JP2014226672A - 連続鋳造設備におけるロールギャップ測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールギャップセンサが測定したロールギャップがどのロールのものかを容易にかつ高精度で把握することができ、データ処理負荷やコストが低い連続鋳造設備におけるロールギャップ測定装置および測定方法を提供すること。【解決手段】ロールギャップ測定装置２０は、ロールギャップセンサ２２と、ロールギャップセンサ２２の近傍に設けられ、側面方向の距離を測定する側面距離計２３とを有し、ダミーバーに装着された装置本体２１と、複数のロール対５の間の側方位置にそれぞれ設けられ、側面距離計２３により距離が測定される複数の距離測定対象物２７ａ，２７ｂ，２７ｃとを備え、これらは隣接するもの同士の側面距離計２３からの距離が異なり、ロールギャップデータからロールギャップ値を演算するとともに、側面距離計２３の側面距離データから側面距離計２３の位置を把握し、各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを確定する。【選択図】 図４

Description

本発明は、連続鋳造設備において鋳片を挟持し鋳片通路を規定する多数の対向するロール対のロールギャップを測定するロールギャップ測定装置および測定方法に関し、特に連続鋳造の開始時に使用されるダミーバーに装着されたロールギャップセンサを用いてロールギャップを測定する技術に関する。

連続鋳造設備においては、モールドの下方に、対向するロールが連続的に多数対配置されており、これらロール間にモールド内で凝固した鋳片の通路を形成している。そして、対向するロールの間隔（ロールギャップ）を維持管理することで、製品としての鋳片（スラブ）の厚み等の品質管理を実施している。そのため、対向するロールの間隔（ロールギャップ）をロール間隔測定用センサ（ロールギャップセンサ）の機械的変位として取り出し、電気信号に変換して伝送するロールギャップ測定装置によりロールギャップを測定することが一般的に行われている（例えば特許文献１、２）。

このロールギャップ測定装置は、一般的にダミーバーに取り付けられ、ダミーバーと同体となって連続鋳造設備内の鋳片通路を通過し、ロールギャップを測定する移動局として構成され、地上側に存在する地上局とともにロールギャップ測定システムを構成している。

具体的には、このロールギャップ測定装置は、ダミーバーに装着されており、ロールギャップを検出するためのロールギャップセンサと、センサ出力信号からロール間隔を演算する演算部（ＣＰＵ基板）と、演算部に電力を供給するための電源（バッテリー）と、地上局から電源（バッテリー）への給電および地上局へのデータ伝送を行うためのオートコネクタとを有している。このロールキャップ測定装置により連続鋳造設備内でロールギャップ測定が完了し、ダミーバーが待機位置に到着後、地上局へのデータ伝送と電源（バッテリー）への充電を実施する。

このようなロールギャップ測定装置において、ロールギャップの測定値は、各ロール対の間隔をロールギャップセンサの機械的変位として取り出し、電気信号に変換して伝送し、ロールギャップ測定値とするものであるが、ロールギャップ測定装置の現在位置がわからないため、実際にどのロールのギャップを測定しているのかを連続鋳造設備内で判断することは難しい。

従来は、地上側でダミーバーの位置をトラッキングし、ダミーバーが待機位置に着いた際に、ロールギャップの測定値の時間データとダミーバー位置のトラッキングデータの時間とをマッチングさせることにより、どのロールのロールギャップ測定値かの判別を実施していた。しかし、この手法はあくまでダミーバーが待機位置に到達後にダミーバー挿入から待機位置までの時間データのみでマッチングするため、ダミーバーとロールの間のすべりや時間のずれ、また、ダミーバーを逆転させた場合の逆動作等の種々の誤差要因を除去する必要がある。このため、これらを補正するための各種補正が行われている（例えば特許文献３）。

一方、特許文献４には、誘導無線をロールギャップセンサに配置して地上側の無線局からトラッキングデータを常時伝送する方法が提案されている。

特開昭６２−１０８１０５号公報 特開２００１−２６９７５６号公報 特開２００４−０３７０８９号公報 特開昭５２−０１９１１６号公報

しかしながら、地上のダミーバー位置でトラッキングする手法は、連続鋳造設備ごとのロール配置に合わせて種々の補正を行う必要がある。すなわち、連続鋳造設備ごとの特徴に合わせて補正する必要がある。このため、種々の要因を全て補正することは困難であり、トラッキング精度が十分ではない。また、ダミーバーが待機位置に到着してから初めてダミーバー装入から待機位置までの時間における大量のロールギャップデータとトラッキングデータとをマッチングさせる必要があるため、データ処理負荷が高い等の問題もある。

