JP2533601B2 - 双ロ―ル式連続鋳造機 - Google Patents

双ロ―ル式連続鋳造機

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JP2533601B2 JP63039221A JP3922188A JP2533601B2 JP 2533601 B2 JP2533601 B2 JP 2533601B2 JP 63039221 A JP63039221 A JP 63039221A JP 3922188 A JP3922188 A JP 3922188A JP 2533601 B2 JP2533601 B2 JP 2533601B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は双ロール式連続鋳造機に係わり、特に幅方向
板厚歪の少ない、形状の良好な鋳片を得るのに好適な双
ロール式連続鋳造機に関する。
〔従来の技術〕
従来の双ロール式連続鋳造機は、第9図(a)及び
(b)に示すように、適宜離間しつつ互いに平行に、軸
受100a,100bで回転自在に支持された内部水冷の双ロー
ル101a,101bと、この双ロールの上部表面に近接配置さ
れ、双ロール間の側方を塞ぐサイドダム102a,102bとに
より形成される鋳型内に溶湯103を注入し、双ロール101
a,101bを互いに逆方向に回転させながら、鋳型にプール
されたその溶湯を冷却してロール間から帯状鋳片104を
得るものである。
この双ロール式連続鋳造機は、ロール101a,101bが溶
湯103からの入熱により熱膨張し、ロール両端部の温度
勾配によりロール表面が概略台形状に変形し、このため
鋳片104の板厚が幅方向中央部で薄く、端部で厚くなる
板クラウン発生の問題があった(第5図及び第6図参
照)。
この問題に対処するために種々の板クラウン低減技術
が提案されている。
その1つとして特開昭60−33857号があげられる。こ
れは各ロールに、外周に負のクラウンを有し、内周に溝
を設けたスリーブを装着し、このスリーブを冷却液圧で
膨脹可能としてロールクラウンを制御するものである。
これとは別に、特開昭61−38745号に提案されている
ように、水冷式ドラムにおいてドラム内側の冷却水の加
圧制御により外周面の形状を制御できるようにしたもの
もある。
さらに、特開昭60−27446号に提案されているものが
あり、これは、冷却水流路をらせん状に設けたスリーブ
を有し、胴部両端に中央に向けて幅狭となるピストン摺
動空間を設け、その空間に環状のテーパピストンを摺動
自在に配置し、これを油圧により移動させ、そのピスト
ンの楔作用によりロールクラウンを適宜変更できるよう
にしたものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで連続鋳造機においては、ロールのスリーブに
は多大な入熱による多大な熱応力が加わり、またスリー
ブ冷却のために多量の冷却液流量が必要である。この条
件下で、ロール熱変形による板クラウン悪化を減少させ
るため上述のように種々の対策が提案されているが、こ
れらは以下に説明する問題があり、いずれも実用化され
るに至っていない。
まず特開昭60−33857号及び特開昭61−38745号におい
ては、以下の問題点がある。
(1)クラウン制御に冷却液圧を用いているため、液圧
の変化により冷却特性が変化してしまい、安定した制御
が困難である。
(2)元来、冷却液の流量はロールへの多大な入熱量に
対処するため大きく、この大きな流量の冷却液を、クラ
ウン制御に必要なだけの液圧変化を得るべく制御する構
造とすることは容易でなり。
(3)高圧流体を多量に供給しなければならず、エネル
ギ消費量が大きい。
(4)各ロールの軸線方向両端部には、冷却流体の流出
を防止するため、ロール端面から中央に向けて各々40mm
程度のシール機構及び流路を確保する部分があり、この
部分はクラウン制御不能帯域となる。
