JP6512042B2 - Twin roll vertical casting machine - Google Patents
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Description
本発明は、双ロール式縦型鋳造装置に関するものである。 The present invention relates to a twin roll vertical casting apparatus.
鋼板を鋳造する双ドラム連鋳において、軸が平行で互いに逆方向に回転する一対の冷却ドラムとサイド堰で形成される湯溜部に溶鋼を注入し、この冷却ドラムの周面で溶鋼を冷却・凝固し、凝固シェルを生成しつつ薄肉鋳片を連続鋳造するものが知られている(特許文献1)。この種の連続鋳造においては、一対の冷却ドラムの両端面に、サイド堰を押し付け、冷却ドラムの回転によりサイド堰耐火物(AlNなどアルミニウムを含有する窒化物又はSiAlONなどアルミニウムを含有する酸窒化物)を摩耗せしめて、冷却ドラムとサイド堰のシール状態を維持し、溶鋼の湯漏れを防止している。以下、本発明の構成部材に対応させるために、双ドラム連鋳を双ロール鋳造、冷却ドラムを鋳造ロール、サイド堰を側堰板、湯溜部を溶湯ノズル、溶鋼を溶湯と称する。 In twin-drum continuous casting for casting steel plates, molten steel is injected into a reservoir formed by a pair of cooling drums with parallel axes and rotating in opposite directions and a side weir, and the molten steel is cooled by the circumferential surface of this cooling drum * What solidifies and thins a cast slab continuously while producing | generating a solidified shell is known (patent document 1). In this type of continuous casting, side wedges are pressed against both end surfaces of a pair of cooling drums, and by rotating the cooling drums, side crucible refractories (nitrides containing aluminum such as AlN or oxynitrides containing aluminum such as SiAlON) ) To maintain the seal between the cooling drum and the side weir to prevent the molten steel from leaking. Hereinafter, in order to correspond to the constituent members of the present invention, twin-drum continuous casting is referred to as twin-roll casting, cooling drums as casting rolls, side weirs as weir plates, weir parts as melt nozzles and molten steel as melt.
双ロール鋳造において、側堰板は金属溶湯と直接触れることから耐熱性や保温性が求められ、かつ、側堰板と鋳造ロールとの接触部から溶湯が漏れないようにするために、側堰板は鋳造ロールとの摺動面に押し付けられる。このため、金属溶湯による熱負荷と浸食と摩耗とが同時に起きることから、側堰板の表層を構成するコーティング材料が剥がれ、異物となって鋳造シートに混入するといった問題がある。 In twin roll casting, the side plate is in direct contact with the molten metal, so heat resistance and heat retention are required, and in order to prevent the molten metal from leaking from the contact portion between the side plate and the casting roll, the side plate is The plate is pressed against the sliding surface with the casting roll. For this reason, since the heat load, erosion and wear by the molten metal occur simultaneously, there is a problem that the coating material constituting the surface layer of the side covering plate peels off and becomes foreign matter and mixes in the cast sheet.
本発明が解決しようとする課題は、側堰板から生じる異物が鋳造品に混入するのを抑制できる双ロール式縦型鋳造装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a twin-roll type vertical casting apparatus capable of suppressing foreign matter generated from a side plate from being mixed in a cast product.
本発明は、一対の鋳造ロールを回転させながら溶湯ノズルに溶湯を注湯する双ロール式縦型鋳造において、側堰板の下端縁部を鋳造ロールの円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置するとともに、側堰板の外側に、少なくとも側堰板の下端縁部と鋳造ロールの円筒周面とが対面する部分と、ロールギャップを含む範囲とをカバーする補助側堰板を配置し、側堰板及び鋳造ロールの端面に押圧することにより、上記課題を解決する。 The present invention is a twin roll type vertical casting in which molten metal is poured into a molten metal nozzle while rotating a pair of casting rolls, the lower end edge of the side weir plate is in contact with the cylindrical peripheral surface of the casting roll or a slight clearance And an auxiliary side cover plate covering at least the portion where the lower end edge of the side cover plate and the cylindrical peripheral surface of the casting roll face each other and the range including the roll gap The above-mentioned subject is solved by pressing on the side plate and the end face of the casting roll .
本発明では、側堰板の下端縁部を鋳造ロールの円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置しているので、側堰板の主面と鋳造ロールの端面とは摺動しない構造となる。したがって、側堰板の内側の表層面を柔軟性を有するコーティング材で被覆する必要性がなくなる。その結果、側堰板を耐摩耗性及び/又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から構成することができるので、溶湯による熱負荷と浸食と摩耗によって側堰板から異物が生じるのを抑制でき、これが鋳造品に混入するのを抑制することができる。また、側堰板の下端縁部と鋳造ロールの円筒周面とが対面する部分と、ロールギャップを含む範囲とを補助側堰板でカバーするので、側堰板の下端縁部が鋳造ロールの円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置されていても、溶湯の漏洩を補助的にシールすることができる。 In the present invention, the lower end edge of the side weir plate is disposed in contact with the cylindrical peripheral surface of the casting roll or with a slight gap, so that the main surface of the side weir plate and the end face of the casting roll do not slide. It becomes. Therefore, there is no need to coat the inner surface of the side plate with a flexible coating material. As a result, the side weir plate can be made of a hard material having wear resistance and / or peeling resistance and heat resistance, so that the generation of foreign matter from the side weir plate due to heat load, erosion and wear by the molten metal is suppressed. It is possible to suppress this from being mixed into the cast product. In addition, since the auxiliary side covering plate covers the portion where the lower end edge of the side covering plate faces the cylindrical peripheral surface of the casting roll and the range including the roll gap, the lower end edge of the side covering plate is the casting roll Leakage of the molten metal can be additionally sealed even if it contacts the cylindrical peripheral surface or is disposed with a slight gap.
