JP4649426B2 - プレス式鋳片圧下装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、複数のストランドでブルームを製造する連続鋳造機に付設して使用され、鋳片切断装置の上流側に設けられるプレス式鋳片圧下装置に関する。

連続鋳造機に付設する圧下圧延装置は、一般に切断装置の上流部に配置される。この圧下圧延装置は、鋳片に圧延力を負荷する上下一対のロールと、これらのロールの駆動源から構成されている。圧下する時点で鋳片の温度が低下している場合、鋳片の変形抵抗が大きく、圧延方式を採用した圧下圧延装置では大きな圧延力と駆動力が必要になり、ロールの駆動源が大型化する。そして、駆動源が大型化すると、駆動源が配置制限を受けるため圧下圧延装置を最適な位置に設置できなくなり、鋳片の温度管理等の問題により、例えば３以上のストランドを有する連続鋳造機には圧下圧延装置を適用できないという問題が生じる。

ここで、上記の問題を解決して圧下圧延装置を設置しようとする場合に、鋳片を搬送しながら圧下するプレス装置の適用が考えられ、例えば、特許文献１には、圧下用の金型を上下動および前後動させてスラブを搬送しながら圧下する厚みプレス装置が開示されている。また、特許文献２には、鋳片に鍛圧加工を加える上下一対のアンビルの入側に鋳片の引き抜き移動を司るピンチロール群を設置するとともに、アンビルの出側に鍛圧加工に伴う鋳片の移動速度変化に応じて回転駆動速度を変更可能な上下一対のロールを配置した連続鍛圧装置が開示されている。

特開平１１−２３９８３２号公報 特開平４−５９１５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、金型を複雑なリンク機構で駆動させるため、設備コストおよびメンテナンスコストが嵩むという問題を有する。更に、スラブの圧下は可能となるが、温度が低下したブルームのような鋳片を圧下するのに必要となる大きな圧延力と駆動力を得ることができないという問題がある。
また、特許文献２に記載された発明では、アンビルの入側にピンチロール群を、出側に駆動速度変更が可能な上下一対のロールを配置しなければならず、装置構成が複雑になって、設備コストおよびメンテナンスコストが嵩むという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、コンパクトで安価な装置構成で、鋳片の搬送機能を有するプレス式鋳片圧下装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るプレス式鋳片圧下装置は、回転可能に保持された下ロールと、該下ロールの直上に配置され、圧下シリンダーによって前記下ロール上に配置された鋳片を圧下する上ロールとを有する鋳片圧下装置において、
前記上ロールの回転を、該上ロールの軸にアームを介して連結され、前記圧下シリンダーの圧下に合わせて駆動する液圧シリンダーによって行なう。

本発明に係るプレス式鋳片圧下装置において、前記下ロールは回転駆動源によって回転駆動され、前記鋳片に送りを与えることが好ましい。

請求項１、２記載のプレス式鋳片圧下装置においては、上ロールを圧下シリンダーによって圧下させるとともに、圧下シリンダーの圧下に合わせて液圧シリンダーを駆動させて上ロールを回転させるので、反力が５００トンを超え、トルクが２０トン・ｍを超える圧下を行なう装置をコンパクトかつ安価な構成で製造することができる。その結果、プレス式鋳片圧下装置を、例えば３以上のストランドを有する連続鋳造機に対して大きな設備改造を伴わずに適用することができる。

