JPH1128558A - 連鋳機内鋳片成形方法 - Google Patents

連鋳機内鋳片成形方法

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JPH1128558A
JPH1128558A JP19334297A JP19334297A JPH1128558A JP H1128558 A JPH1128558 A JP H1128558A JP 19334297 A JP19334297 A JP 19334297A JP 19334297 A JP19334297 A JP 19334297A JP H1128558 A JPH1128558 A JP H1128558A
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JP
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slab
reduction
thickness
roll
rolling reduction
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JP19334297A
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Takeshi Sugawara
健 菅原
Koichi Watanabe
浩一 渡邊
Yasuhiro Hashimoto
康裕 橋本
Shin Narita
津 成田
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Nippon Steel Corp
Nittetsu Hokkaido Control Systems Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nittetsu Hokkaido Control Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビレットCCまたは中断面ブルームCCにお
いて、鋼種や鋳造条件が変動した場合でも鋳片形状を目
標寸法に調整し、鋳片単重を安定化する。 【解決手段】 連鋳鋳片の凝固末期近傍に配設した鋳片
厚み方向に位置制御が可能な複数対の圧下ロール10に
より鋳片8を成形する際、厚みDが既知のダミーバー1
2の挿入時または引抜時に圧下ロール10をダミーバー
12の表面に押し付けてその時点の圧下ロール10の位
置を基準位置にする。鋳造開始後に圧下ロール10の入
側で圧下前の鋳片8の厚みを計測し、計測した鋳片厚み
と圧下後の最終目標鋳片厚みとから各圧下ロール10に
おける圧下量ΔH1〜ΔHiを求め、求めた圧下量ΔH
1〜ΔHiになるように各圧下ロール10の位置Hs1
〜Hsiをダミーバー12の既知厚みDと前記基準位置
から求めて設定し、順次鋳片8に圧下を加える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形精度を向上さ
せる圧下ロールによる連鋳機内鋳片成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】棒鋼や線材等の圧延に供される条鋼用鋼
片としては、一般に正方形の形状が使用され、所定の単
重が要求されるが、素材として大断面ブルームまたは鋼
片と同一サイズのビレットが使用される。大断面ブルー
ムは、切断後に加熱・分塊圧延されて鋼片に成形される
が、通常1本のブルームから複数本の鋼片が採尺される
ため、鋳片単重が変動しても鋼片単重を許容範囲内に調
整することが容易である。
【0003】近年、分塊圧延の省略または簡略化を目的
にビレットCCや中断面ブルームCCが採用されている
が、その場合の鋳片は鋼片の1〜3倍程度の断面積しか
なく、分塊圧延なし或いは2〜4パスのビレット圧延で
鋼片となる。これらの分塊簡省略型プロセスでは1本の
