JPH07115133B2 - 薄板連鋳装置およびその運転方法 - 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，該隙
間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，湯面レベルが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（長辺ダムとも
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）等をロール対のサイド面
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軸と直角方向の
ロール両側面（本明細書ではこのロール両側面をロール
サイド面と呼ぶ）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（最狭隙部）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。したがって，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強制的に研削消耗させるも
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，サイドダムの研削消耗
を定常的に続行させ且つ安定して鋳造を行なうために
は，別の角度から新たな工夫が必要であることがわかっ
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62−8455
5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〕

前記目的を達成せんとしてなられた本発明は，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鋳造板幅に略相当する間隔をあ
けてロール両側方に配設し，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，該サイドダムを断熱性および被削性の良好な材料で
構成すると共にこのサイドダムを鋳造方向に移動させる
第一の送り出し機構とこのサイドダムをロール軸に沿う
方向に移動させる第二の送り出し機構を設け，該サイド
ダムがロールと摺接することになるロール円周面および
ロールサイド面を研削能を有する粗面に形成し，鋳造状
態で該サイドダムの厚みの一部がロール円周面上にオー
バーハングしていることを特徴とする。

すなわち本発明は，前記の特願昭62−84555号で提案し
た研削ダム方式における鋳造方向へのサイドダムの研削
に加えてロール軸方向へのサイドダムの研削も行なうよ
うにしたものであり，この鋳造方向およびロール軸方向
の研削を適切に行なうことによって一層安定した操業が
可能となり，板厚の厚いものでも良好な鋳造ができる。

この装置による特徴的な一つの操業法として，鋳造開始
時または前においてロール対の間隙を目標板厚よりも小
さくした状態でロールを回転し且つ第二の送り出し機構
でサイドダムを移動させて該ロールサイド面でサイドダ
ムの内面を研削したうえで注湯を開始し，次いで，目標
板厚にまでロール対の間隙を拡げたのち，第一の送り出
し機構によって鋳造方向にサイドダムを移動させる方法
が提供される。そのさい，該ロール対の間隙を調整自在
とした装置構成としておく。

〔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図は，本発明の実施例装置の定常的な稼働状態にあ
る鋳造中の様子を示したものである。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
の内部冷却ロールである。このロール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。

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,4
は鋳造される鋳板,5a,5bはサイドダムを外側から支持す
るバックアッププレートを示している。

被削性耐火物からなるサイドダム3a,3bは稼働中におい
てロール円周面上に湯溜りを形成するに十分な面積を有
すると共にロールギヤップ（ロール間の最狭隙部）近傍
を外方より十分に囲うことができる面積を当初より有し
ており，その全体がバックアッププレート5a,5bによっ
てその外側から把持され，このバックアッププレート5
a,5bに鋳造方向とロール軸方向に強制的に移動させる送
り出し機構が設けられている。鋳造方向に送り出す第一
の送り出し機構は，図示の例では垂直方向に設置した複
数本の（ただし一本の構造も可能）ネジ付き支柱８に，
バックアッププレート5a,5b側に固着されたナット９を
螺合させ，各支柱８を軸回りに回転させることによっ
て，バックアッププレート5a,5bを鋳造方向に移動させ
るようにしたものである。この第一の送り出し機構によ
ってサイドダム3a,3bは鋳造方向に送り出される。一
方，ロール軸方向に送り出す第二の送り出し機構は，バ
ックアッププレート5a,5bの外側面に，ロール軸と平行
な軸をもつ送り出しロッド6a,6bを接続し，この送り出
しロッド6a,6bをロールを押さえ付ける方向に移動させ
るようにしたものである。ロッド6a,6bの送り出しは油
圧シリンダーを用いて行なうのが好適である。油圧シリ
ンダーに代えてエアシリンダーも使用できるし，またラ
ックとピニオン方式で送り出してもよい。この第一の送
り出し機構と第二の送り出し機構は，どちらか一方だけ
を移動させることも，また同時に移動させることもでき
るように互いに独立して駆動できるように構成する。

