(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間にロール間隙（１６Ａ）を形成する一対の冷却された鋳造ロール（１６）間に溶融金属を導入して、鋳造ロール（１６）上に支持されロール間隙端で溜め画定端クロージャ（５６）により画定された鋳造溜め（８１）を形成し、ロール（１６）を回転させることによりロール間隙（１６Ａ）から下方に供給される凝固ストリップ（２０）を鋳造し、ストリップ（２０）をロール間隙（１６Ａ）から離れるように送り、送る際にストリップ（２０）を検査してストリップに沿った厚さ変動を検出し、厚さ変動を補償するよう鋳造ロールの回転速度を変動させることからなる金属ストリップ鋳造方法において、検出した厚さ変動から鋳造ロール表面の偏心による規則的な繰返しのパターンを決定し、鋳造ロール回転時に厚さ変動の前記パターンにマッチし、鋳造ロール１回転毎に少なくとも１つの速度変動からなる、速度変動の規則的な繰返しのパターンを課し、但し最初は速度変動のパターンを鋳造ロールの回転に関係する初期タイミング位相で課し、課された速度変動と鋳造ロール回転とのタイミング位相関係を調節して鋳造ロール表面の偏心による厚さ変動の振幅を最少にする諸段階を特徴とする金属ストリップ鋳造方法。
【請求項２】
検出した厚さ変動から平均ストリップ厚さを決定し、鋳造全体を通してロール（１６）の平均回転速度を変動させてストリップ（２０）の一定平均厚さと、鋳造ロール表面の偏心による最少繰返し厚さ変動とを維持する段階を更に特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップ鋳造方法。
【請求項３】
間にロール間隙（１６Ａ）を形成する一対の平行な鋳造ロール（１６）と、
ロール間隙（１６Ａ）に溶融金属を供給して、ロール間隙（１６Ａ）上方に支持される溶融金属の鋳造溜め（８１）を形成する金属供給システム（１９ａ，１９ｂ）と、
対の鋳造ロール（１６）の各端に各々配した一対の溜め画定端クロージャ（５６）と、
鋳造ロールを相互方向に回転させて鋳造ストリップ（２０）をロール間隙から下方に供給するロール駆動手段（５３）と、
ストリップをロール間隙（１６Ａ）から離れるように送る際にストリップを検査して、ストリップに沿った厚さ変動を検出するストリップ検査手段（４４）と、
鋳造ロールの回転速度を変動させてストリップ厚さ変動を補償する制御手段（４５）とからなる金属ストリップ鋳造装置において、
前記制御手段（４５）が、
（ａ）検出したストリップ厚さ変動から鋳造ロール表面の偏心による厚さ変動の規則的な繰返しのパターンを決定し、厚さ変動の前記パターンにマッチし、鋳造ロール１回転毎に少なくとも１つの速度変動からなる、速度変動の規則的な繰返しのパターンを鋳造ロール回転時に課し、
（ｂ）ロールの回転に関係する初期タイミング位相で速度変動の前記パターンを課し、
（ｃ）課された速度変動と鋳造ロール回転とのタイミング位相関係を調節して鋳造ロール表面の偏心による厚さ変動の振幅を最少にする
能力のあることを特徴とする金属ストリップ鋳造装置。
【請求項４】
前記制御手段（４５）が、検出した厚さ変動から平均ストリップ厚さを決定し、鋳造全体を通してロール（１６）の平均回転速度を変動させてストリップ（２０）の一定平均厚さと、鋳造ロール表面の偏心による最少繰返し変動とを維持する能力のあることを更に特徴とする、請求項３に記載の金属ストリップ鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属ストリップ鋳造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より双ロール鋳造機で連続鋳造することにより金属ストリップを鋳造することが公知であり、この種の双ロール鋳造機においては、冷却されて相互方向に回転する一対の水平鋳造ロール間に溶融金属を導入し、動いているロール表面上で金属殻を凝固させ、ロール間隙にてそれら金属殻を合わせ、凝固ストリップとしてロール間隙から下方ヘ送給するようにしている。尚、本明細書では、「ロール間隙」という語はロール同士が最接近する領域全般を指すものとする。