(57)【要約】【課題】側堰板から生じる異物が鋳造品に混入するのを抑制できる側堰板及びこれを用いた双ロール式鋳造装置を提供する。【解決手段】  所定のロールギャップ１３をもって対向配置され、相対的に接近する方向へ弾性付勢される一対の鋳造ロール１２，１３と、前記回転軸と平行に対向配置された一対の主堰板１４１，１４２と、前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板１４３，１４４とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップの上方に配置されて、溶湯５が注湯される溶湯ノズル１４と、を備え、一対の側堰板は、鉛直方向に対しては前記ロールギャップと前記主堰板の下端縁部との間であって、前記一対の鋳造ロールが配置された水平方向に対しては前記一対の鋳造ロールの間において、前記水平方向に沿う水平分割面１４４３を含む分割面１４４５により、上部側堰板１４３１，１４４１と下部側堰板１４３２，１４４２とに分割されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属材料を鋳造し自動車車体用パネルに用いられる板を製造するための双ロール式鋳造装置に用いられる側堰板であって、
前記双ロール式鋳造装置は、
所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で相互に逆回転するとともに、相対的に接近する方向へ付勢され、成形面を構成する円筒周面を含む、ロール幅が６００ｍｍ以上の一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向配置されるとともにその一端縁部が前記円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップに、前記軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記側堰板は、鋳造板排出方向に対し、上流部と下流部とに分かれ、
前記上流部の上端は溶湯がこぼれない位置に、下端は、溶湯が各鋳造ロールで冷却された半凝固層同士が接触する位置よりも５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の上流側に位置し、
前記下流部の上端は前記上流部の下端と接し、前記下流部の下端は前記鋳造ロールの周面間の距離が最短となる位置よりも下流である側堰板。
【請求項２】
前記上流部と前記下流部の材質が異なり、前記下流部の少なくとも鋳造板の端部に接する面は耐摩耗性材料でできている請求項１に記載の側堰板。
【請求項３】
前記上流部と前記下流部との分割面は、
前記一対の鋳造ロールの配置方向に沿う直線状の分割面と、
前記直線状の分割面の両端のそれぞれから、前記一対の鋳造ロールの成形面の外側に沿って湾曲して延在する湾曲分割面と、を含む請求項１又は２に記載の側堰板。
【請求項４】
前記上流部の下端は、前記鋳造ロールの側面に沿って一定距離垂下した下垂部を有し、
前記下垂部は、前記鋳造ロールから遠ざかる方向に板厚が連続で、及び／又は、断続的に単調増加し、
前記下流部の上端は、前記上流部に接して取り付けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の側堰板。
【請求項５】
前記上流部の下端と、前記下流部の上端とが接続される分割面の、前記一対の鋳造ロールの回転軸方向に沿う断面は、階段状断面を含む断面に形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の側堰板。
【請求項６】
軽金属材料を、自動車車体用パネルに用いられる板に製造する双ロール式鋳造装置であって、
所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ付勢され、一部が成形面を構成する円筒周面を含む、ロール幅が６００ｍｍ以上の一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向配置されるとともにその一端縁部が前記円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップに、前記軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記側堰板は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のものである双ロール式鋳造装置。
【請求項７】
軽金属材料を鋳造し自動車車体用パネルに用いられる板を双ロール鋳造により製造する金属板の鋳造方法であって、
所定のロールギャップをもって対向配置され、互いに平行な回転軸を中心にして等しい周速度で回転するとともに、相対的に接近する方向へ付勢され、一部が成形面を構成する円筒周面を含む、ロール幅が６００ｍｍ以上の一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向配置されるとともにその一端縁部が前記円筒周面に接触するか又は僅かな隙間をもって配置された一対の主堰板と、前記回転軸と直交して対向配置されるとともに前記一対の主堰板の両端面に密接された一対の側堰板とを含み、前記一対の鋳造ロールの前記ロールギャップに、前記軽金属材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備えたロール鋳造装置に軽金属の溶湯を供給しロール鋳造する金属板の製造方法において、
