JPH01205861A - 連続鋳造設備における鋳片クランプ力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳片をガイドローラによって案内して、連続
的に引抜き、金属の連続鋳造を行う連続鋳造設備におけ
る鋳片クランプ力制御方法に関する。

〔従来の技術） 鋳片の案内経路が、モールドの下方に配設される上・下
２面に、あるいは上・下左右４面支持構造をとるガイド
ロール群により構成され、このガイドローラが複数本の
ロール毎に一体的に交換可能なユニット、すなわち、ガ
イドロールセグメントとして構成されてなる連続鋳造設
備において、例えば特公昭５９−３９２２５号公報に示
す様に、鋳片の内質を改善する目的で鋳片の凝固が完了
する未凝固融液クレータ先端近傍にて、上記ガイドロー
ルにより鋳片に０．５〜２．Ｏａ＋ｍ／ａ＋の軽圧下を
加える方法が提案されている。

この様な鋳片に圧下を加える方法として、セグメント装
置の上・下ロール間隔を設備の上流側から下流側に向け
て漸減させるテーパ状のロール間隔を設け、この間を鋳
片を連続的に搬送する事によって鋳片に所定量の圧下を
加える方法が採られる。この時の鋳片圧下の総りランブ
カＰｃは、軽圧下を行うセグメントでは、セグメント当
り一般に下式のごとく設定される。

Ｐｃ１ｌｌｌｎＸ＾ｘ　Ｐ＞Ｐ、ｘ　（Ｂ−２ｘ　Ｓ）
　ｘ　Ｌここで Ｐｃ：セグメント１台当り総りランブ力　（にｇ）ｎ：
クランプシリンダー本数（本） Ａ；クランプシリンダーヘッド側面積（ｔｒｉ　）ｐ；
油圧圧力（にｇ／ば） Ｐｏ；当該セグメント位置での未凝固溶鋼静圧（Ｋｇ／
ｃｎｆ） Ｂ；鋳片幅（ｃｍ） Ｓ；セグメント内平均鋳片短辺部凝固シェル厚み（ｃｍ
） Ｌ；セグメント鋳片支特長さ（ｃｍ） Ｎ；セグメント内上ロール本数（本） Ｒｍ＋；＃ｉロール位置鋳片圧下時平均変形抵抗（にｇ
／ｃゴ） Ｓム；＃ｌロール位置鋳片短辺部凝固シェル厚み（ｃｍ
） Ｄ＋　；＃ｌロール直径（ｃｍ） ｈ＋　；＃ｉロール位置での鋳片１／２厚の鋳片圧下量
（ｃｍ） この時、各ロールはその反力によりころがり抵抗を生じ
る。このセグメント内の総ライン抵抗Ｒ・・・・・・（
ｂ） となる。

ここで　μＩ　：溶鋼静圧反力（バルジング反力）に対
するころがり摩擦係数 μ２　；鋳片軽圧下に対するころがり摩擦係数 その他の記号は（ａ）式に同じ。

第３図は、−数的な連続鋳造設備内のロール間隔の設定
パターンを示す、上流域では鋳片の熱収縮による厚み減
少分だけロール間隔を漸減する熱収縮補償の為の絞り込
みが行われる。

クレータ−エンドからある長さ上流側の範囲は、鋳片の
凝固収縮、熱収縮によって誘起される溶鋼流動により、
鋳片に中心偏析が生じるとされ、この領域で鋳片を積極
的に圧下し、上記の溶鋼流動を押える軽圧下鋳造法が有
効であるとされる。この圧下域の下流は完全凝固鋳片で
あり、中心偏析の問題はなく、軽圧下域（Ｊ）出側のロ
ール間隔のまま一定ロール間隔に設定するのが一般的で
あるが、鋳片の熱収縮により上ロールと鋳片が非接触状
態となり、上ロールが回転せずに偏熱を受けるのを回避
する目的で、熱収縮を保証する分絞り込んで鋳片と上ロ
ールの接触を維持する方法もとられる。

