JP6515283B2 - 双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール - Google Patents

Description

本発明は、炭素鋼、高Ｓｉ鋼、高Ｍｎ鋼、ステンレス鋼および銅合金等の各種金属の薄板を溶融金属から直接、製造する双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールに関する。

双ロール式ストリップ連続鋳造では、互いに逆方向に回転する一対の冷却されたロール間に溶融金属を連続的に供給し、この溶融金属が冷却ロール周面で急冷凝固し、２本の冷却ロール表面に形成された凝固層が冷却ロールの最近接部位で圧着されて薄鋳片となり、薄板を製造する。冷却ロールは溶融金属と接触する極めて短時間に大量の熱を奪う必要があり、ロールは内部水冷構造とする。冷却が不十分であると、熱影響によってロールの熱膨張やヒートクラウン変形が生じやすくなる。冷却ロールは、ロール本体とその外周部に装着した外周スリーブとからなり、外周スリーブの材質としては熱伝導率が高く比較的高温強度の大きい銅合金材料が使用されている。ロール本体と外周スリーブとが接する周面に、冷却水の流路を形成し、溶融金属から外周スリーブを経由して流入する入熱を抜熱することができる。ロール幅方向に沿った流路を設けて冷却水を通水する単純な構造では、ロール両端部の外側が溶融金属と接しないためロール幅中央部に比べ相対的に両端部の冷却が過多になる。すなわちロール幅端部の冷却が強く、幅中央部の冷却が弱い分布を有する幅方向の冷却不均一が生じる。こうした冷却不均一はヒートクラウン量を大きくしたり、鋳造される薄板の幅方向に対して冷却の不均一が生じるため、薄板の形状や品質の乱れや鋳造の安定性に支障をきたす恐れがある。たとえば、溶融金属からの入熱によって冷却ロールが熱変形を起こしてロールが膨張し、幅方向中央部の入熱量が大きいため径は両端部よりも大きくなる。ロールギャップはロール幅方向にみて中央部で狭く両端部で広い不均一な形状となる。

このようなロール幅方向の冷却不均一を抑制するために、端部に比べてロール幅中央部の冷却能を高め、幅および長さ方向に均一な品質を有しかつ平坦度の良好な薄板を製造するのに適したロール冷却構造および冷却方法が以下の公知文献に提案されている。

特許文献１、２においては、冷却ロールが溶融金属から受ける入熱量はロール幅方向で異なり、ロール幅方向中央部付近は大きく膨張し、その径は両端部よりも大きくなりやすいとしている。特許文献１には、冷却ロールを幅方向３区画に分け、ロール表面近くに配設する冷却溝のうち両側部に位置する区画の冷却溝は同じ配設密度とし、ロール中央部に位置する区画の冷却溝は、両側部の冷却溝よりも配設密度を密として、中央部におけるロール表面の冷却能力を高めるように構成した冷却ロールが開示されている。特許文献２には、冷却ロールを幅方向３区画に分け、ロール表面近くに配設する冷却溝のうち両側部に位置する区画の冷却溝はロール表面からの距離を同じくし、ロール中央部に位置する区画の冷却溝は、両側部の冷却溝よりもロール表面からの距離を小さくして、中央部におけるロール表面の冷却能力を高めるように構成した冷却ロールが開示されている。

ロール本体の冷却水供給部から流路に供給された冷却水は低温であるため、高い冷却能力を有している。ロール幅方向の流路を流れるに従って冷却水温度は上昇し、ロール本体の冷却水排出ルートから排出する時点では冷却水温度が高く、冷却能力が低下する。そのため、ロール幅方向の一方の端部から他方の端部に冷却水を流通させる従来の冷却ロールでは、流路への入り側と出側でロールの径方向の熱膨張量が異なることになる。特許文献３には、ロール幅方向中央部から両側の端部に向けて幅方向に設けた複数の冷却溝を設けたロールを用い、この冷却溝を流れる冷却材の総流量を制御して冷却材の入側と出側とにおけるロール本体の温度差を一定温度以下とする冷却方法が開示されている。

特許文献１〜３に開示されたこれらの冷却ロールおよびロール冷却方法は、いずれもロール幅方向中央部の冷却能を幅端部側より高めることによって、ロールの熱変形を抑制してヒートクラウン量を小さくするとともに、製造する薄板の幅方向の冷却を均一とすることを目的とするものである。

特開平６−２９７１０８号公報 特開平６−３２８２０５号公報 特開平９−２２５６１３号公報

双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールにおいて、冷却水の流路は、ロール軸に平行で幅方向に通水するよう周方向に多数配置する。冷却ロールの幅方向でのロールへの入熱量についてみると、溶融金属湯溜まり中心位置に対応するロール幅中央の入熱が大きいため、幅端部に比べロール幅中央部の冷却を強める冷却構造が望ましい。

