JP3553921B2 - ローラ破損の検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
連続鋳造機内のローラにおけるローラ破損を検出するための方法。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
連続鋳造機は、溶融鋼から鋼材を作り出し、該鋼材は、例えば、車両などに用いる薄板を作り出すための圧延工程における出発材料として使用できる。
【０００３】
連続鋳造機では、溶融鋼は、とりべから流れ出て、タンディッシュに入り、そこからさらに流れ下って、鋳型に入る。鋳型は、水冷されており、連続鋳造材料のスラブは、ここで固体のシェルになり始める。次いで、スラブは、セグメント状に配設された多数のローラにより、湾曲トラックに沿って連続的に移送され、セグメントにより連続的に成形および冷却されて、最終厚さの鋼材になる。トラックの終端では、材料は、適当な個片に切断される。
【０００４】
連続鋳造機のローラは、軸が、前記湾曲トラックの長手方向延長部に対して実質的に直角に取り付けられ、連続鋳造材料のスラブをリードし、かつ、支持できるよう、それぞれ上側ローラおよび下側ローラを含む対として、配設されている。
【０００５】
さらに、ローラは、ローラの各端部において、軸受内で支持されており、かつ、ローラは、一般に、ローラの長さ、したがって、その重量により、少なくとも二つのローラ部分に分割されており、該ローラ部分は、軸受内で独立的に支持されているか、あるいは、共通の軸上で回動不能に支持されており、該軸は、軸受内で支持されている。
【０００６】
連続鋳造の際に起こり得る重大な問題は、ローラの破損により鋳造材料に生ずる亀裂である。このようなローラの破損は、主として、一つまたはいくつかの軸受の破損および（または）取付け不良により生じ、これらは、共に、一つまたはいくつかのローラとローラのトラックの仮想延長部との位置合わせが、もはや失われた状態になることを引き起こし得る。別の原因としては、一つのローラが、他のローラに比べて過度に摩耗する場合が挙げられる。
【０００７】
一般に、軸受および（または）軸受の破損は、連続鋳造機の運転の際に生ずる破損を指し、許容荷重を超える荷重または汚れなどにより生ずる軸受内の摩耗が原因であることが多い。軸受および（または）軸受ハウジングの破損は、「圧壊」と呼ばれている。このような圧壊の結果は、圧壊軸受および（または）軸受ハウジング内で支持されているローラが、前のようにスラブを支持できなくなることであり、これは、ローラの位置が、スラブから大幅に逸れた方向に変化し、すなわち、圧壊ローラでは、ローラのトラックの仮想延長部との位置合わせが、もはや失われ、したがって、スラブとの接触が減少するからである。スラブの液状コアが非常に小さい場合、すなわち、スラブが、多かれ少なかれ、完全に凝固する機械の部分においては、ローラは、スラブとの接触を全て失う。
【０００８】
本明細書では、取付け不良は、一つまたはいくつかのローラおよび（または）セグメントの、ローラのトラックの仮想延長部に対する初期的な位置合わせの狂いを指す。一般に、機械をセットアップする場合、先ず、多数のローラを共に取り付けて、トラックセグメントを形成し、その後で、該セグメントを機械に取り付ける。この手順は、機械のフレームとトラックセグメントが同時に組み立てられるので、組立時間を節約するものである。また、トラックセグメントを前以て組み立てておいて、機械内のいずれかのセグメントを、破損のため、迅速に交換しなければならなくなった場合の準備とすることもしばしば行われる。
【０００９】
ローラを共にセグメントに取り付ける場合、セグメント内のローラは、例えば、ルーラーなどの従来の測定装置で、互いに他に位置合わせする。しかしながら、これらのセグメントを後で連続鋳造機に取り付ける場合、セグメント内のローラ間の位置合わせは、セグメントのサイズ、重量および不恰好さのため、多かれ少なかれ、失われてしまう可能性が大きい。同じ理由から、機械内のセグメント全体と、ローラのトラックの仮想延長部との位置合わせ、すなわち、トラック内に正しく位置決めされているセグメントとの位置合わせが狂う可能性が大きい。
【００１０】
連続鋳造機におけるローらおよびセグメントのサイズは、非常に大きく、また、ローラおよび（または）セグメントの正常位置と位置あわせが狂った位置との間の相離は、小さいため、位置あわせが狂ったローラおよび（または）セグメントとその他のローラおよび（または）セグメントとを見分けることは、一般に、非常に困難である。これは、これら位置あわせの狂いから、すなわち、材料のより少ない支持または突然の欠如から生じる亀裂により、材料が大きく損傷するため、残念なことである。
【００１１】
これら亀裂は、内部亀裂あるいは表面亀裂のどちらかであり、両方の種類共、品質の低下となるが、これは、亀裂を有する材料は、圧延することがほとんど不可能だからである。表面亀裂は、鋳造工程後の高価な処理により処理できる。表面亀裂を処理する一つの方法は、それらを溶接することであり、もう一つの方法は、材料の表面層を研磨することである。両方法共、高価であり、また、完全な結果が得られないため、そのような鋼材は、品質がより低いクラスに入ることになる。内部亀裂を有する材料は、処理ができず、捨てることになる。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
