(57)【要約】【課題】表面に溝を有し、且つ、この溝の熱膨張吸収効果を維持できる構造の冷却ロールを備えたロール式連続鋳造機を提供する。【解決手段】冷却ロール３１の表面３１ａで溶融金属（溶鋼）を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機において、冷却ロール３１には、その表面３１ａに複数の溝３６と、溝３６の幅方向の両側部に位置し且つ溝３６の長さ方向に沿って延びている凸部３７とを形成する。ことにより、溶融金属は凸部３７に表面張力で支持されて溝３６内には浸入しなくなる。また、凸部３７は横断面形状を三角形状などにすることより、先端３７ａに近づくほど幅が狭くなっているほうが望ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ロールの表面で溶融金属を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールは、前記冷却ロールの表面に複数の溝と、前記溝の幅方向の両側部に位置し且つ前記溝の長さ方向に沿って延びている凸部とが形成されていることを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項２】
請求項１に記載のロール式連続鋳造機において、
前記凸部は、前記凸部の先端に近づくほど幅が狭くなっていることを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの表面には、前記溝よりも浅く、且つ、前記溝よりも幅が狭いスリットが、隣り合う前記溝と溝の間に複数形成されていることを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの表面には、先端に近づくほど幅が狭くなっている他の凸部が、隣り合う前記溝と溝の間に複数形成されていることを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの表面に液体の冷却媒体を吹き付けて前記冷却ロールを冷却し、且つ、少なくとも、前記冷却ロールの回転により前記溝のうちの前記溶融金属と非接触な部分が前記溶融金属と接触しようとする直前の前記非接触な部分内の温度が、前記冷却媒体の気化温度以上となるように前記冷却ロールへの前記冷却媒体の吹き付け量が設定されているロール冷却手段を備えたことを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの軸方向中央部に比べて軸方向両端部の方が、前記溝の密度が高いことを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のロール式連続鋳造機において、
平行に配置された一対の前記冷却ロールの間に溶融金属が溜まる湯溜まり部を有しており、
前記溝は前記冷却ロールの円周方向に不連続であり、且つ、前記円周方向の長さが、前記湯溜まり部のメニスカスの位置からキッシングポイントの位置までの前記冷却ロールの表面の円周方向の長さよりも、短いことを特徴とするロール式連続鋳造機。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールが平行に一対設けられ、これら一対の冷却ロールの間から引き出された鋳片が何れか一方の冷却ロールに捲き付けられる構成の双ロール式連続鋳造機であり、
前記鋳片が巻き付けられない冷却ロールに比べて、前記鋳片が巻き付けられる冷却ロールの方が、前記溝の数が多く、もしくは、前記溝の数が多く且つ前記溝の深さも深いことを特徴とするロール式連続鋳造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却ロールの表面で溶融金属を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機（単ロール式連続鋳造機又は双ロール式連続鋳造機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却ロールの表面で溶融金属を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機には、単ロール式連続鋳造機と双ロール式連続鋳造機とがある。
【０００３】
これらのロール式連続鋳造機では、冷却ロールの表面は、高温の溶融金属による熱歪を繰り返し受けるため、冷却ロールの表面に割れ（亀裂）が発生するのを防止する必要である。また、双ロール式連続鋳造機では、一対の冷却ロールの軸方向両端部にサイド堰を接触させて冷却ロール間の湯溜まり部に溶融金属を溜める構成であるため、冷却ロールが軸方向に熱膨張して冷却ロールとサイド堰との接触面のシールが不十分になるのを防止することも必要である。
【０００４】
これに対して特許文献１では次のような対策が提案されている。
【０００５】
図２４は特許文献１に開示されている従来の連続鋳造用ロールの正面図、図２５は前記連続鋳造用ロールの外周面近傍部分の拡大断面図である。これらの図２４及び図２５に示す連続鋳造用ロール１は、その表面（外周面）１ａに多数の溝（スリット）３が形成されている。従って、この連続鋳造用ロール１では、高温のスラブとの接触によって生じる軸方向の熱膨張を溝３で吸収することができるため、表面割れの発生を防止することができる。
【０００６】
また、冷却ロールの熱膨張量を低減するには冷却ロールの温度上昇、即ち冷却ロールへの入熱を抑えればよいが、特許文献２，３では緩冷却によって冷却ロールへの入熱を抑える方法が提案されている。
【０００７】
図２６は特許文献２に開示されている従来のロール式連続鋳造機の冷却ロールの部分断面図である。図２６に示す冷却ロール７は、ロール母材４の表面にニッケルめっき４が施され、更にその上にアルミニウムの拡散層である表層６が形成されている。従って、この冷却ロール７では、溶融金属から冷却ロール７への入熱が抑えられて溶融金属が緩冷却されるため、表面割れの発生を防止することができる。
【０００８】
図２７は特許文献３に開示されている従来のロール式連続鋳造機の冷却ロールの部分断面図である。図２７に示す冷却ロール８は、その表面８ａに多数の凸部１０が形成されている。従って、この冷却ロール８では、溶融金属１１が凸部１０に表面張力で支持されて溶融金属１１と冷却ロール８の表面８ａとの間にエアギャップが生じることにより、溶融金属１１から冷却ロール８への入熱が抑えられて溶融金属１１が緩冷却されるため、表面割れの発生を防止することができる。なお、図示は省略するが、冷却ロールの表面にディプルを設けることにより、溶融金属から冷却ロールへの入熱を抑えて（溶融金属を緩冷却して）、表面割れの発生を防止するという技術も従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７４５７３５号公報
【特許文献２】特許第３０１２９１３号公報
【特許文献３】特開平３−１２８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１〜３に開示されている従来技術では次のような問題点がある。
【００１１】
特許文献１の場合、スラブの搬送ロールであれば、スラブの表面は凝固しているため溶融金属が溝内に浸入する虞はない。しかし、溶融金属と直接接触する冷却ロールに溝を形成した場合には、溶融金属が冷却ロールの表面で冷却されて凝固シェルになるとき、溶融金属の一部が溝内に浸入した状態で凝固する虞がある。即ち、凝固シェルの一部が溝内に入り込んだ状態になる虞がある。