《第1実施形態の構成》
図1は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第1実施形態を示す側面図、図2は、図1の平面図、図3は、図1の主要構成部である鋳造ロール11,12と溶湯ノズル14を示す分解斜視図である。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1は、溶解されたアルミニウム系材料を、特に限定はされないが例えば1000℃/秒以上の冷却速度で冷間圧延し、所定厚さt、所定幅W及び所定長Lのアルミニウムシート2に製造するための鋳造装置である。冷却速度を大きくすることで不純物が含まれていても大きく成長せず、また生産性も高いという利点がある。鋳造原料となるアルミニウム系材料としては、特に限定されないが例えば、アルミニウムのほか、アルミニウム・シリコン合金、アルミニウム・シリコン・マグネシウム合金その他のアルミニウム合金が含まれる。これらアルミニウム系材料の融点又は液相温度は、概ね580〜670℃である。
<< Configuration of First Embodiment >>
FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of a twin roll vertical casting apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1は、所定のロールギャップ13をもって対向配置された一対の鋳造ロール11,12と、当該一対の鋳造ロール11,12のロールギャップ13の上方に配置され、アルミニウム系材料の溶湯5を受容する溶湯ノズル14と、アルミニウム系材料の溶湯5を収容し当該溶湯5を溶湯ノズル14に注湯するレードル15と、を備える。なお、図1及び図2には図示を省略するが、溶湯ノズル14からロールギャップ13を通過する溶湯5が、弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力を推定する反力推定器と、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール11,12がロールギャップ13を通過する溶湯5から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットとを設けてもよい。図2に示すように、一対の鋳造ロール11,12と、溶湯ノズル14と、レードル15とは、それぞれの幅方向の中心軸CLが一致するように配置されている。
The twin-roll
一対の鋳造ロール11,12は、架台4に搭載され、一方の鋳造ロール11は、回転軸111を中心にして回転するように設けられ、他方の鋳造ロール12は、回転軸111に平行な回転軸121を中心にして回転するように設けられている。本実施形態における一方の鋳造ロール11は、架台4に対して位置が固定され、他方の鋳造ロール12は、スライドレール41を介して一方の鋳造ロール11に対して水平方向に接近及び離反移動が可能とされている。当該他方の鋳造ロール12は、一方の鋳造ロール11に向かう方向にばね又は流体圧シリンダなどの弾性体122により弾性付勢されているが、最も接近した際のロールギャップ13は、目的とするアルミニウムシート2の板厚tに応じたゼロを超える所定値、特に限定されないが例えば、0.5〜3mmに設定されている。なお、一対の鋳造ロール11,12の両者を、架台4に対して互いに接近及び離反移動が可能に構成してもよい。
The pair of
一対の鋳造ロール11,12は、互いに等しい周速度で回転するように、プーリ及びベルトなどの伝達機構を介して回転駆動モータ112に接続されている。本実施形態の鋳造ロール11,12は、外径が等しくされているので、一つの回転駆動モータ112により互いに逆方向、すなわちロールギャップ13において溶湯5を鉛直下方向へ押し下げる力が作用するように等しい周速度で回転する。図1に示す例においては、一方の鋳造ロール11は反時計方向に回転し、他方の鋳造ロール12は時計方向に回転する。なお図示は省略するが、回転駆動モータ112は、出力軸の回転速度を可変とするインバータ装置により回転速度が制御され、当該インバータ装置は制御ユニットからの制御指令により制御される。
The pair of
ちなみに、一対の鋳造ロール11,12の外径を等しくすれば、変速機構を設けることなく一つの回転駆動モータ112により等しい周速度で回転させることができる。また、一対の鋳造ロール11,12の外径を等しくし、後述する溶湯ノズル14の主堰板141,142の中心をロールギャップ13の中心に一致させれば、溶湯ノズル14の下端の溶湯5と鋳造ロール11,12との接触面113,123の面積が等しくなるので、鋳造されるシートの表裏における冷却速度が均等になる。ただし、本発明の一対の鋳造ロール11,12は、周速度が等しければ異なる外径であってもよい。この場合に、溶湯ノズル14の下端の溶湯5と鋳造ロール11,12との接触面113,123の面積を等しくするためには、溶湯ノズル14の主堰板141,142の中心の位置をロールギャップ13の中心に対してどちらかにずらせばよい。
By the way, if the outer diameters of the pair of
一対の鋳造ロール11,12は、熱伝導性が良好な銅などの金属板115,125を円筒状に成形し、これを、回転軸111,121の両端部にそれぞれ固定されたハブ114,124に固定することにより構成されている。鋳造ロール11,12の円筒状の外周面を円筒周面117,127と称する。金属板115,125の内部の一部又は全部には、冷媒が循環する循環系統が設けられ、少なくとも溶湯5との接触面113,123(以下、これらの接触面113,123を成形面116,126ともいい、その回転軸111,121方向の長さをWRという。)の裏面の金属板115,125に冷媒が接触するように、スプレーノズルが設けられたり、あるいは金属板115,125の内部の一部又は全体が冷媒の流路とされている。本実施形態の一対の鋳造ロール11,12のそれぞれは、少なくとも溶湯5が接触する鋳造ロールの接触面113,123の温度を調節する温度調節器を含んでもよい。
The pair of
本実施形態の溶湯ノズル14は、一対の鋳造ロール11,12の回転軸111,121と平行に対向配置された一対の主堰板141,142と、回転軸111,121と直交して対向配置されるとともに一対の主堰板141,142の両端面に密接された、又は一体化された一対の側堰板143,144とを含んで構成されている。すなわち、本実施形態の溶湯ノズル14は、4つの側面を有し、上面と下面がそれぞれ開口した矩形筒体とされている。第1実施形態の溶湯ノズル14は、図3に示すように、一対の主堰板141,142と一対の側堰板143,144とが予め一体的且つ液密に接合された矩形筒体の実施形態であり、これに対して後述する第2実施形態の溶湯ノズル14は、図6に示すように、一対の主堰板141,142と一対の側堰板143,144とがそれぞれ別体で構成され、押圧弾性体145,146及び引張り弾性体147等(図4及び図5参照)を用いることで密接された矩形筒体の実施形態である。
The