これらの問題点を解決するものとして、特開昭60−27
446号が提案されている。しかしながら、この従来技術
には以下の問題があった。
(1)冷却用流路がらせん状であるため、流路長が大と
なる。このため流体抵抗が大きくなり、流量を大とする
ことができず、冷却流体自身の温度が出側に近づくほど
高くなり、スリーブの軸線方向温度差が大きくなる。こ
のため板クラウン悪化の軽減が困難となる。
(2)テーパピストンの位置が油圧により定まるので、
ロール端部の固定側摺動面の加工偏差、テーパピストン
自体の加工偏差によりテーパピストンの位置が大きく変
動し、ロール変形が左右対称とならない。
(3)テーパピストンによるクラウン制御を行った場
合、第10図に示すように、テーパピストン105よりも外
側のスリーブ106の部分は、ピストン105により半径方向
外方に一旦曲げられたものが、元の状態に戻ろうとして
半径方向内方に撓み、ロール端部のロール表面の変位は
ロール端面に向かって一定に増加しない。このため板端
部のクラウンを改善させることができず、むしろ悪化さ
せる。
本発明の目的は、以上の問題点に鑑み、ロール端部の
クラウン制御を確実に行い、板端部を含め幅方向全体に
板厚歪の少ない鋳片を製造することのできる双ロール式
連続鋳造機を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、双ロールを互いに逆方向に、ロール軸線
方向にシフト可能とし、各ロールの互いに異なる側の一
端に、ロール端部に向けて外径が大きくなる傾斜面を設
け、サイドダムを双ロール間に配置し、その傾斜面と相
対するサイドダムの側面にも、対応した傾斜面を設け、
更に鋳造開始後、双ロールの半径方向熱膨張量に追随し
て各ロール端部の傾斜面がロール軸線方向内側に移動す
るよう双ロールを互いに逆方向にシフトさせるロールシ
フト制御手段を設けたことを特徴とする双ロール式連続
鋳造機によって達成される。
〔作用〕
鋳造を開始すると、ロールが加熱されてロール表面は
熱変形し、ロール両端部の温度勾配により概略台形状ク
ラウンになろうとする(第5図及び第6図参照)。この
熱変形の量は鋳造時間と共に大きくなり、あるところで
飽和するので、この熱変形クラウンの進行に合わせて、
ロールシフト制御手段により各ロール端部の傾斜面がロ
ール軸線方向内側に移動するよう双ロールを互いに逆方
向にシフトすると、各ロールの上記一端のクラウン径小
部になるべき位置に上記傾斜面が侵入し、相対するロー
ルの端部にはクラウン径小部が位置しているので、この
部分のロール最近接線における間隔はほぼ同一となり、
鋳片板端部の板厚歪みは低減する(第7図及び第8図参
照)。これにより幅方向全体に板クラウンの増大が防止
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第7図を参照
して説明する。
第1図において、本発明の双ロール連続鋳造機は、適
宜離間しつつ互いに平行に回転自在に設けられた双ロー
ル1a,1bと、この双ロール1a,1b間においてそれらの上部
表面に近接配置され、ロール1a,1b間の側方を塞ぐサイ
ドダム2a,2bとにより形成される鋳型内に溶湯3が注入
される。ロール1a,1bは、第2図に示すように、軸4a,4b
と、この軸4a,4bに強固に焼き嵌めされた銅系金属で作
られたスリーブ5a,5bとからなっている。軸4a,4bとスリ
ーブ5a,5bとの接触部には、冷却流体好適には冷却水の
流路として複数の平行な環状溝6a,6bが設けられ、スリ
ーブ5a,5bを冷却すると共に、溶湯3を間接的に冷却、
凝固させる。ロール1a,1bの図示右側の端部は駆動装置
(図示せず)に接続され、これによりロール1a,1bは互
いに逆方向に回転させられ、両ロール1a,1bの間から鋳
片7が送り出される。
ロール1a,1bの互いに異なる側の一端には、ロール端
部に向けて外径が大きくなる角度αの傾斜面15a,15bが
設けられ、この傾斜面15a,15bと相対するサイドダム2a,