【００１２】
かかる問題点に関し、図２８〜図３２に基づいて詳述する。図２８（ａ）は熱変形前の溝の状態を示す断面図、図２８（ｂ）は冷却ロールの温度分布を示す図、図２８（ｃ）は熱変形後の溝の状態を示す断面図、図２９（ａ）は溝幅が広過ぎる場合であって溝が熱変形する前の凝固シェルの状態を示す断面図、図２９（ｂ）は溝幅が広過ぎる場合であって溝が熱変形した後の凝固シェルの状態を示す断面図である。また、図３０（ａ）は溝幅が狭過ぎる場合であって溝が熱変形する前の状態を示す断面図、図３０（ｂ）は溝幅が狭過ぎる場合であって溝が熱変形した後の状態を示す断面図、図３１（ａ）は熱変形を考慮して溝先端部の幅を広くした場合であって溝が熱変形する前の状態を示す断面図、図３１（ｂ）は熱変形を考慮して溝先端部の幅を広くした場合であって溝が熱変形した後の状態を示す断面図、図３２（ａ）は幅の狭い溝を多数設けた場合であって溝が熱変形する前の状態を示す断面図、図３２（ｂ）は幅の狭い溝を多数設けた場合であって溝が熱変形した後の状態を示す断面図である。
【００１３】
図２８（ａ）に示すように、冷却ロール２１の表面（外周面）２１ａには熱膨張を吸収するための溝２３が形成されている。熱変形前には、溝２３の両側壁２３ａは平行になっている。かかる冷却ロール２１において、表面２１ａに高温（例えば１６００℃）の溶鋼（溶融金属）が接触すると、表面２１ａからの深さ方向（冷却ロール２１の径方向）の温度分布が図２８（ｂ）のようになる。即ち、表面２１ａに近づくほど温度が高くなり、特に表面２１ａ付近で急激に温度が上昇し、表面２１ａで最も高温になる。このため、冷却ロール２１は特に表面２１ａ付近で大きく熱膨張し、表面２１ａの熱膨張量が最も大きくなる。従って、図２８（ｃ）に示すように溝２３（両側壁２３ａ）は、特に表面２１ａ付近で大きく熱変形し、表面２１ａで最も大きく熱変形して、熱膨張を吸収する。
【００１４】
そして、図２９（ａ）に示すように、溝２３の幅が広過ぎる場合には、溶鋼２４が冷却ロール２１の表面２１ａで冷却されて凝固シェル２５になるとき、当該溶融金属２４の一部が溝２３内に浸入して溝２３内で凝固することにより、凝固シェルの一部２５ａが溝２３内に入り込んだ状態になる虞がある。この場合、凝固シェルの一部２５ａが邪魔をして、溝２３による熱膨張の吸収効果が無くなってしまう。しかも、図２９（ｂ）に示すように凝固シェル２５の一部２５ａが、大きく熱変形した溝２３の両側壁２３ａ，２３ｂの先端部２３ａ−１，２３ｂ−１に挟まれた（ピンチされた）状態になるため、凝固シェル２５が冷却ロール２１の表面２１ａから離れる際に凝固シェルの一部２５ａが引きちぎられてしまう虞がある。溶鋼のほうがスラブよりも高温度であり、冷却ロールの方がスラブの搬送ロールに比べて熱膨張量が大きくなるため、溝幅も冷却ロールの方が搬送ロールよりも大きくする必要があるが、溝幅を大きくすると、上記のような溝内への溶鋼の浸入の可能性を高めてしまう。
【００１５】
一方、図３０（ａ）に示すように、溝２３の幅が狭過ぎる場合には、溶鋼２４の一部が溝２３に浸入しないため凝固シェル２５の一部が溝２３内に入り込んだ状態にはならない。しかし、溝２３（両側壁２３ａ）の熱変形が繰り返されることにより、ついには図３０（ｂ）に示すように溝２３（両側壁２３ａ，２３ｂ）が塑性変形して、両側壁２３ａ，２３ｂの先端部２３ａ−１が互いに接触したままの状態になる虞がある。この場合にも、溝２３による熱膨張の吸収効果が無くなってしまう。
【００１６】
なお、図３１（ａ）に示すように熱変形（塑性変形）を考慮して、溝２３の先端部（両側壁２３ａの先端部２３ａ−１）の幅を基端側に比べて広くすることも考えられるが、この場合にも、やはり図３１（ｂ）に示すように溝２３（両側壁２３ａ，２３ｂ）が熱変形したときに凝固シェル２５の一部２５ａを、溝２３の両側壁２３ａの先端部２３ａ−１で挟むことになってしまう。
【００１７】
また、図３２（ａ）に示すように冷却ロール２１に幅の狭い溝２３を多数設けて、溝２３の間隔を狭くすることにより、図３２（ｂ）に示すように各溝２３間の熱膨張量を小さくして（即ち、各溝２３の熱変形を小さくして）、上記のような塑性変形の問題を解決することも考えられる。しかし、この場合には溝２３の加工が困難であり、且つ、冷却ロール２１の強度が低下してしまう虞もある。なお、熱変形で溝２３が塞がり更に塑性変形することを許容して、溝２３の数を減らしたとしても、冷却ロール２１の寿命は低下することになる。
【００１８】
一方、特許文献２，３では溶融金属を緩冷却することによって冷却ロールへの入熱を低減しているが、入熱を完全に阻止することはできないため、入熱分の熱応力による歪みの影響は排除しきれない。また、緩冷却し過ぎると、凝固シェルの成長を阻害することにもなる。また、特許文献２，３には冷却ロールの軸方向や円周方向の熱膨張を抑制するという考え方は示されておらず、その方法も明記されていない。
【００１９】
これに対して溝は、熱膨張を抑制（吸収）して熱応力を緩和するのに非常に有効な手段である。
【００２０】
従って本発明は上記の事情に鑑み、表面に溝を有し、且つ、この溝の熱膨張吸収効果を維持できる構造の冷却ロールを備えたロール式連続鋳造機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決する第１発明のロール式連続鋳造機は、冷却ロールの表面で溶融金属を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールは、前記冷却ロールの表面に複数の溝と、前記溝の幅方向の両側部に位置し且つ前記溝の長さ方向に沿って延びている凸部とが形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、第２発明のロール式連続鋳造機は、請求項１に記載のロール式連続鋳造機において、
前記凸部は、前記凸部の先端に近づくほど幅が狭くなっていることを特徴とする。
【００２３】
また、第３発明のロール式連続鋳造機は、第１又は第２発明のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの表面には、前記溝よりも浅く、且つ、前記溝よりも幅が狭いスリットが、隣り合う前記溝と溝の間に複数形成されていることを特徴とする。
【００２４】
また、第４発明のロール式連続鋳造機は、第１又は第２発明のロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの表面には、先端に近づくほど幅が狭くなっている他の凸部が、隣り合う前記溝と溝の間に複数形成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、第５発明のロール式連続鋳造機は、第１〜第４発明の何れかのロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの表面に液体の冷却媒体を吹き付けて前記冷却ロールを冷却し、且つ、少なくとも、前記冷却ロールの回転により前記溝のうちの前記溶融金属と非接触な部分が前記溶融金属と接触しようとする直前の前記非接触な部分内の温度が、前記冷却媒体の気化温度以上となるように前記冷却ロールへの前記冷却媒体の吹き付け量が設定されているロール冷却手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、第６発明のロール式連続鋳造機は、第１〜第５発明の何れかのロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールの軸方向中央部に比べて軸方向両端部の方が、前記溝の密度が高いことを特徴とする。
