態を示す正面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１Ａは、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の一実施の形態を示す側面図、図１Ｄは、図１Ａの平面図である。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶解されたアルミニウム系材料を、特に限定はされないが例えば１０００℃／秒以上の冷却速度で冷間圧延し、所定厚さｔ、所定幅Ｗ及び所定長Ｌのシート２に製造するための鋳造装置である。冷却速度を大きくすることで不純物が含まれていても大きく成長せず、また生産性も高いという利点がある。鋳造原料となるアルミニウム系材料としては、特に限定されないが例えば、アルミニウムのほか、アルミニウム・シリコン合金、アルミニウム・シリコン・マグネシウム合金その他のアルミニウム合金が含まれる。これらアルミニウム系材料の融点又は液相温度は、概ね５８０〜６７０℃である。

本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、所定のロールギャップ１３をもって対向配置された一対の鋳造ロール１１，１２と、当該一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の上方に配置され、アルミニウム系材料の溶湯５を受容する溶湯ノズル１４と、アルミニウム系材料の溶湯５を収容し当該溶湯５を溶湯ノズル１４に注湯するレードル１５と、を備える。なお、図１Ａには図示を省略するが、溶湯ノズル１４からロールギャップ１３を通過する溶湯５が、弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力を推定する反力推定器と、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール１１，１２がロールギャップ１３を通過する溶湯５から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットとを設けてもよい。図１Ｄに示すように、一対の鋳造ロール１１，１２と、溶湯ノズル１４と、レードル１５とは、それぞれの幅方向の中心軸ＣＬが一致するように配置されている。

一対の鋳造ロール１１，１２は、架台４に搭載され、一方の鋳造ロール１１は、回転軸１１１を中心にして回転するように設けられ、他方の鋳造ロール１２は、回転軸１１１に平行な回転軸１２１を中心にして回転するように設けられている。本実施形態における一方の鋳造ロール１１は、架台４に対して位置が固定され、他方の鋳造ロール１２は、スライドレール４１を介して一方の鋳造ロール１１に対して水平方向に接近及び離反移動が可能とされている。当該他方の鋳造ロール１２は、一方の鋳造ロール１１に向かう方向にばね又は流体圧シリンダなどの弾性体１２２により弾性付勢されているが、最も接近した際のロールギャップ１３は、目的とするシート２の板厚ｔに応じたゼロを超える所定値、特に限定されないが例えば、０．５〜３ｍｍに設定されている。なお、一対の鋳造ロール１１，１２の両者を、架台４に対して互いに接近及び離反移動が可能に構成してもよい。

一対の鋳造ロール１１，１２は、互いに等しい周速度で回転するように、プーリ及びベルトなどの伝達機構を介して回転駆動モータ１１２に接続されている。本実施形態の鋳造ロール１１，１２は、外径が等しくされているので、一つの回転駆動モータ１１２により互いに逆方向、すなわちロールギャップ１３において溶湯５を鉛直下方向へ押し下げる力が作用するように等しい周速度で回転する。図１Ａに示す例においては、一方の鋳造ロール１１は反時計方向に回転し、他方の鋳造ロール１２は時計方向に回転する。なお図示は省略するが、回転駆動モータ１１２は、出力軸の回転速度を可変とするインバータ装置により回転速度が制御され、当該インバータ装置は制御ユニットからの制御指令により制御される。

ちなみに、一対の鋳造ロール１１，１２の外径を等しくすれば、変速機構を設けることなく一つの回転駆動モータ１１２により等しい周速度で回転させることができる。また、一対の鋳造ロール１１，１２の外径を等しくし、後述する溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の中心をロールギャップ１３の中心に一致させれば、溶湯ノズル１４の下端の溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積が等しくなるので、鋳造されるシートの表裏における冷却速度が均等になる。ただし、本発明の一対の鋳造ロール１１，１２は、周速度が等しければ異なる外径であってもよい。この場合に、溶湯ノズル１４の下端の溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積を等しくするためには、溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の中心の位置をロールギャップ１３の中心に対してどちらかにずらせばよい。

