JPH082479B2 - 薄板連鋳機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶湯（例えば溶鋼）から直接的に薄板を連続
鋳造するための双ロール式連鋳機の改善に関する。

〔発明の背景および従来技術〕

互いに反対方向に回転する軸を水平にした一対の内部
冷却ロールを適当な間隙をあけて平行に対向配置し，こ
の間隙上部のロール円周面（ロール軸に沿う方向の円筒
面のうち上半身の面）に湯溜りを形成させ，この湯溜り
中の溶湯を，回転するロール円周面で冷却しながら，該
間隙を経て薄板に連続鋳造するいわゆる双ロール式連鋳
機が知られている。このような双ロール式連鋳機を鋼の
連鋳に適用して，溶鋼から薄鋼板を直接製造しようとす
る提案もなされている。

ロール対の間隙から薄板連鋳品を常時連続的に鋳造す
るには，ロール対の間隙の上の円周面上に溶湯の湯溜り
を形成し，湯面レベルを実質上一定に維持されるように
溶湯をこの湯溜りに連続注入することが必要となる。こ
の湯溜りを形成するためには，ロール円周面上において
ロール軸に沿う方向に湯が流れ出すのを規制する，ロー
ル軸に直角方向の面をもつ一対のダムが必ず必要とな
る。このダムは通常は薄板鋳片の幅を規制する役割も果
たす。本明細書においてこのダムを“サイドダム”と呼
ぶ。この左右に配置されるサイドダムのほかにも，ロー
ル軸に沿う方向の面を持つ一対の前後堰（長片ダムとも
呼ばれる）をロール対の円周面上に該サイドダムと直交
するように立ち上げてサイドダムとこの前後堰とでボッ
クス状の湯溜りを形成することもあるが，ロール対の半
径が十分に大きい場合にはこのロール軸に沿う方向の前
後堰は必ずしも必要ではなく，ロール対の円周面自身が
この前後堰の役割を果たすことができる。

この対をなすサイドダムとしては，エンドレス金属ベ
ルトや無限軌道帯（キヤタピラ）等をロール対の両端面
（軸と直角方向のロールの側面，本願明細書ではこれを
ロールのサイド面と呼ぶ）のロールギヤップ部分に押し
当て，鋳片の鋳造速度に見合った速度で移動させるよう
にした移動式サイドダムと，耐火物の板状体をロール対
の左右の側部に固定した固定式サイドダムが知られてい
る。一般に後者の固定式サイドダムは前者のように装置
構成や運転制御が複雑にならないという利点がある。

固定式サイドダムには，両サイドダムの互いの間隔距
離をロール幅（ロールの一方の端から他方の端に至る長
さ）よりも小さくする場合と，ロール幅に等しくする場
合とが知られている。前者の場合には，両サイドダムの
底面がロール円周面と摺接するように両サイドダムがロ
ール円周面上に立ち上げられる。後者の場合には，両サ
イドダムのそれぞれの内側の面がロールのサイド面と摺
接するように，つまりロール対の両端を両サイドダムで
挟むようにサイドダムが固設される。

通常，固定サイドダムの材質は断熱性の良い耐火物が
用いられる。これは，サイドダムに接触する溶湯がサイ
ドダム表面で凝固することを防止しなければならないた
めである。かような断熱性耐火物は一般に凝固した金属
よりも耐摩耗性が劣り引き掻き疵が付きやすい。したが
って，耐火物が損傷する事態が発生し，これがひどくな
るとブレークアウトとなる。また，両ロールのロールサ
イド面を挟むようにサイドダムを固定する前記の方式で
は，ロールギャップを通過するさいの板端部の押圧によ
ってロールサイド面とサイドダム内側面との摺動部に間
隙が生じ、そこに湯が差したりする。これらのトラブル
が生じると鋳造を安定的に続行することができない。し
たがって，このサイドダムとしては耐摩耗性が良好で出
来るだけ高強度の耐火物を使用するのがよいというのが
従来の一般的な考え方であった。

