JPH0117785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属を注出ノズルから回転ドラ
ム表面に注出し、回転ドラム表面で冷却、凝固し
て薄板を製造する薄板製造装置に関する。

このような薄板製造装置においては、製造され
る薄板の材料特性を優れたものにするために、適
当な運転制御によつて、薄板の厚みを20〜100μ
とすると共に、その製造速度を20〜30m/secに設
定している。

したがつて、このような薄板製造装置において
は、厚みの薄い薄板が回転ドラムから高速状態で
連続的に放出されており、従来、このような薄板
の処理には異常な労力を必要とするという問題点
がある。

このような従来の問題点を解決し、回転ドラム
から高速で連続的に放出されてくる薄板を巻取る
ようにした薄板製造装置が提供されている。

すなわち、この薄板製造装置は、溶融金属を注
出ノズルから回転ドラム表面に注出し、回転ドラ
ム表面で冷却、凝固して、薄板を製造する薄板製
造装置において、薄板が連続的に巻取られる巻取
り手段を前記回転ドラムに押圧接触して配置する
ようにしたものである。また、巻取り手段として
巻取りドラムを用い、巻取り開始時には巻取りド
ラム表面に薄板先端側を吸着して高速状態の薄板
を確実に捕捉すると共に、巻取りの進行に伴う薄
板巻取り径の増大につれて巻取りドラムを回転ド
ラムから離間可能とすることによつて、薄板の連
続的な巻取り作業を行なうようにしたものであ
る。

しかしながら、このように連続巻取りを行なう
薄板製造装置にあつては、次のような欠点があ
る。第１に、巻取開始時に回転ドラムと巻取りド
ラムとを押圧接触させておくと、両ドラムの周速
がマツチングして巻取時の同期が確実に行なわれ
るが、実際にはノズルから噴出された溶融金属が
つぶ状に固形化し、この固形化物が互いに押圧接
触した両ドラムの間に飛び込んで、その押圧力に
よつて固形物が両ドラムの表面を損傷させる原因
になる。

第２に、巻取りドラムの温度は、巻取り開始前
は常温であり、このドラムに溶湯が急冷されたと
はいえ、100℃近い高温の薄板が巻かれ、これが
ドラム等により冷却される。これにより薄板は収
縮して巻取りドラムに、より一層固く巻きつき、
薄板に大きな張力が作用するため、巻取中にしば
しば薄板の切断事故が発生する。

本発明の目的は、このような欠点を解消し、薄
板を確実に巻き取ることができる薄板製造装置を
提供するにある。

本発明は、巻取ドラムの巻取り面では回転ドラ
ムと非接触することにより、巻取開始時に飛び込
んだ固形物を回転ドラムと巻取りドラムとの間で
挾み込むことなく逃がすものとし、かつ、巻取り
ドラムの巻取り面以外の周面では回転ドラムと押
圧接触させることにより、巻取開始時における周
速のマツチング性を確保するとともに、巻取り面
における周速を回転ドラムの周速よりも低速とな
し、よつて、巻取開始時において薄板を緩く巻き
付けるようにし、薄板の収縮による大きな張力を
吸収して巻取中の薄板の切断事故を防止するよう
にしたものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図から第３図は、本発明にかかる薄板製造
装置の一実施例を示す説明図である。炉１１は金
属が投入される上方の開口部をカバー１２でおお
われ、外周部はヒータコイル１３によつて巻回さ
れ、溶融金属１４を収容するようになつている。
炉１１の中央部には、底部側からカバー１２の上
方にまで延設される注出パイプ１５が配置され、
注出パイプ１５の上端側には開口側に従つて口径
がしだいに縮径される注出ノズル１６が配置さ
れ、注出ノズル１６は押え１７によつて、注出パ
イプ１５と連通した状態でカバー１２に固定され
ている。注出ノズル１６の上方には、駆動モータ
１８によつて回転される軸１９に固定されている
ドラム２０の下方側の外周面が対向配置されてい
る。

すなわち炉１１内に投入された金属は、ヒータ
コイル１３の通電によつて溶融金属１４とされ、
注出力としての炉内圧２１の作用によつて、注出
パイプ１５内に押し込まれ、注出ノズル１６から
ドラム２０の表面上に噴出され、ドラム２０の表
面上で冷却、凝固されて薄板２２とされる。

