JPH01218756A - 連続鋳造機のロール間隔制御方法 - 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） この発明は、連続鋳造機の２次冷却帯における鋳片支持
案内ロールの間隔制御方法に関する。

（従来の技術） 連続鋳造法において、鋳片の広幅面を両面から支持案内
するロールの面間隔（以下ロール間隔という）が適正で
あるか否かは、鋳片の内部品質に大きな影響を及ぼす。

例えば、第２図（ａ）に示すように、鋳片１の厚さＴに
対し、アイドルロール２と鋳片１の間隔δが大きい場合
には、同図（ｂ）に示すように鋳片１が変形し、鋳片短
辺凝固界面に内部割れＣ１を生ずる。

また同図（ｂ）のような変形を生じた鋳片を駆動ロール
２ｄで押圧すると、同図（Ｃ）に示すように駆動ローラ
ー２ｄ直下で内部割れＣ７を生ずる。一方、鋳片厚さＴ
に対してロール間隔が小さすぎる場合は、引き抜き抵抗
が増大し、応力増加による内部歪みが発生し、時には鋳
片が引き抜き不可能になることもある。

ところで、ロール間隔の設定は、（１）ロールセグメン
トの整備時にオフラインで行う場合と、（２）鋳造中に
行う場合とがある。

（１）のロールセグメント整備時に行う場合には、鋳造
中に受ける溶鋼静圧と同等の力でロールを押し拡げ、そ
の時の間隔を測定して調整している。

しかし・、このオフラインでの設定においては、■鋳造
時にロールやフレームが受ける力、あるいは熱歪などを
忠実に再現できないため、鋳造中に変化が生じ、設定し
たロール間隔が狂う、゛　■長期間使用するとロールの
摩耗によってロール間隔が変化するが、補正が出来ない
、■調整作業に手間と時間を要する、などの欠点がある
。

（２）の鋳造中にロール間隔を設定する方法および装置
として次のようなものがある。例えば、■鋳造中のロー
ル反力（バルジング力）を計測し、反力がある範囲内に
入るようにロールフレームの間隔やフレームの押付圧を
制御する方法および装置（特公昭５４−１９８５５号、
特開昭５３−８６６４０号。

特公昭６０−３８２３２号、特公昭６０−１４８号、特
開昭５４−９６４２９号、特公昭６０−４８２６９号公
報など）、■鋳造中の鋳片厚さとロール反力を測定し、
鋳片厚さが予め定めた鋳片厚さの範囲内に入るようにロ
ールフレームの間隔とフレーム押付圧ヲ制御する方法（
特公昭６０−５０５３９号公報）、■鋳造中のロール間
隔と圧下刃を測定し、これらが所定範囲に入るようにす
る装置（特開昭５４−１０４４５号公報）、 ■ロール間隔測定値と設定値とを比較し、ロール間隔“
を調整する装置（特公昭６０−５０５４０号公報）、な
どである。しかしながら、前記従来の■の方法および装
置は、ロール間隔の設定基準とし、て、ロールが鋳片の
バルジングで受ける反力を使用しているため、ロールの
支軸と軸受の間に隙間があったり、ロールフレームが撓
んだりすると、ロール　′の反力値は、ロール間隔値と
適正に対応しなくなって正確な制御は行えなくなる。

■の方法は、鋳造中の鋳片厚さを予め設定し、その鋳片
厚になるようにロール間隔を制御するが、この場合もロ
ール間隔を測定しないので正確な制御は行えない。また
、鋳片厚の設定値を予め定める必要があるが、鋳片厚は
鋳片の凝固と熱収縮に伴って変化するとともに、鋳造速
度、二次冷却条件、鋼種等の影響をうけるので予測が難
しい。そして、この方法においては、鋳片厚を予め設定
した厚みになるように格制御しようとするので、かえっ
て内部割れを発生させる危険性がある。

■の装置は、ロールの間隔とロール反力の計測を行って
いるが、鋳造中の鋳片厚を計測しないので、ロール間隔
を鋳片厚に対し適切な値に蛛るように制御するのは難し
い。　　　　　　′■の装置は、鋳造中のロール間隔を
測定し、設定値と比較して、ロール間隔を調整する装置
であり、この場合、ダミーの鋼片を予めロール間に挿入
して押圧したときのロール間隔を設定値とし、「隙間Ｊ
を補正する工夫が為されているが、鋳造中の鋳片厚みを
計測しないので、ロール間隔を適正値に制御するのは回
能である。

