JP5127926B2

JP5127926B2 - ストリップ鋳造工程におけるストリップエッジ形状制御装置および方法

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Publication number: JP5127926B2
Application number: JP2010522828A
Authority: JP
Inventors: キム，ユン−ハ; キム，サン−フン; チョン，ハン−ナム
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: WO2009041777A3; KR100977783B1; EP2193000A4; AU2008304045A1; CN101801562B; CN101801562A; AU2008304045B2; KR20090032443A; EP2193000A2; US20110073271A1; WO2009041777A2; JP2010536580A

Description

本発明は，ストリップ鋳造におけるストリップのエッジ形状の制御に係り，さらに詳しくは，ストリップ鋳造によって鋳造されるストリップのエッジ部をカメラで撮影して分析した後，ストリップのエッジ形状に応じてエッジダムを制御することによりストリップの品質を向上させる，双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御装置及び方法に関する。

図１は，従来の技術のストリップ鋳造装置の構成図である。図１に示すように，一般的なストリップ鋳造における重要な工程は，互いに反対方向に回転する２つのロール１，２の間にあるサンプ(sump)９で行われる。

タンディッシュ４から溶鋼が浸漬ノズル５を介して２つのロール間のサンプ９へ供給されると，この溶鋼は，０．２秒内にリーダーストリップと２つのロールとの間で凝固して圧下される。この際，溶鋼，凝固するリーダーストリップ，及びその後に凝固してついてくる薄板はロール反発力（ＲＳＦ）を発生させる。この圧下力はロールの後方に取り付けられたロードセル１０によって感知する。

２つのロールの側面はセラミックエッジダム(edge dam)８で塞がれており，これは溶鋼がロールの側面から流れ出すのを防止するためである。

溶鋼の凝固能力は鋳造ロールの冷却能力に比例する。また，凝固能力は２つのロール間の距離，すなわちロールギャップ，ロールの鋳造速度（回転速度），サンプ内の溶鋼の高さに影響される。溶鋼の高さは湯面高さ検出センサー７を用いて測定する。一般に，溶鋼が凝固すると，これはロールの間で圧下力を発生させる。凝固圧下率はロールギャップ及び鋳造速度に影響される。ロールギャップは距離測定装置３を用いて測定する。例えば，ロールギャップがあまり大きいか或いは鋳造速度があまり速ければ，凝固点がロールニップの中心線よりさらに下方に下降して圧下力が益々小さくなる。これは溶鋼の未凝固及び板破断を発生させる。反対の場合には，凝固点が上方に上昇し，高い圧下力を発生させる。したがって，ロールギャップ，鋳造速度及び圧下力は薄板の凝固性を示す代表的な鋳造パラメータである。

基本的に溶鋼の高さ制御は，高度の精密性と安定性を要求する。よって，溶鋼の高さは鋳造開始直後から目標値を維持するものと見なす。したがって，圧下力はロールギャップと鋳造速度との相互関係から現れる結果と見なすことができる。

双ロール式鋳造装置を用いた鋳造中に溶鋼がロールの側面から流れ出すのを防止するために，２つのロールの側面をセラミック材質のエッジダムで塞ぐ。この場合，ロールの側面とエッジダムとの間に数１０μmの間隔のみがあっても溶鋼が流入する可能性がある。そして，万が一溶鋼が流入すると，これは製造される鋳造ストリップの側面品質，すなわち鋳造ストリップのエッジ品質を悪化させ，結果としては商品性を低下させるだけでなく，エッジダムのセラミックを異常に磨耗させて正常な鋳造を不可能にする。

また，鋳造中の溶鋼及び周辺機器の降温に伴って殆ど必然的に発生するスカル(skull)がロールの側面とエッジダムとの間に混入することにより，エッジダムのシールプレート(seal plate)が損傷を被り，これにより製造される鋳造ストリップのエッジ部分にバリ (edge fin)が発生して品質が低下する場合も多い。

このようなスカルの生成を予め防止するために，エッジダムを振動させることにより，スカルが生成され次第，非常に小さい状態でエッジダムから落とす方法を使用している。ところが，このようなエッジダムの振動は，エッジダムのシールプレートをさらに磨耗させることになり，エッジダムのシールプレートとロール表面との間に，不要に磨耗される部分を作り出す。この部分に溶鋼が浸透して凝固が生ずると，これは製造する鋳造ストリップに肉厚の部分が形成されてエッジ形状を不良にする結果をもたらす。