鋳片から1本の鋼片が製造されるため、鋳片の形状や単
重の変動はそのまま鋼片でのバラツキとなり、許容範囲
を外れた場合には過剰部分の切り捨てや単重不足が発生
する。従って、ビレットCCや中断面ブルームCCでは
鋳片形状の安定化が重要である。
【0004】従来、連鋳機内における鋳片形状の成形方
法として、特公平6−49217号公報には、ブルーム
・ビレット鋳片を断面サイズの厚み/幅比が1.03〜
1.06である鋳型により鋳造し、凝固末期軽圧下装置
及び軽圧下装置の後方に鋳片成形装置を設けて圧下する
方法が開示されている。
【0005】また、連続鋳造における軽圧下制御方法と
して、特開平5−8004号公報には、偏析改善を目的
にクレーターエンド近傍のロール軸受毎に位置制御用シ
リンダーを配設し、シリンダーのロッド移動量を各ロー
ル毎に実圧下量とフレーム等の変形量の合計にて設定す
る方法が開示されている。しかし、圧下シリンダーの基
準位置の設定方法、鋳片厚みの変動、圧下機構のガタ等
の変動についての対応方法、並びに鋳片厚みの測定手段
等については述べられていない。
【0006】特開平8−90186号公報には、軽圧下
ロールを鋳片に一旦押付けてその時点のシリンダー位置
を基準位置とし、その後所望の圧下量を得る所定のシリ
ンダー目標位置を設定すること、また軽圧下ロール入側
や出側の鋳片厚みを実測し、その値に応じてシリンダー
目標位置を補正する軽圧下量制御方法が開示されてい
る。しかし、この方法は凝固末期軽圧下による偏析改善
を目的として、軽圧下帯に入ってくる鋳片の厚みが変動
した場合や機械系のガタがある場合においても常に一定
の軽圧下量を確保する方法であり、鋳片の絶対厚みの具
体的な測定手段と調整方法については述べられていな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ビレットCCや中断面
ブルームCCにおいては、生産性向上のために高速鋳造
が行われるのが一般的であるが、高速鋳造を行うと機内
での鋳片シェル厚みが薄くなり鋳片温度が上昇するため
にバルジングが発生し、或いはピンチロールや矯正ロー
ルによる圧下の影響を受けて鋳片の厚みや幅が変動し易
くなる。また、鋼種によって鋳片の熱間変形抵抗が変化
すること、鋳造速度も約1〜4m/minの範囲で変化
し、二次冷却比水量も約0.1〜0.61/kgの範囲
で変化すること、またロール間隔等がストリームにより
変動することもあって、鋳片形状に及ぼす影響は大き
い。
【0008】例えば、断面サイズ220mm□の鋳型を
用いて、種々の鋼種を鋳造速度1.0〜2.0m/mi
nの範囲でブルームに鋳造し、得られた鋳片の厚みと幅
について測定した例では、鋳造速度の増加と共に鋳片の
厚みが減少し幅が増加すること、同一の鋳造速度でも断
面積(厚み×幅)が数%変動すること等の傾向が認めら
れた。そして、厚み減少量1.0mm当たりの平均幅増
加量が0〜0.1mm未満であることが判明した。厚み
の減少は主にピンチロール等の圧下によるものであり、
幅の増加の大部分は圧下による幅拡がりによるものであ
る。尚、鋳片を所定の長さに切断して秤量した結果、単
重のバラツキは±数%に達した。
【0009】以上述べたように、特にビレットCCや中
断面ブルームCCにおいては、鋼種や鋳造条件が変動し
た場合にも鋳片単重を許容範囲内に精度高く調整するこ
と、即ち鋳片形状を目標寸法を有する正方形に成形した
後に所定の長さに切断することが重要な課題である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の方法は、
連鋳鋳片の凝固末期近傍に配設した鋳片厚み方向に位置
制御が可能な複数対の圧下ロールにより鋳片を成形する
連鋳機内鋳片成形方法において、厚みが既知のダミーバ
ーを挿入時または引抜時に前記圧下ロールを該ダミーバ
ー表面に押し付けてその時点の圧下ロール位置を基準位
置とすると共に、鋳造開始後に圧下ロールの入側で圧下
前の鋳片厚みを計測して該計測した鋳片厚みと圧下後の
