JPH02503071A - 金属ストリツプの直接鋳造装置及びその方法 - 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】 金属ストリップの直接鋳造装置及びその方法本願は１９８８年２月５日付け、同 時係属出願第１５２４８６号の一部継続出願である。

発明の背景 発明の分野 本発明は、冷却面上で開始しそして形成された自由頂面へと外向きの方向に進行 する凝固のために、溶融金属が冷却面上に流される移動冷却面を使用する金属ス トリップの連続的直接鋳造に関する。

従来技術 連続基板上における薄いストリップ又は薄板（以下ストリップという）への溶融 金属の直接鋳造により達成される利点は永く認識されており、金属ストリップの 直接鋳造のために多くの方法及び装置が提案されてきＩ；。しかし、これら従来 技術の方法及び装置は、いずれも商業ベースでの使用、特に商品の製造のために 鋳造されたままの状態での使用に適した高品質ストリップの製造に関して、ある いは圧延又はその他の手段による成形のような鋳造以降の作業に関して、十分で あるとは信じられない。

鋳造すべき溶融金属と接触する連続的に駆動される冷却面を使用した従来から知 られている連続的又は直接的なストリップ鋳造技術においては、溶融金属は冷却 面を通して熱を奪われて凝固し、従って冷し金（ｃｈｉｌｌ）と接触すると直ぐ に金属の薄皮が凝固する。ストリップが完全に形成されるまで冷し金は溶融金属 を通過して徐々に動かされ、この薄皮の厚さを増大させる。最初に形成された薄 い薄皮は冷し金にしっがり固着し、この緊密に接合された接触により溶融金属か ら冷し金への最大の熱伝導が生ずる。

凝固していく薄皮は徐々に厚さが増加するので、凝固中のストリップと冷し金と が接合した境界面においては、接合が破られるまで、奪熱による凝固中のストリ ップの収縮が生じ、これによって奪熱の実質的な減少が生じる。このような方法 による良質の鋳造ストリップの生産の成功は、冷し金から鋳造生産物を均一に剥 離できるようにストリップの全幅にわたり均一な割合で熱を取り去る能力に依存 する点が非常に大きい。

冷却面の全面にわたり均一に熱を取り去る一つの方法が本発明の譲受人に譲渡さ れた米国同時係属特許照笑８８５７１８号に開示され請求されている。この方法 は、溶融金属層と冷却面との間に界面を形成するために、冷却面上ｌこ天然酸化 物層を確立し且つこの天然酸化物を実質的に均一な厚さに維持することを含むも のである。

冷し金上での直接鋳造ストリップの生産において、ストリップの頂面、即ち冷し 金から遠い方の面に表面欠陥がしばしば生ずる。これらの欠陥は、表面のひび割 れ、並びにストリップのゲージ又は長手方向形状の変動及び横断方向の断面形状 の変動を含み、鋳造ストリップに引き続く圧延工程又はその他の工程を困難又は 不可能にする。頂部ロールがストリップの頂面又は薄皮を冷却凝固させ且つ冷し 金上に置かれＩ；溶融金属の量を制限する流れ調整装置として作用するような第 ２の冷却ロールを、頂面が凝固するより以前にストリップの頂面に接触させるこ と！こよって、横断形状及びゲージの変動を制御しようとする試みがなされてき た。又高温圧延作用によりストリップのゲージを制御しようとする意図で、スト リップの凝固直後に頂面と圧力ロールを接触させることも又知られている。かか る圧力ロールは、熱を奪いストリップを冷却するため、内部冷却されるか又はそ の他これに適合するようにされる。

ジェイ・エム・メールの米国特許第２３４８１７８号は、第１図及び第４図にお いて、連続的に動くベルト冷却面及び連続円柱状ホイール冷却面上のそれぞれに ノズルから溶融金属を流す手段を明らかにしている。

この特許の第２図、第８図及び第９図は、タンディツシュの底のノズルから出る 溶融金属の流れの頂面と接触するロール２８及び１０６を示しており、ロールは ノズルの開口寸法を調整し従って冷却面上への溶融金属の流量を制御する計量弁 として作用する。この特許の第５図及び第６図は、形成され又は凝固した頂面に 作用するロール３６及び３６ａの使用を示している。頂面と接触しているロール の総て、即ちロール２８．３６．３６ａ及び１０６は、ロールが溶融金属の凝固 を助けるようにロールを通る流水で内部冷却されるのが好ましい。上に示される ように、メールの特許の装置又は方法のいずれも商業ベースで直接鋳造ストリッ プの生産に具合よく使用できるとは信じられない。

日本国公開特許照笑１９８３−４１６５６号（１９８４年３月１０　日）は、溶 融金属が取瓶のような適当な供給源から供給されそして循環冷却用流体によって 内部冷却される大きな円柱状鋳造用ホイールにより規定された１つの壁面を有す る開口タンディツシュ内で一様な液位に維持されるような、薄い金属ストリップ の直接鋳造装置を開示している。鋳造用ホイールはその表面がタンディツシュ内 の溶融金属と接触しながら上向きに動く方向に回転され、同時に、ストリップが タンディツシュ内の溶融金属溜まりの表面から出るとき厚さＴＨを有するストリ ップ９を徐々に形成するように冷却面を経て熱が取り去られる。水冷の頂部ロー ル１０は、凝固したストリップの頂面と係合しそしてストリップの厚さを熱間圧 延作用により厚さｔ″に減少させるように位置決めされる。出てくるストリップ 上に散布される液体は、頂部ロールとの接触前の頂面の凝固を確実なものとする 。

