JPH01502169A - ローラの冷却のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ローラの冷却のための方法及び装置 本発明はローラの冷却のための方法及び装置に関し、特に、ローラ外筒部材とロ ーラ芯部材との間において、軸方向に形成された冷却通路の内部に冷却媒体を流 通させるようにした、ローラの冷却のための方法及び装置に関する。

２つのローラの間で金属の連続鋳造が行なわれる場合には、鋳造のための鋳型は 実質的にそれらのローラの間の間隙と側方の縁壁とから形成されている。ローラ の作用する時間が比較的短いため、短時間の間に大量の熱量を除去せねばならな い、これまでのところ、ローラの冷却は外部からローラに散水することによって 、または内部冷却によって行なわれていた。運転上の理由からは、ローラの内部 冷却の方が好ましい。

ローラの内部冷却が行なわれる場合には、通常、ローラ芯部材とローラ外筒部材 との間に冷却通路が形成され、この冷却通路の内部を冷却媒体が流動する。この 冷却媒体（通常は冷却水である）が、ローラ外筒部材から熱を奪う、冷却通路の 構造には非常な多大の注意を払う必要があり、その理由は、冷却通路は冷却され る素材から奪われる熱量の大きさついての責任があるばかりでなく、それと同時 に、ローラ自体の形状と寸法に対しても影響を及ぼすものだからである。ローラ がその長手方向に、ないしはその周方向に不均一に冷却される場合には不均一な 熱膨張により応力が発生する。この応力によって、特にローラの不均一なたわみ が生じ、このたわみがローラ鋳造される素材の品質に悪影響を及ぼす、具体的に 述べるならば、鋳造される材料を縦方向及び横方向に均一に冷却することに注意 を払わねばならない。

スイス特許公報第４２９０４２号　（ＣＨ−ＰＳ　４２９０４２　）には、ロー ラ芯部材とローラ外筒部材との間に、冷却通路が螺線形に延在している鋳造ロー ラが示されており、それらの螺線形冷却通路は、ローラの一方の端面と他方の端 面との間を交互に行き来している。流入路と流出路とはローラ芯部材の同一の端 面に開口している。

Ｅ、八−マンによる１９８０年刊「連続鋳造法ハンドブックＪ　（Ｅ＋Ｈｅｒｒ ｍａｎｎ、　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ、 　１９８０　）の第６４頁の第１０図によって、もう１つの別のローラが公知と なっている。このローラにおいては、冷却通路は軸方向に延伸しており、流入路 と流出路とはローラ芯部材の同一の端面に開口している。ローラの一方の端面か ら注入された冷却媒体は反対側で流れの向きを変えられ、逆方向へ転換されて再 度冷却を行なう、この方式には、冷却がローラの全周に亙って均一とはならない という欠点があり、その理由は、逆方向へ流れる冷却媒体は、既に強い加熱を受 けてより高い温度となっているからである。

本発明者は、ローラの全外周面に亙って縦方向及び横方向に均一にこのローラを 冷却することのできる、上述の種類のローラの冷却方法及び装置を提供すること を課題とするものである。

この課題は、方法発明に関しては、本発明に拠れば冷却媒体が、複数の冷却通路 の内部を、交互に向流関係をなして一方の端面から他方の端面へと流動するよう にし、且つそこから流出するようにしたことによって、達成されている。

望ましくは、冷却媒体は、２本づつの互いに近接した冷却通路の内部を、それら ２本を１組として交互に向流関係をなすように流動させられる。

本発明に拠れば、上記課題は、装置発明に関しては、夫々が冷却媒体の注入と排 出のための、中心通路と筒状通路とに区分された通路孔が、ローラの一方の端面 から他方の端面の近傍の領域まで達していることと、更に、ローラ芯部材の長手 方向溝とローラ外筒部材とから形成されローラ芯部材の全長に亙って延在する冷 却通路のための、流入口と流出口とが、冷却媒体が向流関係をなして流動するよ うに、両側のローラ端面の近傍に交互に配設されていることによって、達成され ている。

装置のコストを考慮するならば、冷却媒体のための、交互に配設された流入口と 流出口とを、各２本の隣接した冷却通路により接続するのが有利であることが、 判明している。

