JP2949122B2 - ロール間で連続鋳造を行う装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いに平行な軸線を有
し且つ互いに反対方向に回転するロール間で金属、特に
鋼を連続鋳造して薄板を製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の鋳造法の一つの問題は、ロール
によって区画された鋳造スペースに供給された液体状金
属をロール端近傍で鋳造スペース内にいかに密封するか
にあるということは知られている。この問題の一つの解
決法は、ロール、特にロール端面に２枚の固定側壁を密
着状態で固定する方法である。この側壁に溶融金属が接
触して固化または凝固し、固化した金属ウェッジが形成
されて鋳造製品の端部形状が不正確になるのを防ぐため
に、この側壁に金属の凝固を防ぐ、あるいは少なくとも
抑制する断熱材料を用いることは既に知られている。し
かし、このような断熱性耐火材料は一般に機械的特性が
不充分なため、回転するロールとの接触状態を維持する
ことができず、ロールとの接触によって急速に摩耗して
しまう。

【０００３】この問題点を解決するために、中心部のみ
を断熱材料で作った側壁を用いる方法がフランス国特許
出願第 2636259号で提案されている。この断熱材料の両
側には２本の金属ストリップ部分が設けられおり、各金
属ストリップ部分はロール間に僅かに入り込み且つロー
ル曲率半径と同じ湾曲形状をしている。固化した金属表
皮はこの固定金属ストリップ部分に沿って形成され、表
皮の端部はこの金属ストリップ部分上を摺動するので、
ロールと側壁との間の継ぎ目が覆われる。従ってこの金
属ストリップ部分は強度を改善すると同時に、ロールと
側壁との間を密封する役目をする。本出願人のフランス
国特許出願第89 08086号にも上記の側壁が提案されてい
る。この特許では、ロールの平らな端面と対向した少な
くとも一つの側部、例えば金属製の側壁を有し、この側
部の鋳造空間側の面はロール面の延長線上にあり且つ側
壁に凹みを形成するように、側面から側壁の前面中に引
っ込んだ状態で側壁の前面に接続されている。従って、
鋳造空間はこの凹みの分だけ横方向に拡大されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決する別の解決法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに平行な
軸を有する２本のロールと、２枚の固定された側壁との
間で区画される鋳造空間内で溶融金属を連続鋳造する装
置であって、上記側壁が、隣接するロールの平坦面と対
向して配置され且つ隣接するロールの外径に等しい外径
を有するディスクの一部によって構成された少なくとも
一つの側部と、鋳造空間に対向し且つそれに対して中央
に位置する断熱性耐火材料からなる中央部とによって構
成れている装置において、上記ディスクの一部が上記断
熱性耐火材料よりも大きな熱伝導性と機械的抵抗力とを
有する材料で作られた円錐台形のディスクの部分であ
り、このディスク部分の曲率半径が大きい方の底面は隣
接するロール側に配置されており、このディスク部分の
円錐面は上記中央部の断熱材料と接触していることを特
徴とする装置を提供する。

【０００６】

【作用】ロール端面と当接したディスク部分は耐摩耗性
を有するので、ロールとの間を確実に密閉するのに必要
な力でロール端面に押付けても、劣化や摩耗の危険がな
い。断熱材料で作られた中央部は金属の過剰な凝固を防
ぎ、前記の金属ウェッジの形成を防ぐ。この中央部は、
鋳造中に金属によって摩耗されて凹みができるが、こう
してできた凹みに入り込んだ金属は、ディスク部分の円
錐面の近くに移動する。この円錐面は、大きな熱伝導性
を有し且つロールの冷却面に近接している等の理由で低
い温度に維持されているので、金属の表面は凝固し、こ
うして凝固した部分は断熱性耐火材料に付着して一種の
摺動路を形成する。液体状金属はこの摺動路の中を流れ
て、ロール間のネック部分に到達し、ネック部分で凝固
して鋳造物のエッジが形成される。

【０００７】後の説明で明らかになるように、本発明の
側壁構造では、鋳造の初期段階で断熱性耐火材料中で凝
固した金属の表皮が「自動坩堝(autocrucible)」を形成
し、この自動坩堝はディスク部分に近接しているため安
定化され、断熱性耐火材料がそれ以上劣化するのを阻止
して、鋳造の継続を可能にする。また、ディスク部分は
円錐状表面を有しているので、ロール間のネック部分に
近い自動坩堝の水平断面はＣ字型になる。このＣ字型の
自動坩堝の両枝部は先端へ向かって次第に細くなるの
で、両枝部の間の距離はほぼ一定になる。従って、鋳造
物のエッジの厚さは製品の中央部の厚さとほぼ等しくな
る。