公開欧州特許照笑１９８６６９号（１９８６年１０月２２公開）は、外面がタン ディツシュ内の溶融金属と接触するように位置決めされ且つ外面に付着した凝固 ストリップを引き出すように駆動される大きな冷却ロールを使用した連続処理に よる薄い直接鋳造金属板のための装置を明らかにしている。水冷の頂部ロールが タンディツシュ内の溶融金属内に延びるように置かれ、前記大きな冷却ロールと 同じ外周速度で且つ反対方向に駆動され、従って溶融金属は２つのロール間に供 給され大きなロールの表面から剥がされた薄い固体シートが出現する。同様な装 置及び方法が日本国特許第５９−１３５５１号に開示されている。

主冷却面上を動いている形成されたストリップ又は形成中のストリップと接触す る、従来技術の形式の頂部ロールを使用しようという試みは困難に遭遇した。例 えば、上述の日本国特許及び欧州特許出願に明らかにされたように、冷却された ロールが溶融金属と接触して使用される場合には、頂面が冷却された面との接触 により固化され易く又ストリップの底面が主冷し金に付着するのと同じように表 面に付着する傾向がある。

ストリップの頂面と冷却された頂部ロールとの間のこの付着はごく短時間であり そして頂部ロールの半径が比較的小さいため容易に剥がせるが、それにもかかわ ず鋳造板に欠点を生ずる。

凝固後にストリップの頂面と係合しこれを圧延する頂部ロールを使用して直接鋳 造された薄い金属ストリップを形成しようとする試みも又成功しなかった。形成 され凝固したばかりのストリップは頂部成型用ロールと接触したときはまだ非常 に高温であり且つ柔らかいので、かがる圧延作業の際の金属の動きは本質的に圧 延方向、即ち成形されるストリップの長さの方向のみの動きであり、従ってスト リップの横断断面の形状の修正は達成できない。更に、細かいひび割れ状の表面 欠陥が圧延作業に至る以前に形成され、圧延作業はこのひび割れを無くせないば かりかむしろ広げる。

冷し金上でのストリップの凝固直後に熱間圧延作業によりストリップを形成しよ うとする試みは又、冷却面に使用される溝又はその他の表面のへこみ内への柔軟 なストリップの底面の押し込みを生ずる。これはストリ゛ツブを望ましからぬ表 面形状にするだけでなく、冷却面からのストリップの剥離を不拘−且つ困難なも のとする。

従って、本発明の主要な目的は、高速の商業的操作で薄い直接鋳造された金属ス トリップを製造する新規な方法及び装置を提供することである。

本発明の別の目的は、改良された横断断面形状及びより均一な長手方向形状を有 する薄い直接鋳造された金属ストリップを製造する方法及び装置を提供すること である。

本発明の別の目的は、横方向のひび割れが実質的に無い平滑で均一な頂面を有す る方法及び装置を提供することである。

発明の概要 前述及びその他の特徴並びに利点は、鋳造すべき金属の溶融物を連続的に動く冷 し金に接触させて冷却面上に実質的に一様な厚さのストリップを凝固させ、凝固 が実質的に完了した後にこのストリップを冷し金から取り去るような、本発明に より達成される。冷し金は内部冷却されｔ；円柱状の鋳造用ホイールとすること ができ、ここでは本発明の方法をそのような冷し金を使用した装置を特別に参照 して説明するが、その他の形状の冷し金も又使用し得ることが理解されよう。

以下詳細に説明する本発明の好ましい実施例は、鋳造される金属溶融物用のタン ディツシュ又はその他の容器の一方の端部壁体を効果的に形成するように位置付 けられｊ；円柱状の冷し金を使用し、この冷し金はその表面が溶融物を通過し溶 融物から出るような上向きに動く方向に回転する。

冷し金の連続表面が動いてタンディツシュ内の溶融金属と接触すると、直ちに冷 し金上に金属の固体薄皮が形成されそして冷し金にしっかりと付着する。冷し金 が溶融物を通って上向きに動くと共にこの薄皮の厚さは次第に増加する。表面が 冷却面に対して一定間隔に置かれるように位置付けられた頂部ロールは、駆動さ れる円柱状冷し金の軸線と平行な軸線の回りを回転できるように支持される。頂 部ロールは、ストリップの凝固部分の頂部と共に動く液状金属と係合するがスト リップの凝固部分とは少しも接触しないように位置付けられる。溶融金属の薄層 又はフィルムだけが頂部ロールの下を通過することが好ましく、そして頂部ロー ルは形成されるストリップの所望の断面寸法を作るような形にすることができる 。

頂部ロールとの接触による金属の凝固を防ぐために、ロールは冷却されず、少な くも鋳造されている金属又は合金の最低凝固温度と等しい温度に維持されること が好ましい。これにより、溶融金属フィルムは、動いているストリップの長手方 向及び横方向のいずれにも自由に動くことができ、頂部ロールのニップ部に存在 する液状フィルムにより規定された一様且つ平滑な頂面が作られる。この薄いフ ィルムはストリップに対してはそれ以上動くことなく急速に凝固し、鋳造された ままの状態での商業的使用に対して及び鋳造後の処理に対して、ひび割れ及びそ の他の欠陥が無い頂面を有するより一様なストリップが得られる。

