JPH06507121A - 冷却ロール - 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】 冷却ロール 本発明は、ロールと当該ロールと接触中の鋳造材料との間における伝熱に適した ロールに関し、特に、ツインロール式のストリップ鋳造機に適したロールに関す る。

ストリップ鋳造機は、一対のロールから構成されるのが普通である。二つのロー ルは、互いに並行でそれぞれの回転軸が水平であるように設けられるとともに、 両ロール間にギャップができるように互いに離れている。そして、ロールの上部 側において、複数のダムは、ロールの円筒状胴の端部に、側ロール間ギャップの 上に溶融金属が注入される所定の空間を形成させるように、設けられている。上 記ロールは、通常、液体で冷却され溶融金属からの熱を吸収する。溶融金属がロ ールと接触し、ロールの回転に伴い厚く成長する固体スキン層が形成される。ロ ールの回転に伴い、金属の固体スキン層を強制的に合わされ、連続形の金属スト リップが両ロール間のギャップを経て成形される。

鋳造の生産量を増加するための一つの方法としては、ロールの回転速度を増加す ることが望ましい。最終製品よりも合計厚さが大きな二つの凝縮スキン層を形成 するためロールと接触する溶融金属から十分な熱をロールが吸収するように注意 しなければならない。

本発明の目的は、生産量が一層増加できるように改良したロール機構を提供する とともに、使用寿命の終わりにも再改善が容易にできる安定なロール設計を提供 することにある。

本発明の冷却ロールは、回転可能なアーバーと、収縮によって前記アーバーに嵌 められ、ロール円筒部として働く環状スリーブと、前記アーバー内のダクトとを 備え、前記スリーブは、液体冷媒流動用の少なくとも一つの内部通路を持ち、使 用時に前記通路を流れる液体冷媒は、前記スリーブと前記アーバーとの間の界面 と前記スリーブの該表面との間にある前記スリーブ内にサーマルバリヤーを形成 することに働き、前記アーバー内のダクトは、ロール外部から送り込まれた前記 液体冷媒が前記内部通路を経てロール外部に流動するように、前記スリーブ内の 前記内部通路に連通していることを特徴とする。

上記スリーブには、複数の内部通路が設けられて、各通路がアーバーの長軸と平 行して延びている。これらの通路はスリーブの軸に沿ってホールを掘ることによ って形成することができる。

或いは、スリーブを回続するとともにその外周面と同軸状に延びる複数の内部通 路を設けることも可能である。

溶融材料から可能な限りの熱を吸収する為に、溶融材料と接触するロールの一部 を高電導の金属にすることが必要であり、用いられる金属は、例えば、スチール 、銅、或いはそれらの合金である。

高電導金属の表面は、例えば、良好な熱疲労性を有するステンレススチール層、 ニッケル又はニッケル／クロム層、或いは金属基質の複合層、例えば、炭化タン グステン／コバルト合金又は炭化クロム／ニッケルークロム複合物等の保護性の 表面層で被覆することが可能である ロール使用寿命の終わりに際しても、あらゆる冷却を使用せずに外部から加熱す ることだけでスリーブを膨張させることによって、当該スリーブをアーバーから 取り外すことが出来る。

このようにして、アーハーへの再組立の前にも、スリーブ機構を再改善すること が出来るようになる。

スリーブがロールの円筒部として使われるが、これに外力が加えられるため、ス リーブとアーバーとの間において一つのシュリンクフィツトを設けることによっ て、スリーブがアーバーを囲んで回転することを防止することが必要である。

しかし、使用に際して注意すべきことがある。すなわち、アーバーに相対するス リーブの温度は、アーバーとスリーブとの間におけるジヨイントを除去する程の 延び差が両者間に出ないようにすることである。

スリーブの外表面と、スリーブとアーバーとの界面とによって構成された中間部 に対し、サーマルバリヤーを設けることによって、スリーブの外表面に供された 僅か最小量の熱だけが、スリーブとアーバーとの間まで透過する。それと同時に 、液体で冷却されたスリーブは、スリーブの外表面から熱を効率よく除去するの で、スリーブと接触中の鋳造用材料を速やかに冷却することができるようになる 。

