JPS6239065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属の連続鋳造において、鋳片支
持ロールの曲りを、鋳片引抜中に検出し、矯正す
る方法に関する。

周知のように、連続鋳造においては、鋳型内に
注入された溶融金属は鋳型によつて冷却され、あ
る一定の凝固殻を形成した後鋳片支持ロール群内
を冷却されながら引抜かれ完全凝固後に所定の長
さに切断される。この様な連続鋳造作業におい
て、鋳片支持ロールから鋳片に加わる圧力のコン
トロールは、とくに鋳片内部に未凝固部がある範
囲において、鋳片の部分的濃厚偏析、中心ワレな
どの発生に関連して、鋳片品質管理上非常に重要
なことである。

従来鋳片支持ロールから鋳片に加わる圧力のコ
ントロールは、相対向する１対のロール間隔をあ
る一定値に制御する方法（これを定位制御とい
う）か、あるいは１対のロールの内可動ロール
（非固定ロール）に加える押圧力を一定値に制御
する方法（これを定圧制御という）が一般に用い
られている。このような圧力コントロールにおい
て、ロールに曲りがない場合は、ロール胴長方
向、すなわち鋳片巾方向に一様な圧力コントロー
ルが出来るが、ロールに曲りがある場合は定位制
御であれ、定圧制御であれ、鋳片巾方向の圧力分
布は一定にならず、ロール曲りの凸側が鋳片に接
するときには、鋳片中央部に加わる圧力が過大と
なり、又ロール曲りの凸側が鋳片の反対側にある
ときには鋳片バルジングが大きくなつたりする事
から、とくに鋳片内部に未凝固部がある範囲にお
いて上記の様な状態が生じると、バルジングとの
相互作用により中心割れ又は中心偏析の部分濃化
を生じたりする問題があつた。

本発明は上記の点に鑑み鋳片引抜中にロールの
曲りを検出し、このロール曲りの凸側が鋳片から
離れている間にロールを内部から冷却する冷却水
あるいはロールと鋳片の接触部を冷却している冷
却水の何れか一方または両方を遮断もしくは減量
することによつてロールの曲りを矯正し、もつて
引抜中の鋳片に加わる圧力を鋳片巾方向にも一様
にコントロールするようにしたものである。

以下本発明を実施例にもとずき説明する。

第１図は鋳片支持ロール群のなかのある１対の
ロールの周辺装置を鋳片引抜方向から見た正面図
である。

図において１は鋳片、２は固定側のロール、３
は可動側のロール、４はロール２のチヨツク部に
設けたロードセル、５はロール３のチヨツク部に
設けたロードセル、６は油圧シリンダーである。

今第１図の装置においてロール３を油圧シリン
ダー６により定位制御しているとすると、鋳片引
抜中にロール２、および３に曲りがない場合は、
ロードセル４及び５の出力、すなわち、ロール反
力は、鋳片の厚さ変動や表面凹凸により若干の変
動はあるもののロールの回転位置による変動はな
い。しかしながら連続鋳造操業においては、鋳込
中の溶融金属取鍋から次の取鍋へ変わるときや、
鋳片巾を変更する際に一時的に鋳片引抜きを停止
することがしばしばあり、このような引抜停止時
にはロールの鋳片に接している側が熱により膨張
してロール曲りが生じる。この曲りは鋳片引抜を
再開しても回復には時間を要し、次の引抜き停止
時には再び曲りが生じ、結局、鋳造作業中の殆ん
どの期間にわたつてロールは大なり小なり曲りを
有した状態となつている。従つて鋳片引抜中のロ
ードセルの出力信号の波形は第２図に示すように
ロールの回転に相応した周期とロール曲りの大き
さに比例した振巾をもつたものとなる。

なお、第１図の装置においてロール３を定圧制
御する場合はロードセル５の出力はロール曲りと
対応したものとはならないので、この場合は同図
中に８で示した非接触変位計（例えば渦流式変位
計）により、ロール曲りを検出すればよい。検出
方法は、曲りを検出すべき各ロールに第１図に示
す様にロール１本につき３個の変位計８を、曲り
のない基準状態でロール表面からの離間距離が等
ギヤツプ量となる様配置する。そして両サイドに
配置した変位計を基準として、ロール中心部の変
動量を計測する事によりロールの曲りを検出でき
る。又当然の事ながら測定に使用する非接触変位
計は耐高温用の変位計又は冷却用水冷ジヤケツト
等を装備したものを使用する。又、設備的にスペ
ースが取れればロール背面に取り付けた方が変位
計に対する熱負荷の点からは有利となる。変位計
の実用的な配置としては必ずしも３個の変位計を
使用しなくても良く、基本的にはロールの片サイ
ドとロールの中央部２個の配置で構成しても実現
可能である。非接触変位計８を用いた場合、（ロ
ール２に対して、同変位計７を用いた場合も同
じ）であつても、出力信号の波形は第２図と同様
な波形となるので、以下の説明においては、ロー
ドセルを用いた場合を例にとつて説明する。