最終目標鋳片厚みとから各圧下ロールにおける圧下量を
求め、該求めた圧下量になるように各圧下ロールの位置
をダミーバーの既知厚みと前記基準位置から求めて設定
し、順次鋳片に圧下を加えることを特徴とする連鋳機内
鋳片成形方法であり、これはブルーム・ビレット鋳片に
限らずスラブ鋳片にも適用し得るものである。
【0011】また、本発明の第2の方法は、矩形断面の
鋳型で鋳造されたブルーム・ビレット鋳片を前記方法に
より正方形の断面に成形する場合において、圧下後所定
の長さに切断した鋳片の重量を秤量し該秤量値に応じて
圧下後の鋳片断面形状が正方形になるように圧下ロール
の位置を補正することを特徴とする連鋳機内鋳片成形方
法である。
【0012】先ず、本発明の第1の方法では、凝固末期
近傍(凝固完了直後を含む)に圧下ロールを配設する
が、これは、凝固初期〜中期だと圧下後の鋳片がバルジ
ングや凝固収縮及び後方の矯正ロールやピンチロールに
よる圧下の影響を受けるためであり、また凝固が完了し
切断する直前だと鋳片温度が低下して圧下の変形抵抗が
増大し成形性が低下するためである。
【0013】次に、ダミーバー挿入時または引抜時に既
知の厚みを有するダミーバー表面に前記複数対の圧下ロ
ールを押し付けてその時点のシリンダー位置を圧下ロー
ル位置制御の基準位置とする理由について説明する。従
来のように、鋳造前に所定のセグメント間隔に調整した
ロール間隔を基準とする方法では、鋼種や鋳造速度等の
変化による鋳片厚みの変動やセグメントフレームのたわ
み、圧下機構各部のガタへの対応が不可能である。ま
た、鋳造開始後に鋳片に一旦圧下ロールを押し付けてそ
の時点のシリンダー位置を基準とする従来の方法も、鋳
片表面位置の把握は可能であるが鋳片厚みの変動への対
応や目標とする鋳片形状への調整は不可能である。これ
に対して、ダミーバーは鋳造前に必ず機内に挿入されて
鋳造開始後に引き抜かれること、既知の厚みを有してい
ること、圧下ロールを押し付けても変形しないこと等か
ら基準位置の設定に活用可能である。以上の理由によ
り、本発明ではダミーバー挿入時または引抜時に既知の
厚みのダミーバー表面に圧下ロールを押し付けてその時
点のシリンダー位置を基準位置とするのである。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の第1の方法における圧下
ロール位置制御及び鋳片成形について図面に基づき詳細
に説明する。図1において、数1とした場合、合計圧下
量は各ロールの圧下量の総和として〔1〕式数2で与え
られる。この場合、各ロールの圧下量は〔2〕式数3の
ように均等であっても良い。
【0015】
【数1】 D :ダミーバーの既知厚み Hdi:ダミーバーに押し付けた時点のiロールの基準
位置 X0 :圧下前鋳片厚みの計測値 B :最終目標鋳片厚み Xi :iロールで圧下後の鋳片厚み Hsi:iロールの圧下設定位置 ΔHt:合計圧下量 ΔHi:iロールの圧下量
【0016】
【数2】 ΔHt=X0−B=ΔH1+ΔH2+…ΔHi …〔1〕
【0017】
【数3】 ΔH1=ΔH2=…=ΔHi=(X0−B)/i …〔2〕
【0018】次に、♯1ロールの圧下設定位置Hs1を
求めると、〔3〕式数4の関係から〔4〕式数5が得ら
れる。
【0019】
【数4】 X1=D+(Hd1−Hs1) …〔3〕
【0020】
【数5】 Hs1=D+Hd1−X1=D+Hd1−(X0−ΔH1) …〔4〕
【0021】同様に、♯iロールの圧下設定位置Hsi
は〔5〕式数6で与えられる。
【0022】
【数6】 Hsi=D+Hdi−Xi=D+Hdi−(X0−ΣΔHi)…〔5〕
【0023】以上のように、本発明では圧下ロールの入
側に設置した鋳片厚み計で圧下前の鋳片厚みX0を計測
し、該計測した鋳片厚みと圧下後の最終目標鋳片厚みB
から各圧下ロールにおける圧下量を〔1〕式のように求
め、該求めた圧下量になるように各ロールの位置を
〔5〕式のように求めて設定し、順次圧下ロールにより
