JP2977453B2 - 連続鋳造設備における角形鋳片の菱形変形矯正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造設備における角
形鋳片の菱形変形矯正装置に関する。ビレット連続鋳造
設備によって生産された鋳片の断面形状が、矩形等、角
形断面の場合、菱形変形（Rhomboidity)が往々にして生
じる。この現象は角形断面が菱形状に歪むことであり、
その最大の原因は冷却の不均一といわれている。すなわ
ち、菱形変形の発生は、主として鋳型内や二次冷却帯域
における鋳片を不均一に冷却することにより、鋳片およ
び溶鋼部分の凝固において発生する偏った収縮力と、そ
のときの鋳片自身の機械的強度（例えば、変形抵抗や剛
性）に起因する抵抗力とのバランスが崩れ、偏った収縮
力が優っているばあいに生じる、といわれている。本発
明はこのような角形鋳片の菱形変形を矯正する装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような菱形変形は、操業条件や設
備機器の整備状態の不良により往々にして発生する。と
くに生産性向上のために高速鋳造すれば、この菱形変形
量は増大し、菱形変形した鋳片は後工程の冷却域で変形
が拡大され対角線上に割れが発生したり、圧延時にロー
ルへの噛み込み不良を起こしたりして品質や生産性に悪
影響を与えるので、各種の対策が講じられている。たと
えば、鋼種、成分調整、有害不純物含有量、溶鋼温度、
鋳込速度、溶鋼流偏心、湯面の安定制御等の操業条件の
管理を強化する方法や、また、モールドの寸法管理、各
機器の芯合せ、パスラインのロール整列精度、二次冷却
スプレイノズルの芯合せやノズル詰りチェックおよび流
量・圧力管理等の設備機器の整備を強化する方法が行わ
れている。しかしながら、これら従来の角形鋳片の菱形
変形防止法は、菱形変形の発生の抑止という点で確実さ
に欠けており、またひとたび菱形変形が発生した場合に
は、鋳込中にその菱形変形を直す適当な手段がないとい
う問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑み、角形鋳片の鋳込中に鋳片を均一に冷却することに
より菱形変形を予防すると共に、菱形変形した場合には
菱形変形を確実に矯正し、もって連続鋳造設備において
生産される鋳造鋳片の品質の向上および生産性の向上を
はかり、さらに事故率の低減や圧延歩留まりの向上を達
成することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の連続鋳造設備
における角形鋳片の菱形変形矯正装置は、湾曲した鋳片
案内通路の下流側端に引抜矯正装置を有しており、角形
鋳片を製造するための連続鋳造設備において、引抜矯正
装置の近傍の上流側に、角形鋳片の湾曲面側でない側の
両側面を挾み込み加圧する矯正装置を設けており、前記
矯正装置がロールユニットとロール開閉量同調機構とか
らなり、前記ロールユニットが、一対の円筒形竪ロール
を、一対の支軸のそれぞれにブラケットを介して支持
し、かつ前記一対の支軸には半径方向に突出するアーム
をそれぞれ取付け、該一対のアーム間に開閉用アクチュ
エータを取付けており、前記ロール開閉量同調機構が、
前記一対の支軸からそれぞれ半径方向に突出した一対の
アームと、該一対のアームにそれぞれその一端がピン連
結された一対のリンクと、該一対のリンクの他端同士を
共に連結する１本のピンと、該ピンに取付けられたブッ
シュをガイドするガイドライナーとからなり、該ガイド
ライナーは、そのガイド方向がストランド中心線の方向
と一致するように固定部材に固定されていることを特徴
とする。請求項２の菱形変形矯正装置は、請求項１記載
の発明において、前記開閉用アクチュエータの出力を高
圧と低圧に切換える切換制御装置を備え、該開閉用アク
チュエータの高出力が、鋳片材料の物性値である変形抵
抗応力値を上廻る応力を与えるに足る出力であり、前記
開閉用アクチュエータの低出力が前記変形抵抗応力値に
満たない出力に設定されていることを特徴とする。

