JPH078413B2 - 双ロ−ル式連続鋳造装置 - Google Patents

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〕

従来、金属溶湯を鋳型に注入して凝固させながら該鋳型
の一方より連続的に引抜き、溶融金属より直接的かつ連
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・量算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」および第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ル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）は互いに近接してい
る一対の冷却ロールであり、互に同長，同径であつて、
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
動手段によつ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つて、前記一対の冷却ロ
ール（81）の軸方向端面にそれぞれ接するよう設けてあ
つて、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り接するよう設けられた一
対のダム（87）と、各々接合されてあつて、前記一対の
冷却ロール（81）の外周表面を側底部とする鋳型部（8
8）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（89）
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、凝固シエルを形成しながら、該一対の
冷却ロール（81）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
取り出される。

この前者の従来技術の装置は上記構成にて、溶融金属よ
り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、（91−ａ），（91−ｂ）
は互に近接している一対の冷却ロールであり、互に同
長、同径であつて、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），（91−ｂ）は図示外の
駆動および水平移動手段によつ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つて、該サイドダム（9
6）は冷却ロール（91−ａ）とはロール表面（曲面）で
接し、かつ冷却ロール（91−ｂ）とはロール端面（平
面）で接しており、また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−ａ）とは端面で、冷却ロール（91−ｂ）とはロ
ール表面で接するよう配されてあつて、かつそれぞれ支
持部材（96−ａ）にて調整可能に支持されてあつて、前
記一対の冷却ロール（91−ａ），（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）に注入された金属溶湯（99）
は互に反対方向に回転中の一対の冷却ロール（91−
ａ），（91−ｂ）の外周表面に接触し、凝固シエルを形
成しながら、該一対の冷却ロール（91−ａ），（91−
ｂ）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）として連続的に取り出され
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
り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極薄の板材を製造する場
合は、狭面側の両側での凝固シエルの形成が早く、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
て凝固シエルが形成されるまでに溶湯が漏洩するので、
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
る必要があつた。

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つて、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ルを形成しながら、冷却ロ
ールの回転に伴い移動して一対の冷却ロールの最近接部
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
シエルとの接触面は常に該凝固シエルとほぼ同速度で移
動するが、狭面側の両側となる一対のサイドダムは冷却
ロールと前記鋳型部とに対して固定的な位置を保つよう
設けてあつて、冷却ロールの回転と凝固シエルの移動に
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，凝固シエ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、一例として凝固シエル
の生成制御のための熱源を内蔵する構成とする等々の非
常に過酷でまた複雑な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う配されているが、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り漏洩した場合、漏洩した溶
湯が該間隙また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
り、操業の続行を不能とするので、溶湯の洩漏は確実に
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0.01mm以上、0.5m
m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0.2mm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り、（イ）ときとして凝固シエル
が過剰に形成され冷却ロール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）冷却ロールが熱膨脹または収縮する、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
コストが高価となり、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、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
械的な構成部材になるサイドダムを不要として、もつて
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た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（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），（5a）
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）は互い逆の磁
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る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（３）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り、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（３）
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。

本発明において、一対の冷却ロール（１），（２）は最
近接部より上部において、鋳型部（３）の広面側両側の
溶湯を保持すると共に回転により凝固シエルを下方に移
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ル（１），（２）の両端部に
一対をなし配された磁石（４），（５）にて両端部にお
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り遠さけるよう作
用する。

そしてまた、取鍋（７）内の溶湯（８）内に設けられた
電極（９）と、圧延された金属板（10）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（３）の溶湯と、金属板（1
0）とを導電部とする直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り、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（３）内の溶湯が直流電流を導流し
ながら狭面側の両側に広がり、前記冷却ロール（１），
（２）の両端部に形成された磁界内に達すると、電磁力
の作用により該磁界より押し返される方向の力を受け
る。また、前記冷却ロール（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つた溶湯はそれぞれ逆方向の
力、すなわち冷却ロール（１），（２）の両側部よりそ
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、冷却ロール（１），（２）の
両端に形成された磁界の磁力線方向によつて定まること
に関しては論を待たないであろう。

