(57)【要約】【課題】冷却ドラムの直下において金属薄帯の板厚の幅方向分布を精度良く測定できるとともに、金属薄帯のねじれを矯正することが可能な双ドラム式連続鋳造装置を提供する。【解決手段】回転する一対の冷却ドラムにより金属溶湯を凝固させて金属薄帯Ｓを製造する双ドラム式連続鋳造装置であって、凝固した金属薄帯Ｓが走行する前記一対の冷却ドラムの直下において、金属薄帯Ｓの一方の面側および他方の面側には、金属薄帯Ｓに対してガスを衝突させるように対向配置された一対のガスジェット噴出装置３１，３２が配設されており、この一対のガスジェット噴出装置３１，３２の内部には、それぞれ金属薄帯Ｓとの距離を計測する非接触式距離計４１，４２が金属薄帯Ｓの幅方向に複数配列されている。【選択図】図７
2018001241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する一対の冷却ドラムにより金属溶湯を凝固させて金属薄帯を製造する双ドラム式連続鋳造装置であって、
凝固した前記金属薄帯が走行する前記一対の冷却ドラムの直下において、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側には、前記金属薄帯に対してガスを衝突させるように対向配置された一対のガスジェット噴出装置が配設されており、
これらの一対のガスジェット噴出装置の内部には、それぞれ前記金属薄帯との距離を計測する非接触式距離計が前記金属薄帯の幅方向に複数配列されていることを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項２】
前記ガスジェット噴出装置は、前記金属薄帯の幅方向において噴出されるガス流量が変更可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項３】
前記非接触式距離計の測定結果から前記金属薄帯のねじれを検知するねじれ検知手段と、前記金属薄帯のねじれが検知された際に前記ガスジェット噴出装置から噴出されるガス流量を調整するガス流量制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項４】
前記ガスジェット噴出装置をスリットノズル方式とし、前記非接触式距離計を三角測量方式のレーザー距離計とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項５】
回転する一対の冷却ドラムにより金属溶湯を凝固させて金属薄帯を製造する双ドラム式連続鋳造装置を用いた金属薄帯の製造方法であって、
凝固した前記金属薄帯が走行する前記一対の冷却ドラムの直下において、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側に配設された一対のガスジェット噴出装置によって、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側にガスを衝突させて、前記金属薄帯のねじれを矯正するとともに、
一対のガスジェット噴出装置の内部において、前記金属薄帯の幅方向に複数配設された非接触式距離計によって、前記金属薄帯の板厚の幅方向分布を測定することを特徴とする金属薄帯の製造方法。
【請求項６】
前記非接触式距離計によって前記金属薄帯のねじれが検知された際に、前記金属薄帯の幅方向において噴出されるガス流量を変更して、前記金属薄帯のねじれを矯正することを特徴とする請求項５に記載の金属薄帯の製造方法。
【請求項７】
一対のガスジェット噴出装置によるガス噴出速度を、前記金属薄帯の幅方向に均一に、かつ、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側で同一とし、前記金属薄帯と前記ガスジェット噴出装置との間の距離によるガスの衝突力の差により、前記金属薄帯に対して回転モーメントを与え、前記金属薄帯のねじれを矯正することを特徴とする請求項５に記載の金属薄帯の製造方法。
【請求項８】
前記非接触式距離計によって前記金属薄帯のねじれを検知し、前記金属薄帯のねじれが検知された際に、一対のガスジェット噴出装置から噴出されるガス流量を増加させることを特徴とする請求項７に記載の金属薄帯の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の双ドラム式連続鋳造装置を用いた金属薄帯の製造方法であって、
前記金属薄帯のねじれを矯正するとともに、前記非接触式距離計によって前記金属薄帯の板厚の幅方向分布を測定し、
測定された板厚の幅方向分布に応じて、前記冷却ドラムの間隔、および、間隔の幅方向分布を制御することを特徴とする金属薄帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する一対の冷却ドラムにより金属溶湯を凝固させて金属薄帯を製造する双ドラム式連続鋳造装置、および、この双ドラム式連続鋳造装置を用いた金属薄帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属薄帯を製造する場合、例えば特許文献１に示されるように、一対の連続鋳造用冷却ドラム（以下、冷却ドラムという。）を平行に配置し、対向する周面をそれぞれ上方から下方に回転させ、これら冷却ドラムの周面によって形成された金属溶湯溜まり部に金属溶湯を注入し、金属溶湯を冷却ドラムの周面上で冷却、凝固させて、金属薄帯を連続鋳造する双ドラム式連続鋳造装置が用いられている。このような双ドラム式連続鋳造装置は、各種金属において適用されている。
【０００３】
双ドラム式連続鋳造装置においては、一対の冷却ドラムとの接触面から凝固が進み、一対の冷却ドラムの最接近点付近でほぼ厚み全域の凝固が完了する。一対の冷却ドラムは、金属薄帯を所定の圧力で押圧しながら下方へ放出することになる。
金属薄帯の厚みは一対の冷却ドラムの間隙によって定まるが、冷却ドラムおよびその支持機構の剛性は十分ではなく、冷却ドラムの熱膨張などがあるため、金属薄帯の厚みは必ずしも機械的に設定したドラム間隙とは一致せず、その正確な値は直接測定しなければ分からない。また、金属薄帯の厚みは幅方向にも分布を持つことになる。
【０００４】
金属薄帯の幅方向厚み分布は、幅中央と両端部との厚みに差が生じるクラウンと、左右両端部の厚みに差が生じるウェッジに分類できる。最終製品の寸法精度の観点からは、クラウンもウェッジも小さいほど、すなわち厚み分布が均一なほど好ましいが、クラウンは続く圧延工程での作業のし易さから、幅中央の厚みが両端より僅かに大きい所定値を維持することが望まれる場合もある。
【０００５】
冷却ドラムには、鋳造時の熱膨張で軸方向に不均一な径変化（以下サーマルクラウン）が生じ、概して幅中央が両端部より大径となる方向に成長することが分かっている。その結果、鋳造される金属薄帯のクラウンが鋳造時間とともに（すなわち薄帯の長手方向で）変化してしまう。