いずれのサイドダム方式を採用するにしても，湯溜り
内の溶湯の一部が各回転ロールの各表面で薄い凝固シエ
ルを形成し，ロール回転に伴ってこれらが成長しながら
双ロールの間隙を通過することになる。そのさいロール
間隙が最も近接しているロールギャップ近傍で該凝固シ
エルに対して圧下（圧延）が行われて所定厚みの薄板に
成形される。この凝固シエルの押し潰し（圧延）によっ
て該凝固シエルが該ロールギャップ近傍で幅方向に拡が
ろうとする。その結果，鋳板の端部がサイドダムに対し
て大きな押圧を与えることになる。移動式サイドダムの
場合には鋳板の移動速度に合わせてサイドダムを移動さ
せるのでサイドダムと鋳板の端部との摩擦の問題は実質
上生じないが，固定サイドダムの場合には，移動する板
端部と固定サイドダムとの間には大きな摩擦が発生する
ことは避けられない。このため，サイドダム耐火物の損
傷，板端部に無理な応力が加わることによる端部の割れ
や形状不良発生，さらには摺接部に湯差しの発生等が起
こる原因となり，安定な操業を行なう上で大きな支障と
なる。この問題は特に鋼を対象とした鋳造では高融点お
よび鋳板材質の高強度の点で低融点の軟質な非鉄金属等
では見られない重要な解決課題となる。

本発明者らは特願昭62-84555号においてこのような問
題を根本的に解決する“研削ダム方式”（または移動式
と固定式の中間の半移動方式）とも言うべき薄板連鋳機
の発明を提案した。これは，従来の耐摩耗性の良好な高
強度の耐火物をサイドダムに使用するという観念とは逆
に，被削性の良好な耐火物を使用し，この被削性の良好
なサイドダムを鋳造中に鋳造方向に積極的に送り出すこ
とによってサイドダムとロール表面および鋳造される板
端部との摩擦部においてサイドダムを研削消耗させつつ
移動させるものである。その後も本発明者らはこの研削
ダム方式による鋳造試験を繰り返してきたが，一層安定
して操業するには，さらに工夫を必要とすることがわか
った。

〔発明の目的〕

本発明は前記の課題解決を目的として，特願昭62-845
55号で提案した研削ダム方式の一層の改善を意図したも
のである。

〔発明の構成〕

本発明は，互いに反対方向に回転する一対の内部冷却
ロールを平行に対向配置し，このロール対の円周面上に
湯溜りを形成させるための一対のサイドダムをロール対
の側方に配設し，該湯溜りの湯を該ロール対の間隙を経
て薄板に連続鋳造する薄板連鋳装置において，該サイド
ダムが，被削性の良好な耐火物からなる上段ダムと無端
金属帯からなる下段ダムとで構成され，該上段ダムを鋳
造方向に所定速度で送り出す機構を設けると共に，該下
段ダムを鋳造速度に実質上同期して周回させる機構を設
けたことを特徴とする。

すなわち本発明は，特願昭62-84555号で提案した研削
ダム方式に移動ダム方式を組合せたものであり，被削性
耐火物からなる研削ダムを上段ダムとし，その下方に無
端金属ベルトからなる移動式ダムを下段ダムとして両ダ
ムを組合せたものである。ここで，上段ダムをその厚み
の一部がロール円周上に位置し，その厚みの他部がロー
ル側端より外方に突出する関係をもって設置する場合，
または上段ダムをその厚みの実質上全てがロール円周上
に位置するように設置する場合にいずれにも本発明は適
用でき，実際には上段ダムの底面部と接するロール円周
面部分が研削能を持つ粗面に形成しておくのがよい。ま
た，無端金属ベルトが上段ダムと接する面も粗面に形成
しておくのがよい。

〔実施例〕

以下に，図面の実施例に従って本発明の内容を具体的
に説明する。

第１図において，参照数字1a,1bは互いに反対方向に
回転するように（両者の回転方向を矢印で示す）軸を水
平にして対向配置した一対の内部冷却ロール,2はこのロ
ール1a,1bの円周面Ｒの上に形成させた湯溜り内の溶湯,
3a,3bは被削性耐火物からなるサイドダム（研削される
上段ダム）,4a,4bは無端金属ベルトからなるサイドダム
（周回移動する下段ダム）,5は鋳造される薄板を示して
いる。

内部冷却ロール1a,1bは，図示の例ではいずれも水冷
ロールを使用している。より具体的には，いずれのロー
ル対1a,1bも，その円周面Ｒを形成しているドラムの内
側にはコイル状の冷却水通路が形成されており（図には
示されていない），この冷却水通路に通水することによ
って円周面Ｒが所定温度に冷却されるようになってい
る。この円周面Ｒの内側の冷却水通路への冷却水の供給
とその排水はロール軸から行われる。このため，ロール
軸は二重管の形状に構成し，その内管を冷却水供給管，
外管と内管との間で形成される環状の管路を排水管と
し，ロールの内部において，内管の冷却水供給管を円周
面Ｒの内側の冷却水通路入口に，該環状の管路を冷却水
出口に接続してある。この構成によって内管に図示のよ
うにポンプＰから冷却水を連続供給すると，この冷却水
が円周面Ｒの内側の冷却水通路を循環したうえ該環状の
管路を経て排水される。この冷却水の通水動作は装置の
稼働中にも続行して行うことができるようになってい
る。

