JP2005131675A

JP2005131675A - 鋳片クランプ装置および鋳片クランプ方法

Info

Publication number: JP2005131675A
Application number: JP2003370706A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kobayashi; 和雄小林
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【要約】
【課題】鋳片幅の範囲を拡大するに当たり、鋳片を確実にクランプすることができ、かつエア費用を抑制可能な鋳片クランプ装置およびそれを用いた鋳片クランプ方法を提案する。また、改造の場合には、改造期間が短く、改造費用を低くできる鋳片クランプ装置およびそれを用いた鋳片クランプ方法を提案する。
【解決手段】該エアシリンダを低圧エアで作動させる第１エア回路と、エアシリンダを、低圧エアをエア増圧器により増圧し、エアタンク内に貯めた高圧エアにより作動させる第２エア回路とを有する鋳片クランプ装置およびそれを用いた鋳片クランプ方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳片幅の範囲拡大に対応して鋳片を確実にクランプすることができる鋳片クランプ装置および鋳片クランプ方法に関する。

一般に、連続鋳造装置により製造された長尺な鋳片を移送中に所定長さに分断するため、鋳片と同調して移動する走間ガス切断機が用いられている。この走間ガス切断機の枠体には、ガス炎を吹付けるトーチが設けられ、同調機構として鋳片の幅方向側面をクランプする２本のクランプアームが設けられているものが知られている。

このような方式の装置は、鋳片をクランプするに際して、クランプアームを確実に作動させることにより、常に正確なクランプ操作を行うことが必要とされている。係る目的を達成するために、一つのシリンダを２本のクランプアーム間に備えた鋳片クランプ装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に記載の鋳片クランプ装置は、図３に示すように、鋳片１に対して例えばエアシリンダ８を介してクランプアーム６、６’にクランプ動作を行わせるための調節機器を介在させ、アームの閉動作過程ではヘッド側のシリンダ室１０へ流体を供給し、アームの開動作過程ではロッド側のシリンダ室９へ流体を供給するように構成されている。

符号１００は、流体であるエアの流れ方向を示す矢印で、ロッド側のシリンダ室９へ連絡する配管の途中には電磁弁１１０とリリーフ弁１２０が、ヘッド側のシリンダ室１０へ連絡する配管の途中には電磁弁１３０と速度調整弁１４０がそれぞれ介在させてある。この鋳片クランプ装置では、アームの閉動作が完了し、鋳片１と同調して走間ガス切断機が移動する時点で、式（１）で表される所定のクランプ力が鋳片１の幅方向側面に作用する。

クランプ力＝エアシリンダ８が発生する内力×レバー比Ｂ／Ａ …（１）
但し、Ａ：クランプアームの支点からクランプパッド部までの長さ、Ｂ：クランプアームの支点からシリンダ接続部までの長さ、エアシリンダ８が発生する内力：ピストンに加わるエア圧（ゲージ圧）と大気圧との圧力差とシリンダ口径との積。

なお、図３中、符号２は、鋳片１を搬送する搬送ローラを示し、符号３は、鋳片１の幅方向両側に配設されたレールを示す。符号４は、アームの閉動作が終了した後に、鋳片１と同調してレール４上を移動する走間ガス切断機の枠体を示す。
特公昭５３−３７７号公報

ここで、下記（１）〜（３）の手段を採用することで、所定のクランプ力を得られるようにするには、従来の鋳片クランプ装置にはそれぞれ問題があった。

（１）シリンダの口径を大きくする。

（２）エア源のエア圧を高める。

（３）シリンダの口径およびエア圧を変更せず、クランプアームの支点からシリンダ接続部までの長さＢを長くし、レバー比Ｂ／Ａを大きくする。

上記（１）の手段の考え方は、エアシリンダ８が発生する内力を大きくし、改造前と同等な所定のクランプ力としようとするものである。だが、シリンダの口径を大きくする手段を採用すると、シリンダを交換せざるをえないため、鋳片クランプ装置自体の改造費用が高く、しかも改造期間が長くなるという問題が発生する。

上記（２）の手段の考え方は、エアシリンダ８を連続鋳造工場で使用する低圧エア（低圧エアは、ゲージ圧で０．４〜０．５ＭＰａの範囲）で動作させるとクランプ力が不十分となるので、これをエア源のエア圧を高めることにより、上記式（１）におけるエアシリンダ８が発生する内力を大きくし、改造前と同等な所定のクランプ力としようとするものである。

