JP2020171943A - Method of detecting a crater-end position in continuous casting - Google Patents

Method of detecting a crater-end position in continuous casting Download PDF

Info

Publication number
JP2020171943A
JP2020171943A JP2019075462A JP2019075462A JP2020171943A JP 2020171943 A JP2020171943 A JP 2020171943A JP 2019075462 A JP2019075462 A JP 2019075462A JP 2019075462 A JP2019075462 A JP 2019075462A JP 2020171943 A JP2020171943 A JP 2020171943A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roll
reduction
end position
crater
convex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019075462A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7196745B2 (en
Inventor
研一郎 伊澤
Kenichiro Izawa
研一郎 伊澤
悠 新井
Hisashi Arai
悠 新井
亮 西岡
Akira Nishioka
亮 西岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2019075462A priority Critical patent/JP7196745B2/en
Publication of JP2020171943A publication Critical patent/JP2020171943A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7196745B2 publication Critical patent/JP7196745B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide a method of detecting a crater-end position in continuous casting allowing for detecting a crater-end position at required accuracy during continuous casting.SOLUTION: A method of detecting a crater-end position includes roll-reducing a cast slab 10 under continuous casting by a reducing roll pair 6, measuring a rolling reduction of the cast slab, and determining a solidification completion position (crater-end position 41) of the cast slab. A reducing roll 1 constituting the reducing roll pair 6 has a roll outer periphery shape in a section including a roll-rotation axis configuring a convex shape protruding outward in a region including a widthwise center position 13 of the cast slab. The convex shape has a curve profile protruding outward and not having a corner, in a range of totally a length 0.40×W of from a widthwise center position 13 to both sides in a roll-width direction (convex shape-defining range 14). This makes it possible to accurately detect a crater-end position by increasing the change amount of rolling reduction corresponding to the variation of the crater-end position.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、連続鋳造におけるクレーターエンド位置検出方法に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting a crater end position in continuous casting.

溶融金属の連続鋳造においては、鋳型内で初期凝固させて凝固シェルを形成し、初期凝固した鋳片を下方に引き抜き、サポートロールによって鋳片を支持しつつ凝固を完了させて鋳片を形成する。鋳造方向において、最終サポートロール位置を「機端」と呼ぶ。鋳型内の湯面位置から、鋳片に沿って機端に至るまでの距離を連続鋳造機の「機長」と呼ぶ(非特許文献1第434頁参照)。 In continuous casting of molten metal, initial solidification is performed in a mold to form a solidified shell, the initially solidified slab is pulled downward, and solidification is completed while supporting the slab with a support roll to form a slab. .. The final support roll position in the casting direction is called the "machine edge". The distance from the position of the molten metal in the mold to the end of the machine along the slab is called the "machine length" of the continuous casting machine (see Non-Patent Document 1, page 434).

定常状態で連続鋳造を行っているとき、鋳造方向に湯面位置からの距離が延びるに従って、凝固シェルの厚みが増大する。凝固シェルの液相と接する側には固液共存層が形成されている。鋳片の厚み中央部における固相の占める割合を「中心固相率」と呼ぶ。湯面位置からの鋳造方向の距離を「鋳造長」と呼ぶ。湯面位置から所定の鋳造長範囲までは中心固相率が0であり、凝固シェルの固液共存層が厚み中心部まで到達すると、鋳造長が増大するのに対応して中心固相率が有限の値となって次第に増大し、厚み中心部まで完全凝固した位置において中心固相率が1に到達する。完全凝固した位置をここでは「クレーターエンド位置」と呼ぶ。クレーターエンド位置よりも下流側では、中心固相率は1で一定である。 When continuous casting is performed in a steady state, the thickness of the solidified shell increases as the distance from the molten metal surface position increases in the casting direction. A solid-liquid coexisting layer is formed on the side of the solidified shell in contact with the liquid phase. The ratio of the solid phase in the central part of the thickness of the slab is called the "central solid phase ratio". The distance in the casting direction from the position of the molten metal is called the "casting length". The central solid phase ratio is 0 from the position of the molten metal to the predetermined casting length range, and when the solid-liquid coexisting layer of the solidified shell reaches the center of the thickness, the central solid phase ratio increases in response to the increase in casting length. It becomes a finite value and gradually increases, and the central solid phase ratio reaches 1 at the position where it is completely solidified to the center of the thickness. The completely solidified position is referred to as the "crater end position" here. On the downstream side of the crater end position, the central solid phase ratio is constant at 1.

連続鋳造において、クレーターエンド位置は最終サポートロール位置(機端)よりも上流側に位置していることが必要である。クレーターエンド位置が最終サポートロールよりも下流側となると、溶鋼静圧に起因する鋳片のバルジングを抑えることができず、バルジング変形を来すためである。従って、クレーターエンド位置を連続鋳造機の機端よりも上流側に保持することが必要である。 In continuous casting, the crater end position needs to be located upstream of the final support roll position (machine end). This is because if the crater end position is on the downstream side of the final support roll, bulging of the slab due to static pressure of molten steel cannot be suppressed, resulting in bulging deformation. Therefore, it is necessary to hold the crater end position on the upstream side of the machine end of the continuous casting machine.

クレーターエンド位置は、連続鋳造条件によって変動する。鋳造速度が速いほど、二次冷却帯でのスプレー強度が弱いほど、また鋳造温度が高いほど、クレーターエンド位置が鋳造の下流側となる(非特許文献1第426頁参照)。 The crater end position varies depending on the continuous casting conditions. The faster the casting speed, the weaker the spray strength in the secondary cooling zone, and the higher the casting temperature, the lower the crater end position is on the downstream side of the casting (see Non-Patent Document 1, p. 426).

連続鋳造機の生産性を向上するためには、鋳片の鋳造速度を増大することが有効である。前述のように、クレーターエンド位置は鋳造速度が速くなると下流側に移動する。一方でクレーターエンド位置を機端よりも上流側に維持することが必要である。従って、鋳造速度を最大限に増大するためには、クレーターエンド位置を、機端よりも上流側とする一方で極力機端に近づけることが有効である。 In order to improve the productivity of the continuous casting machine, it is effective to increase the casting speed of the slab. As mentioned above, the crater end position moves downstream as the casting speed increases. On the other hand, it is necessary to maintain the crater end position on the upstream side of the machine edge. Therefore, in order to maximize the casting speed, it is effective to set the crater end position on the upstream side of the machine edge and to make it as close to the machine edge as possible.

前述のように、クレーターエンド位置は、鋳造速度、二次冷却帯のスプレー強度、鋳造温度の影響を受けることがわかっているが、鋳造速度、スプレー強度、鋳造温度が同一であっても、クレーターエンド位置がばらつくことが知られている。そのため、鋳造速度を増大して機端のぎりぎりまでクレーターエンド位置を延ばそうとする場合においても、クレーターエンド位置のばらつきを考慮して、機端よりも上流側の位置をクレーターエンド位置とせざるを得ない。通常は、予想クレーターエンド位置が、機端よりも2m程度上流側の位置となるよう、最大鋳造速度を選定している。 As mentioned above, the crater end position is known to be affected by the casting speed, the spray strength of the secondary cooling zone, and the casting temperature, but even if the casting speed, spray strength, and casting temperature are the same, the crater It is known that the end position varies. Therefore, even when the casting speed is increased and the crater end position is extended to the very limit of the machine edge, the position on the upstream side of the machine edge must be set as the crater end position in consideration of the variation in the crater end position. Absent. Normally, the maximum casting speed is selected so that the expected crater end position is located about 2 m upstream from the machine end.

特に、鋳造速度が急速に変動する非定常部分での問題が大きい。例えば、異鋼種連々鋳を行うに際して、あるいはブレークアウト予知装置の警報を受けて、鋳造速度を低減することがあり、低速鋳造中はクレーターエンド位置が上流側に後退する。その後に定常の鋳造速度まで増速するときに、生産性を確保するためには、上流側に後退したクレーターエンド位置を急速に機端ぎりぎりまで前進させることが必要となるが、クレーターエンド位置を正確に把握できない限り、鋳造速度の急速な増速を行うことができない。 In particular, there is a big problem in the unsteady part where the casting speed fluctuates rapidly. For example, the casting speed may be reduced when casting different steel grades in succession or upon receiving an alarm from a breakout prediction device, and the crater end position recedes upstream during low-speed casting. After that, when the speed is increased to a steady casting speed, in order to secure productivity, it is necessary to rapidly advance the crater end position that has receded to the upstream side to the very edge of the machine edge. Unless it is accurately grasped, the casting speed cannot be rapidly increased.

