(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム系材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
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弾性付勢され、前記回転軸の方向に所定長さの成形面を有する一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向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の上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方は、
前記成形面を構成する円周面の両端面の少なくとも一方に、円周方向に沿って形成された環状凹部と、
前記両端面から突出するように前記環状凹部に設けられ、前記側堰板と同等の耐熱性及び前記側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材と、を含み、
前記一対の側堰板の少なくとも一方は、
少なくとも前記主堰板に密接する側の表層面がアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成され、かつ
前記鋳造ロールの両端面の一方に対しては無負荷の状態であり、前記シール部材に対しては押圧された状態で設けられている双ロール式縦型鋳造装置。
【請求項２】
アルミニウム系材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
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弾性付勢され、前記回転軸の方向に所定長さの成形面を有する一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向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の上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記一対の鋳造ロールのそれぞれは、
前記成形面を構成する円周面の両端面のそれぞれに円周方向に沿って形成された環状凹部と、
前記両端面から突出するように前記環状凹部に設けられ、前記側堰板と同等の耐熱性及び前記側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材と、を含み、
前記一対の側堰板のそれぞれは、
少なくとも前記主堰板に密接する側の表層面がアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成され、かつ
前記鋳造ロールの両端面のそれぞれに対しては無負荷の状態であり、前記シール部材に対しては押圧された状態で設けられている双ロール式縦型鋳造装置。
【請求項３】
アルミニウム系材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
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弾性付勢され、前記回転軸の方向に所定長さの成形面を有する一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向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の上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記一対の鋳造ロールの一方は、
前記成形面を構成する円周面の両端面のそれぞれに円周方向に沿って形成された環状凹部と、
前記両端面から突出するように前記環状凹部に設けられ、前記側堰板と同等の耐熱性及び前記側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材と、を含み、
前記一対の側堰板のそれぞれは、
前記一対の鋳造ロールの他方の両端面のそれぞれに固定され、
少なくとも前記主堰板に密接する側の表層面がアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成され、かつ
前記一方の鋳造ロールの両端面のそれぞれに対しては無負荷の状態であり、前記シール部材に対しては押圧された状態で設けられている双ロール式縦型鋳造装置。
【請求項４】
アルミニウム系材料をシートに製造する双ロール式縦型鋳造装置であって、
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弾性付勢され、前記回転軸の方向に所定長さの成形面を有する一対の鋳造ロールと、
前記回転軸と平行に対向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の上方に配置されて、アルミニウム系材料の溶湯が注湯される溶湯ノズルと、を備え、
前記一対の鋳造ロールの一方は、
前記成形面を構成する円周面の両端面の一方に、円周方向に沿って形成された環状凹部と、
前記一方の両端面から突出するように前記環状凹部に設けられ、前記側堰板と同等の耐熱性及び前記側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材と、を含み、
前記一対の鋳造ロールの他方は、
前記成形面を構成する円周面の両端面の他方に、円周方向に沿って形成された環状凹部と、
前記他方の両端面から突出するように前記環状凹部に設けられ、前記側堰板と同等の耐熱性及び前記側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材と、を含み、
前記一対の側堰板の一方は、
前記一方の鋳造ロールの両端面の他方に固定され、
