JP2018202474A - 連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置および異常検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドロール群のロール間隔を計測するロール間隔計測計の異常を速やかに検知することができる、連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置および異常検知方法を提供すること。【解決手段】異常検知装置２は、連続鋳造機１の鋳造鋳型１４の出側に設置され、鋳造鋳型１４から引き抜かれた鋳造鋳片Ｓを挟み込んで案内するガイドロール群１５のロール間隔を測定するロール間隔計測計２１の異常を検知するものであり、ロール間隔計測計２１は、鋳造鋳片Ｓの引き抜き移動に帯同して移動するダミーバー１７に設置され、かつその背面をガイドロール群１５のロール対に接触させることによりロール間隔を計測する爪部を有し、ロール間隔計測計２１で計測されたロール間隔の計測値がピーク値を示した際に、撮像装置２４によって撮像された爪部の開き角度が最小角度であるか否かを判定することにより、ロール間隔計測計２１の異常を検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置および異常検知方法に関する。

連続鋳造機の鋳造鋳型の出側に設置されるガイドロール群は、引き抜き移動中の鋳造鋳片をその両側（上下）で挟み込むロール対によって支持、案内するものであり、鋳造鋳片の品質劣化につながるバルジングや内部割れを回避して安定した連続鋳造を実現するために、そのロール間隔が厳密に管理されている。

例えば特許文献１には、連続鋳造機の鋳片通路を構成するガイドロール群における対向するロール対の間隔をそれぞれ測定するとともに、あるロール対の間隔測定値と、その前後のロール対の間隔の平均値とを比較し、それらの偏差が閾値を超えた場合に異常と判定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、鋳造鋳片の引き抜き移動に帯同して移動するダミーバーに予めロール間隔計測計を設置し、ダミーバーがガイドロール群を通り抜ける際に、ロール間隔計測計によりガイドロール群の各ロール対のロール間隔との偏差の絶対値を求め、この絶対値と予め設定された基準値とを比較する第一段階と、第一段階で絶対値が予め設定された基準値よりも大きいと判断された場合に、さらにロール間隔を測定する際に得られたロール間隔測定波形と正常時のロール間隔測定波形とを比較してロール間隔に異常があると判定する第二段階と、を実施する技術が開示されている。

また、特許文献３には、連続鋳造機に配列されたガイドロール群の各ロール対のロール間隔を、ダミーバーの引き抜きに帯同して移動するロール間隔計測計によって測定し、その測定結果に基づいてロール間隔の異常の有無を判定するに際し、ダミーバーの引き抜き中にロール間隔計測計の位置をトラッキングするとともに、ガイドロール群の各ロール対のロール間隔のピーク値を求め、そのピーク値と予め設定されたロール間隔とを比較することにより、ロール間隔の異常の有無を判定する技術が開示されている。

特開平８−３００１２２号公報 特開２０１５−１９３０１０号公報 特開２０１２−２４５５３１号公報

しかしながら、特許文献１〜３で開示された技術は、ロール間隔の異常を判定する技術に留まるため、例えばロール間隔計測計の計測値が異常を示している場合に、それが実際のロール間隔の異常を示しているのか、あるいはロール間隔計測計自体の異常を示しているのかを、判別することができない。すなわち、特許文献１〜３で開示された技術では、実際のロール間隔の異常と、ロール間隔計測計の異常とを切り分けることができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガイドロール群のロール間隔を計測するロール間隔計測計の異常を速やかに検知することができる、連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置および異常検知方法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のロール間隔計測計の異常検知装置は、連続鋳造機の鋳造鋳型の出側に設置され、前記鋳造鋳型から引き抜かれた鋳造鋳片を挟み込んで案内するガイドロール群のロール間隔を測定するロール間隔計測計の異常を検知する異常検知装置であって、前記ロール間隔計測計は、前記鋳造鋳片の引き抜き移動に帯同して移動するダミーバーに設置され、かつその背面を前記ガイドロール群のロール対に接触させることにより前記ロール間隔を計測する爪部を有し、前記ロール間隔計測計の周辺に設置され、前記ロール間隔を計測している際の前記爪部を撮像する撮像装置を備え、前記ロール間隔計測計によって計測された前記ロール間隔の計測値がピーク値を示した際に、前記撮像装置によって撮像された前記爪部の開き角度が、予め定められた最小角度であるか否かを判定することにより、前記ロール間隔計測計の異常を検知することを特徴とする。