この軽圧下域（Ｊ）での鋳片とロールとの位置関係を第
４図に示す。鋳片の完全凝固点、すなわちクレータ−エ
ンドを鬼とすると、通常操業や冷却条件のバラツキにお
いて左点は設備の上・下流方向に５小変動する。従って
軽圧下域（」）　はこの変動を見込んでた点より５小下
流側まで延長して設定するのが一般的である。温点以後
の残り設定圧下量が鋳片厚に対して２Δｈでロールの撓
み量が２δＲだけあるとすると、鋳片圧下反力流のロー
ルは、（Δｈ◆δＲ）Ｘ　　２−ｇの鋳片厚に対する設
定圧下量を有する事になる。一般に完全凝固後の鋳完全
凝固後の鋳片をセグメントクランプ力で、２×（Δｈ◆
δＲ）だけ圧下する事は不可能であり、ロールの鋳片圧
下反力がクランプ力に打ち勝ち上フレームは開放される
。従って圧下域より下流のロールは全てこの現象が生じ
る事になる。

今鋳片が完全凝固すると、圧下刃ＦＲはセグメント当り （各記号は、前記（ａ）式に同じ） となる。

この（Ｃ）式のｈｌ−Δｈ＋δ□とした時のＦＲがＦＲ
＞ＰＣ（ここで、ＰＣ；セグメント１台当り総りランブ
力にｇ）であれば上フレームは開放され、ＦＲ−Ｐｃを
満す圧下量ｈｉの所で安定する。今Ｎ本のロールでＲｍ
１％Ｄ、ｈ、が等しし）とすると、またセグメント当り
の圧下によるライン抵抗Ｒは、 Ｒｗ　　２ｘ　μ２　　Ｘ　Ｐｃ　　　　　　　　　　
　・・・−・・ψ（ｅ）となり、セグメントクランプ力
Ｐｃに比例する事になる。

従来の連続鋳造設備では、凝固完了点以後でもセグメン
トクランプ力Ｐｃは前記（ａ）式のままであり、これに
より完全凝固点以後のセグメント台数がｍ台あるとする
と、完全凝固点以後に発生する鋳片圧下による総ライン
抵抗ＲＴは、 μ２Ｉ；完全凝固点より１番目セグメントの圧下に対す
るころがり摩擦係数 Ｐｃ、Ｈｉ番目のセグメントクランプ力（にｇ）ｍ　：
完全凝固点以後のセグメント台数となる。

このように従来は、溶鋼凝固完了点（クレータ−エンド
）以後でも、上記（ｆ）式に示すように、クレータ−エ
ンド前の必要クランプ力で鋳片を強力に押圧していた。

これは操業条件の変動に対して、クレータ−エンドが機
＠（ガイドロールセグメント最終端）まできた場合にも
、十分に溶鋼静圧に打ち勝つ鋳片支持力をロールに負荷
するためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように操業条件によりクレータ−エンドが機端より
もかなり上流位置にあり、この領域で軽圧下を行う場合
がある。

この条件下で、軽圧下操業をおこなうと、従来のクラン
プ力設定方法では、クレータ−エンド以降のセグメント
内で発生するライン抵抗が増大し、鋳片引抜き用駆動ト
ラブルが発生したり、また駆動系能力アップが必要とな
っていた。

そのため、当然、駆動系の電力消費量も大巾に増大する
ことになる。

本発明は上記問題点を解決し、軽圧下によるライン抵抗
の減少を図るようにした鋳片クランプ力制御方法を提供
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点を解決するために、モールドを
経て、造形さえた鋳片をガイドローラーによって案内し
て連続的に引抜き、金属の連続鋳造をなすにあたり、鋳
片内部溶融金属の凝固が完了するクレータ−エンド部か
ら上流側で、鋳片内部の凝固の進展に伴う凝固収縮及び
、固相液相の冷却の進展に伴う熱収縮により誘起される
未凝固の溶鋼の流動もしくは収縮孔の発生を防止する目
的で圧下する軽圧下鋳造を行う連続鋳造設備において、
前記クレータ−エンド部位置を検知し、該クレータ−エ
ンド部から上流側の鋳片を支持するガイドロールセグメ
ントのクランプ力を溶融金属静圧反力に鋳片圧下反力を
加えたクランプ力とほぼ等しくし、該クレータ−エンド
部から下流側のガイドロールセグメントのクランプ力を
、ピッチロール押しつけ反力にほぼ釣合う値とすること
を特徴とする連続鋳造設備における鋳片クランプ力制御
方法である。

（作　用） 通常鋳片が完全凝固すると、鋳片のバルジングの変形に
対するロール支持の必要はなくなり、しかも鋳片の中心
偏析改善等の目的で前記の如〈実施される軽圧下も完全
凝固後は不要となる。従って、クレータ−エンド以降の
セグメントに発生する（ｆ）式のライン抵抗は、設備負
荷を増すばかりで、何ら操業・品質にメリットを供する
ものではない。