少なくとも前記主堰板に密接する側の表層面がアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成され、かつ
前記他方の鋳造ロールの両端面の他方に対しては無負荷の状態であり、前記シール部材に対しては押圧された状態で設けられ、
前記一対の側堰板の他方は、
前記他方の鋳造ロールの両端面の一方に固定され、
少なくとも前記主堰板に密接する側の表層面がアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成され、かつ
前記一方の鋳造ロールの両端面の一方に対しては無負荷の状態であり、前記シール部材に対しては押圧された状態で設けられている双ロール式縦型鋳造装置。
【請求項５】
前記シール部材は、対向する端面が、前記鋳造ロールの両端面の半径方向に対して少なくとも部分的に重なり合うように、有端環状に形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
【請求項６】
前記環状凹部は、前記鋳造ロールの端面の円周方向に沿う内側壁面と、前記内側壁面に連なる底面と、前記底面と連なり、前記内側壁面の外側に配される外側壁面とを含む断面形状を有し、
前記シール部材は、前記外側壁面に押圧された状態で設けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
【請求項７】
前記シール部材は、前記環状凹部の底面に押圧された状態で設けられている請求項６に記載の双ロール式縦型鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双ロール式縦型鋳造装置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】
双ロール鋳造において、側堰板は金属溶湯と直接触れることから耐熱性や保温性が求められ、かつ、側堰板と鋳造ロールとの接触部から溶湯が漏れないようにするために、側堰板は鋳造ロールとの摺動面に押し付けられる。このため、金属溶湯による熱負荷と浸食と摩耗とが同時に起きることから、１〜２回の鋳造で側堰板を交換する必要がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、耐熱性とシール性を維持しつつ側堰板の交換頻度を少なくできる双ロール式縦型鋳造装置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、鋳造ロールの円周面の端面に環状凹部と、この端面から突出するように凹部に側堰板と同等の耐熱性及び側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材とを設け、側堰板の主堰板に密接する側の表層面をアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成し、かつ鋳造ロールの端面に対しては無負荷の状態で、またシール部材に対しては押圧した状態で設けることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、鋳造ロールの円周面の端面から突出させて設けた、側堰板と同等の耐熱性及び側堰板に比べて柔軟性を有する環状のシール部材により、鋳造ロールと側堰板との間がシールされる一方、表層面をアルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成した側堰板により、側堰板の摩耗を抑制することができる。そして、シール部材を交換すれば品質が安定するから、側堰板の交換頻度を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第１実施形態を示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの主要部分の断面図である。
【図２】図１Ａの平面図である。
【図３Ａ】図１Ａの鋳造ロールを示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの縦断面図である。
【図４Ａ】図３Ｂのシール部材の一例を示す正面図である。
【図４Ｂ】図３Ｂのシール部材の他例を示す正面図である。
【図５Ａ】図３Ｂのシール部材の凹部への配置の他例を示す正面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。
【図６】図３Ｂのシール部材の凹部への配置のさらに他の例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第２実施形態を示す側面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第３実施形態を示す側面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１Ａは、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第１実施形態を示す側面図、図２は、図１Ａの平面図である。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１は、溶解されたアルミニウム系材料を、特に限定はされないが例えば１０００℃／秒以上の冷却速度で冷間圧延し、所定厚さｔ、所定幅Ｗ及び所定長Ｌのシート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。鋳造原料となるアルミニウム系材料としては、特に限定されないが例えば、アルミニウムのほか、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。これらアルミニウム系材料の融点又は液相温度は、概ね５８０〜６７０℃である。
【００１０】