前記側堰板は、鋳造板排出方向に対し、上流部と下流部とに分かれ、
前記上流部の上端は溶湯がこぼれない位置に、下端は、溶湯が各鋳造ロールで冷却された半凝固層同士が接触する位置よりも５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の上流側に位置し、
前記下流部の上端は前記上流部の下端と接し、前記下流部の下端は前記鋳造ロールの周面間の距離が最短となる位置よりも下流である側堰板である金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側堰板及びこれを用いた双ロール式鋳造装置、並びに鋳造板製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板を鋳造する双ドラム連鋳において、軸が平行で互いに逆方向に回転する一対の冷却ドラムとサイド堰で形成される湯溜部に溶鋼を注入し、この冷却ドラムの周面で溶鋼を冷却・凝固し、凝固シェルを生成しつつ薄肉鋳片を連続鋳造するものが知られている（特許文献１）。この種の連続鋳造においては、一対の冷却ドラムの両端面に、サイド堰を押し付け、冷却ドラムの回転によりサイド堰耐火物（ＡｌＮなどアルミニウムを含有する窒化物又はＳｉＡｌＯＮなどアルミニウムを含有する酸窒化物）を摩耗せしめて、冷却ドラムとサイド堰のシール状態を維持し、溶鋼の湯漏れを防止している。以下、本発明の構成部材に対応させるために、双ドラム連鋳を双ロール鋳造、冷却ドラムを鋳造ロール、サイド堰を側堰板、湯溜部を溶湯ノズル、溶鋼を溶湯と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０５４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
軽金属板の双ロール鋳造においても、鉄鋼より溶湯温度は低いものの側堰板は金属溶湯と直接触れることから耐熱性や耐食性が求められ、金属製や、金属に断熱層を被覆したものや高価なセラミック製の側堰板が用いられている。しかし側堰板は熱負荷と浸食作用と摩耗作用を受けることから、側堰板の表層が剥がれ、異物となって鋳造シートに混入するため鋳造板の品質が悪化したり短時間に側堰板の交換を要するといった問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、側堰板から生じる異物が鋳造品に混入するのを抑制し、適切な頻度での交換を可能にしたできる側堰板及びこれを用いた双ロール式鋳造装置並びに鋳造板製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、側堰板にかかる負荷の性質と量が側堰板における部位により異なるとの経験から得られた知見に基づき、側堰板を、上流部と下流部とに分割して構成することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、側堰板を上流部と下流部とに分割しているので、金属溶湯による熱負荷と浸食を受けるのは主として上流部であり、摩耗が起きるのは、主として下流部になる。したがって、負荷の種類に応じた素材をそれぞれ用いることができるので、例えば上流部は比較的安価な金属材料又は断熱材で被覆した板製とし、下流部は耐熱性や耐圧力に優れたセラミック材料製とすれば、側堰板から異物が生じるのを抑制でき、それぞれを適切な頻度で交換することができるので、側堰板に要するコストが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る側堰板を用いた双ロール式鋳造装置の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の主要構成部の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る双ロール式鋳造装置の第２実施形態を示す拡大断面図である。
【図５】図３及び図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】他の実施形態の図３及び図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明に係る側堰板を用いた双ロール式鋳造装置の第１実施形態を示す側面図、図２は、図１の平面図、図３は、図１の主要構成部である鋳造ロール１１，１２と溶湯ノズル１４を示す拡大断面図である。本実施形態の双ロール式鋳造装置１は、溶解された軽金属材料を、特に限定はされないが例えば１０００℃／秒以上の冷却速度で鋳造し、所定厚さｔ、幅Ｗ、及び所定長Ｌの板２に製造するための鋳造装置である。冷却速度を大きくすることで強度が大きい板材が得られ不純物が含まれていても大きく成長せず、また生産性も高いという利点がある。鋳造された板２は、自動車の車体を構成する自動車車体用パネルに用いられるものに限定される。ここでいう自動車車体用パネルとは、ルーフ、エンジンフード、トランクリッド、ボディサイド、ドア、アンダーボディ、フレームに用いられるものをいい、他の部品は含まない。