CN112839754B - 铸板的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明,提供一种铸板的铸造方法,使用通过旋转的一对铸造滚筒使金属熔液凝固来制造铸板的双滚筒式连续铸造装置,使用表示在开始铸造上述铸板之前取得的支承上述铸造滚筒的壳体的变形特性和使上述铸造滚筒压下的压下系统的变形特性的铸造滚筒壳体压下系统变形特性,通过式1((推断板厚)=(缸体的压下位置)+(铸造滚筒的弹性变形)+(铸造滚筒壳体压下系统变形)+(铸造滚筒的滚筒轮廓)‑(压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形))来计算上述铸板的宽度方向的两端部的推断板厚,对设置于上述铸造滚筒的宽度方向的两端部的缸体的压下位置分别进行控制,以使上述两端部的上述推断板厚之差成为规定值以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸板的铸造方法。
本申请基于2018年10月22日在日本提交的特愿2018-198355号且主张优先权,将其内容援用于此。
背景技术
例如,如专利文献1所示,金属薄带(以下,称作铸板。)的制造使用双滚筒式连续铸造装置。双滚筒式连续铸造装置为,平行地配置一对连续铸造用铸造滚筒(以下,称作铸造滚筒。),使对置的周面分别从上方朝下方旋转,向由这些铸造滚筒的周面形成的贮液部注入金属熔液,使金属熔液在铸造滚筒的周面上冷却、凝固,而连续铸造出金属薄带。一对铸造滚筒在铸造中,在维持旋转轴的平行的状态下以规定的按压力按压铸板。铸板对于铸造滚筒的反力根据凝固状态而变化,有时在宽度方向上变得不均匀,难以严格地保持一对铸造滚筒的旋转轴的平行度。因此,有时铸板产生宽度方向两端部的板厚之差、即所谓的楔形(wedge)。当产生楔形时,在配置于铸造滚筒下游的轧制工序中有时会产生蛇行,有时会引起轧制不良。
例如,作为抑制楔形产生的方法,在专利文献1中公开有如下技术:维持一对铸造滚筒相互平行的状态不变,对铸造滚筒的开闭、交叉角以及偏移量进行控制,而调整铸板的凸面以及楔形。
在专利文献2中公开有双滚筒式连铸机的压下控制方法,该双滚筒式连铸机向具有平行的旋转轴且保持任意间隙而相互朝相反方向旋转的两个滚筒的表面间隙中浇注金属的熔液来铸造薄板。在该方法中,检测出一方滚筒的两端部的按压力并进行加法运算,并根据基于其结果的信号,通过液压缸使另一方滚筒的两端平行移动,以使一方滚筒的两端的按压力之和成为规定值,由此减小楔形。
在专利文献3中公开有薄带板的连续铸造方法,向旋转的一对辊间或者任意一方的辊侧浇注熔融金属,通过双辊对在成为长边侧的该辊侧成型的熔融金属的凝固壳进行压缩,而连续地制造薄带板。在该方法中,检测作用于旋转的辊的压缩负载,并以其值成为目标值的方式控制辊间内的凝固时间,由此控制板厚。
在专利文献4中公开有如下技术:持续地计测在辊对的间隙中凝固壳被压接时的压下载荷,对辊对的旋转速度进行控制,以使计测出的压下载荷维持为目标载荷。在所述方法中,通过控制辊对的旋转速度来控制板厚。
此外,在专利文献5中公开有如下内容:在轧机的压下设定控制方法中,当在未设置板厚计的情况下等求出板厚时,分离为各辊变形的贡献量与辊变形以外的贡献量来预测轧制延伸量并推断出板厚。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-196636号公报
专利文献2:日本特开昭62-323710号公报
专利文献3:日本特开昭58-173837号公报
专利文献4:日本特开昭62-123658号公报
专利文献5:日本特开昭60-030508号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,为了进一步高精度地控制楔形,在专利文献1所记载的技术中,需要在铸造滚筒的铸造方向下游设置测定板厚的厚度分布计等,将测定结果反馈至铸造滚筒的缸体位置等而控制板厚。在设置厚度分布计时,为了减少无用时间,期望尽量接近铸造装置。但是,当在铸造装置正下方设置厚度分布计时,在熔融金属的排出失败的情况下,熔融金属有可能落到厚度分布计上而使厚度分布计破损。因此,厚度分布计需要设置在更远离铸造滚筒的位置。据此,无用时间变大,因此难以根据计测出的板厚来高精度地反馈控制楔形。
在专利文献2所记载的技术中,铸造滚筒的刚性并不限定于在两端部相等,即使通过液压缸平行地移动以使按压力之和成为目标,楔形也不一定会减小。
在专利文献3所记载的技术中,以材料的平均板厚控制为目的,平均板厚虽然能够收敛在规定范围内,但无法减小楔形。
