(57)【要約】  本発明は、材料供給容器を用いて金属、特に、鋼のストランドを鋳造する装置を対象としている。液体金属が、材料供給容器の注入ノズルによって循環コンベヤベルトの送り側に送給されるようになっている。コンベヤベルトは、第１の転向ローラと第２の転向ローラとの間で循環する薄い耐熱性ベルトから構成されており、このベルトは、第１の転向ローラの後続の領域で且つ注入ノズルの領域において、液体金属を受け入れるトラフを形成している。また、このベルトは、第２の転向ローラの近傍において、平坦なベルトの形状に戻るようになっている。ベルトに作用する応力を低減させるために、転向ローラの少なくとも１つは、凸状に反るように形成されている。
2010519046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料供給容器を用いて金属、特に、鋼のストランドを鋳造する装置であって、液体金属が、前記材料供給容器の注入ノズルによって循環コンベヤベルトの送り側に送給されるようになっており、前記コンベヤベルトは、第１の転向ローラと第２の転向ローラとの間で循環する薄い耐熱性ベルトから構成され、前記コンベヤベルトは、前記第１の転向ローラの後続の領域で且つ前記注入ノズルの領域において、前記液体金属を受け入れるトラフを形成しており、前記コンベヤベルトは、前記第２の転向ローラの近傍において平坦なベルトの形状に戻るようになっている装置において、
前記第１及び第２の転向ローラの少なくとも１つは、凸状に反るように形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記転向ローラの反りの程度は、前記トラフの輪郭の形成によって生じる前記コンベヤベルトの短縮が少なくとも部分的に抑えられるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記トラフの輪郭に対応する前記転向ローラの反りの程度は、以下の２つの式
（１）ＢB／２＝ＸB＋Ｘ＋ＸT
【数１】
2010519046.tif 000004
に従って計算されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記コンベヤベルトの幅の全体にわたる不均一な温度分布によって変化する前記コンベヤベルトの長さが、前記転向ローラの反りの程度を考慮に入れて以下の式
（３）△ＩTemp＝ＬTroughα（ＴM−ＴR）
に従って計算されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記コンベヤベルトの幅の全体にわたって均一化された引張応力を得るために、前記転向ローラの最適な反りは、所定のトラフの輪郭（鋳造フォーマット）および温度プロフィルの両方を組み合わせて計算されるようになっていることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の転向ローラの反りの程度は、前記第２の転向ローラの反りの程度よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記転向ローラの反りの程度は、前記第１及び第２の転向ローラの少なくとも１つの内部の圧力媒体によって変更できるようになっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
圧力を付与するために、前記転向ローラのシェルには、外郭に囲まれた空洞部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記入口長さおよび前記出口長さは、それぞれ、５００ｍｍよりも大きくなっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
最大の前記入口長さまたは出口長さは、前記トラフの輪郭によって生じる前記転向ローラの反りが２％よりも大きくならないように設定されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記コンベヤベルトは、前記トラフの輪郭または平坦なベルトを作るために、距離Ｌｅ（Ｌａ）の全体にわたって、前記転向ローラから連続的に成形されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンベヤベルトの材料は、ＣｕＮｉ系およびＦｅ系の耐熱衝撃合金を含んでいることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記コンベヤベルトの材料は、単一相銅合金または多相銅合金を含んでいることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記コンベヤベルトの材料は、ニッケル基合金を含んでいることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記コンベヤベルトは、０．５ｍｍから２．０ｍｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記トラフの輪郭は、弧状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記トラフの輪郭は、対称的であることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記トラフの輪郭は、両端に実質的に直線状の領域を有していることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記トラフの輪郭の両側領域は、鋳造輪郭より１０ｍｍ高くなっていることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記トラフの輪郭の両側領域は、垂線に対して±２５°の角変位を有していることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記トラフの輪郭は、前記転向ローラの鋳造方向における所定の調整を前記トラフの長さの全体にわたって行うことによって、鋳造断面の収縮に適応するようになっていることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、特に、鋼のストランドを材料供給容器によって供給して鋳造する装置を対象にしている。液体金属は、材料供給容器の注入ノズルによって、循環コンベヤベルトの送り側に送給されるようになっている。その循環コンベヤベルトは、第１の転向ローラと第２の転向ローラとの間を循環する薄い耐熱性ベルトから構成されている。このベルトは、第１の転向ローラの後続の領域で且つ注入ノズルの領域において、液体金属を受け入れるトラフ（trough）を形成するように成形されている。また、このベルトは、第２の転向ローラの近傍において、平坦なベルトの形状に戻るように形成されている。
【背景技術】
【０００２】
前述の形態の装置は、特許文献１によって知られている。この装置においては、２つの転向ローラの間の送り経路に沿って配置されてベルトに作用する垂直搬送ローラおよび水平搬送ローラによって、ベルトのトラフ形状が得られるようになっている。
