JPS60148B2 - バルジング制御連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所謂連続鋳造機特に鋼の連続鋳造機の２次冷
却帯におけるバルジング制御方法に関する。

よく知られているように連続鋳造機は、溶融金属を鋳型
に注入し、外部より冷却し、凝固殻を形成増大させなが
ら、順次引抜き、その引抜量に相当する溶融金属を鋳型
に注入していくものであるが、銭片を冷却し、案内、誘
導する部分を通常２次冷却帯と称す。

この部分は従来の連続鋳造機では第１図の様に銭片１を
冷却する水冷ノズル２と「銭片を案内、誘導するピンチ
ロール３とから構成されている。この２次冷却帯におい
て鏡片の未凝固部が存在する領域では、第２図のように
銭片禾凝固部４に働く静庄５により銭片凝固部６が膨ら
み、所謂バルジングと称される凸部がロール間に生じる
。

このバルジングは、静圧ｐ、ロールピツチー、凝固殻厚
みＳによって影響され、静圧ｐ、ロールビッチー、が大
きい程、また凝固殻厚みＳが小さい程増大することが広
く知られている。所で、このようなバルジングが生じた
場合、錆片の移動にともない次のロールでこのバルジン
グ部が矯正されるが、このバルジング矯正時凝固界面に
張力が働く。

この凝固界面近傍は凝固組織と未凝固湯が共存するため
元来材質的に極めて脆弱であり、上記のようにバルジン
グ矯正により張力が働いた場合、内部割れが発生するこ
とが広く知られている。またロールの整列が不具合な場
合は見かけ上このバルジング量６Ｂが増大したと同じ作
用をなして、内部割等の銭片内質劣化につながることも
広く知られている。従来の連続鋳造機のロールは、相対
するロール群の片側を固定しているが、ダミーバー保持
及び鋳造厚みの変更などに対処するため他側のロール群
のロールは可動な構造となっている。

しかし鏡片の鋳造中においては、上述のようなバルジン
グによる内質の劣化を防止するため、ピンチロールの間
隔（銭片厚み方向距離）を厳密に管理するロール間隔固
定方式と称する設定方法がとられている。これは、可動
側のロールにストッパーが取付けられ、銭片内の静圧に
等しいが、それより大きな外力、例えば油圧シリンダー
でロールを押しつけ所定の間隔以下とならないようにす
る方式である。しかるにこのような方式においては、鋳
造作業で不可避的に生じる鋳造中の引抜速度変化並びに
局所的な冷却の不均一性、更にはロールの熱的変形、局
所摩耗などにより生じる非定常のバルジングに対処でき
ず、内部割れが発生したり中心偏析が生じ、同一鋳造作
業内でも銭片品質が大きくばらつくのが現状である。

このため従来の２次冷却帯におけるロール支持方式にお
いては上記非定常バルジングの発生を防止するため、徹
底的なロールピッチーの短縮、土０．５〜１．仇肋と言
うロール間隔の超厳格な管理、引抜速度の制限（現状で
は最高１．８の／ｍｉｎ）などの対策を講じている。

このため連鋳機内のロールの数が非常にふえる上、ロー
ル径を小径化する必要があるため、ロールのペンディン
グの問題が生じ、分割ロールを使用したりする必要を生
じ、設備費が著しく高くなる。更にはロール間隔を厳密
に管理する整備に非常な労力を要し、そのための蓮銭稼
動率の低下、及び操業コスト増は重大な問題となってい
る。また引抜速度についても現在のスラブ連鏡操業にお
ける最高操業速度は１．８の／ｍｉｎであるが、通常の
蓮銭機においては、１．０〜１．４のノｍｉｎの引抜速
度が平均的なしベルになっており、極めて遅いのもこの
バルジングに原因する割れ、及び中心偏析の発生が大き
な理由の一つになつている。本発明は、連続鋳造法のか
かる問題を勘案し、これらを解決するため研究し、開発
されたものではその特徴とする所は、全鋳造作業中の任
意位置、特に銭片内部に禾凝固湯を残す位置において、
バルジング量をロール反力により検出すること、及びそ
の反力を既定ロール反力以内におさめるため鋳造中に該
ロール間隔を移動させバルジング矯正量を制御すること
、並びにその設備、及び鏡片が完全に凝固したあと、銭
片厚みを所定厚みに修正することを特徴とし、銭片の全
長にわたって良好な銭片品賃を得る連続鋳造法にある。

