双ロール式連続鋳造機

【課題】低コストで効率的にロールを冷却可能な双ロール式連続鋳造機を提供する。
【解決手段】所定間隔を空けて配置され、互いに逆方向に等速回転するロール２・２を備え、ロール２・２の間に溶湯４を供給して板状の鋳片５を連続的に鋳造する鋳造機１であって、ロール２の内部に周方向に沿って複数形成され、ロール２の表面を冷却する冷却室５０・５０・・・と、冷却室５０の密閉及び開放を行う微細孔５１・５１・・・と、冷却室５０・５０・・・を膨張させる内部ロータ２０及びベーン３０・３０・・・と、を具備し、冷却室５０・５０・・・は、範囲Ｒ１で、溶湯４によって微細孔５１・５１・・・が塞がれることで密閉されると共に、内部ロータ２０及びベーン３０・３０・・・が一体的に冷却ローラ１０とは逆方向に回転することによって膨張され、範囲Ｒ１を除く範囲で、微細孔５１・５１・・・によって開放される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双ロール式連続鋳造機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定間隔を空けて配置された一対のロールを備える双ロール式連続鋳造機においては、鋳片の結晶粒の微細化を達成して、加工性、表面性状に優れた鋳片を鋳造するために、ロールの間に溶湯を供給することで成形された鋳片と一方のロールとの間に熱伝導率の高いガスを介在させる等して、鋳片を十分に冷却し結晶粒の微細化を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の技術では、鋳片を冷却するためのガス、及び当該ガスを供給するための装置類が別途必要となるため、双ロール式連続鋳造機の製造コストが高くなる点で不利である。
また、ロールの内部に冷却用の水路を形成する技術が公知となっているが、水路を流動する水等の冷却媒体によってロールの全表面を冷却するため、溶湯に接している面のみを効率よく冷却できない点で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５１８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、低コストで効率的にロールを冷却可能な双ロール式連続鋳造機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１においては、所定間隔を空けて配置され、互いに逆方向に等速回転する一対のロールを備え、前記一対のロールの間に溶湯を供給して板状の鋳片を連続的に鋳造する双ロール式連続鋳造機であって、前記ロールの内部に周方向に沿って複数形成され、該ロールの表面を冷却する冷却室と、前記冷却室の密閉及び開放を行う開閉手段と、前記冷却室を膨張させる膨張手段と、を具備し、前記冷却室は、前記ロールと前記溶湯とが接触する範囲で、前記開閉手段によって密閉されると共に、前記膨張手段によって膨張され、前記ロールと前記溶湯とが接触しない範囲で、前記開閉手段によって開放されるものである。
【０００７】
請求項２においては、前記ロールは、該ロールの外郭をなす中空の冷却ローラと、前記冷却ローラの内部に設けられ、前記冷却ローラに対して偏心して配置される内部ロータと、前記内部ロータの外周に設けられ、前記冷却ローラの内周面に当接するように付勢される複数のベーンと、を含み、前記冷却室は、前記冷却ローラと前記内部ロータとの間に形成される空間が前記複数のベーンによって分割されて形成される空間であり、前記膨張手段は、前記内部ロータ及び前記複数のベーンにて構成され、前記内部ロータと前記複数のベーンとが一体的に回転することにより、前記冷却室の体積が変化し、前記ロールと前記溶湯とが接触する範囲で、前記冷却室が前記開閉手段によって密閉されると共に、前記冷却室が膨張するものである。
【０００８】
請求項３においては、前記開閉手段は、前記冷却室と前記ロールの外部とを連通する微細孔であり、前記微細孔は、通気可能であるが、前記溶湯が通過できない大きさを有し、前記溶湯と接触する部分に配置されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロールを冷却するためのガス等を供給することなく、低コストで効率的にロールを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】鋳造機を示す斜視図。
【図２】ロールを示す正面断面図。
【図３】ロールを示す平面断面図。
【図４】ロールの冷却態様を示す図。
【図５】開閉手段の別形態を示す図。
【図６】ロールの別形態を示す正面断面図。
【図７】ロールの別形態を示す正面断面図。
【図８】ロールの別形態を示す平面断面図。
【図９】ロールの別形態を示す正面断面図。
【図１０】ロールの別形態を示す平面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、図１を参照して、鋳造機１の全体構成について説明する。
【００１２】
鋳造機１は、ロール２・２の間にノズル３を介して溶湯４を供給し、鋳片５を連続的に鋳造する双ロール式連続鋳造機である。
溶湯４は、アルミニウム合金や鋳鉄等の金属を溶融したものである。
鋳片５は、ロール２・２の表面で冷却されて凝固した溶湯４（凝固シェル）を互いにロール２・２の間で圧接させて成形される板状の金属であり、任意の長さで切断された後に適宜加工される。
【００１３】
図１に示すように、鋳造機１は、所定間隔を空けて配置されたロール２・２と、ロール２・２の上方に配置されたノズル３とを備える。
【００１４】
ロール２は、溶湯４を冷却するための部材であり、耐熱性や耐久性等に優れた熱伝導率の高い金属等からなる略円柱状の回転体である。ロール２は、所定間隔を空けて水平に二つ並設され、ロール２・２の間にノズル３を介して溶湯４が供給される。
