JP5103939B2

JP5103939B2 - 鋳造用ロール

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Publication number: JP5103939B2
Application number: JP2007045518A
Authority: JP
Inventors: 勝巳中山; 裕之大塚; 久彦深瀬
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: US20110284180A1; KR101182118B1; EP2127779A4; US8006742B2; EP2127779A1; EP2127779B1; CN101622088A; JP2008207208A; KR20090113867A; WO2008105154A1; US20100108284A1

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５及び図６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、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５及び図６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、請求項１に記載の発明では、軸線方向端面周縁部分にサイド堰が接する円筒状のロール本体と、当該ロール本体から同軸に突き出た短筒状のサポートと、当該サポートに嵌入するスタブ軸と、前記サポートに外嵌するスリーブと、前記スタブ軸に連なり且つロール本体とは反対側から前記スリーブに当接するフランジと、を備え、
前記ロール本体に、前記サポートよりも径方向外方且つロール一端面からロール他端面に貫通する長手方向冷却通路と、ロール各端面付近でロール内周面から前記長手方向冷却通路に至る半径方向冷却通路と、を穿設したうえ、長手方向冷却通路の各端部にプラグを嵌着して前記スリーブに当接させ、前記プラグを前記スリーブと前記フランジで押えるように構成し、一方の半径方向冷却通路、前記長手方向冷却通路、及び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構成を採る。

つまり、ロール本体に長手方向冷却通路を、一方のサイド堰が軸線方向端面周縁部分に接するロール一端面から他方のサイド堰が軸線方向端面周縁部分に接するロール他端面へ穿設して、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。

更に、ロール本体に半径方向冷却通路を、ロール各端面付近でロール内周面から長手方向冷却通路に至るように穿設して、長手方向冷却通路の各端部に嵌着したプラグに冷却水を導き、また、スリーブとスタブ軸のフランジによってプラグを押える。

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）請求項１に記載の発明においては、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）請求項１に記載の発明においては、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。

（３）請求項１に記載の発明においては、長手方向冷却通路の端部に嵌着したプラグをスリーブとスタブ軸のフランジで押えるので、プラグのロール軸線方向の寸法を縮小しても、冷却水の圧力でプラグが変形せず、冷却水の漏洩を防止できる。

（４）請求項１に記載の発明においては、ロール本体の外周面の冷却効果に優れているので、例えば、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。また、ロール本体の回転数を上げる必要が無い場合には、冷却水の流量を減らすことができる。これにより、ポンプ、配管あるいは冷却装置等の付帯設備を簡素化でき、さらに、ポンプ動力を低減することが出来る。

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、軸線方向端面の周縁部分にサイド堰１１が接する円筒状のロール本体１２と、当該ロール本体１２から同軸に突き出ている短筒状のサポート１３と、当該サポート１３に嵌入するスタブ軸１４と、前記サポート１３に外嵌するスリーブ１５と、前記スタブ軸１４に連なってロール本体１２とは反対側からスリーブ１５に当接するフランジ１６とを備えている。

ロール本体１２には、ロール一端端面からロール他端端面へ貫通する長手方向冷却通路１７と、ロール各端面付近でロール内周面から長手方向冷却通路１７に至る半径方向冷却通路１８とが穿設してある。

長手方向冷却通路１７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１８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１７の各端部ごとに円板状のプラグ１９を、前記スリーブ１５に当接するように嵌着してある。

プラグ１９と長手方向冷却通路１７の内周面の間にはＯリングなどのシール部材２０が嵌装してあり、長手方向冷却通路１７に連通している一方の半径方向冷却通路１８、長手方向冷却通路１７、並びに同じ長手方向冷却通路１７に連通している他方の半径方向冷却通路１８の順で冷却水Ｗが連続して流れる。

スタブ軸１４は中空で、前記ロール本体１２の半径方向冷却通路１８に連なる半径方向冷却通路２１が穿設してある。

また、半径方向冷却通路２１には、鋳造用ロールの外部と冷却水を行き来させるためのロータリジョイントが組み付けてある。

スタブ軸１４の外周面とサポート１３の内周面と間にはＯリングなどのシール部材２２が嵌装してあり、フランジ１６はサポート１３にボルト締結されている。

ロール本体１２の軸線方向端面周縁部分は、ロール新製時には摩耗代を見込んでプラグ１９よりもサイド堰１１側へ突出している。

連続鋳造機は、ロール本体１２、スタブ軸１４、プラグ１９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、更に、サイド堰１１をロール本体１２の軸線方向各端面の周縁部位に面接触させたものである。

この連続鋳造機では、半径方向冷却通路１８と長手方向冷却通路１７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。

ロール本体１２に穿設した長手方向冷却通路１７は、一方のサイド堰１１が周縁部分に接するロール一端面から他方のサイド堰１１が接する他端面へ貫通させてあるので、長手方向冷却通路１７とロール本体１２の外周面の間隔Ｔ３を可能な限り縮めつつも、ロール本体１２に対してのサイド堰１１の接触代Ｔ４が確保されることになる。

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、冷却水Ｗがプラグ１９と長手方向冷却通路１７の端部内周面に直に接触するので、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。