完全凝固後のセグメントに求められる機能は、鋳片を安
定的に後流のローラーテーブルへ搬出する鋳片引抜き搬
送能力であり、セグメントはセグメント内に組み込まれ
ているピッチロールの摩擦駆動力を生じさせるに必要な
ピッチロールの鋳片Ｐｃ’は、このピッチロールの押付
力に対して少くともセグメントが開放してしまわねば良
く、下式を溝足すれば良い。

Ｐｃ’　４　Ｆｐｃ　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・・・・・（ｇ）Ｆｐｃ　；クランプシリンダーの
いづれかがピッチロール押付時のロール反力により上フ
レームを開放される側に開き始める限界セグメントクラ
ンプ力。

ここで従来のセグメント１台当りの総りランブ力Ｐｃは
、Ｐｃ＞＞ＦＰＣである。

ここで本発明は、上述のクレータ−エンド以後のセグメ
ントに発生する総ライン抵抗ＲＴを、（ｆ）式のクラン
プ力Ｐｃ１を上述の各セグメント毎の限界クランプ力Ｆ
ｐｃ１まで低減せしめる事により大幅に減少させようと
するものであり、これにより既設設備で鋳片引抜駆動系
の能力を増強する事なく軽圧下を実施する場合の駆動能
力不足による引抜トラブルの発生防止や、設備計画時の
駆動系能力を最小化して初期投資額をおさえる事を可能
としようとするものである。

完全凝固後の鋳片を支持するセグメント内のピッチロー
ルについている摩擦駆動用のピッチロールの押付力をＦ
ＰＲとする。今第５図の如くクランプシリンダー９と、
ピッチロール押付シリンダー２０が配設されているとす
る。

この時セグメントのトータルクランブカＰ’　ｃはＰ’
　Ｃ４ＦｐＨ・・・・・・・・・・・・（ｉ）とし、Ｐ
’　ｃがＦＰＲよりわずかに大きくなるようにすれば、
ピッチロールを鋳片に押付けた時にセグメントの上フレ
ーム１は浮上る事なく、これにより鋳片に安定的にピッ
チロール押付力Ｆ？’Ｒによる摩擦駆動力りを発生する
事が出来る。

・・・・・・・・・（ｊ） ただし、ｍｉｎ［Ａ、Ｂｌ ；　Ａ　、Ｂの小さい方 μ、；ロールと鋳片の摩擦係数 Ｗ　：モーターの出力 Ｖ　；モーターの基底速度 η　；機械効率 この時完全凝固点以降のライン抵抗を軽減する目的で、
完全凝固点以降のセグメントクランプ力Ｐｃ１を下記と
なる様に再設定する。

Ｐｃ１　”　ＦＰＣＩＸα　　　　　　　　−−−−−
＠−＠−＠−（ｋ）１字ｉは、１番目のセグメントの意
味 α４１．０〜１．１ この時完全凝固点以後のセグメントのセグメント圧下に
よる総うイン抵抗Ｒ丁は、 となり一般にこの方法により ＲＴ　＜＜　　ＲＴ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　・・・・・・・・・・・・　（ａｔ）とす
る事が可能である。

従って軽圧下時の完全凝固点以降のセグメントに発生す
るライン抵抗を、（ｋ）式の如きセグメントクランブカ
設定により低減する事により、軽圧下ライン抵抗による
鋳片引抜駆動系の引抜トラブルの発生や、駆動系設備費
の増加を防止する事が出来る。

（実施例〕 １６により構成される。各々のセグメントは、例えば第
２図の如き構造を有している。このセグメント２２は上
フレーム１、下フレーム２でおのおの上ロール１０、下
ロール１１を支持している。

８は下フレームに固定されたコラムガイド４上のタイロ
ッド７に支持、固定された油圧シリンダーベースであり
、これに固定されたセグメントクランブ用油圧シリンダ
ー９のピストンロッドにより上フレーム１をコラムスペ
ーサー３に押付けて、上フレーム１をクランプし位置決
めする構造となっている。

鋳片に軽圧下を加える場合は、ウオームジヤツキ１５に
よりスクリュウ軸５を駆動装置１２．１３．１６により
ウオーム軸６、ウオームホイール１４を介して上述のコ
ラムスペーサー３の位置を調整する。

このコラムスペーサー３高さはセグメントの上流側と下
流側で独立に調整でき、従って上フレーム１は高さの異
るコラムスペーサー３に油圧シリンダー９により当接さ
れ、傾斜する。このテーバ状の上・下ロール１０．１１
間隔の中にこのロール間隔より厚い鋳片１７が搬入され
、引抜かれる事により鋳片を連続的に軽圧下する事が出
来る。