本実施形態の一体化された、一対の主堰板141,142及び一対の側堰板143,144は、いずれもアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、その表面(少なくとも主堰板と側堰板とで囲まれる内面)に、同等の耐熱性を有する硬質の断熱材層が形成されてなる。そして、一対の主堰板141,142は矩形状に形成され、その下端は、上述した一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。
The pair of
これに対し、一対の側堰板143,144は、図1〜図3に示すように羽子板に類似する形状とされ、その上部は主堰板141,142と同様に矩形状とされているが、主堰板141,142の下辺から下部は、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127の円形状に応じた円形状とされた一対の湾曲縁部1431,1441と、この一対の湾曲縁部1431,1441の下端を繋ぎ、少なくとも水平に延びる水平縁部1432,1442とを有する、下端に向かって縮径する形状とされている。そして、一対の側堰板143,144の下端、すなわち湾曲縁部1431,1441は、一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。ここで、側堰板143,144の下端である水平縁部1432,1442は、溶湯ノズル14を正規位置にセットした場合に、少なくともロールギャップ13の位置まで延在する長さとされている。ただし、側堰板143,144の水平縁部1432,1442をロールギャップ13の下方まで延在するようにしてもよい。この場合には、側堰板143,144の湾曲縁部1431,1441の下端(円形の終端)と水平縁部1432,1442との間に鉛直方向に延在する直線縁部を設ければよい。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 to 3, the pair of
一対の側堰板143,144の下端、すなわち湾曲縁部1431,1441を、一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127に接触又は僅かな隙間をあけて設ける場合に、成形面116,126の幅が長くなるように、円筒周面117,127のできる限り端部に設けることが望ましい。図2に成形面116,126の幅をWMで示す。本実施形態の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127の両端部には、図2及び図8に示すように、連続した環状部材118,128が円筒周面117,127から突出するように設けられている。図8は図2のVIII−VIII線に沿う断面図である。そして、一対の側堰板143,144の下端、すなわち湾曲縁部1431,1441は、環状部材118,128の内側に接するように設けられる。これにより、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127と側堰板143,144の湾曲縁部1431,1441とのシール性については、環状部材118,128の内側面も寄与することになるので、溶湯5が鋳造ロール11,12の円筒周面117,127と側堰板143,144の湾曲縁部1431,1441との間から回転軸111,121の方向へ漏れるのをより良く抑制することができる。なお、本発明の双ロール式縦型鋳造装置1において、環状部材118,128を設けることは必須ではなく、一対の側堰板143,144の下端を一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127に接触させるなどして、溶湯5が鋳造ロール11,12の円筒周面117,127と側堰板143,144の湾曲縁部1431,1441との間から回転軸111,121の方向へ漏れることが防止できれば、これを省略してもよい。
When the lower ends of the pair of
上述したとおり、一対の鋳造ロール11,12は、鋳造が開始されると、溶湯5によって、可動とされた他方の鋳造ロール12が図1の左方向に移動し、ロールギャップ13が押し広げられ、鋳造が終了すると原位置に戻る。この動きに追従するように溶湯ノズル14を移動させる必要がある。すなわち、本実施形態の溶湯ノズル14は、一対の主堰板141,142と一対の側堰板143,144とが一体化された矩形筒体であるから、溶湯ノズル14の全体を図1の左右方向及び鉛直方向に移動可能に支持しておく必要がある。このため、本実施形態の溶湯ノズル14には、図1及び図2に示すように、一対の主堰板141,142のそれぞれに、基端が架台4に固定された引張り弾性体147,148が設けられている。この引張り弾性体147,148と溶湯ノズル14の自重とによって、溶湯ノズル14はロールギャップ13の変動に追従し、主堰板141,142の下端と側堰板143,144の湾曲縁部1431,1441は、一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127に接触するか又は僅かな隙間を維持することになる。なお、溶湯ノズル14の幅方向の位置、すなわち図2に示す上下方向(鋳造ロール11,12の回転軸方向)の位置は、環状部材118,128によって位置決めされているので、後述する第2実施形態の押圧弾性体145,146は設ける必要はない。ただし、環状部材118,128を省略する場合には、第2実施形態の押圧弾性体145,146を設けることが望ましい。
As described above, when casting of the pair of casting rolls 11 and 12 is started, the other casting roll 12 made movable is moved to the left in FIG. 1 by the
溶湯ノズル14の上方には、レードル(取鍋)15が設けられ、当該レードル15に収容された溶湯5を溶湯ノズル14に注入するための、ホイストクレーンなどのレードル移動機構(不図示)が設けられている。アルミニウム系材料の固形原材料は、レードル15に投入された状態で別途の溶解炉にて溶解され、このレードル15をレードル移動機構により溶湯ノズル14の近傍に移動し、当該レードル15を傾けることで溶湯5を溶湯ノズル14に注入する。図1及び図2に示すレードル15は、いわゆるバッチ方式による鋳造を行う場合のものを示すが、本発明に適用できるレードルは、溶解炉により溶解したアルミニウム材の溶湯5を連続してレードル15に給湯し、当該レードル15の注湯口から溶湯ノズル14へ連続して溶湯5を注湯するタイプの連続方式のものも含まれる。
A ladle (ladle) 15 is provided above the
一対の鋳造ロール11,12の下方には、ロールギャップ13を通過して固相状態となったアルミニウムシート2を略水平方向に案内するガイド板6が設けられ、その下流にガイドローラ7と巻取機3が設けられている。ロールギャップ13を通過して固相状態となったアルミニウムシート2は、ガイド板6により水平方向に案内されたのちガイドローラ7の上面を滑りつつ巻取機3によってロール状に巻き取られる。