夫々中心通路と筒状通路とから、交互に径方向に分岐延出している通路孔が、ロ ーラボディの両端部の外周部分において外方への移動が拘束された状態でこのロ ーラボディに当接している着脱自在な分流フランジ部材まで延在しており、この 分流フランジ部材は、冷却媒体を対応する冷却通路へ流入、ないしはそこから流 出させるものである。低温の冷却媒体を冷却通路へ流入させるに際しては、特に 、冷却通路１本毎に、または一対の冷却通路毎に、交互に流入させるようにする ０反対側のローラ端面においては、加熱後の冷却媒体が他方の分流フランジ部材 により集められる。冷却媒体が中心通路を介して注入されている場合であれば、 この集められた冷却媒体は筒状通路へ還流される。これと逆に、冷却媒体が筒状 通路を介して流入している場合には、加熱された冷却媒体は中心通路へと還流さ れる。

殆ど手間をかけずに取外すことのできるこの分流フランジは、ローラ外筒部材を 取外すことなく冷却通路を機械的に清掃することを可能としている。その場合に は、例えば、冷却通路に単に適当な清掃具を挿通するだけで清掃することができ る。

実際的な例としては、外径が６００ミリメートルの鋳造用ローラには１６０本の 冷却通路が、また外径が９００ミリメートルのものには２４０本の冷却通路が備 えられている。これは、円筒面上における冷却通路の間隔が約１２ミリメートル であることに相当する０本発明のこの冷却通路の配役態様によって、ローラ表面 上に縦方向及び横方向に掻めて均一な温度分布が得られることが測定されている 。各２本の隣接した冷却通路内を冷却媒体が同方向に流動するようにした場合に も、ローラ外筒部材は、あらゆる部分において均一な温度となることが保証され ている。温度の不均一に起因するローラ寸法の不整も、鋳造される帝王素材の品 質の低下も、いずれも生じることがない。

これより、図面に示された実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する０図面 は以下のものを図示している。

一第１図は、ローラ支持構造体のローラ支持部の近傍の部分を、冷却媒体の注入 構造並びに排出構造と共に示す部分断面図、 一第２図は、長さをつめて図示されているローラの、片半分の拡大縦断面図、 一第３図は、ローラ内部の冷却水の流れを模式的に示す図、 一第４図は、別の、長さをつめて図示されているローラの、片半分の拡大縦断面 図、 一第５図は、冷却外筒部材を取外した状態における、ローラ芯部材から分流リン グ部材への移行部分の屓開図、 一第６図は、第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿った縦断面図、そして、 一第７図は、第５図の■−■線に沿った縦断面図である。

第１図は、ローラ支持構造体に回転自在に担持されたつ−ラｌを示す０図を見易 くするために支持構造体のうちの一方の担持フレーム２のみが図示されている。

この担持フレームとローラとの間には複数の軸受リング３．４．５に抱持された 軸受ローラ部材６が配設されており、それらによって、ローラの軸受が形成され ている。

ローラ１は、その主要部がローラ外筒部材７とローラ芯部材８とから成り、ロー ラ芯部材８はその肩部１３を越えて突出部９まで延伸している。担持フレーム２ に回転自在に担持されたこのローラ突出部９は、その端面がバッキングボックス １０で覆われており、バッキングボックスｌＯは冷却媒体の注入口１１と排出口 １２とを備え、冷却媒体は実際には冷却水である。バッキングボックスｌＯは注 入口１１の後方にリザーバチャンバ１４を備え、このリザーバチャンバ１４には 中心通路１５が接続されている。冷却水はこの中心通路１５の内部を、ローラの 長手軸Ａと平行にローラの反対側の端面の近傍の領域まで導かれる。この中心通 路１５はその周りを筒状通路１６によって囲繞されており、筒状通路１６は加熱 された冷却水を還流させ、排出口１２へ導いている。この筒状通路１６は、ロー ラの長手軸Ａと同志の輪形状の通路隔壁１７によって、中心通路１５から区分さ れている。

ローラには、ローラ芯部材８から突出部９へ移行する部分に、その円筒面で径方 向外方への移動が拘束された状態にある分流フランジ部材２０が嵌合されている ０分流フランジ部材２０はボルト２１によりローラ芯部材８に連結されており、 ローラ外筒部材７の固定と冷却水の分流とを行なっている。第１図においては、 更にその他の図においても同様であるが、冷却水の流動方向が矢印で示されてい る。

ローラ芯部材８それ自体の内部に、第２図に示されるように冷却水を中央部から 周辺部へ、もしくはその逆の方向へ流動させるための通路孔２２．２３．２４． ２５が備えられている０通路孔２２と２５だけが断面の面内に位置しており、残 りの通路孔２３と２４は所定の角度だけずれた、ローラの長手軸Ａを含む別の平 面内に位置している。この角度は通路孔の数に応じて変化する。ただし、中心通 路１５と連通した１本の通路孔と筒状通路１６と連通した１本の通路孔とが、常 に、ローラの長手軸Ａを含む同一の平面内に延在している。実際的な例では、こ れらの通路孔２２．２３．２４．２５の本数は、夫々１本づつから夫々冷却通路 ２６の数の２分の１の本数までの間にある。