図面の簡単な説明 本発明の上述及びその他の特徴並びに利点は、添付図面を参照し行なわれる以下 の詳細な説明から明らかになるであろう。図面において、第１図は本発明の原理 を具体化した直接鋳造装置の部分的に断面で示された図式的な立面図、 第２図は第１図に示された装置の一部の平面図、第３図は第２図の線３−３に沿 って得られ部分的に断面で示された立面図、 第４図は本発明の装置に使用された頂部ロールの立面図、第５図は第４図に示さ れたロールの一部の拡大断面図、第６図は第４図の線６−６に沿って得られた拡 大断面図、そして第７図は本発明を実行するときの装置を通る溶融金属の流れの 図式的な断面図である。

好ましい実施例の説明 詳細に図面を参照すれば、本発明の実施に使用されるのに適した溶融物引き出し ストリップ鋳造装置が第１図及び第２図に図示され、番号ｌＯで全体的に示され る。装置は、冷却された円柱状外面１４を有する円柱状鋳造用ホイール又はドラ ム形式の冷し金１２を備え、金属ストリップ１６は外面１４上で鋳造される。タ ンディツシュ組立体１８は、鋳造用ホイール１２のごく近くに置かれ、冷却面１ ４と接触するように一様な深さでタンディツシュ中に溜められた溶融金属２０を 供給する。

鋳造用ホイール１２は、水又はその他の冷却用流体により内部を冷却され、表面 １４を経て熱を急速に引き出し、鋳造用の表面１４がタンディツシュ１８内の溶 融物を通って上向きに回転するので、溶融物２０からの液状金属を急却し凝固さ せる。内部冷却鋳造用ホイールは知られており、かかるホイール１２は本発明の 一部を形成するものではない。公知の内部冷却鋳造用ホイールの一例は米国特許 第２３４８１７８号に見られる。また、冷し金１２の外表面１４は米国特許第３ ３４５７３８号及び第４２５０９５０号の例に見られるように溝が付けられ又は 粗面にされるのが好ましい。

ジャーナル軸受２２のような適当な手段が、番号２４で全体として示された強固 な支持枠上に固定され、水平軸線の回りで回転できるように冷し金１２を支持す る。冷し金はタンディツシュ１８の近くに支持され、第１図に図式的に示された 可変速モーター及び減速用歯車機構２６及び駆動用チェーン又はベルト２８のよ うな適当な駆動手段が、冷し金をその固定水平軸線の回りで駆動するために備え られる。３０で図式的に示された通常の設計の適当なコイル巻取り組立体を、ス トリップ１６が連続鋳造用組立体から出てくるときストリップ１６を連続的に巻 取るために備えることができる。

一様な磨かれた密度の高い天然酪化物の皮膜を冷却面１４に維持するために、冷 し金１２の回転軸と平行な長手方向軸線を有する軸３４に回転ブラシ３２が回転 できるように取り付けられている。ブラシ３２は、適当なブラケット３６により 支持され、表面１４と連続的に係合しこれを磨くようにモーター及び減速歯車組 立体２６よりベルト３８等によって駆動される。ブラシ組立体、及び表面１４上 に一様な酸化物皮膜を維持する磨きの効果は、本発明の譲受人に譲渡された１９ ８８年１０月２７日付け、米国同時係属特許照笑０７／２６３０７４号に詳細に 説明されている。

第２図及び第３図に最もよく見られるように、タンディツシュ組立体１８は、床 ４０及び横方向に間隔をあけられ上方に延びている側壁４２．４４、後壁４６及 び冷却面１４によって効果的に閉鎖された開口排出端を備える。底壁４０は、第 ３図及び第７図に最もよく見られるように、輪郭の合ったリップ４８状のタンデ ィツシュ開口端で終わる。溶融金属は、受入れ室５０及び液位等化室５２から端 壁４６の没した入口５４を経てタンディツシュ１８に供給される。溶融金属を、 取瓶又は高温金属輸送システムのような適宜の適切な手段により溶融炉から受入 れ室５０に供給することができる。

入口５４を通ってタンディツシュ内に流入した溶融金属は中央バッフル５６に突 き当たる。このバッフルは、上から見て全体としてＶ字型であり、７字の先端は 入口５４から間隔をあけられこの入口の方に向けられている。従って、タンディ ツシュ内に流れ込む溶融金属は、分割されそして側壁４２．４４の方に反らされ 、チャンネリングは最小となり、冷却面１４に達する金属の流れと温度をより一 様にする。タンディツシュの後部の隅の部分における流れの澱み部分を無くすた めに、一対の斜壁５８．６０がそれぞれ端壁４６と側壁４２．４４との間を端壁 ４６から外向きに開くように延びる。中央バッフル５６の最外端と斜めに延びる 壁５８．６０との間の横方向の空間には、タンディツシュを通りリップ４８に向 かう金属の流れを更に均等化させるように作用するスクリーン形式のフィルター ６２．６４がそれぞれ設けられている。

横断層又は壁６６が、Ｖ字状のバッフル５６の下流位置で側壁４２と４４との間 を延びている。分割壁６６は、その下端が底壁４０の頂面より間隔をあけて置か れ、没しＩ：流れ拡散用スクリーン又はフィルター６８が壁６６とタンディツシ ュの底との間に設けられ、溶融金属の更に均等化され且つ分布させられた流れを 与える。フィルター又はスクリーン６８による流れの制限により、通常、分割壁 ６６の上流側の溶融金属の液位はスクリーンの頂部より上で且つこの壁の下流側 の液位以上となり、これによってタンディツシュの全幅にわたりスクリーンを通 る溶融金属の均一で且つ拡散された流れを作る正の落差が得られる。

