JPH0356823B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造設備において鋳型を振動さ
せる装置に関する。

（従来技術） 連続鋳造法では、鋳片と鋳型との摩擦を軽減さ
せて鋳片の焼付、あるいはブレークアウト事故を
防止することが必要である。そこで鋳型と鋳片の
間の摩擦を軽減するために鋳型を上下に振動させ
ながら鋳造する、いわゆる鋳型振動方式の連続鋳
造が行なわれている。

一般に、鋳型振動方式の鋳造は鋳型の振動を鋳
型の最大下降速度御が鋳片の引抜速度より大きく
なるように設定されている。すなわち、鋳型の下
降速度と鋳片の引抜速度との関係は、第１図に示
すように鋳型の下降時間t_pに対する鋳型の下降速
度が鋳片の引抜速度−V_cより大きくなる時間t_oの
場合（t_o／t_p×100）が60〜80％となるように設
定されている。

従来行われている具体的な振動の条件は、振動
周波数を60〜90C／min、振動の振巾を６〜10mm
と設定しているが、このような条件で鋳造した場
合にはオツシレーシヨン・マークの谷部に偏析に
よる不良組織が発生し、微小割れの原因となる。
また、パウダーの捲込等の欠陥が多発する。

このように、オツシレーシヨン・マーク谷部に
発生したオツシレーシヨン欠陥は表層２mm以内に
多発し、鋳片を無手入のまま例えば板に圧延した
場合、該欠陥は酸洗ムラパターン、ヘゲ疵となり
鋼板の表面性状を著しく害する。そこで、従来は
中間製品段階で研削除去し、これらの欠陥を除去
しているが、これは手入費用の増大、歩留の低下
等膨大なコスト高となつていた。

鋳片のオツシレーシヨン欠陥の発生率（％）と
可振振動数Ｃ／minの関係を求めると、第２図に
示すようになり、振動数を上げるとオツシレーシ
ヨン欠陥の発生率が低下することが分つている。
しかし、振動数を上げると、スロツシングと呼ば
れる溶鋼の表面振動が誘起されると同時に梁の振
動系にその固有振動数と合つた共振が発生する恐
れがあるために、振動数をむやみに大きくできな
かつた。

本出願人は、かかる問題に鑑みて、梁で支持し
た鋳型を電気油圧サーボ装置により振動させて鋳
片を連続鋳造する際に、上記梁の振動系の固有振
動数を越えた振動数を設定して鋳型の振動を起動
させ、つぎに鋳型下降時間と該鋳型下降時の鋳型
速度が鋳造速度より大なる間の時間との比で決ま
る一定範囲の値まで上記鋳型振動の振巾を上昇し
て設定することを特徴とする鋳型振動方式の連続
鋳造方法を特許願57−031183号において既に提案
している。

ところで、上記方法では、電気油圧サーボ装置
を用いて、鋳型の振動数および振幅を制御するよ
うにしているが、振動数を上げていくと油圧サー
ボ系の応答性が追付かなくなつて、所定の振幅が
得られなくなるといつた恐れがある。

（発明の目的） 本発明は、かかる電気油圧サーボ装置を用いた
鋳型の振動制御方式の問題に鑑みてなされたもの
であつて、鋳型の振動数および振動を応答性よ
く、かつ、安定に制御することができる鋳型の機
械式加振装置を提供せんとするものである。

（実施例） 以下、図示の実施例について具体的に説明す
る。

第３図および第４図に示す連続鋳造設備におい
て、鋳型Ａは、その下部外周に設けた給水フレー
ムＢ等と共に振動梁Ｃに支持される。該振動梁Ｃ
は固定の架台Ｄにその一側の一端を振動支点Ｅで
回転自在に支持される一方、その他側の一端を架
台Ｄの基盤に設けた機械式加振装置Ｆにコネクテ
イングロツドＧを介して連結して、振動梁Ｃを所
定の振動数および振幅で振動させ、鋳型Ａを振動
ガイドＨで案内しつつ振動させる。

