JP4821199B2

JP4821199B2 - 双ロール鋳造機

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Publication number: JP4821199B2
Application number: JP2005203084A
Authority: JP
Inventors: 裕之大塚; 史郎長田; 久彦深瀬
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: JP2007021504A

Description

本発明は双ロール鋳造機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３及び図４は双ロール鋳造機の一例を示すもので、水平に並べて配置した一対の冷却ロール１ａ，１ｂと、当該冷却ロール１ａ，１ｂに付帯する一対のサイド堰２ａ，２ｂとを備えている。

冷却ロール１ａ，１ｂは、その内部に冷却水が流通し、生産すべきストリップ３の板厚に応じてロール間隙Ｇを拡縮調整できるように構成されている。

また、冷却ロール１ａ，１ｂ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Ｇへ向かって等速で移動するように設定してある。

一方のサイド堰２ａは各冷却ロール１ａ，１ｂの一端に面接触し、他方のサイド堰２ｂは各冷却ロール１ａ，１ｂの他端に面接触しており、冷却ロール１ａ，１ｂ及びサイド堰２ａ，２ｂによって四方を囲まれる空間には、耐火物を素材とした溶湯供給ノズル４が、ロール間隙Ｇの真上に位置するように配置されている。

溶湯供給ノズル４は、その頂部に溶湯５を受けるための細長のノズルトラフ６を有し、長手方向側壁の下端寄り部分には、前記ノズルトラフ６から冷却ロール１ａ，１ｂ外周面へ向けて貫通する開口７がこれら冷却ロール１ａ，１ｂ軸線に沿って並ぶように複数穿設してあり、ノズルトラフ６に溶湯５を流し込むと、ロール間隙Ｇの上方に冷却ロール１ａ，１ｂ外周面に接する溶湯溜まり８が形成される。

上述した双ロール鋳造機では、冷却水の流通により冷却ロール１ａ，１ｂの抜熱を図りながら、上記の溶湯溜まり８を形成して冷却ロール１ａ，１ｂを回転させると、溶湯５が冷却ロール１ａ，１ｂ外周面で固まって凝固殻９を形作り、ストリップ３がロール間隙Ｇから下方へ送り出される。

このとき、生産されるストリップ３が目標板厚となるように、各冷却ロール１ａ，１ｂのネック部分に互いに近接する向きの荷重Ｆを付与している。

また、冷却ロール１ａ，１ｂ、サイド堰２ａ，２ｂ、及び溶湯溜まり８が接する個所、いわゆる三重点部では凝固殻９が異常生成してしまうことがある。

この三重点部で生成した凝固殻９が冷却ロール１ａ，１ｂ外周面に形作られた凝固殻９に引きずられて剥がれ、ロール間隙Ｇに噛み込まれた場合、ストリップ３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Ｇを押し拡げ、冷却効率の低減及び溶湯５からの復熱のためにストリップ３が破断したり、凝固殻９が脱落する際にサイド堰２ａ，２ｂを損傷させる。

これを防ぐために、溶湯５をサイド堰２ａ，２ｂに向け、しかも冷却ロール１ａ，１ｂ接線方向へ積極的に供給し、三重点部での不要な凝固殻９の生成を抑える機能を具備した双ロール鋳造機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、上記の手法では、注湯したばかりの高温の溶湯５がサイド堰２ａ，２ｂに沿ってごく短い時間のうちにロール間隙Ｇ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３の生産にあたっては冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向端部付近での凝固殻９の厚みが不足気味になる。

そこで、冷却ロール１ａ，１ｂの全周に微細な凸部を形成することにより、冷却ロール１ａ，１ｂ外周面に形作られる凝固殻９の厚み分布の均一化を図るという技術（例えば、特許文献２参照）に着目し、冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向端部付近の全周にわたり、表面粗さ（中心線平均粗さＲａ）が軸線方向中央寄りへ向けて粗くなる粗度変化領域Ａ１を形成し、当該冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向端部付近に形作られる凝固殻９の厚みを確保する手法を採っている。

つまり、各冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向端部付近の表面粗さを、他の部位に比べて細かくすると、溶湯５から冷却ロール１ａ，１ｂへの熱伝達性が高くなり、よって、冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向端部付近に形作られる凝固殻９の厚みが増える。

