(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０〜２００ｍｍの壁厚を有する銅又は銅合金製の円筒形管状ロール体と、
該管状ロール体壁内を長手方向に延びる一連の長い孔により周方向に等間隔で画成された長手方向水流通路と、
前記管状ロール体の各壁端面に当接する周方向フランジと前記管状ロール体の各端部内側に嵌入する端形成部とを有して管状ロール体の各端部に１つずつ配された一対の鋼製スタブ軸と、
管状ロール体の各壁端面に当接せしめた周方向フランジを介し前記長手方向水流通路を成す孔の少なくともいくつかの端に嵌挿されてスタブ軸を管状ロール体に対し共軸となるよう連結する留め具と、
個々の長手方向水流通路に水が流出入するよう少くとも一方のスタブ軸の端形成部に形成した水流ダクトとを備え、
管状ロール体の各端部外周に端ノッチを設けて、ロール使用時に鋳造溜め画成壁と係合する一対の肩部を形成することにより、該肩部間にロール鋳造表面を画成する比較的厚壁の主部分を形成するようにしたことを特徴とする、鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項２】
水流ダクトが、スタブ軸の端形成部と管状ロール体端部の両方の中を半径方向に延びて長手方向水流通路に水が流出入するよう該長手方向水流通路に接続する半径方向通路により構成され、前記肩部が各壁端面のスタブ軸端形成部で半径方向に延びる水流ダクトから内方に離間され、それにより、前記長手方向水流通路が鋳造ロール表面外端を越えて外方へ延びる、請求項１に記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項３】
長手方向水流通路を画定する孔が、該孔の最大径以上に離間しないよう密に離間した円形孔である、請求項１又は２に記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項４】
各長手方向水流通路が、複数の群にグループ分けされ、その各群における周方向に離間した長手方向水流通路の夫々が、ロール両端間を往復する多パスの単一連続水流路を形成するよう相互接続されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項５】
各長手方向水流通路が、周方向に連なる３本を１群として各群毎に３パス水流路を形成するよう相互接続されている、請求項４に記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項６】
水流ダクトが、一方のスタブ軸の端形成部を介し半径方向に延びて３パス水流路の一端と連通する第１の半径方向通路と、他方のスタブ軸の端形成部を介し半径方向に延びて３パス水流路の他端と連通する第２の半径方向通路とにより構成されている、請求項５に記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項７】
留め具が多パス水流路の両端で長手方向水流通路を成す孔内へ嵌挿されている、請求項４乃至６のいずれかに記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項８】
多パス水流路の両端間の長手方向水流通路の端が端栓で塞がれている、請求項４乃至７のいずれかに記載の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール。
【請求項９】
相互間にロール間隙を形成し且つロール外周面に隣接してロール長手方向に延びる水流通路を各々備えた一対の鋳造ロールと、鋳造ロール間のロール間隙に溶融金属を供給してロール間隙上方の鋳造ロール表面上に支持された溶融鋼の鋳造溜めを形成する金属供給ノズルと、ロールの両端部に係合してロール端に溜めを画成する一対の鋳造溜め画成壁と、相互回転方向にロールを駆動してロール間隙から下方に送給される凝固鋼ストリップを生み出すロール駆動手段と、ロールの前記長手方向水流通路に冷却水を供給する冷却水供給手段との組合せからなり、各鋳造ロールが請求項１乃至８のいずれかにより構成されたアーバレス鋳造ロールであることを特徴とする、鋼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、鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール及び鋼ストリップ連続鋳造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