そして、溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注がれ、更には、そこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルに流れてロール間隙へと向かい、その結果、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成することが可能となる。この鋳造溜めは、ロール端面に摺動係合して保持される端クロージャ側部プレート又は側部堰の間に画定させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる双ロール鋳造では、鋳造ロールの偏心によりストリップに沿ったストリップ厚の変動が生じ得るという不具合があり、そのような偏心は、ロールの機械加工及び組立により、又は、大抵は均一でない熱流束分布によるロール高温時の歪みにより起こり得る。特に、鋳造ロールが回転する毎にロール偏心に応じた厚さ変動のパターンが生じ、このパターンは鋳造ロールの回転毎に繰り返される。通常、繰り返されるパターンは一般に正弦波形であるが、一般の正弦波形パターンの範囲内で二次変動し得る。
【０００４】
本発明は上述の実情に鑑みて成したもので、これらの繰り返される厚さ変動をロール回転速度の速度変動パターンを課することにより著しく減少し得るようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、間にロール間隙を形成する一対の冷却された鋳造ロール間に溶融金属を導入して、鋳造ロール上に支持されロール間隙端で溜め画定端クロージャにより画定された鋳造溜めを形成し、ロールを回転させることによりロール間隙から下方に供給される凝固ストリップを鋳造し、ストリップをロール間隙から離れるように送り、送る際にストリップを検査してストリップに沿った厚さ変動を検出し、厚さ変動を補償するよう鋳造ロールの回転速度を変動させることからなる金属ストリップ鋳造方法において、検出した厚さ変動から鋳造ロール表面の偏心による規則的な繰返しのパターンを決定し、鋳造ロール回転時に厚さ変動の前記パターンにマッチし、鋳造ロール１回転毎に少なくとも１つの速度変動からなる、速度変動の規則的な繰返しのパターンを課し、但し最初は速度変動のパターンを鋳造ロールの回転に関係する初期タイミング位相で課し、課された速度変動と鋳造ロール回転とのタイミング位相関係を調節して鋳造ロール表面の偏心による厚さ変動の振幅を最少にする諸段階を特徴とする金属ストリップ鋳造方法が提供される。
【０００６】
この方法での補償が可能なのは、わずかでも速度変動すれば、凝固する金属殻と鋳造溜め内のロールとの接触時間が変動し、これによりロール間隙にて合わせられる殻の厚さが変動するからである。従って、ロール間隙が増加してストリップが厚くなる傾向に対し、ロールを瞬時加速させることにより殻凝固時間を減少させてストリップを薄くする傾向へと補償することが可能である。更に、凝固時間を変動させることにより鋳造ロールの温度分布が変動し、ロール変形が生じるが、それを初期ロール偏心と適切にマッチさせることにより厚さ変動を補償する。
【０００９】
更に、本発明の方法においては、課される速度変動のパターンが、鋳造ロール１回転毎に複数の変動を含んでいてもよい。
【００１１】
更に、検出した厚さ変動から平均ストリップ厚さを決定し、鋳造全体を通してロールの平均回転速度を変動させてストリップの一定平均厚さと、鋳造ロール表面の偏心による最少繰返し厚さ変動とを維持する段階を更に更に含んでいてもよい。
【００１２】
本発明は更に、間にロール間隙を形成する一対の平行な鋳造ロールと、
ロール間隙に溶融金属を供給して、ロール間隙上方に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給システムと、
対の鋳造ロールの各端に各々配した一対の溜め画定端クロージャと、
鋳造ロールを相互方向に回転させて鋳造ストリップをロール間隙から下方に供給するロール駆動手段と、
ストリップをロール間隙から離れるように送る際にストリップを検査して、ストリップに沿った厚さ変動を検出するストリップ検査手段と、
鋳造ロールの回転速度を変動させてストリップ厚さ変動を補償する制御手段とからなる金属ストリップ鋳造装置において、
前記制御手段が、
