JPWO2012111649A1 - 連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上述の二次冷却帯では、鋳片の凝固を進めるための冷却が重要であると共に、過冷却による鋳片の割れ等の品質欠陥を防止することも重要である。そのため、鋳片表面の温度測定を行うことが重要である。
鋳片表面の温度測定を定常的に行う場合、温度測定装置には、測定精度の長期維持が不可欠である。上記課題に対して、以下の発明が開示されている。
特許文献1には、鋳片の表面温度を測定するに際し、水蒸気の影響を抑制するため、鋳片表面の温度測定範囲への二次冷却水の噴霧を一時的に中断し、二次冷却水による水蒸気の発生を抑制した状態で、鋳片の表面温度を測定する方法が記載されている。特許文献2には、測定部分をフードで囲い、そのフード内をエアーパージすることで、鋳片の表面温度を測定する際の水蒸気等の影響を抑制する方法が記載されている。
特許文献1に記載の方法では、一時的とはいえ、二次冷却水の噴霧を中断するため、鋳片の表面温度が復熱により上昇する。そのため、定常状態での鋳片の表面温度を正確に測定できない。その上、鋳片に復熱が起こるため、鋳片の鋳造方向に隣り合うロール間でのバルジングに伴う鋳片内質の悪化が懸念される。このバルジングとは、連続鋳造機で鋳片を製造する際に、鋳片内部の液相の静圧により、鋳造方向に隣り合うロール間(鋳片が支持されていない領域)で鋳片が膨らむ現象である。
また、引用文献1の記載から、鋳片の温度測定は、二次冷却水の噴霧を中断しなければ、水蒸気が悪影響する場所で行われていることが明白である。そのため、噴霧を中断しない期間は、温度計への結露や粉塵付着が発生し、測定精度に悪影響を及ぼす。
加えて、特許文献1では、温度計を鋳片の幅方向一側方の上方位置に設置して、鋳片表面の温度測定を鋳片の斜め上方(鋳片表面の上方とは異なる位置)から行っているため、温度計の設置位置とは反対側に位置する鋳片のエッジ部分と周辺環境との識別が困難になる。従って、鋳片の幅を正確に確定することができず、この鋳片のエッジ部分の位置を特定できない。そのため、エッジ部分の温度測定が困難となり、正確な温度測定を実施できない。
また、フードや鋳片に向けてエアーパージを行う装置を、ロールセグメントに設置する必要がある。そのため、例えば、ロールセグメントを交換する際、その都度、これらの取り外しや取り付けの作業を行う必要があり、交換時間の延長に伴う鋳片の生産ロスが発生する。加えて、鋳片温度を測定する部分に設置したフードが、何らかの要因で固定部から脱落した場合、フードと鋳片が接触して、鋳片へのカキ疵発生の原因となる可能性がある。
つまり、測定精度の長期維持を達成して、かつ、メンテナンス性にも優れた鋳片表面の温度測定装置は、未だ提供されていなかった。
(1)すなわち、本発明の一態様に係る連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置は、連続鋳造機の二次冷却帯で、鋳型から引き抜かれてロールによって搬送される鋳片の幅方向の一部又は全部の表面温度を測定する温度測定装置であって、
前記ロールを回転自在に支持するロール支持部の側方に設置された支持部材と;基部が前記支持部材に回動自在に取り付けられたアーム部材と;このアーム部材の先端部に設けられ、前記鋳片の表面から1.0m以上4.5m以下の高さ位置に、受光口が配置可能とされた放射温度計と;を有する。
さらに、回動自在に取り付けられたアーム部材の先端に放射温度計を設置することで、例えば、連続鋳造機のメンテナンス(例えば、ロールや二次冷却水用配管の整備)の際には、支持部材を中心にしてアーム部材を回動させて、放射温度計を移動(退避)させることができ、メンテナンスの邪魔にならない。更に、放射温度計を移動できるため、例えば、放射温度計の清掃等のメンテナンスを、連続鋳造機を停止することなく実施できる。
すなわち、上記の態様を採用することで、鋳片の表面温度の測定精度を低下させる水蒸気等の影響を抑制、更には防止し、かつ、連続鋳造時における温度計のメンテナンス性を向上させ、連続鋳造機のメンテナンス作業の簡略化を図ることが可能となる。
上記した構成において、隣り合う短尺アームの折り曲げ角度等を変更することで、例えば、鋳片の引き抜き(鋳造)方向の異なる位置において、鋳片の幅方向中央部付近でその表面温度を測定することもできる。その結果、鋳造速度を変更しても、鋳型の出側以降で鋳片の冷却時間を一定とした位置における鋳片表面の温度測定が可能となるため、鋳造品質の向上にも寄与できる。