また、冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向中間部分には、粗度変化領域Ａ１に比べて表面粗さを粗くした粗度均等領域Ｂ１が形成してあり、先述の微細な凸部の周りの冷却ロール１ａ，１ｂ外周面と溶湯５との間のエアギャップを拡げて、溶湯５から冷却ロール１ａ，１ｂへの熱伝達性を粗度変化領域Ａ１よりも低くし、凝固殻９の厚みが過大になることを抑えている。
特開昭６２−４５４５６号公報特開２００４−４２１２８号公報

ところが図４に示すような冷却ロール１ａ，１ｂでは、その外周面の粗度変化領域Ａ１に含まれる部位（各冷却ロール１ａ，１ｂの軸線方向端部から軸線方向中間部分に向けて数十ｍｍ程度の個所）に周方向に延びるクラックが発生しやすく、冷却ロール１ａ，１ｂの外周面の研削を頻繁に行なう必要がある。

クラックの主な発生原因は、粗度変化領域Ａ１のサイド堰２ａ，２ｂから離れた部位における熱伝達性が良くなって凝固殻９の厚みが過大になりやすいこと、並びに互いに向き合う粗度変化領域Ａ１の粗さ分布が一致していることの相乗効果によって、各冷却ロール１ａ，１ｂ、のネック部分に荷重Ｆが加わったときに、粗度変化領域Ａ１で厚みが過大になった凝固殻９の頂点が互いに押し合い、冷却ロール１ａ，１ｂの特定個所に圧縮応力Ｓが繰り返し働くことにあると考えられる。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、冷却ロール周方向へのクラックの発生を防げる双ロール鋳造機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、ロール軸線方向端部付近の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる粗度変化領域を形成した一対の冷却ロールを備え、この冷却ロールを平行に配置した双ロール鋳造機であって、互いに向き合う粗度変化領域の粗さ分布を相違させ、金属凝固殻の相互接触面積を増やす。

互いに向き合う粗度変化領域の粗さ分布を相違させる具体的手段としては、一方の冷却ロールの各粗度変化領域を他方の冷却ロールの各粗度変化領域よりも長く設定する。

あるいは、一方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域を他方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域よりも長く設定し、また、一方の冷却ロールの他端寄りの粗度変化領域を他方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域よりも短く設定する。

つまり本発明では、金属凝固殻の相互接触面積が増えるように冷却ロールを構成して、冷却ロールに働く圧縮応力を分散させる。

本発明の双ロール鋳造機によれば、下記のように優れた効果を奏し得る。

（１）金属凝固殻が互いに接触する面積が増えるようにして冷却ロールに働く圧縮応力を分散させるので、冷却ロール周方向へのクラックの発生を防ぐことができる。

（２）よって、クラックを取り除くための冷却ロールの研削を行なう必要がなくなり、保守費用の軽減とロール供用期間の延長を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の双ロール鋳造機の実施の形態の第１の例を示すものであり、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

ロール軸線方向端部付近の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りへ向けて粗くなる粗度変化領域Ａ２，Ａ３を形成し、これらに比べて表面粗さを粗くした粗度均等領域Ｂ２，Ｂ３を、前記粗度変化領域Ａ２，Ａ３に連なるようにロール軸線方向中間部分の全周にわたって形成した一対の冷却ロール１ａ，１ｂを備え、互いに向き合う粗度変化領域Ａ２，Ａ３のロール軸線方向の長さを相違させてある。

具体的には、一方の冷却ロール１ａの粗度変化領域Ａ２に対して他方の冷却ロール１ｂの粗度変化領域Ａ３はロール軸線方向の寸法が短く（逆説的には一方の冷却ロール１ａの粗度均等領域Ｂ２に対して他方の冷却ロール１ｂの粗度均等領域Ｂ３のロール軸線方向の寸法が長い）、一方の冷却ロール１ａの粗度変化領域Ａ２に形作られる凝固殻９の頂点やロール軸線方向端部寄りの稜線が他方の冷却ロール１ｂの粗度変化領域Ａ３に形作られる凝固殻９のロール軸線方向中央寄りの稜線や頂点に接触する。