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のロール間隔計測計の異常検知方法は、連続鋳造機の鋳造鋳型の出側に設置され、前記鋳造鋳型から引き抜かれた鋳造鋳片を挟み込んで案内するガイドロール群のロール間隔を測定するロール間隔計測計の異常を検知する異常検知方法であって、前記ロール間隔計測計は、前記鋳造鋳片の引き抜き移動に帯同して移動するダミーバーに設置され、かつその背面を前記ガイドロール群のロール対に接触させることにより前記ロール間隔を計測する爪部を有し、前記ロール間隔計測計によって計測された前記ロール間隔の計測値がピーク値を示した際に、前記爪部の開き角度が、予め定められた最小角度であるか否かを判定することにより、前記ロール間隔計測計の異常を検知することを特徴とする。

本発明によれば、ロール間隔計測計の周辺に撮像装置を設置し、ロール間隔の計測値と、ロール間隔を計測した際の撮像画像とをつき合わせることにより、ロール間隔を計測しつつ、ロール間隔計測計の異常を速やかに検知することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係るダミーバーおよびロール間隔計測計の構成を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係るロール間隔計測計の計測値の一例を示すグラフである。 図４は、本発明の実施形態に係る連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知方法の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置および異常検知方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［連続鋳造機］
以下、本実施形態に係る異常検知装置が適用される連続鋳造機１の構成について、図１を参照しながら説明する。連続鋳造機１は、連続鋳造に用いる溶湯を保持するタンディッシュ１１と、タンディッシュ１１の底壁に配置されたスライディングノズル１２と、タンディッシュ１１内の溶湯を、スライディングノズル１２を通して鋳造鋳型１４に供給する浸漬ノズル１３と、鋳造鋳型１４と、ガイドロール群１５と、ピンチロール１６と、ダミーバー１７と、台車１８と、を備えている。

ガイドロール群１５は、鋳造鋳型１４から引き抜かれた鋳造鋳片Ｓを挟み込んで支持および案内するものであり、鋳造鋳片Ｓの引き抜き方向に沿って配置された複数のロール対によって構成されている。ガイドロール群１５は、鋳造鋳型１４の出側（具体的には二次冷却帯）に設置されている。ピンチロール１６は、鋳造鋳片Ｓを引き抜くためのものであり、ガイドロール群１５の下流位置に配置されている。

ダミーバー１７は、鋳込まれた鋳造鋳片Ｓの鋳造初期部分をピンチロール１６まで案内する。ダミーバー１７は、鋳造鋳片Ｓの引き抜き移動に帯同して移動する。また、ダミーバー１７には、ガイドロール群１５を構成する各ロール対を通過する際に、そのロール間隔（ロールギャップ）を計測するロール間隔計測計２１が設けられている。

［異常検知装置］
以下、本実施形態に係る異常検知装置２の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。異常検知装置２は、図１に示すように、ロール間隔計測計２１と、演算用シーケンサ２２と、測定データ表示装置２３と、撮像装置２４と、を備えている。

ロール間隔計測計２１は、ガイドロール群１５のロール間隔を測定するためのものである。ロール間隔計測計２１は、図２に示すように、例えばエンコーダ２１ａと、その背面をガイドロール群１５のロール対の外表面に接触させることによってロール間隔ｄを計測する爪部（接触子、キャリパー）２１ｂと、を備えたものを適用することができる。このようなロール間隔計測計２１によって計測されたロール間隔ｄは、その最も狭いところがピーク値として表示される（後記する図３参照）。

連続鋳造の開始前、ダミーバー１７は、鋳込み床１８ａに設置された台車１８の上に置かれている。そして、ダミーバー１７は、連続鋳造の開始にあたって、鋳造鋳型１４まで運ばれ、コンベア等の手段によって鋳造鋳型１４内へと装入される。