Below the pair of casting rolls 11 and 12, a guide plate 6 for guiding the
《第2実施形態の構成》
次に、図4〜図6を参照して本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置1の第2実施形態について説明する。図4は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第2実施形態を示す側面図、図5は、図4の平面図、図6は、図4の主要構成部である鋳造ロール11,12と溶湯ノズル14を示す分解斜視図である。上述したとおり第2実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1は、第1実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1に比べて、溶湯ノズル14の部品構成が相違し、具体的には、一対の主堰板141,142と一対の側堰板143,144とがそれぞれ別々の部品で構成され、押圧弾性体145,146及び引張り弾性体147等(図4及び図5参照)を用いることで密接された矩形筒体とされている点が相違する。しかし、主堰板141,142及び側堰板143,144の形状や材質その他、以下に特記しない構成については上記第1実施形態の構成と同じである。したがって、第1実施形態と同一の部材や構成については、図4〜図6に図1〜図3と同一の符号を付し、その説明をここに援用するものとする。
<< Configuration of Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the twin roll
本実施形態の溶湯ノズル14は、図4及び図5に示すように、一対の鋳造ロール11,12の回転軸111,121と平行に対向配置された一対の主堰板141,142と、回転軸111,121と直交して対向配置されるとともに一対の主堰板141,142の両端面に密接された一対の側堰板143,144とを含んで構成されている。すなわち、本実施形態の溶湯ノズル14は、4つの側面を有し、上面と下面がそれぞれ開口した矩形筒体とされているが、図3に示す第1実施形態の溶湯ノズル14とは異なり、図6に示すように、一対の主堰板141,142と一対の側堰板143,144とがそれぞれ別々の部品、すなわち4つの部品で構成されている。
The
一対の鋳造ロール11,12は、鋳造が開始されると、溶湯5によって、可動とされた他方の鋳造ロール12が図1の左方向に移動し、ロールギャップ13が押し広げられ、鋳造が終了すると原位置に戻る。この動きに追従するように溶湯ノズル14を移動させる必要がある。本実施形態の溶湯ノズル14は、4つの部品から構成されているので、以下のように構成されている。すなわち、非可動とされた一方の鋳造ロール11の接触面113に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板142は、図示はしないが架台4に対して位置が固定されている。
When casting of the pair of casting rolls 11 and 12 is started, the other casting roll 12 made movable is moved to the left in FIG. 1 by the
これに対し、可動とされた他方の鋳造ロール12の接触面123に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板141には、基端が架台4に固定された引張り弾性体147が設けられている。これにより、他方の鋳造ロール12が架台4に対して図4の水平方向の左側に移動すると(ロールギャップ13が広がると)、引張り弾性体147の引張力により主堰板141も図4の水平方向の左側に移動する。逆に、他方の鋳造ロール12が架台4に対して図4の水平方向の右側に移動すると(ロールギャップ13が狭くなると)、引張り弾性体147の引張力に抗して主堰板141も図4の水平方向の右側に移動する。これにより、主堰板141の下端と他方の鋳造ロール12の接触面123との接触又は僅かな隙間が維持される。
On the other hand, a tension
また、側堰板143,144には、図5に示すように、基端が架台4に固定された押圧弾性体145,146が設けられている。可動とされた他方の鋳造ロール12が架台4に対して図4の水平方向の左側に移動すると(ロールギャップ13が広がると)、側堰板143,144は、その自重によって、主堰板141,142の端縁部に密接した状態で、図4の水平方向の左側及び下側に移動する。逆に、他方の鋳造ロール12が架台4に対して図4の水平方向の右側に移動すると(ロールギャップ13が狭くなると)、側堰板143,144は、鋳造ロール11,12によって、主堰板141,142の端縁部に密接した状態で、図4の水平方向の右側及び上側に移動する。これにより、側堰板143,144の下端と一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127との接触又は僅かな隙間が維持される。
Further, as shown in FIG. 5, pressing
《第1実施形態及び第2実施形態の鋳造作用》
図7は、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1の溶湯ノズル14及び一対の鋳造ロール11,12で囲まれた鋳造の主要部分を示す断面図である。なお図7は、上述した第1実施形態及び第2実施形態に係る側堰板143,144を重ねて表示しているが、後述する作用効果には影響しない。
<< Casting Action of First and Second Embodiments >>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the casting surrounded by the
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1においては、一対の鋳造ロール11,12の回転を開始すると同時又は若干のタイムラグをもって、レードル15から溶湯ノズル14へ溶湯5を注入する。この溶湯注入初期段階において、溶湯ノズル14への溶湯5の注入速度(単位時間当たりの注入容積)は、ロールギャップ13を通過して固相状態となるアルミニウムシート2の鋳造速度(単位時間当たりの鋳造容積)よりも大きい速度に設定する。
In the twin roll
溶湯ノズル14に注入された溶湯5は、ロールギャップ13の中心水平線と交わる点P1から主堰板141,142に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点P2までの、一対の鋳造ロール11,12の接触面113,123と接触することで、溶湯5は冷却され、凝固し始める。図7において溶湯5のうち液相状態の溶湯を符号51、固液共存の溶湯を符号52、固相の溶湯(すなわちアルミニウムシート2)を符号53で示す。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1は、溶湯5の冷却速度が例えば1000℃/秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯5の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール11,12の周速度が設定される。
