JPH0655245A - ロール鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属、特にアルミニウムおよびアルミニウム
合金のロール鋳造に際して、早期に鋳付きを見つけて、
これを防止する方法の提供。 【構成】 ロールニップ（Ｗ）と第１の変換ロール（４
６）間におけるストリップ表面（４２、４４）に対して
垂直方向のストリップの動きを連続的に、またはほゞ連
続的に測定して、振動が現われた場合にはプログラムコ
ントロール法によりプロセスパラメーターを変更する。
このごく微小な鋳付きが感知されると、鋳付きによる欠
陥が発生するまえにプロセスパラメーターが変更され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属をロール鋳造する際
に発生する鋳付き(sticking)を早期に感知して予防する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属のロール鋳造に際して、鋳造用鋳型
は基本的には２本のロールの間のニップ(nip) とその側
面に位置する密閉壁とにより形成される。金属を凝固す
るためのロールの稼働時間は比較的短く、且短距離間
で、大量の熱、特に凝固熱、摩擦熱、および／または変
形熱(deformation heat)が放散するはずである。

【０００３】この目的で、ロールは特殊な装置および／
または方法、例えば外部からスプレーするとか、内部冷
却をするとかして、冷却される。

【０００４】ロール鋳造機の２本のロール間で鋳造する
連続ストリップ鋳造法は、金属工業、特にアルミニウ
ム、アルミニウム合金、鉄、鋼、黄銅、において広く行
われている。この方法により熱間圧延、スラブの切断工
程が省略でき、投下資本の節減、操業コストの低下をも
たらすのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ロール鋳造機を用いて
ストリップ鋳造を行なうと、所謂鋳付き(sticking)が比
較的頻繁に発生する。

【０００６】鋳造ストリップの鋳付きは主に一方のロー
ルか、または２本のロールに交互に発生する。２本のロ
ールに同時に発生することも原理的には考えられるが実
際には極端に少ないので、無視できる。

【０００７】完全な鋳付きはストリップの圧延面上に永
久的な表面欠陥を発生させる。品質面ではこのような望
ましくないマークをつけられたストリップはもはや当初
目的とした需要には向けられず、スクラップとなってし
まう。

【０００８】ロール鋳造機に発生する鋳付きを無くする
各種の方法が知られているが、前述のような欠陥面の発
生は防止できない。

【０００９】鋳付きが発生すると、鋳造ストリップはそ
の圧延面上に発生した鋳付きの密着力により該ストリッ
プの走行する方向から、ごく僅かではあるが一方または
他方にそれる。かくして鋳造ストリップは音を発して裂
け、かつ／または目に見える振動が発生する。そこでロ
ール鋳造機担当監督者は勘により鋳付きを監視してい
て、自身の勘でプロセスパラメーターを変化させて鋳付
きを取り始めるのである。

【００１０】自動化されたロール鋳造プロセスの開発に
伴なって、プラント内のプロセスパラメーターの変化を
見つけ、適切なステップが導入されるようにする各種の
測定器ができている。こうして、例えば圧下力、伸び、
またはロールトルクの測定器が各段階毎に使用される。

【００１１】早い段階で鋳付きを見つけること、すなわ
ち鋳付きが大きくなり過ぎて品質を悪くするマークが鋳
造ストリップ上に発生するまでに到らぬうちに見つける
ことが必要であることもまたわかっていた。しかしなが
ら、ロール鋳造機に取り付けた測定器を用いて、鋳付き
に発展するであろうと考えられる部分をマイクロスティ
ッキングと呼ばれる初期の段階で見つけて、適切な時期
に適切な措置を取ることは可能でなかった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】それ故、本発明の目的は
冒頭に述べたタイプの早期の鋳付きを感知し、無くすこ
とにより、鋳造ストリップに発生する表面欠陥マークの
発生を抑制することができる鋳造法を提供することであ
る。

【００１３】本発明はこの問題を次のようにして解決し
た。すなわちロールのニップと変換ロール間におけるス
トリップ表面に直交する方向のストリップの動きを連続
的に、またはほぼ連続的に測定して、振動が発生した場
合にはプログラムコントロール方式でプロセスパラメー
ターを変えるのである。本発明の特定の具体例並びに更
なる展開は、従属請求項における特許請求対象となって
いる。そこで鋳造金属ストリップの表面で働く連続測定
装置が本発明では使われる。一方、プラントのパラメー
ターは測定していない。