一対の鋳造ロール１１，１２は、回転軸１１１，１２１の両端部にそれぞれ固定されたハブ１１４，１２４に熱伝導性が良好な銅などの金属板１１５，１２５を固定することにより構成されている。金属板１１５，１２５の内部の一部又は全部には、冷媒が循環する循環系統が設けられ、少なくとも溶湯５との接触面１１３，１２３（以下、これらの接触面１１３，１２３を成形面１１６，１２６ともいい、その回転軸１１１，１２１方向の長さをＷ_Ｒという。）の裏面の金属板１１５，１２５に冷媒が接触するように、スプレーノズルが設けられたり、あるいは金属板１１５，１２５の内部の一部又は全体が冷媒の流路とされている。本実施形態の一対の鋳造ロール１１，１２のそれぞれは、少なくとも溶湯５が接触する鋳造ロールの接触面１１３，１２３の温度を調節する温度調節器を含んでもよい。

本実施形態の溶湯ノズル１４は、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１と平行に対向配置された一対の主堰板１４１，１４２と、回転軸１１１，１２１と直交して対向配置されるとともに一対の主堰板１４１，１４２の両端面に密接された一対の側堰板１４３，１４４とを含んで構成されている。すなわち、本実施形態の溶湯ノズル１４は、４つの側面を有し、上面と下面がそれぞれ開口した矩形筒体とされている。

一対の主堰板１４１，１４２は、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、その表面（少なくとも主堰板と側堰板とで囲まれる内面）に、同等の耐熱性を有する断熱材層が形成されてなる。そして、一対の主堰板１４１，１４２の下端が、上述した一対の鋳造ロール１１，１２の表面に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。なお、他方の鋳造ロール１２の接触面１２３に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板１４１には、当該他方の鋳造ロール１２が架台４に対して水平方向に移動する際においても、他方の鋳造ロール１２の接触面１２３との接触又は僅かな隙間を維持するように引張り弾性体１４７が設けられている。これに対して、一方の鋳造ロール１１の接触面１１３に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板１４２は、図示はしないが架台４に対して位置が固定されている。

これに対し、一対の側堰板１４３，１４４は、図１Ｄの平面図に示すように、一対の主堰板１４１，１４２の側縁と、一対の鋳造ロール１１，１２のハブ１１４，１２４及び／又は金属板１１５，１２５に、押圧機１４５，１４６によって押圧されている。すなわち、図１Ｄに示すように、主堰板１４１，１４２の幅方向の長さＷ_Ｎは鋳造ロール１１，１２の幅方向の長さ（成形面１１６，１２６の回転軸方向の長さ）Ｗ_Ｒとほぼ等しく形成され、一対の側堰板１４３，１４４は、これら一対の主堰板１４１，１４２と、一対の鋳造ロール１１，１２のハブ１１４，１２４及び／又は金属板１１５，１２５とに押圧されている。これにより、一対の主堰板１４１，１４２、一対の側堰板１４３，１４４及び一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の近傍（接触面１１３，１２３）とで囲まれた空間に溶湯５が受容されることになる。

本実施形態の側堰板１４３，１４４は、主堰板１４１，１４２と同じくアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、少なくとも主堰板１４１，１４２に密接する側の表層面が、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性と、一対の主堰板１４１，１４２及び一対の鋳造ロール１１，１２のハブ１１４，１２４及び／又は金属板１１５，１２５に押圧された際にこれらの間のシール性を確保し得る柔軟性を有する、たとえばセラミックス製の軟質材料から形成されている。側堰板１４３，１４４を押圧する押圧機１４５，１４６及び側堰板１４３，１４４を移動させる搬送機１４８，１４９の詳細は後述する。