The
ここで、液相の溶湯51が接触面113,123と接触する際の温度が高いと、凝固速度が遅くなり、図7に示す液相の溶湯51及び固液共存の溶湯52の存在領域が、同図において下方にずれることになる。このため、ロールギャップ13を通過する溶湯のうち液相の溶湯51が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯53が全体に占める割合が減少するので、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ13は小さくなる。逆に、液相の溶湯51が接触面113,123と接触する際の温度が低いと、凝固速度が早くなり、図7に示す液相の溶湯51及び固液共存の溶湯52の存在領域が、同図において上方にずれることになる。このため、ロールギャップ13を通過する溶湯のうち固相の溶湯53が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯51が全体に占める割合が減少するので、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ13は大きくなる。このように、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の温度が変動すると、ロールギャップ13の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウムシート2の板厚tが不均一となる。
Here, if the temperature when the
また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1においては、いわゆるバッチ方式により所定量の溶湯5を溶湯ノズル14に注入し、所定厚さt、所定幅W及び所定長さLのアルミニウムシート2を得るが、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の重量が、鋳造中にロールギャップ13に重力として作用する。すなわち、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の液面が高いと(溶湯重量が大きいと)、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ13は大きくなる。また、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の液面が高いと(溶湯重量が大きいと)、溶湯5と接触面113,123との密着度が大きくなり、溶湯5の凝固効率が高くなる。このため、図7に示す液相の溶湯51及び固液共存の溶湯52の存在領域が、同図において上方にずれることになり、ロールギャップ13を通過する溶湯のうち固相の溶湯53が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯51が全体に示す割合が減少する。このため、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力が増加する。これによっても、ロールギャップ13は大きくなるといえる。
Further, in the twin roll type
逆に、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の液面が低いと(溶湯重量が小さいと)、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ13は小さくなる。また、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の液面が低いと(溶湯重量が小さいと)、溶湯5と接触面113,123との密着度が小さくなり、溶湯5の凝固効率が低くなる。このため、図7に示す液相の溶湯51及び固液共存の溶湯52の存在領域が、同図において下方にずれることになり、ロールギャップ13を通過する溶湯のうち液相の溶湯51が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯53が全体に占める割合が減少する。このため、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力が減少する。これによっても、ロールギャップ13は小さくなるといえる。このように、溶湯ノズル14に注入された溶湯5の液面の位置が変動すると、ロールギャップ13の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウムシート2の板厚tが不均一となる。
On the contrary, if the liquid level of the
このため、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、ロールギャップ13を通過する溶湯5が、弾性体122の弾性付勢に反して当該ロールギャップ13を押し広げようとする反力を推定する反力推定器、たとえば溶湯ノズル14の液面位置検出器や溶湯ノズル14の溶湯温度検出器を設け、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール11,12がロールギャップ13を通過する溶湯5から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットを設け、推定された反力が大きいほど単位時間当たりの受熱量を小さく制御し、推定された反力が小さいほど単位時間当たりの受熱量を大きく制御してもよい。
For this reason, in the twin-roll type
次に作用を説明する。
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1を用いてアルミニウムシート2を鋳造する場合においては、まず一対の鋳造ロール11,12の回転を開始すると同時又は若干のタイムラグをもって、レードル15から溶湯ノズル14へ溶湯5を注入する。溶湯ノズル14に注入された溶湯5は、図7に示すように、ロールギャップ13の中心水平線と交わる点P1から主堰板141,142に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点P2までの、一対の鋳造ロール11,12の接触面113,123と接触することで、溶湯5は冷却され、凝固し始める。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1は、溶湯5の冷却速度が例えば1000℃/秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯5の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール11,12の周速度が設定される。
Next, the operation will be described.