鋳造原料となる軽金属材料としては、アルミニウム、マグネシウム、ベリリウム、チタン、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが挙げられるが、高速ロール鋳造に対する適正から、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金が好ましく、アルミニウム合金には、アルミニウム・シリコン合金、アルミニウム・シリコン・マグネシウム合金その他のアルミニウム合金が含まれる。なお、アルミニウム合金の融点又は液相温度は、概ね４５０〜７００℃である。以下の説明では、軽金属としてアルミニウム合金を使用した例を説明する。また、以下においては、双ロール式鋳造装置のうち双ロール式縦型鋳造装置を本発明の実施形態として説明するが、本発明は縦型のものに限定されず、一対の鋳造ロール（同径及び異径を含む）を斜め配置に配置したタイプの鋳造装置や、水平に配置した横型の鋳造装置も適用することができ、これらのタイプの鋳造装置も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００１０】
本実施形態の双ロール式鋳造装置１は、所定のロールギャップ１３をもって対向配置された一対の鋳造ロール１１，１２と、当該一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の上方に配置され、アルミニウム系材料の溶湯５を受容する溶湯ノズル１４と、アルミニウム合金の溶湯５を収容し当該溶湯５を溶湯ノズル１４に注湯するレードル１５と、を備える。なお、図１及び図２には図示を省略するが、溶湯ノズル１４からロールギャップ１３を通過する溶湯５が、鋳造ロール１１，１２を近づける方向に作用するロール押圧を発生させる付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力を推定する反力推定器と、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール１１，１２がロールギャップ１３を通過する溶湯５から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットとを設けてもよい。図２に示すように、一対の鋳造ロール１１，１２と、溶湯ノズル１４と、レードル１５とは、それぞれの幅方向の中心軸ＣＬが一致するように配置されている。
【００１１】
一対の鋳造ロール１１，１２は、架台４に搭載され、一方の鋳造ロール１１は、回転軸１１１を中心にして回転するように設けられ、他方の鋳造ロール１２は、回転軸１１１に平行な回転軸１２１を中心にして回転するように設けられている。本実施形態における一方の鋳造ロール１１は、架台４に対して位置が固定され、他方の鋳造ロール１２は、スライドレール４１を介して一方の鋳造ロール１１に対して水平方向に接近及び離反移動が可能とされている。当該他方の鋳造ロール１２は、一方の鋳造ロール１１に向かう方向にばね又は流体圧シリンダなどの弾性体１２２により弾性付勢されているが、最も接近した際のロールギャップ１３は、目的とするアルミニウム合金板２の板厚ｔに応じたゼロを超える所定値、特に限定されないが例えば、０．５〜３ｍｍに設定されている。なお、一対の鋳造ロール１１，１２の両者を、架台４に対して互いに接近及び離反移動が可能に構成してもよい。
【００１２】
一対の鋳造ロール１１，１２は、互いに等しい周速度で回転するように、プーリ及びベルトなどの伝達機構を介して回転駆動モータ１１２に接続されている。本実施形態の鋳造ロール１１，１２は、外径が等しくされているので、一つの回転駆動モータ１１２により互いに逆方向、すなわちロールギャップ１３において溶湯５を鉛直下方向へ押し下げる力が作用するように等しい周速度で回転する。図１に示す例においては、一方の鋳造ロール１１は反時計方向に回転し、他方の鋳造ロール１２は時計方向に回転する。なお図示は省略するが、回転駆動モータ１１２は、出力軸の回転速度を可変とするインバータ装置により回転速度が制御され、当該インバータ装置は制御ユニットからの制御指令により制御される。
【００１３】
ちなみに、一対の鋳造ロール１１，１２の外径を等しくすれば、変速機構を設けることなく一つの回転駆動モータ１１２により等しい周速度で回転させることができる。また、一対の鋳造ロール１１，１２の外径を等しくし、後述する溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の中心をロールギャップ１３の中心に一致させれば、溶湯ノズル１４の下端の溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積が等しくなるので、鋳造される板の表裏における冷却速度が均等になる。ただし、本発明の一対の鋳造ロール１１，１２は、周速度が等しければ異なる外径であってもよい。この場合に、溶湯ノズル１４の下端の溶湯５と鋳造ロール１１，１２との接触面１１３，１２３の面積を等しくするためには、溶湯ノズル１４の主堰板１４１，１４２の中心の位置をロールギャップ１３の中心に対してどちらかにずらせばよい。
【００１４】