スリーブとアーバーとの間における締まりはめは、熱によって誘起された圧縮応 力を克服するに有利な引張り応力をスリーブに発生させる。

本発明をより容易に理解する為に、次に、実施例に基づいて図面を参照しながら 詳細に説明を行うことにする。

図１は、本発明における冷却ロールの一部を示すものである。

図２は、図１の一点鎖線内に示されたロールの一部を拡大サイズで示すものであ る。

図３は、本発明において別の態様で示された冷却ロールの断面図である。

金属鋳造機に適したロールは、複数の円筒部３を有する延び型のアーハー１を含 み、これら円筒部の各端部は、ベアリングアセンブリ（図示せず）を受けるよう に互いに隣接している。主にアーバーの中心部には円筒面があり、そしてこの円 筒面に一つ環状の銅合金製スリーブ７が収縮によって固着されている。上記表面 ５の一端において、アーバーと一体になっている環状のリブ９が設けられている 。環状リセス１０が、スリーブの隣接する端部壁１１に形成され、複数のポルト （図示せず）が、リブを介してスリーブ７まで延び、アーハーに対するスリーブ の補助的な固定手段となっている。環状リセス１０は、複数のポルト１３によっ てリブ９に固着された環状リング１２によって閉鎖されている。

アキシャルボア１５は、非駆動端１６からアーバー１に延びている。

一対の環状溝１７Ａと１７Ｂは、スリーブ７の下方に当たるアーバーの表面５に 形成されている。複数の放射状ポア１９は、環状溝１７Ａからポア１５まで延び 、それと同様に、複数の放射状ボア２１は環状溝１７Ｂからポア１５まで延びて いる。そして、スリーブ７の端面１１においては、環状流路２２が設けられてい るとともに、同様な流路２３も、当該スリーブの反対側端面に形成されている。

流路２２及び２３は、当該両者間でアーバー１の長軸方向とほぼ平行して延びて いる多数の通路２５によって連通されている。多数の通路２５は、環状スリーブ 全体を囲んで互いに離れて設けられている。その他に、流路２２は、スリーブ内 のポア２７によって溝１７Ｂに連通し、それと同様に流路２３は、内部ボア２８ によって溝１７Ａに連通している。流路２２及び流路２３は、カバープレート２ ９によって閉鎖されるが、当該カバープレートは、スリーブと同じ材料のもので も良く、線３０に沿って行われる溶接などの手段によって所定の位置に固定され ている。

中心部において拡大した外径を有するとともにシール３５も備えたチューブ３４ は、ポア１５内に設けられている。そして、環状溝１７Ａと１７Ｂとの間に一つ のバリヤーが形成させる。上記環状溝のうち、一本は放射状ポア１９と連通し、 もう一本は放射状ポア２１と連通しているので、液体冷媒の出入通路として用い られている。

液体冷媒は、普通は水であり、チューブ３４とポア１５との間の空間を流動して 各ポア１９に流れ込む。そして、当該水は、ポア１９から、スリーブとアーバー との界面における溝１７Ａに流れる。同じ水は、次にポア２８に沿って、スリー ブの隣接する端面を囲んで延びている流路２３に流れる。

水は更に、上記流路２３から、多数の通路２５の内部を流動して、スリーブの端 面１１に設けられた流路２２に流れる。

通路２５を流動している水は、流動水の付近に当たるスリーブの一部を冷却する ので、通路付近に当たるスリーブの一部では冷却されたゾーンが形成されている 。この冷却ゾーンは、スリーブの外表面からスリーブとアーバーとの界面までの 熱の流れを抑制するバリヤーとなるので、アーハー界面付近に当たるスリーブの 温度が、スリーブとアーハーとの間のシュリンクフィツト界面が破壊される程度 まで上昇することを防止できる。また、冷却ゾーンは、スリーブの外表面を冷却 することに働き、上記表面と接触している金属を凝固させる。

次に水は、流路２２からポア２７に沿って環状溝１７Ｂに流れ、ポア２１によっ て、シール３５の反対側におけるチューブ及びポア１５で形成される環状帯に流 れ、そしてチューブ３４を通って流れていく。また、冷媒は、上述したルートと 逆のルートで流動することも可能である。更に回転カップリング（図示せず）を アーバーの端部１６に連結させることによって、ロールの回転に伴って冷媒にロ ール全体を循環させることができる。