長時間鋳造を目標とする双ロール式ストリップ鋳造工程におけるエッジダムの効率的な管理は，高品質のストリップを生産するための重要な指標であるうえ，磨耗量の節減によって生産コストを節減するのにも核心的な役割を果たしている。これと同時に，製造される鋳造ストリップのエッジ品質は，製品全体の優劣を判別する最も重要な指標の一つである。これらは商品性及び生産性を向上させるためには必ず解決すべき課題の一つなので，解決のための制御方法が必要である。

双ロール式ストリップ鋳造装置におけるこれまでの鋳造経験からのエッジダム制御に関する研究によれば，鋳造ストリップのエッジ品質が悪い場合に作業者が取ることが可能な方法には，磨耗率と上方シフト率の調節がある。また，鋳造中にエッジダムのセラミックが破損した場合には，鋳造を中断する以外には措置する方法がない。

したがって，作業者の立場では，鋳造中のエッジダムの制御に関連した全てのデータを綿密に検討し，このような極限の状況に到達する前に予め予防制御を行うことが非常に重要である。このような視点から，生産される鋳造ストリップの品質を直ちに観察して判断し，その結果をエッジダムの制御に反映することは鋳造中において非常に重要なことである。

ところが，鋳造機から出てきたストリップ（鋳片）を作業者が肉眼で判断し，運転室のエッジダム制御器に戻って，その結果を反映するのには多くの時間がかかる。このような時間遅延により，ロールの側面とエッジダムとの間に溶鋼及びスカルが混入されてエッジダムのシールプレートが損傷してしまい，鋳造ストリップの品質不良が発生し，高価なエッジダムの寿命が短縮するという問題点が発生した。

本発明は，上述した従来の技術の問題点を解決するためのもので，その目的は，製造されるストリップを現場でカメラによって観察して運転室へ伝送し，画像イメージプロセシングによってエッジ品質を判断した後，品質に応じてエッジダムの磨耗率と上方シフト率をさらに調整して制御することにより，ストリップのエッジ部の品質を向上させ，高価なエッジダムの寿命を向上させる，双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御装置及び方法を提供することにある。

技術的解決方法
上記目的を達成するために，本発明は，鋳造ロールの両側部に設けられたエッジダムに取り付けられ，エッジダムの磨耗及び上方シフト率に応じてエッジダムに対する圧下力及び上方シフトを制御すると共に，前記エッジダムの鋳造ロールと接触する反対面の中心の上方に設置される上方シリンダーと，前記エッジダムの上部の左右側及び中心の下部に設置され，鋳造ロールに対してエッジダムを加圧する磨耗シリンダーとを含んでなるエッジダム駆動部と，
前記鋳造ロールのストリップ出口側に設置され，ストリップのエッジ部を撮影するカメラと，
前記カメラの撮影画像からエッジ部の形状を判断して前記エッジダムの磨耗及び上方シフト制御信号を出力すると共に，前記カメラによって撮影されたストリップのエッジ部の画像を判別してエッジダムの磨耗及び上方シフト率を演算する主制御部と，前記主制御部の上方シフト率に応じて上方シリンダーの駆動信号を出力する上方シフト制御部と，前記上方シフト制御部の駆動信号に応じて前記上方シリンダーを駆動させる上方シリンダーサーボ弁と，前記主制御部の磨耗制御のための磨耗率に応じて前記磨耗シリンダーの駆動信号を出力する磨耗制御部と，前記磨耗制御部の駆動信号に応じて前記磨耗シリンダーを駆動させる磨耗シリンダーサーボ弁とを含んでなる制御部とを含んでなり，
前記制御部が，前記ストリップのエッジ部の肉厚と該エッジ部のバリの長さの増加に従い，前記エッジダムの磨耗及び上方シフト率を増加する双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御装置を提供する。

