JPH06102256B2 - ベルト式連続鋳造機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製造される金属薄帯の幅を自由に変更するこ
とのできるベルト式連続鋳造機に関する。

〔従来の技術〕

最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数mm〜数十
mm程度の厚みをもつ金属薄帯を直接的に製造する連続鋳
造方法が注目を浴びている。この方法によるとき、従来
のような多段階にわたる圧延工程を省略することができ
るため、工程及び設備の簡略化が図られる。また、各工
程間で素材を加工温度に加熱する工程が本質的に不要と
なるため、省エネルギー効果も期待することができる。
このような連続鋳造の一つに、ツインベルト方式があ
る。

第７図は、このツインベルト式連続鋳造機の概略を示す
図である。この連続鋳造機においては、タンディッシュ
１内の溶融金属をノズル２から鋳造空間に供給する。こ
の鋳造空間は、プーリ３に掛け渡されて走行する鋼等の
耐熱性材料でできた一対のベルト４の相対する空隙の両
側部を短辺鋳型で仕切ることによって形成されている。
この鋳造空間に注湯された溶融金属は、冷却函６によっ
て冷却凝個され、金属薄帯７となって搬出される。

このとき、ベルト４と短辺鋳型との間に隙間があると、
そこに溶融金属が差し込み、鋳バリが発生する。そこ
で、ベルト４を短辺鋳型に押圧することが必要となる。

この短辺鋳型には、鋳造される金属の移動方向には移動
しない短辺鋳型と、鋳造される金属の移動に同期して移
動する無端連結形短辺鋳型とがある。以下これらを総称
して短辺鋳型というが、上記２種を区別して表現する場
合には、前者を固定短辺鋳型、後者を同期移動短辺鋳型
と称する。

固定短辺鋳型を用いて鋳造巾を変更する場合には、短辺
鋳型をベルトの巾方向に拡大、縮小する。

また、同期移動短辺鋳型を用いて鋳造巾を変更する場合
には、同期移動短辺鋳型をその架台と共にベルト巾方向
に拡大、縮少する場合と、同期移動短辺鋳型を構成する
冷却用ブロックを順次ベルト間に挿入するに際し、ベル
トの巾方向の拡大もしくは縮小位置に変更してブロック
を挿入する場合とがある。この場合該ブロック単体では
ベルト巾方向に移動するわけではないが、位置を変更さ
れたブロック群の挿入によって鋳造巾は変更される。以
下の説明においては、これらの短辺鋳型による鋳造巾変
更を総称して、短辺鋳型の巾方向移動と称する。

本発明者等は、先にこの短辺鋳型の押え装置を開発し、
これを出願した。（特開昭61-99541号公報参照）この装
置においては、短辺鋳型をベルトの幅方向に移動可能に
配置し、冷却函両側の短辺押えブロック以外に、冷却函
内部にも短辺押えブロックを配置している。この短辺押
えブロックは、ロッドを介して押出し装置の駆動力を伝
えることにより、ベルト背面に対して進退自在となって
いる。このような短辺押えブロックを冷却函の幅方向に
複数個設けることにより、製造する金属薄帯の幅を変え
ることができる。

すなわち、最大幅の金属薄帯を製造する場合には、外側
の短辺押えブロックで鋳造空間の両側部を仕切る。この
とき、ベルトと冷却函との間の空隙全体にわたって冷媒
を供給する。幅の小さな金属薄帯を製造する場合には、
短辺鋳型をベルト巾方向の内方の個所に移動させ、その
個所にある短辺押えブロックをベルトに押圧することに
よって、鋳造空間を形成している。そして、ベルトの幅
方向に関して短辺押えブロックより内側にあるベルトと
冷却函との間に冷媒を供給し、その外側の隙間に対する
冷媒の供給を停止している。なお、ベルトに対向する冷
却函の面には、複数のリブが突設されており、これは溶
融金属の静圧によってベルトが冷却函に近づきすぎるこ
とを防止すると共に、所定の冷媒流路を確保するための
ものである。

