JP5088568B2

JP5088568B2 - 双ロール鋳造機の操業方法及び冷却ロール清掃装置

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Publication number: JP5088568B2
Application number: JP2008099261A
Authority: JP
Inventors: 裕之大塚; 勝巳中山; 廣喜吉澤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-04-07
Also published as: JP2009248135A

Description

本発明は双ロール鋳造機の操業方法及び冷却ロール清掃装置に関するものである。

溶湯からストリップを直接的に生産する手法として、水平に並べた一対のロールの間に溶湯を供給し、凝固した金属を薄帯状に送り出す双ロール連続鋳造法がある。図５は従来の双ロール鋳造機の一例を示すものであって、水平に並べて配置した一対の冷却ロール１と、当該冷却ロール１に付帯する一対のサイド堰２とを備えている。

冷却ロール１は、その内部に冷却水が流通し、生産すべき鋼ストリップ３の板厚に応じてロール間隙Ｇを拡縮調整できるように構成されている。冷却ロール１の回動方向及び速度は、各冷却ロール１の外周面が上側からロール間隙Ｇへ向かって等速で移動するように設定してある。

一方のサイド堰２は、各冷却ロール１の一端に面接触し、他方のサイド堰２は、各冷却ロール１の他端に面接触している。一対のサイド堰２の間には、溶湯供給ノズル４がロール間隙Ｇの真上に位置するように配置してあり、レードル（図示せず）から溶湯供給ノズル４へ溶鋼を注ぎ、冷却ロール１とサイド堰２で四方を囲まれる空間へ溶鋼を供給すると溶湯溜まり５が形成される。

つまり、上記の溶湯溜まり５を形成させるとともに、冷却水の流通により冷却ロール１を抜熱しながら回動させると、溶鋼が冷却ロール１の外周面で凝固し、各冷却ロール１の外周面に形作られた凝固殻が張り合わされて、ロール間隙Ｇの下方へと鋼ストリップ３が送り出される。このとき、鋼ストリップ３の板厚が目標値となるように、各冷却ロール１のネック部分を枢支している軸箱（図示せず）に、互いに近接する向きへ押し付ける力を与える。

操業時間の積み重ねに伴って、冷却ロール１の外周面にはマンガンや珪素などを含んだ酸化物が付着するが、これらの酸化物の付着層の厚みが増すと溶鋼から冷却ロール１への熱伝達の妨げとなり、冷却ロール１の外周面での凝固殻の生成が抑えられてしまう。

そこで、モータ（図示せず）により回転する円柱状のブラシ６を冷却ロール１の外周面に当接させて研掃を行い、酸化物の付着層を取り除いている（例えば、特許文献１参照）。ブラシ６は、軸線方向寸法が冷却ロール１に比べて短いが、エアシリンダ（図示せず）により冷却ロール１の軸線方向へ移動可能としてあり、冷却ロール１の外周面の軸線方向全般の研掃を行える。

双ロール鋳造機の操業中には、冷却ロール１の外周面における酸化物の付着層の厚みを定量的に把握できないので、ロール間隙Ｇから送り出される鋼ストリップ３の板幅方向の温度分布を測定し、当該測定値に基づき、鋼ストリップ３の高温部位に見合う冷却ロール１の外周面の軸線方向の範囲は、熱伝達を妨げる酸化物の付着が顕著であると判断して、前述したブラシ６により冷却ロール１の外周面の研掃を行うという手立てを採る。
特開２０００−２８００４９号公報

しかしながら、特許文献１のものでは、冷却ロール１に対するブラシ６の移動によって鋼ストリップ３幅方向の厚み分布は均一化されるが、冷却ロール１の外周面における酸化物の付着層の厚みが時間の経過に伴って少しずつ増えてくると、熱流量（除熱量）が充分に確保されなくなるため、鋼ストリップ３長手方向の厚みが変動する。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、ストリップ長手方向の厚みの変動を抑制できるようにすることを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の双ロール鋳造機の操業方法では、操業中に冷却ロール間から送り出されるストリップの板厚を測定し、当該ストリップの板厚の測定値と予め定めておいた目標値との偏差に基づき、前記ブラシの回転数を高める制御、あるいは前記冷却ロールに対するブラシの押圧力を高める制御の少なくとも一方を実行する。

本発明の冷却ロール清掃装置は、冷却ロール間から送り出されるストリップの板厚を測定する板厚センサを用い、当該板厚センサにより得たストリップの板厚の測定値と予め定めておいた目標値との偏差に基づき、前記回転駆動機構に対してブラシの回転数を高める指令信号、あるいは前記押圧調節機構に対してブラシの押圧力を高める指令信号の少なくとも一方を発信する機能を制御手段に具備させる。

