JP3015716B2 - 鋳造ロールアライメント監視方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼業の鋳造工場
等で使用される鋳造ロールアライメントの監視方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、連続鋳造機１内のロールアライメ
ントの管理は、図６に示すようにオペレータ２が連続鋳
造機１内に入って、ロールユニット３と同じ曲率の定規
４をロール５に当てて、この定規４とロール５との距離
をミスアライメント量とし、この値が一定値以内である
ように調整して行っていた（方法１）。また、最近では
図７に示すようにダミーバー６に設置した傾斜計７を利
用した計測を行っているところもある（方法２）。これ
は、ロール５間角度を測定する傾斜計７と、その傾斜計
７より得られた信号を処理する信号処理装置とをダミー
バー６に搭載し、以下に述べるような手順でロール５の
ミスアライメント量を算出するものである。

【０００３】即ち、図８に示すように、隣合うロール５
間の鉛直に対する傾斜角θを測定するべく、傾斜計７を
積んだ平らな板体８を隣合うロール５に押し当てる機構
をダミーバー６に搭載する。傾斜計７より得られる信号
は、（ダミーバー６下方挿入式連続鋳造機の場合では）
地上側のコンピュータに引き出される。傾斜計７は各ロ
ール５毎に傾斜角θを測定し、地上側のコンピュータに
信号を出力する一方、地上側のコンピュータでは事前に
インプットされた各ロール間距離Ｌを基に、下記数式に
より、得られた傾斜角θの値を用いてアライメント測定
値Ｄを算出し、アライメント測定値Ｄとアライメント設
計値Ｄとの差でミスアライメント量を求めるのである。

【０００４】

【数１】

【０００５】さらに、図９に示すように、３つのロール
５間で一番目と３番目のロール天の位置にシュー９を押
し当てて、２番目のロール天が一番目と３番目の包絡線
上からどれだけズレているかを接触子１０を有する接触
式変位計１１で測定してミスアライメント量を算出する
方法がある（方法３）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示すよ
うにオペレータ２が連続鋳造機１内に入って測定する従
来の方法（方法１）では、多大な労力と時間を要するば
かりか、長時間の工場休止期間中にしか行えない等、き
め細かいロールアライメント管理は不可能であった。一
方、図７及び図８に示す傾斜計７を用いる従来の方法
（方法２）では、隣合うロール５の傾斜角度という相対
位置を計測するので、十分な精度が得られない。加え
て、傾斜計７による方法は、アライメント量の算出に、
ロール間距離が必要であるが、このロール間距離は実際
には変化することが少なくない。特に、隣合うロールユ
ニット３間のロール間距離においては、その傾向が強い
（スタンド設置上の都合）。従って、アライメント自体
ではそれほど狂っていなくても、計算で使用する設定値
が実際のロール間距離と異なるために、精度が得られな
かった。

【０００７】さらに、方法２の場合、図１０に示す如く
ロール５が実線で示す正規の位置から破線で示すように
位置ズレを生じてロールピッチがズレたときでも、ミス
アライメントを検出することはできない。これは図９に
示す３点測定方式（方法３）の場合も同様である。そし
て、最も大きな欠点は方法１〜方法３に至るまで非鋳造
時のみしか測定できない点である。最近の連続鋳造機で
は引抜中の鋳片に圧下を加えているところもあり、ロー
ル５には大きな反力がかかっている。このため、鋳造時
と非鋳造時では０．１ｍｍ単位でのアライメントの差異
が生じていると推測されている。このため、鋳造の如何
にかかわらず常時、アライメント監視のできることが要
求されている。これには方法２や方法３のようにダミー
バー６に測定装置を組み込んだ方法では目的を達成し得
ない。

【０００８】一方、ロールアライメント異常は、１つの
ロールユニット３内（ロールユニットは図１１又は図５
に示すように複数のロール対を１つのフレームに収めた
ものでロールスタンドとも呼ばれる。）で生じることは
少なく、多くの場合、ロールユニット３間で生じる。夫
々のロールユニット３は別の整備場で個別に調整され１
つのロールユニット３内のロールアライメントは測定し
易いため、比較的に正確に設定されている。しかし、ロ
ールユニット３間は連続鋳造機内に組み込む時に、或い
は鋳造の繰り返しによる応力等でアライメント異常が生
じるのである。従って、ロールユニット３間のミスアラ
イメントを常時、連続的に計測すれば目的の大半は達成
したことになる。さて、このアライメント異常は３次元
的に生じるもので、１１図に示す正常なロールアライメ
ントに対して、図１２〜１６に示すように多様なモード
があり、かつ実際にはこれらの複合したズレとして発生
する。