特許文献１、２に記載の方法では、幅方向の冷却能力をロール幅に対して２つ以上の領域に分割して各々に設けた冷却水流路にて冷却能を制御しており、隣り合う領域の境界部分には流路が存在しない部分があり、ロール幅方向で流路が存在しない部分があると、その部分で局所的な冷却能力の低下を生じる。

また、特許文献３に記載の冷却方法では、ロール幅方向１／２部位において、ロール本体から供給される冷却水の流れが左右の流路に２分されるため、ロール幅方向中央部の分岐部では流速が実質ゼロのよどみ部が生じ冷却能が低下する領域が生じる。

特許文献１、２に記載のような冷却構造の区切り部、あるいは特許文献３に記載のような左右方向への分岐部があると、その部分は冷却水の冷却能力が低下し、その外側ロール表面では効果的な冷却が及ばない。

以上のように、特許文献１〜３に記載の方法では、冷却ロールにおける冷却遅れ部が帯状に連続することになる。これは薄鋳片の幅方向冷却ムラを生じ、冷却遅れ部分での縦割れの発生やポロシティ性欠陥の発生の原因にもつながる。更に、冷却ロールの外表面で局所的に熱負荷が増大するため、冷却ロール表面において局所的な塑性変形やひび割れ発生を生じやすい。これらはロール寿命を縮めるとともに鋳片表面欠陥の原因となる。

本発明は、双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールにおいて、ロール幅方向中央の領域の冷却能力を両端部よりも高めつつ、ロール幅方向の局所的な冷却遅れが発生しない冷却ロールを提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）一対の冷却されたロール間に溶融金属を連続的に供給し、この溶融金属を急冷凝固して薄板を製造する双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールであって、
該冷却ロールはロール本体とその外周部に配設される外周スリーブとからなり、外周スリーブとロール本体との接触面にロール幅方向に延びる冷却水の流路をロール周方向に複数設けられ、ロール本体の幅中央部領域に各流路毎に冷却水供給部が設けられ、当該冷却水供給部から幅方向両側の流路に分岐させて当該流路内を両側の端部側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体の幅方向両端部に流路から冷却水を回収する冷却水回収部を有し、
前記冷却水供給部は、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部に対して、ロール幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。
但し、幅中央部領域とは、ロール幅の一方の端部から１／３幅〜２／３幅の範囲内を言い、ロール周方向に隣接するとは、ロールの周に添った一方向に隣接することを言う。
（２）一対の冷却されたロール間に溶融金属を連続的に供給し、この溶融金属を急冷凝固して薄板を製造する双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールであって、
該冷却ロールはロール本体とその外周部に配設される外周スリーブとからなり、外周スリーブとロール本体との接触面にロール幅方向に延びる冷却水の流路をロール周方向に複数設けられ、ロール本体の幅中央部領域に各流路毎に冷却水供給部が設けられ、当該冷却水供給部から幅方向両側の流路に分岐させて当該流路内を両側の端部側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体の幅方向両端部に流路から冷却水を回収する冷却水回収部を有し、
前記冷却水供給部は、９０％以上の流路において、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部に対して、ロール幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。
但し、幅中央部領域とは、ロール幅の一方の端部から１／３幅〜２／３幅の範囲内を言い、ロール周方向に隣接するとは、ロールの周に添った一方向に隣接することを言う。
（３）前記冷却水供給部とロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部とのロール幅方向距離が、外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。
（４）冷却水供給部と幅方向両側の流路が交差する分岐部において、流路開口相当部を遮断する分流壁を設けることを特徴とする上記（１）〜（３）いずれか１つに記載の双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。

本発明の双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールにおいて、ロールの外周付近にはロール幅方向に延びる冷却水の流路をロール周方向に多数設け、ロールの幅中央部領域に配置した冷却水供給部から流路に冷却水を供給し幅方向左右に冷却水を分岐してロールの冷却を行い、冷却水供給部はロール幅方向で分散して配置される。冷却水供給部を幅方向で分散して配置することにより、冷却遅れ部が幅方向１箇所に集中することがなく、幅方向の冷却ムラを防止することが可能となる。そのため、薄板幅方向の一部分で冷却遅れを生じることがなく、冷却遅れに起因するポロシティ欠陥を防止できる。