溶湯ノズル１４の上方には、レードル（取鍋）１５が設けられ、当該レードル１５に収容された溶湯５を溶湯ノズル１４に注入するための、ホイストクレーンなどのレードル移動機構（不図示）が設けられている。アルミニウム系材料の固形原材料は、レードル１５に投入された状態で別途の溶解炉にて溶解され、このレードル１５をレードル移動機構により溶湯ノズル１４の近傍に移動し、当該レードル１５を傾けることで溶湯５を溶湯ノズル１４に注入する。図１Ａ及び図１Ｄに示すレードル１５は、いわゆるバッチ方式による鋳造を行う場合のものを示すが、本発明に適用できるレードルは、溶解炉により溶解したアルミニウム材の溶湯５を連続してレードル１５に給湯し、当該レードル１５の注湯口から溶湯ノズル１４へ連続して溶湯５を注湯するタイプの連続方式のものも含まれる。

一対の鋳造ロール１１，１２の下方には、ロールギャップ１３を通過して固相状態となったアルミニウムシート２を略水平方向に案内するガイド板６が設けられ、その下流にガイドローラ７と巻取機３が設けられている。ロールギャップ１３を通過して固相状態となったアルミニウムシート２は、ガイド板６により水平方向に案内されたのちガイドローラ７の上面を滑りつつ巻取機３によってロール状に巻き取られる。

図３は、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１の溶湯ノズル１４及び一対の鋳造ロール１１，１２で囲まれた鋳造の主要部分を示す断面図である。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１においては、一対の鋳造ロール１１，１２の回転を開始すると同時又は若干のタイムラグをもって、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注入する。この溶湯注入初期段階において、溶湯ノズル１４への溶湯５の注入速度（単位時間当たりの注入容積）は、ロールギャップ１３を通過して固相状態となるアルミニウムシート２の鋳造速度（単位時間当たりの鋳造容積）よりも大きい速度に設定する。

溶湯ノズル１４に注入された溶湯５は、ロールギャップ１３の中心水平線と交わる点Ｐ１から主堰板１４１，１４２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２までの、一対の鋳造ロール１１，１２の接触面１１３，１２３と接触することで、溶湯５は冷却され、凝固し始める。図３において溶湯５のうち液相状態の溶湯を符号５１、固液共存の溶湯を符号５２、固相の溶湯（すなわちアルミニウムシート２）を符号５３で示す。

本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶湯５の冷却速度が例えば１０００℃／秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯５の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール１１，１２の周速度が設定される。ここで、液相の溶湯５１が接触面１１３，１２３と接触する際の温度が高いと、凝固速度が遅くなり、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において下方にずれることになる。このため、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち液相の溶湯５１が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯５３が全体に占める割合が減少するので、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ１３は小さくなる。逆に、液相の溶湯５１が接触面１１３，１２３と接触する際の温度が低いと、凝固速度が早くなり、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において上方にずれることになる。このため、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち固相の溶湯５３が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯５１が全体に占める割合が減少するので、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ１３は大きくなる。このように、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の温度が変動すると、ロールギャップ１３の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウムシート２の板厚ｔが不均一となる。

また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１においては、いわゆるバッチ方式により所定量の溶湯５を溶湯ノズル１４に注入し、所定厚さｔ、所定幅Ｗ及び所定長さＬのアルミニウムシート２を得るが、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の重量が、鋳造中にロールギャップ１３に重力として作用する。すなわち、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が高いと（溶湯重量が大きいと）、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ１３は大きくなる。また、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が高いと（溶湯重量が大きいと）、溶湯５と接触面１１３，１２３との密着度が大きくなり、溶湯５の凝固効率が高くなる。このため、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において上方にずれることになり、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち固相の溶湯５３が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯５１が全体に示す割合が減少する。このため、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これによっても、ロールギャップ１３は大きくなるといえる。

逆に、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が低いと（溶湯重量が小さいと）、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ１３は小さくなる。また、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が低いと（溶湯重量が小さいと）、溶湯５と接触面１１３，１２３との密着度が小さくなり、溶湯５の凝固効率が低くなる。このため、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において下方にずれることになり、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち液相の溶湯５１が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯５３が全体に占める割合が減少する。このため、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これによっても、ロールギャップ１３は小さくなるといえる。このように、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面の位置が変動すると、ロールギャップ１３の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウムシート２の板厚ｔが不均一となる。