【０００５】

【作用】請求項１の矯正装置によれば、連続鋳造設備に
て生産される角形鋳片において、そのパスラインに直交
してできる断面形状が菱形に変形した場合に、鋳込中に
変形鋳片の両側面をロール対で挾みつけて加圧し、圧延
することで菱形変形した鋳片を矯正することができる。
また、上記鋳片が菱形に変形していない場合に、鋳込中
に鋳片の側面をロール対で挾みつけて加圧し、ガイドロ
ールとして働かせることで、鋳片の進行路をストランド
中心線に沿わせることができる。その結果、二次冷却帯
域での鋳片へのスプレイ冷却が均一に行われるので、不
均一冷却を主因とする菱形変形およびその他の欠陥の発
生を未然に防ぐことができる。さらに、一対のロールが
パスライン中心線を境にして常に同量だけ同調して開閉
するようにしているので、鋳込む鋳片のサイズ（断面寸
法）が多種にわたっても、正確に断面四角形の角形鋳片
に矯正できる。請求項２の矯正装置によれば、高出力に
すると菱形変形が矯正でき、低出力にすると菱形変形を
予防することができる。つまり同じ装置で、予防と矯正
の二つの役割を果すことができる。

【０００６】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。図１は本発明の一実施例の説明図でありＸ部は引
抜矯正装置３のＸ矢視図、図２は図１のII線矢視図、図
３は図２の III線矢視図である。

【０００７】図１において、１は連続鋳造設備における
鋳型、２は二次冷却帯としての湾曲経路を通る鋳片、３
は引抜矯正装置で、湾曲した鋳片案内通路の下流側端に
設けられている。引抜矯正装置３は、一対のロール8a，
8bを備え、この一対のロール8a，8bにより鋳片の湾曲面
（上面と下面）を挾み込み締め付けると共に、ロールの
回転駆動力で鋳片に引抜力を付与し、しかも湾曲した鋳
片を直線状に矯正して送り出すことができる公知の装置
である。本発明の矯正装置Ａは前記引抜矯正装置３の近
傍の上流側に設置される。

【０００８】図２〜３において、5a，5bは鋳片２を挾み
付ける為の一対の円筒形竪ロールであり、これによりロ
ールユニット５が形成されている。そして、各ロール5
a，5bはブラケット15ａ，15ｂを介してそれぞれ支軸6
a，6bに取り付けられている。７は開閉用アクチュエー
タである油圧シリンダで、アーム17ａ，17ｂを介して支
軸6a，6bに接続されている。

【０００９】支軸6a，6bは固定フレーム18に回転自在に
支持されており、点Ｐ，Ｑを中心にそれぞれ回転可能と
なっている。したがって、油圧シリンダ７の伸縮運動に
より上記１対の円筒形竪ロール5a，5bをそのロール間距
離を狭めたり拡げたりする開閉動作を行うことができ
る。そして、前記支軸6a，6bには、図４〜５に示すロー
ル開閉量同調機構20を取り付けており、油圧シリンダ７
の伸縮運動により支軸6a,6b が同じ角度で互いに逆方向
に回転するようにしている。

【００１０】図４は上記ロール開閉量同調機構20を示す
もので、図２のIV線矢視図である。図５は図４のＶ線矢
視図である。図４に示すように、リンク10ａ，10ｂは一
端をピン9a，9bによりそれぞれ支軸6a，6bから延びたア
ーム16ａ，16ｂに回転自在に連結されており、リンク10
ａ，10ｂの他端はピン11により１点で互いに回転自在に
連結されている。

