JP2898292B2 - 金属薄帯連続鋳造機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶湯から直接金属薄帯を連続的に製造す
る、金属薄帯連続鋳造機に関する。

［従来の技術］ 溶湯から金属薄帯が直接製造できると、圧延工程が大
幅に簡易化できるために好ましい。第５図は、特開昭61
−27675号公報に記載の、双ドラム式金属薄帯連続鋳造
機の例である。溶湯11は、矢印方向に回転する２本の回
転ドラム18−１と18−２で形成される湯溜り部に注入さ
れる。回転ドラムと接した溶湯は、ｍ点からｎ点までの
間で冷却されて凝固シエルを形成するが、回転ドラム18
−１と18−２上にそれぞれ生成した凝固シェルはｎ点で
合体して、金属薄帯10となって取り出される。この方法
で生産性（トン／時間）を大きくするためには回転ドラ
ムを早く回転させることとなるが、ｍ点とｎ点の距離が
短いために、早く回転させると凝固シェルの厚みが不十
分で、所定の厚さの金属薄板が製造できない。また回転
ドラムの直径を大きくすると極めて大規模な設備とな
る。

第６図は、特開昭59−47047号公報に記載の、双ベル
ト式金属薄帯連続鋳造機の例である。溶湯11は、矢印方
向に回転するプーリ19−1,19−2,19−３に張り渡されて
走行する無端ベルト１と、同様に張り渡されて走行する
無端ベルト１′とで形成される湯溜り部に注入される。
無端ベルト１および１′は、裏面が冷却装置21および2
1′で冷却されているため、無端ベルトに接した溶湯は
凝固シェルを形成し、凝固がおおよそ完了した時点で金
属板10として取り出される。この方法で薄い板厚の金属
板を製造するには無端ベルト１と１′との間隔ｔを狭く
することとなるが、この方法でｔを小さくし過ぎると、
溶湯の注入流20が無端ベルトに当って、無端ベルトを損
傷し、また金属板10の表面性状が損なわれるため、好ま
しくない。

［発明が解決しようとする課題］ 以上述べた如く、双ドラム式金属薄帯連続鋳造機は、
板厚の薄い金属薄板が製造できるが、高い生産性を得る
ことは容易でなく、また双ベルト式金属連続鋳造機は、
例えば第６図でプーリ19−１と19−２との距離を大きく
配することによって、高い生産性が得られるが、薄い金
属板の製造は容易ではない。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、薄い金属帯を高い生産性で製造で
き、かつ、金属帯の板厚分布を精度よく制御できる金属
薄帯連続鋳造機を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明に係る金属薄帯連続
鋳造機は、図面にも示す如く、上ロール2,2′と下ロー
ル3,3′の間で傾斜して走行し上広鋳型の長辺壁を形成
する無端ベルト１と１′とを有し、上広鋳型の傾斜部の
終了点に位置する下ロール３と３′を鋳片板面内から見
て交差することのできる機構を有し、この交差角を操作
することによって、鋳型の下端で無端ベルト１と１′と
の隙間から取り出される金属薄帯の板厚分布を制御す
る。

［作用］ 本発明においては、無端ベルト間の湯溜り部が上広鋳
型を形成すると共に、鋳片板厚を決める下ロールが鋳片
板面内から見て交差し得るように構成したので、鋳片の
板クラウンを制御でき、これにより板厚分布を制御し得
るようにしている。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。第
１図は本発明の金属薄帯連続鋳造機の全体を示す模式図
で、（Ａ）は側面を示す図、（Ｂ）はＸ−Ｘ断面とＹ−
Ｙ断面を重ね合わせた図、（Ｃ）はＺ−Ｚ断面図、
（Ｄ）はＷ−Ｗ断面図である。