一対の鋳造ロール１１，１２は、熱伝導性が良好な銅などの金属板１１５，１２５を円筒状に成形し、これを、回転軸１１１，１２１の両端部にそれぞれ固定されたハブ１１４，１２４に固定することにより構成されている。金属板１１５，１２５の内部の一部又は全部には、冷媒が循環する循環系統が設けられ、少なくとも溶湯５との接触面１１３，１２３（以下、これらの接触面１１３，１２３を成形面１１６，１２６ともいい、成形面１１６，１２６の回転軸１１１，１２１方向の長さをロール幅ＷＲという。）の裏面の金属板１１５，１２５に冷媒が接触するように、スプレーノズルが設けられたり、あるいは金属板１１５，１２５の内部の一部又は全体が冷媒の流路とされている。本実施形態の一対の鋳造ロール１１，１２のそれぞれは、少なくとも溶湯５が接触する鋳造ロールの接触面１１３，１２３の温度を調節する温度調節器を含んでもよい。本実施形態を含む本発明の一対の鋳造ロール１１，１２のロール幅ＷＲは、６００ｍｍ以上であり、ロール幅ＷＲが６００ｍｍ未満のものは本発明の技術的範囲に含まれない。
【００１５】
本実施形態の溶湯ノズル１４は、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１と平行に対向配置された一対の主堰板１４１，１４２と、回転軸１１１，１２１と直交して対向配置されるとともに一対の主堰板１４１，１４２の両端面に密接された一対の側堰板１４３，１４４とを含んで構成されている。すなわち、本実施形態の溶湯ノズル１４は、４つの側面を有し、上面と下面がそれぞれ開口した矩形筒体とされている。なお、他方の鋳造ロール１２の接触面１２３に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板１４１には、当該他方の鋳造ロール１２が架台４に対して水平方向に移動する際においても、他方の鋳造ロール１２の接触面１２３との接触又は僅かな隙間を維持するように引張り弾性体１４７が設けられている。これに対して、一方の鋳造ロール１１の接触面１１３に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる主堰板１４２は、図示はしないが架台４に対して位置が固定されている。
【００１６】
第１実施形態の一対の側堰板１４３，１４４は、側堰板１４３が上部側堰板（本発明に係る上流部）１４３１と下部側堰板（本発明に係る下流部）１４３２とから構成され、側堰板１４４が上部側堰板１４４１と下部側堰板１４４２とから構成されている。図１及び図３には、一方の側堰板１４４を示し、代表的に当該側堰板１４４の構成を説明するが、他方の側堰板１４３も同様の構成とされている。
【００１７】
すなわち、側堰板１４４は、図３に示す鉛直方向に対しては、ロールギャップ１３と、主堰板１４１，１４２の下端縁部との間において、図３に示す水平方向に沿う水平分割面１４４３を含む分割面１４４５により、上部側堰板１４４１と下部側堰板１４４２とに分割されて構成されている。この分割面１４４５の鉛直方向の設定位置は、後述する半凝固層５２の合流点Ｐ３に対し、上流側５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲Ｒ１とされている。なお、ロールギャップ１３とは、一対の鋳造ロール１１，１２の周面間の距離が最短となる、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸１１１，１２１を結ぶ直線上における鋳造ロール１１，１２間のギャップであり、主堰板１４１，１４２の下端縁部とは、鋳造ロール１１，１２に接触しているか又は僅かな隙間を空けて設置されている縁部である。また、合流点Ｐ３とは、溶湯ノズル１４内の溶湯５が一対の鋳造ロール１１，１２により冷却されて半凝固層５２となり、一方の鋳造ロール１１による当該固液共存溶湯５２と、他方の鋳造ロール１２による当該半凝固層５２とが合流する位置である。
【００１８】
また上部側堰板１４４１の幅、すなわち図３に示す水平方向の幅は、一対の主堰板１４１，１４２の端面に密接可能な寸法であればよい。これに対して、下部側堰板１４４２の下端縁部は、図３に示す鉛直方向にはロールギャップ１３の位置又はこれ以下の位置まで延在し、図３に示す水平方向に対しては、少なくともロールギャップ１３を含む位置まで延在することが望ましい。図３に示す例において、下部側堰板１４４２の幅は、ロールギャップ１３を含み、鋳造ロール１１，１２の金属板１１５，１２５及びハブ１１４，１２４の一部に接触する寸法とされている。
【００１９】
図１及び図３に示す第１実施形態の側堰板１４４の分割面１４４５は、その全てが水平分割面１４４３から構成されている。また、上部側堰板１４４１の下端縁部と、下部側堰板１４４２の上端縁部とが接続される分割面１４４５の、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿う断面は、図５に示すように、階段状断面を含む非水平直線状断面に形成されている。すなわち、上部側堰板１４４１の下端には、鋳造ロール１１の側面に沿って一定距離だけ垂下した下垂部１４４１ａを有し、この下垂部１４４１ａは、鋳造ロール１１から遠ざかる方向に板厚が断続的に単調増加するように階段状断面とされている。図５に示す例においては１段の階段状断面に形成されているが、複数段の階段状断面のほか、傾斜直線状断面、波形状断面、湾曲状断面に形成してもよい。すなわち、下垂部１４４１ａは、鋳造ロール１１から遠ざかる方向に板厚が連続して単調増加するように形成してもよい。こうすることで、下部側堰板１４４２を鋳造ロール１１の回転軸方向に平行な方向に着脱可能となる。
【００２０】
