JPS63101056A - 急冷金属薄帯の製造方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、金属急冷薄帯の製造方法および装置に関し
、特に双ロール法によって金属薄帯を製造する場合に、
得られる薄帯の板形状とくに端面形状の有利な改善と共
に、安定した連続操業の維持を図ろうとするものである
。

（従来の技術） 金属薄帯の製造方法の一つとして第２図に示すような双
ロール法が開発され、すでに実用化の段階に入っている
。この双ロール法は、溶融金属１をその注湯ノズル２よ
り高速で回転する一対の冷却ロール３．３のロールキス
部に連続して供給し急冷凝固させて薄帯４を作成するも
のである。

ところで一般に双ロール法で作成した薄帯の板形状は、
中央が厚く両端部が薄いといったクラウン形状を有する
だけでなく、板の両端部ではのこ方形状となったり、酸
化域が生じるため、健全な製品を得るためには両端部を
切り落さざるを得す、歩留りが悪いという問題があった
。

この原因は、注湯速度と凝固速度のアンバランスによっ
て余剰の溶湯がロール胴長方向に周期的に流れたり、ロ
ール端面付近の場面高さが中央部に較べて低くなるため
にヒートクラウンが発生し、薄帯の両端部で凝固遅れを
生じてブレークアウトが発生したり、酸化域が生成した
りするためであると考えられる。

このため従来よりかかる問題点を解決すべく、ロールキ
ス部での溶湯を保持する方法が数多く提案されている。

従来量も代表的な方法は、第３図に示すように２本の冷
却ロール３．３とロール端面に押しあてた２個の固定せ
き（端辺）５とでできる空間に溶湯を注湯し、薄板４を
連続的に製造する方法である。しかしながらこの方法で
は、溶湯が大気もしくは端辺で冷却されるたため、端辺
への凝固もしくは半凝固シェルの付着が増大し、・やが
てはこれがロールギャップ内に脱落、かみ込んで鋳片に
不連続部を生じて板切れの原因となったり、異常な圧下
反力を生じて、ロール停止やロール変形といった操業ト
ラブルを生じるといった問題があった。

これに対して特開昭５７−１３０７４３号公報において
は、第４図に示すごとくポーラス状耐火物をそなえる端
面押え５をロール端面に押しつけて溶湯洩れ防止を図る
と同時にポーラス状耐火物６から不活性ガス７を送給す
ることによって溶融金属の冷却による凝固シェルの発生
を防止する方法が提案されている。しかしながら、端辺
全面に均一にガスを供給することは極めて難しいため、
かかる端辺への凝固シェルの形成付着を完全に抑制する
ことはできず、このため凝固シェルが一旦端辺に付着す
ると、上記の方法ではその成長を防ぐことができず、し
かも長期間の使用により摩耗が進行して、ロール端面と
端辺の隙間への溶湯の差し込みが生じることもあって、
やはり連続的な鋳込みは不可能だったのである。

また特開昭６０−２３４７４４号公報では、第５図に示
すように端辺をキャタピラ或はベルト式可動サイドシー
ル８に代えると共に、冷却ロール３の側面への密着性を
良くするため可動サイドシール８に固定端辺５を押し当
てた装置が提案されている。

この装置による金属薄帯の製造方法の趣旨は、可動サイ
ドシールを薄帯の鋳込み方向と同方向に移動させること
によって、サイドシールへの凝固生成物を少なくしこの
凝固生成物を薄帯と共に鋳込もうとするものである。

この方法により、端面からの湯洩れはかなり改善された
とはいうものの、わずかながらもサイドシール上に凝固
生成物が形成された場合には、これがロール間で絞り込
まれて凝固生成物のキス部へのかみ込みが生じるので、
とりわけ板厚の薄い薄帯においてはこのかみ込みが薄帯
端部性状におよぼす影響が大きく、これによるブレーク
アウトは防止し得なかった。