このため、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１では、ロールギャップ１３を通過する溶湯５が、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力を推定する反力推定器、たとえば溶湯ノズル１４の液面位置検出器や溶湯ノズル１４の溶湯温度検出器を設け、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール１１，１２がロールギャップ１３を通過する溶湯５から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットを設け、推定された反力が大きいほど単位時間当たりの受熱量を小さく制御し、推定された反力が小さいほど単位時間当たりの受熱量を大きく制御してもよい。

次に、側堰板１４３，１４４を移動させる搬送機１４８，１４９及び側堰板１４３，１４４を押圧する押圧機１４５，１４６について説明する。図１Ｂは、図１Ａに示す双ロール式縦型鋳造装置１うち、一対の鋳造ロール１１，１２、一対の主堰板１４１，１４２、一対の側堰板の一方１４３、押圧機の一方１４５及び搬送機の一方１４８のみを抽出して示した側面図、図１Ｃは、図１Ｂの正面図である。図１Ｂには一方の搬送機１４８のみを示し、図１Ｃには両方の搬送機１４８，１４９を示すが、基本的な構成は同じである。

本実施形態の搬送機１４８，１４９は、ある程度の撓みを許容するベルトコンベアであって、本例では３本のコンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａと、各コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａに係合するスプロケット１４８Ｂ，１４９Ｂと、このスプロケット１４８Ｂ，１４９Ｂを所定の回転速度で回転させる駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃとを備える。コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａは、３本に限定されず、１本もしくは２本又は４本以上であってもよい。コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａは、図１Ｃに示すように無端ベルトとされ、それぞれが同じ速度で循環するが、少なくとも一対の鋳造ロール１１，１２の両端部の近傍を鉛直方向に移動するように、その軌道が設定されている。また、駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃは、回転速度が可変とされたモータであり、図示しない駆動モータ制御装置からの制御信号によって、その回転速度が制御される。

図２は、側堰板１４３，１４４の一方と、搬送機１４８，１４９の一方を示す三面図であり、同図に示すように、各側堰板１４３，１４４の裏面（溶湯ノズル１４の外面を構成する面）に複数の係合凹部１４３１，１４４１が形成され、各コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａに所定ピッチで設けられた係合凸部１４８１，１４９１がこれら係合凹部１４３１，１４４１に係合する。これにより、複数の側堰板１４３，１４４は、コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａ所定ピッチで保持された状態で、搬送機１４８，１４９の駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃの回転にしたがって移動する。なお、図１Ｃに示す実施形態においては、一対の鋳造ロール１１，２１の両端部において、側堰板１４３，１４４は鉛直方向の上方向へ移動するが、下方向へ移動させてもよい。

本実施形態の押圧機１４５，１４６は、図１Ｂ〜図１Ｄに示すように、押圧機１４５，１４６をそれぞれ固定するスタンド１４５Ａ，１４６Ａと、側堰板１４３，１４４への押圧力を発生させる流体圧シリンダ１４５Ｂ，１４６Ｂと、これら流体圧シリンダ１４５Ｂ，１４６Ｂのロッドの先端に設けられ側堰板１４３，１４４の裏面に接触・離反する押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃとを備える。そして、図１Ｂ〜図１Ｄに示すように、搬送機１４８，１４９によって溶湯ノズル１４を構成する第１位置、すなわち、図３に示すロールギャップ１３、溶湯との接触面１１３，１２３及び一対の主堰板１４１，１４２とで囲まれる断面を含むような位置に到着した側堰板１４３，１４４の裏面に対し、コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａに係合保持されたままの状態で、流体圧シリンダ１４５Ｂ，１４６Ｂを作動させて押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃを押し付ける。これにより、図１Ｄに示すように、この第１位置に到着した側堰板１４３，１４４は、一対の主堰板１４１，１４２及び一対の鋳造ロール１１，１２の両端面に押し付けられ、その結果、溶湯ノズル１４のシール性が確保される。