第３図に見られるように、分割壁６６とリップ４８との間の位置でタンディツシ ュ１８内に垂直摺動できるように可動の流量調整ゲート７０が支持される。ゲー ト７０は、壁４２．４４の内面上の適当な溝内を案内され、ゲートがタンディツ シュ内の溶融金属と接触しない上昇鋳造位置とタンディツシュの開口端への溶融 金属の流れを停止させるために底面４０と接触しｌ；下降位置との間を動き得る 。もし希望するならば、非常に反応し易い又は容易に酸化しうる金属を鋳造する 場合は、タンディツシュの開口頂部の上に取り外し可能な７−ド又はカバー（図 示せず）を設けそしてフードの下側に窒素又はアルゴンのような不活性気体雰囲 気を作ることができる。この目的で、第２図に示されるようにタンディツシュに 一対の給気マニホールド７２を備えることができる。この−膜形式のタンディツ シュは１９８８年８月８日付け、米国特許照笑０７／１７９５３６号に開示され ている。

本発明により、頂部ロール組立体８０は、タンディツシュ内の溶融金属２０の頂 面の近くであって鋳造運転中に鋳造される金属ストリップが溶融物から出現する 点の近くの位置において、冷し金１２の軸と平行な水平軸の回りに回転するよう に支持されている。冷し金１２の平行な軸に対してロール８０の軸を垂直方向及 び水平方向に調整するための取付は手段が、頂部ロール組立体を支持するために 設けられている。ロール８０の調整可能な取付は手段は、第１図に図式的に示さ れ、垂直方向にラック及びビニオン式調節装置を取り付けるための第１の摺動ブ ロック８２及び水平方向にラック及びピニオン式調節装置を支持するための第２ の摺動ブロック８４を備える。摺動ブロック８４に取り付けられそこから下方に 突出している強固なブラケット組立体８６がロール組立体８０の端部をその水平 軸回りに自由回転できるように支持する。

第４図、第５図及び第６図を参照して、本発明の実施に効果的に使用されるロー ル組立体を詳細に説明する。図示のように、ロール組立体８０は長い円筒状の中 空スリーブ８８を備え、このスリーブは後で十分に説明する方法で鋳造されるス トリップと共に動く溶融金属と接触する滑らかな外面９０を有する。中空スリー ブ８８には短い円筒状ブツシュ部材９２（第４図にその一方だけを示す）を受は 入れる座を形成する端ぐり孔が両端に設けられている。ロール組立体の他方の端 部を第４図に示す端部部分と実質的に同じとすることができる。

スリーブ８８及びブツシュ９２は、長いシャフト９４にキー止めされシャフト９ ４と共に回転できるようにシャフト９４に支持される。シャフト９４は、両端近 くの小直径の軸受部分９６、軸受部分９６から内向きに間隔を置かれた中間直径 のブツシュ支持部分９８、及び最大直径の中央部分を備える。ブツシュ支持部分 と中央部分とのつなぎの段付き部１００は、スリーブをシャフト上に軸方向に固 定するためにブツシュがスリーブ８８内に設置されたとき、ブツシュ９２の端部 と係合するのに適する。ブツシュ支持部分９６に形成された細長いキー溝１０２ 及びこれと対応しＩ；ブツシュ９２の細長いキー溝は、キー１０６（第６図参照 ）を受は入れるように協働し、シャフト９４にブツシュ９２を一緒に回転するよ うに固定する。

ブツシュ９２は適当な高温接合剤又はその他の適当な手段によりスリーブ８８の 端ぐり孔の内面に永久的に固定され、完全な組立体は一体として回転する。一方 のブツシュ９２を組立て前にスリーブ８８の端部内に接合することができ、第２ のブツシュ９２をシャフト９４の組立て後に挿入し接合することができる。ブツ シュ及びスリーブの接合が完了するまでの組立体の取り扱いができるように、適 当な止め輪１０８をブツシュ９２の露出端部と係合する位置に設けることができ る。

ロール組立体８０が完成すると、シャフト９４の外に突出した軸受部分９６がブ ラケット８６上の適当な軸受内に取り付けられ、ブラケットは冷却面１４に対す るロールの位置を正確に位置付けるために調整される。ロールを、冷し金１２と 同じ方向に自由回転できるように又は駆動されるように支持することができるが 、冷し金と反対方向に駆動されることが好ましい。更に、頂部ロールは、冷却面 １４及びロール表面９０の表面速度と異なった速度も使用しうるが、実質的に等 しい速度で駆動されるのが普通である。

頂部ロールは、シャフト９４の端部の適当なスプロケット又はプーリーと係合す る駆動用チェーン又はベルトを含む種々の手段により駆動し得るが、第４図に示 された好ましい実施例においては、頂部ロール８０は冷し金１２から直接駆動さ れる。これを行うために、薄い環状の金属バンド又はスリーブ１１０が中空スリ ーブ８８の各端部上に焼き嵌め又は接合等により取り付けられる。スリーブ１１ ０の半径方向の厚さは、後でより完全に説明するように、表面９０と冷却面１４ との間の望ましい間隙に相当するように選ばれる。この実施例においては、頂部 ロールは、スリーブ１１０の外側表面を十分な力で冷し金１２の外側表面に接触 状態にするように調整され、従って冷し金の回転はスリーブ１１０との摩擦接触 によりロール８０を駆動するであろう。

