JPH05253648A - 薄板連続鋳造装置の冷却ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロール胴部外周をスリーブで構成して内部か
ら冷却する冷却ロールについて、導入した冷却液に均等
に抜熱を行わせることができると共に、スリーブを薄肉
化しても構造強度が確保でき、その冷却効率を高め得る
ものとする。 【構成】 両側にジャーナル軸(2b),(2c) を有するコア
軸(2) の胴部(2a)上に、全長において１回転する螺旋溝
に形成された複数の流路溝(1a)を内周面に設けたスリー
ブ(1) を嵌着させてなる冷却ロールとし、各螺旋溝(1a)
内を流れる冷却水が、溶融金属Ｍに接するスリーブ(1)
の高温部Ｈを１回通過する構成とする。 【効果】 各螺旋溝内を流れる冷却水それぞれが、溶融
金属に接するスリーブの高温部を必ず１回だけ通過して
抜熱を行うので、冷却水を極端に温度上昇させることな
く、その冷却効率を高めることができる。また、スリー
ブを薄肉化してもコア軸でバックアップすることで構造
強度を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属から直接的に
金属薄板を製造する薄板連続鋳造装置の冷却ロールに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】回転するロールの外周面に溶融金属を供
給し、この溶融金属を急冷凝固させて一挙に薄肉の金属
板を製造する薄板連続鋳造装置は、その構造が簡単で経
済的な金属薄板の製造装置とされている。そして、この
ような薄板連続鋳造装置の代表的な構成としては、その
概要説明図である〔図７〕の (a)図に示すように、対の
冷却ロール(71)間に形成された溶鋼プール(72)内の溶融
金属を冷却凝固させて下方に引き抜く双ロール式、 (b)
図に示すように、冷却ロール(81)に接して配されたタン
ディッシュ(82)内の溶融金属を側方に引き出して冷却凝
固させる単ロール式、 (c)図に示すように、冷却ロール
(91)の表面に注湯ノズル(92)を介して溶融金属を連続供
給して冷却凝固させるメルトスピニング式等がある。

【０００３】また、これら薄板連続鋳造装置の冷却ロー
ルでは、ロール胴部の外周をスリーブで構成して内部か
ら冷却する内部冷却方式、冷却液をロール胴部の外表面
に直接に噴射して冷却する外部冷却方式およびこれら内
外冷却を併用した冷却方式等が採用されている。

【０００４】そして、内部冷却方式を採る従来の冷却ロ
ールは大別して、例えば、〔図３〕に示すように、直筒
状のスリーブ(31)で構成されたロール胴部の中空部に冷
却水噴出管(32)を配したものや、〔図４〕に示すよう
に、複数の補強リブ(41a) を内側面に設けたスリーブ(4
1)で構成されたロール胴部の中空部に冷却水噴出管(42)
を配したもの（特開昭61-17265号公報）等のようにロー
ル胴部を構成するスリーブの内周面に冷却液を直接に噴
射して内方から冷却する構成の冷却ロールと：例えば、
〔図５〕（ (a)図は正断面図、 (b)図は (a)図のＡ−Ａ
断面図）に示すように、ロール胴部の外周を構成するス
リーブ(51)とその内方に配したコア胴(52)との間に、周
方向に複数条に隔てられた水冷室(53)を設けたもの（特
開昭62-38743号公報）や、〔図６〕に示すように、ロー
ル胴部の外周を構成するスリーブ(61)を、複数の通水溝
(63)を外周面に螺旋状に数回転させて設けたコア胴(62)
に嵌着したもの（特開昭59-50965号公報）等のようにロ
ール胴部を構成するスリーブとその内方に配したコア胴
との間に設けた流路に冷却液を導入してスリーブを内方
から冷却する構成の冷却ロールとがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内部冷却方
式を採る冷却ロールにおいて、その冷却効率を高めるに
は、ロール胴部の外周を構成するスリーブに銅材等の高
熱伝導性の材料を用いることは勿論として、そのスリー
ブをより薄肉にする一方で、導入する冷却水等の冷媒液
に均等かつ確実に仕事（抜熱）を行わせることが必要と
なる。

【０００６】一方、これら冷却ロールでは、スリーブの
周方向に、溶融金属に接して入熱を受ける高温部と、内
方から冷却された低温部とが必然的に形成される。この
ため、〔図３〕および〔図４〕に示した従来の冷却ロー
ルように、スリーブの内部を中空とし、その中空部に配
した冷却水噴出管から冷却水を噴射してスリーブを内方
から冷却する構成では、スリーブの高温部に直接に接触
する冷却水は一部であり、その多くが低温部のみに接触
して抜熱量の低いままで外部に流出するため、その冷却
効率（トータル抜熱量／トータル冷却水量）が低く、こ
れを補うために冷却水量の増加、引いては水処理設備の
容量増加を強いられる。また、スリーブを薄肉にして冷
却効率を高めようとする場合、〔図３〕に示した冷却ロ
ールでは、ロール反力に耐える構造強度を維持するため
に薄肉化が難しく、一方、〔図４〕に示した冷却ロール
では、スリーブの薄肉化に伴いその構造強度を維持する
ために内側面に設ける補強リブを増やす必要があり、こ
れがスリーブの不均一冷却を招く。

