JP4686288B2 - 鋳造用ロール - Google Patents
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Description
本発明は鋳造用ロールに関するものである。
溶湯からストリップを直接的に生産する手法として、回転する一対のロールの間に溶湯を供給し、凝固した金属を薄帯状に送り出す双ロール連続鋳造法がある。
図６及び図７は従来の鋳造用ロールの一例を使った連続鋳造機であって、鋳造用ロールは、軸線方向端面の周縁部位にサイド堰１が接する円筒状のロール本体２と、当該ロール本体２の両端部に嵌入した中空のスタブ軸３とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
ロール本体２は、両端部分の外径が中間部分に比べて小さく、外径が大きい中間部分の端面にサイド堰１が接する形状としてある。
ロール本体２には、その軸線方向に延び且つ周方向に等間隔に位置する複数の長手方向冷却通路４と、ロール中心に対して放射状に延び且つこれら長手方向冷却通路４の各端部に連通する複数の半径方向冷却通路５が穿設してある。
長手方向冷却通路４は、ロール一端面のサイド堰１が接しない部位からロール他端面のサイド堰１が接しない部位に貫通し、その端部にはプラグ６、またはプラグ機能を兼ねてスタブ軸３をロール本体２に締結するボルト７が嵌着してある。
半径方向冷却通路５は、ロール内周面のロール端部寄り部位から長手方向冷却通路４に直角に貫通している。
スタブ軸３には、長手方向冷却通路４に連通している一方の半径方向冷却通路５、長手方向冷却通路４、同じ長手方向冷却通路４に連通している他方の半径方向冷却通路５の順で冷却水Ｗが連続して流れるように、半径方向冷却通路８が穿設してあり、当該半径方向冷却通路８にはロータリジョイントなどが組み付けてある。
連続鋳造機は、上述のロール本体２とスタブ軸３を構成要素とする一対の鋳造用ロールを、水平に且つ生産すべきストリップＳの板厚に応じてロール間隙が拡縮調整できるように並べて配置し、サイド堰１をロール本体２の外径が大きい中間部分の一端面及び他端面にそれぞれ面接触させたものである。
鋳造用ロールの回転方向と速度は、それぞれの外周面が上側からロール間隙へ向かって等速で移動するように設定してある。
この連続鋳造機では、半径方向冷却通路５と長手方向冷却通路４に冷却水Ｗを流すことによってロール本体２の抜熱を図りながら、サイド堰１とロール本体２で囲まれる空間へ溶融金属を注ぎ込み、溶湯溜まりＭを成り立たせて鋳造用ロールを回転させると、ロール本体２の外周面で冷えた金属が凝固殻を形作り、ストリップＳがロール間隙から下方へと送り出される。
また、ロール本体２、サイド堰１、及び溶湯溜まりＭが接する個所、いわゆる三重点部では、凝固殻が異常生成してしまうことがある。
三重点部で生成した凝固殻がロール本体２の外周面に形作られた凝固殻に引きずられて剥がれ、ロール間隙に噛み込まれた場合は、ストリップＳが局所的に厚くなる形状不良を生じさせるだけはでなく、当該部位がロール間隙を押し拡げ、冷却効率の低減、及び溶湯からの復熱のためにストリップＳが破断したり、凝固殻が脱落する際にサイド堰１を損傷させる。
これを防ぐために、溶湯をサイド堰１に向け、しかもロール本体２の接線方向へ積極的に注ぐようして、三重点部での不要な凝固殻の生成を抑える機能を具備した連続鋳造機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
一方、上記の手法では、注いだばかりの高温の溶湯がサイド堰１に沿ってごく短い時間のうちにロール間隙に到達してしまうことがあり、特に板厚が２ｍｍ程度のストリップＳの生産にあたってはロール本体２の軸線方向端部付近での凝固殻の厚みが不足気味になる。
特開平１１−３１４１３８号公報
特開昭６２−４５４５６号公報
図６及び図７に示す連続鋳造機では、ロール回転数を向上させてストリップＳの生産量を増やす場合には、長手方向冷却通路４とロール本体２の外周面の間隔Ｔ１を縮め、当該ロール本体２の外周面における溶融金属の冷却能力を高める必要がある。