ロール２・２は、これらの間にノズル３を介して供給された溶湯４を表面で冷却して凝固させる。そして、ロール２・２は、互いに逆方向（ノズル３の溶湯注出側から離間する方向であり、図１における矢印方向）に等速回転することで、ロール２・２の表面で冷却されて凝固した溶湯４（凝固シェル）を互いにロール２・２の間で圧接して、所定厚さを有する鋳片５を連続的に成形し下方（ノズル３が配置される側と反対側）に排出する。
【００１５】
ノズル３は、ロール２・２の間に形成される空間に溶湯４を供給する筒状の部材であり、ロール２・２の間の上方近傍、かつ、ロール２・２の軸心方向に沿って配置される。ノズル３の下端部（ロール２・２側）には、溶湯４を注出するための注出口がロール２・２の軸心方向に沿って同一幅で開口されている。また、ノズル３の下端部の外周は、ロール２・２の外周形状に沿う円弧状に形成されており、ノズル３の下端部をできるだけロール２・２の外周面と近接させて溶湯４の供給を安定させると共に、ロール２・２の外周面とノズル３の下端部との隙間に溶湯４が入り込むことを防止している。
【００１６】
以下では、図２〜図３を参照して、鋳造機１におけるロール２の内部構造について説明する。
なお、ロール２・２は互いに対称に配置されたものであるため、便宜上、片側のロール２についてのみ説明する。
また、説明の便宜上、図３におけるロール２の軸心方向の長さを短く表している。
【００１７】
図２及び図３に示すように、ロール２は、外郭をなす冷却ローラ１０と、冷却ローラ１０の内部に設けられた内部ロータ２０と、内部ロータ２０の外周に設けられて冷却ローラ１０の内周面に当接するように付勢された複数のベーン３０・３０・・・とを具備する。
【００１８】
冷却ローラ１０は、ロール２の外郭をなす略円筒状の部材であり、所定の方向（図２における矢印Ａ方向）に回転可能に設けられる。冷却ローラ１０は、軸部１１及び本体部１２を含む。
【００１９】
軸部１１は、冷却ローラ１０の駆動軸となる略円筒状の部位であり、冷却ローラ１０の軸心方向における一端部に形成されている。軸部１１の内周面における一端部（本体部１２側端部）には、内径ギア１１ａが形成されており、ピニオンギア４０と歯合している。軸部１１の他端は、任意の駆動装置と接続されており、当該駆動装置が駆動することで軸部１１が回転駆動され、延いては冷却ローラ１０が回転駆動される。
【００２０】
本体部１２は、冷却ローラ１０の軸心方向に沿って軸部１１と連続する部位であり、軸部１１よりも径が大きい円筒状に形成されている。本体部１２は、軸部１１と同心的に配置されている。本体部１２の内部には、内部ロータ２０が設けられている。
なお、本体部１２の内部空間の軸心方向の長さは、本体部１２の外周面の軸心方向における溶湯４と接触する部分の長さより大きく設定されている。
【００２１】
内部ロータ２０は、略円柱状の部材であり、冷却ローラ１０の回転駆動に従動して冷却ローラ１０と逆方向（図２における矢印Ｂ方向）に回転可能に設けられる。
内部ロータ２０は、冷却ローラ１０の本体部１２の内部に配置される。内部ロータ２０の外径は本体部１２の内径よりも小さく設定されており、内部ロータ２０の外周面から本体部１２の内周面にかけて所定の空間が形成される。
【００２２】
内部ロータ２０は、その軸心が冷却ローラ１０の本体部１２の軸心からキス点Ｐ（ロール２・２が最も接近する部分）の方向（図２における右方向）に所定の距離ずれた状態で本体部１２の内部に配置されている。換言すれば、内部ロータ２０は、冷却ローラ１０に対して所定の距離だけキス点Ｐの方向に偏心している。そのため、本体部１２と内部ロータ２０との間の空間は、キス点Ｐ側の体積がその反対側の体積よりも小さくなっている。
なお、内部ロータ２０の軸心方向の長さと、冷却ローラ１０の本体部１２の内部空間の軸心方向の長さは略同一に設定されている。
【００２３】
内部ロータ２０の軸心方向における一端面（冷却ローラ１０の軸部１１側）の中心には、冷却ローラ１０の軸部１１の内部に向けて突出するように外径ギア２０ａが形成されている。内部ロータ２０の外径ギア２０ａは、ピニオンギア４０と歯合している。前述のように、ピニオンギア４０は冷却ローラ１０の軸部１１に形成された内径ギア１１ａとも歯合しているため、冷却ローラ１０が前記駆動装置によって所定の方向（図２における矢印Ａ方向）に回転駆動されることで、ピニオンギア４０を介して内部ロータ２０が冷却ローラ１０と逆方向（図２における矢印Ｂ方向）に従動回転される。
ピニオンギア４０は、冷却ローラ１０の軸部１１に形成された内径ギア１１ａと、内部ロータ２０の外径ギア２０ａとの間に介装されたギアである。ピニオンギア４０は、内径ギア１１ａ及び外径ギア２０ａに対して相対的に一定の位置で回転自在に適宜の軸部材によって支持されている。ピニオンギア４０を内径ギア１１ａと外径ギア２０ａとの間に介装することにより、冷却ローラ１０の回転駆動力を内部ロータ２０に伝達する際に、増速させることが可能であり、冷却ローラ１０の回転速度と内部ロータ２０の回転速度との間に差を付けることが可能である。
【００２４】
内部ロータ２０の外周面には、径方向内側に向けて所定の深さを有する複数の切込みが軸心方向全域に亘って連続的に形成され、前記複数の切り込みは内部ロータ２０の周方向に互いに同一の位相差をもって配置されている。つまり、内部ロータ２０の外周面の全周に亘って形成される複数の切り込みは、互いに周方向へ等間隔に配置されている。前記複数の切込みには、それぞれベーン３０が設けられている。
【００２５】
ベーン３０は、板状の部材であり、付勢部材３１を介して前記切込みに摺動自在に嵌挿されている。ベーン３０は、冷却ローラ１０の本体部１２の内周面に当接するように付勢部材３１によって付勢されている。つまり、ベーン３０は、内部ロータ２０の外周に互いに同一の位相差をもって複数配置されており、それぞれ付勢部材３１によって冷却ローラ１０の本体部１２の内周面に当接するように内部ロータ２０の径方向外側に向けて付勢されている。
付勢部材３１は、例えば、コイルスプリング等のバネ部材である。付勢部材３１は、ベーン３０と接続された状態で前記切込み内に固定されており、ベーン３０を内部ロータ２０の径方向外側に向けて付勢する。
【００２６】
