JP5426915B2 - 連続鋳造設備の軽圧下装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造において鋳片の偏析を防止する鋳片の軽圧下工程を有する連続鋳造設備の軽圧下装置に関する。

連続鋳造設備では、鋳型を経て造形された凝固殻を有する鋳片が、鋳型の下方に設置された複数のピンチロールによって支持されながら連続的に引き抜かれ、この引き抜かれた鋳片は、冷却されて未凝固部を凝固させ、鋳片が完全に凝固された状態になった後に所定の長さに切断等される。
ここで、凝固した鋳片内で鋳片に含有される成分、例えば、炭素、硫黄、燐等の偏析が生じると、鋳片の剛性が低下するので、鋳片の凝固過程で生じる偏析を抑制することが重要である。

そして、凝固過程で未凝固部が凝固殻内を流動すると偏析が生じるので、未凝固部が流動しないようにするためには、凝固収縮量に相当する圧下量（以下「凝固収縮圧下量」という）で鋳片を圧下するのが有効であることが知られている。
連続鋳造設備の凝固セグメントに設けられ一対のロールを有する複数の圧下装置は、その一対のロールの間に鋳片を配置した状態で一方のロールを他方へ近づけて鋳片を圧下することができ、更に、凝固収縮圧下量は、鋳造速度、各圧下装置の配置間隔、鋳片の冷却条件等によって予め決定できるので、圧下装置により所定量での圧下が可能であれば、凝固収縮圧下量での圧下を実現できる。

しかし、実際の圧下では、ロールを支持するフレームに変形等が生じ、また、使用するロールによってロール圧下力も異なるので、例えば位置制御用シリンダを用いて、圧下する場合、位置制御用シリンダの移動量を凝固収縮圧下量に等しくしても鋳片の圧下量は凝固収縮圧下量に等しくならない。
特許文献１には、凝固末期過程に設けられた複数の軽圧下装置によって凝固収縮圧下量で鋳片を圧下する方法が提案されている。この方法では、事前に導出したロール圧下力、フレームの変形量等を基にして凝固収縮圧下量で鋳片を圧下するための位置制御用シリンダの移動量を決定し、各軽圧下装置は、その決定された量で位置制御用シリンダを移動して（正確には位置制御用シリンダに備えられたロッドを位置制御用シリンダ本体に対して移動して）鋳片を圧下する。

この圧下方法では、ロールが鋳片を圧下する際にフレーム等に生じる弾性変形を考慮した上で、凝固収縮圧下量による鋳片の圧下を実現するために必要な位置制御用シリンダの移動量を決定するので、ロールが実際に鋳片を圧下する実圧下量が凝固収縮圧下量に比べて小さくなるのを防止することができる。

特開平５−８００４号公報

ロール圧下力は、実際にロールが圧下する鋳片の厚み及びその厚みでの鋳片の平均変形抵抗等によって算出され、また、フレーム変形量は、有限要素法等による変形計算やセグメント剛性テストによる変形実測値から導出される。
しかし、実際には鋳片の平均変形抵抗は鋳造条件により変化するためロール圧下力は算出通りの値とならず、位置制御用シリンダの移動量決定のためにロール圧下力を一変数として扱っているので、位置制御用シリンダが、この決定された移動量に従って移動してもロールは凝固収縮圧下量で鋳片を圧下することができず、結果として偏析が生じ得る。

また、フレームは一般的に冷却されるものの高温環境下に配置されていることから熱影響による変形が生じ、フレーム変形量についても事前に導出された値と実際の値に隔たりが生じ得る。
したがって、種々の値からロッドの移動量を決定する特許文献１に記載の鋳片の圧下方法では、鋳片の圧下量が凝固収縮圧下量と相違する可能性があるとの問題があった。
そこで、本発明は、連続鋳造設備において、凝固末期過程で鋳片を凝固収縮圧下量で圧下するための軽圧下装置の提供を目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造設備の軽圧下装置は、対向配置された可動ロール及び固定ロールを備え、前記可動ロールと前記固定ロールとの間を移動する鋳片を、前記可動ロールを移動させて圧下する連続鋳造設備の軽圧下装置において、前記可動ロールの軸受部と、前記固定ロールの軸受部との間の距離を測定する距離測定装置を備え、前記距離測定装置は、一方が前記固定ロールの軸受部に固定され、他方が前記可動ロールの軸受部に固定される距離検出部を備え、該距離検出部は水冷されている（例えば、直接冷却やジャケット構造等で）。