だが、エア源のエア圧を高める手段を採用すると、鋳片クランプ装置自体の改造費は抑制できるが、低圧エアから高圧エア（高圧エアは、ゲージ圧で０．７ＭＰａ以上）にするのには、エアコンプレッサーを増強しなければならず、設備費がかかるうえ、エアコンプレッサーのモータを動かすための電気代が高いため、エア費用が上昇してしまうという問題がある。

上記（３）の場合は、クランプアームの支点からシリンダ接続部までの長さＢを長くし、Ｂ／Ａを大きくする方法であるが、シリンダ接続部までの長さＢを長くすると、シリンダストロークが不足したり、上方の設備と干渉するという問題が発生してしまう。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、鋳片幅の範囲拡大に対応して鋳片を確実にクランプすることができ、しかもエア費用の上昇を抑えることができる鋳片クランプ装置および鋳片クランプ方法を提案することを目的とする。

さらに、本発明は、鋳片幅の範囲拡大に対応して鋳片を確実にクランプすることができるように改造を行う場合には、改造期間が短く、改造費用を低くできる鋳片クランプ装置およびそれを用いた鋳片クランプ方法を提案することを目的とする。

本発明に係る鋳片クランプ装置は、２本のクランプアームを、その中間部位を支点として走間ガス切断機の枠体に回転自在に設け、該２本のクランプアームに接続したエアシリンダの働きにより鋳片の幅方向側面をクランプする鋳片クランプ装置であって、前記エアシリンダを低圧エアで作動させる第１エア回路と、前記エアシリンダを、低圧エアをエア増圧器により増圧し、エアタンク内に貯めた高圧エアにより作動させる第２エア回路とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る鋳片クランプ方法は、２本のクランプアームをその中間部位を支点として走間ガス切断機の枠体に回転自在に設け、該２本のクランプアームに接続したエアシリンダの働きにより鋳片の幅方向側面をクランプする鋳片クランプ方法であって、第１段階として、前記エアシリンダを低圧エアで作動させ、引き続き、第２段階として、前記エアシリンダを、低圧エアをエア増圧器により増圧し、エアタンク内に貯めた高圧エアにより作動させて、前記鋳片をクランプすることを特徴とする。

本発明によれば、鋳片幅の範囲拡大に対応して鋳片を確実にクランプすることができ、しかもエア費用の上昇を抑えることができる。また本発明によれば、鋳片幅の範囲拡大に対応して既設装置を改造する場合、改造期間が短く、改造費用を抑制することができる。

この結果、本発明を適用した連続鋳造装置においては、鋳片幅の狭いものから鋳片幅の広いものまで製造コストの上昇を抑制して、鋳片幅の範囲を拡大することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置について図を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置の構成を示す概略図、図２は、図１に示した鋳片クランプ装置を備える鋳片１を走間で切断するための走間ガス切断機を示す概略平面図である。

走間ガス切断機は、鋳片１の幅方向両側に敷設されたレール３上を走行する枠体４を備え、枠体４には、鋳片１幅方向に移動自在にトーチ５が取付けられている。また、枠体４内部には、図１に示すように、鋳片１の幅方向両側から鋳片１をクランプするための２本のクランプアーム６、６’が支持部７、７’を支点として回転自在に取付けられている。この２本のクランプアーム６、６’の上端は、一個のエアシリンダ８を介して連結されている。すなわち、一方のクランプアーム６の上端は、エアシリンダ８のピストンロッド先端にピン結合され、他方のクランプアーム６’の上端は、エアシリンダ８本体のヘッド側にピン結合されている。

なお、２本のクランプアーム６、６’（以下、単にアームともいう）の下端には鋳片１の幅方向側面と接触する部位６Ａ、６’Ａ（以下、クランプパッド部という）が鋳片１の幅方向側面と対向する位置にそれぞれ形成されている。また、アーム６、６’の支持部７、７’の取付部分が枠体４に摺動可能に設けておくのが便利である。

本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置においては、２段階の動作により鋳片１をクランプするために、図１のようなエア回路を配管により構成した。

