(57)【要約】高温金属ストリップの送給に使うことができるピンチロールアセンブリが１対の平行なピンチロールで構成される。ロールの少なくとも一方（２１）を構成する銅又は銅合金チューブ（３１）がロール外周面（３２）と内部水冷通路（２３，３３，３４，３５）を提供して、水を通路に流すことにより円筒形チューブを冷却する。ロールをジャーナル軸受（２７，２８）に取付ける端軸（２５，２６）を形成した円筒形アーバ（２４）に銅又は銅合金チューブ（３１）を嵌装する。軸には回転駆動カップリング（２９）を備え、軸（２５）には水流通路（２３，３３，３４，３５）へ冷却水を流す回転水カップリング（３８）を嵌装する。
2004500991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール間に形成されるロール間隙でストリップを受ける１対の平行なピンチロールと、ピンチロール間でストリップを送給するようロールの少なくとも一方を駆動する駆動手段とで構成された高温金属ストリップを送給するピンチロールアセンブリにおいて、ピンチロールの少なくとも一方が、
１対の端支持軸と、
支持軸間を延びてロール外周面を提供する銅又は銅合金の円筒形チューブと、
ピンチロール内部に形成されて通路を通る冷却水流により円筒形チューブを冷却する冷却水通路とで構成された改良。
【請求項２】
端軸が円筒形アーバの一部であり、それに銅又は銅合金チューブを外スリーブとして嵌装する、請求項１で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項３】
水流通路が円筒形アーバに限定される、請求項２で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項４】
冷却水通路が、スリーブに隣接しアーバ周方向に離間した円筒形アーバ長手方向通路を含む、請求項３で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項５】
ロールがアーバなし構造であり、端軸の端形成部がチューブ各端に接続される、請求項１で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項６】
水流通路が冷却水をチューブ内部に供給する、請求項５で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項７】
水流通路が、チューブ内を長手方向に延びる通路を含む、請求項５又は請求項６で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項８】
ピンチロール外周面の径が少なくとも３００ｍｍである、請求項１乃至７のいずれかで請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項９】
ピンチロール外周面の径が少なくとも５００ｍｍである、請求項８で請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項１０】
ロール外表面の径が次式
【数１】
2004500991.tif 000006
を満たす、請求項１乃至９のいずれかで請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項１１】
ピンチロールの両方が、請求項で限定される特徴を有する、請求項１乃至１０のいずれかで請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項１２】
アセンブリが用いられる金属ストリップ連続鋳造装置が、両者間にロール間隙を形成する１対の鋳造ロールと、溶融金属を鋳造ロール間のロール間隙に供給してロール間隙直上の鋳造ロール表面に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給手段と、鋳造ロールを相互方向に駆動して、ロール間隙から下方に送給される金属の凝固ストリップを生み出すロール駆動手段とで構成され， 前記ピンチロールアセンブリが 鋳造装置の全般に１側に配され、鋳造装置からストリップを受取って鋳造装置から離反送給する、請求項１乃至１１のいずれかで請求のピンチロールアセンブリ。
【請求項１３】
１対の端支持軸と、
支持軸間を延びて少なくとも３００ｍｍ径のロール外周面を提供する銅又は銅合金の円筒形スリーブと、
ロール内部にあって通路を通る冷却水流によりスリーブを冷却する冷却水通路とで構成されたピンチロールアセンブリ。
【請求項１４】
端軸が、円筒形アーバを含む中央ロール本体の一部であり、それに銅又は銅合金チューブを外スリーブとして嵌装する、請求項１２で請求のピンチロール。
【請求項１５】
水流通路が円筒形アーバに限定される、請求項１２で請求のピンチロール。
【請求項１６】
冷却水通路が、スリーブに隣接し円筒形周方向に離間したロール本体長手方向通路を含む、請求項１４で請求のピンチロール。
【請求項１７】