連続鋳造の機端に近い位置において、クレーターエンド位置を実測することができれば、クレーターエンド位置を正確に知ることができるため、従来よりもクレーターエンド位置をより機端に近づけることができるので、生産性を向上できるため好ましい。鋳造速度を低速から高速に変化させるに際しても、クレーターエンド位置を実測できれば、思い切って増速することが可能になる。 If the crater end position can be actually measured at a position close to the machine edge of continuous casting, the crater end position can be accurately known, and the crater end position can be closer to the machine end than before. It is preferable because it can improve the property. Even when the casting speed is changed from low speed to high speed, if the crater end position can be measured, it will be possible to drastically increase the speed.

特許文献1では、表面温度と伝熱計算を基にクレーターエンド位置を推定している。定常部においては一定の精度が期待できるが、鋳造速度変更や、表面測温ばらつきの影響を受けやすく、クレーターエンド位置変動に対する感受性は低い。 In Patent Document 1, the crater end position is estimated based on the surface temperature and heat transfer calculation. Although a certain degree of accuracy can be expected in the stationary part, it is easily affected by changes in casting speed and surface temperature measurement variations, and is less sensitive to crater end position fluctuations.

特許文献2は、連続鋳造機によって鋳造される鋳片に、電磁超音波を透過させることによって鋳片のクレーターエンド位置(中心固相率=1.0)を検出することを特徴とする、連続鋳造鋳片の品質判定方法である。但し新規設備の導入が必要であることに加え、鋳片厚が大きい際は精度に疑問が残る。 Patent Document 2 is continuous, characterized in that the crater end position (central solid phase ratio = 1.0) of the slab is detected by transmitting electromagnetic ultrasonic waves through the slab cast by the continuous casting machine. This is a method for determining the quality of cast slabs. However, in addition to the need to introduce new equipment, the accuracy remains questionable when the slab thickness is large.

特許文献3には、最終セグメントの最終ロールに圧下シリンダを設け、所定の圧下力で圧下したときの鋳片圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了の有無を検出する、凝固完了検出方法が開示されている。加えて、最終セグメントの入り側ロールにも圧下シリンダを設ける発明も開示されている。所定の圧下力で圧下したときの、鋳片の未凝固厚みと圧下量との関係を把握し、計測した圧下量から凝固完了を検出している。同文献によると、圧下ロール位置が完全凝固位置と一致したときの圧下量は0.02mmであり、完全凝固位置が圧下ロールよりも上流側にある場合はそれよりも小さな圧下量になる。連続鋳造中に圧下ロールによる圧下量を計測するに際し、圧下量の計測精度はせいぜい0.4mmであり、完全凝固位置が圧下ロールよりも上流側にある場合には、圧下ロールでの圧下量に基づいて完全凝固位置を検出することが困難である。 Patent Document 3 describes a solidification completion detection method in which a reduction cylinder is provided on the final roll of the final segment, and the presence or absence of solidification of the slab is detected based on the reduction amount of the slab when the reduction is performed by a predetermined reduction force. It is disclosed. In addition, an invention is also disclosed in which a reduction cylinder is provided on the entry side roll of the final segment. The relationship between the unsolidified thickness of the slab and the reduction amount when the reduction is performed with a predetermined reduction force is grasped, and the completion of solidification is detected from the measured reduction amount. According to the same document, the reduction amount is 0.02 mm when the reduction roll position coincides with the complete solidification position, and the reduction amount is smaller when the complete solidification position is on the upstream side of the reduction roll. When measuring the reduction amount by the reduction roll during continuous casting, the measurement accuracy of the reduction amount is at most 0.4 mm, and when the complete solidification position is on the upstream side of the reduction roll, the reduction amount on the reduction roll is used. It is difficult to detect the complete solidification position based on this.

特許第5954043号公報Japanese Patent No. 5954043 特許第4241137号公報Japanese Patent No. 4241137 特開2007−245168号公報JP-A-2007-245168 特開2003−94154号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-94154

第5版鉄鋼便覧 第1巻 製銑・製鋼 第426、434頁5th Edition Steel Handbook Volume 1 Ironmaking / Steelmaking Vol. 426, 434

本発明は、連続鋳造中においてクレーターエンド位置を必要な精度で検出することのできる、連続鋳造におけるクレーターエンド位置検出方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for detecting a crater end position in continuous casting, which can detect a crater end position with a required accuracy during continuous casting.

[1]連続鋳造中の鋳片を、1対の圧下ロール(以下「圧下ロール対」という。)によって圧下し、当該圧下ロール対による鋳片の圧下量を計測し、当該圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了位置(以下「クレーターエンド位置」という。)を求めるクレーターエンド位置検出方法であって、鋳造する鋳片幅をW(mm)とし、
前記圧下ロール対を構成する圧下ロールのうちの少なくとも一方については、ロール回転軸を含む断面におけるロール外周形状が、鋳片の幅方向中心位置(以下「幅中心位置」という。)を含む領域で外側に張り出す凸形状を構成し、前記凸形状は、前記幅中心位置からロール幅方向の両側に合計で長さ0.40×Wの範囲(以下「凸形状規定範囲」という。)において、外側に凸であって角部を有しない曲線形状、又は、外側に凸の曲線と長さが0.25×W以内の直線との組み合わせであって角部を有しない形状、のいずれかであり、前記凸形状規定範囲両端における圧下ロール半径に対し、幅中心位置における圧下ロール半径が9mm以上大きいことを特徴とする、連続鋳造におけるクレーターエンド位置検出方法。
[2]前記圧下ロール対を少なくとも2対以上有し、各圧下ロール対による鋳片の圧下量を計測し、当該圧下量に基づいて、前記クレーターエンド位置を求める、[1]に記載の連続鋳造におけるクレーターエンド位置検出方法。
[1] The slab during continuous casting is reduced by a pair of reduction rolls (hereinafter referred to as "reduction roll pair"), the reduction amount of the slab by the reduction roll pair is measured, and the reduction amount is based on the reduction amount. , A crater end position detection method for determining the solidification completion position of a slab (hereinafter referred to as "crater end position"), where the width of the slab to be cast is W (mm).
For at least one of the reduced rolls constituting the reduced roll pair, the outer peripheral shape of the roll in the cross section including the roll rotation axis is a region including the center position in the width direction of the slab (hereinafter referred to as “width center position”). A convex shape protruding outward is formed, and the convex shape has a total length of 0.40 × W on both sides in the roll width direction from the width center position (hereinafter referred to as “convex shape defined range”). Either a curved shape that is convex outward and has no corners, or a shape that is a combination of a curve that is convex outward and a straight line with a length of 0.25 × W or less and has no corners. A method for detecting a crater end position in continuous casting, wherein the reduction roll radius at the width center position is 9 mm or more larger than the reduction roll radius at both ends of the convex shape specified range.
[2] The continuation according to [1], wherein the crater end position is determined based on the reduction amount of the slab having at least two or more reduction roll pairs and measuring the reduction amount of the slab by each reduction roll pair. Crater end position detection method in casting.

本発明は、クレーターエンド位置検出のための圧下ロール形状を凸型曲線ロールとすることにより、クレーターエンド位置の変動に対応する圧下量の変化量が大きくなり、クレーターエンド位置を精度良く検出することが可能となる。 According to the present invention, by using a convex curved roll as the reduction roll shape for detecting the crater end position, the amount of change in the reduction amount corresponding to the fluctuation of the crater end position becomes large, and the crater end position can be detected with high accuracy. Is possible.

本発明のクレーターエンド位置検出方法を説明する図であり、(A)は連続鋳造装置の部分側面図、(B)は圧下ロールと鋳片を示す断面図、(C)は凸型曲線ロールの形状を示す部分図である。It is a figure explaining the crater end position detection method of this invention, (A) is a partial side view of a continuous casting apparatus, (B) is a sectional view showing a reduction roll and a slab, and (C) is a convex curved roll. It is a partial view which shows the shape. 凸型曲線ロールの形状を示す部分図である。It is a partial view which shows the shape of a convex curve roll. 凸型ディスクロールの形状を示す部分図である。It is a partial view which shows the shape of a convex disc roll. 圧下位置とクレーターエンド位置との関係を示す図であり、圧下−クレーターエンド距離が、(A)はマイナス、(B)は0、(C)はプラスの状況を示す。It is a figure which shows the relationship between the reduction position and the crater end position, and the reduction-crater end distance is negative in (A), 0 in (B), and positive in (C). 凸型曲線ロールを用いた場合の圧下−クレーターエンド距離と圧下量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reduction-crater end distance and the reduction amount when the convex curve roll is used. 凸型ディスクロールを用いた場合の圧下−クレーターエンド距離と圧下量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reduction-crater end distance and the reduction amount when the convex disc roll is used. 凸型曲線ロールを用いた場合の圧下−クレーターエンド距離と圧下量の関係について、数値解析結果と実鋳造結果の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the numerical analysis result and the actual casting result about the relationship between the reduction-crater end distance and the reduction amount when a convex curved roll is used. 第2の実施の形態について示す図であり、(A)は圧下ロールの断面形状、(B)は有限要素法の変形解析で求めた、圧下量と圧下ロール形状(直線17の長さ)との関係を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment, (A) is the cross-sectional shape of the reduction roll, (B) is the reduction amount and the reduction roll shape (the length of a straight line 17) obtained by the deformation analysis of the finite element method. It is a figure which shows the relationship of.