本発明の双ロール鋳造機の操業方法及び冷却ロール清掃装置によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。

請求項１、２に記載の発明では、冷却ロール間から送り出されるストリップの板厚を、溶湯から冷却ロールへの除熱量のパラメータとして、冷却ロールの外周面に対する酸化物の付着状況を判断し、当該酸化物の付着が過多になることによりストリップの板厚の測定値と予め定めておいた目標値の偏差が大きくなったときに、ブラシの回転数を高めるという手立て、あるいは冷却ロールに対するブラシの押圧力を高めるという手立ての少なくとも一方を実行し、常に冷却ロールの外周面の清浄度を維持するので、凝固殻の生成に大きく関与する溶鋼から冷却ロールへの熱流量（除熱量）が充分に確保され、ストリップ長手方向の厚みの変動を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、図２は本発明における冷却ロール清掃装置の参考例を装備した双ロール鋳造機を示すものであり、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この冷却ロール清掃装置は、冷却ロール１ごとに外周面軸線方向全長にわたり当接する円柱状のブラシ７と、当該ブラシ７を回転させるモータ８と、ブラシ７を冷却ロール１に向けて押し付けるアクチュエータ１１と、冷却ロール１内を通過した冷却水の温度を測定する温度センサ９と、当該温度センサ９の計測値に応じてモータ８及びアクチュエータ１１を作動させる制御手段１０とを、主な構成要素としている。前記アクチュエータ１１には、例えばスクリュージャッキを用い、ブラシ７を支承している軸受１２を冷却ロール１側へ押し出し得るようにする（図１にはアクチュエータ１１と軸受１２を図示していない）。

制御手段１０には、冷却ロール１の外周面への酸化物の付着が過多な状態で、除熱量が確保されていないときに、冷却ロール１から出てくる冷却水の温度領域（除熱不足温度領域）が予め設定されている。これに加え、温度センサ９の測定値が前記温度領域を上回っているときは、ブラシ７が予め定めておいた定常数で回転するようにモータ８へ指令を出し、また、温度センサ９の測定値が前記温度領域に入ったときには、ブラシ７が定常数よりも高い値で回転するようにモータ８へ指令を出す機能と、ブラシ７の回転を定常値よりも高めた後も温度センサ９の測定値が下がる場合に、冷却ロール１に対するブラシ７の押圧力が高まるようにアクチュエータ１１に指令を出す機能とが、制御手段１０に具備させてある。

図３はブラシ７の回転数と除熱量の関係を示す実験結果であり、通常、単位時間あたり一定量の冷却水を冷却ロール１に通過させながら、一定の鋳造速度となるように当該冷却ロール１を回転させている状態で、一定の回転数となるようにブラシ７を積極的に回転させておけば、所定の除熱量が確保されるが、モータ８を停止させてブラシ７の積極的な回転を中断した場合には、冷却ロール１の外周面への酸化物の付着が過多な状態となって除熱量が低下する。

この実験結果から、ブラシ７が一定の回転数で回転しているときは、ブラシ７の清浄能力が一定に維持され、冷却ロール１の外周面に付着した酸化物の除去量が一定の状態となり、また、ブラシ７が回転していないときには、ブラシ７の清浄能力が低下し、冷却ロール１の酸化物の付着量が次第に増加し、除熱量が次第に低下することが分かる。

前記温度領域は、冷却ロール１の外周面に対する酸化物の付着状況の判断基準となるもので、双ロール鋳造機を実際に稼動させて求める。具体的には、溶湯溜まり５を形成させるとともに、冷却水の流通により冷却ロール１を抜熱しながら回動させ、ロール間隙Ｇの下方へと鋼ストリップ３を送り出す。このとき、冷却ロール１に単位時間あたり一定量の冷却水を通過させ、冷却ロール１の回転数も実動時に見合う値とし、しかも、ブラシ７を定常数で回転させて冷却ロール１の外周面を研掃する。

溶鋼の含有成分比などの影響を受けて、冷却ロール１の外周面に酸化物が付着する割合が増加した場合、ブラシ７による冷却ロール１の外周面の研掃が追い付かなくなるため、溶鋼から冷却ロール１への除熱量が減少して、冷却ロール１の外周面での凝固殻の生成が捗らなくなり、相対的に冷却ロール１から出てくる冷却水の温度が低くなる。各冷却ロール１のネック部分を枢支している軸箱（図示せず）には、鋼ストリップ３の板厚が目標値となるように、互いに近接する向きへ押し付け力が与えられているが、前記凝固殻の厚みが不充分になると、反力が変動して冷却ロール１に振れなどの異常な挙動が発現するので、これを目安として温度領域の選定を図る。