また、誘導無線をロールギャップセンサに配置して地上側の無線局からトラッキングデータを常時伝送する方法は、連続鋳造設備内のロールが配置された環境で無線での信号授受により行う必要があるため、無線局を多数のロールと同数程度配置しなければ実際には運用が困難である。このため、連続鋳造設備内での無線方式は無線環境面、コスト面から実用化されていない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ロールギャップセンサが測定したロールギャップがどのロールのものかを容易にかつ高精度で把握することができ、データ処理負荷やコストが低い連続鋳造設備におけるロールギャップ測定装置および測定方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために、ダミーバーに搭載したロールギャップセンサ自身で当該ロールギャップセンサが現在どのロール位置に存在するか確認する方法を検討した。位置情報を確認する方法としてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いるものが考えられるが、ＧＰＳ自身も誘導無線と同様に、アンテナ数の課題が存在し、そもそもロールギャップの測定は精度的に数ｍｓｅｃ以内で数ｍｍ単位の精度が要求されるのであり、このような位置精度でのＧＰＳ位置データの送受信のためには、これに対応できるＧＰＳ自身を新たに開発しなければならないという課題もあり、実現は困難である。

そこで、さらに検討した結果、もともとロールギャップセンサは、ロールの位置を間違えずに測定するためのものであり、ロールギャップセンサ自身が連続鋳造設備内の移動距離を知ることが重要ではないのであって、あくまで、連続鋳造設備内でロールギャップセンサがどのロールを測定したかが重要なのであるから、ロールギャップセンサがどのロール位置にいて、どのロールを測定しているかのみがわかれば、そのロールとロールギャップを紐付けることができることに想到した。

本発明はこのような考え方に基づくものであり、以下の（１）および（２）を提供するものである。
（１）連続鋳造設備において鋳片を挟持し鋳片通路を規定する対向するロールを有する複数のロール対のロールギャップを測定するロールギャップ測定装置であって、
ロールギャップを測定するロールギャップセンサと、前記ロールギャップセンサの近傍に設けられ、側面方向の距離を測定する側面距離計と、前記ロールギャップセンサおよび前記側面距離計からの信号を受け、所定の演算を行う演算部とを有し、前記鋳片通路に挿通されるダミーバーに装着された装置本体と、
前記複数のロール対の間の側方位置にそれぞれ設けられ、前記側面距離計により距離が測定される複数の距離測定対象物とを備え、
前記複数の距離測定対象物は、隣接するもの同士の前記側面距離計からの距離が異なるように設けられ、
前記装置本体が前記ダミーバーとともに前記鋳片通路を移動する際に、前記ロールギャップセンサにより前記複数のロール対のロールギャップデータを採取し、前記側面距離計により前記複数の距離測定対象物を検知することにより側面距離データを採取し、
前記演算部は、前記ロールギャップデータからロールギャップ値を演算するとともに、前記側面距離データから前記側面距離計の位置を把握し、各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを確定することを特徴とする連続鋳造設備におけるロールギャップ測定装置。
（２）連続鋳造設備において鋳片を挟持し鋳片通路を規定する対向するロールを有する複数のロール対のロールギャップをロールギャップ測定装置により測定するロールギャップ測定方法であって、
前記ロールギャップ測定装置は、ロールギャップを測定するロールギャップセンサと、前記ロールギャップセンサの近傍に設けられ、側面方向の距離を測定する側面距離計とを有し、前記鋳片通路に挿通されるダミーバーに装着された装置本体を有し、
前記複数のロール対の間の側方位置に、それぞれ前記側面距離計により距離が測定される距離測定対象物を、隣接するもの同士の前記側面距離計からの距離が異なるように設け、
前記装置本体を前記ダミーバーとともに前記鋳片通路を移動させた際に、前記ロールギャップセンサにより前記複数のロール対のロールギャップデータを採取し、前記側面距離計により前記複数の距離測定対象物を検知することにより側面距離データを採取し、
前記ロールギャップデータからロールギャップ値を演算するとともに、前記側面距離データから前記側面距離計の位置を把握し、各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを確定することを特徴とする連続鋳造設備におけるロールギャップ測定方法。