次に、第５図により、上記機械式加振装置Ｆの
構造についてより具体的に説明する。第５図にお
いて、１は一端には軸中心よりe₁だけ偏心した偏
心軸部２を有する軸であり、他端にウオームホイ
ール３が取付けてあり、両端は軸受４を介して固
定フレーム５，５’に支持されている。また、軸
１には環状摺動部材６を介して回転スリーブ７が
偏心軸部２に隣り合わせて連合されており、その
偏心軸部２には環状摺動部材８を介して該偏心軸
部２の軸中心よりe₂だけ偏心した偏心スリーブ９
が連合されている。偏心スリーブ７はその両端を
軸受１０を介して固定フレーム５で支持されてお
り、軸１の軸中心と同じ中心を有し、そのまわり
に軸１から独立して回転できるように構成されて
いる。また、この偏心スリーブ７にはウオームホ
イール１１がその中央部分に取付けてあり、偏心
軸部２側の端部にはデイスク７’が設けられ、こ
のデイスク７’にはピン１３が取付けられてい
る。前記ピン１３には偏心スリーブ９に設けられ
たデイスク９’にある溝１２の中を移動しうる摺
動片１４が回転自在に取付けてある。コネクテイ
ングロツドＧは環状摺動部材１５を介して偏心ス
リーブ９に取付けられ、偏心スリーブ９の回転に
応じて上下に運動しうるように構成されている。

他方、固定フレーム５には各ウオームホイール
３，１１とそれぞれかみ合うウオーム１６，１７
が垂直方向に取付けてあり、各ウオーム１６，１
７の下端にはベベルギヤ１８，１８’がそれぞれ
取付けられている。各ベベルギヤ１８，１８’は
第２駆動軸２０、第１駆動軸２１にそれぞれ取付
けられたベベルギヤ１９，１９’とかみ合い、第
２駆動軸２０の一端は第１駆動軸２１の一端に第
１電磁クラツチ２２で連結されており、第１駆動
軸２１の他端はカツプリング２３で原動機２４に
連結されている。一対のベベルギヤ１８，１９の
減速比は他の一対のベベルギヤ１８’，１９’の
それと等しく、また、各ウオーム１６，１７とウ
オームホイール３，１１との減速比も互いに等し
く構成されている。従つて、第１駆動軸２１の回
転力は、ベベルギヤ１９’，１８’、ウオーム１
７、ウオームホイール１１からなる第１減速ギヤ
系を介して偏心スリーブ７に伝達され、第２駆動
軸２０の回転力は、ベベルギヤ１９，１８、ウオ
ーム１６、ウオームホイール３からなる第２減速
ギヤ系を介して軸１に伝達される。そして、第１
駆動軸２１と第２駆動軸２０とが第１電磁クラツ
チ２２を介して連動されるときは、軸１と偏心ス
リーブ７とは同一回転数で回転駆動される。ま
た、上記第２駆動軸２０、第１駆動軸２１にギヤ
２６，２９が固着され、固定フレーム５の下部の
回転自在に装着された第２バイパス伝達軸３０
の、第１バイパス伝達軸３１は第２電磁クラツチ
２２’で連結されるとともに、上記ギヤ２６，２
９とかみ合うギヤ２７，２８が固着されており、
バイパス伝達手段３２は上記ギヤ２６，２７，２
８，２９、第１バイパス伝達軸３０、第２バイパ
ス伝達軸３１、第２電磁クラツチ２２’で構成さ
れ、第１電磁クラツチ２２を切る一方、第２電磁
クラツチ２２’を接続した場合、原動機２４の回
転力はカツプリング２３，駆動軸２１、ギヤ２
６，２７、駆動軸３０、第２電磁クラツチ２２
’、駆動軸３１’、ギヤ２８，２９を介して駆動
軸２０に減速して伝達されるようになつている。
すなわち、第１バイパス伝達軸３０は、ギヤ２
７，２６からなる第１ギヤ系を介して第１駆動軸
２１により駆動され、第２バイパス伝達軸３１
は、ギヤ２８，２９からなる第２ギヤ系を介して
第２駆動軸２０により駆動される。そして、両バ
イパス伝達軸３０，３１が第２電磁クラツチ２２
’を介して連動されるとき、第１ギヤ系と第２ギ
ヤ系の減速比を異ならせて設定すると、軸１と偏
心スリーブ９とは異なる回転数で回転駆動され
る。

上記の機械式加振装置Ｆの原動機２４および第
１、第２電磁クラツチ２２，２２’に対しては、
以下に述べる振動制御を実行するための制御回路
４０を設けている。なお、これらのクラツチは、
油圧式等の外部制御の容易な他の方式のクラツチ
でもよい。