水流通路がチューブ内を長手方向に延びる通路を含む、請求項１２で請求のピンチロール。
【請求項１８】
両者間にロール間隙を形成する１対の鋳造ロールと、溶融金属を鋳造ロール間のロール間隙に供給してロール間隙直上の鋳造ロール表面に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給手段と、鋳造ロールを相互方向に駆動して、ロール間隙から下方に送給される金属の凝固ストリップを生み出すロール駆動手段と、鋳造装置の全般に１側に配して鋳造装置からストリップを受取って鋳造装置から離反送給するストリップ送給手段とで構成され、ストリップ送給手段が請求項１乃至１１のいずれかで請求のピンチロールアセンブリで構成される、金属ストリップ連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送給中にストリップを急冷できない高温において特に有益な、ストリップ材料を送給するピンチロールアセンブリに関する。それは、双ロール鋳造装置等の連続鋳造装置から造られる高温金属ストリップを送給するのに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
双ロール鋳造装置では、相互方向に回転する１対の水平鋳造ロール間に溶融金属を導入する。鋳造ロールは冷却されるので、動いているロール表面上に金属殻が凝固し、鋳造ロール間のロール間隙にて合わされて、ロール間のロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ品を生み出す。ここでは”ロール間隙”（ｎｉｐ）という語はロール同士が最接近する領域全般を指すのに用いる。溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注ぐことができ、そこから溶融金属は金属供給ノズルを介して流れ、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。この鋳造溜めはロール端と摺動係合で保持される側板又は堰により限定される。
【０００３】
鋳造装置を出た高温ストリップは、ストリップをコイル状に巻取るコイラへと通されることができる。鋳造装置とコイラとの間でストリップは、温度降下制御、圧下圧延、完全熱処理又は斯かる処理段階の組合わせ等のインライン処理を受けることができる。コイラやインライン処理装置は一般に大きな張力をストリップに加える。又、双ロール鋳造装置の鋳造速度と後続のインライン処理及び巻取りの速度との差にも適応しなければならない。これらの速度に大きな差が生じ得るのは、特に定常鋳造速度に達するまでの初期立上げ時である。これらの要件に適応するため、鋳造装置を出た高温ストリップは、妨げのないループ状に吊り下がらせ、次いで１組以上のピンチロールを経て、巻取り前にストリップに更なる処理を受けさせることができるライン張力部へと通すことができる。ピンチロールはダウンライン設備によって生じる張力への抵抗を提供し、ダウンライン設備へのストリップ送給も意図している。
【０００４】
この種の双ロールストリップ鋳造ラインは、ディビー・マッキー（シェフィールド）リミテッド（Ｄａｖｙ ＭｃＫｅｅ （Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ） Ｌｉｍｉｔｅｄ）に譲渡されたアメリカ特許第５，５０３，２１７号に開示されている。この鋳造ラインでは、高温金属ストリップが妨げのないループ状に垂れ下がってから、ストリップを温度制御域に送給する第１組のピンチロールへと至る。更なる組のピンチロールを通過後、ストリップはコイラへと進む。オプションとして、後の組のピンチロール間に圧延機を含めることによりストリップを熱間圧延することができる。しかしながら、アメリカ特許第５，５０３，２１７号で言及されているように、ストリップがゼロテンションから処理ラインの張力部へと通るとき左右に蛇行し得る。このストリップの蛇行は、第１組のピンチロールを提供してループから処理ラインの張力部への金属ストリップを操舵することにより克服できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この第１組のピンチロールは凝固直後の高温金属ストリップを把持・送給できなければならない。特に鉄系金属ストリップ鋳造の場合、ラインのこの位置でのストリップ温度は非常に高く、１０００℃を超え、典型的には１２００℃台であり、ストリップ自身は非常に柔らかく、ダメージを受けやすい。更に又、この位置でのストリップは還元雰囲気に包囲されており、ピンチロールを介して送給されるストリップに急冷水を当てることができない。従来の鋼ピンチロールをこの位置での高温ストリップの送給に用いると局部的な瑕疵がストリップ表面に刻印（ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ）され、それが完成ストリップに現れることが判明している。