【０００３】
液体金属からベルトに伝わることによってベルト幅に沿った比較的大きい温度差が生じるため、および平坦な形状からトラフ形状になり、次いで平坦なベルト形状に戻るようにベルトが変形しているため、ベルト幅に沿った広範囲の長さ変化が生じ、その結果、特に、縁領域においてベルト材料に著しい応力が生じることになる。
【０００４】
ベルト、すなわち、この目的に通常使用されている鋼ベルトは、用いられるベルトの材料に対応する弾性を有しているが、ベルトの幅に沿って生じる種々の異なる応力に起因して、コスト効率の高い寿命を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１４７７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、ベルトに作用する応力を低減させ且つ均等にするように上記の装置を設計することにある。さらに、ベルトに作用する応力を低減させ、より均一にするために、新しい材料をベルトの材料として用いることにある。さらに、反りの程度を特に調整するために、入口長さおよび出口長さをトラフ輪郭の幾何学的な形状に適応させることにある。これによって、鋳造プロセスのコスト効率を大幅に向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的は、転向ローラの少なくとも１つを凸状に反らせることによって、達成されることになる。
【０００８】
転向ローラの少なくとも１つを所定の程度に反らせることにより、トラフ輪郭の形成に起因するベルトの短縮が少なくとも部分的に抑えられる。これに加えて、ベルト幅に沿った不均一な温度分布も反りの成形に考慮されているので、ベルトに作用する応力が均一化され、これによって、ベルトの寿命に良好な効果をもたらすことになる。
【０００９】
少なくとも１つの転向ローラの反りの程度が、圧力媒体によって変更可能となっており、鋳造パラメータを変更したときの長さ変化を相殺するようになっていると有利である。この目的を達成するために、ローラのシェルに外郭に囲まれた空洞部が設けられているとよい。これに関連して、第１の転向ローラの反りの程度が、例えば、第２の転向ローラの反りの程度よりも小さくなっていると有利である。
【００１０】
トラフ輪郭の幾何学的な形状に基づいて、反りを計算することができる。鋳造輪郭の収縮に適合させるために、トラフ輪郭がトラフの長さの全体にわたって変化している場合、平均的なトラフ形状が計算に用いられることになる。
【００１１】
詳細は、図１〜４に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】転向ローラと共にベルトを示す略側面図である。
【図２】トラフ形状の断面図である。
【図３】計算するために矩形で表わされた単純化したトラフ形状を用いる計算モデルと、転向ローラの反りの部分とを示す図である。
【図４】温度の影響を計算するためのトラフの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
反りの程度は、転向ローラとトラフ輪郭との間のそれぞれのベルト長さＬｅ（入口長さ）およびＬａ（出口長さ）の関数により計算され、あるいは、別の観点から、反りの程度は、ベルト幅ＢB、トラフ幅ＢT、トラフ高さＨT、およびトラフ高さＨTの関数により計算される。なお、長手方向に延びる矩形体は、計算のために、仮想化されたものである。
【００１４】
反りの程度は、ｆ（Ｌｅ（Ｌａ））、ＢB、ＢT、ＨT、およびトラフ輪郭によって、与えられることになる。
【００１５】
トラフ輪郭の点Ａ，Ｂ間の座標（Ｘ，Ｙ）および長さＬｅ（Ｌａ）によって、転向ローラ上の点Ｃ，Ｄ間のベルト幅ＢBの半分におけるあらゆる点に対して、反りの計算を行うことができる。この反りの計算は、入口側および出口側に対して、実行される必要がある。
【００１６】
ベルト幅の全体にわたる不均一な温度分布によって変化するベルト長さの計算を、ここに示されている式によって、簡単に行うことができる。正確な計算を行うには、鋳造パラメータに対応するベルトの幅の全体にわたる温度プロフィルが計算されることになる。
【００１７】
所定のトラフ輪郭（鋳造フォーマット）および温度プロフィルに対して、ベルトの幅の全体にわたる引張応力を均一化するための転向ローラの最適な反りを、以下の２つの式を組み合わせることによって計算することができる。
【００１８】
（１）ＢB／２＝ＸB＋Ｘ＋ＸT
【００１９】
【数１】
2010519046.tif 000003
【００２０】
（３）△ＩTemp＝ＬTroughα（ＴM−ＴR）
【００２１】
ここで、
ＢB：ベルトの幅
ＢT：トラフの幅
ＨT：トラフの高さ
Ｌ：入口と出口との間の（最終的な）トラフ輪郭の長さ
Ｌｅ：第１の転向ローラの中心から最終的なトラフ輪郭までの入口長さ
Ｌａ：最終的なトラフ輪郭から第２の転向ローラの中心までの出口長さ
ＬV：トラフの長手方向における空間対角線の長さ
Ｘ：ＬVを計算するためのＸ座標
ＸB：点Ｃからの距離
ＸT：ベルトまたはトラフの中心からの距離
Ｙ：ＬVを計算するためのＹ座標
ＴM：ベルトの中心の温度
ＴR：ベルトの端領域の温度
α：ベルト材料の膨張係数
β：垂線からの角変位
である。
【００２２】
本発明の実施形態は、従属請求項に示されている。
【００２３】
第１の転向ローラの反りの程度は、好ましくは、第２の転向ローラの反りの程度よりも小さくなっている。
【００２４】
転向ローラの反りの程度は、例えば、少なくとも１つの転向ローラの内部に配置された圧力媒体によって変更できるようになっている。この目的を達成する手段として、圧力を付与するために、ローラのシェルに外郭に囲まれた空洞部が設けられていてもよい。
【００２５】
入口長さおよび出口長さは、それぞれ、好ましくは、５００ｍｍよりも大きくなっている。
【００２６】
最大の入口長さまたは出口長さは、トラフ輪郭による反りが２％よりも大きくならないように設定されている。
【００２７】
ベルトは、好ましくは、トラフ輪郭または平坦ベルトを作るために、距離Ｌｅ（Ｌａ）にわたって、転向ローラから連続的に成形されている。
【００２８】
特に適切なベルト材料は、ＣｕＮｉ系およびＦｅ系の耐熱衝撃合金である。
【００２９】
ベルト材料は、単一相銅合金または多相銅合金から作製されていてもよいし、またはニッケル基合金から作製されていてもよい。
【００３０】
ベルト材料は、０．５ｍｍから２．０ｍｍの厚みを有している。
【００３１】
トラフ輪郭は、円弧の形状を有しており、好ましくは、対称となっている。
【図１】
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【図２】
2010519046.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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