JP2702491B2 - 金属薄帯連続鋳造機用冷却ドラム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、板幅方向の肉厚分布を自由に調整すること
が可能な金属薄帯連続鋳造機用の冷却ドラムに関する。

〔従来の技術〕

最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数mm〜数
十mm程度の厚みをもつ金属薄帯を直接的に製造する方法
が注目されている。この連続鋳造法によるとき、従来の
ような多段階にわたる熱延工程を必要とすることなく、
また最終形状にする圧延も軽度なもので済むため、工程
及び設備の簡略化が可能となる。

第４図は、この連続鋳造法の一つとして知られている
ツインドラム方式の連続鋳造機の設備構成を示す（特開
昭60−137562号公報参照）。

この方式においては、互いに逆方向に回転する一対の
冷却ドラム1a,1bの間に、ドラム軸方向両端部をサイド
堰2a,2bで仕切り、湯溜り部３を形成する。この湯溜り
部３に溶融金属４を注入し、冷却ドラム1a,1bを介して
溶融金属４を抜熱することにより、それぞれの冷却ドラ
ム1a,1bの周面に凝固シェルを形成する。この凝固シェ
ルは、成長しながら冷却ドラム1a,1bの回転に伴ってド
ラムギャップ５に移行する。ドラムギャップ５で、それ
ぞれの冷却ドラム1a,1b周面に形成された凝固シェルが
圧接され、金属薄帯６として冷却ドラム1a,1bの間から
搬出される。

このとき、冷却ドラム1a,1bは、溶融金属４の保有熱
による加熱で熱変形を起こす。この熱変形により、通常
の場合、ドラム中央部が膨出したサーマルクラウンとな
る。このようなサーマルクラウンが発生すると、ドラム
ギャップ５の間隙がドラム軸方向に関して変動し、鋳造
された金属薄帯の幅方向板厚分布が変動し、所要の板厚
分布の金属薄帯を得ることができない。

そこで、冷却ドラムの変形による影響を抑制するた
め、特開昭59−163057号公報にあっては、冷却ドラムに
加える内圧をドラム軸方向に関して制御することによ
り、冷却ドラムの周面を平坦に維持している。また、特
開昭60−27458号公報にあっては、テーパピストンの位
置を調節することによって、冷却ドラムの周面形状を制
御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが従来の方法においては、冷却ドラムのプロフ
ィールを変更する手段の自由度は一つであり、冷却ドラ
ムの温度変化や摩耗によるプロフィール変化を完全に補
償できるものではない。すなわち、特開昭59−163057号
公報の技術の場合は、冷却ドラムの内圧のみの制御であ
り、また、特開昭60−27458号公報の技術の場合は、ド
ラム内部のテーパーピストンの位置制御のみで、いずれ
もプロフィールの変更は一つの自由度しか許されておら
ず、ある特定のパターンでプロフィールが変更されるこ
とになる。これに対して、冷却ドラムの温度変化や摩耗
によるプロフィールの変化は種々のパターンで生じるの
で上記のような自由度の少ない制御装置で幅方向板厚分
布を厳密に一定に保持することは不可能である。

ところで本願発明のように一対の冷却ドラムによって
金属薄帯を鋳造する場合、各々の冷却ドラム表面に別々
に成長した凝固シェルが、キッシングポイントと呼ばれ
る冷却ドラム間の最小ギャップ近傍において貼り合わさ
れて鋳片を形成する。

このとき凝固シェルは圧延現象と同様の塑性変形を受
けることが明らかとなっている。このときの塑性歪みが
幅方向に不均一になった場合、割れが発生する確率が高
くなることも見いだされている。

従って、上記のような従来技術において鋳片の幅方向
板厚分布が不均一となった場合、キッシングポイント近
傍で鋳片が受ける塑性歪みが幅方向に不均一となり鋳片
に割れ、疵等の欠陥を発生させる可能性が高くなる。

また、冷却ドラムの周面で成長した凝固シェル自体、
冷却条件にばらつきがあるとき、幅方向（ドラム幅方
向）に不均一な厚さに成長することがあり、この場合、
冷却ドラムのプロフィールが変化しなくてもキッシング
ポイント近傍で受ける塑性歪みが不均一となり、割れ等
の鋳片欠陥が発生し易くなる。

そこで、本発明は、冷却ドラムに内蔵させた複数の可
動ドラムでドラムプロフィールを制御することにより、
鋳造される金属薄帯の断面形状を自在に調節することが
でき、さらに、ドラムギャップにおいて凝固シェルに加
わる塑性ひずみを均一にして割れ、疵等の欠陥のない表
面形状に優れた金属薄帯を製造するための金属薄帯連続
鋳造機用冷却ドラムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の金属薄帯連続鋳造機用冷却ドラムは、その目
的を達成するために、アーバに連結した固定心材と、該
固定心材に直列的に配置した金属薄帯方向に変位可能な
複数の可動ラムと、これら固定心材及び可動ラムを周回
するスリーブと、該スリーブを回転させる駆動装置と、
各ラム毎に独立した潤滑油供給路を備えている。

