JP3546244B2 - 連続鋳造機のロール間隔制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造機にて溶融金属を連続鋳造する際に鋳型から引き抜かれた鋳片をガイドするために配置されるガイドロールのロール間隔を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラブ鋳片等を連続鋳造する連続鋳造機には、図４に示すように、鋳型５１から引き抜かれ、内部に未凝固層を有する鋳片５２をガイドするための複数のガイドロール５４が、鋳型５１の直下から約３０〜４０ｍの長さにわたって鋳片５２を挟んでその両側に配置されており、鋳片５２はこのように対向するガイドロール５４の間隙を通って引き抜かれる。その間に、引き抜き方向に隣り合うガイドロール５４の各ロール間に配置された多数のスプレーノズル（図示せず）から噴霧される冷却水により、鋳片５２は冷却されて中心部まで凝固し、連続鋳造鋳片となる。ここで、鋳片５２を挟んで対向する一対のガイドロール５４の相互間の間隙をロール間隔と称している。
【０００３】
即ち、鋳型から引き抜かれ、内部に未凝固層を有する鋳片はスプレーノズルから噴霧される冷却水によって冷却され、引き抜き方向下流になるほど凝固部分が多くなり、鋳片の厚み方向に収縮する。従って、このような鋳片の収縮に伴い、ガイドロールのロール間隔を調整することが必要になる。そのため、図５に示すように、鋳型から引き抜かれた鋳片に対するガイドロールのロール間隔値は、引き抜き方向下流になるほど収縮に対応して狭くなっている。更に、鋳片の中心偏析を軽減するために、図５に示すように、鋳片の最終凝固部付近では凝固層の温度低下による収縮量よりもロール間隔の狭小化の勾配を大きくして、鋳片に対して圧下（軽圧下と云う）を行なう場合もある。
【０００４】
このように、ガイドロールのロール間隔は鋳造される鋳片の品質を左右するので、ロール間隔の調整並びに保守は連続鋳造の操業において極めて重要な操業条件となっている。そして、３０〜４０ｍの長さにまで及ぶガイドロールのロール間隔の調整並びに保守を容易にするために、通常、複数のガイドロールを１つのフレームで保持させたロールセグメント構造を採用し、各ロールセグメント毎にロール間隔の調整並びに保守を行っている場合が多い。
【０００５】
ロール間隔の調整装置として、例えば実公昭６２−４５８０７号公報（以下「先行技術１」と記す）には、図６に示すようなガイドロール間隔調整用装置が開示されている。この装置では、複数のガイドロール５４をロールチョック５９を介して保持した一対のフレーム５５，５５′からなるロールセグメント５３のフレーム５５，５５′を貫通させてタイロッド５６を配置し、このタイロッド５６に設置されているウオームジャッキ５７をモーター５８にて駆動させ、フレーム５５とフレーム５５′との間の間隔調整が行われる。鋳造中においては、ウオームジャッキ５７はセルフロックされ、未凝固層を有する鋳片５２のバルジング力に対抗している。
【０００６】
又、特開２０００−７９４５７号公報（以下「先行技術２」と記す）には、図７に示すように、複数のガイドロール５４をロールチョック５９を介して保持した一対のフレーム５５，５５′の片側に、そのシリンダーロッド６１を片側のフレーム５５と連結させて複数の液圧シリンダー６０を設け、フレーム５５が鋳片５２から受ける反力を検知しながら液圧ポンプ６２にて液圧シリンダー６０を駆動してフレーム５５を移動させ、ロールセグメント５３に配置されたガイドロール５４の間隔調整を行う装置が開示されている。この装置においては液圧シリンダー６０によりフレーム５５の位置を定めているので、鋳造中にもフレーム５５の位置はロックされることがなく、従って、鋳造中にも任意にガイドロール５４の間隔を調整することができる。但し、液圧シリンダー６０によりフレーム５５の位置を定めているので、フレーム５５が鋳片５２から受ける反力と同一の圧力で液圧シリンダー６０を常に駆動させている必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術１では、鋳造中においてウオームジャッキはセルフロックされ、鋳片のバルジング力に対抗しているために、鋳造中にロール間隔を調整することはできない。ガイドロールのロール間隔は、図５に示した如く、鋳片の冷却による収縮、更には、凝固末期における鋳片に対する軽圧下量を考慮して決定される。従って、鋳片の引き抜き速度が変化した場合には、冷却による鋳片の収縮量が変化し、更には最終凝固位置が変化するため、ガイドロールのロール間隔を変更する必要があるが、先行技術１ではこれに対処することができない。
