JPH03248757A - 連続鋳造機用ロールの荷重監視装置およびロール亀裂診断方法 - 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、連続鋳造設備において鋳片を支持する連続
鋳造機用ロールに作用する荷重の監視装置およびこの監
視装置を使用した連続鋳造機用ロールの亀裂診断方法に
関する。

［従来技術］ 連続鋳造機においては、第５図に示すように取鍋内の溶
鋼３１をタンデイシュ３２を介して鋳型３３内に連続的
に供給し、この溶鋼３１を鋳型３３により冷却凝固させ
てシェル鋳片３４−１とする。そして、このシェル鋳片
３４−１を下方に引抜きつつ更に冷却水により冷却して
完全に凝固させ、所望の金属鋳片３４−２を得ている。

このように連続鋳造を行なうに際しては、ピンチロール
３５を回転駆動させて鋳片３４を鋳型３３下方に引き抜
くとともに、鋳型３３内で冷却したシェル鋳片３４−１
をガイドロール３６およびビンチロール３５で支持しつ
つ冷却し、連続鋳造設備の出口側へと案内する。

この連続鋳造機用ロールは、時により亀裂折損か発生し
、生産阻害　品質の二次的劣化　設備の二次的劣化など
の問題が大きい。そして、このロール折損は、湾曲部の
下部と水平部て多い。

そもそも、連続鋳造機用ロールに作用する応力の水準（
および荷重の水準）は、安定状態の鋳造がされている時
は、溶鋼の静水頭相当圧力と若干の圧下変形相当応力の
和で、 大略３〜４　Ｋｇ／ｍｍ”　（４０Ｔｏｎ）程度、常温
のダミーバを引き抜いている時は、最大９〜１２　Ｋｇ
／ａｍ２（８０〜１２０Ｔｏｎ　）程度ボトムクロップ
を引き抜いている時は、最大１２〜２０にｇ／＋＊ｍ２
（１２０〜２００Ｔｏｎ）程度過冷却鋳片を引き抜いて
いる時は、 最大１２〜２０　Ｋｇ’５２（１２０〜２００Ｔｏｎ）
程度厚み異常鋳片を引き抜いている時は、 最大１２〜２０　Ｋｇ／ｍ＋＊２（１２０〜２００Ｔｏ
ｎ）程度でる。

一方、ロールの材料と寸法より耐えられる応力レベルは
第６図に示すように、高温（７００″Ｃ）の繰り返し曲
げの疲労限て１０〜１２ｋｇ／−１高温降伏強度で３０
ｋｇ／’ｍａ！　＜４００℃）程度であって、異常荷重
条件に対しては疲労限を考えた耐力に比べると危険性が
ある。

従って、実用的には亀裂の進展を監視しながらロール破
損前に交換することか必須である。予防保全上、異常荷
重の負荷された累積効果を判断材料として、亀裂の測定
時期を決定する６さらに、加熱冷却の繰り返しも考えね
ばならない、すなわち、上記したビンチロール３５やガ
イドロール３６等の連続鋳造用ロールは、その１回転（
２０〜１２０秒）ごとに、１０００’Ｃを超える高温の
鋳片が高接触圧力で数秒間密着することと、残りの時間
は水冷または空冷されることとを繰り返し、表面の飽和
使用温度は２００　’Ｃを超える。（水平部のロールの
表面温度は、鋳片接触直後で７００℃、鋳片接触直前で
４００℃になる。

すなわち、ロールの胴部中心部と表面部では中心部のほ
が高温になるため中心部と表面部て膨張長さに差がある
こと、および加熱冷却を短い時間で繰り返すこととに起
因して、ロール表面がら熱疲労により亀裂が進行する。

従来、この異常荷重発生回数は、近似的にダミーバーの
通過回数で把握されてきた。そして、実質的には、ロー
ルの亀裂の測定を定期的（１回／４週）に実施して予防
保全活動としてきた。そして、この亀裂の程度の測定は
、−ｉに市販のクラックメーターや隙見ゲージを用いて
亀裂深さを測定するという方法で行なわれている。

また、特開昭６３−１５４２５１号公報に記載されてい
るローラー交換時期予測方法があるにの方法は、荷重計
によりピンチローラ−の反力を常時測定し、チャージ毎
の反力の極大値を求め、亀裂進展曲線を得るのに利用し
ようとするものである。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の連続鋳造機用ロールの亀裂診断方
法においては、異常荷重発生回数の把握がダミーパーの
通過回数で把握されてきたので、実際の異常荷重値発生
回数を把握してないという問題かあった。

また、特開昭６３−１５４２５１号公報記載のローラー
交換時期予測方法では、実際力ロール反力を測定したり
、極大値を求めたりしていくらか改善されてはいるか、
ロール反力の極大値の発生回数とロール疲労との相関が
無視されている。さらには、管理しなければならない荷
重の限界値か規定されていない等の間頚点があった。