図１Ｂに示すように、側堰板１４３，１４４は、上端と下端との縦方向の長さが、一対の主堰板１４１，１４２の上端からロールギャップ１３までの縦方向の長さより所定長だけ長く形成されている。この所定長は、側堰板１４３，１４４が搬送機１４８，１４９によって図１Ｂに示す第１位置に搬送されてから、鋳造を開始すると同時に所定の第１速度で鉛直上方向に搬送されながら鋳造を終了するまでの間、図３に示すロールギャップ１３、溶湯との接触面１１３，１２３及び一対の主堰板１４１，１４２とで囲まれる断面を少なくとも含む長さとされる。したがって、所定の第１速度が大きい場合には、側堰板１４３，１４４の縦方向の長さが長く形成され、逆に所定の第１速度が小さい場合には、側堰板１４３，１４４の縦方向の長さが相対的に短く形成される。

本実施形態の搬送機１４８，１４９は、１バッチの鋳造が開始してから鋳造が終了するまでの間は、駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃを制御して複数の側堰板１４３，１４４を第１速度で鉛直方向の上方向に移動させるが、鋳造が終了してから次の鋳造が開始されるまでの間は、第１速度より大きい第２速度で、第１位置にある側堰板（図１Ｂにおいて符号１４３で示す）に隣接する第２位置にある側堰板（図１Ｂにおいて符号１４３ａで示す）が第１位置に移動し、第１位置にある側堰板１４３がその上側の第３位置（図１Ｂにおいて符号１４３ｂで示す）に移動するように、複数の側堰板を鉛直方向に移動させる。

１バッチの鋳造が開始してから鋳造が終了するまでの間では、第１位置にある側堰板１４３，１４４は、上述した押圧機１４５，１４６の押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃによって裏面を押圧されながら、搬送機１４８，１４９によって第１速度で鉛直方向の上方向に移動する。すなわち、第１位置にある側堰板１４３，１４４の裏面と押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃとが摺動しながら側堰板１４３，１４４は移動する。このとき、コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａが撓み、側堰板１４３，１４４の係合凹部１４３１，１４４１とコンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａの係合凸部１４８１，１４９１との係合は維持される。そして、鋳造が終了すると、押圧機１４６，１４７の流体圧シリンダ１４５Ｂ，１４６Ｂが作動し、押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃが後退することで第１位置にある側堰板１４３，１４４を開放する。この鋳造が終了してから次の鋳造が開始されるまでの間に、相対的に高速の第２速度で複数の側堰板１４３，１４４を次段へバッチ搬送する。

次に作用を説明する。
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１を用いてアルミニウムシート２を鋳造する場合においては、まず搬送機１４８，１４９により、コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａに係合保持された複数の側堰板１４３，１４４のうちの一つの側堰板１４３，１４４を図１Ｂに示すように第１位置に移動させる。そして、押圧機１４５，１４６の流体圧シリンダ１４５Ｂ，１４６Ｂを作動して押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃを前進させ、コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａに係合保持されたままの状態で、第１位置にある側堰板１４３，１４４の裏面を押圧し、当該側堰板１４３，１４４を一対の主堰板１４１，１４２の両端縁及び一対の鋳造ロール１１，１２の両端面に押し付ける。これにより、シール性が各序された溶湯ノズル１４が構成される。

次に、搬送機１４８，１４９の駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃを制御してコンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａの搬送速度を第１速度に設定し、第１位置にある側堰板１４３，１４４を鉛直方向の上方向に沿って移動させながら、一対の鋳造ロール１１，１２の回転を開始すると同時又は若干のタイムラグをもって、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注入する。溶湯ノズル１４に注入された溶湯５は、図３に示すように、ロールギャップ１３の中心水平線と交わる点Ｐ１から主堰板１４１，１４２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２までの、一対の鋳造ロール１１，１２の接触面１１３，１２３と接触することで、溶湯５は冷却され、凝固し始める。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶湯５の冷却速度が例えば１０００℃／秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯５の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール１１，１２の周速度が設定される。

