JP2014108449A

JP2014108449A - 連続鋳造機における鋳片切断方法および鋳片切断装置

Info

Publication number: JP2014108449A
Application number: JP2012264722A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Arai; 淳荒井; Munenori Kusumoto; 宗徳楠本; Juto Matsuda; 樹人松田; Yuma Igarashi; 佑馬五十嵐
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: JP5849937B2

Abstract

【課題】鋳片を精度高く指定の重量で切断可能な鋳片切断方法および鋳片切断装置を提供すること。
【解決手段】補正部１４２が、切断対象の鋳片に対応する位置のストランドＳが連続鋳造機の内部を通過するのに要する機内滞留時間αと、切断位置の直前にスラブ幅計１２で計測されたストランドＳの幅とに基づいて切断長を補正して、トーチカッタ１１が補正された切断長に基づいてストランドＳを切断する。これにより、機内滞留時間αに加えて切断直前に計測したストランドＳの幅をも考慮して切断長が補正されるので、鋳片を精度高く指定の重量で切断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳片を指定の重量で切断する連続鋳造機における鋳片切断方法および鋳片切断装置に関する。

一般に、連続鋳造設備においては、鋳型に注入された溶鋼は周囲から冷却されることにより凝固し、シェルが形成される。シェルが形成された溶鋼は、鋳型直下から鉛直方向下方に引き抜かれ、水冷スプレーにより冷却されつつ水平方向に矯正され、平坦状のストランドとなる。このストランドは、下流で所定長さの鋳片に切断される。

従来、鋳片の切断長は、指定された重量に応じて、公称単位重量とこの公称単位重量を補正する補正係数とから算出されている。ここで、公称単位重量とは、鋳型の断面積と溶鋼の成分で定まる比重とを用いて求められるストランドの単位長さ当たりの重量を意味する。ストランドの断面積は、鋳型から引き抜かれた直後には鋳型の断面積と同一とみなせるが、冷却された後には変化する。このため、補正係数（熱間補正係数）を用いて公称単位重量を切断直前のストランドの単位長さ当たりの重量に補正して、指定の重量に見合った切断長を算出して鋳片を切断している。

上記補正係数は、単位時間当たりの鋳込み量に対する冷却水量や、ストランドが鋳型から引き抜かれてからストランドを切断するトーチカッタに到達するまでの時間（鋳込み時間）といった鋳込み条件の計測値に基づいて算出されている。また、特許文献１には、鋳込み条件が鋳造中に変化した場合に対応するよう、ストランドの冷却度合いを反映するストランドの連続鋳造機内の通過に要する時間（機内滞留時間）に基づいて、熱間補正係数により補正された切断長をさらに補正する技術が記載されている。

特開２０１２−２４８１７号公報

ところで、連続鋳造機では、次工程で鋳片の重量が不足する事態の発生を防止するため、指定された重量に所定の重量（付加重量）を付加して鋳片を切断する重量補償を行っている。具体的には、付加重量を長さに換算して切断長に加えることにより重量補償を行っている。

