JPS6397341A - 双ロ−ル式連続鋳造装置 - 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〕 本発明は、一対の冷却ロール間を鋳型部とし。

金属溶湯を該鋳型部に注入して、凝固させると共に圧延
して金属板を連続的に製造する双ロール式連続鋳造装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

近来、金属溶湯を鋳型に注入して凝固させながら該鋳型
の一方よ多連続的に引抜き、浴融金属よシ直接的かつ連
続的にビレット、シート等を製造する連続鋳造法は、低
コスト・口産向きの金属素形材製造法の中でも非常に有
効な手段として広く実用化され、またその改善のため数
多くの提案がなされ発展著しい産業分野である。

この分野において、互に近接して回転する一対の冷却ロ
ールと該ロールの両端側に設けたサイドダムにて鋳型部
を形成し、該鋳型部に金属溶湯を注入して凝固させると
共に圧延して連続的に金属板を製造する双ロール式連続
鋳造装置としては、例えば、第６図と、第７図に示す「
特開昭５８−１８８５４６号コ訃よび第８図と、第９図
に示す「特開昭５９−５０９５５号」に記載の連続鋳造
装置等が提案されている。

第６図と第７図は、前者（特開昭５８−１８８５４６号
の提案）の従来技術になる双方ローρ式連続鋳造装置の
主要部を示す。

第６図および第７図において（８１）は互に近接してい
る一対の冷却ロールであり、互に同長、同径であって、
その軸線が水平でかつ平行である。

また、該冷却ロール　（８１）は図示外の駆動および水
平移動手段によって互に反対方向すなわち、その各々の
外周表面が最も近接した部分において下降する方向に同
一周速で回転し、かつ、相互の間隙を調整し得るもので
ある。

（８６）は一対のサイドダムであって、前記一対の冷却
ロー／Ｌ／（８１）の軸方向端面にそれぞれ接するよう
設けてあって、かつ、前記一対の冷却ロール（８１）各
々の外周表面上端部の軸方向全長にわたシ接するよう設
けられた一対のダム（８７）と、各々接合されてあって
、前記一対の冷却ロー／Ｌ／（８１）の外周表面を側底
部とする鋳型部（８８）が形成されている。

そして、前記鋳型部（８８）に注入された金属溶湯（８
９）は互に反対方向に回転中の一対の冷却ロール（８１
）の外周表面に接触し、凝固シェルを形成し々から、該
一対の冷却ロー、Ｖ（Ｓｌ）の回転に伴いその最近接部
分において定圧で押付けられて鋳造・圧延板（８０）と
して連続的に取シ出される。

この前者の従来技術の装置は上記構成にて、ｆＲ融金金
属シ直接的かつ連続的に鋳造・圧延板を製造するもので
ある。

第８図と第９図は、後者（特開昭５９−５０９５５号の
提案）の従来技術になる双ロール式連続鋳造装置の主要
部を示す。

第８図および第９図において、（９）ψ、（９１−ＩＪ
）は互に近接している一対の冷却ロールであり、互に同
長、同径であって、その軸線が水平でかつ平行である。

また、該冷却ロール　（９１−ａ）　、　（１Ｎ−１１
）は図示外の駆動および水平移動手段によって互に反対
方向すなわち、その各々の外周表面が最も近接した部分
において下降する方向に同一周速で回転し、かつ、相互
の間隙を調整し得るものである。

（９６）は一対のサイドダムであって、該サイドダム（
９６）は冷却ローＩＬ／　（９１−ＦＬ）とはロール表
面（曲面）で接し、かつ冷却ロール（９１−１３）とは
ロー〃端面（平面）で接しており、ま念一対をなす他方
のサイドダム（９６）は前記と対称的にかつ同様に、す
なわち冷却ロール（９１−１％）とは端面で、冷却ロー
μ（９１−ｂ）とけロール表面で接するよう配されてあ
って、かつそれぞれ支持部材（９６−−）にて調整可能
に支持されてあって、前記一対の冷却ロール（９１−Ｆ
Ｌ）１（９１−ｂ）の外周表面を側底部とする鋳型部（
９８）が形成されている。