ローラの軸方向に延在する冷却通路２６は、ローラ芯部材８に設けられた外方へ 向かって開いた溝として、円筒面２７上に形成されている。これらの溝は、運転 準備の整った状態のローラにあっては、ローラ外筒部材７の内面で閉塞されてい る。

分流フランジ部材２０は、リング形シール部材２８及び２９によって、ローラ芯 部材８に対してもまたローラ外筒部材７に対しても密閉状態で、取付けられてい る。

分流フランジ部材２０の内部に設けられた複数のリング状の凹部が、それらに隣 接するローラ芯部材８並びにローラ外筒部材７の夫々の外表面と協働して３つの リング状通路を形成しており、それらの通路については以下のとおりである。

一ローラの外側の端面４１，４１ａから更、に離隔した内周リング状通路３０． ３０ａには、通路孔２２と２５が開口している。

一ローラの外側の端面４１．４１ａに隣接する内周リング状通路３１．３１ａに は、通路孔２３と２４が開口している。

一外周リング状通路３２．３２ａには、冷却通路２６が交互に開口している。

更に、ローラの端面４１，４１ａから離隔している方の内周リング状通路３０， ３０ａには、それらに対して直立する方向に貫通路３３．３３ａが形成されてお り、これらの貫通路３３．３３ａは、分流フランジ部材２゜を径方向に貫通して 斜め内方へ延伸し、夫々の側の外周リング状通路３２．３２ａに開口している。

他方の内周リング状通路３１，３１ａからは、貫通路３４．３４ａが、冷却通路 ２６の端部のうちの外周リング状通路３４，３４ａとは接続されていない側の端 部まで、径方向に延在している。これらの貫通路３４．３４ａは分流フランジ部 材２０の内側面に設けられた切欠き部であり、それらの切欠き部は、それらに接 するローラボディ８の平滑な端面４１．４１ａによって、密閉状態で閉塞されて いる。

第２図の実施例においては、各々の冷却通路２６はその両端が、外周リング状通 路３２．３２ａに接続されているか、または貫通路３４．３４ａに接続されてい る。

また、それらの冷却通路は、交互に外周リング状通路３２．３２ａと貫通路３４ ．３４ａとに接続されている。

従って、ローラ内部の中心通路１５に注入される冷却水は、２種類の流動経路を 交互に貫流する。これについては以下のとおりである。

一冷却水はローラの中心部を長手方向に、その全長に亙って貫流し、流入開口３ ５を介して１本または複数本の通路孔２５へ流入し、更に、内周リング状通路３ ０ａ、貫通路３３ａ２そして外周リング状通路３２ａへ流入し、更にそこからポ ケット４４ａを通って、１つのポケットから各２本の冷却通路２６へ流入する。

このＮ１交互に、２本の冷却通路が接続されて２本の冷却通路が接続されていな いという接続態様となっている。冷却水は加熱を受けつりローラの反対側の端面 ４１へ向かって流動し、ポケット４４を通って流出し、外周リング状通路３２の 内部で合流し、貫通路３３を介してリング状通路３０へ流動し、次に１本または 複数本の通路孔２２を介して筒状通路１６へと導かれる。この加熱された冷却水 は、冷却に使用されたその他の冷却水と共に、この筒状通路１６を通ってローラ から流出する。

一新たに供給さ°れる冷却水のうちの残りの部分の冷却水は、細長形状の流出開 口３６を通って１本または？Ｉ数本の通路孔２３へ流入し、内周リング状通路３ １及び貫通路３４を通って、外周リング状通路３２とは接続されていない冷却通 路２６の端部へと流動する。更に、この冷却水は加熱を受けながら冷却通路２６ 内を反対側の端面４１ａへ向かって流動し、そこから貫通路３４ａへ流入し、更 に内周リング状通路３１ａと、１本または複数本の通路孔２４とを通って、筒状 通路１６へ流動する。

中心通路１５から、細長形状に形成された流出開口３６を通って流出する冷却水 は、リング状チャンバ３７の内部で合流する。このリング状チャンバ３７は隔壁 部材３８によって筒状通路１６から密封されており、また、このリング状チャン バ３７の個々に分離したセグメントは、筒状通路１６の内部を還流する加熱され た冷却水が、そこを貫通して流れ得るようにしている。