以上のような構成により、冷却ローラ１０の本体部１２と内部ロータ２０との間に形成される空間は、ベーン３０・３０・・・によって分割されて、複数の冷却室５０・５０・・・が形成される。つまり、冷却ローラ１０の本体部１２の内部に周方向に沿って複数の冷却室５０・５０・・・が形成される。ただし、内部ロータ２０の軸心方向におけるベーン３０の長さと内部ロータ２０の長さは同一に設定され、内部ロータ２０の径方向におけるベーン３０の長さは、ベーン３０が冷却ローラ１０の本体部１２の内周面に向けて付勢された状態で前記切込みから脱離しないように設定されている。
冷却室５０・５０・・・は、冷却ローラ１０の本体部１２の内周面、内部ロータ２０の外周面、及びベーン３０・３０・・・によって密閉された空間である。冷却室５０・５０・・・は、冷却ローラ１０に対して内部ロータ２０が所定の距離だけキス点Ｐの方向に偏心しているので、隣接するもの同士が異なる体積を有しており、キス点Ｐに近付くにつれて体積が小さくなっている。
なお、ベーン３０の数は、限定するものではなく、内部ロータ２０の径等を考慮して設定され、それに伴って冷却室５０の数も決定される。
【００２７】
以上のように、所定の方向（図２における矢印Ａ方向）に回転する冷却ローラ１０の内部には、冷却ローラ１０と逆方向（図２における矢印Ｂ方向）に回転する内部ロータ２０が冷却ローラ１０に対して偏心した状態で設けられ、内部ロータ２０の外周には冷却ローラ１０の内周面に当接するように付勢部材３１によって付勢された複数のベーン３０・３０・・・が設けられる。
また、冷却ローラ１０の本体部１２と内部ロータ２０との間に形成される空間は、複数のベーン３０・３０・・・によって分割されて、複数の冷却室５０・５０・・・が密閉空間として形成される。
【００２８】
前記駆動装置によって冷却ローラ１０が矢印Ａ方向に回転駆動されると、冷却ローラ１０の軸部１１に形成された内径ギア１１ａと歯合したピニオンギア４０も矢印Ａ方向に回転される。これに伴って、ピニオンギア４０と歯合した内部ロータ２０の外径ギア２０ａが内径ギア１１ａ及びピニオンギア４０とは逆方向の矢印Ｂ方向に回転される。つまり、冷却ローラ１０が前記駆動装置によって矢印Ａ方向に回転駆動されるに伴って、ピニオンギア４０がカウンタギアとして働くことにより、内部ロータ２０が冷却ローラ１０とは逆方向の矢印Ｂ方向に従動回転される。
【００２９】
内部ロータ２０が回転されると、内部ロータ２０の外周に設けられた複数のベーン３０・３０・・・が冷却ローラ１０の本体部１２の内周面に当接した状態で摺動し、キス点Ｐ付近においては、冷却ローラ１０と内部ロータ２０との距離が小さくなるに伴い、ベーン３０が内部ロータ２０の径方向内側に向けて前記切込みに押し込まれると共に付勢部材３１が収縮する。これに伴い、冷却室５０の体積が減少する。
一方、キス点Ｐとは反対側（図２におけるロール２の左側）付近においては、冷却ローラ１０と内部ロータ２０との距離が大きくなるに伴い、付勢部材３１が伸張すると共にベーン３０が付勢部材３１によって押圧されることで冷却ローラ１０の本体部１２の内周面に当接する。これに伴い、冷却室５０の体積が増加する。
換言すれば、冷却室５０・５０・・・がそれらの体積を増減させながら、内部ロータ２０やベーン３０・３０・・・と同じ方向（図２における矢印Ｂ方向）に回転している。
なお、冷却ローラ１０の本体部１２の内周面は、ベーン３０・３０・・・がスムーズに摺動できるように適宜加工されている。
【００３０】
冷却ローラ１０に対して内部ロータ２０が所定の距離だけキス点Ｐの方向に偏心しており、冷却ローラ１０の本体部１２と内部ロータ２０との距離が本体部１２又は内部ロータ２０の周方向において一定ではない。しかし、内部ロータ２０とベーン３０は付勢部材３１を介して接続され、冷却ローラ１０と内部ロータ２０との距離に応じて、付勢部材３１が伸縮するので、常にベーン３０が冷却ローラ１０の本体部１２の内周面に当接された状態となって、冷却室５０・５０・・をそれぞれ密閉空間として形成している。また、冷却ローラ１０と内部ロータ２０との距離によって、付勢部材３１が伸縮するのでベーン３０が冷却ローラ１０及び内部ロータ２０の回転を妨げることはない。
【００３１】
以下では、図４を参照して、鋳造機１のロール２における冷却ローラ１０の冷却態様について説明する。
【００３２】
図４に示すように、冷却ローラ１０には、周方向に沿って多数の微細孔５１・５１・・・が設けられている。
微細孔５１は、冷却室５０の密閉及び開放を行う開閉手段となる孔であり、冷却室５０とロール２の外部（大気雰囲気）とが連通するように冷却ローラ１０の外周面から内周面に亘って貫通するように形成され、冷却ローラ１０の軸心方向においては溶湯４と接触し得る部分に配置される。
【００３３】
ここで、溶湯４と冷却ローラ１０の一部とが接触する範囲（図４におけるＲ１で示す範囲）における冷却室５０の体積をそれぞれ下方（冷却室５０の回転方向における上流側）から、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３とする。この時、前述のように、冷却ローラ１０に対して内部ロータ２０が所定の距離だけキス点Ｐの方向に偏心しているので、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３の関係が成立する。
【００３４】
範囲Ｒ１においては、溶湯４によって冷却ローラ１０の微細孔５１・５１・・・が塞がれ、冷却室５０が密閉された状態となる。この状態で、冷却ローラ１０を矢印Ａ方向に回転させるとともに、内部ロータ２０を矢印Ｂ方向に回転させて、両者を互いに逆方向に回転させると、冷却室５０の体積がＶ１からＶ２、そしてＶ３へと増加する。これに伴って密閉空間である冷却室５０内の空気に断熱膨張が起こり、冷却室５０の温度が低下する。つまり、冷却室５０内の空気の断熱膨張により冷却室５０が冷却され、冷却された冷却室５０に面する冷却ローラ１０の一部分が冷却されることで、当該部分に接触する溶湯４が冷却されて凝固が促進する。