本発明の薄帯連続鋳造機は上ロール２と下ロール３と
の間に、傾斜して矢印５方向に走行する無端ベルト１
と、これに対面して配された、上ロール２′と下ロール
３′との間に傾斜して矢印５′方向に走行する無端ベル
ト１′とで、上広鋳型内壁の長辺面が形成されている。
なお本発明で無端ベルト１および１′は、例えばガイド
ロール８や８′によって張力をかけて張り渡されてい
る。７と７′はサイド堰で、例えば無端ベルト１と１′
の走行方向に沿った上広型で、無端ベルトに挟まれて、
上広鋳型内壁の短辺面を形成する。溶湯は湯溜り９に注
入されるが、無端ベルト１（１′）は裏面を冷却装置４
（４′）によって冷却されているため、溶湯は無端ベル
ト上で凝固して凝固シェルを形成し、鋳型の下端で合体
して金属薄帯10となる。

本発明の薄帯連続鋳造機は、先に述べた双ドラム式の
薄板連続鋳造機と異なり、上ロール２（２′）と下ロー
ル３（３′）とを十分に離して設けた設備とすることが
容易であり、したがって高速度で鋳造しても、十分な厚
さの凝固シェルが得られて、所定の厚さの金属薄帯が製
造できる。また本発明の薄帯連続鋳造機は、先に述べた
公知の双ベルト式薄帯連続鋳造機とは異なり、溶湯は上
広がりの湯溜りに注入されるため、板厚が薄い金属帯の
鋳造に際しても、溶湯の注入流が無端ベルトに当たっ
て、無端ベルトを損傷したり金属薄帯10の表面肌を損な
うことがない。

本発明の薄帯連続鋳造機では、ベルト１および１′に
それぞれ独立に成長した凝固シェルの合体に際して、下
ロール３と３′は無端ベルト１と１′を介して凝固シェ
ルを加圧する。この加圧によって金属薄帯10の板厚分布
や表面性状が調整される。

この装置では、板厚が薄く、後工程の圧延で板厚方向
の圧下量が少ない板厚の薄い金属帯が製造できる。しか
しこの際、金属薄帯の寸法や形状を、後の圧延工程に適
するように正確に制御することが重要である。例えば、
横断面が、後の圧延に適していないクラウンや凹クラウ
ンを有する金属薄帯は、圧延後の薄板に中伸びや耳波等
の平坦度不良が発生するため、好ましい圧延材ではな
い。したがって、薄い金属帯を製造する場合は、後の圧
延工程から要求される板クラウンを正確に造り込む必要
がある。

本発明の薄帯連続鋳造機では、凝固シェルを加圧する
下ロール３と３′とを交差することのできる構造となっ
ている。第１図はその一例であり、Ｘ−Ｘ断面およびＹ
−Ｙ断面図で見た下ロール３と３′が角度２θで交差し
た状態を示している。下ロールの交差角の設定は、例え
ば（Ｂ）図に示されているように、下ロール３のチョッ
ク22a,22bの位置を、位置制御可能なチョック押え23a,2
3b,23c,23dによって変更し、同時に下ロール３′のチョ
ック位置を逆方向に変更して行う。なお、第１図の例で
は、下ロール３は、上ロール２と下ロール３の間に張り
渡されたベルト１の面内で交差し、下ロール３′は、上
ロール２′と下ロール３′の間に張り渡されたベルト
１′の面内で交差する構造となっている。すなわち下ロ
ールチョックの移動はそれぞれ第１図（Ａ）の矢印６お
よび６′の方向に行われる。このように構成することに
よって、サイド堰と干渉することなしにロールを交差さ
せることが可能となる。また、このように下ロールを交
差することによってベルト１（１′）に負荷される張力
が作業側と駆動側とで不均一となる危険性があるが、こ
れは、例えば、ガイドロール８（８′）の支持機構を作
業側と駆動側で独立にし、常に作業側と駆動側で同じ張
力が作用するように制御することにより回避することが
できる。ところで、この鋳造機においては、凝固シェル
を加圧することが重要であり、この加圧力を鋳造中にも
迅速に制御できるように、第１図の装置では、下ロール
３（３′）全体を矢印６（６′）の方向に移動できる機
構を有することが好ましい。