以上説明したように、頂部口“−ルにおいては、形成されているストリップの頂 面から熱を取り去るための冷却が行われないことが本発明にとって重要である。

代わって、本発明による連続運転では、望ましい実質的に無欠陥の頂面の形成、 及び凝固ストリップと冷却面との間の望ましい均一な剥離の内観点から、液状金 属と頂部ロールとの接触だけを必要とする。これは、成形されているストリップ の頂面を凝固させるのに十分には溶融金属薄層を冷却しないような温度に、頂部 ロールを維持することによって達成される。頂部ロールを、溶融金属との接触の みにより又は外部熱源からの加熱によりこの上昇温度に維持することができる。

頂部ロールは作業開始前に所望温度に予熱されることが好ましい。勿論、頂部ロ ールの最低許容温度は、頂部ロールの熱伝導率、頂部ロールと溶融金属との接触 時間、及び溶融金属の頂部ロールとの接触点における温度を含む多くの要因によ り変化するであろう。しかし、頂部ロール表面は少なくも鋳造される金属又は合 金の最低凝固温度と実質的に等しい温度に維持されることが好ましい。

溶融金属が頂部ロールの表面に付着して鋳造されるストリップの頂面が破壊され るような傾向を防止するために、スリーブ８８は、溶融金属によって濡らされな い材料で形成されるか又はかかる材料で被覆されるべきである。効果的に使用さ れてきたロールの一種はグラファイト製の外側スリーブを使用する。固体グラフ ィトスリーブもまた頂部ロールとして使用し得る。

溶融金属が頂部ロールに付着しないことを確実なものとするために、頂部ロール に適当な剥離剤を塗布してもよい。グラファイトロールによる運転の場合には、 鋳造中連続してロール上にすすの薄い皮膜を堆積させるように、部分燃焼した炭 化水素ガス、例えばアセチレンの流れをロール表面上に向けることにより、カー ボンブラック又はすすが塗布される。このような配置は第１図に示され、溶融金 属と接触する領域における頂部ロールの全長に実質的に沿って延びているマニホ ールド１１２、及び燃焼用可燃ガスの流れをロール表面９０と接触するように方 向付けるためのマニホールド１１２に沿ったバーナーノズル又は一連のノズル１ １４が設けられている。このガスは、ロールの表面温度を所望の温度に安定させ 且つ維持する温度で燃焼しそして同時に剥離剤として作用するようにグラファイ ト表面上にカーボンブラックの薄層を堆積させるように選ばれ、これによってこ のガスは鋳造される液状金属が頂部ロールに付着しないことを確実なものとする 。

上述の装置の運転を開始するためには、頂部ロールが所要の熱を吸収するまでタ ンディツシュ内の溶融金属と接触させることによってロール８８の表面温度を上 昇させることも可能であるが、この方法では頂部ロールの温度が所要の高温に達 するまで品質の粗悪なストリップが生産される結果を招くであろう。従って、好 ましい運転方法は、鋳造作業に入る前にロールを必要な最低温度に予熱すること である。

本発明による直接鋳造装置及び方法の運転は、冷し金１２、タンディツシュ１８ 及び頂部ロール８０の相互関係を図式的に示す第７図からより完全に理解される であろう。背景として、タンディツシュからの溶融金属と接触しない頂部ロール ８０を有する第７図の装置は、従来技術の教示に従って運転される。特に、タン ディツシュからの溶融金属の流れと接触状態にある冷却面１４の動きは、冷却面 １６上の金属の薄いフィルムをただちに凝固させ、冷却面が動くと、溶融金属の 凝固は、継続しそしてストリップがタンディツシュ１８内の溶融物２０かも出た 少し後におけるストリップの全凝固を生ずる。鋳造用表面に溝を有し且つ上述の ように鋳造用表面上の酸化物皮膜を制御する冷し金の使用により、製造されたス トリップの下面は商用作業に適したものとなる。しかし、このようにして鋳造さ れたストリップの頂面は、波打ち、横方向のひび割れ、厚さの変動、長さ方向の 形状及び横断断面形状の変動という形態の欠陥を有する可能性があり、全ストリ ップが市販に適合し、又は適当な製品に二次加工するのに適合するものではない 可能性がある。

上述のように、本発明は、頂部ロール、即ち冷却面の上方に置かれたロールの新 規な使用法を提供するものであって、波打ち及び横方向のひび割れの形成を克服 し且つ鋳造ストリップの形状、横断断面形状及び厚さの制御を助ける。本発明の 実施に当たっては、弦１２０によって規定された頂部ロール表面の部分を与える ように、頂部ロールの回転軸は溶融物２０の頂面に対して位置付けられ、該部分 は溶融金属浴２０内に突出する。従って、頂部ロール８０が回転すると、ロール の円筒状外面のこの部分は、常にこの部分と向かい合った溶融金属と接触しなが ら動く。

この溶融金属は最終的に鋳造ストリップの頂面を形成する溶融金属から成るもの である。頂部ロールの回転軸も又、頂部ロール表面の動く経路が液体と固体の境 界面１２２の上方の液状金属内にあるように位置付けられる。頂部ロールは次の ような場所に位置付けられる。即ち、その場所とは、潜っている表面部分と液状 金属とを分ける点がストリップ全体が凝固する場所と実際的にできる限り接近し 、一方ストリップの所望厚さのようなその他の要求を考慮し且つ頂部ロールとス トリップの凝固した部分との接触を避けるような場所である。頂部ロールの回転 軸の調整された位置は、上述のラック及びピニオンの配列の調整により得ること ができる。