このように、従来においても、鋳造中にロール間隔を制
御する方法および装置が数多く提案されているが、いず
れも鋳片厚さとロール間隔の両方を測定していないため
、適正な制御ができず、内部割れを完全に防止できなか
った。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、高速鋳造時のように、鋳片の内部割れが発
生し易い条件下にあっても、内部割れを起こすことなく
鋳造できる連続鋳造機のロール間隔制御方法を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、鋳片の内部割れについて赫究を続けるう
ちに多くの知見を得た。すなわち、（１）ロール間隔が
適正であれば、鋳片の幅端部はバルジングの影響をほと
んど受けない。

（２）鋳片幅端部でのロール間隔が鋳片厚さより２゜０
ｍｍを超えて大きいと、長辺のバルジングにより短辺凝
固界面での内部割れが多発する。この場合、駆動ロール
押付圧が溶鋼静圧程度でも駆動ロール直下で長辺の内部
割五が発生することがある。

（３）鋳片厚さがロール間隔より０．５’＋ａｍを越え
て大きいと引抜抵抗が増加し、引抜き歪の増加による内
部割れ発生し、場合によっては、鋳片が引き抜けなくな
ることがある。

（４）内部割れ防止の為には、鋳造中の鋳片厚とロール
間隔を同時に測定する必要がある。

（５）ロール間隔の調整は個々のロールで行わなくても
ロールが固定されて゛いるフレームの間隔を変化させて
調整できる。従ってセグメント単位で行っても問題はな
い。これらの貴重な知見から本発明を成すに到った。

すなわち、この発明の要旨は「連続鋳造機の２次冷却帯
におけるアイドルロールのローフレ間隔りと鋳片幅端部
厚さＴとを実測し、この実測値に基づいて前記鋳造中の
ロール間隔と前記鋳片厚さとの差（Ｌ−Ｔ）が−０，５
〜２．０ｍｍの範囲内となるように複数個のアイドルロ
ールを搭載した一対のフレームの間隔を調整することを
特徴とする連続鋳造機のロール間隔制御方法」にある。

以下、本発明を図面を用いて詳しく説明する。

第１図は１、本発明法を湾曲型連続鋳造機の水平部セグ
メント１３に使用した場合を示している。同図において
、１は鋳片、２はアイドルロール、２ｄは駆動ロール、
３はロール熱膨張測定装置、４はロール軸心間隔測定装
置、５は鋳片厚さ測定装置、８はガイドポスト、１１は
下側フレーム、１２は上側フレームであり、前記下側フ
レーム１１はガイドポスト８に固定され、上側フレーム
１２はロール間隔を変更できるように、前記ガイドポス
ト８に沿って移動可能になっている。なお、第１図は湾
曲型連続鋳造機の水平部セグメントに本発明法を使用し
た場合であるが、垂直型連続鋳造機に使用する場合でも
、その構成および作用は変わらない。

このような構成の装置において、ロール間隔りを測定す
るには、まず、鋳造前にアイドルロール２の外径ｄ０を
セグメントの入側および出側ロールの幅方向中心部で測
定しておく。このｄｏを測定するロール外径測定装置は
、第３図（ａ）に示すように、超音波センサーＳを有す
る昇降装置ａをアイドルロール２間に進退する構造とな
っている。そしてｄｏはセンサー間隔ｄｋ！と各センサ
ーＳとアイドルロール２表面までの距離ｄｋ、ｄｊ２か
ら、ｄｏ＝ｄｋｆｆｉ−（ｄｋ　＋　ｄｆｆｉ）によっ
て求める。

次に、鋳造中にアイドルロール２の熱膨張量をロール熱
膨張測定装置３で測定する。この測定装置３は、例えば
第３図（ｂ）に示すように、ロール内に埋設した差動ト
ランスによりアイドルロール２の内筒２ａの外径ｄｉの
熱膨張量δｉを測定し、外筒２ｂの熱膨張量を６０とす
ると、 ｄｏ　＝　ｄ６　Ｘδｉ／ｄｉにより計算して求めるこ
とができる。あるいは、第３図（Ｃ）に示すように、熱
電対り等で半径ｒのロール２の軸心からａ離れたロール
内部の温度θａと、ロール軸心からｂはなれたロール外
表部近傍の温度−θｂとを鋳造中に測定し、ロール２内
の温度分布θが、 ０＝θａ＋（（θｂ−θａ）／（ｂ　−ａ））　（ｒ’
−、＋）のように、半径ｒの１次関数の近似式で表せる
ため、ロール外径熱膨張量δ０を、 ｄｏ　＝　（ｃｒ（１＋　ν）ｄｏ）　／　（３（ｂ−
ａ）（ｄｏ＋ａ））Ｘ　［（３ｂ（ｄｏ＋ａ）−２（ｄ
ｏ”＋ａｄｏ＋ａ”））θａ＋（２ｄｏ”−ａｄｏ−ａ
２）θｂ］ により、計算することもできる。なお、αはロール鋼材
の熱線膨張係数、νはポアソン比である。