第１図に示すような鋳造中の状態においては第一の繰り
出し機構によってサイドダム3a,3bを鋳造方向に移動さ
せ続ける。一方，第二の送り出し機構は定常的な鋳造状
態では押し出しを停止し，その位置に係止させておく。
第二の送り出し機構によるロール軸方向への押し出し
は，鋳造中にサイドダム3a,3bの内面のうち，ロールギ
ヤップ近傍部分について，鋳板の端部による研削消耗が
特別に進んだ場合に，その箇所からの湯漏れの防止とい
う安全対策として実施することと，板幅変更等でのロー
ルギヤップ間隙が増減した場合にロールギヤップ近傍で
鋳板の端部が外方に拡大する量が変動し，これによって
サイドダム内壁とロール間に隙間が生じてもこれを解消
するように研削することと，そして，鋳造開始時または
前においてロールギヤップを小さくした状態で鋳造に必
要なオーバハング量を確保する操作を行なうことに，そ
の主要な意味がある。

このような第一の送り出し機構および第二の送り出し機
構によるサイドダム3a,3bの研削が良好に行われるよう
に，サイドダム3a,3bが接するロール部分を研削能を有
する粗面に形成しておく。第１図において，第一の送り
出し機構によってサイドダム3a,3bがロールで研削され
る粗面は10で示されるロール側端の円周面であり，第二
の送り出し機構によってサイドダム3a,3bがロールで研
削される粗面はＳで示されるロールサイド面である。こ
れらの粗面10およびＳの粗度および硬さはサイドダムの
材質及びサイドダム移動速度に応じて選択されるが，溶
射処理によってセラミックスやサーメット，更には硬質
合金等の凹凸を持つ皮膜を形成させるのがよい。またメ
ッキその他の皮膜形成技術によって無機化合物や合金の
皮膜を形成しこれに適切な表面粗度をもたせたものでも
よい。なお，この粗面10およびＳをもつ部分だけをロー
ル本体とは別のデイスク状の部材として構成し，これを
ロール本体に脱着可能に取付けてもよい。この場合に
は，研削能が低下した場合等には取替と補修が容易に行
なえるので都合がよい。また鋳造中に粗面10やＳがサイ
ドダム3a,3bを研削する過程での粗面の目詰まりを防止
するために，粗面に摺接してブラシを設置したりバキュ
ームクリーナを設置したりすることも有利である。第１
図においては，粗面10の目詰まりを防止するブラシ11を
取付けた例を示した。

第２図は，複数本の送り出しロッド6a,6a′,6b,6b′を
使用してバックアッププレートを押し付け，ロールサイ
ド面Ｓに半径方向の多数の溝を形成して粗面に形成した
以外は，第１図と同様の装置を示している。この場合に
は，より安定してサイドダム3a,3bをロールサイド面Ｓ
に押し付けることができると共にＳ面による研削能も一
層良好となる。

第３図は，鋳造中におけるサイドダムの内面の状況を図
解的に示したものである。図には片方のサイドダム3bに
ついて示してあるが，他方のサイドダム3aも同様の状態
として現れる。第３図において12,12′はロール円周面
の粗面10で研削されるサイドダム底部面を示しており，
その下縁13が鋳造される鋳板の端部に当接して研削され
ることになる。また14はロールサイド面Ｓで研削された
面を示している。破線で示す曲線a,a′はロール円周面
上において溶湯から凝固した薄いシエルの溶湯との境界
レベルを示す線である。このレベルの凝固シエルは点Ａ
で示すところで合流し，この合流した凝固シエルがロー
ルギヤップ間で圧延されることになる。この圧延によっ
て板幅方向に板端が外方に拡大し，この拡大する板端部
によってサイドダムの該下縁13の部分が研削される。こ
の下縁13の研削の程度は鋳造される板厚，鋳造速度その
他の鋳造条件によって変化するが，場合によっては底面
部12,12′の幅つまりロール円周面上に存在するサイド
ダムの厚み（第３図のW₁で示す幅：オーバハング量と呼
ぶ）を超えることもある。この場合でも，本発明のサイ
ドダムは，該サイドダム底面部12,12′および下縁13の
周囲には，ロールサイド面Ｓと摺接する十分な大きさと
厚みをもつ面14が外側に存在するので（このロール円周
面から外れた外側の面14をバックアップ面，その厚みを
バックアップ量と呼ぶことができる）この面14がその板
端を押さえることになる。そのさい，バックアップ面14
にも板端によって研削される部分15が形成されることに
なるが，バックアップ量を十分に確保しておけば，湯漏
れの危険は回避できることになる。