長手方向冷却通路１７の端部に嵌着したプラグ１９を、スリーブ１５とスタブ軸１４のフランジ１６で押えているため、プラグ１９の板厚を縮小しても冷却水Ｗの圧力でプラグ１９が変形せず、冷却水Ｗの漏洩を防止できる。

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及び図４は本発明の鋳造用ロールの参考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分にサイド堰２３が接する円筒状のロール本体２４と、当該ロール本体２４に嵌入するスタブ軸２５と、当該スタブ軸２５に連なってロール本体２４の端面に相対するフランジ２６とを備えている。

ロール本体２４には、ロール一端端面からロール他端端面へ貫通する長手方向冷却通路２７と、ロール各端面付近でロール内周面から長手方向冷却通路２７に至る半径方向冷却通路２８とが穿設してある。

長手方向冷却通路２７はロール本体２４の周方向に等間隔に位置し、半径方向冷却通路２８はロール本体２４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２７の各端部ごとに円板状のプラグ２９を、前記フランジ２６に当接するように嵌着してある。

プラグ２９と長手方向冷却通路２７の内周面の間にはＯリングなどのシール部材３０が嵌装してあり、長手方向冷却通路２７に連通している一方の半径方向冷却通路２８、長手方向冷却通路２７、並びに同じ長手方向冷却通路２７に連通している他方の半径方向冷却通路２８の順で冷却水Ｗが連続して流れる。

スタブ軸２５は中空で、前記ロール本体２４の半径方向冷却通路２８に連なる半径方向冷却通路３１が穿設してある。

また、半径方向冷却通路３１には、鋳造用ロールの外部と冷却水を行き来させるためのロータリジョイントが組み付けてある。

スタブ軸２５のフランジ２６の端面とロール本体２４の端面との間にはＯリングなどのシール部材３０が嵌装してあり、フランジ２６はロール本体２４にボルト締結されている。

ロール本体２４の軸線方向端面周縁部分は、ロール新製時には摩耗代を見込んでプラグ２９よりもサイド堰２３側へ突出している。

連続鋳造機は、ロール本体２４、スタブ軸２５、プラグ２９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、更に、サイド堰２３をロール本体２４の軸線方向各端面の周縁部位に面接触させたものである。

この連続鋳造機では、半径方向冷却通路２８と長手方向冷却通路２７に冷却水Ｗを流すことによってロール本体２４の抜熱を図りながら、サイド堰２３とロール本体２４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２４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。

ロール本体２４に穿設した長手方向冷却通路２７は、一方のサイド堰２３が周縁部分に接するロール一端面から他方のサイド堰２３が接する他端面へ貫通させてあるので、長手方向冷却通路２７とロール本体２４の外周面の間隔Ｔ５を可能な限り縮めつつも、ロール本体２４に対してのサイド堰２３の接触代Ｔ６が確保されることになる。

よって、冷却水Ｗがロール本体２４の表層部を通り、ロール本体２４の外周面を効果的に冷却できる。

更に、冷却水Ｗがプラグ２９と長手方向冷却通路２７の端部内周面に直に接触するので、ロール本体２４の外周面端部付近をより効果的に冷却できる。

長手方向冷却通路２７の端部に嵌着したプラグ２９を、スタブ軸２５のフランジ２６で押えているため、プラグ２９の板厚を縮小しても冷却水Ｗの圧力でプラグ２９が変形せず、冷却水Ｗの漏洩を防止できる。

このように、図３及び図４に示す鋳造用ロールは、ロール本体２４の外周面の冷却効果が良いので、ロール本体２４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。

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。

本発明の鋳造用ロールの第１の例を使った連続鋳造機の主要部を縦断面図的に示す概念図である。図１に関連するロール本体とスタブ軸を軸線方向に見た状態を示す概念図である。本発明の鋳造用ロールの参考例を使った連続鋳造機の主要部を縦断面図的に示す概念図である。図３に関連するロール本体とスタブ軸を軸線方向に見た状態を示す概念図である。従来の鋳造用ロールの一例を使った連続鋳造機の主要部を縦断面図的に示す概念図である。図５に関連するロール本体とスタブ軸を軸線方向に見た状態を示す概念図である。

符号の説明

１１サイド堰
１２ロール本体
１３サポート
１４スタブ軸
１５スリーブ
１６フランジ
１７長手方向冷却通路
１８半径方向冷却通路
１９プラグ
Ｗ冷却水

Claims

軸線方向端面周縁部分にサイド堰が接する円筒状のロール本体と、当該ロール本体から同軸に突き出た短筒状のサポートと、当該サポートに嵌入するスタブ軸と、前記サポートに外嵌するスリーブと、前記スタブ軸に連なり且つロール本体とは反対側から前記スリーブに当接するフランジと、を備え、
前記ロール本体に、前記サポートよりも径方向外方且つロール一端面からロール他端面に貫通する長手方向冷却通路と、ロール各端面付近でロール内周面から前記長手方向冷却通路に至る半径方向冷却通路と、を穿設したうえ、長手方向冷却通路の各端部にプラグを嵌着して前記スリーブに当接させ、前記プラグを前記スリーブと前記フランジで押えるように構成し、一方の半径方向冷却通路、前記長手方向冷却通路、及び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。