即ち、２次冷却帯における銭片支持をロール支持で行う
かぎりバルジングの発生は避けられないが〜本願発明者
達はこのバルジングが発生しても、そのバルジング量を
ロール反力により検出し、制御することにより、それを
内部割、及び中心偏折発生にまでいたらせない方法を研
究し開発した所にあり、その根本とする所は、‘１｝
ロール間に発生するバルジング量を後続のロール反力で
検出する、‘２１ そのバルジングをロールで矯正する
場合に、凝固界面に発生するバルジング矯正歪が割発生
限界歪以内におさまるようロールを動かし、バルジング
矯正量を軽減し、これにより内部割れ発生を防止する、
｛３１ 未凝固残綾鋼の凝固にともなう体積収縮による
偏折等の発生については、上記ロール反力によるバルジ
ング矯正歪の制御範囲内でロールギャップを変更し、断
面積保証を行うことにより防止する、‘４１ 上記ロー
ルギャップの変更にともなう鎌片厚みの変動に対しては
、完全凝固後、形状修正用スタンド｝こより所定の厚み
に調整する、ことにある。

そのための具体的方法は、後述する方式又は所定のスケ
ジュールによりロール位置を設定した状態において、所
定位置におけるバルジング量をロ−ル反力により検出す
ると同時に、それをもとにバルジング矯正ロール位置を
決定し、管理することにある。

以下にその具体的発明の内容を実施例をもとに説明する
。実施例 １ 第３図に示す円弧半径３肌の垂直曲げ型小型連続鋳造機
を用いて１５仇舷厚で幅が４０仇舷の普通鋼の連続鋳造
銭片を引抜速度Ｖ＝０．７肌／ｍｉｎで製造する際、＃
１５と＃１６ロールの間にバルジング計を設置すると同
時に、＃１６ロールにロール反力測定用のロードセルを
設置し、バルジング量とそれを矯正する際にかかるロー
ル反力を測定した所第４図の結果が得られた。

この結果は、バルジング量がロール反力と発生時間的に
も、定量的にも極めて良い相関を持つことを示しており
、バルジング量はロール反力により検出可能であること
を示している。

またこの場合のロール反力は、上記条件下で、バルジン
グ量が４．６肋のとき約７．５ｔｏｎ、３．２側のとき
約２．１のｎであった。

そこで本願発明者達は、この関係に着目し更にバルジン
グ量と、それを矯正する際のロール反力との関係を理論
的に検討した結果、矯正ロール反力Ｐは、バルジング量
６８、溶鋼静圧ｐ、ロールピッチー、凝固シェル厚ｓ、
そこでの銭片温度Ｔ、ロール径○、鋳片絞り込み量ｔ、
銭片幅Ｗ、引抜速度Ｖ等々による関数ＦＤ（６Ｂ、ｐ、
１、ｓｔＴ、Ｄ、ｔ、Ｗ、Ｖ、）によって決定されるこ
とが判明した。

その結果、ｐ、１、Ｄ、ｔ、Ｗ、Ｖはロール位置及び操
業条件を決定すれば、自動的に定まる値である上、Ｓ、
Ｔ、は凝固理論より推定するか測定も可能であるのでロ
ール反力Ｐは一義的にバルジング量６８の関係となる、
逆にバルジング量６Ｂは、ロール反力Ｐの関数となるこ
とが判明し、バルジング量をロール反力により検出可能
なことが判明した。即ち、バルジング矯正許容反力Ｆｖ
及びバルジング矯正とＦｖとの関係について、以下の算
出法によりＦｖは求める。