以上の構成において、鋳造時すなわち定常動作
時において、第１電磁クラツチ２２は接続される
一方、第２電磁クラツチ２２’は切られており、
原動機２４で駆動されてベベルギヤ１９，１９’
が同一速度で回転する。各一対のベベルギヤ１
８，１９および１８’，１９’の減速比が等しい
ため、２個のウオーム１６，１７が同一速度で回
転し、ウオームホイール３および１１も同一速度
で回転する。従つて、軸１と回転スリーブ７には
相対運動がなく、偏心軸部２と偏心スリーブ９も
相対運動は行なわず、これら偏心軸部２と偏心ス
リーブ９は設定されたある相対偏心量に固定され
た状態で回転し、コネクテイングロツドＧを設定
されたある振巾で振動させる。この場合は、摺動
片１４の相対運動は生じない。

鋳型の振動振巾、すなわち、コネクテイングロ
ツドＧの振巾を変更する場合の動作は次の通りで
ある。まず、第１電磁クラツチ２２を切つて軸２
０と軸２１とを分離する一方、第２電磁クラツチ
２２’を接続して原動機２４を運転すると、該原
動機２４は回動スリーブ７に対しては上記定常動
作時と同回転数で回転力を伝達し、軸１に対して
は上述のようにバイパス伝達手段３２を通じて減
速して伝達する。すなわち、軸１の回転スリーブ
７とが異なる回転数で回転するので、回転スリー
ブ７のデイスク７’に取付けられたピン１３、摺
動片１４を介して偏心スリーブ９に偏心軸部２に
対して相対運動を生起させる。この場合、コネク
テイングロツドＧは多少運動し、摺動片１４も偏
心スリーブ９のデイスク９’にある溝１２中をラ
ジアル方向に移動する。コネクテイングロツドＧ
の振巾は回転スリーブ７が１回転する間に必ず最
大、最小を生じ、その振巾の最大は、第６図イに
示すように、偏心軸部２と偏心スリーブ９の偏心
方向の向きが一致したときに得られ、その大きさ
はe₁＋e₂となり、振巾の最小は、第６図ロに示す
ように両者の方向が一致し向きが相対的に180°ず
れたときに得られ、その大きさはe₁−e₂となる。

いま、ギヤ２６，２８の歯数を51枚、ギヤ２
７，２９の歯数を50枚とすると軸２１と軸２０の
回転数の差（減速比）は１：1.0404となり、速度
差は４％発生する。この場合、鋳込中の振動数を
30Hzとすれば、振巾変更後の軸１と偏心スリーブ
９との相対速度差は1.2Hzであり、クラツチ２２，
２２’の切換速度を考慮しても、また鋳込中、本
装置を高振動数で使用している場合でも、振巾変
更に際して極めて高い振巾精度が得られる。

以上の説明で明らかなように、本発明は二重偏
心機構を設け、その偏心軸と偏心スリーブとをバ
イパス伝達手段を通じて異なる回転数で回転する
ことにより振巾調整を行なうようにしたので、鋳
込時に振巾調整を行なつても極めて高い振巾精度
を得ることができる。また、鋳型の振動振巾の調
整を遠隔自動とすることができる。本装置で振巾
調整と振動運転を行なうことができ、また、構造
が簡単でリンク機構が少ないため微小な振巾を得
ることが可能である。

本発明は上記実施例のみに限定されるものでは
なく、種々の変形を行なうことができるのはいう
までもない。例えば、カツプリング２３、原動機
２４をバイパス伝達手段３２の駆動軸３０に連結
するようにしてもよい。なお、この場合軸１の減
速はギヤ２８，２９で行なう。

