JPS63126645A - 双ロ−ル式連続鋳造機 - 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〕 本発明は狭間隙をあけて平行に対向配置した互いに反対
方向に回転する内部冷却式双ロールの円周面上において
湯溜りを形成するためのサイドダムを双ロールの両側部
の円周面の上に配置し、この湯溜り内の溶湯を該ロール
表面で冷却凝固しながらロール間の最狭隙部で圧着して
薄板に連続鋳造する双ロール式連続鋳造機の改善に関す
る。

〔従来の技術および発明の背景〕

双ロール式連続鋳造機を鋼の薄板の製造に適用しようと
する試みがなされ、この薄板連続鋳造機の改善に関する
提案がこれまで数多くなされている。

双ロール式連続鋳造機の基本は、一対の内部冷却式ロー
ルを、軸を平行にして所定の間隙を開けて対向配置し、
この双ロールの円周面上に湯溜りを形成し、この湯溜り
内の溶湯を回転する双ロール表面で冷却しながら、この
冷却によって両方のロール表面上で成長する両方の凝固
殻（凝固シェル）を双ロールの最狭隙部で互いに圧着し
て薄板に直接製造するものである。したがって２回転す
る双ロール円周面上に適切に湯溜りを形成することが必
要であるが、このためには双ロールの円周面上における
サイド側（ロールの端部側）で湯が漏れないようにダム
を形成することが少なくとも必要となる。このダムをサ
イドダムと呼び８両側とも同じ構成にされるのが通常で
ある。

このサイドダムの設は方には、大きく分けて次の二種の
方式が知られている。

一つは、双ロールの両サイド面（ロールの両端部の軸と
直交する外面）に１　このサイド面と接して　（摺接し
て）壁を形成する方式である。この方式ではロールの外
側からサイドダムを当てることになるので、ロール幅が
鋳込まれる板幅に実質上対応することになる。

第二は、双ロールの円周面の上にサイドダムを立ち上げ
る方式である。すなわち、サイドダムの底部が双ロール
の両側部の円周面の上に摺接するように双ロール表面の
上に立ち上げるのである。

この方式では両サイドダムの幅が鋳込まれる板幅に実質
上対応することになる。

本発明はこの第二のサイドダムの設置方式を採用する双
ロール式連続鋳造機の改善に関するものである。この第
二方式の場合には、ロール表面は高温の溶湯と接する部
分と接しない部分（例えばサイドダムの底部に摺接する
部分）とに分けられることになる。

特開昭５９−３０４５５号公報は１　この第二方式を採
用する双ロール式連続鋳造機において、溶湯との接触部
と非接触部とではロール裏面に別系統の冷却水の導入を
行い、そのさい非接触部では接触部より高温の冷却水を
通水する方式を提案している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記の第二のサイドダム設置方式を採用
する双ロール式連続鋳造機におけるロールの膨張に基づ
（諸問題を解決することにある。

より具体的には、この方式では、高温の溶湯と接するこ
とになるロール円周面と溶湯とは接しない円周面（例え
ばサイドダムが存在する部分）とではロール表面に温度
差が生じる結果、ロールの膨張に差が現れてロールの変
形が発生することになるが、このロールの変形の問題を
、前記の特開昭５９−３０４５５号公報のように冷却水
温度の管理によらずとも、より効果的に防止するロール
構造を提供することにある。

〔発明の構成〕

前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は、狭間隙をあけて対向配置した互いに反対方向に回転
する内部冷却式双ロールの円周面の上に、その底部が該
ロールの円周面と摺接するように一対のサイドダムを立
ち上げ、この両サイドダムと双ロール円周面とで形成さ
れる湯溜り内の溶湯を該ロール表面で冷却凝固しながら
ロール間の最狭隙部で圧着して薄板に連続鋳造する双ロ
ール式連続鋳造機において、双ロールの最外円周層を銅
合金からなるロールスリーブで構成し、溶湯と接する部
分に対応するロールスリーブの裏面に冷却水通路を設け
、溶湯と接しない部分に対応するロールスリーブの裏面
に断熱層２例えば空気層を形成したことを特徴とする。