【０００８】本発明の特殊な実施態様では、ディスク部
分の円錐表面に突起を付けて断熱性耐火材料、従ってそ
の端部の自動坩堝をディスク部分への固定特性を良くす
ることができる。

【０００９】本発明の別の実施態様では、断熱性耐火材
料の上記中央部を一連の層を並べた複数の材料で作り、
鋳造空間に隣接した層を最も高い断熱係数を有する材料
で作り、そこから順次、断熱性および機械抵抗力が互い
に異なる層で作ることができる。

【００１０】ディスク部分、あるいは少なくとも大きい
方の直径を有する部分に対応するディスク部分の一部を
ジルコニアのような高温で特に好ましい機械的特性を示
す耐熱材料で作るか、それで被覆し、さらに、内部を冷
却液を循環して冷却することができる。本発明の特徴と
利点は、本発明によって薄い鋼板を連続鋳造する装置の
例を示す以下の説明から明らかになろう。

【００１１】

【実施例】図１はロール間で連続鋳造をおこなう装置の
一部を示している。この装置は互いに水平かつ平行な軸
を有し且つ回転駆動される２本のロール１、２と、ロー
ルの両端でその端面４、５と対向して鋳造空間を閉じる
ように設置された２枚の側壁３とを備えている。図１は
ロールの軸線上の水平面内での側壁３の断面図であり、
図２はその側面図である。各側壁３は、大きい方の外径
がロールの外径に等しい円錐台形のディスクの一部分
（以下、ディスク部分という）によって構成される側部
６を有している。このディスク部分の曲率半径の大きい
方の面７は、隣接するロールの端面４、５に対向してお
り配置されており、円錐面８とディスク部分の面７とが
成す斜めのエッジ９は、対応するロールの円筒面10の側
部エッジ部分によって形成されるエッジと対向してい
る。図２ではロールの円筒面の輪郭線10' のみが示して
ある。この輪郭線10' はディスク部分のエッジ９と合致
していることが分かる。エッジ９は斜面の角度すなわち
円錐台形のディスク部分の底面角αは５〜85度であり、
好ましくは約30度である。

【００１２】閉鎖用の側壁３の側部６を構成する上記デ
ィスク部分は優れた機械的特性と耐摩耗性とを有する材
料で作られており、ディスク部分がロール上に当接して
生じる力を抑制するために摩擦係数の低い材料で作られ
ているのが好ましく、例えば鉄、鋼または銅で作ること
ができる。また、摩擦を潤滑によって減らすことができ
る。ディスク部分の材料の機械的特性が高くなると、例
え断熱性耐火材料が劣化して凝固中に鋳造金属がディス
ク部分に接触したとしても、ディスク部分の劣化を防止
することができるということに注目されたい。すなわ
ち、劣化の進行が止まり、あるいは少なくとも大幅に抑
制され、ディスク部分とロールとの間から金属が漏れる
のを防ぐことができる。また、ディスク部分６のエッジ
９付近を、特に高温での機械的抵抗性が高く、しかも、
好ましくは溶融鋳造金属との濡れ特性が悪く且つ液体鋼
と接触しても不活性な材料で被覆するか、あるいはその
ような材料で作ることによって、ディスク部分のエッジ
９の劣化を避けることができ、また、鋳造中にエッジ部
分９に溶融金属が接触して付着するのを防止することが
できる。例えば、金属またはセラミックの基材上にセラ
ミック（ジルコニア等）を堆積させてディスク部分６の
エッジ９付近を作るか、ディスク部分をセラミックまた
はセラミック複合体で一体成形することができる。耐酸
化被覆を用いることもできる。ディスク部分６はディス
ク部分の内部に設けた通路11に冷却液を循環させること
によって冷却することができる。この方法で冷却を行う
場合には、エッジ９付近の領域をそれが劣化する温度以
下に保ち、しかも、鋳造金属を冷却しないようにしなけ
ればならない。