【０００６】
この対策として冷却ドラムには熱膨張を抑制するための内部水冷等の手段が用いられることがあるが、応答性は低い。高応答で制御する方法として、特許文献１および特許文献２には、二つの冷却ドラムの軸線を金属薄帯と平行する面内で互いに反対方向に傾動（クロス）させるドラム傾動装置を用いて、一対の冷却ドラム間の最接近距離を軸方向（幅方向）に二次曲線状に分布させる技術が開示されている。
【０００７】
一対の冷却ドラムは基本的には鋳造方向から見て軸線が平行になるように設置され、鋳造中には軸線の平行を保ったまま所定の押力で金属薄帯を挟圧する。金属薄帯からの反力は凝固状態によって変化し、幅方向に不均一となることもある。このため、機械装置の剛性まで含めて考えれば、一対の冷却ドラムの軸線の平行度を厳密に保つことは困難である。結果として金属薄帯にウェッジが生じることとなる。鋳造装置には金属薄帯の厚みを変更するため、あるいは金属薄帯に狭圧力を負荷するために、少なくとも一方のドラムを水平方向に移動させ間隔を変更する機能（以下ドラム開閉機構・装置）が設けられる。開閉機構がドラム両端部を独立に操作できる構造であれば、これを用いてウェッジを修正することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−０２４２５０号公報
【特許文献２】特公平０６−１０２２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述のウェッジは、予測することが困難なことから、金属薄帯の板厚を測定しなければ、ウェッジを修正することができなかった。
また、前述のドラム傾動装置やドラム開閉装置によって金属薄帯の板厚形状を制御する場合には、冷却ドラムの直下で金属薄帯の幅方向板厚分布を計測し、この計測値をフィードバックさせる必要がある。前述の特許文献１，２においては、板厚分布計測の必要性は述べているが、その具体的方法は開示されていない。
【００１０】
ここで、クラウンとウェッジは、金属薄帯の寸法や用途にもよるが、数μｍ程度の精度で調整することが求められる。たとえば幅１２００ｍｍの金属薄帯の中央厚みをｔＣ、両端から７５ｍｍ内側の厚みをｔ７５Ｒ、ｔ７５Ｌとした場合にｔＣ−（ｔ７５Ｒ＋ｔ７５Ｌ）／２で定されるクラウンは３０μｍ±５μｍ、（ｔ７５Ｒ−ｔ７５Ｌ）で定義されるウェッジは−１０μｍ〜１０μｍを目標とする場合がある。したがって、金属薄帯の板厚計測には最低でも１０μｍ以内、望ましくは５μｍ以内の分解能と再現性が求められる。
【００１１】
一方、双ドラム式連続鋳造では、金属薄帯の厚みやドラム直径にもよるが、金属薄帯は両ドラムの最接近点付近で凝固した後、例えば１２０ｍｐｍ（２ｍ／ｓ）の速度で送り出される。冷却ドラムの１ｍ下流側でも凝固から０．５秒しか経っておらず、その温度は１３００℃以上となることもある。したがって、接触式の厚み計測は適用することが困難であり、非接触方式を採用する必要がある。また、計測機に対する金属薄帯からの熱輻射の影響も考慮すれば、計測機と金属薄帯との間には相当な距離が必要である。
【００１２】
また、冷却ドラム間から放出される金属薄帯は厚み方向に振れる可能性があり、かつ、ねじれが生じている場合がある。金属薄帯のねじれは、一対の冷却ドラムと金属薄帯が最終的に剥離する際の剥離抵抗に左右、両面での偏差が有れば生じ得るし、両方のドラム軸が平行でない場合にも生じ得る。特に、前述の通りクラウン制御のためにドラムをクロスさせる場合は、原理的にねじれが生じることになる。但しこの場合にも冷却ドラムと金属薄帯の剥離抵抗が関係するため、ねじれを幾何学的に特定、予測できるわけではない。過度なねじれは金属薄帯の蛇行を招き、通板不良を生じる恐れがある。
【００１３】
そして、金属薄帯のねじれは、板厚の計測精度にも影響する。非接触厚み計測は、金属薄帯の厚み方向（表面鉛直方向）の直線上で測るため、計測線に対し金属薄帯の表面が角度θずれれば１／ｃｏｓθ−１の比率で誤差が生じる。仮にθが１０°なら誤差は１．５％となり、金属薄帯の厚みが２ｍｍならば３０μｍに相当する。クラウン、ウェッジに関しては、金属薄帯が幅方向の真直を保つ限り誤差は幅方向に均等に乗るので、理論上は影響しないが、金属薄帯が幅方向に真直のままねじれるとは限らないし、そもそも板厚の絶対値を正確に検知できる方が望ましい。
ねじれは、厚み計測場所の近くでピンチロール等によって金属薄帯を挟持できれば矯正できるが、冷却ドラム直下では金属薄帯の温度が極めて高いためにピンチロールとの凝着が起きやすく、金属薄帯の表面が疵つくおそれがある。またそのピンチロールの駆動装置、開閉装置や冷却装置も必要で、その制御機能まで含めれば設備として複雑化し好ましくない。
【００１４】
さらに、非接触の厚みの計測方式として、Ｘ線透過方式があるが、装置が大規模かつ高価であり、冷却ドラム直下に配置する設備としては考えにくい。
このため、二つの距離計を金属薄帯の一方の面および他方の面の鉛直線上に金属薄帯を挟み込むように配置し、二つの距離計間の距離からそれぞれの距離測定値を差し引くことで厚みを検知する両面距離計測式が有望である。このような距離計としては超音波式や、レーザー三角測量式、レーザー位相差方式などがあるが、数μｍレベルの測定精度を有し、且つ広く普及している方式はレーザー三角測量式である。しかし、レーザー三角測量式でも数μｍの精度を担保するためには計測距離は数百ｍｍまでに限定される。また、どの方式でもセンサ本体から被測定物までの雰囲気の密度とその変化（ゆらぎ）の影響を受けるため、高温の金属薄帯に対して高精度の距離測定を行うことは容易ではない。
【００１５】
以上のように、双ドラム式連続鋳造装置の冷却ドラム直下において、製出される金属薄帯の板厚の幅方向分布を精度良く測るためには、（１）距離計本体の高温雰囲気からの遮断、金属薄帯から受ける輻射熱の最小化、（２）測定雰囲気の温度、密度の安定化、熱ゆらぎの抑制、（３）金属薄帯のねじれの抑制、といった課題を解決する必要があった。
【００１６】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、冷却ドラムの直下において、金属薄帯のねじれを矯正することできるとともに、金属薄帯の板厚の幅方向分布を精度良く測定することが可能な双ドラム式連続鋳造装置、および、金属薄帯の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。まず、厚み計測位置における金属薄帯のねじれを、気体流の衝突力で矯正する方法を着想した。金属薄帯はその断面形状および高温であることから剛性は小さい。よって、高速の気体流を金属薄帯の適切な部位に衝突させることで、ねじれを矯正することが可能であると考え、検証を行った。
【００１８】