さて上に述べたようにロールが曲りを有した状
態であるにもかかわらず、従来はこの曲りを鋳片
引抜中に検出しかつこの曲りを矯正するというこ
とは全く試みられていなかつたのである。本発明
者等は、鋳片引抜中にロール曲りを効果的に矯正
することについて、鋭意研究の結果ロール曲りの
検出信号が第２図に示したように、ロールの回転
に相応した周期とロール曲りに比例した振幅を有
していることに着目し、この周期性のある曲り検
出信号とロールの回転信号とを組合せ、ロール曲
りの凸側が鋳片から離れている間にロールを内部
から冷却する冷却水あるいはロールと鋳片の接触
部を冷却している冷却水の何れか一方または両方
を遮断もしくは減量することによつてロール曲り
を矯正する方法を創案したものである。

以下本発明をさらに詳しく説明する。第２図に
おいてピーク点P₁（P′₁……）はロール曲りの凸
側が鋳片面に接している時t₁（t′₁……）における
ロール反力に対応し、ピーク点P₂（P′₂……）は
ロール曲りの凸側が鋳片と正反対側にある時t₂
（t′₂……）におけるロール反力に対応するもので
あり、周期Ｔ（T′……）はロールの１回転に要
する時間に対応するものである。又、振巾Ｐ
（P′……）はロール曲りの凸側が鋳片表面に接し
ている時のロール反力と凸側が鋳片と正反対側に
ある時のロール反力の差に対応するもので、これ
はロール曲りの大きさに対応するものである。

一方ロールの回転角度は、鋳片引抜速度をυ、
ロール直径をＤとすると、回転角度Ａは Ａ＝３６０／πＤ∫^ｔ _２ｔ１υdt ……(1) と表わせる。そこでロール回転角度の起算点を第
２図に示した時刻t₁（t′₁……）すなわちロール曲
りの凸側が鋳片に接した時とし、(1)式によつて得
られる回転角度Ａが180゜±θ（但し、±θは後述
する水の遮断、減量を行うロール回転角度範囲）
となる時間帯にロールを内部から冷却する冷却水
あるいはロールと鋳片の接触部位を冷却している
冷却水の何れか一方または両方を遮断もしくは減
量すれば、この時間帯はロール曲りの凹側が鋳片
側にあるので、該凹側が鋳片からの熱伝達によつ
て膨張し、これをロールの回転毎に繰返すことに
よつてロール曲りが矯正されることとなる。

ここで前記の角度θは90゜以下であれば曲り矯
正効果があるが、実用的には45゜以下の方が矯正
効率が高い。すなわちロール曲りの凸側が鋳片の
反対側で90゜（回転角度にしてＡ＝180゜±45
゜）の角度範囲にある間に前記冷却水を遮断もし
くは減量するのが効果的である。第３図は鋳片冷
却帯におけるロール配置および水冷ノズルの配置
例を示す側面図である。

この図は水冷ノズルに高圧エヤーを供給して水
を噴霧状にして冷却するいわゆる気水冷却法の場
合の例である。気水冷却法の場合は、噴霧水は角
度をもつてノズルから噴出し鋳片を冷却するとと
もにロールの鋳片と接する部分を冷却する。

第３図において、ロールＲ_o-1，Ｒ_o，Ｒ_o+1を固
定ロール、ロールR′_o-1，R′_o，R′_o+1を可動ロー
ル（定圧制御）とすると、固定ロールには軸受部
にロードセルＬ_o-1，Ｌ_o，Ｌ_o+1を設定し、可動ロ
ールには非接触変位計（図示は省略）を設置して
ロール曲りを検出する。

ロール曲りを矯正するには、当該ロール（たと
えばロールＲ_o）の前後（鋳片１の引抜方向の前
と後）の水冷ノズル（Ｎ_o，Ｎ_o+1）の水を遮断も
しくは減量するか或いは水冷ノズルに供給するエ
ヤーを遮断して水冷ノズルからの水流の角度を狭
めるかしてロールの鋳片と接触する部分の冷却を
一時間に停止または緩和する。この冷却の停止ま
たは緩和は前述したようにロール曲りの凹側が鋳
片側にあるときに行う。なおこの水冷の一時的な
停止または緩和による鋳片に対する冷却能の減少
を補償するために当該ロールの上流側あるいは下
流側において一時的に水冷を強くする方法を併用
することが好ましい。

第４図は鋳片冷却帯における水冷ノズルの別の
配置例を示す側面図である。

この図は、通常の鋳片冷却用水冷ノズル（Ｎ
_o，N′_o）とは別にロール冷却用水冷ノズル（Ｍ
_o，N′_o）を設けた場合の例である。この場合に
は、ロール曲り矯正のための冷却水の遮断、減量
はロール冷却用水冷ノズルについて行えばよい。

また図には示していないが、ロール内部に通水
してロールを内部から冷却する方式のロールの場
合は、このロール冷却用の水を遮断、減量するこ
とによつてもロール曲り矯正が可能であり、また
第３図、第４図の水冷ノズルの冷却水の遮断、減
量と併用してもよい。