【０００７】また、〔図５〕に示した従来の冷却ロール
では、スリーブを薄肉化してもその内方のコア胴でバッ
クアップできて構造強度の確保が容易であるものの、冷
却水が周方向に複数条に隔てられた各水冷室内を流さ
れ、すなわち周方向それぞれの位置で軸方向に流される
ため、スリーブの高温部を通過するのは一部で、その多
くが低温部のみを通過して抜熱量の低いままで外部に流
出するので、導入した冷却水に均等に抜熱を行わせるこ
とができず。その冷却効率が低く、上記と同様に、冷却
水量および水処理設備容量の増加を強いられる。

【０００８】一方、〔図６〕に示した従来の冷却ロール
では、スリーブを薄肉化してもその内方のコア胴でバッ
クアップできて構造強度の確保が容易であり、かつ、導
入した冷却水の全てをスリーブの高温部を複数回通過さ
せて、均等に抜熱を行わせることができ、その冷却効率
を高めることができるものの、この冷却ロールには次の
ような問題点がある。すなわち、図に示されるように、
通水溝をコア胴の全長において数回転する螺旋状に設け
ると、それぞれの通水溝が形成する流路が長くなって流
路抵抗（圧力損失）が大きくなる。また、これら通水溝
を流れる冷却水が高温部を複数回通過するため、その温
度上昇が大きくなり、場合によっては沸騰して冷却が極
度に低下することがある。従って、その冷却を確実なも
のとするには、水処理設備の能力を強化させて冷却水の
送給圧力を高めることが必要となり、結果として設備コ
ストの増加を招く。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点を解消すべく
なされたもので、スリーブを薄肉にしても構造強度の確
保が容易であり、かつ、導入した冷却液に均等に抜熱を
行わせることができてなお、冷却液の極度な温度上昇を
抑制できて、その冷却効率を高めて生産性の向上が図れ
る薄板連続鋳造装置の冷却ロールを提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る薄板連続鋳造装置の冷却ロールは、両側にジ
ャーナル軸を有するコア軸と、このコア軸の胴部に嵌着
され、内周面に複数の冷却液の流路溝を螺旋状に設けた
スリーブとを備えてなり、かつ、スリーブの内周面の流
路溝それぞれが、その全長において１回転する螺旋溝に
形成されてなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明の冷却ロールでは、コア軸胴
部に嵌着されたスリーブの内周面の各流路溝内に流入さ
れせられた冷却液は、このスリーブの全長において螺旋
状に１回転して流れるため、スリーブの周方向の溶融金
属に接して入熱を受ける高温部を必ず１回通過させら
れ、この高温部において抜熱を行うので、換言すれば、
それぞれが必ずスリーブの高温部において仕事（抜熱）
を行うので、その冷却効率（トータル抜熱量／トータル
冷却液量）を高めることができる。また、各流路溝内を
流れる冷却液それぞれは、高温部の通過を１回だけに止
められるので、その抜熱量を一定として過度な温度上昇
を抑制することができる。また、各流路溝はスリーブの
内周面に設けるので、冷却液とスリーブとの接触面積を
大きくして熱交換効率を高めることができる。また、こ
れら流路溝を、スリーブの内周面に平行かつ等ピッチに
設けることで、溶融金属に接するスリーブの高温部の軸
心に平行な各断面において、それぞれが１回だけ通過す
る冷却液を流す流路溝を均等的に存在させ、その幅方向
の冷却を均一なものとして、このスリーブに接して冷却
凝固される薄板製品の品質を安定化させることができ
る。更にまた、スリーブを薄肉にしてもコア胴でバック
アップすることで、ロール反力に対するスリーブの構造
強度が確保でき、その薄肉化による冷却効率の向上も容
易である。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１３】〔図１〕は本発明の１実施例の冷却ロール
の概要説明図であって、 (a)図は正断面図、 (b)図は双
ロール式薄板連続鋳造装置における使用状態の説明断面
図、(c) 図はスリーブ内周面の周方向展開説明図であ
る。

【００１４】〔図１〕において、(1) はスリーブであっ
て、このスリーブ(1) は、高熱伝導性の銅合金材からな
り、その内周面に複数の流路溝(1a)を螺旋状に設けたも
ので、入力側ジャーナル軸(2b)と従動側ジャーナル軸(2
c)を両側に有するコア軸(2)の胴部(2a)上に嵌着されて
いる。また、スリーブ(1) の流路溝(1a)それぞれは、
(c)図に示すように、このスリーブ(1) の全長において
１回転する螺旋溝に形成され、互いに平行かつ等ピッチ
に設けられている。