【０００８】
先行技術２では、鋳造中でもロール間隔の変更が可能であるが、鋳造中に鋳片から受ける反力は変化するので、この反力に追従して液圧シリンダーを駆動させる必要があり、常に一定のロール間隔を維持することは極めて困難となる。又、鋳片から受ける反力に追従させるには極めて微妙な制御が必要になることから、保全性にも問題があり、現実的でない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造機で鋳片を鋳造中に、鋳片の引き抜き速度が変化した場合でもその変化にあわせてガイドロールのロール間隔を精度良く変更することができるロール間隔制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による連続鋳造機のロール間隔制御装置は、それぞれ支持部材に保持され、鋳型から引き抜かれた鋳片を挟んでその両側に対向して配置されたガイドロールのロール間隔制御装置であって、対向する前記支持部材の間隔を調整するための伸縮可能なウオームジャッキ構造のスペーサーと、このスペーサーに前記支持部材を押し当ててガイドロールの間隔を定める押し付け手段と、鋳片の引き抜き速度に対応してロール間隔を設定するロール間隔設定器と、を具備し、前記スペーサーには、前記押し付け手段による押し付け力により、その長さが伸縮しないセルフロック機能が備えられ、当該スペーサーの伸縮時には、前記押し付け手段の押し付け力を鋳片のバルジング力よりも小さくならない範囲でバルジング力と同等程度まで低下させることによってスペーサーのセルフロック機能を解除し、スペーサーの伸縮終了後には前記押し付け手段の押し付け力を復帰させることによって前記セルフロック機能を復帰させる機構を有し、前記ロール間隔設定器の信号により前記スペーサーを鋳造中に伸縮させてガイドロールの間隔を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
又、第２の発明による連続鋳造機のロール間隔制御装置は、第１の発明において、更に、前記スペーサーの伸縮量を検出する検出器と、この検出器の信号に基づき前記スペーサーの伸縮量を制御する伸縮量調整器とを具備していることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明により、連続鋳造機で鋳片を鋳造中に鋳片の引き抜き速度が変化した場合でも、その変化にあわせてガイドロールのロール間隔を精度良く且つ迅速に変更することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図であって、本発明によるロール間隔制御装置を備えたガイドロール設備を鋳片側面から見た概略図、図２は、図１のＸ−Ｘ’矢視による概略図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、このガイドロール設備では、鋳片１を挟んで対向する一対のガイドロール３，３がロールチョック１７を介して支持部材としてのフレーム４及びフレーム４′に取り付けられている。フレーム４は、鋳片１に対して所定位置となるように基礎架台１８に固定して取り付けられ、一方、フレーム４′は、基礎架台１８に固定されたガイド１９，１９に挟まれており、ガイド１９，１９内を鋳片１の表面に対して垂直方向には移動することが可能であるが、その他の方向には実質的に移動しないようになっている。
【００１５】
このような構成のガイドロール設備に対して、本発明によるロール間隔制御装置が以下のようにして配置されている。
【００１６】
即ち、フレーム４及びフレーム４′の両端部には、フレーム４及びフレーム４′に挟まれてスペーサー６，６が配置されている。スペーサー６によりフレーム４とフレーム４′との間隔、換言すれば対向する一対のガイドロール３，３の間隔が定められるようになっている。スペーサー６はウオームジャッキ構造となっており、スペーサー６と連結するモーター７の駆動によりその長さ（Ｌ）が伸縮可能となっている。モーター７には、スペーサー６の長さ（Ｌ）を制御するために設けられた伸縮量調整器９の信号が入力され、モーター７は伸縮量調整器９の信号により駆動するようになっている。又、スペーサー６にはスペーサー６の伸縮量を検出する検出器８が設置され、検出器８による検出信号は伸縮量調整器９に入力されている。即ち、スペーサー６の長さ（Ｌ）は、検出器８による検出信号に基づき伸縮量調整器９によりフィードバック制御されるようになっている。
【００１７】