本実施形態の一対の主堰板１４１，１４２及び一対の上部側堰板１４３１，１４４１は、アルミニウム合金等の鋳造に用いる軽金属の溶湯の温度に耐える耐熱性と溶湯に対する耐食性があればよく、溶湯の粘度が低く堰板に対する溶湯の流れる速度も高速ではないため、下部側堰板１４３２，１４４２のように耐摩耗性を有する必要はない。このため、ステンレス、耐熱鋼等の金属製板材又は金属製板材を基材とし、その表面（少なくとも主堰板と側堰板とで囲まれる内面）に、耐熱セラミックコーティングしたものや、高温耐熱性の向き不織布等にてなる断熱材層が形成されてなるものを用いることが好ましい。そして、一対の主堰板１４１，１４２は矩形状に形成され、その下端縁部は、上述したように一対の鋳造ロール１１，１２の円筒周面に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。
【００２１】
これに対し、一対の下部側堰板１４３２，１４４２は、鋳造に用いる金属の半凝固物による摩耗と側堰板に対する押圧力に耐えることが必要である。下部側堰板には溶湯ではなく、半凝固層が触れるのでアルミニウム合金の融点又は液相温度よりも温度が低くなるため上部側堰板よりも耐熱温度は低くてよい。むしろ半凝固層が接触することによる機械的擦過に対する耐摩耗性を有しかつ半凝固層から側堰板に対する強い押圧力に耐える強度を有していることが必要である。このため、下部側堰板はセラミックス製板材が好ましく用いられる。セラミック製板材としては、アルミナ、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等にてなる厚さ数ｍｍ〜数十ｍｍの板が好適に用いることができる。
【００２２】
なお、一対の側堰板１４３，１４４は、図２の平面図に示すように、一対の主堰板１４１，１４２の端面と一対の鋳造ロール１１，１２の両端面に、押圧弾性体１４５，１４６により押圧された状態で当接する。すなわち、主堰板１４１，１４２の幅方向の長さは鋳造ロール１１，１２の幅方向の長さとほぼ等しく形成され、一対の側堰板１４３，１４４は、これら一対の主堰板１４１，１４２と一対の鋳造ロール１１，１２とに押圧されている。ここで、本実施形態の側堰板１４３，１４４は、それぞれ上部側堰板１４４１と下部側堰板１４４２とに分割され、特に下部側堰板１４４２には一対の鋳造ロール１１，１２の回転により下方向に向かう外力が作用する。そのため、この外力に抗するための保持板１４３６，１４４６を設け、押圧弾性体１４５，１４６により押圧してもよい。図５に示す保持板１４４６（他方の側堰板１４３には保持板１４３６が同様に設けられている）は、断面Ｌ字状のプレートであり、下部側堰板１４４２の下端縁部を保持し、押圧弾性体１４６により押圧される。またこれに代えて、図６に示すように、下部側堰板１４４２と保持板１４４６とを留め具１４４７で固定し、押圧弾性体１４６により押圧される保持板１４４６であってもよい。こうした保持板１４３６，１４４６を設けることで、下部側堰板１４３２，１４４２が下側にずれるのを抑制することができる。
【００２３】
図１に戻り、溶湯ノズル１４の上方には、レードル（取鍋）１５が設けられ、当該レードル１５に収容された溶湯５を溶湯ノズル１４に注入するための、ホイストクレーンなどのレードル移動機構（不図示）が設けられている。アルミニウム合金の固形原材料は、レードル１５に投入された状態で別途の溶解炉にて溶解され、このレードル１５をレードル移動機構により溶湯ノズル１４の近傍に移動し、当該レードル１５を傾けることで溶湯５を溶湯ノズル１４に注入する。図１及び図２に示すレードル１５は、いわゆるバッチ方式による鋳造を行う場合のものを示すが、本発明に適用できるレードルは、溶解炉により溶解したアルミニウム合金の溶湯５を連続してレードル１５に給湯し、当該レードル１５の注湯口から溶湯ノズル１４へ連続して溶湯５を注湯するタイプの連続方式のものも含まれる。
【００２４】
一対の鋳造ロール１１，１２の下方には、ロールギャップ１３を通過して固相状態となったアルミニウム板２を略水平方向に案内するガイド板６が設けられ、その下流にガイドローラ７と巻取機３が設けられている。ロールギャップ１３を通過して固相状態となったアルミニウム板２は、ガイド板６により水平方向に案内されたのちガイドローラ７の上面を滑りつつ巻取機３によってロール状に巻き取られる。
【００２５】
次に作用を説明する。本実施形態の双ロール式鋳造装置１においては、一対の鋳造ロール１１，１２の回転を開始すると同時又は若干のタイムラグをもって、レードル１５から溶湯ノズル１４へ溶湯５を注入する。この溶湯注入初期段階において、溶湯ノズル１４への溶湯５の注入速度（単位時間当たりの注入容積）は、ロールギャップ１３を通過して固相状態となるアルミニウム合金板２の鋳造速度（単位時間当たりの鋳造容積）よりも大きい速度に設定する。
【００２６】
溶湯ノズル１４に注入された溶湯５は、ロールギャップ１３の中心水平線と交わる点Ｐ１から主堰板１４１，１４２に接触又は僅かな隙間をあけて設けられる点Ｐ２までの、一対の鋳造ロール１１，１２の接触面１１３，１２３と接触することで、溶湯５は冷却され、凝固し始める。図３において溶湯５のうち液相状態の溶湯を符号５１、固液共存の溶湯を符号５２、固相の溶湯（すなわちアルミニウム合金板２）を符号５３で示す。本実施形態の双ロール式鋳造装置１は、溶湯５の冷却速度が例えば１０００℃／秒以上となる冷間圧延鋳造法であり、この溶湯５の冷却速度に応じて一対の鋳造ロール１１，１２の周速度が設定される。