次に、鋳造中のロール対の軸間距離β０は、例えば、第
３図（ｄ）に示すロール対のそれぞれの軸心を延長した
線上に差動トランスを使用したロール軸心間隔測定装置
４で測定して求める。これらの値からしは、 Ｌ−１ｏ　　１／２（ｄｏ’　＋ｄｏ”十δ０１＋δｏ
　２　）によって求める。（但し、上式の添字１は上ロ
ール、添字２は下ロールを表す） このようにして、セグメンｉ・の入側および出側のロー
ル両端部の４つの点のＬを求める。

一方、鋳片厚さＴは、セグメントの入側と出側で殆ど変
化しないので、平均値としてセグメントの鋳造方向中心
部近傍で鋳片厚さ測定装置５により測定して求めること
ができる。この装置５は、例えば第３図（ｅ）に示すよ
うに、鋳片１の幅端部で相対する方向から超音波センサ
ーＳによって鋳片面までの距離Ｔｋ、ＴＩ！、を測定し
、上下センサー間の距離Ｔｋ！とから、鋳片厚さＴ＝Ｔ
ｋｆ−（Ｔｋ＋Ｔｊ２）により求める。そして、第１図
に示すように、ロール熱膨張量測定装置３、ロール軸心
間隔測定装置４、鋳片厚さ測定装置５で測定した出力を
全てＡＤ変換器６を用いてデジタル化し、演算処理装置
７に入力する。

さて、ロール間隔りの調整は、第１図に示しているセグ
メントの４隅のガイドポスト８に設けた油圧シリンダー
を備え・たロールフレーム間隔制御装置９により行う。

この装置９の制御は、前記演算処理装置７により油圧サ
ーボ弁１０を介して行う。そしてセグメントの４隅のシ
リンダーの作動は、それぞれのガイドボスト８に最も近
い位置のロール間隔測定値りとセグメント鋳造方向中央
での鋳片幅端部の鋳片厚さＴとを用い、ロール間隔りと
鋳片厚さＴが所定の関係を満足し、しかも４隅のロール
間隔が同一になるように、各シリンダーの油圧を調整す
る。４箇所の各々の点のロール間隔Ｌｊが、すべて、−
〇、５≦Ｌｊ−Ｔ≦２．０を満足するか否かを判断し、
満足しない場合は、各シリンダーの調整量の合計が最小
になる目標ロール間隔Ｌｏ　（具体的には−０，５≦Ｌ
ｏ−Ｔ≦２．０、の調整を行うようにするのである。な
お、上述したロール間隔制御のフローを第４図に示す。

（作用） 次に本発明の各構成要件の作用およびその限定理由と好
ましい範囲の理由を述べる。

（１）鋳造中にロールの間隔を鋳片厚に合わせて調整す
るのは、ロール間隔と幅端部の鋳片厚の不適合によって
生じる鋳片の内部割れを防止するためであり、該ロール
をアイドルロールに限定したのは、駆動ロールは鋳片に
常に押付けられるので、ロール間隔を制御する必要がな
いからである。また、間隔調整をロールを固定したフレ
ームを移動させることによって行うのは、個々のロール
間隔を調整するよりも装置と制御が簡単であり、精度も
十分得られるからである。また、ロールフレームを移動
するに際しては、両側のロールフレームを、それぞれ移
動してもよいが、片側のロールフレームを固定し、他の
片側ロールフレームを移動させる方が、両側を移動させ
るよりも装置が簡単で、かつロールパスラインの精度を
容易に維持できるうえから好ましい。

（２）鋳造中に鋳片厚とロール間隔を測定するのは、鋳
造中の条件変動によって鋳片厚は変化し、鋳片厚とロー
ル間隔がある範囲内で適合しないと内部割れを生じるか
らである。