そして、前記鋳型部（９８）に注入され次金属溶湯（９
９）は互に反対方向に回転中の一対の冷却ロール（９１
−ＦＬ）　、　（９１−ｂ）の外周表面に接触し、凝固
シェルを形成しながら、該一対の冷却ローμ（９１−ａ
）。

（９１−１＋）の回転に伴いその最近接部分において定
圧で押付けられて鋳造・圧延板（９０）として連続的に
取〕出される。

この後者の従来技術の装置は上記構成にて、溶融金属よ
〕直接的かつ連続的に鋳造・圧延板を製造するものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

双ロール式連続鋳造装置においては、広面側の両側は一
対の冷却ロールにより、狭面側の両側はサイドダムによ
り形成された鋳型部にて溶湯を保持する構成が一般的で
ある。

これは、例えば、低融点でかつ高熱伝導度を有するアル
ミニウム、銅等の金属でしかも＠薄の板材を製造する場
合は、狭面側の両側での凝固シエＮの形成が早く、サイ
ドダムを設けなくても連続鋳造が可能であるが、高融点
の金属材料等または厚肉板の場合は、該狭面側の両側に
て凝固シエμが形成されるまでに溶湯が波瀾するので、
前記従来技術のようにサイドダムを設けて溶湯を保持す
る必要があった。

しかし、前述の従来技術にかかる装置においては、両者
共に、鋳型部の狭面側両側を形成するサイドダムは耐火
物あるいは金属材料等の機械的な構成部材であって、以
下の問題点をもつものである。

鋳型部に注入された溶湯は、冷却ロールおよびサイドダ
ムの表面に接触して凝固シエ〃を形成し々がら、冷却ロ
ー〜の回転に伴い移動して一対の冷却ローμの最近接部
で圧延され連続的に引抜かれる。このとき、鋳型部の広
面側の両側にてなる一対の冷却ロール表面での前記凝固
シエμとの接触面は常に該凝固シェルと適ぼ同速度で移
動するが、狭面側の両側となる一対のサイドダムは冷却
ｇ−，ｖと前記鋳型部とに対して固定的な位置を保つよ
う設けてあって、冷却ロールの回転と凝固ン工〜の移動
には追従し得ない構成にある。

従って、これらのサイドダムには、鋳型内の溶湯温度に
対する耐熱性、凝固シェルとの摺動に対する耐摩耗性、
構成部材としての強度、そして、−例として凝固シエ〜
の生成制御の之めの熱源を内蔵する構成とする等々の非
常に過酷でま念複雑々特性を有することが要求される。

そしてまた、これらのサイドダムは、冷却ロールの側面
または外周表面に接するより配されているが、冷却ロー
ルが回転し得るようサイドダムと該冷却ロールとの間に
は常に一定の間隙を設ける必要があり、しかもその反面
鋳型部内の溶湯が該間隙よシ波瀾した場合、桟面した溶
湯が該間隙ま念はその周辺で凝固し、冷却ロールの回転
を止めるか、冷却ロールまたはサイドダムの破損に至シ
、操業の続行を不能とするので、溶湯の波瀾は確実に防
止することが必要である。

この間隙調整量については例えば、前者の従来技術（特
開昭５８−１８８５４６号の提案）においては０．０１
ｍｍ以上、α５ｍｍ以下とされ、後者の従来技術（特開
昭５９−５０９５５号の提案）においてはＱ、　’ｌ　
ｍｍ以下とされている。

しかし、この間隙調整量は、鋳型部に注入される溶湯の
温度が常に変化しておシ、（６）ときとして凝固シェル
が過剰に形成され冷却ロー〜の過負荷排除のため相互間
隙を広げる、すなわち平行移動する必要が生じる、（ロ
）冷却ローμが熱膨張または収縮する１等に対しても追
従制御する必要があることを考慮した場合、その間隙量
の制御がいかに微妙で複雑なものとなるか理解されよう
。

すなわち、これら従来技術になる装置においては、鋳型
部の狭面側に設けられたサイドダムについて、その製造
コストが高価となシ、かつその操業中の保持に非常に微
妙で複雑な制御を要する欠点がある。