金属薄帯を鋳造方向に見て、ドラム位置を基準に厚み計測位置までに回転する角度を考える。仮にドラムから計測位置までの距離を８００ｍｍすると、計測位置での回転角度を距離８００ｍｍで除した値がねじれの強さ（ねじれ率）を表し、ねじれの矯正に必要な回転モーメントはこのねじれ率に比例する。金属薄帯の厚みを２ｍｍ、幅を１２００ｍｍとし、剛性率（せん断弾性係数）を１２００℃の鋼材を想定した３３００ｋｇｆ／ｍｍ２として回転モーメントを計算した例を図１に示す。
【００１９】
図１に示すように、金属薄帯が８００ｍｍで１０°程度ねじれる場合は、約２ｋｇｆ・ｍの回転モーメントで矯正できることが分かった。この計算は弾性変形を考えたものだが、実際にはドラム間から放出される時点の金属薄帯の厚み中心付近は凝固直後であり、ここに回転モーメントが作用すれば、金属薄帯の一方の面と他方の面との間で容易にせん断塑性変形が生じ、ねじれが根本的に解消される可能性が高い。また、金属薄帯が８００ｍｍで１０°のねじれとなるねじれ率自体は、実際上はやや過大な想定でもあることから、２ｍｍ厚、１２００ｍｍ幅の断面の薄鋼帯であれば、ねじれの矯正としては２ｋｇｆ・ｍの回転モーメントは必要最大値と考えて良い。
【００２０】
次に、高速の気体流によって金属薄帯に回転モーメントを付与する可能性を検討する。図２のグラフ中の左上の図に示すように、簡易的に金属薄帯の幅方向を３分割し、中央を除く両端部１／３にのみ、一方の面と他方の面で逆方向から気体流を衝突させることを想定する。すなわち幅方向を左右方向とすれば、一方の面の左側と他方の面の右側（あるいは他方の面の左側と右一方の面の右側）という具合に鋳造方向から見て点対称となるように気体流を当てる。衝突方向は金属薄帯の表面に略鉛直の方が、流体の持つ運動量を効率的に押し力に変換し易い。ここで衝突域は幅方向に細長い矩形と仮定する。
【００２１】
２ｍｍ厚、１２００ｍｍ幅断面の金属薄帯に対し、高さ（気体流の厚みに相当）１０ｍｍ、幅４００ｍｍの衝突域に均一な速度で気体流が衝突するとして、回転モーメントを計算した。結果を図２に示す。
なお、双ドラム式連続鋳造では、金属薄帯の表面酸化を抑止するため、ドラム下の空間を不活性ガスで置換しておくのが一般的である。よって気体流として空気の他にアルゴンガスを想定した。
【００２２】
前述の２ｋｇｆ・ｍの回転モーメントは、空気の場合は約７０ｍ／ｓ、アルゴンガスなら約６０ｍ／ｓの流速があれば得ることができる。アルゴンガスの密度は空気の１．３８倍であるために、同じ流速であれば衝突力がその分大きくなる。何れにせよ、６０〜７０ｍ／ｓという流速は、ガスジェットとしては一般的な範囲内にあり、十分に実現可能である。よって、気体流（ガスジェット）によって、金属薄帯のねじれを矯正可能である。
【００２３】
また、ガスジェットは、ノズルから噴出された後距離が離れるほど拡散し、金属薄帯に及ぼす衝突力が減じる。拡散した分、衝突領域が広がる効果はあるものの、衝突力は速度の二乗に比例するために速度減衰の影響の方が大きく、総じて遠距離ほど衝突力は小さくなる。
ここで、仮にねじれ矯正のための流速制御を行わずに、図３に示すように、金属薄帯の一方の面側に位置するノズル及び他方の面側に位置するノズルから一定速度のガスジェットを常時噴出する場合、ねじれた金属薄帯は、幅方向の両端側に行くに従って、いずれかの面側に位置するノズルに近づいた状態となる。このとき、そのねじれた金属薄帯に対するガスの衝突力は、ノズルに近い、金属薄帯の幅方向の端側に行く程大きくなるため、ねじれた金属薄帯においてノズルに近づいている部分を、そのノズルから離れる方向に押し戻す。これにより、ねじれた金属薄板は、その金属薄帯の幅方向の中央部を中心としてねじれが矯正される方向に回転（図３に示すものの場合、反時計回りに回転）するため、結果としてねじれが軽減、解消することとなる。
このように、対向するガスジェットに挟まれた金属薄帯には自動調芯的な作用が働いてそのねじれを軽減、解消することが可能となるため、自律的なねじれの矯正作用を得ることができる。当然ながら、自動調芯的な作用には金属薄帯のねじれの矯正のみならず、金属薄帯の走行位置を一定に保つ作用も含まれる。
【００２４】
ノズルの噴出口から金属薄帯までの距離に応じた衝突速度の減衰率を文献値等から仮定し、ねじれに対して自律的に作用する矯正方向の回転モーメントを試算した。矯正方向の回転モーメントを試算するに際しては、２ｍｍ厚、１２００ｍｍ幅断面の熱間薄鋼帯を対象とし、気体はアルゴンガス、衝突域は、高さ１０ｍｍ、幅１２００ｍｍ、ノズルからの噴出速度は全幅で一定とした。試算結果を図４に示す。前出のねじれ矯正に要する回転モーメントも点線にて記載してある。所定のねじれが生じた際に、ガスジェットの衝突力に金属薄帯の一方の面と他方の面で差が生じ、その分布を加味した積算値からねじれの矯正方向の回転モーメントが求まる。そして、このねじれの矯正方向の回転モーメントがねじれの矯正に必要な回転モーメントを上回れば、ねじれは自律的に矯正される。
【００２５】
本試算結果によれば、衝突速度を７０ｍ／ｓ以上とすれば、ねじれの自律的な矯正効果を期待できることが分かった。前述の通り、本試算はねじれを弾性変形で矯正することを想定したもので、実際にはもっと容易に、すなわちより低いガスジェット速度でも、自律的なねじれの矯正を期待できる。
【００２６】
さらに、本発明者らは、このガスジェットを、金属薄帯の厚みを計測する非接触式距離計の雰囲気温度安定化に活用することを着想した。
本発明の目的は、金属薄帯の幅方向厚み分布を計測すること、すなわち幅方向の複数箇所で距離計測を行うことであり、それぞれの計測位置において雰囲気安定化に必要な最低限のガスジェットは常時噴出しておく必要がある。その上で回転モーメント付与のために、幅方向で均一にあるいは部分的にガスジェットの流速を増加すれば良い。
また、例えば金属薄帯の幅方向の端部等において、金属薄帯を挟んで相対する位置に設けた二つの距離計で距離測定を行えば、同一点の一方の面と他方の面の距離差からねじれによる回転（傾斜）状態が検知できる。
【００２７】
本発明は、前述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る双ドラム式連続鋳造装置は、回転する一対の冷却ドラムにより金属溶湯を凝固させて金属薄帯を製造する双ドラム式連続鋳造装置であって、凝固した前記金属薄帯が走行する前記一対の冷却ドラムの直下において、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側には、前記金属薄帯に対してガスを衝突させるように対向配置された一対のガスジェット噴出装置が配設されており、この一対のガスジェット噴出装置の内部には、それぞれ前記金属薄帯との距離を計測する非接触式距離計が前記金属薄帯の幅方向に複数配列されていることを特徴としている。
【００２８】