特に、請求項２記載のプレス式鋳片圧下装置においては、下ロールが回転駆動して鋳片に送りを与えるので、コンパクトかつ簡便な構成で、プレス式鋳片圧下装置に鋳片の搬送機能を設けることができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係るプレス式鋳片圧下装置を連続鋳造機のストランドに付設しブルームの圧下を行なっている状況を示す説明図、図２は同プレス式鋳片圧下装置の正断面図、図３は同プレス式鋳片圧下装置の側面図、図４（Ａ）、（Ｂ）は同プレス式鋳片圧下装置の上ロールを回転駆動する液圧シリンダーと上ロールを昇降する圧下シリンダーの動作状況を示す説明図、図５（Ａ）〜（Ｄ）は同プレス式鋳片圧下装置でブルームの圧下を行なう際の上ロールの動作とブルームの圧下過程を示す説明図、（Ｅ）はブルームの上表面側に形成される圧下による凹凸模様の説明図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るプレス式鋳片圧下装置１０は、連続鋳造機１１の複数のストランドにそれぞれ付設され、鋳片の一例であるブルーム（例えば、温度が低下したブルーム）１８を圧下するもので、鋳片用の切断装置１９の上流部に配置されている。なお、連続鋳造機１１で、溶鋼１３は鋳型１２で冷却されて凝固殻１４を形成し、サポートロール群１５およびガイドロール群１６を通過しながら更に冷却され、軽圧下ロール群１７を通過して完全に凝固してブルーム１８が形成される。そして、プレス式鋳片圧下装置１０は、回転可能に保持された下ロール２０と、下ロール２０の直上に配置され、下ロール２０上に配置されたブルーム１８を回転しながら圧下する上ロール２１とを有している。以下詳細に説明する。

図２、図３に示すように、プレス式鋳片圧下装置１０は、連続鋳造機１１の軽圧下ロール群１７を支持する基台２２上に据付部材２３を介して固定されるハウジング２４を有し、下ロール２０はハウジング２４の下部に軸受２５を介してその両側が回転可能に取付けられている。一方、上ロール２１は、その両側がそれぞれ軸受２６により回転可能に支持され、各軸受２６は圧下シリンダー２７を介してハウジング２４の上部に取付けられている。このような構成とすることにより、上ロール２１を下ロール２０の直上に配置することができ、圧下シリンダー用駆動源（図示せず）の操作により各圧下シリンダー２７を同調駆動させることにより上ロール２１を下降させることができ、下ロール２０上に配置されたブルーム１８を圧下することができる。なお、上ロール２１および下ロール２０は各々適切なプロフィールを選択することで、上、下ロール２１、２０でブルーム１８を圧下する際に、ブルーム１８の中心部に存在する内部空隙を効率的に圧着してその個数や最大寸法を減少させることができるようになっている。

ここで、上ロール２１の軸２９の各端部にはアーム３０がそれぞれ設けられ、各アーム３０の先部は、ハウジング２４の両側上部に取付け部材３１を介してそれぞれ設けられた液圧シリンダー３２のピストンロッド３３にピン３４を介して連結している。なお、液圧シリンダー３２のピストンロッド３３の作動ストロークは、圧下シリンダー２７のピストンロッド４４（図４参照）の作動ストロークより長く設定されている。
また、下ロール２０の軸３５の一側は、動力伝達手段の一例である第１のべベルギア機構３６の出力軸と連結し、第１のべベルギア機構３６の入力軸３７には連結軸３８が接続されている。そして、連結軸３８の先側は第２のべベルギア機構３９の出力軸４０に連結し、第２のべベルギア機構３９の入力軸４１には回転駆動源の一例である油圧モータ４２の出力軸４３が連結されている。

このような構成とすることにより、図４（Ａ）に示すように、液圧シリンダー用駆動源（図示せず）を操作して、液圧シリンダー３２を駆動させピストンロッド３３を下方に突出させると、アーム３０が上ロール２１の軸心回りに回転するので、アーム３０の動きに連動して上ロール２１が軸心回りに回転する。従って、圧下シリンダー２７の圧下に合わせて液圧シリンダー３２を駆動させるようにすると、上ロール２１を回転させながら下降させることができる。ここで、液圧シリンダー３２のピストンロッド３３の作動ストロークが圧下シリンダー２７のピストンロッドの作動ストロークより長く設定されているので、上ロール２１が所定距離下降して停止し下ロール２０上に配置されたブルーム１８を圧下した状態でも回転させることができ、下ロール２０上に配置されたブルーム１８を上ロール２１で圧下しながら押し出すことができる。