以上の流動経路の全ての流路断面について、その断面積の決定に際しては、逆流 、停滞が生じることのないように留意せねばならない。

以上に説明した冷却媒体の流動経路が、模式図として第３図に再掲されている。

夫々の流動経路の流動方向が交互になっていることが明瞭に示されている。

第４図は、分流フランジ部材２０まで冷却媒体を注入する注入構造と、そこから の冷却媒体の排出構造の、別実施例を示している。冷却水の注入は筒状通路１６ を介して行なわれ、この筒状通路１６はローラｌの長手軸Ａの一部分だけに亙っ て延在している。一方の分流フランジ部材２０の内周リング状通路３０ａへの、 冷却水の流入は、ローラの長手軸Ａに対して直角方向の８本の通路孔２５を介し て行なわれる。また、ローラｌの遠い方の側の端面に位置している、他方の分流 フランジ部材２０の内周リング状通路３１への冷却水の流入は、斜めの方向に延 伸している同じく８本の径方向通路２３を介して行なわれる。

加熱された冷却水の排出は中心通路１５を介して行なわれ、このような中心通路 １５を用いるためには、全ての通路孔がローラの長手軸の一部分の範囲内に集ま っている必要がある。各々８本づつの通路孔２２及び通路孔２４が、ローラボデ ィ８の内部に、通路孔２３及び通路孔２５と同様の態様で、適切に貫通形成され ている。

第４図の構成は、第２図のようなリング状チャンバ３７と、同チャンバの冷却水 を交差して流動させるための構造とを備える必要がないという、利点を有する。

ローラ外筒部材７の上には、凝固しつつあるアルミニウムの帯状素材４０が形成 されている。

第５図は、本発明の好適実施例の製造技法の更なる詳細を示しており、この好適 実施例は特に、一対振に交互に冷却水が貫流するようにした、径方向に延在する 複数の冷却通路２６を備えた実施例である。端面４１に達するまで延伸している 冷却通路２６を備えたローラボディ８は、分流フランジ部材２０に固着連結され ている。運転状態では装着されているが、図では判り易すくするために不図示と したローラ外筒部材が、ローラボディ８の円筒面２７上、並びに分流フランジ部 材２０の円筒面４２上に載置され、これによりローラ外筒部材は冷却通路２６、 ポケット４４、分流ないし合流チャンバ４３（分流チャンバとなるか合流チャン バとなるかは冷却水の流れの方向に依る）、及び外周リング上通路３２が閉塞形 成される。

冷却水は分流チャンバ４３から流出し、２本の互いに隣接する冷却通路２６へ分 流して流入する。ローラボディの反対側の端面においては、加熱後の冷却水が、 相似の形状に形成された合流チャンバ４３によって集められ、そこから更に先へ 案内される０分流チャンバ４３と合流チャンバ４３とは、分流フランジ部材２０ の側面から離隔している。

残りの冷却通路２６から逆方向に流れてくる加熱された冷却水は、通路２本分が １対となって、外方へ開口した切欠き部の内部に分流フランジ部材２０の円筒面 ４２によって形成されたポケット４４を介して、外周リング状通路３２へ案内さ れる。そこから、冷却水は分流フランジ部材２０を貫通して形成された貫通路３ ３へ流入する。

ローラボディの図示されていない反対側の端部においても、冷却水は相似の形状 に形成された貫通路から外周リング状通路へ流入し、更にポケットを介して対応 する冷却通路へ流入する。加熱された冷却水は２本の冷却通路に対して各１つ設 けられている合流チャンバを通って流出する。

第５図には、１対づつ交互に配設された冷却通路２６の配役態様が、特に明瞭に 示されている。

第６図は、一方では、冷却水を注入している貫通路３４から分流チャンバ４３へ の移行部分及びそこから更に２本１組の冷却通路２６への移行部分を示すもので ある。他方では、外周リング状通路３２から側面に隣接した内周リング状通路３ ０まで延在してそれらを連通している貫通路３３が図示されている。