（ａ）検出したストリップ厚さ変動から鋳造ロール表面の偏心による厚さ変動の規則的な繰返しのパターンを決定し、厚さ変動の前記パターンにマッチし、鋳造ロール１回転毎に少なくとも１つの速度変動からなる、速度変動の規則的な繰返しのパターンを鋳造ロール回転時に課し、
（ｂ）ロールの回転に関係する初期タイミング位相で速度変動の前記パターンを課し、
（ｃ）課された速度変動と鋳造ロール回転とのタイミング位相関係を調節して鋳造ロール表面の偏心による厚さ変動の振幅を最少にする
能力のあることを特徴とする金属ストリップ鋳造装置、にも係るものである。
更に、前記制御手段が、検出した厚さ変動から平均ストリップ厚さを決定し、鋳造全体を通してロールの平均回転速度を変動させてストリップの一定平均厚さと、鋳造ロール表面の偏心による最少繰返し変動とを維持する能力を更に含んでいてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここで図示している鋳造装置は、工場床１２から立上がった主機械フレーム１１を有する。主機械フレーム１１により支持される鋳造ロール台車１３は組立ステーションと鋳造ステーションとの間を水平に移動可能である。鋳造ロール台車１３が担持する一対の平行な鋳造ロール１６が相互間にロール間隙を形成し、このロール間隙には溶融金属による鋳造溜め８１が形成され、鋳造ロール１６端に摺動係合保持される２枚の側部プレート又は側部堰である溜め画定プレート５６間に維持される。
【００１８】
鋳造作業では、溶融金属が取鍋１７からタンディッシュ１８、供給分配器１９ａ及び供給ノズル１９ｂを介して鋳造溜め８１へと供給される。タンディッシュ１８、供給分配器１９ａ、供給ノズル１９ｂ及び溜め画定プレート５６は、鋳造ロール台車１３上に組立てられる前に、適宜の予熱炉（図示せず）で全て１０００℃以上の温度に予熱される。これら構成部品を予熱して鋳造ロール台車１３上での組立てへと移動させる仕方はアメリカ特許第５，１８４，６６８号に詳述されている。
【００１９】
鋳造ロール１６は、ロール駆動手段である電動モータ５３によりロール駆動軸５１を介して相互方向に回転される。鋳造ロール１６の銅製周壁に形成され縦方向に延び周方向に離間した一連の水冷通路には、回転グランド５４を介して水供給ホース５２に接続されたロール駆動軸５１の水供給管から、ロール端を介し冷却水が供給される。鋳造ロール１６の典型的な大きさは略ロール幅のストリップを造れるよう径を約５００ｍｍ〜２０００ｍｍにすることができる。
【００２０】
溜め画定プレート５６は鋳造ロール１６の段付き端５７に保持される。溜め画定プレート５６は、窒化硼素等の強耐火材料で作られ、鋳造ロール１６の段付き端５７の湾曲に合わせたスカラップ型の側縁を有している。溜め画定プレート５６はプレートホルダ５８に取り付けることができ、プレートホルダ５８は一対の流体圧シリンダユニット５９の作動により移動可能であり、溜め画定プレート５６を鋳造ロール１６の段付き端５７に係合させて、鋳造作業時に鋳造ロール１６に形成される鋳造溜め８１の端クロージャを形成する。
【００２１】
鋳造作業時に、鋳造溜め８１からの金属が、動いているロール表面上で殻として凝固し、殻がロール間隙にて合わされて、ロール出口で、凝固したストリップ２０が造られる。このストリップ２０はガイドテーブル２１を経てピンチロールスタンド４１へ送られ、ピンチロールスタンド４１によりストリップ２０が標準コイラへと送られる。
【００２２】
ストリップ２０は鋳造装置の下でループ４２状に吊り下がってからガイドテーブル２１を通過する。ガイドテーブル２１は一連のストリップ支持ロール４３で構成され、ピンチロールスタンド４１通過前のストリップ２０を支持する。ストリップ支持ロール４３は一列に配されており、列はピンチロールスタンド４１から鋳造装置に向けて後方に延び、反ピンチロール側の端部で下方にカーブして、ループ４２からのストリップ２０をスムーズに受送するようにしている。主機械フレーム１１には鋳造ステーションに隣接して受け部２３が取り付けられ、鋳造作業時に大きな故障が発生した場合に溶融金属を供給分配器１９ａの溢流口２５を介してこの受け部２３へと分岐させることができる。
【００２３】