また、本発明の連続鋳造設備の軽圧下装置において、前記一方の距離検出部は前記可動ロールの軸受部にＸ方向揺れ吸収部材を介して取付けられたセンサーロッド部を、前記他方の距離検出部は前記固定ロールの軸受部にＹ方向揺れ吸収部材を介して取付けられたセンサーヘッド部をそれぞれ有するのが好ましい。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向は平面上で直交する方向をいう。

請求項１、２記載の連続鋳造設備の軽圧下装置は、可動ロールの軸受部と固定ロールの軸受部との距離を測定する距離測定装置を備えるので、予め設定された軸受部間の距離に対する偏差を検知して、その偏差を無くす方向に可動ロールの位置を調整でき、鋳造条件によって異なる鋳片の平均変形抵抗や、上フレームの熱変形量等の影響を受けることなく所定の圧下量で鋳片を圧下可能である。

特に、距離検出部が水冷されているので、高温環境下でも熱により距離検出部が故障することなく距離検出が可能である。
請求項２記載の連続鋳造設備の軽圧下装置は、センサーロッド部がＸ方向揺れ吸収部材を介して可動ロールの軸受部に固定され、センサーヘッド部がＹ方向揺れ吸収部材を介して固定ロールの軸受部に固定されているので、平面視して各ロールの相対位置が変位しても距離測定装置が脱落等するのを防止可能である。

本発明の一実施の形態に係る連続鋳造設備の軽圧下装置の正面図である。 同軽圧下装置の距離測定装置の取付けを示す説明図である。 同軽圧下装置の距離測定装置の取付けを示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造設備の軽圧下装置１０は、連続鋳造設備の末期凝固セグメントに複数配置されており、上下に対向して配置されたそれぞれ回転可能な可動ロールの一例である上ロール１１と固定ロールの一例である下ロール１２とを備え、上ロール１１と下ロール１２との間を移動する未凝固部を含む鋳片１３を上ロール１１を移動させて圧下する。また、鋳片１３は、上ロール１１及び下ロール１２の回転によって水平方向で移動する。

上フレーム５１が左右のサイドフレーム５０を介して、下フレーム２５に強固に固設されている。
また、上フレーム５１の上部の左右には、油圧シリンダ１９が設けられ、油圧シリンダ１９は、下部に有する上下移動可能なロッド１７を上フレーム５１と上ロール１１の間に配置された中間フレーム１８に連結している。油圧シリンダ１９は、ロッド１７の位置を所定位置まで移動してその位置で固定することにより中間フレーム１８を所定位置で支持することができる。
そして、上ロール１１の左右には、上ロール１１の回転軸１４を軸支する上ロール軸受部１５、１６（上ロール１１の軸受部）が設けられ、上ロール軸受部１５、１６は、それぞれ中間フレーム１８に固着されている。

下ロール１２の左右には、下ロール１２の回転軸２０を軸支する下ロール軸受部２２、２３（下ロール１２の軸受部）が設けられ、下ロール軸受部２２、２３はそれぞれ下フレーム２５に固着されている。なお、下フレーム２５は、上下位置が変動しないように支持されている。
更に、直線距離を測定可能な距離測定装置２６が上ロール軸受部１５と下ロール軸受部２２に跨って配置されている。

図２、図３に示すように、上ロール軸受部１５に上ロール１１の回転軸１４に平行に支持板２８が配置され、支持板２８の一方の側部は、上ロール１１の回転軸１４に垂直に配置された上ロール軸受部１５の外側面２７に固着されるとともに、他方の側部（外側面１７に固着されていない側部）には、着脱可能に例えばボルト等によってＸ方向揺れ吸収部材の一例である取付け板２９が取付けられている。ここで、Ｘ方向とは、鋳片１３の移動方向である。