‘１ー 計測器による測定量・・・・・・ロール反力Ｐ
Ａ 銭片表面温度Ｔ ロールチョック間隔の変化量ｄＲ ■ フローと計算式 鋼種による限界歪の決定ごｃ・・・・・・低炭材
どｃ＝０．４％ 中・高炭材 ごｃ＝０．２５％高級パイプ材
ごｃ＝０．２％ 限界許容バルジング量６８ ｍａｘの算出限界許容バル
ジング反力ＰＢ ｍａｘの算出ｉ Ｃ．１２■ ６Ｂｍ
ａｘ＝厭応で……（１’式 １：ロールピッチ（側）、Ｓ……凝固シェル厚（肋）Ｓ
＝ｋノｔ ｋ：凝固係数＝２７．与 ｔ：鋳造時間（分）、Ｌｔ＝
▽ Ｌ：メニスカスからの距離（ｗ）、Ｖ：鋳造速度（仇／
分）】ｄＢ＝ノＲ・６８ ｍａｘ ……■式
Ｒ：ロール半径（柳）■ ＰＢ＝ｐ・ｌｄＢ・（Ｂｏ−
公） ……｛３’式ｐ：熔鋼静圧（ｋ９′微）、ｐ＝ｐ
ｈｐ：熔鋼の密度、ｈ：メニスカスからの注目箇所の垂
直距離トＢｏ：鎌片中（柵）→バルジング矯正許容反力
Ｆｖ ■ 溶鋼静圧による反力Ｐｐ Ｐｐ＝ｐ・１・（Ｂｏ−本） ……｛４｝式■ ロ
ール膨張：ミスアラィメントによるロール反力ＰＲ・〇
ール表面温度の推定 ＴＲ ＴＲ＝３３２１１ｏｇｏｔ−１３２ 川・・・‘
５｝式・ロール熱膨張量の推定 △ＤＴ△ＤＲ＝０．０
０４紅Ｒ＋０．３７ ・・・…側式・実質銭片圧下
量 △日（柳）△Ｈ＝ｄＲ−△ＤＴ …・・
・【７｝式・ｌｄ＝ノＲ・△日 …・・・
【８１式△日・刀＝耳……｛９１式 Ｈｏ：銭片厚（側） ｏ．２＄十０．０３４Ｈｏ十ｏ．７４５．．．…■式・
Ｑｐ＝−−−−−ｌｄ ・Ｋｍ＝。

（Ｔ）り１．３母 ……ＯＵ式。（Ｔ）：変
換抵抗。

（Ｔ）＝１０．１一ａ・Ｔａ：鋼種による係数（＝０〜
０．０１） ＰＲ＝２・Ｋｍ・Ｑｐ・ｉｄ・ｓ・（１十０．２＄／比
） ・・・・・・０２式■ 限
界許容ルジング反力ＰＢ＝ｐ・ｌｄＢ・（Ｂ。

−本）……｛３’式と同じ ■ バルジング矯正許容反力 Ｆｖ Ｆｖ：Ｐｐ十ＰＲ＋ＰＢ ……０３式（■、０２
、制式の和）‘３’制御手段 基本的には添付の第６図の制御フローにそし、制御する
。

即ち、ロールＡの場合 ■ Ａロール位置で許容される反力Ｆｖを計算（‘１王
〜０３式に従う）する。

■ Ａロール位置で検出したロール反力ＰＡとＦｖを比
較する。

ＰＡＳＦｖならばそのまま無修正で鋳造する。

ＰＡ＞Ｆｖならば、ＰＡＳＦｖとなるまで鋳造を遂行す
る状態下でロールギャップを迅速に拡大させる。

ＰＡＳＦｖが満されたらギャップ拡大を止め、そのまま
鋳造を続行する。

この発明は、上に述べた関係と制御方法によって実施さ
れる。

実施例 ２ 連続鋳造機の２次冷却帯において、第５図のように個々
の。

ール間隔が単独に移動可能な機能を有する連続鋳造機の
場合。第５図は２次冷却帯における一部分のロール配置
を示したものであるが、７はピンチロール、８は銭片を
示すものである。

