JPH03248758A - 連続鋳造時における幅拡大方法 - 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 本発明は連続鋳造時における幅拡大方法に係り、詳しく
は、連続鋳造中に鋳型短辺を移動させて鋼片幅を変更す
る際に、そのｖＩ造時間率を向上させる連続鋳造時にお
ける幅拡大方法に係る。

従　　来　　の　　技　　術 近年、鋼の連続鋳造においては稼動率ならひに鋳片歩留
の向上等のために鋳型への鋳込を停止することなく鋳片
幅の変更を行なう連続鋳造法が実施されるようになった
。なかでも、連続鋳造工程と圧延工程を直結する方法が
実用化され、製品板幅に応じて連続鋳造中の鋳片幅を変
更する口とが要望されている。

連続鋳造機の運転を止めずに鋳片幅を変更する場合、幅
が変化する部分の長さをできるだけ短がくし、要求され
る幅に直ちに変更することが重要で、このため、幅変更
速度を上昇させることが必要である。

このような連続鋳造に用いられる装置について第５図に
より説明する。

第５図は鋳型長辺を固定し短辺を移動させる幅変更装置
の一例を概念的に示す説明図である。

すなわち、一対の短辺１ａ、１ｂが図示しない鋳型振動
テーブルに固定された長辺２ａ、２ｂに挾持され、短辺
に取付けられた電動若しくは油圧式の駆動装＠３ａ、３
ｂにより駆動され、鋳片４の幅を鋳造を止めることなく
変更するようにしたものである。このような装置により
幅変更速度を高速化すると、短辺を駆動する力の増加な
らひに鋳片欠陥の発生等があり、このことが幅変更の高
速化を阻んでいた。

従来の幅変更方法としては特開昭６０−６８１３７号公
報記載の如く、炉辺の幅縮少区間を前傾、平行移動、後
傾に区分し、各期間において短辺移動速度を上部と下部
を変更し鋳片幅を縮少する方法、また、特開昭６１−１
１５６５６号公報記載の如く、短辺の幅縮少区間を前傾
、後傾に区分し、各期間における短辺上下端部の水平方
向移動速度の増速率αを許容シェル変更抵抗力のパラメ
タとして求めるとともに、上下端部の速度差を式によっ
て定め、増速率αならびに速度差ΔＶを一定に維持して
幅変更を行なう方法、また、特開昭６１−１３７６５９
号公報記載の如く、幅変更開始時と終了時のテーバの違
いによる誤差を前傾と後傾の間に平行期間をおいて吸収
する方法、また、特開昭６１−１４４２５５号公報に記
載の如く、圧延条件および７′または短辺駆動装置の制
約条件により短辺の最大許容移動速度ｖｍａｘを設定し
、幅変更の前傾または後傾における短辺の上端部速ｒ！
Ｍｖが最大許容移動速度ＶＩａＸを越えるようになった
とき、幅変更前半部と後半部との間に特定範囲の移動速
度ｖｐで短辺を平行移動する方法がある。

しかしながら、これらは一応鋳片幅を変更する方法とし
ては有効であるが、幅変更時間、鋳片幅変更部の長さな
らびに要求される幅に移行する速度が十分でなく、また
、幅変更設備能力を最大限に活用できるものではないと
いう問題があった。

発明が解決しようとする課題 本発明は上記問題の解決を目的とし、員体的には、連続
鋳造時の鋳片幅変更において、鋳片短辺を移動させ幅拡
大する際に短辺のメニスカス部により幅を変更するよう
にし、鋳造時の幅変更時間を短縮し、しかも、幅変更設
備能力を最大限に活用する連続鋳造時における幅拡大方
法を提案することを目的とする。

課題な解決するための 手段ならびにその作用 すなわち、本発明は、連続鋳造時に鋳型短辺を移動させ
て鋳片幅を変更する方法において、鋳造幅を拡大する際
に、短辺の移動速度を短辺のメニスカス部の移動速度に
より幅を変更する期間を有し、しかも、短辺と鋳片間の
各所でエアーギャップを生じないようにかつ鋳片の変形
が許容される歪の範囲内に維持するようにすることを特
徴とする。

以下、更に本発明の手段たる構成ならびにその作用につ
いて詳しく説明すると、次の通りである。

本発明者等は連続鋳造時の幅変更中における鋳片の変形
挙動を調査したところ、メニスカス部の方が変形しやす
いことがわかった。

このような知見に基づいて更に研究を進め、この研究結
果により本発明は成立したものである。この研究によれ
ば設備能力的にも幅変更所要時間的にもメニスカス部を
有効に利用し、かつ溶鋼静圧による変形を利用すること
が好ましいことがわかった。