In the case of casting the
ロールギャップ13を通過したアルミニウムシート2は、鋳造ロール11,12の回転によって順次押し出され、ガイド板6及びガイドローラ7に案内されて巻取機3に巻き取られる。こうした本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1を用いた鋳造過程においては、側堰板143,144の内面が鋳造ロール11,12の端面と摺動するのではなく、側堰板143,144の下部の湾曲縁部1431,1441が鋳造ロール11,12の円筒周面117,127との間で摺動するか、又は、僅かな間隔をもって設置される場合は摺動すらしない。したがって、鋳造ロール11,12の端面との摺動による側堰板143,144の表層面の剥離は防止される。また、側堰板143,144の少なくとも表層面には耐熱性を有する硬質の断熱材層が形成されているので、溶湯5による側堰板143,144の表層面の摩耗が抑制され、及び/又は、表層面から剥離した部材が生産されたアルミニウムシート2に混入することが抑制される。
The
《第3実施形態》
次に、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置のさらに他の実施の形態を説明する。図9は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第3実施形態を示す主要構成部の側面図、図10は、図9のX-X線に沿う断面図である。以下、上述した第1実施形態及び第2実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置1と共通する構成部材には明細書及び図面において同一の符号を付し、その説明の全部または一部を援用して省略する。
Third Embodiment
Next, still another embodiment of the twin roll vertical casting apparatus according to the present invention will be described. FIG. 9 is a side view of the main components showing a third embodiment of the twin roll vertical casting apparatus according to the present invention, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line XX in FIG. Hereinafter, the same reference numerals as in the specification and the drawings are attached to the same constituent members as those of the twin roll
上述した第1実施形態及び第2実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置1においては、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127の両端に環状部材118,128を設け、側堰板143,144のシール性を高めるように構成した。これに対し、本実施形態では、図9及び図10に示すように、環状部材118,128を設けることに加え、又はこれに代えて、側堰板143,144の外側に、少なくとも側堰板143,144の下端縁部である湾曲縁部1431,1441及び水平縁部1432,1442と、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127とが対面する部分及びロールギャップ13を含む範囲をカバーする補助側堰板16,17が、側堰板143,144及び鋳造ロール11,12の端面に押圧された状態で設けられている。
In the twin roll type
補助側堰板16,17は、一対の側堰板143,144と一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127との間から漏洩する溶湯を補助的にシールするものである。したがって、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材などを用いることができる。また、補助側堰板16,17の大きさ及び設置位置は、上述したとおり、少なくとも側堰板143,144の下端縁部である湾曲縁部1431,1441及び水平縁部1432,1442と、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127とが対面する部分及びロールギャップ13を含む範囲をカバーするものであればよい。なお、図10に示すように、それぞれの補助側堰板16,17は、押圧弾性体161,171によって側堰板143,144に対し内側方向に押し付けられるが、あくまで補助的なシール、換言すれば側堰板143,144に異常が発生した場合の溶湯5の漏洩を防止するものであるから、押圧弾性体161,171の弾性力は大きく設定しなくてもよい。これにより、補助側堰板16,17と鋳造ロール11,12の端面との摺動による摩耗をできる限り小さくすることができ、補助側堰板16,17の交換頻度を少なくすることができる。
The auxiliary
《第4実施形態》
図11は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第4実施形態を示す正面断面図(図2のXI-XI線に沿う断面に相当する)、図12は、図11の主要構成部の側面図(図11のXII矢視図)である。以下、上述した第1実施形態及び第2実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置1と共通する構成部材には明細書及び図面において同一の符号を付し、その説明の全部または一部を援用して省略する。
Fourth Embodiment
11 is a front sectional view (corresponding to a cross section taken along line XI-XI of FIG. 2) showing a fourth embodiment of the twin roll vertical casting apparatus according to the present invention, and FIG. 12 is a main configuration of FIG. It is a side view (XII arrow line view of FIG. 11) of the part. Hereinafter, the same reference numerals as in the specification and the drawings are attached to the same constituent members as those of the twin roll
本発明の第1実施形態及び第2実施形態のように、側堰板143,144を鋳造ロール11,12の円筒周面117,127に接触又は僅かな隙間をもって配置すると、従来のように側堰板143,144の内面を鋳造ロール11,12の端面に接触させたものに比べ、特に湾曲縁部1431,1441のシール性に劣る。このため、本実施形態では、図11及び図12に示すように、ロールギャップ13の幅に相当する幅を有し、アルミニウム系材料の融点より高い融点を有する材料で構成されたテープ状部材18,19を、ロールギャップ13の鉛直方向の上側から、一対の側堰板143,144の内面に沿って鉛直方向の下側へ送り出す送り出し機構181,191を備える。テープ状部材18,19としては、アルミニウムシート2がアルミニウム合金からなる場合は、純アルミニウム材などから構成することができる。