ところが前述した間隔Ｔ１を縮めるほどロール本体２の大外径部分の端面へのサイド堰１の接触代Ｔ２が減り、溶湯溜まりＭを成り立たせることができなくなってしまう。
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、外周面の冷却能力が高い鋳造用ロールを提供することを目的している。
上記目的を達成するため、本発明は、軸線両端部分の外径が軸線中間部分に比べて小さい円筒状のロール本体と、最大外径がロール本体の軸線両端部分の外径と同等で且つ最大外径部分の外周面がロール本体の軸線両端部分の外周面に連なるようにロール本体に嵌入したスタブ軸とを備え、サイド堰が前記ロール本体の軸線方向中間部分の端面に接する鋳造用ロールにおいて、一方のサイド堰が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路、及びロール端面の至近に位置してロール内周面から長手方向冷却通路に連通する半径方向冷却通路を、前記ロール本体に穿設したうえ、基端部が閉塞した筒状のプラグを、開口した先端部が長手方向冷却通路の中間を向くように当該通路の各端部に嵌着し、前記半径方向冷却通路と長手方向冷却通路を連通させる孔をプラグに穿設することにより、一方の半径方向冷却通路、長手方向冷却通路、他方の半径方向冷却通路の順で冷却水が流通し得るように構成する。
あるいは、軸線両端部分の外径が軸線中間部分に比べて小さい円筒状のロール本体と、最大外径がロール本体の軸線両端部分の外径と同等で且つ最大外径部分の外周面がロール本体の軸線両端部分の外周面に連なるようにロール本体に嵌入したスタブ軸とを備え、サイド堰が前記ロール本体の軸線方向中間部分の端面に接する鋳造用ロールにおいて、一方のサイド堰が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路、及びロール端面の至近に位置してロール内周面から長手方向冷却通路に連通する半径方向冷却通路を、前記ロール本体に穿設したうえ、板状のプラグを長手方向冷却通路の各端部に嵌着することにより、一方の半径方向冷却通路、長手方向冷却通路、他方の半径方向冷却通路の順で冷却水が流通し得るように構成する。
更には、軸線両端部分の外径が軸線中間部分に比べて小さい円筒状のロール本体と、最大外径がロール本体の軸線両端部分の外径と同等で且つ最大外径部分の外周面がロール本体の軸線両端部分の外周面に連なるようにロール本体に嵌入したスタブ軸とを備え、サイド堰が前記ロール本体の軸線方向中間部分の端面に接する鋳造用ロールにおいて、一方のサイド堰が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路、及びロールの内周面のロール各端部寄り部位からロール端面へ向けて斜めに延び且つ長手方向冷却通路に連通する半径方向冷却通路を、前記ロール本体に穿設したうえ、凹状に窪む抉り部分を先端面に形作ったプラグを、抉り部分が長手方向冷却通路の中間を向くように当該通路の各端部に嵌着することにより、一方の半径方向冷却通路、長手方向冷却通路、他方の半径方向冷却通路の順で冷却水が流通し得るように構成する。
つまり本発明では、長手方向冷却通路を、一方のサイド堰が接するロール本体の一端面から他方のサイド堰が接するロール本体の他端面へ穿設して、長手方向冷却通路とロール本体の外周面の間隔を縮める。
また、半径方向冷却通路を、ロール端面の至近に位置するようにロール内周面から長手方向冷却通路に連通させ、長手方向冷却通路の端部に嵌着した筒状のプラグの内部に冷却水を、当該プラグに穿設した孔によって導く。
あるいは、半径方向冷却通路を、ロール端面の至近に位置するようにロール内周面から長手方向冷却通路に連通させ、長手方向冷却通路の端部に嵌着した板状のプラグに冷却水を導く。
更には、半径方向冷却通路を、ロール本体の内周面のロール端部寄り部位からロール本体の端面へ向けて斜めに延ばし、長手方向冷却通路の端部に嵌着したプラグの抉り部分へ冷却水を導く。