そこで１本発明は上記問題点に鑑み、鋳型部の狭面側の
両側における溶湯保持について電磁力を用い、従来の機
械的に構成部材になるサイドダムを不要として、もって
それらが有する欠点を解消し得る双ロール式連続鋳造装
置の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決する之めの本発明にかかる双ロール式
連続鋳造装置は、その回転軸線が水平でかつ互に平行で
あり、互に近接して回転する一対の冷却ロール（ｉ）　
、　（２）により鋳型部（３）を形成し、該鋳型部（８
）Ｋ金属溶湯を注入して凝固させると共に圧延すること
によって金属板００を製造する双ロール式連続鋳造装置
において。

前記一対の冷却ロール（１）　、　（２）は非磁性の構
成部材よりなり、かつ各４の両端面においてロール軸よ
シも外周部にリング状の端面凹部を形成したものであっ
て、そして、各冷却ロール（１）　、　（２）の前記端
面凹部内には各々磁石（４）、（６）が配してあって、
また、該磁石（４）、（５）は各々前記端面凹部内で前
記鋳型部（８）に対応する位置において前記冷却ロール
（１）　、　（２）外の固定部に支持された保持部材（
４つ。

（５ａ）にて保持され、かつ該磁石（４）、（６）は前
記一対の冷却ロール（１）　、　（２）の各々の端部側
において相対する冷却ロール（１）　ａ　（２）に配置
されたものと一対をなす位置とし、そしてこの二つの冷
却ロー／Ｌ’（１）　。

（２）間で一対をなす磁石（４）、（５）は互に逆の磁
極面を向し合って相互間に磁場を形成し、また互に向し
合って対をなす前記磁極面は互に下方で狭く上方で広く
なる上開き角度を有すよう保持されておシ、そして、前
記一対の冷却ロー／ｖ（１）　＃　（２）の一方の端部
側に形成される磁場の磁力線の方向は、他方の端部側に
形成される磁場の磁力線の方向と逆方向としてあって、 そしてまた、前記一対の。冷却ロー／Ｌ／（１）　、　
（２）により圧延され念金属板α［相］を一方の接点と
する電流の接点（６）を設け、そして前記鋳型部（８）
に金属溶湯を供給する取鍋（γ）内の溶湯（８）内に電
極（９）を設け、溶湯（８）と、注入溶湯流と、鋳型部
（８）と、金属板αりとよシなる導電部を形成したこと
を特徴とするものである。

〔作　用〕

磁界内にて、該磁界の磁束方向に直角に不変電流を流す
導体は磁束方向と電流方向とにそれぞれ直角なる方向に
力、すなわち電磁力を受けることは、フレミングの左手
の法則として周知であ）、また、金属および金属溶湯は
導電度の差はあれ導電体であることも周知である。

発明者等は上記法則と特性を組合せ、前記鋳型部（８）
内の溶湯の狭面側保持について上記電磁力が適用し得る
ことに着眼したものである。

本発明におｈて、一対の冷却ロール（１）　、　（２）
は最近接部よシ上部において、鋳型部（８）の広面側両
側の溶湯を保持すると共【回転により凝固シェルを下方
に移動させ前記最近接部にて圧延するものである。

また、前記一対の冷却ローＡＩ（１，）　＃　（２）の
両端部に一対をなし配された磁石（４）　、　（５）Ｋ
で両端部において相反する磁力線方向となるよう形成さ
れた磁界は、該磁界の磁束に対し直角方向に直流電流を
流す電導体に対し直角方向、すなわち前記冷却ロール（
１）　、　（２）の軸線方向に、電磁力により該磁界よ
シ遠ざけるよう作用する。

そしてまた、取鍋（γ）内の溶湯（８）内に設けられた
電極（９）と、圧延され念金属板αＯ）を一方の接点と
する接点（６）とに直流電流を給電すると、溶湯（８）
と、注入溶湯流と、鋳型部（８）の溶湯と、金属板αＱ
とを導電部とするｉ’ｉｌ’流電流回路が形成される。