そして、液圧シリンダー３２のピストンロッド３３が下方に一定ストローク（一定時間）作動すると、図４（Ｂ）に示すように、圧下シリンダー用駆動源を逆転駆動させることにより、上ロール２１を上昇させブルーム１８から離脱させて、上ロール２１の高さ位置を初期位置に戻すことができる。ここで、上ロール２１の高さ位置、例えば上ロール２１の軸心の高さ位置を計測するようにすると、上ロール２１の軸心の高さ位置から上ロール２１がブルーム１８から離脱したか否かを判定することができる。このため、上ロール２１がブルーム１８から離脱したのが検知されると、液圧シリンダー用駆動源を逆転駆動させ液圧シリンダー３２のピストンロッド３３を上方に作動させることでアーム３０を逆回転させ、上ロール２１の周方向の角度位置を初期位置に戻すことができる。

更に、油圧駆動源（図示せず）を操作することによって油圧モータ４２を回転駆動させておくと、回転駆動力を第２のべベルギア機構３９、連結軸３８、および第１のべベルギア機構３６を介して下ロール２０に伝達して、下ロール２０を回転駆動することができる。これによって、上ロール２１がブルーム１８に接触していないときに（ブルーム１８が圧下されていないときに）、下ロール２０を回転させて下ロール２０上に配置されたブルーム１８を送り出すことができる。なお、油圧モータ４２により下ロール２０に与えられるトルクは、アーム３０により上ロール２１に与えられるトルクに比べて小さいので、ブルーム１８の圧下時には、ブルーム１８につられて下ロール２０は回転する。
従って、上ロール２１の下降および回転の第１の操作と、上ロール２１の上昇、上ロール２１の逆回転、および下ロール２０の回転の第２の操作を交互に行なうことにより、ブルーム１８の未圧下部を圧下し、ブルーム１８の圧下部を上ロール２１直下から排出するとともに未圧下部を上ロール２１直下に供給することができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係るプレス式鋳片圧下装置１０によるブルーム１８の圧下方法について説明する。
図５（Ａ）に示すように、連続鋳造機１１に設けられたブルームの搬送機構（図示せず）により、ブルーム１８の先端部が初期位置（待避位置ともいう）にある上ロール２１の直下に搬送されると、図５（Ｂ）に示すように、圧下シリンダー用駆動源と液圧シリンダー用駆動源を予め設定された時間、例えば１秒間だけ同調駆動させて、上ロール２１を回転させながら所定距離ｈだけ下降させてプレス（圧下）を行なう（以上、第１の操作）。ここで、上ロール２１は圧下時に回転しているため、ブルーム１８は圧下されながら押し出され、圧下が終了した時点でブルーム１８の先端は上ロール２１の直下位置からｄだけ突出した状態になっている。

上ロール２１の圧下が終了すると、図５（Ｃ）に示すように、圧下シリンダー用駆動源と液圧シリンダー用駆動源を予め設定された時間、例えば１秒間だけ同調して逆転駆動させ、上ロール２１を逆回転させながら所定距離ｈだけ上昇させる。また、上ロール２１がブルーム１８に接触していない間は、油圧モータ４２の回転により下ロール２０を回転させて下ロール２０上に配置されたブルーム１８を一定距離、例えばｄだけ送り出されるようにする（以上、第２の操作）。これにより、上ロール２１は待避位置に戻り、ブルーム１８の先端は上ロール２１の直下位置から２ｄだけ突出した状態になっている。