As in the first and second embodiments of the present invention, when the
また、送り出し機構181,191としては、鋳造速度に同期して、テープ状部材18,19を巻回したロールを回転させる機構などを採用することができる。ただし、溶湯ノズル14のロールギャップ13から固相の溶湯53(すなわちアルミニウムシート2)が送り出される際に、テープ状部材18,19がこの固相の溶湯53の両端縁に引き摺られるので、テープ状部材18,19を巻回したロールを回転自在に保持するだけでもよい。
Further, as the
そして、一対の鋳造ロール11,12によるアルミニウム系材料の鋳造中に、テープ状部材18,19を送り出すと、図12に示すように、ロールギャップ13から少し上の部分において、液相の溶湯51、固液共存の溶湯52及び固相の溶湯53が、このテープ状部材18,19に遮られ、これにより、左右方向への溶湯5の漏洩が抑制される。
Then, when the tape-
《第1〜第4実施形態の効果》
以上のように構成した本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、側堰板143,144の内面が鋳造ロール11,12の端面と摺動するのではなく、側堰板143,144の下部の湾曲縁部1431,1441が鋳造ロール11,12の円筒周面117,127との間で摺動する。または、僅かな間隔をもって設置される場合は、摺動すらしない。したがって、鋳造ロール11,12の端面との摺動による側堰板143,144の表層面の剥離が防止される。また、側堰板143,144の少なくとも表層面には耐熱性を有する硬質の断熱材層が形成されているので、溶湯5による側堰板143,144の表層面の摩耗が抑制され、及び/又は、表層面から剥離した部材が生産されたアルミニウムシート2に混入することが抑制される。
<< Effects of the First to Fourth Embodiments >>
In the twin roll
また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127の両端部に環状部材118,128を設け、側堰板143,144を環状部材118,128の内側に接するように配置する。これにより、環状部材118,128の内側縦面もシール面となるので、側堰板143,144のシール性がより高くなる。
Further, in the double-roll type
また、第1実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、一対の側堰板143,144は、引っ張り弾性体147,148により、一対の鋳造ロール11,12に対して、当該鋳造ロール11,12の回転軸111,121と直交する2軸方向に弾性的に支持されている。また第2実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、一対の側堰板143,144は、押圧弾性体145,146により、一対の鋳造ロール11,12に対して、当該鋳造ロール11,12の回転軸111,121と直交する2軸方向に弾性的に支持されている。これにより、一対の側堰板143,144は、一対の鋳造ロール11,12の相対的な接近離反移動に追従することになり、側堰板143,144と鋳造ロール11,12とのシール性がより高くなる。
Further, in the twin-roll
また、第3実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、側堰板143,144の外側に、少なくとも側堰板143,144の下端縁部である湾曲縁部1431,1441及び水平縁部1432,1442と、鋳造ロール11,12の円筒周面117,127とが対面する部分及びロールギャップ13を含む範囲をカバーする補助側堰板16,17が、側堰板143,144及び鋳造ロール11,12の端面に押圧された状態で設けられている。これにより、一対の側堰板143,144と一対の鋳造ロール11,12の円筒周面117,127との間から漏洩する溶湯を補助的にシールすることができる。
Further, in the double-roll type
また、第4実施形態の双ロール式縦型鋳造装置1では、ロールギャップ13の幅に相当する幅を有し、アルミニウム系材料の融点より高い融点を有する材料で構成されたテープ状部材18,19を、ロールギャップ13の鉛直方向の上側から、一対の側堰板143,144の内面に沿って鉛直方向の下側へ送り出す送り出し機構181,191を備える。これにより、一対の鋳造ロール11,12によるアルミニウム系材料の鋳造中における左右方向への溶湯5の漏洩が抑制される。
In the double-roll type
なお、以上説明した各実施形態においては、一対の側堰板143,144を同じ構成としたが、少なくとも一方の側堰板143,144を上述した各実施形態の構成にすれば、その側堰板については、上述した作用効果を奏するので、そのようにしてもよい。
In each of the embodiments described above, the pair of
1…双ロール式縦型鋳造装置
11…鋳造ロール
111…回転軸
112…回転駆動モータ
113…溶湯との接触面
114…ハブ
115…金属板
116…成形面
117…円筒周面
118…環状部材
12…鋳造ロール
121…回転軸
122…弾性体
123…溶湯との接触面
124…ハブ
125…金属板
126…成形面
127…円筒周面
128…環状部材
WR…成形面の回転軸方向の長さ
13…ロールギャップ
14…溶湯ノズル
141,142…主堰板
143,144…側堰板
1431,1441…湾曲縁部
1432,1442…水平縁部
145,146…押圧弾性体
147,148…引張り弾性体
15…レードル(取鍋)
16,17…補助側堰板
161,171…押圧弾性体
18,19…テープ状部材
181,191…送り出し機構
2…アルミニウムシート
t…アルミニウムシートの厚さ
W…アルミニウムシートの幅
L…アルミニウムシートの長さ
3…巻取機
4…架台
41…スライドレール
5…溶湯
51…液相の溶湯
52…固液共存の溶湯
53…固相の溶湯(シート)
6…ガイド板
7…ガイドローラ
DESCRIPTION OF
16, 17 ... auxiliary side plate 161, 171 ... pressing
6
Claims (6)
所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ弾性付勢され、一部が成形面を構成する円筒周面を含む一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端縁部に密接されるか又は一体化された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記一対の主堰板の下端縁部は、前記円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置され、
前記一対の側堰板の少なくとも一方の側堰板の下端縁部は、前記溶湯ノズル内の溶湯が漏れないように、前記円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置されており、