【００２７】
また、第７発明のロール式連続鋳造機は、第１〜第６発明の何れかのロール式連続鋳造機において、
平行に配置された一対の前記冷却ロールの間に溶融金属が溜まる湯溜まり部を有しており、
前記溝は前記冷却ロールの円周方向に不連続であり、且つ、前記円周方向の長さが、前記湯溜まり部のメニスカスの位置からキッシングポイントの位置までの前記冷却ロールの表面の円周方向の長さよりも、短いことを特徴とする。
また、第８発明のロール式連続鋳造機は、第１〜第７発明の何れかのロール式連続鋳造機において、
前記冷却ロールが平行に一対設けられ、これら一対の冷却ロールの間から引き出された鋳片が何れか一方の冷却ロールに捲き付けられる構成の双ロール式連続鋳造機であり、
且つ、前記鋳片が巻き付けられない冷却ロールに比べて、前記鋳片が巻き付けられる冷却ロールの方が、前記溝の数が多く、もしくは、前記溝の数が多く且つ前記溝の深さも深いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
第１発明のロール式連続鋳造機によれば、冷却ロールの表面で溶融金属を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機において、前記冷却ロールは、前記冷却ロールの表面に複数の溝と、前記溝の幅方向の両側部に位置し且つ前記溝の長さ方向に沿って延びている凸部とが形成されていることを特徴としているため、溶融金属は凸部に表面張力で支持されて溝内には浸入しない。換言すれば、溝の両側部の凸部の間隔と高さは、溶融金属が溝の両側の凸部に表面張力で支持されて溝内に浸入しない間隔と高さに設定している。
その結果、溶融金属が冷却ロールの表面で冷却されて凝固シェルになるときに当該溶融金属の一部が溝内に浸入して溝内で凝固することにより、凝固シェルの一部が溝内に入り込んだ状態になる、という不具合が発生するのを防止することができる。このため、冷却ロールの熱膨張吸収用の溝の熱膨張吸収効果を維持することができ、凝固シェルが冷却ロールの表面から離れる際に凝固シェルの一部が引きちぎられてしまうこともない。なお、凸部の幅は溝の間隔に比べて非常に狭く、凸部ではほとんど熱膨張が生じないため、溶融金属の一部が凸部と凸部の間に浸入して凝固したとしても、熱膨張の吸収に関する問題などが発生する可能性は非常に低い。
【００２９】
第２発明のロール式連続鋳造機によれば、第１発明のロール式連続鋳造機において、前記凸部は、前記凸部の先端に近づくほど幅が狭くなっていることを特徴としているため、凸部の先端側の熱膨張量を更に低減することができる。換言すれば、凸部の先にいくほど溶融金属に近づくため温度が高くなり熱膨張量が大きくなるのに対して、凸部の先にいくほど（凸部の先端に近づくほど）凸部の幅を狭くすれば、この影響を相殺することができる。従って、溶融金属の一部が凸部と凸部の間に浸入して凝固したとしても、熱膨張の吸収に関する問題などが発生する可能性を更に低減することができる。
【００３０】
第３発明のロール式連続鋳造機によれば、第１又は第２発明のロール式連続鋳造機において、前記冷却ロールの表面には、前記溝よりも浅く、且つ、前記溝よりも幅が狭いスリットが、隣り合う前記溝と溝の間に複数形成されていることを特徴としているため、溝と溝の間に設けた複数のスリットにより、熱膨張量が大きい冷却ロールの表面付近に対して、より確実に熱膨張の吸収効果を発揮することができる。また、スリットは溝よりも幅が狭いものであるため、溶融金属の一部（凝固シェルの一部）を挟む可能性が低い。また、スリットは、溝よりも浅くて幅が狭いため、加工が容易である。
【００３１】
第４発明のロール式連続鋳造機によれば、第１又は第２発明のロール式連続鋳造機において、前記冷却ロールの表面には、先端に近づくほど幅が狭くなっている他の凸部が、隣り合う前記溝と溝の間に複数形成されていることを特徴としているため、溝と溝の間に設けた複数の他の凸部により、熱膨張量が大きい冷却ロールの表面付近に対して、より確実に熱膨張の吸収効果を発揮することができる。しかも、先端に近づくほど幅が狭くなっている他の凸部は、スリットに比べて溶融金属の一部（凝固シェルの一部）を挟む可能性が更に低減される。更には、幅の狭い前記他の凸部の先端から溶融金属の凝固が始まることになるため、前記凸部を均一に配置すれば、前記凝固の生成も均一に発生し、結果として凝固初期のシェル厚が均一になる、という効果も期待できる。
【００３２】
第５発明のロール式連続鋳造機によれば、第１〜第４発明の何れかのロール式連続鋳造機において、前記冷却ロールの表面に液体の冷却媒体を吹き付けて前記冷却ロールを冷却し、且つ、少なくとも、前記冷却ロールの回転により前記溝のうちの前記溶融金属と非接触な部分が前記溶融金属と接触しようとする直前の前記非接触な部分内の温度が、前記冷却媒体の気化温度以上となるように前記冷却ロールへの前記冷却媒体の吹き付け量が設定されているロール冷却手段を備えたことを特徴としているため、冷却ロールに冷却媒体を吹き付けたときに溝のうちの溶融金属と非接触な部分内に冷却媒体が浸入しても、冷却ロールが回転して前記非接触な部分が溶融金属に接触する前に、前記非接触な部分内に侵入した冷却媒体を気化させて前記非接触な部分内に未気化の冷却媒体を残さないようにすることができるため、前記非接触な部分が溶融金属に接触したときに冷却媒体が気化して溶融金属の凝固を阻害する、という不具合が発生するのを防止することができる。
なお、更に望ましくは、冷却ロールが１回転する間に変化する溝の内部温度の最低温度が、冷却媒体の気化温度以上となるように前記冷却ロールへの前記冷却媒体の吹き付け量が設定されているロール冷却手段を備えることである。この場合、より確実に、前記非接触な部分が溶融金属に接触する前に前記非接触な部分内に侵入した冷却媒体を気化させて前記非接触な部分内に未気化の冷却媒体を残さないようにすることができる。
【００３３】
第６発明のロール式連続鋳造機によれば、第１〜第５発明の何れかのロール式連続鋳造機において、前記冷却ロールの軸方向中央部に比べて軸方向両端部の方が、前記溝の密度が高いことを特徴としているため、冷却ロールの軸方向中央部に対して熱応力を緩和することができるとともに、端部効果で熱膨張量が大きくなる（自由に膨張する）冷却ロールの軸方向両端部に対しても、当該軸方向両端部の熱膨張を確実に吸収することができる。
【００３４】
第７発明のロール式連続鋳造機によれば、第１〜第６発明の何れかのロール式連続鋳造機において、平行に配置された一対の前記冷却ロールの間に溶融金属が溜まる湯溜まり部を有しており、前記溝は前記冷却ロールの円周方向に不連続であり、且つ、前記円周方向の長さが、前記湯溜まり部のメニスカスの位置からキッシングポイントの位置までの前記冷却ロールの表面の円周方向の長さよりも、短いことを特徴としているため、冷却ロールに冷却媒体を吹き付けたときに溝に冷却媒体が浸入しても、この冷却媒体が溝内を流れて湯溜まり部のメニスカスまで達するのを防止することができる。溶融金属の静圧が得られないメニスカスまで冷却媒体が達すると、冷却媒体の突沸によって溶融金属の凝固が阻害される虞があるが、冷却媒体がメニスカスまで達しなければ、溶融金属の静圧によって冷却媒体の突沸を抑制することができる。