上記目的を達成するために，本発明は，鋳造ロールのストリップ出口側に設置されたカメラによってストリップのエッジ部の画像を撮影する撮影過程と，前記撮影過程で撮影されたストリップのエッジ部の画像を分析して磨耗及び上方シフト率に対する制御信号を出力する制御信号生成過程と，前記制御信号生成過程から出力される制御信号に応じてエッジダムの磨耗及び上方シフトを制御するエッジダム制御過程とを含んでなり，
前記制御信号生成過程は，
前記ストリップのエッジ部の肉厚とエッジ部のバリの長さを演算するエッジ判別過程と，
前記エッジ判別過程で前記エッジ部の肉厚が１mm以下で前記バリがないと判別された場合，エッジダムの正常状態で設定された基本磨耗及び上方シフト率を維持する信号を出力する過程と，
前記エッジ判別過程で前記エッジ部の肉厚が１mm以上５mm以下で前記バリが１cm以下であると判別された場合，ストリップ１m当り１μmの磨耗及び上方シフト率を前記基本磨耗及び上方シフト率にさらに適用する信号を出力する過程と，
前記エッジ判別過程で前記エッジ部の肉厚が５mm以上で前記バリが１cm以上であると判別された場合，ストリップ１m当り１．５μmの磨耗及び上方シフト率を前記基本磨耗及び上方シフト率にさらに適用する信号を出力する過程とを含んでなる，双ロール式鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法を提供する。

前記エッジダム制御過程は，前記制御信号生成過程から出力された信号に基づいて前記エッジダムの制御を行った後，前記ストリップのエッジ部を再確認する過程と，前記エッジ部が正常であれば，初期に設定されたエッジダムの磨耗及び上方シフト率に復帰してエッジダムを制御する過程とを含むことを特徴とする。

ここで，前記初期に設定されたエッジダムの磨耗及び上方シフト率は，ストリップ１m当り０．５〜５μmの範囲内で設定できる。

また，前記制御信号生成過程及び前記エッジダム制御過程は手動で行われ得る。

有利な効果
本発明は，双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップの品質及び生産性を向上させる効果を提供する。

また，本発明は，高価のエッジダムを長時間使用できるようにする効果を提供する。

すなわち，上述した本発明は，ストリップのスクラップ発生を抑制しかつエッジダムの寿命を延長させることにより，生産コストを節減させる効果も提供する。

従来の技術のストリップ鋳造装置の構成図である。本発明の一実施例に係る双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御装置（以下，エッジ形状制御装置という）のブロック図である。エッジダムのシリンダー装着位置を示す図である。本発明の双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法の処理過程を示すフローチャート図である。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の実施例を詳細に説明する。

図２は，本発明の一実施例に係る双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御装置（以下，「エッジ形状制御装置」という）のブロック図，図３は，エッジダムのシリンダー装着位置を示す図である。

図２に示すように，エッジ形状制御装置は，鋳造ロールの両側部に取り付けられ，エッジダムの磨耗及び上方シフトのためのエッジダムに対する圧下力及び上方シフト率に応じてエッジダムを制御するエッジダム駆動部１００と，エッジダムの両側部の鋳造ロール１，２のストリップ１２の出口側に設置され，ストリップのエッジ部を撮影するカメラ２００と，カメラ２００の撮影画像を分析してストリップエッジ部の肉厚と前記エッジ部のバリの長さを分析した後，ストリップエッジ部の肉厚と前記エッジ部のバリの長さ別に，既に設定されたエッジダムの磨耗及び上方シフト率の制御信号をエッジダムの駆動部１００へ出力する制御部３００とから構成される。

上述した構成において，前記エッジダム駆動部１００は，エッジダムの鋳造ロールと接触する反対面の中心の上方に設置され，エッジダムの上方移動を行う上方シフトシリンダー１０１と，エッジダムの背面に水平に設置され，エッジダム１１０の鋳造ロールの方向に対する前後進を制御する磨耗シリンダー１０２とから構成される。この際，前記上方シリンダー１０１は，図３に示すように，エッジダム１１０の背面の中心上部１１１の位置に設置される。磨耗シリンダー１０２は，エッジダム１１０の背面にエッジダムの鋳造ロールに対する前後移動のために設置されるもので，図３に示すように，エッジダムの背面における上部両側部１１２，１１３と中心下部１１４の位置にそれぞれ設置されてもよい。

前記カメラ２００は，鋳造されたストリップが排出されるストリップ出口側に設置され，前記ストリップ１２のエッジ部分をmm単位まで判断することが可能な解像度で撮影した後，制御部３００へ出力する。