上記の如き鋳型Ａを含む梁Ｃの振動系は、第７
図に示す如く模型的に表わすことができる。この
ような梁Ｃの振動系における梁の応答倍率F_xは、
鋳型の応答振幅をｙとし、また加振部Ｆの加振振
幅をＺとすると、 F_x＝ｙ／１／2_Z ……(1) で与えられる。また、第７図に示す如き梁Ｃの振
動系には、第８図に示す如く、その加振振動数に
応じて梁の振動と、鋳型内溶鋼の液面変動が誘起
される。第８図において、縦軸に梁Ｃの振動系の
応答倍率F_Xをとると、図で実線で示すように、
梁Ｃの振動系の固有振動数18HzでF_Xは最大にな
る。したがつて、第８図において、例えば横軸に
加振振動数をとると、それが３Hzないし26Hzの間
は、梁Ｃの振動系の応答倍率が大きく変動して、
種々のトラブルを誘起する不安定な領域で使用に
耐えないが、それ以外、すなわち、３Hz以下また
は26Hz以上の領域は梁Ｃの振動系の応答倍率が小
さく、安定しているために実用上有効に用い得る
領域である。また、鋳型内部における液面の変動
としての該溶鋼液面の固有振動数F〓は、鋳型断
面における鋳型の厚さまたは幅を２×l_oとし、溶
鋼の深さをｈ（ただし、ｈ／l₁＞1.5の時、ｈ＝1.5
×l₁とする）とし、重力加速度をｇとし、かつｎ
を次数とすると、 Fω²＝５／２・ｇ／l_otanh（５／２・ｈ／l_o）（rad
／sec）² ……(2) で与えられる。したがつて、液鋼の溶面の振動
は、鋳型の断面寸法と加振振動数に影響され、そ
の固有振動数F〓と加振振動数ωとがある範囲内
の整数比に一致した点で発生し、第８図におい
て、縦軸に溶鋼液面の変動をとり、また横軸に加
振振動数をとると図中点線で示す如き波として表
われる。したがつて、第８図において加振振動数
が３Hzないし26Hzの領域でこの種の波が生じ易
く、それ以外、すなわち、３Hz以下または26Hz以
上では波の発生がなく安定して用いる領域を構成
している。上記のことから、梁Ｃの振動系の共振
振動および溶鋼液面の変動の影響がなく、安定し
て高い振動数で鋳型を振動し得る領域は26Hz以上
になり、特に上記梁の振動系の固有振動数の大略
1.5倍以上では全く問題がなくなる。

鋳型および該鋳型を含む梁の振動系をそれらの
固有振動数を越えた高い振動数で振動するには、
上記振動系をその振動数が問題となる固有振動数
を越えた高い振動数に増加するまでの間は、当該
振動の振巾を極めて小さく、できれば零に、設定
すれば、振動の振動数が必要な高い振動数に到達
するまでの間に問題になる固有振動数を通つて
も、当該振動系が大きく共振して種々のトラブル
を誘起するようなことはない。したがつて、本発
明による機械式加振装置を用いた鋳型振動方式で
は、鋳型の振動の起動時は、梁Ｃの振動系に機械
式加振装置ＦでコネクテイングロツドＧに与える
振動はその制御回路４０によりまず振動数のみを
０から所定の高い振動数まで上げてのち、すなわ
ち、梁の振動系に与える振動の振動数が当該振動
系の固有振動数を越えた高い振動数で起動させて
のち、梁の振動系に与える振巾を０から所定の振
巾に到達するように上昇させる。いいかえると、
梁の振動系に与える振動は、制御回路４０の制御
で、まず周波数を上げ、次に振巾を上げる如き２
段の工程をとることにする。

この機械式加振装置Ｆを連続鋳造に用いるに
は、次のように運転状態を設定する。軸１が鋳型
振動の所定振動数と同じ回転軸で回転するよう
に、原動機２４の回転数と、上記の２つの減速手
段の減速比を設定する。偏心スリーブ９の偏心距
離e₁は、偏心スリーブの偏心距離e₂と同じ距離に
して、最小振動振幅を零にし、一方、最大振動振
幅２×（e₁＋e₂）を鋳型の最大振幅設定値以上の
値になるように、e₁とe₂との値を設定する。上記
の偏心軸部２と偏心スリーブ９との相対的回転の
回転数は、ギヤ２６，２７，２８，２９の歯数を
適当に選び、振幅の適切な変化速度に対応させ
る。また、シーケンス回路を用いて断続的に相対
的回転を行わせてもよい。

