JP4245723B2 - 双ロール鋳造装置及び該装置に用いる軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双ロール鋳造装置及び該装置に用いる軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
双ロール鋳造装置では、冷却されて相互方向に回転する一対の水平鋳造ロール間に溶融金属を導入し、動いているロール表面上で金属殻を凝固させ、ロール間隙にてそれら金属殻を合体させ、凝固したストリップ品としてロール間隙から下方ヘ送給する。本明細書では、「ロール間隙」という語はロール同士が最接近する領域全般を指すものとする。溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注がれ、更にはそこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルに流れてロール間隙へと向かい、その結果、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。この鋳造溜めの端は、ロール端面に摺動係合して保持される側部堰又は側部プレートで構成できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鋳造ロールの鋳造表面は、一般に、ロール端壁内のほぼ半径方向の通路を介し水が給排される長手方向冷却水通路を備えた外周壁で提供される。鉄系金属の鋳造時には、ロールは１６４０℃程度の超高温の溶融金属を支持しなければならず、金属の均一凝固を達成し且つロール表面の局部過熱を避けるためには、ロール周面を全体に非常に均一な温度に維持しなければならない。
【０００４】
有効な水冷を備えても、鋳造時の熱膨脹効果によりロールに大きな歪みが生ずるのは避けられず、ロール支持軸はそのようなロール歪みにより支持軸受内を移動しがちである。例えば典型的なロールでは、鋳造時のロール加熱により数ｍｍ程の長手方向膨脹があり得る。我々は、これらの動きが双ロール鋳造装置の作業で、特に鋼の凝固ストリップ鋳造での高温作業時に重大な制御上の問題を引き起こすと判断する。従来のロール支持軸受は支持する軸が動くことを許さないので、ロールの熱膨脹効果を受入れるためには軸は変形しなければならず、これにより、軸受サポートで軸に大きな横方向力が生じる。凝固ストリップの厚さは一般に、ロールのうちの少なくとも一方の軸受をロールの横方向動きを許す可動チョックに取付けることにより制御される。通常、一方のロールの軸受サポートは固定され、他方のロールの軸受サポートはばね偏寄力又は流体圧偏寄力のもとで可動である。軸が歪んで軸受に横方向力を生み出せば、これらの力により制御不可な仕方で浮動ロールの横方向揺動が生じて、凝固ストリップに激しい寸法変動が生じ得る。更に又、熱膨脹効果による軸変形は永久変形となり得るので、後で使用する場合の研磨し直し時に正確な機械仕上げが不可能となってしまう。なぜなら、そのような機械仕上げ時にはロールをその軸で支持しなければならないからである。本発明は、鋳造時の熱膨脹効果による上記問題に本質的に打ち勝つことができる双ロール鋳造装置のロールの新規の支持を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、間にロール間隙を形成する一対の鋳造ロールと、溶融金属を鋳造ロール間のロール間隙に供給してロール間隙上方のロール鋳造表面上に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給ノズルと、鋳造ロールの両端部に係合してロール間隙の端で鋳造溜めを画成する一対の溜め画成壁と、鋳造ロールを相互方向に回転駆動してロール間隙から下方に送給される金属の凝固ストリップを生み出すロール駆動手段との組合わせで構成した双ロール鋳造装置において、各鋳造ロールを、一対の回転する軸受内に回転可能に取付けられた一対の端軸形成部で構成し、ロールアセンブリ一端の軸受が、ロールの一端での軸形成部の中央域を積極的に位置決めするが、前記中央域を中心としたそれら軸形成部の角度的揺動を許し、ロールアセンブリ他端の軸受がロールアセンブリのその他端での軸形成部の長手方向の動きを許してなる、双ロール鋳造装置が提供される。
【０００６】
