JPH01138040A - 薄板製造装置 - 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、薄板製造装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の薄板製造装置を第７図により説明すると、内部冷
却されている二つのロール１，２を水平に配設し、該ロ
ール１，２上にバレルシール板とサイドシール板で囲ま
れた容器３を設け、容器３内に溶湯４を供給すると共に
ロール１．２を図中矢印すで示すように互いに対向部を
下向きに回転し、溶湯４をロール１，２で冷却してロー
ル１，２表面に凝固殻５を形成して、表面に凝固殻５を
形成しつつある溶湯４をロール１，２の回転によりロー
ル１．２間から引出しその後徐々に凝固殻５を成長させ
て薄板６を製造していた。

しかし上記の薄板製造装置では、溶湯４は粘性が低いた
め、ロール１，２と容器３の間ａに入り込んで外部へ漏
れたり、或いはロール１．２と容器３の間ａに入り込ん
た溶湯４が凝固してできたパリがはがれてロール１，２
間の凝固殻５を形成しつつある溶湯４内に入り込み、凝
固殻５の生長を悪化し且つ不均一にさせて、凝固殻５が
途中で切れてしまういわゆるブレイクアウトを起こした
り或いは製造された薄板６の強度が弱くなる原因となっ
ていた。

又、ロール１．２と容器３の間ａに溶湯４が入り込むこ
とにより容器３の損傷を引起していた。

そこで斯かる問題点を解決するために近年、第８図に示
すように、容器３内部にロール１，２の軸線方向に延び
る多角形状の撹拌棒７を図示しない駆動装置によって回
転自在に設け、容器３の外側を囲むように冷却媒体を流
通させる冷却管から成る冷却装置８を配設して、容器３
内に供給された溶湯を冷却装置８を用いて固液共存温度
域まで冷却し、次に撹拌棒７を回転させ固液共存温度域
まで冷却された溶湯に機械的撹拌を与えて微細結晶粒を
含む粘性の高い半凝固スラリーを形成した後、該半凝固
スラリーを前記と同様にロール１，２間で冷却し薄板６
を製造するようにして、粘性の高い半凝固スラリーか容
器３とロール１，２の間に入り込むことを防止し、外部
への半凝固スラリーのもれをなくし、又強度か高く良質
な薄板６を製造すると共に、容器３の破損等を防止し得
る薄板製造装置が提案されている。

［発明か解決しようとする問題点］ しかしながら、上記した薄板製造装置では、例えば、溶
湯を固液共存温度域まで冷却するのに容器３の外側に冷
却装置８を設けているため容器３の中心部にまで冷却が
行き届かないので冷却能力が低く、従って溶湯の冷却速
度か遅かった。このように溶湯の冷却速度が遅い状況下
で半凝固スラリーを形成すると、形成される半凝固スラ
リー中の微細結晶粒の粒径が例えば数十ミクロン以上と
大きくなり、製造された薄板の強度か充分に向上しなか
った。

本発明は、上述の実情に鑑み、冷却能力を高めることに
より充分に強度の高い薄板を製造し得るようにした薄板
製造装置を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、撹拌装置の外側に該撹拌装置内部の溶湯を固
液共存温度域まで冷却する冷却装置を設け、前記撹拌装
置の内部に溶湯を固液共存温度域まで冷却すると共に冷
却された溶湯を機械的に撹拌して半凝固スラリーを形成
する回転自在な撹拌棒を取付け、前記冷却装置及び撹拌
棒のそれぞれに冷却媒体の供給量を調節する調節弁を取
付け、前記撹拌装置の下流に内部冷却し得るようにした
一対の無端状の移動鋳型を配設し、又、前記撹拌装置に
撹拌装置内部の温度を検出する温度検出器を設は該温度
検出器からの温度を入力して前記冷却装置及び撹拌棒の
必要冷却量を求め前記各調節弁に指令を送る演算器を設
け、薄板製造装置としたものである。

［作　　　用］ 従って、本発明では、冷却装置と撹拌棒の両方を用いて
撹拌装置内外から溶湯の冷却を行うので、冷却能力が高
くなり即ち溶湯の冷却速度か速められて、形成された半
凝固スラリーに含まれる微細結晶粒粒径は小さくなるた
め、強度の高い薄板を製造することかできる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第４図は本発明の一実施例の説明図である。

タンデイツシュ９の下流に撹拌装置１０を設け、タンデ
イツシュ９と撹拌装置１０を真空チャンバ１１内に収納
すると共に、撹拌装置１０の下流に内部冷却可能な一対
の無端状の移動鋳型、例えばロール１，２を水平に配設
する。