なお、前記一対の冷却ロール（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
（３）内の溶湯の静圧が該鋳型部（３）のメニカスから
の距離すなわち深さに比例し高まり、かつ前記一対の冷
却ロール（１），（２）により絞られることより前記メ
ニカスから下方に向うに従い狭面側両側より溶湯が凝固
シエルよりブレークアウトして洩漏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
に向って狭め、前記鋳型部（３）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つて、この一対の
磁極面よりなる上開き角度は、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ρを溶湯の密度、
ｇを重力の加速度、ｈはメニカスよりの距離、Ａを比例
定数、γを磁石間の距離としたとき、〔ρgh＝A/γ^２〕
で〔γ∝ｈ^−1/2〕の関係となるので、〔ｈ^−1/2〕に比
例する角度とすることが合理的である。

そしてまた、前記一対をなす磁極面の上開き角度を溶湯
が狭面側両側より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、また電磁力をf,磁束密度をB,電流をi,電導体の長
さをｌとした場合の公式〔ｆ＝Bil〕より電流値を変化
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、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
あつて、半径400mmの双ロール式連鋳機に本発明を適用
した実施例であつて、（１），（２）は一対の冷却ロー
ルでステンレス鋼と銅とにより構成され、外周スリーブ
とロール本体間に冷却媒体が循環するスリットを備えた
ものである。

（４），（５）は永久磁石であつて、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りに回転する冷却ロール
（１）端部に配された永久磁石（４）はＮ極を形成し、
反時計回りに回転する冷却ロール（２）の端部に配され
た永久磁石（５）はＳ極を形成し、反正面側の端部に配
された永久磁石（４），（５）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）は取鍋（７）内の溶湯（８）内に挿入するよう設
けた電極であつて、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ツクになる電極としたが、炭素含有
量の高い組成の合金鋼等ではグラファイト系の電極でも
良い。

（６）は他の一方の入電用の接点であつて、本実施例に
おいては、第一ガイドロールの軸部に接する刷子とし、
該第一ガイドロールを介して圧延鋼板（10）に接するも
のとした。

そして、前記接点（６）にプラス側、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（10）、冷却ロール（１），（２）より形
成された鋳型部（３）内の溶湯、注入溶湯流、取鍋
（７）内の溶湯（８）とよりなる導電回路に直流電流を
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2
5M/分とし、ステンレス鋼（SUS304）の溶湯を取鍋
（７）より鋳型部（３）に注入し、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）の溶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（θ）
を30゜に保ち、かつ冷却ロール（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ツトで示すよう
に、点線で示した理論計算値と強度の相関関係を示し
た。なお、このに示す保持高さ（ｈ）とは鋳造・圧延さ
れた鋼板（10）の狭面側両側が直線状でなく凹凸を持ち
始めた時点をもつて保持限界と定めたものであり、また
前記理論計算値とは、Ｊを電流密度（A/m²）、Ｂを磁束
密度（Ｔ＝0.7T）、ρを溶湯の密度（kg/m³＝7.2×10³k
g/m³）、ｇを重力の加速度（m/sec²＝9.8m/sec²）、ｔ
を永久磁石の厚さ（ｍ＝0.01m）、ｈを溶湯保持高さ
（ｍ）として、〔Ｊ×Ｂ＝g/t×ｈ〕より算出したもの
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（θ）と溶湯のブレークアルト率（実
験数に対しブレークアウトした件数の率：％）との関係
を示すもので、上開き角度（θ）が30゜のときブレーク
アウト率が０％となり最も適しており、上開き角度
（θ）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゜上開き角度（θ）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ル（１），（２）の各
両端部に配した磁石（４），（５）を永久磁石とした
が、これは直流式の電気磁石であつて良い。

第３図は、本発明の第２実施例を示す部分断面図であつ
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つて、軸受
（51）にて軸支されたロール本体（62）に冷却媒体が循
環するスリット（63）を備えたロールスリーブ（61）が
その外周に嵌合してなり、かつ該ロール本体（62）のロ
ール端面にはロール軸より外周側にリング状の端面凹部
が形成してあつて、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
された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）が設けてあり、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（３）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ル（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）にて形成された鋳
型部（３）内の金属溶湯に直流電流を流して、該金属溶
湯自在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
した磁石（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
形成した磁界と、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
たと同様の電磁力による溶湯保持力を得、もつて、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
機械的な構成よりなる欠点をも完全に排除してなお安定
した操業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図は第１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。 第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９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……冷却ロール,3……鋳型部,4……
磁石,5……磁石,6……電流の接点,7……取鍋,8……金属
溶湯,9……電極,10……金属板。

フロントページの続き (72)発明者 藤本 孝彦 兵庫県神戸市西区玉津町出合87−４ (56)参考文献 特開 昭62−104653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−77154（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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），（5a）
   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挾く上方で広く
   なる上開き角度を有する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（３）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。