双ロール鋳造機の操業に際しては、ブラシ７をモータ８により冷却ロール１と同方向に回転させて冷却ロール１の外周面の研掃を行い、酸化物の付着層を取り除く。制御手段１０は、温度センサ９の測定値が予め設定されている温度領域を上回っているか否かを判定し、前記測定値が前記温度領域に入っていない限りは、ブラシ７を定常数で回転させる指令をモータ８へ送信する。

冷却ロール１の外周面への酸化物の付着が過多になると、除熱量が確保されなくなり、温度センサ９の測定値が予め設定されている温度領域に入る。制御手段１０は、ブラシ７を定常数よりも高い値で回転させる指令をモータ８へ送信し、ブラシ７の研掃能力を向上させて冷却ロール１の外周面の清浄度を維持する。これにより、凝固殻の生成に大きく関与する溶鋼から冷却ロール１への熱流量（除熱量）が充分に確保され、鋼ストリップ３長手方向の厚みの変動を抑制できる。

「ブラシ７を定常数よりも高い値で回転させる」という言葉は、一定値の回転数を採ることだけを意味するものではない。温度センサ９の測定値が下がり続けるときに、ブラシ７の回転数を段階的に高めるような制御、あるいは温度センサ９の測定値の変化に応じてブラシ７の回転数を連続的に高めるような制御を実行してもよい。更に、温度センサ９の測定値が所定の目標値に維持されるように、フィードバック制御によりブラシ７の回転数を増減させてもよいし、学習制御を適用してもよい。ブラシ７の回転数を高める目安となる温度センサ９の測定値を低く設定しておけば、冷却ロール１の外周面から酸化物の付着層の除去が早めに行われることになり、鋼ストリップ３長手方向の厚みの変動を効果的に抑制できる。

ブラシ７の回転数を高くした後も温度センサ９の測定値が下がる傾向を呈すると、冷却ロール１に対するブラシ７の押圧力が高める指令が制御手段１０からアクチュエータ１１に指令が出される。そして、ブラシ７の素線が冷却ロール１に強く押し当てられることにより、冷却ロール１の外周面ら付着した酸化物が取り除かれ、凝固殻の生成に大きく関与する溶鋼から冷却ロール１への熱流量（除熱量）が充分に確保され、鋼ストリップ３長手方向の厚みの変動を抑制できる。

温度センサ９の測定値が予め設定されている温度領域を上回れば、溶鋼から冷却ロール１への熱流量（除熱量）が確保されたことになるので、制御手段１０からアクチュエータ１１に、冷却ロール１に対するブラシ７の押圧力を温度センサ９の測定値が下がる前の状態に戻す指令が出され、次いで、制御手段１０からモータ８に、ブラシ７を定常数で回転させる指令が出される。

図４は本発明における冷却ロール清掃装置の実施例を装備した双ロール鋳造機を示すものであり、図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この冷却ロール清掃装置は、冷却ロール１ごとに外周面軸線方向全長にわたり当接する円柱状のブラシ７と、当該ブラシ７を回転させるモータ８と、ブラシ７を冷却ロール１に向けて押し付けるアクチュエータ１１と、冷却ロール１間から送り出される鋼ストリップ３の板厚を測定する板厚センサ１３と、当該板厚センサ１３の計測値に応じてモータ８及びアクチュエータ１１を作動させる制御手段１４とを、主な構成要素としている。前記板厚センサ１３には、例えばＸ線ゲージを用いる。

制御手段１４には、製造すべき鋼ストリップ３の板厚に見合う目標値が入力設定されるようになっている。そして、板厚センサ１３により得た鋼ストリップ３の板厚の測定値と前記目標値との偏差を算出し、測定値が目標値と同等であるときには、ブラシ７が予め定めておいた定常数で回転するようにモータ８へ指令を出し、また、測定値が目標値を下回り、鋼ストリップ３の板厚が不足する傾向を呈したときには、ブラシ７が定常数よりも高い値で回転するようにモータ８へ指令を出す機能と、ブラシ７の回転を定常値よりも高めた後も板厚センサ１３の測定値が下がる場合に、冷却ロール１に対するブラシ７の押圧力が高まるようにアクチュエータ１１に指令を出す機能とが、制御手段１４に具備させてある。

双ロール鋳造機の操業に際しては、ブラシ７をモータ８により冷却ロール１と同方向に回転させて冷却ロール１の外周面の研掃を行い、酸化物の付着層を取り除く。制御手段１４は、温度センサ９の測定値が予め設定されている温度領域を上回っているか否かを判定し、前記測定値が目標値を下回らない限りは、ブラシ７を定常数で回転させる指令をモータ８へ送信する。