前記撹拌装置１０は、水平に二つの円筒状の撹拌室１２
．１３を形成するケーシング１４を有し、該ケーシング
１４の撹拌室１２．１３のそれぞれに撹拌室１．２．１
３の軸線方向に延びる内部冷却可能な撹拌棒１５．１６
を回転自在に設け、撹拌室１２．１３の下流中間部に仕
切板１７及び熱電対等の非接触式の温度検出器１８を設
け、ケーシング１４の外側に調節弁１９及び供給管２０
を介して供給される冷却媒体を流通させる冷却管から成
る冷却装置２１を配設している。（第１図） 前記撹拌棒１５．１Ｇは、軸部３９，４０を軸受４１゜
４２を介して薄板製造装置のハウジング或いは真空チャ
ンバ１１の外壁に回転自在に支承すると共に、撹拌装置
１０と軸部３９，４０との貫通部をシール４３．４４に
より溶湯もれをシールし、軸部３９゜４０の一端側に、
給排口を有し且つ軸線方向に延びて内部を往復する複数
の冷却孔４５．４Ｇを設け、軸部３９，４０の一端にロ
ータリージヨイント４７゜４８を取付けて調節弁４９．
５０及び供給管５１．５２並に前記ロータリージヨイン
ト４７．４８を介して冷却媒体を冷却孔４５．４６に流
通させるようにしている。又、軸部３９，４０の他端を
カップリング５３゜５４を介して減速器５５に接続する
。該減速器５５にカップリング５６を介してモータ５７
等の駆動装置を接続する。（第２図、第３図） 又、前記ロール１は、軸部２２を軸受２３を用いて回転
自在に支承し、該軸受２３を真空チャンバ１１と一体の
ハウジング２４に取付け、ガタ殺し用のスプリング２５
て固定する。

前記ロール２は軸部２６を軸受２７を用いて回転自在に
支承し、該軸受２７を前記ハウジング２４に形成した水
平方向に延びる長大２８にスライド可能に取付け、軸受
２７のロール１と反対側に荷重計２９ａ、２９ｂ　　（
荷重計に代えて電流計を後述の駆動装置或いは撹拌棒１
５．１８のモータ５７等の駆動装置に設けるようにして
も良いか以後荷重計として説明する）を取付け、該荷重
計２９ａ、２９ｂと軸受２７をロッドが水平方向に延ひ
るシリンダ３０でロール１と反対側から押さえ付けると
共にロール１側からガタ殺し用のスプリング３１て固定
する。

前記ロール１，２は図示しない駆動装置に接続し回転駆
動されるようになっている。（第４図）更に、前記荷重
計２９ａ、２９ｂか検出したロール２に掛かる荷重ＰＩ
、Ｐ２を入力して両者を加算し或いは平均値を取って圧
延荷重を求める加算器３２を設け、加算器３２からの圧
延荷重と前記温度検出器１８からの撹拌装置１０内温度
を入力して両者から固相率を求める第１の演算器３３を
設け、演算器３３からの固相率と温度検出器１８からの
温度を入力して両者から撹拌棒１５．１６及び冷却装置
２１の必要冷却量を求める第２の演算器３４を設け、演
算器３４からの必要冷却量と設定器３５からの冷却量の
設定値を入力して両者の偏差を取り該偏差分たけ前記設
定値を修正した冷却量を信号として調節弁１９に指令す
る減算器３８を設け、同様に第２の演算器３４からの必
要冷却量と設定器３７からの冷却量の設定値を入力して
両者の偏差を取り該偏差分たけ前記設定値を修正した冷
却量を信号Ｍとして調節弁４９．５０に指令する減算器
３８を設ける。（第１図） 尚、５８はタンデイツシュ９に溶湯４を供給するため真
空チャンバ］１内に搬入し得るようにしたし一ドル、５
９は微細結晶粒、６０は半凝固スラリーである。

薄板６を製造する場合には、真空チャンバ１１内を真空
排気した後、レードル５８からタンデイッシュ９に溶湯
４を供給し、又、撹拌棒１５．１６を内部冷却しつつ図
中矢印Ｃで示すように互いに対向部を」二向きに回転し
且つ冷却装置２１の冷却管に冷却媒体を供給して撹拌室
１２．１３内部を溶湯４か固液共存する温度域まで冷却
するようにし、更にロール１，２を内部冷却しつつ図中
矢印ｄで示すように互いに対向部を下向きに回転する。