図１中、符号２０は、低圧エアが供給される場内エアの主配管２０を示し、主配管２０から分岐し、ロッド側のシリンダ室９へ連絡する分岐配管１７の途中には電磁弁１１が介在され、主配管２０から分岐し、ヘッド側のシリンダ室１０へ連絡する分岐配管１８の途中には、逆止弁１３と電磁弁１２が介在されている。また、主配管２０から分岐し、分岐配管１８の途中に接続されたバイパス配管１９には、電磁弁１４、エアタンク１５およびエア増圧器１６がシリンダ側からこの順に介在されている。前記エアタンク１５内には、エアコンプレッサで発生させた低圧エアをエア増圧器１６により増圧した高圧エアが貯められている。

本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置は、低圧エアが通る主配管２０から分岐し、シリンダ８に接続された分岐配管１７，１８により、エアシリンダ８を低圧エアで作動させる第１エア回路が構成されている。この第１エア回路に加えて、主配管２０から分岐し、分岐配管１８の途中に接続されたバイパス配管１９より第２エア回路が構成されている。この第２エア回路には、電磁弁１４、エアタンク１５およびエア増圧器１６がシリンダ側からこの順に介在されているので、鋳片１をクランプするに際し、電磁弁１４を閉状態とし、エア源から送られた低圧エアをエア増圧器１６により増圧して高圧エアとし、この低圧エアが増圧された高圧エアをエアタンク１５内に貯めておき、アーム６、６’が鋳片１の幅方向側面と接触した時点で、電磁弁１４を閉状態から開状態に切り換えることにより、ヘッド側のシリンダ室１０へエアタンク１５内に貯めた高圧エアを供給することが可能である。なお、逆止弁１３は、図示のように設けるのが好ましい。この理由は、第２エア回路を働かせ、ヘッド側のシリンダ室１０へ高圧エアを供給する際に、高圧エアがエア源側に逆流するのを防止できるからである。

次に、図１に示した鋳片クランプ装置の作用について説明する。

図１では、クランプアーム６、６’が開いている状態を示しており、この状態では、ロッド側のシリンダ室９のみに圧力が発生するように、電磁弁１１の通路はエア源２１と連通されている。また、電磁弁１２の通路はエア源側が閉、シリンダ側が大気に連通され、電磁弁１４の通路は閉とされている。

本発明に係る鋳片クランプ方法は、第１段階としてシリンダ８を低圧エアで作動させる。このアームが閉動作する過程において、アーム６、６’のクランプパッド部６Ａ、６’Ａが鋳片１の幅方向側面と接触した時、シリンダ８には、ゲージ圧で、低圧エアと大気との圧力差に相当する内力が発生する。

第２段階として本発明に係る鋳片クランプ方法は、エアシリンダ８を高圧エアにより作動させて鋳片１をクランプする。なお、第１段階から第２段階に切り換えるタイミングは、アーム６、６’が鋳片１の幅方向側面と接触した時点とするのが高圧エアの消費量を少なくできるので好ましい。

上述した第２段階においてエアシリンダ８に供給される高圧エアは、電磁弁１４を閉状態とし、エア源から送られた低圧エアをエア増圧器１６により増圧してエアタンク１５内に貯めておき、アーム６、６’が鋳片１の幅方向側面と接触した時点で、電磁弁１４を閉状態から開状態に切り換えることにより、ヘッド側のシリンダ室１０へ供給される。

従って本発明では、所定のクランプ力により鋳片１をクランプすることができ、確実にクランプ操作と鋳片１の切断を行うことができる。しかも、本発明においては、エアシリンダ８へ供給する高圧エアを作るのに、エアコンプレッサーを増設せず、エア増圧器を用いたのでエア費用の上昇を抑えることができる。

電磁弁１４を閉状態から開状態に切り換えるタイミングは、例えば、第１エア回路のシリンダ室１０から電磁弁１２まで間の配管途中に発信器付圧力計を設け、該圧力値がエア源２１の圧力より高くなった時点で制御器に電気信号を送り、制御器を介して電磁弁１４を切り換えるようにしてもよいし、あるいは、鋳片幅のサイズ毎に、アームが鋳片幅方向の待機位置から移動してアームが鋳片１の幅方向側面と接触するまでに要する時間を予め測定しておき、得られた所要時間を鋳片幅のサイズ毎に制御器のタイマーに設定することにより、制御器を介して電磁弁１４を切り換えるようにしてもよい。このようにすることで、高圧エアの消費量を必要最小限に抑えることができる。

