JPH03124353A - 連続鋳造における鋳型，鋳片間の摩擦力測定装置 - 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、連続鋳造用の鋳型から鋳片を引抜くに際し、
両者間に作用する摩擦力をオンラインにて測定する装置
に関する。

〔従来技術〕

連続鋳造法は、タンデイツシュ内に貯留された溶湯を上
下に開口を有する筒形の鋳型に注入し、該鋳型の水冷さ
れた内壁面との接触により凝固させ、外側を凝固シェル
にて被覆されてなる鋳片を得て、これを鋳型下部の開口
から連続的に引抜きつつ更に冷却し、内側にまで凝固が
進行した段階において所定の長さに切断して、圧延等の
後工程における素材となる製品鋳片を得る方法である。

さてこのような連続鋳造法において、鋳型の内壁に溶鋼
の一部が付着（焼付き）することがあり、この付着が生
じた場合、生成された凝固シェルが付着部にて破断され
る結果、健全な凝固シェルの形成が阻害されて、製品鋳
片における種々の欠陥の゛要因となると共に、ブレーク
アウトの発生を招来する虞さえある。そこで、連続鋳造
設備の操業に際しては、鋳型と鋳片との間の摩擦を軽減
し、焼付きを防止して安定した操業を実現するため、パ
ウダ、レブシードオイル等の潤滑剤の鋳型内部への供給
、及び鋳型を上下に加振（オツシレーション）すること
が行われている。ところでこの潤滑剤の供給及びオツシ
レーションの実施に際しては、これらの適正化のため、
鋳型からの鋳片の引抜きに際して両者間に作用する摩擦
力を精度良く把握することが重要な課題となっており、
従来から種々の方法が提案されている。

これらの方法の内、代表的なものとして次の２方法があ
る。第１の方法は、中点等により［鉄と鋼、第７０巻第
９号（１９８４）　、５１２６２Ｊにおいて報告された
ものであり、鋳型の振動系の特性を伝達関数により表現
し、この伝達関数のゲイン及び位相の変化から前記摩擦
力を導く方法である。また第２の方法は、特開昭６４−
１８５５３号公報に開示されたものであり、リンク機構
を介して鋳型を加振する加振源の変位、速度、加速度を
検出する検出器、前記リンク機構の作用荷重の検出器、
及び鋳片の引抜き速度の検出器を夫々設け、非操業時に
空運転を行った際の各検出器の検出結果から鋳型の振動
系を線形集中定数系として予め同定しておき、操業時に
は、同定しておいた鋳型振動系の特性と共に、前記各検
出器による検出結果から鋳型振動系の運動方程式〇カバ
ランスを演算し、この方バランスを満足するために必要
な未知の力を前記摩擦力として算出する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが第１の方法は、前記特開昭６４−１８５５３号
公報中にも述べられている如く、鋳型の運動方向が鋳片
の引抜き方向と同じ向きである領域（ネガティブストリ
ップ領域）と、同じく逆向きである領域（ポジティブス
トリップ領域）とにおいて−括的な取扱いをなすべく不
完全な近似が行われており、また伝達関数系への入力を
加振用モータへの通電電流とし、伝達関数系からの出力
を鋳型の加速度“とじているために、系内に無視できな
い非線形要素が存在する場合、大きい誤差を伴う虞があ
る等の問題点があり、前記摩擦力を高精度にて得ること
はできない。

また第２の方法においては、加振源、リンク機構及び鋳
型からなる鋳型振動系を集中定数系として同定し、特性
を定式化することが行われているが、前記リンク機構中
には、撓みを生じるビーム等、分布定数系としての同定
が必要な要素が含まれており、前記定式化に誤差を伴う
という不都合がある。また、鋳型振動系の特性は常時変
化しており、前記同定はかなりの頻度で行われる必要が
あるが、この同定には設備の空運転が要求され、このこ
とにより生産性が低下するという難点がある。一方この
方法における摩擦力の演算はかなり複雑であり、この演
算をオンラインにて行うためには、高速演算処理が可能
な大型の計算機が必要であるが、前述の如き誤差の存在
により高精度の保証がなく、また生産性の低下を伴うこ
の方法を、大型計算機を導入して行うことは現実的な選
択とは言えない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、従来
に比較して大幅に簡略化されたモデルにより、鋳型、鋳
片間の摩擦力を精度良く測定することが可能であり、し
かも生産性の低下を招来する空運転の必要がない連続鋳
造における鋳型、鋳片間の摩擦力測定装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る連続鋳造における鋳型、鋳片間の摩擦力測
定装置は、上下振動する振動台上に連続鋳造用の鋳型を
固定支持し、該鋳型を前記振動台を介して加振しつつ行
われる鋳片の引抜きに際し、該鋳片と前記鋳型との間に
作用する摩擦力を測定する装置において、前記振動台と
前記鋳型との間に介装され、両者間の作用荷重を検出す
る荷重検出器と、前記振動台及び前記鋳型に夫々取付け
てあり、前記振動に伴って生じる変位及び加速度を検出
する各別の振動検出器と、これらの検出器の検出結果に
基づいて前記摩擦力を演算する演算手段とを具備するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、加振源に連結され上下振動する振動
台と、これの上部に固定された鋳型とに生じる変位及び
加速度を各別に検出する一方、両者間に作用する荷重を
検出し、前記振動台と鋳型との間にて完全な線形集中定
数系として成り立つ振動系の運動方程式にこれらの検出
値を代入して、該式中の未知数として与えられる鋳型、
鋳片間の摩擦力を演算する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る鋳型、鋳片間の摩擦力測定装置
（以下本発明装置という）の構成を示す模式図である。