第８発明のロール式連続鋳造機によれば、第１〜第７発明の何れかのロール式連続鋳造機において、前記冷却ロールが平行に一対設けられ、これら一対の冷却ロールの間から引き出された鋳片が何れか一方の冷却ロールに捲き付けられる構成の双ロール式連続鋳造機であり、前記鋳片が巻き付けられない冷却ロールに比べて、前記鋳片が巻き付けられる冷却ロールの方が、前記溝の数が多く、もしくは、前記溝の数が多く且つ前記溝の深さも深いことを特徴としているため、何れか一方の冷却ロールに鋳片が巻き付けられて当該冷却ロールへの入熱量が多くなっても、当該冷却ロールの熱膨張を、数を多くした溝、もしくは、数を多くし且つ深さも深くした溝によって、確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態例１に係る双ロール式連続鋳造機の側面図である。
【図２】前記双ロール式連続鋳造機の上面図である。
【図３】図２のＡ部を拡大して示す冷却ロールの第１の構造例の断面図である。
【図４】図２のＡ部を拡大して示す冷却ロールの第２の構造例の断面図である。
【図５】図３の冷却ロール構造における作用効果を示す図である。
【図６】図４の冷却ロール構造における作用効果を示す図である。
【図７】溝の両側に設ける凸部の他の構造例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態例２に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの熱変形前の状態を示す要部断面図である。
【図９】前記冷却ロールの熱変形後の状態を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態例２に係るロール式連続鋳造機に適用される他の冷却ロールの熱変形前の状態を示す要部断面図である。
【図１１】前記冷却ロールの熱変形後の状態を示す要部断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態例３に係る双ロール式連続鋳造機の側面図である。
【図１３】冷却ロールの溝の内部温度の履歴を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態例４に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの正面図である。
【図１５】本発明の実施の形態例４に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの正面図である。
【図１６】本発明の実施の形態例４に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの正面図である。
【図１７】本発明の実施の形態例４に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの正面図である。
【図１８】本発明の実施の形態例４に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの正面図である。
【図１９】斜めの溝の長さの説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態例５に係る鋳片巻き付け構造の双ロール式連続鋳造機の側面図である。
【図２１】前記双ロール式連続鋳造機の上面図である。
【図２２】発明の実施の形態例５に係る異径ロール構造の双ロール式連続鋳造機の側面図である。
【図２３】前記双ロール式連続鋳造機の上面図である。
【図２４】特許文献１に開示されている従来の連続鋳造用ロールの正面図である。
【図２５】前記連続鋳造用ロールの外周面近傍部分の拡大断面図である。
【図２６】特許文献２に開示されている従来のロール式連続鋳造機の冷却ロールの部分断面図である。
【図２７】特許文献３に開示されている従来のロール式連続鋳造機の冷却ロールの部分断面図である。
【図２８】（ａ）は熱変形前の溝の状態を示す断面図、（ｂ）は冷却ロールの温度分布を示す図、（ｃ）は熱変形後の溝の状態を示す断面図である。
【図２９】（ａ）は溝幅が広過ぎる場合であって溝が熱変形する前の凝固シェルの状態を示す断面図、（ｂ）は溝幅が広過ぎる場合であって溝が熱変形した後の凝固シェルの状態を示す断面図である。
【図３０】（ａ）は溝幅が狭過ぎる場合であって溝が熱変形する前の状態を示す断面図、（ｂ）は溝幅が狭過ぎる場合であって溝が熱変形した後の状態を示す断面図である。
【図３１】（ａ）は熱変形を考慮して溝先端部の幅を広くした場合であって溝が熱変形する前の状態を示す断面図、（ｂ）は熱変形を考慮して溝先端部の幅を広くした場合であって溝が熱変形した後の状態を示す断面図である。
【図３２】（ａ）は幅の狭い溝を多数設けた場合であって溝が熱変形する前の状態を示す断面図、（ｂ）は幅の狭い溝を多数設けた場合であって溝が熱変形した後の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係る双ロール式連続鋳造機の側面図、図２は前記双ロール式連続鋳造機の上面図である。また、図３は図２のＡ部を拡大して示す冷却ロールの第１の構造例の断面図、図４は図２のＡ部を拡大して示す冷却ロールの第２の構造例の断面図、図５は図３の冷却ロール構造における作用効果を示す図、図６は図４の冷却ロール構造における作用効果を示す図である。また、図７は溝の両側に設ける凸部の他の構造例を示す断面図である。
【００３８】
図１及び図２に示すように、平行に近接して配置された一対の冷却ロール３１と、これら一対の冷却ロール３１の軸方向両側にそれぞれ配置されてこれらの冷却ロール３１の軸方向両端部にそれぞれ接触している一対のサイド堰３２とを有している。サイド堰３２で仕切られた一対の冷却ロール３１の間の空間部が湯溜まり部３３となっている。湯溜まり部３３には、図示しないタンディッシュなどの供給手段から供給される溶融金属としての溶鋼３４が溜まっている。
【００３９】
図１中に矢印Ｂ１，Ｂ２で示す如く一対の冷却ロール３１が、図示しない回転駆動手段によって互いに逆方向に回転すると、湯溜まり部３３に供給された溶鋼３４が各冷却ロールの表面（外周面）３１ａでそれぞれ冷却されて凝固することにより凝固シェルとなり、これらの凝固シェルが一対の冷却ロール３１のキッシングポイントＫＰ（冷却ロール３１の間隔が最も狭い位置）で圧着されて帯状の鋳片３５となる。この鋳片３５は一対の冷却ロール３１の間（キッシングポイントＫＰ）から引き出されて、図１の如く下方へ搬送される、或いは、一方の冷却ロール３１に巻き付けられて当該冷却ロール３１の側方へ搬送される（図２０参照）。かくして本双ロール式連続鋳造機により、鋳片３５が連続的に鋳造される。なお、冷却ロール３１と鋳片３５は図示しない冷却手段によって冷却される。
【００４０】