次に、このようにして製造される薄板２２の厚
み精度に関係する因子としての炉内圧２１、ドラ
ム２０の周速、溶融金属１４の温度、注出ノズル
１６とドラム２０との間隙の制御方法について説
明する。

炉内圧２１は、薄板２２に接触可能にドラム２
０に対向して配置される接触ローラ２３の移動量
によつて薄板２２の厚みを検出する厚み検出セン
サ２４、カバー１２に内装され炉内圧２１を検出
する炉内圧検出センサ２５、炉内圧２１の適正値
を設定する圧力設定器２６の各出力値が伝達され
る圧力制御盤２７の制御量にもとづいて即応的な
制御をなされる。すなわち、圧力制御盤２７の制
御量に基づき、油圧ポンプ２８及びタンク２９か
らなる油圧源によつて、サーボバルブ３０を介し
て油圧シリンダ３１を作動させる。油圧シリンダ
３１の作動は、ピストンロツド３２を介して、架
台３３に配設されている気圧シリンダ３４のシリ
ンダ室３４Ａの容積を変化させる。気圧シリンダ
３４は炉１１の上部空間に連通しているため、シ
リンダ室３４Ａの変化は炉内圧２１を即応的に制
御する。

なお、ピストンロツド３２に連結されている気
圧シリンダ位置検出センサ３７、炉内圧検出セン
サ２５の各制御指令は、加圧ポンプ３８、真空ポ
ンプ３９が接続されているバルブ４０に伝達さ
れ、溶融金属１４の注出ノズル１６からの注出に
ともなう注出ヘツドの増加及び炉内圧２１の低下
に対して、炉１１の空間部に圧力流体を補充し、
炉内圧２１を制御可能としている。なお、バルブ
４０の配管系には絞り４１が配設され、気圧シリ
ンダ３４の動作に対し、バルブ４０の受ける影響
度を軽減化するようになつている。

ドラム２０の周速は、厚み検出センサ２４、速
度検出センサ４２、速度設定器４３の各出力値を
速度制御盤４４に伝達し、速度制御盤４４の制御
指令にもとづき駆動モータ１８の回転数を調整す
ることによつて制御される。

炉１１内の溶融金属１４の温度は、温度検出セ
ンサ４５、温度設定器４６の各出力値を温度制御
盤４７に伝達し、温度制御盤４７の制御指令によ
つてコイル電源部４８を制御し、ヒータコイル１
３に通電される電流値を調整することによつて制
御される。なお、この溶融金属１４の温度制御に
おいても、厚み検出センサ２４の出力値を温度制
御盤４７に伝達し、薄板２２の厚み検出値にもと
づき、薄板２２の板厚におよぼす温度制御を直接
的に行うようにしてもよい。

注出ノズル１６とドラム２０との間隙は、ギヤ
ツプ検出センサ４９及びギヤツプ設定器５０の各
出力値をギヤツプ制御盤５１に伝達し、ギヤツプ
制御盤５１の制御指令によつて、油圧シリンダ５
２を動作し、炉１１を支持している基台５３を上
下動することによつて制御される。なお、この注
出ノズル１６とドラム２０との間隙制御において
も、厚み検出センサ２４の出力値をギヤツプ制御
盤５１に伝達し、薄板２２の板厚検出値に基づ
き、ギヤツプ値が薄板２２の板厚に及ぼす影響を
直接的に制御するようにしてもよい。

さらに、ドラム２０の外周面に対向する任意位
置には温度検出センサ５４が配置され、温度検出
センサ５４の検出値に基づきドラム２０の外部か
ら図示されない送風フアンによつて冷却空気等を
吹きつけ、ドラム２０の温度を制御している。こ
のドラム２０の温度制御により、薄板２２の材料
特性が調整可能となつている。

このようにして、厚み精度及び材料特性を調整
された薄板２２は、20〜100μの薄い状態で且つ
20〜30m/secの高速状態でドラム２０から放出さ
れたのち、以下に述べる巻取り手段によつてコイ
ル状に巻取られるようになつている。すなわち、
ブラケツト５５にはＬ型状の揺動アーム５６が揺
動可能に支持され、揺動アーム５６の一端側に回
転可能に支持されている回転軸５７には巻取りド
ラム５８が固定されている。