好ましくは、ロールアセンブリ他端の軸受は、対応する軸形成部に固定した内レース部材と、軸受サポートに固定された外レース部材と、外レース部材内を回転するよう内レース部材を取付けるが、回転軸線の長手方向には内レース部材の動きを許すようにした１組の円筒形ローラとで各々構成された平らな円筒形ローラ軸受とすることができる。
【０００７】
又、ロールアセンブリ一端の軸受各々が、対応する軸形成部に固定した内スリーブと、軸受サポートに固定した外ハウジング部材と、内スリーブと外ハウジング部材との間に配してそれらと係合する複数のローラとで構成されたローラ軸受である、軸受装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、内スリーブと外ハウジング部材とは、対応する軸形成部の長手方向に離間した複数の個々のローラレースを画成し、各々が、軸形成部の中央域に芯決めした湾曲に形成された外ローラ軌道を有することにより軸形成部の中央域を中心とした外ハウジング部材の回転を許すようにする。例えば、軸形成部の中央域の各側に離間した一対の外ローラレースに並置された、軸形成部の中央域を囲む中央ローラレースを設けることができる。
【０００９】
更に好ましくは、ロールアセンブリ一端の軸受の少なくとも１つには、支持する軸形成部の長手方向位置決めを調節するよう作動可能な調節手段を備える。これにより、初期アセンブリでロール端を相互に対し正確に整合させることができる。
【００１０】
調節手段は、対応する軸受サポート内で前記１つの軸受を動かすよう作動する調節機構と、軸受サポートに対し前記軸受を施錠する施錠手段とで構成することができる。
【００１１】
従って、一端の軸受は、鋳造ロールの軸形成部を長手方向の動きに対しては固定すると共に中央域を中心とした軸の角度的揺動を許し、他端の軸受は、軸の半径方向を支持すると共に長手方向の動きに対しては許容する。
【００１２】
このため、熱膨脹効果により鋳造ロールに働く曲げ力は、軸の角度的揺動を許す軸受の自己整合特性により受容されるので、曲げ力による軸の永久変形を最小にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を更に充分に説明するため、添付図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図４は本発明の実施の形態の一例を示すもので、図示したストリップ鋳造装置は、相互間にロール間隙２を形成する一対の鋳造ロール１で構成される。鋳造作業では、溶融金属が取鍋（図示せず）からタンディッシュ３、分配器４と金属供給ノズル５とを介して鋳造ロール１間のロール間隙２へと供給されてロール間隙２上方に溶融金属の鋳造溜め６を生み出す。鋳造溜め６の端を画成するのは１対の耐火性の画成壁１０で、以下に示すごとく鋳造ロール１のノッチ付けした端に係合する。タンディッシュ３に備えたストッパロッド７を動かすことにより溶融金属をタンディッシュ３から出口ノズル８及び耐火シュラウド９を介して分配器４へと流下させることができる。
【００１５】
鋳造ロール１には、以下に詳細に記述した仕方で、内側水冷通路を備え、鋳造ロール１を駆動手段（図示せず）により相互方向に回転させることにより連続する金属の凝固ストリップ１１を造り出して鋳造ロール１間のロール間隙２から下方に送給する。
【００１６】
ここまで記述した限りでは、図示した装置はアメリカ特許第５，４８８，９８８号及びオーストラリア特許第６６４６７０号に更に詳しく記述されている。装置の構成及び操作の詳細についてはこれらの特許を参照することができる。
【００１７】
２つの鋳造ロール１は同一の構成で、それぞれ、銅又は銅合金製のチューブ即ち管状ロール体２０で形成される中央体と、管状ロール体２０の端に固定されたステンレス鋼製のスタブ軸２１，２２である一対の端軸形成部とで構成される。管状ロール体２０には端ノッチ２３を設け、耐火性の画成壁１０と係合する一対の肩部２４間で、比較的厚壁の主部分がロールの鋳造表面２５を構成する。スタブ軸２２はスタブ軸２１よりもはるかに長く、回転水流継手（図示せず）との接続用の２組の水流口３３，３４を備えている。ロール内の通路を通る水流は本発明の一部を構成しないので、これについてはそれ以上言及しない。
【００１８】