このように本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置を用いることにより、所定のクランプ力により鋳片１をクランプすることができるため、走間ガス切断機は、クランプパッド部６Ａ、６’Ａと鋳片１との間の摩擦力により鋳片１と同調して移動することとなり、同調移動開始後、トーチ５を鋳片１の幅方向に移動させることによって鋳片１の切断を正確に行うことができる。

鋳片１の切断が終了すると、電磁弁１４を切り換えて図１に示す状態とし、また、電磁弁１１、１２を切り換えて、図１に示す状態に戻す。この操作により、シリンダロッドがシリンダ８内に引き込まれ、アーム６、６’が開方向に移動する結果、鋳片１はクランプ状態から解放される。その後、アーム６、６’が鋳片１の幅方向待機位置に戻ったことを確認してから走間ガス切断機は、再び元の鋳片１移送方向上流側に復帰し、次の切断操作をおこなうため待機する。
各クランプ状態における電磁弁の状態をまとめて表１に示した。

なお、第２エア回路に介在させたエア増圧器は、走間ガス切断機が稼動している間、低圧エアを動力源として、エア源から送られる低圧エアを増圧して高圧エアとする働きを続けている。

鋳片幅の範囲を１６００〜２４００ｍｍから１１００〜２４００ｍｍの範囲に拡大するに際し、クランプアームを改造して下方に延長すると共に、図１に示したような第１、第２エア回路を有する鋳片クランプ装置とした。

エア源を低圧エア、すなわちゲージ圧で０．４ＭＰａとしたまま、レバー比ｂ／ａが小さいクランプアームにより鋳片幅の範囲を拡大した鋳片をクランプするとクランプ力が不足する。特に、鋳片幅が１６３３ｍｍ以下の鋳片をクランプするに際し、クランプ力が従来のクランプ力より小さくなるから、鋳片とクランプアームとの間でスリップが生じやすいという事前検討結果が得られた。そこで、ゲージ圧で０．４ＭＰａである低圧エアを０．８ＭＰａまで増圧可能（必要なエア圧は、０．６ＭＰａ）なエア増圧器をエアタンクと電磁弁と共に介在させた第２エア回路を新たに設けた。

この結果、改造後、連続鋳造設備により製造する鋳片幅の範囲を１１００〜２４００ｍｍの範囲に拡大したが、鋳片を確実にクランプすることができた。このため、走間ガス切断機は、クランプパッド部と鋳片間の摩擦力により鋳片と同調して移動することができ、鋳片１の切断が正確に行われた。その際、エア費用の上昇を抑制でき、また鋳片クランプ装置を改造する際に、改造期間を短くすることができ、かつ改造費用を低く抑えることができた。

本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置の構成を示す概略図である。図１に示す本発明の実施の形態に係る鋳片クランプ装置を適用した走間ガス切断機の概略平面図である。従来の鋳片クランプ装置の問題点を説明する概略図である。

符号の説明

１鋳片
２搬送ローラ
３レール
４枠体
５トーチ
６、６’ クランプアーム
６Ａ、６’Ａクランプパッド部
７、７’ 支点
８エアシリンダ
９、１０シリンダ室
１１、１２、１４電磁弁
１３逆止弁
１５エアタンク
１６エア増圧器
１７、１８、１９、２０エア配管
２１エア源から供給される低圧エアの流れ方向
１００流体の流れ方向
１１０、１３０電磁弁
１２０リリーフ弁
１４０速度調整弁

Claims

２本のクランプアームをその中間部位を支点として走間ガス切断機の枠体に回転自在に設け、該２本のクランプアームに接続したエアシリンダの働きにより鋳片の幅方向側面をクランプする鋳片クランプ装置であって、前記エアシリンダを低圧エアで作動させる第１エア回路と、前記エアシリンダを、低圧エアをエア増圧器により増圧し、エアタンク内に貯めた高圧エアにより作動させる第２エア回路とを有することを特徴とする鋳片クランプ装置。
２本のクランプアームをその中間部位を支点として走間ガス切断機の枠体に回転自在に設け、該２本のクランプアームに接続したエアシリンダの働きにより鋳片の幅方向側面をクランプする鋳片クランプ方法であって、第１段階として、前記エアシリンダを低圧エアで作動させ、引き続き、第２段階として、前記エアシリンダを、低圧エアをエア増圧器により増圧し、エアタンク内に貯めた高圧エアにより作動させて、前記鋳片をクランプすることを特徴とする鋳片クランプ方法。