JPS6033855A - 幅可変連続鋳造法 - 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） 本発明は幅可変連続鋳造法にかかシ、その目的は鋳片欠
陥を防止しつつ、かつ幅可変更速度を高速化し幅変更部
長さを最少にすることにある。

（従来技術） 近年、連続鋳造、特に鋼の連続鋳造においては、稼動率
の向上および鋳片歩留の向上等の要鯖から、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てきた。特に最近、連続鋳造工
程と圧延工程を直結化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える技術はますます重
要さを増している。連続鋳造機の運転を止めずに鋳片幅
を変える場合においては幅が変化する部分の長さを出来
るかぎシ短がくし、要求される幅に直ちに変更すること
が重要である。このためには幅変更速度を上昇させるこ
とが必要となってきた。

連鋳における鋳片幅の変更においては、鋳型短辺を何ら
かの方法で鋳片の中心側または反中心側へ移動させる操
作がおこなわれる。第１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したものである
。すなわち一対の短辺鋳型１ａ＋　１ｂが（図示してい
ない）鋳型振動テーブルに固定された長辺鋳型２ａ＋２
ｂに挾持されており、短辺鋳型に取りつけられた電動ま
たは油圧式の駆動装置３ａ＋３ｂによシ駆動され、鋳片
４の幅を鋳造を止めることなく変更する装置である。か
かる装置において幅変更速度を高速化する場合、鋳型短
辺を駆動する力の増大並びに鋳片欠陥の危険性の増大が
あシ、このことが幅変更の高速化を阻んでいた。

一般に連続鋳造においては、鋳型に鋳込まれた溶鋼は鋳
型壁に接する部分よシ凝固し凝固殻を形成する。この場
合形成された凝固殻は鋳型下端に向って移動する際に冷
却にともなう収縮をおこし、その結果鋳型短辺と凝固殻
の間に空隙が生じる。この空隙が発生すると、その部分
の冷却が著しく遅れるため、これを防止するために鋳型
には下方に至るに従って幅が狭くなるように一定の傾度
（鋳型テーパー）が設けられている。このテーパーが不
適当である場合は鋳片に欠隔を生じたシ、設備に障害を
きたす。すなわち、テーパーが過小である場合には、前
述のように鋳型と凝固殻の間に空隙を生じ、この結果生
じる凝固遅れ部に割れ性の欠陥が発生したり、凝固遅れ
部が破断してブレークアウトが発生する危険性かたかく
なる。一方、テーパーが過大である場合には鋳片が鋳型
により過度に押付けられることによシ鋳片を引抜く抵抗
力が増し鋳片の横割れやブレークアウトの発生する危険
性かたかくなシさらに鋳型の鵠が増す。従って欠陥や設
備障害を防止するためには、鋳型テーパーは鋳造中にお
いて常に適正範囲に保たれている必要がある。このこと
は鋳片各部がその収縮にみあった押込みを鋳型から受け
るように保たれることにその本質が必シ、鋳型短辺の絶
対的傾度（鉛直線と鋳型短辺のなす内反）を一定範囲に
保つことが本質ではなく。欠陥を防止するためには、鋳
型による一片の押込値を適正に保つ必要がある。

しかるに従来の連続鋳造における鋳片幅の変更方法にお
いては、鋳型短辺の移動法の設定に際して押込量を適正
範囲に保つ考慮がなされておらず、幅変更中の鋳片が実
質的にうける押込量は変化していた。そのため、ある場
合には押込値は不足であり、ある場合には過大であり、
またある場合には鋳片の一部分は過度な押込みをうける
一方で他の部分では押込みが不足し、鋳片欠陥や設備障
害をきたす危険性がたかいという欠点があり、幅変更速
度の高速化を達しえなかった。