したがって、本発明の目的は、連続鋳造機のローラ破損、例えば、ローラおよび（または）セグメントにおける軸受破損または取付け不良を検出するための方法であって、材料によりローラに加えられる半径方向のターゲット荷重値を決定する工程と、ローラの列における少なくとも一つおきのローラで実際の荷重値を測定する工程と、測定された実際の荷重値と決定されたターゲット荷重値とを比較する工程と、実際の荷重値とターゲット荷重値との間の有り得る相離を検出する工程と、このような相離においてローラ破損の存在を確定する工程と、を含む方法を提供することである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、上部セグメント１２、内部冷却室１４および外部冷却室１６を有する連続鋳造機の代表的な一部のローラ列１０を図式的に示す斜視図であり、ローラ対１０は、長尺の連続鋳造材料のスラブ１８をリードし、支持している。上部セグメント１２では、スラブ１８は、多かれ少なかれ、液状のコアーを有しているが、矢印で示した方向における連続送り運動中に、冷却されつつ凝固していく。
【００１４】
ローラ１０は、それぞれ、トラックの長手方向に対して実質的に直角な軸に取り付けらており、各ローラ１０の各端部における軸受２０内で、回動可能に支持されている。
【００１５】
一般に、ローラ１０は、少なくとも二つのローラ部分２２に分割されており、該ローラ部分２２は、互いに他の後に軸方向に位置決めされており、また、該ローラ部分２２は、軸受２０内で独立的に支持されているか、あるいは、共通の軸上に回動不能に設けられ、該軸は、軸受内で支持されているかのいずれかである。
【００１６】
以下の記述および図２の引用では、本発明の一実施形態を、軸受の圧壊により生じたローラの破損により説明する。上記のように、ローラの破損は、取付け不良が原因である場合があり、その場合、セグメント内の一つまたはいくつかのローラと、ローラのトラックの仮想延長部との位置合わせが最初から狂っている場合がある。取付け不良に関連する別の可能性としては、セグメントまたはセグメント（複数）全体の機械内での位置合わせが、狂っている場合があることである。しかしながら、取付け不良を発見する方法は、軸受破損を発見する方法と似ている。
【００１７】
本実施形態は、本発明の基本原理を説明するものであり、したがって、連続鋳造機におけるただ一列のローラ１０を考える。また、本実施形態では、簡略化のため、ローラ１０を部分に分割しない。
【００１８】
連続鋳造機では、連続鋳造材料のスラブ１８は、ローラ列１０に沿って、矢印で示した方向に移送される。本発明の原理は、ローラ１０の荷重分布が、鋳造の最初からターゲット荷重分布に等しいかあるいはターゲット荷重分布と同じ荷重区間の限界内である限り、いかなる軸受および（または）軸受ハウジング２０も圧壊していない、と判定されることである。しかしながら、そのような破損が生じた場合は、一つまたはいくつかのローラは、前と同じ荷重をあるいは荷重を全く支持できなくなるという事実のため、連続鋳造材料の荷重は、やや異なるパターンで、ローラ１０に分布することになる。これは、隣接ローラが、圧壊ローラによって支持されるはずの重量も支持し、したがって、そのような隣接ローラには、通常の荷重を上回る荷重が掛かることを意味する。したがって、荷重パターンの連続的な測定により、圧壊ローラの検出が可能となる。
【００１９】
本発明の方法によれば、各ローラの少なくとも一つの軸受または軸受ハウジング２０には、測定装置２４が設けられている。この測定装置２４は、鋳造作業全体を通じて、軸受または軸受ハウジング２０内で、ローラ１０に作用するスラブ１８の荷重により作用する半径方向の力Ｆを測定することが可能である。
【００２０】
先ず、第一の半径方向荷重の測定が行われ、これは、ローラ１０が、その正常位置に在る時、すなわち、その軸受または軸受ハウジング２０が、圧壊していないで、正常に動作している時、ローラ１０に掛かる材料１８の荷重である。この半径方向のターゲット荷重値の決定は、少なくとも二つの方法で行うことができ、すなわち、前以て計算するか、あるいは、鋳造工程の開始後に、測定装置２４で測定してよい。本発明の本実施形態では、各一つおきのローラ１０の荷重値を決定するだけで十分である。
【００２１】
次に、鋳造工程中の偶発的な軸受または軸受ハウジング２０の破損を検出するには、予め決められた時間間隔で（例えば、毎秒）、別の半径方向荷重、実際の荷重値を測定する。実際の荷重値は、各測定時、ローラ１０に掛かる瞬時荷重である。有利にも、この測定は、ターゲット荷重値を決定したローラで行うことができる。
【００２２】
実際の荷重値の各測定では、少なくとも一つおきのローラ１０の実際の荷重値と、ローラ１０に対してそれぞれ決定されたターゲット荷重値とを比較する。実際の荷重値が、ターゲット荷重値に等しいか、あるいは、ターゲット荷重値と同じ荷重区間の限界内である限り、これは、軸受および（または）軸受ハウジング２０には、破損が生じていない、と解釈できる。ターゲット荷重値と実際の荷重値との間に、相離が有る場合は、荷重パターンに何かが起こり、恐らくは、ローラ１０の一つまたはいくつかが、その軸受および（または）軸受ハウジング２０の破損により圧壊した、と断定してよい。