双ロール鋳造装置では、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体させ、凝固したストリップ品としてロール間隙から下方ヘ送給する。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。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できる。この鋳造溜めの端は、ロール端面に摺動係合して保持される側部堰又は側部プレートで構成できる。鋳造ロールの鋳造表面は、一般に、ロール端壁内のほぼ半径方向の通路を介し水が給排される長手方向冷却水通路を備えた外周壁で提供される。
【０００３】
鉄系金属の鋳造時には、ロールは１６４０℃程度の超高温の溶融金属を支持しなければならず、金属の均一凝固を達成し且つロール表面の局部過熱を避けるためには、ロール周面を全体に非常に均一な温度に維持しなければならない。従って、各鋳造ロールの外周面を銅又は銅合金スリーブとして形成してステンレス鋼製の中央アーバに取付け、前記スリーブには中央アーバに形成した水流ダクトを介して冷却水が供給される密に離間した長手方向水流通路を備えるのが通常である。そのようなロール構造は本出願人らの同時係属オーストラリア特許出願第ＰＯ８３２８号に開示されている。そのロール構造では、水流通路はステンレス鋼製中央アーバに取付けた銅又は銅合金スリーブに穿設した、周方向に離間した孔で形成される。孔の端は全て塞がれて水流通路をシールしており、水流通路は、各群の周方向離間通路が水流路の一端から他端へとロール両端間を往復する単一連続水流路を形成するよう、群で相互接続される。これにより非常に均一な温度分布を各鋳造ロールの周方向及び長手方向の両方に達成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オーストラリア特許出願第ＰＯ８３２８号に開示のロール構造では、鋳造ロール表面にわたっての非常に均一な温度分布が達成できるものの、銅製スリーブとステンレス鋼製支持アーバとの膨張差によるロール歪みや動きの問題が判明している。銅製スリーブの壁は、鋳造溜めから離れた側よりも鋳造溜めに接している側の方がわずかに大きな径に延びるので、スリーブは非円形で、全般に楕円形断面となってしまう。これにより回転時にスリーブの一部がアーバと密に接触しなくなる。これの生じる程度はロールに沿って変化するので、密な接触点がロールに沿った恣意的に変化する点にあることになり得る。各回転で鋳造溜めとの接触が外れてスリーブが収縮する際に、スリーブは密な接触点の方へと収縮する傾向があり、これらが恣意的に変化する点にあり得るので、スリーブは長手方向に動きを生じ得る。従って、スリーブはアーバ上で半径方向に浮くばかりでなく、恣意的な長手方向の動きもこうむって側部堰の制御の問題が生じる。
【０００５】
また、アーバ上での銅スリーブの浮動によりロール間隙の中央線が鋳造時に横方向に前後動する。一般には、鋳造時のロール間隙を決定する一定のばね偏寄を掛けた状態でロールアーバの１つを可動に設定している。しかしながら、ロール間隙の中央線がアーバに対するスリーブの動きにより動けば、ばね偏寄したアーバも動く。従って、一定のばね偏寄を保持したとしても、ばね偏寄したアーバが一定に動いて、ロール間隙位置に変動が生じて鋳造ストリップの寸法変動となり、即ち、ストリップ厚が形成時に連続して変動する。
【０００６】
本発明は上述の実情に鑑みて成したもので、中央の支持アーバがない新規な鋳造ロールの構造を提供することにより、前述した従来の鋳造ロールにおける全ての問題を解消することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、３０〜２００ｍｍの壁厚を有する銅又は銅合金製の円筒形管状ロール体と、
該管状ロール体壁内を長手方向に延びる一連の長い孔により周方向に等間隔で画成された長手方向水流通路と、
前記管状ロール体の各壁端面に当接する周方向フランジと前記管状ロール体の各端部内側に嵌入する端形成部とを有して管状ロール体の各端部に１つずつ配された一対の鋼製スタブ軸と、
管状ロール体の各壁端面に当接せしめた周方向フランジを介し前記長手方向水流通路を成す孔の少なくともいくつかの端に嵌挿されてスタブ軸を管状ロール体に対し共軸となるよう連結する留め具と、
個々の長手方向水流通路に水が流出入するよう少くとも一方のスタブ軸の端形成部に形成した水流ダクトとを備え、
管状ロール体の各端部外周に端ノッチを設けて、ロール使用時に鋳造溜め画成壁と係合する一対の肩部を形成することにより、該肩部間にロール鋳造表面を画成する比較的厚壁の主部分を形成するようにしたことを特徴とする、鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロールが提供される。