この異常荷重値発生回数の把握の不確実さは、また、ロ
ール亀裂進展の実測データ収集作業での問題、すなわち
、１基の連続鋳造機においても１６０本程度のロールを
点検しなければならないことに付随する次のような３つ
の問題点く１）点検対象ロール本数が多いため、点検に
要する費用と時間がかがる。

（２）高温に熱せられたロールを点検するので足場が悪
く、かつ作業環境が悪いという安全上の問題がある。

（３）ｓ型の交換時等限られた時間内に点検する必要か
あるので、１本当たりの点検時間が短く、亀裂深さの測
定を繰り遅し実施出来ない。

により、亀裂進展の測定データの信頼性をも低くしてき
た。

この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消し、
精度の高い荷重測定装置とデータ処理装置を利用するこ
とにより、管理−評価しやすいデータを処理することの
できる連続鋳造機用ロールの荷重監視装置およびこの連
続鋳造機用ロールの荷重監視装置を使用した連続鋳造機
用ロールの亀裂診断方法を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る連続鋳造機用ロールの荷重監視装置は、
連続鋳造機用ロールに作用する荷重を常時検出する荷重
検出器と、この荷重検出器からの荷重信号を任意に区分
された荷重帯毎に荷重発生回数の積算値として処理する
演算器とからなる連続鋳造機用ロールの荷重監視装置で
ある。

またこの発明に係る連続鋳造機用ロールの亀裂診断方法
は、前記連続鋳造機用ロールの荷重監視装置で累積積算
する一定レベル以上の荷重帯の荷重発生回数が一定回数
を超えたときに、ロールの亀裂深さの実測診断を実施す
る連続鋳造機用ロールの亀裂診断方法である。

［作用コ この発明に係る連続鋳造機用ロールの荷重監視装置は、
連続鋳造機用ロールに作用する荷重をストレンゲージ等
による荷重検出器により常時検出し、この荷重信号を演
算器に送って任意に区分された荷重帯毎に荷重発生回数
の積算値として処理するようにしている。したがって、
連続鋳造機用ロールに作用する荷重の作用状況を時系列
的に、しかも正確に把握することができる。

また、またこの発明に係る連続鋳造機用ロールの亀裂診
断方法は、前記連続鋳造機用ロールの荷重監視装置で積
算する一定レベル以上の荷重帯の累積荷重発生回数が一
定回数を超えたときに、ロールの亀裂深さの実測診断を
実施するようにしている。したがって、必要以上に亀裂
診断を行なうこともなく、また正確に亀裂進展状況を把
握することができる。

［実施例〕 本発明の１実施例の連続鋳造用ロールの荷重監視装置を
第１図〜第３図および第１表により説明する。第１図（
ａ）は、本発明の１実施例の連続鋳造用ロールの監視装
置を構成する荷重検出装置（以下ロードセルという）１
の取り付は状態を示す正面図である。ロードセル１は、
連続鋳造用ロールの上ロール２の軸受３とフレーム２２
の間に左右対称に２個取り付けている。従来のロードセ
ル２１は、第１図（ｂ）のように上下に昇降可能なロッ
ド２３の上部に設置されていたので、フレーム２２とロ
ッド２３の摩擦により、検出される荷重は実際より小さ
めの値を示す傾向があったので、第１図（ａ）のような
取り付は方法に改めたのである。

荷重を検出するロードセル１は、第５図に示す亀裂、折
損の発生する頻度の多い連続鋳造設備の水平帯のピンチ
ロール３５全数に取り付けることが望ましいが、設備コ
ストが大きくなるので、本実施例ではピンチロール３５
の内１ケ所にロードセル１を取り付けて代表的に荷重検
出をするようにしている。

この荷重検出ロールを選定するにあたり、各ピンチロー
ルの荷重測定を実施し、もっとも荷重の大きい部分のピ
ンチロールを荷重監視対象ロールとした。

第２図は、前述のロードセル１を含む連続鋳造機用ロー
ルの荷重監視装置のブロック図である。

２個のロードセル１により検出された荷重信号は、それ
ぞれの中継箱５を経てそれぞれのアンプ６で増幅される
。そして、生のデータは第３図に示す時間軸を横軸とし
た荷重チャートとしてペンレコーダ７によりアウトプッ
トできるようになっている。ここで生データはそれぞれ
のロードセル１の値を個々に表示することもできるし、
また加算してロール１本分の荷重として表示することも
できるようになっている。

また、一方ではアンプ６で増幅された荷重信号は、演算
器８に送られ、管理しゃすい荷重発生回数の積算値とし
て処理される。ところで、ロールに加わる荷重は、溶鋼
静圧または圧延反力等が一定であれば理論的には常に一
定値となる。しかし、実際にはロールの微小偏心、鋳片
の表面の凹凸により、ロールに加わる荷重は時々刻々変
動する。したがって、ロールに加わる負荷の度合を表す
方法として、荷重帯別の時間積算よりも、変動する荷重
の荷重帯別発生回数の積算のほうが適している０本実施
例ではこのような理由により、荷重発生回数の累積回数
を有意なデータとして採用し、演算器８には以下の４つ
の機能を有する６４にバイトのメモリーのパーソナルコ
ンピュータを使用した。