上段ダム3a,3bは，被削性の耐火物からなり，第１図
の装置においては，この上段ダム3a,3bの形状として，
第２図に示したように，その全厚みＷのうち，その内方
の一部の厚みW₁をロール円周面上に設置する部分の厚み
とし，外方の他部の厚みW₂をロール内周面から外れた設
置部分の厚みとした例を示している。すなわち内方の厚
みW₁部分については，ロール1a,1bの円周形状に合うよ
うにＲ曲面加工された底部6,6′を有し，外方の厚みW₂
部分についてはロール1a,1bのサイド面Ｓ（第１図）と
摺接する部分7,7′を，前記の底部6,6′面よりも下方に
まで延び出して形成させた形状を有している。第１図で
は，この第２図に示す形状の耐火物製上段ダム3a,3b
を，その厚みW₁部分のＲ曲面加工された底部6,6′がロ
ール1a,1bの円周面に接するように，また，厚みW₂の内
面部分7,7′がロール1a,1bのサイド面Ｓと摺接するよう
に，セットした状態を示している。そして，この上段ダ
ム3a,3bが送り出し部材8a,8bによって所定速度で鋳造方
向（下方）に送り出される。図示しないが，この送り出
し方向を一定にしながら上段ダム3a,3bを支えるフレー
ム枠が設けられる。上段ダム3a,3bを下降運動させる機
構としては，モーターの回転動力を利用したスクリュー
ドライブ方式またはラックピニオン方式，或いは油圧ま
たは空気圧を利用したシリンダーピストン方式等が適用
できる。この下方への送り出しによって，上段ダム3a,3
bの底面部7,7′がロール円周面12で研削消耗する。上段
ダム3a,3bの材質としては，その内面に溶湯が凝固する
のを回避するために断熱性が良好でなければならず，ま
た底部面7,7′が円周面の粗面12によって研削されるこ
とが必要であるほか，鋳造される板の端部でも適用に研
削される材質であるのが好ましい。これに適する材質と
しては，被削性の良い断熱レンガ，セラミックファイバ
ーボード，ボロンナイトライド（BN）等がある。サイド
ダムを下降移動させる機構としては，装置の運転中に連
続的に下降させる方式が好ましいが，場合によっては，
下降と停止を繰り返す間歇移動方式でもよい。

移動ダムである下段ダム4a,4bは熱伝導性の良好な例
えば鋼合金や銅基合金等の金属から構成された無端金属
ベルトである。この無端金属ベルト4a,4bは上段ダム3a,
3bの下方，具体的には，ロール対の最狭隙部付近をシー
ルするように，ベルトバックアップ9a,9bで押し付けら
れながら，上から下に向かって周回運動する。

第３図は，第１図の装置においてロールギヤップ付近
をロール軸に沿った面で縦断した鋳造中の断面を示した
ものである。この図に見られるように，ベルトバックア
ップ9a,9bは、上段ダム3a,3bの厚みW₁部分の下縁10a,10
b部を覆うように設置される。具体的には，上段ダム3a,
3bの下方部分の外側に無端金属ベルト4a,4bが摺接する
ようにベルトバックアップ9a,9bが設置される。なお，
第３図において11はロール対の最狭隙部の位置を示して
おり,13a,13bおよび14a,14bはベルトバックアップ9a,9b
に取付けた小径の遊転ロールであり，無端金属ベルト4
a,4bの移動を容易にするものである。また，無端金属ベ
ルト4a,4bは上下のローラー15a,15bおよび16a,16bを介
してモーター（図示せず）で駆動される。無端金属ベル
ト4a,4bのローラーの数やそのループ形状は特に限定さ
れるものではなく，その移動速度に関してはロール対の
周速と同期することが好ましいが正確に同期していなく
てもよい。なお，この無端金属ベルト4a,4bが上段ダム3
a,3bと接する側の表面は上段ダム3a,3bを適当に研削で
きるように粗面にしておくのがよい。また，第３図にＡ
で示すレベルは後述の凝固シエルの凝固完了位置を示し
ている。