【００１１】図５に示すように、ピン11の両端にはブシ
ュ14，14がはめ込まれており、ブシュ14，14の外側には
溝を有するガイドライナー12，12が対向して設けられて
おり、ブシュ14，14はその溝内を摺動するようになって
いる。ガイドライナー12，12はその溝の方向が連続鋳造
設備のストランド中心線PLの方向と一致するように前記
固定フレーム18などの固定部材に固定されている。した
がって、油圧シリンダ７の伸縮運動により行われる支軸
6a，6bの回転運動については、上記構成のロール開閉量
同調機構20により互いに逆回転が行われるようになり、
ロールユニット５のロール5a，5b間の開閉はストランド
中心線PLを境として対称に同量ずつ行われることにな
る。

【００１２】つぎに、本実施例による菱形変形の矯正作
用を説明する。図２において、鋳片２に菱形変形の起っ
ていない理想的な形状の鋳込鋳片の場合は、鋳片２の断
面形状は実線で示すように矩形であるが、鋳片２に菱形
変形が起った場合は、その断面形状は、破線で示すよう
に菱形状に変形する。このような菱形変形が起ったと
き、ロールユニット５の各ロール5a，5bのロール間隔を
狭めて鋳片２を挾み込み加圧すると、鋳片２には破線の
ごとく変形している側面がロール軸と平行になるべく回
転しようとする力が働くが、その鋳片２の湾曲面（上下
面）側は菱形変形矯正装置Ａの後段（下流）に設置され
た引抜矯正装置３の１対の引抜きロール8a，8bにより引
抜き力が得られる程度以上に加圧されているので、鋳片
２は回転することができない。したがって、ロールユニ
ット５のロール5a，5bを閉じ側に旋回させて鋳片２を、
その変形抵抗力を上回る大きさの力を印加すると、鋳片
２は上述のように進行方向の軸まわりに回転して逃げる
ことなく、鋳片２の菱形変形した部分がロール5a，5bに
沿って圧延され、菱形変形が矯正されることになる。す
なわち、鋳片２の断面形状が正常なる矩形断面形状に戻
される。

【００１３】また、このときロールユニット５のロール
5a，5bは、引抜矯正装置３の近傍の上流側、すなわち湾
曲した二次冷却帯域の末端と引抜矯正装置３との間に位
置している。この設置位置においては、鋳片２はその表
面温度が約 900℃ないし1100℃の熱間鋳片であるので、
その変形抵抗力は冷間時のものと比してかなり小さく、
したがって、ロール5a，5bに印加すべき力も小さくてす
み、その加圧力発生装置も大規模なものを必要としない
という利点がある。

【００１４】本実施例では、ロールユニット５の開閉動
作および必要な加圧力を得るのに、１本の油圧シリンダ
７で可能な構成となっているので、構造がコンパクトで
あり、しかも加圧力の設定は油圧発生装置の設定圧を操
作することで簡単に行うことができる。

【００１５】また、本実施例において、鋳片２に菱形変
形が全く起っていない場合でも、ロールユニット５のロ
ール5a，5bにより鋳片２を挾み込み、適切な力で軽く加
圧しておくことが好ましい。この場合の加圧力は、鋳片
２が、その長軸方向の中心線が蛇行することなく、スト
ランド中心線PLの線上か、またはその近傍を進行するよ
うに鋳片の進行方向に制限を加える程度の大きさでよ
い。このように鋳片２に菱形変形が起っていない場合で
もロールユニット５のロール5a，5bによって鋳片２を挾
み込み、その蛇行を制限する程度の力で加圧すれば、菱
形変形矯正装置Ａにはロール開閉量同調機構20によるガ
イド作用と相まって、鋳片２は連続鋳造設備のストラン
ド中心線PL上を進行するようになる。鋳片２がストラン
ド中心線PL上を進行するようになると、連続鋳造設備の
二次冷却帯域でのスプレイ冷却水がより均一に鋳片にか
かるようになり、冷却がより均一化されて不均一冷却を
主因とする菱形変形およびその他の欠陥の発生を未然に
防ぐことができる。すなわち、鋳片の菱形変形およびそ
の他の欠陥の発生を予防する効果がある。