【００１５】(3),(3')は固定リングであって、これら固
定リング(3),(3')は、スリーブ(1)の両側に位置するコ
ア軸(2) 上に取り付けられて、スリーブ(1) の軸方向の
移動を規制するものとされている。また、これら固定リ
ング(3),(3')の内側には、スリーブ(1) の各流路溝(1a)
に連通する環状流路(3a),(3a')が設けられている。

【００１６】一方、コア軸(2) の内部には、従動側ジャ
ーナル軸(2c)の端面から入力側ジャーナル軸(2b)側の固
定リング(3) の内方まで軸方向に延在し、先端部から半
径方向に向かう複数の支流孔(4a)を介して、この固定リ
ング(3) 内側の環状流路(3a)に連通する冷却水流入孔
(4) と、従動側ジャーナル軸(2c)の端面からこの従動側
ジャーナル軸(2c)側の固定リング(3')の内方まで軸方向
に延在し、先端部から半径方向に向かう支流孔(5a)を介
して、この固定リング(3')内側の環状流路(3a')に連通
する複数の冷却水流出孔(5) とが設けられている。

【００１７】上記構成の本実施例の冷却ロールは、両側
の入力側および従動側ジャーナル軸(2b),(2c) に取り付
けたベアリング(6) を介して回転自由に薄板連続鋳造装
置に組み込まれると共に、入力側ジャーナル軸(2b)の端
部を駆動装置に、従動側ジャーナル軸(2c)の端部を冷却
水給排処理設備に接続されたロータリージョイントにそ
れぞれ連結される。そして、駆動装置により回転させら
れる一方で、ロータリージョイントを介する冷却水の供
給・排出を受けて、 (a)図中の矢印で示す方向に冷却水
を流し、この冷却水を (c)図中の矢印で示すように、ス
リーブ(1) の各流路溝(1a)内を通過させて当該スリーブ
(1) を内側から冷却する。

【００１８】ここで、例えば (b)図に示すように、双ロ
ール式薄板連続鋳造装置に本実施例の冷却ロールを対を
なして組み込んだ場合、溶融金属Ｍに接するスリーブ
(1) の受熱領域が高温部Ｈとなるが、本実施例の冷却ロ
ールでは、スリーブ(1) 内周面の各流路溝(1a)内を通過
させられる冷却水は、このスリーブ(1) の全長において
螺旋状に１回転して流れるため、 (c)図に示すようにス
リーブ(1) の高温部Ｈを必ず１回通過させられ、この高
温部Ｈにおいて必ず抜熱を行うので、その冷却効率（ト
ータル抜熱量／トータル冷却水量）を高めることができ
る。また、各流路溝内(1a)を流れる冷却水それぞれは、
高温部Ｈの通過を１回だけとされるので、その抜熱量を
一定化させて過度な温度上昇を抑制することができる。
また、各流路溝(1a)の螺旋回転数を必要最小限の１回と
することで、その流路長さを短くして流路抵抗を低く抑
えることができる。

【００１９】また、本実施例の冷却ロールでは、各流路
溝(1a)をスリーブ(1) の内周面に設けるので、冷却水と
スリーブ(1) との接触面積を大きくして熱交換効率を高
めることができる。また、溶融金属Ｍに接するスリーブ
(1) の高温部Ｈの軸心に平行な各断面において、それぞ
れが１回だけ冷却水を通過させる流路溝(1a)を均等に存
在させるので、その幅方向の冷却を均一なものとして、
このスリーブに接して冷却凝固される薄板製品の品質を
安定化させることができる。更にまた、スリーブ(1) を
薄肉化してもコア軸(2) でバックアップしてロール反力
に対するスリーブ(1) の構造強度が確保でき、その薄肉
化による冷却効率の向上も容易である。

【００２０】以上に述べたように、本実施例の冷却ロー
ルでは、導入した冷却水に均等に抜熱を行わせてなお、
この冷却水の極度な温度上昇を抑制でき、しかも流路抵
抗を低く抑えることのできるので、冷却水給排処理設備
が具備する熱交換器やポンプの容量を小さくでき、その
装置全体の規模および設備コストの低減が図れる。

【００２１】〔図２〕は本発明の別の実施例の冷却ロー
ルの概要説明図であって、 (a)図は正断面図、 (b)図は
スリーブ内周面の周方向展開説明図である。なお、本実
施例の冷却ロールは、スリーブの流路溝に対する冷却水
の入・出流路の構成が異なる点以外は前記実施例のもの
と基本的に同様なものであり、ここでは〔図１〕と等価
な各部に同符号を付して説明を省略し、その差異点のみ
を要約説明する。