これらの条件で瑕疵が刻印されるのは一般に鋼ピンチロール上にホットスポットが発生するためであり、その結果、それらの領域に局部的熱膨張が生じて突起が発生して、ストリップ表面に窪みを刻印する。この方法で鋼ストリップを圧延する場合、ストリップ表面からのスケールがピンチロール上のハイスポット（ｈｉｇｈ ｓｐｏｔｓ）に貼り付き得る。 従って、局部的熱膨張によるハイスポットが急速に成長して大きな突起となってストリップに深刻な刻印瑕疵を生じ得る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この問題は、本発明により、ハイスポットの発生を減少させ、局部的熱膨張によるロール表面上の突起形成を減少させるピンチロールアセンブリを提供することで軽減できる。本発明により設けられるのは、１対の平行なピンチロールで構成され、ピンチロール間のロール間隙でストリップを受ける高温金属ストリップ送給用ピンチロールアセンブリと、ピンチロール間でストリップを送給するようピンチロールを駆動する駆動手段とである。ピンチロールの少なくとも一方、できれば両方が、１対の端支持軸と、支持軸間を延びる銅又は銅合金の円筒形チューブと、スリーブを冷却するようロール内部に冷却水を流すことのできる冷却水通路とで構成される。 円筒形チューブは少なくとも３００ｍｍ径のロール外周面を提供し、冷却水通路と共にそして結果として生じる冷却水流と共に、ピンチロールロール間隙でのストリップの小さな移動（ｓｍａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を提供するのに充分なものである。
【０００７】
端軸が接続される円筒形アーバ（即ち、中実又は中空円筒形フレーム）には銅又は銅合金チューブが外スリーブとして嵌装される。この実施の形態において、水流通路は円筒形アーバに限定することができる。より明細には、冷却水通路はスリーブに隣接してアーバの周方向に、典型的には相等しく、離間した円筒形アーバ長手方向通路を含むことができる。
【０００８】
又は、ロールは端軸の有する端形成部が銅又は銅合金の円筒形チューブの各端に接続されるアーバなし構造とすることもできる。この実施の形態においては、水流通路は円筒形チューブ内部に冷却水を送ることができ、又は、通路はチューブ内を長手方向に延びることができる。
【０００９】
ピンチロール外周面の径は少なくとも５００ｍｍとすることができる。又は、ロール外周面の径は次式を満たすことができる。
【数２】
2004500991.tif 000003
【００１０】
本発明を使用できる金属ストリップ連続鋳造装置は、両者間にロール間隙を形成する１対の鋳造ロールと、ロール間隙に溶融金属を供給してロール間隙直上の鋳造ロール表面に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給手段と、相互回転方向に鋳造ロールを駆動してロール間隙から下方に送給される金属の凝固ストリップを生み出すロール駆動手段と、鋳造装置の全般に１側に配して鋳造装置からストリップを受取り、それを鋳造装置から離反送給するストリップ送給手段とで構成されることができる。本発明のピンチロールアセンブリは、還元雰囲気の封入室（ｅｎｃｌｏｓｅｄ ｃｈａｍｂｅｒ）内で１０００℃以上の高温で鋳造された直後の高温ストリップに張力を掛けるのに用いることができる。
【００１１】
ピンチロールアセンブリ手段は、ロール間のロール間隙でストリップを受ける１対の平行なピンチロールと、ピンチロール間でストリップを送給するようロールを駆動する駆動手段とで構成される。ピンチロールの少なくとも一方、通常は両方は、１対の端支持軸と、支持軸間を延びてロール外周面を提供する銅又は銅合金製の円筒形チューブと、冷却水流によりチューブを冷却するロール内面の冷却水通路とで構成される。ピンチロールアセンブリは１対の端支持軸と、銅又は銅合金チューブが外スリーブとして嵌装される円筒形アーバか又は支持軸間を延びてロール外周面を提供するアーバなしの銅又は銅合金製の円筒形スリーブとで構成できる。ロール周面の外径は３００ｍｍ以上であり、冷却水通路と共に、そして結果として生じる冷却水流と共に、ピンチロールのロール間隙でのストリップの小さな移動を可能にする。
【００１２】
ストリップ鋳造装置に適用した、本発明の特定の実施の形態を、添付図面に関しより詳細に記述できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に示すストリップ鋳造設備を構成する、全般に１１で示した双ロール鋳造装置で製造される鋳造鋼ストリップ１２は、ループ１３状に鋳造装置１１と第１ピンチロールアセンブリ１４との間で垂れ下がり、後者はストリップ１２のたるみをとってそれを前方へと、第２ピンチロールアセンブリ１５を介しコイラ１６に送給する。ピンチロールアセンブリ１４，１５間でストリップ１２は熱間圧延機（図示せず）に通すことにより熱間圧延でき、ランナウトテーブル上を通過時に水噴流で強制冷却してからコイラ１６へと至らせることができる。
【００１４】
