(57)【要約】【課題】  ノズルが一対の冷却圧延ローラ間に供給する溶湯の温度を精度良く調整することによって、良質な金属シートを製造することが可能な連続鋳造装置を実現する。【解決手段】  連続鋳造装置１０は、一対の冷却圧延ローラ１５、１６と、駆動機構と、ノズル１４と、温度センサ２３と、コントローラを備えている。駆動機構は、一対の冷却圧延ローラ１５、１６を回転駆動する。ノズル１４は、一対の冷却圧延ローラ１５、１６間に溶湯を供給する。温度センサ２３は、ノズル１４が一対の冷却圧延ローラ１５、１６間に供給する溶湯２７の温度を検出する。コントローラは、駆動機構を制御することによって、温度センサ２３が所定範囲を上回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を減速し、温度センサ２３が所定範囲を下回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を増速する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を隔てて円周面が対向している一対の冷却圧延ローラと、
一対の冷却圧延ローラを回転駆動する駆動機構と、
一対の冷却圧延ローラ間に溶湯を供給するノズルと、
ノズルが一対の冷却圧延ローラ間に供給する溶湯の温度を検出する温度センサと、
駆動機構と温度センサが接続されているコントローラを備えており、
コントローラは、駆動機構を制御することによって、温度センサが所定範囲を上回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を減速するとともに、温度センサが所定範囲を下回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を増速することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
ノズルは、四方を閉塞して扁平な溶湯流路を形成する基部と、基部から延出するとともに一対の冷却圧延ローラに摺接することによって基部を通過した溶湯の幅方向の両端を閉塞する一対の案内部を有しており、
温度センサは、一対の案内部の少なくとも一方の内面近傍を通過する溶湯の温度を検出することを特徴とする請求項１の連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属シートを連続鋳造する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一対の冷却圧延ローラと、駆動機構と、ノズルを備えている連続鋳造装置が知られている（例えば、特許文献１）。一対の冷却圧延ローラは、間隔を隔てて円周面が対向している。駆動機構は、一対の冷却圧延ローラを回転駆動する。ノズルは、一対の冷却圧延ローラ間に溶融した金属（溶湯）を供給する。ノズルから供給される金属を一対の冷却圧延ローラが冷却することによって、金属が液相から固相に相変化する。液相から固相に相変化した金属を一対の冷却圧延ローラが圧延することによって、金属シートが連続して鋳造される。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−４９８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
連続鋳造装置では、一対の冷却圧延ローラが、金属が液相から固相に相変化した直後に圧延を実行する必要がある。そのためには、ノズルが一対の冷却圧延ローラに供給する金属の温度を精度良く調整する必要がある。金属の温度が高目になると、金属が固相に完全に相変化しない状態で一対の冷却圧延ローラによって圧延が行われる。このため、圧延の程度が不足する。金属の温度が低目になると、金属の固相への相変化が早く起こることによって、ノズルが詰まる。圧延の程度が不足しても、ノズルが詰まっても、良質な金属シートを製造することができない。
本発明は、その課題を解決するためになされたものであり、ノズルが一対の冷却圧延ローラ間に供給する溶湯の温度を精度良く調整することによって、良質な金属シートを製造することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の連続鋳造装置は、一対の冷却圧延ローラと、駆動機構と、ノズルと、温度センサと、コントローラを備えている。一対の冷却圧延ローラは、間隔を隔てて円周面が対向している。駆動機構は、一対の冷却圧延ローラを回転駆動する。ノズルは、一対の冷却圧延ローラ間に溶湯を供給する。温度センサは、ノズルが一対の冷却圧延ローラ間に供給する溶湯の温度を検出する。コントローラには、駆動機構と温度センサが接続されている。コントローラは、駆動機構を制御することによって、温度センサが所定範囲を上回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を減速するとともに、温度センサが所定範囲を下回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を増速する。
一対の冷却圧延ローラの回転数を減速すると、冷却圧延ローラ間に送り込まれるまでに溶湯が冷える時間が長くなる。このため、高過ぎる溶湯の温度を低くすることができる。一対の冷却圧延ローラの回転数を増速すると、冷却圧延ローラ間に送り込まれるまでに溶湯が冷える時間が短くなる。従って、低過ぎる溶湯の温度を高くすることができる。