しかしながら、トーチカッタに到達する鋳片の幅は一定ではなくばらつきがあるため、付加重量を長さに換算して重量補償を行う場合、付加重量に過不足が生じる場合があった。付加重量に過不足があると、鋳片の歩留まり率が低下してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋳片を精度高く指定の重量で切断可能な連続鋳造機における鋳片切断方法および鋳片切断装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る連続鋳造機における鋳片切断方法は、連続鋳造機において、鋳型から引き抜かれたストランドを指定の重量を有する切断長の鋳片に切断する連続鋳造機における鋳片切断方法であって、切断対象の鋳片に対応する位置のストランドが前記連続鋳造機の内部を通過するのに要する機内滞留時間と、切断位置の直前で計測された前記ストランドの幅とに基づいて、前記切断長を補正する補正ステップと、前記補正ステップで補正された切断長に基づいてストランドを切断する切断ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る連続鋳造機における鋳片切断方法は、上記発明において、前記補正ステップは、前記機内滞留時間αと前記ストランドの幅増加率γとを次式（１）に代入することにより切断補正係数βを算出し、切断長に対して鋳片の温度変化に伴う該切断長の変化を補正する熱間補正係数と前記切断補正係数βとを乗じることにより切断長を補正するステップを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る連続鋳造機における鋳片切断装置は、連続鋳造機において、鋳型から引き抜かれたストランドを指定の重量を有する切断長の鋳片に切断する連続鋳造機における鋳片切断装置であって、切断対象の鋳片に対応する位置のストランドが前記連続鋳造機の内部を通過するのに要する機内滞留時間と、切断位置の直前で計測された前記ストランドの幅とに基づいて、前記切断長を補正する補正手段と、前記補正手段により補正された切断長に基づいてストランドを切断する切断手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、鋳片を精度高く指定の重量で切断することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る鋳片切断システムの概略構成を示す模式図である。図２は、本実施形態の鋳片切断処理手順を示すフローチャートである。図３は、幅増加率を説明するための図である。図４は、機内滞留時間を用いて切断長を補正するシミュレーションを行ったときの付加重量の予測値と実績値との関係を示す図である。図５は、図４に示す付加重量の予測値と実績値との重量差のヒストグラムである。図６は、機内滞留時間および幅増加率を用いて切断長を補正するシミュレーションを行ったときの付加重量の予測値と実績値との関係を示す図である。図７は、図６に示す付加重量の予測値と実績値との重量差のヒストグラムである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

まず、図１を参照して本実施の形態の対象とする連続鋳造機における処理の流れについて説明する。図１に示すように、連続鋳造機においては、溶鋼鍋１からタンディッシュ２に供給された溶鋼は、鋳型３に注入されると、周囲から冷却されることにより凝固し、シェルが形成される。シェルが形成された溶鋼は、連続鋳造機の垂直部Ｒ１に沿って鋳型３直下から鉛直方向下方に引き抜かれ、ストランドＳとなる。ストランドＳは、多数のガイドロールが対向配置されているローラエプロン４を経て、このローラエプロン４に沿って配設されている図示しない水冷スプレーにより冷却されつつ連続鋳造機の湾曲部Ｒ２を経て水平方向に矯正され、連続鋳造機の水平部Ｒ３にて平坦状のストランドＳとなる。このストランドＳは、下流に配設されたトーチカッタ１１で所定長さの鋳片に切断される。

次に、本実施の形態の鋳片切断システム１０の概略構成について説明する。図１に示すように、鋳片切断システム１０は、ストランドＳを切断するトーチカッタ１１と、トーチカッタ１１の入側に配設されたメジャーロール５の位置を通過するストランドＳの幅を逐次計測するスラブ幅計１２と、鋳片の切断長を指定する情報などを保持するビジネスコンピュータ１３と、連続鋳造用プロセスコンピュータ１４とを有する。

トーチカッタ１１は、後述する鋳片切断システム１０の切断指示に基づいて、メジャーロール５により実測された長さが切断指示とともに指定された切断長に一致した位置でストランドＳを切断する。

ビジネスコンピュータ１３は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成され、予定された鋳片の幅（呼称スラブ幅）や、指定重量に基づいて公称単位重量により算出された冷却された状態での鋳片の切断長（冷間値）を指定する情報や、冷却された状態での鋳片の切断長（冷間値）を加熱された状態での鋳片の切断長（熱間値）に補正するために鋳片のサイズ、鋼種、ストランド毎に設定された熱間補正係数などがメモリに記憶されている。

連続鋳造用プロセスコンピュータ１４は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成されている。連続鋳造用プロセスコンピュータ１４は、情報処理装置内部のＣＰＵ等の演算処理装置がメモリに記憶された制御プログラムを実行することによって、データ読込部１４１、補正部１４２、および切断指示部１４３として機能する。これら各部の機能については後述する。