在专利文献4所记载的技术中,与专利文献3所公开的技术同样,铸板的平均板厚虽然能够收敛在规定范围内,但无法减小楔形。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种新的且改良了的铸板的铸造方法,能够更高精度地减小楔形。
(1)在本发明的一个方案所涉及的铸板的铸造方法中,使用通过旋转的一对铸造滚筒使金属熔液凝固来制造铸板的双滚筒式连续铸造装置,利用表示在开始铸造上述铸板之前取得的支承上述铸造滚筒的壳体的变形特性和对上述铸造滚筒进行压下的压下系统的变形特性的铸造滚筒壳体压下系统变形特性,通过下述式1来计算上述铸板的宽度方向的两端部的推断板厚,对设置于上述铸造滚筒的宽度方向的两端部的缸体的压下位置分别进行控制,以使上述两端部的上述推断板厚之差为规定值以下。
其中,在式1中,缸体压下位置、铸造滚筒壳体压下系统变形分别表示相对于压下位置零点调整时的差分,
(推断板厚)=(缸体的压下位置)
+(铸造滚筒的弹性变形)
+(铸造滚筒壳体压下系统变形)
+(铸造滚筒的滚筒轮廓)
-(压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形)……式1。
根据上述构成,计算出铸板的宽度方向的两端部的推断板厚,对设置于铸造滚筒的两端部的缸体的压下位置进行控制以使该推断板厚之差成为规定值以下,由此,与实测铸造后的铸板来控制铸造时的铸板板厚相比,能够缩短无用时间地制造铸板。
(2)在上述(1)所记载的铸板的铸造方法中也可以为,通过开放设置于上述铸造滚筒的宽度方向端部的一对侧堰,并在上述铸造滚筒之间夹着板宽比上述铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板的状态下实施压紧,由此得到上述缸体的压下位置,基于该压下位置以及载荷取得上述铸造滚筒壳体压下系统变形特性。
(3)在上述(1)或(2)所记载的铸板的铸造方法中也可以为,在开放设置于上述铸造滚筒的宽度方向端部的一对侧堰,并在上述铸造滚筒之间夹着板宽比上述铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板的状态下,进行上述铸造滚筒的压下位置零点调整。
发明的效果
如以上说明的那样,根据本发明,能够更高精度地减小铸板的楔形。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的连续铸造设备的概要截面图。
图2是表示铸造滚筒的构成的一例的概要图。
图3是表示轧机中的铸板S蛇行的情况的概要平面图。
图4是表示在轧机中产生蛇行的铸板的一例的截面的概要图。
图5是表示铸造滚筒中的楔形的产生的示意图。
图6是表示铸造滚筒的压下位置零点调整的一例的概要图。
图7是表示铸造滚筒的压下位置零点调整的一例的概要图。
图8是表示铸造滚筒的压下位置零点调整的一例的概要图。
图9是表示铸造滚筒的构成的一例的概要图。
图10是表示取得铸造滚筒壳体压下系统变形特性的一例的概要图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外,在本说明书以及附图中,对实质上具有相同的功能构成的要素标注相同的标号,由此省略重复说明。
另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围意味着将“~”前后所记载的数值作为下限值以及上限值而包含在内的范围。在本说明书中,关于“工序”这个用语,不仅包含独立的工序,即使在与其他工序无法明确地区分的情况下,只要能够实现该工序的预期目的,则也包含于该用语。此外,以下的实施方式的各要素显而易见能够进行各种组合。
<铸板的铸造方法的概要>
首先,参照图1~图5,列举制造铸板的连续铸造设备的一例,对铸板的铸造方法的概要进行说明。
(连续铸造设备)
首先,参照图1对使用了连续铸造设备1的铸板的铸造方法的概要进行说明。图1是表示应用本发明的连续铸造设备1的一例的图。连续铸造设备1具备双滚筒式连续铸造装置100(以下,称作连续铸造装置100。)、第1夹送辊20、轧机30、第2夹送辊40以及卷取装置50。
连续铸造装置100具有包括第1铸造滚筒111和第2铸造滚筒112的一对铸造滚筒。一对铸造滚筒在水平方向上平行地对置配置。连续铸造装置100使第1铸造滚筒111与第2铸造滚筒112朝互不相同的周向R1以及R2旋转,以使一对铸造滚筒的对置的面彼此朝下方排出,向由这些铸造滚筒的周面形成的贮液部注入金属熔液,使金属熔液在铸造滚筒的周面上冷却、凝固,而连续铸造出铸板S。
