JPH03504106A - 直接鋳造されたストリップの肉厚制御法 - 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】 直接鋳造されたストリップの 肉厚制御法 発明の分野 本発明は、金属の溶融塊から金属ストリップを直接鋳造する技術に関する。当該 技術分野で公知であるように、冷却させた鋳造ホイールに掻く隣接するように離 間させた溶融金属の容器として、開放したダンディシュを使用することが出来る 。鋳造ホイール表面は、薄い金属層を引きずりなから溶脂金属内を回転する。次 に、溶融金属は凝固して剛性なストリップとなり、鋳造面から除去される。この 方法は、性質が犠牲にされないならば、圧延製品に比べ著しい節約を実現する。

特に、鋳造したばかりの面は、多くの付加的圧延をすることなく、所期の使用条 件に適合し得るものでなければならず、さもなければ、節約効果が失われる。

金属ドラグ法によって金属を急速に凝固させて金属ストリップを形成することは 、米国特許第３．５２２．８３６号、同第３．６０５．８６３号、同第４．４７ ９．５２８号及び同第４．８８４．６１４号のような多数の特許に記載されてい る。この方法は、全体として、ダンディシュの出口にて溶融金属のメニスカスを 形成することと、冷却面を該メニスカスを通して引きすることとを含んでいる。

これによって、溶融金属は、冷却面に接触し、該面上に凝固し、薄い金属ストリ ップを形成する。金属ドラグ法は、溶融流をパドルすることと、形成中のストリ ップを略瞬間的に零速度から高速回転するホイール速度まで加速することとを含 んでいる。

この加速は、ストリップをパドル外に引き出す工程中に行われる。溶融金属は、 ストリップが凝固し引き出されるとき、後に残る。

米国特許第４．６４６．８１２号は、平坦な基層上に離間させたローラを利用す る溶融金属の非ドラグ法を示している。

該特許は、薄いストリツプを製造する溶融金属ドラグ法と明らかに区別される。

直接ストリップ形成法に関して、従来技術において、多くの上部ローラが開示さ れている。しかし、これらローラは、全体として冷却させて、上面の凝固を支援 するか、又はストリップの凝固した部分の上に乗り、該部分を平坦にする働きを し得るようにされる。

殉咀９豊！ 本発明の目的は、直接鋳造されたストリップ外形の制御及び表面の改良を実現す ることである。

該目的に従い、ストリップを鋳造する装置は、全体として冷却ホイールと、溶融 金属を冷却面に供給する開放したタンディシュとを備えている。溶融金属の薄い 層は冷却面により引きずられ、ホイールが溶融池内を回転するときに凝固する。

本発明は、凝固するストリップの液体上層の高さを均一にするロールスキマーを タンディシュの下流に提供するものである。該ロールは、冷却面と連通しており 、かつ該冷却面から離間され、その間に一定の空隙が形成され、冷却面の寸法上 のばらつきを均一にし、一定の厚みのストリップを製造する。冷却ホイール又は ロールスキマーの何れか一方に設けられたリムは効果的である。ロールスキマー は、液体層に作用し、ストリップの固体部分に乗り上げることは全くない。

ロールスキマーは、冷却ホイールにより駆動することが望ましく、更に同一の表 面速度にて駆動することが望ましい。空隙は、ロールの長さに沿って一定の厚み であることが望ましいが、例えば圧延のためクラウン付きのストリップ製品が形 成されるよう中間部分を大きくして一定でない厚みとすることも出来る。

ロールスキマーが、固体のストリップ境界面に接触するならば、固着が生じる可 能性がある。この場合、ロールスキマー又は全ての上部ローラに離型剤を連続的 に付与することが望ましい。炭素質すすがかなり良好に作用することが分かって いる。炭化水素燃料は有孔管を通じて供給し、一部分を燃焼させてすすを発生さ せる。