ロールギャップ１３を通過したアルミニウムシート２は、鋳造ロール１１，１２の回転によって順次押し出され、ガイド板６及びガイドローラ７に案内されて巻取機３に巻き取られる。こうした鋳造過程において、側堰板１４３，１４４は、溶湯ノズル１４のシール性を確保しつつ一対の主堰板１４１，１４２及び鋳造ロール１１，１２の端面と摺動しながら鉛直上方向に沿って移動する。

ここで、側堰板１４３，１４４の表層面は、シール性を確保するためにある程度の柔軟性を有する軟質材料から形成されているので、溶湯ノズル１４に注湯された溶湯５が、図３に示す固液共存５２及び固相５３となるロールギャップ１３の近傍及び一対の鋳造ロール１１，１２に押圧されて摺動するロールギャップ１３の近傍に、溶湯５による熱負荷に加え、浸食と摩耗も生じることから、当該表層面が最もダメージを受ける。図４Ａにこの最もダメージを受ける範囲をＳ１にて示す。また、側堰板１４３，１４４の表層面は、図３に示す液相５１に接している部分も溶湯５による熱負荷を受ける。図４Ａにこの次にダメージを受ける範囲をＳ２にて示す。そのため、仮に側堰板１４３，１４４が主堰板１４１，１４２及び一対の鋳造ロール１１，１２に対して固定されていると、図４Ａに示す範囲Ｓ１，Ｓ２の表層面にダメージが集中し、当該表層面を構成する軟質材料が剥がれ、異物となって鋳造シートに混入するおそれがある。

しかしながら本実施形態では、鋳造を開始してから鋳造を終了するまでの間は、第１速度で側堰板１４３，１４４を鉛直上方向に沿って移動させるので、このダメージを受ける範囲Ｓ１，Ｓ２が、図４Ｂに示すように側堰板１４３，１４４の表面を相対的に移動する。すなわち、ダメージを受ける範囲Ｓ１，Ｓ２は、一箇所に集中することなく側堰板１４３，１４４の表面に分散する。その結果、溶湯５による熱負荷と浸食と摩耗によって側堰板１４３，１４４から異物が生じるのを抑制でき、これがアルミニウムシート２に混入するのを抑制することができる。

また、ダメージを受ける範囲Ｓ１，Ｓ２のうち範囲Ｓ１の方がダメージが大きいことから、側堰板１４３，１４４を鉛直上方向に沿って移動させると、ダメージが大きい範囲Ｓ１には、側堰板１４３，１４４の移動にともない、常に全くダメージを受けていない表層面が当該範囲Ｓ１に移動する。これに対して、側堰板１４３，１４４を鉛直下方向に沿って移動させた場合は、ダメージが大きい範囲Ｓ１には、その前に範囲Ｓ２にてダメージを受けた表層面が移動することになるから、側堰板１４３，１４４を鉛直上方向に沿って移動させる方が、鉛直下方向に沿って移動させることに比べて、総合的なダメージが小さくなり、より一層、溶湯５による熱負荷と浸食と摩耗によって側堰板１４３，１４４から異物が生じるのを抑制でき、これがアルミニウムシート２に混入するのを抑制することができる。

次に、溶湯ノズル１４に注湯した溶湯５がなくなったら鋳造を終了する。この鋳造の終了にともない、押圧機１４５，１４６の流体圧シリンダ１４５Ｂ，１４６Ｂを作動して押圧パッド１４５Ｃ，１４６Ｃを後退させ、コンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａに係合保持されたままの状態で、搬送機１４８，１４９の駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃを制御してコンベアチェーン１４８Ａ，１４９Ａの搬送速度を第１速度より大きい第２速度に設定し、第１位置にある側堰板１４３，１４４を鉛直方向の上方向に沿って移動させ、図１Ｂに示す側堰板１４３ａが第１位置に移動させる。これ以降は、以上の操作を繰り返す。

