JP5009652B2 - 連続鋳造設備のカセット架台 - Google Patents

Description

本発明は、鋼等の連続鋳造設備において、鋳型、鋳型振動装置及び鋳片案内装置を備えた着脱自在のユニット装置（以下、カセットという）が搭載される架台に関し、より詳しくは、曲げ型（完全円弧型及び垂直曲げ型）連続鋳造設備において、前記カセットが搭載されるカセット架台に関する。

溶鋼の連続鋳造設備においては、鋳型、鋳型振動装置及び鋳型直下の鋳片案内装置の交換作業、即ち、連続鋳造ラインのオンラインからオフラインへの搬出及びオフラインからオンラインへの搬入を容易にするため、鋳型、鋳型振動装置及び鋳型直下に後続する鋳片案内装置の一部を、共通フレーム内に収納しカセット化したものが実用化されている。

このようにカセット化された従来技術１に係るクイックチェンジスタンドに関し、以下図３を参照しながら説明する。図３は、従来技術１に係る連続鋳造設備のクイックチェンジスタンドの一例を、一部切欠断面で示す模式的側面図である。図３において、符号１が鋳型、符号２が鋳型振動装置、符号３が鋳型１直下の鋳片案内装置の一部、即ち垂直ガイドスタンドを示し、これらを共通の鋳造スタンド２０に搭載してカセット化し、クイックチェンジスタンド２１を構成している。

前記鋳型振動装置２における鋳型の加振方式については、電動駆動偏心軸方式、油圧シリンダ直動方式、リンクレバー方式等様々な方式が提案、実用化されている。そして、この様な鋳型振動装置２は、例えば、電動駆動偏心軸方式の場合には偏心軸、ベアリング、リンク機構等により、油圧駆動による方式の場合には油圧シリンダ、リンク機構等により構成され、複雑で煩雑な保守対象部品が多い構造となっている。

前記連続鋳造設備２４のオンラインでの高所狭小空間におけるこれらの構成部品の保守作業は手間を要するものである。また、これらの保守作業は、連続操業下における操業を停止して作業せざるを得ず、前記連続鋳造設備２４の稼働率を低下させる。

この様な状況下において、カセット化された前記クイックチェンジスタンド２１は、連続鋳造設備２４のオンラインとオフライン間の搬出・搬入作業が容易となる上、鋳型振動装置２等上述したような構成部品そのものを、オフライン下で保守作業できる利点がある。加えて、鋳型１、鋳型振動装置２及び鋳型１直下の垂直ガイドスタンド３を鋳造スタンド２０に搭載してカセット化することにより、前記鋳型１と垂直ガイドスタンド３とのアラインメント調整（心合わせ）を、オフラインで精度良く実施出来る利点があり、オンラインでのアラインメント調整作業が不要となる。

一方、鋳型１の周囲には鋳込作業用の床（鋳込床）を、基礎面から立ち上げた鉄骨架構で構成し、タンディシュカーやダミーバー挿入台車走行用の軌道を設置するための梁を鋳込床に設ける。更に、付帯設備設置用の中間フロアを、前記基礎面と鋳込床との中間に設けるのが一般的である。そして、前記クイックチェンジスタンド２１は、図３に示す如く水平配置された前記鉄骨架構２２上に着脱可能に搭載される（例えば、非特許文献１，２参照）。

ところが、この様なクイックチェンジスタンド２１は、鋳型１の重量が数トンにもなる上、鋳型振動装置２により上下振動が負荷されるため、前記鉄骨架構２２にも前記鋳型１の慣性力が作用し、鉄骨架構２２自身が共振する。一方、鋳片表面のオシレーションマーク深さが軽減され良好な表面品質が得られるため、前記鋳型振動装置２の高サイクル化が進められている。近年では、６〜７Ｈｚの振動数を採用する場合もあり、前記鉄骨架構２２の共振現象が問題となる。

前記鉄骨架構２２の固有振動数が、鋳型振動装置２の振動数の３倍以上であれば実用上問題ない共振レベルとなるが、前記鉄骨架構２２そのものが過大なものであり、鋳型振動装置２の振動数の３倍以上とすることは、次に述べる様に事実上困難である。先ず、前記鉄骨架構２２を構成する梁の高さを高くする方法が考えられるが、梁スパンが大きいため、鋳型振動装置２の振動数の３倍以上の固有振動数とするためには、梁高さが極端に高くなる。経済的にも現実的ではなく、周辺設備との干渉の点においても非現実的である。