そして、各冷却ロール３１の表面（外周面）３１ａには、熱膨張吸収用の複数の溝３６と、溝３６の幅方向（図示例では冷却ロール３１の軸方向）の両側部に位置し（即ち各溝３６の両側に各溝３６に隣接して配置され）且つ溝３６の長さ方向（図示例では冷却ロール３１の円周方向）に沿って延びている凸部３７とが形成されている。この溝３６と凸部３７の具体的な構造については、図３に示す第１の構造例のようにしてもよく、図４に示す第２の構造例のようにしてもよい。
【００４１】
まず、図２及び図３に基づき、第１の構造例について説明する。図２に示すように、溝３６は冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。凸部３７は前述のとおり、溝３６の幅方向の両側部に位置し、且つ、溝３６の長さ方向に沿って延びている。即ち、凸部３７は、溝３６と同様に冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成され、尾根状となっている。
【００４２】
図３において、凸部３７は冷却ロール３１の表面３１ａ（基準表面）から上側（冷却ロール３１の径方向外側）のＤ部分であり、溝３６は冷却ロール３１の表面３１ａ（基準表面）から下側（冷却ロール３１の径方向内側）のＣ部分である。即ち、凸部３７の下側（径方向内側）が溝３６である。また、凸部３７は溝３６の両側壁３６ａに連続しており、且つ、横断面形状（溝３６の幅方向に沿う断面の形状）が三角形状となっている。即ち、凸部３７は、その先端３７ａに近づくほど幅（溝３６の幅方向に沿う断面の幅）が狭くなっている。
【００４３】
次に、図２及び図４に基づき、第２の構造例について説明する。この第２の構造も基本的には上記第１の構造と同様である。即ち、図２に示すように、溝３６は冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。凸部３７は前述のとおり、溝３６の幅方向の両側部に位置し、且つ、溝３６の長さ方向に沿って延びている。即ち、凸部３７は、溝３６と同様に冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成され、尾根状となっている。
【００４４】
但し、上記第１の構造例では図３に示すように凸部３７が冷却ロール３１の表面３１ａ（基準表面）よりも突出しているのに対して、本第２の構造では図４に示すように凸部３７が冷却ロール３１の表面３１ａ（基準表面）よりも内側に形成されている。図４において、凸部３７は冷却ロール３１の表面３１ａから下側（冷却ロール３１の径方向内側）のＥ部分であり、その更に下側（径方向内側）のＦ部分が溝３６である。また、凸部３７は溝３６の両側壁３６ａに連続しており、且つ、横断面形状（冷却ロール３１Ａの軸方に沿う断面の形状）が三角形状となっている。即ち、本第２の構造でも凸部３７は、その先端３７ａに近づくほど溝３６の幅（溝３６の幅方向に沿う断面の幅）が狭くなっている。
【００４５】
第１の構造例及び第２の構造例において、凸部３７の横断面形状が三角形状になっている（先端３７ａに近づくほど幅が狭くなっている）のは、部材の熱膨張量が部材の長さと温度に比例することから、凸部３７の先端３７ａ側の幅を狭く（長さを短く）して、できるだけ先端３７ａ側の熱膨張量を小さくするためである。
【００４６】
図５に示すように第１の構造例では溶鋼３４が、溝３６の両側部に設けられた凸部３７に表面張力で支持されて、溝３６の内部には浸入しない。また、図６に示すように第２の構造でも、溶鋼３４が、溝３６の両側部に設けられた凸部３７に表面張力で支持されて、溝３６の内部には浸入しない。換言すれば、第１の構造例及び第２の構造例では何れも、凸部３７の高さＨ、即ち凸部３７の溶鋼３４を支持する点（図５，図６では先端３７ａ）の高さＨは、溝３６の両側の凸部３７の間で表面張力により溝３６側に円弧状に膨らんだ溶鋼３４が、溝３６内には浸入しない程度の高さに設定されている。また、溝３６の両側の凸部３７の間隔Ｗ、即ち凸部３７の溶鋼３４を支持する点（図５，図６では先端３７ａ）の間隔Ｗも、溶鋼３４が凸部３７に表面張力で支持されて溝３６内に浸入しないようにすることができる間隔に設定されている。なお、凸部３７の間隔Ｗが溝３６の幅によって決まる場合には、溶鋼３４が凸部３７に表面張力で支持されて溝３６内に浸入しないようにすることができるように溝３６の幅を設定して凸部３７の間隔Ｗを設定する。
なお、具体的な凸部３７の間隔及び高さについては、適宜、机上計算や試験などを行うことによって設定すればよい。
【００４７】
また、図４の第２の構造例の凸部３７では溝３６側の面３７ｂが、溝３６の側壁３６ａと面一になっているが、かかる構造の凸部３７を図３の第１の構造例の凸部３７に適用してもよい。勿論、その逆に図３の第１の構造例の如く溝３６側の面３７ｂが、溝３６の幅方向に傾斜している凸部３７を、第２の構造例の凸部３７に適用してもよい。
【００４８】
更には、第１の構造例や第２の構造例における凸部３７の横断面形状（溝３６の幅方向に沿う断面の形状）を、図７に示すような形状にしてもよい。
図７（ａ）では凸部３７の横断面形状が矩形状になっている。この矩形状の凸部３７も、隣り合う溝３６と溝３６の間隔に比べれば、非常に幅が狭く、熱膨張量が非常に小さいため、有効である。
図７（ｂ）では凸部３７の横断面形状が半円などの円弧状になっている。図７（ｃ）では凸部３７の横断面形状が台形状になっている。勿論、円弧状の凸部３７や台形状の凸部３７の方が、矩形状の凸部３７に比べて更に先端３７ａ側の幅が狭く、熱膨張量が更に小さくなるため、望ましい。また、円弧状や台形状の凸部３７の方が、図３，図４に示す三角形状の凸部３７に比べて先端が尖鋭でないため、先端摩耗の不具合が生じにくいという利点を有している。一方、三角形状の凸部３７の方が、円弧状や台形状の凸部３７に比べて先端が尖鋭であるため、先端から溶鋼の凝固が始まって凝固初期のシェル厚が均一になり易いという利点を有している。
【００４９】
なお、上記の凸部３７は何れも、溝３６の側壁３６ａに連続しているが、必ずしもこれに限定するものでなく、溝３６（側壁３６ａ）から多少離れた位置に凸部３７が設けられても、この凸部３７に溶鋼３４が表面張力で支持されて溝３６に浸入するのを防ぐことができればよい。
【００５０】
以上のように、本実施の形態例１によれば、冷却ロール３１の表面３１ａで溶鋼３４を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片３５を鋳造するロール式連続鋳造機において、冷却ロール３１は、冷却ロール３１の表面３１ａに複数の溝３６と、溝３６の幅方向の両側部に位置し且つ溝３６の長さ方向に沿って延びている凸部３７とが形成されていることを特徴としているため、溶鋼３４が凸部３７に表面張力で支持されて溝３６内には浸入しない。換言すれば、溝３６の両側部の凸部３７の間隔と高さを、溶融金属がこれらの凸部に表面張力で支持されて溝内に浸入しない間隔と高さに設定している。
その結果、溶鋼３４が冷却ロール３１の表面３１ａで冷却されて凝固シェルになるときに当該溶鋼３４の一部が溝３６内に浸入して溝３６内で凝固することにより、凝固シェルの一部が溝３６内に入り込んだ状態になる、という不具合が発生するのを防止することができる。このため、冷却ロールの熱膨張吸収用の溝３６の熱膨張吸収効果を維持することができ、凝固シェルが冷却ロール３１の表面３１ａから離れる際に凝固シェルの一部が引きちぎられてしまうこともない。
【００５１】
