JP4219405B2 - 連続鋳造法のためのガイドセグメント支持システム - Google Patents

Description

発明の背景
１． 発明の分野
本発明は連続鋳造産業に関連する。更に詳細には本発明は改良されたガイドセグメント支持システム及び鋳造ストランドが鋳型から出た後にストランドを支持、案内するための方法に関する。
２． 関連技術の説明
鋼などの金属製品は熱した溶融金属を鋳型の上端より注湯し、鋳型の底から金属ストランドを連続的に引き出すことによりストランドとして連続鋳造される。溶融金属が鋳型内を通過するのに従って鋳型壁に接する金属の表面が冷却、凝固、固化し、ストランド内部の溶融金属の周囲に凝固した金属のケーシングあるいは殻が形成される。金属は鋳型を出た後に更に冷却され、溶融核の周囲のケーシングあるいは殻が厚みを増し最終的にストランド全体が凝固する。
連続鋳造ストランドが鋳型を出るのに従って形成される、溶融核の周囲の凝固金属の殻は比較的厚みが小さく割れやすいために支持を必要とする。金属製品の連続鋳造においてこうした支持は通常、連続的に鋳込まれるストランドの両側の面に対して係合し、この面を支持するロールによって提供される。支持ロールは凝固金属の殻の厚みが比較的小さい鋳型の直下に配置され、その径は比較的小さく、またロール同士は長手方向に互いに近接して配置される。こうした支持ロールは、スラブの冷却を助け、ロール及び軸受けの過熱を防止するために液体冷却される場合もある。鋳型の底より更に離間した位置では金属の冷却が完了し凝固金属殻の厚みは増しており、より大きな径を有し、長手方向により大きな間隔を隔てて配置されたロールがこの位置において通常使用される。鋳造速度を制御するため、支持案内ロールの一部が駆動される場合もある。無論、支持ロールは通常ストランドの辿る経路であるアーチ形経路あるいはエプロンに沿って配置され、ストランドは鋳型から垂直下方に出た後、円弧に沿って約９０度漸次折曲され、最終的に完全に凝固した水平方向の鋳物として出てくる。通常ロールの間には鋳造ストランドを冷却するための水噴射の導入を可能にするための空間が設けられる。
従来の構成に基づけば、このような対向した支持案内ロールは複数のセグメントに分割される。ガイドローラが形成するアーチ形経路の外側の円周上には支持フレーム（一般的に「バナナ梁材」と呼ばれる）が設けられ、この支持フレームに対し上記のセグメントが取り付けられる。セグメントは修理、保守が行えるよう交換可能に構成されている。エプロンのセグメントは、エプロンに並行に延びるレール上を移動することが可能なセグメント交換架台を使用して交換することが可能である。また機械によってはエプロンのセグメントを建物に設置されたクレーンシステムを使用して外すことも可能である。セグメントは架台に移され、工場から搬出して必要な修理、再調整を行うための場所にまで架台に載せて運搬することが可能である。
各セグメントは１組の底部ロールを備えた「底部」を有する。底部ロールは支持フレームまたはバナナ梁材に最も近いストランドの側面に係合する。この側面はストランドが案内されるアーチの外周を形成する。発明者の経験に基づけば、セグメントの底部は支持フレームに対して常に堅固に取り付けられ、底部と支持フレームとの間において相対的な動きが生じないように構成されている。各セグメントはまた、ストランドの内周面を支持するための１組の上部ロールを備えた「上部」を有する。ストランドに必要な支持を提供し、垂直方向の下降中にストランドの内部に生じる静圧に抗するため、上部と底部とは制御された力によって押圧される。この力は通常、セグメントに取り付けられた油圧機構により作用させられる。また、バネ体ジャッキ機構により上部と底部とが連結される場合もあり、この場合稼動中に上部と底部との間において制限された動きが可能である。
通常の鋳造運転においてストランドの上部及び底部は比較的一定の力にて機械的係止部に対して押圧され、対向する上部ロールと底部ロールとの間の距離は一定に保たれる。不都合なことに、この力の大きさが大きすぎるためロール、ロール軸受け、ロール支持部、及びセグメントがしばしば破損する。これは特に鋳造条件が異常である場合に生じる。例えば、鋳造機械が任意の時間にわたって停止した場合、当業種において「冷却ストランド引き抜き」と呼び習わされる方法を行って支持ローラのエプロンから凝固したストランドを引き抜かなければならない場合がある。この方法においては、案内、支持ロールによりストランドに作用する圧力によってストランドがロールのアーチ形配列を通って動くのに従って、完全に凝固したストランドは所望の水平形状となるように折曲される。