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置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、アルミニウム系材料の溶湯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１Ａ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、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、目的とするシート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１Ａ及び図１Ｂ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、鋳造されるシート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、回転軸１１１，１２１の両端部にそれぞれ固定されたハブ１１４，１２４に熱伝導性が良好な銅などの金属板１１５，１２５を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、その回転軸１１１，１２１方向の長さを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。
【００１５】
本実施形態の鋳造ロール１１，１２は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、成形面１１６，１２６を構成する円周面の両端面のそれぞれに、円周方向に沿って環状凹部１１７，１２７が形成されている。図３Ａは、図１Ａの鋳造ロール１１を示す斜視図、図３Ｂは、図３Ａの縦断面図である。この環状凹部１１７，１２７には、両端面から突出するようにシール部材１１８，１２８が設けられている。本実施形態に係るシール部材１１８，１２８は、後述する側堰板１４３，１４４と同等の耐熱性を有するが、側堰板１４３，１４４に比べて柔軟性を有するセラミック製部材により構成されている。なお、環状凹部１１７，１２７及びこれに設けるシール部材１１８，１２８は、一対の鋳造ロール１１，１２の少なくとも一方の鋳造ロールの、少なくとも一方の端面に設ければ、後述する本実施形態に係る作用効果を奏するが、一対の鋳造ロール１１，１２のそれぞれの一方の端面に設けると、これに当接する一方の側堰板１４３又は１４４の交換頻度が少なくなる。さらに、本実施形態のように、一対の鋳造ロール１１，１２のそれぞれの両端面に設けることで、これに当接する一対の側堰板１４３，１４４の交換頻度が少なくなる。
【００１６】
シール部材１１８，１２８は、環状凹部１１７，１２７に嵌合させたり、接着剤やボルトなどの固定手段を用いて着脱可能に設けることが好ましい。また、シール部材１１８，１２８を環状凹部１１７，１２７に設ける際に、鋳造ロール１１，１２の端面から突出させるのは、側堰板１４３，１４４がシール部材１１８，１２８のみに押圧接触し、鋳造ロール１１，１２の端面とは無負荷の状態とするためである。これにより、側堰板１４３，１４４は、鋳造ロール１１，１２と共に回転するシール部材１１８，１２８のみと摺動することになり、しかも後述するように側堰板１４３，１４４はシール部材１１８，１２８より硬質な材料から構成されているので、側堰板１４３，１４４とシール部材１１８，１２８とが摺動するとシール部材１１８，１２８の方が摩耗量が大きくなる。したがって、長時間の稼働を行ってもシール部材１１８，１２８を交換するだけで足りるので側堰板１４３，１４４の交換頻度が少なくなる。
【００１７】
シール部材１１８，１２８は、図４Ａに示すように無端環状に形成してもよいが、図４Ｂに示すように有端環状に形成してもよい。シール部材１１８，１２８を図４Ｂに示すように、有端環状に形成する場合には、切断されて対向する端面ａ，ｂが、鋳造ロール１１，１２の端面の半径方向に対して少なくとも部分的に重なり合うように構成することが望ましい。こうすることで、図４Ｂに示すαの範囲においては、端面ａ，ｂが半径方向に重なり合っているので、側堰板１４３，１４４との押圧接触面のシール性、すなわち溶湯５の漏れを防止することができる。また、シール部材１１８，１２８を有端環状に形成すると、これを交換する際に、鋳造ロール１１，１２自体を取り外すことなくシール部材１１８，１２８を着脱することができる。なおこうした作用効果を奏する限り、シール部材１１８，１２８を有端環状に形成する際には、図４Ｂに示す一対の端面ａ，ｂのみに限らず、二対以上の端面を有する有端環状に形成してもよい。
【００１８】
シール部材１１８，１２８は、鋳造ロール１１，１２の端面の環状凹部１１７，１２７と同じ幅に形成し、当該環状凹部１１７，１２７に嵌合させてもよいが、環状凹部１１７，１２７の幅より小さい幅に形成してもよい。この場合のシール部材１１８，１２８は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、環状凹部１１７，１２７の外側壁面に押圧された状態で設けることが望ましい。図５Ａは、図３Ｂのシール部材１１８，１２８の環状凹部１１７，１２７への配置の他例を示す正面図、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。図示する例においては、板バネや弾性体などで構成された押圧部材１１９によりシール部材１１８は環状凹部１１７の外側の壁面に押圧された状態で保持されている。なお、他方の鋳造ロール１２の環状凹部１２７に設けるシール部材１２８についても同様の構成とされている。シール部材１１８，１２８の幅を環状凹部１１７，１２７の幅より小さくした場合に、シール部材１１８，１２８を環状凹部１１７，１２７の外側壁面に押圧された状態で設けることで、環状凹部１１７，１２７に溶湯５が浸入するのを防止することができる。
【００１９】