そのため、前記鉄骨架構２２は脆弱にならざるを得ず、加振中の鋳型１に横振れを生じ、上下運動についても、加振に伴い前記鉄骨架構２２が上下方向に共振するために理想的な鋳型振動波形が得られない。その結果、溶鋼フラックスの鋳型１への不均一流入を生じ、鋳型１直下の鋳片案内装置（垂直ガイドスタンド３）とのアラインメント不整（心ずれ）を生じるため、良好な鋳片品質が得られなくなる。

また、前記鉄骨架構２２は、周囲温度の変化により熱膨張あるいは熱収縮するが、垂直方向の鉄骨架構の基礎設置点から、前記クイックチェンジスタンド２１が搭載される水平方向の鉄骨架構２２までの垂直距離が大きく、従って、前記熱膨張あるいは熱収縮も大きくなる。

そのため、前記クイックチェンジスタンド２１に収納された曲げガイドスタンド９と、この曲げガイドスタンド９に接続された後続の鋳片案内装置（円弧スタンド１０）との間にズレを生じ、アラインメント不整となる欠点がある。通常、アラインメント不整許容量は０．２〜０．５ｍｍ以下であるが、前記鉄骨架構２２の熱膨張量や熱収縮量はｍｍオーダーとなるため、アラインメント不整起因の鋳片割れを生じる。

更に、前記鋳込床には、タンデッシュカーやダミーバー挿入台車等の重量物が走行するが、前記鉄骨架構２２の横剛性は脆弱であり、基礎から鋳込床までの高さも１５ｍ前後と高いため、これらの重量物が走行すると鉄骨架構２２そのものが横振れする。前記鉄骨架構２２のこのような横振れに伴い、上記と同様なアラインメント不整が生じ、良好な鋳片品質が得られないことになる。

このような欠点を解消するため考案された従来技術２について、以下図４を参照しながら説明する。図４は、従来技術２に係る曲げ型連続鋳造設備の一括交換スタンドの一例を一部切欠断面で示した模式的側面図である。本従来技術２は、基礎６上に門型フレーム２３を設置し、この門型フレーム２３に、鋳型１、鋳型振動装置２及び鋳型１直下に後続する鋳片案内装置の一部、即ち、垂直ガイドスタンド３と曲げガイドスタンド９とを共通フレーム内に収納しカセット化した一括交換スタンド２６を、着脱可能に搭載して構成されている（例えば、非特許文献３参照）。

この従来技術２によれば、基礎６上に専用の門型フレーム２３を設置することによって、前記従来技術１において説明した様な鉄骨架構と完全に分離したので、鉄骨架構による上記欠点を解消することが出来る。曲げ型連続鋳造設備２５において、前記一括交換スタンド２６に収納された垂直ガイドスタンド３と曲げガイドスタンド９には、後続の円弧状に形成された円弧スタンド１０が接続される。

この円弧スタンド１０は、ひな壇状に基礎に固設されたスタンドベース（図示せず）上に搭載されている。前記一括交換スタンド２６が搭載された門型フレーム２３の円弧内側の支柱２３ａは、ひな壇状基礎部６に設置せざるを得ない。前記支柱２３ａは、多ストランド連続鋳造設備の場合、門型フレーム２３の剛性を確保するため、隣接するストランドの内側にも設置される。

一方、上述したような一括交換スタンド２６を構成し、保守点検作業をオフライン化したとしても、保守点検時の前記一括交換スタンド２６のオフラインへの搬出の際は、この一括交換スタンド２６に収納された機器と周辺機器との動力伝達機構や配管、配線、支持機構等の接続を一旦解除する必要がある。このため、これらの接続箇所のある前記門型フレーム２３の支柱２３ａ．２３ｂや曲げガイドスタンド９の側部に寄り付いて作業しなければならないが、前記支柱２３ａ，２３ｂが邪魔をして前記曲げガイドスタンド９側部への作業者の寄り付き性を阻害する欠点がある。また、前記円弧スタンド１０のオフラインへの搬出入の際にも同様に、門型フレーム２３の直近の支柱２３ａ，２３ｂや水平梁が邪魔をして、なお更作業性を損なうという欠点を有している。