次に，前記制御部３００は，カメラ２００によって撮影されたストリップエッジ部の画像を判別してエッジダムの磨耗及び上方シフト率を演算する主制御部３１０と，主制御部３１０の上方シフト率及び目標シフト率に応じて上方シリンダー１０１の駆動信号を出力する上方シフト制御部３２０と，上方シフト制御部３２０の駆動信号をアナログ信号に変換する第１ＤＡコンバータ３２１と，前記第１ＤＡコンバータ３２１の出力信号に応じて前記上方シリンダー１０１を駆動させる上方シリンダーサーボ弁３２２と，鋳造ロール１，２に設置され，エッジダム１１０の上方移動距離を感知する第１距離測定センサー３２３と，第１距離測定センサー３２３の出力信号をデジタル信号に変換した後，上方シフト制御部３２０へ出力する第１ＡＤコンバータ３２４と，主制御部３１０のエッジダムの磨耗率及び目標磨耗率に応じて磨耗シリンダー１０２の駆動信号を出力する磨耗制御部３３０と，磨耗制御部３３０の駆動信号をアナログ信号に変換する第２ＤＡコンバータ３３１と，第２ＤＡコンバータ３３１の出力信号に応じて前記磨耗シリンダー１０２を駆動させる磨耗シリンダーサーボ弁３３２と，鋳造ロール１，２に設置され，エッジダム１１０の鋳造ロールに対する前後移動距離を感知する第２距離測定センサー３３３と，第２距離測定センサー３３３の出力信号をデジタル信号に変換した後，磨耗制御部３３０へ出力する第２ＡＤコンバータ３３４とから構成される。

図４は，本発明の双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法の処理過程を示すフローチャート図である。

以下，図２〜図４を参照して，本発明の双ロール式ストリップ鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法について説明する。本発明のエッジ形状制御装置は，従来の技術と同様に，基本的に設定されたエッジダムの磨耗及び上方シフト率にエッジダムの圧下力及び上方シフトを制御して鋳造を行う。この際，基本的に設定されるエッジダムの磨耗及び上方シフト率は，ストリップ１m当り０．５〜５μmの範囲内で設定できる。

この際，カメラ２００は，鋳造されて排出されるストリップのエッジ部の画像を持続的に撮影して制御部３００へ出力する（Ｓ１）。

その後，制御部３００は，カメラ２００によって撮影されたストリップのエッジ部の画像を分析してストリップエッジの状態不良の有無を判断する（Ｓ２，Ｓ３）。

もしエッジ状態の不良が判断されると，制御部３００は，エッジダムの磨耗及び上方シフト制御のための信号を生成して出力する。次に，エッジダムの磨耗及び上方シフト率の一実施例について説明する。

主制御部３１０は，カメラ２００によって撮影されたストリップの画像においてエッジ部の肉厚が１mm以下でエッジ部にバリがない場合には，エッジダムの正常状態で基本値に設定された磨耗及び上方シフト率を維持する信号を出力する。ここで，正常状態で基本値に設定された磨耗及び上方シフト率は，上述したようにストリップ１m当り０．５〜５μmの範囲内で設定できる。

ストリップエッジ部の肉厚が１mm以上５mm以下でエッジ部のバリが１cm以下の場合，ストリップ１m当り１μmの磨耗及び上方シフト率を前記基本設定値にさらに適用する信号を出力する。次に，ストリップエッジ部の肉厚が５mm以上でエッジ部のバリが１cm以上の場合，ストリップ１m当り１．５μmの磨耗及び上方シフト率を前記基本設定値にさらに適用する信号を出力する。このような主制御部３１０の出力信号は，シフト制御部３２０と磨耗制御部３３０に入力され，エッジダム１１０の背面に取り付けられた上方シリンダー１０１及び磨耗シリンダー１０２を駆動させ，これによりエッジダムに対する圧下力及び上方シフトが制御される（Ｓ４）。

その後，エッジダム１１０の磨耗及び上方シフト率を制御して生産されるストリップ１２のエッジ部をカメラ２００によって持続的に撮影し，エッジ部の状態が正常に復帰したか否かを判断する（Ｓ５）。