また、冷却水供給部を幅中央部領域に設けるので、ロール全幅にわたりロールギャップが均一になり、ロール軸方向におけるロール径の膨張差が小さくなり、ロール表面温度が幅方向に均一となる。冷却水の幅区画を分割しないので、分割境界部分のみロール表面温度が上昇することがない。その結果、薄板の幅方向、長さ方向の厚さを均一とし、平坦度を一定とし、板クラウンおよびウエッジを解消し、通板時に曲がりおよび蛇行を生じない。更に、外周スリーブ外表面において局所的に熱負荷が増大することがないので、ロール表面の局所的な塑性変形やロール表面のひび割れ発生を防ぐことができる。

本発明の冷却ロールの断面図であり、（ａ）は全体断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ｃ）は図１−１のＣ−Ｃ矢視部分断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ａ）は全体断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ｃ）は図２−１のＣ−Ｃ矢視部分断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ａ）は全体断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ｃ）は図３−１のＣ−Ｃ矢視部分断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの流路の周面展開図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ａ）は全体断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの断面図であり、（ｃ）は図５−１のＣ−Ｃ矢視部分断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視部分断面図である。 本発明の冷却ロールの流路の周面展開図であり、（ａ）は分流壁あり、（ｂ）は分流壁なしの場合である。 冷却水による冷却の及ぶ範囲を示す冷却ロールの部分断面図である。 冷却水による冷却の及ぶ範囲を示す本発明の流路の周面展開図である。 冷却水による冷却の及ぶ範囲を示す従来の流路の周面展開図である。 従来例の流路の周面展開図である。 冷却ロールの冷却水回収部の断面図である。 冷却ロールの分流壁の構造を示す図であり、（ａ）は幅方向を示す部分断面図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれＢ−Ｂ矢視、Ｃ−Ｃ矢視、Ｄ−Ｄ矢視の周方向部分断面図である。

図１〜１１に基づいて本発明の双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール１０について説明する。

冷却ロール１０は、ロールの大きさが、直径で３００〜１５００ｍｍ、胴部長さで３００〜１５００ｍｍ程度であり、この冷却ロール１０を用いた双ロール式ストリップ連続鋳造装置で鋳造する製造板厚の範囲は、０．６〜４．０ｍｍ程度である。板製造時の冷却ロール回転速度は、ロール外周面の周速度換算で４００〜４０００ｍｍ／秒程度である。

冷却ロール１０は、ロール本体２とその外周部に装着した外周スリーブ１とからなり、外周スリーブ１の材質としては熱伝導率の大きい銅合金材料が使用されている。銅合金製の外周スリーブ１の最外表面は銅合金が軟質でキズがつきやすいので、その損耗防止のためＮｉなどのめっき、セラミックスやステンレスの溶射などの表面処理を施す。

ロール本体２と外周スリーブ１とが接する周面に、冷却水の流路８を形成する。ロール本体２の外周、外周スリーブ１の内周のいずれか又は両方に溝を形成した上で両者を結合することにより、当該溝部分が冷却水の流路８となる。流路８は、ロール幅方向２５に平行とし、ロール周方向２６に多数の流路８を設け、周方向２６に均一冷却できるようにする。冷却水流路８の本数（配置間隔）は外周の単位長さに対し、１／１６〜１／４８本／ｍｍ周長とする。１／１８〜１／３０本／ｍｍ周長が望ましい。冷却水流路８の幅は５〜２０ｍｍが望ましく、冷却水流路８の深さは５〜１５ｍｍが望ましい。

外周スリーブ１の厚さ（冷却ロール表面から冷却水流路の外周面までの最短距離）は５ｍｍ〜３０ｍｍとする。高い冷却能を確保しつつ、ロール強度を得るためには望ましい距離は１０〜２０ｍｍである。ロール本体２は、高剛性の材質として、炭素鋼、ステンレス鋼などが用いられる。

冷却ロール１０の直径別に、周方向に配置する冷却水流路８の数の典型例を示すと以下のとおりである。直径５００ｍｍロール周長１５７１ｍｍの場合、流路８の数は３６〜９６本である。以下、直径６００ｍｍロール周長１８８５ｍｍでは４０〜１００本、直径８００ｍｍロール周長２５１３ｍｍでは５４〜１５０本、直径１２００ｍｍロール周長３７７０ｍｍでは８０〜２００本となる。

冷却水の流路８に流す冷却水量は、通水時の流路表面流速が３〜１０ｍ／ｓとなるように定める。十分な抜熱を得るために少なくとも流路内の冷却水流速度は３ｍ／ｓ以上必要である。ロール幅方向の流路８を４８本均等な間隔でロール周方向に配置し、流路８の断面サイズを幅１２ｍｍ×深さ５ｍｍ（流路８一つあたり断面積０．６ｃｍ²）として左右２方向に分流する場合、（総断面積５７．６ｃｍ²であるので）ロール１本あたり冷却水量は１７〜５８Ｌ／秒（６２〜２０７ｍ³／時）程度となる。

