JP6036659B2

JP6036659B2 - 連続鋳造機におけるロール開度管理方法

Info

Publication number: JP6036659B2
Application number: JP2013237816A
Authority: JP
Inventors: 光彦前野; 亀田　澄広; 澄広亀田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: JP2015098033A

Description

本発明は、連続鋳造機で鋳片を挟んで相対する鋳片支持ロール間の間隔（この間隔を「ロール開度」という）を管理する方法に関する。

連続鋳造機では、鋳型直下以降に、鋳片を挟んで相対する複数対の鋳片支持ロールが配置されており、鋳型から引き抜かれた鋳片は、鋳片支持ロールで支持されつつ鋳造方向下流側に引き抜かれ、鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロールの間に配置されたスプレーノズルから噴霧される冷却水によって冷却されている。内部に未凝固層を有する鋳片の凝固シェルには溶鋼静鉄圧が作用し、この溶鋼静鉄圧によって凝固シェルは膨らもうとするが、鋳片支持ロールによって支持されることから、所定の形状の鋳片が鋳造される。

鋳片支持ロールのロール開度が基準の値を外れた場合には、鋳片に膨らみ（「バルジング」という）が生じ、鋳片内部に割れが発生したり、鋳片の中心偏析が悪化したりするので、連続鋳造操業において、鋳造方向に並ぶ多数の鋳片支持ロールのロール開度を基準のプロフィールに管理することは重要な条件となっている。

従って、非鋳造中（鋳片支持ロールに溶鋼静鉄圧などの負荷が作用していない状態）に、作業者が連続鋳造機内に入り込んでマイクロメータなどでロール開度を測定し、ロール開度が基準値から乖離した場合には、ロール開度を修正することが一般的に行われていた。しかし、最近では、例えば、特許文献１に記載されるようなロール開度測定装置を用いて、ロール開度を自動的に測定することが行われている。

ところで、鋳造中には溶鋼静鉄圧が鋳片支持ロールに負荷され、鋳片支持ロール及び鋳片支持ロールを保持するロールセグメントがたわむなどすることから、一般的に、鋳造中のロール開度と非鋳造中のロール開度とは異なる値となる。但し、非鋳造時にロール開度を所定のプロフィールに調整しているので、鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロールは同様の挙動を示すことから、鋳造中にロール開度が変化しても鋳片の品質に影響しない。

ロール開度測定装置を用いてロール開度を測定する場合、非鋳造時に測定するものの、ロール開度測定装置がダミーバーまたはダミーバーに類似した設備に取り付けられていることから、鋳片支持ロールのうちのピンチロールで、ロール開度測定装置の取り付けられたダミーバーなどを押し付けつつ連続鋳造内を駆動させながらロール開度を測定している。ピンチロールの押し付け力やダミーバー自体の重量によって鋳片支持ロールまたはロールセグメントがたわみ、これにより、ロール開度測定装置を用いて測定したロール開度は、鋳片支持ロールに溶鋼静鉄圧などの負荷が作用していない、所謂非鋳造時のロール開度の測定値よりも広くなる場合が多い。

即ち、ロール開度測定装置によって測定されたロール開度の値を基準値と比較してロール開度を修正すると、実際のロール開度は基準値に比較して狭くなることが発生する。この場合には、ロール開度が適正でないために、鋳片内部の未凝固層が押し上げられたり、逆に、下方に引き込まれたりするので、鋳型内溶鋼湯面が上下に変動するなどの操業異常の原因となる。