このように短辺押えブロックを移動可能にすることによ
って、必要とする幅をもつ金属薄帯７を同一の連続鋳造
装置により製造することが可能となる。

また、金属薄帯７を鋳造している際に、ベルト４の全表
面の中で、溶融金属と接触する部分は大きな熱流束を受
けるため、ベルト４自体の温度が中央部でその他の部分
より高くなる。その結果、ベルト４が中央部で熱膨張
し、ベルト４の変形を生じることが知られている。その
状況を模式的に第８図に示す。この変形を防止する方法
として、ベルト４の全面を均一な温度にすることが有効
である。

たとえば、US特許3937270（特公昭57-61502号）におい
ては、ベルトのしわの原因は鋳造入側でのコールドフレ
ーミングにあるとして、その対策として、ベルト温度を
事前に高くしておくことを提案している。また実開昭59
-58550号では、ベルト巾方向の両端部を加熱し、中央部
と同じ温度にすることを提案している。

更に１種のベルト鋳型で異なる巾の鋳片を製造する時に
は、US特許3937270（特公昭57-61502号）において、ベ
ルト両端部水量を変更することも提案されている。

しかし製造される金属薄帯の鋳造と継続しつつ、その巾
を変更する場合に、幅変更に応じて冷却部と非冷却部と
を金属薄帯の鋳造巾の変更に追従して変更する手段は、
これまでのところ提案されていない。

さらにUS特許（Ａ）3878883（特公昭59-4225号）におい
ては、ベルトを緊張しベルト断面１平方インチ当り8000
〜20000ポンドの張力を付与することを示している。

しかし、この方法によっても、鋳片巾の変更を伴う鋳造
を行う場合には、十分なベルトのしわ発生防止ができな
いことがわかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

鋳造される金属の巾が変更された場合には、それに合わ
せてベルトの背面にある冷却水のベルト巾方向の範囲も
変更する必要がある。例えば冷却水のかかる範囲が鋳造
巾より広い場合には、ベルトの巾方向の鋳造金属のない
部分が冷却水により冷却されることになり、あるいは鋳
造金属のない部分への注入を停止したとしても、ベルト
温度は低い状態にあり、ベルト巾の中央部付近に生ずる
しわを抑制できず、もしくはベルトのエッヂヒーターに
よる加熱により、ベルト巾方向温度差を小さくしようと
する作用を著しく損なうことになる。

本発明は鋳造巾を変更しようとする場合に、上記の課題
を解決する為のベルト式連続鋳造機を提供するものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、一対のベルトと、この一対のベルト間におい
て湯溜り部を画成する一対の短辺鋳型とを有し、この湯
溜り部に注入された溶融金属を冷却・凝固して金属薄帯
を製造するベルト式連続鋳造機において、前記短辺鋳型
は一対のベルト間に該ベルトの幅方向に移動可能に配置
され、一対のベルトのそれぞれの背面においてベルトの
幅方向端面近くに配置され且つ該幅方向に区切られた複
数の冷却・加熱室と、ベルト巾方向中央部付近に配置さ
れた冷却函と、前記ベルトの背面を押圧可能である複数
の押え手段と、ピストンで２分された内部空間の一方が
冷却媒体供給源に他方がベルト端面用加熱媒体供給源に
接続され、且つ前記内部空間には軸線方向に沿って前記
複数の冷却・加熱室にそれぞれ連通している複数の分岐
流路が備えられた流体供給ピストンヘッダーと、前記冷
却函、冷却・加熱室にそれぞれ連通している排水路と、
移動された短辺鋳型に対してベルトを押圧するように前
記複数の押え手段のうちの少なくとも１個を選択作動さ
せる制御装置とを有し、前記複数の押え手段は、前記冷
却・加熱室と、その流体出口に備えた冷却・加熱室内の
流体静圧を高める絞り装置と、該絞り装置のうちの少な
くとも１個を選択作動させる絞り装置の作動制御機構と
を備えており、該作動制御機構により移動した前記短辺
鋳型に相当する位置にある前記冷却・加熱室の流体出口
の絞り装置を選択作動し、該流体出口流路を絞って冷却
・加熱室における冷却・加熱媒体の静圧を高めて前記ベ
ルトを短辺鋳型に圧着させるようになっていることを特
徴とするベルト式連続鋳造機であり、また前記冷却函、
冷却・加熱室がベルト進行方向に複数配置されているこ
とを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら、本発明を垂直型の双ベルト式
連続鋳造機に適用した実施例により具体的に説明する。