第２図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は鋳型短辺と鋳片の
相対関係を示す連続鋳造の概念図であって、第２図（ａ
）は幅変更のない通常鋳込時の鋳型短辺と鋳片１１の相
対運動、すなわち鋳片に固定された座標からみた短辺の
運動を示す。ある時刻において位置５ａにあった＠型短
辺は鋳込みが進行するに従って、鋳片を形成しながら鋳
片に沿って相対的に位置５ｂを経て位Ｗｔ、５ｃまで移
動する。この時鋳型短辺のメニスカス相当部が鋳片との
相対運動により鋳片上に描く軌跡を、メニスカス相当部
軌跡■、鋳型下端部が鋳片上に描く軌跡を鋳型上端部軌
跡Ｎとする。ある時点において、鋳型短辺が位置５ａＫ
６つだとすると、このときメニスカス相当部６で生成さ
れた鋳片上の部分は、ある時間経過後鋳型短辺が位置５
ｂに移動すると点７まで押込まれる。さらに鋳込が続け
られ、この点が鋳型下端を抜ける時点では点８まで押込
まれる。従ってメニスカス相当部軌跡Ｍと、ある時点に
おける鋳型短辺内壁との間隔９は、該時点における鋳片
のうける押込量を表わす。また、メニスカス相当部軌跡
Ｍと鋳型上端部軌跡Ｎとの間隔１０は鋳片が鋳型内でう
ける全押込量を表す。幅変更がない場合にはメニスカス
軌跡と鋳型下端軌跡は鋳片のいたるところで一定間隔で
あシ、鋳片は鋳造方向のどの部分も一定の押込みをうけ
る。−万Ｍ２図（ｂ）は従来の短辺を単に平行に移動さ
せる方式の幅縮小法のメニスカス軌跡と鋳型下端軌跡を
示す。この場合メニスカス軌跡Ｍと鋳型下端軌跡Ｎの間
隔は幅変更部で変化し、幅変更部分での押込量１２は非
幅変更部押込み量１３にくらべ増大する。この幅変更部
の押込量は短辺移動速度が犬きくなるほど犬となシ幅変
更部の押込量が適正範囲を越えるため、従来の幅変更法
では短辺移動速度をあげることができなかった。次に第
２図（ｃ）は従来の幅拡大法におけるメニスカス軌跡と
鋳型下端軌跡を示す。この場合もメニスカス軌跡Ｍと鋳
型軌跡Ｎは、一定間隔にならず、幅変更部分での押込量
１４は非幅変更部押込量１５にくらべて減少する。この
減少度合は幅変更速度の増大に伴って増大するので、従
来法においては幅拡大速度をあげることができなかった
。

聾た第３図（ａ）、山）、（、りは幅変更中の鋳型短辺
の移動法に改良を加えた従来の幅縮少法の一例を示す。

この方法は、鋳型短辺の前傾（第一段階）、鋳型短辺の
平行移動（第二段階）、鋳型短辺の後傾（第三段階）の
三段階より成シ、幅縮少の第１段階（第３図（→）とし
て鋳型短辺に連結されている駆動装置のうち下部装置を
移動させずに上部装置のみｖｍ′で移動し鋳型短辺を初
期傾きθ０から所定の傾きθｌにせしめ次に第２段階（
第３図（ｂ）　）として上下部両方の駆動装置を、同時
に速度Ｖ＝で駆動し所定鋳片幅を満たす位置まで鋳型短
辺を移動させ、−次に第３段階（第３図（Ｃ））として
今度は上部駆動装置を停止し、下部装置のみを速度Ｖｄ
で駆動し所定の鋳型傾きθ３に復帰させることにより鋳
片幅を縮少させるものである。この方法におけるメニス
カス相当部軌跡Ｍと鋳型下端部軌跡Ｍ、並びに鋳型の運
動を第４図（ａ）、中）に示す。第４図（ａ）は前記Ｖ
ｍがＶｒｒｒより大きい場合であり、第４図（ｂ）はＶ
ｍとＶｄが等しい場合である。両図共に、鋳型位置１６
は幅変更開始直前を、また鋳型位置１７は第１段階終了
時敬鋳型位置１８は第２段階終了時を、また鋳型位置１
９け第３段階終了時の鋳型短辺位置を示す。第４図（ａ
）より、ＶｍとＶｒｒｒ　が等しくない場合には第１段
階が生成される部分と、第３段階で生成される部分では
鋳型からうける押込が不足する。また第２段階階終了時
１８において鋳型内壁がメニスカス相当部軌跡Ｍよシ外
側にでる。前述したようにメニスカス相当部軌跡よシ測
った鋳型内壁面までの距離はその時点での押込量を表す
が、鋳型内壁面がメニスカス相当部軌跡より外側の場合
はこの時点において鋳型が鋳片から遠ざかっておシ当該
部がまったく押込を受けていないことになる。このため
当該部で一片凝固遅れに起因する欠陥が発生しやすい。