連続鋳造中に凝固が完了する前後において、圧下ロールを用いて鋳片を圧下しようとするとき、すでに鋳片の両短辺側は凝固が完了して温度も低下しているために圧下に伴う変形抵抗が大きく、所定の圧下力を加えても圧下量が小さなものとなる。これに対し、ロールの直径がロール幅方向に一定であるロール(以下「フラットロール」という。)を用いるのではなく、図3に示すように、鋳片幅中央部に対応する部分のロール直径が大きく、鋳片幅両側に対応する部分のロール直径が幅中央部に比較して小さい形状のロール(以下「凸型ロール3」という。)を用い、鋳片の凝固が完了した両短辺側は圧下せず、鋳片幅中央部のみを圧下する技術が知られている。特許文献4には、凸平面の幅200mm−240mmの凸型クラウン(平面)ロールを用い、未凝固状態の鋳片に圧下を加えることで、1段あたり0.5mm−10.0mmの圧下ができることが記されている。凸型ロール3として、鋳片の幅方向中心位置(幅中心位置13)に水平部20を有し、水平部20の幅方向両側には傾斜部21を設け、水平部20と傾斜部21との接合位置は角部15を構成するようなロールが用いられていた。以下、このような形状を有するロールを「凸型ディスクロール5」と呼ぶ。 Before and after solidification is completed during continuous casting, when trying to reduce the slab using a reduction roll, both short sides of the slab have already completed solidification and the temperature has dropped, so it is accompanied by reduction. The deformation resistance is large, and the amount of reduction is small even when a predetermined reduction force is applied. On the other hand, instead of using a roll whose roll diameter is constant in the roll width direction (hereinafter referred to as "flat roll"), as shown in FIG. 3, the roll diameter of the portion corresponding to the central portion of the slab width is used. Both short sides where solidification of the slab is completed using a roll having a large shape and a roll diameter of a portion corresponding to both sides of the slab width smaller than that of the central portion of the width (hereinafter referred to as "convex roll 3"). A technique is known in which the side is not reduced and only the central portion of the slab width is reduced. In Patent Document 4, a convex crown (flat surface) roll having a width of 200 mm to 240 mm on a convex plane is used, and a reduction of 0.5 mm to 10.0 mm per stage is obtained by applying reduction to a slab in an unsolidified state. It is written that it can be done. As the convex roll 3, a horizontal portion 20 is provided at the center position in the width direction (width center position 13) of the slab, and inclined portions 21 are provided on both sides of the horizontal portion 20 in the width direction, and the horizontal portion 20 and the inclined portion 21 A roll was used for the joining position of the above, so as to form the corner portion 15. Hereinafter, a roll having such a shape will be referred to as a "convex disc roll 5".

本発明者は、鋳片を圧下する圧下ロール1として凸型ロール3を採用するにおいて、上述の、水平部20−角部15−傾斜部21を形成するロール(凸型ディスクロール5)ではなく、ロール回転軸を含む断面におけるロール外周形状を、図1、図2に示すような、外側に凸であって角部を有しない曲線形状とすることにより、所定の圧下力で圧下した際における圧下量を増大できるのではないかと着想した。以下、外側に凸であって角部を有しない曲線形状を構成する凸型ロール3を「凸型曲線ロール4」と呼ぶ。 In adopting the convex roll 3 as the reduction roll 1 for reducing the slab, the present inventor does not use the roll (convex disc roll 5) forming the horizontal portion 20-corner portion 15-inclined portion 21 described above. , When the roll outer peripheral shape in the cross section including the roll rotation axis is a curved shape that is convex outward and has no corners as shown in FIGS. 1 and 2, when the roll is reduced by a predetermined reducing force. I came up with the idea that the amount of reduction could be increased. Hereinafter, the convex roll 3 forming a curved shape that is convex outward and has no corners is referred to as a “convex curved roll 4”.

図4は、圧下ロール対6付近を含む連続鋳造中の断面を示す。圧下ロール1と圧下ロール2とで圧下ロール対6を構成する。鋳造中の鋳片10はサポートロール40で両側からサポートされている。圧下ロール対6は、サポートロール帯の一部に配置される。図4(A)〜(C)いずれも、鋳造方向45に下流側44ほど、固相47の領域が増大し、液相49の領域が減少する。固相47と液相49の間には固液共存層48が形成されている。鋳片10の厚さ方向全体が固相47となった位置がクレーターエンド位置41である。クレーターエンド位置41が、図4(A)は圧下位置42よりも上流側43、図4(B)はちょうど圧下位置42、図4(C)は圧下位置42よりも下流側44にある。鋳造方向45において、圧下位置42からみたクレーターエンド位置41までの距離を、「圧下−クレーターエンド距離L」と呼ぶ。圧下位置42から見てクレーターエンド位置41が下流側44にあるとき(クレーターエンド位置41から見て圧下位置42が上流側43にあるとき)(図4(C)参照)、圧下−クレーターエンド距離Lはプラスの値をとり、圧下位置42から見てクレーターエンド位置41が上流側43にあるとき(クレーターエンド位置41から見て圧下位置42が下流側44にあるとき)(図4(A)参照)、圧下−クレーターエンド距離Lはマイナスの値をとる。 FIG. 4 shows a cross section during continuous casting including the vicinity of the reduction roll pair 6. The reduction roll 1 and the reduction roll 2 form a reduction roll pair 6. The slab 10 during casting is supported from both sides by the support roll 40. The reduction roll pair 6 is arranged in a part of the support roll band. In each of FIGS. 4A to 4C, the region of the solid phase 47 increases and the region of the liquid phase 49 decreases toward the downstream side 44 in the casting direction 45. A solid-liquid coexisting layer 48 is formed between the solid phase 47 and the liquid phase 49. The crater end position 41 is the position where the entire thickness direction of the slab 10 becomes the solid phase 47. The crater end position 41 is located on the upstream side 43 of the reduction position 42 in FIG. 4 (A), exactly on the reduction position 42 in FIG. 4 (B), and on the downstream side 44 of the reduction position 42 in FIG. 4 (C). The distance from the reduction position 42 to the crater end position 41 in the casting direction 45 is referred to as "reduction-crater end distance L". When the crater end position 41 is on the downstream side 44 when viewed from the reduction position 42 (when the reduction position 42 is on the upstream side 43 when viewed from the crater end position 41) (see FIG. 4C), the reduction-crater end distance. L takes a positive value, and when the crater end position 41 is on the upstream side 43 when viewed from the reduction position 42 (when the reduction position 42 is on the downstream side 44 when viewed from the crater end position 41) (FIG. 4 (A)). (See), the reduction-crater end distance L takes a negative value.

まず、有限要素法を用いた変形解析により、上記凸型ディスクロール5と凸型曲線ロール4のそれぞれを用いて、所定の圧下−クレーターエンド距離Lとして鋳造中の鋳片に対し、同一の圧下力で連続鋳造中の鋳片を圧下したときに、どの程度の圧下量が得られるか、変形挙動を求めた。連続鋳造する鋳片は、C含有量が0.40質量%の高炭素鋼であり、鋳片の幅Wが550mm、厚さが400mmである。凸型ディスクロール5は、図3に示すように、幅中央に200mmの幅を有する水平部20を有し、水平部20の両側に傾斜17°の傾斜部21を設けている。凸型曲線ロール4は、図1(B)、図2に示すように、ロール回転軸12を通る断面におけるロール外周形状11が、円弧半径R1が400mmの円弧形状18としている。どちらの凸型ロール3も、幅中心位置13のロール半径rCは200mmである。凸型ディスクロール5は、圧下量10mmまでは水平部20と傾斜部21のみで鋳片に接している。凸型曲線ロール4は、圧下量10mmまでは円弧形状18部のみで鋳片10に接している。図1に示すように、圧下ロール対のうち、F側(下側)の圧下ロール2はフラットロールであり、L側(上側)の圧下ロール1にそれぞれの凸型ロール3を用いている。 First, by deformation analysis using the finite element method, using each of the convex disc roll 5 and the convex curved roll 4, the same reduction is applied to the slab being cast with a predetermined reduction-crater end distance L. The deformation behavior was determined to determine how much reduction amount could be obtained when the slab during continuous casting was reduced by force. The slab to be continuously cast is high carbon steel having a C content of 0.40% by mass, and the width W of the slab is 550 mm and the thickness is 400 mm. As shown in FIG. 3, the convex disc roll 5 has a horizontal portion 20 having a width of 200 mm at the center of the width, and inclined portions 21 having an inclination of 17 ° are provided on both sides of the horizontal portion 20. As shown in FIGS. 1B and 2, the convex curved roll 4 has a roll outer peripheral shape 11 in a cross section passing through the roll rotation shaft 12 and an arc shape 18 having an arc radius R 1 of 400 mm. In both convex rolls 3, the roll radius r C at the width center position 13 is 200 mm. The convex disc roll 5 is in contact with the slab only by the horizontal portion 20 and the inclined portion 21 up to a reduction amount of 10 mm. The convex curved roll 4 is in contact with the slab 10 with only 18 arcuate parts up to a reduction amount of 10 mm. As shown in FIG. 1, among the reduction roll pairs, the reduction roll 2 on the F side (lower side) is a flat roll, and each convex roll 3 is used for the reduction roll 1 on the L side (upper side).