特開昭５４−１２３６号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ダミーバーに設置されたロール開度測定装置によって測定されるロール開度の値を用いて連続鋳造機の鋳片支持ロールのロール開度を調整するにあたり、ロール開度を適正に管理することができ、鋳型内溶鋼湯面の変動などの操業異常を招くことのない、連続鋳造機におけるロール開度管理方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］ダミーバーに設置されるロール開度測定装置によって測定された各鋳片支持ロールのロール開度に基づいて各鋳片支持ロールのロール開度を管理する、連続鋳造機におけるロール開度管理方法であって、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールを中央として鋳造方向に連続して配置された３つの鋳片支持ロールの、前記ロール開度測定装置によって測定された前回のロール開度測定値と、予め設定した各鋳片支持ロールのロール開度基準値とに基づいて、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度設定値を定め、該ロール開度設定値と、前記ロール開度測定装置による、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールの今回のロール開度測定値とを比較して、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度が適正かどうかを判定することを特徴とする、連続鋳造機におけるロール開度管理方法。
［２］前記ロール開度基準値をＸ_iとし、前記ロール開度測定値をＹ_i,jとし、前記ロール開度設定値をＺ_i,jとしたとき、該ロール開度設定値Ｚ_i,jを下記の（１）式を用いて算出することを特徴とする、上記［１］に記載の連続鋳造機におけるロール開度管理方法。
Ｚ_i,j＝Ｙ_i,j-1＋［(Ｘ_i-1＋Ｘ_i+1)−(Ｙ_i-1,j-1＋Ｙ_i+1,j-1)］／２・・・（１）
但し、（１）式において、ｉは、鋳型直下を起点（１番目）とするｉ番目の鋳片支持ロール（ロール開度管理対象）、Ｊは、ロール開度測定装置によるＪ番目の測定値（今回の測定値）である。

本発明によれば、ロール開度の管理対象となる鋳片支持ロールを中央として鋳造方向に連続して配置された３つの鋳片支持ロールの、前回測定されたロール開度測定値と、予め設定した各鋳片支持ロールのロール開度基準値とに基づいて、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度設定値を管理するので、ロール開度測定装置によって測定されたロール開度測定値が、ピンチロールの押し付け力やダミーバー自体の重量などによって鋳片支持ロールに荷重が負荷されていない非鋳造時のロール開度よりも広くなったとしても、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度が適正な値に調整され、つまり、ロール開度が過度に狭い値に調整されることはなく、鋳型内溶鋼湯面の変動などの操業異常を招くことなく、連続鋳造を行うことが実現される。

連続鋳造機の鋳片支持ロールのロール開度をダミーバーに取り付けられたロール開度測定装置によって測定している状態を示す概略図である。各鋳片支持ロールのロール開度測定値Ｙ_i,j-1及びロール開度基準値Ｘ_iを示す図である。鋳型内溶鋼湯面の変動の発生比率を本発明例と比較例とで比較して示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、連続鋳造機の鋳片支持ロールのロール開度をダミーバーに取り付けられたロール開度測定装置によって測定している状態を示す概略図である。

図１に示すように、連続鋳造機１には、溶鋼（図示せず）を冷却して鋳造される鋳片（図示せず）の外殻を形成するための鋳型２が設置され、この鋳型２の下方に、鋳造される鋳片を案内するための複数対の鋳片支持ロール３が設置されている。鋳片支持ロール３は、基準面側（円弧半径の大きい側）に配置される鋳片支持ロール３が固定され、相対する反基準面側（円弧半径の小さい側）の鋳片支持ロール３が移動することで、ロール開度が設定されるようになっている。

非鋳造中、鋳片支持ロール３のうちのピンチロール３ａの駆動力を介して、ダミーバー４を相対する鋳片支持ロール３の間隙に連続鋳造機１の機端側から挿入し、ダミーバー４の上端部のダミーバーヘッド５に取り付けられたロール開度測定装置６によって各鋳片支持ロール間のロール開度を測定する。

このロール開度測定装置６は、特許文献１に開示されるロール開度測定装置と類似したものであり、相対するそれぞれの鋳片支持ロール３と接触する接触子の間の距離をロール開度として測定する装置である。

本発明では、ロール開度測定装置６による、ロール番号がｉ番目の鋳片支持ロール３のロール開度の測定値をＹ_i,jと表示する。ここで、ロール番号は、鋳型２の直下を１番目とし、それ以降、鋳造方向下流側に向かって順次２、３、・・ｉ・・と符番する。また、符号ｊは、測定回数がｊ番目（今回）であることを表す。

また、ロール開度の基準値として、鋳片支持ロール３に荷重が負荷されていない非鋳造時のロール開度を、それぞれの鋳片支持ロール３で予め設定する。ここでは、予め設定した、ロール番号がｉ番目の鋳片支持ロール３のロール開度の基準値をＸ_iと表示する。