参照图2对连续铸造装置100进行详细说明。图2是表示从铸造滚筒的轴向观察的连续铸造装置100的详细情况的图。如图2所示,连续铸造装置100具备:一对铸造滚筒,具备第1铸造滚筒111和第2铸造滚筒112;侧堰150,配设在成为一对的第1铸造滚筒111和第2铸造滚筒112的宽度方向端部;中间包113,保持向由这一对的第1铸造滚筒111和第2铸造滚筒112以及侧堰150划分成的金属熔液积存部115供给的金属熔液117;以及浸渍喷嘴114,从该中间包113朝金属熔液积存部115供给金属熔液117。
这样的连续铸造装置100为,金属熔液117与旋转的第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112接触而被冷却,由此在第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的周面上成长出凝固壳116,在一对铸造滚筒上分别形成的凝固壳116在一对铸造滚筒的最接近点被压接,由此铸造出规定厚度的铸板S。
在连续铸造装置100中,在开始铸造前,铸造滚筒一般为低温。当开始铸造时,铸造滚筒通过与高温的金属熔液接触而升温。此外,铸造滚筒由冷却介质(例如,冷却水)从内表面冷却,以便不成为一定温度以上。将铸造滚筒的温度达到恒定以后的期间称作稳定铸造时,将稳定铸造时的铸造滚筒的温度称作稳定温度。
此处,如图1所示,由连续铸造装置100铸造的铸板S,由第1夹送辊20送出到轧机30。
轧机30将铸板S轧制为所希望的板厚。轧机30具备上工作辊31及下工作辊32、以及分别支承上工作辊31及下工作辊32的上支承辊33及下支承辊34。
由轧机30轧制成所希望的板厚的铸板S,通过第2夹送辊40送出到卷取装置50,由卷取装置50卷取成卷材状。
(轧机中的蛇行)
在上述那样的连续铸造设备1的轧机30中,有时会产生蛇行,即铸板S的通板位置向与轧制方向呈直角的方向移动。此处,图3是表示轧机30中的铸板S的蛇行情况的概要平面图,是从上工作辊31侧观察铸板S的板面的图。通过上工作辊31和下工作辊32轧制后的铸板S相对于轧制方向不平行地行进而蛇行。这样的蛇行是由于在上工作辊31及下工作辊32的宽度方向上一侧与另一侧被非对称地轧制而产生的。另外,轧机的一侧与另一侧也可以意味着后述那样的轧机的马达进行驱动的驱动侧以及与驱动侧相反一侧的作业侧。
这样的铸板S的蛇行可能由于被轧机30轧制之前的铸板S的板厚形状而产生。图4表示沿着长边方向(输送方向)对产生蛇行的铸板进行截面观察的截面图的一例。铸板S为,一方端部的板厚t1比另一方端部的板厚t2厚、且板厚在宽度方向上从一方朝向另一方逐渐变化。当这种板厚不均匀的铸板S被轧制时,与板厚较薄的部分相比板厚较厚的部分被较大地拉伸。在入侧,板厚t1侧的端部的压下率比在厚t2侧的端部的压下率大。在该情况下,入侧的材料速度在板厚t1侧的端部比在板厚t2侧的端部小,由于产生铸板S的一端与另一端之间的入侧速度之差,即在铸板S的面内产生旋转,因此产生蛇行。
更详细地说明,铸板S的材料总量在轧机的入侧以及出侧一致,因此铸板S的速度乘以板厚而得到的值在轧机的入侧以及出侧相同。此时,在出侧板厚在宽度方向上均匀的情况下,当在轧机入侧铸板S的一端与另一端的板厚存在差时,压下率产生差,例如与入侧板厚较薄的端部相比入侧板厚较厚的端部的入侧速度变低。由此,与入侧速度较低的端部相比入侧速度较高的端部更快地被工作辊拉入而轧制,使铸板S产生旋转速度,产生轧机中的蛇行。
关于图4所示的板厚t1与板厚t2之差即楔形的产生将在之后详细叙述,但是,在通过配置在轧机30的上一个工序的连续铸造装置100铸造铸板S时,由于在铸造滚筒中未高精度地降低楔形而产生楔形。因此,为了降低轧机30中的蛇行,高精度地降低在连续铸造装置100中产生的楔形较有效。
(铸造滚筒中的楔形的产生)
参照图5对连续铸造装置100中的楔形的产生进行说明。图5是从连续铸造装置100的铸造方向的正上方观察的连续铸造装置100的平面图。
图5是表示铸板S产生楔形的情况下的连续铸造装置100的情况的图。如图5所示,如果在第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的旋转轴Ar1及旋转轴Ar2不平行的状态下铸造铸板S,则如图5所示,铸板S的板厚在宽度方向上发生变化而产生楔形。
此处,参照图6~图8来说明第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的旋转轴变得不平行地进行铸造的原因的一例。图6~图8是示意性地表示在铸造滚筒的铸造方向上从铸造滚筒的正上方观察的铸造开始前的压下位置零点调整时的铸造滚筒的图。