有限要素法による変形解析において、圧下ロールとして凸型ディスクロール5と凸型曲線ロール4を用い、圧下力を100トン重、140トン重(凸型曲線ロール4はさらに160トン重)として、圧下ロールによる圧下量を評価した。上記定義した圧下−クレーターエンド距離Lについては、−4mから+5mまでの区間で6点の距離を設定して、それぞれの距離において圧下を行った場合について解析を行い、圧下量を算出した。横軸を圧下−クレーターエンド距離L、縦軸を圧下量として、凸型曲線ロール4を用いた場合の結果を図5、凸型ディスクロール5を用いた場合の結果を図6に示す。凸型曲線ロール4、凸型ディスクロール5のいずれも、圧下−クレーターエンド距離Lが大きくなるほど、即ち、クレーターエンド位置41が圧下位置42よりも下流側に位置するほど、圧下量が大きくなる。また、圧下力が大きくなるほど、圧下量が大きくなる。 In the deformation analysis by the finite element method, the convex disc roll 5 and the convex curve roll 4 are used as the reduction rolls, and the reduction force is 100 tons and 140 tons (the convex curve roll 4 has an additional 160 tons). The amount of reduction by the roll was evaluated. Regarding the reduction-crater end distance L defined above, distances of 6 points were set in the section from -4 m to + 5 m, and analysis was performed for the case where reduction was performed at each distance, and the reduction amount was calculated. FIG. 5 shows the result when the convex curve roll 4 is used, and FIG. 6 shows the result when the convex disc roll 5 is used, where the horizontal axis is the reduction-crater end distance L and the vertical axis is the reduction amount. In both the convex curve roll 4 and the convex disc roll 5, the reduction amount increases as the reduction-crater end distance L increases, that is, as the crater end position 41 is located downstream of the reduction position 42. Further, the larger the rolling force, the larger the rolling force.

第1に、例えば同じ圧下−クレーターエンド距離L=0m、圧下力140トン重において、凸型ディスクロール5では圧下量が2.5mmであったのに対し、凸型曲線ロール4では6.5mmの大きな圧下量を得ることができ、凸型曲線ロール4は凸型ディスクロール5と比較し、2.5倍程度の感受性を有することが確認できた。 First, for example, at the same reduction-crater end distance L = 0 m and a reduction force of 140 tons, the reduction amount was 2.5 mm for the convex disc roll 5, whereas it was 6.5 mm for the convex curved roll 4. It was confirmed that the convex curved roll 4 had about 2.5 times the sensitivity of the convex disc roll 5 as compared with the convex disc roll 5.

第2に、圧下−クレーターエンド距離Lが0mと2mの場合の圧下量の変化量について見ると、同じ圧下力140トン重において、凸型ディスクロール5を用いた場合は0.5mm程度であるのに対し、凸型曲線ロール4を用いた場合は圧下量の変化が1mm程度であり、凸型曲線ロール4は凸型ディスクロール5と比較し、2倍程度の感受性を有することが確認できた。 Secondly, looking at the amount of change in the amount of reduction when the reduction-crater end distance L is 0 m and 2 m, it is about 0.5 mm when the convex disc roll 5 is used at the same reduction force of 140 tons. On the other hand, when the convex curved roll 4 is used, the change in the rolling reduction amount is about 1 mm, and it can be confirmed that the convex curved roll 4 has about twice the sensitivity as compared with the convex disc roll 5. It was.

次に、実際の連続鋳造装置を用いた連続鋳造において、圧下ロール1として凸型曲線ロール4を用いて鋳片10を圧下し、圧下−クレーターエンド距離Lを種々変更して圧下量の実測を行った。鋳造する鋳片サイズ及び成分は上記有限要素法解析と同じであり、鋳片の幅Wが550mm、厚さが400mm、C含有量が0.40質量%の高炭素鋼である。凸型曲線ロール4の形状も上記有限要素法解析と同じであり、図2に示すように、ロール回転軸12を通る断面におけるロール外周形状11が、円弧半径R1が400mmの円弧形状18としている。幅中心位置13のロール半径rCは200mmである。 Next, in continuous casting using an actual continuous casting apparatus, the slab 10 is reduced by using the convex curved roll 4 as the reduction roll 1, and the reduction-crater end distance L is variously changed to measure the reduction amount. went. The slab size and composition to be cast are the same as in the above finite element method analysis, and the slab is a high carbon steel having a width W of 550 mm, a thickness of 400 mm, and a C content of 0.40% by mass. The shape of the convex curved roll 4 is the same as that of the above-mentioned finite element method analysis, and as shown in FIG. 2, the roll outer peripheral shape 11 in the cross section passing through the roll rotation axis 12 is an arc shape 18 having an arc radius R 1 of 400 mm. There is. The roll radius r C at the width center position 13 is 200 mm.

図1に示すように、圧下ロール対6と、圧下ロール対6の上流側に隣接するロール対7の両方において、上下のロール支持機構の間隔を計測する磁歪センサを設置してロール間隔測定装置8とし、上下ロール間のロール間隔測定を行った。上面側の圧下ロール1として凸型曲線ロール4を用いている圧下ロール対6については、ロール間隔として幅中央部の上下ロール間隔を採用している。上流側の隣接するロール対7のロール間隔と圧下ロール対6のロール間隔との差をもって、圧下ロールによる圧下量としている。 As shown in FIG. 1, a magnetostriction sensor for measuring the distance between the upper and lower roll support mechanisms is installed on both the reduction roll pair 6 and the roll pair 7 adjacent to the upstream side of the reduction roll pair 6 to measure the roll interval. The roll interval was set to 8 and the roll interval between the upper and lower rolls was measured. Regarding the reduction roll pair 6 in which the convex curved roll 4 is used as the reduction roll 1 on the upper surface side, the vertical roll interval in the center of the width is adopted as the roll interval. The difference between the roll interval of the adjacent rolls 7 on the upstream side and the roll interval of the reduction rolls 6 is defined as the reduction amount by the reduction rolls.

圧下ロールの圧下力を140トン重とし、鋳造速度について、0.40m/min一定の鋳造から、鋳造速度を上昇して0.50m/minの速度まで増速した。このとき、時間の経過とともにクレーターエンド位置は上流側から下流側に移動する。経過時刻毎のクレーターエンド位置41を鋳造速度の変更履歴を反映した伝熱計算により定まる凝固位置の推定位置として算出し、圧下−クレーターエンド距離Lを算定した。圧下−クレーターエンド距離Lが、−5mから0.5mピッチで5mになるまでのタイミングを算出し、それぞれのタイミングにおいて、前後0.25mの計測結果を平均して圧下量を求めた。横軸を圧下−クレーターエンド距離L、縦軸を圧下量として、図7の◆印で示した。同図には、同時に前記有限要素法解析による結果を◇印で示している。図7から明らかなように、圧下ロールとして凸型曲線ロール4を用いたとき、圧下−クレーターエンド距離Lと圧下量との関係は、有限要素法解析結果と実際の連続鋳造での実測結果がきわめて良好に一致していることがわかる。 The rolling force of the rolling roll was set to 140 tons, and the casting speed was increased from a constant 0.40 m / min casting to a speed of 0.50 m / min by increasing the casting speed. At this time, the crater end position moves from the upstream side to the downstream side with the passage of time. The crater end position 41 for each elapsed time was calculated as an estimated position of the solidification position determined by heat transfer calculation reflecting the change history of the casting speed, and the reduction-crater end distance L was calculated. The timing from the reduction-crater end distance L to 5 m at a pitch of 0.5 m was calculated, and the reduction amount was obtained by averaging the measurement results of 0.25 m before and after each timing. The horizontal axis represents the reduction-crater end distance L, and the vertical axis represents the reduction amount, which are indicated by the ◆ marks in FIG. At the same time, the results of the finite element method analysis are indicated by ◇ in the figure. As is clear from FIG. 7, when the convex curved roll 4 is used as the reduction roll, the relationship between the reduction-crater end distance L and the reduction amount is the result of the finite element method analysis and the actual measurement result in the actual continuous casting. It can be seen that the agreement is very good.