逆に、前記寄り付き性を改善するには支柱２３ａ，２３ｂの断面を小さくする必要があり、前記門型フレーム２３の特に横方向剛性を損ない、鋳型振動装置２を搭載する専用架構として、前述した様に鋳型振動装置２の振動数の３倍以上の固有振動数を確保するのが困難となる。前記支柱２３ａ，２３ｂの断面形状を、例えばストランド横方向（図４において紙面の左右方向）に小さく、ストランド方向（図４において紙面に垂直方向）に長くする方法が考えられるが、前記門型フレーム２３のストランド方向の横剛性を著しく損ない、ストランド間に支柱２３ａ，２３ｂの設置スペースが必要になるため、ストランド間隔が大きくなる。

また、作業者の寄り付き性を改善するために、隣接するストランドの内側に前記支柱２３ａ，２３ｂを設置しない方法が考えられるが、門型フレーム２３のストランドを横断する梁部の支持スパンが長大になって脆弱となる。前記梁部の高さを高くする方法も考えられるが、梁スパンが大きいため、鋳型振動装置２の振動数の３倍以上の固有振動数とするためには梁高さが極度に高くなる。経済的にも現実的ではなく、周辺機器との干渉という点においても現実的ではない。
日本鉄鋼協会 育成委員会連鋳技術史分科会編，"わが国における鋼の連続鋳造技術史"，ｐ１８７，ｐ３００，日本鉄鋼協会（平成８年１１月３０日） 重工業新聞社編，"製鉄機械設備総覧"，ｐ３１０，重工業新聞社（昭和５８年２月２５日） 日本鉄鋼協会 育成委員会連鋳技術史分科会編，"わが国における鋼の連続鋳造技術史"，ｐ３９０，日本鉄鋼協会（平成８年１１月３０日）

逆に、前記寄り付き性改善のために、ストランド間隔を大きく取る方法も考えられるが、曲げ型連続鋳造設備２５自体や鉄骨架構、更には、曲げ型連続鋳造設備２５設置スペースが大きなものとなりコストアップを招く。また、ストランド間隔を大きく取ると、タンディシュ７が大型となり、耐火物ランニングコストの増大にもなって来る。

従って、本発明は、上述した様な鋳片案内装置とのアラインメント不整、鋳型振動装置による振動波形の乱れ、カセット専用架構としての剛性不足及び周囲での作業性を改善し得る連続鋳造設備のカセット架台を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る連続鋳造設備のカセット架台が採用した手段は、曲げ型連続鋳造設備において、鋳片を案内する鋳片案内ラインを形成するガイドスタンドと、このガイドスタンドにより形成される円弧の外側に配置される基礎の水平基礎面から前記円弧の内側方向に向かって張出した張出し架構が設けられるともに、この張出し架構の上部に鋳型及び鋳型振動装置を備えたカセット化された交換スタンドが着脱可能に搭載され、前記張出し架構の上部に搭載された前記鋳型振動装置が前記鋳型を上下方向に加振可能とされてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る連続鋳造設備のカセット架台が採用した手段は、請求項１に記載の連続鋳造設備のカセット架台において、前記張出し架構の上部に着脱可能に搭載された、前記カセット化された交換スタンドは、更に鋳片案内装置を備えてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る連続鋳造設備のカセット架台が採用した手段は、請求項１または２に記載の連続鋳造設備のカセット架台において、前記張出し架構が、前記円弧外側に配置される基礎から円弧内側方向に向かって、平面視上Ｕ字形状をなしたことを特徴とするものである。

本発明の請求項１または２に係る連続鋳造設備のカセット架台によれば、曲げ型連続鋳造設備において、鋳片を案内する鋳片案内ラインを形成するガイドスタンドと、このガイドスタンドにより形成される円弧の外側に配置される基礎の水平基礎面から前記円弧の内側方向に向かって張出した張出し架構が設けられるともに、この張出し架構の上部に鋳型及び鋳型振動装置を、更には鋳片案内装置を備えたカセット化された交換スタンドが着脱可能に搭載され、前記張出し架構の上部に搭載された前記鋳型振動装置が前記鋳型を上下方向に加振可能とされてなるので、架構の熱膨張や熱収縮によるアラインメント不整が生じ難く、鋳型振動による横振れを小さく出来る上、周囲への寄り付き性も改善し得る。

また、本発明の請求項３に係る連続鋳造設備のカセット架台によれば、前記張出し架構が、前記円弧外側に配置される基礎から円弧内側方向に向かって、平面視上Ｕ字形状をなしたので、連続鋳造設備の円弧内側に障害物が無くなり、円弧部の鋳片案内装置の搬出・搬入が容易となる。