なお、凸部３７の横断面形状が矩形であったとしても、凸部３７の幅は溝３６の間隔に比べて非常に狭く、凸部３７ではほとんど熱膨張が生じないため、溶鋼３４の一部が凸部３７と凸部３７の間に浸入して凝固したとしても、熱膨張の吸収に関する問題などが発生する可能性は非常に低い。
しかも、凸部３７が、凸部３７の先端に近づくほど幅が狭くなっている場合（横断面形状が三角形状、円弧状、台形状などの場合）には、凸部３７の先端側の熱膨張量を更に低減することができる。換言すれば、凸部３７の先にいくほど溶鋼３４に近づくため温度が高くなり熱膨張量が大きくなるのに対して、凸部３７の先にいくほど（凸部３７の先端に近づくほど）凸部３７の幅を狭くすれば、この影響を相殺することができる。従って、溶鋼３４の一部が凸部３７と凸部３７の間に浸入して凝固したとしても、熱膨張の吸収に関する問題などが発生する可能性を更に低減することができる。
【００５２】
なお、上記構造の冷却ロール３１は双ロール式連続鋳造機だけでなく、単ロール式連続鋳造機にも適用することができ、この場合にも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
＜実施の形態例２＞
図８は本発明の実施の形態例２に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの熱変形前の状態を示す要部断面図、図９は前記冷却ロールの熱変形後の状態を示す要部断面図である。また、図１０は本発明の実施の形態例２に係るロール式連続鋳造機に適用される他の冷却ロールの熱変形前の状態を示す要部断面図、図１１は前記冷却ロールの熱変形後の状態を示す要部断面図である。
【００５４】
図８及び図１０に示す冷却ロール３１は、図１に示すような双ロール式連続鋳造機に適用することができ、また、単ロール式連続鋳造機に適用することもできる。
【００５５】
まず、図８の冷却ロール３１について説明する。図８に示す冷却ロール３１において、溝３６及び凸部３７の構造については上記実施の形態例１（図２，図４参照）と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、図４の冷却ロール３１では凸部３７の横断面形状が三角形状であるのに対して、図８の冷却ロール３１では凸部３７の横断面形状が矩形状（即ち図７（ａ）と同様）になっている。勿論、これに限定するものではなく、図８においても、凸部３７の横断面形状を、図４と同様の三角形状にしてもよく、更には図３と同様の三角形状、図７（ｂ）と同様の円弧状、或いは、図７（ｃ）と同様の台形状にしてもよい。
【００５６】
そして、図８に示す冷却ロール３１の表面３１ａには、溝３６よりも浅く、且つ、溝３６よりも幅が狭いスリット４１が、隣り合う溝３６と溝３６の間（即ち隣り合う一方の溝３６の側部に設けられた凸部３７と、他方の溝３６の側部に設けられた凸部３７との間）に等間隔で複数形成されている。なお、図示は省略するが、スリット４１も、溝３６や凸部３７と同様（図２参照）に冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。即ち、スリット４１も、凸部３７と同様（図２参照）に溝３６の長さ方向に沿って延びている。
【００５７】
次に、図１０の冷却ロール３１について説明する。図１０に示す冷却ロール３１において、溝３６及び凸部３７の構造については上記実施の形態例１（図２，図４参照）と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、図４の冷却ロール３１では凸部３７の横断面形状が三角形状であるのに対して、図１０の冷却ロール３１では凸部３７の横断面形状が図３と同様の三角形状になっている。勿論、これに限定するものではなく、図１０においても、凸部３７の横断面形状を、図４と同様の三角形状にしてもよく、更には図７（ａ）と同様の矩形状、図７（ｂ）と同様の円弧状、或いは、図７（ｃ）と同様の台形状にしてもよい。
【００５８】
そして、図１０に示す冷却ロール３１の表面には、先端４２ａに近づくほど幅（溝３６の幅方向に沿う断面の幅）が狭くなっている凸部４２が、隣り合う溝３６と溝３６の間（即ち隣り合う一方の溝３６の側部に設けられた凸部３７と、他方の溝３６の側部に設けられた凸部３７との間）に一定のピッチで複数形成されている。凸部４２は、横断面形状（溝３６の幅方向に沿う断面の形状）が三角形状となっており、図示は省略するが、図２に示す凸部３７と同様に冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成され、尾根状となっている。即ち、凸部４２も、凸部３７と同様（図２参照）に溝３６の長さ方向に沿って延びている。
【００５９】
なお、凸部４２の横断面形状は、図１０のような三角形状に限定するものではなく、図４の凸部３７と同様の三角形状、図７（ｂ）の凸部３７と同様の円弧状、或いは、図７（ｃ）の凸部３７と同様の台形状であってもよい。
【００６０】
以上のように、本実施の形態例２（図８）によれば、冷却ロール３１の表面３１ａには、溝３６よりも浅く、且つ、溝３６よりも幅が狭いスリット４１が、隣り合う溝３６と溝３６の間に複数形成されていることを特徴としているため、図９に示すように溝３６と溝３６の間に設けた複数のスリット４１により、熱膨張量が大きい冷却ロール３１の表面３１ａ付近に対して、より確実に熱膨張の吸収効果を発揮することができる。また、スリット４１は溝３６よりも幅が狭いものであるため、溶鋼３４の一部（凝固シェル４３の一部）を挟む可能性が低い。また、スリット４１は、溝３６よりも浅くて幅が狭いため、加工が容易である。
【００６１】
また、本実施の形態例２（図１０）によれば、冷却ロール３１の表面３１ａには、先端４２ａに近づくほど幅が狭くなっている凸部４２が、隣り合う溝３６と溝３６の間に複数形成されていることを特徴としているため、図１１に示すように溝３６と溝３６の間に設けた複数の凸部４２により、熱膨張量が大きい冷却ロール３１の表面３１ａ付近に対して、より確実に熱膨張の吸収効果を発揮することができる。しかも、先端４２ａに近づくほど幅が狭くなっている凸部４２は、スリット４１に比べて溶鋼３４の一部（凝固シェル４３の一部）を挟む可能性が更に低減される。更には、幅の狭い凸部４２の先端４２ａから溶鋼３４の凝固が始まることになるため、図１０に示すように凸部４２を均一に（等間隔に）配置すれば、前記凝固の生成も均一に発生し、結果として凝固初期のシェル厚が均一になる、という効果も期待できる。
【００６２】
＜実施の形態例３＞
図１２は本発明の実施の形態例３に係る双ロール式連続鋳造機の側面図、図１３は冷却ロールの溝の内部温度の履歴を示す図である。なお、図１２において上記実施の形態例１（図１，図２）と同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。また、図示は省略するが、上記実施の形態例１（図２〜図４，図７参照）と同様に本実施の形態例３においても、冷却ロール３１の表面３１ａには、複数の溝３６と、溝３６の幅方向の両側部に位置し且つ溝３６の長さ方向に沿って延びている凸部３７とが形成されている。
【００６３】
図１２に示すように、鋳片３５の両側には複数の冷却ノズル５１が配設されている。これらの冷却ノズル５１は鋳片３５の両側面に対向しており、図示しない冷却水供給装置から送られてくる冷却水５３を鋳片３５の両側面に吹き付けることにより、鋳片３５を冷却して所定の温度にする。なお、図１２中の５５は鋳片３５を支持するサポートロール、５６は冷却水５３の飛沫である。