鋳片の温度測定は、品質管理のため、略同一の位置を定点観測的に測ることを目的としていることから、メンテナンスのために、アーム部材ごと移動させるということについては、従来考えられていなかった。
図1A、図1Bに示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置(以下、単に温度測定装置ともいう)10は、連続鋳造機11の二次冷却帯12で鋳型(図示しない)から引き抜かれロール(図示しない)によって搬送される鋳片13の幅方向の表面温度を、測定する装置である。温度測定装置10を設置する連続鋳造機11は、垂直曲げ型又は湾曲曲げ型の連続鋳造機であるが、これに限定されるものではなく、例えば、垂直型の連続鋳造機等でもよい。以下、詳しく説明する。
ロールは、複数のロールを一体構造とすることなく構成したものでもよい。この場合、ロールの連続鋳造機からの取り外し作業や連続鋳造機への取り付け作業は、1本のロール(冷却用ノズルも含む)が取り付けられたロール支持部ごとに個別に行われる。
支柱15は、ロールセグメント14の側方、即ち鋳片13の鋳造方向に沿って連続鋳造機11外(連鋳機外)に設けられた通路20に立設されている。ここでは、支柱を使用したが、温度計19を目標高さ位置に配置できれば、支持部材は、支柱に限定されない。
上記したロールセグメント14の側方とは、搬送される鋳片13を平面視した場合のロールセグメント14(鋳片13)の側方を意味する。従って、支柱15の設置位置は、上記した通路20に限定されるものではない。すなわち、ロールセグメント14以外(連続鋳造機11本体以外)であれば、例えば、連続鋳造機11の架台等でもよい。支柱15のロールセグメント14からの距離は、後述するようにアーム部材17が回動して、温度計19を配置及び退避できれば、特に限定されない。
アーム部材の形状は、上記した形状に限定されるものではなく、連続鋳造機11の周辺環境に応じて、例えば、平面視して「L」字状や「V」字状、または円弧状等にもできる。
支柱15に対するアーム部材17の回動は、例えば、作業者が手動で行っているが、アーム部材に駆動手段を設け、制御部により自動で行うこともできる。
アーム部材には、更に、その長さを調整自在とする伸縮機構を設けてもよい。
この伸縮機構としては、例えば、支柱に対してアーム部材を、その長手方向に沿って往復移動自在とした従来公知のスライド式や、アーム部材の長さを伸縮させる従来公知の蛇腹式等があるが、これらに限定されるものではない。
アーム部材の回動領域は、アーム部材が移動できればこれに限定されるものではなく、例えば、鋳片表面に直交する面内とすることもできる。具体的には、アーム部材又は支柱に設けられた回動軸の回動中心を、鋳造方向と平行に配置することで、アーム部材を鋳片表面から離れる方向又は近づく方向へと回動できる。
放射温度計19の受光口は、鋳片13の表面から1.0m以上4.5m以下の高さ位置に配置される。
受光口の配置高さ位置が鋳片の表面から1.0m未満になると、二次冷却水により発生する水蒸気の拡散に必要な距離を確保できない。その結果、結露や、温度計への水蒸気や粉塵の付着が発生し、測定精度が低下する。そのため、受光口の配置高さ位置は、鋳片13の表面から1.0m以上とする。ただし、ロールセグメントの上端は、鋳片表面から1m弱の高さ位置に達する場合がある。その場合、温度計を旋回移動させた際に温度計がロールセグメントに接触し、測定位置への移動が不可能となる。この接触を確実に避けるためには、好ましくは、鋳片13の表面から1.3m以上、さらに好ましくは、表面から1.5m以上である。
上記した鋳片13の表面からの受光口の配置高さ位置は、支柱15の高さ(長さ)を変更することで調整できるが、例えば、支柱に昇降手段を設け、支柱の高さを可変にして、調整することもできる。
一般の連続鋳造機は、鋳造可能な鋳片の幅が1mを超えることが通例である。このため、鋳片13の表面温度を、その幅方向の略中央部から測定するには、アーム部材17の長さを、温度計19の回転半径が、支柱15の回動中心から鋳片13の側面までの距離と、0.8m(=「鋳片の半幅0.5m」+「中央位置からのずれ0.3m」)との和、程度となるように設定する。