このことは後記する（１）式ならびに（２）式のφなら
ひにφに記載されている。幅変更中において鋳型短辺と
鋳片との間には（１）エアーギャップがないごと、（２
）鋳片の変形が許容歪取内であることが必要である。

すなわち、 この（５）式が成立することが必要である。

なお、ξは短辺長さ方向の変数であり、ξ＝０はメニス
カス部、ξ＝ｌｖａは鋳型下端、Ｖ（ξ、１）はξ、ｔ
における短辺移動速度を示し、（５）式の左辺項はエア
ーギャップ無の状態、右辺項は鋳片変形許容歪取内の状
態を示すものである。

更に（５）式について説明すると次の通りである。

第１図ｔａｌに示す状態から第１図ｔｂｌの状態に短辺
を移動させる際の短辺移動速度をＶ（ξ、ｔｌとすると
Ｖ（ξ、ｔ）は次のように求められる。

なお、第１図＋１１１の斜線部分の三角形は第１図ｔｂ
ｌに示される炉辺と短辺深さを示す線とメニスカス部の
線とにより囲まれた三角形と相似間れば水平方向の移動
速度が求められる。これを時間△ｔにおけるものとして
考えれば、斜線部分の三角形の中の短辺速度Ｖ（ξ、ｔ
）×△ｔは、となり、 （５）式の左辺項の表現になる。

また、 （５）式はＨｔｌとＶｃが入れ替っているもυｅ ｌ　Ｉｌｌとあるは、短辺角度が大きくならない限り、
１ｍとほぼ同等としても誤差は少ないためＣ □・Ｔｔｔｌとの表現が用いられているが、　ｍ これ を正確に表現するとＩ’ｍとなる。

また、Ｖ（ξ、１）で表現する短辺移動速度が、Ｖｃ ｍ・Ｈｔｌを超えるとエアーギャップが発生す１ｍ るため、エアーギャップ無しの条件下におくために不等
号を与えると、 Ｃ 、、−Ｔ（ｔｌ！Ｖ（ξ・１゛０式１表現さ４・Ｌ：　
＄Ｉ　Ｃ鋳片の凝固シェルの変形許容歪を加味すると、
右辺が成立し、（５）式となる。

これを中位的に述べると、これらの各記号は、νＣ：ｖ
Ｉ造速度＋　ｍｍ　、ｍ　ｉ　ｎ　＋１Ｉｌｌ：メニス
カスから下端までの距離＋ｆｆ１ｍ１Ｈｔｌ　：メニス
カス部と短辺下端との短辺テーバｌ（關） を示すものであり（５）式の右辺は移動速度で表現され
る。

（５）式を幅変更のステップに分けると、鋳型短辺が鋳
片に比べれば剛体であるので、鋳型短辺のメニスカス部
と下端の条件を押さえれば良いから、鋳型下端では、 Ｃ Ｖｕ（ｔｌ≦−Ｔｌｔｌ　　　　　　・・・・・・（１
）′Ｉｌ Ｖｃ ｖＱｍ≧−Ｔｔｔｌ−θＩ　　−・−・−・（２＋’Ｉ
ｌｌ 但しくθ（１１＝０１ また、メニスカス部では、 Ｃ Ｖｔ１（ｔｌ≧−Ｔ（ｔ）−θ２・・・・・・（３）′
Ｉｌｌ 但し、（θ（０）＝０２） Ｖｃ Ｖ、ｆｔ＋≦−丁ｆｔ＋　　　　　　　　・・・・・・
（４）′ｍ の各式を得ることになる。この（１）′〜（４１′の式
で、 Ｖｃ＝一定　　　　・・・・・・（６）θ１　＝θ２−
θ　　・・・・・・（７）という条件を付加し、さらに
テーパ量を最も速く動かすことを目標にすれば、（１）
゛　〜（４）゛　の等号を採用することになり、 Ｃ Ｖｕ（ｔｌ＝　−１１ｔｌ　　　　　−・−・・（１）
　−Ｉｌｌ Ｃ ＶＱ　（ｔ）＝−Ｔ（ｔｌ−θ　　・・・・・・（２）
−一 ｃ Ｖｔｌ（ｔｌ＝　−Ｔ（ｔｌ−〇　　・・・・・・（３
）−− Ｃ ＶＱ（ｔＪ＝　　　ｒ（ｔｌ　　　　＋＋＋ｔａど１ｍ の各式を得る。