上ロール２１が待避位置に戻ったことが確認されると、図５（Ｄ）に示すように、圧下シリンダー用駆動源と液圧シリンダー用駆動源を予め設定された時間、例えば１秒間だけ同調駆動させて、上ロール２１を回転させながら所定距離ｈだけ下降させて圧下を行なう第１の操作を行なう。これにより、圧下が終了した時点でブルーム１８の先端は上ロール２１の直下位置から３ｄだけ突出した状態になっている。次いで、上ロール２１の圧下が終了すると、圧下シリンダー用駆動源と液圧シリンダー用駆動源を逆転駆動させて上ロール２１を逆回転させながら所定距離ｈだけ上昇させ、上ロール２１の圧下しない間は油圧モータ４２を回転駆動させブルーム１８を一定距離、例えばｄだけ送り出す第２の操作を行なう。

そして、第１の操作と、第２の操作を繰り返すことにより、ブルーム１８の圧下が行なわれる。その結果、ブルーム１８の上表面側には、図５（Ｅ）に示すようにピッチが２ｄで凸部４５の段差がδの凹凸模様が形成される。例えば、圧下シリンダー２７の圧下力を２５０トン、液圧シリンダー３２の押圧力を１０トンとし、上ロール２１の中央部の外径が４３０ｍｍ、ブルーム１８の厚みが３７０ｍｍ、上ロール２１の圧下距離ｈが３０ｍｍ、１回の圧下および下ロール２０の回転によるブルーム１８の押し出し距離ｄを１０ｍｍとした場合、計算上では段差δは０．３ｍｍ未満となる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、上ロールの軸にアームを介して連結して上ロールを回転駆動させる液圧シリンダーを、ハウジングの両側下部に取付け部材を介してそれぞれ設けることができる。
また、下ロールに回転駆動源を直結して回転駆動させることもできる。この場合、ハウジングの上面部にスペースが確保できるので、上ロールを回転駆動させる液圧シリンダーをハウジングの上面部の両側にそれぞれ配置することができる。

本発明の一実施の形態に係るプレス式鋳片圧下装置を連続鋳造機のストランドに付設しブルームの圧下を行なっている状況を示す説明図である。 同プレス式鋳片圧下装置の正断面図である。 同プレス式鋳片圧下装置の側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同プレス式鋳片圧下装置の上ロールを回転駆動する液圧シリンダーと上ロールを昇降する圧下シリンダーの動作状況を示す説明図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は同プレス式鋳片圧下装置でブルームの圧下を行なう際の上ロールの動作とブルームの圧下過程を示す説明図、（Ｅ）はブルームの上表面側に形成される圧下による凹凸模様の説明図である。

符号の説明

１０：プレス式鋳片圧下装置、１１：連続鋳造機、１２：鋳型、１３：溶鋼、１４：凝固殻、１５：サポートロール群、１６：ガイドロール群、１７：軽圧下ロール群、１８：ブルーム、１９：切断装置、２０：下ロール、２１：上ロール、２２：基台、２３：据付部材、２４：ハウジング、２５、２６：軸受、２７：圧下シリンダー、２９：軸、３０：アーム、３１：取付け部材、３２：液圧シリンダー、３３：ピストンロッド、３４：ピン、３５：軸、３６：第１のべベルギア機構、３７：入力軸、３８：連結軸、３９：第２のべベルギア機構、４０：出力軸、４１：入力軸、４２：油圧モータ、４３：出力軸、４４：ピストンロッド、４５：凸部

Claims (2)

1. 回転可能に保持された下ロールと、該下ロールの直上に配置され、圧下シリンダーによって前記下ロール上に配置された鋳片を圧下する上ロールとを有する鋳片圧下装置において、
   前記上ロールの回転を、該上ロールの軸にアームを介して連結され、前記圧下シリンダーの圧下に合わせて駆動する液圧シリンダーによって行なうことを特徴とするプレス式鋳片圧下装置。
2. 請求項１記載のプレス式鋳片圧下装置において、前記下ロールは回転駆動源によって回転駆動され、前記鋳片に送りを与えていることを特徴とするプレス式鋳片圧下装置。

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