ロール番号がｉ番目の鋳片支持ロール３の、今回の測定チャンスで測定されたロール開度測定装置６によるロール開度測定値Ｙ_i,jが、適正であるか否かを判定するにあたり、本発明では、測定されたロール開度測定値Ｙ_i,jとロール開度基準値Ｘ_iとを直接対比することなく、以下の方法を用いて判定する。

即ち、ロール番号がｉ番目の鋳片支持ロール３を中央とし、鋳造方向に連続して配置された３つの鋳片支持ロール、つまり、「ｉ−１」番目、ｉ番目、「ｉ＋１」番目の３つの鋳片支持ロールの前回のロール開度測定値（Ｙ_i-1,j-1、Ｙ_i,j-1、Ｙ_i+1,j-1）と、「ｉ−１」番目及び「ｉ＋１」番目の鋳片支持ロールのロール開度基準値（Ｘ_i-1、Ｘ_i+1）とを用いて、下記の（１）式により、ｉ番目の鋳片支持ロールのロール開度設定値Ｚ_i,jを求める。

Ｚ_i,j＝Ｙ_i,j-1＋［(Ｘ_i-1＋Ｘ_i+1)−(Ｙ_i-1,j-1＋Ｙ_i+1,j-1)］／２・・・（１）
そして、求めたロール開度設定値Ｚ_i,jと今回のロール開度測定値Ｙ_i,jとを比較し、今回のロール開度測定値Ｙ_i,jがロール開度設定値Ｚ_i,jに対して或る所定の範囲内、例えば、±０．２０ｍｍの場合、好ましくは±０．１０ｍｍの場合には、適正なロール開度であると判定し、一方、これらの範囲を超えて乖離した場合には、基準面側の鋳片支持ロール３に対して反基準面側の鋳片支持ロール３を移動させ、ロール開度をロール開度設定値Ｚ_i,jの±０．２０ｍｍの範囲内、好ましくは±０．１０ｍｍの範囲内に修正する。

このロール開度の管理を、基本的には、全ての鋳片支持ロール３に対して実施する。また、鋳造された鋳片に、内部割れの発生或いは中心偏析の悪化などの品質異常が発生した場合には、その発生位置に該当する鋳片支持ロール３について、ロール開度の管理を行うことも可能である。

ロール開度測定装置６によるロール開度の測定は、連続鋳造操業の合間、つまり、非鋳造時とし、１回／日程度は測定することが好ましい。

本発明では、上記のようして鋳片支持ロール３のロール開度を管理するので、ロール開度測定装置６によって測定されたロール開度測定値Ｙ_i,jが、ピンチロールの押し付け力やダミーバー自体の重量などによって鋳片支持ロール３に荷重が負荷されていない非鋳造時のロール開度よりも広くなったとしても、鋳片支持ロール３のロール開度が過度に狭い値に調整されることはなく、適正な値に調整される。

スラブ連続鋳造機に本発明を適用した例を説明する。図１に示すロール開度測定装置により、鋳片支持ロールのロール開度を測定した。ロール開度の管理範囲は、ロール開度設定値Ｚ_i,j±０．１０ｍｍの範囲とした。本実施例では、ロール番号６４の鋳片支持ロールについて説明する。

今回の測定チャンスで測定されたロール番号６４の鋳片支持ロールのロール開度測定値Ｙ_64,jは２２５．８３ｍｍであった。

一方、今回の測定チャンスの直前の前回測定されたロール開度測定値Ｙ_i,j-1は、ロール番号６３ではＹ_63,j-1＝２２６．０３ｍｍ、ロール番号６４ではＹ_64,j-1＝２２５．９７ｍｍ、ロール番号６５ではＹ_65,j-1＝２２５．７８ｍｍであった。ロール開度基準値Ｘ_iは、ロール番号６３ではＸ₆₃＝２２５．７９ｍｍ、ロール番号６４ではＸ₆₄＝２２５．７２ｍｍ、ロール番号６５ではＸ₆₅＝２２５．５７ｍｍである。図２に、各鋳片支持ロールのロール開度測定値Ｙ_i,j-1及びロール開度基準値Ｘ_iを示す。尚、今回のロール開度測定値Ｙ_64,jはロール開度基準値Ｘ₆₄に比較して０．１１ｍｍ拡大（225.83-225.72）していた。