【００１３】２つのディスク部分６の間には、鋳造空間
に対して中央に位置する側壁３の中央部12が位置してい
る。この中央部12は断熱性耐火材料で作られ、ディスク
部分６の円錐面８と密着している。この断熱性耐火材料
の中央部12は側壁３の裏面はディスク部分６が固定され
ている支持プレート13によって保持されている。この断
熱性耐火材料の中央部12をディスク部分６、特にロール
間のネック部分付近に強固に投錨させるために、ディス
ク部分６の円錐面８に突起14を付けて、これを断熱性耐
火材料の中央部12中に入り込むようにするか、あるいは
ドリルによって凹みを付けて、その中に中央部12の材料
が入り込むようにする。さらに、中央部12には、ロール
間に入り込むようにディスク部分の表面７から突出した
延長部分15を設けるのが好ましい。この断熱性耐火材料
はこの材料に金属が接触しても凝固または固化すること
がない熱伝導率が0.35Ｗ／ｍ. Ｋ以下で且つ広い温度変
化に対して安定なものでなければならない。この材料と
しては、例えばジルコニアゲルを含浸させたアルミナ繊
維 (例えば、プロセライト(Procelit)またはプロカル(P
rocal)の商品名で市販されているもの) で作られた繊維
状耐火物を用いることができる。

【００１４】本発明の側壁の利点をさらに明らかにする
ため、鋳造工程初期における側壁の変化の様子を示す図
３を用いてさらに説明する。図３ａは、ロール間のネッ
ク部分すなわちギャップよりわずかに上の平面で切った
鋳造開始前の側壁の中央区域の拡大断面図である。従っ
て、この図では側壁とロール間にわずかに突き出してい
る延長部15とが示されている。鋳造を始めてから比較的
短時間後には、図３ｂに示すように中央部12の断熱性耐
火材料が鋳造金属22によって摩耗され、延長部15が削り
取られて中央部12がわずかに凹む。鋳造の進行ととも
に、鋳造金属によって中央部12の断熱性耐火材料がさら
に削り取られて丸い断面の凹み16が形成される。この凹
み16の中で固化・凝固した表皮17は、断熱性耐火材料に
付着して前記の自動坩堝を形成する。自動坩堝17が断熱
性絶縁材料中で占める空間は同じ位置でのロール間の間
隙よりも幅が広くなっていることが理解できよう。この
余分な幅は本発明側壁の特殊な設計、特にディスク部分
６が円錐台形であることによって生じる。さらに、この
余分な幅のために、鋳造金属の端部に製品の通常の厚み
とほぼ等しい厚みを持たせることができる。もちろん、
完成品の端部は、ロール間と、側壁に対して固定された
上記自動坩堝によって形成される縦方向のトラフ (通
路)の中とを同時に通って移動する凝固過程の金属から
得られるということは理解できよう。さらに、自動坩堝
が形成されると、その後はこの自動坩堝が断熱性耐火材
料と溶融金属との直接的接触を防ぐため、断熱性耐火材
料のその後の劣化が防止されて、鋳造が進行する間の工
程が安定するということも理解できよう。また、ロール
と接触して凝固し且つロールと一緒に移動する金属表皮
23は自動坩堝17を形成している表皮とは接触しないとい
う点にも注目されたい。

【００１５】図４と図５は、鋳造条件が確立した時点に
おける側壁の側面図とネック部分よりわずかに上のＶ−
Ｖ線での水平断面図である。ロール上で凝固した上記の
金属表皮23の端部が断熱性耐火材料を削って作ったＶ字
型の凹みがみられる。削られた各部分18の深さと幅は下
に行くに従って大きくなり、最後には合流して、図３c
に示す自動坩堝17の支持座となる凹部16となる。

【００１６】なお、自動坩堝の形成と安定性は鋳造金属
と連続鋳造装置の他の部位、特に側壁との間の温度平衡
によって得られる点に注意されたい。従って、鋳造操作
の初期段階で溶融金属と接触する断熱性耐火物質はロー
ルの端部間で金属が未熟な状態で早く凝固しないような
断熱性の高いものでなければならない。さらに、自動坩
堝が形成された時には、できるだけ安定であることが望
ましい。そのため、側壁の中央部を、図11に示すように
異なる耐火性材料を垂直方向に並べた複数の層12a 、12
b 、12c で形成される複合材料で構成することもでき
る。これらの層を形成する材料はディスク部分の表面７
から支持プレート13の方向に行くに従って機械的抵抗性
が大きくなり、一方、断熱特性は相対的に低くなるよう
な特性を有している。そうすることによって、鋳造開始
直後では、溶融金属と断熱性絶縁物質とが最初に接触す
る際には断熱性が支配的に働き、自動坩堝の形成過程で
は中央部が削られて自動坩堝が機械的抵抗力のより高い
層となって凹みがさらに拡大するのが制限され、鋳造条
件が確立された時点ではこの層が自動坩堝用の支持座に
なる。最後の層または支持プレート13自体は、自動坩堝
に穴が開いた場合に溶融金属が流れ出す危険を予め防止
するための防護板を構成する。この防護板はシリカのよ
うな膨張によって変形しない強固な材料で作ることがで
きる。