更に、本発明の請求項４に係る連続鋳造設備のカセット架台によれば、前記円弧外側に配置される基礎が水平基礎面と垂直基礎面とを備えてなり、前記張出し架構が水平基礎面と垂直基礎面とに固設されたので、前記架台に作用する転倒モーメントによる固設部への力を分散されると共に、カセット専用架構としての剛性が向上する。

次に、本発明の実施の形態に係る連続鋳造設備のカセット架台について、以下図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明に係る連続鋳造設備のカセット架台を一部切欠断面で示す模式的側面図、図２は図１のＸ−Ｘ断面を示す模式的矢視図である。

符号１２は、垂直曲げ型連続鋳造設備を示す。本発明の実施の形態に係るカセット化された交換スタンド４には、鋳型１、鋳型振動装置２及び前記鋳型１直下に後続する鋳片案内装置の一部、即ち垂直ガイドスタンド３が一括収納されている。そして、このカセット化された交換スタンド４上部のタンディシュ７内の溶鋼が、浸漬ノズル８を介して鋳型１に受け入れられ、この鋳型１を前記鋳型振動装置２で上下に加振しながら鋳片が形成される。ここで、交換スタンド４として、鋳型１及び鋳型振動装置２のみを備えた構成としても良い。この場合、鋳片案内装置の一部、即ち垂直ガイドスタンド３は交換スタンド４の下方に別途設ければ良い。この場合、鋳型１及び鋳型振動装置２のみを備えた交換スタンド４が着脱自在となるので、需要者のニーズに応じて使い分けることができる。

そして、この鋳片が、後続の垂直ガイドスタンド３、曲げガイドスタンド９及び円弧スタンド１０からなる円弧状の鋳片案内ラインを形成した鋳片案内装置によって冷却されつつ、鋳片を支持する多数のガイドロール１１によって後工程に搬送・案内される様に構成されている。各ガイドスタンド内に設けられたガイドロール１１は、鋳片を後工程へ案内する機能を有する。

本発明の実施の形態に係るカセット架台５は、垂直曲げ形連続鋳造設備１２において、前記鋳片案内ラインを形成する円弧外側の基礎６から円弧内側方向に向かって片持構造の張出し架構５ａが設けられ、この張出し架構５ａの上部に前記カセット化された交換スタンド４が着脱可能に搭載するように構成されている。

そして、前記カセット架台５の張出し架構５ａが、前記円弧外側の基礎６から円弧内側方向に向かって、図２に示す如く、平面視上Ｕ字形状をなす様に構成されている。更に、前記張出し架構５ａが、前記円弧外側のひな壇状の基礎６、即ち、水平基礎面６ａに加えて、垂直基礎面６ｂにも固着手段の一例としての基礎ボルトで固設されて前記カセット架台５をなしている。

この様な構成からなるカセット架台５は、前記カセット化された交換スタンド４を着脱可能に搭載しているため、垂直曲げ型連続鋳造設備１２の鋳造ラインからオフラインへの搬出、オンラインへの搬入を、鋳型１、鋳型振動装置２及び垂直ガイドスタンド３を一括収納したカセット化された交換スタンド４として着脱することが出来る。従って、前記鋳型１とこの鋳型１直下の垂直ガイドスタンド３とのアラインメント調整（心出し）は、前記垂直曲げ型連続鋳造設備１２の鋳造ラインからオフラインでの作業が可能である。

また、前記カセット架台５は基礎６に固設され、鉄骨架構とは完全に分離されている。従って、前記カセット架台５に搭載されたカセット化された交換スタンド４内の機器は、鉄骨架構の熱変形や振動に影響されず、鋳型振動が伝播することもない。そのため、前記カセット化された交換スタンド４内の垂直ガイドスタンド３と、これに後続する曲げガイドスタンド９とのアラインメントに狂いが生じ難い。また、鉄骨架構の共振や熱変形等の外乱により、鋳型振動波形が乱れることもない。

前記カセット架台５は、前記垂直曲げ型連続鋳造設備１２の円弧外側のひな壇上の水平基礎面６ａに加えて垂直基礎面６ｂにも固設され、前記円弧外側の基礎６から円弧内側方向に向かって張り出し架構５ａが形成されているので、片持構造によるオーバハング荷重に十分耐え得る構造となる。前記垂直基礎面６ｂには、取鍋交換装置（レードルターレット）の基礎側面を利用することが出来る。