本発明の鋳造用ロールによれば、下記のように優れた効果を奏し得る。
（１）ロール本体に長手方向冷却通路を、ロール一端面のサイド堰当接部位からロール他端面のサイド堰当接部位に貫通させたので、当該長手方向冷却通路とロール本体の外周面の間隔が縮まり、ロール本体の外周面を効果的に冷却できる。
（２）長手方向冷却通路の端部に筒状のプラグを嵌着したものでは、冷却水がプラグの内部を連続的に流通するので、ロール本体の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。
（３）長手方向冷却通路の端部に板状のプラグを嵌着したものでは、冷却水がプラグと長手方向冷却通路の端部内周面に直に接触するので、ロール本体の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。
（４）長手方向冷却通路の端部に嵌着されるプラグに抉り部分を形作り、ロール本体に半径方向冷却通路を、ロール内周面端部寄り部位からロール端面へ向けて斜めに延ばしたものでは、プラグの抉り部分に冷却水が入れ替わり流れ込むので、プラグを介してロール本体の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。
（５）ロール本体の外周面の冷却効果に優れているので、ロール本体の回転数を上げてストリップの生産効率を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１及び図２は本発明の鋳造用ロールの第１の例を使った連続鋳造機であって、鋳造用ロールは、両端部分の外径が中間部分に比べて小さく且つ外径が大きな中間部分の端面にサイド堰１１が接する円筒状のロール本体１２と、当該ロール本体１２の両端部に嵌入され且つ最大外径がロール本体１２の両端部分の外径と同等のスタブ軸１３とを備えている。
ロール本体１２には、一方のサイド堰１１が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰１１が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路１４と、ロール本体１２の外径が大きな中間部分の端面の至近に位置してロール内周面から長手方向冷却通路１４に連通する半径方向冷却通路１５とが穿設してある。
長手方向冷却通路１４はロール本体１２の周方向に等間隔に位置し、半径方向冷却通路１５はロール本体１２の中心に対して放射状に延びている。
更に、長手方向冷却通路１４の各端部ごとに、基端部が閉塞した円筒状のプラグ１６を開口している先端部が長手方向冷却通路１４の中間を向くように嵌着してある。
プラグ１６の基端寄り部位には、その径方向に貫通して長手方向冷却通路１４の端部に連通する孔１７が穿設され、プラグ１６の先端部外周面には、長手方向冷却通路１４の内周面に螺合する雄ねじが形成してあり、当然のことながら、Ｏリングなどのシール部材も嵌装してある。
プラグ１６の嵌着に際しては熱伝導グリスを塗布して、プラグ１６外側面とそれに向き合う長手方向冷却通路１４の内側面との間に熱伝導グリスが介在するようにしておく。
スタブ軸１３は中空で、長手方向冷却通路１４に連通している一方の半径方向冷却通路１５、プラグ１６の孔１７、長手方向冷却通路１４、同じ長手方向冷却通路１４に連通している他方の半径方向冷却通路１５、プラグ１６の孔１７の順で冷却水Ｗが連続して流れるように、半径方向冷却通路１８が予め径方向に穿設してあり、当該半径方向冷却通路１８にはロータリジョイントなどが組み付けてある。
プラグ１６は孔１７を未穿設の状態で長手方向冷却通路１４に嵌着し、スタブ軸１３は半径方向冷却通路１８をロール本体１２に嵌入したうえで、当該スタブ軸１３の内方から半径方向冷却通路１８を通して穿設することが好ましい。