ロールアセンブリ一端のスタブ軸２１は一対の自己整合する軸受装置のローラ軸受４１に取付け、ロールアセンブリ他端のスタブ軸２２は単に円筒形のローラ軸受４２に取付ける。自己整合する軸受装置のローラ軸受４１はロールの横方向位置決め軌道（図示せず）上を移動可能な軸受サポートであるチョック４３上に取付け、各軸受４２も、これ又ロールを軌道（図示せず）に沿って横方向位置決め可能な軸受サポートであるチョック４５上に取付ける。
【００１９】
軸受装置の各ローラ軸受４１は、スタブ軸２１の中央域の調芯点４７を長手方向動きに対しては固定し、固定した調芯点４７を中心とした軸の角度的揺動は可能とするようスタブ軸２１を支持する構成となっている。他方、ロールアセンブリ他端でスタブ軸２２を支持するローラ軸受４２はスタブ軸２２の半径方向支持を提供するが、軸受内外レース間での相対動を許すことによりスタブ軸２２の長手方向動きを許している。
【００２０】
自己整合する軸受装置のローラ軸受４１の構成は図３に最もよく示されている。この図に示されているように、ローラ軸受４１は、留め具５２によりスタブ軸２１に固定された内スリーブ５１と、軸受サポートであるチョック４３に留め付けられた軸受ハウジング５４に保持される外ハウジング部材５３とで構成される。一連の三つのローラレース５５，５６，５６が内スリーブ５１と外ハウジング部材５３との間に位置決めされる。より明細には、中央ローラレース５５が、スタブ軸２１に沿って長手方向に離間した２つの外ローラレース５６間に配置される。中央ローラレース５５は、スタブ軸２１の中央自己調芯点である固定した調芯点４７に整合するよう取付けられて、中央自己調芯点である固定した調芯点４７を中心に湾曲された外ローラ軌道の外軌道面５７上を走行する複列胴ローラを有する。中央ローラレース５５の長手方向両端部に配した外ローラレース５６は、スタブ軸２１の中央自己調芯点である固定した調芯点４７を中心に湾曲された外ローラ軌道の外軌道面５８上を走行する単列胴ローラを有する。この構成で、三つのローラレース５５，５６，５６は一緒になって、複雑な自己調芯軸受アセンブリを形成し、それがスタブ軸２１を長手方向には固定するが、スタブ軸２１の角度的揺動は許す。
【００２１】
図３に示した軸受アセンブリは、最初のアセンブリ上でローラの長手方向位置を調節できるよう、軸受ハウジング５４に対する外ハウジング部材５３の位置調整手段をも組入れている。外ハウジング部材５３の外部は軸受ハウジング５４の内路へと突出して少しの隙間５９を残し、ウォーム駆動機構６１が軸受ハウジング５４と外ハウジング部材５３との間に作用して軸受ハウジング５４内での外ハウジング部材５３の相対位置決め調節を可能としている。固定手段である固定ボルト６０を設けて、位置調節後の外ハウジング部材５３を固く固定する。設定を変えるためには、固定ボルト６０を後退させて軸受ハウジング５４と軸受との間の調節動ができるようにし、調節後、固定ボルト６０を再び締める。この調節によりロールの長手方向設定を初期アセンブリで調節できる。両ロールの自己整合する軸受に斯かる調節手段を設けることができるが、ロールの長手方向相対整合を達成するためには一方のロールを調節するだけでよい。従って、ローラ軸受４１の一方のみが調節機能を有する必要があり、他方の軸受の外レース部材は、対応する軸受ハウジングに単に施錠するだけでよい。
【００２２】
ローラ軸受４２は、図４に示すごとく対応する軸形成部２２に固定された内レース部材６２と、対応する軸受サポート６４に固定された外レース部材６３と、外レース部材６３内を回転するよう内レース部材６２を取付けるが、回転軸線の長手方向には内レース部材６２の動きを許すようにした１組の円筒形ローラ６５とから各々構成された、平らな円筒形ローラ軸受である。
【００２３】
このため、ロールアセンブリ一端のスタブ軸２１の位置は固定され、ロールの長手方向膨脹は反固定端側の長手方向動きにより受容されて、ローラ軸受４２内のスタブ軸２２の動きを生み出す。熱膨脹効果によりロールに働く曲げ力は、スタブ軸２１の角度的揺動を許すローラ軸受４１の自己整合特性により受容できる。従って、そのような曲げ力によるスタブ軸２２の永久変形は最小になる。
【００２４】
なお、本発明の双ロール鋳造装置及び該装置に用いる軸受装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱膨脹効果により鋳造ロールに働く曲げ力は、軸の角度的揺動を許す軸受の自己整合特性により受容されるので、曲げ力による軸の永久変形を最小にすることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成されるストリップ鋳造装置の縦断面図である。