冷却ロール表面での均一冷却を考えると、冷却ロール表面から冷却水流路８の外周面までの距離に比べ、周方向で隣接する冷却水流路間の距離（流路間壁厚さ）が大きすぎるときは通水部分と非通水部分で冷却能の差が生じやすくなる。ロール表面での均一冷却を実現する上で望ましくは、隣接する冷却水流路間の距離（流路間壁厚さ）をロール表面から冷却水流路の外周面までの距離の２倍以下とする。

冷却ロール１０の冷却水流路８への冷却水は、ロール本体２に設けた冷却水供給部４から流路８に供給し、供給された冷却水は流路内を流れ、流路８の別の位置のロール本体２に設けられた冷却水回収部７から排出される。

前述のように、冷却ロール１０の幅方向２５でのロールへの入熱量についてみると、溶融金属湯溜まり中心位置に対応するロール幅中央の領域の入熱が大きいため、幅端部２２に比べロール幅中央の領域の冷却を強める冷却構造が望ましい。ここにおいて、ロール本体２の冷却水供給部４から流路８に供給された冷却水は低温であるため、高い冷却能力を有している。ロール幅方向２５の流路８を流れるに従って冷却水温度は上昇し、ロール本体２の冷却水回収部７から排出する時点では冷却水温度が高く、冷却能力が低下する。従って、図９に示すように、冷却ロール１０への入熱が大きいロール幅中央部２１の領域に冷却水供給部４を設け、冷却水が分岐して両方の幅端部２２側に流れる構造とすれば、ロール幅中央部２１の領域が高い冷却能力を有するので、入熱と抜熱のバランスをとることができる。

ところで、図９の例のように冷却水供給部４から流路８に供給される冷却水の流れが左右の流路８に２分される構造とすると、冷却水の分岐部１１では流速が実質ゼロのよどみ部が生じ冷却能が低下する領域が生じる。特許文献３に記載の方法では、ロール幅方向１／２部位に冷却水供給部を設けているので、冷却ロール１０の幅方向１／２部は冷却能力が低下し、冷却ロール１０における冷却遅れ部が帯状に連続することになる。これは薄鋳片の幅方向冷却ムラを生じ、冷却遅れ部分での縦割れの発生やポロシティ性欠陥の発生の原因にもつながる。

本発明では、ロール幅の一方の端部から１／３幅〜２／３幅の範囲内を「幅中央部領域２３」とし、冷却水供給部４は幅中央部領域２３内に配置する（図１〜６）。冷却水供給部４から幅方向両側の流路８に分岐させて当該流路内を両側の幅端部２２側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体２の両方の幅端部２２に流路８から冷却水を回収する冷却水回収部７を有する。幅中央部領域２３を、ロール幅の一方の端部から１／３幅〜２／３幅の範囲内とするのは、この領域が、特に冷却ロール１０への入熱が大きい領域だからである。

さらに本発明においては、流路８に設けられた冷却水供給部４が、ロール周方向２６に隣接する流路の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置されている（図１〜６）。

ロール周方向２６に隣接する流路の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置する理由を図７、８を用いて説明する。

図７は外周スリーブ１の断面を示す模式図である。冷却水流路８は、冷却ロール外表面全面を均一に冷却するため、各冷却水流路８が少なくとも周方向に隣接する流路間の壁厚さ（流路間壁厚さともいう。）の１／２以上を効率よく冷却するよう周方向に密に配置させる。効果的な冷却が及ぶ範囲２７は、図７に示すように流路８から半径方向に対して通常はほぼ４５°となるように設定されている。従って、冷却ロール１０を周面から見たとき、効果的な冷却が及ぶ範囲２７は、流路からの距離が、外周スリーブ外面から流路外周面までと等しい距離の範囲となる。

図８−１は本発明における外周スリーブ内面側の冷却水流路部分を冷却ロール外表面に投影した模式図（周面展開図）である。分流壁５部分（あるいは分流壁がない構造の場合は分岐部１１）は冷却水供給部４に対応する。分流壁５部分では、周方向に並ぶ流路間壁１７（流路と流路の間の部分）と同様、直下の水冷がないため近接する冷却水流路によって冷却を補う必要がある。効果的な冷却が及ぶ範囲を図８−１（ａ）のようにすることで、分流壁部分では分流壁厚さ（分流壁がない構造の場合は分岐部分で冷却能が低下する領域）を少なくとも外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍と同等以下として、分流壁の１／２厚さ以上を効率よく冷却させることができる。このとき、図８−１（ｂ）に示すごとく冷却水供給部（４ａ、４ｂ）（分流壁位置と同じ）を一列毎に異なる位置に配置することで流路上に投影される効果的な冷却が及ぶ範囲２７が冷却ロール１０外周面のほぼ全面を覆うことができる。

