JP6735157B2 - 双ロール式縦型鋳造装置 - Google Patents

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。

溶湯液面の状態に左右されずに板厚と品質が安定したシートを高速度で採取することができる双ロール式縦型鋳造装置として、一対の水冷回転ロールの上方に、一対の主堰及び一対の横堰を延設したものが知られている（特許文献１）。

特許第４８７３６２６号公報

この種の双ロール式縦型鋳造装置では、溶湯ノズルの液面高さ（溶湯ヘッド圧）が低いと鋳造ロールとの接触面の近傍でメニスカス力による振動が発生し易く、得られるシートの表面及び内部組織に、リップルマークと呼ばれる欠陥が周期的に生じる。このため、溶湯ノズルの液面高さ（溶湯ヘッド圧）は所定値以上とすることが望ましいとされる。しかしながら、溶湯をレードルから溶湯ノズルに注湯する鋳造工程の初期段階と、溶湯ノズルの溶湯がなくなる鋳造工程の終期段階においては、所望の液面高さを確保することができない。そのため、得られたシートの先頭部分と後尾部分は仕上がり品質が低く、廃棄せざるを得ないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、鋳造されるシートの表面及び内面の仕上がり品質を一定値以上に維持し、歩留まりを高めることができる双ロール式縦型鋳造装置を提供することである。

本発明は、溶湯ノズルの下部に一対の主堰板又は側堰板の距離が第１距離である拡張域を設け、拡張域の上部に、一対の主堰板又は側堰板の距離が第１距離より短い第２距離である縮小域を設けることによって上記課題を解決する。

ロールギャップは、溶湯ノズルに注湯された溶湯の液面の位置に相関するため、溶湯を溶湯ノズルに注湯する鋳造初期においては、製品歩留まりの観点から目標液面に達するまでの時間を極力短くする必要がある。同様に、溶湯ノズルの溶湯がなくなる鋳造終期においては、製品歩留まりの観点から目標液面をできる限り長い時間維持する必要がある。このため、溶湯ノズルの下部に設けた拡張域の上部に縮小域を設けることで、鋳造初期においてはロールギャップ上の液面位置が短時間で目標液面に達することになる。また、鋳造終期においてはロールギャップ上の液面位置が長時間目標液面を維持することになる。この結果、得られる軽金属シートの表面及び内面の仕上がり品質が一定値以上に維持され、シートの先頭と後尾の廃棄部分が少なくなるので、製品の歩留まりが向上する。

本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の一実施の形態を示す側面図である。 図１の平面図である。 図１の溶湯ノズルの第１実施形態を示す拡大断面図である。 図１の溶湯ノズルの第２実施形態を示す拡大断面図である。 図１の溶湯ノズルの第３実施形態を示す拡大断面図である。 図１の溶湯ノズルの第４実施形態を示す拡大断面図である。 図１の溶湯ノズルの第５実施形態を示す拡大断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶解された軽金属材料を、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。鋳造原料となる軽金属材料としては、アルミニウム、マグネシウム、ベリリウム、チタン、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが挙げられるが、高速ロール鋳造に対する適正から、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金が好ましく、アルミニウム合金には、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。なお、アルミニウム系材料の融点又は液相温度は、概ね４５０〜７００℃である。以下の説明では、軽金属としてアルミニウム系材料を使用した例を説明する。

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。

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。

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〜図７に示す各例においては、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。

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。

一対の鋳造ロール１１，１２は、回転軸１１１，１２１の両端部にそれぞれ固定されたハブ１１４，１２４に、熱伝導性が良好な銅などの金属板１１５，１２５を固定することにより構成されている。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。

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、断面が矩形の筒体とされている。

一対の主堰板１４１，１４２及び一対の側堰板１４３，１４４は、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断熱材層が形成されてなる。そして、一対の主堰板１４１，１４２の下端が、上述した一対の鋳造ロール１１，１２の表面に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。また、一対の側堰板１４３，１４４は、図２の平面図に示すように、一対の主堰板１４１，１４２の端面と一対の鋳造ロール１１，１２の両端面に、押圧弾性体１４５，１４６を介して当接する。すなわち、主堰板１４１，１４２の幅方向の長さは鋳造ロール１１，１２の幅方向の長さとほぼ等しく形成され、一対の側堰板１４３，１４４は、これら一対の主堰板１４１，１４２と一対の鋳造ロール１１，１２とに押圧されている。これにより、一対の主堰板１４１，１４２、一対の側堰板１４３，１４４及び一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の近傍（接触面１１３，１２３）とで囲まれた空間に溶湯５が受容されることになる。