第７図は双ベルト式連続鋳造機の概念を示す略側面図で
あり、タンディッシュ１に注がれた溶融金属は、ノズル
２を通ってプーリ３にかけられたベルト４と、図示され
ていない短辺鋳型によって構成される鋳造空間へ注入さ
れる。ベルト４の背面には冷却函６があり、一般には冷
却函水によりベルト４を冷却し、溶融金属を凝個させて
いる。凝固した金属は、鋳型の下部から金属薄帯７とな
って連続的に引き出されていく。

第１図は本発明になるベルト式連続鋳造機の全体構成を
説明するための縦断斜視図であり、図において双ベルト
式連続鋳造機の片側のベルトユニットと、片側の同期移
動短辺鋳型５を図示している。

第２図はベルト背面の冷却装置部を説明するための第１
図XO−XO矢視断面を示す。第１図、第２図において、冷
却函６は上段の噴流冷却部6aとパッド冷却部6bにより構
成されている。

噴流冷却部6aは、溶融金属静圧が低いためベルト背面か
ら加圧して押しつけることを避け、高い抜熱効果を得る
ために噴流ノズル111から噴出されるジェット水流によ
りベルト背面を冷却する。又ベルト４の平面を保つため
に、フィンロール119によりベルトを背面から支持して
いる。

パッド冷却部6bは溶融金属の静圧に対抗しつつ抜熱する
ためにパッド構造とし、水路25内を圧力をもった冷却水
を流している。水路の厚みを一定に保つための後述する
冷却パッドフィン12によりベルトを摺動支持している。
しかし溶融金属の静圧の大部分は、パッド内冷却水の静
圧により支えるため、上記冷却パッドフィン12には大き
な力はかからない。

ベルト４は、上流側プーリ52、下流側プーリ53、ステア
リングプーリ54にかけ渡され、張力用のシリンダ61によ
り一定の張力を与えられ、且つ上記プーリの中の１つか
ら駆動力を与えられて回転する。

一方短辺鋳型５は、ベルトと同期して回転させるため
に、多数の短辺ブロック55を連ねた構造でガイド58に沿
って走行し、上流側スプロケット56又は下流側スプロケ
ット57により駆動されている。この短辺ブロック55は、
ガイド58を巾方向に移動することにより鋳型51の巾を変
えることができる。この短辺鋳型５とベルト４の間に隙
間があると、溶融金属が差し込みバリとなるので、この
隙間を無くするために短辺鋳型部のベルトを押し圧する
ために噴流冷却部6aにはベルト押えブロックがあり、パ
ッド冷却部6bにはベルトを押さえるための機構59を有し
ている。

さて第３図、第４図（ａ）及び第５図（ａ）を参照し
て、本発明の実施例を説明する。

第３図は短辺鋳型および冷却水静圧上昇機構並びに冷却
水と加熱媒体の供給装置を示す平面図であり、第４図
（ａ）及び第５図（ａ）はその断面図である。

短辺鋳型５は製造される金属薄帯７の幅を変更する際
に、アクチュエータ13によって巾方向に出し入れされ
る。冷却媒体は、圧力コントロールバルブ22を通り供給
ピストンヘッダー23及び分岐水路24を経由して、ベルト
４の背面にある冷却・加熱室14を下方から上方に進みな
がらベルト４を冷却する。そして、排水側分岐水路26を
経て排出ピストンヘッダー27に集められ、出側圧力コン
トロールバルブ28を経て系外に排出される。