如图6~图8所示,铸造开始前的铸造滚筒的板轮廓在板宽方向上具有凹形状。在图6~图8中,为了说明而强调地表示轮廓的凹形状。其起因在于,第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112从开始铸造起到达到稳定铸造时为止,随着时间经过而热膨胀并发生变化。关于铸造滚筒,铸造滚筒的初始轮廓被设定为,观察到热膨胀的稳定铸造时的金属薄带的板轮廓(凸面)成为所希望的板轮廓。详细来说,设定为铸造滚筒的宽度中央部的滚筒直径小于铸造滚筒的两端部的滚筒直径的凹面。
在被赋予了这种凹面的铸造滚筒中,使一对铸造滚筒彼此接触(吻合),将施加了规定载荷F时的压下位置(按压位置)设为零,而进行压下位置零点调整。通过该压下位置零点调整,能够设定对铸造滚筒进行压下的缸体的压下位置的初始值等。
然而,铸造滚筒被如上述那样赋予有凹面。因此,在使铸造滚筒彼此接触(吻合)而对铸造滚筒施加了规定载荷F的情况下,仅铸造滚筒的两端部彼此接触。因此,例如,如图6所示,在铸造滚筒的宽度方向的位置不完全一致的情况下,在对铸造滚筒施加了规定载荷F时,第1铸造滚筒111的两端部与第2铸造滚筒112的两端部的接触点偏移,产生偏移量x且成为不稳定的状态。因此,压下位置零点调整的精度降低。
为了避免该情况,在使用了赋予有凹面的铸造滚筒的压下位置零点调整时,如图7所示,进行在铸造滚筒之间夹着薄板118的压下位置零点调整。图7中示出的例子为,薄板118的宽度方向的长度的中间点118C被配置在将第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的宽度方向的长度的中间点111C及中间点112C连结的直线上,在铸造滚筒的两端部不产生偏移。如果不产生偏移,则第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的旋转轴Ar1及旋转轴Ar2平行,因此能够稳定地实施压下位置零点调整。
但是,即使在将薄板118夹在铸造滚筒之间来进行压下位置零点调整的情况下,如图8所示,有时薄板118的宽度方向的长度的中间点118C未配置在将第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的宽度方向的长度的中间点111C及中间点112C连结的直线上,而薄板118被配置为偏向铸造滚筒的宽度方向的某一方端部。在该情况下,由于第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的旋转轴Ar1及旋转轴Ar2变得不平行,因此即使进行压下位置零点调整,也成为在左右(第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的宽度方向的两端)包含误差的状态。当在这种状态下进行铸造时,在缸体压下位置处进行了控制的情况下,所铸造的铸板会产生楔形。
本发明人为了降低铸板通过轧机时产生的蛇行,而研究了如下方法:为了降低上述那样的楔形,在铸板的宽度方向的两端部推断由铸造滚筒铸造出的铸板的板厚,并基于推断出的板厚对所铸造的铸板的板厚进行控制。
此处,对板厚的推断进行说明。例如,如专利文献5所示,在轧机中,当在未设置板厚计的情况下等求出板厚时,有时分离为各工作辊变形的贡献量与工作辊以外的变形的贡献量来推断板厚。具体而言,在轧机中,工作辊的宽度方向长度比铸板的板宽长,而推断轧机的工作辊的宽度方向两端部的间隙,使用两端部的间隙的平均值来求出筒体中央的板厚。在轧机中,由于在压下位置零点调整时能够稳定地施加载荷,因此能够无误差地实施压下位置零点调整,如此使用两端部的间隙,能够高精度地推断铸板中央的板厚。
但是,在轧机中,无法掌握从连续铸造装置送出的铸板处于轧机的宽度方向的哪个位置。因此,即使能够推断出轧机中的工作辊之间的间隙,也无法掌握与铸板的两端部对应的间隙处于哪个位置,而无法推断出铸板的两端部的板厚。因此,在轧机中,无法使用推断板厚来推断铸板的两端部的楔形。
另一方面,在铸造滚筒中,如图5所示,通过第1铸造滚筒111和第2铸造滚筒112、以及设置在铸造滚筒的宽度方向两端的侧堰150包围来铸造铸板。因此,铸板与铸造滚筒的宽度方向长度(筒体长度)一致。发明人着眼于该现象,想到了将轧机中的板厚推断应用于铸造滚筒,对铸板的两端部的板厚进行推断,并基于推断出的板厚对铸造滚筒的按压单元进行控制,由此能够减小楔形。
(连续铸造装置的构成)
参照图9对用于实施本发明的一个实施方式所涉及的铸板的铸造方法的铸造滚筒的一个构成例进行说明。图9是表示从铸造方向的正上方观察连续铸造装置的构成详细情况的一例的平面图。