鋳片に圧下を加えるのである。
【0024】尚、圧下ロール入側に設置する鋳片厚み計
としては、軸受部に油圧シリンダーを付設したロールを
用い圧下ロールの基準位置設定と同じ方法により圧下前
鋳片厚みを測定する厚み計以外に、他の接触ロール方式
や光学的方式等の非接触式厚み計でも良い。
【0025】次に、本発明の第2の方法において矩形断
面の鋳型で鋳造する理由について説明する。前述したよ
うに、正方形断面の鋳型を用いて鋳造すると厚みよりも
幅が常に大きい鋳片が得られる。従って、鋳片サイズに
より決まる最高鋳造速度で鋳造した場合に矯正ロールや
ピンチロール等による圧下の影響を受けて正方形に近い
形状となる厚み/幅比が1よりも大きな矩形断面の鋳型
を用いて鋳造し、鋳造速度が低くて厚みが幅よりも大き
な鋳片が得られる場合に後述するような圧下を加えれ
ば、全鋳造速度範囲において形状が正方形で目標とする
厚み・幅の鋳片に成形可能となる。以上の理由から、鋳
型断面形状を矩形に規定するのである。
【0026】更に、圧下後所定の長さに切断して鋳片の
重量を秤量し、該秤量値に応じて圧下後の鋳片断面形状
が正方形になるように圧下ロールの位置を補正する手段
について説明する。
【0027】第1の手段は、鋳片を所定の長さLに切断
した後秤量器で鋳片単重を実測し、該実測値Wと鋳片の
比重ρ及び切断長さから鋳片断面形状が正方形となる鋳
片厚みYを〔6〕式数7により演算し、該演算値に応じ
て圧下量ΔHt′を〔7〕式数8のように補正するもの
である。即ち、鋳片形状が正方形となる厚みと最終目標
鋳片厚みとの差に係数aを掛けて〔1〕式で設定した圧
下量ΔHtに加算し補正するものである。ここで、係数
aは0<a<1の範囲とし圧下量1mm当たりの幅拡が
り量に相当する。
【0028】
【数7】
【0029】
【数8】 ΔHt′=ΔHt+a(Y−B) …〔7〕
【0030】第2の手段は、鋳片単重Wと鋳片の比重
ρ、出側圧下ロールでの鋳片厚みXi及び切断長さLか
ら〔8〕式数9のように出側圧下ロールでの鋳片幅Yi
を演算し、該演算値に応じて鋳片の合計圧下量外1を
〔9〕式数10のように補正するものである。尚、係数
bは係数aと同様に0<b<1の範囲とする。
【0031】
【数9】 Yi=W/(ρ×Xi×L) …〔8〕
【0032】
【外1】
【0033】
【数10】
【0034】尚、秤量器は鋳片切断機の後方に設置する
が、鋳片搬送テーブルや鋳片台車またはクレーン等にロ
ードセル等を設置し重量を測定出来るようにする。
【0035】本発明における圧下ロールは、鋳片の表面
割れや内部割れ防止並びにシリンダー圧下力低減等の面
から1段当たりの圧下量を小さくするため2対以上とす
るが、その数は鋼種や鋳片サイズ、鋳造条件等から決ま
る必要圧下量に応じて適切に決める。そして、油圧シリ
ンダーは圧下ロールの位置制御を行うので油圧電磁弁、
サーボ弁、または比例制御弁等で駆動するものである。
【0036】本発明を実施するブルーム・ビレット連鋳
機の一例を図2に示す。1は取鍋、2はタンディッシ
ュ、3は鋳型、4は二次冷却帯、5はピンチロール、6
はガイドロール、7は矯正ロール、8は圧下前鋳片、9
は鋳片厚み計、10は圧下ロール、11は圧下後鋳片、
12はダミーバー、13はダミーバー挿入装置、14は
鋳片切断機、15は切断後の鋳片、16は鋳片秤量器で
ある。
【0037】図2に示したブルーム・ビレット連鋳機に
おいて、凝固末期近傍に鋳片厚み方向に位置制御が可能
な複数対の圧下ロール10を配設して鋳片8を圧下成形
するようにし、厚みが既知のダミーバー12の挿入時ま
たは引抜時に圧下ロール10をダミーバー12の表面に
押し付けてその時点の圧下ロール10の位置を基準位置
とすると共に、鋳造開始後に圧下ロール10の入側に設
置した鋳片厚み計9で圧下前鋳片8の厚みを計測して該
計測した鋳片厚みと圧下後の最終目標鋳片厚みとから各
圧下ロール10における圧下量を求め、該求めた圧下量