この構成の双ドラム式連続鋳造装置によれば、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側に一対のガスジェット噴出装置が配設され、この一対のガスジェット噴出装置の内部に、それぞれ前記金属薄帯との距離を計測する非接触式距離計が前記金属薄帯の幅方向に複数配列されているので、非接触式距離計が高温雰囲気と接触することが抑制され、非接触式距離計の温度上昇を抑制することができる。また、測定雰囲気が噴出したガス雰囲気となるため、雰囲気の温度や密度のゆらぎの影響を抑えることができる。さらに、一対のガスジェット噴出装置が前記記金属薄帯に対してガスを衝突させるように配設されているので、噴出したガスによって金属薄帯のねじれを矯正することが可能となる。
したがって、双ドラム式連続鋳造装置の冷却ドラム直下において、製出される金属薄帯の幅方向厚み分布を精度良く測定することが可能となる。
【００２９】
ここで、本発明の双ドラム式連続鋳造装置においては、前記ガスジェット噴出装置は、前記金属薄帯の幅方向において噴出されるガス流量が変更可能とされていることが好ましい。
この場合、噴出されるガス流量を、金属薄帯の幅方向において適宜変更することにより、金属薄帯のねじれを的確に矯正することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の双ドラム式連続鋳造装置においては、前記非接触式距離計の測定結果から前記金属薄帯のねじれを検知するねじれ検知手段と、前記金属薄帯のねじれが検知された際に前記ガスジェット噴出装置から噴出されるガス流量を調整するガス流量制御手段を備えていることが好ましい。
この場合、前記非接触式距離計の測定結果によって金属薄帯のねじれを検知でき、ねじれが検知されたときのみ、ガスジェット噴出装置から噴出されるガス流量をねじれの矯正に必要な流量とすることが可能となる。これにより、金属薄帯のねじれ矯正のために使用されるガス量を削減することが可能となる。
【００３１】
さらに、前記ガスジェット噴出装置をスリットノズル方式とし、前記非接触式距離計を三角測量方式のレーザー距離計とすることが好ましい。
この場合、三角測量方式のレーザー距離計の光路を、スリットノズル方式のガスジェット噴出装置から噴出されるガスジェット内に包含することが可能となり、金属薄帯の厚み測定を精度良く行うことができる。また、スリットノズル方式とすることで、非接触式距離計への金属薄帯からの輻射熱の影響を十分に抑制することができる。さらに、ガスの流量も少なくすることができる。
【００３２】
本発明の金属薄帯の製造方法は、回転する一対の冷却ドラムにより金属溶湯を凝固させて金属薄帯を製造する双ドラム式連続鋳造装置を用いた金属薄帯の製造方法であって、凝固した前記金属薄帯が走行する前記一対の冷却ドラムの直下において、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側に配設された一対のガスジェット噴出装置によって、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側にガスを衝突させて、前記金属薄帯のねじれを矯正するとともに、一対のガスジェット噴出装置の内部において、前記金属薄帯の幅方向に複数配設された非接触式距離計によって、前記金属薄帯の板厚の幅方向分布を測定することを特徴としている。
【００３３】
この構成の金属薄帯の製造方法によれば、非接触式距離計の温度上昇を抑制することができる。また、雰囲気の温度や密度のゆらぎの影響を抑えることができる。さらに、一対のガスジェット噴出装置によって金属薄帯のねじれを矯正することが可能となる。
したがって、双ドラム式連続鋳造装置の冷却ドラム直下において、製出される金属薄帯の幅方向厚み分布を精度良く測定することが可能となる。
【００３４】
ここで、本発明の金属薄帯の製造方法においては、前記非接触式距離計によって前記金属薄帯のねじれが検知された際に、前記金属薄帯の幅方向において噴出されるガス流量を変更して、前記金属薄帯のねじれを矯正する構成としてもよい。
この場合、ねじれを検知した際に、前記金属薄帯の幅方向において噴出されるガス流量を変更することで、金属薄帯のねじれを的確に矯正することが可能となる。
【００３５】
また、本発明の金属薄帯の製造方法においては、一対のガスジェット噴出装置によるガス流量を、前記金属薄帯の幅方向に均一に、かつ、前記金属薄帯の一方の面側および他方の面側で同一とし、前記金属薄帯と前記ガスジェット噴出装置との間の距離によるガスの衝突力の差により、前記金属薄帯に対して回転モーメントを与え、前記金属薄帯のねじれを矯正する構成としてもよい。
この場合、一定のガスを噴出しておくことで、金属薄帯のねじれが自律的に矯正されることになり、ねじれの矯正を比較的容易に行うことができる。
【００３６】
また、本発明の金属薄帯の製造方法においては、前記非接触式距離計によって前記金属薄帯のねじれを検知し、前記金属薄帯のねじれが検知された際に、一対のガスジェット噴出装置から噴出されるガス流量を増加させることが好ましい。
この場合、ねじれが検出された際にのみ、ガス流量を増加させることで金属薄帯のねじれを矯正することができ、使用するガスの流量を削減することができる。
【００３７】
さらに、本発明の金属薄帯の製造方法は、前述の双ドラム式連続鋳造装置を用いた金属薄帯の製造方法であって、前記金属薄帯のねじれを矯正するとともに、前記非接触式距離計によって前記金属薄帯の板厚の幅方向分布を測定し、測定された板厚の幅方向分布に応じて、前記冷却ドラムの間隔、および、間隔の幅方向分布を制御することことを特徴としている。
【００３８】
この構成の金属薄帯の製造方法によれば、金属薄帯の幅方向厚み分布を鋳造直後に精度良く計測することができる。計測された厚み分布から平均厚み、幅中央と両端部の板厚差（クラウン）、幅両端間の板厚差（ウェッジ）を算出し、これを用いて冷却ドラムの間隙、間隙分布を応答性良く制御することで、厚み精度の高い金属薄帯を製造することが可能となる。また、金属薄帯の製造歩留を上げることができる。
【発明の効果】
【００３９】
前述のように、本発明によれば、冷却ドラムの直下において、金属薄帯のねじれを矯正することできるとともに、金属薄帯の板厚の幅方向分布を精度良く測定することが可能な双ドラム式連続鋳造装置、および、金属薄帯の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】金属薄帯のねじれによる回転角と、ねじれ矯正に要する回転モーメントとの関係を示すグラフである。
【図２】気体流の衝突速度と金属薄帯に加わる回転モーメントとの関係を示すグラフである。
【図３】金属薄帯に対して気体流（ガスジェット）を幅方向で均一に、かつ、一方の面と他方の面で同一に衝突させた状態を示す説明図である。