第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112在水平方向上对置地设置,在第1铸造滚筒111与第2铸造滚筒112之间铸造出铸板。第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112通过马达M的驱动而旋转,将铸板S朝铸造方向下游送出。以下,在本说明书中,在连续铸造装置100的铸造滚筒的宽度方向上,将由马达M进行驱动的一侧设为驱动侧DS,将与驱动侧相反的一侧设为工作侧WS。以下,将从驱动侧DS的板厚tDS减去工作侧WS的板厚tWS而得到的值设为楔形(tDS-tWS)来进行说明。
在连续铸造装置100中,在第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的宽度方向的两端,以包围第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112对置而产生的间隙的方式设置侧堰150d以及侧堰150w。在由第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112以及侧堰150d及侧堰150w包围而成的区域中贮存金属熔液,并依次铸造铸板S。
第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的宽度方向的轴的两端分别支承于壳体130d以及壳体130w。第2铸造滚筒112的宽度方向的轴的两端,在铸造滚筒所对置的方向上,在与配置有第1铸造滚筒111的一侧相反的一侧与缸体120d以及缸体120w连接。缸体120d以及缸体120w能够在铸造滚筒所对置的方向上移动。第2铸造滚筒112为,通过缸体120d以及缸体120w将第2铸造滚筒112的两端部在铸造滚筒所对置的方向上朝配置有第1铸造滚筒111的一侧压下。另外,缸体120d以及缸体120w能够分别独立地对第2铸造滚筒112的两端部进行压下控制。
在第1铸造滚筒111的轴的两端,在与配置有缸体120d以及缸体120w的一侧相反的一侧,分别设置有测定对第1铸造滚筒111施加的载荷的负载传感器140d以及负载传感器140w。由此,能够分别测定从由于缸体120d以及缸体120w的压下而产生的载荷。
(板厚的推断)
接着,说明对通过上述连续铸造装置100铸造的铸板的由驱动侧的端部Sd以及工作侧的端部Sw表示的两端部的板厚进行推断的方法。铸板的端部Sd以及铸板的端部Sw表示至少包括铸造滚筒的一端的端部区域。
此处,作为板厚推断的一例,以铸板的端部Sd的板厚推断为例来进行说明。根据铸造滚筒的滚筒间隙来推断板厚。关于铸造滚筒的滚筒间隙,除了由于缸体压下位置而产生变化以外,还由于对铸造滚筒施加的载荷、与铸板的接触等而产生变化。由于对铸造滚筒施加的载荷、与铸板的接触等而产生的滚筒间隙的变化,能够分离为铸造滚筒的弹性变形的贡献量、滚筒以外的弹性变形的贡献量以及铸造滚筒的滚筒轮廓的变化的贡献量来进行考虑。将铸造滚筒以外的弹性变形贡献量称作铸造滚筒壳体压下系统变形。基于这些弹性变形量以及缸体的压下位置,能够通过下述式1来推断出端部Sd的推断板厚。
(推断板厚)=(缸体的压下位置)+(铸造滚筒的弹性变形)
+(铸造滚筒壳体压下系统变形)
+(铸造滚筒的滚筒轮廓)
-(压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形)……式1
其中,在式1中,缸体压下位置、铸造滚筒壳体压下系统变形分别表示与压下位置零点调整时的差分。差分也可以是相对于压下位置零点调整时的缸体压下位置、铸造滚筒壳体变形的偏差。
(缸体的压下位置)
缸体的压下位置表示连续铸造装置100的缸体120d进行移动的方向上的缸体的位置。例如,缸体的压下位置表示基于与缸体的位置被零点调整后的零点即初始值之间的差分的位置。能够根据沿着图9的箭头a的方向的位移来求出缸体的压下位置。通过能够计测缸体120d(或者缸体120w)的移动量的位置传感器等(未图示),能够适时测定缸体的压下位置。
(铸造滚筒的弹性变形)
铸造时的铸造滚筒的弹性变形表示从开始铸造起到结束铸造为止的任意时刻的铸造滚筒的弹性变形。在铸造滚筒中,由于来自与铸造滚筒接触的铸板的反力或者对铸造滚筒施加的外力的影响,铸造滚筒的轴产生挠曲或者铸造滚筒产生扁平变形。将这些变形称作铸造时的铸造滚筒的弹性变形。通过使用了弹性理论的分析等方法,能够求出铸造滚筒的弹性变形。
例如,能够将铸造滚筒视为两端支承梁,根据材料力学的梁的挠度计算,计算出铸造滚筒的滚筒变形的贡献量的铸造滚筒的轴的挠曲。关于在挠度计算时使用的宽度方向的载荷分布,可以基于设置在铸造滚筒的轴的两端的负载传感器值而在宽度方向上假定为线形分布。
(铸造滚筒壳体压下系统变形)