また本実施形態のシール部材１１８，１２８は、図６に示すように、環状凹部１１７，１２７の外側の壁面のみならず底面にについても押圧された状態で設けられていてもよい。図示する例においては、シール部材１１８は、ボルトＢにより環状凹部１１７の外側の壁面及び底面に押圧された状態で保持されている。
【００２０】
図１Ａ及び図２に戻り、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。
【００２１】
一対の主堰板１４１，１４２は、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、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、同等の耐熱性を有する断熱材層が形成されてなる。そして、一対の主堰板１４１，１４２の下端が、上述した一対の鋳造ロール１１，１２の表面に接触又は僅かな隙間をあけて設けられている。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。
【００２２】
これに対し、一対の側堰板１４３，１４４は、図２の平面図及び図３Ｂの断面図に示すように、一対の主堰板１４１，１４２の側縁と、一対の鋳造ロール１１，１２の環状凹部１１７，１２７に設けられたシール部材１１８，１２８に、押圧弾性体１４５，１４６を介して当接する。すなわち、図２に示すように、主堰板１４１，１４２の幅方向の長さＷＮは鋳造ロール１１，１２の幅方向の長さ（成形面１１６，１２６の回転軸方向の長さ）ＷＲ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の環状凹部１１７，１２７に設けられたシール部材１１８，１２８とに押圧されている。これにより、一対の主堰板１４１，１４２、一対の側堰板１４３，１４４及び一対の鋳造ロール１１，１２のロールギャップ１３の近傍（接触面１１３，１２３）とで囲まれた空間に溶湯５が受容されることになる。
【００２３】
本実施形態の側堰板１４３，１４４は、少なくとも主堰板１４１，１４２に密接する側の表層面が、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性、並びに耐摩耗性及び／又は耐剥離性耐熱性を有する、たとえばセラミックス製の硬質材料から形成されている。また、図２及び図３Ｂに示すように、側堰板１４３，１４４は、押圧弾性体１４５，１４６により、一対の鋳造ロール１１，１２の環状凹部１１７，１２７に設けられたシール部材１１８，１２８に押圧されるが、その押圧力、シール部材１１８，１２８の突出高さ及びシール部材１１８，１２８の柔軟性等々の諸条件を含めて、鋳造ロール１１，１２の端面に対しては、僅かな隙間を空けて又はゼロ当たりといった無負荷の状態で設けられている。これにより、鋳造ロール１１，１２が回転しても鋳造ロール１１，１２の端面が側堰板１４３，１４４の内面を摩耗させたり表層面を剥離させたりすることを防止することができる。
【００２４】
図１及び図２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。アルミニウム系材料の固形原材料は、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１Ａ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材の溶湯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。
【００２５】
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シート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シート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。
【００２６】
図１Ｂは、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１の溶湯ノズル１４及び一対の鋳造ロール１１，１２で囲まれた鋳造の主要部分を示す断面図である。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置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シート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。
【００２７】
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１Ｂ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シート２）を符号５３で示す。
【００２８】
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置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。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１Ｂ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１Ｂ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シート２の板厚ｔが不均一となる。
【００２９】
また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置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のアルミニウムシート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１Ｂ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。