他方、図８−２は従来技術による冷却ロール１０において、外周スリーブ内面側の冷却水流路部分を冷却ロール外表面に投影した模式図（周面展開図）である。分流壁５部分（あるいは分流壁５がない構造の場合は分岐部１１）は冷却水供給部４に対応し、幅方向２５の同じ位置に周方向２６で並んでいる。そのため、隣接する分流壁５の中間点は、周方向の冷却が弱まる流路間壁内で、更に幅方向の冷却の弱まる冷却水供給部に位置するため、局所的に外表面の冷却効果が弱まり、冷却が十分でない位置２８が出現する。

これに対して本発明では、上述のように、冷却水供給部４（分流壁５位置と同じ）を周方向２６一列毎に異なる位置に配置することにより、冷却遅れ部（冷却が十分でない位置２８）がロール幅方向１箇所に集中することを防止して、幅方向２５の冷却ムラを防止することができる。流路８に設けられた冷却水供給部４は、ロール周方向２６に隣接する流路の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置される。十分な効果を奏するために、９０％以上の流路８において、ロール幅方向２５の異なる位置に配置されていると好ましい。隣接する流路８の冷却水供給部４のロール幅方向距離は、外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍よりも大きいことが望ましい。ここで、冷却水供給部間の距離とは、冷却水供給部４のロール幅方向の中心同士の距離をいう。

隣接する流路の冷却水供給部４のロール幅方向距離が外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍よりも大きいことが望ましい理由は、外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍よりも小さくなると、周方向の冷却が弱まる流路間壁内で幅方向の冷却の弱まる冷却水供給部４が近づきすぎて、目的とする効果（一列毎に異なる位置に配置することで流路上に投影される効果的な冷却が及ぶ範囲が冷却ロール外周面の全面を覆うこと）が得られずロール外表面の局所的な冷却遅れが生じる傾向があるためである。

特許文献３に記載のロールについて図９に基づいて述べると、流路８に設けられた冷却水供給部４は、幅中央部２１に配置されているが、ロール周方向２６に隣接する流路の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の同じ位置に配置されている。そのため、すべての流路８について、冷却水供給部４から流路８への冷却水分岐部１１における冷却遅れ部がすべてロール幅方向の同じ位置に集中してしまい、幅方向２５の冷却ムラの原因となっていた。

それに対して本発明は、上記のように、冷却水供給部４をロール周方向２６に隣接する流路の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置するので、冷却遅れ部が幅方向１箇所に集中することがなく、幅方向の冷却ムラを防止することが可能となる。

全ての流路８において、流路８に設けられた冷却水供給部４が、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置されているのが望ましいが、９０％以上の流路において、ロール幅方向２５の異なる位置に配置されていれば本発明の効果を奏することができる。

冷却水供給部４を、ロール幅方向２５の２箇所に、ロール周方向２６に隣接する流路８に交互に配置された場合の好ましい実施の形態について、図１〜４に基づいて述べる。図示した例では、流路８を周方向全周に合計８０本、均等な角度で配置している。周面部分展開図を図４に示す。冷却水供給部（４ａ、４ｂ）を配置するロール幅方向２箇所の位置を、供給部配置位置（９ａ、９ｂ）という。

２つの供給部配置位置９ａ、供給部配置位置９ｂは、幅中央部領域２３の中にあって、幅方向対称の位置に配置する。対称の位置とすることにより、冷却ロール１０の冷却能力分布がロール幅方向２５で対称となり、鋳片の冷却と凝固を鋳片幅方向対称とすることができるので好ましい。また、周方向２６に隣接する流路８の冷却水供給部（４ａ、４ｂ）が交互にそれぞれの供給部配置位置（９ａ、９ｂ）に配置される。これにより、隣接する２つの流路８の冷却水供給部４が幅方向２５で同じ位置に配置されることがないので、局部的な冷却ムラを最小限とすることができる。また、この場合、冷却水供給部４が、ロール周方向２６に隣接する流路８の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置されている流路８が、全流路の１００％であり、冷却ロール１０の幅方向冷却均一性が改善される。

ロール本体２の半径方向中心部には、冷却水全体供給部３、冷却水全体回収部６が設けられる。図１、２に示す例ではその３つの接続をすべて冷却ロール１０の幅方向２５同じ側で行っており、ロール本体２の半径方向中心から、まず遠方端冷却水全体回収部６ｂが管状に設けられ、その外周に冷却水全体供給部３が環状に設けられ、さらにその外側に近端冷却水全体回収部６ａが環状に設けられる。図３に示す例では、２つの供給部配置位置（９ａ、９ｂ）それぞれの冷却水供給部（４ａ、４ｂ）に、別々の冷却水全体供給部（３ａ、３ｂ）から冷却水を供給することとし、それぞれの冷却水全体供給部（３ａ、３ｂ）をロール本体２のそれぞれの幅端部２２で接続することとしている。また、２つの冷却水回収部（７ａ、７ｂ）から冷却水を回収する冷却水全体回収部（６ａ、６ｂ）も、ロール本体２のそれぞれの幅方向端部で接続することとしている。