また、プラグ１６の基端面、及びロール本体１２の外径が大きな中間部分の端面の仕上加工については、基端面が長手方向冷却通路１４内方に位置するようにプラグ１６を嵌着した後、ロール本体１２の外径が大きな中間部分の端面を、プラグ１６の基端面に平坦に連なるまで切削してもよいし、基端面が長手方向冷却通路１４から突出するようにプラグ１６を嵌着した後、当該プラグ１６及びロール本体１２の外径が大きな中間部分の端面を、双方が平坦に連なるまで切削してもよい。
連続鋳造機は、ロール本体１２、スタブ軸１３、プラグ１６などを構成要素とする一対の鋳造用ロールを、水平に且つ生産すべきストリップＳの板厚に応じてロール間隙が拡縮調整できるように並べて配置し、サイド堰１１をロール本体１２の外径が大きな中間部分の一端面及び他端面にそれぞれ面接触させたものである。
鋳造用ロールの回転方向と速度は、それぞれの外周面が上側からロール間隙へ向かって等速で移動するように設定してある。
この連続鋳造機では、半径方向冷却通路１５と長手方向冷却通路１４に冷却水Ｗを流すことによってロール本体１２の抜熱を図りながら、サイド堰１１とロール本体１２で囲まれる空間へ溶融金属を注ぎ込み、溶湯溜まりＭを成り立たせて鋳造用ロールを回転させると、ロール本体１２の外周面で冷えた金属が凝固殻を形作り、ストリップＳがロール間隙から下方へと送り出される。
長手方向冷却通路１４は、一方のサイド堰１１が接するロール本体１２の一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰１１が接するロール本体１２の他端外径拡大部位の端面へ貫通させてあるので、ロール本体１２の大外径部分の端面へのサイド堰１１の接触代Ｔ４を確保しつつ、長手方向冷却通路１４とロール本体１２の外周面の間隔Ｔ３を可能な限り縮めることができる。
よって、冷却水Ｗがロール本体１２の表層部を通り、ロール本体１２の外周面を効果的に冷却できる。
更に、半径方向冷却通路１５をロール本体１２の外径が大きな中間部分の端面の至近に位置するようにロール内周面から長手方向冷却通路１４に連通させることにより、冷却水Ｗを孔１７から長手方向冷却通路１４の端部に嵌着した筒状のプラグ１６の内部に導くような構成を採り、これに加えて、プラグ１６の外側面と長手方向冷却通路１４の内側面との間に熱伝導グリスを介在させたので、プラグ１６を介してロール本体１２の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。
このように、図１及び図２に示す鋳造用ロールは、ロール本体１２の外周面の冷却効果が良いので、ロール本体１２の回転数、つまり鋳造速度を上げてストリップＳの生産効率を高めることができる。
図３は本発明の鋳造用ロールの第２の例を使った連続鋳造機であって、図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この鋳造用ロールでは、先述したプラグ１６に代えて、長手方向冷却通路１４の各端部ごとに円板状のプラグ１９を、半径方向冷却通路１５が長手方向冷却通路１４に連通するように嵌着してある。
プラグ１９は、スナップリング２０によってロール本体１２に係止され、プラグ１９と長手方向冷却通路１４の内周面の間にはＯリングなどのシール部材も嵌装してあり、長手方向冷却通路１４に連通している一方の半径方向冷却通路１５、長手方向冷却通路１４、同じ長手方向冷却通路１４に連通している他方の半径方向冷却通路１５の順で冷却水Ｗが連続して流れる。
上述の鋳造ロールを使った連続鋳造機では、半径方向冷却通路１５と長手方向冷却通路１４に冷却水Ｗを流すことによってロール本体１２の抜熱を図りながら、サイド堰１１とロール本体１２で囲まれる空間へ溶融金属を注ぎ込む。
長手方向冷却通路１４は、一方のサイド堰１１が接するロール本体１２の一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰１１が接するロール本体１２の他端外径拡大部位の端面へ貫通させてあるので、ロール本体１２の大外径部分の端面へのサイド堰１１の接触代Ｔ４を確保しつつ、長手方向冷却通路１４とロール本体１２の外周面の間隔Ｔ３を可能な限り縮めることができる。