【００１４】ほぼ連続的測定という表現はごく僅かなイ
ンタバルを超えて連続して測定を行なうことを意味す
る。該測定インタバルは１００ミリ秒の単位である。

【００１５】

【作用】連続またはほぼ連続操業測定器の効果により、
鋳付きは欠陥品となるまでに拡がる前に予知でき、また
必要な手段の導入もできる。鋳造ストリップ生産の欠点
である大規模な機械の導入、コストの上昇がなく、評価
できる。

【００１６】ストリップの流れは変換ロール（もし数本
変換ロールがあれば第１ロール）とロールニップの間の
何処でも測定できる。ロール鋳造機の構成により測定器
は１〜３ｍ以内に配置される。しかしながら実際には測
定器がロールニップと変換ロールとの距離の半分の位置
とニップとの間がよく、特にニップにできるだけ近づけ
たい。

【００１７】測定器は固定した、動揺のない、支えの上
に固定しなければならない。かくしてストリップ表面に
直交する方向のストリップのあらゆる動きが正確にわか
る。ストリップの動きはたとえば下記の公知方法により
知ることができる。 −機械式トレーサー類。接触スリッパーのようなものも
使用でき、スクラッチマークを付けることもあるが、ト
レーシングロールが特に重要である。 −非接触型機械的／ニューマチックトレーサー類。エア
ークッションセンサーがストリップから約０．２ｍｍ離
して取付けられているためストリップを傷つけることは
ない。例えば、英国Broner社製積算歪計が特に適合して
いる。 −電気式無接触型歪トレーサー類。インダクティブ、キ
ャパシティブ、エディカレントを指針として動作する。
対象物から比較的離れた位置からでも正確に測定できる
ため、適当な保持具およびケース用部材に探針を取付け
られる。 −光路測定系。スペースが小さくかつ比較的長い距離が
必要な場合には、レーザーセンサーが特に重要である。
更に、たとえば赤外センサーが使用されることもある。 −超音波測定器類。この測定器はストリップの表面でも
裏面でも、また両面同時にでも動作する。数個の測定器
を用意すればストリップの巾全面にわたって測定でき
る。 プログラム制御をするためのプロセスパラメーターの変
更は例えば０．５〜２秒の遊び時間、特に約１秒間後で
ないと開始しないので、この測定器は鋳付きに起因しな
い振動には対応しない。

【００１８】この測定器は対応の開始点がプロセスパラ
メーターと管理されるべき金属に適応するようにセット
できるので好都合である。鋳造ストリップに振動が現わ
れて発生する第１の態様では電子作動により引金が引か
れ、離型剤が少なくとも１個の鋳造ロールの表面にスプ
レーされる。若し離型剤が正常なロール鋳造プロセスの
際に既にロールの表面に付けてあるのであれば、振動が
現われたとき、その離型剤の濃度を上げ、従ってその相
の厚さを増加させることができる。特にグラファイトサ
スペンションが好まれるが、それを用いたドレッシング
（仕上げ）が既知の方法でスプレーノズルを利用して好
んで使われている。

【００１９】第２の態様では、振動の現われるとき、ロ
ール間で凝固中の金属の固相点が緊急事態の発生したス
トリップの方向に移動する。

【００２０】固相点の位置は多くのパラメーターにより
影響を受けるはずであるが、このプロセスにおいてはこ
れらの変化はロールが１回転する間に比較的速やかに効
果を生じる必要がある。さもなければ遅すぎるのであ
る。効果の大きいパラメーターは鋳造速度である。もし
これが減速すれば、固相点は直ちに希望している方向に
移動する。

【００２１】同方向に固相点を移動させるためのさらに
別の手段を簡単にノート形式に示すと、金属の温度の低
下、金属湯面の上昇、ロールニップの縮小、ノズル開穴
部からの距離の拡大、冷却水量の増加である。要約すれ
ば、もう一度次のように述べることができる。すなわ
ち、本発明の方法により、鋳造ストリップに生じる振動
を検知することによって、切迫した鋳付きを次のような
極めて早い段階で、すなわち、鋳造ストリップに欠陥を
生じる実際の鋳付きが発生する前に、プロセスパラメー
ター変更に必要な処置をプログラム制御方式で導入する
ことが可能であるほどの早い段階で検知することができ
る。それ故本発明はごく微小な鋳付きを見つける方法で
ある。