冷却水供給部４の構造として、図１に示す例では、ロール本体中心部の冷却水全体供給部３から、それぞれの流路８に対して別々の冷却水供給部（４ａ、４ｂ）を設けている。図１の例では、周方向２６で一つおきの流路８の冷却水供給部４のロール幅方向の位置が同じであるので、同じ供給部配置位置９において隣接する冷却水供給部４の間隔が流路間隔の２倍となり、下記図２、３に示すようなヘッダー部１３と集合供給部１４を設けることが必須ではなくなった。

冷却水供給部４の構造として、図２、３に示す例では、各流路８に冷却水を供給する冷却水供給管１２を有し、冷却水供給管１２の内周側には複数の冷却水供給管１２に冷却水を供給するヘッダー部１３を有し、ヘッダー部１３の内周側にはヘッダー部１３に冷却水を供給する集合供給部１４を有する。集合供給部１４が冷却水全体供給部３に接続される。

冷却ロール幅方向両端の冷却水回収部７については、流路８の端部を直接ヘッダー部１５と接続し、ヘッダー部１５の内周側に集合回収部１６を設け、冷却水全体回収部６に接続することができる（図１０参照）。

冷却水供給部４を、ロール幅方向２５の４箇所に、ロール周方向２６に隣接する流路８に、この順番に交互に配置された場合について、図５、６に基づいて以下に例示説明する。周面部分展開図を図６に示す。冷却水供給部（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を配置するロール幅方向４箇所の位置を、供給部配置位置（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）という。

４つの供給部配置位置（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）を幅中央部領域２３の中に幅方向に分散して配置する。冷却水供給部４を、周方向２６に隣り合う流路８で順次別の供給部配置位置９に配置する。これによっても、冷却水供給部４が、ロール周方向２６に隣接する流路８の冷却水供給部４に対して、ロール幅方向２５の異なる位置に配置されている流路８を、全流路の１００％とすることができる。冷却ロール１０の冷却均一性を供給部配置位置９が２箇所の場合に比較してさらに高めることができる。また、同一の供給部配置位置９において、周方向２６に隣接する冷却水供給部４は流路４本分の周方向距離を有しているので、図５に示すように、ロール本体中心部の冷却水全体供給部３から、それぞれの流路８に対して別々の冷却水供給部４を設けることがより容易となる。

冷却水供給部４を配置するロール幅方向２５の位置（供給部配置位置９）の数は、最大で流路８の数まで増大することができる。その場合、流路８ごとに冷却水供給部４のロール幅方向位置が異なることになり、冷却ロール１０の冷却ムラを極限まで低減することができる。いずれの場合も、冷却水供給部４のロール幅方向分布を左右対称とすることにより、冷却ロール１０の冷却能力を左右対称とすることができるので好ましい。

本発明において好ましくは、図１１に示すように、冷却水供給部４と幅方向両側の流路８が交差する分岐部１１において、流路開口相当部２４を遮断する分流壁５を設ける。流路開口相当部２４とは、ロール軸に垂直な断面を見たとき、分岐部１１以外の断面で流路８が開口している部分に対応する、分岐部１１の断面における部分を意味する。分流壁５を設けない分岐部１１とした場合と対比して、分流壁５を設けた分岐部１１とすることにより、分岐部１１近傍にて生じやすい不安定な流れや淀みを抑制し、幅中央部２１から両方の幅端部２２方向に均等かつ安定した通水が可能となり、幅方向の冷却特性が均一かつ安定となるという効果を有する。

一対の冷却されたロール間に溶融金属を連続的に供給し、この溶融金属を急冷凝固して薄板を製造する双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールにおいて、本発明を適用した。本冷却ロールを用いる双ロール鋳造の製造対象は、炭素鋼、高Ｓｉ鋼、高Ｍｎ鋼、ステンレス鋼および銅合金等の各種金属の薄板である。