【図４】金属薄帯のねじれによる回転角と、ねじれ矯正回転モーメントとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る双ドラム式連続鋳造装置の一例を示す概略説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置に備えられたガスジェット噴出装置の斜視説明図である。
【図７】図６に示すガスジェット噴出装置の内部に配設された非接触式距離計（三角測量方式のレーザー距離計）の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る双ドラム式連続鋳造装置に備えられたガスジェット噴出装置の斜視説明図である。
【図９】図８に示すガスジェット噴出装置の内部に配設された非接触式距離計（三角測量方式のレーザー距離計）の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態である双ドラム式連続鋳造装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（第１の実施形態）
以下、添付した図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
本実施形態である双ドラム式連続鋳造装置１０は、図５に示すように、一対の冷却ドラム１１，１１と、金属薄帯Ｓを搬送するピンチロール１３と、一対の冷却ドラム１１，１１の幅方向両端部に配設された一対のサイド堰（図示なし）とを備えており、これら一対の冷却ドラム１１，１１と一対のサイド堰とによって構成された金属溶湯溜まり部１５に金属溶湯が供給される構成とされている。
【００４２】
一対の冷却ドラム１１，１１の下方側には、チャンバー２０が設けられている。
そして、このチャンバー２０内に、一対のガスジェット噴出装置３１，３２が配設されている。本実施形態では、給気管２１がそれぞれのガスジェット噴出装置３１，３２に接続されており、チャンバー２０内にはこれらのガスジェット噴出装置３１，３２からガスが供給され、チャンバー２０内の雰囲気ガスが排気管２２を介して外部に排出される構成とされている。
【００４３】
ここで、図５および図６に示すように、一対のガスジェット噴出装置３１，３２は、金属薄帯Ｓを挟んで対称位置に対を成すように配置されており、幅方向に均一な流速分布をもつガスジェットを金属薄帯Ｓの同一部位の一方の面および他方の面に向けて噴出するように構成されている。噴出するガスは空気あるいは不活性ガスとし、本実施形態ではＡｒガスとしている。噴出するガスの温度は５０℃以下とすることが好ましい。ここで使用されるガスは、循環方式とし、クーラー等を用いて温度制御を行うことが好ましい。
【００４４】
そして、本実施形態では、図５および図７に示すように、ガスジェット噴出装置３１，３２の内部には、それぞれ複数の非接触式距離計４１，４２が配設されている。
具体的に、ガスジェット噴出装置３１，３２の非接触式距離計４１，４２は、金属薄帯Ｓを挟んで相対する位置（本実施形態においては、金属薄帯Ｓを挟んで対称となる位置）に配設されている。図８に示すものの場合、非接触式距離計４１Ｒ，４２Ｒ、非接触式距離計４１Ｃ，４２Ｃ、非接触式距離計４１Ｌ，４２Ｌの各組が、金属薄帯Ｓを挟んで対称に位置している。また、これらの非接触式距離計４１Ｒ，４２Ｒの間、非接触式距離計４１Ｃ，４２Ｃの間、非接触式距離計４１Ｌ，４２Ｌの間の間隔は、予め定められた距離に保たれている。
【００４５】
そして、金属薄帯Ｓの一方の面側および他方の面側で、各非接触式距離計４１，４２が金属薄帯Ｓまでの距離をそれぞれ計測することにより、相対する位置にある二つの非接触式距離計４１Ｒ，４２Ｒ、非接触式距離計４１Ｃ，４２Ｃ、非接触式距離計４１Ｌ，４２Ｌの各組の二つの距離計測値の和と、それらの各組の二つの非接触式距離計の間の距離との関係から、金属薄帯Ｓの厚みを算出することができる。また、各組の二つの非接触式距離計の距離測定値の差から金属薄帯Ｓの位置ずれを検知することが可能となる。
【００４６】
金属薄帯Ｓの厚みを幅方向の複数点で測る目的の一つは、金属薄帯Ｓのクラウン及び／又はウェッジを検知するためであり、その目的のためには数μｍレベルの精度が期待される。また、金属薄帯Ｓの位置ずれを検知する目的は、金属薄帯Ｓのねじれによる回転角を求めるためである。また、万が一金属薄帯Ｓのねじれを矯正し切れない場合、あるいは矯正途中で傾斜角が残存している場合には、この傾斜角を用いて厚み計測値の補正を行う。
【００４７】
金属薄帯Ｓのウェッジを検知するために、少なくとも金属薄帯Ｓの幅両端付近でそれぞれの端から等距離にある２点での厚み計測が必要である。また、金属薄帯Ｓのクラウンとウェッジとの両方を検知するために、少なくとも金属薄帯Ｓの幅中央点と両端付近でそれぞれの端から等距離にある２点の計３点での厚み計測が必要である。両端付近では例えば端から７５ｍｍ内側の点としておけば、クラウンを二次曲線に近似し易く、冷却ドラム１１でのクラウン制御に活かし易い。
【００４８】
数μｍの精度を有する非接触式距離計４１，４２として、三角測量式のレーザー距離計を用いることが有力な選択肢である。この場合には、レーザー光の往路・復路ともにガスジェット内に入れるために、ガスジェット噴出装置３１，３２はスリット方式とすることが好ましい。
ガスジェット噴出装置３１，３２は、図６に示すように、内部に箱状の広い単一の空間を有するヘッダー３４と高速気流を生み出して噴出するノズル３５とを備えているが、スリット方式ではヘッダー３４からノズル３５にかけて連続的に断面が狭くなる一体型でも良い。本実施形態の場合は、スリット方式が採用されていて、ガスジェット噴出装置３１，３２のヘッダー３４の内部空間及びノズル３５のスリットは、全体として金属薄帯Ｓの幅方向に沿う方向に長く延び、全体として均一な流速分布が形成されるようになっている。なお、ノズル３５のスリットは、全体として横長の略矩形状に形成されていて、金属薄帯Ｓに対し、略矩形状の範囲にガスを衝突させることができるようになっている。
【００４９】
本実施形態のような構成のガスジェット噴出装置３１，３２の場合、ノズル３５に比べて流速が小さいヘッダー３５の内部空間に非接触式距離計４１，４２の本体を収めれば、非接触式距離計４１，４２の影響でガスジェットが乱されるおそれは少ない。その一方で非接触式距離計４１，４２の本体周辺にも冷却には十分な気流を確保する。スリット内での流速分布は必ずしも均一である必要はないが、均一である方がねじれ矯正の制御には使い易い。必要に応じてヘッダー３４内に整流羽根などを設けることで、スリット内での流速分布を均一化してもよい。
【００５０】