ところで、鋳片１の品質面上からロール間隔は０．５ｍｍ以内の精密な管理が必要であり、スペーサー６をその長さ（Ｌ）が精度良く制御されるウオームジャッキ構造とすることにより、この条件を満たすことができる。又、スペーサー６をウオームジャッキ構造とすることにより、スペーサー６には、後述する液圧シリンダー１２の押し付け力が付加されている場合にはスペーサー６の長さ（Ｌ）が伸縮しないセルフロック機能が備わり、たとえ鋳片１のバルジング力が働いてもスペーサー６は伸縮せず、ロール間隔値は一定値に保持される。この点からもロール間隔値の精度を高めることができる。このような理由から、スペーサー６はウオームジャッキ構造とすることが好ましい。
【００１８】
伸縮量調整器９には、鋳片引き抜き速度に対応してロール間隔を設定するロール間隔設定器１０からの出力信号が入力され、又、ロール間隔設定器１０には、鋳片１の引き抜き速度を計測する引き抜き速度計１１からの出力信号が入力されるようになっている。鋳片引き抜き速度は、鋳片１を引き抜くためのピンチロールの回転速度や鋳片１に接触させた測定ロールにより求めることができる。
【００１９】
一方、フレーム４′の鋳片１側とは反対側に、押し付け手段として液圧シリンダー１２が固定金具２１を介してガイド１９に固定されて配置されている。液圧シリンダー１２は液圧シリンダー１２と接続して設置された液圧モーター１５により駆動されるようになっている。この液圧モーター１５には、液圧シリンダー１２の押し付け力を制御するための液圧調整器１６の出力信号が入力されている。液圧調整器１６の出力信号により液圧モーター１５を駆動させ、液圧シリンダー１２のシリンダーロッド１３でフレーム４′をスペーサー６に所定の押し付け力で押し付け、フレーム４とフレーム４′との間隔、即ちガイドロール３のロール間隔が定められるようになっている。又、液圧シリンダー１２には、押し付け力を検出する検出器１４が設置されており、検出器１４の測定信号は液圧調整器１６に入力されている。即ち、液圧シリンダー１２による押し付け力は、検出器１４による検出信号に基づき液圧調整器１６によりフィードバック制御されるようになっている。
【００２０】
鋳片１が中心部まで凝固していない範囲の鋳片１を支持するガイドロール３には、常に鋳片１内の未凝固層によるバルジング力が働いている。このバルジング力は溶鋼静圧によって生じるために鋳片１の引き抜き方向下流ほど大きくなり、各ガイドロール３の位置におけるバルジング力は鋳片１内の未凝固層のヘッド高さから算出することができる。このバルジング力によりロール間隔が設定した所定値よりも広くならないようにするため、液圧シリンダー１２による押し付け力は、例えば１本の液圧シリンダー当たりバルジングによる荷重よりも数トンから数十トン以上大きな力に設定すれば良い。
【００２１】
一方、ガイドロール設備が鋳片１から受ける反力により損傷しないようにするため、液圧シリンダー１２の押し付け力の上限値を調整する。即ち、設備損傷を受けるほど高い反力になった場合には、ガイドロール３が待避するように液圧シリンダー１２の押し付け力を調整する。ガイドロール３が損傷を受けるような荷重、即ちガイドロール３の耐荷重は、特にロールチョック１７のベアリングの耐荷重若しくはガイドロール３自体の耐荷重によって決まるため、その具体的な数値は個々の連続鋳造機の仕様に応じて決定されるが、例えば、一般的なスラブ連続鋳造機の場合の耐荷重は、１つのガイドロール当たり６０〜１４０トン程度であり、本実施の形態ではガイドロール３を２本の液圧シリンダー１２で駆動させるので、液圧シリンダー１２の押し付け力の最大値をその１／２未満としておけば良い。
【００２２】
このように、液圧シリンダー１２の押し付け力はバルジングによる荷重よりも数トンから数十トン以上大きく且つガイドロール３の耐荷重よりも小さい範囲内とすれば良い。この押し付け力は予め液圧調整器１６に入力されており、液圧シリンダー１２の押し付け力は検出器１４及び液圧調整器１６により設定値に制御されている。
【００２３】
このような構成のロール間隔制御装置を備えたガイドロール設備において、鋳造中、ガイドロール３のロール間隔は次のようにして制御される。即ち、スペーサー６の長さ（Ｌ）を所定値とし、液圧シリンダー１２によりフレーム４′を所定の押し付け力で押し付け、鋳片引き抜き速度に見合ったロール間隔で鋳造中に、鋳片引き抜き速度が変更になった際には、先ず、引き抜き速度計１１によって計測された引き抜き速度がロール間隔設定器１０に入力される。ロール間隔設定器１０は、予め設定されている引き抜き速度とロール間隔値との関係から、入力された引き抜き速度に基づいて当該ガイドロール３のロール間隔値を新たに設定し、新たに設定したロール間隔値を伸縮量調整器９に出力する。
【００２４】