【００２３】
前述のように、この実施形態では、各一つおきのローラ１０しか測定しない。各ローラのターゲット荷重値と実際の荷重値が、実質的に一定である限り、荷重パターンは変わらず、軸受破損は生じていないが、軸受破損が起こると、ターゲット荷重値と実際の荷重値との間に、相離が生じ、この相離は、どのローラを測定するかによって、負または正となる。
【００２４】
相離が負である場合、すなわち、図２に示したように、ローラへの実際の荷重値Ｆ_Ｃが、ローラのターゲット荷重値より小さい場合は、測定されたローラは、前と同じ荷重を支持できないことは明らかである。その最も合理的な原因は、ローラＣが、軸受および（または）軸受ハウジングの破損により圧壊したことである。言い換えれば、負の相離は、負に振れた値が測定されたローラにおける軸受破損として確定される。
【００２５】
ローラが圧壊し（ローラＣ）、もはや前と同じ荷重が支持できなくなる、あるいは、荷重が全く支持でなくなると、隣接のローラＢ、Ｄは、前よりも大きな荷重を支持することによって、この損失を補償しなければならなくなる。したがって、相離は、図３のように、正となる、すなわち、ローラＢへの実際の荷重値Ｆ_Ｂは、そのローラに対するターゲット荷重値よりも大きくなる。したがって、正の相離を有するローラ（この場合は、ローラＢおよびＤ）は、余計な荷重を支持することになり、その理由は、それらに隣接したローラＣが、軸受および（または）軸受ハウジングの破損により、もはや前と同じスラブが支持できなくなることである。したがって、正の相離は、正に振れた値が測定されたローラに隣接したローラにおける軸受破損として確定される、と言ってよい。
【００２６】
本明細書では、ローラが圧壊した場合など、ローラ破損の検出が比較的簡単な場合で本発明の実施形態を説明した。しかしながら、各ローラにいくつかの転動部分が有る複雑なシステムの場合、および（または）、いくつかのローラおよび（または）ローラ部分が、圧壊した場合は、圧壊の検出は、適当な数学的方法を用いて、荷重／力パターンの「認識」により行うことになる。これら数学的方法については、ここでは、述べない。
【００２７】
本発明は、上記の、かつ、図示の実施形態に限定されず、添付のクレームの範囲内で変形ができることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続鋳造機の一組のローラの図式的な斜視図である。
【図２】スラブの一部が一列のローラＡ〜Ｅで移送されつつある様を示す本発明の一実施形態の図式的な側面図であり、該列において、一つのローラＣは、軸受の破損のため圧壊しており、また、ローラＡ、ＣおよびＥの反力が測定され、それらが矢印で示されている。
【図３】図２に対応する図であり、この図では、ローラＢおよびＤの反力が測定されている。
【符号の説明】
１０ ローラ
１２ 連続鋳造機の上部セグメント
１４ 内部冷却室
１６ 外部冷却室
１８ スラブ
２０ 軸受および（または）軸受ハウジング
２２ ローラ部分
２４ 測定装置
Ａ ローラ（圧壊していない）
Ｂ ローラ（圧壊していない）
Ｃ 圧壊したローラ
Ｄ ローラ（圧壊していない）
Ｅ ローラ（圧壊していない）
Ｆ 半径方向の反力

Claims (5)

1. 連続鋳造機のローラが互いに他の後に一列に配列され、かつ、軸受内で回動可能に支持された複数のローラから成り、かつ、該ローラが、該機械で作り出される材料を移送するよう配列されている連続鋳造機のローラにおけるローラ破損を検出するための方法において、
   − 材料によりローラに加えられる半径方向のターゲット荷重値を決定する工程と、
   − ローラの列における少なくとも一つおきのローラで実際の荷重値を測定する工程と、
   − 測定された実際の荷重値と決定されたターゲット荷重値とを比較する工程と、
   − 実際の荷重値とターゲット荷重値との間の有り得る相離を検出する工程と、
   − このような相離におけるローラ破損の存在を確定する工程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 正の相離が、正に振れる値が測定されたローラに隣接するローラにおけるローラ破損として確定されることとする請求項１に記載の方法。
3. 負の相離が、負に振れる値が測定されたローラにおけるローラ破損として確定されることとする請求項１に記載の方法。
4. 連続鋳造機のローラにおけるローラ破損を検出するための方法であって、該ローラは、互いに他の後に軸方向に位置決めされ、かつ、軸受内で個々に支持された少なくとも二つのローラ部分に分割されている方法において、
   実際の荷重値は、各ローラ位置の少なくとも一つの軸受で測定されることとする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の方法。
5. 実際の荷重値は、軸受内であるいは軸受ハウジング内で測定されることとする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の方法。

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