取付け板２９は、支持板２８に取付けられた端部位に平面状に形成された平面部３１と、他方の端部位に距離測定装置２６へ連結され平面部３１と平行な平面状の連結平面部３２とを有し、更に、平面部３１と連結平面部３２の間に湾曲した湾曲面部３３が設けられ、しかも湾曲面部３３は弾性的に曲率を変化可能なため、取付け板２９は、鋳片１３の移動方向に弾性変形が可能である。
また、下ロール軸受部２２には、下ロール１２の回転軸２０に平行な支持面部３４と支持面部３４に直角な接合面部３５とを有する支持板３６が取付けられている。ここで、支持面部３４は、下ロール１２の回転軸２０に垂直に配置された下ロール軸受部２２の外側面３７に固着されており、更に、接合面部３５には、着脱可能に例えばボルト等によってＹ方向揺れ吸収部材の一例である取付け板３８が取付けられている。なお、Ｙ方向は、回転軸２０と同方向であり、Ｘ方向と直交する。

取付け板３８は、接合面部３５に取付けられた一方の端部位に平面状に形成された平面部３９と、他方の端部位に距離測定装置２６へ連結され平面部３９と平行な平面状の連結平面部４０とを有し、更に、平面部３９と連結平面部４０の間に湾曲した湾曲面部４１が設けられ、しかも湾曲面部４１は回転軸２０の方向に沿って弾性的に曲率を変化可能なため、取付け板３８は、回転軸２０に同方向に弾性変形が可能である。

また、取付け板２９、３８はそれぞれ連結平面部３２、４０が相互に直交するように配置されているので、鋳片１３を圧下する際に上ロール１１の下ロール１２に対する相対的な水平方向位置が変位しても、湾曲面部３３、４１それぞれに異なる方向の弾性変形が生じ距離測定装置２６を取付け板２９、３８に取付けた部分に大きな負荷がかかるのを回避でき、距離測定装置２６の脱落等を防止することが可能である。
なお、支持板２８と取付け板２９、支持板３６と取付け板３８によってそれぞれ固定部材４２、４３が構成されている。

距離測定装置２６は、連結平面部３２に取付けられたセンサーロッド部（センサースケール部）４７と、センサーロッド部４７が移動可能に挿通され連結平面部４０に取付けられたセンサーヘッド部４６とを有している。センサーロッド部４７には上下に渡って複数の磁性体が所定のピッチで埋め込まれており、センサーヘッド部４６には、コイル（図示しない）が内蔵されているため、センサーヘッド部４６のセンサーロッド部４７に対する相対位置が変化した際、センサーヘッド部４６からその変化量が信号として出力される。なお、センサーヘッド部４６とセンサーロッド部４７とで距離検出部を構成している。

連結平面部３２は上ロール軸受部１５と連動して、また、連結平面部４０は下ロール軸受部２２と連動してそれぞれ位置が変化するので、上ロール軸受部１５の下ロール軸受部２２に対する相対位置の変化量はセンサーヘッド部４６から出力される信号により検出可能である。なお、センサーヘッド部４６とセンサーロッド部４７は、センサーロッド部４７に沿って配置され下ロール軸受部２２に着脱可能に取付けられた水冷ジャケット４８が内部に有する収納孔４９内に配置され、水冷ジャケット４８は、収納孔４９の外側に冷水を流すことができるので、センサーヘッド部４６及びセンサーロッド部４７は水冷され、高温環境下で使用されることによる故障等の発生を防止可能である。

なお、連結平面部３２、４０はそれぞれセンサーロッド部４７及びセンサーヘッド部４６へ例えばボルトによって脱着可能に取付けられ、更に水冷ジャケット４８も下ロール軸受部２２に着脱可能に取付けられているので、距離測定装置２６のメンテナンス等の為に距離測定装置２６を取り外すのが容易である。
連続鋳造設備で鋳片１３の末期凝固セグメントに配置された複数の軽圧下装置１０それぞれには、鋳造速度、各軽圧下装置１０の配置間隔等から凝固収縮量に相当する圧下量（以下「凝固収縮圧下量」という）が個々に前もって決定されており、この個々の凝固収縮圧下量に従って各軽圧下装置１０での上ロール１１と下ロール１２との距離、すなわち上ロール軸受部１５と下ロール軸受部２２との距離として設定すべき設定値が決定可能である。