そして、前記カセット架台５は片持構造であるため、前記円弧中心側の支柱が不要となる。従って、カセット架台５そのものもコンパクト化に出来るので、熱膨張も小さく、剛性も高められる。カセット架台５の架構の内部を通水可能な構造とし、水冷することによって更に熱膨張の影響を排除することも出来る。

また、前記カセット架台５は片持構造であるため、前記カセット化された交換スタンド４下方に接続された曲げガイドスタンド９及び円弧ガイド１０への保守点検時の寄り付きが良好となり、支柱が腐食損傷することもない。更に、張り出し架構５ａ先端には架台が存在しないので、カセット化された交換スタンド４下方に接続された鋳片案内装置を上方に吊り上げて搬出する際、障害物がなくなり交換作業が容易となる。

また更に、前記垂直曲げ形連続鋳造設備１２が多ストランド用の連続鋳造設備の場合、門型フレームでは必須となるストランド間に配置される前記門型フレームの支柱を皆無とすることが出来るため、ストランド間隔を短縮することも可能である。このようなストランド間隔の短縮化は、前記垂直曲げ形連続鋳造設備１２の設備コストを低減させる効果がある。

以上のように、本発明に係る連続鋳造設備のカセット架台は、曲げ型連続鋳造設備において、鋳片案内ラインを形成する円弧外側の基礎から円弧内側方向に向かって張出し架構が設けられ、この張出し架構の上部に鋳型及び鋳型振動装置を、更には鋳片案内装置を備えたカセットが着脱可能に搭載されたので、架構の熱膨張や熱収縮によるアラインメント不整が生じ難く、鋳型振動による横振れを小さく出来る上、周囲への寄り付き性も改善し得る。

また、本発明に係る連続鋳造設備のカセット架台は、前記張出し架構が、前記円弧外側の基礎から円弧内側方向に向かって平面視上Ｕ字形状をなしたので、連続鋳造設備の円弧内側に障害物が無くなり、円弧部の鋳片案内装置の搬出・搬入が容易となる。

尚、前記実施の形態では、前記カセットには、鋳型、鋳型振動装置及び垂直ガイドスタンドが一括収納されている例で説明したが、後続の円弧スタンドも、このカセットに一括収納されても良い。この場合のカセット架台は、当然、図１に示した位置より更に下方に配設されることになる。

本発明に係る連続鋳造設備のカセット架台を一部切欠断面で示す模式的側面図である。 図１のＸ−Ｘ断面を示す模式的矢視図である。 従来技術１に係る連続鋳造設備のクイックチェンジスタンドの一例を、一部切欠断面で示す模式的側面図である。 従来技術２に係る曲げ型連続鋳造設備の一括交換スタンドの一例を、一部切欠断面で示す模式的側面図である。

符号の説明

１：鋳型， ２：鋳型振動装置， ３：垂直ガイドスタンド（鋳片案内装置），
４：交換スタンド，
５：カセット架台， ５ａ：張出し架台，
６：基礎， ６ａ：水平基礎面， ６ｂ：垂直基礎面，
７：タンディシュ， ８：浸漬ノズル，
９：曲げガイドスタンド（鋳片案内装置）， １０：円弧スタンド（鋳片案内装置），
１１：ガイドロール， １２：垂直曲げ型連続鋳造設備

Claims (3)

1. 曲げ型連続鋳造設備において、鋳片を案内する鋳片案内ラインを形成するガイドスタンドと、このガイドスタンドにより形成される円弧の外側に配置される基礎の水平基礎面から前記円弧の内側方向に向かって張出した張出し架構が設けられるともに、この張出し架構の上部に鋳型及び鋳型振動装置を備えたカセット化された交換スタンドが着脱可能に搭載され、前記張出し架構の上部に搭載された前記鋳型振動装置が前記鋳型を上下方向に加振可能とされてなることを特徴とする連続鋳造設備のカセット架台。
2. 前記張出し架構の上部に着脱可能に搭載された、前記カセット化された交換スタンドは、更に鋳片案内装置を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造設備のカセット架台。
3. 前記張出し架構が、前記円弧外側に配置される基礎から円弧内側方向に向かって、平面視上Ｕ字形状をなしたことを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造設備のカセット架台。

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