運転中、冷却面１４はストリップが凝固するまで熱を取り去り続は溶融金属を凝 固させる。頂部ロール８０の表面の潜った部分の領域における頂面の凝固を妨げ るために、頂部ロールは冷却されない又は加熱されたロールであることが重要で ある。ここで使用された用語「冷却されない」とは、ロールが溶融物から熱を取 り去るために冷却されずストリップの頂面を凝固させず且つ少なくも鋳造される 金属の最低凝固温度と等しい温度で運転されることを意味するものである。従っ て、ロール表面の潜った部分と接触している溶融金属はまだ流体状態である間に 出てきて頂部ロールから離れるであろう。運転中、出現してくるストリップ頂面 は頂部ロールとの接触からの分離後に急速に凝固する光った液面として観察し得 る。

最適運転のために頂部ロールが最終的に調整される位置は、冷却面１４の半径、 頂部ロールのスリーブ８８の半径、冷却面の回転速度、頂部ロールの回転速度、 及び金属の組成を含む多くの要因に依存する。しかし、頂部ロール表面と冷却面 １４との間の間隙は、形成されているストリップの頂面上の溶融金属の薄いフィ ルムが頂部ロールの下を少なくとも通過するような間隔であることが重要である 。

頂部ロール表面の潜つｔ；範囲における溶融金属上の冷却されない又は加熱され た頂部ロールの作用により、溶融金属の長さ方向及び横方向の動きは、鋳造スト リップの頂面における波打ち及び横方向のひび割れを実質的に無くすことが発見 された。更に、薄い溶融金属フィルムだけを頂部ロールの下の通過させることに よって、このフィルムは急速に固化され、鋳造されたストリップの形状、横断断 面形状及び厚さの正確な制御を与えることが見出だされた。

頂部ロールは、頂部ロールと冷却面との間に所望の間隙を作るように、その長さ に沿った輪郭が定められ、これによって所望断面形状のストリップが製造され、 そして運転条件に基づく冷却面の予め定められた寸法変化が補償される。例えば 、意図された用途に応じて、一様な断面、又はいくらか中高若しくは端から中央 に向かって厚さが増加するようなストリップを製造することが望み得る。

上述のように、頂部ロールの所要の運転温度は、鋳造作業中連続的に適用するこ とができるガスバーナーのような外部熱源の使用により、又は頂部ロールの予熱 により、又は溶融物との接触により平衡条件を確立することによって得られるで あろう。いずれの場合も、頂部ロールの温度は溶融金属の凝固に影響を与えない ような温度であり、また頂部ロールと金属との総ての接触は液状金属との接触で ある。従って、鋳造ストリップの頂面を形成する金属は、潜っているロール表面 と接触状態にあるときの溶融金属の長さ方向及び横方向双方の運動を頂部ロール が生じさせることを可能にする。溶融金属のこの層又はフィルムは十分薄く、こ れが鋳造ストリップの頂面を形成するように凝固するまで安定状態に止どまる。

図面に示され且つ高速で商業的に高品質のストリップを生産しうる形式の装置が 本発明により構成され運転される。この装置は、全体として円周方向に延びてい る１インチ（約２５．４ｍｍ）当ｔ；す４４本の溝を有し直径２７．６３５イン チ（約７０１　、９ｍｍ）　、幅４２インチ（約１０６６．８ｍｍ）の鋳造用表 面を有する水冷式鋼製冷し金、及び溶融金属を受は入れ冷却面上に流すだめの実 質的に第２図及び第３図に示されたようなバッフル型タンディツシュを備える。

５００グリツド（ｇｒｉｔ）のカーバイド粒子を含んだ回転可能なナイロンブラ シが冷却面と接触しながら回転できるように取り付けられ、冷し金の天然酸化物 面を制御する。頂部ロールは、直径２．５１６インチ（約６３．９ｍｍ）、幅４ ２インチ（約１０６６．８ｍｍ）のグラファイトの円筒状外面を有し、頂部ロー ルを駆動するため冷却面と接触するように各端にはロール表面に重なる長さ１． ５インチ（約３８．１ｍｍ）の円筒状外側リングを有する。

頂部ロールに熱を供給するため天然ガスバーナーが使用され、アセチレンを不完 全燃焼するように調整された第２のバーナーが頂部ロールの表面にすすの剥離用 皮膜を塗布するために設けられている。

アルミニウム合金３１０５のストリップを製造するために説明した装置を使用し て多くの運転がなされｊ；。この運転の一つにおいては、頂部ロール表面上の円 筒状リングは半径方向の厚さが０−０６５インチ（約１．６５ｍｍ）である。頂 部ロールの位置は、円筒状リングを冷却面と係合させるように調整し、頂部ロー ルの円筒状リングと冷却面との間に０．０６５インチ（約１．６５ｍｍ）の隙間 ができるようにする。０゜０６５インチ（約１．６５ｍｍ）のリング厚さは、ス トリップの所望厚さ０．０４５インチ（約１．１４ｍｍ）　、及び冷却面の部分 の熱膨張と溶融金属に接触している頂部ロールの熱膨張とによる頂部ロールと冷 却面との間の隙間０．０２０インチ（約０−５１　ｍｍ）の代数和である。

運転条件、即ちタンディツシュからの溶融金属の流量、鋳造用ホイールの回転速 度及び頂部ロールの回転速度が平衡状態に達しそして装置を頂部ロールが必要な 上昇温度で作動し且つ頂部ロールが溶融金属とだけ接触する第７図に示された方 法で運転したとき、本システムは幅３０インチ（約７６２ｍｍ）のストリップを １８．５分間に約５０００ポンド（約２２６８ｋｇ）連続生産した。このストリ ップは実質的に一様な厚さ及び横断断面形状を有し、更に頂面ば実質的にひび割 れ及びその他の欠陥がなく且つ市販品質のものであることが見出だされた。