図示は省略したが、巻取りドラム５８の外周面
には薄板を吸着するための磁石または真空吸引口
等からなる吸着装置が配置されている。巻取りド
ラム５８の回転軸５７は連結軸６３を介して巻取
りモータ６４に連結されている。

揺動アーム５６の片端側は、ブラケツト６５に
トラニオン支持されている押圧シリンダ６６のピ
ストンロツド先端部が連結されている。この押圧
シリンダ６６は、巻取りドラム５８をドラム２０
側に押し込むと共に、巻取りドラム５８に薄板２
２が巻取られ、その巻取り径が増加するに従い、
そのピストンロツドを後退させて、巻取りドラム
５８をドラム２０から離間する方向に揺動アーム
５６を揺動可能に保持している。

巻取りモータ６４は、ドラム２０の加減速に応
じて巻取りドラム５８の回転数を調整する加減速
補償器６７、トルク設定器６８、巻取りモータ６
４の電流値を検出する電流検出センサ６９の各検
出値が伝達されるトルク制御盤７０の制御指令に
より、そのトルクが適正値に制御され、巻取り時
の薄板２２に作用する張力を一定状態としてい
る。

第２図および第３図に示すように、巻取りドラ
ム５８の両端部にはフランジ９０が全周に渡つて
一定厚さに突設されており、このフランジ９０は
回転ドラム２０の両端部に外接自在になつてい
る。したがつて、巻取りドラム５８の中央部９１
は回転ドラム２０の外周面に対して常に非接触と
なり、フランジ９０が回転ドラム２０に外接した
ときの中央部９１の外周面と回転ドラム２０の中
央部外周面との間隙寸法はフランジ９０の厚さに
よつて規定される。この間隙寸法は、鋳造開始時
に発生するつぶ状固形化物を通過させ、ドラム表
面を傷つけないためには、実験の結果、薄板の板
厚が、例えば、50μ程度である場合、0.75mm程度
がよく、これに対応するようにフランジ９０の厚
さを設定する。前記巻取りドラム５８の中央部９
１は薄板の巻取り面を実質的に構成している。

次に作用を説明する。

まず、薄板の製造開始時、すなわち薄板の巻取
り開始時には、巻取りドラム５８の両端フランジ
９０を回転ドラム２０の両端部に押圧接触させ
る。この状態で、回転ドラム２０と巻取りドラム
５８とを同期回転させると、両ドラム２０と５８
とは両端部において押圧接触しているので、周速
のマツチングが確実に行なわれる。

但し、巻取りドラム５８の中央部における巻取
り面９１の周速は回転ドラム２０の中央部におけ
る薄板の繰出し面の周速よりも遅くなる。けだ
し、巻取り面５８における半径はその両端部に比
べてフランジ９０の突出厚さ分だけ小さく、か
つ、両端部における周速は回転ドラム２０の周速
と前記マツチングにより等しくなつているからで
ある。ここで、巻取りドラム５８の回転ドラム２
０に対する周速の遅れ率は、巻取り面９１と回転
ドラム２０の外周面とにおける前記間隙寸法と巻
取り面の直径との比で規定され、極く僅かで、極
端に遅くなるものではない。

即ち、薄板製造ドラムでの薄板製造速度をυ₀、
巻取りドラムの薄板を巻取つているところの周速
をυとすれば、 周速の遅れ率＝（υ₀−υ／υ₀）×100（％） で表わされる。

薄板製造速度υ₀は巻取りドラムにフランジを設
けた外周部の周速に等しく、この外径をD₀、回
転数をｎとすればυ₀＝πnD₀、一方、例えば、通
常巻取りドラム５８の直径はD₀＝400mm程度であ
り、間隙寸法は0.75mm程度に設定されるので、薄
板を巻いているところのドラム径は（D₀−0.75×
２）mmである。このためこの部分の周速はυ＝
（D₀−1.5）πnとなる。

これらの関係を上記の周速遅れ率の式に代入す
れば、 周速の遅れ率＝πnD₀−（D₀−1.5）πn／πnD₀×100
＝1.5／D₀×100＝1.5／400×100＝0.375（％） ということになる。但し、遅れ率が、この値に設
定されるものではない。