そこで、（１ビー（２ビおよび（３ビー（４ビを計算す
ると、 △ｖ＝＝シＬｌｔｔｌ−ＶＱ（ｔｌ＝θ　・−・・・−
（８＋となり、結果的に特開昭６１−１１５６５６号公
報で言うところの △Ｖ＝αＬ、’ＵＣ［＝Ｃ０Ｉ’１Ｓｊｌ　　−・−（
９１△Ｖ：短辺上端と下端の速度差（＝　Ｃ０１ＩＳｔ
　ｌα　：短辺上・下端の増速率　１　＝　Ｃ０１ＩＳ
ｔ　ｌ［：鋳型短辺長さ　　　　　ｔ　＝　ｃｏｎｓｔ
ＵＣ：鋳造速度　　　　　　　１　＝　Ｃ０ｎ５↑１を
得る。なお、（９）式の（＝　Ｃ０ｎ５ｔ　＋は本願発
明者が仮定したものである。

ところが−船釣に連続鋳造操業でＶｃ＝一定である必然
はなく、また、メニスカス部歪許容量θ２と下端歪許容
量θ１とはθ１−θ２ではなく、高温で凝固シェルの薄
いメニスカス部と眼部に比べ厚い凝固シェルを持ち、冷
却の進んだ下部とではメニスカス部も変形しやすく、θ
２〉θ１である（メニスカス部が変形しやすい）。

従って、この０２〉θ、である事実のみを用いても（９
）式の制約で幅変更する（（１）−〜（４）〜で速度を
与える）よりも、より速くテーパ量を勤がすことができ
ることになる。なぜならば、（１じ〜ｔ４１−を導くと
き、θ盲　−６２を仮定しなければならないが、前記技
術では実際はθ？〉θ１であるにもかかわらず、いずれ
か小さい方、すなわち、θ１の値を採用しなければなら
ないからである。なお、（８）式より△Ｖ−θであるが
、本発明においてはθ２を採用できる部分では△Ｖ＝６
２とでき、（９）式の制約から開放され、高速とするこ
とができる。

更に、本発明者らが実験によって確認したところ、（１
）′式の右辺に更にパラメータφを付加できることを見
出した。（１）式はそもそも鋳型短辺と鋳片の間でエア
ーギャップを生じない条件を表現した式である。

ここで、エアーギャップの発生を防止する条件としては
、幅変更に伴う鋳片の変形部と鋳型短辺が常にエアーギ
ャップ無しで密着するように鋳型短辺は鋳片の鋳造速度
に応じた移動速度を採るようになっている。

しかし、連続鋳造において観察されるように、鋳片はバ
ルジングを伴いやすく、メニスカス部は若干の静鉄圧に
よってもバルジングを生じる。

従って、このバルジングも加えエアーギャップ無しの条
件が形成され得るものであり、このパラメータをφとし
て採り込むことにより下記式％式％ （１） （２１ 上記式によりバルジングによる変形を利用した高速幅変
更条件が設定される。同様に１３）（４）式に対しても
、短辺下端部の静鉄圧を利用したバルジングを考慮し、
（４）′　式にパラメータψを付加することができる。

従って、次の下記式が得られる。

Ｃ Ｖｕ（ｔｌ≧−Ｔｆｔｌ−θ２・・−＋３１１ｍ ｃ Ｖ、ｆｔｌ≦−■（１）＋ψ　・・・・・・（４）１Ｉ
ｌｌ ごこても同等にして高速幅変更条件が設定される。

なお、パラメータφ及びψは凝固シェルがバルジングに
より膨出する速度を示すパラメータであり、静鉄圧に比
例すると共に、鋼種、鋳造条件に応じ予め実験的に求め
ておけば良い。

最も早く幅変更を行なうには、（１）〜（４）式を満足
する必要があり、下記の形となる。

Ｃ Ｖｕ（ｔｌ＝　−Ｔｆｔｌ＋Φ　　・・・・・・（１）
″１ｍ Ｃ Ｖ、　（ｔｌ−−Ｔ（ｔｌ−θ、　・・・・・・（２）
−ｌｎ＋ Ｃ Ｖｕｉｔｌ−−Ｔｌｔｌ−θ２　　・・・・・・ｆ３＋
−ｒＡ Ｃ νＱ　（Ｈ＝　−Ｔ（ｔｌ−Φ　　・・・・・・（４）
″１＊＋ つまり、（１）′〜〜＋４１”′式を常に満足するよう
にＶｕｉｔｌ、ＶＱｔｔｌを決める必要がある。第２図
よす、溶鋼静鉄圧の水平方向分力Ｐ′は、として求めら
れる。