さらに特開昭５８−２１２８４５号公報には、第６図に
示すように、端辺の一部を可動式の水冷ロール９とし、
端辺部に凝固層を生じさせることによって薄帯のブレー
クアウトを防止する装置が開示されているが、この装置
においても玉揚した特開昭６０−２３４７４４号公報と
同じような問題を残していた。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の方法ではいずれも、端辺における凝
固生成物の付着を免れ得ず、薄帯の端面の性状悪化や、
ブレークアウトが生じ易かったため、工業的に連続して
鋳込みを行うことは困難だったのである。

この発明は、上述した如き従来の問題点であった薄帯端
面支持部材に起因する薄帯の端部の性状悪化やブレーク
アウトを効果的に防止することのできる急冷薄帯の製造
方法及びその実施に直接用いて好適な装置を提案するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） さて発明者らは、前述した従来の急冷金属薄帯の製造技
術に関し、綿密な検討を重ねた結果、ｉ）ロール間隙の
端面側を端面押え部材で封止する従来法によっては、か
かる部材が循環移動式のものであっても該端面押え部材
の溶融金属と接する面を鋳造すべき溶融金属の融点近く
まで加熱保持しない限り、溶融金属の凝固殻がその面上
に生成するのを防止することはできず、とくに鋳造すべ
き溶融金属が鉄合金等の高融点金属の場合は、かかる高
温度まで、端面押え部材を加熱することは事実上不可能
であることから端面押え部材の溶融金属に接する面上へ
の凝固殻の生成は不可避である との結論に達した。

すなわち、かかる凝固殻が端面押え表面上に生成すれば
、この凝固殻は、ロール間隙において絞り込まれるため
、最もロール間隙の狭くなった部分に噛み込まれ、薄帯
端部の性状を悪化させ、ひいては薄帯のブレークアウト
を引き起すわけである。

かかる観点から、発明者らは、このような凝固殻が形成
されてもロール間隙の最狭部に持越されるまでに排出除
去することが、これらの問題点の解決に最も有力である
との確信を得、前述の従来技術とは全く異った新しい技
術的思想にもとづいて研究を重ねた末、この発明を完成
させるに至ったのである。

すなわちこの発明は、一対の冷却ロールと、該冷却ロー
ル対の間隙部を含む冷却ロール端面に当接配置した端面
押え部材とで形成される鋳造空間に、溶融金属を連続的
に供給し急冷凝固させて金属薄帯を製造するに当り、該
端面押え部材表面に生成する溶融金属の凝固殻を、鋳込
み方向とは反対方向に連続移動させて該鋳造空間外に排
除することを特徴とする急冷金属薄帯の製造方法である
。

またこの発明は、鋳造空間を形成する、一対の冷却ロー
ルと該冷却ロール対の端面に当接配置した端面押え部材
、および該鋳造空間に溶融金属を供給する注湯ノズルか
ら成る急冷金属薄帯の製造装置において、該端面押え部
材が、固定端辺プレートと、該プレートの中央下部に設
けたガイド溝に沿って回転可能に配置した端辺ロールと
、この端辺ロールを鋳込み方向とは逆向きに回転させる
駆動手段および該端辺ロール表面に生成付着した溶融金
属の凝固殻を除去する付着物除去手段をそなえることを
特徴とする、急冷金属薄帯の製造装置である。

以下この発明を具体的に説明する。

第１図ａ、ｂに、この発明に従う製造装置の好適例を平
面および正面で示す。なおこの装置は左右対称形である
ので両図とも右側半分だけを示した。

図中番号１０が固定端辺プレート、１１が回転可能な端
辺ロール、そして１２が端辺ロール１１の載置台であっ
て、この載置台１２には、固定端辺プレート１０の微調
整ねじ１３およびスクレーパからなるを可とする溶融金
属凝固殻の除去手段１４が設けられている。なおＩ５は
軸受、１６はシリンダー、１７はモーターである。