この場合、下ロールは下フレームに剛に固定されている
が、上ロールは。ードセル又はそれに変る荷重検出装置
９及びロール間隔検出装置１０を介して油圧シリンダー
１１１こより保持されており、同シリンダーの作動にと
もない移動可能な機能を有する。このような連続鋳造機
において、第３図のロール配置をもたせ、１５仇肋厚、
４００柳幅の普通鋼を連続鋳造した。

その場合の鋳造作業手順は次のようになる。即ち、まず
鋳造作業前に上下ロールのキスロール等によりロール間
隔検出装置１０の零点鮫正を行い、所定のロール間隔に
設定する。次いでダミバ−を支持引抜用に油圧シリンダ
ーの圧力設定を行ない鋳造を開始した。ダミーバー支持
から銭片支持に変った時点から、当ロールによるバルジ
ング制御を以下の方式にもとづいて開始した。即ち、た
とえば＃１６ロールに着目した場合第５図における荷重
検出装置９により時々刻々のロール反力が求められるが
、この実測反力が、＃１６ロール位置におけるバルジン
グで予想されるバルジング矯正許容反力Ｆｖ〔これは上
記凝固シェル厚ｄ、矯正時の銭片温度Ｔｓ、矯正時の歪
速度６、矯正歪ご、鏡片材質等の関数Ｍ（ｄ、６、Ｔｓ
、ご、ｃ、材質……）により別途に求められる。

〕以内となるようロールギャップを変更しながら第６図
の制御方式にもとづいて操業した。この場合のＦｖ（バ
ルジング矯正許容反力）は、当操業に用いた材質におい
て、６．仇ｂｎと計算されたが、この制御方式に基づい
て＃１６ロールを制御した処、この部分での割れは全く
発生していないことが確認された。尚、この制御を行な
うに当って油圧シリンダー１１の機能は、電動圧下スク
リュー等の装置でその機能をはたさせてもよく、要はロ
ール間隔の変更並びに錆片の支持を応答よく、精度よく
出来うるならば、その方法に特別な制約をつけるもので
はない。また荷重の検出方法にロードセルを用いたが、
上記油圧シリンダー１１の油圧力を圧力検出器で検出し
、ロールにかかる反力を出す方式でもよく、この場合も
その検出方法に何ら制約をつけるものではない。

実施例 ３ ２対以上のロールを１組のスタンド構造内に組込んだ複
数のスタンド‘こより構成される第７図のような２次冷
却帯ロール配置の連続鋳造機の場合。

第７図は２次冷却帯における一部のロール配置を示した
もので「 ４対の上下ロールを１組のスタンド構造内に
組込んだ場合の一例である。図において１３は錆片、１
４，１５，１６はピンチロールであるが、下ピンチロー
ル１６は、下フレーム１９に剛に組込固定されている。
上フレーム１８もこはロール１４が固定されており、ロ
ール１５はフレームを独立に油圧シリンダー１７に固定
されており、フレームを独立に移動可能な構造となって
いる上フレーム１８は、下フレーム１９に対し、相対的
に位置（間隔）変更可能なように油圧シリンダー２０‘
こ取りつけられている。かかる設備において（実施例２
）と同様鋳造開始後、ダミーバー支持から銭片支持に変
った時点から当ロールによるバルジング矯正の制御が（
実施例２）と同様の方式で開始され、荷重検出装置２１
、圧力検出器２２等により時々刻々のロール反力を求め
る。そしてその場合の実測反力がそのスタンド内の全ロ
ール位置においてバルジングで予想されるバルジング矯
正許容反力Ｆｖ以内となるようロール間隔を変更しなが
ら第６図の方式を基本に制御する。この場合、そのロー
ル間隔の変更はロール１５のようにフレームに独立して
移動させうる場合はよいが「 ロール１４のようにフレ
ームに固定されているロールに対しては、検出ロール反
力Ｐが、上記Ｆｖに最も近く第６図におけるＦｖＺＰの
関係が最も厳しいロールに合うようフレームを動かすこ
ととする。