図中１は、上下に開口を有し筒形をなす連続鋳造用の鋳
型であり、該鋳型１内部には、上側開口部から適長侵入
せしめた注湯ノズル２を介して溶湯が注入されている。

鋳型１は図示しない水冷構造を有しており、これの内部
に注入された溶湯は、該鋳型１内壁との接触により冷却
されて凝固し、外側を凝固シェルにて被覆された鋳片３
となって下側開口部から図示の如く連続的に引抜かれる
ようになっている。

前記鋳型１は、振動台４上に複数本の固定ボルト４０．
４０・・・にて固定支持されている。図中５は、固定部
分に立設され、前記振動台４を支承するための基台であ
り、該基台５には、上下一対の回動ビーム５０．５１が
水平軸回りでの回動自在に枢支されている。下側の回動
ビーム５１は、枢支位置の両側に延設されており、これ
の一端は加振源となる油圧シリンダ６に連結されている
。また上側の回動ビーム５０の先端、及びこれと同側に
延設された前記回動ビーム５１の他端は、図示の如く、
前記振動台４の支持枠４１の上下に夫々枢支されている
。

以上の構成により振動台４は、回動ビーム５ｏ５１及び
支持枠４１からなるリンク機構を介して伝達される油圧
シリンダ６の進退動作に応じて上下方向に振動する。該
振動台４上に固定された前記鋳型１の周囲には、これを
囲繞する態様にて支持壁１゜が設置してあり、該支持壁
１０に水平軸回りの回動自在に装着された支持ローラ１
１，１１・・・が、夫々に対向する鋳型１の外側面に転
接させである。これにより鋳型１は、前、後及び左、右
方向への移動を、前記支持ローラ１１．１１・・・を介
して固定壁１０にて拘束されることになり、振動台４の
振動に伴い上下方向にのみ加振（オノシレーション）さ
れる。

さて、前記鋳型１及び振動台４には、前記加振に伴い夫
々に生しる変位及び加速度を検出するための振動検出器
７及び振動検出器８が夫々固着しである。また鋳型１と
振動台４との間には、ロードセルを用いてなる複数個の
荷重検出器９．９・・・が介装しである。

前記振動検出器７．８としては、振動の加速度に対応す
る出力が得られる圧電形の振動センサを用い、得られた
出力により直接的に前記加速度を、またこれを２回積分
して前記変位を得る構成としてもよく、また振動の速度
に対応する出力が得られる動電形の振動センサを用い、
得られた出力を微分して前記加速度を、同じく積分して
前記変位を夫々得る構成としてもよい。また前記荷重検
出器９．９・・・は、振動台４と鋳型１との間の作用荷
重を検出するものであるが、これらの検出値には、固定
ポル）　４０．４０・・・の締付けにより両者間に付加
される荷重も含まれる。従って図中に示す如く、夫々の
固定ポル）　４０．４０・・・と鋳型１との間にロード
セルを用いてなる荷重検出器９０．９０・・・を介装し
、後述する如く、荷重検出器９．９・・・の検出値と荷
重検出器９０．９０・・・の検出値との差を前記作用荷
重として用いる。

振動検出器７の出力として得られる鋳型１の変位Ｘ、及
び加速度Ｘ、並びに振動検出器８の出力として得られる
振動台４の変位ｘ２及び加速度ｘ２はいずれも、鋳片３
の引抜き方向、即ち重力の方向を正として、鋳型１と鋳
片３との間の摩擦力を演算するための演算処理部２０に
与えられている。

また荷重検出器９．９・・・及び荷重検出器９０．９０
・・・の検出値は、各別の加算器２Ｌ２２において鋳片
３の引抜き方向を正とする夫々の総和とされた後、前記
演算処理部２０に与えられている。演算処理部２０の出
力側には、ＣＲＴデイスプレィ及びプリンタ等の表示部
２３が接続されており、前記各入力値を用いて演算処理
部２０にて後述の如く行われる演算結果は、この表示部
２３に表示されるようになっている。

