JPH021589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属を急速に冷却強固せしめて薄
板を連続的に製造する薄板製造装置の溶融金属噴
出ノズルに係わり、特に溶融金属の噴出部の形状
変化を防止するようにした薄板製造装置の溶融金
属噴出ノズルに関する。

従来、薄板製造装置として例えば第１図に示す
ように、移動する冷却体、例えば連続回転する冷
却ロール１の表面に、湯溜り２からの溶融金属３
をノズル体４を介して連続的に噴出し、この回転
する冷却ロールの表面に沿つて冷却凝固した薄板
材５を巻取機６に連続的に巻取るようにしたもの
が知られている。

このような薄板製造装置の溶融金属噴出ノズル
は、例えば第２図に示すようにノズル体４のほぼ
中央部に所定幅ｔのスリツト７を設けるのが一般
的である。

ところが、このような従来のノズル構造におい
ては、製造し得る薄板材の幅寸法に一定の制限が
あり、例えば20〜50μの板厚のものを板幅約100
mm程度のものしか製造できないのが実情である。

この理由は、注湯時におけるノズル体４のスリ
ツト７部が大きく変形することに原因していたも
のである。即ち、従来のノズル構造にあつてはノ
ズル体４にスリツト７が湯溜り２側から噴出端部
までに渡つて一様に形成されているため、そのノ
ズル体４が溶融金属３の注湯圧圧及びその溶融金
属の高熱に基づく熱膨張によつて極めて変形しや
すかつたものである。つまり、従来のノズル体に
あつてはスリツトの長辺方向の両端部以外は、幅
方向の強度が低く、このため加圧された溶融金属
をスリツトから噴出する場合、その加圧力の影響
でスリツトの中間部分が膨らむような変形を生じ
やすい。また、熱膨張についてみた場合（鋼の場
合1300℃以上の高温となる）、ノズル体の外気と
接触する外周部に較べて、溶融金属の流通するス
リツト部はかなりの高温となる。このため、ノズ
ル体はスリツトを形成する両側面部分が外表面に
較べて大きく熱膨張することになり、この結果ス
リツトの中間部分は両端部分に較べて幅狭となる
ような変形を生じる。

このような加圧力及び熱膨張の影響はスリツト
の長さに対応して拡大され、前述した従来のノズ
ル構造であると、スリツトの変形によつて、製造
される薄板材の内厚が不均一となり、高寸法精度
の薄板材を製造するために前記の如く小幅のもの
に制限せざるを得ない問題が生じた。

なお、ノズル体は耐火性の材料、例えば
Al₂O₃、SiO₂、Zrなどの変形に弱くわれやすい材
料を素材として構成するのが一般的であり、この
ため、強度を高めるために単に肉厚を大きくする
のみでは対処し得ないものである。即ち、肉厚を
過度に大きくすると、ノズル体の内外部に大きな
温度変化が生じて破壊しやすいものとなり、この
ような点から幅広な箱板材製造用のノズル構造の
実現は困難であつた。

ところで、従来この種のノズル構造として、例
えば第３図又は第４図に示すように、ノズル体４
にスリツトに換えて多数の小径孔８を一列に並べ
て又は分散配置として設けたものがある。このよ
うな構成のノズルによれば、ノズル体４の小径孔
８以外の部分が一体構造となつているので、スリ
ツトを設けた場合に較べて強度的な面では向上で
きる。しかしながら、溶融金属がノズル体４の各
小径孔８からそれぞれ分散状態で噴出するもので
あるため、均一な厚さの薄板を製造することが困
難であり、例えば各小径孔８から噴出する溶融金
属が互いに隣接する小径孔８間で離間し、その部
分の板厚が減少したり、逆に重複状態となつて大
きい板厚となるなどの弊害が生じやすく、従つて
寸法精度の面から好ましくないものとなつてい
た。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、ノズル体のスリツト部が溶融金属の加圧力又
は高熱によつてほとんど変形することがなく、均
一かつ微小厚さの高寸法精度の板材が従来に較べ
て極めて幅広なものとして製造することができる
薄板製造装置の溶融金属噴出ノズルを提供するこ
とを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の基本
的な構成は、ノズル体のスリツトの上流側に、そ
のスリツトの短辺方向両内壁を強化するスリツト
形状拘束用の複数の橋架部材からなる補強体をそ
のスリツトの長辺方向に間隔的に有しているもの
としたことにある。