つまり、両方の冷却ロール１ａ，１ｂの外周面に形作られる凝固殻９が接触する部位が長くなり、結果的に凝固殻９の相互接触面積が増える。

よって、ネック部分に荷重Ｆが加わった際に冷却ロール１ａ，１ｂに圧縮応力Ｓが繰り返し働く個所は、粗度変化領域Ａ２，Ａ３に含まれる部位においてロール軸線方向に分散し、冷却ロール１ａ，１ｂ周方向へのクラックの発生を防げる。

これにより、クラックを取り除くために各冷却ロール１ａ，１ｂの研削を行なう必要がなく、保守費用の軽減とロール供用期間の延長を図ることができる。

図２は本発明の双ロール鋳造機の実施の形態の第２の例を示すものであり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

ロール軸線方向端部付近に粗度変化領域Ａ４，Ａ５を形成し、ロール軸線方向中間部分に粗度均等領域Ｂ４を形成した一対の冷却ロール１ａ，１ｂを備え、これらの冷却ロール１ａ，１ｂの両端部の粗度変化領域Ａ４，Ａ５のロール軸線方向の長さを相違させ、互いに向き合う粗度変化領域Ａ４，Ａ５のロール軸線方向の長さを相違させてある。

冷却ロール１ａ，１ｂは、ロール軸線方向の寸法が長い粗度変化領域Ａ４とロール軸線方向の寸法が短い粗度変化領域Ａ５が互いに向き合うように配置され（冷却ロール１ａ，１ｂは同一で粗度変化領域Ａ４，Ａ５が点対称に位置している）、長い粗度変化領域Ａ４に形作られる凝固殻９の頂点やロール軸線方向端部寄りの稜線が短い粗度変化領域Ａ５に形作られる凝固殻９のロール軸線方向中央寄りの稜線や頂点に接触する。

よって、ネック部分に荷重Ｆが加わった際に冷却ロール１ａ，１ｂに圧縮応力Ｓが繰り返し働く個所は、粗度変化領域Ａ４，Ａ５に含まれる部位においてロール軸線方向に分散し、冷却ロール１ａ，１ｂ周方向へのクラックの発生を防げる。

これにより、クラックを取り除くための各冷却ロール１ａ，１ｂの研削を行なう必要がなく、保守費用の軽減とロール供用期間の延長を図ることができ、更に、冷却ロール１ａ，１ｂの粗度変化領域Ａ４，Ａ５が対称形であるので予備品の管理が容易になる。

なお、本発明の双ロール鋳造機は、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。

本発明の双ロール鋳造機は、鋼をはじめとして種々の金属ストリップの製造に適用することができる。

本発明の双ロール鋳造機の実施の形態の第１の例を平面的に見た状態を示す概念図である。本発明の双ロール鋳造機の実施の形態の第２の例を平面的に見た状態を示す概念図である。双ロール鋳造機の一例を冷却ロール径方向に見た状態を示す概念図である。双ロール鋳造機の一例を平面的に見た状態を示す概念図である。