現在用いられているシステムにおいては、このことはしばしば（本発明者の経験によれば、通常軸受けのレースが曲がったり裂けたりすることにより）１個以上のガイドロールの故障につながる。どのロールが故障するかを知るためには数週間を要する場合もある。発明者の経験によれば、軸受けの故障はバナナ梁材に堅く取り付けられた、セグメントの底部において頻発する。故障が発生した場合、鋳物製品の品質は重大な影響を受けるが、このことは鋼製造者にとって経済性に関する重要な関心事である。ロールの故障につながる他の条件として、鋳造されるストランドが膨らんだり不規則に形成される場合がある。ストランドの上部において不規則な形成が生じる場合、バネ機構、または、減圧弁の作動によって油圧クランプシリンダが開くことにより、力を部分的に吸収することが可能である。しかし、ストランドの底部において不規則な形成が生じる場合、バネ機構によって、下部ロールに対して作用する過負荷条件に対する充分な保護は得られない。
冷却ストランド引き抜きや鋳造されるストランドの不規則な形成といった異常な状況による初期の故障の危険性を最小限に留めるよう構成された、改良されたストランド支持セグメントシステムに対する需要が存在する。
発明の概要
したがって本発明の目的は、冷却ストランド引き抜きや鋳造されるストランドの不規則な形成といった異常な状態における初期の故障の危険性を最小限に留めるよう構成された、連続鋳造システムのための改良されたガイドセグメント支持システムを提供することにある。
本発明の上記及び他の目的を達成するため、連続鋳造機械のための改良されたガイドセグメントアッセンブリは、支持フレームと、ガイドセグメントであって、連続鋳造機において鋳造されたストランドの底面に対して係合するための多数の支持ロールを有する底部セグメント部分とストランドの上面に対して係合するための多数のガイドロールを有する上部セグメント部分とストランド内部の静圧に抗するうえで充分な支持をストランドに与えるために上部セグメント部分と底部セグメント部分とを互いの方向に押すための力作用手段とを含む前記ガイドセグメントと、支持フレームとガイドセグメントとの間に配置される弾性手段であって、異常鋳造状態が生じた際に支持フレームとガイドセグメントとの間において制限された動きを可能にすることにより異常鋳造状態による過負荷状態から支持ロール及びガイドロールを充分に保護するための前記弾性手段とを含む。
本発明の第２の特徴に基づけば、ストランドの底面に対して係合するための多数の支持ロールを有する底部セグメント部分と、ストランドの上面に対して係合するための多数のガイドロールを有する上部セグメント部分とを含み、支持部材に対して取り付けられる形式のガイドセグメント内にて連続鋳造される材料のストランドを案内するための方法は、（ａ）支持ロールとガイドロールとの間においてストランドを支持するために、ストランド内部の静圧に抗するうえで充分な大きさの力にて上部セグメント部分と底部セグメント部分とを互いに向けて押す工程と、（ｂ）上部セグメント部分または底部セグメント部分に対して予め設定された最大値を上回る大きさの力が作用する異常な鋳造状態が生じた場合、ガイドセグメントと支持部材との間の間隔を弾性的に調整することにより、支持ロールまたはガイドロールに対して作用する力が故障につながる大きさに達する前に解放され、異常鋳造状態においてガイドセグメントが破損から保護される工程とを含む。
本発明を特徴づける新規性のこうした利点、特徴及び他の利点、特徴は明細書に付属し、その一部をなす請求の範囲において詳細に述べられるが、本発明、本発明の利点、及び本発明の使用によって達成される目的をよりよく理解するためには、明細書の以下の部分を構成する図面、及び本発明の好ましい実施の形態を説明した説明文を参照しなければならない。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好ましい実施形態に基いて構成された、連続鋳造機械のための改良されたガイドセグメントアッセンブリの部分側面図。
図２は、図１に示されたシステムの一構成要素の断面図。
図３は、図２に示された構成要素の別の実施形態の概略図。
好ましい実施例の詳細な説明