なお、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、当該他方の鋳造ロール１２が架台４に対して水平方向に移動する際においても、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を維持するように引張り弾性体１４７が設けられている。これに対して、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。

本実施形態の一対の主堰板１４１，１４２は、図１及びこれを拡大した図３に示すように、当該主堰板１４１，１４２の下部には、一対の主堰板１４１，１４２の板間距離が第１距離Ｌ１である拡張域１４Ｅが設けられ、この拡張域１４Ｅの上部には、一対の主堰板１４１，１４２の板間距離が第１距離Ｌ１より短い第２距離Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）である縮小域１４Ｒが設けられている。また、縮小域１４Ｒの主堰板１４１，１４２の鉛直方向の位置（鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１に直交する方向の位置）は、後述する溶湯５の凝固開始点Ｐ３よりロールギャップ１３側に配置されている。

拡張域１４Ｅの鉛直方向の長さ、拡開角度、板間距離Ｌ１及び縮小域１４Ｒの鉛直方向の長さ、板間距離Ｌ２は、溶湯ノズル１４の容積、すなわち１バッチで受容するべき溶湯５の容量と、溶湯ノズル１４における溶湯５の目標液面高さにより適宜の値に設定される。上述したとおり、ロールギャップ１３の上方における溶湯の液面高さは、ロールギャップ１３に加わる圧力、すなわちロールギャップ１３を押し広げようとする力に相関し、この力によってロールギャップ１３の寸法が短時間で目標寸法になることが、製品歩留まりを向上させる観点から好ましい。したがって、１バッチで受容するべき溶湯５の容量が一定量であれば、縮小域１４Ｒの幅寸法（一対の主堰板１４１，１４２の板間距離Ｌ２）が小さいほど、目標液面高さが高くなり、ロールギャップ１３に加わる圧力が大きくなる。

ただし、溶湯ノズル１４の全体を縮小域１４Ｒで構成すると、溶湯ノズル１４の下部において溶湯５が鋳造ロール１１，１２と接触する接触面１１３，１２３の面積が減少し、これにより所定温度までの冷却時間が長くなるので、鋳造ロール１１，１２の周速度を遅くする必要がある。このようにすると生産性が低下する。そこで、本実施形態の溶湯ノズル１４においては、溶湯ノズル１４の下部の拡張域１４Ｅにより、溶湯５が鋳造ロール１１，１２と接触する面積を充分に確保しつつ、同時に溶湯ノズル１４の上部の縮小域１４Ｒにより、目標液面高さをできる限り高くすることとしている。

図１及び図２に戻り、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。

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。

さて、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１においては、図３に示すように、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注入すると同時又は若干のタイムラグをもって、一対の鋳造ロール１１，１２の回転を開始する。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。

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３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。同図において、溶湯５の凝固開始点Ｐ３、すなわち符号５２で示す固液共存の溶湯の始点を、主堰板１４１，１４２の下端が鋳造ロール１１，１２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２と同じ位置として示しているが、鋳造ロール１１，１２による冷却能力が低いほど又溶湯５の温度が高いほど、この溶湯５の凝固開始点はロールギャップ１３側に移動する。上述したとおり、本実施形態の主堰板１４１，１４２の縮小域１４Ｒの鉛直方向の位置は、点線矢印で示すように、この溶湯５の凝固開始点Ｐ３よりロールギャップ１３側に設けられている。

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。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３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３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。

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３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。

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３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。

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。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
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３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。

この鋳造開始時において、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注湯する鋳造初期において、本実施形態の溶湯ノズル１４には縮小域１４Ｒが設けられているので、溶湯５の液面が目標液面に短時間で到達することができる。また溶湯ノズル１４内の溶湯５が徐々に少なくなる鋳造終期において、ロールギャップ上の液面位置が長時間目標液面を維持することになる。この結果、得られるアルミニウムシート２の表面及び内面の仕上がり品質が一定値以上に維持され、アルミニウムシート２の先頭と後尾の廃棄部分が少なくなるので、製品の歩留まりが向上する。

これに加えて、本実施形態の溶湯ノズル１４の下部には拡張域１４Ｅが設けられ、溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積が充分に確保されているので、一対の鋳造ロール１１，１２の周速度を高めても溶湯５は充分な速度で冷却する。これにより、アルミニウムシート２の生産性を高めることができる。