連続鋳造実測結果と有限要素法解析結果のいずれも、圧下−クレーターエンド距離Lが−2mから+3m程度までの範囲において、距離が1m変動する毎に圧下量が0.5mm変化している。実際の連続鋳造装置においては、圧下量の変化を計測する際の精度が0.4mm程度となる。従って、圧下ロールとして凸型曲線ロールを用いて圧下量を計測することにより、圧下−クレーターエンド距離を±1.0mの範囲で計測することが可能となる。 In both the continuous casting actual measurement result and the finite element method analysis result, the reduction amount changes by 0.5 mm for every 1 m change in the reduction-crater end distance L in the range of about -2 m to + 3 m. In an actual continuous casting apparatus, the accuracy when measuring the change in the reduction amount is about 0.4 mm. Therefore, by measuring the reduction amount using a convex curved roll as the reduction roll, it is possible to measure the reduction-crater end distance within a range of ± 1.0 m.

次に、本発明のクレーターエンド位置検出方法で用いる圧下ロールである凸型曲線ロール4が具備すべき要件について、以下、第1の実施の形態、第2の実施の形態の順で説明する。 Next, the requirements to be satisfied by the convex curved roll 4 which is the reduction roll used in the crater end position detection method of the present invention will be described below in the order of the first embodiment and the second embodiment.

本発明の第1の実施の形態において、図1、図2に基づいて説明する。圧下ロール1は、ロール回転軸12を通る断面におけるロール外周形状11が、以下の形状を具備している。まず、ロール外周形状11は、鋳片の幅方向中心位置(幅中心位置13)を含む領域で外側に張り出す凸形状を構成する。外側とは、ロール外周がロール回転軸12から遠ざかる方向である。このような形状を構成することにより、幅中心位置13においてロール半径rCが最大となり、鋳片10を圧下したときに鋳片表面の圧下量は幅中心位置13が最大となる。次に、幅中心位置13からロール幅方向の両側に所定の長さ範囲を「凸形状規定範囲14」とする。凸型ロール3を用いた鋳片の圧下において、鋳片10の幅両端部は変形抵抗が大きいため、圧下を行わないことが特徴である。前記凸形状規定範囲14あるいはこれより狭い幅において鋳片10を圧下することとすれば、必要な圧下量を確保しつつ圧下に要する圧下力を低く抑えることができる。そのため、凸形状規定範囲14内において圧下ロール1の凸形状を定めておけば、本発明の良好な圧下を行うことができる。凸形状規定範囲14内における凸形状は、外側に凸であって角部を有しない曲線形状とする。外側に凸とは、ロール回転軸12から遠ざかる方向に凸との意味である。凸形状規定範囲14両端における圧下ロール半径rEに対し、幅中心位置におけるロール半径rCが大きくなるほど、圧下する際に鋳片と接する圧下ロール範囲を凸形状規定範囲内に収めつつ、最大圧下量を大きくすることができる。凸形状規定範囲両端における圧下ロール半径に対し、幅中心位置における圧下ロール半径が9mm以上大きければ、本発明の圧下ロールとして用いたときに、十分な圧下量を確保することが可能となる。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the reduction roll 1, the roll outer peripheral shape 11 in the cross section passing through the roll rotation shaft 12 has the following shape. First, the roll outer peripheral shape 11 constitutes a convex shape that projects outward in a region including the width direction center position (width center position 13) of the slab. The outside is a direction in which the outer circumference of the roll moves away from the roll rotation shaft 12. By constructing such a shape, the roll radius r C becomes maximum at the width center position 13, and when the slab 10 is reduced, the amount of reduction on the slab surface becomes maximum at the width center position 13. Next, a predetermined length range from the width center position 13 on both sides in the roll width direction is defined as a "convex shape defined range 14". Under the reduction of the slab using the convex roll 3, the width both ends of the slab 10 have a large deformation resistance, so that the reduction is not performed. If the slab 10 is reduced in the convex shape defined range 14 or a width narrower than this, the reduction force required for reduction can be suppressed low while ensuring the required reduction amount. Therefore, if the convex shape of the reduction roll 1 is determined within the convex shape regulation range 14, the good reduction of the present invention can be performed. The convex shape within the convex shape defined range 14 is a curved shape that is convex outward and has no corners. The outward convex means that it is convex in the direction away from the roll rotation axis 12. As the roll radius r C at the center of the width increases with respect to the reduction roll radius r E at both ends of the convex shape specified range 14, the maximum reduction while keeping the reduction roll range in contact with the slab during reduction within the convex shape specified range. The amount can be increased. If the reduction roll radius at the width center position is 9 mm or more larger than the reduction roll radius at both ends of the convex shape specified range, it is possible to secure a sufficient reduction amount when used as the reduction roll of the present invention.

凸形状規定範囲14内における凸形状のうちで最も簡潔にして効果的な形状として、図2に示すように、単一の円弧半径R1を有する円弧形状18とすることができる。このとき、凸形状規定範囲14内のロール外周形状11は、凸形状規定範囲14の長さ部分を弦31とする弓形形状を構成する。凸形状規定範囲14の長さ(弦31の長さ)をs、弓形の半径をR、弓形の弧32の高さ(凸形状規定範囲両端における圧下ロール半径rEと幅中心位置におけるロール半径rCとの差)をh(凸形状しろ)としたとき、以下の関係が成立する。弓形の中心角を2θとする。
h=R(1−cosθ) (式2)
s=2R・sinθ (式3)
これらの式から、以下の式が導かれる。
cosθ=(s2−4h2)/(s2+4h2) (式4)
As the simplest and most effective shape among the convex shapes within the convex shape defined range 14, the arc shape 18 having a single arc radius R 1 can be used as shown in FIG. At this time, the roll outer peripheral shape 11 in the convex shape defined range 14 constitutes an arch shape in which the length portion of the convex shape defined range 14 is the string 31. The length of the convex shape specified range 14 (the length of the chord 31) is s, the radius of the bow shape is R, and the height of the arc 32 of the bow shape (reduced roll radius r E at both ends of the convex shape specified range and the roll radius at the width center position). When h (difference from r C ) is h (convex shape margin), the following relationship is established. Let the central angle of the bow be 2θ.
h = R (1-cosθ) (Equation 2)
s = 2R · sinθ (Equation 3)
From these equations, the following equations are derived.
cos θ = (s 2 -4h 2 ) / (s 2 + 4h 2 ) (Equation 4)

従って、まず、凸形状規定範囲(s)と凸形状しろ(h)を定め、この条件に合致するRを定める場合には、上記(式4)にsとhを代入することよってθを定め、さらに(式2)又は(式3)にθを代入してRを定めることができる。例えば、s=150mm、h=9mmを目標とする場合、上記式に代入することにより、R=316mmと導き出すことができる。一方、予めRを定めた場合には、凸形状規定範囲(s)が大きくなるほど、凸形状しろ(h)が大きくなる。例えば、鋳片幅W=550mmの連続鋳造において、R=400mmを採用する場合、上記(式3)(式4)を用いた計算により、凸形状規定範囲(s)が0.4×W=220mmであれば、凸形状しろ(h)が15.6mmとなり、凸形状規定範囲(s)が0.8×W=440mmであれば、凸形状しろ(h)が66mmとなる。 Therefore, first, the convex shape defining range (s) and the convex shape margin (h) are determined, and when R that satisfies this condition is determined, θ is determined by substituting s and h into the above (Equation 4). Further, R can be determined by substituting θ into (Equation 2) or (Equation 3). For example, when s = 150 mm and h = 9 mm are targeted, R = 316 mm can be derived by substituting into the above equation. On the other hand, when R is determined in advance, the larger the convex shape defined range (s), the larger the convex shape margin (h). For example, when R = 400 mm is adopted in continuous casting with a slab width W = 550 mm, the convex shape defined range (s) is 0.4 × W = by the calculation using the above (Equation 3) and (Equation 4). If it is 220 mm, the convex shape margin (h) is 15.6 mm, and if the convex shape specified range (s) is 0.8 × W = 440 mm, the convex shape margin (h) is 66 mm.

以上のように、凸形状規定範囲14(s)が0.4×Wであれば、円弧形状18の半径Rを400mm程度の好適な値としたときに、凸形状規定範囲両端における圧下ロール半径rEと幅中心位置におけるロール半径rCとの差h(凸形状しろ)を9mm以上とすることができ、圧下ロール1として用いたときに十分な圧下しろを確保することができる。そこで本発明では、凸形状規定範囲14を0.4×Wと定めることとした。 As described above, when the convex shape defined range 14 (s) is 0.4 × W, when the radius R of the arc shape 18 is set to a suitable value of about 400 mm, the rolling radius at both ends of the convex shape defined range is reduced. The difference h (convex shape margin) between r E and the roll radius r C at the center of the width can be 9 mm or more, and a sufficient reduction margin can be secured when used as the reduction roll 1. Therefore, in the present invention, the convex shape defined range 14 is defined as 0.4 × W.