（１）式のφは１）に比例するから Ｅは定数）と表すことができる。

Ｕ［ テーバの変化する速度を表し、これは、モールド短辺が
剛体と仮定できることがら、短辺上端速度Ｖｕ　（ｔ　
ｌと短辺下端速度νＱ（１）との差で表される。

すなわち、 （１）、（２）式を用いると、 を得る。１Ａ＝−Ｅｐとする） この微分方程式を解くことにより、エアーギャップなし
、変形抵抗以下の幅変更を実施するための短辺テーバの
動きが求められる。

θ、＋２Ａ　　　Ａｔ ＴＨ１＝　　　　／ｌ１ｌ（ｅ”’　−１１・−・・・
（１４１Ｍｌ”′、＋２１″’、（１４）の式よりこれ
から容易にＶｕ、Ｖ、が求まり、 θ、＋２八　　云え ｖｕｔｔ＋＝ｔＶＣ−Ａｌ　　　　　　　ｔｅ八 １１＋２Ａ ・・・・・・（１５） をｊｑることができる。

ゆえに、ｆＩ＋ メ スカス部を利用して幅変更 する期間（以下第１期という）では、 上記（１５）、 （１６）の式で移動速度が考えられる。

同様に、 （１７）式より ［′Ｐ′とすると、 （３ ４１”’、 （１９）式より （なお、丁、。は前半がら後半に遷移するときのテバの
値である。） テーバを目標価に合わせる期間（以下第１１期という）
では、（２０）、（２１）式によって移動速度が求めら
れる。

以上説明したように幅拡大における各期の移動速度は、 第１期では θ１　＋２八　　−へ−ｔ ＶＬｌｆｔｌ＝ｌＶＣ−Ａｌ　　　　　　　ｔｅ”’　
　−１１＋２Ａ　　　　　−−−−−−＋１５第１１期
では １ｍ １Ｉｌｌ の基礎式として与えられる。（１５）、（１６ （２０）、 ２１）式を児やすくするために、 νｕ（ｔｌ＝α、　Ｖ、　ｔｅ’Ａ九−１１＋２ＡＶ、
（ｔｌ−α、　　Ｖ、’　（ｅ”ｔ　−１ン−０１・・
・・・・（２２） ・・・・・・（２３） （２２）〜（２５）式により短辺移動速度を決める場合
、幅変更量△Ｗを与えると、最も速い幅変更を行なう短
辺移動速度パターンは一定に決まる。

すなわら、第１期、第１Ｉ期の所要時間をそれぞれｔ、
　、　ｔ２で表わし、それぞれの幅変更ｍを２△Ｌ、２
△Ｗ２、トータルの幅変更量を２△Ｗとすると、 △Ｗ＝△ＷＩ　十△Ｗ２ である。

ここで、△Ｗ４、△Ｗ２はそれぞれ短辺移動速度の時間
積分であるから、 となる。

同様に、 となる。

ここで、 Ｔ２Ｏは定義により、 第１期が ら第１１期へ遷移する際のテ パ量、 すなわち、 第１期耕了時のテーバ量である。

これは、 より求めることができ、 ■、。−”　　””　　’（６’Ａｔ１−１１−（Ｘ）
　　（Ｖ、　　−Ｖ、’ｉｔ、　　＋（２Ａ、θ１．１
、Ａ ・・・・・・（２９ を得る。

幅変更終了時、テ パは？７７期状態に戻るとす ると、 １＝１２ でＮｔｌ−〇であるから、 （１９ の式より ■（１２ ）ミ０＝ｆＴ２゜ α２ 　ｍ ｅ１１′Ａ′ｔλ１α２ １　＋ｎ （２９）、（３０）の式よりｔｌ　が決まればｔ２が決
まる。従って、また、（２６）、（２７）、（２８）の
式よりｔｌが一意に求まることになる。１．　、１２は
繰返し計算によって解くことができる。ゆえに、すべて
のパラメータが決まり、△Ｗが与えられれば、ｔ、、ｔ
２が求まり、第１期、第１１期の幅変更量が求められる
。

なお、幅変更終了時のテーバが初期状態と異なる場合で
も、速度パターンはここで示した方法で与え、幅変更終
了時近傍にてテーバと幅を監視し、短辺の上または下の
移動のみを停止すればよい。