【００１６】上記のロールユニット５の加圧力は、前述
の菱形変形を矯正する場合の加圧力に比べ相対的に低圧
でよい。したがって、油圧シリンダの出力を高低に切り
換える切換制御装置として、油圧シリンダ７に圧油を供
給する油圧発生装置に、切換えスイッチを設け、高圧と
低圧に切換えるようにすることが好ましい。すなわち、
菱形変形を矯正する場合の高圧設定値と、菱形変形およ
びその他の欠陥を予防する場合の低圧設定値とをあらか
じめ設定しておき、それぞれの場合について切換えスイ
ッチにより選択するのである。切換えの時期について
は、操業当初はこの切換えスイッチを「低圧」にしてお
き、鋳片の流れを蛇行なくストランド中心線PLに沿って
中央を進むようにさせておく。このとき鋳片には前述の
ように、菱形変形の発生を予防する効果が働くが、菱形
変形自身、前述のように、数多くの要因に起因する現象
であるので、その発生を完全に阻止することはできな
い。そのため、その後鋳片に菱形変形が発生した場合
は、切換えスイッチを「高圧」に切り換え、矯正作用を
行わせる。この場合、鋳片に菱形変形が発生しているか
否かの区別は、目視においてでも簡単に判別可能である
ものなので、連続鋳造設備を操作しているオペレータの
目視判断により行なえばよい。

【００１７】上記の目視判断を行うには、ストランド上
の鋳片２を上方より見て次の要領で判断することができ
る。すなわち、鋳片２の角部は早く冷えるので黒く見
え、中央は赤く見える。そこで、図６（Ａ）のように鋳
片２の両側端部が黒く（ｂ部分）見え、中央が赤く（ｒ
部分）見えると正常と判断し、図６（Ｂ）にように鋳片
２の中間部と両側端部が黒く（ｂ部分）見えると菱形変
形が起っていると判断できる。これにより前記切換えス
イッチを手動で操作すればよい。

【００１８】なお、この実施例では、鋳片に菱形変形が
起っているか否かの判定は、上記のごとくオペレータの
目視判断によって行えるが、菱形変形検知センサ（たと
えば、レーザー干渉測長器などの距離検出器を用い、所
定位置から鋳片表面までの距離を２カ所で計測し、計測
値が一致するか異なるかで、変形の有無を判断するも
の）を用い、その出力によって自動的に判断し、その信
号に基づき油圧発生装置の吐出圧を「高圧」と、「低
圧」に選択的に切り換えることも可能である。

【００１９】ここで、油圧発生装置の設定圧の「高圧」
とは、「高圧」の状態では菱形変形矯正装置Ａは鋳片の
菱形変形した形状を圧延により矯正することを目的とし
ているので、鋳片材料の物性値である変形抵抗応力の値
を上回る程度の加圧力をロールユニット５のロール5a，
5bによって鋳片に与えるに足る出力を表わす。変形抵抗
応力の値は、たとえば、鋳片表面温度が 900℃〜1100℃
のとき、その変形抵抗応力の値は、２〜６kg／mm² （1
9.6〜58.8Ｎ／mm² ）程度となる。したがって、「高
圧」の設定値はロール5a,5b の押圧力が、この値を上回
るように調整された値とする。ロール5a,5b の押圧力が
前期条件を満足する限り、ロールユニット５のレバー比
やロール径、油圧シリンダ７のシリンダ径の選択によ
り、油圧発生装置の吐出圧そのものは、変更しなくても
よいことはもちろんである。また、設定圧の「低圧」と
は、鋳片が菱形変形してない場合には圧延する必要がな
いので、上記物性値、変形抵抗応力の値に満たない出力
をいう。