【０００８】
また、水流ダクトは、スタブ軸の端形成部と管状ロール体端部の両方の中を半径方向に延びて長手方向水流通路に水が流出入するよう該長手方向水流通路に接続する半径方向通路により構成され、前記肩部が各壁端面のスタブ軸端形成部で半径方向に延びる水流ダクトから内方に離間され、それにより、前記長手方向水流通路が鋳造ロール表面外端を越えて外方へ延びていることが好ましい。
【０００９】
更に、長手方向水流通路を画定する孔は、該孔の最大径以上に離間しないよう密に離間した円形孔であることが好ましい。
【００１０】
また、各長手方向水流通路は、複数の群にグループ分けされ、その各群における周方向に離間した長手方向水流通路の夫々が、ロール両端間を往復する多パスの単一連続水流路を形成するよう相互接続されていることが好ましく、例えば、各長手方向水流通路が、周方向に連なる３本を１群として各群毎に３パス水流路を形成するよう相互接続されているものとすることができ、更には、その場合に、水流ダクトは、一方のスタブ軸の端形成部を介し半径方向に延びて３パス水流路の一端と連通する第１の半径方向通路と、他方のスタブ軸の端形成部を介し半径方向に延びて３パス水流路の他端と連通する第２の半径方向通路とで構成できる。
【００１１】
留め具は、多パス水流路の両端で長手方向水流通路を成す孔内へ嵌挿させることができ、多パス水流路の両端間の長手方向水流通路の端は、端栓で塞ぐことができる。
【００１３】
また、本発明は、相互間にロール間隙を形成し且つロール外周面に隣接してロール長手方向に延びる水流通路を各々備えた一対の鋳造ロールと、鋳造ロール間のロール間隙に溶融金属を供給してロール間隙上方の鋳造ロール表面上に支持された溶融鋼の鋳造溜めを形成する金属供給ノズルと、ロールの両端部に係合してロール端に溜めを画成する一対の鋳造溜め画成壁と、相互回転方向にロールを駆動してロール間隙から下方に送給される凝固鋼ストリップを生み出すロール駆動手段と、ロールの前記長手方向水流通路に冷却水を供給する冷却水供給手段との組合わせからなり、各鋳造ロールが前述した構成要件を有するアーバレス鋳造ロールであることを特徴とする、鋼ストリップ連続鋳造装置にも及ぶ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を更に充分に説明するため、添付図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図８は本発明の実施の形態の一例を示すもので、図示した鋼ストリップ連続鋳造装置は、相互間にロール間隙２を形成する一対の鋳造ロール１，１で構成される。鋳造作業では、溶融金属が取鍋（図示せず）からタンディッシュ３、分配器４と供給ノズル５とを介して鋳造ロール１，１間のロール間隙２へと供給されてロール間隙２上方に溶融金属の鋳造溜め６を生み出す。鋳造溜め６の端を画成するのは１対の耐火側部板１０で、後述するごとく鋳造ロール１のノッチ付けした端に係合するようにしてある。そして、タンディッシュ３に備えたストッパロッド７を動かすことにより溶融金属をタンディッシュ３から出口ノズル８及び耐火シュラウド９を介して分配器４へと流下させることができるようになっている。
【００１６】
鋳造ロール１には、以下に詳細に記述した仕方で、内側水冷通路を備え、鋳造ロール１を駆動手段（図示せず）により相互方向に回転させることにより連続金属ストリップ１１を造り出して鋳造ロール１間のロール間隙２から下方に送給するようになっている。
【００１７】
ここまで記述した限りでは、図示した装置はアメリカ特許第５，１８４，６６８号及びオーストラリア特許第６６４６７０号に更に詳しく記述されている。装置の構成及び操作の詳細についてはこれらの特許を参照することができる。
【００１８】
２つの鋳造ロール１は同一の構成で、本発明に従い形成される。それぞれを形成する銅又は銅合金製の管状ロール体２０を一対のステンレス鋼製のスタブ軸２１，２２間に、該スタブ軸２１，２２と管状ロール体２０とが共軸に固定されて鋳造ロール１を形成するように取付ける。管状ロール体２０には一端から他端へと長い孔を穿設することにより一連の長手方向水流通路２６を設け、孔の端は以下に述べる仕方で端栓４１とスタブ軸固定ねじ７１で本質的に閉じる。
【００１９】
管状ロール体２０の各端部外周には端ノッチ２３を設け、これにより耐火側部板１０と係合する一対の肩部２４を形成すると共に、該一対の肩部２４間に比較的厚壁の主部分を形成してロールの鋳造表面２５を構成するようにしてある。
【００２０】