環状シール３３は、スリーブの各端部及びスリーブとアーバーとの間に設けられ 、アーハーとスリーブとの間からの冷媒漏れを防止できるようになっている。こ の種のシールは、スリーブ装着後にも嵌めることができる。そうすれば、故障発 生時に機械のメンテナンスに有利であり、スリーブ７をアーバー１に焼嵌める前 に当該シールを取付けずに済むのである。

上記のスリーブは、その外周面に硬質表層３１を有することができる。この層は 、ニッケル又はステンレス鋼上のクロム、炭化タングステン／コバルト合金系、 炭化クロム／ニッケルークロム系等の金属質複合体であっても良い。また、スリ ーブ７の円筒端部に対しても、同様な硬質表層３２を施すことが可能である。

図３は、別々にある二つのスリーブ３５ａ及び３５ｂを溶接又はジヨイント３６ で適切に連結させることことによって形成したスリーブである。冷媒がホール３ ９に沿ってアーバー３８に入り、そして放射状ポア４０を通って、スロット４１ に流れ込む。

冷却水は、スロット４１から一連の放射状の孔４２を流動して、円周状の溝４３ に入る。ここで水は、両方向に分けられ、二つの流体が第２の一連の放射状の孔 ４４によって一体になるまで、スリーブを囲んで円周状に流れていく。次に冷却 水は、放射状の孔４４から、放射状のポア４７によってアーバー３８の出口孔４ ６に連通された第２スロツト４５へ流れる。

図３は、図１及び図２に示したリブ９を使用する他の方法を示している。ここで 、リブは、ポルト４９でディスク４８をアーバー３８に固定することによって形 成されたものである。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．回転可能なアーバーと、収縮によって前記アーバーに嵌められ、ロール円筒 部として働く環状スリーブと、前記アーバー内のダクトとを備え、 前記スリーブは、液体冷媒流動用の少なくとも一つの内部通路を持ち、使用時に 前記通路を流れる液体冷媒は、前記スリーブと前記アーバーとの間の界面と前記 スリーブの該表面との間にある前記スリーブ内にサーマルバリヤーを形成するこ とに働き、前記アーバー内のダクトは、ロール外部から送り込まれた前記液体冷 媒が前記内部通路を経てロール外部に流動するように、前記スリーブ内の前記内 部通路に連通している冷却ロール。
2. ２．前記通路は、使用時にサーマルバリヤーが前記スリーブの内周面よりも外周 面に接近するように設けられている請求項１記載の冷却ロール。
3. ３．前記アーバーの長軸とそれぞれ平行に延びている複数の内部通路が前記スリ ーブに設けられている請求項１または２記載の冷却ロール。
4. ４．上記内部通路は、上記長軸と平行に延びるホールを掘ることによって形成さ れたものである請求項３記載の冷却ロール。
5. ５．前記アーバーと前記スリーブとの間に二つの円周方向分配溝を持ち、前記内 部通路の一端が前記溝の対応する一つに連結され、前記複数の溝は、前記液体冷 媒が一つのダクトから前記通路を経て他のダクトに流れるように前記アーバー内 のダクトに連通している請求項３記載のロール。
6. ６．前記スリーブの外周面と同軸状に前記スリーブの回りに延びている複数の内 部通路が前記スリーブに設けられている請求項１または２記載の冷却ロール。
7. ７．一つのダクトから前記通路に供給された液体冷媒が分断され、前記通路の異 なる部分を経て他のダクトに流れるように配置された二つのダクトにそれぞれの 通路を連通させている請求項６記載の冷却ロール。
8. ８．上記スリーブが鋼製である請求項１から７の何れかに記載の冷却ロール。
9. ９．上記スリーブか銅製又は銅合金製である請求項１から７の何れかに記載の冷 却ロール。
10. １０．上記スリーブの外周面が、当該スリーブよりも硬質の耐熱性材料で保護さ れている請求項８及び９記載の冷却ロール。
11. １１．上記スリーブが、ステンレススチール層で保護されている請求項１０記載 の冷却ロール。
12. １２．上記スリーブが、ニッケル／クロム層で保護されている請求項１０記載の 冷却ロール。
13. １３．上記スリーブが、炭化クロム／ニッケル−クロム等の金属基質複合物で保 護されている請求項１０記載の冷却ロール。
14. １４．上記スリーブか、炭化タングステン／コバルト層で保護されている請求項 １０記載の冷却ロール。