前回測定されたロール開度測定値Ｙ_i,j-1及びロール開度基準値Ｘ_iを（１）式に代入してロール開度設定値Ｚ_64,jを算出し、ロール開度設定値Ｚ_64,j＝２２５．７５ｍｍを得た。

ロール開度測定値Ｙ_64,j（２２５．８３ｍｍ）と、ロール開度設定値Ｚ_64,j（２２５．７５ｍｍ）とを比較すると、ロール開度測定値Ｙ_64,jはロール開度設定値Ｚ_64,jに対して０．０８ｍｍ拡大しているだけで、管理範囲のロール開度設定値Ｚ_64,j±０．１０ｍｍの範囲であり、ロール開度の修正は実施しなかった。

このように本発明を適用してロール開度を管理した連続鋳造操業（本発明例）と、測定されたロール開度測定値Ｙ_i,jをロール開度基準値Ｘ_iに比較し、ロール開度基準値Ｘ_i±０．１０ｍｍの範囲内に管理した連続鋳造操業（比較例）とで、鋳型内溶鋼湯面の変動（±３．０ｍｍ以上の湯面変動）の発生比率を調査した。

調査結果を図３に示す。比較例では、ロール開度がロール開度基準値Ｘ_iよりも狭くなる場合が発生し、鋳型内溶鋼湯面の変動の発生比率は本発明例に比較して高位であった。

１連続鋳造機
２鋳型
３鋳片支持ロール
４ダミーバー
５ダミーバーヘッド
６ロール開度測定装置

Claims

ダミーバーに設置されるロール開度測定装置によって測定された各鋳片支持ロールのロール開度に基づいて各鋳片支持ロールのロール開度を管理する、連続鋳造機におけるロール開度管理方法であって、
ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールを中央として鋳造方向に連続して配置された３つの鋳片支持ロールの、前記ロール開度測定装置によって測定された前回のロール開度測定値を、それぞれＹ _i-1,j-1 、Ｙ _i,j-1 、Ｙ _i+1,j-1 とし、且つ、予め設定した前記３つの鋳片支持ロールのロール開度基準値を、それぞれＸ _i-1 、Ｘ _i 、Ｘ _i+1 とし、前回のロール開度測定値（Ｙ _i-1,j-1 、Ｙ _i,j-1 、Ｙ _i+1,j-1 ）と、予め設定した鋳片支持ロールのロール開度基準値（Ｘ _i-1 、Ｘ _i+1 ）とに基づいて、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度設定値（Ｚ _i,j ）を、下記の（１）式を用いて定め、
（１）式を用いて定めたロール開度設定値（Ｚ _i,j ）と、前記ロール開度測定装置による、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールの今回のロール開度測定値（Ｙ _i,j ）とを比較して、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールの今回のロール開度測定値（Ｙ _i,j ）が、前記ロール開度設定値（Ｚ _i,j ）に対して所定の範囲内の場合は、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度が適正であると判定し、一方、前記ロール開度測定値（Ｙ _i,j ）が、前記ロール開度設定値（Ｚ _i,j ）に対して所定の範囲を超える場合は、ロール開度管理対象となる鋳片支持ロールのロール開度を、前記ロール開度設定値（Ｚ _i,j ）に対して所定の範囲内に修正することを特徴とする、連続鋳造機におけるロール開度管理方法。
Ｚ _i,j ＝Ｙ _i,j-1 ＋［(Ｘ _i-1 ＋Ｘ _i+1 )−(Ｙ _i-1,j-1 ＋Ｙ _i+1,j-1 )］／２・・・（１）
但し、（１）式において、ｉは、鋳型直下を起点（１番目）とするｉ番目の鋳片支持ロール（ロール開度管理対象）、Ｊは、ロール開度測定装置によるＪ番目の測定値（今回の測定値）である。