以下に図面の実施例に従って本発明の内容を具体的に説
明する。

〔発明の詳述〕

第１図は１本発明を適用する双ロール式連続鋳造機の要
部を図解的に示したもので、内部冷却式法ロー光１ａと
１ｂが軸を水平にして所定の間隙を開けて平行に対向配
置され、これらは矢印の方向に互いに反対方向に回転す
る。この双ロールｌａ、ｌｂの円周面Ｒ上に湯溜り２が
形成され、この湯溜り２内の溶鋼が双ロールｌａ、Ｉｂ
の円周面Ｒ上で冷却されつつ最狭隙部を経て薄板３に鋳
造される。

双ロールｌａ、　Ｉｂの円周面Ｒ上に湯溜り２を形成す
るために、サイドダム４ａ、４ｂが双ロールｌａ、　ｌ
ｂの軸と直角方向の面内に円周面Ｒ上に立ち上げられる
。すなわち、双ロールｌａ、ｌｂの円周面Ｒの上におい
て、その底部が円周面Ｒと摺接するように一対のサイド
ダム４ａ、４ｂが双ロールｌａ、　ｌｂの両側方に立ち
上げられる。このサイドダム４ａ、４ｂは耐熱性や溶鋼
に対する耐侵食性などから耐火物で作られ１図示しない
が通常はこの耐火物のサイドダム４ａ、４ｂの外側に冷
却された板を取付け、この冷却仮によってサイドダム４
ａ、４ｂを所定の位置に固定する。

第２図は１本発明に従うロール構造を図解的に示したも
ので８図には一方のロール１ａＬか示されていないが他
方のロール１ｂも同様の構造である。

図示のように１本発明のロールは鋼製のロール本体５の
円周表面に、！ｌ１ｉＩ合金からなるロールスリーブ６
を被着して構成される。すなわち、双ロールの最外円周
層を銅合金からなるロールスリーブ６で構成する。この
銅合金としては析出硬化型銅合金等の高強度合金が好ま
しく、０〜３００℃の温度での引張強さが３０ｋｇｆ／
ｍｍ２以上、また熱伝導率が０．６ｃａｌ／ｃｍ、ｓｅ
ｃ、　’Ｃ以上のものが適当である。

そして、ロールスリーブ６の溶鋼と接する部位に対応す
る裏面には冷却水通路７が円周方向に沿って螺線状に形
成されている０図示の例では、Ｗ４製のロール本体５の
最外円周表面に螺線状の溝を予め削設しておき、この溝
をもつロール本体５の表面をロールスリーブ６で覆うこ
とによって冷却水通路７が形成されている。この冷却水
通路７にはロール本体５の軸心を通る冷却水導入管８か
ら冷却水が通水され、やはりロール本体５の軸心を通る
冷却水排水管９を経て系外に排出される。一方１　ロー
ルスリーブ６の溶鋼と接しない部位に対応する裏面（サ
イドダムが存在する部位および場合によってはさらにそ
の側方）には断熱層１０が形成されている。この断熱層
１０はロールスリーブ６からロール本体５への熱の伝達
を遮断する層であり１図示の例ではロールスリーブ６と
ロール本体５との間に断熱物質として空気を介在させた
例を示している。

第３図は、第２図におけるロール断面をロール軸を通る
垂直断面で示した略断面図であり、冷却水通路７と断熱
層１０の取付は関係を示したものである。銅合金のロー
ルスリーブ６の最外表面が溶湯と接する部分はサイドダ
ム４ａと４ｂの間の幅Ｗであり、サイドダム４ａ、４ｂ
が位置する部分およびその側方では溶鋼とは非接触の部
分となる。本発明ではこの幅Ｗに対応するロールスリー
ブ６の裏面に冷却水通路７を設けてこの幅Ｗの部分を強
制冷却するが、溶鋼との非接触部は強制冷却せず、逆に
その裏面に断熱層１０を設けることによって接触部から
受ける熱を断熱し、これによって溶鋼との非接触部のロ
ールスリーブ６の温度が接触部のロールスリーブ６の温
度に近づくようにする。この断熱層１０はロール本体５
の表面に深さが０．５ｍｍ以上の溝を作り、この溝をロ
ールスリーブ６で覆うことによって空気が−その中に介
在する空洞を形成するのが望ましい。この溝の幅は非接
触部の幅の５０％を占めるようにするのがよく、場合に
よっては複数本の溝によって形成することもできる。ま
た、大気と接触することになるロールスリーブ６の側面
にも断熱材を取付けて側面からの放熱を防止することも
望ましい。