【０００９】従って、ズレが生じた時の影響の評価や、
修正復旧作業のためにも、これら多様なズレを夫々識別
して検出されねばならない。本発明は、上記問題点に鑑
み、ロールユニット間の上下、縦、横のズレ或いは捻じ
れ等のミスアライメントが鋳造中か非鋳造中かに拘らず
常時、自動的に計測できる手段を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を解決す
るための本発明の技術的手段は、鋳型から２次冷却帯出
側に至る鋳片案内ロール群を構成するように、複数の鋳
片案内ロールを有するロールユニットが複数設けられた
連続鋳造機において、ロールユニットの基準点とその隣
りのロールユニットの基準点との間の位置ズレを、夫々
の基準点上に設置したズレ検出ブロックに組み込んだ光
源と受光手段との組合せによって３次元的に検出するよ
うにした点にある。

【００１１】従って、ロールユニット間のミスアライメ
ントを極めて安定して計測できる。また、実際に大きな
応力を受けている鋳造中にロールアライメントを連続的
に監視することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面の実施例にし
たがって説明する。図５に示すように、連続鋳造機に
は、鋳型から２次冷却帯出側に至る鋳片案内ロール群を
構成するように、複数の鋳片案内ロール２１を有するロ
ールユニット２２が複数設けられ、対をなす多数の鋳片
案内ロール２１が鋳型から間隔を置いて連続状に配置さ
れている。図例では、３対の鋳片案内ロール２１を１つ
のフレームに収めてなるロールユニット２２が構成され
ており、３台のロールユニット２２間のロールアライメ
ントを測定している。各ロールユニット２２には、図２
に示すようにその中に基準点となる金属性のベース２３
が固着されている。その基準点のベース２３に、図１に
示すようにズレ検出ブロック２４（２４ａ，２４ｂ）を
位置ズレのないように確実に取り付ける。

【００１３】図１に示すように、隣合うロールユニット
２２間の対応する夫々のズレ検出ブロック２４ａ，２４
ｂは繋がっておらず、隣合うロールユニット２２が多少
のズレを生じても接触しない程度に隙間を開けて設置さ
れている。このズレ検出ブロック２４ａ，２４ｂは、図
３に示すように一方のズレ検出ブロック２４ａが光源
側、他方のズレ検出ブロック２４ｂが受光側となってい
る。即ち、一方のズレ検出ブロック２４ａには、光源２
６（ランプでも発光ダイオードでもよい）、スリット２
７、コリメートレンズ２８、半透明ミラー２９、ミラー
３０，３１、焦点用レンズ３２，３３が組み込まれ、他
方のズレ検出ブロック２４ｂには、２次元受光素子３
４，３５（実施例ではＰＳＤ（位置検出素子）を用いて
いる。）が組み込まれており、光源２６の光はスリット
２７をとおった後、コリメートレンズ２８によって平行
光束に変えられ、半透明ミラー２９を通じて２つの光ビ
ーム３７，３８に分かれ、一方の光ビーム３７は直進し
て２次元受光素子３４に入り、他方の光ビーム３８はミ
ラー３０，３１を通じて下方より２次元受光素子３５に
入るように構成されている。連続鋳造機の中では、多量
の水や水蒸気ダストが存在するため、ズレ検出ブロック
２４ａ，２４ｂ間に防塵、防水用の伸縮自在の防水カバ
ー４１を取り付けている。なお、この防水カバー４１の
材質はゴム製でも金属板ベローズでもよい。図４に示す
ように、光ビーム３７，３８は２次元受光素子３４，３
５の略真ん中に入るように調整されている。

【００１４】２次元受光素子３４，３５はＣＣＤ素子で
もよいが、このような場所に適しているのはＰＳＤであ
る。ＰＳＤは２つの出力を有し、光ビーム３７，３８の
ピーク位置を直角座標成分として出力する。図１２〜図
１４の縦ズレ、横ズレ、上下ズレのズレ量を夫々ｘ，
ｙ，ｚとすると、こられは図４に示すような方向成分と
なる。即ち、図１２に示すように鋳造方向にのみ縦ズレ
（ピッチ）を生じると、図３ではズレ検出ブロック２４
ａ，２４ｂ間が図中のｘ方向にズレることになり、図４
でもｘ方向にのみズレて、２次元受光素子３５のｘ方向
成分出力信号が変化することになる。２次元受光素子３
５のｙ方向成分出力は変わらず、２次元受光素子３４の
出力は２方向成分とも全く変化しない。以下、ｙ方向、
ｚ方向のズレについても同様で夫々の方向ズレに応じた
出力が方向成分ごとに検出することが可能となる。２つ
の２次元受光素子３４，３５によりｘ，ｙ，ｚの３方向
成分が検出できるため、隣接するロールユニット２２間
の３次元のアライメントズレを完全に検出することがで
きる。一方、図１５、図１６に示す広がり及び捻じれに
相当するズレ量θ₁ θ₂ は、直角座標ｘ，ｙ，ｚから極
座標又は円柱座標に変換すれば検出できる。