Ｖｍと■ｍ′を等しくした場合は、第２段階の鋳型短辺
傾度を適当に設定すれば第４図（ｂ）に示すように鋳型
内でうける全押込量を至る所で適正範囲内とすることが
できるが、第２段階終了時１８において鋳型内壁がメニ
スカス相当部軌跡より外側となる点は改善されない。従
ってこの方法においては幅変更速度は３０　ｉｉｎ程度
が限界であり鋳片欠陥の発生を防止しつつ幅変更速度を
高速化することは、できなかった。

（発明の構成・作用） そこで本発明者らは、種類の短辺移動パターンについて
そのメニスカス軌跡と鋳型下端軌跡を検討し試験を珠り
かえした結果本発明を創案したものでありその賛旨は１
扁可変連続鋳造法において、長辺を固定し短辺を移動す
るにあたシ、短辺のメニスカス相当部軌跡Ｍと鋳型下端
部軌跡Ｎをその間隔が鋳片幅から決定される押込許容量
を満たし、かつメニスカス相当部から鋳型下端部に至る
鋳型内面が前記ＭとＮの間に存在するように定め、鋳型
短辺を前記Ｍ、Ｎを満足するように移動することを特徴
とする幅可変連続鋳造法である。

次に本発明を図面に基づき詳、＃ＩＩＫ説明する。

第５図と第６図に本発明の幅変更法の概念図を示す。本
発明は鋳片上に描く鋳型短辺のメニスカス相当部軌跡Ｍ
と短辺鋳型下端部軌跡Ｎをその間隔から定まる許容押込
量内におさめ、かつ、幅変更中のいかなる時点において
もメニスカス相当部から鋳型下端部に至る短辺内壁が該
軌跡ＭとＮの間に存在する如く定めた曲線または、直線
または、曲線と直線の組合わせにより構成したことを特
徴とする。

第５図は幅縮少の場合の該軌跡ＭとＮの一例を示す。こ
の例ではメニスカス相当部軌跡Ｍは点２０から点２１に
至る曲線と点２１から点２２に至る直線並びに点２２か
ら点２３に至る曲線から構成されている。また鋳型下端
軌跡Ｎは点２４から点２５に至る曲線と点２５から点２
６に至る直線並びに点２５から点２７に至る曲線で構成
されている。第６図は本発明のうち幅拡大の場合の該軌
跡ＭとＮの一例をしめす。この例ではメニスカス相当部
軌跡Ｍは点２９から点３０に至る曲線で構成されている
。また鋳型下端軌跡Ｎは点３１から点３２に至る曲線で
構成されている。第５図、第６図において幅変更部の任
意位置２８における軌跡Ｍ、Ｎの間隔ｄｉは最大押込許
容量をｄｍａｘ％最小押込許容量をｄｍｉｎとして次の
条件を鉤たす。

ｄｍｉｎ　（ｄｉ　（ｄｍａｘ　（１）ここでｄｍｉｎ
　、ｄｍａｘは鋳片幅をＷｉとして次の式で与えるのが
適当である。

ｄｉがｄｍｉｎ以下の場合には鋳片コーナ一部に発生す
るエアギツプが防止できないために鋳片コーナ一部に表
面欠陥を生じたりブレークアウトを生じる可能性かたか
くなる。一方ｄｉがｄｍａｘを越える場合には鋳型の摩
耗や傷が増大する。

そこで鋳型内における全押込量を（１）式の範囲内に設
定することにより欠陥や設備障害なく、幅変更速度を増
大することが可能となる。

幅変更量が小さく（１）式を満たす一定の押込量が幅変
更の全域に渡ってとれる場合には、その押込量を選定し
幅変更中の申込量を一定としてもかまわ、γい。幅変更
中の申込量を一定とした場合を第７図に示す。第７図の
例ではＭとＮの間隔はいずれの点でも変わらない。すな
わち任意点である点３３、点３４、点３５におけるＶと
Ｎの間隔をｄＩｓ　ｄ２、ｄ３、とすると、ｄ、＝ａ２
＝＝ｄａである。

また、幅、変更量が犬きく、幅変更中に一定の適正押込
量がとれない場合、幅変更の全域に渡って連続的に押込
量を変化させるのではなく（１）、（２）、（３）式で
定まるｄｉの範囲内で段階的に押込量を変化させてもか
まわない。段階的に押込量を変化させる例を第８図（ａ
）、（ｂ）に示す。第８図（ａ）では押込量の変化を２
段階に分は点３６から点３７および点３９から点４０の
区間でＭとＮは一定間隔ｄｏであるが、点３７から点３
８および点４０から点４１の間で押込量をｄｆまで変化
させ適正な押込量を確保している。第８図（ｂ）では押
込量の変化を２段階に分は点４２から点４３および点４
４から点４５の間でのみ押込量を変化させている。