凸形状規定範囲14内における凸形状としては、上記単一の円弧半径R1を有する円弧形状18の他、放物線形状、楕円形状、双曲線形状、場所によって半径が異なる円弧を滑らかに接続した形状などから、任意に選択することができる。凸形状を構成する、角部を有しない曲線形状において、曲線の曲率半径は最小でも1×h以上とすると好ましい。これにより、凸形状が曲線であることによる本発明の効果を十分に発揮することができる。曲線の最小曲率半径については、後述の第2の実施の形態においても同様である。 Convex shapes include the arc shape 18 having a single arc radius R 1 , a parabolic shape, an elliptical shape, a hyperbolic shape, and a shape in which arcs having different radii depending on the location are smoothly connected. Can be selected arbitrarily from. In a curved shape having no corners, which constitutes a convex shape, the radius of curvature of the curve is preferably at least 1 × h or more. As a result, the effect of the present invention due to the convex shape being a curved line can be fully exhibited. The minimum radius of curvature of the curve is the same in the second embodiment described later.

圧下ロールの凸形状規定範囲14の外側で幅方向端部側のロール外周形状11については、特に規定するものではない。好ましくは、外周形状を直線状又は角部を有しない曲線状とする。幅方向両端部のロール形状を円筒形状22とする場合、ロールの外周形状は、凸形状規定範囲14から円筒形状22の位置に至るまで、滑らかな直線と曲線の組み合わせであって角部を有しない形状とすると好ましい。円筒形状22に接続する直前においては、外側に凹の曲線とすると良い。 The roll outer peripheral shape 11 on the outer side of the convex shape defined range 14 of the rolling roll and on the end side in the width direction is not particularly specified. Preferably, the outer peripheral shape is a straight line or a curved shape having no corners. When the roll shape at both ends in the width direction is a cylindrical shape 22, the outer peripheral shape of the roll is a combination of smooth straight lines and curves from the convex shape defined range 14 to the position of the cylindrical shape 22 and has corners. It is preferable to have a shape that does not. Immediately before connecting to the cylindrical shape 22, it is preferable to make an outwardly concave curve.

圧下ロールのロール外周形状として最も簡潔にして効果的な形状として、図2に示すように、凸形状規定範囲14とその外の両側の所定の範囲(半径R1範囲23)については単一の円弧半径R1の円弧形状18とし、さらにその両側の半径R2範囲24については、単一の円弧半径R2の円弧形状19であって外側に凹の形状を円滑に接続し、最終的にフラットロールの円筒形状22の直線に滑らかに接続する形状を採用することができる。ロール外周形状のいずれの部位にも角部が存在しないので、圧下ロールでのロール圧下量が増大して、幅方向におけるロールでの圧下範囲が凸形状規定範囲14を超え、フラットロールの円筒形状22部が鋳片10に接するまでの圧下を行う場合においても、圧下後の鋳片表面のいずれの部位についても、角が形成されない円滑な表面とすることができる。その結果、連続鋳造に続く後工程の熱間圧延において、凸型ロールで圧延したために生成した鋳片の凹形状に起因する圧延疵が発生することを防止できる。 As the simplest and most effective shape of the roll outer circumference of the rolling roll, as shown in FIG. 2, a single convex shape defined range 14 and a predetermined range (radius R 1 range 23) on both sides thereof are single. The arc shape 18 has an arc radius R 1 , and the radius R 2 range 24 on both sides thereof is a single arc shape 19 with an arc radius R 2 and a concave shape is smoothly connected to the outside, and finally. A shape that smoothly connects to the straight line of the cylindrical shape 22 of the flat roll can be adopted. Since there are no corners in any part of the outer peripheral shape of the roll, the roll reduction amount in the reduction roll increases, the reduction range in the roll in the width direction exceeds the convex shape regulation range 14, and the cylindrical shape of the flat roll. Even when the reduction is performed until the 22 parts come into contact with the slab 10, any portion of the surface of the slab after the reduction can have a smooth surface without forming corners. As a result, it is possible to prevent rolling defects caused by the concave shape of the slab generated by rolling with the convex roll in the hot rolling in the post-process following the continuous casting.

本発明の圧下ロールである凸型曲線ロール4が具備すべき要件として、本発明の第2の実施の形態について、図8に基づいて説明する。第2の実施の形態において、圧下ロールは、ロール回転軸を含む断面におけるロール外周形状が、以下の形状を具備している。即ち、前記第1の実施の形態においては、凸形状規定範囲内における凸形状として、外側に凸であって角部を有しない曲線形状と定めていた。これに対して第2の実施の形態では、凸形状規定範囲内における凸形状として、外側に凸の曲線16と長さが0.25×W以内の直線17との組み合わせであって角部を有しない形状と定める。以下、このように定めた根拠について説明する。 As a requirement to be satisfied by the convex curved roll 4 which is the reduction roll of the present invention, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the reduction roll has the following shape as the outer peripheral shape of the roll in the cross section including the roll rotation axis. That is, in the first embodiment, the convex shape within the specified convex shape range is defined as a curved shape that is convex outward and has no corners. On the other hand, in the second embodiment, the convex shape within the specified convex shape is a combination of the outwardly convex curve 16 and the straight line 17 having a length of 0.25 × W or less, and the corner portion is formed. It is defined as a shape that does not have. The grounds for this determination will be described below.

上記第2の実施の形態についても、有限要素法を用いた変形解析によってその有効性を確認した。ロール外周形状11として、図8(A)に示すように、凸の曲線16と直線17との組み合わせについて、凸の曲線は円弧半径R1が0.8×Wの円弧形状18とし、直線17は、幅中心位置13を中心にしてロール軸に平行に任意の長さの直線部を設け、円弧形状18と直線17とを滑らかに接続した。直線17の長さを種々に設定した上で、圧下−クレーターエンド距離Lが0mmとなるように鋳造条件を調整し、圧下力を140トン重として圧下力を付与し、有限要素法による変形解析で圧下量を算出した。その結果を図8(B)に示す。直線17の長さDについて、図中にD/Wで表記している。D/Wが大きくなるほど、即ち直線17の長さDが長くなるほど、圧下量は次第に減少するものの、直線17の長さDが0.25×W以下の範囲であれば、凸型ディスクロール5よりも大きな圧下量を実現できることがわかった。そこで、第2の実施の形態についても、本発明の圧下ロールの形状として定めることとした。 The effectiveness of the second embodiment was also confirmed by deformation analysis using the finite element method. As the roll outer peripheral shape 11, as shown in FIG. 8A, for the combination of the convex curve 16 and the straight line 17, the convex curve has an arc shape 18 having an arc radius R 1 of 0.8 × W, and the straight line 17 Provided a straight line portion of an arbitrary length parallel to the roll axis with the width center position 13 as the center, and smoothly connected the arc shape 18 and the straight line 17. After setting various lengths of the straight line 17, the casting conditions are adjusted so that the reduction-crater end distance L is 0 mm, the reduction force is set to 140 tons, and the reduction force is applied, and the deformation analysis is performed by the finite element method. The amount of reduction was calculated with. The result is shown in FIG. 8 (B). The length D of the straight line 17 is indicated by D / W in the figure. As the D / W becomes larger, that is, as the length D of the straight line 17 becomes longer, the reduction amount gradually decreases, but if the length D of the straight line 17 is in the range of 0.25 × W or less, the convex disc roll 5 It was found that a larger reduction amount can be achieved. Therefore, the second embodiment is also defined as the shape of the reduction roll of the present invention.

以上詳細に説明したように、本発明において図1に示すように、連続鋳造装置に圧下ロール対6を1対設け、圧下ロール対6を構成する圧下ロールのうちの少なくとも一方を凸型曲線ロール4とし、所定の圧下力で圧下した際における圧下量を計測することにより、その圧下ロール対6の近傍にクレーターエンド位置41が存する場合において、圧下位置42とクレーターエンド位置41との間の距離(圧下−クレーターエンド距離L)を評価することができる。ただし、精度良くクレーターエンド位置41を評価するためには、圧下−クレーターエンド距離の変化に対する圧下量の変化が大きい領域である、圧下−クレーターエンド距離Lが−2mから+3mの範囲に、クレーターエンド位置41がある必要がある。例えば、圧下ロール対6を連続鋳造装置の機端46から上流側43に2mの位置に配置した場合、クレーターエンド位置41の存在領域が、機端46から上流側に5m〜機端46位置の範囲にあるときは、精度良くクレーターエンド位置41を計測することができるが、機端46から上流側43に5m以上離れた位置にクレーターエンド位置41が存する場合には、クレーターエンド位置41を精度良く評価できない。 As described in detail above, as shown in FIG. 1 in the present invention, a pair of reduction roll pairs 6 is provided in the continuous casting apparatus, and at least one of the reduction rolls constituting the reduction roll pair 6 is a convex curved roll. By measuring the amount of reduction when the pressure is reduced by a predetermined reduction force, the distance between the reduction position 42 and the crater end position 41 when the crater end position 41 exists in the vicinity of the reduction roll pair 6. (Compression-crater end distance L) can be evaluated. However, in order to evaluate the crater end position 41 with high accuracy, the crater end is in the range where the reduction-crater end distance L is in the range of -2 m to + 3 m, which is a region where the change in the reduction amount is large with respect to the change in the reduction-crater end distance. There must be position 41. For example, when the reduction roll pair 6 is arranged at a position 2 m from the machine end 46 of the continuous casting apparatus to the upstream side 43, the existing area of the crater end position 41 is located 5 m to the upstream side from the machine end 46 to the machine end 46 position. When it is within the range, the crater end position 41 can be measured accurately, but when the crater end position 41 exists at a position 5 m or more away from the machine end 46 on the upstream side 43, the crater end position 41 is accurately measured. I can't evaluate it well.