【図２】図１に示した鋳造装置の鋳造ロールの１つの断面図である。
【図３】図２に示した鋳造ロールの一端のローラ軸受である軸受装置の拡大断面図である。
【図４】図２に示した鋳造ロールの他端のローラ軸受の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 鋳造ロール
２ ロール間隙
５ 金属供給ノズル
６ 鋳造溜め
１０ 画成壁
１１ 凝固ストリップ
２１ スタブ軸（軸形成部）
２２ スタブ軸（軸形成部）
４１ 軸受
４２ 軸受
４３ チョック（軸受サポート）
４７ 調芯点（中央域）
５１ 内スリーブ
５３ 外ハウジング部材
５５ 中央ローラレース
５６ 外ローラレース
５７ 外軌道面（外ローラ軌道）
６０ 固定ボルト（施錠手段）
６１ ウォーム駆動機構
６２ 内レース部材
６３ 外レース部材
６４ 軸受サポート
６５ 円筒形ローラ

Claims (8)

1. 間にロール間隙（２）を形成する一対の鋳造ロール（１）と、溶融金属を鋳造ロール（１）間のロール間隙（２）に供給してロール間隙（２）上方のロール鋳造表面上に支持された溶融金属の鋳造溜め（６）を形成する金属供給ノズル（５）と、鋳造ロール（１）の両端部に係合してロール間隙（２）の端で鋳造溜め（６）を画成する一対の溜め画成壁（１０）と、鋳造ロール（１）を相互方向に回転駆動してロール間隙（２）から下方に送給される金属の凝固ストリップ（１１）を生み出すロール駆動手段との組合わせで構成した双ロール鋳造装置において、各鋳造ロール（１）を、一対の回転する軸受（４１）（４２）内に回転可能に取付けられた一対の端軸形成部で構成し、ロールアセンブリ一端の軸受（４１）が、ロールの一端での軸形成部（２１）の中央域（４７）を積極的に位置決めするが、前記中央域（４７）を中心としたそれら軸形成部（２１）の角度的揺動を許し、ロールアセンブリ他端の軸受（４２）がロールアセンブリのその他端での軸形成部（２２）の長手方向の動きを許すことを特徴とする、双ロール鋳造装置。
2. ロールアセンブリ他端の軸受（４２）は、対応する軸形成部（２２）に固定した内レース部材（６２）と、軸受サポート（６４）に固定された外レース部材（６３）と、外レース部材（６３）内を回転するよう内レース部材（６２）を取付けるが、回転軸線の長手方向には内レース部材（６２）の動きを許すようにした１組の円筒形ローラ（６５）とで各々構成された平らな円筒形ローラ軸受である、請求項１に記載の双ロール鋳造装置。
3. 請求項１に記載の双ロール鋳造装置に用いる軸受装置であって、ロールアセンブリ一端の軸受（４１）各々が、対応する軸形成部（２１）に固定した内スリーブ（５１）と、軸受サポート（４３）に固定した外ハウジング部材（５３）と、内スリーブ（５１）と外ハウジング部材（５３）との間に配してそれらと係合する複数のローラとで構成されたローラ軸受であることを特徴とする軸受装置。
4. 内スリーブ（５１）と外ハウジング部材（５３）とが、対応する軸形成部（２１）の長手方向に離間した複数の個々のローラレースを画成し、各々が、軸形成部（２１）の中央域（４７）に芯決めした湾曲に形成された外ローラ軌道（５７）（５８）を有することにより軸形成部（２１）の中央域（４７）を中心とした外ハウジング部材（５３）の回転を許すようにした、請求項３に記載の軸受装置。
5. 軸形成部（２１）の中央域（４７）の各側に離間した一対の外ローラレース（５６）に並置された、軸形成部（２１）の中央域（４７）を囲む中央ローラレース（５５）を設けた、請求項４に記載の軸受装置。
6. ロールアセンブリ一端の軸受（４１）の少なくとも１つが、支持する軸形成部（２１）の長手方向位置決めを調節するよう作動可能な調節手段を備えた、請求項３乃至５のいずれかに記載の軸受装置。
7. 調節手段が、対応する軸受サポート（４３）内で前記１つの軸受（４１）を動かすよう作動する調節機構と、軸受サポート（４３）に対し前記軸受（４１）を施錠する施錠手段（６０）とで構成された、請求項６に記載の軸受装置。
8. 調節機構が、前記１つの軸受（４１）と対応する軸受サポート（４３）との間に作用するウォーム駆動機構（６１）である、請求項７に記載の軸受装置。

Images