ロール間隔値を入力した伸縮量調整器９は、ロール間隔値が新たに設定されたロール間隔値となるようにモーター７を駆動させてスペーサー６を伸縮させる。検出器８はスペーサー６の伸縮量を検出し、その検出信号を伸縮量調整器９に送信して、設定されたロール間隔値になるようにスペーサー６の長さ（Ｌ）を正確に調整する。スペーサー６の長さ（Ｌ）が所定値になったなら、即ち、ロール間隔が設定された値になったならば、伸縮量調整器９は「ロール間隔変更完了」の信号をロール間隔設定器１０に送信する。
【００２５】
一方、ロール間隔設定器１０は、新たに設定したロール間隔値を伸縮量調整器９に出力すると同時に、液圧調整器１６に「ロール間隔変更中」の信号を出力する。
【００２６】
前述したように、ウオームジャッキ構造のスペーサー６は鋳造中には液圧シリンダー１２による押し付け力を受けており、セルフロックされた状態になっている。従って、この状態ではモーター７を駆動してもスペーサー６は伸縮しないので、液圧調整器１６はロール間隔設定器１０から「ロール間隔変更中」の信号を入力したならば、液圧シリンダー１２の押し付け力が鋳片１のバルジング力よりも小さくならない範囲でバルジング力と同等程度まで低下するように、液圧ポンプ１５の運転を調整する。液圧シリンダー１２の押し付け力を低下させることで、スペーサー６のウオームジャッキはセルフロックが解除され伸縮可能となる。
【００２７】
そして、ロール間隔の変更が完了したなら、液圧調整器１６はロール間隔設定器１０から「ロール間隔変更完了」の信号を受け、液圧シリンダー１２の押し付け力を元の高い状態に復帰させる。この場合、液圧シリンダー１２の押し付け力がバルジング力と同等程度まで低下しない間は、スペーサー６の伸縮が開始されないような制御装置を設置しておけば良い。
【００２８】
次に、第２の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態を示す図であって、本発明によるロール間隔制御装置を備えたガイドロール設備を鋳片側面から見た概略図である。
【００２９】
図３に示すように、このガイドロール設備は、複数個のガイドロール３が支持部材としてのフレーム５及びフレーム５′にロールチョック１７を介して取り付けられたロールセグメント２で構成され、フレーム５とフレーム５′との間で鋳片１を挟むようになっている。フレーム５とフレーム５′との対向する相互の位置にずれを生じさせなくするために、フレーム５に固定して取り付けた４本のロッド２０がフレーム５′を貫通している。フレーム５は鋳片１に対して所定位置となるように基礎架台（図示せず）に固定して取り付けられており、一方、フレーム５′はロッド２０の軸芯方向には移動可能ではあるが、その他の方向には実質的に移動できないようになっている。
【００３０】
このような構成のガイドロール設備に対して、本発明によるロール間隔制御装置が以下のようにして配置されている。即ち、フレーム５及びフレーム５′の鋳片引き抜き方向の前後と鋳片幅方向の左右に合計４つのスペーサー６が設置されている。即ち、対向するフレーム５及びフレーム５′の間隙の四隅に設置された４つのスペーサー６によりフレーム５とフレーム５′との間隔、換言すれば対向する複数対のガイドロール３，３の間隔が定められるようになっている。そして、フレーム５′の鋳片１側とは反対側に、合計４本の液圧シリンダー１２が固定金具２１を介してロッド２０に固定されて配置されており、液圧シリンダー１２のシリンダーロッド１３でフレーム５′をスペーサー６に所定の押し付け力で押し付け、フレーム５とフレーム５′との間隔、即ちガイドロール３のロール間隔が定められるようになっている。ロール間隔制御装置のその他の構造は、図１に示す第１の実施の形態のロール間隔制御装置と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。
【００３１】
このような構成のロール間隔制御装置を備えたガイドロール設備におけるガイドロール３のロール間隔制御は、上記の第１の実施の形態で説明した方法に準じて実施する。但し、この場合には、ロールセグメント２の鋳片１の入り側と出側の２箇所についてロール間隔を独立に設定し且つ変更する必要があるため、ロール間隔設定器１０にはロールセグメント２の鋳片１の入り側と出側の２箇所について、そのデータを予め設定する必要があり、一方、伸縮量調整器９はロールセグメント２の鋳片１の入り側と出側の２箇所について独立して制御することが可能な機能を有する必要がある。又、ロールセグメント２が受ける鋳片２の反力も、１つのセグメント２内に配置されるガイドロール３が増加するために第１の実施の形態の場合とは異なってくる。一般的なスラブ連続鋳造機の場合の耐荷重は、１つのセグメント当たり３００〜７００トン程度であり、本実施の形態では１つのロールセグメント２を４本の液圧シリンダー１２で駆動させるので、液圧シリンダー１２の押し付け力の最大値をその１／４未満としておけば良い。