なお、微細孔５１は、微細な孔であり、通気可能であるが、溶湯４は表面張力により通過できない大きさに構成されている。
【００３５】
一方、範囲Ｒ１を除く範囲においては、微細孔５１・５１・・・を介して冷却室５０とロール２の外部とが連通した状態となるので、範囲Ｒ１で断熱膨張により冷却された冷却室５０の空気が外部に排出されると共に外気が導入される。
冷却室５０が密閉された状態のままでは、内部ロータ２０を回転させて断熱膨張により冷却室５０を冷却したとしても、それ以降の内部ロータ２０が回転する過程で膨張した空気が圧縮されて元の体積に戻ることで温度も元の状態に戻ってしまい、冷却室５０の冷却を持続させることができない。そのため、範囲Ｒ１を除く範囲で微細孔５１を介して膨張して冷却された空気を排出し、冷却室５０に外気を導入することで、膨張して冷却された空気が圧縮されて元の温度に戻ることを防いでいる。
【００３６】
以上のように、鋳造機１のロール２は、冷却ローラ１０を冷却するためのガス等を供給することなく、内部ロータ２０及びベーン３０・３０・・・が冷却室５０・５０・・・の膨張手段となって冷却室５０・５０・・・を断熱膨張により冷却することで冷却ローラ１０を冷却して溶湯４の冷却・凝固を促進させるため、鋳造機１の構成を簡易なものとして製造コストを低減することができる。
また、冷却ローラ１０の径に対する内部ロータ２０の径の比率や、冷却ローラ１０の軸心と内部ロータ２０の軸心との距離（冷却ローラ１０に対する内部ロータ２０の偏心の度合い）等によって、Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の大きさが決定される。そのため、冷却室５０の体積がＶ１からＶ２、そしてＶ３へと増加する割合、つまりＶ１からＶ３への変化量が大きくなるように、冷却ローラ１０の径に対する内部ロータ２０の径の比率や、冷却ローラ１０の軸心と内部ロータ２０の軸心との距離等を設定することによって、冷却室５０の温度を更に低下させて冷却ローラ１０を良好に冷却することができる。
また、ピニオンギア４０に対する内径ギア１１ａや外径ギア２０ａのギア比が小さくなるにつれて内部ロータ２０の回転数が大きくなるため、内径ギア１１ａや外径ギア２０ａのギア比を小さくして内部ロータ２０の回転数を大きくすることで、断熱膨張による冷却の頻度を増加させて冷却ローラ１０を容易かつ良好に冷却することができる。
また、範囲Ｒ１で溶湯４によって冷却ローラ１０の微細孔５１・５１・・・が塞がれた状態で溶湯４に接触する冷却ローラ１０の一部分がピンポイントに冷却されるため、効率的に冷却ローラ１０を冷却することができる。この時、冷却ローラ１０と内部ロータ２０とが互いに逆方向に回転して、冷却室５０に面する冷却ローラ１０の内周面が常に変動することで冷却ローラ１０が均一に冷却されるため、冷却ローラ１０の変形が防止される。
また、範囲Ｒ１で溶湯４によって冷却ローラ１０の微細孔５１・５１・・・が塞がれた状態で冷却室５０を膨張させるので、溶湯４が微細孔５１・５１・・・によって冷却ローラ１０の径方向内側に吸引された状態となる。そのため、溶湯４が凝固時に収縮して冷却ローラ１０の外周面から離れることを防止して、常に冷却ローラ１０の外周面に密着させることで、効率的に溶湯４を冷却することができる。
【００３７】
また、冷却室５０の密閉及び開放を行う開閉手段として、微細孔５１の代わりに通気路５２及び制御弁５３を適用することも可能である。
詳細には、図５に示すように、ロール２を多数の微細孔５１・５１・・・が設けられた冷却ローラ１０や、内部ロータ２０等から構成する代わりに、冷却ローラ１１０や、複数の通気路５２・５２・・・と、通気路５２・５２・・・を開閉するための制御弁５３・５３・・・とが設けられた内部ロータ１２０等から構成する。
なお、説明の便宜上、図５におけるロール２の軸心方向の長さを短く表している。
【００３８】
冷却ローラ１１０は、多数の微細孔５１・５１・・・が設けられてない点以外は冷却ローラ１０と同様に構成された部材である。
内部ロータ１２０は、複数の通気路５２・５２・・・と、通気路５２・５２・・・を開閉するための制御弁５３・５３・・・とが設けられている点以外は内部ロータ２０と同様に構成された部材である。
【００３９】
通気路５２は、冷却室５０とロール２の外部とが連通するように内部ロータ１２０の内部に形成された通路である。
制御弁５３は、通気路５２を開閉するための部材であり、通気路５２の所定位置に配置される。
【００４０】
溶湯４と冷却ローラ１１０とが接触しない範囲（図４におけるＲ１を除く範囲）では、制御弁５３を所定のアクチュエータによって制御して通気路５２を開くことで、冷却室５０の空気を外部に排出すると共に外気を導入する。
一方、溶湯４と冷却ローラ１１０とが接触する範囲（図４におけるＲ１で示す範囲）では、制御弁５３を所定のアクチュエータによって制御して通気路５２を閉じることで、冷却室５０を密閉する。この状態で、多数の微細孔５１・５１・・・を開閉手段とする場合と同様に、冷却ローラ１１０と内部ロータ１２０とを互いに逆方向に回転させて、断熱膨張により冷却室５０を冷却し、冷却した冷却室５０に面する冷却ローラ１１０の一部分が冷却されることで、当該部分に接触する溶湯４が冷却されて凝固が促進する。
【００４１】
また、ロールの他の形態として、ロール２０２を適用することも可能である。
以下では、図６を参照して、ロール２０２の内部構造について説明する。
【００４２】
図６に示すように、ロール２０２は、外郭をなす冷却ローラ２１０と、冷却ローラ２１０の内部に設けられた複数のピストン２２０・２２０・・・と、ピストン２２０・２２０・・・を摺動させるギア２３０・２３０・・・とを具備する。
【００４３】
冷却ローラ２１０は、ロール２０２の外郭をなす略円柱状の部材である。冷却ローラ２１０の中心には、固定軸２４０が挿通され、冷却ローラ２１０を回転自在に支持している。冷却ローラ２１０は、任意の駆動装置と接続されており、当該駆動装置が駆動することで所定の方向（図５における矢印方向）に回転駆動される。