この機械式加振装置を用いた連続鋳造を第９図
に示す鋳造の時間経過に沿つて説明する。鋳型振
動の振動数は、振動系の共振振動数の約1.5倍以
上の値（ここでは30Hz）に設定する。鋳造開始時
t₁から、鋳型のヘツドを固めるが、一方、機械式
加振装置Ｆの軸１を、上記の設定振動数で回転す
る。ここで、偏心軸部２と偏心スリーブ９との相
対的配置は、コネクテイングロツドＧの振動振幅
が零であるように初期設定してある。時刻t₂で鋳
片の引き抜きを開始する。制御装置４０により、
第２電磁クラツチ２２’を連結し、一方、第１電
磁クラツチ２２を切り離す。引抜速度の変化に対
応して振動振幅は増加する。振動振幅が所定の値
（1.5mm）に達した時刻t₃に、第２電磁クラツチ２
２’を切り離し、一方、第１電磁クラツチ２２を
連結する。時刻t₃以降は、振動振幅は一定で、し
たがつて、連続鋳造は定常運転状態になる。引抜
速度は速度ダウン指示時t₄から減少させられ、時
刻t₅で零となる。これに対応して、時刻t₄で、原
動機２４は逆回転させられ、第１電磁クラツチ２
２を切り離し、一方、第２電磁クラツチ２２’を
連結する。時刻t₅で振動振幅は０になり、次い
で、時刻t₆で機械式加振装置の運転を停止する。

（発明の効果） 連続鋳造において高振動数で鋳型を振動するた
めに使用する機械式加振装置において、鋳型下降
時間と該鋳型下降時の鋳型速度が鋳造速度より大
なる間との比を所定の範囲内の値に制御しなが
ら、鋳型振動の振幅を変化させることが可能にな
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳型振動速度の時間変化と鋳型引抜
速度との関係を示すグラフである。第２図は、オ
ツシレーシヨン欠陥発生率のオツシレーシヨン・
サイクルへの依存性を示すグラフである。第３図
は、本発明による機械式加振装置を用いた鋳造装
置の正面図であり、第４図は、第３図に示す鋳造
装置の平面図である。第５図は、本発明による機
械式加振装置の実施例の断面図である。第６図
は、第５図の−線での断面図であり、イとロ
とは、それぞれ鋳型の振動振幅の最大の状態と最
小の状態とを示している。第７図は、第３図に示
した装置の振動についての模型図である。第８図
は、第３図に示した装置における梁の振動と溶鋼
液面の振動の加振振動数に対する依存性を示すグ
ラフである。第９図イ，ロは、鋳片の引抜速度と
鋳型の振動の関係を示す図である。 １……軸、２……偏心軸部、３，１１……ウオ
ームホイール、５……固定フレーム、９……偏心
スリーブ、１６，１７……ウオーム、１８，１８
’，１９，１９’……ベベルギヤ、２０，２１…
…駆動軸、２２，２２’……クラツチ、２４……
原動機、３２……バイパス伝達手段、４０……制
御回路、Ｆ……機械式加振装置、Ｇ……コネクテ
イングロツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 偏心軸部を有する軸を固定フレームに回転自
   在に固定し、この偏心軸部に偏心スリーブを回転
   自在に外嵌するとともに、この偏心スリーブをコ
   ネクテイングロツドを介して鋳型振動系に連結す
   る一方、 第１駆動軸と、この第１駆動軸に第１電磁クラ
   ツチを介して連動可能に結合される第２駆動軸と
   を上記の固定したフレームに回転自在に固定し、 上記の第１駆動軸の回転力を減速して上記の軸
   に伝達する第１減速ギヤ系と、上記の第２駆動軸
   の回転力を減速して上記の偏心スリーブに伝達す
   る第２減速ギヤ系とを上記の軸と上記の偏心スリ
   ーブとが同一回転数で回転駆動されるように設
   け、 さらに、上記の第１駆動軸により第１ギヤ系を
   介して駆動される第１バイパス伝達軸と、上記の
   第２駆動軸により第２ギヤ系を介して駆動される
   第２バイパス伝達軸とを第２電磁クラツチを介し
   て連動可能に上記の固定フレームに固定し、上記
   の第１ギヤ系と第２ギヤ系を上記の軸と上記の偏
   心スリーブとが異なる回転数で回転駆動されるよ
   うに設定するとともに、 最初偏心軸部と偏心スリーブとの間の相対偏心
   量を零とした状態で、第１電磁クラツチをオンに
   して、駆動モータの回転数を鋳型振動系の固定振
   動数を越えて設定した回転数にまで上昇させ、つ
   いで、第１電磁クラツチをオフして第２電磁クラ
   ツチをオンし、鋳型下降時間と該鋳型下降時の鋳
   型速度が鋳造速度より大なる間との比で決まる一
   定範囲の値まで上記の鋳型振動の振幅を上昇させ
   る制御回路を備えていることを特徴とする鋳型振
   動装置。