本発明の連続鋳造装置は、一対の冷却圧延ローラの回転数を、温度センサが所定範囲を上回る温度を検出すると減速するとともに温度センサが所定範囲を下回る温度を検出すると増速する。よって、一対の冷却圧延ローラに供給する金属の温度を精度良く調整することができる。このため、良質な金属シートを製造することが可能になる。
【０００６】
上記の連続鋳造装置において、ノズルは、四方を閉塞して扁平な溶湯流路を形成する基部と、基部から延出するとともに一対の冷却圧延ローラに摺接することによって基部を通過した溶湯の幅方向の両端を閉塞する一対の案内部を有しており、温度センサは、一対の案内部の少なくとも一方の内面近傍を通過する溶湯の温度を検出することが好ましい。
この連続鋳造装置によれば、一対の案内部の内面近傍を通過する溶湯の温度を検出することによって、良質な金属シートを製造することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の連続鋳造装置によれば、温度センサが検出した溶湯の温度に基づいて一対の冷却圧延ローラの回転数を調整することによって、良質な金属シートを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好適な実施形態を例示する。
（形態１）
間隔を隔てて円周面が対向している一対の冷却圧延ローラと、
一対の冷却圧延ローラを駆動する駆動機構と、
一対の冷却圧延ローラ間に溶湯を供給するノズルと、
ノズルが一対の冷却圧延ローラ間に供給する溶湯の温度を検出する温度センサと、
駆動機構と温度センサが接続されているコントローラを備えており、
コントローラは、駆動機構を制御することによって、温度センサが特定温度以上を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を減速するとともに、温度センサが特定温度未満を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を増速することを特徴とする連続鋳造装置。
（形態２）
間隔を隔てて円周面が対向している一対の冷却圧延ローラ間にノズルが供給する溶湯の温度を温度センサで検出する工程と、
温度センサが所定範囲を上回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を減速するとともに、温度センサが所定範囲を下回る温度を検出すると一対の冷却圧延ローラの回転数を増速する工程と、
を備えていることを特徴とする連続鋳造方法。
【実施例】
【０００９】
本発明に係る連続鋳造装置について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、連続鋳造装置１０は、タンデッシュ１２、ノズル１４、一対の冷却圧延ローラ１５、１６を備えている。さらに連続鋳造装置１０は、図２に示すように、温度センサ２３、２４、ローラ駆動機２１、コントローラ２２を備えている。
図３に示すように、タンデッシュ１２は、上部が開放された溶湯収容部２５と、溶湯収容部２５から水平方向に突出する出口部２６を有している。出口部２６は、溶湯収容部２５の内部と外部とを連通している。ノズル１４は、枠状の基部２８と、基部２８の側部３０、３１から冷却圧延ローラ１５、１６側に延出している一対の案内部３２、３３を持っている。タンデッシュ１２の出口部２６とノズル１４の基部２８は、接続されている。
【００１０】
温度センサ２３は、案内部３２に装着されている。温度センサ２４は、案内部３３に装着されている。
温度センサ２３は、例えば、クロメル−アルメルタイプの熱電対である。図４に示すように、温度センサ２３は、感温部３８と、感温部３８に接続されたリード線３９を持っている。感温部３８は、案内部３２に形成された凹部３７の底に差し込まれている。リード線３９は、凹部３７の外部に引き出されている。温度センサ２３は、凹部３７に耐熱性の充填剤４０を充填することで、案内部３２に固定されている。詳しくは後述するが、案内部３２の内側を、高温な溶湯が通過する。凹部３７は深く掘られており、その底と案内部３２の内面３６との距離は短い。温度センサ２３は、感温部３８が凹部３７の底に差し込まれており、凹部３７の底と案内部３２の内面３６との距離が短いことによって、溶湯の温度を精度良く検出する。温度センサ２４も、温度センサ２３と同様にして、案内部３３に固定されている。詳しくは後述するが、温度センサ２３、２４が案内部３２、３３の内面近傍を通過する溶湯の温度を検出することによって、連続鋳造装置１０が連続鋳造する金属シートが意図した形状に鋳造されない等の不具合を防止することができる。
冷却圧延ローラ１５、１６の円周面は、対向するとともに所定の間隔が設けられた状態で、ノズル１４の案内部３２、３３と摺接している。冷却圧延ローラ１５、１６は、内部に形成されている流路を通過する冷却水によって冷却されている。
【００１１】
図２に示すように、ローラ駆動機２１は、シャフト４１、４２を備えている。冷却圧延ローラ１５、１６は、図示しない支持機構によって回転可能に支持されている。シャフト４１は、冷却圧延ローラ１５の回転軸１７に接続されている。シャフト４２は、冷却圧延ローラ１６の回転軸１８に接続されている。ローラ駆動機２１は、モータと減速機構を内蔵している。モータは、減速機構を介してシャフト４１とシャフト４２を反対方向に同速度で回転させる。シャフト４１、４２が回転すると、冷却圧延ローラ１５、１６も回転する。
コントローラ２２は、処理部１９と記憶部２０を有している。処理部１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを持っており、記憶部２０が記憶している回転数調整処理（後述する）を処理する。コントローラ２２には、リード線３９を介してセンサ２３が接続されている。コントローラ２２には、センサ２４と減速機構２１も接続されている。コントローラ２２は、後述する回転数調整処理を記憶している。