鋳造ス）ＩＪツブからのサンプルを、ストリップの横断断面形状の変動、即ちス トリップの幅を横切る方向のストリップ厚さの変動、及びストリップ形状、即ち ストリップの長さに沿った厚さの変動の検査のために測定した。横断断面形状の 計測値を、ストリップを横切って２インチ（約５０．８ｍｍ）間隔で得たが、僅 か０．００２インチ（約０．０５１ｍｍ）のゲージ厚さの変動しか示さなかった 。ストリップ形状の計測値を、ｌフート（約３０４．８ｍｍ）間隔で得たが、こ れも又僅か０．００２インチ（約０．０５１ｍｍ）のゲージ厚さの変動しか示さ なかった。この運転中における鋳造速度は毎分２５０〜２０５インチ（約７６． ２〜６２．５ｍ）で変動した。

説明した３１０５アルミニウム合金鋳造ストリップのコイルの約半分を、ストリ ップの各側から１インチ（約２５．４ｍｍ）除去するためにスリットし、次いで 毎分５００フイート（約１５４．２ｍ）までの速度でコールドミルにおいて圧延 した。

本発明の好ましい実施例を明らかにしたが、本発明はこれに限定されるものでな いことは当業者に明白であり且つ本発明の精神及び範囲内にある総ての実施例を 含むものであることを理解すべきである。