第４図と第５図は，本発明の装置の特徴的な稼働法の例
を図解的に示したものであり，第４図は注湯開始前の状
態を，第５図は鋳造状態を平面的に示している。本発明
装置においては，新しいサイドダム3a,3bとして，内面
がフラットで且つその内面が湯溜りの湯を堰き止めるに
十分な面積に加えて，ロールギヤップ付近のロールサイ
ド面に被さるような大きな面積を有するものを使用し，
これを注湯開始前において，第４図に示すようにロール
サイド面Ｓに押し当てる。そして，ロール1a,1bを回転
し且つ第二の送り出し機構の送り出しロッド6a,6bでロ
ール軸方向に強制的に移動させる。この場合，ロールギ
ヤップは鋳造しようとする鋳板の目標板厚よりも小さく
し，場合によってはロールギヤップの無い状態にしてお
く。この強制送り出しによってサイドダム3a,3bの内面
がロールサイド面Ｓで研削消耗し，互いの距離を縮め合
うが目標板厚近傍にまで研削が進んだらその送り出しを
防止する。

次いで，ロールを回転しつつ注湯を開始するのである
が，この注湯を開始してからロールギヤップを目標板厚
にまで徐々に拡げる。そのさい，同時に第一の送り出し
機構によってサイドダム3a,3bを鋳造方向に強制的に移
動させ，ロールギヤップの広がりによるサイドダム底面
部（第３図の12,12′の曲面部）とロール円周面との間
の隙間が生じないようにする。これで鋳造の定常状態に
入ったことになり，以後は，第一の送り出し機構でサイ
ドダム3a,3bを所定速度で鋳造方向に移動させながら，
湯溜りに連続的に注湯を続ける。

このようにして第二の送り出し機構と第一の送り出し機
構を適切に駆動することによって比較的板厚が厚い鋳板
も鋳造開始からスムースに操業を行なうことができる。
この場合，ロールギヤップを調整できる双ロール式連鋳
機を使用することが必要であることは言うまでもない。
このような双ロール式連鋳機としては同一出願人に係る
特願昭63−42806号に提案した装置構成のものが好適に
適用できる。

なお，本発明装置で使用するサイドダム3a,3bの材質と
しては，断熱性が良好でなければならないので耐火物が
適当であるが本発明の場合には被削性も良好なものでな
ければならない。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。バックアッププレート5
a,5bとしては高強度の材料例えばアルミナグラファイ
ト，マグネシアグラファイト，析出硬化型銅基合金，鋼
合金などを使用することができる。他方，このサイドダ
ム3a,3bを研削するロールの粗面はその研削能力が定常
的に維持され経時変化しないことが望ましい。このた
め，粗面の部分だけを硬質な材料層に構成し，この材質
材料層の表面を研削能をもつ粗面に形成しておくのが好
ましい。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。また，溶射層のロール基材との密
着性改善のためにロール基材の種類によってはそのロー
ル基材に下地処理をしてから溶射層を形成するのがよ
い。この下地処理は金属メッキを採用することもでき
る。またブラスト処理等によって予め粗面に形成した表
面に溶射処理を行なってもよい。硬質材料表面を金属メ
ッキだけによって形成する場合，或いは溶射によっても
滑らかな表面となる場合には，粗面化処理を施すのがよ
い。この粗面化処理はその硬質材料の種類に応じてエメ
リー研磨やブラスト処理等を適用すればよい。この粗面
化処理は通常は鋳造開始前に行っておくが鋳造中のロー
ル回転中にも行なえるようにしておくと一層便宜であ
る。また第２図の例のようにロールサイド面には半径方
向の多数の溝を形成しておけば一層その研削能力の向上
が図れる。