連続鋳造が開始されると、ダミーバー１７は、ガイドロール群１５内を移動していき、その移動中にロール間隔計測計２１によってロール間隔ｄが計測される。ガイドロール群１５を構成する各ロール対のロール間隔ｄは、ロール間隔計測計２１で計測されたロール間隔ｄの計測値（以下、「ロール間隔計測値」という）と、その時のロール間隔計測計２１のトラッキング位置と、から把握することができる。

図３は、ロール間隔計測計２１による計測結果の一例であり、縦軸がロール間隔計測値を、横軸がロール間隔計測計２１の位置を示している。同図に示すように、ロール間隔ｄの計測に際して、当該ロール間隔ｄが正常に測定されている場合、ロール間隔計測値は最小値(ピーク値)をとることになる。すなわち、ロール間隔計測計２１の爪部２１ｂの開き角度が小さい場合、ロール間隔ｄは狭くなり、ロール間隔計測値はピーク値をとる。一方、ロール間隔計測計２１の爪部２１ｂの開き角度が大きい場合、ロール間隔ｄは広くなり、ロール間隔計測値はピーク値よりも大きくなる。

演算用シーケンサ２２は、ロール間隔計測計２１で計測されたロール間隔計測値と、後記する撮像装置２４によって撮像された撮像画像をそれぞれ取り込み、これらのデータに基づいて、ロール間隔計測計２１の異常や、ロール間隔ｄの異常を検知する。演算用シーケンサ２２は、具体的には、ロール間隔計測計２１によって計測されたロール間隔計測値がピーク値を示した際に、撮像装置２４によって撮像された爪部２１ｂの開き角度が、予め定められた最小角度であるか否かを判定することにより、ロール間隔計測計２１の異常を検知する。ここで爪部２１ｂの撮像画像からその時点における爪部２１ｂの開き角度を求める方法としては、例えば撮像画像データに主成分分析処理を行って爪部２１ｂの開きを演算用シーケンサ２２で認識させることにより開き角度を出力する方法が挙げられる。

また、演算用シーケンサ２２は、撮像装置２４によって撮像された撮像画像に基づいて、ロール間隔ｄの異常を検知する。この場合、ロール間隔ｄは、ロールの撮像画像データに主成分分析処理を行ってロール表面を認識することにより得ることができる。

測定データ表示装置２３は、演算用シーケンサ２２によって取り込まれたロール間隔計測値や、撮像画像、演算用シーケンサ２２による判定結果等をオペレータに表示する。

撮像装置２４は、ロール間隔計測計２１の周辺に設置されており、連続鋳造が開始されると、ロール間隔計測計２１とともにガイドロール群１５内を移動しながら撮像を行う。撮像装置２４は、ロール間隔計測計２１がガイドロール群１５のロール間隔ｄを計測している際に、当該ロール間隔計測計２１の爪部２１ｂを撮像する。

撮像装置２４は、具体的には、ロール間隔計測値が最小値（ピーク値）をとっている際の爪部２１ｂの画像と、ロール間隔計測値が最小値よりも大きい値をとっている際の爪部２１ｂの画像と、をそれぞれ撮像する。ここで、ロール間隔計測計２１が正常である場合、その際の撮像画像における爪部２１ｂの開き角度は、図３に示すような最小角度θ１をとり、ロール間隔計測計２１が正常ではない場合、その際の撮像画像における爪部２１ｂの開き角度は、同図に示すように最小角度θ１よりも大きい角度θ２をとる。従って、撮像装置２４によってロール間隔ｄを計測している際の爪部２１ｂの画像を撮像することにより、ロール間隔計測計２１の異常を検知することができる。

また、撮像装置２４は、ロール間隔計測計２１がガイドロール群１５のロール間隔ｄを計測している際に、前記した爪部２１ｂの画像以外にも、計測対象となるガイドロール群１５のロール対の画像も同時に撮像する。