国際調査報告

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融金属が溶融金属供給源から鋳造部署において冷却面と接触するように搬 送され、そして溶融金属供給源から金属の連続ストリップを急却し引き出すため に冷却面が予め定められた線速度で鋳造部署を通過する経路内を動くように駆動 され、ストリップは溶融金属供給源から引き出されるときに冷却面に付着する底 面と未凝固の頂面とを有する、溶融金属引き出し式ストリップ鋳造装置であって 、頂部ロール、 冷却面の上方に位置し且つ冷却面から所望ストリップ厚さと実質的に等しい距離 だけ間隔をあけられ更にストリップの未凝固頂面と接触する頂部ロールを支持す る取付け手段、 ストリップの頂面が頂部ロールと接触して凝固しないようなレベルの温度に頂部 ロールの温度を維持するために、溶融金属とは独立して頂部ロールに熱を供給す る手段、及び 連続金属ストリップとして凝固層を引き出す手段、とを備えることを特徴とする 装置。
2. ２．頂部ロールを力口熱する手段は、外部熱源から頂部ロール表面に熱を供給す る手段を含む請求の範囲第１項に記載の溶融金属の直接鋳造装置。
3. ３．頂部ロールを加熱する手段は、冷却面上に溶融金属が流れている間、頂部ロ ールに熱を実質的に連続して供給する手段を含む請求の範囲第２項に記載の溶融 金属の直接鋳造装置。
4. ４．前記冷却面の速度と実質的に等しい表面速度で頂部ロールを回転させる手段 を更に備えた請求の範囲第２項に記載の装置。
5. ５．前記冷却面の速度と異なった表面速度で前記頂部ロールを駆動する手段を更 に備えた請求の範囲第１項に記載の装置。
6. ６．前記冷却面の速度と実質的に等しし表面速度で頂部ロールを回転させる手段 を更に備えた請求の範囲第１項に記載の装置。
7. ７．前記頂部ロールは、鋳造されるストリップの全幅に沿って頂部ロールと冷却 面との間に実質的に均一な間隙を形成するように輪郭付けられた外側表面を有す る請求の範囲第１項に記載の装置。
8. ８．前記頂部ロールは、鋳造されるストリップの幅に沿って頂部ロールと冷却面 との間に不均一な間隙を形成するように輪郭付けられた外側表面を有する請求の 範囲第１項に記載の装置。
9. ９．前記冷却面は、水平軸の回りに回転するように駆動される内部冷却式鋳造用 ホイールの実質的に円柱状の外面を備え、前記頂部ロールを駆動する前記手段は 、前記頂部ロールを前記鋳造用ホイールの軸線と平行な軸線の回りで鋳造用ホイ ールの回転方向とは逆方向に旦つ前記冷却面の表面速度と実質的に等しい表面速 度で回転させる手段を備える請求の範囲第１項に記載の装置。
10. １０．前記頂部ロールは、鋳造されるストリップの全幅に沿って頂部ロールと冷 却面との間に実質的に均一な間隙を形成するように輪郭付けられた外側表面を有 する請求の範囲第９項に記載の装置。
11. １１．前記頂部ロールは、鋳造されるストリップの幅に沿って頂部ロールと冷却 面との間に不均一な間隙を形成するように輪郭付けられた外側表面を有する請求 の範囲第９項に記載の装置。
12. １２．頂部ロールを加熱する手段は、外部熱源から頂部ロール表面に熱を供給す る手段を含む請求の範囲第９項に記載の溶融金属の直接鋳造方法。
13. １３．前記頂部ロールは、動いている冷却面上の溶融金属と接触する頂部ロール の外側表面を規定するグラファイト材の細長い円筒状本体を備える請求の範囲第 ９項に記載の装置。
14. １４．前記グラファイト本体は細長い中空のグラファイトスリーブから成り、前 記頂部ロールは、該グラファイトスリーブを通って延びグラファイトスリーブを 支持し且つ共通軸線の回りを一緒に回転する細長い金属シャフトを更に備える請 求の範囲第１３項に記載の装置。
15. １５．溶融金属が溶融金属供給源から鋳造部署において冷却面と接触するように 搬送され、そして溶融金属供給源から金属の連続ストリップを急却し引き出すた めに冷却面が予め定められた線速度で鋳造部署を通過する経路内を動くように駆 動され、ストリップが溶融金属供給源から引き出されるときにストリップは冷却 面に付着する底面と未凝固の頂面とを有し、頂部ロールは冷却面の上方に旦つス トリップの未凝固頂面と接触するように冷却面から所望ストリップ厚さと実質的 に等しい距離だけ間隔をあけられて取付けられている、溶融物引き出し式ストリ ップ鋳造装置であって、 前記頂部ロールは、溶融金属供給源から出てくる金属ストリップの頂面の未凝固 金属と係合する滑らかな外側表面を有する細長い円筒状グラファイト本体と、金 属ストリップの頂面から間隔を置き且つこれと平行な水平軸の回りで回転できる ように前記グラファイト本体を支持する手段を備えることを特徴とする装置。
16. １６．前記グラファイト本体は細長い中空のグラファイトスリーブから成り、更 にグラファイト本体を支持する前記手段は、軸受内に支持されるのに適した軸受 部分を規定する前記グラファイト本体の端部から外向きに突き出している金属の シャフト手段と、共通軸線回りで一緒に回転するように前記スリーブと前記シャ フト手段を連結する手段とを備えている請求の範囲第１５項に記載の装置。
17. １７．開口タンディッシュから動いている冷却面上に溶融金属を引き出し、そし て固体の連続ストリップを形成するために上向きに動いている冷却面から金属を 漸次凝固させ、 冷却されない頂部ロールを準備し、 てこで、該頂部ロールは、外側表面が動いている冷却面と共に動く溶融金属に接 触状態にある外側表面を有し、そして該頂部ロールは、形成すべきストリップの 厚さに相当する頂部ロールの外側表面と冷却面との間の間隙を規定するために、 冷却面から間隔をあけられた軸線を有し、更に、 頂部ロールを溶融金属と接触状態にてその軸線回りで回転させることを特徴とす る金属ストリップの直接鋳造方法。
18. １８．前記動いている冷却面は内部冷却された冷し金ホイールの円柱状外面であ り、頂部ロールと冷し金ホイールを間隔のあけられた平行な軸線の回りで反対方 向に回転させることを含む請求の範囲第１７項に記載の方法。
19. １９．頂部ロールと冷し金ホイールとを実質的に等しい表面速度で回転させるこ とを含む請求の範囲第１８項に記載の方法。
20. ２０．動いている冷却面上の溶融金属の頂面を凝固させない温度に頂部ロールの 表面を維持するために、鋳造される溶融金属以外の熱源から頂部ロールを加熱す ることを含む請求の範囲第１９項に記載の方法。
21. ２１．形成されたストリップの全幅にわたり頂部ロール表面と冷し金ホイール表 面との間に実質的に均一な間隙を形成するために、冷し金ホイールと協働するよ うに輪郭付けられた頂部ロールの表面を与えることを含む請求の範囲第２０項に 記載の方法。
22. ２２．形成されたストリップの全幅にわたり頂部ロール表面と冷し金ホイール表 面との間に不均一な間隙を形成するために、冷し金ホイールと協働するように輪 郭付けられた頂部ロールの表面を与えることを含む請求の範囲第２０項に記載の 方法。
23. ２３．前記頂部ロール表面と前記冷却面との間の間隙を、その端部よりも間隙中 央部近くで厚くなるようにすることを含む訴求の範囲第２１項に記載の方法。
24. ２４．冷却された連続冷却面を準備し、溶融金属供給源を準備し、鋳造部署にお いて冷却面の予め定められた領域と接触するように供給源から溶融金属を供給し 、所定厚さの金属ストランドを凝固させるために、冷却面を通じて溶融金属から 熱を取り去ることにより冷却面と接触している溶融金属を急却し、 凝固したストランド及びストランドの露出面に付着している溶融金属層を溶融金 属供給源から引き出すために、冷却面を予め定められた速度で鋳造部署を通過す る連続経路内で駆動し、冷却されない頂部ロールを準備し、該冷却されない頂部 ロールを水平軸線回りで回転するように支持し、 前記露出面に付着した溶融金属を前記冷却されない頂部ロールと接触させ、そし て凝固したストランドと共に前記頂部ロールの下を通過する溶融金属の厚さを限 定するように水平軸の回りで回転するように前記頂部ロールを駆動し、更に、 未凝固溶融金属と接触している頂部ロール表面の温度を少なくも鋳造される金属 の最低凝固温度と実質的に等しく維持することから成る金属ストリップの直接鋳 造方法。
25. ２５．鋳造作業中、前記頂部ロールの表面を溶融金属以外の熱源から加熱するこ とを更に含む請求の範囲第２４項に記載の方法。
26. ２６．鋳造中、頂部ロールの表面に剥離剤の皮膜を連続的に供給することを更に 含む請求の範囲第２５項に記載の方法。
27. ２７．前記動いている冷却面は内部冷却された冷し金ホイールの円柱状外側表面 であり、頂部ロールと冷し金ホイールを間隔をあけられた平行な軸線回りで反対 方向に回転させることを更に含む請求の範囲第２５項に記載の方法。
28. ２８．形成されるストリップの全幅にわたり頂部ロール表面と冷し金ホイールと の間に実質的に均一な間隙を形成するために、冷し金ホイールと協働するように 輪郭付けられた頂部ロール表面を与えることを含む請求の範囲第２７項に記載の 方法。