【００３０】
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１Ｂ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シート２の板厚ｔが不均一となる。
【００３１】
このため、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置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。
【００３２】
次に作用を説明する。
本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１を用いてアルミニウムシート２を鋳造する場合においては、まず一対の鋳造ロール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。溶湯ノズル１４に注入された溶湯５は、図１Ｂに示すように、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。本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置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。
【００３３】
ロールギャップ１３を通過したアルミニウムシート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。こうした鋳造過程において、側堰板１４３，１４４は、鋳造ロール１１，１２の端面に対しては無負荷の状態であり、シール部材１１８，１２８との間で摺動する。
【００３４】
ここで、側堰板１４３，１４４の少なくとも表層面は耐摩耗性及び／又は耐剥離性並びに耐熱性を有する硬質材料から形成されているので、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アルミニウムシート２に混入することが抑制される。また、側堰板１４３，１４４は、鋳造ロール１１，１２の両端面と無負荷の状態で摺動するため、両者ともに摩耗することがなく、隙間の変化もない。さらに、鋳造ロール１１，１２の両端面から突出させて設けた、耐熱性及び柔軟性を有するシール部材１１８，１２８により、鋳造ロール１１，１２と側堰板１４３，１４４との間がシールされるため、ここから溶湯５が漏れるのを抑制することができる。また、鋳造ロール１１，１２に設けたシール部材１１８，１２８を交換することで品質が安定するので、側堰板１４３，１４４を交換するのに比べて段取り時間が短くなり、生産性が大幅に向上する。これにより、耐熱性とシール性を維持しつつ側堰板１４３，１４４の交換頻度を少なくすることができる。
【００３５】
また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、図４Ｂに示すように、シール部材１１８，１２８を、対向する端面ａ，ｂが、鋳造ロール１１，１２の両端面の半径方向に対して少なくとも部分的に重なり合うように、有端環状に形成すれば、これを交換する際に、鋳造ロール１１，１２自体を取り外すことなくシール部材１１８，１２８を着脱することができる。しかも、図４Ｂに示すαの範囲において、端面ａ，ｂが半径方向に重なり合っうことになり、側堰板１４３，１４４との押圧接触面のシール性、すなわち溶湯５の漏れを防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、シール部材１１８，１２８の幅を環状凹部１１７，１２７の幅より小さくした場合に、シール部材１１８，１２８を環状凹部１１７，１２７の外側壁面に押圧された状態で設ければ、環状凹部１１７，１２７に溶湯５が浸入するのを防止することができる。
【００３７】
次に、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第２実施形態を説明する。図７は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第２実施形態を示す側面図、図８は、図７の平面図である。以下、上述した第１実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１と共通する構成部材には明細書及び図面において同一の符号を付し、その説明の全部または一部を援用して省略する。図７及び図８に示す第２実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１は、上記第１実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１に対し、側堰板１４３，１４４の構造と、これにともなう一方の鋳造ロール１１の端面の構造が相違する。
【００３８】
すなわち、本実施形態の側堰板１４３，１４４は、アルミニウム系材料の融点又は液相温度に耐え得る耐熱性を有するセラミックス製板材を基材とし、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、同等の耐熱性を有する断熱材層が形成されてなる。ただし、第１実施形態の側堰板１４３，１４４が図１Ａに示すように矩形状であるのに対し、本実施形態の側堰板１４３，１４４は、円盤形状とされ、さらに一方の鋳造ロール１１の両端面の回転軸１１１に締め付けられて固定されている。これにより、側堰板１４３，１４４は、一方の鋳造ロール１１の回転と共廻りする。なお、本実施形態の側堰板１４３，１４４は、溶湯ノズル１４に受容される溶湯５の最上液面を確保できるものであればよいので、円盤形状以外にも多角形状や楕円形状であってもよい。
【００３９】