第２図は、以上のように下ロールの交差角を変更する
ことによって、鋳片の板厚分布を制御することができる
原理の説明図である。第２図（Ａ）は、第１図（Ｂ）の
ように交差角２θだけ下ロール3,3′を交差したとき
の、作業側の鋳片板端位置におけるロール断面位置とロ
ールギャップh_w、および鋳片板中心位置のロールギャッ
プh_cを示す図であり、第２図（Ｂ）は、そのときの駆動
側の鋳片板端位置におけるロール断面位置とロールギャ
ップh_dおよび板中心位置のロールギャップh_cを示す図で
ある。なお、実用的にはロール交差角は１°前後と非常
に小さい値で十分であるため、鋳片を加圧している範囲
では、その反力によってベルトは下ロールに常に接触し
ていると考えられる。したがって、第２図ではベルト１
および１′は、それぞれ下ロールと一体と見なして図示
している。第２図（Ａ）において、交差角２θをとるこ
とによって、板中心位置において3c,3c′の位置にあっ
た下ロール断面は、作業側板端位置では、3w,3w′の位
置になる。このときの下ロール３、３′の断面中心の移
動量ｕは、鋳片板幅をｂとするとき、次式で計算され
る。

ｕ＝（b/2）tanθ …（１） したがって、この場合の下ロール３および３′の移動
面となるサイド堰の側面が鉛直線となす角度をφとする
とき、板端位置における最小ギャップすなわちh_wは、ベ
ルト肉厚を加算した見かけの下ロール半径をＲとすると
き、次式で計算される。

式（１）を式（２）に代入することにより次式を得
る。

まったく同様にして、第２図（Ｂ）よりh_d＝h_wが得ら
れる。以上から交差角を２θとることによって交差角零
の場合に比べて、式（３）右辺第２項で計算されるだ
け、鋳片の板クラウンがマイナス方向に変化することが
わかる。したがって、交差角零のときに鋳片が凸クラウ
ンとなるように、あらかじめ下ロール3,3′に凹クラウ
ンを付与しておくと、鋳片の板厚分布を凸クラウンから
凹クラウンまで自由自在に制御することが可能となる。
また、式（３）より、本発明の目的である鋳片板厚分布
の制御を行うためには、φ＜90°であることが必要条件
であることがわかる。φ＞90°の場合は、湯溜りを形成
することができず、φ＝90°の場合は、式（３）右辺第
２項が恒等的に零となり、下ロールの交差による板厚分
布制御効果は皆無となってしまう。φ＜90°の状態で下
ロールを交差する場合は、金属薄帯10の板面内から見
て、ロール交差が行われているかどうかを観察すること
ができ、これが本発明の必要条件となる。

第３図は、本発明の薄帯連続鋳造機の別の構造を示す
ものである。第３図の装置は、下ロール３（３′）の下
方に、下ロール３と３′とで決まるベルト１と１′の間
隔をほぼ一定に保ちつつベルト１（１′）による鋳片10
の冷却領域を延長できるように、冷却装置14（14′）お
よびガイドロール12（12′）を装備している。ガイドロ
ール12（12′）は下ロール３（３′）の移動に応じて矢
印13（13′）の方向に移動可能に構成しており、ガイド
ロール12（12′）によって鋳片10を僅かに加圧すること
も可能である。ただし、無端ベルト１および１′上に生
成した凝固シェルを圧着せしめるのは下ロール３
（３′）であり、したがって鋳造開始時を除いた定常作
業時は、下ロールより下方にはサイド堰は基本的には必
要ない。このようにベルト１（１′）による冷却領域を
延長することによって、鋳片の材質を制御する手段とし
ての冷却速度の選択範囲が広がるとともに、鋳造開始時
のような不安定操業時においても、鋳片破断等のトラブ
ルを生じにくい機構となる。また、第３図の鋳造装置で
鋳造後急冷する必要がなくなったときには、ガイドロー
ル12と12′の間隙を大きくして、下ロール３（３′）よ
り下方でベルト１（１′）が鋳片に接触しないようにす
れば良い。