前記一方の側堰板の外側には、少なくとも前記側堰板の下端縁部と前記鋳造ロールの円筒周面とが対面する部分及び前記ロールギャップを含む範囲をカバーする補助側堰板が、前記側堰板及び前記鋳造ロールの端面に押圧された状態で設けられている双ロール式縦型鋳造装置。 A twin roll vertical casting apparatus for producing an aluminum-based material into a sheet, comprising:
The cylindrical circumferential surface is oppositely disposed with a predetermined roll gap, rotates at an equal circumferential speed about mutually parallel rotational axes, and is elastically biased in a relatively approaching direction, and a part of which forms a forming surface. A pair of casting rolls, including
A pair of main wedge plates disposed opposite to each other in parallel with the rotation axis, and a pair disposed orthogonal to the rotation axis and in close proximity to or integrated with both end edges of the pair of main wedge plates And a melt nozzle disposed above the roll gap of the pair of casting rolls, the melt nozzle including the melt flow of the aluminum-based material.
The lower end edges of the pair of main anchor plates are disposed in contact with the cylindrical circumferential surface or with a slight gap.
The lower end edge portion of at least one of the side sheathing plates of the pair of side sheathing plates is disposed in contact with the circumferential surface of the cylinder or with a slight gap so that the molten metal in the molten metal nozzle does not leak .
On the outside of the one side weir plate, an auxiliary side weir plate that covers a region including at least the lower end edge of the side weir plate and the cylindrical peripheral surface of the casting roll and the range including the roll gap is A twin roll vertical casting apparatus provided in a state of being pressed to the side plate and the end face of the casting roll .
前記一対の鋳造ロールの円筒周面の形状に応じた形状とされた一対の湾曲縁部と、
前記一対の湾曲縁部の下端を繋ぎ、少なくとも水平に延びる水平縁部と、を備え、
前記湾曲縁部は、前記円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置され、
前記水平縁部は、少なくとも前記ロールギャップの位置まで延在する請求項1に記載の双ロール式縦型鋳造装置。 The lower edge of the one side board is
A pair of curved edges which are shaped according to the shape of the cylindrical peripheral surface of the pair of casting rolls;
Connecting the lower ends of the pair of curved edges, and at least horizontally extending horizontal edges;
The curved edge is disposed in contact with the cylindrical circumferential surface or with a slight gap.
The twin roll vertical casting apparatus according to claim 1, wherein the horizontal edge extends to at least the position of the roll gap.
前記一方の側堰板は、前記環状部材の内側に設けられている請求項1又は2に記載の双ロール式縦型鋳造装置。 At the end of the cylindrical peripheral surface of the casting roll, an annular member is provided which protrudes from the cylindrical peripheral surface,
The twin roll vertical casting apparatus according to claim 1, wherein the one side anchor plate is provided inside the annular member.
前記一対の鋳造ロールによる前記アルミニウム系材料の鋳造中に、前記テープ状部材を送り出す請求項1〜4のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。 A tape-like member having a width corresponding to the width of the roll gap and made of a material having a melting point higher than the melting point of the aluminum-based material is provided from the upper side of the roll gap in the vertical direction It has a mechanism to feed vertically downward along the inner surface,
The twin roll vertical casting apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the tape-like member is fed out during casting of the aluminum-based material by the pair of casting rolls.
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