2bの側面にも、その傾斜面と対応した傾斜面16a,16bが
設けられている。
ロール1aは、その両側に位置する固定側軸受箱8aによ
り回転自在に支持され、ロール1bは、その両側に位置す
る自由軸受箱8bにより回転自在に支持されている。自由
側軸受箱8bにはそれぞれウォームジャッキ9が当接さ
れ、ウォームジャッキ9を駆動装置10で駆動することに
より、ロール1aとロール1bの開度を調整できる。
ロール1a,1bの反駆動側の端部には、ロールシフト装
置11a,11bとシフト量検出器12a,12bとが設けられてい
る。ロールシフト装置11a,11bは、それぞれロール1a,1b
を互いに逆方向に、傾斜面15a,15bが鋳型内に侵入する
ようにロール軸線方向にシフトさせ、シフト量検出器12
a,12bは、それぞれそのシフト量を検出する。
シフト量検出器12a,12bのシフト量検出信号S1,S2はシ
フト制御装置13に送られる。シフト制御装置13には、第
3図に示すような鋳造時間tとロールシフト量Sとの関
係が予め設定されており、シフト量検出器12a,12bの検
出信号S1,S2がこの設定値Sになっているかどうかをチ
ェックし、なっていなければその差分の出力信号をロー
ルシフト装置11a,11bに出力し、検出信号S1,S2即ちロー
ル1a,1bのシフト量が設定値Sに一致するよう制御す
る。これによりまた、シフト装置11a,11bのシフト量を
等しくする同調制御が行われる。
一方、ウォームジャッキ9の駆動装置10に対しては演
算装置14が設けられている。演算装置14には、第4図に
示すようなロール1a,1bの熱膨張量δと鋳造時間との
関係が予め入力されており、この関係を用いて必要なロ
ール開度調整量S3=2δを演算し、駆動装置10へ出力
する。このようにして、双ロール1a,1bの半径方向熱膨
張量に追随してロール開度を調整するロール開度調整装
置が構成される。
次に、このように構成された双ロール式連続鋳造機の
動作を説明する。
鋳造の開始に際して、まず鋳片幅に応じてサイドダム
2a,2bの間隔が決められ、位置決めされる。次いで、サ
イドダム2a,2b内面とロール1a,1bの傾斜面15a,15bの始
点Aa,Abが一致するようにロール1a,1bの軸線方向位置が
決められ、その後ロール1a,1bとサイドダム2a,2bの間隙
が0.1mm以下となるようにロール開度を設定する。この
状態では、ロール最近接線の開口は矩形となっており、
鋳造の開始直後はクラウンのない鋳片7が得られる。
鋳造時間が経過すると、ロール1a,1bが加熱されてロ
ール表面は概略台形状クラウンに熱変形しようとする。
この熱変形の量は鋳造時間と共に大きくなり、あるとこ
ろで飽和する。ロールシフト制御装置13は、この変形の
進行に合わせて、第3図に示す関係に基づきロールシフ
ト装置11a,11bに制御信号を出力し、継時的にロール1a,
1bを互いに逆方向に、傾斜面15a,15bが鋳型内に侵入す
るようにロール軸線方向にシフトする。同時に演算装置
14は、第4図に示す関係に基づき駆動装置10に駆動信号
を出力し、ロール1a,1bの開度を大きくする。これによ
り各ロール1a,1bの傾斜面15a,15bの側の端部において、
クラウン径小部となるべき位置にその傾斜面15a,15bが
侵入し、一方、各ロール1a,1bの傾斜面15a,15bのないス
トレート側の端部ではクラウン径小部が形成される。従
って、ロール最近接線における間隔は端部と中央でほぼ
同一となり、板端部のクラウンは低減する。
以下このことを第5図ないし第8図を用いてさらに詳
細に説明する。第5図は、従来の傾斜面15a,15bのない
ロール101a,101b(第9図参照)の熱変形を示すもの
で、鋳造開始当初、実線で示すように平坦であったロー
ル表面が、鋳造時間の経過と共に破線で示すように概略
台形状に熱変形し、サイドダム102a,102bで画定される
幅方向端部と中央部ではδの半径差を生じる。このこと
は、鋳片の板厚で見ると2δのエッジアップを生じるこ