金属薄帯Ｓから非接触式距離計４１，４２までの距離（計測距離）は、計測精度を確保するため、５００ｍｍ以内、望ましくは３００ｍｍ以内とする。ノズル３５の先端と金属薄帯Ｓとの距離は５０〜１００ｍｍ程度に設定することが好ましい。このように、ノズル３５と金属薄帯Ｓの走行路との間に一定の距離を確保するのは、鋳造初期には金属薄帯Ｓが破断したり、溶融金属のスプラッシュが落下したりすることがあるので、このような破断した金属薄帯やスプラッシュによってノズル３５が破損することを抑止するためである。また、鋳造初期でねじれ矯正制御が有効に機能する前の段階において、ある程度の金属薄帯Ｓの回転を許容し、金属薄帯Ｓがノズルに接触することを抑止するためである。仮に１２００ｍｍ幅の金属薄帯Ｓが９°ねじれた場合、両端では９５ｍｍの位置ずれが生じる。なお、ガスジェット噴出装置３１，３２を可動式とし、鋳造初期には間隔を開いておいて、安定後に所定位置に戻す方法も考えられるが、非接触式距離計４１，４２と一体であるガスジェット噴出装置３１，３２の位置や平行度は、厚み計測精度に直結するため、精密な機械装置が求められる。
ノズル３５の長さを２００ｍｍ以内で設計することにより、金属薄帯Ｓとノズル３５の先端との距離を１００ｍｍとし、非接触式距離計４１，４２をヘッダー３４内のノズル３５の入口部分に設置すれば、計測距離をおよそ３００ｍｍとすることができる。
【００５１】
ガスジェット噴出装置３１，３２によって既に述べたような金属薄帯Ｓの自律的なねじれの矯正を行わせる場合、ガスジェットの流速は、金属薄帯Ｓの幅方向で均一且つ両ガスジェット噴出装置３１，３２で同一とする。このとき、金属薄帯Ｓの自律的なねじれの矯正作用を得るために必要なガスジェットの流速は、鋳造する金属薄帯Ｓの剛性やねじれの発生状況によって異なるため、一概には言えないが、たとえば２ｍｍ厚、１２００ｍｍ幅断面の熱間薄鋼帯を対象とし、冷却ドラム１１，１１の最接近点から８００ｍｍ下方でねじれを矯正する場合には、ノズル出口速度で常時８０ｍ／ｓ以上とすることが好ましい。また、ねじれ矯正に必要な流速が小さくて済む場合でも、レーザー光路の雰囲気温度安定化のために２０ｍ／ｓ以上の流速は常時確保する必要がある。
【００５２】
ガスジェット噴出装置３１，３２は、ガスジェットの流速を可変式とし、通常時は低流速とし、金属薄帯Ｓの所定量以上のねじれを検知した場合に、流速を上げるようにしても良い。ガスジェットの流速増加の仕方は種々考えられるが、たとえば金属薄帯Ｓのねじれ矯正が達成されるまで流速を順次上げる方法を取れば、ガスジェット生成のためのエネルギーは最小で済む。しかし、この方法ではガスの総流量が変化するため、ガスの供給方法にも依るが、応答性などが低くなる可能性がある。
一方で、最初から十分な流速で一定としておけば、ガスジェット噴出装置３１，３２にはガスジェットの流速の制御機構が不要となり全体としての構成を単純化できる上、ねじれ矯正が遅れる心配も無い。
【００５３】
なお、金属薄帯Ｓの表面の酸化防止の目的で、鋳造後所定温度に下がるまでの間、不活性ガス雰囲気内を通過させる場合がある。その場合には、前述のチャンバー２０内の雰囲気を不活性ガスで置換した後に、この不活性ガスを循環させる方式でガスジェットに用いれば、ガスジェットの流量が大きくなっても、ブロワー等の動力コストしかかからないため、経済的である。
【００５４】
以上、本実施形態である双ドラム式連続鋳造装置１０によれば、一対のガスジェット噴出装置３１，３２が、金属薄帯Ｓを挟んで対称位置に対を成すように配置されており、幅方向に均一な流速分布をもつガスジェットを金属薄帯Ｓの同一部位の一方の面および他方の面に向けて噴出するように構成されているので、金属薄帯Ｓにねじれが生じた際に、自律的にこのねじれが矯正されることになる。また、ガスジェット噴出装置３１，３２の内部に非接触式距離計４１，４２が配設されているので、非接触式距離計４１，４２が高温にさらされるおそれがない。さらに、非接触式距離計４１，４２の光路がガスジェット内に配置されているので、光路周囲の雰囲気ガスの温度、密度のゆらぎの影響を抑制することができる。
よって、非接触式距離計４１，４２により、金属薄帯Ｓの板厚分布を安定して測定することができ、金属薄帯Ｓのクラウン、ウェッジを精度良く測定することが可能となる。
【００５５】
（第２の実施形態）
本実施形態の双ドラム式連続鋳造装置１０においては、ガスジェット噴出装置３１，３２において、ガスジェットの幅方向の流速分布が可変とされている点で、第１の実施形態である双ドラム式連続鋳造装置と相違している。
このとき、ガスの流速は幅方向に連続的に変えても良いが、ガスジェット噴出装置３１，３２を、幅方向に複数の噴出部を備えた構成とし、それぞれの噴出部毎にガスの流速を独立して変更できるようにすれば良い。
【００５６】
なお、各ガスジェット噴出装置において、幅方向に複数の噴出部は必ずしも幅方向に連続している必要はなく、隣り合う噴出部間に隙間があってもかまわない。極端な例として、ウェッジ計測とねじれ矯正のみを狙いとする場合には金属薄帯の幅中央付近に噴出部を設けず、幅両端付近の２ヶ所にのみ噴出部を設けても良い。また各噴出部の幅や厚み等の形状も、金属薄板の幅方向に対称でありさえすれば良い。いずれの場合にも本発明においては、金属薄板の一面側において幅方向に並設された噴出部群を一つのガスジェット噴出装置とみなしている。
【００５７】
本実施形態では、図８に示すように、ガスジェット噴出装置３１，３２は、幅方向に三つの噴出部（３１Ｒ，３１Ｃ，３１Ｌ／３２Ｒ，３２Ｃ，３２Ｌ）をそれぞれ連続的に並設した構成となっている。これらの各噴出部（３１Ｒ，３１Ｃ，３１Ｌ／３２Ｒ，３２Ｃ，３２Ｌ）は、噴出部３１Ｒ，３２Ｒ、噴出部３１Ｃ，３２Ｃ、噴出部３１Ｌ，３２Ｌの各組が、金属薄帯Ｓを挟んで相対する位置（本実施の形態の場合、金属薄帯Ｓを挟んで対称となる位置）に配設されている。そして、金属薄帯Ｓの両面において、その金属薄帯Ｓの幅方向に３等分した範囲それぞれに対して、ガスジェット噴出装置３１，３２の対応位置にある噴出部からガスジェットを噴出可能となっている。
【００５８】
さらに、各噴出部（３１Ｒ，３１Ｃ，３１Ｌ／３２Ｒ，３２Ｃ，３２Ｌ）は、図８及び図９に示すように、内部に箱状の単一の空間を有するヘッダーと高速気流を生み出して噴出するノズルとを備えている。実施形態においては、いずれの噴出部も、前述の第一の実施形態と同様、ヘッダーからノズルにかけて連続的に断面が狭くなり、ノズルに横長の略矩形状のスリット形成された一体型のスリット方式の構成となっていて、各噴出部は、スリットの大きさを含めて相互に同大同形となっている。そして、対称位置にある噴出部（３１Ｒ，３１Ｃ，３１Ｌ／３２Ｒ，３２Ｃ，３２Ｌ）は、金属薄帯Ｓの各面のほぼ同じ位置、範囲に対してガスジェットを噴出、衝突させることができるようになっている。
【００５９】