隣り合うロールセグメント14の間から、鋳片13の表面温度をより精度よく測定するには、アーム部材17の先端部に、温度計19を傾動させるための架台を設け、この架台に温度計19を取り付けるのがよい。これにより、例えば、温度計19を傾動させて、測温位置や測温範囲の調整(微調整も含む)を行うことができる。
温度計19は、アーム部材の長手方向に沿って往復移動可能であってもよい。
温度測定装置には、温度計の受光口に向けてエアーパージを行う手段(例えば、風速が2〜10m/秒)を設けてもよい。これにより、測温時の誤差を低減でき、測温精度の向上が図れる。
図1Aに示すように、連続鋳造の開始前に、温度計19の配置位置が、鋳片13の幅方向中央部付近で、かつ、隣り合うロールセグメント14間の上方位置となるように、支柱15を中心としてアーム部材17を回動させる(図1Aでは時計回り)。支柱15の高さは、温度計19の受光口が、鋳造方向に搬送される鋳片13の表面から、1.0m以上4.5m以下の高さ位置となるように調整している。
上記の通りに配置したことで、鋳型から引き抜かれた鋳片13を、その鋳造方向に搬送しながら、二次冷却帯12で鋳片13の幅方向の表面温度が測定可能となる。鋳片の表面温度は、目的に応じて、幅方向の一部でもよく、また幅方向全部(全幅)でもよい。
温度計19は、鋳片表面から1m以上離れているため、受光口への水蒸気や、粉塵の付着は抑制されているが、長期間使用した場合や故障した場合には、温度計19の清掃やメンテナンスを行う必要がある。この場合、図1Bに示すように、支柱15を中心としてアーム部材17を上述の配置時とは逆方向に回動させ(図1Bでは反時計回り)、温度計19を連続鋳造機11の幅方向端部である温度計19のメンテナンス可能位置まで移動させる。これにより、温度計19のメンテナンスを行うたびに、連続鋳造機11を停止する必要がなくなり、温度計19のメンテナンスが常時可能になる。
温度計19や連続鋳造機11のメンテナンスが終了した後は、上記した手順とは逆の手順で、温度計19を、鋳片13の幅方向中央部付近で、かつ、隣り合うロールセグメント14間の上方位置となるように再配置し、鋳片13の表面温度を測定する。
温度測定装置30のアーム部材31は、複数(ここでは2本であるが、3本以上でもよい)の短尺アーム32、33で構成されている。隣り合う基側の短尺アーム32と先側の短尺アーム33とは、連結部34を介して折り曲げ自在に連結されている。隣り合う短尺アーム32と短尺アーム33の折り曲げは、例えば、作業者が手動で行うが、アーム部材に駆動手段を設け、制御部により自動で行うこともできる。
折り曲げを行うことで、アーム部材31の形状は、平面視して直線状(「I」字状)のみならず、「L」字状や、「V」字状等にすることもできる。
前記した図1A、図1Bに示す温度測定装置10のアーム部材17には、これを折り曲げ自在にする連結部が無かった。そのため、アーム部材17を旋回させて温度計19をメンテナンスが容易となる連続鋳造機11外へ退避させようとしても、連続鋳造機11の周辺に各種装置が設けられとても狭隘である場合には、アーム部材17が構造物21に衝突して、退避できない。
上記したように、アーム部材31を複数の短尺アーム32、33で構成し、これらを折り曲げ自在の構成とすることで、狭隘な場所でも、温度計19がメンテナンスが容易となる連続鋳造機11外へ退避可能となる。
温度計19の退避前、即ち図2Aでは、温度計19は、鋳片13の幅方向中央部付近で、かつ、隣り合うロールセグメント14間の上方位置に配置され、鋳片の幅方向の表面温度を測定している。このとき、アーム部材31は直線状になっているが、温度測定位置に応じて、「L」字状や「V」字状等に折り曲げられていてもよい。
温度計19を退避させる場合、まず、図2Bに示すように、支柱15を中心としてアーム部材31を温度計19が連続鋳造機11外に向かう方向に回動させる(図2Bでは反時計回り)。このとき、短尺アーム32、33を連結する連結部34が、平面視して連続鋳造機11外となる位置まで、アーム部材31を回動させる。
上記したように、温度測定装置30の支柱15とアーム部材31は、温度計19の退避手段を構成している。上記の構成により、アーム部材31(又は温度計19)が構造物21に衝突することを防止しながら、温度計19の連続鋳造機11外への退避を確実にできる。そのため、幅方向端部に退避した場合よりも、温度計19のメンテナンス性が一層向上する。更に、温度計19を連続鋳造機11外へ退避させることができるため、連続鋳造機11のロールや二次冷却関連の設備の取り付け取り外し等のメンテナンスも容易となる。