冷却ロール１の外周面への酸化物の付着が過多になると、除熱量が確保されなくなり、鋼ストリップ３の厚みが減少し始めて板厚センサ１３の測定値が変化する。制御手段１４は、ブラシ７を定常数よりも高い値で回転させる指令をモータ８へ送信し、ブラシ７の研掃能力を向上させて冷却ロール１の外周面の清浄度を維持する。これにより、凝固殻の生成に大きく関与する溶鋼から冷却ロール１への熱流量（除熱量）が充分に確保され、鋼ストリップ３長手方向の厚みの変動を抑制できる。

「ブラシ７を定常数よりも高い値で回転させる」という言葉は、一定値の回転数を採ることだけを意味するものではない。板厚センサ１３の測定値が下がり続けるときに、ブラシ７の回転数を段階的に高めるような制御、あるいは板厚センサ１３の測定値の変化に応じてブラシ７の回転数を連続的に高めるような制御を実行してもよい。更に、板厚センサ１３の測定値が所定の目標値に維持されるように、フィードバック制御によりブラシ７の回転数を増減させてもよいし、学習制御を適用してもよい。ブラシ７の回転数を高める目安となる板厚センサの測定値を低く設定しておけば、冷却ロール１の外周面から酸化物の付着層の除去が早めに行われることになり、鋼ストリップ３長手方向の厚みの変動を効果的に抑制できる。

ブラシ７の回転数を高くした後も板厚センサ１３の測定値が下がる傾向を呈すると、冷却ロール１に対するブラシ７の押圧力が高める指令が制御手段１４からアクチュエータ１１に指令が出される。そして、ブラシ７の素線が冷却ロール１に強く押し当てられることにより、冷却ロール１の外周面ら付着した酸化物が取り除かれ、凝固殻の生成に大きく関与する溶鋼から冷却ロール１への熱流量（除熱量）が充分に確保され、鋼ストリップ３長手方向の厚みの変動を抑制できる。

板厚センサ１３の測定値が目標値と同等になれば、溶鋼から冷却ロール１への熱流量（除熱量）が確保されたことになるので、制御手段１４からアクチュエータ１１に、冷却ロール１に対するブラシ７の押圧力を板厚センサ１３の測定値が下がる前の状態に戻す指令が出され、次いで、制御手段１４からモータ８に、ブラシ７を定常数で回転させる指令が出される。

なお、本発明の双ロール鋳造機の操業方法及び冷却ロール清掃装置は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明の双ロール鋳造機の操業方法及び冷却ロール清掃装置は、鋼以外の金属を原料にストリップを製造する双ロール鋳造機にも適用することができる。

本発明における冷却ロール清掃装置の参考例を装備した双ロール鋳造機の概念を示す斜視図である。図１の双ロール鋳造機の概念を示す正面図である。鋳造速度、ブラシ回転数、及び除熱量の関係を示す線図である。本発明における冷却ロール清掃装置の実施例を装備した双ロール鋳造機の概念を示す正面図である。従来の双ロール鋳造機の一例を示す概念図である。

符号の説明

１冷却ロール
７ブラシ
８モータ（回転駆動機構）
１１アクチュエータ（押圧調節機構）
１３板厚センサ
１４制御手段

Claims

連続的に回転する冷却ロール内に冷却媒体を通過させ、冷却ロールの外周面に当接する円柱状のブラシを回転させて冷却ロールの外周面を研掃しながらストリップの生産を行う双ロール鋳造機の操業方法であって、操業中に冷却ロール間から送り出されるストリップの板厚を測定し、当該ストリップの板厚の測定値と予め定めておいた目標値との偏差に基づき、前記ブラシの回転数を高める制御、あるいは前記冷却ロールに対するブラシの押圧力を高める制御の少なくとも一方を実行することを特徴とする双ロール鋳造機の操業方法。
冷却ロールの外周面に当接する円柱状のブラシと、冷却ロール間から送り出されるストリップの板厚を測定する板厚センサと、前記ブラシを回転させる回転駆動機構と、前記冷却ロールに向けてブラシを押し付ける押圧調節機構と、前記板厚センサの測定値に応じて回転駆動機構及び押圧調節機構を作動させる制御手段とを有し、前記板厚センサにより得たストリップの板厚の測定値と予め定めておいた目標値との偏差に基づき、前記回転駆動機構に対してブラシの回転数を高める指令信号、あるいは前記押圧調節機構に対してブラシの押圧力を高める指令信号の少なくとも一方を発信する機能を制御手段に具備させたことを特徴とする冷却ロール清掃装置。