このことにより、鋳型部（３）内の金属溶湯は直流電流
を導流している導体となシ、この電流方向に直角なる磁
界内では電磁力の作用を受ける。

従って、前記鋳型部（８）内の溶湯が直流電流を導流し
なから狭面側の両側に広がシ、前記冷却ロール（ｘ）　
、　（２）の両端部【形成され之磁界内に達すると、電
磁力の作用により該磁界よシ押し返される方向の力を受
ける。ま念、前記冷却ロー／Ｌ／（１）　、　（２）の
両端部に形成された磁界の方向はそれぞれ逆とされてい
るので、前記の狭面側の両側に広がった溶湯はそれぞれ
逆方向の力、すなわち冷却ロール　（１）、（２）の両
側部よシそれぞれ内側に向う力を受け、溶湯の静圧と、
磁界の磁束密度および溶湯の電流密度とによる電磁力と
バランスする位置で保持される。

この場合の電流の方向は、冷却ロー／ｖ（ｘ）　、　（
２）の両端に形成され九磁界の磁力線方向によって定ま
ることに関しては論を待たないであろう。

々お、前記一対の冷却ロー／Ｌ／（１）　、　（２）の
両端部において、一対をなす磁石（４）、（５）は向し
合って対をなす磁石面を互に下方で狭く上向で広くなる
上開き角度を有するよう保持されているが、これは前記
鋳型部（８）内の溶湯の静圧が該鋳型部（８）のメニカ
スからの距離すなわち深さに比例し高ま）、かつ前記一
対の冷却ロー１ｖ（１）、（２）によ勺絞られることよ
シ前記メニカスから下方に向うに従い狭面側両側よシ溶
湯が凝固シェルよシブレークアウトして波瀾し易くなる
ことを防止するため、前記磁石（４）、（５）の相対距
離を下方に向りて狭め、前記鋳型部（８）の下方に向っ
て磁束密度を高めることを目的とするものであって、こ
の一対の磁極面ニジなる上開き角度は、溶湯静圧はメニ
カスからの距離に比例して増加し、磁束密度は相対する
磁石の距離の２乗に反比例するので理論的にはＰを溶湯
の密度、ｇを重力の加速度、ｈをメニカスよシの距離、
人を比例定数、γを磁石間の距離としたとき、（ｐｇｈ
−人／γ２〕で〔γｏｃｂ−騎〕の関係となるので、（
ｈ、−’＝４）に比例する角度とするととが合理的であ
る。

そしてまた、前記一対をなす磁極面の上開き角度を溶湯
が狭面側両側よシブレイクアウトしない範囲にて変化さ
せることで鋳造・圧延中の板巾もある程度調整が可能で
あり、を比定磁力をｆ、磁束密度をＢ、電流をｉ、１！
導体の長さをｅとし次場合の公式（ｆ−ＢｉＩ３）よシ
ミ流値を変化させることでも同様の調整が可能である。

上記のように、本発明にかかる双ロール式連続鋳造装置
は、電磁力にて前記鋳型部の狭面側両端部における溶湯
保持作用を得、機械的な構成部材によるサイドダムを不
要とし得る。

〔実　施　例〕

以下１図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図および第２図は本発明の第一実施例を示すもので
あって、半径４ＱＱｍｍの双ロール式連鋳機に本発明を
適用した実施例であって、（１）、（２）は一対の冷却
ローμでステンレス鋼と銅とによ多構成され、外周スリ
ーブとロール本体間に冷却媒体がＷＩ環するスリットを
備えたものである。

（４）、（６）は永久磁石であって、前記冷却ロール（
１）、（２）の各端面凹部内に配されており、第１図に
示す正面側において時計回シに回転する冷却ロール（１
）端部に配された永久磁石（４）＃−１：Ｎ極を形成し
１反時計回夛に回転する冷却ロール（２）の端部に配さ
れ之永久磁石（５）はＳ極を形成し１反圧面側の端部に
配され九永久磁石体）、（ｓ）は前記正面側と逆の磁力
線方向となるよう各々の磁極面を配した。