铸造滚筒壳体压下系统变形特性表示包含如下特性的变形特性:受到对铸造滚筒施加的压下载荷的影响,壳体130d以及壳体130w变形的特性;以及包括缸体120d以及缸体120w在内的对铸造滚筒进行压下的构成变形的特性。例如,使用专利文献5所记载的方法,能够求出铸造滚筒壳体压下系统变形特性。如后所述,能够基于负载传感器140d(或者负载传感器140w)测定出的载荷等,计算铸造滚筒壳体压下系统变形。
(铸造滚筒的滚筒轮廓)
铸造滚筒的滚筒轮廓是表示铸造滚筒的热膨胀量或者铸造滚筒的磨损量的指标。在铸造滚筒的滚筒轮廓中,关于热膨胀量,考虑对铸造滚筒施加的热来计算铸造滚筒表面形状的变形量。关于磨损量,可以实测铸造前的滚筒轮廓,也可以根据铸造条件来推断。例如,铸造滚筒设计时的表面形状为已知,因此通过将该表面形状加上由于热膨胀以及磨损而引起的形状变形,能够求出滚筒轮廓的变形量。
(压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形)
压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形,表示在铸造开始前决定铸造滚筒的压下位置的初始值的压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形。在对铸造滚筒施加了载荷的状态下进行压下位置零点调整,因此铸造滚筒产生弹性变形。将此时的弹性变形量设为压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形。与铸造时的铸造滚筒的弹性变形同样,能够根据将滚筒视为两端支承梁的材料力学的梁的挠度计算来计算该弹性变形量。
如上所述,通过从“缸体的压下位置”、“铸造滚筒的弹性变形”、“铸造滚筒壳体压下系统变形”以及“铸造滚筒的滚筒轮廓”的值之和减去“铸造滚筒的压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形”的值,由此求出推断板厚。
(铸造滚筒壳体压下系统变形特性的取得)
上述式1的各项中的表示滚筒以外的构成的变形特性的上述铸造滚筒壳体压下系统变形特性,尤其在低载荷区域中较大地依赖于接触面的微妙形状,特性容易变化,难以使用公知的物理模型来严格地掌握几何学形状。因此,通过使用后述的方法来取得铸造滚筒壳体压下系统变形特性,能够更高精度地求出推断板厚。
在本实施方式中,在开始铸板的铸造之前取得式1的铸造滚筒壳体压下系统变形特性。参照图10对铸造滚筒壳体压下系统变形特性的取得方法进行说明。图10是表示铸造滚筒壳体压下系统变形特性的取得方法的一例的图。
如图10所示,在第1铸造滚筒111与第2铸造滚筒112之间夹着试验板160而进行铸造滚筒壳体压下系统变形特性的取得。试验板160为,长边方向的长度比铸造滚筒的宽度方向的筒体长度长,且板厚均匀。通过从该状态起由缸体120d以及缸体120w进行压下而压紧,由此通过第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112按压试验板160。关于试验板160的与长边方向垂直的方向的长度,虽然无限定,但更优选为第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的滚筒直径的2倍程度的50~100cm左右的长度,以便能够与第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112充分地接触。
如此,通过使用比筒体长度长的试验板160,能够对铸造滚筒的两端部施加均等的载荷,能够高精度地取得铸造滚筒壳体压下系统变形特性。铸造滚筒壳体压下系统变形特性表示载荷变化与铸造滚筒壳体压下系统的变形量之间的关系。由此,能够将与在铸造时对铸造滚筒施加的载荷相应的包括铸造滚筒壳体以及缸体等在内的压下系统变形的变形量的影响,高精度地反映到推断板厚中。
具体而言,在铸造滚筒夹着试验板160的状态下,在不使第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112旋转的状态下,将试验板160夹入并实施取得。在以比零点调整时的载荷大的规定载荷将铸造滚筒相对于试验板160压入时,取得铸造滚筒的压下位置和负载传感器140d、140w测定出的载荷,并计算出各载荷下的铸造滚筒的变形量。然后,通过从铸造滚筒的压下位置减去铸造滚筒的变形量,来取得针对各载荷的铸造滚筒壳体压下系统变形量。由此,能够取得与铸造铸板S时铸板S所负载的载荷相应的铸造滚筒壳体压下系统变形量。