〔発明の効果〕

以上のようにして，本発明は特願昭62−84555号におい
て提案した研削ダム方式による薄板連鋳装置にさらにロ
ール軸方向にサイドダムを押し付ける第二の送り出し機
構を設けたから，該特願昭62−84555号の研削ダム方式
の特徴を維持しながら且つ鋳造開始操業をスムースに行
なえると共に，鋳造中の鋳板の端部によってサイドダム
のオーバハング部に過剰の損傷が生じてもこの第二の送
り出し機構を稼働することによって直ぐに修復すること
ができるので安定操業が可能となり，良品質の鋳板特に
鋼板の連続鋳造に大きく貢献することができる。

【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鋳造
中の斜視図，第２図は本発明に従う装置の他の実施例の
要部を示す斜視図，第３図は本発明に従う装置のサイド
ダムの斜視図であり研削が進んだ状態を示した図，第４
図は注湯開始前の状態を説明するための本発明装置の平
面図，第５図は鋳造状態を説明するための本発明装置の
平面図である。 1a,1b……内部冷却ロールの対,2……湯溜り,3a,3b……
サイドダム、４……鋳造される鋳板,6a,6b……第二の送
り出し機構の送り出しロッド、８……第一の送り出し機
構のネジ付き支柱,10……ロール円周面の粗面,12,12′
……ロール円周面の粗面と摺接するサイドダム底部面,1
3……サイドダムのロールギヤップ近傍の下縁,14……ロ
ールのサイド面と摺接するサイドダム内面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 滋 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新製 鋼株式会社周南研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−26243（ＪＰ，Ａ)

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鋳造板幅
   に略相当する間隔をあけてロール両側方に配設し，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， 該サイドダムを断熱性および被削性の良好な材料で構成
   すると共にこのサイドダムを鋳造方向に移動させる第一
   の送り出し機構とこのサイドダムをロール軸に沿う方向
   に移動させる第二の送り出し機構を設け， 該サイドダムがロールと摺接することになるロール円周
   面およびロールサイド面を研削能を有する粗面に形成
   し， 鋳造状態で該サイドダムの厚みの一部がロール円周面上
   にオーバーハングしていることを特徴とする薄板連鋳装
   置。
2. 【請求項２】前記一対の内部冷却ロールは，該ロール対
   の間隙が調整自在のものである請求項１に記載の薄板連
   鋳装置。
3. 【請求項３】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鋳造板幅
   に略相当する間隔をあけてロール両側方に配設し，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
   装置であって，該サイドダムを断熱性および被削性の良
   好な材料で構成すると共にこのサイドダムを鋳造方向に
   移動させる第一の送り出し機構とこのサイドダムをロー
   ル軸に沿う方向に移動させる第二の送り出し機構を設
   け，該サイドダムがロールと摺接することになるロール
   円周面およびロールサイド面を研削能を有する粗面に形
   成した装置によって薄板を連続鋳造するにさいし，鋳造
   開始時または前においてロール対の間隙を目標板厚より
   も小さくした状態でロールを回転し且つ第二の送り出し
   機構でサイドダムを移動させて該ロールサイド面でサイ
   ドダムの内面を研削したうえで注湯を開始し，次いで，
   目標板厚にまでロール対の間隙を拡げたのち，第一の送
   り出し機構によって鋳造方向にサイドダムを移動させる
   ことを特徴とする該装置の運転方法。