【００２２】次に本発明を従属請求項の主題をなし、か
つ添付の図面により図解された本発明の具体化例によっ
て、より詳しく記述する。

【００２３】アルミニウムの鋳造ストリップ生産設備
を、ロール鋳造機を含めて線図１に示すが、これはこの
設備に必須の部分と生産された金属ストリップを示すも
のである。栓１０がつけてある保持炉１２はフィルター
系１６が設けてある湯路１４に液体アルミニウムを払い
出し空になる。湯路１４は湯分配樋１８の上部にリップ
２０を有し、該ニップにはレベル測定器２２により制御
される閉じ栓２４が付けてある。上下２本の鋳造ロール
３２、３４を格納している点線で示すロールケーシング
２８、３０によりロールは支えられているが、図ではわ
かりやすくするために、ロール鋳造機２６のケーシング
を除いてある。ロール軸Ａｕ、Ａｏは垂直に上下に配置
されている。２本の鋳造ロール３２、３４は、２本の軸
による調節を通じて、ロール軸を通る平面Ｅ（図２）上
に、ロールニップＷを決定する。

【００２４】溶湯分配樋１８を形成している注入ノズル
３６の先端は鋳造ロール３２、３４の間の空隙に拡が
り、溶融アルミニウム３８をロールニップＷの方向へ誘
導する。

【００２５】溶融アルミニウムは鋳造ロール３２、３４
において放熱して固まり下面、上面をそれぞれ４２、４
４で示す鋳造ストリップ４０となる。鋳造ストリップ４
０の厚さは完全にロールニップＷにより決まる。

【００２６】鋳造ストリップ４０は例えば巻取りのため
に変換ロール４６で下方に曲げられる。

【００２７】ロール鋳造機２６の鋳造ロール３２、３４
は外部から冷却される。スプレーノズル５０は水道管４
８を通って給水される。該冷却は例えばＥＰ ０ ３１
３５１６ Ａ１に相当する。

【００２８】更に別のスプレーノズル５２は鋳造ロール
３２、３４に連続的に、または鋳付きを感知した場合に
のみ、グラファイトサスペンションをロール表面グラフ
ァイト仕上げのために吹きつけるために付けてある。ロ
ールの回転方向に対してニップＷに近いために、グラフ
ァイト仕上げ５４はより早く効果的に働く。

【００２９】本発明によるプロセスを実行する公知のセ
ンサー５６はスプレーノズル５０により図示された外部
冷却システムの冷却フード上および保持枠とも呼ばれる
ロールケーシング２８、３０の上に付けられる。これら
の固定センサー５６は鋳造ストリップ４０の２つの表面
４２、４４に対して垂直方向の動きを測定する。勿論実
操業においては、センサー５６は一ヶ所のみに付けら
れ、かつ作動させておく。

【００３０】説明を簡単、明瞭にするために、ロール鋳
造機に関する本発明に無関係な事柄については省略し
た。

【００３１】図２は鋳造ロール３２、３４間の凝固領域
を示す。注入ノズル３６の先端穴は２つの鋳造ロール３
２、３４の軸Ａｕ、Ａｏ（図１）を含む平面Ｅから距離
ｘ離れた所に位置する。溶融アルミニウム３８は注入ノ
ズル３６から流出して２個の回転鋳造ロール３２、３４
の表面５８、６０に接触する。溶融アルミニウム３８の
最外側層は直ちに凝固し始めて、回転鋳造ロール３２、
３４により、その静摩擦によって引き出される。平面Ｅ
からａだけ離れた固相点（Solidus point)Ｓではストリ
ップ４０内のすべての金属が凝固して硬化する。金属が
ペースト状になっているペースト帯６２は固相点と液相
点Ｌの間に拡がっている。

【００３２】固相点Ｓおよび、この場合はより関心度の
低い液相点Ｌももちろん、プロセスパラメーターの変更
によりＥからの距離ａを移動させることができる。

【００３３】鋳造ロール３２、３４の圧力はニップＷを
形成する平面Ｅ（図１）部分において最大となる。平面
Ｅを通過後はストリップ表面４２、４４に対応するロー
ル表面５８、６０の圧力は減少し始める。ロール表面は
６４、６６付近で、ストリップ表面から浮き上がる。

【００３４】鋳付きが上段または下段ロール側に発生し
始めると、ストリップ４０はごく僅かな密着力でさえ、
それに対応する方向に曲がる。鋳付きが解消するやいな
や、ストリップ４０は元の方向へスプリングバックす
る。