そして、この上ロール軸受部１５と下ロール軸受部２２との距離が設定値のときの下ロール軸受部２２に対する上ロール軸受部１５の位置を基準値Ｄとして、上ロール１１と下ロール１２によって鋳片１３を圧下した際に距離測定装置２６が検出する検出値の基準値Ｄからの偏差Ｘが正のとき、すなわち凝固収縮圧下量に比べて、上ロール１１と下ロール１２とによる圧下量が小さいとき、偏差Ｘを無くすように油圧シリンダ１９を圧下方向に作動させて上ロール１１を下ロール１２に近づける。

また、距離測定装置２６が検出する検出値の基準値Ｄからの偏差Ｘが負のとき、すなわち凝固収縮圧下量に比べて、上ロール１１と下ロール１２とによる圧下量が大きいとき、偏差Ｘを無くすように油圧シリンダ１９を解放（圧上）方向に作動させて上ロール１１を下ロール１２から遠ざける。
この下ロール軸受部２２に対する上ロール軸受部１５の変位に基づいて上ロール１１と下ロール１２の距離を変化させる鋳片１３の軽圧下方法は、鋳造条件によって異なる可能性のある鋳片１３の平均変形抵抗や、中間フレーム１８及び上フレーム５１の熱変形量等の影響を受けずに凝固収縮圧下量で鋳片１３を圧下することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、距離測定装置２６は、センサーヘッド部４６にセンサーロッド部４７を挿通しているが、センサーヘッド部に対してセンサーロッド部が変位し、その変位が検知できる他の距離測定装置や、その他の距離測定装置を用いて、下ロール軸受部２２に対する上ロール軸受部１５の変位を検出して、あるいは下ロール１２に対する上ロール１１の変位を検出して凝固収縮圧下量による鋳片１３の圧下を実現することができる。

また、距離測定装置２６を取付ける位置は、上ロール軸受部１５及び下ロール軸受部２２に限定されず、中間フレーム１８の上ロール軸受部１５近傍に位置する部分や、下フレーム２５の下ロール軸受部２２近傍に位置する部分等であってもよい。
更に、水冷ジャケット４８を用いることなく、他の水冷手段を用いてセンサーヘッド部４６及びセンサーロッド部４７を水冷してもよい。

１０：軽圧下装置、１１：上ロール、１２：下ロール、１３：鋳片、１４：回転軸、１５、１６：上ロール軸受部、１７：ロッド、１８：中間フレーム、１９：油圧シリンダ、２０：回転軸、２２、２３：下ロール軸受部、２５：下フレーム、２６：距離測定装置、２７：外側面、２８：支持板、２９：取付け板、３１：平面部、３２：連結平面部、３３：湾曲面部、３４：支持面部、３５：接合面部、３６：支持板、３７：外側面、３８：取付け板、３９：平面部、４０：連結平面部、４１：湾曲面部、４２、４３：固定部材、４６：センサーヘッド部、４７：センサーロッド部（センサースケール部）、４８：水冷ジャケット、４９：収納孔、５０：サイドフレーム、５１：上フレーム

Claims (2)

1. 対向配置された可動ロール及び固定ロールを備え、前記可動ロールと前記固定ロールとの間を移動する鋳片を、前記可動ロールを移動させて圧下する連続鋳造設備の軽圧下装置において、
   前記可動ロールの軸受部と、前記固定ロールの軸受部との間の距離を測定する距離測定装置を備え、前記距離測定装置は、一方が前記固定ロールの軸受部に固定され、他方が前記可動ロールの軸受部に固定される距離検出部を備え、該距離検出部は水冷されていることを特徴とする連続鋳造設備の軽圧下装置。
2. 請求項１記載の連続鋳造設備の軽圧下装置において、前記一方の距離検出部は前記可動ロールの軸受部にＸ方向揺れ吸収部材を介して取付けられたセンサーロッド部を、前記他方の距離検出部は前記固定ロールの軸受部にＹ方向揺れ吸収部材を介して取付けられたセンサーヘッド部をそれぞれ有することを特徴とする連続鋳造設備の軽圧下装置。
   なお、Ｘ方向、Ｙ方向は平面上で直交する方向をいう。

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