さらに、主堰板１４１，１４２の表面は、溶湯ノズル１４内において比較的温度の低下が大きいことからその表面近傍に半凝固（固液共存）した塊が生じ易い。しかしながら、本実施形態の主堰板１４１，１４２の縮小域１４Ｒの鉛直方向の位置は、溶湯５の凝固開始点Ｐ３よりロールギャップ１３側に設けられているので、縮小域１４Ｒの主堰板１４１，１４２の表面近傍から半凝固した塊がロールギャップ１３方向へ流下しても、鋳造ロール１１，１２の表面に落下することが抑制される。すなわち、固液共存の溶湯５又は固相の溶湯５３に入り込み、ここで周囲の固液共存の溶湯５と一体化される。これにより、半凝固した塊が鋳造後のアルミニウムシート２に巻き込まれ、表面欠陥になることが防止される。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図３に示す第１実施形態の溶湯ノズル１４は、鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１に直角方向（図３に示す左右方向）において、ロールギャップ１３の中心線ＣＬ_Ｒを対称線として一対の主堰板１４１，１４２が線対称の形状とされ、さらに縮小域１４Ｒにおける一対の主堰板１４１，１４２が鉛直方向に沿う平板から構成されている。これに対して、図４に示す第２実施形態のように、縮小域１４Ｒにおける一対の主堰板１４１，１４２の構造を、拡張域１４Ｅの上端に連続して鉛直方向に延在する主堰板１４１，１４２の第１縮小域１４Ｒ_１と、第１縮小域１４Ｒ_１の上端に連続して外側に向かって拡開する主堰板１４１，１４２の第２縮小域１４Ｒ_２とを含む構造としてもよい。そしてこの場合にも、主堰板１４１，１４２の縮小域１４Ｒの鉛直方向の位置を、溶湯５の凝固開始点Ｐ３よりロールギャップ１３側に設ける。

上述したとおり、図３に示す溶湯ノズル１４においては、主堰板１４１、１４２の下端が鋳造ロール１１，１２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２と、凝固開始点Ｐ３とがほぼ同じ位置となっているが、溶湯５の冷却速度が遅いと、図４に示すように凝固開始点Ｐ３が、主堰板１４１，１４２の下端の点Ｐ２よりロールギャップ１３側に移動することがある。この場合に、点Ｐ２と点Ｐ３との間に、縮小域１４Ｒの主堰板１４１，１４２の表面近傍で生じた半凝固した塊が落下すると、この半凝固した塊が鋳造後のアルミニウムシート２に巻き込まれ、表面欠陥になることがある、しかしながら、本実施形態では、主堰板１４１，１４２の縮小域１４Ｒの鉛直方向の位置は、溶湯５の凝固開始点Ｐ３よりロールギャップ１３側に設けられているので、縮小域１４Ｒの主堰板１４１，１４２の表面近傍から半凝固した塊がロールギャップ１３方向へ流下しても、鋳造ロール１１，１２の点Ｐ２と点Ｐ３との間の表面に落下することが抑制される。すなわち、固液共存の溶湯５又は固相の溶湯５３に入り込み、ここで周囲の固液共存の溶湯５と一体化される。これにより、半凝固した塊が鋳造後のアルミニウムシート２に巻き込まれ、表面欠陥になることが防止される。

また図４に示す第２実施形態の溶湯ノズル１４では、縮小域１４Ｒにおける一対の主堰板１４１，１４２を、拡張域１４Ｅの上端に連続して鉛直方向に延在する主堰板１４１，１４２の第１縮小域１４Ｒ_１と、第１縮小域１４Ｒ_１の上端に連続して外側に向かって拡開する主堰板１４１，１４２の第２縮小域１４Ｒ_２とを含む構造としているので、第１縮小域１４Ｒ_１により、目標液面を満たす一方、第２縮小域１４Ｒ_２により溶湯ノズル１４の容積を稼ぐことができる。したがって、溶湯ノズル１４の高さ方向の寸法を最小限に抑えることができる。

図３に示す第１実施形態の溶湯ノズル１４は、鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１に直角方向（図３に示す左右方向）において、ロールギャップ１３の中心線ＣＬ_Ｒを対称線として一対の主堰板１４１，１４２が線対称の形状とされているが、図５に示す第３実施形態のように、一方の主堰板１４１のみの下部を屈折し、他方の主堰板１４２は平板で構成し、これにより、一対の主堰板１４１，１４２の下部に拡張域１４Ｅを形成し、その上部に縮小域１４Ｒを設けてもよい。ただしこの場合には、一方の鋳造ロール１２の接触面１２３の面積が、他方の鋳造ロール１１の接触面１１３の面積より大きくなるので、一対の鋳造ロール１１，１２の冷却能力を相違させる必要がある。すなわち、接触面１２３の面積が大きい鋳造ロール１２の冷却能力を、接触面１１３の面積が小さい鋳造ロール１１の冷却能力より小さく制御する。