第４図は、本発明の薄帯連続鋳造機のさらに別の構造
を示すものである。第４図の装置では、下ロールの胴長
が鋳片板幅より僅かに短くなっており、このため金属薄
帯10の板面内においてすなわち矢印６（６′）の方向に
下ロール３（３′）のチョックを移動し、下ロール３と
３′を交差することが可能な構造となっている。この場
合の交差角２θと鋳片の板厚分布変化の関係は、式
（３）においてφ＝０とおくことにより与えられる。さ
らにこの装置においては、下ロール3,3′による鋳片の
加圧力を制御するため、下ロールを鋳片板厚方向に移動
可能な構造とすることが好ましい。このような下ロール
3,3′の動きに対して、サイド堰とベルトの間から湯漏
れを生じないようにサイド堰７′はサイド堰押え17およ
び17′によってベルトを介して湯漏れを生じない程度に
軽く加圧されており、図示していないが、作業側（手前
側）のサイド堰７も同様のサイド堰押えによって支承さ
れている。サイド堰の加圧力は例えばサイド堰押え移動
装置16a（16a′）および16b（16b′）によって与えられ
る。また、サイド堰７（７′）は、下ロール３（３′）
の鋳片板厚方向の大きな移動にも対応できるように上下
に移動可能に構成することが好ましい。

［発明の具体例］ 第１図のような構造を有し、ベルト肉厚1mm、ベルト
幅800mmの鋳造装置を用いて、SUS304のステンレス鋼組
成を有する温度1490℃の溶鋼を湯溜りに注入し、肉厚2m
m、板幅600mmの金属薄帯を製造した。下ロール３および
３′は直径300mmであり、第１図に示すようにそれぞれ
鉛直線に対して15°傾斜したベルト面すなわち矢印６お
よび６′の方向にチョックを移動して交差できるように
構成されている。胴長900mmの下ロール３および３′に2
20μm/直径の凹クラウンを付与して鋳造を行ったとこ
ろ、約100μｍの凸クラウンを有する鋳片が得られた。
そこで、第１図（Ｂ）に示すように角度２θ＝1.5°で
下ロールを交差して鋳造を実施したところ、ほぼ板クラ
ウン零の鋳片が得られた。

［発明の効果］ 本発明の金属薄帯連続鋳造機を用いることにより、薄
い金属帯を高い生産性で製造でき、かつ金属帯を次工程
の圧延に好ましい形状に精度よく制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体を示す模式図、第２図は本発明の
基本原理を説明する模式図、第３図は本発明の別の構造
を示す図、第４図は本発明のさらに別の構造を示す図、
第５図は公知の双ドラム式金属薄帯連続鋳造機を示す
図、第６図は公知の双ベルト式金属薄帯連続鋳造機を示
す図である。 1,1′：無端ベルト、2,2′：上ロール、3,3′：下ロー
ル、4,4′：冷却装置、5,5′：ベルト走行方向、6,
6′：下ロールチョック移動方向、7,7′：サイド堰、8,
8′：ガイドロール、9:湯溜り、10:金属薄帯、11:溶
湯、12:ガイドロール、13:ガイドロール移動方向、14:
冷却装置、15:ガイドロール、16:サイド堰押え移動装
置、17:サイド堰押え、18（18−1,18−２）：回転ドラ
ム、19（19−1,19−2,19−3,19′−1,19′−2,19′−
３）：プーリ、20:溶湯の注入流、21,21′：冷却装置、
22（22a,22b）：下ロールチョック、23（23a,23b,23c,2
3d）：チョック押え。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上ロール（２），（２′）と下ロール
   （３），（３′）の間で傾斜して走行し上広鋳型の長辺
   壁を形成する無端ベルト（１）と（１′）とを有し、上
   広鋳型の傾斜部の終了点に位置する下ロール（３）と
   （３′）を鋳片板面内から見て交差することのできる機
   構を有し、この交差角を操作することによって、鋳型の
   下端で無端ベルト（１）と（１′）との隙間から取り出
   される金属薄帯の板厚分布を制御する、金属薄帯連続鋳
   造機。