このような構成によると、スリツトの上流側に
そのスリツトの短辺方向両側面を強化する複数の
橋架部材からなる補強体を設けたので、ノズル体
の外表面部とスリツト部との温度変化によつてそ
のスリツト部が外表面部に対して大きく熱膨張し
ようとしても、スリツト部の各所に設けた補助体
によつてそのスリツトの中間部分の変形を阻止す
ることができ、スリツトを初期状態に維持するこ
とができる。しかも、溶融金属を噴出するための
ノズル体の先端部にはスリツトが形成されている
ので、最終的に噴出される溶融金属はスリツトを
介して冷却体の表面に均一な厚さで送り出される
ようになる。従つて、ノズル体の長さを大きくし
てもスリツトの変形を確実に防止できるため、成
形すべき板材の幅寸法を大きくすることができ、
そのような大きい幅寸法の板材を前述した如く均
一な流通状態に基づいて均一な板材とすることが
でき、高精度の板材製造が可能となるものであ
る。

以下、本発明の実施例を第５図〜第１８図を参
照して説明する。

第５図〜第８図は本発明の第１の実施例を示す
もので、まず、第５図を参照して薄板製造装置の
構成を説明する。

湯溜りを構成する炉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
れるノズル体としての注出ノズル１６が配置さ
れ、この注出ノズル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
いる冷却体としてのドラム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との間隙等の一般的な板厚制御
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
御量にもとづき、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、ヒータタコイル
１３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、以上に述べる巻き取り手段に
よつてコイル状に巻き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が支持され、揺動アーム５６の一端側
に支持されている支軸５７には巻取りドラム５８
が固定されている。巻取りドラム５８はドラム２
０の外周面に対向して配置され、巻取りモータ５
９の駆動によつて回転されるともに真空吸引力も
しくは電磁吸引力の作用下で薄板２２を巻取り可
能となつている。揺動アーム５６の他端側は、ブ
ラケツト６０にトラニオン支持されている押圧シ
リンダ６１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６１は、巻取りドラム５
８をドラム２０側に押し込むと共に、巻取りドラ
ム５８に薄板２２が巻取られ、その巻取り径が増
加するにしたがい、そのピストンロツドを後退さ
せて、巻取りドラム５８がドラム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５９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６２、トルク設定器６３、巻取りモータ５
９の電流値を検出する電流検出センサ６４の各検
出値が伝達されるトルク制御盤６５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。

次に、前述した注出ノズル、即ちノズル体１６
の構成を第６図〜第８図を参照して説明する。

ノズル体１６は本体部１６Ａと鍔部１６Ｂとか
らなり、その鍔部１６Ｂを介して湯溜り１１の抽
出パイプ１５の鍔部１５Ａに連通され、締付け具
１７によつて湯溜り１１のカバー１２に固定され
ている。このノズル体１６の先端部にスリツト８
０が形成され、その先端から溶融金属が噴出され
る。ノズル体１６にこのスリツト８０の後端側
（上流側）に隣接してスリツト８０の短辺方向を
強化する補強体を設け、補強体は短辺方向に橋架
されかつ長辺方向に所定の間隔で固設されている
橋架部材８１からなる構成である。そして、この
橋架部材８１によつて、スリツト８０の上流側が
複数の同一断面の流路８２に仕切られている。こ
の橋架部材８１によつて仕切られる上流部の流路
８２の総横断面積は、スリツト８０の横断面積よ
りも大に設定している。

このような構成によると、スリツト８０の上流
側にそのスリツト８０の短辺方向両内壁を強化す
る複数の橋架部材８１を設けたので、溶融金属１
４の加圧力によつてスリツト８０の幅広がり方向
の荷重が作用しても、そのスリツト８０部の変形
が橋架部材８１によつて阻止される。又、溶融金
属１４の高熱によるスリツト８０部の内側中間部
分に加わる大きい熱膨張荷重に対しても、橋架部
材８１を設けたことによりそのスリツト８０部の
熱膨張変形を防止することができる。即ち、ノズ
ル体１６の外表面とスリツト８０部との温度変化
によつてスリツト８０部が大きく熱膨張しようと
してスリツト間隙が中間部分を狭くするような弓
型の熱膨張変形をしようとしても、それによる圧
縮荷重を橋架部材８１によつて支え、そのような
熱膨張変形を防止することができる。

なお、ノズル体１６の橋架部材８１を設けた部
分は、全体として肉厚の大きなものとなるが、こ
のものは単にノズル体全体の肉厚を大きくした場
合と異なり、熱膨張による破壊などの虞れは生じ
ない。これは、単にノズル体の肉厚を大きくした
場合にノズル体の外表面と内表面との温度差によ
る熱膨張歪が大きく現われるのと異なり、橋架部
材８１による肉厚部分の全体が溶融金属によつて
均等に加熱されるため、肉厚にしたことによる熱
歪は特別発生しないからである。