最後に第７図は、加熱された冷却水が流れる冷却通路２６からポケット４４への 移行部分及びそこから更に外周リング状通路３２への移行部分を示すものである 。

ＦＩＧ、３ ＦＩ　ＮＰＩ　ｐ− Ｍ　啼　啼　６ 国際調査報告 国際調査報告　。Ｈ８７００１７、

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．特にアルミニムその他の金属の帯状素材（４０）の連続鋳造におけるローラ の冷却方法であって、ローラ外筒部材（７）とローラ芯部材（８）との間におい て、軸方向に形成された冷却通路（２６）の内部に冷却媒体を流通させる方法に おいて、 冷却媒体が、複数の前記冷却通路（２６）の内部を、交互に向流関係をなして一 方の端面（４１、４１ａ）から他方の端面へと流動するようにし、且つそこから 流出するようにしたことを特徴とする方法。
2. ２．冷却媒体が、前記冷却通路（２６）の内部を、一対毎に交互に向流関係をな して流動するようにしたことを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. ３．特にアルミニムその他の金属の帯状素材（４０）の連続鋳造におけるローラ の冷却装置であって、ローラ外筒部材（７）とローラ芯部材（８）との間に軸方 向に形成された、冷却媒体を流通させるための冷却通路（２６）を備えた装置に おいて、 夫々が冷却媒体の注入と排出のための、中央通路（１５）と筒状通路（１６）と に区分された通路孔が、前記ローラ（１）の一方の端面から他方の端面の近傍の 領域まで達していることと、更に、前記ローラ芯部材（８）の長手方向溝と前記 ローラ外筒部材（７）とから形成され前記ローラ芯部材（８）の全長に亙って延 在する前記冷却通路（２６）のための、流入口と流出口とが、冷却媒体が向流関 係をなして流動するように、両側のローラ端面の近傍に交互に配設されているこ とを特徴とする装置。
4. ４．冷却媒体のための、交互に配設された前記流入口と前記流出口とが、各２本 の隣接した冷却通路（２６）により接続されていることを特徴とする、請求項３ 記載の装置。
5. ５．夫々前記中心通路（１５）と前記筒状通路（１６）とから、交互に径方向に 分岐延出している通路孔（２２、２３、２４、２５）が、前記ローラボディ（８ ）の両端部の外周部分においてその円筒面により外方への移動が拘束された状態 で該ローラボディ（８）に当接している着脱自在な分流フランジ部材（２０）ま で延在しており、この分流フランジ部材にはリング状通路（３０、３１、３０ａ 、３１ａ）が、望ましくは対応して設けられた凹部により形成されており、更に 、それらのリンク状通路に接続して、前記冷却通路（２６）のための交互に配設 された前記流入口と前記流出口とが形成されていることを特徴とする、請求項３ または４記載の装置。
6. ６．前記分流フランジ（２０）を貫通する貫通路（３３、３３ａ）が、前記ロー ラ端面（４１、４１ａ）から離隔した内周リング状通路（３０、３０ａ）から外 周リング状通路（３２、３２ａ）まで径方向に延在しており、該外周リング状通 路は前記分流フランジ部材（２０）の円筒面に設けたポケット（４４、４４ａ） を介して少なくとも１本の冷却通路（２６）と連通されており、更に、前記分流 フランジ部材（２０）の内側面の径方向切欠き部と前記ローラボディとから形成 された貫通路（３４、３４ａ）が、前記ローラ端面（４１、４１ａ）に近接した 内周リング状通路（３１、３１ａ）から、望ましくは分流チャンバないし合流チ ャンバ（４３）を介して、少なくとも１本の冷却通路（２６）まで延在しており 、更に、双方の前記内周リング状通路の前記貫通路が交互に冷却通路と接続され ていることを特徴とする、請求項５記記載の装置。
7. ７．前記外周リング状通路（３２、３２ａ）と前記ポケット（４４、４４ａ）と が、対応して合流フランジ部材（２０）の円筒面（４２）に形成された切欠き部 と該切欠き部を覆う前記ローラ外筒部材（７）とから形成されていることを特徴 とする、請求項６記載の装置。
8. ８．前記中心通路（１５）が冷却媒体の流入通路であり、前記筒状通路（１６） が冷却媒体の流出通路であり、流入する冷却媒体は、一方では前記筒状通路（１ ６）を貫通する流入口を介して１本または複数本の通路孔（２３）へ流入し、他 方では筒状通路（１６）を越えて突出している中心通路（１５）から直接、１本 または複数本の通路孔（２４）へ流入することを特徴とする、請求項１〜７に記 載の装置。
9. ９．前記通路孔（２３）の近傍の領域に前記中心通（１５）が延在しており、前 記リング状通路内にリング状チャンバ（３７）が形成されており、更に、加熱さ れた冷却媒体の還流が、このリング状チャンバの個々に分離したセグメントを通 して行なわれることを特徴とする、請求項８記載の装置。
10. １０．近接した側のローラ端面に対しては径方向に、離隔した側のローラ端面に 対しては斜めの方向に、夫々延在する通路孔（２２、２３、２４、２５）が、前 記通路孔の一部分のみに亙って延在する、冷却媒体を注入するための前記筒状通 路（１６）と、この筒状通路の端部から更に突出して延在している、冷却媒体を 排出するための前記中心通路（１５）とに、夫々開口していることを特徴とする 、請求項１〜７に記載の装置。