【００１２】
図１に示すように、タンデッシュ１２の溶湯収容部２５には、溶湯２７（例えば、溶融したアルミ）が流し込まれる。溶湯２７は、溶湯収容部２５から、出口部２６とノズル１４の基部２８を通過し、さらに案内部３２、３３に案内されて冷却圧延ローラ１５、１６の間に供給される。冷却圧延ローラ１５、１６は、溶湯２７を冷却して固化させながら圧延し、金属シート４４を連続鋳造する。金属シート４４は、冷却圧延ローラ１５、１６に圧延されて組織が微細化し、良好な機械的性質を持つようになる。
【００１３】
案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７は、案内部３２、３３を介して外部から冷却される。案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７の温度が低くなりすぎると、固化した溶湯２７が案内部３２、３３の内側に固着する。固化した部分は、溶湯２７の流路を狭め、金属シート４４の幅が小さくなってしまう。また、固化して溶湯２７の流路に突出した部分に、溶湯２７が流れることによる力が作用し、案内部３２、３３が破損してしまうことがある。
案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７の温度が高くなりすぎると、溶湯２７が固化せずに案内部３２、３３の外に漏れ出したり、金属シート４４の両側部にヒケや割れを発生させる。
本実施例の連続鋳造装置１０は、温度センサ２３、２４が検出した溶湯２７の温度に基づいてコントローラ２２が冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を調整することによって、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７の温度が低くなりすぎたり、高くなりすぎないようにする。よって、金属シート４４の幅が小さくなるのや、案内部３２、３３の破損や、溶湯２７の漏れや、金属シート４４の両側部にヒケや割れが発生するのが防止される。温度センサ２３、２４は、溶湯２７が固相に相変化する位置近傍に設けるのが好ましい。
以下、コントローラ２２が行う冷却圧延ローラ１５、１６の回転数の調整について、具体的に説明する。
【００１４】
冷却圧延ローラ１５、１６の回転数の調整は、コントローラ２２が回転数調整処理を処理することによって実行される。図５に示すように、回転数調整処理の最初の処理であるＳ１２では、検出した溶湯温度が下限値以下であるか否かを判別する。この場合、検出した溶湯温度には、温度センサ２３と温度センサ２４が検出した温度の平均値を用いる。温度センサ２３と温度センサ２４のいずれか一方のみを取り付け、１つの温度センサで溶湯温度を検出することもできる。Ｓ１２の処理で検出した溶湯温度が下限値以下になったと判別されるのは、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７が外部から冷やされ過ぎたり、供給される溶湯２７の温度が低目な場合である。溶湯２７が冷やされ過ぎたのは、溶湯２７の流速が遅いためである。これに対して、溶湯２７の流速が速いと、冷やされ過ぎるよりも前に溶湯２７が案内部３２、３３の内側を通過するので、溶湯２７の温度は高くなる。また、溶湯２７の流速を速くすると、供給される溶湯２７の温度が低目であっても、それを補うことができる。Ｓ１２で検出した溶湯温度が下限温度以下であると判別した場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ１４に移行する。
Ｓ１４では、冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を所定回転数だけ速くする処理を実行する。冷却圧延ローラ１５、１６は、回転しながら溶湯２７をそれらの間に引き込んでいる。従って、冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を速くすると、冷却圧延ローラ１５、１６の間の供給される溶湯２７の流速が速くなる。流速が速くなると、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７の温度が上昇する。Ｓ１４を実行してから、Ｓ２４に移行する。
【００１５】
一方、Ｓ１２で検出した溶湯温度が下限値以下ではないと判別した場合（ＮＯの場合）には、Ｓ１６を行う。
Ｓ１６では、検出した溶湯温度が上限値以上であるか否かを判別する。Ｓ１６で検出した溶湯温度が上限値以上になったと判別されるのは、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７を外部から冷却するのが不足していたり、供給される溶湯２７の温度が高目の場合である。Ｓ１６で検出した溶湯温度が上限値以上であると判別した場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ１８を実行する。
Ｓ１８では、冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を所定回転数だけ遅くする処理を実行する。冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を遅くすると、冷却圧延ローラ１５、１６の間の供給される溶湯２７の流速が遅くなる。溶湯２７の流速が遅くなると、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７の温度が低下する。また、溶湯２７の流速を遅くすると、供給される溶湯２７の温度が高目であっても、それを低下させることができる。Ｓ１８を実行してから、Ｓ２４に移行する。