図４に示す第２実施形態の溶湯ノズル１４は、鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１に直角方向（図４に示す左右方向）において、ロールギャップ１３の中心線ＣＬ_Ｒを対称線として一対の主堰板１４１，１４２が線対称の形状とされているが、図６に示す第４実施形態のように、一方の主堰板１４１のみの下部及び上部を屈折し、他方の主堰板１４２は平板で構成し、これにより、一対の主堰板１４１，１４２の下部に拡張域１４Ｅを形成し、その上部に縮小域１４Ｒ（第１縮小域１４Ｒ_１及び第２縮小域１４Ｒ_２を含んでもよいし含まなくてもよい）を設けてもよい。ただしこの場合には、一方の鋳造ロール１２の接触面１２３の面積が、他方の鋳造ロール１１の接触面１１３の面積より大きくなるので、一対の鋳造ロール１１，１２の冷却能力を相違させる必要がある。すなわち、接触面１２３の面積が大きい鋳造ロール１２の冷却能力を、接触面１１３の面積が小さい鋳造ロール１１の冷却能力より小さく制御する。

図３〜図６に示す第１〜第４実施形態の溶湯ノズル１４の拡張域１４Ｅは、鋳造ロール１１，１２との接触点Ｐ２に向かって傾斜して拡開する形状とされているが、図７に示す第５実施形態のように、拡張域１４Ｅの主堰板１４１，１４２を鉛直方向に延在する形状とし、その上部に傾斜面（又は水平面でもよい）を挟んで縮小域１４Ｒを設けてもよい。

なお、以上の図１〜７に示す実施形態の溶湯ノズル１４の拡張域１４Ｅは、鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿って連続して同一の形状とされているが、本発明はこの実施形態に限定されない。たとえば、拡張域１４Ｅ及び縮小域１４Ｒを鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿って不連続に形成してもよい。また、拡張域１４Ｅと縮小域１４Ｒは、鋳造ロール１１，１２の回転軸方向について幅広となる拡張域と幅狭となる縮小域を設けてもよい。この場合、一対の側堰板１４３，１４４の上部の間隔が下部の間隔より短くなるように側堰板１４３，１４４を屈曲してもよい。

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
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
Ｗ_Ｒ…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
１４５，１４６…押圧弾性体
１４７…引張り弾性体
１４Ｅ…拡張域
１４Ｒ…縮小域
１４Ｒ_１…第１縮小域
１４Ｒ_２…第２縮小域
Ｌ１…第１距離
Ｌ２…第２距離
１５…レードル（取鍋）
２…アルミニウムシート
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
Ｐ１…ロールギャップが中心水平線と交わる点
Ｐ２…主堰板の下端が鋳造ロールに接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点
Ｐ３…凝固開始点

Claims (5)

1. 軽金属材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
   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た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面に密接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、前記軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備える双ロール式縦型鋳造装置において、
   前記溶湯ノズルの下部には、前記一対の主堰板の距離が第１距離である拡張域が設けられ、
   前記拡張域の上部には、前記一対の主堰板の距離が前記第１距離より短い第２距離である縮小域が設けられている双ロール式縦型鋳造装置。
2. 前記縮小域は、前記拡張域の上端に連続する前記一対の主堰板の少なくとも一方が、前記ロールギャップを中心にして内側に縮小して構成される請求項１に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
3. 前記縮小域は、前記拡張域の上端に連続して鉛直方向に延在する第１縮小域と、前記第１縮小域の上端に連続して外側に向かって拡開する第２縮小域とを含む請求項１又は２に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
4. 前記拡張域は、前記一対の主堰板の少なくとも一方が外側に向かって拡開して構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
5. 軽金属材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
   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た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面に密接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、前記軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備える双ロール式縦型鋳造装置において、
   前記溶湯ノズルの下部には、前記一対の側堰板の距離が第１距離である拡張域が設けられ、
   前記拡張域の上部には、前記一対の側堰板の距離が前記第１距離より短い第２距離である縮小域が設けられている双ロール式縦型鋳造装置。

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