なお、メンテナンスの内容によっては、連鋳機外まで退避させずに幅方向端部に退避させても構わない。
温度測定装置40のアーム部材41は、複数(ここでは2本であるが、3本以上でもよい)の短尺アーム42、43で構成され、この隣り合う基側の短尺アーム42と先側の短尺アーム43とは、連結部44を介して折り曲げ自在に連結されている。2本の短尺アーム42、43のうち、先側の短尺アーム43には、その長さを調整自在とする伸縮機構45が設けられている。伸縮機構は、基側の短尺アームのみに設けてもよく、更には、双方(2以上)の短尺アームに設けてもよい。
上記の構成により、アーム部材41は、その形状を、平面視して直線状(「I」字状)や「L」字状、「V」字状等にすることができ、更にコンパクト化も図れる。
温度計19の退避前、即ち図3Aでは、温度計19を、鋳片13の幅方向中央部付近で、かつ、隣り合うロールセグメント14間の上方位置に配置して、鋳片の幅方向の表面温度を測定している。このとき、アーム部材41は直線状になっているが、「L」字状や「V」字状等であってもよい。
温度計19を退避させる場合、まず、図3Bに示すように、支柱15を中心としてアーム部材41を連結部44が連続鋳造機11外に向かう方向に回動させる(図3Bでは反時計回り)。このとき、短尺アーム42、43を連結する連結部44が、平面視して連続鋳造機11外となる位置まで、アーム部材41を回動させる。それと同時に、先側の短尺アーム43が、鋳片の鋳造方向に対して直交する方向となるように、先側の短尺アーム43を基側の短尺アーム42に対して回動させる(図3Bでは時計回り)。
そして、図3Dに示すように、支柱15を中心として基側の短尺アーム42を温度計19が、連続鋳造機11内から離れる方向に回動させる(図3Dでは反時計回り)。このとき、温度計19が、平面視して連続鋳造機11外となる位置まで、短尺アーム42を回動させる。
上記の通り、温度測定装置40の支柱15とアーム部材41は、温度計19の退避手段、更には位置変更手段を構成している。
以上のように、本実施形態に係る連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置を用いることで、鋳片の表面温度の測定精度を低下させる水蒸気等の影響を抑制、更には防止し、更には、連続鋳造時における温度計のメンテナンス性を向上させ、連続鋳造機のメンテナンス作業の簡略化を図ることができる。
図4に示す温度測定誤差は、熱電対によるバッチ測定値と、放射温度計の測定値とを比較して、「(熱電対によるバッチ測定値)−(放射温度計の測定値)」により求めた。受光口の下部に、2〜10m/秒の風速の送風を行った場合(ブロワ―有り/●印)と、送風を行わなかった場合(ブロワ―なし/○印)とに分けて、結果を示す。
高さが1.0m未満の場合、温度計を数週間使用した後、受光口に異物が付着して、温度測定結果に10℃以上の誤差が見られた。一方、高さが4.5m超(図4では5.0m)の場合、支柱とアーム部材等によって固定された温度計が、測定場所周囲に配置されたロール等の低温構造物の影響を受け、温度測定結果に大きな誤差が見られる場合があった。
しかし、この範囲では、受光口下部に送風を行った場合の誤差がより小さくなった。つまり、送風有りの条件が、誤差をより小さくできる点で好ましい条件である。
以上の結果から、本発明の実施形態に係る連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置を用いることで、鋳片の表面温度の測定精度を低下させる水蒸気等の影響を抑制、更には防止できることを確認できた。
前記実施の形態においては、ロール支持部の幅方向一方側に、鋳片表面の温度測定装置を設置した場合について説明したが、ロール支持部の幅方向両側(鋳片の引き抜き方向の同一位置又は異なる位置)に、鋳片表面の温度測定装置を設置してもよい。
鋳片表面の温度測定装置を一箇所のみ設置した場合について説明したが、鋳片表面の温度測定装置を、鋳片の引き抜き方向にわたって複数箇所設置してもよく、更には、鋳片の引き抜き方向にわたって、ロール支持部の幅方向両側に交互(ジグザグ状)に複数箇所配置してもよい。
11 連続鋳造機
12 二次冷却帯
13 鋳片
14 ロールセグメント(ロール支持部)