また荷重の検出、並びにロール及びフレームの移動方式
は（実施例２）の場合と同様の機能を満足させうる方式
なら、特別当実施例に記した方式に限定されるものでは
ない。

本発明は、以上のようなロールによるバルジング制御法
に関するものであるがそのもたらす効果は、｛１） 銭
片の内質の改善（割れ防止、中心偏折の改善）｛２｝
２次冷却帯ロール本数の減少による設備費の減少｛３’
バルジング制御による鋳造速度の高速化ｔ４）ロール
間隔整備の自動化等々現行連続鋳造機の問題点の解消に
大きく役立つのみならず、蓮銭稼動率の向上、及び適用
可能品種の拡大がはかられ、その効果は極めて大きい。

なお、本発明は、２次冷却帯において上記ロール制御機
能を連続的に行うものであるが、そうした場合、鏡片厚
が必然的に所定厚より増大する。

そのため、その増加分は、銭片が完全凝固した後、矯正
スタンドにより矯正することは銭片の形状制御の上で重
要な技術である。また、本発明においてバルジング矯正
歪の判定にロール反力を用いているが、その理由は、通
常の連続鋳造機のロールの大多数が無駆動ロールにより
構成されているためで、駆動ロールの所においては、ロ
ール反力に比例して求まるロールトルクで判定しても本
発明の思想に反するものではない。

更に「 ロールスタンド間の相互の関係を信号処理して
「フイードフオワード化することは安定した制御性から
極めて有効な方式と言える。

また、本発明は鋼の一般的な鋳造法を主体にしているが
、対象金属の種類、蓮鋳機の形式等によらず全ての連続
鋳造法に適用可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造機の構成説明図、第２図はバルジング
発生説明図、第３図は本発明実施の１例を示す説明図、
第４図は本発明による測定結果の線図、第５図は２次冷
却帯においてロール間隔が単独に移動可能な連続鋳造機
の略図、第６図は本発明の制御方式図、第７図は１組の
ロールスタンドーこ２対以上のロールを組込んだ複数の
スタンドにより構成された２次冷却帯ロール配置の連続
鋳造機の略図である。 １．．．．．．銭片、２・・・・・・水冷ノズル、３・
・・・・・ピンチロール、４・・・・・・鏡片未凝固部
、６・・・・・・未凝固部静圧、６・…・・銭片凝固部
、７・・・・・・ピンチロール、８．．．．・・鏡片、
９・・・・・・荷重検出装置、１０・・・・・・ロール
間隔検出装置、１１・…・・油圧シリンダー、１３・・
・・・・錆片、１４，１５，１６・・・・・・ピンチロ
ール、１７・・・・・・油圧シリンダー、１８…・・・
上フレーム、１９・・・・・・下フレーム、２０…・・
・油圧シリンダー、２１・・・・・・荷重検出装置、２
２・・・・・・圧力検出器。 ガー図汁Ｚ図 汁う図 外４図 オ５図 汁６図 オ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶鋼を連続鋳造する連続鋳造機のロールにより構成
   される２次冷却帯において、鋳片に生じるバルジング量
   をロール反力により検出するとともに、該バルジングの
   矯正に伴なう内部割れを発生せしめないバルジング矯正
   許容反力を、バルジング矯正位置における鋳片の凝固殻
   厚さ、溶鋼静圧、引抜速度から演算々出し、該矯正許容
   反力の値に基づいて、矯正位置において鋳片を介して相
   対向するロール間隔を変化せしめて、矯正許容反力値以
   下の反力となる力でバルジングを矯正し、鋳片の凝固完
   了後に残余のバルジングを矯正することを特徴とするバ
   ルジング制御連続鋳造方法。