また、図９に示すように、ガスジェット噴出装置３１，３２の各噴出部（３１Ｒ，３１Ｃ，３１Ｌ／３２Ｒ，３２Ｃ，３２Ｌ）の内部空間には、それぞれ（４１Ｒ，４１Ｃ，４１Ｌ／４２Ｒ，４２Ｃ，４２Ｌ）が配設されている。これらの非接触式距離計４１，４２は、金属薄帯Ｓを挟んで相対する位置にそれぞれ設けられていて、本実施形態においては、非接触式距離計４１Ｌ，４２Ｌ、非接触式距離計４１Ｃ，４２Ｃ、非接触式距離計４１Ｒ，４２Ｒの各組が、金属薄帯Ｓを挟んで対称に位置している。また、これらの非接触式距離計４１Ｌ，４２Ｌの間、非接触式距離計４１Ｃ，４２Ｃの間、非接触式距離計４１Ｒ，４２Ｒの間は、予め定められた距離に保たれている。そして、金属薄帯Ｓの一方の面側および他方の面側で、各非接触式距離計４１，４２が金属薄帯Ｓまでの距離をそれぞれ計測することにより、前述の第１の実施形態と同様に、金属薄帯Ｓの厚みの算出、及び金属薄帯Ｓの位置ずれの検知が可能となっている。
【００６０】
図１０に、本実施形態である双ドラム式連続鋳造装置１０の制御ブロック図を示す。
演算装置５１において、ガスジェット噴出装置３１，３２の内部に配設された非接触式距離計４１，４２の計測データに基づいて、金属薄帯Ｓの厚み（クラウンやウェッジを含めた厚み分布）と金属薄帯Ｓのねじれを算出する。
この演算装置５１で算出された金属薄帯Ｓの厚み、クラウン、ウェッジのデータが、冷却ドラム開閉制御装置５２に伝送され、一対の冷却ドラムの間隔、間隔の幅分布、クロス角等が調整される。
【００６１】
一方、この演算装置５１で算出された金属薄帯Ｓのねじれ量、ねじれ方向のデータは、ガスジェット噴出装置３１，３２を制御するガスジェット制御装置５３へと伝送される。
ここで、ガスジェット噴出装置３１，３２は、分割された区画へガスを分配するとともにそれぞれのガス流量を調整する分配・流量調整装置６１と、この分配・流量調整装置６１へガスを供給するブロア６２と、ガスの総流量を調整する流量調整装置６３と、循環するガスの温度を調整するクーラー６４とを備えている。
【００６２】
ガスジェット制御装置５３は、演算装置５１から伝送された金属薄帯Ｓのねじれ量、ねじれ方向のデータに基づいて、金属薄帯Ｓのねじれを矯正するように、流量調整装置６３、ブロア６２、分配・流量調整装置６１等に指令を送り、金属薄帯Ｓのねじれの矯正に用いる噴出部のガス流量の増減（ガスジェットの流速の上昇・降下）等を行うように構成されている。
【００６３】
以下、２ｍｍ厚、１２００ｍｍ幅断面の熱間薄鋼帯を金属薄帯Ｓとして、冷却ドラム最接近点から８００ｍｍ下方でねじれ矯正する場合を例として説明する。
なお、ガスジェット噴出装置３１，３２によるガスジェットの流速は、ノズル出口で２０ｍ／ｓから８０ｍ／ｓの範囲で噴出部毎に調整可能とする。
【００６４】
金属薄帯Ｓのねじれの方向に応じ、金属薄帯Ｓの断面中心から見て点対称位置にある二つの噴出部におけるガスジェットの流速を最大８０ｍ／ｓまで上げる。
金属薄帯Ｓのねじれは、非接触式距離計４１Ｒで測定された距離と非接触式距離計４２Ｒで測定された距離との差、非接触式距離計４１Ｌで測定された距離と非接触式距離計４２Ｌで測定された距離との差から検知する。たとえば、非接触式距離計４１Ｒで測定された距離＞非接触式距離計４２Ｒで測定された距離、かつ、非接触式距離計４１Ｌで測定された距離＜非接触式距離計４２Ｌで測定された距離となるねじれが生じていれば、噴出部３１Ｌと噴出部３２Ｒにおいて流速を高めるようにする。
【００６５】
回転モーメントは、金属薄帯Ｓの幅端部側に位置する区画において一方の面と他方の面でのガスジェット、すなわち最大８０ｍ／ｓのガスジェットと２０ｍ／ｓのガスジェットの衝突力の差として作用する。一方、金属薄帯Ｓの中央区画では一方の面および他方の面でともに２０ｍ／ｓで噴出されたガスジェットが衝突するために、力はつり合い、回転モーメントは作用しない。
しかし、この方法ではガスの総流量が変化するため、前述の通り、応答性などの点で問題が生じる場合もある。対策として、金属薄帯Ｓを挟んで相対する区画の合計流量を一定とし、比率のみ変更する方法が考えられる。つまり、ねじれ矯正制御時に８０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓの流速バランスを実現する必要があるなら、制御を要しない場合には５０ｍ／ｓ、５０ｍ／ｓで均等化させておけば良い。
【００６６】
本実施形態である双ドラム式連続鋳造装置１０によれば、前述した第１の実施形態に比べて、ねじれ矯正の効率は高いので、ガスの総流量を節約でき、その生成エネルギーも小さくできる。
また、非接触式距離計４１，４２により、金属薄帯Ｓの板厚を安定して精度良く測定することができ、この測定データに基づいて、演算装置５１で金属薄帯Ｓの厚み、クラウン、ウェッジを精度良く算出することが可能となる。そして、演算装置５１で算出された金属薄帯Ｓの厚み、クラウン、ウェッジのデータが、冷却ドラム開閉制御装置５２に伝送され、一対の冷却ドラムの間隔、間隔の幅分布、クロス角等が調整されるので、幅方向での厚み分布が安定した高品質な金属薄帯Ｓを製造することが可能となる。
【００６７】
なお、この発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
【実施例】
【００６８】
次に、本発明の効果を確認した実験結果について説明する。
【００６９】
（実施例１）
幅中央の直径が８００ｍｍ、胴長が１２００ｍｍの一対の冷却ドラムを有する双ドラム式連続鋳造装置において、冷却ドラムの最接近点の下方８００ｍｍの位置に、三角測量式レーザー距離計を内包したガスジェット噴出装置を設置した。
前述の本発明の第１の実施形態のように、ガスジェット噴出装置は鋳造される金属薄帯の走行ラインを挟み、対称位置に対を成して向き合う方向で配置され、金属薄帯が無ければ双方のガスジェットが正面から衝突し合うように、金属薄帯が有ればその一方の面および他方の面に垂直に衝突するようになっている。ガスジェット噴出装置は厚み１０ｍｍのスリット型ノズルとヘッダー部からなり、ヘッダー部およびノズルは全幅１２００ｍｍにおいて均一な流速分布を持つように作られている。
【００７０】
金属薄帯の走行ラインからノズル先端までの距離は１００ｍｍ、ヘッダー内のレーザー距離計までの距離を３００ｍｍとした。レーザー距離計は金属薄帯の幅中央および両端から７５ｍｍ内側の点で金属薄帯の表面までの距離を金属薄帯の一方の面および他方の面でそれぞれ測定できるようにヘッダー当たり３個、計６個設置され、金属薄帯の幅方向で同位置に有るレーザー距離計の対は、６００ｍｍの間隔で正確に向き合わせてある。
【００７１】
以下、二体のガスジェット噴出装置３１，３２にそれぞれ配設された非接触式距離計４１，４２の幅方向３箇所のレーザー距離計を右：Ｒ、中央：Ｃ、左：Ｌと識別して、４１Ｃ、４２Ｒなどと呼ぶこととする。対向するレーザー距離計、たとえば４１Ｃと４２Ｃの距離計での測定値の和を６００ｍｍから差し引いたものが金属薄帯の厚みを表わし、４１Ｃと４２Ｃの計測距離の差が金属薄帯の位置ずれＳＣを表わす。