［異常検知方法］
以下、異常検知装置２を利用した異常検知方法について、図３および図４を参照しながら説明する。

本実施形態に係る異常検知方法では、まず、連続鋳造の際にロール間隔計測計２１によって計測したガイドロール群１５のロール間隔計測値のデータと、撮像装置２４によって撮像した撮像画像のデータと、をそれぞれ演算用シーケンサ２２に取り込む（ステップＳ１）。続いて、演算用シーケンサ２２は、取り込んだ撮像画像において、ロール間隔計測計２１の爪部２１ｂの開き角度を演算する（ステップＳ２）。

続いて、演算用シーケンサ２２によって、爪部２１ｂの開き角度が、予め定められた最小角度θ１（図３参照）±αの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。

なお、最小角度θ１は、図３に示すように、正常なロール間隔計測計２１によって計測したロール間隔計測値が最小値(ピーク値)をとっている際の爪部２１ｂの開き角度のことである。また、αは、測定の誤差範囲から適宜決める値である。すなわち上記「最小角度θ１±α」は、例えばウォームジャッキや油圧シリンダによるロール間隔の設定誤差、爪部２１ｂの摩耗による誤差、爪部２１ｂの開き角度を電気信号に変換するための回路、例えばポテンシオメーターの雰囲気温度による誤差等の程度によって決まる。このように、ステップＳ３では、爪部２１ｂの開き角度に基づいて、ロール間隔計測計２１が正常であるか否かを判定する。

ステップＳ３において、爪部２１ｂの開き角度が最小角度θ１±αの範囲内にない場合、すなわち爪部２１ｂの開き角度が最小角度θ１±αの範囲内よりも大きいか小さい場合（ステップＳ３でＮｏ）、演算用シーケンサ２２は、「ロール間隔計測計２１：異常」と判定し（ステップＳ４）、処理を終了する。

ここで、ステップＳ３において、爪部２１ｂの開き角度が最小角度θ１±αの範囲内にある場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、演算用シーケンサ２２によって、ロール間隔計測計２１のロール間隔計測値が、予め設定された管理範囲外であるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、前記した「管理範囲」とは、予め設定したロール間隔計測値の上限値と下限値との間の範囲のことを意味している。

ステップＳ５において、ロール間隔計測計２１のロール間隔計測値が、予め設定された管理範囲外である場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、計測対象となるロール対が正常であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、撮像装置２４によって撮像されたロール対の撮像画像を、図示しない画像処理装置によって画像処理することにより、ロール対の不良、例えばロール対に地金が付着しているか、あるいはロール対に折損が発生しているのか、等を判定する。なお、ステップＳ６では、その他にも、撮像装置２４によって撮像されたロール対の撮像画像を測定データ表示装置２３に表示し、それをオペレータが目視することにより、ロール対が正常であるか否かを判定してもよい。

ステップＳ６において、計測対象となるロール対が正常である場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、演算用シーケンサ２２は、「ロール間隔計測計２１：異常」と判定し（ステップＳ４）、処理を終了する。

ここで、ステップＳ６において、計測対象となるロール対が正常ではない場合（ステップＳ６でＮｏ）、演算用シーケンサ２２は、「設備状態：異常」と判定する（ステップＳ７）。なお、前記した「設備状態：異常」とは、例えばロール対への地金付着によってロール間隔ｄが減少していたり、あるいはロール対の折損によってロール間隔ｄが拡大または減少しているような状態を意味している。

ここで、ステップＳ５において、ロール間隔計測計２１のロール間隔計測値が、予め設定された管理範囲内である場合（ステップＳ５でＮｏ）、演算用シーケンサ２２は、「設備状態：正常、ロール間隔計測計２１：正常」と判定し（ステップＳ８）、処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る異常検知装置２を利用した異常検知方法によれば、ロール間隔計測計２１の周辺に撮像装置２４を設置し、ロール間隔計測値と、ロール間隔ｄを計測した際の撮像画像とをつき合わせることにより、ロール間隔ｄを計測しつつ、ロール間隔計測計２１の異常を速やかに検知することができる。