とになり、得られた鋳片の断面形状は第6図に示すよう
なクラウン形状となる。
一方、本実施例では、ロール1a,1bの一端に傾斜面15
a,15bが設けられているので、その熱変形の形状は、第
7図に破線で示すように、傾斜面15a,15bのないストレ
ート側の端部では従来と同様に概略台形状の形状になる
が、反ストレート側の端部は、傾斜面15a,15bの存在に
より傾斜面15a,15bの傾斜角αより小さな傾斜角を持つ
ストレート側と逆方向の傾斜面となる。
従ってロール1aを寸法S1だけ左側にシフトすることに
より、傾斜面15aのないストレート側の端部では、第5
図の従来のものと同じくδの半径差を生じるが、反スト
レート側の端部では、傾斜面15aの傾斜角αを適当に設
定しておくことにより、ストレート側の端部とは逆方向
に同一量の半径差δを生じさせることができる。相対す
るロール1bは、これとは反対に右側に同一寸法S2だけシ
フトされるので、ロール1aと逆の関係で端部に半径差δ
が生じる。即ち、ロール1aのストレート側の端部に相対
するロール1bの端部には、そのストレート側端部の半径
差δとは逆方向の傾斜面15bによる半径差δが生じ、ロ
ール1aの反ストレート側の端部に相対するロール1bの端
部には、その反ストレート側端部の半径差δとは逆方向
の半径差δが生じる。これにより、ロール最近接線にお
ける間隙は、ロール端部と中央の幅方向全体にわたって
同一となり、得られた鋳片の断面形状は第8図に示すよ
うになる。この断面形状は板厚がほぼ一定であるので、
鋳造後に行われる圧延で容易に平坦化でき、板端部クラ
ウンの増大が防止できる。
傾斜面15a,15bの傾斜角αは、上述の説明から分かる
ように、熱的定常状態に達したときの傾斜がストレート
側端部の傾斜と平行になるように選定する。
またロール1a,1bの上記熱変形の進行に際して、ロー
ル熱膨張のためサイドダム2a,2bが入っている部分のロ
ール1a,1bの間隔が狭くなるので、上述のようにロール
開度を2δだけ大きくし、ロール1a,1bとサイドダム2
a,2bとの適切な関係を維持する。これはまた、ロール1
a,1bの外表面の間隔を一定に保つことをも意味し、これ
により常に鋳片7の厚さを一定にすることができる。な
お、膨脹量δと半径差δの間にはδ>δなる関係が
成立するので、ロール開度を2δだけ大きくすればよ
く、ロール開度の調整にはロールシフトによる径変化分
は考慮する必要がない。
以上の動作をロール1a,1bの温度が飽和するまで続行
する。これは概ね1〜2分であり、以降はロールシフ
ト、ロール開度とも同じ状態を維持して、鋳造が行われ
る。
このようにして本実施例においては、鋳造中のロール
熱変形による板クラウンの増大、特に、板幅方向端部の
クラウン増大を鋳造当初から熱的に定常に達するまでキ
ャンセルできるので、幅方向に板厚歪みの少ない形状の
良好な鋳片を効率良く生産することができる。
また本実施例では、ロール1a,1bの外周スリーブ5a,5b
は、良熱伝導性の銅系金属で作られている。銅系金属は
鉄系金属より線膨脹率は大きくなるが、その良熱伝導性
のため線膨脹率の程度以上に温度上昇量が減り、結果的
に熱膨張量は低減する。またスリーブ5a,5bの端部内面
には冷却溝6a.6bで直接冷却できない部分が存在する
が、銅系金属を使用することにより、幅方向中央部から
端部への伝熱が促進され、幅方向の温度分布がより均一
になる。これによりロール端部での温度勾配が減少し、
第7図に示す半径差δ自体も、第5図に示す従来の半径
差δよりも小さくでき、板クラウンの制御を一層良好に
行うことが可能となる。
なお以上の実施例は本発明の精神の範囲内で種々の変
形が可能である。例えば上記実施例では、ロール開度調
整のため第4図に示す関係に基づくプリセット信号を用
いたが、これは、 (1)ロールの熱膨張量を測定する、 (2)鋳片の厚みを測定する、 等の周知技術を用いてもよいことは明らかであろう。ま