符号の説明

１ａ冷却ロール
１ｂ冷却ロール
９凝固殻
Ａ２粗度変化領域
Ａ３粗度変化領域
Ａ４粗度変化領域
Ａ５粗度変化領域

Claims

軸線方向に沿って平行となるように配置された一対の第１及び第２の冷却ロールを備え、
前記第１の冷却ロールには、
ロール軸線方向における一端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第１の粗度変化領域と、
前記第１の粗度変化領域に隣接して前記第１の粗度変化領域よりも中央側に位置し、全周にわたり前記第１の粗度変化領域よりも表面粗さが粗い第１の中央側領域とが形成され、
前記第２の冷却ロールには、
ロール軸線方向における一端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第２の粗度変化領域と、
前記第２の粗度変化領域に隣接して前記第２の粗度変化領域よりも中央側に位置し、全周にわたり前記第２の粗度変化領域よりも表面粗さが粗い第２の中央側領域とが形成され、
前記第１の粗度変化領域は、前記第２の粗度変化領域、及び、前記第２の中央側領域の一部と向かい合っていることを特徴とする双ロール鋳造機。
前記第１の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第２の粗度変化領域のロール軸線方向における長さよりも長い、請求項１に記載の双ロール鋳造機。
軸線方向に沿って平行となるように配置された一対の第１及び第２の冷却ロールを備え、
前記第１の冷却ロールには、
ロール軸線方向における一端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第１の粗度変化領域と、
ロール軸線方向における他端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第２の粗度変化領域と、
前記第１及び第２の粗度変化領域に隣接すると共に、前記第１の粗度変化領域と前記第２の粗度変化領域との間に位置し、全周にわたり前記第１及び第２の粗度変化領域よりも表面粗さが粗い第１の中央側領域とが形成され、
前記第２の冷却ロールには、
ロール軸線方向における一端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第３の粗度変化領域と、
ロール軸線方向における他端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第４の粗度変化領域と、
前記第３及び第４の粗度変化領域に隣接すると共に、前記第３の粗度変化領域と前記第４の粗度変化領域との間に位置し、全周にわたり前記第３及び第４の粗度変化領域よりも表面粗さが粗い第２の中央側領域とが形成され、
前記第１の粗度変化領域は、前記第３の粗度変化領域、及び、前記第２の中央側領域の一部と向かい合っており、
前記第２の粗度変化領域は、前記第４の粗度変化領域、及び、前記第２の中央側領域の一部と向かい合っていることを特徴とする双ロール鋳造機。
前記第１の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第３の粗度変化領域のロール軸線方向における長さよりも長く、
前記第２の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第４の粗度変化領域のロール軸線方向における長さよりも長い、請求項３に記載の双ロール鋳造機。
軸線方向に沿って平行となるように配置された一対の第１及び第２の冷却ロールを備え、
前記第１の冷却ロールには、
ロール軸線方向における一端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第１の粗度変化領域と、
ロール軸線方向における他端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第２の粗度変化領域と、
前記第１及び第２の粗度変化領域に隣接すると共に、前記第１の粗度変化領域と前記第２の粗度変化領域との間に位置し、全周にわたり前記第１及び第２の粗度変化領域よりも表面粗さが粗い第１の中央側領域とが形成され、
前記第２の冷却ロールには、
ロール軸線方向における一端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第３の粗度変化領域と、
ロール軸線方向における他端側の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる第４の粗度変化領域と、
前記第３及び第４の粗度変化領域に隣接すると共に、前記第３の粗度変化領域と前記第４の粗度変化領域との間に位置し、全周にわたり前記第３及び第４の粗度変化領域よりも表面粗さが粗い第２の中央側領域とが形成され、
前記第１の粗度変化領域は、前記第３の粗度変化領域、及び、前記第２の中央側領域の一部と向かい合っており、
前記第４の粗度変化領域は、前記第２の粗度変化領域、及び、前記第１の中央側領域の一部と向かい合っていることを特徴とする双ロール鋳造機。
前記第１の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第３の粗度変化領域のロール軸線方向における長さよりも長く、
前記第４の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第２の粗度変化領域のロール軸線方向における長さよりも長い、請求項５に記載の双ロール鋳造機。
前記第１の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第４の粗度変化領域のロール軸線方向における長さと等しく、
前記第２の粗度変化領域のロール軸線方向における長さは、前記第３の粗度変化領域のロール軸線方向における長さと等しい、請求項６に記載の双ロール鋳造機。
ロール軸線方向端部付近の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる粗度変化領域を形成した一対の冷却ロールを備え、この冷却ロールを平行に配置した双ロール鋳造機であって、
一方の冷却ロールの各粗度変化領域を他方の冷却ロールの各粗度変化領域よりも長く設定したことを特徴する双ロール鋳造機。
ロール軸線方向端部付近の全周にわたり、表面粗さがロール軸線方向中央寄りに向けて粗くなる粗度変化領域を形成した一対の冷却ロールを備え、この冷却ロールを平行に配置した双ロール鋳造機であって、
一方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域を他方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域よりも長く設定し、また、一方の冷却ロールの他端寄りの粗度変化領域を他方の冷却ロールの他端寄りの粗度変化領域よりも短く設定したことを特徴する双ロール鋳造機。
一方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域と他方の冷却ロールの他端寄りの粗度変化領域の割合を等しく設定し、また、一方の冷却ロールの他端寄りの粗度変化領域と他方の冷却ロールの一端寄りの粗度変化領域の割合を等しく設定した請求項９に記載の双ロール鋳造機。