（１）荷重区分帯の設定機能； 第２図に示すように、キーボード８Ｃを使用し、いくつ
かの区分帯に設定できるとともに、区分帯の境界を変更
することもできる。本実施例では、異常に大きい荷重に
着目するため、ロールに加わる設計荷重の整数倍で５つ
の荷重区分帯を設定した。

（２）荷重信号のピーク値読取機能； ロードセルから送られてくる時々刻々変動する荷重信号
のピーク値を読み取り、そのピーク値かとの荷重帯に所
属するものであるか判断する。この時荷重信号は、２つ
のロードセルの荷重信号値を加算して読み込む。

（３）荷重信号１回の振幅の判断機能；この１回の荷重
信号の振幅の判定は、わずかな荷重変動も１回としてカ
ウントすると、その積算値が膨大なものになるために規
定するもので、１回の振幅を荷重信号のピーク値の発生
からピーク値の何％かを切るまでとして規定し、ピーク
値の何％かはキーボード８Ｃで設定できるようになって
いる。

本実施例では異常に大きい荷重に着目しており、定常的
に発生する荷重の微小振幅は無視してもよいという判断
から、ピーク値の発生からピーク値の６０％を切るまで
の間を１回の振幅としてカウントするようにしている。

（４）荷重の振幅回数の積算機能 各荷重区分帯毎の荷重の振幅回数を積算し、演算器８の
画面８ｂに表示したり、コピー９で出力する機能。

第１表はコピー９により出力された記録紙の記録内容を
示すものであり、各荷重区分帯毎の直近の数時間の荷重
発生回数および長期間にわたる累積の荷重発生回数が一
目で分かるようになっている。なお、第２図の符号中８
ａは、演算器８の演算機能部を示すものである。

第　　１　　表 （備考）カウント回数のうち現在は直近の数時間のデー
タ。

次に、本発明の１実施例の連続鋳造用ロールの監視装置
を使用した連続鋳造用ロールの亀裂診断方法を第４図お
よび第５図により説明する。第４図（ａ）は、異常荷重
発生回数と亀裂深さの経時変化分示すグラフ図、第４図
（ｂ）は、１月（４週）あたりの異常荷重発生回数と亀
裂の進展量を示すグラフ図である。異常荷重のレベルを
１２０トンと仮定すると、第４図（ｂ）に示すように、
異常荷重の発生回数とロールの亀裂の進展量とは非常に
よく相関しており、特に異常荷重発生回数が１５回以上
の月には、亀裂の進展量かは大きくなっている。ここで
異常荷重のレベルを１２０トンと仮定したのは、本実施
例において監視対象となったロールの高温下における疲
労限荷重が１２０トンであるからであり、この異常荷重
のレベルはロール材質によって異なるのは当然である。

第６図は、各種ロール材料の７００℃における疲労試験
のＳ−Ｎ９図である０本実施例のロール材料は１３％Ｃ
ｒ、６％Ｎｉ鋼であり、その疲労限応力は１０　ｋｇ　
、−′−となっており、ロール１本当たりの荷重に換算
すると１２０トンとなる。そして、この値は設計荷重の
３倍にも達している。

上述のような理由から、月あたりの異常荷重発生回数１
５回を目安として、１５回未満の月は亀裂診断はおこな
わず、それ以上の時のみ亀裂診断の測定を行なうように
している。

本発明の１実施例の連続鋳造用ロールの亀裂診断方法は
、以上のようにして行なっているので、診断に時間と手
間がかからず、かつ眞に診断を要するストランドのみ診
断の測定をすることができるので、正確な診断を下すこ
とができる。

［発明の効果］ この発明により、連続鋳造用ロールの亀裂診断に時間と
手間がかからず、かつ眞に診断を要するロールのみ診断
をすることができるので、正確な診断を下すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の連続鋳造用ロールの亀裂診
断方法を実施するデータを得るためのロードセル取り付
は状況を示す正面図、第２図はロードセル１を使用した
異常荷重カウント回数測定システムを示すブロック図、
第３図は荷重チャート、第４図は亀裂の進行と各荷重帯
の荷重カウント回数との関係を示すグラフ図、第５図は
連続鋳造機を示す模式図、第６図は高温疲労試験におけ
るＳ−Ｎ線図である。 １・・・ロードセル、２・・・連続調造用上ロール、３
・・・軸受、６・・アンプ、７・・ペンレコーダ、８・
・・演算器、９・・コピー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造機用ロールに作用する荷重を常時検出す
   る荷重検出器と、この荷重検出器からの荷重信号を任意
   に区分された荷重帯毎に荷重発生回数の積算値として処
   理する演算器とからなることを特徴とする連続鋳造機用
   ロールの荷重監視装置。
2. （２）請求項（１）の連続鋳造機用ロールの荷重監視装
   置で積算する一定レベル以上の荷重帯の累積荷重発生回
   数が一定回数を超えたときに、ロールの亀裂深さの実測
   診断を実施することを特徴とする連続鋳造機用ロールの
   亀裂診断方法。