本発明においては、圧下ロール1として凸型曲線ロール4を設けた圧下ロール対6を、鋳造方向45に少なくとも2箇所に配置することにより、クレーターエンド位置41を精度良く評価できる鋳造方向範囲を拡大することができる。例えば、第1の圧下ロール対を機端から上流側に4mの位置に配置し、第2の圧下ロール対を機端から上流側に2mの位置に配置する。クレーターエンド位置が機端から上流側に6m〜4mであれば第1の圧下ロール対で評価し、同4m〜2mであれば第1と第2の両方の圧下ロール対で評価でき、同2m〜機端であれば第2の圧下ロール対で評価することができる。この際特に、クレーターエンド位置4m〜2mの範囲においては、2対のロール圧下量を基準とした位置推定が可能となる。測定感度を示す指標S/N比=[信号強度]/[バックグラウンドノイズ]は、データ積算回数Nの√N倍に比例する。従って、圧下ロール対を二対ロールとすると、一対ロールの場合に比べ推定精度が√2倍となる。このことから、より精緻な鋳造速度制御による、クレーターエンド位置の安定化が期待できる。例えば低炭鋼種のようにクレーターエンドが短く、一対ロールだけでの位置推定ではオーバーランのリスクがある場合に、効果的である。 In the present invention, by arranging the reduction roll pairs 6 provided with the convex curved roll 4 as the reduction roll 1 at at least two positions in the casting direction 45, the casting direction range in which the crater end position 41 can be evaluated accurately is expanded. can do. For example, the first reduction roll pair is arranged at a position 4 m upstream from the machine edge, and the second reduction roll pair is arranged 2 m upstream from the machine edge. If the crater end position is 6 m to 4 m upstream from the machine edge, it can be evaluated by the first reduction roll pair, and if it is 4 m to 2 m, it can be evaluated by both the first and second reduction roll pairs. ~ If it is the machine edge, it can be evaluated by the second reduction roll pair. At this time, in particular, in the range of the crater end position of 4 m to 2 m, the position can be estimated based on the two pairs of roll reduction amounts. The index S / N ratio = [signal strength] / [background noise] indicating the measurement sensitivity is proportional to √N times the number of times of data integration N. Therefore, if the reduction roll pair is a two-pair roll, the estimation accuracy is √2 times that of the pair roll. From this, it can be expected that the crater end position will be stabilized by more precise casting speed control. For example, it is effective when the crater end is short and there is a risk of overrun in position estimation using only a pair of rolls, such as low coal steel grades.

鋳片形状が、幅:550mm、厚さ:400mmのブルームを鋳造する、機長が30mの湾曲型のブルーム連続鋳造装置を用い、成分含有量が質量%で、C:0.4%、Si:0.5%、Mn:1.4%、P:0.03%、S:0.05%である高炭素鋼を鋳造する際において、本発明を適用した。 Using a curved bloom continuous casting device with a machine length of 30 m, which casts bloom with a slab shape of width: 550 mm and thickness: 400 mm, the component content is mass%, C: 0.4%, Si: The present invention was applied when casting high carbon steel having 0.5%, Mn: 1.4%, P: 0.03%, and S: 0.05%.

本発明例では、図1に示すように、機端から上流側26.5mの位置に、F面ロールはフラットロール、L面ロールが凸型曲線ロール4である圧下ロール対6を準備した。圧下ロール対6と、圧下ロール対の上流側に隣接するロール対7の両方において、上下のロール支持機構の間隔を計測する磁歪センサを設置してロール間隔測定装置8とし、上下ロール間のロール間隔測定を行い、圧下量の評価を行った。圧下力は140トン重とした。
本発明の凸型曲線ロール4としては、図2に示すように、凸形状規定範囲14(幅中心位置からロール幅方向の両側に合計で長さ0.40×W=220mmの範囲)を含んで半径が430mm一定の円弧形状18であり、凸形状規定範囲14両端における圧下ロール半径rEに対し、幅中心位置13におけるロール半径rCが14mm大きいロールを用いた。幅中心位置13のロール半径rCは400mmである。凸形状規定範囲14内の円弧形状18は、凸形状規定範囲14の外側まで継続し(半径R1範囲23)、半径R1範囲23は440mmである。その後、円弧半径R2=100mmで外に凹の円弧形状19(半径R2範囲24)と滑らかに接続し、最終的にロール半径rF340mmの円筒形状22を有するフラットロール部に滑らかに接続している。
In the example of the present invention, as shown in FIG. 1, a reduction roll pair 6 in which the F-plane roll is a flat roll and the L-plane roll is a convex curved roll 4 is prepared at a position 26.5 m upstream from the machine edge. In both the reduction roll pair 6 and the roll pair 7 adjacent to the upstream side of the reduction roll pair, a magnetostrictive sensor for measuring the distance between the upper and lower roll support mechanisms is installed to form a roll interval measuring device 8, and a roll between the upper and lower rolls is used. The interval was measured and the reduction amount was evaluated. The rolling force was 140 tons.
As shown in FIG. 2, the convex curved roll 4 of the present invention includes a convex shape defined range 14 (a range of a total length of 0.40 × W = 220 mm on both sides in the roll width direction from the width center position). A roll having an arc shape 18 having a constant radius of 430 mm and a roll radius r C at the width center position 13 larger than the reduction roll radius r E at both ends of the convex shape defined range 14 was used. The roll radius r C at the width center position 13 is 400 mm. The arc shape 18 in the convex shape defined range 14 continues to the outside of the convex shape defined range 14 (radius R 1 range 23), and the radius R 1 range 23 is 440 mm. After that, it is smoothly connected to the outwardly concave arc shape 19 (radius R 2 range 24) with an arc radius R 2 = 100 mm, and finally to a flat roll portion having a cylindrical shape 22 having a roll radius r F 340 mm. are doing.

比較例においては、クレーターエンド位置を予測するに際し、圧下ロールを用いず、放射温度計による鋳片表面温度測定結果で検量した伝熱計算から求められる位置とした。 In the comparative example, when predicting the crater end position, the position was determined from the heat transfer calculation measured by the slab surface temperature measurement result with a radiation thermometer without using a reduction roll.

本発明例、比較例ともに、鋳造中のクレーターエンド位置が機端よりも下流側とならない範囲内で、最大の鋳造速度で鋳造を行った。クレーターエンド位置が機端よりも上流側にあることを、過圧下時に固液界面で発生する内部割れの存在があることから確認した。 In both the examples of the present invention and the comparative examples, casting was performed at the maximum casting speed within a range in which the crater end position during casting was not on the downstream side of the machine edge. It was confirmed that the crater end position is on the upstream side of the machine edge because of the presence of internal cracks that occur at the solid-liquid interface under overpressure.

比較例では、クレーターエンド位置41の目標を、機端46から上流側43に5.0mの位置とすることが必要であった。
これに対して本発明例においては、圧下ロール対6による圧下量を常時計測し、圧下量が6mmを超えないように鋳造速度の調整を行った。その結果、クレーターエンド位置41の目標を、機端46から上流側43に3.0mの位置とすることが可能となった。クレーターエンド位置目標を比較例の5.0mから本発明例の3.0mに変更できたことに起因して、平均鋳造速度を8%向上することができ、連続鋳造装置の生産性の増大を実現することができた。
In the comparative example, it was necessary to set the target of the crater end position 41 at a position of 5.0 m from the machine end 46 to the upstream side 43.
On the other hand, in the example of the present invention, the reduction amount by the reduction roll pair 6 was constantly measured, and the casting speed was adjusted so that the reduction amount did not exceed 6 mm. As a result, the target of the crater end position 41 can be set to a position of 3.0 m from the machine end 46 to the upstream side 43. Due to the fact that the crater end position target could be changed from 5.0 m in the comparative example to 3.0 m in the example of the present invention, the average casting speed could be improved by 8%, and the productivity of the continuous casting apparatus could be increased. I was able to realize it.