しかも、前記構成によれば、スリツト８０の横
断面積よりも橋架部材８１によつて仕切られる上
流側の流路８２の総横断面積を大としたので、こ
の流路８２からスリツト８０に流れ込む溶融金属
１４はそのスリツト８０に十分充満してから噴出
されるようになる。従つて、従来の小孔を有する
ノズル構造（第３図及び第４図参照）のものと異
なり、製造される薄板の幅方向の肉厚を均一なも
のとすることができる。

以上のようなノズル構成によれば例えば板厚20
〜50μの板材を製造する場合、従来の可能な板幅
寸法（約100cm）を大きく越え、板幅約1000mmに
設定することも可能となるものである。

なお、前記実施例では、橋架部材８１をノズル
体１６全体と一体に形成したが、本発明は必ずし
もそのようなものに限られない。即ち、ノズル体
１６を、スリツト８０の長辺方向に沿う分割面を
介して縦割りに２分割したそれぞれのノズル体
（ノズル体分割構成体）１６ａ，１６ｂからなる
ものとし、また補強体は、ノズル体１６ａ，１６
ｂの一方と一体若しくは双方と別体に形成された
少くとも１個の橋架部材８１と、それぞれの橋架
部材８１を介してノズル体１６ａと１６ｂとを外
側から締付けて接合する締付け具とによる構成と
して実施することも可能である。例えば第９図〜
第１１図は、２分割されたノズル体分割構成体１
６ａ，１６ｂの双方に、２分割された橋架部材８
１をそれぞれ一体に形成し、そのノズル体１６を
補強体部において弾性体、例えば重ね板バネ８３
を介して締付け具、例えばボルト８４及びナツト
８５によつて接合したものである。

このような構成によつても、スリツト８０の上
流側に橋架部材８１を設けたものであるから、前
記第１実施例のものとほぼ同様の作用効果を奏す
ることはもちろんであるが、このものにおいて
は、ノズル体１６及び橋架部材８１を全体として
２分割した構成にしたので、そのノズル体１６の
内部成形が一体成形のものに較べて容易に行なえ
るという利点を有する。即ち、ノズル体は比較的
変形荷重に弱い耐熱材料で構成する場合が多く、
切削加工などの比較的注意を要するものであるた
め、このような構成にすればその加工が容易に行
なえるものとなる。

なお、前記第２の実施例においては、ノズル体
１６に対する締付け具８５の締付け部に弾性体８
３を介在させたが、これはノズル体１６と締付け
具８４，８５との熱膨張係数の差によつてそのノ
ズル体１６又は締付け具８４，８５が破損するの
を防止する上で有効なものであつて、ノズル体１
６と締付け具８４，８５とが同一の熱膨張係数を
有する場合には、その弾性体８３は省略すること
も可能である。

また、第１２図及び第１３図は本発明の第３の
実施例を示すものである。即ち、この実施例にお
いては、橋架部材８１を、一体構成のものとし、
これを２分割されたノズル体分割構成体１６ａ，
１６ｂと別体とし、これを締付け具８４，８５に
よつて弾性体８３を介して接合したものである。

このような構成によつても、前記第１及び第２
実施例とほぼ同様の作用効果が奏するのはもちろ
んであるが、このものにおいては、ノズル体１６
及び橋架部材８１を互いに別構成としたからら、
前記第２の実施例の構成のものよりも更に製作が
容易となる利点を有する。なお、図示していない
が、橋架部材８１をノズル体１６と別体に構成し
た場合において、橋架部材８１を更に分割構成と
することが可能なことはもちろんである。

第１４図〜第１６図は本発明の第４の実施例を
示したものである。即ち、この実施例のものにお
いては、スリツト８０と、橋架部材８１によつて
仕切られる上流側流路８２とを一部重複させた配
置構成とするとともに、その流路８２の湯溜り側
を幅広くし、スリツト側を幅狭として溶融金属の
スリツト８０からの噴出密度を高めるように構成
したものである。このような構成によればスリツ
ト８０を介して噴出される溶融金属がその充填密
度をより均一な状態とすることができ、板厚精度
を高める上でより有効なものとすることができ
る。なお、スリツト８０の溶融金属通過距離Ｌ
は、流路８２からスリツト８０に溶融金属が流入
し、そのスリツト８０内に充満し得るに必要にし
て、かつ最小限の寸法を選んで設定することが望
ましい。この設定寸法は、溶融金属の種類に応じ
て種々選定可能なことはもちろんである。