此外,作为其他方法,在夹着试验板160的状态下,使第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112旋转,以上述规定载荷压入铸造滚筒,将该载荷保持规定时间,取得该载荷与铸造滚筒的压下位置的平均值。之后,进一步使铸造滚筒的载荷变化,将变化后的载荷保持规定时间,取得另一水准的载荷与铸造滚筒的压下位置的平均值。此处,保持各载荷的时间可以为铸造滚筒旋转两圈的时间。此外,关于该平均值,也可以取得载荷与压下位置的时间系列数据,并根据它们的时间平均来计算出。如此,计算出各载荷下的铸造滚筒的变形量,通过从铸造滚筒的压下位置减去铸造滚筒的变形量,由此取得针对各载荷的铸造滚筒壳体压下系统变形量。
试验板160例如更优选由比第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112柔软的材料形成,以免损坏形成于第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的表面的突起等。虽然无限定,但试验板160例如更优选由铝合金形成。
铸造滚筒壳体压下系统变形特性的取得只要在一系列铸造作业开始之前进行一次即可。此外,通过在壳体或者压下系统的构成的一部分被更换的情况下进行,能够取得与设备状况相应的铸造滚筒壳体压下系统变形特性。
此外,在压下位置零点调整中,也可以如图10所示那样,使设置在铸造滚筒的宽度方向端部的一对侧堰开放,在铸造滚筒之间夹着比铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板,将铸造滚筒压入。由此,在铸造滚筒的旋转轴平行的状态被保持了的状态下压入铸板滚筒,因此能够对铸造滚筒的两端施加均等的负载,能够提高压下位置零点调整的精度。其结果,能够不包含由于旋转轴的倾斜而引起的误差地进行压下位置零点调整,因此能够更高精度地进行缸体的压下位置控制。
(铸板的铸造方法)
以下,对基于上述实施方式所涉及的连续铸造装置的钢板的铸造方法进行说明。
首先,在开始铸造铸板之前,使设置在第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的宽度方向端部的一对侧堰150d以及150w开放,在第1铸造滚筒111与第2铸造滚筒112之间夹入比铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板,实施铸造滚筒的压入。然后,通过上述方法,取得表示支承铸造滚筒的壳体的变形特性和使铸造滚筒压下的压下系统的变形特性的铸造滚筒壳体压下系统变形特性。另外,也可以在取得铸造滚筒壳体压下系统变形特性的同时进行压下位置零点调整。
其次,通过对连续铸造装置100进行控制的控制部(未图示。),基于上述式1来计算铸板的宽度方向的两端部的板厚。在连续铸造装置100中,例如配备有第1铸造滚筒111及第2铸造滚筒112的温度测定器、测定载荷的负载传感器140d以及负载传感器140w等各种计测器。控制部从该各种计测器取得各种值,通过上述式1来计算出铸板的两端部的推断板厚。控制部能够将预先取得的铸造滚筒壳体压下系统变形特性用于上述式1,因此能够更高精度地计算出推断板厚。
接着,控制部对设置在铸造滚筒的宽度方向的两端部的缸体的压下位置分别进行控制,以使计算出的铸板的两端部的板厚之差成为规定值以下。由此,铸造出的铸板的楔形降低,其结果,能够防止配置在连续铸造装置100下游的轧机30中的蛇行。另外,计算出的铸板的两端部的板厚之差的规定值,例如也可以根据实际操作中能够允许的蛇行量而经验性地求出。例如,规定值可以为40μm,更详细来说可以为20μm。
以上,对本实施方式的铸板的铸造方法的详细情况进行了说明。
实施例
在本实施例中,为了确认本发明的效果,使用上述实施方式所示的连续铸造设备1,铸造并轧制出铸板。在本实施例中使用的铸造滚筒的滚筒筒体长度为1000mm。缸体位置、压力、板厚使用了稳定部的值。楔形降低效果的评价汇总表示于下述表1,将楔形的绝对值小于20μm表记为◎(良好),将小于40μm表记为○(合格),将其以上表记为×(不合格)。
在实施例1中,如图10所示那样,在使设置在铸造滚筒的宽度方向端部的一对侧堰开放,在铸造滚筒之间夹着比铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板的状态下,进行了压下位置零点调整。在表1中,将该压下位置零点调整方法表记为A。在铸板的铸造时,对设置在铸造滚筒的两端部的缸体的压下位置进行控制,以使铸板的两端部的推断板厚在宽度方向的左右成为相同。
在实施例2中,作为压下位置零点调整方法,如图7所示那样,在一对铸造滚筒夹着比铸造滚筒的滚筒筒体长度短的板的状态下,进行了压下位置零点调整。在表1中,将该压下位置零点调整方法表记为B。在铸板的铸造时,对设置在铸造滚筒的两端部的缸体的压下位置进行控制,以使铸板的两端部的推断板厚在宽度方向的左右成为相同。