ここで図面を参照する。図中、相同部材は同じ参照符号にて示されている。特に図１を参照すると、連続鋳造機械のための改良されたガイドセグメントエプロンアッセンブリ１０は支持フレーム１２を備える。支持フレーム１２は好ましい実施例において（一般的に知られていることであるが）、連続鋳造される材料のストランドがガイドセグメントエプロンアッセンブリ１０によって案内される経路の外周に沿ったほぼアーチ形の経路を辿るように配置されている。支持フレーム１２はまた、「バナナ梁材」とも一般的に呼ばれる。図１に示されるように、ガイドセグメントエプロンアッセンブリ１０は多数のガイドセグメント１４にて構成される。各ガイドセグメントは連続鋳造機械にて鋳造されたストランドの底面に対して係合するための多数の支持ロール１８を有する底部セグメント部分１６を備える。ガイドセグメントのそれぞれは更にストランドの上面に対して係合するための多数のガイドロール２２を有する上部セグメント部分２０を備える。当該技術分野においては公知であるが、上部セグメント部分２０と底部セグメント部分１６とを互いの方向に押し、機械的係止部２５に対して押圧するために力作用システム２４が配置されている。これによりストランド内部に生じる静圧に抗するうえで充分な支持がストランドに与えられる。図に示された実施例において力作用システム２４は油圧シリンダ２６として実施されている。また、当該技術分野において公知であるように、バネ機構と組み合わせた多数のジャッキネジのような他の力作用機構を使用することも可能である。
図１に示されるように底部セグメント部分１６は多数の支持脚部３０によって支持フレーム１２に対して支持されている。この構成は図２に断面図にてより詳細に示されている。ここで図２を参照する。各脚部３０には弾性機構３２が組み込まれている。弾性機構３２は支持フレーム１２とガイドセグメント１４との間に配置され、異常鋳造状態が生じた際に支持フレーム１２とガイドセグメント１４との間において制限された動きが可能である。このような制限された動きにつながり得る異常鋳造状態の例として冷却ストランド引き抜き法や鋳物の片面あるいは両面における不規則な形成などがある。
更に詳細には、図２に示されるように、弾性機構３２は支持フレーム１２とガイドセグメント１４の底部セグメント部分１６との間に取り付けられ、支持フレーム１２と底部セグメント部分１６との間において制限された動きが可能であるように構成されている。図２に示された実施例において、弾性機構３２は支持フレーム１２とガイドセグメント１４の底部セグメント部分１６との間に配置された１個以上の予め付勢された板バネ３４により構成されている。図２には更に、ガイドセグメント１４の底部セグメント部分１６を支持フレーム１２に対して弾性的に保持するための予め付勢された保持機構４０が示されている。図２に示されるように、保持機構４０は板バネアッセンブリ４２を備え、板バネアッセンブリ４２は支持脚部３０及び弾性機構３２を介して底部セグメント部分１６に取り付けられたヨーク３６に下向きの力が作用するように配置される。板バネアッセンブリ４２を予め付勢するために油圧ナット３８が配置されている。また、別の油圧ジャッキやこれに類する機構により板バネアッセンブリを予め付勢することも可能である。
弾性機構３２は運転中の支持フレーム１２と底部セグメント部分１６との間のたわみ量が約１６分の１インチ（０．１６センチメートル）から約１インチ（２．５４センチメートル）の範囲となるように構成されることが好ましい。弾性機構３２は運転中の支持フレーム１２と底部セグメント部分１６との間のたわみ量が約８分の１インチ（０．３２センチメートル）から約２分の１インチ（１．２７センチメートル）の範囲となるように構成されることがより好ましい。図２に示された実施例において、可能なたわみ量は予め付勢された板バネ３４による直線的な圧縮の量に相当する。
図３には本発明の第２の好ましい実施形態に基いて構成された、支持フレーム１２と底部セグメント部分１６との間において制限された動きを提供するための弾性機構が示されている。この実施例においては、支持脚部４４が底部セグメント部分１６に取り付けられ、支持フレーム１２にハウジング４６が取り付けられる。ピン部材５８がハウジング４６の内部に可動であるように配置される。固定プレート５２がハウジング４６内に移動不能に設置され、２本の支持棒状部６４によって所定の位置に保持される。ハウジング４６の内部にてピン部材５８を保持するための底部保持プレート５４が配置され、複数の保持ボルト５６によりハウジング４６に対して固定される。