区唾２説朋 第１図は従来技術の直接ストリップ形成装置の図、第２図（ａ）及び第２図（ｂ ）は本発明に有用なロールスキマーの図、 第３図は凝固しつつある直接鋳造ストリップ上で作動しているロールスキマーの 断面図、 第４図は本発明による装置の平面図、 第５図及び第６図は別のロールスキマーの図、第７図はロールスキマー及び冷却 ホイール間の空隙を変化させる装置の図、 第８ｒ！ｇＪは本発明のロールスキマーにＨ型剤を付与する装置の図である。

好適な実施例の説明 第１図には、冷却ホイール３及び開放したタンディシュ１を備える溶融ドラッグ 鋳造装置が図示されて（する。タンディシュは、溶融金属を冷却面に供給し、こ こで溶融金属は凝固して固体ストリップ４となる。該ストリップを形成する場合 、幾つかのファクタ（液体の乱流及び不均一な熱伝導）が長手方向及び横方向双 方の不均一な厚み原因となる。本発明は余分な液体をすくい取り、均一な上面仕 上げ及び均一かつ／又は制御されたストリップの厚みとなるようにする。

第２図（ａ）、第２図（ｂ）及び第３図には、鋳造装置の一部分としてロールス キマーが図示されている。タンディシュ３１は、同様に軸線３９を中心として回 転する冷却ホイール３３の上面に溶融金属３２を供給する。

溶融金属層は凝固面３５に沿って早急に凝固し始め、固体ストリップ３４を形成 する。ロールスキマー３６は冷却ロールの軸線３９に対し略平行な軸線３８を中 心として回転する。ロールスキマーは、冷却ホイールの外面に接触するリム３７ を介して冷却ホイール３３により駆動される。リム３７は、ロールスキマーと冷 却ホイールとの間にストリップの外形の寸法法めをする働きをする一定の空隙を 形成する。ロールスキマーは、その外面が凝固前面３５の上にて溶融金属３２内 を回転し得るように位置決めされる。

ロールスキマーは、第２図（ａ）においてリム３７が円筒状本体部分の両端に沿 って外周方向に位置する状態で図示されている。該本体部分は、中実又は中空と することが出来る。別の形態として、第２図（ｂ）に示すように、リム３７は、 円筒状本体部分３９から離れるよう特表平３−５０４１０６　（４） に離間させ、該リムが該リムの変形の原因となる熱伝導を回避し得るようにする ことが出来る。該本体部分が第２図（ｂ）に示すように中空である場合、セラミ ックスペーサ３５を付与して、リムに対する熱伝導を更に低下させることも出来 る。何れの場合でも、リムは空隙を維持するのに十分な耐摩耗性を備える必要が ある。

第４図には、本発明による装置の平面図が図示されている。冷却ホイール４３は 、平滑なストリップ４４を鋳造するのを支援する細い溝４０が円筒状外面に形成 されている。溶融金属は、同様にその長手方向軸線に沿って心棒４９を中心とし て回転する冷却ホイールに供給される。リム４７を有するロールスキマー４６は 、その長手方向軸線に沿って心棒４８を中心として回転する。冷却ホイール及び ロールスキマーの軸線は略平行であり、円筒状外面は、同様にストリップ４４に 略矩形の断面を形成する。

第５図には、リム５７及び心棒５８を有するが、長手方向断面が僅かに凸型であ り、中心に沿った横方向断面が対称状であるロールスキマー５６が開示されてい る。

これにより、その後の圧延工程に望ましい中央クラウンを有するストリップ製品 の製造が可能となる。

第６図には、冷却ホイール６３がロールスキマー６６と連通しその間に一定の空 隙を提供するリム６７を有する本発明による装置が図示されている。

ロールスキマーは、連通ホイールの鋳造面と連通し、不均一な熱条件により生ず るホイールの寸法上の変化に左右されない空隙を維持する。該空隙は、ロールの 長さに沿って不均一にし、鋳造ストリップが特別の断面形状であるようにするこ と力咄来る。空隙の幾何学的形状１よストリップにて略対応される。例えば、中 心に肉厚の厚い空隙が存在する場合、圧延可能なりラウン付きのストリップが形 成される。