【００６４】
そして、冷却ロール３１の下面側にはロール冷却手段としての複数の冷却ノズル５２が配設されている。これらの冷却ノズル５２は冷却ロール３１の表面３１ａに対向しており、図示しないロール冷却手段の冷却水供給装置から送られてくる冷却水５４（液体の冷却媒体）を、冷却ロール３１の表面３１ａに吹き付けることにより、冷却ロール３１を冷却して所定の温度にする。図１２中の５７は冷却水５４の飛沫である。なお、鋳片３５の冷却水５３が冷却ロール３１の表面に飛散することもある。
【００６５】
詳述すると、図１２に示す冷却ロール３１の円周方向の任意の点Ｐにおける溝３６の内部温度は、冷却ロール３１（点Ｐ）が１回転する間に図１３のように変化する。
【００６６】
即ち、図１３に実線で温度変化を例示するように、冷却ロール３１が回転して冷却ロール３１のＰ点が、湯溜まり部３３の溶鋼３４の液面であるメニスカスＭの位置から湯溜まり部３３のキッシングポイントＫＰの位置まで移動すると、この間にＰ点の溝３６の内部温度は、冷却ロール３１が高温（例えば１６００℃）の溶鋼３４に接して加熱されることにより、メニスカスＭの位置での温度Ｔ１から、最高温度Ｔ２（例えば８００℃）まで急激に上昇する。その後、冷却ロール３１が更に回転してＰ点が、キッシングポイントＫＰの位置から図１２に示す最低温度位置Ｑまで移動すると、この間にＰ点の溝３６の内部温度は、冷却ノズル５２から吹き付けられる冷却水５４で冷却ロール３１が冷却されることによって、最高温度Ｔ２から、最低温度Ｔ３まで低下する。続いて、冷却ロール３１が更に回転してＰ点が、最低温度位置ＱからメニスカスＭの位置まで移動すると、この間にＰ点の溝３６の内部温度は、湯溜まり部３３の溶鋼３４からの熱伝導により、最低温度Ｔ３から、前述のメニスカスＭの位置での温度Ｔ１まで徐々に上昇する。以後、この温度変化が繰り返される。
【００６７】
そして、ロール冷却手段では、上記のように冷却ロール３１が１回転する間に変化する溝３６の内部温度（例えばＰ点の溝内部温度）の最低温度Ｔ３が、冷却水５４の気化温度Ｔ４（１００℃）以上（例えば２００℃）になるように、冷却ロール３１への冷却水５４の吹き付け量が設定されている。
なお、必ずしもこれに限定するものではなく、図１３に２点鎖線で温度変化を例示するように、ロール冷却手段では、少なくとも、冷却ロール３１の回転により溝３６のうちの湯溜まり部３３の溶鋼３４と非接触な部分が前記溶鋼３４と接触しようとする直前の前記非接触な部分内の温度が、冷却水５４の気化温度Ｔ４以上となるように冷却ロール３１への冷却水５４の吹き付け量が設定されていればよい。
【００６８】
以上のように、本実施の形態例３によれば、冷却ロール３１の表面３１ａに冷却水５４を吹き付けて冷却ロール３１を冷却し、且つ、少なくとも、冷却ロール３１の回転により溝３６のうちの溶鋼３４と非接触な部分が溶鋼３４と接触しようとする直前の前記非接触な部分内の温度が、冷却水５４の気化温度Ｔ４以上となるように冷却ロール３１への冷却水５４の吹き付け量が設定されているロール冷却手段を備えたことを特徴としているため、冷却ロール３１に冷却水５４を吹き付けたときに溝３６のうちの溶鋼３４と非接触な部分内に冷却水５４が浸入しても、冷却ロール３１が回転して前記非接触な部分が溶鋼３４に接触する前に、前記非接触な部分内に侵入した冷却水５４を気化させて前記非接触な部分内に未気化の冷却水５４を残さないようにすることができるため、前記非接触な部分が溶鋼３４に接触したときに冷却水５４が気化して溶鋼３４の凝固を阻害する、という不具合が発生するのを防止することができる。
更に望ましくは、冷却ロール３１が１回転する間に変化する溝３６の内部温度の最低温度Ｔ３が、冷却水５４の気化温度Ｔ４以上となるように冷却ロール３１への冷却水５４の吹き付け量が設定されているロール冷却手段を備えることであり、この場合には、より確実に、前記非接触な部分が溶鋼３４に接触する前に前記非接触な部分内に侵入した冷却水５４を気化させて前記非接触な部分内に未気化の冷却水５４を残さないようにすることができる。
【００６９】
なお、上記のようなロール冷却手段を設けた構造は図１２に示すような双ロール式連続鋳造機に限らず、一方の冷却ロール３１に巻き付けられて当該冷却ロール３１の側方へ搬送される双ロール式連続鋳造機（図２０参照）などにも適用することができる。更には、単ロール式連続鋳造機にも適用することができる。
【００７０】
＜実施の形態例４＞
図１４〜図１８は本発明の実施の形態例４に係るロール式連続鋳造機に適用される冷却ロールの正面図である。
【００７１】
図１４〜図１８には各種の溝３６の配置を示している。図１４〜図１８に示す冷却ロール３１も、図１に示すような双ロール式連続鋳造機に適用することができ、また、単ロール式連続鋳造機に適用することもできる。
【００７２】
図１４に示す冷却ロール３１の表面３１ａには、複数の縦の溝３６と、複数の横の溝３６とが設けられている。縦の溝３６は冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。横の溝３６は冷却ロール３１の軸方向に沿い、冷却ロール３１の全長に亘って形成されている。
【００７３】
図１５に示す冷却ロール３１の表面３１ａには、複数の斜めの溝３６が設けられている。斜めの溝３６は冷却ロール３１の円周方向に対して傾斜した状態で冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。なお、図示は省略するが、螺旋状の溝を冷却ロールの表面に形成してもよい。
【００７４】
図１６に示す冷却ロール３１の表面３１ａには、複数の溝３６が、冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。しかも、冷却ロール３１の軸方向中央部に比べて軸方向両端部のほうが、溝３６の密度が高く（間隔が狭く）なっている。
【００７５】
図１７に示す冷却ロール３２の表面３１ａには、複数の溝３６が、冷却ロール３１の円周方向に沿って形成されている。また、これらの溝３６は冷却ロール３１の円周方向に不連続になっている。しかも、この冷却ロール３１を図１ような双ロール式連続鋳造機に適用する場合、各溝３６の前記円周方向の長さＬを、図１に示す湯溜まり部３３のメニスカスＭの位置からキッシングポイントＫＰの位置までの冷却ロール３１の表面３１ａの円周方向の長さ（湯溜まり部３３側の長さ）よりも、短くする。
【００７６】
図１８に示す冷却ロール３２の表面３１ａには、複数の溝３６が、冷却ロール３１の円周方向に沿って形成されている。また、これらの溝３６は冷却ロール３１の円周方向に不連続になっており、且つ、前記円周方向に隣接する溝３６同士は、互いに位相が異なっている（即ち、冷却ロール３１の軸方向の位置がずれている）。しかも、この冷却ロール３１を図１のような双ロール式連続鋳造機に適用する場合、各溝３６の前記円周方向の長さＬを、図１に示す湯溜まり部３３のメニスカスＭの位置からキッシングポイントＫＰの位置までの冷却ロール３１の表面３１ａの円周方向の長さ（湯溜まり部３３側の長さ）よりも、短くする。
【００７７】