更に、第１７図及び第１８図は流路８２の形状
についての変形を施した本発明の第５の実施例を
示すものである。即ち、このものにおいては、流
路８２をスリツト８０の幅方向に対しては流出方
向に次第に幅狭となるものとし、逆にスリツト８
０の長辺方向に対しては次第に幅広となるように
して溶融金属の流通状態に特徴を与えるようにし
たものである。つまり、このように断面形状の変
化する流路８２を溶融金属を通すことによつて、
その溶融金属のスリツト８０に対する送りをより
均一化するとともに、スリツト８０の長辺方向で
隣接する流路８２を流通する溶融金属の隣接部分
を、離間しない状態に有効に保持することができ
る。

更にまた、本発明はノズル体１６を湯溜り１１
の抽出パイプ或いはカバー１２などと一体に構成
してもよいことはもちろんである。

以上の各実施例で詳述したように、本発明はノ
ズル体のスリツトの上流側に補強体を橋架する構
成として、スリツトの形状変化を拘束する構成と
したことにより、従来スリツト形状の変化によつ
て、製造される薄板の幅寸法に制限が免がれなか
つたところを、熱的影響のない補強構造によつて
克服し、従来に較べて極めて大きい板幅の薄板製
造を実現できるようになり、薄板製造における寸
法自由度の拡大及び高寸法精度化を図れるという
実用的効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来例を示すもので、第１図
は薄板製造装置を概略的に示す断面図、第２図〜
第４図はそれぞれ異なる形式のノズル体を示す底
面図、第５図〜第１８図は本発明の実施例を示す
もので第５図は薄板製造装置の全体を示す構成
図、第６図は本発明の第１の実施例を示す要部の
拡大断面図、第７図は第６図の−線断面図、
第８図は薄板製造装置を示す作用説明図、第９図
〜第１１図は本発明の第２の実施例を示すもの
で、第９図はノズル体の拡大断面図、第１０図は
ノズル体全体を示す底面図、第１１図は第１０図
の中央側断面図、第１２図及び第１３図は本発明
の第３の実施例を示すもので、第１２図はノズル
体の拡大断面図、第１３図はノズル体全体を示す
底面図、第１４図〜第１６図は本発明の第４の実
施例を示すもので、第１４図はノズル体の拡大断
面図、第１５図は第１４図の−線断面
図、第１６図は第１５図の底面図、第１７図及び
第１８図は本発明の第５の実施例を示すもので第
１７図はノズル体の拡大断面図、第１８図は第１
７図の−断面図である。 ２０……冷却体、１６……ノズル体、１６ａ，
１６ｂ……ノズル体分割構成体、８０……スリツ
ト、８１……橋架部材、８２……流路、１１……
湯溜り、８４，８５，１７……締付け具、８３…
…弾性体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動する冷却体に湯溜りからの溶融金属をノ
   ズル体の先端部に形成したスリツトの先端から連
   続的に噴出する薄板製造装置の溶融金属噴出ノズ
   ルにおいて、前記ノズル体に前記スリツトの後端
   側と隣接して該スリツトの短辺方向を強化する補
   強体を設け、該補強体は前記短辺方向に橋架され
   かつ長辺方向に所定の間隔で固設されている少く
   とも橋架部材からなることを特徴とする薄板製造
   装置の溶融金属噴出ノズル。 ２ 補強体は、ノズル体と一体に形成されている
   少くとも１個の橋架部材からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の薄板製造装置の溶
   融金属噴出ノズル。 ３ 補強体は、スリツトの長辺方向に沿う分割面
   を介して縦割りに２分割されたそれぞれのノズル
   体の一方と一体若しくは双方と別体に形成された
   少くとも１個の橋架部材と、それぞれの橋架部材
   を介してノズル体を外側から締付けて接合するて
   締付具とからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の薄板製造装置の溶融金属噴出ノズ
   ル。 ４ 締付け具がノズル体を弾性体を介して締付け
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の薄板製造装置の溶融金属噴出ノズル。 ５ ノズル体が湯溜りと一体に形成したものであ
   ることを特徴する特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれかに記載の薄板製造装置の溶融金属
   噴出ノズル。 ６ ノズル体が湯溜りと別体で、湯溜り部に締付
   け具によつて接合したものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   に記載の薄板製造装置の溶融金属噴出ノズル。 ７ スリツトの横断面積よりも橋架部材によつて
   仕切られる上流部の総横断面積が大であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項の
   いずれかに記載の薄板製造装置の溶融金属噴出ノ
   ズル。