一方，ロールの円周面Ｒのうち上段ダム3a,3bの底部
面6,6′と摺接する部分は研削能をもつ粗面に形成して
おくのがよい。この粗面の部分を第１図の12（４箇所）
で示してあるが，この部分12の粗度および硬さを上段ダ
ムの材質や鋳造条件に応じて適切にすると，該底部面6,
6′が鋳造中に良好に研削されるが，その状態が定常的
に維持され経時変化しないことが望ましい。このため，
ロール円周面Ｒを構成している材料層と同じ材料からな
る当該部分12の表面だけをエメリー研磨やブラスト処理
によって粗面に形成してもよいが，ロール円周面Ｒを構
成する材料は熱の伝達や健全な凝固シエルを形成するた
めの要件を備えるように選択されたものであり，この材
料そのものの表面を粗面にするよりは，別途の材料層や
粗面を形成した方がその機能を十分に果たしやすい場合
もある。例えば該部分12の表面層だけを硬質な材料層に
構成し，この硬質材料層の表面を研削能をもつ粗面に形
成する。硬質材料層はロール円周面の基材表面に硬質金
属例えばNiおよびNi基合金,Ni-Fe合金,CrおよびCr基合
金,Fe合金等のメッキを施して構成するか，或いは硬質
金属，セラミックスまたはサーメットの溶射層で構成す
るのもよい。溶射金属としてはNi-Cr合金，炭素鋼，ス
テンレス鋼等が，溶射セラミックスとしてはCr₂O₃，TiO
₂，Al₂O₃，ZrO₂等が，そして溶射サーメットとしてはZr
O₂-NiCr，Cr₃C₂-NiCr，WC-Co等が使用できる。溶射によ
って硬質材料表面を形成する場合には溶射粒子の積着に
よって自然な凹凸が表面に形成されるような条件で溶射
層を作ると溶射層がそのままで前述の被削性サイドダム
の研削消耗を良好に行わせることのできる粗面とするこ
とが可能である。同様の粗面化処理は，無端金属ベルト
4a,4bが上段ダム3a,3bと接する側の面に対して適用する
こともできる。

第４図は本発明に従う上段ダムの鋳造初期の内面状態
を示したものである。図示のように上段ダムの内面で
は，双方の内部冷却ロールの表面に形成した凝固シエル
の側端が図面のa,a′で示すレベルで接しつつＡ点で合
流することになる。すなわち湯溜り中の溶湯の一部は各
ロール表面で冷却されて薄いシエルとなって凝固し，ロ
ールの回転に従って両凝固シエルは成長しつつ合流し，
ロールギャップ間で所定の厚みまで圧延されることにな
るが，ロール表面で形成する凝固シエルの端部がサイド
ダムの内面a,a′で示レベルで接することになる。この
凝固シエルの合流点Ａ（凝固完了点）の位置が，上段ダ
ムの下縁10よりも下方となるように，サイドダムの初期
形状（装置稼働中に研削される前の形状）が定められる
のが好ましいが，鋳造中において，鋳造の条件変動によ
り，合流点Ａは下縁10の位置よりも上方の位置Ａ′にく
ることもある。この場合は，ロールによる圧延によって
生じる板（合流点Ａを通過したあとの凝固した金属板）
の幅方向の拡大によって，この部分の耐火物が削り取ら
れることになる。もし，この状態でサイドダムを下降さ
せないと，板幅が徐々に拡大しつづけ，ロール幅を越え
てしまうと，その越えた部分ではその板の断面がドッグ
ボーン（犬の骨）状の端部が脹れた形状になり，さらに
進行するとサイドダムが損傷してブレークアウトに至る
ことになる。本発明では，被削性上段ダムを所定の速度
で下降させるのでこの部分が板端によって削り取られて
も次々に新たな面が下降してくるのでのような事態が防
止されると共に，その外側に存在し略鋳造方向に移動す
る無端金属ベルトによって一層このような事態が防止さ
れ，且つ鋳造される板端部はこの無端金属ベルトに接し
て急冷凝固が促進されることになる。

第５図は鋳造が進んでサイドダムが相当下降した状態
の内面を示したものである。底部面6,6′および下縁10
がロールの粗面12および鋳板の側端でそれぞれ削り取ら
れて，それらの位置が第４図の初期状態の位置と比べて
相対向に上方に移動していると共に，下縁10の状態が板
端によってやや斜めに削られた状態となっている。そし
て，この下縁10の背面および下方部分を覆うように無端
金属ベルトの移動内面が存在する。したがって，この下
縁10の状態が板端によって削られても該移動内面によっ
て万一の溶湯の漏れを防止すると共にこの移動内面が鋳
板の端部を冷却する作用を果して急冷凝固を行わせる。
また，移動内面を粗面に形成しておくことによって，下
縁10の下方における上段ダムの厚みW₂部分は研削除去さ
れ，移動内面がこの部分では露出することになり，鋳板
の端部と直接的に接触する機会が生じて冷却作用を助成
すると共に，下縁10部分の背後をバックアップして下縁
10の部分を補強することになる。したがって，下縁10の
部分が何らかの原因で板端によって異常な押圧をうけて
もその破損が防止され，正常な形状を維持することがで
きる。