在比较例1中,与实施例2相同,如图7所示那样,在一对铸造滚筒夹着比铸造滚筒的滚筒筒体长度短的板的状态下,进行了压下位置零点调整。在铸板的铸造时,不使用推断板厚地对设置在铸造滚筒的两端部的缸体的压下位置进行控制,以使铸板滚筒的两端部的压下力在左右成为相同。
在比较例2中,与实施例2相同,如图7所示那样,在一对铸造滚筒夹着比铸造滚筒的滚筒筒体长度短的板的状态下,进行了压下位置零点调整。在铸板的铸造时,不使用推断板厚地对设置在铸造滚筒的两端部的缸体的压下位置进行控制,以使铸板滚筒的两端部的压下位置在左右成为相同。
在实施例1的铸板中,关于稳定部的实测的板厚,驱动侧DS的端部的板厚为1.820mm,工作侧WS的端部的板厚为1.830mm。楔形(楔形量)为-10μm,非常良好。此外,在设置于连续铸造装置下游的轧机的轧制工序中,也不产生蛇行,能够无问题地实施轧制。
在实施例2的铸板中,关于稳定部的实测的板厚,驱动侧DS的端部的板厚为1.795mm,工作侧WS的端部的板厚为1.828mm。因此,楔形为-33μm,为良好。此外,在设置于连续铸造装置下游的轧机的轧制工序中,也不产生蛇行,能够无问题地实施轧制。
在比较例1的铸板中,关于稳定部的实测的板厚,驱动侧DS的端部的板厚为1.800mm,工作侧WS的端部的板厚为1.720mm。楔形大到80μm,在设置于连续铸造装置下游的轧机的轧制工序中,产生蛇行,且铸板断裂。
在比较例2的铸板中,关于稳定部的实测的板厚,驱动侧DS的端部的板厚为1.870mm,工作侧WS的端部的板厚为1.750mm。楔形大到120μm,在设置于连续铸造装置下游的轧机的轧制工序中,产生蛇行,且铸板断裂。
【表1】
根据以上,在基于双滚筒式连续铸造装置的铸板的铸造中,使用表示在开始铸造铸板之前取得的支承铸造滚筒的壳体的变形特性和使铸造滚筒压下的压下系统的变形特性的铸造滚筒壳体压下系统变形特性,通过上述式1来计算推断板厚,并对缸体的压下位置分别进行控制以使铸板的两端部之差成为规定值以下,由此能够更高精度地降低铸板的楔形,且在设置于铸造滚筒下游的轧机中防止蛇行。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明,但本发明并不限定于所述例子。只要是具有本发明所属技术领域中的通常知识的技术人员,显然能够在专利请求范围所记载的技术思想范围内,想要各种变更例或者修正例,这些当然也应当理解为属于本发明的技术范围。
产业上的可利用性
本发明能够提供一种能够更高精度地降低楔形的铸板的铸造方法,因此产业上的可利用性较高。
符号的说明
1:连续铸造设备;20:第1夹送辊;30:轧机;31:上工作辊;32:下工作辊;33:上支承辊;34:下支承辊;40:第2夹送辊;50:卷取装置;100:连续铸造装置;111:第1铸造滚筒;112:第2铸造滚筒;113:中间包;114:浸渍喷嘴;115:金属熔液积存部;116:凝固壳;117:金属熔液;118:薄板;120d、120w:缸体;130d、130w:壳体;140d、140w:负载传感器;150、150d、150w:侧堰;160:试验板;170:辊轴承箱。
Claims (2)
1.一种铸板的铸造方法,其中,
使用通过旋转的一对铸造滚筒使金属熔液凝固来制造铸板的双滚筒式连续铸造装置,
利用铸造滚筒壳体压下系统变形特性,通过下述式1来计算上述铸板的宽度方向的两端部的推断板厚,该铸造滚筒壳体压下系统变形特性表示在开始铸造上述铸板之前取得的支承上述铸造滚筒的壳体的变形特性以及使上述铸造滚筒压下的压下系统的变形特性,
对设置于上述铸造滚筒的宽度方向的两端部的缸体的压下位置分别进行控制,以使上述两端部的上述推断板厚之差成为规定值以下,
通过在使设置于上述铸造滚筒的宽度方向端部的一对侧堰开放,并在上述铸造滚筒之间夹着板宽比上述铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板的状态下实施压入,由此得到上述缸体的压下位置,基于如此得到的上述缸体的压下位置以及载荷来取得上述铸造滚筒壳体压下系统变形特性,
其中,在式1中,缸体压下位置、铸造滚筒壳体压下系统变形分别表示与压下位置零点调整时的差分,
(推断板厚)=(缸体的压下位置)+(铸造滚筒的弹性变形)+(铸造滚筒壳体压下系统变形)+(铸造滚筒的滚筒轮廓)-(压下位置零点调整时的铸造滚筒的弹性变形)……式1。
2.根据权利要求1所述的铸板的铸造方法,其中,
在使设置于上述铸造滚筒的宽度方向端部的一对侧堰开放,并在上述铸造滚筒之间夹着板宽比上述铸造滚筒的滚筒长度长且板厚均匀的板的状态下,进行上述铸造滚筒的压下位置零点调整。
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