（実施例その１）
冷却ロール１０はロール胴長８１０ｍｍ、直径５００ｍｍであり、厚み１５ｍｍの銅合金製外周スリーブ１と、その内周のロール本体２からなる。外周スリーブ１の内表面に冷却水流路８を設ける。流路８の外周面は直径４８０ｍｍであり、周長１５０８ｍｍに対し１周あたり４８本（中心角７．５°毎）、流路幅１２ｍｍ、深さ５ｍｍ、流路間壁幅約１９ｍｍの冷却水流路８を設ける。ロール幅中央１／３部内（８１０ｍｍ幅を２７０ｍｍ幅ずつ３分割したときの中央２７０ｍｍ幅部）が幅中央部領域２３となる。冷却ロール１０内部の冷却水経路については、図３に示すような経路を用いている。ロール本体２の幅中央部領域２３に流路８への冷却水供給部４を設け、冷却水供給部４から分岐部１１において幅方向両側の流路８に分岐させて当該流路８内を両側の幅端部２２側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体２の両方の幅端部２２に流路８から冷却水を回収する冷却水回収部７を有する。

冷却水供給部を配置するロール幅方向の位置（供給部配置位置９）の数は２であり、幅中央部領域２３内に設ける。具体的には、幅中央部２１から左右２０ｍｍ位置にそれぞれの冷却水供給部４を設けた。周方向２６に隣接する流路８の冷却水供給部４が交互に配置される。これにより、周方向２６に冷却水流路８を数えたとき、１本目流路の分岐部中心位置がロール幅中心より２０ｍｍ左側にあるなら、２本目流路の分岐部中心位置がロール幅中心より２０ｍｍ右側にある。

冷却水供給部４と幅方向両側の流路が交差する分岐部１１に分流壁５を有する。分流壁５の厚さは１０ｍｍとする。
尚、本実施例は、冷却水供給部と、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部とのロール幅方向距離は４０ｍｍであり、外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍の距離は２０ｍｍであるので、請求項３の条件も具備している。

本発明の冷却ロールを有する双ロール式ストリップ連続鋳造装置を用いて、ステンレス鋼を製造した。電気炉にて溶解したステンレス鋼の溶鋼を１５５０℃に１０ｍｉｎ保持し、本発明の冷却ロールを用いた双ロール式ストリップ鋳造実験装置にて幅８１０ｍｍ厚さ１．６ｍｍの板を直接鋳造した。ロール外周の周速度を１０００ｍｍ／ｓ、ロール１本あたりの冷却水量は、２４Ｌ／ｓとした。安定した板製造が達成され、表面品質・内部品質ともに健全な薄板が得られた。

（実施例その２）
冷却ロール１０はロール胴長１３５０ｍｍ、直径８００ｍｍであり、厚み２０ｍｍの銅合金製外周スリーブ１と、その内周のロール本体２からなる。外周スリーブ１の内表面に冷却水流路８を設ける。流路８の外周面は直径７７０ｍｍであり、周長２４１９ｍｍに対し１周あたり８０本（中心角４．５°毎）、流路幅１２ｍｍ、深さ５ｍｍ、流路間壁幅約１８ｍｍの冷却水流路８を設ける。ロール幅中央１／３部内（１３５０ｍｍ幅を４５０ｍｍ幅ずつ３分割したときの中央４５０ｍｍ幅部）が幅中央部領域２３となる。冷却ロール１０内部の冷却水経路については、図１に示すような経路を用いている。ロール本体２の幅中央部領域２３に流路８への冷却水供給部４を設け、冷却水供給部４から分岐部１１において幅方向両側の流路８に分岐させて当該流路内を両側の幅端部２２側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体の幅方向両端部に流路８から冷却水を回収する冷却水回収部７を有する。

冷却水供給部４を配置するロール幅方向２５の位置（供給部配置位置９）の数は２であり、幅中央部領域２３内に設ける。具体的には、幅中央部２１から左右２００ｍｍの供給部配置位置（９ａ、９ｂ）に冷却水供給部（４ａ、４ｂ）を設けた。周方向２６に隣接する流路８の冷却水供給部（４ａ、４ｂ）が交互にそれぞれの供給部配置位置（９ａ、９ｂ）に配置される。これにより、周方向２６に冷却水流路８を数えたとき、１本目流路の分岐部中心位置がロール幅中心より２００ｍｍ左側にあるなら、２本目流路の分岐部中心位置がロール幅中心より２００ｍｍ右側にある。

冷却水供給部４と幅方向両側の流路８が交差する分岐部１１に分流壁５を有する。分流壁５の厚さは１０ｍｍとする。
尚、本実施例は、冷却水供給部と、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部とのロール幅方向距離は４００ｍｍであり、外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍は３０ｍｍであるので、請求項３の条件も具備している。

電気炉にて溶解したステンレス鋼の溶鋼を１５５０℃に２０ｍｉｎ保持し、本発明の冷却ロール１０を用いた双ロール式ストリップ鋳造実験装置にて２．０ｍｍ厚さの板を直接鋳造した。ロール外周の周速度を１０００ｍｍ／ｓ、ロール１本あたりの冷却水量は、８０Ｌ／ｓとした。安定した板製造が達成され、表面品質・内部品質ともに健全な薄板が得られた。