双ロール鋳造装置１１を構成する１対の鋳造ロール１７に溶融金属がヘッダボックス１８を介し供給されて鋳造溜めを形成し、鋳造溜めは鋳造ロール１７間のロール間隙上方のロール鋳造表面に載り、側部堰板１９によりロール端で囲込まれる。鋳造ロール１７は内部が水冷される。鋳造ロール１７が相互方向に回転するよう駆動されることにより、鋳造ロール周面に凝固した金属殻が両者間のロール間隙で合わされて凝固ストリップ１２となり、鋳造ロールの回転によりロール間隙から下方に送給される。
【００１５】
鋳造装置１１を出たストリップ１２は妨げのないループ１３状に垂れ下がり、そこから、１対のピンチロール２１，２２で構成の第１ピンチロールアセンブリ１４へ通される。ピンチロール２１，２２はストリップ１２をダウンライン設備（ｄｏｗｎ−ｌｉｎｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）へと送り、その設備が生み出す張力への抵抗を提供すると共に、ピンチロール２１，２２上流のストリップ１２が大きく張力の掛けられることなく妨げのないループ状に垂れ下がることができるようにしている。
【００１６】
鋳造装置１１で鋼ストリップを鋳造する場合、第１ピンチロールアセンブリ１４に入るストリップ１２は一般に１２００℃台の温度であり、不活性ガスエンクロージャ等によるスケール抑制が用いられていても、ストリップ１２には薄層の表面スケールが生じ得る。従来の鋼ピンチロールを第１ピンチロールアセンブリ１４のピンチロール２１，２２の替わりに使うと、ピンチロール２１，２２の円筒形外周面３２にハイスポットが生じ、それによりストリップ１２表面に瑕疵が刻印されることが判明している。これらのハイスポットは、高温ストリップ１２との接触でロール２１，２２が加熱することによる生じる熱的ホットスポットと一致する。ホットスポットにより局部的熱膨張が生じてハイスポットが生み出され、それがスケールの堆積形成を呼び込んで、ロール表面に非常に大きな局部的突起を生じさせる。
【００１７】
この問題は、図２及び３に示したピンチロールアセンブリを使うことで対処される。ピンチロールアセンブリは円筒形アーバ２４で構成され、端軸２５，２６がアーバ２４をジャーナル軸受２７，２８内での回転用に支持している。円筒形アーバ２４及び支持軸２５，２６はステンレス鋼で形成することができる。軸２６は駆動スピンドルとの接続用の伝導カップリング２９を備えてピンチロール２１，２２を回転させる。
【００１８】
円筒形の銅又は銅合金スリーブ又はチューブ３１はアーバ２４上に密に嵌装されてピンチロールのロール外周面３２を提供する。ピンチロールのアーバ２４は冷却水流通路２３を備えていてスリーブ又はチューブ３１の連続冷却を提供する。水流通路２３を構成するのが、円筒形スリーブ３１に隣接し、円筒形アーバ２４外部まわりの周方向に離間した一連の長手方向通路３３と、アーバ２４端の半径方向通路３４，３５とであり、後者と接続する中央入口３６及び中央出口３７は支持軸２５上の回転水カップリング３８を介し通路２３と流体連通する。
【００１９】
図４は、ピンチロールの一方２１が図２及び３で示す構造を有し、他方のピンチロール２２が従来の鋼ロールである、ピンチロールアセンブリ１４の一構造を示している。ピンチロール２１，２２は各々回転駆動スピンドル４１，４２に連結される。
【００２０】
図５は、ピンチロール２１，２２の両方が図２及び３に示すように構成された本発明による代替の実施の形態を示す。この実施の形態における両ピンチロール２１，２２は、円筒形外スリーブ又はチューブ３１と、これらのスリーブを冷却する内部水流通路２３Ａとを有する。
【００２１】
銅の熱伝導率が高いため、円筒形スリーブ又はチューブ３１はなおさらホットスポットを生じにくい。高温ストリップから導かれる熱は、中実鋼体を通るよりもスリーブ又はチューブ３１を通るほうがはるかに一様に導かれるからである。従って、熱膨張はなおさら局部的でなく、ピンチロールのロール外周面３２に比較的一様に広がる傾向がある。同時に、熱は通路２３Ａを流れる内側水冷却流により円筒形スリーブ又はチューブ３１から連続的に抜き取られ、ホットスポットが生じる傾向を激減させる。この構成のピンチロール２１，２２は、ストリップ１２表面における刻印瑕疵の発生を激減させることができる。
【００２２】
図６及び７は、本発明によるピンチロールアセンブリの代替の実施の形態を示す。この実施の形態では中央アーバがない。ピンチロールは、銅又は銅合金の円筒形チューブ５０により形成され、１対のステンレス鋼スタブ軸５１，５２間に取付けられる。スタブ軸５１，５２及びチューブ５０は共軸に固定されてピンチロールを形成する。チューブ５０には一連の長手方向水流通路５３が円筒形チューブ５０の一端から他端に長い孔を穿設することにより設けられ、孔の両端は後で端栓５４及びスタブ軸固定ねじ５５により閉じられる。スタブ軸５１，５２の端形成部５６，５７はロールチューブ５０端にぴったり嵌合し、チューブ５０の２端に当接する周フランジ５８，５９を含む。スタブ軸５１，５２をチューブ５０端に固定する固定ねじ５５はフランジの孔を延び、水流通路５３を限定する長手方向孔の幾つかのねじタップした端に収まる。ねじタップのない残りの孔はねじ栓５４により閉じられる。