次に、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の他の実施の形態を説明する。図５は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の他の実施の形態を示す正面図である。以下、上述した実施の形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１と共通する構成部材には明細書及び図面において同一の符号を付し、その説明の全部または一部を援用して省略する。図５に示す実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１は、上述した実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１に対し、搬送機１４８，１４９のチェーンコンベア１４８Ａ，１４９Ａの閉ループの途中に、溶湯ノズル１４を構成する第１位置を通過して表層面にダメージを受けた側堰板１４３，１４４の当該表層面を新規な表層面に貼り替える工程８Ａと、これにともなう当該表層面の乾燥工程８Ｂとを備える点が相違する。

すなわち、本実施形態の側堰板１４３，１４４は、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、その表層面（少なくとも主堰板と側堰板とで囲まれる内面）に、同等の耐熱性と柔軟性を有する断熱材が接着されてなる。そのため、貼り替え工程８Ａにて、溶湯ノズル１４を構成する第１位置を通過して表層面にダメージを受けた側堰板１４３，１４４の当該表層面を新規な表層面に貼り替え、乾燥工程８Ｂにて貼り替えた際の接着剤などを乾燥させる。これにより、双ロール式縦型鋳造装置１の第１位置には、連続して新規な表層面を有する側堰板１４３，１４４が供給されることになる。

以上のように構成した本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、鋳造を開始してから鋳造を終了するまでの間は、比較的低速の第１速度で側堰板１４３，１４４を鉛直上方向に沿って移動させるので、図４Ｂに示すように、ダメージを受ける範囲Ｓ１，Ｓ２が側堰板１４３，１４４の表面を相対的に移動する。すなわち、ダメージを受ける範囲Ｓ１，Ｓ２は、一箇所に集中することなく側堰板１４３，１４４の表面に分散する。その結果、溶湯５による熱負荷と浸食と摩耗によって側堰板１４３，１４４から異物が生じるのを抑制でき、これがアルミニウムシート２に混入するのを抑制することができる。

また本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、側堰板１４３，１４４を鉛直上方向に沿って移動させる方が、鉛直下方向に沿って移動させることに比べて、総合的なダメージが小さくなり、より一層、溶湯５による熱負荷と浸食と摩耗によって側堰板１４３，１４４から異物が生じるのを抑制でき、これがアルミニウムシート２に混入するのを抑制することができる。

また本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、搬送機１４８，１４９の駆動モータ１４８Ｃ，１４９Ｃを制御することにより、鋳造開始から鋳造終了までの間は、複数の側堰板１４３，１４４を比較的低速の第１速度で鉛直方向に移動させ、鋳造終了から次の鋳造開始までの間は、第１速度より高速の第２速度で、第１位置にある側堰板１４３，１４４に隣接する第２位置にある側堰板が第１位置に移動するように、複数の側堰板１４３，１４４を鉛直方向に沿って移動させるので、次の鋳造工程までの段取り時間が短縮され、生産性が向上する。

また本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、図５に示すように、第１位置を通過した側堰板１４３，１４４の表層面を再生する再生工程、すなわち貼り替え工程８Ａと乾燥工程８Ｂを備えるので、双ロール式縦型鋳造装置１の第１位置には、連続して新規な表層面を有する側堰板１４３，１４４が供給されることになる。