次に演算処理部２０における演算内容について説明する
。演算処理部２０は、これに加算器２２を介して与えら
れる前記荷重検出器９０．９０・・・による検出値の総
和、即ち、固定ポル）　４０．４０・・・による振動台
４への鋳型１の締付は力Ｆ２を連続鋳造設備の非操業時
において取込み、この結果を記憶している。この締付は
力Ｆ２は、経時的に変化する値であるから、前記取込み
は各チャージ間の休止時において夫々行われ、その都度
記憶内容の更新がなされる。そして演算処理部２０は、
鋳型１のオフシレージョンを伴いつつ行われる連続鋳造
設備の操業中に、加算器２１を介して与えられる荷重検
出器９．９・・・による検出値の総和、即ち、鋳型１と
振動台４との間に作用する見掛は上の荷重Ｆ１と、振動
検出器７，８による検出値、即ち、鋳型の変位ＸＩ＋加
速度父、及び振動台４の変位ｘ２＋加速度ｘ２を所定の
サンプリング周期にて取込み、鋳型１から引抜かれる鋳
片３と該鋳型１との間に生じている摩擦力ｆを、次式を
用いて演算する。

ｆ＝Ｆ−ＷＮ’　　（ｇ−（ｉｔ　　−１２）１→−ｋ
（ｘ　Ｉ−ｘ　Ｚ）　　　　・（１１但しＦは、鋳型１
と振動台４との間の作用荷重であり、前記Ｆ、とＦ２と
の差（Ｆ＝Ｆ＋　　　Ｆｚ）として求められる。また、
Ｗ、は鋳型１の重量、ｋは鋳型１と振動台４との間のば
ね定数、ｇは重力の加速度であって、いずれも既知の値
である。

Ｆ１１式は、前述した如き鋳型１と振動台４とからなる
振動系において完全な線形集中定数系として成り立つ運
動方程式から導かれる。第２図に本発明装置における鋳
型振動系のモデルを示す。本図に示す如く鋳型１は、振
動台４上に固定ボルト４０４０・・・に相当するばね要
素４０ａを介して支持されている。従って鋳型１には、
振動台４からの加振力、鋳片３の引抜きに伴う摩擦力、
及び前記ばね要素４０ａによる付勢力とが作用すること
になり、この内前記加振力は、鋳型１と振動台４間の作
用荷重Ｆとして前述の如く検出され、また前記付勢力は
、ばね要素４０ａのばね定数にと、鋳型１．振動台４間
の相対変位との積として算出される。而して鋳１ 型１の挙動に着目した場合、前記振動系の運動方程式は
、前記摩擦力ｆを未知数として次式にて表される。

Ｆ−ｆ＋ｋ（ｘ、−ｘ２） ＝Ｗ、・　（ｇ　　（Ｘ＋　　−父２））　　・・・（
２）演算処理部２０において摩擦力ｆを演算するための
（１１式が、この（２）式から容易に導かれることは説
明するまでもない。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明装置においては、上下振動する
振動台と、これの上部に固定された鋳型とに生じる変位
及び加速度を各別に検出する一方、両者間に作用する荷
重を検出して、これらの検出値を用い、前記振動台と鋳
型との間にて完全な線形集中定数系として成り立つ運動
方程式により、鋳型と鋳片との間の摩擦力を求めており
、従来に比較して大幅に簡略化されたモデルにより、鋳
型。

鋳片間の摩擦力を高精度にて測定することが可能であり
、前記摩擦力をオンラインにて確実に認識でき、オフシ
レージョン及び潤滑剤供給の適正化２ が可能となる。また、空運転による振動系の同定の必要
もなく、生産性の低下を招来することもない等、本発明
は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成を示す模式図、第２図は本発
明装置における鋳型振動系のモデルを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下振動する振動台上に連続鋳造用の鋳型を固定支
   持し、該鋳型を前記振動台を介して加振しつつ行われる
   鋳片の引抜きに際し、該鋳片と前記鋳型との間に作用す
   る摩擦力を測定する装置において、 前記振動台と前記鋳型との間に介装され、 両者間の作用荷重を検出する荷重検出器と、前記振動台
   及び前記鋳型に夫々取付けてあり、前記振動に伴って生
   じる変位及び加速度を検出する各別の振動検出器と、 これらの検出器の検出結果に基づいて前記摩擦力を演算
   する演算手段と を具備することを特徴とする連続鋳造における鋳型、鋳
   片間の摩擦力測定装置。