【００３２】
以上説明したように、本発明によるガイドロール３のロール間隔制御装置を用いることにより、ガイドロール３に鋳片１によるバルジング力が働いている場合でも、ガイドロール３のロール間隔を０．５ｍｍ以内の精度で変更することができる。そして鋳造中にはロール間隔をセルフロックすることができるので、鋳片１のバルジング力が変動しても設定されたロール間隔を維持させることができる。更に、ガイドロール３が損傷を受けるような異常に高い反力が働いた場合にも設備破損を生じることなく対処することができる。その結果、鋳片引き抜き速度が変更されても、その引き抜き速度に見合ったロール間隔に変更することができるので、その表面及び内部共に優れた品質の鋳片１を安定して鋳造することができる。
【００３３】
尚、本発明は上記説明に限るものではなく種々の変更が可能である。例えば、第１の実施の形態においてフレーム４′は必ずしも必要ではなく、シリンダーロッド１３とロールチョック１７とを接続して設け、液圧シリンダー１２によりガイドロール３を直接昇降するようにしても良い。又、スペーサー６が対向するフレーム４，４′の双方に接触しているが、スペーサー６の一つの端をガイド１９で支持し、他の端がフレーム４′に接触するようにしても良い。更に、フレーム４，４′とスペーサー６とが直接接触せず、その間に他の剛体を挟み、間接的に接触させても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳片によるバルジング力がガイドロールに働いている場合でも、ガイドロールのロール間隔を鋳片引き抜き速度に応じて精度良く変更することができ、その結果、どのような鋳片引き抜き速度であっても、その引き抜き速度に見合ったロール間隔に迅速に変更することが可能となり、表面性状及び内部性状に優れた鋳片を安定して鋳造することが達成され、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’矢視による概略図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】連続鋳造機のガイドロールの配置を示す図である。
【図５】鋳片引き抜き方向のロール間隔値の変化例を示す図である。
【図６】従来のロール間隔調整用装置を示す概略図である。
【図７】従来のロール間隔調整用装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 鋳片
２ ロールセグメント
３ ガイドロール
４ フレーム
５ フレーム
６ スペーサー
７ モーター
８ 検出器
９ 伸縮量調整器
１０ ロール間隔設定器
１１ 引き抜き速度計
１２ 液圧シリンダー
１３ シリンダーロッド
１４ 検出器
１５ 液圧モーター
１６ 液圧調整器
１７ ロールチョック
１８ 基礎架台
１９ ガイド
２０ ロッド
２１ 固定金具

Claims (2)

1. それぞれ支持部材に保持され、鋳型から引き抜かれた鋳片を挟んでその両側に対向して配置されたガイドロールのロール間隔制御装置であって、対向する前記支持部材の間隔を調整するための伸縮可能なウオームジャッキ構造のスペーサーと、このスペーサーに前記支持部材を押し当ててガイドロールの間隔を定める押し付け手段と、鋳片の引き抜き速度に対応してロール間隔を設定するロール間隔設定器と、を具備し、前記スペーサーには、前記押し付け手段による押し付け力により、その長さが伸縮しないセルフロック機能が備えられ、当該スペーサーの伸縮時には、前記押し付け手段の押し付け力を鋳片のバルジング力よりも小さくならない範囲でバルジング力と同等程度まで低下させることによってスペーサーのセルフロック機能を解除し、スペーサーの伸縮終了後には前記押し付け手段の押し付け力を復帰させることによって前記セルフロック機能を復帰させる機構を有し、前記ロール間隔設定器の信号により前記スペーサーを鋳造中に伸縮させてガイドロールの間隔を制御することを特徴とする、連続鋳造機のロール間隔制御装置。
2. 更に、前記スペーサーの伸縮量を検出する検出器と、この検出器の信号に基づき前記スペーサーの伸縮量を制御する伸縮量調整器とを具備していることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機のロール間隔制御装置。

Images