たロールの両端を除いた部分には、従来のクラウン可変
ロールを用いてもよいことももちろんである。
〔発明の効果〕
以上明らかなように、本発明によれば、板幅方向端部
のクラウンを低減でき、幅方向全体にわたって板厚歪の
少ない、形状の良好な鋳片を効率良く生産することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による双ロール式連続鋳造機
の平面図であり、第2図はその双ロール式連続鋳造機の
即断面図であり、第3図は同連続鋳造機のシフト制御装
置に設定されている鋳造時間tとロールシフト量Sとの
関係を示す図であり、第4図は同連続鋳造機の演算装置
に設定されている鋳造時間tとロール膨脹量δとの関係
を示す図であり、第5図は従来の双ロール式連続鋳造機
におけるロール熱変形状態を示す模式図であり、第6図
は第5図に示すロール熱変形状態で得られた鋳片の断面
形状を示す図であり、第7図は本発明の双ロール式連続
鋳造機におけるロール熱変形状態を示す模式図であり、
第8図は第7図に示す熱変形状態で得られた鋳片の断面
形状を示す図であり、第9図(a)及び第9図(b)
は、それぞれ従来の双ロール式連続鋳造機の平面図及び
側面図であり、第10図は従来の双ロール式連続鋳造機に
おけるロールクラウン制御時のロール変形を示すロール
の要部断面図である。 符号の説明 1a,1b……ロール、2a,2b……サイドダム 3……溶湯、5a,5b……スリーブ 6a,6b……冷却流路、7……鋳片 9……ウォームジャッキ、10……駆動装置 11a,11b……ロールシフト装置 13……シフト制御装置 14……演算装置(ロール開度調整装置) 15a,15b……傾斜面 16a,16b……傾斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近間 次雄 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新 製鋼株式会社周南製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭60−83754(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】適宜離間しつつ互いに平行に回転自在に設
    けられた双ロールと、この双ロール間の側方を塞ぐよう
    双ロールの上部表面に近接配置され、鋳片幅に応じた間
    隔となるよう位置決めされるサイドダムとにより形成さ
    れる鋳型内に溶湯を注入し、その溶湯を冷却してロール
    間から鋳片を鋳造する双ロール式連続鋳造機において、 上記双ロールを互いに逆方向に、ロール軸線方向にシフ
    ト可能とし、各ロールの互いに異なる側の一端に、ロー
    ル端部に向けて外径が大きくなる傾斜面を設け、上記サ
    イドダムを双ロール間に配置し、その傾斜面と相対する
    サイドダムの側面にも、対応した傾斜面を設け、更に鋳
    造開始後、双ロールの半径方向熱膨張量に追随して各ロ
    ール端部の傾斜面がロール軸線方向内側に移動するよう
    双ロールを互いに逆方向にシフトさせるロールシフト制
    御手段を設けたことを特徴とする双ロール式連続鋳造
    機。
  2. 【請求項2】上記双ロールの半径方向熱膨張量に追随し
    てロール開度を調整するロール開度調整装置を設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の双ロール式
    連続鋳造機。
  3. 【請求項3】上記双ロールの各々の内部に冷却流体流路
    を設け、各ロールの少なくともその流路より外側の部分
    を銅系金属で作ったことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の双ロール式連続鋳造機。
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