【００２０】なお、上記実施例ではロールユニットの開
閉動作および加圧力を得るために油圧発生装置と油圧シ
リンダを用いたが、他のアクチュエータ例えばモータ駆
動のスクリュウジャッキなどを用いてもよい。スクリュ
ウジャッキを用いる場合にはロール5a,5b のそれぞれを
個別のスクリュウジャッキのロッド端に装備すると共
に、正常な鋳片の側面相当位置でロールが移動停止する
ストッパを備えることでよい。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の矯正装置によれば、連続鋳造
設備にて生産される角形鋳片において、そのパスライン
に直交してできる断面形状が菱形に変形した場合に、鋳
込中に変形鋳片の両側面をロール対で挾みつけて加圧
し、圧延することで菱形変形した鋳片を矯正することが
できる。また、上記鋳片が菱形に変形していない場合
に、鋳込中に鋳片の側面をロール対で挾みつけて加圧
し、ガイドロールとして働かせることで、鋳片の進行路
をストランド中心線に沿わせることができる。その結
果、二次冷却帯域での鋳片へのスプレイ冷却が均一に行
われるので、不均一冷却を主因とする菱形変形およびそ
の他の欠陥の発生を未然に防ぐことができる。さらに、
一対のロールがパスライン中心線を境にして常に同量だ
け同調して開閉するようにしているので、鋳込む鋳片の
サイズ（断面寸法）が多種にわたっても、正確に断面四
角形の角形鋳片に矯正できる。請求項２の矯正装置によ
れば、高出力にすると菱形変形が矯正でき、低出力にす
ると菱形変形を予防することができる。つまり同じ装置
で、予防と矯正の二つの役割を果すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる矯正装置の説明図で
あり、Ｘ部は引抜矯正装置３のＸ矢視図である。

【図２】図１のII線矢視図である。

【図３】図２の III線矢視図である。

【図４】図２のIV線矢視図である。

【図５】図４のＶ線矢視図である。

【図６】菱形変形の目視判断の説明図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳片 ３ 引抜矯正装置 5a,5b 円筒形竪ロー
ル ５ ロールユニット ７ 油圧シリンダ 6a 支軸 6b 支軸 10ａ リンク 10ｂ リンク 11 ピン 12 ガイドライナ
ー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩田 浩志 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重 機械工業株式会社新居浜製造所内 (56)参考文献 特開 昭57−41863（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−95154（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/12 B22D 11/128

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湾曲した鋳片案内通路の下流側端に引抜矯
   正装置を有しており、角形鋳片を製造するための連続鋳
   造設備において、引抜矯正装置の近傍の上流側に、角形
   鋳片の湾曲面側でない側の両側面を挾み込み加圧する矯
   正装置を設けており、 前記矯正装置がロールユニットとロール開閉量同調機構
   とからなり、 前記ロールユニットが、一対の円筒形竪ロールを、一対
   の支軸のそれぞれにブラケットを介して支持し、かつ前
   記一対の支軸には半径方向に突出するアームをそれぞれ
   取付け、該一対のアーム間に開閉用アクチュエータを取
   付けており、 前記ロール開閉量同調機構が、前記一対の支軸からそれ
   ぞれ半径方向に突出した一対のアームと、該一対のアー
   ムにそれぞれその一端がピン連結された一対のリンク
   と、該一対のリンクの他端同士を共に連結する１本のピ
   ンと、該ピンに取付けられたブッシュをガイドするガイ
   ドライナーとからなり、該ガイドライナーは、そのガイ
   ド方向がストランド中心線の方向と一致するように固定
   部材に固定されていることを特徴とする連続鋳造設備に
   おける角形鋳片 の菱形変形矯正装置。
2. 【請求項２】前記開閉用アクチュエータの出力を高圧と
   低圧に切換える切換制御装置を備え、該開閉用アクチュ
   エータの高出力が、鋳片材料の物性値である変形抵抗応
   力値を上廻る応力を与えるに足る出力であり、前記開閉
   用アクチュエータの低出力が前記変形抵抗応力値に満た
   ない出力に設定されていることを特徴とする請求項１記
   載の菱形変形矯正装置。