本発明においては、装置本体にロールギャップセンサの他に、その近傍に側面方向の距離を測定する側面距離計を設け、複数のロール対の間の側方位置に、それぞれ前記側面距離計により距離が測定される距離測定対象物を、隣接するもの同士の側面距離計からの距離が異なるように設け、装置本体をダミーバーとともに鋳片通路を移動させた際に、側面距離計により距離測定対象物を検知することで、その際に側面距離計がどのロール対の間に存在するかがわかり、次にロールギャップセンサがギャップ測定を行うロール対を同時に特定することが可能となる。したがって、各ロールギャップデータがどのロール対のものであるかを容易にかつ高精度で把握することができる。また、側面距離計における距離の測定はロールが存在しない位置で行われ、距離の測定とロールギャップの測定を同時に行う必要がなく、連続鋳造設備内でロールギャップを測定しないタイミングを容易に把握することができるため、ロールギャップデータを蓄積したり、ロールギャップデータを処理したりするために必要な電力やメモリ等も節約可能となり、連続鋳造設備内でバッテリー容量切れリスクも大幅に低減することが可能である。

本発明によれば、装置本体のロールギャップセンサの近傍に側面方向の距離を測定する側面距離計を設け、その側面距離計にて、複数のロール対の間の側方位置に、隣接するもの同士の前記側面距離計からの距離が異なるように設けられた複数の距離測定対象物を検知することでロールギャップセンサの近傍に配置された側面距離計の位置を把握することができるので、各ロールギャップデータがどのロール対に対応するものかを確定することができる。このため、従来のように、トラッキングデータとマッチングする必要がなく、さらにマッチングの補正も不要となる。

また、距離の測定とロールギャップの測定を同時に行う必要がなく、連続鋳造設備内でロールギャップを測定しないタイミングを容易に把握することができるため、ロールギャップ測定装置の連続鋳造設備内における電力削減やメモリ削減にも寄与できる。

さらに、無線方式、ＧＰＳ方式のような、耐環境、精度の問題もなく、また特許文献２等の従来の装置に、側面距離計と距離測定対象物とを付加するだけでよいので、無線方式、ＧＰＳ方式に比べコスト面でも有利である。

本発明の一実施形態に係るロールギャップ測定装置を有する連続鋳造設備の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るロールギャップ測定装置の装置本体が鋳片通路に存在している状態を示す図である。 ロールギャップ測定システムを示すブロック図である。 本発明において、側面距離計の通過ポイントを把握する原理を説明するための図である。 各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを確定する方法を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロールギャップ測定装置を有する連続鋳造設備の概略構成を示す模式図である。

この連続鋳造設備１は、タンデッシュ（図示せず）からの溶鋼が供給されて溶鋼を凝固させるモールド２を有しており、このモールド２に連続的に溶鋼が供給されて下方に引き抜かれることにより連続的に鋳片が形成されるようになっている。モールド２の下方には、鋳片を下方に引き抜くための複数のロールからなるロール群３を有しており、ロール群３は、鋳片を挟持する対向するロール４を有する複数のロール対５が連続して配置されて構成され、複数のロール対５により、湾曲した鋳片通路６が規定される。

一方、連続鋳造設備１において、連続鋳造開始時は、溶鋼の注入に先立って、モールド２の上方から鋳片通路６内に多関節構造のダミーバー８が挿通される。ダミーバー８は、操業床７を走行可能に設けられたダミーバーカー９に収容されており、ダミーバー８がモールド２内に挿通される際には、ダミーバーカー９がモールド２直近まで搬送される。ダミーバー８は鋳片通路６内を出口まで搬送された後、引き上げ装置１０により操業床７まで引き上げられてダミーバーカー９に戻される。

ロールギャップ測定装置２０の装置本体２１は、図２に示すように、ダミーバー８に取り付けられ、ダミーバー８と同体となって鋳片通路６を通過し、ロールギャップセンサ２２およびその近傍に設けられ、側面方向の距離を測定する側面距離計２３を有する。また、ロールギャップ測定装置２０は、側面距離計２３による距離の測定が可能な、複数のロール対５の間の側方位置にそれぞれ設けられ、通過ポイント認識用として側面距離計２３により距離が測定される複数の距離測定対象物、例えば２７ａ，２７ｂ，２７ｃ（図４参照、図１では図示せず）とを有している。複数の距離測定対象物は、隣接するもの同士の側面距離計２３からの距離が異なるように設けられている。

ロールギャップセンサ２２は、図２に示すように、弧状をなす一対の揺動式の爪２２ａを有し、これら爪２２ａがロール４に接触することにより揺動し、回転角度が変化する。この回転角度はロール対５のロールギャップに応じて変化するので、この回転角度からロールギャップを検出する。