ここで、図２のフローチャートを参照して、鋳片切断システム１０による鋳片切断処理手順について説明する。図２のフローチャートは、例えば、操作者により鋳片切断の指示入力があったタイミングで開始となり、鋳片切断処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、データ読込部１４１が、ビジネスコンピュータ１３から切断長（冷間値）、熱間補正係数、および呼称スラブ幅を含む鋳片の情報を読み込む。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、鋳片切断処理は、ステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、補正部１４２が、読み込まれた熱間補正係数に基づいて、読み込まれた切断長を熱間値に補正する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、鋳片切断処理は、ステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、補正部１４２が、別途計測された機内滞留時間と、スラブ幅計１２により計測されたストランドＳの幅から算出されたストランドＳの幅増加率とに基づいて、ステップＳ２で補正された切断長（熱間値）を補正する。なお、このときの補正係数を切断補正係数βとする。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、鋳片切断処理は、ステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、切断指示部１４３が、ステップＳ３の処理で補正された切断長（補正切断長）の情報を含んだ切断指示の情報をトーチカッタ１１に出力する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の鋳片切断処理は終了する。

ここで、ステップＳ３の処理における切断補正係数βの算出方法について説明する。本実施形態では、連続鋳造機内でのストランドＳの速度変動を考慮して、まず、連続鋳造機の鋳型３のメニスカス（界面）から最終ガイドロール位置に当たる機端Ｅまでの長さ（機長）を垂直部Ｒ１と湾曲部Ｒ２と水平部Ｒ３との３つの領域に分割し、ストランドＳを所定長さ（例えば、１０ｃｍ）で分割したブロックのそれぞれの先端が各領域に到達してから後端が各領域を通過し終わるまでに要した通過時間を計測し、切断対象の鋳片に相当する全ブロックの通過時間の平均値を各領域での滞留時間（α１，α２，α３（ｍｉｎ））とする。この場合、ストランドＳの機内滞留時間α（ｍｉｎ）は、滞留時間α１〜α３の和で表される。補正部１４２は、各領域での滞留時間α１，α２，α３に基づいて、各領域での切断補正係数β１，β２，β３を次式（２）により算出する。

なお、滞留時間α1〜α３を計測する際には、ストランドＳの分割ブロックの長さの間隔で各領域の始端から終端までの通過時間が計測される。したがって、切断対象の鋳片の機内滞留時間αは、ストランドＳの分割ブロックの長さを切断対象の鋳片位置の誤差範囲として計測できる。

また、補正部１４２は、スラブ幅計１２で計測されたストランドＳの幅（計測スラブ幅）と、データ読込部１４１がビジネスコンピュータ１３から読み込んだ呼称スラブ幅とに基づいて、次式（３）で定義されるストランドＳの幅増加率γ（％）を算出する。

例えば、図３に示すように、呼称スラブ幅が２０００ｍｍであり、スラブ幅計１２により計測された４箇所の計測スラブ幅が２０２０ｍｍ，２０３０ｍｍ，２０１０ｍｍ、２０２０ｍｍであった場合に、ストランドＳの幅増加率γは、計測スラブ幅の平均２０２０ｍｍをこのストランドＳの計測スラブ幅の代表値として、この計測スラブ幅の代表値を用いて１％と算出される。

次に、補正部１４２は、上記式（３）で算出された幅増加率γに基づいて、切断補正係数β４を次式（４）により算出する。

次に、補正部１４２は、上記式（２），（４）で算出されたβ１〜β４の和を切断補正係数βとして算出し、補正切断長を次式（５）により算出する。

以上、説明したように、本実施の形態の鋳片切断システム１によれば、補正部１４２が、機内滞留時間αに加えて切断直前に計測したストランドＳの幅をも考慮して切断長を補正するので、鋳片を精度高く重量補償のための付加重量を含めた指定の重量で切断することができる。したがって、鋳片の歩留まり率を大幅に向上させることができる。

なお、上記実施の形態では機内滞留時間αを３つの領域での滞留時間（α１，α２，α３）の和と定義したが、分割する領域数は３つに限定されない。たとえば、分割せず機長の全体をストランドＳの指定長さのブロックが通過する時間を機内滞留時間としてもよいし、機長を４つ以上に分割した領域のそれぞれでの滞留時間の和を機内滞留時間と定義してもよい。

また、上記実施の形態では機内滞留時間αを計測する際の連続鋳造機内の終端を機端Ｅとしているが、ストランドＳの凝固が完了する凝固完了位置より下流の機端Ｅまでの間の位置を特定し、この特定位置を連続鋳造機内の終端としてもよい。