第６図は，上段ダム3a,3bの厚みの全てをロール円周
面Ｒの上に立ち上げた以外は，第１図および第３図と実
質上同じ装置を示している。すなわち，上段ダム3a,3b
の外壁面がロールのサイド面と同じ面に整合するように
厚みの全部をロール円周面上に立ち上げたものであり，
この場合は，ベルトバックアップ9a,9bによって案内さ
れながらロール最狭隙部分を覆って移動する無端金属ベ
ルト4a,4bは，下降してくる上段ダム3a,3bと摺接するこ
とはあってもそれを実質上研削するような作用は供しな
くてもよい。したがって，無端金属ベルト4a,4bの摺接
側表面を粗面に形成しておくことは必ずしも必要ではな
いが，上段ダム3a,3bの下縁10の部分が何らかの原因に
よって外方に押し出されて来た場合の対策として，粗面
に形成しておいてもよい。しかし，この第６図の例でも
上段ダム3a,3bの下方部分（下縁10の付近）を背後から
無端金属ベルト4a,4bがバックアップし，その部分の補
強を行なうと共に，この下縁10の下方に張り出してくる
ことがある鋳板の端部をこの移動内面が冷却し且つ万一
の漏湯を防止することになることは第３図（第１図）の
装置の場合と変わらない。

このようにして本発明においては，従来では耐摩耗性
の耐火物を使用しようとする考え方とは逆に，易削性の
耐化物からなるサイドダムを上段ダムとして使用したう
え，これを強制的に下降移動させて積極的に耐火物を削
るという操作を行うと共に，無端金属ベルトからなる移
動ダムを上段ダムの下方に設置することによって上段ダ
ムの下方部分の補強を行ないながら板端を強制冷却させ
て凝固を促進させるようにしたから，双ロール式連鋳機
におけるサイドダムまわりの破損や湯差しが防止され且
つ鋳板の端部品質の向上を図ること可能となり，鋳造を
安定して行なうことができるという優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う装置の一実施例の要部を示す斜視
図，第２図は第１図の装置における上段ダムの耐火物の
形状例を示した斜視図，第３図は第１図の装置による鋳
造状態を鋳造される鋳板と平行な面見た略断面図，第４
図は第１図の装置における上段ダム部分の斜視図であり
鋳造初期における研削の程度が少ない状態を示した図，
第５図は第１図の装置における上段ダム部分の斜視図で
あり鋳造過程で研削の程度が進んだ状態を示した図，第
６図は本発明に従う他の実施例装置を示したもので，鋳
造される鋳板と平行な面で見た略断面図である。 1a,1b……内部冷却ロールの対,2,……湯溜り,3a,3b……
上段ダム,4a,4b……下段ダム（無端金属ベルト）,5……
鋳造された鋳板,6,6′……ロールの円周形状に相当する
ように曲面加工された上段ダムの底部面,9a,9b……ベル
トバックアップ,10……上段ダムの下縁,11……ロールの
最狭隙部,12……ロール円周面に形成された粗面部分,A
……ロール円周面上に形成された凝固シエルの合流位
置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに反対方向に回転する一対の内部冷却
   ロールを平行に対向配置し，このロール対の円周面上に
   湯溜りを形成させるための一対のサイドダムをロール対
   の側方に配設し，該湯溜りの湯を該ロール対の間隙を経
   て薄板に連続鋳造する薄板連鋳機において，該サイドダ
   ムが，被削性の良好な耐火物からなる上段ダムと無端金
   属帯からなる下段ダムとで構成され，該上段ダムをその
   厚みの少なくとも一部がロール円周面上に位置するよう
   に配置すると共にこの上段ダムを鋳造方向に所定速度で
   送り出す機構を設け，該下段ダムを鋳造速度に実質上同
   期して周回させる機構を設けたことを特徴とする薄板連
   鋳機。
2. 【請求項２】上段ダムの底面部と接するロール円周面部
   分が研削能を持つ粗面に形成してある請求項１に記載の
   薄板連鋳機。
3. 【請求項３】上段ダムと接する無端金属ベルトの面が研
   削能を持つ粗面に形成してある請求項１または２に記載
   の薄板連鋳機。