このような関係により、薄板の巻取り開始時に
おいては、第２図、第３図に示すように、巻取り
ドラム５８の巻取り面９１と回転ドラム２０の繰
出し面とは所定の間隙寸法をもつて非接触とな
り、押圧接触することがないので、両者の間に固
形物が飛び込んでも、これを挾み込んで押し潰す
ことはなく、したがつて、両者２０，５８の周面
を損傷することはない。特に、回転ドラム２０の
表面に損傷が発生すると、以後の薄板製造におい
て、薄板に常に痕跡が発生することになるので、
損傷の発生には注意を要する。

また、巻取り面９１の周速は回転ドラム２０の
繰出し面の周速よりも必ず遅くなるので、薄板の
巻取り側は繰出し側よりも遅くなつて、必ず緩み
側となる。したがつて、巻取られる薄板には引張
力が加わらず、薄板は切断事故を起こすことなく
巻取られていく。

このようにして、巻取り初期において、薄板は
巻取りドラム５８にドラム２０，５８の表面にお
ける損傷を防止し、かつ安全に巻取られていく。
この巻取りが進行すると、薄板の巻取り外径は巻
取りドラム５８のフランジ９１の外径に次第に近
づいていき、前記間隙を埋めつくすようになる。
この間隙を埋めつくす時期の前後における適当な
時期において、巻取りドラム５８は回転ドラム２
０から離間する方向にシリンダ６６の作動により
後退される。後退するタイミングは、回転ドラム
２０の周速により規定される巻取りドラム５８の
巻取り面９１に巻取られた薄板の量と、前記間隙
とを計算し、溶融金属の噴出開始時期を基準にし
て求め、自動的に行なうとよい。

巻取りドラム５８が後退し始めると、そのフラ
ンジ９０と回転ドラム２０の両端部とは離間し、
両ドラム５８と２０との周速のマツチングはモー
タ１８と６４との同期制御のみによつて行なわれ
ることになる。そして、この場合、巻取りドラム
５８の回転ドラム２０からの離間速度は、巻取り
ドラム５８の巻取り面９１に巻取られた薄板の外
周面と回転ドラム２０の外周面とが若干の間隙を
もつて非接触となり、押圧接触しないように設定
するとよい。けだし、両者が押圧接触している
と、固形物がこの両者間に飛び込んだ場合に、回
転ドラム２０の表面および製品である薄板の表面
に圧痕が発生するからである。

なお、巻取りドラム５８の両端フランジ９０と
回転ドラム２０の両端部との外接面には、ゴム等
弾性材からなる防振部材を介在させるとよい。け
だし、金属同志の押圧接触であると、外接回転
中、僅かの凹凸により周速が極めて速いため、異
常振動が発生するからである。この防振部材は、
巻取りドラム側および回転ドラム側の両方に設け
てもよいし、いずれか一方に設けてもよい。但
し、巻取りドラム５８のフランジ９０をこの防振
部材で構成すると、経済的である。

以上説明するように、本発明によれば、高速
（通常、周速で40m/sec程度になる。）な薄板の製
造巻取り下にあつても、回転ドラム、巻取りドラ
ムおよび製品の表面に損傷を発生させずに、か
つ、薄板の切断事故も発生させずに、安全に製造
巻取りを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は全体の配置図、第２図は要部の側
面図、第３図は要部の平面図である。 １４…溶融金属、１６…注出ノズル、２０…回
転ドラム、２２…薄板、５６…揺動アーム、５８
…巻取りドラム、６６…押圧シリンダ、９０…フ
ランジ、９１…巻取り面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融金属を注出ノズルから回転ドラム表面に
   注出して回転ドラム表面で冷却、凝固せしめ薄板
   を形成し、この薄板を回転ドラムに隣接配置され
   た巻取りドラムで連続的に巻取るようにした薄板
   製造装置において、前記巻取りドラムの両端部に
   回転ドラムの両端部に押圧接触自在なフランジを
   設けるとともに、前記巻取りドラムの中央部の巻
   取り面と回転ドラムの外周面とは常に非接触とな
   したことを特徴とする薄板製造装置。