側面距離計２３は特に限定されず、通常の距離測定に用いられているものを用いることができ、例えば渦流式、レーザー式等のものを挙げることができる。

地上側には、ロールギャップ測定装置２０からのデータの伝送や給電を行うための地上局３０が設けられ、ロールギャップ測定装置２０および地上局３０によりロールギャップ測定システムが構成される。

図３は、ロールギャップ測定システムを示すブロック図である。図３に示すように、装置本体２１は、ロールギャップセンサ２２および側面距離計２３の他、ロールギャップセンサ２２および側面距離計２３からの出力信号が入力されロールギャップの演算等を行う演算部（ＣＰＵ基板）２４と、演算部２４に電力を供給するための電源（バッテリー）２５と、地上局３０から電源（バッテリー）２５への給電および地上局３０へのデータ伝送を行うためのオートコネクタ２６とを有している。また、地上局３０は、オートコネクタ２６と必要時に脱着される地上側オートコネクタ３１と、オートコネクタ操作／制御盤３２と、充電器３３と、装置本体２１から伝送された測定結果を処理するための端末用パソコン３４とを有する。ロールギャップ測定装置２０による測定が完了し、ダミーバー８が待機位置に到着後、地上局へのデータ伝送と電源（バッテリー）への充電を実施する。

次に、ロールギャップ測定装置２０による測定動作について説明する。
モールド２にダミーバー８を挿入し、鋳片通路６を通過させて、ダミーバー８とともに装置本体２１が鋳片通路６を移動する。この際にロールギャップセンサ２２により複数のロール対５のロールギャップを測定する。

一方、装置本体２１のロールギャップセンサ２２の近傍に設けられた側面距離計２３は、通過ポイント認識用に複数のロール対５の間の側方位置にそれぞれ設けられた距離測定対象物に対応する位置に達した時点で、距離測定対象物を検知することにより距離が測定され、側面距離計２３の通過ポイント（位置データ）が採取される。このとき、距離測定対象物は、隣接するもの同士の側面距離計からの距離が異なるように設けられているから、測定距離からどの位置の距離を測定したかがわかる。

具体的には、図４に示すように、Ａロール、Ｂロール、Ｃロールが順に配置されている部分においては、Ａロールの直上の側面距離計２３の通過ポイントＡの側方に距離測定対象物２７ａが設けられ、Ｂロールの直上の側面距離計２３の通過ポイントＢの側方に距離測定対象物２７ｂが設けられ、Ｃロール直上の側面距離計２３の通過ポイントＣの側方に距離測定対象物２７ｃが設けられ、通過ポイントＡから距離測定対象物２７ａまでの距離が距離ａ、通過ポイントＢから距離測定対象物２７ｂまでの距離が距離ｂ、通過ポイントＣから距離測定対象物２７ｃまでの距離が距離ｃであり、距離ａ〜ｃはそれぞれ異なる値である。

この状態でダミーバー８を移動させて、装置本体２１が移動する間に、演算部２４は、ロールギャップセンサ２２が測定したＡロール、Ｂロール、Ｃロールのロールギャップデータからロールギャップ値を演算するとともに、通過ポイントＡ、Ｂ、Ｃにおいて、側面距離計２３が距離測定対象物２７ａ〜２７ｃの距離を測定したことを把握する。このとき、隣接する距離測定対象物２７ａ〜２７ｃの距離ａ，ｂ，ｃが相違しているため、通過ポイントＡ，Ｂ，Ｃの位置を区別することが可能となる。具体的には、図５に示すように、ロールギャップセンサ２２のデータから、ロール判定しきい値処理により、Ａロール、Ｂロール、Ｃロールのロールギャップ値を確定するとともに、通過ポイントＡ、Ｂ、Ｃで距離検出を行ったことを把握し、そのときの距離測定値が距離ａ，ｂ，ｃと異なっていることから、側面距離計２３の通過ポイントＡ、Ｂ、Ｃの位置を認識することができる。これにより、各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを高精度で確定することが可能となる。

この方法をとることで、ダミーバー８が途中で停止したり、逆転したりといった、予測困難な動作をしている場合や、ダミーバー８をトラッキングしているデータが異常な値を示している場合でも、ロールギャップセンサ２２の近傍に設けられた側面距離計２３により、ロールギャップセンサ２２そのものが自身の位置を認識していることとなるため、ロールの誤った認識を防止することが可能となる。したがって、従来のような、地上側でのダミーバートラッキングデータとのマッチング処理が不要となる。