〔作用〕

ロールスリーブ６の材質として銅合金を使用すると、鋼
を使用した場合に比べてスリーブ温度が低くなり、結果
的に熱膨張量を小さくすることができる。これは、銅合
金は鋼よりも線膨張率は大きいが（銅合金では１８ｘｌ
Ｏ−”　’ｃ−’に対して、鋼では１４　ｘ　１０−’
　℃−’）、　　銅合金の方が綱よりも熱伝導率が大き
いからである（銅合金では０．８４ｃａ！／ｃｍ、ｓｅ
ｃ、　℃であるのに対し、鋼では０．１２ｃａｌ／ｃｍ
、ｓｅｃ。

℃）。鋳造中のロールスリーブの表面温度の測定データ
や凝固速度データを参考にして本発明者らは非定常伝熱
式を解いた。その結果を第５図に示す。この図の結果に
見られるように、銅合金では鋼に比べてスリーブの表裏
温度の差は非常に小さくなる。さらに、この温度プロフ
ィールを用いてロールスリーブの半径方向熱膨張量を求
めたところ、銅合金の方が綱の約７５％であるという結
果を得た。半径方向熱膨張量（Δｒ）としては次の式％
式％ ここで、ａ：内半径１ｂ：外半径１　α：線膨張係数、
　Ｔ（ｒ）　ニスリーブ温度プロフィール、Ｔｏニスリ
ーブ初期温度、シ：ボアソン比である。

さらに重要なことは、銅合金は熱伝導率が大きいため１
溶湯との接触部から非接触部への熱移動が大きく、ロー
ル幅方向における温度差が小さくなることである。本発
明者らは鋳造中のロールスリーブの表面温度を表面温度
計を用いて測定したところ、調合金製と鋼製とでは第１
表に示すような結果を得た　（鋳造条件は両者とも同一
であり接触部も非接触部も同一条件で内部冷却した）。

第１表 また、！ｌｉ４合金スリーブで鋳造した場合には鋼スリ
ーブで鋳造した場合と比較す為と、得られた仮の板端部
と機中央部の厚みの差は、前者では後者の約１７４とな
った。

したがって、銅合金スリーブを用いると、鋳造される板
の中央部が端部よりも薄くなる。いわゆる逆クラウン形
状が緩和される。逆クラウンが存在すると後の冷延工程
で部分伸びが生じて正常な板形状が得られないのである
が、この問題は銅合金スリーブを用いることによって部
分的には解決できる。

しかし、まだこれだけでは逆クラウン形状解消は不十分
である。すなわち、ロールスリーブの幅方向の温度の均
一性は銅合金を使用するだけでは達成できない。これを
達成するには、スリーブの溶湯との非接触部の温度を接
触部の温度に近付けることが必要となるが、その手段と
して本発明では先に説明したように溶鋼との非接触部の
ロールスリーブの裏面に断熱層を設けたことに特徴があ
る。

この断熱層を設けると、溶鋼がスリーブ表面に対して約
Ｉ　Ｋｗ／ｃｍ”という極めて高密度の熱流束を与える
ことと銅合金が熱の良導体であることに相まって溶鋼自
身から発生する熱をスリーブ幅端部に蓄積させることが
でき、これによってこの部分を昇温させることができる
。すなわち、第３図で説明したように、ロールスリーブ
６の溶鋼と接触する幅Ｗ以外の裏面をロール本体５とは
できるだけ接触しないような支持構造とする（空気を断
熱材とする断熱層１０を設ける）ことによって、このロ
ールスリーブ６の裏面は空気と接することになってロー
ル本体５への熱の伝達が抑制される。空気は本発明にお
いて利用し易く且つ効果的な断熱材である。例えば、ス
リーブ／空気の界面の熱伝達係数は約１Ｏ−３ｃａｌ／
ｃ＋ｗ”、ｓｅｃ、　’ｃである。これに対してスリー
ブ／水の界面の場合の熱伝達係数は約１０−１〜１０−
”ｃａｌ／ｃｍ”、ｓｅｃ、　’Ｃとなる。また、第４
図に示すように、ロールスリーブ６の幅端部をロール本
体５に対して例えば焼きばめ加工等によって密に接触さ
せた場合には、そのスリーブ／ロール本体間の熱伝達係
数は約１０−’ｃａｌ／ｃｍ”、ｓｅｃ、　’Ｃであり
、スリーブ／空気の界面のそれの約１００倍となる。し
たがって１本発明に従って空気の存在する空隙からなる
断熱１ｉ１０を形成することは断熱効果の点でもまた構
造の単純性の面からも好ましい。