第１図は、本発明の冷却ドラムを半径方向からみた一
部透視図である。また、第２図は、第１図のＩ−Ｉ線断
面図である。

この冷却ドラムは、アーバ11に固定心材12を一体的に
接続している。そして、第１図に示すように、５個の可
動ラム13a〜13eを固定心材12に嵌め合わせている。固定
心材12と可動ラム13a〜13eとの間には間隙14が設けられ
ており、固定心材12の内部に穿設したラム作動油供給路
15a〜15eから作動油が間隙14に送り込まれる。この作動
油の油圧によって、対応する可動ラム13a〜13eが第２図
において左方向に移動する。

なお、図示の場合には５個の可動ラム13a〜13eを設け
ているが、本発明はこれに拘束されるものではなく、適
宜の個数の可動ラムを設けることができる。この可動ラ
ムの個数が多くなれば、それだけ冷却ドラムのプロフィ
ールを精密に制御することが可能になる。ただし、冷却
ドラムの熱変形を考慮するとき、ドラム軸方向中央部と
両端部との径を調節することができるように最低３個の
可動ラムを設けることが好ましく、さらにはドラムプロ
フィール制御の自由度を増すために５個以上設けること
が好ましい。

これら固定心材12及び可動ラム13a〜13eを周回するよ
うに、スリーブ16が設けられている。このスリーブ16
は、当接して配置された駆動ロール17によって動力が伝
達され、固定心材12及び可動ラム13a〜13eの周囲を回転
する。なお、駆動ロール17は、スリーブ16の内面に当接
するように配置することもできる。第３図では、スリー
ブの駆動装置として、駆動ロール23,アイドルロール24
によって駆動されたベルト22をスリーブ16外面に当接さ
せる方式を採用している。この方式ではスリーブ16と駆
動ベルト22との接触面積が大きくなるので、固定心材12
とスリーブ16との間の潤滑がより容易になる。このと
き、スリーブ16の回転を円滑に行うため、スリーブ16と
固定心材12及び可動ラム13a〜13eとの間に潤滑油を供給
する。

この潤滑油は、アーバ11及び固定心材12に設けた潤滑
油供給路18a〜18eから送り込まれ、それぞれの可動ラム
13a〜13eに設けた分岐路19及び固定心材12に設けた分岐
路20を経て、スリーブ16の内面に供給される。このと
き、固定心材12に設けた潤滑油供給路18a〜18eは、フレ
キシブルホース21を介して可動ラム13a〜13e側の分岐路
19に接続されている。

スリーブ16は、湯溜り部３の溶融金属及び凝固シェル
に接触するため、高温に曝される。したがって、スリー
ブ16の肉厚を薄くして、スリーブ内面に供給される潤滑
油により冷却する方式を採用する。すなわち、本願発明
では潤滑油が冷却媒体としても作用する。先に示したよ
うに、潤滑油の供給路は18a〜18eは各可動ラム毎に独立
しているので、それぞれの可動ラム13a〜13eとスリーブ
16との間に供給される潤滑油の温度と供給量の双方又は
いずれか一方を調整することにより、スリーブの冷却条
件を幅方向に制御して、凝固シェルの幅方向の不均一冷
却を防止し、均一な凝固シェル厚を得ることができる。

なお、上記の方法で十分な冷却能力が得られない場合
は、上記に加えてスリーブの内部に冷却水路を設け冷却
水を供給して冷却を補うことも好ましい。

以上に説明した構造をもつ冷却ドラムにおいて、個々
の可動ラム13a〜13eと固定心材12との間に送り込まれる
作動油の油圧を変えると、固定心材12から押し出される
可動ラム13a〜13eの位置が、図示しない位置検出装置に
より測定され、所望の位置となるようにその変位量が調
節され（位置制御式）、製造される金属薄帯の幅方向板
厚分布が制御される。

また、好ましくは、冷却ドラムの間から送り出された
金属薄帯６の板幅方向の板厚を、適宜の手段、例えば鋳
造機出側に設けた幅方向板厚分布測定装置によって測定
し、この測定値に対応して板厚分布が所望の値となるよ
うに可動ラム13a〜13eを前進又は後退される制御を行
う。

例えば、測定された板厚分布が目標板厚分布に比べ
て、中凹形となっている場合は、これを補正するため、
可動ラム13cを引き、13aおよび13bを押し出すことによ
り目標値に近づけることができる。また、測定板厚分布
が目標板厚分布に比べて中凸形となっている場合は、こ
の逆の操作をすればよい。このとき、各可動ラムに固定
心材12との相対位置を検出する検出器を配し、これによ
って可動ラムの位置制御を行うことが望ましい。