【００２２】本実施例の冷却ロールでは、スリーブ(1)
の両側に位置するコア軸(2) 上に取り付けられて、スリ
ーブ(1) の軸方向の移動を規制する固定リング(13),(1
3')の内側には、スリーブ(1) の周方向の隔番毎の流路
溝(1a)それぞれに連通する２つの環状流路(13a),(13b)
および(13a'),(13b') が互いに軸方向に隣接して設けら
れている。

【００２３】また、コア軸(2) の内部には、従動側ジャ
ーナル軸(2c)の端面から入力側ジャーナル軸(2b)側の固
定リング(3) の内方まで軸方向に延在する冷却水流入孔
(14)と冷却水流出孔(15)とが平行に設けられている。そ
して、冷却水流入孔(14)は、その先端部から半径方向に
向かう支流孔(14a)を介して、固定リング(13)の一方の
環状流路(13a) に連通されると共に、その基端側の中間
部から半径方向に向かう支流孔(14b) を介して、固定リ
ング(13') の他方の環状流路(13b')に連通されている。
また、冷却水流出孔(15)は、その先端部から半径方向に
向かう支流孔(15a) を介して、固定リング(13)の他方の
環状流路(13b) に連通すると共に、基端側の中間部から
半径方向に向かう支流孔(15b)を介して固定リング(13')
の一方の環状流路(13a')に連通されている。

【００２４】本実施例の冷却ロールは、上記構成のもと
で、前記実施例と同様に薄板連続鋳造装置に組み込ま
れ、冷却水給排処理設備に接続されたロータリージョイ
ントを介する冷却水の供給・排出を受けて、 (a)図中の
矢印で示すように交差した方向に冷却水を流し、この冷
却水を (b)図中の矢印で示すように、スリーブ(1) の各
流路溝(1a)内を交互逆方向に通過させることで、このス
リーブ(1) の溶融金属に接する高温部Ｈを必ず１回通過
させ、当該スリーブ(1) を内側から冷却する。

【００２５】このように、スリーブ(1) の各流路溝(1a)
内を交互逆方向に通過させる本実施例の冷却ロールで
は、前記実施例のものと同様の効果に加えて、スリーブ
(1) の幅方向での温度の均一化をより確実に促進するこ
とができる。

【００２６】なお、以上に述べた実施例では、双ロール
式薄板連続鋳造装置に用いた例を述べたが、本発明に係
る冷却ロールは、これに限定されるものでなく、〔図
７〕の(b)図に示す単ドラム式や、同 (c)図に示すメル
トスピニング式の薄板連続鋳造装置にも同様に用いられ
ても同様に優れた効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る薄板
連続鋳造装置の冷却ロールは、ロール胴部外周を構成す
るスリーブを薄肉にしても構造強度の確保が容易であ
り、かつ、内部に導入した冷却液に均等に抜熱を行わせ
てなお、冷却液の極度な温度上昇を抑制でき、しかも流
路抵抗を低く抑えることのできるので、その冷却効率を
高めて生産性の向上が図れると共に、冷却水給排処理設
備の規模および設備コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の冷却ロールの概要説明図で
あって、 (a)図は正断面図、(b)図は双ロール式薄板連
続鋳造装置における使用状態の説明断面図、(c) 図はス
リーブ内周面の周方向展開説明図である。

【図２】本発明の別の実施例の冷却ロールの概要説明図
であって、 (a)図は正断面図、(b)図はスリーブ内周面
の周方向展開説明図である。

【図３】従来の冷却ロールを示す正断面図である。

【図４】従来の冷却ロールを示す一部断面正面図であ
る。

【図５】従来の冷却ロールを示す断面図であって、 (a)
図は正断面図、 (b)図は (a)図のＡ−Ａ断面図である。

【図６】従来の冷却ロールを示す一部断面斜視図であ
る。

【図７】薄板連続鋳造装置の代表的な構成の概要説明図
である。

【符号の説明】

(1) --スリーブ (1a)--流路溝 (2) --コア軸 (2a)--胴部 (2b)--入力側ジャーナル軸 (2c)--従動側ジャーナル軸 (3) --固定リング (3a)--環状流路 (3')--固定リング (3a')--環状流路 (4) --冷却水流入孔 (4a)--支流孔 (5) --冷却水流出孔 (5a)--支流孔 (6) --ベアリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側にジャーナル軸を有するコア軸と、
   このコア軸の胴部に嵌着され、内周面に複数の冷却液の
   流路溝を螺旋状に設けたスリーブとを備えてなり、か
   つ、スリーブの内周面の流路溝それぞれが、その全長に
   おいて１回転する螺旋溝に形成されてなることを特徴と
   する薄板連続鋳造装置の冷却ロール。