レードル５８からタンデイツシュ９に供給された溶湯４
はタンデイツシュ９内に一部が滞溜すると共に一定量が
撹拌装置１０に供給される。撹拌装置１０に供給された
溶湯４は撹拌棒１５．１６の回転により図中矢印ｅで示
すように撹拌室１２゜１３内部を導かれ固液共存温度域
まで冷却されて固体結晶のほぼ規則的な骨組構造からな
るデンドライト形態となり、更に撹拌棒１５．Ｌ［ｉで
機械的に撹拌されることによりデンドライト形態か破壊
されて均質変形の可能な微細結晶粒５９を含む粘性及び
表面張力の大きい半沫固スラリー６０となりその後仕切
り板１７により導かれてロール−１１＝ １．２間に供給される。ロール１，２間に供給された半
凝固スラリー６０はロール１．２により冷却されてロー
ル１，２表面に凝固殻５を形成し、表面に凝固殻５を形
成した半凝固スラリー６０はロール１，２の回転により
ロール１．２間から引出され、その後均−に凝固殻５を
生長して行き、又、微細結晶粒５９を中心に内部からも
凝固して行き強度が高く均質な薄板６となる。

又、真空チャンバ１１を設けてタンデイツシュ９及び撹
拌装置１０を空気から隔離することにより、薄板６内に
酸素が溶存せず、より高品質で強度の高い薄板６を製造
し得る。

このように、溶湯４を半凝固スラリー６０にして薄板６
を製造すると、高強度の薄板６が得られることか確認さ
れている。

このとき、冷却装置２１を用いて撹拌室１２．１３の外
側からのみ冷却を行うと、撹拌室１２．１３の中心部に
まで冷却か行き届かず、全体として溶湯４の冷却速度は
遅くなってしまう。溶湯４の冷却速度か遅い状況下で半
凝固スラリー６０を形成すると、形成される半凝固スラ
リー６０に含まれる微細結晶粒５９の粒径が数十ミクロ
ン以上と大きくなってしまい、製造される薄板６の強度
が充分に向上しない。

上記のような薄板６の不充分な強度の向上を解消するた
め撹拌棒１５，１［ｉ及び冷却装置２１を用いて撹拌室
１２．１３内外から同時に溶湯４の冷却を行い、しかも
撹拌棒１５，１ｌｌｉ及び冷却装置２１の冷却量を次の
ように制御する。

即ち、薄板製造装置の起動時には、設定器３５゜３７に
それぞれ運転状況に応じた冷却装置２１及び撹拌棒１５
，１Ｇの冷却量を設定値として入力して該設定値の信号
を減算器３６．３８を介して調節弁１９及び４９．５０
に入力することにより設定値どうりの冷却量で撹拌装置
１０及び撹拌棒１５．ｉｆｔを冷却させる。

それ以降は、半凝固スラリー６０の固相率が増大すると
、半凝固スラリー６０の粘性が高くなり流動性が悪化し
てロール１．２間の圧延荷重が増大し、反対に前記固相
率か減少すると、半凝固スラリ−６０の粘性か低くなり
流動性が良好となってロール１，２間の圧延荷重が減少
することを利用し、荷重計２９ａ、　２９ｂで検出した
ロール２に掛る荷重ＰＩ、Ｐ２を加算器３２に送り、加
算器３２はｐｌ、ｐ２から圧延荷重を計算して演算器３
３に送り、演算器３３は加算器３２からの圧延荷重と温
度検出器１８からの撹拌装置１０内の温度を入力して第
５図のＴＩ　、Ｔ２＋　Ｔ３等の各温度に応じた圧延荷
重と固相率との関係を表わす線図に示されるデータ等に
基いて固相率を求め、演算器３４は演算器３３からの固
相率と温度検出器１８からの温度を入力して第６図のＴ
ｌ　、Ｔ２．Ｔ３等の各温度に応じた同相率と必要冷却
量との関係を表わす線図に示されるデータ等に基き、固
相率に応じて或いは固相率の変化に応じて、溶湯４を或
いは形成されつつある半凝固スラリー６０を常に最適温
度とすることにより、所望の粒径の微細結晶粒５９を得
るための冷却装置２１及び撹拌棒１５．１６の必要冷却
量を求め、減算器３６は演算器３４からの必要冷却量と
設定器３５からの冷動量の設定値を入力して両者の偏差
を取り該偏差分たけ前記設定値を修正した冷却装置２１
の冷却量を信号として調節弁１９に指令を送り、調節弁
１９は該指令を受けて開度を変更し供給管２０を介して
冷却装置２１の冷却量を変更し、同様に減算器３８は演
算器３４からの必要冷却量と設定器３７からの冷却量の
設定値を入力して両者の偏差を取り該偏差分たけ前記設
定値を修正した撹拌棒１５、　ｌＥｉの冷却量を信号Ｍ
として調節弁４９　、５０に指令を送り、調節弁４９．
５０は該指令を受けて開度を変更し供給管５１．　、５
２を介して撹拌棒１５．１６の冷却量を変更する。