引張り板バネ６２がハウジング４６内においてピン部材５８の頭部板状部と固定プレート５２との間に配置される。緩衝板バネ６０がハウジング４６内において固定プレート５２と、ハウジング４６内にて中心軸に沿って可動であるプランジャ５０との間に配置され、シール６６によってハウジング４６に対してシールされる。図３に示されるようにピン部材５８は、プレート５２、バネ６０、６２、プランジャ５０、支持脚部４４に穿設された軸孔を通じて延び、支持脚部４４を越えた位置の末端部において径方向のスロットを有する。径方向のスロット内にはピン部材５８を支持脚部４４内に保持するための保持棒材４８が配置される。支持脚部４４内には保持棒材４８が接触するための交換可能な接触リング６８が配置される。図３に示されるように保守などの目的で分解を行う際に保持棒材４８を外すための油圧ジャッキ７０を配置することも可能である。
運転中には底部セグメント部分１６に対して作用する下向きの力は緩衝板バネ６０により吸収される。運転中にピン部材５８を付勢状態に保つように引張り板バネ６２が作用し、これにより底部セグメント部分１６が支持フレームエプロン１２から分離することが防止される。
運転時には、連続鋳造される材料が底部セグメント部分１６の支持ロール１８と上部セグメント部分２０のガイドロール２２との間に通される。この時、力作用システムにより上部セグメント部分２０と下部セグメント部分１６とが互いに向けて押され、ストランドに対してストランド内の静圧に抗するような支持圧が作用する。
ストランド表面において膨らみや不規則な形成が生じるような異常鋳造状態が生じた場合、あるいは冷却引き抜きが行われる場合には、支持ロール１８及びガイドロール２２に対してより大きな力が作用する。この力が予め設定された最大値を上回ると弾性機構がたわみ、圧力が開放され、１個以上の支持ロール１８またはガイドロール２２の故障が起きる可能性は低減する。
以上、本発明の構成、機能の詳細と共に本発明の多くの特徴や利点を述べてきたが、本開示はあくまで例示的なものであり、添付した請求の範囲において一般的に示された本発明の原理から逸脱することなく特に形状や大きさ、部材の配置といった細部における変更がなされ得るものである。

Claims (7)

1. 連続鋳造機械のための改良されたガイドセグメントアッセンブリであって、
   支持フレームと、
   ガイドセグメントであって、連続鋳造機において鋳造されたストランドの底面に対して係合するための多数の支持ロールを有する底部セグメント部分と、前記ストランドの上面に対して係合するための多数のガイドロールを有する上部セグメント部分と、ストランド内部の静圧に抗するうえで充分な支持をストランドに与えるために前記上部セグメント部分と底部セグメント部分とを互いの方向に押すための力作用手段とを含む前記ガイドセグメントと、
   前記支持フレームと前記ガイドセグメントとの間に動作可能に配置され、１個以上の予め付勢された板バネを有する弾性機構であって、異常鋳造状態が生じた際に支持フレームとガイドセグメントとの間において制限された動きを可能にする前記弾性機構と、
   前記ガイドセグメントの底部セグメント部分を前記支持フレームに対して弾性的に保持するための予め付勢された保持機構とを備え、前記異常鋳造状態による過負荷状態から支持ロール及びガイドロールを充分に保護するアッセンブリ。
2. 前記弾性機構は前記支持フレームと前記底部セグメント部分との間において制限された動きを可能にするために支持フレームと底部セグメント部分との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
3. 運転時の前記支持フレームと前記ガイドセグメントとの間において０．１６センチメートルから２．５４センチメートルの範囲の大きさのたわみが可能であるように前記弾性機構は構成されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
4. 運転時の前記支持フレームと前記ガイドセグメントとの間において０．３２センチメートルから１．２７センチメートルの範囲の大きさのたわみが可能であるように前記弾性機構は構成されることを特徴とする請求項３に記載のアッセンブリ。
5. 運転時の前記支持フレームと前記底部セグメント部分との間において０．１６センチメートルから２．５４センチメートルの範囲の大きさのたわみが可能であるように前記弾性機構は構成されることを特徴とする請求項２に記載のアッセンブリ。
6. 運転時の前記支持フレームと前記底部セグメント部分との間において０．３２センチメートルから１．２７センチメートルの範囲の大きさのたわみが可能であるように前記弾性機構は構成されることを特徴とする請求項５に記載のアッセンブリ。
7. 前記力作用手段は油圧シリンダを含むことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。

Images