になるように各圧下ロール10の位置をダミーバー12
の既知厚みと前記基準位置から求めて設定し、順次鋳片
に圧下を加えて鋳造し所定の長さに切断する。
【0038】また、矩形断面の鋳型3で鋳造されたブル
ーム・ビレットの鋳片8に前記方法で圧下を加え、圧下
後所定の長さに切断した切断後の鋳片15の重量を鋳片
秤量器16で測定し、該測定値に応じて圧下後の鋳片断
面形状が正方形になるように圧下ロール10の位置を補
正して鋳造し所定の長さに切断する。
【0039】以上の方法で得られる鋳片は、鋼種や鋳造
速度等が変わっても断面形状が正方形に近く、且つ目標
の厚み・幅に調整され、鋳片単重も一定となる。
【0040】
【実施例】270トン転炉で棒線材向けの機械構造用鋼
を溶製し、鋳片サイズが220mm□の中断面ブルーム
をVc=1.0〜2.0m/minで鋳造した。本実施
例においては、断面寸法が230mm厚×220mm幅
の矩形鋳型を用いて鋳造し、圧下後鋳片の最終目標寸法
を222mm□(冷間換算で220mm□)とした。
【0041】本実施例に用いた圧下ロールによる鋳片成
形装置の構成と制御方法を図3に示す。図3では、凝固
末期近傍に厚み計測ロール20、3対の成形用圧下ロー
ル30(♯1ロール)、40(♯2ロール)、50(♯
3ロール)を配設した。厚み計測計は圧下ロールと類似
機構を有する接触ロール方式とした。
【0042】先ず、各シリンダーの基準位置設定方法に
ついて説明する。鋳造開始前、D=200mmの既知厚
みを有するダミーバーを機内に挿入し、上下1対のロー
ルからなる厚み計測ロール20及び成形用圧下ロール3
0、40、50を挿入中または鋳造開始して引抜中のダ
ミーバー17の表面に基準位置設定器60で油圧電磁弁
25、35、45、55を操作して油圧シリンダー2
1、31、41、51により所定の圧力で押し付け、そ
の時点の各シリンダー位置計22、32、42、52の
信号を各シリンダー位置変換器23、33、43、53
で位置信号Hd0〜Hd3に変換し、基準位置設定器6
0に入力した。鋳造開始後、鋳片成形装置に入って来た
鋳造中の鋳片18に厚み計測ロール20を鋳造中の鋳片
18が変形しない程度の圧下力で接触させ、その時点の
シリンダー位置信号Hs0を基準位置設定器60に入力
した。
【0043】次に、各ロールの位置制御方法について説
明する。基準位置設定器60から各ロールの基準位置を
圧下量演算設定制御装置70に入力し、鋼種、鋳片サイ
ズ、鋳造速度、鋳片温度等を含めて合計圧下量や圧下ロ
ール本数及び各ロール圧下量を演算設定し、該設定値を
シリンダー位置演算設定器80へ出力する。これに基づ
いて、シリンダー位置演算設定器80は各ロール毎の目
標位置を決めるが、厚み計測ロール20に対しては圧下
量ゼロを指示すると共に鋳造中の鋳片18が変形しない
程度の圧下力でロールが常に鋳造中の鋳片18に接触す
るように調節計24へ出力し、油圧電磁弁25に操作信
号を出力しシリンダーを制御して圧下前の厚みX0を測
定させる。他方、成形用圧下ロール30、40、50に
対しては各シリンダー位置信号が目標値となるように調
節計34、44、54へ指示し、各油圧電磁弁25、3
5、45、55に操作信号を出力して各シリンダーを駆
動制御する。
【0044】例えば、圧下前鋳片厚みがX0=228.
3mmであった場合には、圧下ロールに対しては圧下後
目標鋳片厚みB=222となるように前記〔1〕、
〔2〕式に従い合計圧下量ΔHt=228.3−222
=6.3mm、各ロール圧下量ΔH1=ΔH2=ΔH3
=6.3/3=2.10mmの圧下を加えて鋳造し、圧
下後に鋳片切断機14で目標長さ6.0mに切断した。
【0045】次に、切断後の鋳片15を鋳片秤量器16
により鋳片単重Wを実測し、該実測値から鋳片形状が正
方形となる厚みYを〔6〕式により演算して合計圧下量
を〔7〕式のように補正して圧下した。例えば、鋳片単
重がW=2.330トンであった場合は、数11である
から、合計圧下量ΔHt′=6.3+0.7(223.