【００１７】図６と図７に示した変形実施態様では、ロ
ール間のネック部分の近傍のディスク部分の下部に凹み
19が形成されている。この凹み19は、ディスク部分の斜
面部分を側壁の底部まで除去して形成されている。従っ
て、この凹み19の部分は断熱性耐火材料で充填され、そ
の分だけ断熱性耐火材料の幅が広くなり、この凹みの高
さ全体にわたって断熱性耐火材料がロール端面と接触す
ることになる。ディスク部分を構成する材料よりも柔ら
かい断熱性耐火材料か存在するため、ロール間のネック
部分付近で凝固した鋳造物のエッジ部分はロールの力が
及ぶ範囲の外へ広がることができるようになり、その結
果、ネック部分およびロールのエッジに加わる圧延力が
緩和されてロールのエッジ部分の劣化が防止される。ネ
ック部分より上側のこの凹みの高さは、ロール中心での
角度βが２度となるようなロールの外周上の円弧に相当
する長さであるのが望ましい（図６）。

【００１８】図８と図９に示した別の変形実施態様で
は、ディスク部分に上記と同じ部分に凹みが形成されて
いるが、この凹みはその厚さの一部にしか形成されてお
らず、薄くなった部分21のみがロールと接触している。
この凹みは、耐火性材料がロールと直接接触するのを防
ぐと同時に、上記のようにして鋳造物のエッジ部分が拡
大できるようにする役目をする。この凹みは、さらに、
自動坩堝の幅が一時的に過剰に拡大して生じる製品のエ
ッジ部分の余分な厚みを耐火性材料の中に送る役目もす
る。

【００１９】図10は、軸線方向に互いにズレた２本のロ
ール間で鋳造する場合、例えばロールを軸線方向に移動
させて鋳造物の幅を変える装置に本発明を応用した場合
の、ロール間のネック部分での断面図を示している。こ
の場合には、上記実施例とは異なって、ロールの軸線に
平行な装置の中心面Ｐに対して側壁が非対称になる。こ
の側壁30では、ロール１' の端面と当接した側 (図10の
下方部分) が上記実施例と同様に構成されている。すな
わち、支持プレート13に固定された円錐台形のディスク
部分６' と、鋳造空間に対して中央に位置し且つ断熱性
耐火材料で作られた中央部12' とで構成されている。こ
の側壁30の他方の側 (図10の上方部分) はロール２' の
円筒面に対向して配置された部材31によって構成されて
いる。この部材31は、例えばディスク部分６' と同じ金
属材料で作られた帯状をしている。この帯状部材31にも
前記と同じ斜面が形成され、ロール２' の曲率と一致し
た曲線形状をしており、支持プレート13' に固定されて
いる。ディスク部分６■ と金属部材31との間の空間に
は断熱耐火材料が充填されている。この側壁は、前記の
フランス国特許出願第89 08086号に開示された軸線方向
に移動可能なロールに用いられる変形例の側壁と同じも
のである。この装置の詳細については上記フランス国特
許を参照されたい。また、本発明の側壁の原理をこの形
式に適用できることは容易に理解できよう。図10に示し
た特殊な実施態様ではロール１' および側壁30に対して
ロール２'を軸線方向に移動することによって鋳造品の
幅を変えることができるということは容易に理解できよ
う。この実施態様の場合にも、自動坩堝が前記の場合と
同様に形成されるが、この場合の自動坩堝は平面Ｐに対
して対称ではなく、ディスク部分６' の方向にズレて形
成され、鋳造物のエッジは通常の鋳造物よりもわずかに
湾曲する。しかし、この欠点は鋳造後に剪断等でこのエ
ッジを切断してしまえば問題にはならない。この場合の
エッジの除去はむしろ簡単になる。本発明の範囲は上記
実施例および変形実施例に制限されるものではなく、こ
れらの実施例および変形実施例を組み合わせて得られる
全ての実施態様を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２本のロール間で連続鋳造を行う装置の一部
を示す平面図で、一部は水平断面図で示されている。