メニスカス相当部から鋳型下端に至る鋳型短辺内壁が常
に該軌跡ＭとＮの間に存在しかつその間隔が（１）、（
２）、（３）式を満たすような該軌跡ＭとＮは何通シか
めることができ、そのように該軌跡Ｍ、Ｎを設定するこ
とにより鋳片欠隔並びに設備障害は防止されるが、実際
の連続機操業に適用するに際しては要求される幅変更量
並びに制御装置に応じて適当な該軌跡ＭとＮを採用する
のがよい。

３０ｍｍ／ｍｉｎ以上の幅変更速度が要求されかつ幅変
更量が片側で１５ｗｎ以上の場合の適用例を第９図と第
１０図に示す。

第９図は幅縮少の適用例であシ、メニスカス　“和尚部
軌跡Ｍは点４６から点４７に至る半径Ｒの円弧と点４７
から点４８に至る直線および点４８から点４９に至る半
径Ｒ′の円弧で構成されている。また鋳型下端軌跡Ｎは
点５０から点５１に至る半径Ｒ′の円弧と点５１から点
５２に至る直線および点５２から点５３に至る半径Ｒの
円弧で構成されている。該軌跡Ｍ、Ｎを円弧で構成とす
ることにより、短時間で高い幅変更速度まで昇速か可能
となる。また該軌跡ＭとＮの間隔は鋳型短辺が位置５４
ａから５４ｂ、５４ｃ。

を経て位置５４ｄに移動するまでの間、一定間隔ｄとな
り、この間隔ｄを前記（１）、（２）、（３）式を満た
すように設定することにより欠隔が防止される。鋳型短
辺が位置５４ｄから位置５４ｅまで移動する間では幅変
更後の鋳片幅に合わせてＭとＮの間隔を調整する。鋳型
短辺内壁が常にＭとＮの間に存在するという条件は次の
様に円弧半径Ｒ，Ｒｉを定めることによシ実現される。

即ち鋳型短辺のメニスカス相当部と鋳型下端が円弧運動
をする場合に鋳型辺内壁がメニスカス相当部軌跡Ｍよシ
反鋳型中心側に出ないためには、鋳型内壁面がメニスカ
ス相当部において引いた該軌跡Ｍの接線より鋳型中心側
にある必要がある。この限界条件は鋳型内壁と該接線が
一致する場合でこの際の鋳型短辺と該軌跡Ｍ、　Ｎの位
置関係を第１１図に示す。第１１図より円弧半径Ｒ，Ｉ
（’は押込み許容量をｄとし、メニスカス相当部から鋳
型下端に至る鋳型短辺長を１として次式の関係を満足す
るように定める。

Ｒ≧（１２−ｄ２）／　２　ｄ　（４）Ｒ’＝Ｒ−ｄ　
（５） 円弧半径が（４）、（５）式を満たさない場合は鋳型短
辺が該軌跡Ｍ又はＮの外側に出るため鋳片欠陥を防止で
きない。

第１０図は幅拡大時の適用例を示す。メニスカス相当部
軌跡Ｍは点５５から点５６に至る半径Ｒ′の円弧と点５
６から点５７に至る直線および点５７から点５８に至る
半径Ｒの円弧で構成されている。また鋳型下端軌跡Ｎは
点５９から点６０に至る半径Ｒの円弧と点６０から点６
１に至る直線および点６１から点６２に至る半径Ｒ′の
円弧で構成されている。鋳型短辺は位置６３ａ、６３ｂ
、　６３ｃ、　６３ｄ、　６３ｅ　の順に鋳片に相対的
に運動する。この際の円弧半径Ｒ，Ｒ’は前記（４）％
　（５）式を満足するものとする。このような軌跡を採
用することによシ鋳片は至るところで適正押込量が確保
され鋳片欠陥が防止される、かつ短時間で高い幅変更速
度まで昇速か可能となる。

第１２図は本発明にかかる制御関係装置の概略図で、６
６は油圧シリンダー３ｃ、３ｄの油圧送給装置で、鋳片
幅制御装置６７からの指令に従って前記油圧シリンダー
３ｃ、３ｄを作動し、短片１ａを所望の傾きとし、さら
に前述のＭ、Ｎを満足する範囲において所望量移動させ
る。