【００２３】
図６及び７に示した構造では、冷却水は、スタブ軸５１，５２の内端形成部５６，５７に形成された半径方向通路６１，６２を介しチューブ５０の水流通路５３へと流出入する。半径方向通路６１，６２は入口通路６３及び出口通路６４及び回転水カップリング６５に接続される。戻り水はチューブ５０内部を通って通路６２から出口通路６４へと流れ戻る。
【００２４】
図６及び７に示したロール構造により円筒形チューブ５０が非常に有効に冷却でき、ピンチロール外周面６６でのホットスポット発生を激減させ、それがストリップ１２表面の刻印瑕疵の発生を激減させる。
【００２５】
ロール外周面６６を銅又は銅合金のチューブ５０で形成することの重要性が表１により実証される。表１は、種々の冷却水流量における、内部水冷されたＣｕ−Ｃｒ合金ロールチューブ５０と内部水冷された炭素鋼ロールチューブのロール外周面６６の膨出域又は接触点での表面温度の計算結果を比較提示している。
【表１】
2004500991.tif 000004
【００２６】
表１からわかるように、鋼ピンチロール上のホットスポットは水流量に応じて３７７〜３９１℃の温度に達し得るのに対し、Ｃｕ−Ｃｒ合金ピンチロールの対応温度は１５０〜１９０℃に減少する。Ｃｕ−Ｃｒ合金は鋼の６倍程の熱伝導率を有するので、どんなホットスポットでも温度上昇には限りがあり、ロールの各回転毎にピンチロールがストリップとの接触を失う後に熱はこれらの域から分散する。従って、ロール外面の局部的膨出は非常に減少する。これらの域で低温と低接触圧力とを組合わせることにより、スケールがロール外面を汚染し、貼り付き、刻印瑕疵を生じさせる傾向が激減する。
【００２７】
刻印形成は、ストリップに加えられる最大圧を制御するため径の異常に大きなピンチロールを用いることにより、更に削減できる。ピンチロールには充分な力を加えてしっかりとストリップを把持させ、前方に送給するようにしなければならない。従って、ストリップに働く圧力は、ピンチロールとストリップとの間の接触面積に左右され、ピンチロール径が増加するにつれて減少する。
【００２８】
図５は、ピンチロールとストリップとの間の接触で加わる状態を概略的に示す。この図に関し、ピンチロールによりストリップに加えられる最大圧は次式で決まる。
【数３】
2004500991.tif 000005
従って、ピンチロール外周面の径は本明細書の最初に述べた式（１）を満たすことができる。
【００２９】
我々は、双ロール鋳造装置で造られる鋼ストリップを送給する場合、２０ＭＰａ以下の最大圧を維持するのが望ましいこと、及び、これには一般に３００ｍｍ以上のピンチロール径が必要であることを割り出した。典型的には、２０ＭＰａの最大圧を維持しつつ１００ＫＮのピンチロール力を加えるなら、ピンチロール径は５３０ｍｍを選ぶべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピンチロールアセンブリの実施の形態を備えた、ストリップ鋳造設備を概略的に示す。
【図２】本発明の実施の形態によるピンチロールアセンブリを示す。
【図３】図２のピンチロールアセンブリの３−３線での横方向断面図である。
【図４】図２に示した種類のピンチロールアセンブリを、従来の鋼ロールとの組合わせで操作する仕方を示す。
【図５】対のピンチロールの夫々を図２に示した仕方で構成したピンチロールアセンブリを示す。
【図６】本発明の実施の形態による代替のピンチロールアセンブリを示す。
【図７】図６のピンチロールアセンブリの７−７線での横方向断面図である。
【図８】操業中、本発明の実施の形態のピンチロールアセンブリに加えられる圧力分布を概略的に示す。
【国際公開パンフレット】
2004500991.tif 000007
2004500991.tif 000008
2004500991.tif 000009
2004500991.tif 000010
2004500991.tif 000011
2004500991.tif 000012
2004500991.tif 000013
2004500991.tif 000014
2004500991.tif 000015
2004500991.tif 000016
2004500991.tif 000017
2004500991.tif 000018
2004500991.tif 000019
2004500991.tif 000020
2004500991.tif 000021
2004500991.tif 000022
2004500991.tif 000023
2004500991.tif 000024
2004500991.tif 000025
【国際調査報告】
2004500991.tif 000026
2004500991.tif 000027
2004500991.tif 000028