JP5821632B2 - 連続鋳造機のロール圧力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳込中に鋳片幅の変更がある場合であっても鋳片への圧力制御を適正に行うことができる連続鋳造機のロール圧力制御方法に関するものである。

連続鋳造設備では、溶湯を、タンディシュ（湯溜り）を介してモールド（底なし水冷鋳型）に注入し、表面に凝固殻を形成させ、所定間隔のロール間を通過させつつ凝固殻の厚さを増し、最終段階で鋳片（スラブ）を得るようにしている。

ここで、特許文献１では、鋳造の初期に上ロール群を位置制御することによって鋳片を一定速度で下降し、荷重計測手段の計測負荷が一定値に達した後に圧力制御によって鋳片に最大圧下力を掛けるようにし、鋳片には一定以上の押力が作用しないようにしている。この結果、特許文献１では、鋳片厚みを一定にしつつ、通常より変形抵抗の大きな部分が通ってもピンチロールの負荷を抑えることができ、また鋳片中の未凝固溶鋼が急激に押されることがないのでモールドの湯面の急上昇を防止することができるようにしている。

特開平６−１８２５１５号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、鋳片への圧力設定を手動で行う必要があった。このため、鋳込中に鋳片幅の変更がある場合、この状態変更に対応した鋳片への圧力制御が適正に行われなくなり、たとえば、過圧の場合には、内部が未凝固で溶融状態となっている鋳片を潰して、ピンチロールの電流バランスが崩れるなどによってモールドの湯面レベル変動を生じさせてしまうという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋳込中に鋳片幅の変更がある場合であっても鋳片への圧力制御を適正に行うことができる連続鋳造機のロール圧力制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続鋳造機のロール圧力制御方法は、内部に未凝固溶融を含む鋳片をモールドから引き抜きつつピンチロールで圧下する際に該ピンチロールによる鋳片への圧力を制御する連続鋳造機のロール圧力制御方法であって、鋳込中にモールドでの鋳片幅変更が行われた場合、鋳片幅に対するピンチロールの押圧力実績をもとに、変更された鋳片幅に対するピンチロールの最適押圧力を演算して設定することを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造機のロール圧力制御方法は、上記の発明において、鋳片の流れ方向に設けられた複数のピンチロール群は、鋳込中におけるモールドでの鋳片幅変更完了位置をトラッキングし、各ピンチロール群は、該鋳片幅変更完了位置が到達したタイミングから、変更された鋳片幅の鋳片に対する最適押圧力で圧下することを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造機のロール圧力制御方法は、上記の発明において、前記トラッキングは、モールドとピンチロール群との間の既知の距離あるいはピンチロール群間の既知の距離と、ピンチロール群が検出した鋳片速度をもとに求めた鋳片搬送距離との一致によって前記鋳片幅変更完了位置の到達タイミングを求めることを特徴とする。

本発明によれば、モールドでの鋳片幅変更が行われた場合、鋳片幅に対するピンチロールの押圧力実績をもとに、変更された鋳片幅に対するピンチロールの最適押圧力を演算して設定するようにしているので、鋳込中に鋳片幅の変更がある場合であっても鋳片への圧力制御を適正に行うことができる。

図１は、本実施の形態の連続鋳造機のロール圧力制御方法を用いた連続鋳造機１の概要構成を示す図である。 図２は、ピンチロール群の詳細構成を示す図である。 図３は、鋳片幅を変更した一例を示す鋳片の平面図である。 図４は、図３に示した鋳片幅の変更を行った場合のトラッキングの一部を示す図である。 図５は、コントローラによる圧力設定処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかる連続鋳造機のロール圧力制御方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施の形態の連続鋳造機のロール圧力制御方法を用いた連続鋳造機１の概要構成を示す図である。図１に示すように、この連続鋳造機１は、タンディシュ２、モールド３、ロール４、ピンチロール群１３〜１５、モールド４による鋳片幅の幅変更を制御する幅変更制御装置１０、少なくともピンチロール群１３〜１５による鋳片の圧力制御を行うコントローラＣを有する。

タンディシュ２内の溶鋼は、モールド３に注入され、モールド３によって所望の鋳片幅で、表面に凝固殻を形成させた鋳片５として出力される。幅変更制御装置１０は、この所望の鋳片幅となるようにモールド３を駆動制御する。出力された鋳片５は、内部が未凝固で溶融状態となっている。ロール４は、鋳片５の搬送をガイドし、ピンチロール群１３〜１５は、鋳片５の引き抜きを行う。