よって、冷却水Ｗがロール本体１２の表層部を通り、ロール本体１２の外周面を効果的に冷却できる。
更に、半径方向冷却通路１５をロール本体１２の外径が大きな中間部分の端面の至近に位置するようにロール内周面から長手方向冷却通路１４に連通させることにより、冷却水Ｗを長手方向冷却通路１４の端部に導くような構成を採ったので、プラグ１９端面と長手方向冷却通路１４の内側面を介してロール本体１２の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。
このように、図３に示す鋳造用ロールは、ロール本体１２の外周面の冷却効果が良いので、ロール本体１２の回転数、つまり鋳造速度を上げてストリップＳ（図２参照）の生産効率を高めることができる。
図４及び図５は本発明の鋳造用ロールの第３の例を使った連続鋳造機であって、図中、図１乃至図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
ロール本体１２には、一方のサイド堰１１が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰１１が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路１４と、ロール内周面のロール各端部寄り部位からロール各端外径拡大部位へ向けて斜めに延び且つ長手方向冷却通路１４に連通する半径方向冷却通路２１とが穿設してある。
長手方向冷却通路１４はロール本体１２の周方向に等間隔に位置し、半径方向冷却通路２１はロール本体１２の中心に対して放射状に延びている。
更に、長手方向冷却通路１４の各端部ごとにプラグ２２を嵌着してあり、これらプラグ１６の先端面には、凹状に窪む抉り部分２３が長手方向冷却通路１４の中間を向くように形作ってある。
プラグ２２の基端部外周面には、長手方向冷却通路１４の内周面に螺合する雄ねじが形成してあり、当然のことながら、Ｏリングなどのシール部材も嵌装してある。
プラグ２２の嵌着に際しては熱伝導グリスを塗布して、プラグ２２外側面とそれに向き合う長手方向冷却通路１４の内側面との間に熱伝導グリスが介在するようにしておく。
上述の鋳造ロールを使った連続鋳造機では、半径方向冷却通路２１と長手方向冷却通路１４に冷却水Ｗを流すことによってロール本体１２の抜熱を図りながら、サイド堰１１とロール本体１２で囲まれる空間へ溶融金属を注ぎ込む。
長手方向冷却通路１４は、一方のサイド堰１１が接するロール本体１２の一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰１１が接するロール本体１２の他端外径拡大部位の端面へ貫通させてあるので、ロール本体１２の大外径部分の端面へのサイド堰１１の接触代Ｔ４を確保しつつ、長手方向冷却通路１４とロール本体１２の外周面の間隔Ｔ３を可能な限り縮めることができる。
よって、冷却水Ｗがロール本体１２の表層部を通り、ロール本体１２の外周面を効果的に冷却できる。
更に、長手方向冷却通路１４の端部に嵌着されるプラグ２２の先端面に抉り部分２３を形作り、半径方向冷却通路２１を、ロール本体１２の内周面端部寄り部位からロール本体１２の端面へ向けて長手方向冷却通路１４に斜めに連通するように延ばし、プラグ２２の抉り部分２３に冷却水Ｗが入れ替わり流れ込むような構成を採用したうえ、プラグ２２の外側面と長手方向冷却通路１４の内側面との間に熱伝導グリスを介在させたので、プラグ２２を介してロール本体１２の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。
このように、図４及び図５に示す鋳造用ロールは、ロール本体１２の外周面の冷却効果が良いので、ロール本体１２の回転数、つまり鋳造速度を上げてストリップＳ（図２参照）の生産効率を高めることができる。
なお、本発明の鋳造用ロールは、上述した実施の形態のみに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において変更を加え得ることは勿論である。