1 圧下ロール
2 圧下ロール
3 凸型ロール
4 凸型曲線ロール
5 凸型ディスクロール
6 圧下ロール対
7 隣接するロール対
8 ロール間隔測定装置
10 鋳片
11 ロール外周形状
12 ロール回転軸
13 幅中心位置
14 凸形状規定範囲
15 角部
16 曲線
17 直線
18 円弧形状
19 円弧形状
20 水平部
21 傾斜部
22 円筒形状
23 半径R1範囲
24 半径R2範囲
31 弦
32 弧
40 サポートロール
41 クレーターエンド位置
42 圧下位置
43 上流側
44 下流側
45 鋳造方向
46 機端
47 固相
48 固液共存層
49 液相
L 圧下−クレーターエンド距離
W 鋳片幅
C 幅中心位置の圧下ロール半径
F 幅端部の圧下ロール半径
E 凸形状規定範囲両端の圧下ロール半径
1 円弧半径
2 円弧半径
h 弓形の弧の高さ
s 弓形の弦の長さ
θ 弓形の中心角の半分
R 弓形の半径
1 Reduced roll 2 Reduced roll 3 Convex roll 4 Convex curved roll 5 Convex disc roll 6 Reduced roll vs 7 Adjacent roll 8 Roll interval measuring device 10 Slab 11 Roll outer circumference shape 12 Roll rotation shaft 13 Width center position 14 Convex shape Specified range 15 Square part 16 Curve 17 Straight line 18 Arc shape 19 Arc shape 20 Horizontal part 21 Inclined part 22 Cylindrical shape 23 Radius R 1 Range 24 Radius R 2 Range 31 String 32 Arc 40 Support roll 41 Crater end position 42 Reduction position 43 Upstream side 44 Downstream side 45 Casting direction 46 Machine end 47 Solid phase 48 Solid-liquid coexistence layer 49 Liquid phase L Reduction-crater end distance W Slab width r C Width center position reduction roll radius r F width End reduction roll Radius r E Convex shape Specified range Reduction roll radius at both ends R 1 Arc radius R 2 Arc radius h Bow-shaped arc height s Bow-shaped string length θ Half of the center angle of the bow-shaped bow-shaped radius

Claims (2)

連続鋳造中の鋳片を、1対の圧下ロール(以下「圧下ロール対」という。)によって圧下し、当該圧下ロール対による鋳片の圧下量を計測し、当該圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了位置(以下「クレーターエンド位置」という。)を求めるクレーターエンド位置検出方法であって、鋳造する鋳片幅をW(mm)とし、
前記圧下ロール対を構成する圧下ロールのうちの少なくとも一方については、ロール回転軸を含む断面におけるロール外周形状が、鋳片の幅方向中心位置(以下「幅中心位置」という。)を含む領域で外側に張り出す凸形状を構成し、前記凸形状は、前記幅中心位置からロール幅方向の両側に合計で長さ0.40×Wの範囲(以下「凸形状規定範囲」という。)において、外側に凸であって角部を有しない曲線形状、又は、外側に凸の曲線と長さが0.25×W以内の直線との組み合わせであって角部を有しない形状、のいずれかであり、前記凸形状規定範囲両端における圧下ロール半径に対し、幅中心位置における圧下ロール半径が9mm以上大きいことを特徴とする、連続鋳造におけるクレーターエンド位置検出方法。
The slabs during continuous casting are reduced by a pair of reduction rolls (hereinafter referred to as "reduction roll pairs"), the reduction amount of the slabs by the reduction roll pair is measured, and the slabs are based on the reduction amount. This is a crater end position detection method for determining the solidification completion position (hereinafter referred to as "crater end position"), and the width of the slab to be cast is W (mm).
For at least one of the reduced rolls constituting the reduced roll pair, the outer peripheral shape of the roll in the cross section including the roll rotation axis is a region including the center position in the width direction of the slab (hereinafter referred to as “width center position”). A convex shape protruding outward is formed, and the convex shape has a total length of 0.40 × W on both sides in the roll width direction from the width center position (hereinafter referred to as “convex shape defined range”). Either a curved shape that is convex outward and has no corners, or a shape that is a combination of a curve that is convex outward and a straight line with a length of 0.25 × W or less and has no corners. A method for detecting a crater end position in continuous casting, wherein the reduction roll radius at the width center position is 9 mm or more larger than the reduction roll radius at both ends of the convex shape specified range.
前記圧下ロール対を少なくとも2対以上有し、各圧下ロール対による鋳片の圧下量を計測し、当該圧下量に基づいて、前記クレーターエンド位置を求める、請求項1に記載の連続鋳造におけるクレーターエンド位置検出方法。 The crater in continuous casting according to claim 1, wherein the crater has at least two pairs of reduced rolls, the amount of reduction of the slab by each pair of reduced rolls is measured, and the crater end position is obtained based on the reduced amount. End position detection method.
JP2019075462A 2019-04-11 2019-04-11 Crater end position detection method in continuous casting Active JP7196745B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019075462A JP7196745B2 (en) 2019-04-11 2019-04-11 Crater end position detection method in continuous casting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019075462A JP7196745B2 (en) 2019-04-11 2019-04-11 Crater end position detection method in continuous casting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020171943A true JP2020171943A (en) 2020-10-22
JP7196745B2 JP7196745B2 (en) 2022-12-27

Family

ID=72830439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019075462A Active JP7196745B2 (en) 2019-04-11 2019-04-11 Crater end position detection method in continuous casting

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7196745B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63174770A (en) * 1987-01-13 1988-07-19 Kawasaki Steel Corp Method for measuring position and shape at non-solidified end part of cast slab
CN104399924A (en) * 2014-11-20 2015-03-11 东北大学 Gradient curvature raised roller of tension leveler for cogged ingot continuous casting and use method
CN104493121A (en) * 2014-11-28 2015-04-08 东北大学 Online detection method for solidified bottom end position in bloom continuous casting production process
CN106001475A (en) * 2016-06-07 2016-10-12 东北特钢集团大连特殊钢有限责任公司 Gradually-varied-curvature convex roller for continuously-cast alloy steel bloom, and heavy reduction process
JP2018196893A (en) * 2017-05-24 2018-12-13 新日鐵住金株式会社 Crater end position detection method and detection device for continuously casting slab

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63174770A (en) * 1987-01-13 1988-07-19 Kawasaki Steel Corp Method for measuring position and shape at non-solidified end part of cast slab
CN104399924A (en) * 2014-11-20 2015-03-11 东北大学 Gradient curvature raised roller of tension leveler for cogged ingot continuous casting and use method
CN104493121A (en) * 2014-11-28 2015-04-08 东北大学 Online detection method for solidified bottom end position in bloom continuous casting production process
CN106001475A (en) * 2016-06-07 2016-10-12 东北特钢集团大连特殊钢有限责任公司 Gradually-varied-curvature convex roller for continuously-cast alloy steel bloom, and heavy reduction process
JP2018196893A (en) * 2017-05-24 2018-12-13 新日鐵住金株式会社 Crater end position detection method and detection device for continuously casting slab

Also Published As

Publication number Publication date
JP7196745B2 (en) 2022-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008213014A (en) Method for controlling shape thickness of strip
JP6036659B2 (en) Roll opening control method in continuous casting machine
JP2020171943A (en) Method of detecting a crater-end position in continuous casting
JP6863078B2 (en) Crater end position detection method and detection device for continuously cast slabs
JP2007245168A (en) Method and apparatus for detecting completion of solidification in continuous casting, and method and apparatus for continuous casting
JP2004034090A (en) Continuous casting method for steel
JPH10146658A (en) Method for controlling molten metal surface level in continuous casting
JP7021608B2 (en) Method for estimating the central solid phase ratio of continuously cast slabs
CN115229149A (en) Method for determining blank shell/liquid core thickness and solidification end point of continuous casting blank based on liquid level fluctuation of crystallizer in pressing process
JPH01210160A (en) Method for predicting longitudinal crack in continuous casting
KR101500102B1 (en) Apparatus and method of controlling wear of edgedam in twin roll strip casting process
JP2007260693A (en) Method for controlling in-mold molten metal surface level in continuous casting machine
JP3549318B2 (en) Unsteady bulging detection method in continuous casting
JPWO2019172302A1 (en) Continuous steel casting method and reduction roll for continuous casting
JP4828366B2 (en) Longitudinal detection method and continuous casting method based on mold heat flux
JPS63115660A (en) Predicting method for breakout in continuous casting
JP2006263812A (en) Mold level control method for continuous caster and manufacturing method of cast piece by continuous caster
JP6961295B2 (en) Crater end position detection device for continuously cast slabs, roll segments incorporating it, and crater end position detection method for continuously cast slabs using them.
JP6094368B2 (en) Continuous casting slab and continuous casting method
JP7172346B2 (en) Reduction method for continuous casting
JPH09168847A (en) Method for continuously casting steel
JP4499016B2 (en) Slab continuous casting method
JPH0335853A (en) Method of preventing inner crack in cast slab in continuous casting
JP2000326004A (en) Method and device of controlling plate thickness for twin-drum type continuous casting equipment and recording medium
JPH01143748A (en) Continuous casting method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221128

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7196745

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151