鋳片５は、内部が溶融状態となっているため、外部に膨らむため、各ピンチロール群１３〜１５は、ピンチロールによって鋳片５を圧下し、所望の厚さとなるように制御される。各ピンチロール群１３〜１５は、圧力制御装置１３ａ〜１５ａ、および鋳片５の搬送速度を検出する速度検出装置１３ｂ〜１５ｂを有する。

コントローラＣは、鋳込中に鋳片幅が変更された場合に、鋳片５上の鋳片幅変更完了位置をトラッキングするトラッキング部１１と、圧力制御装置１３ａ〜１５ａに指示する最適押圧力を設定する押圧力設定部１２とを有する。押圧力設定部１２は、予め鋳片５の鋳片幅と圧力制御装置１３ａ〜１５ａの最適押圧力との関係を実績によって求めて格納しており、幅変更制御装置１０から現在の鋳片幅を取得し、格納されている鋳片幅と最適押圧力との関係を用いて最適押圧力を圧力制御装置１３ａ〜１５ａに設定する。

一方、トラッキング部１１は、鋳片幅変更完了位置をトラッキングし、各ピンチロール群１３〜１５に鋳片幅変更完了位置が到達したタイミングで、変更された鋳片幅に対応する最適押圧力を、圧力制御装置１３ａ〜１５ａに設定する。この最適押圧力で鋳片を圧下することによって、鋳片幅の変更にかかわらず、鋳片５を最適圧力で圧下することができる。このトラッキングは、モールド３とピンチロール群１３〜１５との間の既知の距離あるいはピンチロール群１３〜１５間の既知の距離と、速度検出装置１３ｂ〜１５ｂが検出した鋳片速度をもとに求めた鋳片搬送距離との一致によって鋳片幅変更完了位置の到達タイミングを追跡して求める。なお、トラッキングを行うのは、鋳片幅が変更された場合、鋳片の搬送速度が鋳片幅によって変化するからである。

なお、圧力制御装置１３ａ〜１５ａの鋳片５への圧力は、大き過ぎると鋳片５内部の溶融部を潰すことによってピンチロールの電流バランスが崩れるなどによってモールド３の湯面レベル変動を生じさせてしまい、小さ過ぎると鋳片５の厚さに変動が生じてしまう。最適押圧力とは、鋳片幅の変更にかかわらず、この圧力が常に最適圧力となる力である。そして、この最適押圧力は、上述したように、過去の実績によって鋳片幅と最適押圧力との関係を求めておき、現在の鋳片幅に対する最適押圧力が演算されて設定されることになる。

たとえば、最適押圧力Ｆは、鋳片幅をＷとすると、
Ｆ＝Ｋ×（Ｗ−ａ）＋Ｃ
とする関係式によって求めることができる。ここで、ａ，Ｃ，Ｋは、定数である。

図２は、ピンチロール群１３〜１５の詳細構成を示す図である。図２に示すように、各ピンチロール群１３〜１５は、それぞれ上部セグメント１３ｕ〜１５ｕと、下部セグメント１３ｄ〜１５ｄとを有する。各ピンチロール群１３〜１５は、たとえば、上下に配置された５対のピンチロールを有し、そのうち、３つの対のピンチロール２１はガイドロールとして機能し、２つの対のピンチロール２２は鋳片５を引き抜く駆動ロールとして機能する。この駆動ロールは、モータなどによって回転駆動されるとともに、油圧シリンダ２３によって鋳片５側に圧下する。なお、この油圧シリンダ２３は上部セグメント１３ｕ〜１５ｕに設けられ、圧下する圧力を検出する機能を有する。上述した圧力制御装置１３ａ〜１５ａは、上部セグメント１３ｕ〜１５ｕに設けられ、この油圧シリンダ２３を制御することになる。一方、下部セグメント１３ａ〜１５ｄの駆動ロールの１つには、この駆動ロールの回転数を検出する速度検出装置１３ｂ〜１５ｂが設けられている。速度検出装置１３ｂ〜１５ｂは、回転数によって搬送される鋳片５の搬送速度を検出し、この結果をコントローラＣに出力する。コントローラＣのトラッキング部１１は、上述したように、この搬送速度を用いて鋳片幅変更完了位置をトラッキングする。

トラッキング部１１は、たとえば、図２に示すピンチロール群１３，１４間の既知の距離をｄ１とし、ピンチロール群１４，１５間の既知の距離をｄ２とすると、速度検出装置１４ｂが検出した搬送速度をもとに演算された鋳片の搬送距離がｄ１に一致したときに、鋳片幅変更完了位置がピンチロール群１４に到達したタイミングであると決定し、速度検出装置１５ｂが検出した搬送速度をもとに演算された鋳片の搬送距離がｄ２に一致したときに、鋳片幅変更完了位置がピンチロール群１５に到達したタイミングであると決定する。もちろん、トラッキングであるので、起点は、モールド３による鋳片幅変更が完了した位置、時点である。