また、スタブ軸２１，２２は、管状ロール体２０の各端部内側に嵌入する端形成部２７，２８と、管状ロール体２０の各壁端面に当接する周方向フランジ２９，３０とを有する。スタブ軸２１，２２は管状ロール体２０の各端部に連結されるが、それはフランジ２９，３０に設けた孔に留め具であるスタブ軸固定ねじ７１を通し、長手方向水流通路２６を構成する長手方向孔の一部のねじタップした端へとねじ込むことによって行う。残りの孔の端は以下に述べるように端栓４１をねじ込むことにより閉じる。
【００２１】
スタブ軸２２はスタブ軸２１よりもはるかに長く、回転水流継手３１，３２との接続用の２組の水流口３３，３４を備えている。回転水流継手３１，３２により冷却水がロールに給排されて、スタブ軸端形成部２７，２８及び管状ロール体２０端を延びる水流ダクトを成す半径方向通路３５，３６に出入りして、管状ロール体２０外周に形成されロール周の長手方向水流通路２６との連通を提供する環状ギャラリー４０，５０へ接続する。スタブ軸２１，２２には中央スペーサチューブ３７，３８を嵌入させ、ロール内に水流出入用の別個の内側水流ダクトを画成する。このようにして水流口３３は中央スペーサチューブ３８の外側に配した環状ダクト３９を介して半径方向通路３６と連通し、他方、半径方向通路３５はロールの中空内部と中央スペーサチューブ３８内部により形成されたダクトと連通する。以下に論じるように水流口３３，３４は水供給ライン及び水戻しラインに接続して、水をいずれかの方向に給排できる。
【００２２】
既に述べたように、長手方向水流通路２６は管状ロール体２０に長い孔を穿設して形成し、孔の端はスタブ軸固定ねじ７１及び端栓４１で塞ぐ。スタブ軸固定ねじ７１と端栓４１の数は適宜変えてよく、ロールを通る多パスの冷却水流を提供するよう通路をグループ分けするのに適した数を選ぶことができる。図示した構成では、端接続はロール両端の隣接した長手方向水流通路２６間で行って３連の孔群を相互接続して連続したジグザク状の水流路を形成して、半径方向通路３５，３６間でロールを横切る前後往復冷却水流を提供する。
【００２３】
図７に最も良く示しているように、各群の第１及び第２孔はロール一端の側部ギャラリー４２で接合し、第２及び第３孔はロール他側の側部ギャラリー４３で接合する。ジグザグ状の水流路の両端は外スリーブの半径方向孔６１，６２及び環状ギャラリー４０，５０を介して半径方向通路３５，３６に接続する。このようにして、ロール両端間に多パスの冷却水流が生じる。より明細には、水は１組の半径方向通路からロールに沿って１方向にロール他端へと流れ、ロールの最初の端に戻ってからロール他端へと更に戻ってロール他端の半径方向通路を介してロールから出る。この構成では各々の第３長手方向孔端をスタブ軸固定ねじ７１の固定点として使うことができ、中間対の孔端は端栓４１で塞ぐ。
【００２４】
多パス構成のため、鋳造ロール１の一端から他端への通過時に熱を吸収した冷却水が、より高温で鋳造ロール１の最初の端に戻ってから鋳造ロール１の出口端へと至る。このことにより、鋳造ロール１の最初の端での平均温度が上がり、従って鋳造ロール１両端間での温度差が減少する。
【００２５】
隣接する長手方向水流通路２６を相互接続する側部ギャラリー４２，４３は、孔の端に側部切削工具を挿入し、これら工具を横に動かして、孔端の栓止め前に側部ギャラリー４２，４３を形成する。
【００２６】
鋳造表面２５の端の均一な冷却が特に重要であり、達成しにくい。この理由のため、鋳造溜め画成壁である耐火側部板１０と係合する肩部２４を、スタブ軸２１，２２から内方に離間させている。この構成では、冷却水が耐火側部板１０間の鋳造表面有効長さのほぼ全体にわたってほぼ直線の非妨害路を流れる。その上、スタブ軸２１，２２が管状ロール体２０の主部分から充分にセットバックされているので、鋳造時の管状ロール体２０の熱効果によりほとんど影響されない。
【００２７】
図８は鋳造ロールに冷却水を供給する１つの仕方を示している。この図は、供給ライン５２を介して水を一方の鋳造ロール１の水流口３３と他方の鋳造ロール１の水流口３４に供給することにより水を一方のロールの一端の半径方向通路と、他方のロールの他端に供給する供給ポンプ５１を示している。水は他方の口から排出ライン５３を介して冷却塔５４へと流れ、戻しライン５５を介して供給ポンプ５１へと戻される。両ロールが共通の供給ポンプ５１から冷却水を受けるため、冷却水はほぼ同一温度で両ロールに送給される。ロール各々にわたる温度差が多パス構成により最小化されるため、両ロールにわたった非常に均一な温度分布が達成される。更に又、一方のロールにわたる温度差による膨張差効果は、両ロールの流れ方向が相互に反するため、他方ロールの動きに対して相殺される傾向がある。しかしながら、この流れ反転は本発明にとって重要ではなく、図９に示したように水供給源に接続することにより水流の方向を両ロールとも同じにすることもできる。図９に示した構成部品は図８に示したのと同じであるが、この場合は供給ライン５２が両鋳造ロール１の水流口３３に接続され、排出ライン５３は両鋳造ロール１の水流口３４に接続される。