固定軸２４０は、冷却ローラ２１０に同心的に設けられた軸部材であり、所定の場所に固定される。固定軸２４０の所定の位置には、複数のギア２３０・２３０・・・と歯合する固定ギア２４０ａが形成されている。
【００４４】
冷却ローラ２１０の内部には、ピストン２２０が摺動する通路となるシリンダ部２１１が複数形成されている。
シリンダ部２１１は、冷却ローラ２１０の径方向に中心から外周面近傍に亘って一定の断面積を有する一直線形状に形成された密閉空間であり、冷却ローラ２１０の周方向に互いに同一の位相差をもって複数配置されている。シリンダ部２１１には、ピストン２２０が摺動可能に設けられる。
【００４５】
ピストン２２０は、シリンダ部２１１の断面形状に一致するように成形された部材であり、シリンダ部２１１に摺動可能に設けられる。
ピストン２２０に対してシリンダ部２１１の外側（冷却ローラ２１０の外周面側）には、冷却ローラ２１０を冷却するための密閉空間である冷却室２５０が形成される。つまり、冷却ローラ２１０の内部に周方向に沿って複数の冷却室２５０・２５０・・・が形成される。
一方、ピストン２２０に対してシリンダ部２１１の内側（冷却ローラ２１０の中心側）には、ギア２３０が設けられる。
なお、冷却ローラ２１０の軸心方向における冷却室２５０の長さは、冷却ローラ２１０の外周面の軸心方向における溶湯４と接触する部分の長さより大きく設定されている。
【００４６】
ギア２３０は、ピストン２２０を摺動させるための部材であり、シリンダ部２１１のピストン２２０よりも内側（冷却ローラ２１０の中心側）に設けられた軸２３１に回転自在に支持されている。ギア２３０は、固定軸２４０に形成された固定ギア２４０ａと歯合している。
軸２３１は、ギア２３０の軸部材であり、冷却ローラ２１０の軸心方向に沿うように両端がシリンダ部２１１の内周面に固定されている。
【００４７】
ギア２３０は、アーム２２１を介してピストン２２０に接続されている。
アーム２２１は、ピストン２２０とギア２３０とを連結する部材であり、アーム２２１の一端がギア２３０の軸心方向における一端面に接続され、アーム２２１の他端がピストン２２０に接続される。アーム２２１の両端部、つまりアーム２２１のピストン２２０及びギア２３０との接続部は、それぞれの接続部を中心としてアーム２２１が回転可能なように構成されている。
【００４８】
前記駆動装置によって冷却ローラ２１０が矢印方向に回転駆動されると、冷却ローラ２１０のシリンダ部２１１・２１１・・・に固定された複数の軸２３１・２３１・・・が固定軸２４０を中心とする同心円上を回転する。そのため、複数の軸２３１・２３１・・・に回転自在に支持された複数のギア２３０・２３０・・・も固定軸２４０を中心とする同心円上を回転する。
【００４９】
複数のギア２３０・２３０・・・は固定軸２４０に形成された固定ギア２４０ａと歯合しているため、固定軸２４０の周りを回転すると、軸２３１・２３１・・・を中心に回転する。つまり、ギア２３０・２３０・・・は固定軸２４０の固定ギア２４０ａの周りを公転すると共に自転する。
【００５０】
複数のギア２３０・２３０・・・が自転すると、ギア２３０・２３０・・・に接続されたアーム２２１・２２１・・・の一端が冷却ローラ２１０の径方向に移動することとなる。これに伴って、アーム２２１・２２１・・・の他端に接続されたピストン２２０・２２０・・・がシリンダ部２１１・２１１・・・を摺動する。
【００５１】
以上のように、冷却ローラ２１０の回転によって、複数のピストン２２０・２２０・・・がシリンダ部２１１・２１１・・・を摺動し、それに伴って冷却室２５０・２５０・・・の体積が増減する。
なお、シリンダ部２１１の数は、限定するものではなく、冷却ローラ２１０の径等を考慮して設定され、それに伴ってピストン２２０、ギア２３０、及び冷却室２５０の数も決定される。
【００５２】
以下では、図６を参照して、ロール２０２における冷却ローラ２１０の冷却態様について説明する。
【００５３】
ピストン２２０が最も冷却ローラ２１０の外周面に近接する位置（上死点）、つまり冷却室２５０の体積が最小となる位置から、ピストン２２０が最も冷却ローラ２１０の外周面から離間する位置（下死点）、つまり冷却室２５０の体積が最大となる位置までの範囲（図６におけるＲ２で示す範囲）においては、前述のような開閉手段をロール２０２にも適用して冷却室２５０を密閉した状態で、ピストン２２０を移動させることで、前述の実施形態と同様に断熱膨張により冷却室２５０を冷却して、冷却室２５０に面する冷却ローラ２１０の一部分を冷却する。
なお、冷却ローラ２１０の溶湯４と接触する部分は、Ｒ２で示す範囲内であり、かつ下死点寄りに設定される。
【００５４】
一方、ピストン２２０が最も冷却ローラ２１０から離間する位置（下死点）、つまり冷却室２５０の体積が最大となる位置から、ピストン２２０が最も冷却ローラ２１０に近接する位置（上死点）、つまり冷却室２５０の体積が最小となる位置までの範囲（図６におけるＲ２を除く範囲）においては、前記開閉手段によって冷却室２５０の密閉を開放する。
【００５５】
以上のように、ロール２０２は、冷却ローラ２１０を冷却するためのガス等を供給することなく、ピストン２２０が冷却室２５０の膨張手段となって冷却室２５０を断熱膨張により冷却することで冷却ローラ２１０を冷却して溶湯４の冷却・凝固を促進させるため、鋳造機１の構成を簡易なものとして製造コストを低減することができる。
【００５６】
また、ロールの他の形態として、ロール３０２を適用することも可能である。
以下では、図７〜図８を参照して、ロール３０２の内部構造について説明する。
なお、説明の便宜上、図８におけるロール３０２の軸心方向の長さを短く表している。
【００５７】
図７及び図８に示すように、ロール３０２は、外郭をなす冷却ローラ３１０と、冷却ローラ３１０の内部に設けられた複数のピストン３２０・３２０・・・と、ピストン３２０・３２０・・・を摺動させる斜板３３０とを具備する。
【００５８】
冷却ローラ３１０は、ロール３０２の外郭をなす略円柱状の部材である。冷却ローラ３１０の中心には、駆動軸３１２が挿通され、冷却ローラ３１０に固定されている。