エッジ部の状態が正常に復帰していない場合には，制御部３００が，Ｓ４過程で出力したエッジダムの磨耗及び上方シフト率によって持続的にエッジダムの磨耗及び上方シフトを制御する。ところが，エッジ部の状態が正常に復帰した場合には，初期に基本値に設定されたエッジダムの磨耗及び上方シフト率に復帰してエッジダムの磨耗のための圧下力及び上方シフト率を制御する（Ｓ６）。

上述した処理過程は，鋳造過程が続く間に反復的に実行され，鋳造過程が終了すると，処理過程が終了する（Ｓ７）。

Claims

鋳造ロールの両側部に設けられたエッジダムに取り付けられ，エッジダムの磨耗及び上方シフト率に応じてエッジダムに対する圧下力及び上方シフトを制御すると共に，前記エッジダムの鋳造ロールと接触する反対面の中心の上方に設置される上方シリンダーと，前記エッジダムの上部の左右側及び中心の下部に設置され，鋳造ロールに対してエッジダムを加圧する磨耗シリンダーとを含んでなるエッジダム駆動部と，
前記鋳造ロールのストリップ出口側に設置され，ストリップのエッジ部を撮影するカメラと，
前記カメラの撮影画像からエッジ部の形状を判断して前記エッジダムの磨耗及び上方シフト制御信号を出力すると共に，前記カメラによって撮影されたストリップのエッジ部の画像を判別してエッジダムの磨耗及び上方シフト率を演算する主制御部と，前記主制御部の上方シフト率に応じて上方シリンダーの駆動信号を出力する上方シフト制御部と，前記上方シフト制御部の駆動信号に応じて前記上方シリンダーを駆動させる上方シリンダーサーボ弁と，前記主制御部の磨耗制御のための磨耗率に応じて前記磨耗シリンダーの駆動信号を出力する磨耗制御部と，前記磨耗制御部の駆動信号に応じて前記磨耗シリンダーを駆動させる磨耗シリンダーサーボ弁とを含んでなる制御部とを含んでなり，
前記制御部が，前記ストリップのエッジ部の肉厚と該エッジ部のバリの長さの増加に従い，前記エッジダムの磨耗及び上方シフト率を増加することを特徴とする双ロール式鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御装置。
鋳造ロールのストリップ出口側に設置されたカメラによってストリップのエッジ部の画像を撮影する撮影過程と，
前記撮影過程で撮影されたストリップのエッジ部の画像を分析して磨耗及び上方シフト率に対する制御信号を出力する制御信号生成過程と，
前記制御信号生成過程から出力される制御信号に基づいてエッジダムの磨耗及び上方シフトを制御するエッジダム制御過程とを含んでなり，
前記制御信号生成過程は，
前記ストリップのエッジ部の肉厚と該エッジ部のバリの長さを演算するエッジ判別過程と，
前記エッジ判別過程で前記肉厚が１mm以下で前記バリがないと判別された場合，エッジダムの正常状態で設定された基本磨耗及び上方シフト率を維持する信号を出力する過程と，
前記エッジ判別過程で前記肉厚が１mm以上５mm以下で前記バリが１cm以下であると判別された場合，ストリップ１m当り１μmの磨耗及び上方シフト率を前記基本磨耗及び上方シフト率にさらに適用する信号を出力する過程と，
前記エッジ判別過程で前記肉厚が５mm以上で前記バリが１cm以上であると判別された場合，ストリップ１m当り１．５μmの磨耗及び上方シフト率を前記基本磨耗及び上方シフト率にさらに適用する信号を出力する過程とを含んでなることを特徴とする双ロール式鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法。
前記エッジダム制御過程は，
前記制御信号生成過程から出力された信号に基づいて前記エッジダムの制御を行った後，前記ストリップのエッジ部を再確認する過程と，
前記エッジ部が正常であれば，初期に設定された基本値のエッジダムの磨耗及び上方シフト率に復帰してエッジダムを制御する過程とを含むことを特徴とする請求項２記載の双ロール式鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法。
前記基本磨耗及び上方シフト率は，ストリップ１m当り０．５〜５μmの範囲内で設定されることを特徴とする請求項２又は３記載の双ロール式鋳造工程におけるストリップのエッジ形状制御方法。