（比較例）
図９に示す流路配置を有する比較例の冷却ロール１０を用いた。実施例その１と同様、冷却ロール１０はロール胴長８１０ｍｍ、直径５００ｍｍであり、厚み１５ｍｍの銅合金製外周スリーブ１と、その内周のロール本体２からなる。外周スリーブの内表面に冷却水流路８を設ける。流路８の外周面は直径４８０ｍｍであり、周長１５０８ｍｍに対し１周あたり４８本（中心角７．５°毎）、流路幅１２ｍｍ、深さ５ｍｍ、流路間壁幅約１９ｍｍの冷却水流路８を設ける。実施例その１と相違し、冷却水供給部４を配置するロール幅方向の位置（供給部配置位置９）の数は１であり、ロール幅中央部２１に位置している。すべての流路８の冷却水供給部４は同じ供給部配置位置９に位置しロール周面に対して一列に並べられている。分流壁５を有し、分流壁５の厚さは１０ｍｍとした。

電気炉にて溶解したステンレス鋼の溶鋼を１５５０℃に１０ｍｉｎ保持し、比較例の冷却ロール１０を用いた双ロール式ストリップ鋳造実験装置にて１．６ｍｍ厚さの板を直接鋳造した。ロール外周の周速度を１０００ｍｍ／ｓ、ロール１本あたりの冷却水量は、２４Ｌ／ｓとした。

この冷却ロール１０を用いて製造した薄板では、板幅中央部分において、板厚中心に空隙状のミクロ欠陥、いわゆるポロシティ性欠陥が観察された。

１ 外周スリーブ
２ ロール本体
３ 冷却水全体供給部
４ 冷却水供給部
５ 分流壁
６ 冷却水全体回収部
７ 冷却水回収部
８ 流路
９ 供給部配置位置
１０ 冷却ロール
１１ 分岐部
１２ 冷却水供給管
１３ ヘッダー部
１４ 集合供給部
１５ ヘッダー部
１６ 集合回収部
１７ 流路間壁
２１ 幅中央部
２２ 幅端部
２３ 幅中央部領域
２４ 流路開口相当部
２５ 幅方向
２６ 周方向
２７ 効果的な冷却が及ぶ範囲
２８ 冷却が十分でない位置

Claims (4)

1. 一対の冷却されたロール間に溶融金属を連続的に供給し、この溶融金属を急冷凝固して薄板を製造する双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールであって、
   該冷却ロールはロール本体とその外周部に配設される外周スリーブとからなり、外周スリーブとロール本体との接触面にロール幅方向に延びる冷却水の流路をロール周方向に複数設けられ、ロール本体の幅中央部領域に各流路毎に冷却水供給部が設けられ、当該冷却水供給部から幅方向両側の流路に分岐させて当該流路内を両側の端部側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体の幅方向両端部に流路から冷却水を回収する冷却水回収部を有し、
   前記冷却水供給部は、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部に対して、ロール幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。
   但し、幅中央部領域とは、ロール幅の一方の端部から１／３幅〜２／３幅の範囲内を言い、ロール周方向に隣接するとは、ロールの周に添った一方向に隣接することを言う。
2. 一対の冷却されたロール間に溶融金属を連続的に供給し、この溶融金属を急冷凝固して薄板を製造する双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロールであって、
   該冷却ロールはロール本体とその外周部に配設される外周スリーブとからなり、外周スリーブとロール本体との接触面にロール幅方向に延びる冷却水の流路をロール周方向に複数設けられ、ロール本体の幅中央部領域に各流路毎に冷却水供給部が設けられ、当該冷却水供給部から幅方向両側の流路に分岐させて当該流路内を両側の端部側に向かって冷却水が流通可能であり、ロール本体の幅方向両端部に流路から冷却水を回収する冷却水回収部を有し、
   前記冷却水供給部は、９０％以上の流路において、ロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部に対して、ロール幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。
   但し、幅中央部領域とは、ロール幅の一方の端部から１／３幅〜２／３幅の範囲内を言い、ロール周方向に隣接するとは、ロールの周に添った一方向に隣接することを言う。
3. 前記冷却水供給部とロール周方向に隣接する流路の冷却水供給部とのロール幅方向距離が、外周スリーブ外面から流路外周面までの距離の２倍以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。
4. 冷却水供給部と幅方向両側の流路が交差する分岐部において、流路開口相当部を遮断する分流壁を設けることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の双ロール式ストリップ連続鋳造装置の冷却ロール。

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