【００３５】この過程は反対方向にも繰り返されるの
で、交互に発生を繰り返すはずである。ストリップ４０
が鋳付きを発生する結果、常にごく小さな曲がりが鋳造
ロール３２、３４相互に発生し、ストリップの振動がセ
ンサー５６（図１）により見つけられて、これに対応し
てコントロール信号が発せられるはずである。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳造機を含んだロール鋳造設備の概要図であ
る。

【図２】ロールニップ付近の拡大図である。

【符号の説明】

１０ 栓 １２ 保持炉 １４ 湯路 １６ フィルター系 １８ 湯分配桶 ２０ リップ ２２ レベル測定器 ２４ 閉じ栓 ２６ ロール鋳造機 ２８ ロールケーシング（保持枠） ３０ ロールケーシング（保持枠） ３２ 鋳造ロール ３４ 鋳造ロール ３６ 注入ノズル ３８ 溶融アルミニウム ４０ 鋳造ストリップ ４２ ストリップの表面 ４４ ストリップの表面 ４６ 変換ロール ４８ 水道管 ５０ スプレーノズル ５２ スプレーノズル ５４ 離型剤 ５６ センサー ５８ ロール表面 ６０ ロール表面 ６２ ペースト帯 ６４ ロール表面 ６６ ロール表面 Ｗ ロールニップ Ｓ 固相点 Ｌ 液相点 Ａｕ ロール軸 Ａｏ ロール軸

フロントページの続き (72)発明者 クラウス マイヴァルト ブラジル国 ペルナンブコ、 53．000 オリンダ、 カバルカンティ、 2533、 カーサ カジャダ、 アヴェニュー カル ロス ド リマ (72)発明者 ブルーノ フリッシュクネヒト スイス国 シーエイチ−3645 グワット ／トゥーン グレンツベーク 14イー

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロールニップ（Ｗ）と第１の変換ロール
   （４６）との間におけるストリップの表面（４２、４
   ４）に対して垂直方向の動きを連続的またはほぼ連続的
   に測定して、振動が現われれば、プログラム・コントロ
   ール方式でプロセスパラメーターを変えることを特徴と
   する、金属のロール鋳造に際しての早期鋳付き検知およ
   び防止方法。
2. 【請求項２】 ストリップの動きをロールニップ（Ｗ）
   から、第１の変換ロール（４６）と該ニップとの距離の
   半分の位置までの間、好ましくはロールニップ（Ｗ）寄
   りの位置で測定することを特徴とする請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】 ストリップの動きを１台またはそれより
   多くの非接触型歪測定器、すなわちインダクティブ（誘
   電型）、キャパシティブ（電気容量型）、またはエディ
   ーカレント（渦巻電流型）を基本とする測定器、少なく
   とも１台のレーザー光線または赤外線による光路測定
   器、または少なくとも１台の超音波距離測定器によりこ
   れらをストリップの巾全体にわたって分布配置して測定
   することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 少なくとも１台の非接触型機械的／ニュ
   ーマチックまたは支持された機械的トレーサー、好まし
   くは少なくとも１つのトレーシングロールによりストリ
   ップの動きを測定することを特徴とする請求項１または
   ２に記載の方法。
5. 【請求項５】 ストリップの動きを、少なくとも１つ
   の、外部冷却系の冷却フード上、または鋳造ロール（３
   ２、３４）の保持枠（２８、３０）上に取り付けた１つ
   または複数のセンサー（５６）により測定することを特
   徴とする外部冷却鋳造ロール（３２、３４）を用いる請
   求項１〜４の１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 振動を感知すると好ましくは０．５から
   ２秒、特に１秒の遊び時間後にプログラムコントロール
   方式でプロセスパラメーターが変えられることを特徴と
   する請求項１〜５の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 振動を感知すると離型剤（５４）が、好
   ましくはロールの回転方向に向かってロールニップ
   （Ｗ）に近いところで、少なくとも１面の鋳造ロール
   （３２、３４）の表面（５８、６０）にスプレーされる
   ことを特徴とする請求項１〜６の１つに記載の方法。
8. 【請求項８】 仕上げスプレー（５４）好ましくは、グ
   ラファイト懸濁液が、スプレーされることを特徴とする
   請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 振動が感知されると固相点（Ｓ）が緊急
   事態の発生したストリップ（４０）の方向へ移動される
   ことを特徴とする請求項１〜６の１つに記載の方法。
10. 【請求項１０】 固相点（Ｓ）が鋳造速度の減速により
    移動されることを特徴とする請求項９に記載の方法。