(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムとサイド堰とによって形成された湯溜りに、溶融金属を供給し、冷却ドラムの表面に接触させて冷却することにより凝固シェルを形成させて金属薄板を鋳造するドラム式連続鋳造機の冷却ドラムであって、前記冷却ドラムは、両側端部に軸部を有するドラム胴体と、該ドラム胴体の外周部に嵌装されたドラムスリーブとを有すると共に、前記ドラム胴体の少なくとも内部に前記ドラムスリーブとの接合面に沿ってドラム軸心方向へ延びる温水路を円周方向へ所定間隔離間して多数条形成したことを特徴とする連続鋳造用冷却ドラム。
【請求項２】
前記温水路へは、前記ドラム胴体の内面を加熱すべく当該内面に沿って形成された温水ジャケットを介して外部の温水ラインから温水が供給されることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用冷却ドラム。
【請求項３】
前記温水路へは、前記ドラムスリーブの冷却水孔を流れ熱交換により温水となった冷却水が供給されることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用冷却ドラム。
【請求項４】
請求項１，２又は３記載の連続鋳造用冷却ドラムの温水路へは鋳造開始前に温水が供給されてドラムがプレヒートされることを特徴とする連続鋳造用冷却ドラムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属薄板を連続的に鋳造するドラム式連続鋳造機の冷却ドラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、一般的なドラム式連続鋳造機の斜視図である。
これによれば、互いに反対方向（図の矢印方向）に回転する一対の冷却ドラム１，１とサイド堰２，２とによって形成された湯溜りに、溶融金属（溶湯）３を供給し、冷却ドラム１，１の表面に接触させて冷却することにより、凝固シェルを形成させて薄帯鋳片（金属薄板）４が鋳造される。
【０００３】
図８は、一対の冷却ドラムの表面が最も接近するキッシングポイントでの冷却ドラムの端部とサイド堰の摺動部を示す、図７のVIII−VIII矢視拡大断面図である。
一対の冷却ドラム１，１の端面１ａ，１ａはサイド堰２に装着されたセラミックス板５と摺動し、かつ一対の冷却ドラム１，１の表面の端縁部１ｂ，１ｂで溶湯３をシールし、湯溜まり外部へ溶湯３が漏れ出すのを防止している。この時、一対の冷却ドラム１，１の端面１ａ，１ａは互いに軸方向（ドラム軸心方向）の相対ずれが無く、セラミックス板５と面で接触しなくてはならない。
【０００４】
前記のような冷却ドラム１の従来の内部構造を図６に示す（特開平７−２９０２０４号公報等参照）。冷却ドラム１は、その剛性を高くするために、外側の銅合金製のドラムスリーブ１０を内側から鋼製のドラム本体１１で支持する構造となっている。前記ドラム胴体１１は、中空軸部１１ａを一体形成した一対のシャフト部材１１Ａと、これらシャフト部材１１Ａ間に位置して当該シャフト部材１１Ａにボルト１２で結合されると共に前記ドラムスリーブ１０の内周面に焼き嵌めされたコア部材１１Ｂとに分割形成される。
【０００５】
冷却水は一方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａから流入し、他方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａから排出される。そして、冷却ドラム１の内部では、冷却水は二系統の冷却水系をたどるようになっている。
【０００６】
その一つは、一方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａから流入した冷却水は、一方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔１３ａからドラムスリーブ１０内部の冷却水孔１４ｂへ導かれ、ここでドラムスリーブ１０に蓄熱された熱を奪った後、他方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔１３ｄ及び冷却水ジャケット１５ｂを通って他方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａから冷却ドラム外部へ排出される。
【０００７】
もう一つは、他方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔１３ｂからドラムスリーブ１０内部の冷却水孔１４ａへ導かれ、ここでドラムスリーブ１０に蓄熱された熱を奪った後、一方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔１３ｃ及び冷却水ジャケット１５ａを通り、更には冷却水配管１６を通って他方のシャフト部材１１Ａの冷却水ジャケット１５ｂに至り、ここから他方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａを通って冷却ドラム外部へ排出される。