駆動軸３１２は、冷却ローラ３１０に同心的に設けられた軸部材であり、その一端側から冷却ローラ３１０の中心部に挿通されて他端側が冷却ローラ３１０から突出した状態で固定される。駆動軸３１２の他端は、任意の駆動装置と接続されており、当該駆動装置が駆動することで駆動軸３１２に固定された冷却ローラ３１０が所定の方向（図７における矢印方向）に回転駆動される。
【００５９】
冷却ローラ３１０の内部には、冷却ローラ３１０を冷却するための密閉空間である冷却室３５０が形成され、冷却ローラ３１０の周方向に互いに同一の位相差をもって外周面近傍に複数配置されている。つまり、冷却ローラ３１０の内部に周方向に沿って複数の冷却室３５０・３５０・・・が形成されている。
なお、冷却ローラ３１０の軸心方向における冷却室３５０の長さは、冷却ローラ３１０の外周面の軸心方向における溶湯４と接触する部分の長さより大きく設定されている。
【００６０】
冷却ローラ３１０の内部には、また、ピストン３２０が摺動する通路となるシリンダ部３１１が複数形成されている。
シリンダ部３１１は、冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面から軸心に沿って内部に向けて一定の断面積を有する一直線形状に形成された通路であり、冷却ローラ３１０の周方向に互いに同一の位相差をもって冷却室３５０の内側（冷却ローラ３１０の中心側）に冷却室３５０と同数配置されている。シリンダ部３１１は、開口側とは反対側の端部で冷却室３５０と連通しており、シリンダ部３１１と冷却室３５０とが一体的な空間として構成されている。シリンダ部３１１には、ピストン３２０が摺動可能に設けられている。
【００６１】
ピストン３２０は、シリンダ部３１１の断面形状に一致するように成形された部材であり、シリンダ部３１１に摺動可能に設けられる。ピストン３２０の一端部には、斜板３３０に把持される把持部３２１が形成されており、ピストン３２０の他端部がシリンダ部３１１に挿入されて把持部３２１が冷却ローラ３１０から突出した状態で支持される。
把持部３２１は、ピストン３２０の一端部に形成された部位であり、ピストン３２０がシリンダ部３１１に挿入された状態で斜板３３０によって把持される。
【００６２】
斜板３３０は、円状の板材であり、冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面（シリンダ部３１１・３１１・・・の開口側の面）に対して所定の傾斜を有した状態で所定の場所に固定される。斜板３３０の中心部には、駆動軸３１２が挿通され、所定の傾斜を有した状態で駆動軸３１２を回転自在に支持している。斜板３３０の冷却ローラ３１０側の表面には、ピストン３２０の把持部３２１を把持するためのレール状のガイド部３３１が周方向全域に亘って連続的に形成されている。
ガイド部３３１は、ピストン３２０を脱離しないように把持して案内することにより、ピストン３２０を冷却ローラ３１０の周方向に沿って移動可能とするものである。
【００６３】
前記駆動装置によって駆動軸３１２が矢印方向に回転駆動されると、駆動軸３１２に固定された冷却ローラ３１０が矢印方向に回転する。そのため、冷却ローラ３１０に形成された複数のシリンダ部３１１・３１１・・・に挿入されたピストン３２０・３２０・・・が斜板３３０のガイド部３３１に案内されながら冷却ローラ３１０の周方向に沿って移動する。
【００６４】
斜板３３０は冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面（シリンダ部３１１・３１１・・・の開口側の面）に対して所定の傾斜を有した状態で固定されているため、斜板３３０と冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面とが近接する位置においては、ピストン３２０・３２０・・・が冷却ローラ３１０の内部に向けて摺動する。これに伴って、シリンダ部３１１・３１１・・・とピストン３２０・３２０・・・とがなす空間の体積が減少する。
一方、斜板３３０と冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面とが離間する位置においては、ピストン３２０・３２０・・・が冷却ローラ３１０の外部に向けて摺動する。これに伴って、シリンダ部３１１・３１１・・・とピストン３２０・３２０・・・とがなす空間の体積が増加する。
【００６５】
以上のように、冷却ローラ３１０の回転によって、複数のピストン３２０・３２０・・・がシリンダ部３１１・３１１・・・を摺動し、それに伴ってシリンダ部３１１・３１１・・・とピストン３２０・３２０・・・とがなす空間の体積が増減する。
なお、冷却室３５０の数や大きさ等は、限定するものではなく、冷却ローラ３１０の径等を考慮して設定され、それに伴ってシリンダ部３１１、及びピストン３２０の数等も決定される。
【００６６】
以下では、図７〜図８を参照して、ロール３０２における冷却ローラ３１０の冷却態様について説明する。
【００６７】
斜板３３０と冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面とが近接してピストン３２０が最も深くシリンダ部３１１に挿入される位置（上死点）、つまりシリンダ部３１１とピストン３２０とがなす空間の体積が最小となる位置から、斜板３３０と冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面とが離間してピストン３２０が最も浅くシリンダ部３１１に挿入される位置（下死点）位置、つまりシリンダ部３１１とピストン３２０とがなす空間の体積が最大となる位置までの範囲においては、前述のような開閉手段をロール３０２にも適用してシリンダ部３１１及び冷却室３５０を密閉した状態で、ピストン３２０を移動させることで、前述の実施形態と同様に断熱膨張により冷却室３５０を冷却して、冷却室３５０に面する冷却ローラ３１０の一部分を冷却する。
なお、冷却ローラ３１０の溶湯４と接触する部分は、上記の範囲内であり、かつ下死点寄りに設定される。