つぎに第３図の水冷ノズルの水の遮断を行う場
合を例にとつて、実際の制御フローを第５図によ
り説明する。第５図は１つのロールについての制
御フローの例を示したものである。ロール回転毎
のロードセル出力から振巾Ｐを検出し該振巾Ｐが
予じめ定めた一定値を超えたときからロールがｉ
回転（ｉは２〜５程度）する間のロードセルの出
力からｉ個のピークP₁（又はP₂）を検出してｉ個
の周期Ｔを算出し、これから平均周期Taveを算
出する。この平均周期Taveは以後のロール回転
毎の通水の停止、再開にあたつてロール回転角度
算出時の開始時点（リセツト時点）を決めるため
のものである。一方ｉ回転目のピーク点P₁i検出
時点を最初の起点として前記平均周期Tave毎に
ロール回転角度Ａを前記(1)式により算出する。そ
して算出したロール回転角度Ａが通水停止点 （＝180゜―θ）になつたとき電磁弁をオフして通
水を停止し、ロール回転角度Ａが通水再開点 （＝180゜＋θ）になつたとき電磁弁をオンして通
水を再開する。この操作をロール回転毎にロール
曲りが一定値以下（振巾Ｐが一定値以下）になる
まで繰返す。

以上の制御フローを曲り矯正を必要とする各ロ
ールについて適用すればよいのであるが、ロール
が多数の場合は、各ロードセルの出力から、ロー
ル曲りが最も大きいロールを選出し、該曲り最大
のロールについて前記水冷制御を行い、引続き一
定時間毎に同様のことを繰返す方式を取ることに
よつて制御系のなかの演算装置を１つの装置で共
用させ、装置費用を消減するように構構成しても
よい。なお、以上の説明におけるロードセル出力
とは、鋳片厚さ方向のロール反力、鋳片引抜方向
のロール反力、ロール胴長方向のロール反力のい
づれであつてもよい。また定位制御ロールに対し
ては油圧力の変化を検出してロール曲りを検出す
るようにしてもよく、また駆動ロール（ピンチロ
ール）に対しては駆動電流または回転トルクの変
化を検出してロール曲りを検出するようにしても
よい。

実施例 曲率半径10.5mの曲げ型スラブ連鋳機で、スラ
ブサイズ220mm厚×2200mm幅のスラブを連鋳中、
曲げ矯正点以降の水平部の引抜ピンチロール群
（以下PRと表示する）に対して、本発明方法を実
施した。

ピンチロール部位により鋳片の凝固殻（シエ
ル）の強度は異なり、下流になる程冷却が進み強
度は大となり同一条件下のロール反力は増大す
る。ロール曲りと鋳片品質の関係を調査したとこ
ろ、ロール曲り量が0.5mm以上になると鋳片品質
が悪化することが判明した。鋳造方向に見て第１
番目のNo.1PRと第４番目のNo.4PRの曲り量と反力
の関係を調査したところNo.1PRの場合はロール曲
り0.5mmのとき0.8トン、No.4PRの場合はロール曲
り0.5mmのとき2.0トンであつた。又、水冷遮断角
度範囲θと矯正量△ｐ（トン）との関係を水量を
パラメーターにして調査したところ、θ＝±45゜
以上になると矯正量はあまり増大しないことが判
明したので水冷遮断角θを±45゜を採用した。θ
＝±45゜での矯正量は通常使用水量である400
／minのとき0.2トンであつた。

以上の結果からロール反力の値がNo.1PRの場合
0.8トン、No.4PRの場合2.0トンになつた時点で水
冷遮断制御を実施するようにした。No.1PRの場合
は水冷遮断を４回、No.4PRの場合は10回、それぞ
れロールの回転に合わせて所定角度範囲の水冷遮
断を実施し矯正を行つた。

以上述べたように、本発明においては、鋳片引
抜中に鋳片支持ロールの曲りを検出し曲りが一定
値をこえたときにロール曲りの凸側が鋳片から離
れている間にそれまでロールを冷却していた冷却
水を一時的に遮断もしくは減量することによつて
ロール曲りを矯正し、鋳片引抜中にロールから鋳
片に加わる圧力を常に一定にコントロール出来る
という優れた効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明の実施例を示す図
で、第１図は１対の鋳片支持ロールの周辺装置を
示す正面図、第２図はロールに設けたロードセル
の出力信号の波形例を示す図、第３図はロールお
よび水冷ノズルの配置例を示す側面図、第４図は
水冷ノズルの別の配置例を示す側面図、第５図は
１つのロールについて水冷制御フローを示す図で
ある。 １……鋳片、２……固定側ロール、３……可動
側ロール、４，５……ロードセル、６……油圧シ
リンダ、７，８……変位計、Ｒ_o，R′_o……ロー
ル、Ｎ_o，N′_o，Ｍ_o，M′_o……水冷ノズル、Ｌ_o…
…ロードセル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続鋳造機の鋳片支持ロールの曲りを鋳片引
   抜き中に検出し、ロール曲りの凸側が鋳片から離
   れている間にロールを内部から冷却する冷却水あ
   るいはロールと鋳片の接触部を冷却している冷却
   水の何れか一方または両方を遮断もしくは減量す
   ることを特徴とする連続鋳造機のロール曲り矯正
   方法。