タンディッシュ１８には蓋３２が取付けられ、タンディッシュ１８の床部は図１に示すように左側が段２４になってタンディッシュ１８底部に窪み又は井戸部２６が形成される。溶融金属が取鍋１７から出口ノズル３７及びスライドゲート弁３８を介してタンディッシュ１８右端に導入される。井戸部２６底部にはタンディッシュ１８床部の出口４０があり、溶融金属がタンディッシュ１８から出口ノズル６２を介して供給分配器１９ａ及び供給ノズル１９ｂへと流下できる。タンディッシュ１８にはストッパロッド４６及びスライドゲート弁４７が取付けられて、出口４０を選択的に開閉して出口４０を通る金属流を有効に制御する。
【００２４】
図示した装置の操業時には、供給ノズル１９ｂから供給された溶融金属が鋳造ロール１６間のロール間隙上方に鋳造溜め８１を形成し、この鋳造溜め８１は一対の流体圧シリンダユニット５９の作動によりロール端にて溜め画定プレート５６を鋳造ロール１６の段付き端５７に係合保持することによって画定される。一般に「メニスカスレベル」と呼ばれる鋳造溜め８１の上面は、供給ノズル１９ｂ下端よりも上となり、従って、供給ノズル１９ｂ下端は鋳造溜め８１に浸漬し、ノズル出口通路は鋳造溜め８１上面の下側、即ち、メニスカスレベルの下側に延びる。
【００２５】
本発明によれば、ガイドテーブル２１上のストリップ２０は、検査手段を成すＸ線スキャナ４４の下を通過し、該Ｘ線スキャナ４４によりストリップ２０の中心線に沿ってストリップ厚を連続的に走査されて、中心線に沿った厚さ変動の連続測定値である信号が発せられる。鋳造ロール１６表面には必然的に偏心があるため、ロール１回転毎にロール間隙幅が変動し、ストリップ２０に沿った繰り返しの厚さ変動が生じる。厚さ変動は一般に正弦波形で、補償しないと非常に広い振幅となってしまい得る。本発明によれば、ロール回転速度の速度変動のパターンを課することによりロール間隙幅の変動を補償できる。これが可能なのは、わずかでも速度変動すれば、凝固する金属殻と鋳造溜め８１内の鋳造ロール１６との接触時間が変動し、従ってロール間隙で合わせられる殻の厚さが変動するからである。従って、ロール間隙が増加してストリップ２０が厚くなる傾向に対して、鋳造ロール１６を瞬時加速させることにより殻凝固時間を減少させてストリップ２０を薄くする傾向へと補償することが可能である。
【００２６】
加えて、凝固時間を変動させることにより鋳造ロール１６への伝熱が変動し、鋳造ロール１６の温度分布が変化する。ロール温度を局部的に上げることによりその領域が膨張し、鋳造ロール１６が凸状に曲がる。初期曲がりに対し明らかに逆のロール曲がりを生じさせることにより、事実上の補償が行われ、ロール間隙幅が均一となる。
【００２７】
Ｘ線スキャナ４４により発せられる信号は、制御手段を成す制御器４５に送られて制御信号を発し、この制御信号は、鋳造ロール１６を駆動する電動モータ５３に直接送られる。速度変動の位相及び振幅の制御信号は、ストリップ厚の直接測定、即ちロール位置の間接測定により得ることができる。一般に、鋳造ロール１６の少なくとも１つが、ばねや流体圧偏奇に抗してロール横方向に移動できる据付台に支持され、それら据付台の移動やロール間の力の変化を感知することにより制御信号を得ることが可能である。鋳造ロール１６の揺動により作動する速度制御器は、システムにフィードバックするエラー信号を発することが多い。他方、間隙を通過したストリップ２０はループ４２状に吊り下がり、それが速度変動を吸収する効果を持つ。そのためストリップ２０はＸ線スキャナ４４の下を通過する際に略一定の速度となり、連続走査により制御信号が展開されてストリップ２０の全長に亘るパターンを確立することができる。典型的には、これはストリップ２０の全体に亘って規則的に繰り返されるパターンとなる。
【００２８】
ストリップ厚や鋳造速度がどのようでも、速度変動と速度変動によるストリップ厚変動との間の感度を確立することができる。従って、Ｘ線スキャナ４４で得られた信号により、測定した厚さ変動を補償するよう課されなければならない速度変動サイクルの周波数及び振幅の度合が提供される。課される速度変動の振幅は、測定した厚さ変動の振幅／特定の鋳造速度とストリップ厚との適切な感度となる。
【００２９】