【００２７】
ここで、液相の溶湯５１が接触面１１３，１２３と接触する際の温度が高いと、凝固速度が遅くなり、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において下方にずれることになる。このため、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち液相の溶湯５１が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯５３が全体に占める割合が減少するので、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ１３は小さくなる。逆に、液相の溶湯５１が接触面１１３，１２３と接触する際の温度が低いと、凝固速度が早くなり、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において上方にずれることになる。このため、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち固相の溶湯５３が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯５１が全体に占める割合が減少するので、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ１３は大きくなる。このように、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の温度が変動すると、ロールギャップ１３の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウム合金板２の板厚ｔが不均一となる。
【００２８】
また、本実施形態の双ロール式鋳造装置１においては、いわゆるバッチ方式により所定量の溶湯５を溶湯ノズル１４に注入し、所定厚さｔ、所定幅Ｗ及び所定長さＬのアルミニウム合金板２を得るが、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の重量が、鋳造中にロールギャップ１３に重力として作用する。すなわち、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が高いと（溶湯重量が大きいと）、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これにより、ロールギャップ１３は大きくなる。また、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が高いと（溶湯重量が大きいと）、溶湯５と接触面１１３，１２３との密着度が大きくなり、溶湯５の凝固効率が高くなる。このため、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において上方にずれることになり、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち固相の溶湯５３が全体に占める割合が増加し、液相の溶湯５１が全体に示す割合が減少する。このため、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が増加する。これによっても、ロールギャップ１３は大きくなるといえる。
【００２９】
逆に、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が低いと（溶湯重量が小さいと）、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これにより、ロールギャップ１３は小さくなる。また、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面が低いと（溶湯重量が小さいと）、溶湯５と接触面１１３，１２３との密着度が小さくなり、溶湯５の凝固効率が低くなる。このため、図３に示す液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２の存在領域が、同図において下方にずれることになり、ロールギャップ１３を通過する溶湯のうち液相の溶湯５１が全体に占める割合が増加し、固相の溶湯５３が全体に占める割合が減少する。このため、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力が減少する。これによっても、ロールギャップ１３は小さくなるといえる。このように、溶湯ノズル１４に注入された溶湯５の液面の位置が変動すると、ロールギャップ１３の寸法が変動し、その結果、得られるアルミニウム合金板２の板厚ｔが不均一となる。
【００３０】
このため、本実施形態の双ロール式鋳造装置１では、ロールギャップ１３を通過する溶湯５が、弾性体１２２の弾性付勢に反して当該ロールギャップ１３を押し広げようとする反力を推定する反力推定器、たとえば溶湯ノズル１４の液面位置検出器や溶湯ノズル１４の溶湯温度検出器を設け、この反力推定器により推定された反力に応じて一対の鋳造ロール１１，１２がロールギャップ１３を通過する溶湯５から受ける単位時間当たりの受熱量を制御する制御ユニットを設け、推定された反力が大きいほど単位時間当たりの受熱量を小さく制御し、推定された反力が小さいほど単位時間当たりの受熱量を大きく制御してもよい。