さて端辺プレート１０は、シリンダー１６によってロー
ル３．３の両端面に押し当てられるが、このとき固定端
辺プレート１０のロール端面への押し付けは押付は微調
整ねじ１３で最終調整され、ロール３．３の端面との隙
間が０とされる。これにより端辺より溶湯が洩れ出るこ
とを防ぎ、また冷却ロールでの凝固シェルの発達を防ぐ
のである。固定端辺プレート１０の中央下部にはガイド
溝が設けられており、端辺ロール１１はこのガイド溝に
沿って鋳込み方向と反対方向に軸受１５を介してモータ
ー１７により回転駆動される。

そして固定端辺プレート１０上に生成した溶融金属の凝
固殻は回転する端辺ロール１１の表面に付着帯同して外
部へ導かれるわけであるが、かがる付着物は、この例で
ロールキス部と１８０度反対何に配置されたスクレーバ
１４により除去される。

（作　用） この発明において、端辺ロールはその中心力冷却ロール
のキス部より高さり、たけ上方に位置するように配置す
ることが肝要である。というのは端辺ロールの中心がロ
ールキス部と同一レベルにあった場合には、端辺ロール
に付着した半凝固シェルが系外に排出される前にロール
ギャップ内に脱落して、かみ込まれるおそれが大きいた
めである。

なおｈｌを設けた事による溶湯の漏洩はｈｌを最大湯面
高さｈｍａｘの２分の１以下に設定する事により防止で
きる。

かくして固定端辺プレート１０において生成した凝固シ
ェルを初期のうちに外部へ排出することができるのであ
る。

第７図に固定端辺プレートｌＯと端辺ロール１１との適
正位置関係を示す。

第７図（ａｌにより端辺ロール１１の外径りは！■ 良く、より好ましくは、 ■ ただし、Ｈ：固定端辺プレート厚み ｈｍａｘ　：最大湯面高さ ｈ２：キス部より固定端辺上部までの距離（ｈｚ≧ｈ、
□） ｈ−冷却ロールキス部と可動端辺ロー ル中心間距離 すなわち、前者の条件よりＤが小であると固定端辺プレ
ートと端辺ロール間隙より湯洩れが生じるためであり、
後者の条件は湯洩れを一層確実に防止するのを保証する
ものである。

また第７図（ｂｌから端辺ロールの幅ＴはＴ＝　２　　
（Ｒ−Ｒ２−ｈｚ”）で与えられる。

ただし、Ｒ：冷却ロール半径 り、≦ｈ□８×＋ なお端辺ロール１１によって排出されるべき凝固シェル
は極端に厚く発達すると、端辺ロール１１による排出が
安定してでき難くなり、また溶融金属の歩留りの面から
も好ましくないことから、端辺ロール材質は冷却ロール
３よりも熱伝導率の低い材質で形成することが望ましい
。

（実施例） 第６図に示した双ロール式急冷薄帯製造装置を用いて次
の製造条件で金属薄帯を製造した。外径５５０ｎ、胴長
５００　ｔｍの銅合金からなるロールスリーブをそなえ
る内部水冷式のロールであって周速５ｍ／ｓ、圧下刃１
トンで、高速回転する冷却ロールのロールキス部に５．
５％Ｓｉ　−Ｆｅｄ成の合金溶湯を６ｋｇ／ｓの注湯速
度で連続して供給し、急冷凝固させて金属薄帯とした。

この時冷却ロールのロール端面に対向して溶融シリカ、
ＢＮ　、　５ｉｌＮ４、グラファイトで作成した端面押
えプレートおよび端辺ロールを配置した。端辺ロールは
鋳込み方向と反対の方向に周速３　ｍ／ｓで回転させた
。この時の端辺ロールは直径が１００龍、−万端面プレ
ートは厚み１０龍のものを用いた。