【００１６】
Ｓ１６で検出した溶湯温度が上限値以上でないと判別した場合（ＮＯの場合）には、Ｓ２０を実行する。
Ｓ２０が実行されると、冷却圧延ローラ１５、１６は現状の回転数を維持する。つまり、Ｓ２０が実行されるのは、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７の温度が、下限温度以下でもなく、上限温度以上でもない場合である。Ｓ２０を実行してから、Ｓ２４に移行する。
Ｓ２４では、所定時間が経過したか否かを判別する。所定時間は、溶湯温度をインターバルでチェックする時間である。Ｓ２４で所定時間が経過したと判別した場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ１２の処理を再び実行する。Ｓ２４で所定時間が経過していないと判別した場合（ＮＯの場合）には、そのまま待機する。
【００１７】
図６の下半分は、時間の経過に対する冷却圧延ローラ１５、１６の回転数（ローラ回転数）の関係を例示するグラフである。図６の上半分は、時間の経過に対する温度センサ２３、２４の検出温度の関係を例示するグラフである。そのグラフは、上述した回転数調整処理（図５）における溶湯温度の上限値と下限値を明示している。
図６では、最初、検出温度が低下を続けるとともに、冷却圧延ローラ１５、１６は一定の回転数を維持している。検出温度は、時間Ａで下限値に達する。検出温度が下限値以下になると、ローラ回転数が所定回転数だけ速くなる。即ち、回転数調整処理のＳ１２とＳ１４が実行される。ローラ回転数が所定回転数だけ速くなっても、検出温度は低下を続けている。時間Ａから所定時間が経過し時間Ｂになると、回転数調整処理のＳ２４、Ｓ１２、Ｓ１４が実行されることによって、ローラ回転数がさらに所定回転数だけ速くなる。時間Ｂを過ぎると、検出温度は上昇を始める。時間Ｂから所定時間が経過した時間Ｃでも、検出温度は下限値を僅かに下回っている。そこで、ローラ回転数がさらに所定回転数だけ速くなる。時間Ｃから所定時間が経過した時間Ｄでは、検出温度は下限値を上回っている。従って回転数調整処理のＳ２０が実行されることによって、冷却圧延ローラ１５、１６はそのときの回転数を維持する。
【００１８】
時間Ｅで、検出温度は上限値に達する。検出温度が上限値に達すると、回転数調整処置のＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２４が実行されることによって、ローラ回転数は所定回転数ずつ遅くなる。ローラ回転数が所定回転数ずつ遅くなると、検出温度は上限値以下になる。
このようにローラ回転数が調整されることによって、案内部３２、３３の内側を流れる溶湯２７が、冷却されすぎたり、冷却不足になったりするのが防止される。また、供給される溶湯２７の温度が変動するのにも対応することができる。
【００１９】
温度センサ２３、２４は、複数設けることもできる。例えば、図７に示すように、温度センサ２３、２４を３つずつ設ける。温度センサ２３、２４を複数設けることで、溶湯２７の温度をより精度良く検出することができる。
温度センサは、案内部３２、３３の内側近傍以外の部位を通過する溶湯２７の温度を検出することもできる。そのように構成すると、案内部３２、３３の内側近傍以外の部位を通過する溶湯２７の温度を精度よく調整することが可能になり、より良質な金属シート４４を製造することができる。
溶湯温度の上限値（第１所定温度）と下限値（第２所定温度）の代わりに特定温度を設けることもできる。その場合、コントローラは、温度センサ２３、２４が特定温度以上を検出すると一対の冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を減速し、温度センサ２３、２４が特定温度未満を検出すると一対の冷却圧延ローラ１５、１６の回転数を増速する。
目標とする溶湯温度と実際の溶湯温度に基づいて一対の冷却圧延ローラ１５、１６の回転数をフィードバック制御する場合、偏差の大きさを加味したり、偏差の変化速度を加味したり、偏差の積分量を加味することによって、回転数の増減量を調整することもできる。いわゆる、比例方式、微分方式、積分方式のフィードバック制御を採用することができる。
【００２０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】連続鋳造装置の断面図。
【図２】連続鋳造装置の系統図。
【図３】タンデッシュとノズルの斜視図。
【図４】温度センサが案内部に固定された状態の断面図。
【図５】回転数調整処理のフローチャート。
【図６】時間経過に対するローラ回転数と温度センサの検出温度の変化を示すグラフ。
【図７】タンデッシュとノズルの斜視図。
【符号の説明】
【００２２】
１０：連続鋳造装置
１２：タンデッシュ
１４：ノズル
１５、１６：冷却圧延ローラ
１７、１８：回転軸
２１：ローラ駆動機
２２：コントローラ
２３、２４：温度センサ
２５：溶湯収容部
２６：出口部
２７：溶湯
２８：基部
３０、３１：側部
３２、３３：案内部
３７：凹部
３８：感温部
３９：リード線
４０：充填剤
４１、４２：シャフト
４４：金属シート
【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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