【００３１】
そして、ロールギャップ１３を通過したアルミニウム合金板２は、鋳造ロール１１，１２の回転によって順次押し出され、ガイド板６及びガイドローラ７に案内されて巻取機３に巻き取られる。こうした本実施形態の双ロール式鋳造装置１を用いた鋳造過程においては、固液共存の溶湯５２の合流点Ｐ３の近傍において、側堰板１４３，１４４に、液相の溶湯５１及び固液共存の溶湯５２による熱負荷及び浸食と、固液共存の溶湯５１及び固相の溶湯５３による摩耗と、が同時に起きることから、側堰板の表層が剥がれ、異物となって鋳造板に混入するおそれがある。
【００３２】
しかしながら、本実施形態の側堰板１４３，１４４は、上述したとおりロールギャップ１３と主堰板１４１，１４２の下端縁部との間において上部側堰板１４４１（１４３１）と下部側堰板１４４２（１４３２）とに分割されている。より具体的には、固液共存の半凝固層５２が合流する合流点Ｐ３に対し、鉛直方向の上側の５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲において上部側堰板１４４１（１４３１）と下部側堰板１４４２（１４３２）とに分割されている。このため、金属溶湯５１〜５３による熱負荷と浸食が起こるのは主として上部側堰板１４４１（１４３１）、摩耗が起きるのは、主として下部側堰板１４４２（１４３２）になる。
【００３３】
そして、上述したとおり下部側堰板１４４２（１４３２）に耐摩耗性を有する材料を用いれば、上部側堰板１４４１（１４３１）は耐摩耗性を有する高価なセラミック板を用いなくとも金属板又は金属板に被覆したものを用いることができ、下部側堰板に耐摩耗性を有するセラミック板を用いれば半凝固層溶湯５による側堰板１４３，１４４の表層面の摩耗が抑制され、生産された鋳造板２に摩耗粉が混入することが抑制される。さらに下部側堰板の幅は上部側堰板に比し狭くてよいため高価なセラミック板の面積が小さくて済み一層コスト削減になる。長時間の鋳造に対しては下部側堰板１４４２（１４３２）を適切な頻度で交換すれば、上部側堰板１４４１（１４３１）を交換しなくても又は上部側堰板１４４１（１４３１）は下部側堰板１４４２（１４３２）より相対的に長い間隔で交換すればよい。
【００３４】
また本実施形態の上部側堰板１４４１の下端縁部と、下部側堰板１４４２の上端縁部とが接続される分割面１４４５の、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿う断面は、図５に示すように、階段状断面を含む断面に形成されている。したがって、側堰板１４３，１４４を分割して接続しても、これら上部側堰板１４４１の下端縁部と下部側堰板１４４２の上端縁部との接続面のシール面積、すなわち分割面１４４５のシール面積が充分に確保されるので、溶湯５の液漏れを抑制することができる。また、下部側堰板１４４２を鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿って容易に着脱することができる。
【００３５】
次に、図４を参照して本発明に係る双ロール式鋳造装置１の第２実施形態について説明する。図４は、本発明に係る双ロール式鋳造装置の第２実施形態を示す拡大断面図であり、図３に相当する断面図である。図４に示す第２実施形態の双ロール式鋳造装置１は、図１〜図３に示す第１実施形態の双ロール式鋳造装置１に比べて、側堰板１４３，１４４の分割面１４４５（１４３５）の形状が相違する。しかし、この側堰板１４３，１４４の分割面以外の部材の構成、形状、材質その他、以下に特記しないものについては上記第１実施形態の構成と同じである。したがって、第１実施形態と同一の部材や構成については、図４に図１〜図３、図５及び図６と同一の符号を付し、その説明をここに援用するものとする。
【００３６】
図４に示す側堰板１４４は、その分割面１４４５が、水平分割面１４４３と、この水平分割面１４４３の両端のそれぞれから、一対の鋳造ロール１１，１２の成形面１１６，１２６（接触面１１３，１２３）の外側に沿って湾曲して延在する湾曲分割面１４４４と、を含むように構成されている。なお、他方の側堰板１４３についても同様の構成とされている。この水平分割面１４４３は、上述した第１実施形態と同様に、図４に示す鉛直方向に対しては、ロールギャップ１３と、主堰板１４１，１４２の下端縁部との間において、図４に示す水平方向に沿う面である。また、湾曲分割面１４４４は、一対の鋳造ロール１１，１２の接触面１１３，１２３の外側に沿って湾曲して延在する面である。換言すれば、上部側堰板１４４１は鋳造ロール１１，１２の端面とは接触せず、下部側堰板１４４２のみが鋳造ロール１１，１２の端面と接触する。
【００３７】
また、本実施形態の側堰板１４４は、上述した第１実施形態の側堰板１４４と同様に、上部側堰板１４４１の下端縁部と、下部側堰板１４４２の上端縁部とが接続される分割面１４４５の、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿う断面は、図５に示すように、階段状断面を含む断面に形成されている。図５に示す例においては１段の階段状断面に形成されているが、複数段の階段状断面のほか、傾斜直線状断面、波形状断面、湾曲状断面に形成してもよい。図５に示す例では、上部側堰板１４４１の下端は、鋳造ロール１１の側面に沿って一定距離垂下した下垂部１４４１ａを有し、当該下垂部１４４１ａは、鋳造ロール１１から遠ざかる方向に板厚が連続で、及び／又は、断続的に単調増加するように形成されている。また、下部側堰板１４４２の上端は、上部側堰板１４４１に接して取り付けられている。こうすることで、下部側堰板１４４２を鋳造ロール１１の回転軸方向に平行な方向に着脱可能となる。