【００２８】
図示したロール構成では、管状ロール体２０はスタブ軸２１，２２間に固定されていて、その周壁はスタブ軸２１，２２間に支持されていない。従来の構成に含まれる中央の支持アーバをなくすことにより、前記したロール間隙の動き、ロール間隙の制御及び鋳造ロールの恣意的な長手方向の動きという問題が本質的に解消される。スタブ軸は熱効果による歪みや横方向の力を受けない。スタブ軸の一方を長手方向に固定にし、他方を長手方向に動けるようにして管状ロール体の長手方向膨脹に整然としたやり方で受容し、鋳造装置の一端の溜め画成板のみにより受容できる。冷却水通路及びスタブ軸固定点を提供する目的でロール本体管状ロール体の長手方向孔を用いることにより、冷却通路のコンパクトな構成、均一な温度分布でしかも充分な機械的強さを提供する構成を達成できる。操業中、管状ロール体の中空内部が冷却水流に晒されるので、ロールを支持し、非常に均一な温度分布に維持する助けとなる。
【００２９】
鋳造ロールの管状ロール体主部分は、典型的には、径５００ｍｍ程、壁厚１３０ｍｍ程である。充分な熱流と機械的強さとするためには、壁厚は３０〜２００ｍｍの範囲とすべきである。長手方向流れ通路は典型的には径２０ｍｍ程である。これらに４５の等しく離間した孔を形成して１５のジグザグ又は多パス路とすることができる。
【００３０】
尚、本発明の鋼ストリップ鋳造用アーバレス鋳造ロール及び鋼ストリップ連続鋳造装置は、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。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中央の支持アーバがなく、一対のスタブ軸に対し直接連結される銅又は銅合金の管状ロール体により鋳造表面を形成するようにしているので、銅製スリーブとステンレス鋼製支持アーバとの組合わせから成る従来の鋳造ロールを採用した場合のような膨張差によるロール歪みや動きの問題を解決することができ、側部堰の制御の問題やストリップ厚が形成時に連続して変動する問題を回避す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の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の鋳造ロールの詳細を示す断面図である。
【図３】図１の鋳造ロールに冷却水を供給する冷却水供給手段の一例を示す断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ方向の矢視図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ方向の断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ方向の断面図である。
【図７】グループ分けした一群の長手方向水流通路により形成された多パス水流路の一例を示す平面図である。
【図８】鋳造ロール内の冷却水通路に水供給源を接続する手段の一例を示す図である。
【図９】鋳造ロール内の冷却水通路に水供給源を接続する手段の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１          鋳造ロール
２          ロール間隙
５          供給ノズル
６          鋳造溜め
１０          耐火側部板（鋳造溜め画成壁）
１１          連続金属ストリップ
２０          管状ロール体
２１          スタブ軸
２２          スタブ軸
２３          端ノッチ
２４          肩部
２５          鋳造表面
２６          長手方向水流通路
２７          端形成部
２８          端形成部
２９          周方向フランジ
３０          周方向フランジ
３５          半径方向通路（水流ダクト）
３６          半径方向通路（水流ダクト）
４１          端栓
７１          スタブ軸固定ねじ（留め具）
【図１】
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【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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