（９）け取鍋（７）内の溶湯（８）内に挿入するよう設
けた電極であって、本実施例においては硼化ジルコニウ
ム系の導電性セラミックに々る電極としたが、炭素含有
量の高い組成の合金鋼等ではグツファイト系の１！極で
も良い。

（６）は他の一方の入電用の接点であって、本実施例て
おいては、第一ガイドロールの軸部に接する刷子とし、
該第−ガイドロールを介して圧延鋼板α（支）に接する
ものとし念。

そして、前記接点（６）にデフス側、前記電極（９）に
マイナス側となる直流電流を図外の給電装置より給電し
、圧延鋼板０υ、冷却ロー／ｖｎ）　、　（２）よシ形
成され之鋳型部（８）内の溶湯、注入溶湯流、取鍋（ア
）内の溶湯（８）とよシなる導電回路だ直流電流を導流
させた。

本実施例では、上記構成において、前記一対の冷却ロー
ル（１）　、　（２）の最近接間隔を５ｍｍとし、回転
周速を２５Ｍ／分とし、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
の溶湯を取鍋（γ）より鋳型部＜８）ＩＩＣ注入し、前
記ロール（１）　、　（２）にて圧延（２００ｍｍ巾）
しながら、電流（Ｉ）を変化させ鋳型部（３）の容湯保
持高さを調査した。

なお、このときの前記一対の磁極面の上開き角度（のを
３０’に葆ち、かつ冷却ロー／Ｌ／（１）　、　（２）
の中心線上での磁界の磁束密度を０．７Ｔ（テスラー）
とした。

この調査結果は第４図のグラフ上のプロットで示すよう
に１点線で示した理論計算値と強度の相関関係を示し念
。なお、ここに示す保持高さく）１）とは鋳造・圧延さ
れ次鋼板αＱの狭面側両側が直線状でなく凹凸を持ち始
めた時点をもって保持限界と定め之ものであり、また前
記理論計算値とは、Ｊを電流密度（Ａ／ｒｎす、Ｂを磁
束密度（Ｔ−Ｑ、７Ｔ）、Ｐを溶湯の密度（ｋｇ／ｍｍ
−７，２ｘｌＱｓｋｇ／ｍつ、ｇを重力の加速度（ｍ／
ｓａｃ”　ｍ　９，８　ｍ／ｓｅａ”）、ｔを永久磁石
の厚さくｍ−１０１ｍ）、ｈを溶湯保持高さくｍ）とし
て、（ＪｘＢ−ｇ／１ｘｈ）よシ算出したものである。

第５図は、一対をなす前記永久磁石（４）、（５）の磁
極面の上開き角度（ｆＱと溶湯のブレークアウト率（実
験数に対しブレークアウトし之件数の率二％）との関係
を示すもので、上開き角度（’ｌが３０’のときブレー
クアウト率が０％とな力最も適しておシ、上開き角度（
のが２０°以下となると前記鋳型部（３）の下方でブレ
ークアウトが生じ、逆に４２°以上となると前記鋳型部
（３）の上方でブレークアウトが生じる。本実施例にお
ける実験結果では２０°〜４２°の上開き角度（ｔ）が
適正範囲と考えられる。

なお、本実施例では前記冷却ローｆｖ（１）　、　（２
）の各両端部に配し九磁石（４）、（５）を永久磁石と
したか、これは直流式の電気磁石であって良い。

第３図は、本発明の第２実施例を示す部分断面図であっ
て、永久磁石（４）、（５）の保持構成の一例を示すも
のである。

（２）は一対をなす冷却ロールの一方であって、軸受（
５１）にて軸支され九ローｐ本体（６２）に冷却媒体が
循環するスリット（６３）を備え九ロールスリーブ（６
１）がその外周に嵌合してなシ、かつ該ロール本体（６
２）のロール端面にはローｙ軸よシ外周側にリング状の
端面凹部が形成してあって、該端面凹部には永久磁石（
５）が配され、該永久磁石（５）は保持部材（５３）の
一端に形成され之凹部に固着されている。