（３）鋳片厚の測定部位をスラブの幅端部としたのは、
中央部はバルジング変形しているので、バルジング変形
のない状態の鋳片厚を計測することが困難なことに加え
、鋳片の内部割れにはバルジング変形がない状態の鋳片
厚とロール間隔の関係が大きく影響するからである。具
体的な測定範囲として幅端からに、Ｅ７’；Ｘ　ｍｍで
計算される範囲が好ましい。その理由はこの式によって
、鋳片短辺側の凝固層厚みが概略計算でき、その範囲で
は鋳辺が厚み方向に完全に凝固しており、バルジング変
形の影響をほとんど受けないので、ロール間隔制御に必
要な鋳片厚が正確に測定できるからである。

ここで、Ｋは凝固定数（ｍｍ−ｍ１ｎ−”５）　、Ｅは
メニスカスからの距離（ｍ）　、Ｖｃは鋳造速度（ｍ／
ｍ１ｎ）である。

（４）ロール間隔りの移動調整範囲を鋳片の幅端部の厚
さＴに対し、　０．５ｍｍ≦Ｌ−Ｔ≦２．０ｍｍとなる
範囲としたのは、Ｌ　−Ｔ　＞２．０ｍｍであるとバル
ジングによる短辺凝固界面の内部割れを象、増し、駆動
ロールによる圧下によって内部割れを生じるからであり
、また、Ｌ−Ｔ　＜−０，５ｍｍでは、引抜抵抗の増加
により、長辺中央部に内部割れを生じ、鋳片が引抜けな
（なる恐れがあるからである。

（実施例） 湾曲型連続鋳造機を用い、本発明方法、本発明方法の範
囲を外れた比較法および従来法によって鋳造した鋳片の
縦横断面のデンドライトエツチングを採取し、内部割れ
の発生状況を調査した。

その結果を第１表の１に示す。なお、第１表の１に示す
鋼種１．２の組成を第１表の２に示す。

この表から分かるように、ロールの間隔制御を行い、ロ
ールと鋳片が適正のクリアランスを有する本発明方法（
テスト２，５，７．８）の場合には、鋳片端部の内部割
れＣ１およびロール直下の長辺内部割れＣｔは、いずれ
も発生しなかった。しかし、ロール間隔制御を行っても
ロールと鋳片の間隔が本発明で定める範囲を外れたテス
ト３．４．６の場合は、端部割れや長辺部の割れが生じ
た。

また、ロール間隔制御をしない従来法（テスト１）の場
合は、端部および長辺部に内部割れが発生した。

（発明の効果） 以上から明らかなように、本発明の方法を用いれば、鋳
造中の鋳片厚さに適合するようにロール間隔を制御する
ので、内部割れの発生し易い高速鋳造時にも内部割れの
無い品質良好な鋳片を安定して製造することができるか
ら、その工業的価値　　゛は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を一曲型連続鋳造機の水平部セグメ
ントに使用ンる轡合の概念図、第２図（ａ）は、鋳片厚
、さに対し上下のアイドルロールの間隔が大きい場合番
示す図、 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）のように鋳片厚さに対し
、上下アイドルロール間隔が大きい場合に、鋳片短辺に
内部割れが生ずることを示す回、 第２図（Ｃ）は、第２図（ｂ）のように中央部の膨れた
鋳片を駆動ロールで押圧した場合に、長辺に内部割れが
生ずることを示す図、 第３図（ａ）はロール外径を測定する方法を説明する図
、 第３図（ｂ）はロールの熱膨張量を測定する方法を説明
する図、 第３図（Ｃ）はロールの熱膨張量を測定する別の方法を
示す図、 第３図（ａ）はロール対の軸間距離を測定する方法を説
明する図１．・ 第３図（ｅ）は鋳片厚さを測、定する方法を説明する図
、　、　　　゛・ 第４図はロール間！制御フローを示す図、である。　　
　　　　　　　、 １は鋳片１，２′はアイドルロール、２ｄは駆ｉロール
、３は５０−ル熱膨張量測定装置、４はロール軸心間隔
測定装置、５は鋳片厚さ測定装置、６はへ〇変換器、７
は演算処理装置、８はガイドポスト、９はフレーム間隔
制御装置、１０は油圧サーボ弁、１１は下側フレーム、
１２は上側フレーム、１３はセグメント 出願人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造機の２次冷却帯におけるアイドルロール
   の間隔制御方法であって、鋳造中のロール間隔Ｌと鋳片
   幅端部厚さＴとを実測し、この実測値に基づいて前記鋳
   造中のロール間隔と鋳片幅端部厚さとの差（Ｌ−Ｔ）が
   −０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内となるように複数個
   のアイドルロールを搭載した一対のフレームの間隔を調
   整することを特徴とする連続鋳造機のロール間隔制御方
   法。