【００３８】
本実施形態の一対の下部側堰板１４３２，１４４２は、耐摩耗性を有するセラミックス製板材を用いる基材とすることが好ましい。これに対し、一対の上部側堰板１４３１，１４４１は、アルミニウム合金のような鋳造原料金属の溶湯温度に耐え得る耐熱性を有する金属板又は金属板を基材とし、必要に応じて適度の断熱性を有する断熱材層を設けたものを用いることが好ましい。ただし、下部側堰板１４３２，１４４２のように耐摩耗性を付与する必要はない。
【００３９】
このように構成された本実施形態の側堰板１４３，１４４は、上述したとおりロールギャップ１３と主堰板１４１，１４２の下端縁部との間において上部側堰板１４４１（１４３１）と下部側堰板１４４２（１４３２）とに分割されている。より具体的には、固液共存の半凝固層５２が合流する合流点Ｐ３に対し、水平分割面１４４３が、鉛直方向の上側の５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲において上部側堰板１４４１（１４３１）と下部側堰板１４４２（１４３２）とに分割されている。このため、これら金属溶湯５１〜５３による熱負荷と浸食が起きるのは主に上部側堰板１４４１（１４３１）であり、摩耗が起きるのは、主として下部側堰板１４４２（１４３２）になる。
【００４０】
そして、上述したとおり下部側堰板１４４２（１４３２）は耐摩耗性を有するセラミック板を用いるので、半凝固層５２による側堰板１４３，１４４の表層面の摩耗が抑制され、及び／又は、表層面から剥離した部材が生産された金属板２に混入することが抑制される。また、長時間の鋳造に対して上部側堰板１４４１（１４３１）と下部側堰板１４４２（１４３２）をそれぞれ適切な頻度で交換すればよい。したがって、高価なセラミック板が小さく済み及び／又は交換頻度が少なくて済みコストが削減される。特に本実施形態の分割面１４４５は、水平分割面１４４３と湾曲分割面１４４４とで構成され、上部側堰板１４４１が鋳造ロール１１，１２の端面に接触しないので、上部側堰板１４４１の交換頻度がより少なくなる。
【００４１】
また本実施形態の上部側堰板１４４１の下端縁部と、下部側堰板１４４２の上端縁部とが接続される分割面１４４５の、一対の鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿う断面は、図５に示すように、階段状断面を含む断面に形成されている。したがって、側堰板１４３，１４４を分割して接続しても、これら上部側堰板１４４１の下端縁部と下部側堰板１４４２の上端縁部との接続面のシール面積、すなわち分割面１４４５のシール面積が充分に確保されるので、溶湯５の液漏れを抑制することができる。また、下部側堰板１４４２を鋳造ロール１１，１２の回転軸方向に沿って容易に着脱することができる。
【００４２】
なお、以上説明した各実施形態においては、一対の側堰板１４３，１４４を同じ構成としたが、少なくとも側堰板１４３，１４４の一方を上述した各実施形態の構成にすれば、その側堰板については、上述した作用効果を奏するので、そのようにしてもよい。また、以上説明した各実施形態においては、一対の側堰板１４３，１４４を上部側堰板と下部側堰板とに二分割したが、三分割以上であってもよい。
【００４３】
上記実施形態の鉛直方向が本発明に係る鋳造板排出方向に相当し、上記実施形態の水平方向が本発明に係る一対の鋳造ロールの配置方向に相当し、上記実施形態の上部側堰板１４４１が本発明に係る上流部に相当し、上記実施形態の下部側堰板１４４２が本発明に係る下流部に相当する。
【符号の説明】
【００４４】
１…双ロール式鋳造装置
１１…鋳造ロール
１１１…回転軸
１１２…回転駆動モータ
１１３…溶湯との接触面
１１４…ハブ
１１５…金属板
１１６…成形面
１２…鋳造ロール
１２１…回転軸
１２２…弾性体
１２３…溶湯との接触面
１２４…ハブ
１２５…金属板
１２６…成形面
ＷＲ…ロール幅（成形面の回転軸方向の長さ）
１３…ロールギャップ
１４…溶湯ノズル
１４１，１４２…主堰板
１４３，１４４…側堰板
１４３１，１４４１…上部側堰板
１４３２，１４４２…下部側堰板
１４３３，１４４３…水平分割面
１４３４，１４４４…湾曲分割面
１４３５，１４４５…分割面
１４３６，１４４６…保持板
１４３７，１４４７…留め具
１４４１ａ…下垂部
１４５，１４６…押圧弾性体
１４７…引張り弾性体
１５…レードル（取鍋）
２…アルミニウム板
ｔ…アルミニウム板の厚さ
Ｗ…アルミニウム板の幅  Ｌ…アルミニウム板の長さ
３…巻取機
４…架台
４１…スライドレール
５…溶湯
５１…液相の溶湯
５２…固液共存の溶湯
５３…固相の溶湯（板）
６…ガイド板
７…ガイドローラ
【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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