１…双ロール式縦型鋳造装置
１１…鋳造ロール
１１１…回転軸
１１２…回転駆動モータ
１１３…溶湯との接触面
１１４…ハブ
１１５…金属板
１１６…成形面
１２…鋳造ロール
１２１…回転軸
１２２…弾性体
１２３…溶湯との接触面
１２４…ハブ
１２５…金属板
１２６…成形面
Ｗ_Ｒ…成形面の回転軸方向の長さ
１３…ロールギャップ
１４…溶湯ノズル
１４１，１４２…主堰板
１４３，１４４…側堰板
１４３１，１４４１…係合凹部
１４５，１４６…押圧機
１４５Ａ，１４６Ａ…スタンド
１４５Ｂ，１４６Ｂ…流体圧シリンダ
１４５Ｃ，１４６Ｃ…押圧パッド
１４７…引張り弾性体
１４８，１４９…搬送機
１４８Ａ，１４９Ａ…コンベアチェーン
１４８１，１４９１…係合凸部
１４８Ｂ，１４９Ｂ…スプロケット
１４８Ｃ，１４９Ｃ…駆動モータ
１５…レードル（取鍋）
２…アルミニウムシート
ｔ…アルミニウムシートの厚さ
Ｗ…アルミニウムシートの幅
Ｌ…アルミニウムシートの長さ
３…巻取機
４…架台
４１…スライドレール
５…溶湯
５１…液相の溶湯
５２…固液共存の溶湯
５３…固相の溶湯（シート）
６…ガイド板
７…ガイドローラ
８Ａ…側堰板の表層面の貼り替え工程
８Ｂ…側堰板の表層面の乾燥工程

Claims (9)

1. アルミニウム系材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
   所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ弾性付勢された一対の鋳造ロールと、
   前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
   前記一対の側堰板の少なくとも一方は、前記一対の主堰板と前記鋳造ロールの端面とに押圧された状態で鉛直方向に沿って移動可能に設けられている双ロール式縦型鋳造装置。
2. 前記一対の側堰板のそれぞれは、前記一対の主堰板と前記鋳造ロールの端面とに押圧された状態で鉛直方向に沿って移動可能に設けられている請求項１に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
3. 前記一対の側堰板の少なくとも一方は、鉛直方向に配置された複数の側堰板を含み、
   前記複数の側堰板を鉛直方向に沿って移動させる搬送機を備える請求項１又は２に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
4. 前記複数の側堰板のうち、前記溶湯ノズルを構成する第１位置にある側堰板を前記一対の主堰板と前記鋳造ロールの端面とに押圧及び開放する押圧機を備え、
   前記押圧機は、
   鋳造開始から鋳造終了までの間は、前記第１位置にある側堰板を前記一対の主堰板と前記鋳造ロールの端面とに押圧し、
   鋳造終了から次の鋳造開始までの間は、前記第１位置にある側堰板を開放する請求項３に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
5. 前記搬送機は、
   鋳造開始から鋳造終了までの間は、前記複数の側堰板を第１速度で鉛直方向に移動させ、
   鋳造終了から次の鋳造開始までの間は、前記第１速度より大きい第２速度で、前記第１位置にある側堰板に隣接する第２位置にある側堰板が前記第１位置に移動するように、前記複数の側堰板を鉛直方向に沿って移動させる請求項４に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
6. 前記搬送機は、前記複数の側堰板を鉛直方向のうちの上方向に移動させる請求項３〜５のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
7. 前記搬送機は、前記複数の側堰板を循環させる閉ループコンベアを含み、
   前記第１位置以外の位置に、前記第１位置を通過した側堰板を再生する再生工程を備える請求項５に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
8. 所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ弾性付勢された一対の鋳造ロールの前記ロールギャップに、
   前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯を受容する溶湯ノズルから前記溶湯を注湯し、前記アルミニウム系材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造方法であって、
   前記溶湯を前記溶湯ノズルに注湯する工程と、
   前記一対の側堰板の少なくとも一方を、前記一対の主堰板と前記鋳造ロールの端面とに押圧させた状態で鉛直方向に沿って移動させながら、前記溶湯が前記ロールギャップを通過するように前記一対の鋳造ロールを回転させる工程と、を含む双ロール式縦型鋳造方法。
9. 前記側堰板を鉛直方向のうちの上方向に移動させる請求項８に記載の双ロール式縦型鋳造方法。

Images