なお、第４図の場合にはロールスリーブ６を銅合金で構
成したとしても、溶鋼との接触部Ｗとそれ以外の非接触
部ではロールスリーブに温度差が生じるので（非接触部
ではロール本体５に熱が流れて蓄熱されないないので）
１点線で示すようなりラウン形状が発生することになる
。

以下に本発明の装置を用いてステンレス鋼の薄板を連続
鋳造した稼動例を比較例と共に挙げる。

例１ ０一ル本体５の材質が鋼合金、ロールスリーブ６の材質
が析出硬化型のＣｒ−Ｚｒ銅合金からなる第１図〜第３
図で示した双ロール式連続鋳造機を使用した。該銅合金
からなるロールスリーブ６は外径４００Ｉφ、内径３２
０ｍｍφであり、厚み４０ｍｍで幅３００ｍｍである。

このロールスリーブ６の円周面にその底部が摺接するよ
うに立ち上げたサイドダム４ａ、４ｂはフユーズドシリ
力で作られ１　その厚みは２５ｍ＋ｎである。各サイド
ダム４ａ、４ｂはその外側の壁面がロールスリーブ６の
両端面と同一垂直面内にあるように立ち上げた。ロール
本体５の表面に深さ２１Ｉｌｆｆｌの溝を両側面から２
５ｍｍ内側まで削設しこの溝をロールスリーブ６が覆う
ことによって空気が存在する断熱層１０を形成した。両
者のサイドダム４ａ、４ｂ間の溶鋼と接することになる
ロールスリーブ６の裏面には冷却水通路７を設け、この
冷却水通路７にｌ　ｍ／ｍｉｎの流速で常温の水を流し
た。

双ロールの最狭陰部の間隔を２．５ｍｍにセットして湯
溜り２に５ｕｓ３０４の溶鋼を注入し、　２５ｍ／ｍｔ
ｎの速度で鋳造した。鋳造開始後１分の時点で幅方向の
板厚を測定した。その結果を第２表に示した。

第２表 例２　（比較例） ロールスリーブ６の材質を３４０Ｃの中炭素鋼とし、そ
して、第４図に示したように、溶鋼との非接触部ではロ
ールスリーブ６とロール本体５とが密に接する構造とし
て断熱層を設けなかった以外は例１と同じ双ロール式連
続鋳造機を用いて。

例１と同じ条件で鋳造した。例１と同じ時点での板厚を
測定した結果を第３表に示した。

Ｈ１ 第３表

【図面の簡単な説明】

第１図は双ロール式連続鋳造機の例を示す全体斜視図、
第２図は本発明のロール構造を説明するための一部切り
欠き斜視図、第３図はロール軸を通る垂直面で切断した
本発明のロールの内部構造を示す略断面図、第４図はロ
ール軸を通る垂直面で切断した比較例のロールの内部構
造を示す略断面図、第５図は鋼スリーブと銅合金スリー
ブの表裏温度の温度プロフィール図である。 Ｉａ、　ｌｂ・・双ロール、　　２・・湯溜り。 ３・・鋳造される薄板、　　４ａ、４ｂ・・サイドダム
。 ５・・ロール本体、　　　６・・ロールスリーブ。 ７・・冷却水通路、１０・・断熱層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）狭間隙をあけて対向配置した互いに反対方向に回
   転する内部冷却式双ロールの円周面の上に、その底部が
   該ロールの円周面と摺接するように一対のサイドダムを
   立ち上げ、この両サイドダムと双ロール円周面とで形成
   される湯溜り内の溶湯を該ロール表面で冷却凝固しなが
   らロール間の最狭隙部で圧着して薄板に連続鋳造する双
   ロール式連続鋳造機において、 双ロールの最外円周層を銅合金からなるロールスリーブ
   で構成し、溶湯と接する部分に対応するロールスリーブ
   の裏面に冷却水通路を設け、溶湯と接しない部分に対応
   するロールスリーブの裏面に断熱層を形成したことを特
   徴とする双ロール式連続鋳造機。
2. （２）断熱層は空気層である特許請求の範囲第１項記載
   の双ロール式連続鋳造機。