【図２】 図１に示すＦの方向から見た側壁の縮小側面
図。

【図３】 鋳造工程初期におけるロール間のネック部分
の近傍での側壁の中央部の変化を示す解説図。

【図４】 鋳造条件が確立した時点における側壁の概念
的な側面図。

【図５】 鋳造終了段階における側壁の図４のＶ−Ｖ線
での断面図。

【図６】 本発明の第１変形実施態様における側壁の側
面図。

【図７】 図６に示した側壁のａ及びｂの位置での断面
図。

【図８】 本発明の第２変形実施態様における側壁の側
面図。

【図９】 図８に示した側壁のａ及びｂの位置での断面
図。

【図10】 互いに軸線方向に移動可能な２本のロール間
で連続鋳造を行う場合の装置の部分断面図。

【図11】 数層からなる断熱材料を用いた装置の側壁中
央部の拡大詳細図。

【符号の説明】

１、１’ ロール ２、２’ ロ
ール ３ 側壁 ４、５ ロ
ール端面 ６ 側部（ディスク部分） ７ デ
ィスク部分の底面 ８ ディスク部分の円錐面 ９ デ
ィスク部分のエッジ 10、10' ロールの円筒面 11 冷却通
路 12、12ａ、12ｂ、12ｃ 中央部 13、13' 支
持プレート 14 突起 15 延
長部分 16、18 凹み 17 自動
坩堝 19 凹み 20 断
熱性耐火材料 21 薄く残った部分 22 鋳
造金属 23 金属表皮 31 金
属部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ ブラン フランス国 57050 プラップヴィル リュ オ ドゥ ヴォワコン 51 (72)発明者 クリストフ ガンセ フランス国 57290 ファムック リュ サンテグジュペリ 12 (72)発明者 イヴ グランジュネーヴル フランス国 57120 ロンバ リュ ジ ョフル29 (72)発明者 ジャン−リュック ジャコー フランス国 57000 メッツ リュ マ ルシャン 29 (72)発明者 ジャック スピケル フランス国 57158 モンティニ−レ− メッツリュ サン ポール 19 (72)発明者 ローラン ソザン フランス国 57290 ファムック リュ デ ザカシア 11 (72)発明者 ジャン−ベルナール ヴェイレ フランス国 57000 メッツ リュ ド ゥ トゥル ２ (56)参考文献 特開 平４−138849（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−111950（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−174955（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112853（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−85152（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−25038（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/06 330

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な軸を有する２本のロール
   と、２枚の固定された側壁との間で区画される鋳造空間
   内で溶融金属を連続鋳造する装置であって、上記側壁
   が、隣接するロールの平坦面と対向して配置され且つ隣
   接するロールの外径に等しい外径を有するディスクの一
   部によって構成された少なくとも一つの側部と、鋳造空
   間に対向し且つそれに対して中央に位置する断熱性耐火
   材料からなる中央部とによって構成されている装置にお
   いて、 上記ディスクの一部が上記断熱性耐火材料よりも大きな
   熱伝導性と機械的抵抗力とを有する材料で作られた円錐
   台形のディスク部分であり、このディスク部分の曲率半
   径が大きい方の底面は隣接するロール側に配置され、こ
   のディスク部分の円錐面は上記中央部の断熱材料と接触
   していることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 円錐台形のディスク部分の底角が５〜85
   度である請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 上記の断熱性耐火材料が繊維状アルミナ
   である請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 中央部が、鋳造空間側に位置した層から
   離れるに従って機械抵抗力が大きくなるような特性を有
   する材料の複数の層で構成されている請求項１に記載の
   装置。
5. 【請求項５】 ディスク部分が鉄、鋼、銅、モリブデン
   またはこれらの合金でで作られている請求項１に記載の
   装置。
6. 【請求項６】 ディスク部分の円錐面に突起が設けられ
   ている請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 円錐台形のディスク部分の直径が大きい
   方の区域が、高温での機械的性能に優れた材料で作られ
   ているか、被覆されている請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 上記材料がジルコニアである請求項７に
   記載の装置。
9. 【請求項９】 ディスク部分が冷却される請求項１に記
   載の装置。
10. 【請求項10】 ディスク部分のロール間のネック部分に
    近い領域に凹みが形成され、この凹みに断熱性耐火材料
    が充填されている請求項１に記載の装置。
11. 【請求項11】 上記凹みがディスク部分の厚さ方向全体
    に渡って形成されている請求項10に記載の装置。
12. 【請求項12】 上記凹みがディスク部分の厚みの一部の
    みに形成され、薄くなった部分がロールと接触している
    請求項10に記載の装置。
13. 【請求項13】 中央部がロール間の鋳造空間に入り込ん
    だ延長部分を有する請求項１に記載の装置。
14. 【請求項14】 ２つの側部が中央部の両側に設けられ且
    つ対応するロールの端面と対向して設置されている請求
    項１に記載の装置。