このようにして求められた金属薄帯の幅中央の厚みをｔＣ、両端から７５ｍｍ内側の厚みをｔ７５Ｒ、ｔ７５Ｌとし、金属薄帯のクラウンをｔＣ−（ｔ７５Ｒ＋ｔ７５Ｌ）／２と定義し、ウェッジを（ｔ７５Ｒ−ｔ７５Ｌ）と定義する。また、金属薄帯のねじれ量を（ＳＲ−ＳＬ）／２と定義しておく。
【００７２】
冷却ドラムの出口から下流側のピンチロールまでは気密構造のチャンバーであり、鋳造時にはチャンバー内全体をアルゴンガスで置換した。アルゴンガスは排気ダクトから排出され、クーラー、流量調整装置、ブロワー等を経てガスジェット装置へと循環供給される機構となっている。チャンバー内は大気圧、供給ガス温度は約４０℃に保った。
【００７３】
二つの冷却ドラムの間隔は、一方のドラムの左右の軸受に接続された二つの油圧シリンダーで調整可能としてある。ドラム間隙はドラム軸方向、即ち金属薄帯の幅方向で均等に変更することもできるし、故意に線形分布の偏差を付けて変更することも可能である。以下、これをドラム開閉機構と呼ぶ。
冷却ドラムは両端の軸受を上下方向に動かして傾動可能となっており、二つのドラム軸を互いに逆方向に傾けることで、ドラム間隙の分布を二次曲線状に変更できる機構を有する。以下、クロス機構と呼ぶ。
【００７４】
前記の双ドラム式連続鋳造装置を用い、目標厚さ２．０ｍｍ、目標クラウン３０μｍの低炭素鋼からなる金属薄帯の鋳造を行った。鋳造を開始して、金属薄帯がガスジェット噴出装置を通過した後に、ガスジェット噴出装置から、ガスジェットのノズル出口速度がノズル出口全域で６０ｍ／ｓとなるようにガス噴出を始めるとともに、レーザー距離計による計測を行った。
【００７５】
すると、ねじれ量（ＳＲ−ＳＬ）／２＝４８ｍｍのねじれが検知された。放置すれば蛇行等の通板トラブルが懸念されたたため、ブロアの出力を増してノズル出口流速を８０ｍ／ｓに高めたところ、ねじれ量は−１ｍｍと許容範囲にまで矯正された。これにより、通板トラブルを生じることなく、安定した鋳造が実現できた。
【００７６】
なお、ねじれが矯正された時点で計測された幅中央厚みｔＣは２．１１９ｍｍ、クラウンは５４μｍ、ウェッジは−３３μｍであった。なお、これらの計測値においては、０．００１ｍｍ（１０μｍ）以下の値はばらついたため、各計測値は所定時間の移動平均処理を行った。
鋳造された金属薄帯の当該箇所の厚み分布を冷却後にマイクロメーターで測定し、熱収縮補正を行って比較したところ、いずれも±５μｍ以内の精度で一致した。
【００７７】
以上のことから、前述した本発明の第１の実施形態のように、金属薄帯を挟んで対称位置に対を成すように配置されており、幅方向に均一な流速分布をもつガスジェットを金属薄帯の同一部位の一方の面および他方の面に向けて噴出した場合には、鋳造中に金属薄帯のねじれを自律的に矯正することができるとともに、、高精度に金属薄帯の板厚分布を計測できることが確認された。また、計測された厚み分布を元にドラム開閉機構やクロス機構を活用することで応答性良く薄帯の厚み、クラウン、ウェッジを修正可能であることが確認された。
【００７８】
（実施例２）
前述の本発明の第２の実施形態のように、ガスジェット噴出装置を、４００ｍｍずつガスジェットを噴出できるように、三つの噴出部を幅方向に連続的に並設すると共に、夫々の噴出部に給気ダクトを接続してガスジェットの流速を個別に調整可能な構成とした。
以下、二体のガスジェット噴出装置を３１，３２と識別し、三つの噴出部を右：Ｒ、中央：Ｃ、左：Ｌと識別する。
【００７９】
前記双ドラム式連続鋳造装置を用い、目標厚２．０ｍｍ、目標クラウン３０μｍの低炭素鋼からなる金属薄帯の鋳造を行った。鋳造を開始し、金属薄帯がガスジェット噴出装置を通過した後に、すべての噴出部でガスジェットのノズル出口速度が５０ｍ／ｓとなるようにガス噴出を始めるとともにレーザー距離計による計測も始めた。
【００８０】
計測は継続的に行われ、これに基づく厚み分布制御、ねじれ制御は常時連続的に実施できるようになっているが、ここでは、状態検知→厚み分布制御→ねじれ制御の３ステップ操作とし、これを間欠的に行っている。表１に鋳造初期での操作（１−１〜１−３）と中間での操作（２−１〜２−３）を例示する。
【００８１】
【表１】
2018001241.tif 000003
【００８２】
鋳造初期に厚み分布とねじれの計測を行ったところ、幅中央厚は２．１４ｍｍ、クラウン５７μｍと狙い値から外れており、ウェッジやねじれも生じていた（状態１−１）。ドラム開閉機構を操作して中央厚とウェッジを修正し、クロス機構を操作してクラウンを修正した（状態１−２）。ねじれはクロスの影響およびその他の未確認影響によって生じていたと考えられるが、クロスの操作がクロス角を増す方向であったため、クロス操作によってやや増加した。これを修正すべく、ねじれ量をフィードバックしながら噴出部３１Ｌ、３２Ｒの流速を上げると同時に総流量がほぼ一定となるように噴出部３１Ｒ、３２Ｌの流速を下げていったところ、噴出部３１Ｌ、３２Ｒの流速を５９ｍ／ｓ、噴出部３１Ｒ、３２Ｌの流速を４１ｍ／ｓとしたところでねじれをほぼ矯正できた。
【００８３】
鋳造中期では、幅中央厚やウェッジ、ねじれは安定していたが、冷却ドラムの熱膨張の影響でクラウンが過小となっていたため、クロス角を減じる操作を実施した。その際、ねじれが先ほどとは反対方向に変化したため、ねじれ量をフィードバックしながら噴出部３１Ｌ、３２Ｒの流速を下げると同時に総流量がほぼ一定となるように噴出部３１Ｒ、３２Ｌの流速を上げていったところ、噴出部３１Ｌ、３２Ｒの流速を５５ｍ／ｓ、噴出部３１Ｒ、３２Ｌの流速を４５ｍ／ｓとしたところでねじれをほぼ矯正できた。最終的に３μｍのウェッジが残存した可能性があるが、本厚み分布計測装置では５μｍ以下の精度は期待できないため、実際の厚み偏差か測定誤差かは識別できず、制御の対象とはしなかった。
【００８４】
なお、鋳造中に発生、変化するねじれを適宜矯正することで、蛇行などの通板トラブルを生じることなく、最後まで安定した鋳造ができた。
以上の通り、前述した本発明の第２の実施形態のように、ガスジェット噴出装置において、ガスジェットの幅方向の流速分布が可変とした場合でも、鋳造中に金属薄帯のねじれを抑制しつつ高精度に薄板の板厚分布を計測できることが確認された。また、計測された厚み分布を元にドラム開閉機構やクロス機構を活用することで応答性良く薄帯の厚み、クラウン、ウェッジを修正可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００８５】
Ｓ  金属薄帯
１０  双ドラム式連続鋳造装置
１１  冷却ドラム
３１，３２  ガスジェット噴出装置
４１，４２  非接触式距離計
【図１】
2018001241.tif 000004
【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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