【００６８】
一方、斜板３３０と冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面とが離間してピストン３２０が最も浅くシリンダ部３１１に挿入される位置（下死点）位置、つまりシリンダ部３１１とピストン３２０とがなす空間の体積が最大となる位置から、斜板３３０と冷却ローラ３１０の軸心方向における一端面とが近接してピストン３２０が最も深くシリンダ部３１１に挿入される位置（上死点）、つまりシリンダ部３１１とピストン３２０とがなす空間の体積が最小となる位置までの範囲においては、前記開閉手段によって冷却室３５０の密閉を開放する。
【００６９】
以上のように、ロール３０２は、冷却ローラ３１０を冷却するためのガス等を供給することなく、ピストン３２０がシリンダ部３１１とピストン３２０とがなす空間、及び冷却室３５０の膨張手段となって冷却室３５０を断熱膨張により冷却することで冷却ローラ３１０を冷却して溶湯４の冷却・凝固を促進させるため、鋳造機１の構成を簡易なものとして製造コストを低減することができる。
また、シリンダ部３１１を冷却ローラ３１０の軸心に沿って平行に形成しているため、ピストン３２０を冷却ローラ３１０の軸心方向に摺動させて、ピストン３２０のストローク量を更に大きくすることが可能となる。したがって、冷却室３５０の温度を更に低下させて冷却ローラ３１０を良好に冷却することができる。
【００７０】
また、ロールの他の形態として、ロール４０２を適用することも可能である。
以下では、図９〜図１０を参照して、ロール４０２の内部構造について説明する。
なお、説明の便宜上、図１０におけるロール２の軸心方向の長さを短く表している。
【００７１】
図９及び図１０に示すように、ロール４０２は、外郭をなす冷却ローラ４１０と、冷却ローラ４１０の内部に設けられた内部ロータ４２０と、冷却ローラ４１０の内周に設けられて内部ロータ４２０の外周面に当接するように付勢された複数のベーン４３０・４３０・・・とを具備する。
【００７２】
冷却ローラ４１０は、ロール４０２の外郭をなす略円筒状の部材であり、所定の方向（図９における矢印方向）に回転可能に設けられる。冷却ローラ４１０は、軸部４１１及び本体部４１２を含む。
【００７３】
軸部４１１は、冷却ローラ４１０の駆動軸となる略円筒状の部位であり、冷却ローラ４１０の軸心方向における一端部に形成されている。軸部４１１の一端は、任意の駆動装置と接続されており、当該駆動装置が駆動することで軸部４１１が回転駆動され、延いては冷却ローラ４１０が回転駆動される。
【００７４】
本体部４１２は、冷却ローラ４１０の軸心方向に沿って軸部４１１と連続する部位であり、軸部４１１よりも径が大きい円筒状に形成されている。本体部４１２は、軸部４１１と同心的に配置されている。本体部４１２の内部には、内部ロータ４２０が設けられている。
なお、本体部４１２の内部空間の軸心方向の長さは、本体部４１２の外周面の軸心方向における溶湯４と接触する部分の長さより大きく設定されている。
【００７５】
内部ロータ４２０は、略円柱状の部材であり、所定の位置に固定される。内部ロータ４２０は、冷却ローラ４１０の本体部４１２の内部に配置される。内部ロータ２０の外径は本体部４１２の内径よりも小さく設定されており、内部ロータ４２０の外周面から本体部４１２の内周面にかけて所定の空間が形成される。
【００７６】
内部ロータ４２０は、冷却ローラ４１０の本体部４１２の軸心からキス点Ｐ（ロール４０２・４０２が最も接近する部分）とは逆方向（図９における左方向）に所定の距離ずれた状態で本体部４１２の内部に配置されている。換言すれば、内部ロータ４２０は、冷却ローラ４１０に対して所定の距離だけキス点Ｐとは逆方向に偏心している。そのため、本体部４１２と内部ロータ４２０との間の空間は、キス点Ｐ側の体積がその反対側の体積よりも大きくなっている。
なお、内部ロータ４２０の軸心方向の長さと、冷却ローラ４１０の本体部４１２の内部空間の軸心方向の長さは略同一に設定されている。
【００７７】
内部ロータ４２０の軸心方向における一端面（冷却ローラ４１０の軸部４１１側）は、固定軸４４０と固定されている。
固定軸４４０は、内部ロータ４２０を一定の状態に固定するための軸部材であり、冷却ローラ４１０の軸部４１１の軸心と一致するように軸部４１１の内部に配置される。固定軸４４０の一端は、内部ロータ４２０の軸心方向における一端面に固定され、固定軸４４０の他端は、所定の場所に固定されている。つまり、固定軸４４０は、内部ロータ４２０に対して所定の距離だけキス点Ｐの方向に偏心した状態で内部ロータ４２０に固定されて、内部ロータ４２０を一定の姿勢で保持している。
【００７８】
冷却ローラ４１０の本体部４１２の内周面には、径方向外側に向けて所定の深さを有する切込みが軸心方向全域に亘って連続的に形成され、本体部４１２の周方向に互いに同一の位相差をもって複数配置されている。これらの複数の切込みには、それぞれベーン４３０が設けられている。
【００７９】
ベーン４３０は、板状の部材であり、付勢部材４３１を介して前記切込みに設けられる。ベーン４３０は、内部ロータ４２０の外周面に当接するように付勢部材４３１によって付勢されている。つまり、ベーン４３０は、冷却ローラ４１０の本体部４１２の内周に互いに同一の位相差をもって複数配置されており、それぞれ付勢部材４３１によって内部ロータ４２０の外周面に当接するように本体部４１２の径方向内側に向けて付勢されている。
付勢部材４３１は、例えば、コイルスプリング等のバネ部材である。付勢部材４３１は、ベーン４３０と接続された状態で前記切込み内に固定されており、ベーン４３０を冷却ローラ４１０の本体部４１２の径方向内側に向けて付勢する。
【００８０】