このように撹拌棒１５．１６及び冷却装置２１を用いて
撹拌室１２．１３の内外から同時に溶湯４或いは形成さ
れつつある半凝固スラリー６０の冷却を行うようにした
ことにより冷却能力が倍増し、溶湯４等の冷却速度が速
くなるので、形成される半凝固スラリー６０の粒径が極
端に小さくなり、従って強度の高い薄板６を製造するこ
とができる。又、冷却装置２１及び撹拌棒１５．１８の
冷却量を制御することにより、半凝固スラリー６０の固
相率に対して温度が低い場合には冷却量を少なくして半
凝固スラリー６０の温度を最適温度まで上げ、半凝固ス
ラリー６０の同相率に対して温度か高い場合には冷却量
を多（して半凝固スラリー６０の温度を最適温度まで下
げることかできるので、固相率が変化した場合でも常に
半凝固スラリー６０の温度を最適温度に保つことが可能
となり、粒径の小さい微細結晶粒５９を含む半凝固スラ
リー６０が安定して形成され、従って常に強度の高い薄
板６か製造できる。

尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
撹拌装置は必ずしもタンデイツシュと別個に設ける必要
はなくタンデイツシュ或いはバレルシール板とサイドシ
ール板から成る容器内に撹拌棒及び冷却装置を設は撹拌
装置を兼ねるようにしても良いこと、ロールに代えて無
端状に連ねたブロック鋳型及びスチールベルトからなる
移動鋳型を使用し得ること、前記した如く固相率は荷重
計を設けてロールに掛る圧延荷重を基に求めるようにす
る代りに電流計を設けてロールに掛る回転抵抗即ちロー
ルの駆動電流を基に求めるように或いは同様の理由から
撹拌棒の駆動電流を基に求めるようにし得ること、その
池水発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得
ることは勿論である。

［発明の効果］ 上記したように、本発明の薄板製造装置によれは、冷却
装置と撹拌棒を用いて撹拌装置の内外から溶湯を冷却す
るようにしたので、冷却能力が高まり、粒径の小さい微
細結晶粒を含む半凝固スラリーを形成し得る等の優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は第１図の
■−■矢視図、第３図は撹拌棒の縦断面の説明図、第４
図は第１図のＩＶ−ＩＶ矢視図、第５図は温度に応じた
圧延荷重と固相率の関係を表わす線図、第６図は温度に
応じた固相率と必要冷却量の関係を表わす線図、第７図
は従来例の説明図、第８図は他の従来例の説明図である
。 図中１．２はロール、４は溶湯、５は凝固殻、６は薄板
、９はタンデイツシュ、１０は撹拌装置、１５．１６は
撹拌棒、１８は温度検出器、１９，４９．５０は調節弁
、２１は冷却装置、２９ａ、　２９ｂは荷重計、３２は
加算器、３３．３４は演算器、３５．３７は設定器、３
６．３８は減算器、４５．４６は冷却孔、５９は微細結
晶粒、６０は半凝固スラリーを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）撹拌装置の外側に該撹拌装置内部の溶湯を固液共存
   温度域まで冷却する冷却装置を設け、前記撹拌装置の内
   部に溶湯を固液共存温度域まで冷却すると共に冷却され
   た溶湯を機械的に撹拌して半凝固スラリーを形成する回
   転自在な撹拌棒を取付け、前記冷却装置及び撹拌棒のそ
   れぞれに冷却媒体の供給量を調節する調節弁を取付け、
   前記撹拌装置の下流に内部冷却し得るようにした一対の
   無端状の移動鋳型を配設し、又、前記撹拌装置に撹拌装
   置内部の温度を検出する温度検出器を設け、該温度検出
   器からの温度を入力して前記冷却装置及び撹拌棒の必要
   冷却量を求め前記各調節弁に指令を送る演算器を設けた
   ことを特徴とする薄板製造装置。 ２）撹拌装置の外側に該撹拌装置内部の溶湯を固液共存
   温度域まで冷却する冷却装置を設け、前記撹拌装置の内
   部に溶湯を固液共存温度域まで冷却すると共に冷却され
   た溶湯を機械的に撹拌して半凝固スラリーを形成する回
   転自在な撹拌棒を取付け、前記冷却装置及び撹拌棒のそ
   れぞれに冷却媒体の供給量を調節する調節弁を取付け、
   前記撹拌装置の下流に内部冷却し得るようにした一対の
   無端状の移動鋳型を配設し、又、前記撹拌装置に撹拌装
   置内部の温度を検出する温度検出器を設け、前記移動鋳
   型に圧延荷重を検出する荷重計を或いは前記移動鋳型又
   は撹拌棒の一方に駆動電流を検出する電流計を接続し、
   更に前記荷重計或いは電流計からの圧延荷重或いは駆動
   電流と温度検出器からの温度を入力して半凝固スラリー
   の固相率を求める第１の演算器と、該演算器からの固相
   率と前記温度検出器からの温度を入力して前記冷却装置
   及び撹拌棒の必要冷却量を求め前記各調節弁に指令を送
   る第２の演算器を設けたことを特徴とする薄板製造装置
   。