（実施例）
図４は、機内滞留時間を用いて切断長を補正するシミュレーションを行ったときの付加重量の予測値と実績値との関係を示す図である。まず、多数の鋳片切断例について、説明変数を機内滞留時間（α１〜α３）とし、目的関数を付加重量の実績値として、付加重量の実績値と予測値との誤差が最小になるように回帰分析を行って、切断補正係数βを導出した。ここで、切断補正係数βは、上記式（２）のβ１，β２，β３の和で表すこととし、回帰分析により上記式（２）の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｌを求めることで導出した。そして、その他の２６３の鋳片切断例について、付加重量の実績値と、導出された切断補正係数βを用いて算出した付加重量の予測値との関係を図４に示した。なお、付加重量の実績値として、実測した付加重量（冷間値）を熱間補正係数で補正した熱間値を用いた。その結果、図４に示すように、付加重量の予測値と実績値とのばらつきσは０．３２となった。また、図５は、この場合の付加重量の予測値と実績値との重量差（％）のヒストグラムである。

一方、図６は、本実施の形態による機内滞留時間および幅増加率を用いて切断長を補正するシミュレーションを行ったときの付加重量の予測値と実績値との関係を示す図である。まず、多数の鋳片切断例について、説明変数を機内滞留時間および幅増加率とし、目的関数を付加重量の実績値として、図４の場合と同様に、付加重量の実績値と予測値との誤差が最小になるように回帰分析を行って、切断補正係数βを導出した。ここで、切断補正係数βは、上記式（２）および(４)のβ１，β２，β３，β４の和で表すこととし、回帰分析により上記式（２）および(４)の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｌ，ｊを求めることで導出した。そして、その他の２６３の鋳片切断例について、付加重量の実績値と、導出された切断補正係数βを用いて算出した付加重量の予測値との関係を図６に示した。その結果、図６に示すように、付加重量の予測値と実績値とのばらつきσは０．２２となった。また、図７は、この場合の付加重量の予測値と実績値との重量差（％）のヒストグラムである。

図６および図７に示すように、機内滞留時間と幅増加率とを用いて補正された切断長で切断された場合は、図４および図５に示す機内滞留時間のみにより補正された切断長で切断された場合より、付加重量の予測値と実績値とのばらつきが小さくなることが知見された。すなわち、切断補正係数βによる補正切断長の精度が向上していることがわかる。これにより、本実施の形態による切断補正係数βにより、精度高く指定の重量で切断できることが確認された。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１溶鋼鍋
２タンディッシュ
３鋳型
４ローラエプロン
５メジャーロール
１０鋳片切断システム
１１トーチカッタ
１２スラブ幅計
１３ビジネスコンピュータ
１４連続鋳造プロセスコンピュータ
１４１データ読込部
１４２補正部
１４３切断指示部
Ｓストランド
Ｅ機端

Claims

連続鋳造機において、鋳型から引き抜かれたストランドを指定の重量を有する切断長の鋳片に切断する連続鋳造機における鋳片切断方法であって、
切断対象の鋳片に対応する位置のストランドが前記連続鋳造機の内部を通過するのに要する機内滞留時間と、切断位置の直前で計測された前記ストランドの幅とに基づいて、前記切断長を補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された切断長に基づいてストランドを切断する切断ステップと、
を含むことを特徴とする連続鋳造機における鋳片切断方法。
前記補正ステップは、前記機内滞留時間αと前記ストランドの幅増加率γとを次式（１）に代入することにより切断補正係数βを算出し、切断長に対して鋳片の温度変化に伴う該切断長の変化を補正する熱間補正係数と前記切断補正係数βとを乗じることにより切断長を補正するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機における鋳片切断方法。
連続鋳造機において、鋳型から引き抜かれたストランドを指定の重量を有する切断長の鋳片に切断する連続鋳造機における鋳片切断装置であって、
切断対象の鋳片に対応する位置のストランドが前記連続鋳造機の内部を通過するのに要する機内滞留時間と、切断位置の直前で計測された前記ストランドの幅とに基づいて、前記切断長を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された切断長に基づいてストランドを切断する切断手段と、
を備えることを特徴とする連続鋳造機における鋳片切断装置。