水路25を流れる冷却水は、ベルト４からの必要な抜熱が
得られるように流路内の流速と水路厚みが決定され、且
つ溶融金属の静圧にほぼ近い値になるように圧力コント
ロールバルブ22、出側圧力弁28によって制御されてい
る。一方、短辺鋳型の位置に相当する冷却・加熱室14は
排水側分岐水路26の絞り弁39を絞ることによって冷却水
流速の一部を圧力エネルギーに変換して静圧を高め、ベ
ルト４を短辺鋳型５に圧着させる。この関係を第４図
（ｂ）、第５図（ｂ）に水路内圧力分布として示す。第
４図（ｂ）は短辺を押える必要が無い部分で絞り弁39が
開いている場合であり、第５図（ｂ）は短辺を押さえる
必要のある部分で絞り弁39が閉となっているため供給圧
力そのものがかかっている。ここで部で圧力が急に下
がるのは水路入側ノズル25aで絞ることにより圧損を大
きくとっているためである。冷却・加熱室各室は水路シ
ール33dにより隔離されている。

絞り弁39はレバー40を介して偏心カム16に接しており、
カムの回転に伴って開閉される。この偏心カム16は、幅
変え必要流路数で360度を除した角度Θ＝360/nずつ順に
ずらして配置されており、カム幅17を回転させるとき、
外側から内側、又は逆方向に絞り弁39が順次開閉され
る。このカム軸17は駆動機構21に連結されており、これ
によって必要とする回転角が与えられる。

冷却・加熱室25は、第２、４（ａ）および５（ａ）図に
示すように鋳造方向に複数段に分けて配置されており、
溶融金属の静圧増加分を分散させて支持している。

ピストンヘッダー23,27は、それぞれのピストン29,30に
より巾方向に分割されている。そして内側を前述の冷却
水の供給・排出系とし、外側をたとえば蒸気等の加熱媒
体の供給・排出系としている。

加熱媒体の供給・排出は、冷却水供給・排出と同様に、
加熱媒体用圧力制御弁31,32、供給ピストンヘッダー2
3、分岐路24、水路25、排水側分岐水路26、排出ピスト
ンヘッダー27及び加熱媒体用圧力制御弁32を経由して行
われる。

加熱媒体の圧力を上げると、ベルト４が撓む。そこで、
第６図のベルト端部近傍を示す拡大図にあるように、短
辺鋳型５を支持する短辺鋳型支持部材5aに摺動用突起5c
を形成し、これをベルト４面に摺擦することによってベ
ルト４の撓みを防止することが有効である。なお、この
摺動用突起5cに潤滑配管5bを介して潤滑剤を供給し、ベ
ルト４に帯する摺動用突起5cの摺動を円滑に行うことが
できる。また、冷却・加熱室14の外側板14aのベルト４
側先端にシール材33dを取り付け、ベルト４の端面から
加熱媒体が吹き出すことを防止する手段も有効である。