また前記軸受（５１）のハウジング部には前記保持部材
（５３）の他の一端が回転自由に嵌合する凹部を有する
取付座（５２）が設けてあシ、前記保持部材（５３）は
該取付座（５２）に嵌合し、一定の軸線にて回転自由に
固定される。この構成にて永久磁石（５）は前記一定の
軸線にて前記鋳型部（８）との対応位置を確実なものと
し、かつ一対の他の冷却ロー＃（１）　１（２）の端部
に配された対をなす磁石（４）　、　（５）と互にその
角度を一定の軸線を中心に調整可能とするものである。

〔発明の効果〕

上記のように、本発明にかかる双ロール式連続鋳造装置
は、一対の冷却ロール（１）　、　（２）にて形式され
た鋳型部（８）内の金属溶湯Ｋ１１Ｉ流電流を流して。

該金属溶湯自体を直流電流の導電体とし、かつ。

前記一対の冷却ロール（１）　、　（２）の両端部に各
々対をなすよう配置し九磁石（４）　、　（５＞により
該両端部に磁界を形成し、そして、前記冷却ロール（１
）　、　（２）の両端部に形成し念磁界と、直流電流の
導電体となした溶湯との電磁作用により、あたかも前記
磁界内にサイドダムを構し念と同様の電磁力による溶湯
保持力を得、もって、機械的な構成部材になるサイドダ
ムを不要とし、合せてその機械的な構成よシなる欠点を
も完全に排除してなお安定した操菜を可能としたその実
益甚大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の正面図。 第２図は２３１図のＡ−Ａ’横断面図。 第３図は本発明の第２実施例の部分断面図。 第４図は本発明の第１実施例のグラフ。 第５図は本発明の第１実施例のグラフ。。 ７ｆ、　６図は従来技術の第７図のＢ−Ｂ’縦断面図。 第７図は従来技術の平面図。 第８図は従来技術の第今図のｃ−ｃ’横断面図。 第９図は従来技術の正面図。 １・・・冷却ロール、２・・・冷却ローμ、３・・・鋳
型部。 ４・・・磁石、５・・・磁石、６・・・電流の接点、γ
・・・取鍋。 ８・・・金属溶湯、９・・・電極、１０・・・金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 その回転軸線が水平でかつ互に平行であり、互に近接し
   て回転する一対の冷却ロール（１）、（２）により鋳型
   部（３）を形成し、該鋳型部（３）に金属溶湯を注入し
   て凝固させると共に圧延することによつて金属板（１０
   ）を製造する双ロール式連続鋳造装置において、 前記一対の冷却ロール（１）、（２）は非磁性の構成部
   材よりなり、かつ各々の両端面においてロール軸よりも
   外周部にリング状の端面凹部を形成したものであつて、
   そして、各冷却ロール（１）、（２）の前記端面凹部内
   には各々磁石（４）、（５）が配してあつて、また、該
   磁石（４）、（５）は各々前記端面凹部内で前記鋳型部
   （３）に対応する位置において前記冷却ロール（１）、
   （２）外の固定部に支持された保持部材（４ａ）、（５
   ａ）にて保持され、かつ該磁石（４）、（５）は前記一
   対の冷却ロール（１）、（２）の各々の端部側において
   相対する冷却ロール（１）、（２）に配置されたものと
   一対をなす位置とし、そしてこの二つの冷却ロール（１
   ）、（２）間で一対をなす磁石（４）、（５）は互に逆
   の磁極面を向し合つて相互間に磁場を形成し、また互に
   向し合って対をなす前記磁極面は互に下方で狭く上方で
   広くなる上開き角度を有すよう保持されており、そして
   、前記一対の冷却ロール（１）、（２）の一方の端部側
   に形成される磁場の磁力線の方向は、他方の端部側に形
   成される磁場の磁力線の方向と逆方向としてあつて、 そしてまた、前記一対の冷却ロール（１）、（２）によ
   り圧延された金属板（１０）を一方の接点とする電流の
   接点（６）を設け、そして前記鋳型部（３）に金属溶湯
   を供給する取鍋（７）内の溶湯（８）内に電極（９）を
   設け、溶湯（８）と、注入溶湯流と、鋳型部（８）と、
   金属板（１０）とよりなる導電部を形成したことを特徴
   とする双ロール式連続鋳造装置。