【０００８】
これらの二系統の冷却水系は冷却ドラム１の円周方向に交互に配置するので、ドラムスリーブ１０内部の冷却水孔１４ａ，１４ｂを流れる冷却水は対向流となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、銅合金製のドラムスリーブ１０の内面と鋼製のコア部材１１Ｂの外面は焼き嵌めで接合されているが、ドラムスリーブ１０の弾性変形内でもっともきつく締め付けたとしても、接合面間では、鋳造中のドラムスリーブ１０の伸びによるせん断力が摩擦力より大きくなり、ずれを生じていた。この時、ドラムスリーブ１０は冷却ドラム中心に対して左右対称に伸びる保証はなく、よって、一対の冷却ドラム１のドラムスリーブ１０の端部間にずれが生じ、サイド堰２との溶湯シールが不十分となる不具合があった。
【００１０】
本発明の目的は、冷却ドラムのドラムスリーブとドラム本体との焼き嵌め等接合面間での鋳造中の両者の熱膨張差によるずれを効果的に防止することができる連続鋳造用冷却ドラム及びその使用方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る連続鋳造用冷却ドラムは、互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムとサイド堰とによって形成された湯溜りに、溶融金属を供給し、冷却ドラムの表面に接触させて冷却することにより凝固シェルを形成させて金属薄板を鋳造するドラム式連続鋳造機の冷却ドラムであって、前記冷却ドラムは、両側端部に軸部を有するドラム胴体と、該ドラム胴体の外周部に嵌装されたドラムスリーブとを有すると共に、前記ドラム胴体の少なくとも内部に前記ドラムスリーブとの接合面に沿ってドラム軸心方向へ延びる温水路を円周方向へ所定間隔離間して多数条形成したことを特徴とする。
【００１２】
また、前記温水路へは、前記ドラム胴体の内面を加熱すべく当該内面に沿って形成された温水ジャケットを介して外部の温水ラインから温水が供給されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記温水路へは、前記ドラムスリーブの冷却水孔を流れ熱交換により温水となった冷却水が供給されることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る連続鋳造用冷却ドラムの使用方法は、鋳造開始前に温水が供給されてドラムプレヒートされることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る連続鋳造用冷却ドラムを実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例を示す、冷却ドラムの内部構造断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は冷水及び温水ラインの概略構成図である。尚、これらの図において、図６〜図８と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施例は、鋳造中は冷却ドラム外部からは温水を供給せず、熱交換後の温水となった冷却水を利用するもので、冷却ドラム内部へ導かれた冷却水の経路には矢印で示すように二種類ある。
【００１８】
一つの経路は、一方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａから流入した約２５℃前後の冷却水は、先ず冷却水ジャケット２０ａに入り、ここから一方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔２１ａよりドラムスリーブ１０内部の冷却水孔２２ｂへ導かれ、ここでドラムスリーブ１０に蓄熱された熱を奪って約４３℃前後となる。この後、コア部材１１Ｂ内部の前記ドラムスリーブ１０との接合面に沿ってドラム軸心方向へ延びる温水路３０ｂを通って一方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔２１ｂよりコア部材１１Ｂの内部空間に至り、ここから他方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａを通って冷却ドラム外部へ排出される。
【００１９】