適切な厚さ制御を達成するためには、速度変動信号がロール回転に対して適切な位相関係で加えられなければならない。即ち、回転毎に、速度変動のパターンを、偏心により生じる鋳造ロール１６の動きのパターンにマッチさせなければならない。適切な位相マッチングは、ロール１回転につき１パルスを生じる参照信号との初期位相関係で信号を加え、次いで位相関係を変動させて厚さ変動の振幅を最少にすることによって達成される。これは振幅エラー信号を追跡又はプロットすることにより達成できる。
【００３０】
制御信号の位相調整は目視での追跡により非常に迅速に行えることが実際にわかっている。正しい位相マッチングが達成されると、厚さ変動の振幅の抑制が非常に顕著であるからである。このことは、本発明によるストリップ鋳造装置の操業で実際に達成された結果をプロットした図３により明らかである。線４８は補償なしの期間及び制御信号が種々の位相関係で加えられる期間での中心線に沿う走査によりＸ線スキャナ４４から得た厚さ変動の測定値を示している。この場合、最大の抑制は、制御信号が参照信号の位相から１８０°ずれた領域４９で達成される。この領域４９では、速度補償が加えられない領域に比べて厚さ変動の振幅が激減する。
【００３１】
複雑な厚さ変動を更に正確に補償するために、本発明によるシステムでは、ロール１回転毎に複数の速度変動サイクルを加えることができる。二次サイクルはＸ線スキャナ４４から得られる信号を分析することにより得ることができる。或いは、二次サイクルはロール据付台から得られる位置変動信号又は力変動信号により得てもよい。Ｘ線信号とロール据付台との間の相関関係が初期信号を位相施錠することにより既に確立されているからである。
【００３２】
又、本発明によるシステムにおいて、鋳造全体を通して鋳造ロール１６の回転速度を制御して長期変動を補償すること、又は鋳造全体を通してストリップ厚さをドリフトさせることも可能である。そのような長期変動は、供給金属の温度降下や溶融金属の化学的変動等によって生じ得る。別個の制御信号を、Ｘ線スキャナ４４の発する連続変動信号から別個のフィルタを使用して得て、鋳造ロール１６の平均速度を決めるのに用いることのできる平均厚さ信号を得ることができる。この信号は電動モータ５３に直接送られ、鋳造全体を通してストリップ２０の正しい平均厚さを維持する。
【００３３】
尚、本発明の金属ストリップ鋳造方法及び装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
上記した本発明の金属ストリップ鋳造方法及び装置によれば、ロール回転速度の速度変動パターンを課することにより、凝固する金属殻と鋳造溜め内の鋳造ロールとの接触時間を変動させ、これによりロール間隙にて合わせられる殻の厚さを制御することができるので、例えばロール間隙が増加してストリップが厚くなる傾向に対し、鋳造ロールを瞬時加速させることにより殻凝固時間を減少させてストリップを薄くする傾向へと補償することができ、更には、凝固時間を変動させることにより鋳造ロールの温度分布を変動させ、ロール変形を初期ロール偏心と適切にマッチさせて厚さ変動を補償することもできるので、ストリップの厚さ変動を著しく減少させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態例を示す概略図である。
【図２】図１の鋳造装置の要部の縦断面図である。
【図３】鋳造作業時の参照信号及び実際のストリップ厚をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
１６  鋳造ロール
１７  取鍋（金属供給システム）
１８  タンディッシュ（金属供給システム）
１９ａ        供給分配器（金属供給システム）
１９ｂ        供給ノズル（金属供給システム）
２０  ストリップ
２１  ガイドテーブル（ストリップ送り手段）
４１  ピンチロールスタンド（ストリップ送り手段）
４４  Ｘ線スキャナ（ストリップ検査手段）
４５  制御器（制御手段）
４６  ストッパロッド（金属供給システム）
４７  スライドゲート弁（金属供給システム）
５３  電動モータ（ロール駆動手段）
５６  溜め画定プレート（端クロージャ）
８１  鋳造溜め
【図１】
0004763871.tif 000002
【図２】
0004763871.tif 000003
【図３】
0004763871.tif 000004