本例ではクランプ用の油圧シリンダー９は４本あるが、
このクランプの全クランブカＰｃが上ロールの全反力値
ＦＲＴ。Ｔ、ｌより小さいと、クランプ用のシリンダー
９のピストンロッドが押しもどされ、上フレーム１とコ
ラムスペーサー３の当接部が離れ、上フレーム！が開放
される。この時ロールと鋳片の接触力は、総りランブ力
をロール本数で徐した値にほぼ等しくなる。

今第１図に示した設備のモールドないし機端の範囲で、
ロール間隔設定値を第６図に示す如く設定する場合の実
施例を示す、完全凝固位置すなわちクレータ−エンドは
、＃９セグメントの出側位置にあるとする。鋳片圧下設
定域ｊは、＃７〜＃１０セグメント範囲とし、＃１１〜
１３セグメントも軽い絞り込みを行っている。＃１４〜
１６は平行なロール間隔設定、サポートロールは平行ロ
ール間隔、＃１〜６セグメントは鋳片の熱収縮を補償す
る絞り込みを行っている。

クレータ−エンドの変動分をセグメント１台分とすると
、＃１１セグメントより下流では中心偏析に対する鋳片
の積極的な圧下は不要である。従って前述の如く駆動用
ピッチロールの押付力による上フレームの浮上りが生じ
ない限界クランブカＦｐｃ近くまでクランプ力を下げる
事が出来る。

スラブ連鋳設備では、−数的にロール駆動用モーターと
して、Ｗ−７，５にＷ程度のものが用いられている。

モータの基底回転数に対する鋳片搬送速度υｃ−２ｍ／
分、機械系効率η−０，８、鋳片とロールの摩擦係数を
μ３−０．３とすると、モーターの全出力に対してもロ
ールと鋳片間のスリップが生じないピッチロール押付力
ＦＰ１１は下式にて与えられる。

−８１，２７ＯＮ 従って第５図に示す様にピッチロール１８．１９をクラ
ンプシリンダー９の間に位置させて上フレーム１が最も
開きにくい位置に置く様なセグメント構造を採るなら、
総りランブカは最小で６１．２７ＯＮまで落として良い
事になる。

第７図は、第１図の＃１１〜１６セグメントのクランプ
力（ロール１本当り換算＝Ｐｃ／Ｎ）を種々に変えた場
合の、鋳片軽圧下による発生ライン抵抗の増減を示す。

この設備では、従来ロール１本当り８０ＴＯＮのクラン
プ力を負荷していたが、この状態で完全凝固（クレータ
−エンド）後の鋳片を＃１１〜１６セグメント内を通過
させると、その時の緯経圧下ライン抵抗は約２１６７Ｏ
Ｎである。

一方セグメント内に１対のピッチロールがあり、このピ
ッチロールを最適位置に取付け、総りランブ力８２．３
７ＯＮで上フレームが開かないとすると、ロール−木当
りの換算クランプ力は、セグメントが６対の上・下ロー
ルにより構成される場合、１０．４　ＴＯＮ／ロールで
あり、第７図よりこの場合のライン抵抗は約６１７ＯＮ
となる。

本発明は、上記第７図の実施例に示すように、完全凝固
（クレータ−エンド）後のガイドロールセグメントのク
ランプ力を、ピッチロール押しつけ反力にほぼ釣合う値
とすることにより、鋳片クランプ力を、従来の８０７Ｏ
Ｎ　／ロール程度から１０．４７ＯＮ　／ロールに、ま
た鋳片圧下による引抜うイン抵抗を、従来の２１６７Ｏ
Ｎ／ストランド程度から６１７ＯＮ　／ストランド程度
に低減することができる。

〔発明の効果〕

第７図に示す様に、第１図の設備に第６図のロール間隔
設定を行い、クレータ−エンドが＃９セグメント出側に
来る様に操業した場合、＃１１〜１６セグメントのクラ
ンプ力Ｐｃをピッチロール押付による反力により上フレ
ームが開放しない限界クランプ力Ｆｐｃまで低減する本
発明の対策を講じる事により、軽圧下によるライン抵抗
は２１８ＴＯＮ従って軽圧下パターンとクレータ−位置
との関係により、軽圧下域以降の鋳片圧下が不要な領域
で、セグメントクランプ力をピッチロールにより上フレ
ームが浮上らない限界値Ｆｐｃまで低減する事により、
軽圧下に伴い発生するライン抵抗を著しく低減する事が
出来る。すなわち本発明は、軽圧下を前提とする湾曲矯
正型連続鋳造設備に於けるライン抵抗を軽減する効果を
有するものである。