もう一つの経路は、前記冷却水ジャケット２０ａから冷却水配管２３を通って他方のシャフト部材１１Ａ側に形成したもう一つの冷却水ジャケット２０ｂに入り、ここから他方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔２１ｃよりドラムスリーブ１０内部の冷却水孔２２ａへ導かれ、ここでドラムスリーブ１０に蓄熱された熱を奪って約４３℃前後となる。この後、コア部材１１Ｂ内部の前記ドラムスリーブ１０との接合面に沿ってドラム軸心方向へ延びる温水路３０ａを通って他方のシャフト部材１１Ａ寄りのコア部材１１Ｂに形成した冷却水孔２１ｄよりコア部材１１Ｂの内部空間に至り、ここから他方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａを通って冷却ドラム外部へ排出される。
【００２０】
この経路によるとコア部材１１Ｂの内部空間は熱交換を終えた約４３℃前後の冷却水で満たされる事になる。これら二種類の冷却水経路は冷却ドラム１の円周方向に交互に配置しているので、ドラムスリーブ１０内部の冷却水孔２２ａ，２２ｂを流れる冷却水、及びコア部材１１Ｂ内部の温水路３０ａ，３０ｂを流れる熱交換後の冷却水は対交流となる（図２参照）。その他の構成は、図８で示した従来例と同様である。
【００２１】
このように本実施例では、コア部材１１Ｂを加熱する温水をドラムスリーブ１０内で昇温された冷却水としたので、ドラムスリーブ１０で昇温された冷却水は約４３℃前後となり、コア部材１１Ｂを十分加熱できる。
【００２２】
これにより、鋳造中に高温となるドラムスリーブ１０との熱膨張差が小さくなり、両者１０，１１Ｂの焼き嵌め接合面のせん断力は摩擦力より小さくなり、ずれは生じなくなる。この結果、一対の冷却ドラム１のドラムスリーブ１０端部での相対ずれはなく、サイド堰２とのシール不良を防止できる。
【００２３】
更に、本実施例では、冷却ドラム１外部からの温水の供給は必要としないので、冷却ドラム１内への温水供給配管等が不要となり、シンプルな構造となって冷却ドラム１の低コスト化が図れる。
【００２４】
また、本実施例では、図３に示すように、前述した二種類の冷却水経路へは、鋳造開始前に温水が供給・循環されてドラムがプレヒートされるようになっている。
【００２５】
即ち、前述した二種類の冷却水経路へ鋳造中に冷却水を供給する、ピット２４，ポンプ２５，弁２６及び２７等からなる冷水ラインに加えて、鋳造開始前に遮断弁３９ａ〜３９ｄを切り換える（閉じる）ことにより温水を供給・循環する、ピット３１，ポンプ３２，蒸気供給源３３，弁３４，逆止弁３５，３７及び弁３８等からなる温水ラインが設けられるのである。
【００２６】
前記温水の温度は、逆止弁３５下流の温水の温度・圧力を検出し、コントローラ３６（又はオペレータ）がこれらに基づいて蒸気供給源３３からの蒸気投入量を制御することにより、コントロールされる。
【００２７】
このようにして、鋳造時におけるコア部材１１Ｂとドラムスリーブ１０との温度差を可及的速やかに減少すべくドラムプレヒートすることにより、鋳造時における前述したずれはより生じなくなると共に、鋳造開始準備作業に要する時間が大幅に短縮される。
【００２８】
［第２実施例］
図４は本発明の第２実施例を示す、冷却ドラムの内部構造断面図、図５は図４のV −V 線断面図である。尚、これらの図において、図６〜図８と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００２９】
この実施例は、前述した二種類の冷却水経路は従来技術の図６と同様であるが、コア部材１１Ｂの内部にドラムスリーブ１０との接合面に沿ってドラム軸心方向へ延びる温水路４０を円周方向へ所定間隔離間して多数条新たに形成した例である。
【００３０】
そして、前記温水路４０に対する温水の給，排は、コア部材１１Ｂの内面に並設した一対の温水ジャケット４１ａ，４１ｂと、冷却ドラム１の一対の中空軸部１１ａを貫通する供給配管４３ａ及び戻り配管４３ｂと、前記温水ジャケット４１ａ，４１ｂと供給配管４３ａ及び戻り配管４３ｂとを繋ぐべくドラム半径方向に複数本配設された供給パイプ４２ａ及び戻りパイプ４２ｂ等を介して行われるようになっている。
【００３１】
従って、コア部材１１Ｂを加熱する温水は、他方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａの内部に中空軸部１１ａと同心に設置された供給配管４３ａから冷却ドラム内部へ導かれる。供給配管４３ａによって冷却ドラム１のほぼ中央まで導かれた温水はドラム半径方向に延びた複数本の供給パイプ４２ａを通ってコア部材１１Ｂの内面に設置された温水ジャケット４１ａへ導かれ、コア部材１１Ｂの内面を加熱する。そして、コア部材１１Ｂ内部の温水孔４０を通って前記ドラムスリーブ１０との接合面部を加熱し、その後、温水ジャケット４１ｂへ導かれ、前記コア部材１１Ｂの内面を加熱して複数本の戻りパイプ４２ｂを通り、一方のシャフト部材１１Ａの中空軸部１１ａの内部に中空軸部１１ａと同心に設置された戻り配管４３ｂ内部へ導かれ、冷却ドラム外部へ排出される。