以上のような構成により、冷却ローラ４１０の本体部４１２と内部ロータ４２０との間に形成される空間は、ベーン４３０・４３０・・・によって分割されて、複数の冷却室４５０・４５０・・・が形成される。つまり、冷却ローラ４１０の本体部４１２の内部に周方向に沿って複数の冷却室４５０・４５０・・・が形成される。ただし、内部ロータ４２０の軸心方向におけるベーン４３０の長さと内部ロータ４２０の長さは同一に設定され、本体部４１２の径方向におけるベーン４３０の長さは、ベーン４３０が内部ロータ４２０の外周面に向けて付勢された状態で前記切込みから脱離しないように設定されている。
冷却室４５０・４５０・・・は、冷却ローラ４１０の本体部４１２の内周面、内部ロータ４２０の外周面、及びベーン４３０・４３０・・・によって密閉された空間である。冷却室４５０・４５０・・・は、冷却ローラ４１０に対して内部ロータ４２０が所定の距離だけキス点Ｐとは逆方向に偏心しているので、隣接するもの同士が異なる体積を有しており、キス点Ｐに近付くにつれて体積が大きくなっている。
なお、ベーン４３０の数は、限定するものではなく、冷却ローラ４１０の本体部４１２の径等を考慮して設定され、それに伴って冷却室４５０の数も決定される。
【００８１】
前記駆動装置によって冷却ローラ４１０が矢印方向に回転駆動されると、冷却ローラ４１０の本体部４１２の内周に設けられた複数のベーン４３０・４３０・・・が内部ロータ４２０の外周面に当接した状態で摺動し、キス点Ｐ付近においては、冷却ローラ４１０と内部ロータ４２０との距離が大きくなるに伴い、付勢部材４３１が伸張すると共にベーン４３０が付勢部材４３１によって押圧されることで内部ロータ４２０の外周面に当接する。これに伴い、冷却室４５０の体積が増加する。
一方、キス点Ｐとは反対側（図９におけるロール４０２の左側）付近においては、冷却ローラ４１０と内部ロータ４２０との距離が小さくなるに伴い、ベーン４３０が本体部４１２の径方向外側に向けて前記切込みに押し込まれると共に付勢部材４３１が収縮する。これに伴い、冷却室４５０の体積が減少する。
換言すれば、冷却室４５０・４５０・・・がそれらの体積を増減させながら、冷却ローラ４１０やベーン４３０・４３０・・・と同じ方向（図９における矢印方向）に回転している。
なお、内部ロータ４２０の外周面は、ベーン４３０・４３０・・・がスムーズに摺動できるように適宜加工されている。
【００８２】
以上のように、冷却ローラ４１０の回転によって、複数のベーン４３０・４３０・・・が内部ロータ４２０の外周面を摺動し、それに伴って冷却室４５０・４５０・・・の体積が増減する。
【００８３】
以下では、図９〜図１０を参照して、ロール４０２における冷却ローラ４１０の冷却態様について説明する。
【００８４】
冷却ローラ４１０と内部ロータ４２０との距離が最も小さくなる位置、つまり冷却室４５０の体積が最小となる位置から、冷却ローラ４１０と内部ロータ４２０との距離が最も大きくなる位置、つまり冷却室４５０の体積が最大となる位置までの範囲（図９におけるＲ３で示す範囲）においては、前述のような開閉手段をロール４０２にも適用して冷却室４５０を密閉した状態で、冷却ローラ４１０を回転させることで、前述の実施形態と同様に断熱膨張により冷却室４５０を冷却して、冷却室４５０に面する冷却ローラ４１０の一部分を冷却する。
【００８５】
一方、冷却ローラ４１０と内部ロータ４２０との距離が最も大きくなる位置、つまり冷却室４５０の体積が最大となる位置から、冷却ローラ４１０と内部ロータ４２０との距離が最も小さくなる位置、つまり冷却室４５０の体積が最小となる位置までの範囲（図９におけるＲ３を除く範囲）においては、前記開閉手段によって冷却室４５０の密閉を開放する。
【００８６】
以上のように、鋳造機１のロール４０２は、冷却ローラ４１０を冷却するためのガス等を供給することなく、内部ロータ４２０及びベーン４３０・４３０・・・が冷却室４５０・４５０・・・の膨張手段となって冷却室４５０・４５０・・・を断熱膨張により冷却することで冷却ローラ４１０を冷却して溶湯４の冷却・凝固を促進させるため、鋳造機１の構成を簡易なものとして製造コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１鋳造機
２ロール
３ノズル
４溶湯
５鋳片
１０冷却ローラ
２０内部ロータ
３０ベーン
３１付勢部材
４０ピニオンギア
５０冷却室
５１微細孔
５２通気路
５３制御弁

【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を空けて配置され、互いに逆方向に等速回転する一対のロールを備え、
前記一対のロールの間に溶湯を供給して板状の鋳片を連続的に鋳造する双ロール式連続鋳造機であって、
前記ロールの内部に周方向に沿って複数形成され、該ロールの表面を冷却する冷却室と、
前記冷却室の密閉及び開放を行う開閉手段と、
前記冷却室を膨張させる膨張手段と、を具備し、
前記冷却室は、
前記ロールと前記溶湯とが接触する範囲で、前記開閉手段によって密閉されると共に、前記膨張手段によって膨張され、
前記ロールと前記溶湯とが接触しない範囲で、前記開閉手段によって開放される双ロール式連続鋳造機。
【請求項２】
前記ロールは、該ロールの外郭をなす中空の冷却ローラと、
前記冷却ローラの内部に設けられ、前記冷却ローラに対して偏心して配置される内部ロータと、
前記内部ロータの外周に設けられ、前記冷却ローラの内周面に当接するように付勢される複数のベーンと、を含み、
前記冷却室は、前記冷却ローラと前記内部ロータとの間に形成される空間が前記複数のベーンによって分割されて形成される空間であり、
前記膨張手段は、前記内部ロータ及び前記複数のベーンにて構成され、
前記内部ロータと前記複数のベーンとが一体的に回転することにより、前記冷却室の体積が変化し、前記ロールと前記溶湯とが接触する範囲で、前記冷却室が前記開閉手段によって密閉されると共に、前記冷却室が膨張する請求項１に記載の双ロール式連続鋳造機。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記冷却室と前記ロールの外部とを連通する微細孔であり、
前記微細孔は、通気可能であるが、前記溶湯が通過できない大きさを有し、
前記溶湯と接触する部分に配置される請求項１又は請求項２に記載の双ロール式連続鋳造機。

【図１】