ピストン29,30は、それぞれのアクチュエータ35,34によ
って出し入れされる。アクチュエータ35,34の駆動は、
アクチュエータ13及び駆動機構21と同期するように制御
装置36によって制御される。これにより、製造する金属
薄帯の巾に対応して出し入れされる短辺鋳型５に応じて
冷却・加熱室の絞り弁39が絞られ、その絞った冷却・加
熱室14に対応してピストン29,30の位置が調整される。
したがって、冷却水の冷機能と加圧機能の分離、及び冷
却水と加熱媒体の分離が自動的に行われる。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明においては、短辺鋳型の
ベルトの巾方向に関する移動に対応させてピストンを移
動させることにより、目標板巾に応じた位置で短辺鋳型
を押え、且つベルトの加熱すべき部分と冷却すべき部分
とを分離する作業が自動的にしかも摺動部分なしで行わ
れる。このようにして、ベルトの変形を防止しながら種
々の板巾をもつ高品質の金属薄帯を容易に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるベルト式連続鋳造機の全体構成を
説明する為の縦断斜視図、第２図は第１図のXO−XO断面
を示し、３つのプーリとベルトにより囲まれた内部の冷
却及びベルト支持装置の構造を説明する略側面図、第３
図は第２図のZ₂−Z₂断面を示し、本発明の実施例におけ
る短辺鋳型及び絞り弁作動機構の概略構成を示す図面、
第４図（ａ）は第３図のX5−X5断面を示し、短辺を押さ
えていない状態を示す図面、第５図（ａ）は第３図のX6
−X6断面を示し短辺を押さえている状態を示す図面、第
４図（ｂ）及び第５図（ｂ）は水路内の静水圧分布を示
す図面、第６図は、第３図における短辺サポート部の一
部変更形態を示す図面、第７図は双ベルト方式の連続鋳
造機の概念を示す略側面図、第８図は鋳造時に発生する
ベルト変形を示す模式図である。 １……タンディッシユ、２……ノズル、３……プーリ、
４……ベルト、4a……ベルト４の両端部、4b……ベルト
上のしわ、５……短辺鋳型、5a……短辺鋳型支持部材、
5b……潤滑配管、5c……摺動用突起、６……冷却函、6a
……噴流冷却部、6b……パッド冷却部、７……金属薄
帯、８……溶融金属表面、９……短辺押えブロック、10
……ロッド、11……シール材、12……冷却パッドフィ
ン、13……アクチュエータ、14……冷却・加熱室、14a
……冷却・加熱室外側板、15……スプリング、16……偏
芯カム、17……カム軸、18……軸受け、19……スプリン
グ、20……ユニバーサルジョイント、21……駆動機構、
22……圧力コントロールバルブ、23……供給側ピストン
ヘッダ、24……分岐水路、25……水路、25a……流路入
側ノズル、26……排水側分岐水路、27……排水側ピスト
ンヘッダ、28……出側圧力制御弁、29……ピストン、30
……ピストン、31……加熱媒体用供給側圧力制御弁、32
……加熱媒体用排水側圧力制御弁、33a,33b,33c,33d…
…シール、34,35……アクチュエータ、36……制御装
置、37……仕切板、38,38a′……水路板、39……絞り
弁、40……絞り弁レバー、41……ベルト端部加熱用電磁
誘導コイル、51……鋳型、52……上流側プーリ、53……
下流側プーリ、54……ステアリングプーリ、55……短辺
ブロック、56……上流側スプロケット、57……下流側ス
プロケット、58……短辺ブロックガイド、59……ベルト
押え機構、60……プレヒータ、61……張力用シリンダ
ー、111……噴流ノズル、119……フィンロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のベルトと、この一対のベルト間にお
   いて湯溜り部を画成する一対の短辺鋳型とを有し、この
   湯溜り部に注入された溶融金属を冷却・凝固して金属薄
   帯を製造するベルト式連続鋳造機において、前記短辺鋳
   型は一対のベルト間に該ベルトの幅方向に移動可能に配
   置され、一対のベルトのそれぞれの背面においてベルト
   の幅方向端面近くに配置され且つ該幅方向に区切られた
   複数の冷却・加熱室と、ベルト巾方向中央部付近に配置
   された冷却函と、前記ベルトの背面を押圧可能である複
   数の押え手段と、ピストンで２分された内部空間の一方
   が冷却媒体供給源に他方がベルト端面用加熱媒体供給源
   に接続され、且つ前記内部空間には軸線方向に沿って前
   記複数の冷却・加熱室にそれぞれ連通している複数の分
   岐流路が備えられた流体供給ピストンヘッダーと、前記
   冷却函、冷却・加熱室にそれぞれ連通している排水路
   と、移動された短辺鋳型に対して、ベルトを押圧するよ
   うに前記複数の押え手段のうち少なくとも１個を選択作
   動させる制御装置とを有し、前記複数の押え手段は、前
   記冷却・加熱室と、その流体出口に備えた冷却・加熱室
   内の流体静圧を高める絞り装置と、該絞り装置のうちの
   少なくとも１個を選択作動させる絞り装置の作動制御機
   構とを備えており、該作動制御機構により移動した前記
   短辺鋳型に相当する位置にある前記冷却・加熱室の流体
   出口の絞り装置を選択作動し、該流体出口流路を絞って
   冷却・加熱室における冷却・加熱媒体の静圧を高めて前
   記ベルトを短辺鋳型に圧着させるようになっていること
   を特徴とするベルト式連続鋳造機。
2. 【請求項２】冷却函、冷却・加熱室がベルト進行方向に
   複数配置されていることを特徴とする請求項（１）記載
   のベルト式連続鋳造機。