実験の結果、ヒートサイズ２トンの鋳込みでも湯洩れ、
凝固シェル生成に起因するブレークアウトは全く生じな
かった。

また得られた薄帯の形状を第８図ｆａｔに示す。板幅は
ロール幅全幅にわたり、また板厚の分布も滑かで板厚偏
差は±３％以内であった。

一方、従来法により端面押えなしで作成した薄帯の形状
は中央が厚く、エツジ部が薄く、板幅もロール幅いっば
いではなくのこ刃状となっていた（第８図（ｂ））。

さらに固定押付は端辺プレートのみでは２００ｋｇヒー
トサイズ前後で湯ざしが生じ端辺への凝固シェル発達に
よりブレークアウトが発生した（第８図（Ｃ））。

なおこの発明に係る端辺ロールの形状は第５図に示した
形状に限定されるものではなく、第９図ａ　”−ｃにそ
れぞれ示した形状でもかまわない。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、双ロール法により急冷薄帯
を製造する場合において、冷却ロールのロール端面を損
傷することなしに、湯洩れや凝固シェルの発生、発達を
効果的に防止することができ、従って長時間の連続操業
が実現され、さらには板厚偏差は３％以下の優れた形状
品質の製品板を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂはそれぞれ、この発明に従う急冷金属薄帯
製造装置の好適例の平面図および正面図、第２図は、端
面押えを有しない双ロール装置の模式図、 第３図は、端面押えを有する双ロール装置の模式図、 第４図は、ポーラス状耐火物性の端面押えを有する双ロ
ール装置の模式図、 第５図ａ、ｂはそれぞれ、ベルト式可動サイドシールを
そなえる双ロール装置の正面図および側面図、 第６図ａ、ｂはそれぞれ、可動式の冷却ロールをそなえ
る双ロール装置の側面図および正面図、第７図ａ、ｂは
それぞれ、好適な端辺ロール径および固定端辺プレート
幅の算出要領説明図、第８図ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、こ
の発明法および従来法によって得られた急冷金属薄帯の
幅方向にわたる断面形状を比較して示した図、第９図ａ
、ｂ、ｃはそれぞれ、好適な端辺ロールの形状を示した
図である。 １・・・溶融金属　　　　　　２・・・注湯ノズル３・
・・冷却ロール　　　　　４・・・急冷薄帯５・・・端
面押え　　　　　　６・・・ポーラス状耐火物７・・・
不活性ガス　　　　　８・・・可動サイドシール９・・
・可動式の水冷ロール　１０・・・固定端辺プレート１
１・・・端辺ロール　　　　　１２・・・つ：４辺ロー
ルの裁置台１３・・・微調整ねし　　　　　１４・・・
スクレーパ１５・・・軸受　　　　　　　　１６・・・
シリンダー１７・・・モータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の冷却ロールと、該冷却ロール対の間隙部を含
   む冷却ロール端面に当接配置した端面押え部材とで形成
   される鋳造空間に、溶融金属を連続的に供給し急冷凝固
   させて金属薄帯を製造するに当り、該端面押え部材表面
   に生成する溶融金属の凝固殻を、鋳込み方向とは反対方
   向に連続移動させて該鋳造空間外に排除することを特徴
   とする急冷金属薄帯の製造方法。 ２、鋳造空間を形成する、一対の冷却ロールと該冷却ロ
   ール対の端面に当接配置した端面押え部材、および該鋳
   造空間に溶融金属を供給する注湯ノズルから成る急冷金
   属薄帯の製造装置において、 該端面押え部材が、固定端辺プレートと、 該プレートの中央下部に設けたガイド溝に沿って回転可
   能に配置した端辺ロールと、この端辺ロールを鋳込み方
   向とは逆向きに回転させる駆動手段および該端辺ロール
   表面に生成付着した溶融金属の凝固殻を除去する付着物
   除去手段をそなえることを特徴とする、急冷金属薄帯の
   製造装置。