【００１５】アライメントのズレは３つの自由度を持つ
が、前述の如く３次元空間の測定ができるため、どのよ
うな座標軸表現にも対応できる。図３には省略している
がズレ検出ブロック２４ｂには電源とコンピュータが接
続されており、２つの２次元受光素子３４，３５の出力
から演算により、３次元ズレ量が求められる。図５の実
施例では２つのロールユニット２２間でただ１組のズレ
検出ブロック２４ａ，２４ｂしか取り付けていない。原
理的にはこれでよいが、精度を上げるには、図２に示す
ようにロールユニット２２の上部位置にもベース２３を
介してズレ検出ブロック２４を設置したり、広幅のスラ
ブ連続鋳造機ではスラブ幅方向に２ヵ所設置すればよ
い。

【００１６】なお、ロールユニット２２の基準点は前記
実施例の位置に限定されず、例えば図１に示す点ａの位
置を基準点としてもよい。また、前記実施例では、図７
に示すようにズレ検出ブロック２４ａ側に光源２６を設
け、ズレ検出ブロック２４ｂ側に２次元受光素子３４，
３５を設けているが、これに代え、ズレ検出ブロック２
４ａ側に２次元受光素子３４，３５を設け、ズレ検出ブ
ロック２４ｂ側に光源２６を設けるようにしてもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、従来方法ではシューと
ロール天の当たり方やダミーバの動き方により精度上大
きな影響を受けていたが、このようなことがなくなり、
ロールユニット２２間のミスアライメントを極めて安定
して計測できる。さらに、実際に大きな応力を受けてい
る鋳造中にロールアライメントを連続的に監視すること
ができる。鋳片の異常バルジングや鋳造の繰り返しで生
じるロールアライメント異常が時間的にどのように変化
するかがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すロールユニット部分の
側面図である。

【図２】同ロールユニットの基準点を示す概略側面図で
ある。

【図３】同ズレ検出ブロックを示す構成図である。

【図４】同ズレ検出ブロックの斜視図である。

【図５】同連続鋳造機の側面図である

【図６】従来例を示す側面図である。

【図７】従来例を示すダミーバー部分の拡大側面図であ
る。

【図８】従来例説明用の原理図である。

【図９】他の従来例を示す概略側面図である。

【図１０】従来の問題点説明用の概略側面図である。

【図１１】従来の問題点説明用の概略側面図である。

【図１２】従来の問題点説明用の概略側面図である。

【図１３】従来の問題点説明用の概略斜視図である。

【図１４】従来の問題点説明用の概略側面図である。

【図１５】従来の問題点説明用の概略側面図である。

【図１６】従来の問題点説明用の概略斜視図である。

【符号の説明】

２１ 鋳片案内ロール ２２ ロールユニット ２４ ズレ検出ブロック ２６ 光源 ３４ ２次元受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 B22D 11/16 104

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型から２次冷却帯出側に至る鋳片案内
   ロール群を構成するように、複数の鋳片案内ロールを有
   するロールユニットが複数設けられた連続鋳造機におい
   て、 ロールユニットの基準点とその隣りのロールユニットの
   基準点との間の位置ズレを、夫々の基準点上に設置した
   ズレ検出ブロックに組み込んだ光源と受光手段との組合
   せによって３次元的に検出するようにしたことを特徴と
   する鋳造ロールアライメント監視方法。
2. 【請求項２】 前記一方のロールユニットのズレ検出ブ
   ロックに一個の光源が設けられ、他方のロールユニット
   のズレ検出ブロックに、互い直交する方向に一対の２次
   元受光素子が設けられ、前記光源の光を互いに直交する
   光ビームに分けて、前記各２次元受光素子に夫々入力
   し、その各２次元受光素子によってロールユニット間の
   位置ズレを３次元的に検出するようにしたことを特徴と
   する請求項１に記載の鋳造ロールアライメント監視方
   法。