1−222)=7.07mm、各ロール圧下量ΔH1=
ΔH2=ΔH3=7.07/3=2.36mmに補正し
て圧下した。
【0046】
【数11】
【0047】或いは、W=2.306トン、X3=22
3.5mmであった場合は、〔8〕式からY3=2.3
06/(7.8×0.2235×6.0)×100=2
20.46mmが得られ、
〔9〕式から外2=6.3+
0.7(223.5−220.46)=8.43mmと
求まるため、ΔH1=ΔH2=ΔH3=2.81mmに
補正して圧下した。
【0048】
【外2】
【0049】本発明の実施例を比較例と共に表1に示
す。比較例は、本実施例で用いた鋳型と等価な断面積を
有する226mm□の正方形鋳型を使用し鋳片成形装置
を用いないで鋳造して所定の長さに切断した例である
が、鋳片厚み・幅共にバラツキが大きく単重も変動して
いる。このため、単重が許容範囲を外れる頻度が高く、
過剰部分の切り捨てや単重不足の発生により鋼片歩留の
低下が見られた。これに対して、実施例では正方形に近
い鋳片形状と目標寸法が確保され、鋳片単重のバラツキ
も大幅に改善されて良好な鋼片歩留が得られた。
【0050】
【表1】
【0051】
【発明の効果】本発明の方法により、鋼種や鋳造条件が
変動しても常に正方形に近い目標寸法の鋳片が得られ、
所定の長さに切断した後の鋳片単重のバラツキは極めて
小さい。このため、1本の鋳片から1本の鋼片を製造す
るブルーム・ビレットCCにおいて、安定した鋼片歩留
の達成が可能であり、効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダミーバー及び鋳造中の鋳片と圧下ロールとの
関係を示す図である。
【図2】本発明を実施するブルーム・ビレット連鋳機の
例を示す図である。
【図3】実施例で用いた鋳片成形装置の構成と制御方法
を示す図である。
【符号の説明】
1 取鍋 2 タンディッシュ 3 鋳型 4 二次冷却帯 5 ピンチロール 6 ガイドロール 7 矯正ロール 8 圧下前鋳片 9 鋳片厚み計 10 圧下ロール 11 圧下後鋳片 12 ダミーバー 13 ダミーバー挿入装置 14 鋳片切断機 15 切断後の鋳片 16 鋳片秤量器 17 ダミーバー 18 鋳造中の鋳片 20 厚み計測ロール 21、31、41、51 油圧シリンダー 22、32、42、52 シリンダー位置計 23、33、43、53 シリンダー位置変換器 24、34、44、54 調節計 25、35、45、55 油圧電磁弁 30、40、50 成形用圧下ロール 60 基準位置設定器 70 圧下量演算設定制御装置 80 シリンダー位置演算設定器 90 鋳片単重変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 康裕 室蘭市仲町12 新日本製鐵株式会社室蘭製 鐵所内 (72)発明者 成田 津 室蘭市仲町12 ニッテツ北海道制御システ ム株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連鋳鋳片の凝固末期近傍に配設した鋳片
    厚み方向に位置制御が可能な複数対の圧下ロールにより
    鋳片を成形する連鋳機内鋳片成形方法において、厚みが
    既知のダミーバーを挿入時または引抜時に前記圧下ロー
    ルを該ダミーバー表面に押し付けてその時点の圧下ロー
    ル位置を基準位置とすると共に、鋳造開始後に圧下ロー
    ルの入側で圧下前の鋳片厚みを計測して該計測した鋳片
    厚みと圧下後の最終目標鋳片厚みとから各圧下ロールに
    おける圧下量を求め、該求めた圧下量になるように各圧
    下ロールの位置をダミーバーの既知厚みと前記基準位置
    から求めて設定し、順次鋳片に圧下を加えることを特徴
    とする連鋳機内鋳片成形方法。
  2. 【請求項2】 矩形断面の鋳型で鋳造されたブルーム・
    ビレット鋳片を請求項1記載の方法により正方形の断面
    に成形する場合において、圧下後所定の長さに切断した
    鋳片の重量を秤量し該秤量値に応じて圧下後の鋳片断面
    形状が正方形になるように圧下ロールの位置を補正する
    ことを特徴とする連鋳機内鋳片成形方法。
JP19334297A 1997-07-04 1997-07-04 連鋳機内鋳片成形方法 Withdrawn JPH1128558A (ja)

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