本発明の鋳造用ロールは、鋼をはじめとした種々の金属の連続鋳造に使うことができる。
１１ サイド堰
１２ ロール本体
１４ 長手方向冷却通路
１５ 半径方向冷却通路
１６ プラグ
１７ 孔
１９ プラグ
２０ スナップリング
２１ 半径方向冷却通路
２２ プラグ
２３ 抉り部分
Ｗ 冷却水
１２ ロール本体
１４ 長手方向冷却通路
１５ 半径方向冷却通路
１６ プラグ
１７ 孔
１９ プラグ
２０ スナップリング
２１ 半径方向冷却通路
２２ プラグ
２３ 抉り部分
Ｗ 冷却水
Claims (6)
- 軸線両端部分の外径が軸線中間部分に比べて小さい円筒状のロール本体と、最大外径がロール本体の軸線両端部分の外径と同等で且つ最大外径部分の外周面がロール本体の軸線両端部分の外周面に連なるようにロール本体に嵌入したスタブ軸とを備え、サイド堰が前記ロール本体の軸線方向中間部分の端面に接する鋳造用ロールにおいて、一方のサイド堰が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路、及びロール端面の至近に位置してロール内周面から長手方向冷却通路に連通する半径方向冷却通路を、前記ロール本体に穿設したうえ、基端部が閉塞した筒状のプラグを、開口した先端部が長手方向冷却通路の中間を向くように当該通路の各端部に嵌着し、前記半径方向冷却通路と長手方向冷却通路を連通させる孔をプラグに穿設することにより、一方の半径方向冷却通路、長手方向冷却通路、他方の半径方向冷却通路の順で冷却水が流通し得るように構成したことを特徴とする鋳造用ロール。
- プラグ先端部外周面を長手方向冷却通路に螺合させた請求項１に記載の鋳造用ロール。
- 軸線両端部分の外径が軸線中間部分に比べて小さい円筒状のロール本体と、最大外径がロール本体の軸線両端部分の外径と同等で且つ最大外径部分の外周面がロール本体の軸線両端部分の外周面に連なるようにロール本体に嵌入したスタブ軸とを備え、サイド堰が前記ロール本体の軸線方向中間部分の端面に接する鋳造用ロールにおいて、一方のサイド堰が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路、及びロール端面の至近に位置してロール内周面から長手方向冷却通路に連通する半径方向冷却通路を、前記ロール本体に穿設したうえ、板状のプラグを長手方向冷却通路の各端部に嵌着することにより、一方の半径方向冷却通路、長手方向冷却通路、他方の半径方向冷却通路の順で冷却水が流通し得るように構成したことを特徴とする鋳造用ロール。
- プラグをスナップリングによってロール本体に係合させた請求項３に記載の鋳造用ロール。
- 軸線両端部分の外径が軸線中間部分に比べて小さい円筒状のロール本体と、最大外径がロール本体の軸線両端部分の外径と同等で且つ最大外径部分の外周面がロール本体の軸線両端部分の外周面に連なるようにロール本体に嵌入したスタブ軸とを備え、サイド堰が前記ロール本体の軸線方向中間部分の端面に接する鋳造用ロールにおいて、一方のサイド堰が接するロール一端外径拡大部位の端面から他方のサイド堰が接するロール他端外径拡大部位の端面へ貫通する長手方向冷却通路、及びロールの内周面のロール各端部寄り部位からロール端面へ向けて斜めに延び且つ長手方向冷却通路に連通する半径方向冷却通路を、前記ロール本体に穿設したうえ、凹状に窪む抉り部分を先端面に形作ったプラグを、抉り部分が長手方向冷却通路の中間を向くように当該通路の各端部に嵌着することにより、一方の半径方向冷却通路、長手方向冷却通路、他方の半径方向冷却通路の順で冷却水が流通し得るように構成したことを特徴とする鋳造用ロール。
- プラグ外側面とそれに向き合うロール本体の長手方向冷却通路の内側面との間に熱伝導グリスを介在させた請求項１に記載の鋳造用ロール。
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Publications (2)
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