なお、図示は省略しているが、図１４〜図１８の冷却ロール３１においても、溝３６だけでなく、溝３６の幅方向の両側部に位置し且つ溝３６の長さ方向に沿って延びている凸部３７（図３，図４，図７参照）も、表面に３１ａに形成されている。勿論、螺旋状の溝に対しても、その幅方向両側部に位置し且つ溝の長さ方向に沿って延びている凸部を設ける。
【００７８】
以上のように、本実施の形態例４（図１６）によれば、冷却ロール３１の軸方向中央部に比べて軸方向両端部の方が、溝３６の密度が高いことを特徴としているため、冷却ロール３１の軸方向中央部に対して熱応力を緩和することができるとともに、端部効果で熱膨張量が大きくなる（自由に膨張する）冷却ロール３１の軸方向両端部に対しても、当該軸方向両端部の熱膨張を確実に吸収することができる。
【００７９】
また、本実施の形態例４（図１７〜図１９）によれば、溝３６は冷却ロール３１の円周方向に不連続であり、且つ、前記円周方向の長さＬが、湯溜まり部３３のメニスカスＭの位置からキッシングポイントＫＰの位置までの冷却ロール３１の表面３１ａの円周方向の長さよりも、短いことを特徴としているため、冷却ロール３１に冷却水を吹き付けたときに溝３６内に冷却水が浸入しても、この冷却水が溝３６内を流れて湯溜まり部３３のメニスカスＭまで達するのを防止することができる。
図１２に基づいて説明すると、冷却ロール３１に吹き付けられた冷却水５４の一部が溝３６内に浸入しても、冷却ロール３１は溝３６内も高温であるため、通常は溝３６内に浸入した冷却水５４も蒸発してしまう。しかし、場合によっては溝３６内に浸入した冷却水５４の一部が、液体のまま矢印Ｒの如く溝３６内を流れて湯溜まり部３３のメニスカスＭの位置まで達する可能性もある。そして、溶鋼３４の静圧が得られないメニスカスＭまで冷却水５４が達すると、冷却水５４の突沸によって溶鋼３４の凝固が阻害される虞がある。
これに対して、上記の如く溝３６のロール円周方向の長さＬがのメニスカスＭの位置からキッシングポイントＫＰの位置までの長さよりも短ければ、溝３６内に浸入した冷却水５４の一部が液体のまま溝３６内を流れたとしても、この冷却水５４がメニスカスＭの位置まで達するのを防止することができる。冷却水５４がメニスカスＭまで達しなければ、溶鋼３４の静圧によって冷却水５４の突沸を抑制することができる。
【００８０】
なお、溝３６を冷却ロール３１の円周方向に不連続にするという構造は、図１４のように縦横の溝３６を設ける場合の縦の溝３６や、図１５のような斜めの溝３６や、螺旋状の溝にも適用することができる。なお、斜めの溝や螺旋状の溝の場合、図１９に示すように、斜め又は螺旋状の溝３６の長さ方向に沿った長さ（斜めの長さ）ではなく、冷却ロール３１の円周方向に沿った溝３６の長さＬを、メニスカスＭの位置からキッシングポイントＫＰの位置までの冷却ロール３１の表面３１ａの長さよりも短くする。
【００８１】
＜実施の形態例５＞
図２０は本発明の実施の形態例５に係る鋳片巻き付け構造の双ロール式連続鋳造機の側面図、図２１は前記双ロール式連続鋳造機の上面図、図２２は発明の実施の形態例５に係る異径ロール構造の双ロール式連続鋳造機の側面図、図２３は前記双ロール式連続鋳造機の上面図である。なお、図２０〜図２３において上記実施の形態例１（図１，図２）と同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。また、図示は省略しているが、上記実施の形態例１（図２〜図４，図７参照）と同様に本実施の形態例４においても、冷却ロール３１の表面３１ａには、溝３６だけでなく、溝３６の幅方向の両側部に位置し且つ溝３６の長さ方向に沿って延びている凸部３７も形成されている。
【００８２】
図２０及び図２１に示す双ロール式連続鋳造機では、鋳片３５が、平行に配置された一対の冷却ロール３１の間（キッシングポイント）から引き出され、一方の（図示例では右側の）冷却ロール３１に捲き付けられて、当該冷却ロール３１の側方へと搬送される構成となっている。鋳片３５が巻き付けられる右側の冷却ロール３１と、鋳片３５が巻き付けられない左側の冷却ロール３１には何れも、上記実施の形態例１と同様に溝３６が冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。しかし、その溝３６の数は、鋳片３５が巻き付けられない左側の冷却ロール３１に比べて、鋳片３５が巻き付けられる右側の冷却ロール３１の方が多くなっている。また、溝３６の深さも、鋳片３５が巻き付けられない左側の冷却ロール３１に比べて、鋳片３５が巻き付けられる右側の冷却ロール３１の方が深くなっている。
従って、一方の冷却ロール３１に鋳片３５が巻き付けられて当該冷却ロール３１への入熱量が多くなっても、当該冷却ロール３１の熱膨張を、数を多くした溝３６、もしくは、数を多くし且つ深さも深くした溝３６によって、確実に吸収することができる。
【００８３】
図２２及び図２３に示す双ロール式連続鋳造機では、一対の冷却ロール３１の径が異なっている。そして、これらの冷却ロール３１には何れも、複数の縦の溝３６と、複数の横の溝３６とが設けられている。縦の溝３６は冷却ロール３１の円周方向に沿い、冷却ロール３１の全周に亘って形成されている。横の溝３６は冷却ロール３１の軸方向に沿い、冷却ロール３１の全長に亘って形成されている。そして、横の溝３６の数は、左側の小径の冷却ロール３１に比べて、右側の大径の冷却ロール３１の方が多くなっている。また、横の溝３６の深さも、小径の冷却ロール３１に比べて、大径の冷却ロール３１の方が深くなっている。
【００８４】
なお、上記では冷却ロールへの入熱量や冷却ロールの大きさに応じて溝の分布を変えているが、その他、冷却ロールの熱容量、溶鋼（溶融金属）の性質（融点、温度、表面張力等）などに応じて溝の分布、即ち溝の数（溝のピッチ）や、溝幅や、溝の深さなどを変えてもよい。
【００８５】
また、溝への溶鋼（溶融金属）の浸入をより効果的に抑制するためには、鋳造を開始する前に予め冷却ロールを、ヒータなどの加熱手段で加熱して熱膨張させることにより、溝の幅を狭めておくことが望ましい。このことは上記実施の形態例１〜５の何れの場合にも適用することができる。
【００８６】
また、上記実施の形態例１〜５では溝幅が一定（溝の両側壁が平行）になっているが、これに限定するものではなく、溝の幅は一定でなくてもよい。例えば、溝の底部側に比べて冷却ロール表面側の方が溝幅を狭くしてもよく、その逆でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は冷却ロールの表面で溶融金属を冷却して凝固させることにより連続的に鋳片を鋳造するロール式連続鋳造機（単ロール式連続鋳造機又は双ロール式連続鋳造機）に関するものであり、冷却ロールの表面に溝を形成する場合に適用して有用なものである。
【符号の説明】
【００８８】
３１  冷却ロール
３１ａ  表面（外周面）
３２  サイド堰
３３  湯溜まり部
３４  溶鋼（溶融金属）
３５  鋳片
３６  溝
３６ａ  溝の側壁
３７  凸部
３７ａ  先端
３７ｂ  凸部の面
４１  スリット
４２  凸部
４２ａ  凸部の先端
４３  凝固シェル
５１，５２  冷却ノズル
５３，５４  冷却水
５５  サポートロール
５６，５７  冷却水の飛沫
ＫＰ  キッシングポイント
Ｍ    メニスカス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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