ところで、ドラム表面で成長した凝固シェルの幅方向
板厚分布と鋳片の幅方向板厚分布との相違から、キッシ
ングポイント近傍で幅方向に不均一な塑性ひずみが凝固
シェルに加わり、割れ等の欠陥が発生する場合がある。
このような割れの防止の観点から、鋳片に加わる幅方向
の圧力が幅方向に均一になるように、各可動ラム13a〜1
3eと固定心材12との間隙14に送り込まれる作動油の油圧
を予め決められた圧力に制御する圧力制御方式をとるこ
とが好ましい。

このように鋳片に加わる圧力を幅方向に均一にするこ
とによって凝固シェルに加わる塑性ひずみも幅方向に均
一となり割れ等の欠陥の発生を防止することができる。

このように、冷却ドラムのプロフィールを可動ラムに
よって制御することによって、鋳造した金属薄帯の断面
形状を所望の形状に制御することができるが、更に、本
発明においては、各可動ラム毎に独立に潤滑油供給路を
設けており、各可動ラムに供給する潤滑油の供給量と温
度のいずれか一方又は双方を調整して、スリーブの冷却
条件が軸方向に均一となるように制御することにより、
凝固シェルの幅方向板厚分布を均一とし、割れ等の欠陥
を発生させることなしに、所望の板厚分布の金属薄帯を
得ることができる。

〔実施例〕

第１図及び第２図に示した構造をもち、外径が1200m
m,ドラム軸方向長さが800mmの冷却ドラムを対として平
行に配置し、これら冷却ドラムの間に中央部の間隙が2m
mで両端部の間隙も2mmのドラムギャップを形成した。そ
して、これら冷却ドラムの周面間に形成された湯溜り部
に、SUS304のステンレス鋼組成をもち温度1490℃の溶鋼
を流量1100kg/分の割合で注入し、肉厚が中央部で2mm,
両端部で2mm,板幅800mmを目標断面形状とする金属薄帯
を鋳造した。

鋳造開始初期には、ドラムギャップの形状は、冷却ド
ラムのクラウンにほぼ対応したものであって、得られた
金属薄帯の断面形状も目標範囲に収まるものであった。
ところが、鋳造開始から20秒経過したとき、鋳造された
金属薄帯の中央部の肉厚が1.9mm以下になった。これ
は、溶鋼によって冷却ドラムが加熱され、サーマルクラ
ウンが生じたことに起因すると考えられる。

そこで、この肉厚変動を解消するため、両ドラムの可
動ラム13cをそれぞれ50μｍ後退させ、さらに可動ラム1
3bおよび13dをそれぞれ30μｍ後退させた。これによ
り、得られた金属薄帯の中央部肉厚は2mmに回復した。
このようにして、鋳造された金属薄帯の断面形状に応じ
て可動ラム13a〜13eを金属薄帯方向に前後進させ、所定
の断面形状をもつ金属薄帯を製造することができた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、ドラム軸
方向に関して直列に配置した可動ラムを独立的に金属薄
帯方向に進退させることによって、鋳造される金属薄帯
の断面形状を自在に制御することができる。そのため、
たとえば圧延効果を向上させるために金属薄帯に付ける
凸クラウンの形状制御が精度良く行われる。また、何ら
かの原因により、凝固シェルの成長の不十分な部分が発
生し、局部的にキッシングポイント近傍で受ける塑性歪
みの不均一が発生して割れ等の欠陥が発生した場合、可
動ラムを圧力制御方式にして、凝固シェルに加わる圧下
力を幅方向に均一にすることで塑性歪みを均一化して割
れの発生を防止し、更に各可動ラム毎に供給する潤滑油
の供給量と温度を制御することにより割れや疵のない優
れた表面性状を持つ、所望の板厚分布の金属薄帯を製造
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却ドラムを半径方向にみた一部透視
図であり、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線断面図、第３図はベ
ルト方式のスリーブ駆動装置を備えた場合の第１図Ｉ−
Ｉ線断面図である。他方、第４図は、従来のツインドラ
ム式連続鋳造機を示す。 1a,1b:冷却ドラム、2a,2b:サイド堰 3:湯溜り部、4:溶融金属 5:ドラムギャップ、6:金属薄帯 11:アーバ、12:固定心材 13a〜13e:可動ラム、13c:可動ラム 14:間隙 15a〜15e:ラム作動油供給路 16:スリーブ、17:駆動ロール 18a〜18e:潤滑油供給路 19,20:分岐路 21:フレキシブルホース 22:駆動ベルト、23:駆動ロール 24:アイドルロール

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アーバに連結した固定心材と、該固定心材
   に直列的に配置した金属薄帯方向に変位可能な複数の可
   動ラムと、これらの固定心材及び可動ラムを周回するス
   リーブと、該スリーブを回転させる駆動装置を備え、且
   つ各可動ラム毎に独立した潤滑油供給路を備えているこ
   とを特徴とする金属薄帯連続鋳造機用冷却ドラム。