６８は鋳造制御装置で、所定の計画に従って前記鋳片幅
制御装置６７に鋳片の幅の拡大、縮少を指令する。

６９ａ、６９ｂ　は油圧シリンダー３ｃ、３ｄのピスト
ン３ｅ、３ｆのストローク量検出装置で、所定の鋳片幅
制御が実施されているか否かの検出に用いられる。該検
出装置３ｅ、３ｆのフィードバック信号は鋳片幅制御装
置６６および該装置６６を経由して鋳造制御装置６８に
も伝達され、鋳造制御装置として利用される。

７０ａ、７０ｂは短片１ａの反力検出装置で、該装［置
７０ａ、７０ｂの検出信号によシ、鋳造異常の有無およ
び防止操作が行なわれる。

（実施例） 第９図に示した幅変更法を幅変更量が片側で５０咽を越
える場合に適用した。この際の最大幅変更速度（Ｍ、Ｎ
が曲線となる部分の幅変更速度）は８０　ｍ　／　ｍｉ
ｎとした。この結果幅変更に賛する時間が短縮され例え
ば鋳片幅１３００＋＋ｗから８２０■に変える場合鋳造
速度１．６ｍ／ａｎにおいて従来幅変更鋳片長は１２ｍ
を要していたが本発明方法により８ｍに短縮された。ま
た鋳片欠陥も有効に防止された。

（発明の効果） 本発明の適用によシ幅変更中のブレークアウトおよ・び
幅変更鋳片のたて別れや２重肌の発生が防止された。ま
た幅変更時間が短縮され、幅変変化のある鋳片数が減少
し、歩留と生産性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳片幅変更装置の１実施態様例にかかる一部切
欠概略斜視図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
は幅可変鋳造における押込量を説明するだめの概念図（
鋳片の長辺面に垂直な方向より見た断面図）で（ａ）は
定常調造゛の際の概念図、（ｂ）は従来法の幅細少時の
鋳造における概念図、（Ｃ）は従来法の幅拡大時の鋳造
における概念図、第３図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）は、従来の幅縮小法における鋳型短辺の
移動法の概略説明図、第４図（ａ）、（ｂ）は、第３図
（ａ）、（ｂ）、　（ｃ）の幅縮少法における鋳造の概
念図、第５図は本発明の幅縮少法のメニスカス相当部軌
跡Ｍと鋳型下端軌跡Ｎの概念図、第６図は本発明の幅拡
大法のメニスカス相当部軌跡Ｍと鋳型下端軌跡Ｎの概念
図、第７図は幅変更中の鋳片押込量が一定となる幅変更
法のＭ％　Ｎの概念図、第８図（ａ）、（ｂ）は幅変更
中の鋳片押込量を段階的に変化させた幅変更法における
Ｍ、Ｎの概念図、第９図は本発明の幅縮少法の実施例に
かかる概略説明図、第１０図は本発明の幅拡大法の実施
例説明図、第１１図は鋳型短辺がＭとＮの間に存在する
ためＲ％Ｒ′の条件を示す説明図、第１２図は本発明に
かかる制御要領概略説明図である。 ｌａ、ｌｂ・・・短辺鋳型　２ａ、２ｂ・・・長辺鋳型
３ａ、３ｂ短辺駆動装置４・・・鋳片 ５ａ、５ｂ、５ｃｍ短辺鋳型 １０　・・・鋳片が鋳型内で受ける押込量（片側）１１
　・・・鋳片 １３　・・・非幅縮少部の、−片が鋳型内で受ける押込
量（片側）１４　・・・幅拡大部の鋳片が鋳型内で受け
る押込量（片側）１５　・・・非幅拡大部の切片が５＠
型内で受ける押込量（片側）２８　・・幅変更Ｍ４片上
任意位置 ３３〜３５・・・鋳片上の任意点 第５図 ツノ 第６図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 １二 乙Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 幅可変連続＠造法において、長辺を固定し短辺を移動す
   るにあたり、短辺のメニスカス相当部軌跡Ｍと鋳型下端
   部軌跡Ｎをその間隔が鋳片幅から決定される押込許容量
   を満たし、かつメニスカス相当部から鋳型下端部に至る
   鋳型内面が前記ＭとＮの間に存在するように定め、鋳型
   短辺を前記Ｍ、Ｎ？満足するように移動することを特徴
   とする幅可変連続鋳造法。