例えば、下記の条件で幅変更を行なうと、次の通りとな
る。

なお、この場合の幅変更時間と短辺移動速度との関係を
グラフに示すと第３図のようになる。

△Ｖ＝１００聴（両短辺で２００順の幅変更）θ＋＝３
０ｍ’分 θ？＝５０ｍ、’分 Ａ　　　＝３ｒｎｍ、’ｆ） Ａ’　　＝１．５ｍｍ、’分 ｌｍ＝９００關 Ｖｃ　　　　＝　　１　、５＋１Ｌ’　分　＝１５００
１１１ｍ、’　分（２６）〜（３０）の式を用いて繰返
し計算を行なって第１期ならびに第１１期の所要時間１
．ならびにｔ２をそれぞれ求めると、Ｔ＋　＝１．７２
分、１２＝　１．１７分となる。これを用いて（２７１
、（２８１式より第１期ならひに第１１期の幅変更（至
）△ｗＩ　ならびに△實、をそれぞれ求めると、△Ｗ、
　＝９９ｍｍ、△Ｗ？＝１ｍを得る。

、発明の効果７・ 以上詳しく説明したように、本発明は、連続鋳造時に鋳
型短辺を移動させて鋳ハ幅を変更する方法において、鋳
造幅を拡大する際に、短辺の移動速度を短辺のメニスカ
ス部の移動速度により幅を変更する期間を有し、しかも
、短辺と鋳片間の各所でエアーキャップを生じないよう
にかつ鋳片の変形が訂容される歪の範囲内に維持するよ
うにすることを特徴とする。

従って、本発明によれば短辺の移動速度な特定の条件下
メニスカス部の移動速度により幅変更するようにしたた
め、要求される幅に直ちに移行でき、しがも、幅変更時
間が極力短縮され、鋳片の幅変更部の長さを短かくする
ことができ、がつ幅変更設備の能力を最大限に活用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌならびに（旧は本発明に基づく幅変更時に
おける短辺の上部の水平方向移動速度を説明するための
線図、第２図は本発明に基づく幅変更時における溶鋼静
鉄圧の水平方向分力を説明するための説明図、第３図は
本発明の実施例の一例の幅変更時間と短辺移動時間との
関係を示すグラフ、第４図は連続鋳造鋳型の幅変更装置
の一例を概念的に示す説明図である。 第１図 （ＩＩＬ） （シ） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）連続鋳造時に鋳型短辺を移動させて鋳片幅を変更す
   る方法において、鋳造幅を拡大する際に、短辺の移動速
   度を短辺のメニスカス部の移動速度により幅を変更する
   期間を有し、しかも、短辺と鋳片間の各所でエアーギャ
   ップを生じないようにかつ鋳片の変形が許容される歪の
   範囲内に維持するようにすることを特徴とする連続鋳造
   時における幅拡大方法。 ２）前記期間の短辺移動速度が下記（１）ならびに（２
   ）の式を満足するものである請求項１記載の連続鋳造時
   における幅拡大方法。 Ｖｕ（ｔ）≦Ｖｃ／ｌｍＴ（ｔ）＋φ……（１）Ｖｌ（
   ｔ）≧Ｖｃ／ｌｍＴ（ｔ）−θ＿１……（２）３）前記
   期間内でできた短辺と鋳片とのテーパを目標テーパに合
   わせる期間を有する移動速度である請求項１記載の連続
   鋳造時における幅拡大方法。 ４）前記テーパを目標テーパに合わせる期間の短辺移動
   速度が下記（３）ならびに（４）の式を満足するもので
   ある請求項３記載の連続鋳造時における幅拡大方法。 Ｖｕ（ｔ）≧Ｖｃ／ｌｍＴ（ｔ）−θ＿２……（３）Ｖ
   ｌ（ｔ）≦Ｖｃ／ｌｍＴ（ｔ）＋ψ……（４）但し、（
   １）、（２）、（３）、（４）の各式中の記号は次のも
   のを示す。 Ｖｕ（ｔ）：短辺メニスカス部の移動速度 Ｖｌ（ｔ）：短辺下端の移動速度 Ｖｃ：鋳造速度 ｌｍ：モールドメニスカス部〜下端の長さ Ｔ（ｔ）：モールド短辺テーパ θ＿１、θ＿２：歪許容量 φ、ψ：メニスカス部変形余裕 ｔ：時刻