ここで、図３は、鋳片幅を変更した鋳片５の平面図を示している。また、図４は、図３に示した鋳片幅の変更を行った場合のトラッキングの一部を示す図である。図３では、鋳込中に、鋳片幅Ｗ１から狭い幅の鋳片幅Ｗ２に変更した場合の鋳片の状態を示している。なお、広い鋳片幅Ｗ１のときは、大きな最適押圧力Ｆ１が設定され、狭い鋳片幅Ｗ２のときは、最適押圧力Ｆ１に比して小さな最適押圧力Ｆ２が設定される。このような大小関係によって鋳片５には常に最適圧力が加わることになる。この図３では、位置Ｐが鋳片幅変更完了位置となる。そして、鋳片幅変更完了位置Ｐは、図４に示すように各ピンチロール群１３〜１５でトラッキングされ、各ピンチロール群１３〜１５の入口側に鋳片幅変更完了位置Ｐが到達したタイミングで、それ以降、鋳片幅Ｗ２に対応した最適押圧力Ｆ２に設定される。

図５は、コントローラＣによる圧力設定処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、コントローラＣは、まず鋳片幅変更装置１０から現在設定されている鋳片幅を取得する（ステップＳ１０１）。その後、実績をもとにした、鋳片幅と最適押圧力との関係をもちいて、最適押圧力を各ピンチロール群１３〜１５に設定する（ステップＳ１０２）。

その後、鋳込中に、鋳片幅が変更されたか否かを判断する（ステップＳ１０３）。鋳片幅が変更されていない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、このステップＳ１０３の判断処理を繰り返し、鋳片幅が変更された場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、トラッキング部１１によって、この鋳片幅が変更されて完了した鋳片上の位置である鋳片幅変更完了位置のトラッキングを開始する（ステップＳ１０４）。さらに、変更した鋳片幅に対応する最適押圧力を上述した関係式をもちいて演算する（ステップＳ１０５）。

その後、各ピンチロール群１３〜１５に鋳片幅変更完了位置が到達したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。鋳片幅変更完了位置が到達した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）には、この到達したタイミングで、ステップＳ１０５で演算した最適押圧力を、鋳片幅変更完了位置が到達したピンチロール群に設定する（ステップＳ１０７）。その後、トラッキングが終了したか否かを判断し（ステップＳ１０８）、トラッキングが終了しない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）には、ステップＳ１０６に移行し、トラッキングが終了した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０３に移行し、上述した処理を繰り返す。

この実施の形態では、実績に基づく変更幅と最適押圧力との関係をもちいて、変更幅に対応する最適押圧力を設定することができるので、鋳込中に鋳片幅が変更される場合であっても、常に最適な圧力が鋳片に圧下される。

また、鋳片幅変更完了位置をトラッキングするようにしているので、最適な圧力の圧下を簡易かつ精度高く行うことができる。

１ 連続鋳造機
２ タンディシュ
３ モールド
４ ロール
５ 鋳片
１０ 幅変更制御装置
１１ トラッキング部
１２ 押圧力設定部
１３〜１５ ピンチロール群
１３ａ〜１５ａ 圧力制御装置
１３ｂ〜１５ｂ 速度検出装置
Ｃ コントローラ

Claims (2)

1. 内部に未凝固溶融を含む鋳片をモールドから引き抜きつつピンチロールで圧下する際に該ピンチロールによる鋳片への圧力を制御する連続鋳造機のロール圧力制御方法であって、
   鋳込中にモールドでの鋳片幅変更が行われた場合、鋳片の流れ方向に設けられた複数のピンチロール群は、鋳込中におけるモールドでの鋳片幅変更完了位置をトラッキングし、各ピンチロール群は、該鋳片幅変更完了位置が到達したタイミングから、鋳片幅に対するピンチロールの押圧力実績をもとに、変更された鋳片幅に対するピンチロールの最適押圧力を演算して設定することを特徴とする連続鋳造機のロール圧力制御方法。
2. 前記トラッキングは、モールドとピンチロール群との間の既知の距離あるいはピンチロール群間の既知の距離と、ピンチロール群が検出した鋳片速度をもとに求めた鋳片搬送距離との一致によって前記鋳片幅変更完了位置の到達タイミングを求めることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機のロール圧力制御方法。

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