15 支柱(支持部材)
16 基部
17 アーム部材
18 先端部
19 放射温度計
20 通路
21 構造物
30 連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置
31 アーム部材
32、33 短尺アーム
34 連結部
40 連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置
41 アーム部材
42、43 短尺アーム
44 連結部
45 伸縮機構
46 長孔
を低下させる水蒸気等の影響を抑制、更には防止し、かつ、連続鋳造時における温度計のメンテナンス性を向上させ、連続鋳造機のメンテナンス作業の簡略化を図ることが可能な連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010]
上記の課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
(1)すなわち、本発明の一態様に係る連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置は、連続鋳造機の二次冷却帯で、鋳型から引き抜かれてロールによって搬送される鋳片の幅方向の一部又は全部の表面温度を測定する温度測定装置であって、
前記ロールを回転自在に支持するロール支持部の側方に設置された支持部材と;基部が前記支持部材にこの支持部材を中心に回動自在に取り付けられたアーム部材と;このアーム部材の先端部に設けられ、前記鋳片の表面から1.0m以上4.5m以下の高さ位置に、受光口が配置可能とされた放射温度計と;を有する。
[0011]
(2)上記(1)に記載の連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置では、前記アーム部材は複数の短尺アームで構成され、かつ、互いに隣り合う前記各短尺アームは連結部を介して折り曲げ自在に連結されていてもよい。
[0012]
(3)上記(2)に記載の連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置では、前記各短尺アームの少なくとも1つが、その長さを調整自在とする伸縮機構を有していてもよい。
[0013]
(4)上記(1)に記載の連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置では、前記アーム部材は、その長さを調整自在とする伸縮機構を有していてもよい。
発明の効果
[0014]
本発明の上記態様に係る連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置は、ロール支持部の側方に設置された支持部材と、基部が支持部材に取り付けられたアーム部材と、このアーム部材の先端部に設けられ、鋳片の表面から1
Claims (4)
- 連続鋳造機の二次冷却帯で、鋳型から引き抜かれてロールによって搬送される鋳片の幅方向の一部又は全部の表面温度を測定する温度測定装置であって、
前記ロールを回転自在に支持するロール支持部の側方に設置された支持部材と;
基部が前記支持部材に回動自在に取り付けられたアーム部材と;
このアーム部材の先端部に設けられ、前記鋳片の表面から1.0m以上4.5m以下の高さ位置に、受光口が配置可能とされた放射温度計と;
を有することを特徴とする連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置。 - 前記アーム部材は複数の短尺アームで構成され、かつ、互いに隣り合う前記各短尺アームは連結部を介して折り曲げ自在に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置。
- 前記各短尺アームの少なくとも1つが、その長さを調整自在とする伸縮機構を有することを特徴とする請求項2に記載の連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置。
- 前記アーム部材は、その長さを調整自在とする伸縮機構を有することを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造機に用いる鋳片表面の温度測定装置。
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