更に本発明は、下記の如き効果を有する。

■　連続鋳造設備能力アップ改造に伴う駆動系能力設計
時に、従来考慮されていたモールド内摩擦抵抗、バルジ
ング抵抗、鋳片矯正抵抗の他に、軽圧下によるライン抵
抗を考慮する際このライン抵抗増分を最小化し、従来設
備並、あるいは多少の能力増ですむ様に設計できる。こ
の為、既設設備で軽圧下を実施する事も容易となり、設
計新設時には、駆動系設備費の低減を可能とする。

■　クレータ−位置の変動に伴うライン抵抗の著しい増
減を防止出来、広い操業レンチに対して安定的な鋳片引
抜駆動が可能となる。

■　軽圧下城下流のセグメントの負荷を軽減し、設備の
信頼性を高める事が出来る。

■　クランプ力を、少くともピッチロール押付力を確保
出来る範囲で調整する為、駆動系の能力を落とす事なく
ライン抵抗のみの軽減を図り得る。

■　ピッチロールモーターの大巾な省電力化が図れる。

■　ピッチロールモーターの過負荷でのモータートリッ
プによるライン停止等のトラブルを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の連続鋳造設備の全体配置図
、第２図は本発明に関するガイドロールセグメントの一
部断面とした側面図、第３図は連続鋳造設備ロール間隔
初期の一般的な設定パターン図、第４図はクレータ−エ
ンド部における鋳片軽圧下についての説明図、第５図は
ピッチロールを有するガイドロールセグメントの略側面
図、第６図は本発明の一実施例のガイドロールセグメン
ト毎のロール間隔設定値を示すグラフ、第７図は本発明
法と従来クランプ法における、鋳片圧下による引抜ライ
ン抵抗の比較を示すグラフである。 ｌ・・・上フレーム、２・・・下フレーム、３・・・コ
ラムスペーサ、４・・・コラムガイド、５・・・スクリ
エウ軸、６・・・ウオーム軸、７・・・タイロッド、８
・・・油圧シリンダーベース、９・・・クランプ用油圧
シリンダ−，１０・・・上ロール、１１・・・下ロール
、１２・・・駆動用モーター、１３・・・スクリュウ釉
位置検出器、１４・・・ウオームホイール、１５・・・
ウオームジヤツキ、１６−・・減速機、１７・・・鋳片
、１８・・・下ピッチロール、１９・・・上ビンチロー
ル、２０・・・ピッチロール圧下シリンダ、２１・・・
固液境界線、２２・・・ガイドロールセグメント、＃１
〜＃１６・・・セグメント、ｄ・・・設定ロール間隔の
線、ｅ・・・設定軽圧下域出側鋳片厚、ｆ・・・実軽圧
下域出側鋳片厚、８・・・ロールの逃げ（上フレーム浮
上り十王・下ロール撓み）、ｈ・・・ロール初期設定位
置、ｉ・・・実ロール退避位置、ｊ・・・鋳片圧下域、
ｋ・・・クレータ−エンド 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名 岸２図 ノＪ／２／３ １　ロールｒ：ｉｌＰ畢 迂 ／８ 片６図 亡　　　　　　　でフ゛メシトＮＯ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モールドを経て、造形された鋳片をガイドローラーによ
   って案内して連続的に引抜き、金属の連続鋳造をなすに
   あたり、鋳片内部溶融金属の凝固が完了するクレーター
   エンド部から上流側で、鋳片内部の凝固の進展に伴う凝
   固収縮及び、固相液相の冷却の進展に伴う熱収縮により
   誘起される未凝固の溶鋼の流動もしくは収縮孔の発生を
   防止する目的で圧下する軽圧下鋳造を行う連続鋳造設備
   において、前記クレーターエンド部位置を検知し、該ク
   レーターエンド部から上流側の鋳片を支持するガイドロ
   ールセグメントのクランプ力を溶融金属静圧反力に鋳片
   圧下反力を加えたクランプ力とほぼ等しくし、該クレー
   ターエンド部から下流側のガイドロールセグメントのク
   ランプ力を、ピッチロール押しつけ反力にほぼ釣合う値
   とすることを特徴とする連続鋳造設備における鋳片クラ
   ンプ力制御方法。