しかし、多くの場合、空隙は均一である。空隙の厚み及びタンディシュの下流の ロールスキマーの位置は、該スキマーの外面が凝固前面の上方の液体金属内にあ るように選択される。固体境界面は、熱伝導の変化及び樹枝状成長のため、表面 全体を通じ均一でない。従って、空隙が過小である場合（又はロールスキマーが 冷却ホイールの方向に過度に偏倚された場合）、ロールスキマーはストリップの 最も厚い凝固部分にのみ接触する。これにより、固＠（これは空隙及びストリッ プの厚みを増大させる）、及びストリップに略確実に粗な窪み付きの表面を生じ させる。

液体領域にて作動する場合、ロールは余分な液体をすくい取るが、少量はロール の下を通過するのを許容する。

このすくい取り作用は、固体境界面の凹凸を平滑にし、より平滑な面を形成する 傾向を生ずる。

最良の作用を得るためには、ロールスキマーはロールの直ぐ下の液体／固体層の 厚みの平均５０％（より望ましくは１０−４０％）以下が液体であるタンディシ ュの下流の位置にて作動するようにすることが望ましい。

ロールスキマーは、ストリップの凝固を支援するためではなく、液体をす（い取 るためにだけ使用される。ロールは冷却されず、工程の運転により又は外部熱（ 例えばバーナ）による高温状態に維持される。望ましくは、ロールスキマーは、 鋳造前に高温まで予熱する。運転中、ロールスキマーの温度は、溶融金属の温度 と略等しいか又はそれよりも高温度にすることが望ましいが、該スキマーは金属 温度より幾分低い温度でも作動することが可能である。

ロールスキマーは、冷却ホイールにより又は独立的に駆動することが出来る。ロ ールスキマーの表面速度は、冷却ホイールと等しくするか、又はそれ以上或いは それ以下の速度とすること力咄来る。リムが冷却ホイール上を転動する場合、° 十分な下向きの力（ロールの重量により又はその他の手段で）を付与し、ホイー ルとの接触を維持し、隆起及び流体力学的揚力に打ち勝つが、ストリツ第７図に は、ロールスキマー７６と冷却ホイール７３との間の空隙を変化させる装置が図 示されている。一対のガイドホイール７７及びフレーム７８が、ロールスキマー の心棒に取り付けられている一方、これらは冷却ホイールの外面上に乗り上げる 。分離したガイドホイールとロールスキマー心棒間の調節手段（図示せず）を利 用して、フレームの長さ、従って空隙の厚みを変化させることが出来る。

ロールスキマーは、溶融金属上でのみ作動するが、場合により固定境界面と接触 するようにすることが望ましいこともある。この場合、固着が生ずる可能性があ る。

固着及びそれに起因する問題点を回避するため、ロールスキマーには非固着性の 材料を選択することが出来る。

例えば、アルミニウムを鋳造する場合、グラファイト製ロールを使用した。

別の形態として、離型剤を連続的に供給するならば、鋼のようなより従来の材料 を使用し得ることが分かった。

更に、ここに説明した特別の離間したロールスキマーのみならず、一部液体内に 位置決めした冷却されていない上部ローラも又、離型剤を連続的に付与すること による利点が得られる。

固体粒子（例えばグラファイト粉末又はモリブデンニ硫化物）、液体薬剤（例え ば酸化物洗剤）又はガス状の燃焼生成物を離型剤として使用した。アルミニウム 合金を鋳造する場合、炭素質すすが許容可能であることが分かった。アセチレン ガス、プロパンガス及び天然ガスは一部分燃焼させるとすすを発生させた。その 他の炭化水素ガスも同様に良好に作用する。

固着が生じたならば、これを解消することは困難である。故にロールスキマー又 はその他の任意の上部ローラをすす、洗剤又は吹き付けによって運転前に前処理 を行い、次に、運転中かかる薬剤を連続的に付与することが　　−望ましい。鋼 の上にアルミニウムを鋳造する場合、グラフディト又はジルコニア洗剤又はは吹 き付けによる前処理で十分であることが分かった。天然ガスバーナを用いてロー ルスキマー又はその他のロールを予熱することも又、望ましい。

