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
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Description
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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