また、側面距離計２３により距離測定対象物の距離を測定する通過ポイント位置は、ロールギャップ測定が不要な位置であることは明確であり、その位置でのギャップ測定処理を一時停止することができるため、不必要に連続してデータ蓄積をする必要がなくなり、電源２５を一時停止させるなどして電力の削減が可能になり、また、演算処理に必要なメモリの削減も可能になる。例えば、ダミーバーが長時間に亘って鋳片通路内に滞留した場合は、従来は電源のバッテリー切れやメモリ容量オーバーの可能性があったが、本発明では処理不要タイミングを設けることができるので、省電力、省メモリ化に寄与することができる。

さらに、無線方式、ＧＰＳ方式のような、耐環境、精度の問題もなく、従来の装置に側面距離計と、距離測定対象物を付加するだけでよいので、無線方式、ＧＰＳ方式に比べコスト面でも有利である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では側面距離計をロールギャップセンサの片側に設けた例を示したが、両側に設けてもよい。両側にあると連続鋳造設備内のロールギャップ測定装置２０の装置本体２１側面方向のズレを容易に把握することができ、また、冷却水等の影響により一方が測定不能になっても他方で測定することができ、高精度の測定が可能である。

また、上記実施形態ではロールギャップセンサとして弧状をなす一対の揺動式の爪を有するものを用いたがこれに限るものではない。

１ 連続鋳造設備
２ モールド
３ ロール群
４ ロール
５ ロール対
６ 鋳片通路
８ ダミーバー
９ ダミーバーカー
２０ ロールギャップ測定装置
２１ 装置本体
２２ ロールギャップセンサ
２３ 側面距離計
２４ 演算部
２５ 電源
２６ オートコネクタ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 距離測定対象物
３０ 地上局
３１ 地上側オートコネクタ
３２ オートコネクタ操作／制御盤
３３ 充電器
３４ 端末用パソコン

Claims (2)

1. 連続鋳造設備において鋳片を挟持し鋳片通路を規定する対向するロールを有する複数のロール対のロールギャップを測定するロールギャップ測定装置であって、
   ロールギャップを測定するロールギャップセンサと、前記ロールギャップセンサの近傍に設けられ、側面方向の距離を測定する側面距離計と、前記ロールギャップセンサおよび前記側面距離計からの信号を受け、所定の演算を行う演算部とを有し、前記鋳片通路に挿通されるダミーバーに装着された装置本体と、
   前記複数のロール対の間の側方位置にそれぞれ設けられ、前記側面距離計により距離が測定される複数の距離測定対象物とを備え、
   前記複数の距離測定対象物は、隣接するもの同士の前記側面距離計からの距離が異なるように設けられ、
   前記装置本体が前記ダミーバーとともに前記鋳片通路を移動する際に、前記ロールギャップセンサにより前記複数のロール対のロールギャップデータを採取し、前記側面距離計により前記複数の距離測定対象物を検知することにより側面距離データを採取し、
   前記演算部は、前記ロールギャップデータからロールギャップ値を演算するとともに、前記側面距離データから前記側面距離計の位置を把握し、各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを確定することを特徴とする連続鋳造設備におけるロールギャップ測定装置。
2. 連続鋳造設備において鋳片を挟持し鋳片通路を規定する対向するロールを有する複数のロール対のロールギャップをロールギャップ測定装置により測定するロールギャップ測定方法であって、
   前記ロールギャップ測定装置は、ロールギャップを測定するロールギャップセンサと、前記ロールギャップセンサの近傍に設けられ、側面方向の距離を測定する側面距離計とを有し、前記鋳片通路に挿通されるダミーバーに装着された装置本体を有し、
   前記複数のロール対の間の側方位置に、それぞれ前記側面距離計により距離が測定される距離測定対象物を、隣接するもの同士の前記側面距離計からの距離が異なるように設け、
   前記装置本体を前記ダミーバーとともに前記鋳片通路を移動させた際に、前記ロールギャップセンサにより前記複数のロール対のロールギャップデータを採取し、前記側面距離計により前記複数の距離測定対象物を検知することにより側面距離データを採取し、
   前記ロールギャップデータからロールギャップ値を演算するとともに、前記側面距離データから前記側面距離計の位置を把握し、各ロールギャップ値がどのロール対に対応するものかを確定することを特徴とする連続鋳造設備におけるロールギャップ測定方法。

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