鋳造法は、ロールスキマー又はその他のロールをその最終位置又は金属層の上の 上方位置にして開始すること特表平３−５０４１０６　（５） が出来る。最初に上昇させる場合、予熱しかつすすを発生させ、独立的手段で駆 動し、次に鋳造が開始された後に金属層内に下降させることが望ましい。

第８図に図示した装置は、可燃性ガス炎を上述のロールスキマーに向けるために 使用したものである。該装置は、又冷却ホイールから離間されかつ該冷却ホイー ルと連通しているか否かに関係な（、冷却されていない上部ローラが一部分液体 中で回転するように使用することが出来る。炭化水素ガスは、一端９２を通って 有孔管９０内に送り、該有孔９１からロールスキマー８６に向けて強制するとき に燃焼させる。ロールスキマーは、リム８７上の冷却ホイール８３の上に乗り上 げ、有孔管からすすを連続的に受は取る。

離型剤を使用することにより、ロールスキマー又はその他の上部ローラに対して 、より多くの材料が利用可能となる。固着について悩む必要がないため、高温で の強度、制御され又は制御可能な熱歪み及び熱衝撃抵抗性のような特性が主たる 関心事となる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶融金属を保持する開放したタンディシュと、該タンディシュから溶融金属 を抽出し、該金属を円筒状外面上にて凝固させ固体ストリップにする、前記開放 したタンディシュに極く隣接した円筒状外面を有する回転する冷却ホイールと、 を備える金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 タンディシュの下流に位置決めされ、前記冷却ホイールの回転軸線に対し略平行 な回転軸線、及び冷却ホイールの外面と連通し、その間に予め選択した厚みの空 隙を画成する円高状の外面を有する冷却されない円筒状のロールスキマーを備え 、 前記空隙により、ロールスキマーが溶融金属層に接触する装置。 ２．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 前記円筒状のロールスキマーが、冷却ホイールの円筒状外面と接触して空隙を提 供する、外周に沿った環状リムを備える装置。 ３．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造ずる装置にして、 前記冷却ホイールが、冷却ホイールの円筒状外面と接触して空隙を提供する、外 周に沿った環状リムを備える装置。 ４．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマーを冷却ホイールと異なる回転速度にて回転させる手段を更に備え る装置。 ５．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールが、冷却ホイールの長さに沿って略均一な空隙 を提供する輪郭の円筒状外面を有する装置。 ６．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールが、該冷却ホイールの長さに沿って不均一な空 隙を提供する輪郭の円筒状外面を備える装置。 ７．請求の範囲第６項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールが、該冷却ホイールの長さに沿って、中心部付 近の方が端部よりも厚みのある空隙を提供する輪郭の円筒状外面を備える装置。 ８．請求の範囲第７項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマー及び冷却イールが、該冷却ホイールの長さに沿って対称状の空隙 を提供する輪郭の円周状外面を備える装置。 ９．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマーが、空隙の５０％以下が溶融金属により及び残りが固体ストリッ プにより充填されるような距離をおいてタンディシュの下流に位置決めされる装 置。 １０．請求の範囲第９項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 空隙の約１０−４０％が溶融金属により充填される装置。 １１．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 ロールスキマーの円筒状外面に離型剤を付与する手段を備える装置。 １２．請求の範囲第１１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 離型剤を連続的に付与する手段を備える装置。 １３．請求の範囲第１２項に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 離型剤が炭素質のすすである装置。 １４．請求の範囲第１１に記載の金属ストリップを直接鋳造する装置にして、 離型剤を付与する手段が、ロールスキマーの円筒状外面に極く近接する有孔管と 、炭化水素燃料を前記有孔管に供給する手段とを備える装置。 １５．金属ストリップを直接鋳造する方法にして、冷却ホイールの円筒状外面の 上にて開放したタンディシュから溶融金属を抽出することと、該金属を冷却ホイ ールから上方に徐々に凝固させて固体ストリップにすることと、 冷却ホイールの回転軸線に対して略平行な回転軸、及び冷却ホイールの外面と連 通する円筒状外面を有し、予め選択された厚みの空隙をその間に画成する、タン ディシュの下流に設けられた冷却されない円筒状のロールスキマーを提供するこ とと、 ロールスキマーが凝固するストリップの上方にて溶融金属に接触するように空隙 を調節することと、ロールスキマーを回転させて、溶融金属を平滑にし、ケージ 寸法を制御することと、を含む方法。 １６．請求の範囲第１５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 外周に沿って環状リムを有し、冷却ホイールの円筒状の外面に接触して空隙を形 成する円筒状のロールスキマーを提供することと、冷却ホイールにより前記ロー ルスキマーを駆動することとを含む方法。 １７．請求の範囲第１５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 外周に沿って環状リムを有し、ロールスキマーの外面に接触して空隙を形成する 冷却ホイールを提供することと、冷却ホイールにより前記ロールスキマーを駆動 ずることとを含む方法。 １８．請求の範囲第１５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマーを冷却ホイールとは異なる速度にて回転させることを含む方法。 １９．請求の範囲第１５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールに対して、冷却ホイールの長さに沿って略均一 な空隙を形成する輪郭の円筒状の外面を提供することを含む方法。 ２０．請求の範囲第１５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールに対して、冷却ホイールの長さに沿って不均一 な空隙を形成する輪郭の円筒状の外面を提供することを含む方法。 ２１．請求の範囲第２０項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールが、冷却ホイールの長さに沿って、中心部付近 の方が端部よりも厚みのある空隙を形成する輪郭の円筒状外面を有するロールス キマー及び冷却ホイールを提供することを含む方法。 ２２．請求の範囲第２１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマー及び冷却ホイールが、冷却ホイールの長さに沿って対称状の空隙 を形成する輪郭の円筒状外面を有するロールスキマー及び冷却ホイールを提供す ることを含む方法。 ２３．請求の範囲第１項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 空隙の５０％が以下溶融金属により、及び残りが固体ストリップにより充填され るような距離をおいてタンディシュの下流にロールスキマーを位置決めすること を含む方法。 ２４．請求の範囲第２３項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 空隙の約１０−４０％が溶融金属により、及び残りが固体ストリップにより充填 されるような距離をおいてタンディシュの下流にロールスキマーを位置決めする ことを含む方法。 ２５．請求の範囲第１５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマーの円筒状外面に離型剤を付与することを含む方法。 ２６．請求の範囲第２５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 溶融金属と接触する前に離型剤を付与することを含む方法。 ２７，請求の範囲第２５項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 離型剤を、鋳造中、連続的に付与することを含む方法。 ２８．請求の範囲第２７項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 離型剤が炭素質のすす、又はグラファイト粉末である方法。 ２９．請求の範囲第２６項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 ロールスキマーの円筒状外面に極く近接する有孔管に対して炭化水素燃料を供給 することと、炭化水素燃料の一部分を燃焼させ、すすを発生させることとを含む 方法。 ３０．金属ストリップを直接鋳造する方法にして、冷却ホイールの円筒状外面の 上にて開放したタンディシュから溶融金属を抽出することと、該金属を冷却ホイ ールから上方に徐々に凝固させて固体ストリップにすることと、 冷却ホイールの回転軸線に対して略平行な回転軸、及び冷却ホイールの外面と連 通する円筒状外面を有し、予め選択された厚みの空隙をその間に画成する、タン ディシュの下流に設けられた冷却されない円周状のロールスキマーを提供するこ とと、 溶融金属層の上面を上部ロールに接触させ、該上部ロールを回転させ、上面を平 滑にし、ケージ寸法を制御することと、 溶融金属に接触する上部ロールに対して離型剤を連続的に付与することとを含む 方法。 ３１．請求の範囲第３０項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 溶融金属に接触する前に、離型剤を付与することを含む方法。 ３２．請求の範囲第３０項に記載の金属ストリップを直接鋳造する方法にして、 離型剤が炭素質のすす、又はグラファイト粉末である方法。