ここで、従来は、ロール間隔計測値が管理目標値から外れている場合、一旦操業を停止した後に、オペレータが対象となるロール対の間に実際に入り込み、マイクロゲージ等でロール間隔を実測していた。そして、ロール間隔実測値とロール間隔計測値との間に差異がある場合は、ロール間隔計測計の異常であると判定し、ロール間隔実測値とロール間隔計測値との間に差異がない場合は、設備状態の異常であると判定していた。

一方、本実施形態に係る異常検知方法では、ロール間隔ｄの計測中にロール間隔計測計２１の異常を瞬時に検知し、ロール間隔計測計２１の異常と、設備状態の異常とを切り分けることができるため、従来のようなロール間隔ｄの実測作業が不要となる。

また、本実施形態に係る異常検知方法では、撮像装置２４によってロール対を撮像することにより、ロール対に付着した地金の有無やロール対の折損の有無等の、ロール間隔ｄの異常の原因を速やかに発見することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本実施例では、ロール間隔を実測することによりロール間隔計測計の異常を検知する従来の異常検知方法と、本発明に係る異常検知方法と、をそれぞれ実施し、一か月間の操業停止時間を比較した。

以下の表１に示すように、従来の方法では、異常が検知されたロール対を交換する場合に加えて、オペレータがロール間隔を実測する場合にも操業を停止したため、操業停止時間が３００ｍｉｎ／月となった。一方、本発明に係る方法では、異常が検知されたロール対を交換する場合にのみ操業を停止したため、操業停止時間は１８０ｍｉｎ／月となった。このように、本発明によれば、従来のようなロール間隔の実測作業が不要であるため、操業停止時間を大幅に短縮することが可能となる。

以上、本発明に係る連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置および異常検知方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１ 連続鋳造機
１１ タンディッシュ
１２ スライディングノズル
１３ 浸漬ノズル
１４ 鋳造鋳型
１５ ガイドロール群
１６ ピンチロール
１７ ダミーバー
１８ 台車
１８ａ 鋳込み床
２ 異常検知装置
２１ ロール間隔計測計
２１ａ エンコーダ
２１ｂ 爪部
２２ 演算用シーケンサ
２３ 測定データ表示装置
２４ 撮像装置
ｄ ロール間隔
Ｓ 鋳造鋳片

Claims (2)

1. 連続鋳造機の鋳造鋳型の出側に設置され、前記鋳造鋳型から引き抜かれた鋳造鋳片を挟み込んで案内するガイドロール群のロール間隔を測定するロール間隔計測計の異常を検知する異常検知装置であって、
   前記ロール間隔計測計は、前記鋳造鋳片の引き抜き移動に帯同して移動するダミーバーに設置され、かつその背面を前記ガイドロール群のロール対に接触させることにより前記ロール間隔を計測する爪部を有し、
   前記ロール間隔計測計の周辺に設置され、前記ロール間隔を計測している際の前記爪部を撮像する撮像装置を備え、
   前記ロール間隔計測計によって計測された前記ロール間隔の計測値がピーク値を示した際に、前記撮像装置によって撮像された前記爪部の開き角度が、予め定められた最小角度であるか否かを判定することにより、前記ロール間隔計測計の異常を検知することを特徴とする連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知装置。
2. 連続鋳造機の鋳造鋳型の出側に設置され、前記鋳造鋳型から引き抜かれた鋳造鋳片を挟み込んで案内するガイドロール群のロール間隔を測定するロール間隔計測計の異常を検知する異常検知方法であって、
   前記ロール間隔計測計は、前記鋳造鋳片の引き抜き移動に帯同して移動するダミーバーに設置され、かつその背面を前記ガイドロール群のロール対に接触させることにより前記ロール間隔を計測する爪部を有し、
   前記ロール間隔計測計によって計測された前記ロール間隔の計測値がピーク値を示した際に、前記爪部の開き角度が、予め定められた最小角度であるか否かを判定することにより、前記ロール間隔計測計の異常を検知することを特徴とする連続鋳造機のロール間隔計測計の異常検知方法。

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