本実施形態の側堰板１４３，１４４は、一方の鋳造ロール１１の両端面に固定されて共廻りすることから、当該一方の鋳造ロール１１との摺動による摩耗や剥離は考慮しなくてよい。そのため、当該一方の鋳造ロール１１の両端面には、上述した第１実施形態の鋳造ロール１１のような環状凹部１１７及びシール部材１１８は設けられていない。これに対して、他方の鋳造ロール１２については、溶湯との接触面１２３の部分で側堰板１４３，１４４とシールする必要があるため、上述した第１実施形態の鋳造ロール１２と同様に、当該鋳造ロール１２の両端面に環状凹部１２７とシール部材１２８が設けられている。
【００４０】
また本実施形態では、側堰板１４３，１４４が一方の鋳造ロール１１の回転にともなって回転するため、側堰板１４３，１４４を主堰板１４１，１４２の端縁に押し付けるための押圧弾性体１４５，１４６は固定構造にはできない。このため、第１実施形態の押圧弾性体１４５，１４６に代えて、側堰板１４３，１４４の外側の面を摺動しながら押圧するバックアップパッド１４５Ｂ，１４６Ｂと、このバックアップパッド１４５Ｂ，１４６Ｂを中心方向に押し付ける流体シリンダなどからなるスライドユニット１４５Ａ，１４６Ａが設けられている。これらスライドユニット１４５Ａ，１４６Ａ及びバックアップパッド１４５Ｂ，１４６Ｂにより、側堰板１４３，１４４は、主堰板１４１，１４２の端縁と、他方の鋳造ロール１２の両端面に設けられたシール部材１２８，１２８に押し付けられながら回転する。なお、一方の鋳造ロール１１の両端面に側堰板１４３，１４４を固定することに代えて、他方の鋳造ロール１２の両端面に側堰板１４３，１４４を固定してもよい。
【００４１】
以上のように構成した本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、側堰板１４３，１４４と一方の鋳造ロール１１の両端面とは固定されているのでシール性が確保されるとともに、鋳造ロール１１の両端面によって側堰板１４３，１４４が摩耗したり剥離したりすることが防止される。また、側堰板１４３，１４４は、一方の鋳造ロール１１と同じ周速度で回転することから、ロールギャップ１３に至る溶湯５の流速との相対速度がほぼゼロとなる。その結果、溶湯５の熱負荷によって側堰板１４３，１４４の表層面が摩耗したり剥離したりすることが防止される。なお、側堰板１４３，１４４と他方の鋳造ロール１２のシール部材１２８とは摺動するものの、第１実施形態の摺動面積に比べて大きい摺動面積で摺動するので、単位面積当たりの圧力が小さくなる。その結果、シール部材１２８の交換頻度が相対的に少なくなるという効果も奏する。
【００４２】
図９は、本発明に係る双ロール式縦型鋳造装置の第３実施形態を示す側面図、図１０は、図９の平面図である。以下、上述した第１及び第２実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１と共通する構成部材には明細書及び図面において同一の符号を付し、その説明の全部または一部を援用して省略する。図７及び図８に示す第２実施形態に係る双ロール式縦型鋳造装置１においては、一対の鋳造ロール１１，１２の一方の両端面に側堰板１４３，１４４を固定したが、本実施形態では、一方の鋳造ロール１１の一方（図１０において下側）に側堰板１４４が固定され、他方の鋳造ロール１２の他方（図１０において上側）に側堰板１４３が固定されている。またこれにともない、一方の鋳造ロール１１の他方の端面（図１０の上側）には環状凹部１１７とシール部材１１８が設けられ、他方の鋳造ロール１２の一方の端面（図１０の下側）には環状凹部１２７とシール部材１２８が設けられている。
【００４３】
以上のように構成した本実施形態の双ロール式縦型鋳造装置１によれば、側堰板１４４と一方の鋳造ロール１１の端面、側堰板１４３を他方の鋳造ロール１２の端面とは固定されているのでシール性が確保されるとともに、鋳造ロール１１，１２の端面によって側堰板１４３，１４４が摩耗したり剥離したりすることが防止される。また、側堰板１４３，１４４は、一対の鋳造ロール１１と同じ周速度で回転することから、ロールギャップ１３に至る溶湯５の流速との相対速度がほぼゼロとなる。その結果、溶湯５の熱負荷によって側堰板１４３，１４４の表層面が摩耗したり剥離したりすることが防止される。なお、側堰板１４４と他方の鋳造ロール１２のシール部材１２８、及び側堰板１４３と一方の鋳造ロール１１のシール部材１１８とは摺動するものの、第１実施形態の摺動面積に比べて大きい摺動面積で摺動するので、単位面積当たりの圧力が小さくなる。その結果、シール部材１１８，１２８の交換頻度が相対的に少なくなるという効果も奏する。
【符号の説明】
【００４４】
１…双ロール式縦型鋳造装置
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
１１７…環状凹部
１１８…シール部材
１１９…押圧部材
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
１２７…環状凹部
１２８…シール部材
ＷＲ…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
１４５，１４６…押圧弾性体
１４５Ａ，１４６Ａ…スライドユニット
１４５Ｂ，１４６Ｂ…バックアップパッド
１４７…引張り弾性体
１５…レードル（取鍋）
２…アルミニウムシート
ｔ…アルミニウムシートの厚さ
Ｗ…アルミニウムシートの幅
Ｌ…アルミニウムシートの長さ
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（シート）
６…ガイド板
７…ガイドローラ
Ｂ…ボルト
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006511969.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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