【００３２】
このように構成されたドラム式連続鋳造機の冷却ドラム１によれば、コア部材１１Ｂの内面、及び内部を約４３℃前後の温水が通るので、コア部材１１Ｂ全体が加熱され、鋳造中に高温となるドラムスリーブ１０との熱膨張差が小さくなり、両者１０，１１Ｂの焼き嵌め接合面のせん断力は摩擦力より小さくなり、よってずれは生じなくなる。そのため、一対の冷却ドラム１のドラムスリーブ１０端部間での相対ずれはなく、サイド堰２とのシール不良を防止できる。
【００３３】
尚、本実施例においても、第１実施例と同様に、ドラムがプレヒートされるが、この場合温水は、第１実施例と異なり、前述した二種類の冷却水経路には通さず、温水路４０のみに通すことになる。
【００３４】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、互いに反対方向に回転する一対の冷却ドラムとサイド堰とによって形成された湯溜りに、溶融金属を供給し、冷却ドラムの表面に接触させて冷却することにより凝固シェルを形成させて金属薄板を鋳造するドラム式連続鋳造機の冷却ドラムであって、前記冷却ドラムは、両側端部に軸部を有するドラム胴体と、該ドラム胴体の外周部に嵌装されたドラムスリーブとを有すると共に、前記ドラム胴体の少なくとも内部に前記ドラムスリーブとの接合面に沿ってドラム軸心方向へ延びる温水路を円周方向へ所定間隔離間して多数条形成したことを特徴とするので、鋳造中に高温となるドラムスリーブとの熱膨張差が小さくなり、両者の焼き嵌め接合面のせん断力は摩擦力より小さくなり、ずれは生じなくなる。この結果、一対の冷却ドラム端部間の軸方向ずれを防止でき、溶湯洩れを未然に回避出来る。
【００３６】
また、請求項２の発明によれば、前記温水路へは、前記ドラム胴体の内面を加熱すべく当該内面に沿って形成された温水ジャケットを介して外部の温水ラインから温水が供給されることを特徴とするので、ドラム胴体の内面、及び内部を温水が通るので、ドラム胴体全体が加熱されるという利点がある。
【００３７】
また、請求項３の発明によれば、前記温水路へは、前記ドラムスリーブの冷却水孔を流れ熱交換により温水となった冷却水が供給されることを特徴とするので、冷却ドラム外部からの温水の供給は必要としないので、冷却ドラム内への温水供給配管等が不要となり、シンプルな構造となって冷却ドラムの低コスト化が図れるという利点がある。
【００３８】
また、請求項４の発明によれば、前記温水路へは、鋳造開始前に温水が供給されてドラムがプレヒートされることを特徴とするので、鋳造時における一対の冷却ドラム端部間のずれはより生じなくなると共に、鋳造開始準備作業に要する時間が大幅に短縮されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す、冷却ドラムの内部構造断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】同じく冷水及び温水ラインの概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す、冷却ドラムの内部構造断面図である。
【図５】図４のV −V 線断面図である。
【図６】従来例の冷却ドラムの内部構造断面図である。
【図７】一般的なドラム式連続鋳造機の斜視図である。
【図８】一対の冷却ドラムの表面が最も接近するキッシングポイントでの冷却ドラムの端部とサイド堰の摺動部を示す、図７のVIII−VIII矢視拡大断面図である。
【符号の説明】
１  冷却ドラム
１ａ  端面
１ｂ  端縁部
２  サイド堰
３  溶融金属
４  薄帯鋳片
５  セラミックス板
１０  ドラムスリーブ
１１  ドラム胴体
１１Ａ  シャフト部材
１１Ｂ  コア部材
１１ａ  中空軸部
１２  ボルト
１３ａ〜１３ｄ  冷却水孔
１４ａ，１４ｂ  冷却水孔
１５ａ，１５ｂ  冷却水ジャケット
１６  冷却水配管
２０ａ，２０ｂ  冷却水ジャケット
２１ａ〜２１ｄ  冷却水孔
２２ａ，２２ｂ  冷却水孔
２３  冷却水配管
２４  ピット
２５  ポンプ
２６  弁
２７  弁
３０ａ，３０ｂ  温水路
３１  ピット
３２  ポンプ
３３  蒸気供給源
３４  弁
３５  逆止弁
３６  コントローラ
３７  逆止弁
３８  弁
３９ａ〜３９ｄ  遮断弁
４０  温水路
４１ａ，４１ｂ  温水ジャケット
４２ａ  供給パイプ
４２ｂ  戻りパイプ
４３ａ  供給配管
４３ｂ  戻り配管
【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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