TW202023709A - 鑄片的鑄造方法 - Google Patents

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Abstract

根據本發明，提供一種鑄片的鑄造方法，是使用藉由旋轉的一對鑄造滾輪使金屬熔液凝固以製造鑄片的雙滾輪式連續鑄造裝置，使用鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性，藉由數式1((推定板厚)=(汽缸的壓下位置)+(鑄造滾輪的彈性變形)+(鑄造滾輪殼體壓下系統變形)+(鑄造滾輪的滾輪外形)-(壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形))來算出前述鑄片的寬度方向的兩端部的推定板厚，並且分別控制設置在前述鑄造滾輪的寬度方向的兩端部之汽缸的壓下位置，以使前述兩端部的前述推定板厚之差成為預定值以下，前述鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是在前述鑄片的鑄造開始前就已取得，且顯示支撐前述鑄造滾輪的殼體的變形特性與壓下前述鑄造滾輪的壓下系統的變形特性。

Description

鑄片的鑄造方法
發明領域 本發明是有關於一種鑄片的鑄造方法。 本案是依據已於2018年10月22日於日本提出專利申請之日本特願2018-198355號主張優先權，並於此援引其內容。
發明背景 金屬薄帶(以下，稱為鑄片)的製造是例如專利文獻1所示地使用了雙滾輪式連續鑄造裝置。雙滾輪式連續鑄造裝置是將一對連續鑄造用鑄造滾輪(以下，稱為鑄造滾輪)平行配置，且使相向的周面各自從上方往下方旋轉，並將金屬熔液注入藉由這些鑄造滾輪的周面而形成之熔液貯存部後，使金屬熔液在鑄造滾輪的周面上冷卻並凝固，以連續鑄造金屬薄帶。一對鑄造滾輪在鑄造中是維持住旋轉軸的平行，以預定的按壓力來按壓鑄片。由於從鑄片對鑄造滾輪的反力是因凝固狀態而變化，導致會有在寬度方向上變得不均勻的情況，要嚴密地保持一對鑄造滾輪之旋轉軸的平行度是很困難的。因此，在鑄片中會有寬度方向兩端部之板厚的差，即所謂楔形(wedge)產生的情況。當產生楔形後，會在配置於鑄造滾輪的下游的軋延步驟中產生蛇行，而會有引起軋延不良的情形。
例如，作為抑制楔形的產生的手法，在專利文獻1中，揭示了如下的技術：維持住一對鑄造滾輪互相平行的狀態，並控制鑄造滾輪的開閉、交叉角及偏移量，來調整鑄片的冠(crown)及楔形。
在專利文獻2中，揭示了如下之雙滾輪式連鑄機的壓下控制方法：將金屬的熔液鑄入至具有平行的旋轉軸且保持任意的間隙而互相朝相反方向旋轉的2個滾輪的表面間隙，以鑄造薄板。在此方法中，是檢測並加算一邊的滾輪的兩端部的按壓力，並藉由依據於此的訊號，藉由油壓缸使另一邊的滾輪的兩端平行地移動，以使一邊的滾輪的兩端的按壓力之和成為預定的值，藉此來減少楔形。
在專利文獻3中，揭示了如下之薄帶板的連續鑄造方法：將熔融金屬注入至旋轉的一對輥間或其中一邊的輥側，並且以雙輥來壓縮在成為長邊側的該輥側所成形之熔融金屬的凝固殼，以連續地製造薄帶板。在此方法中，是檢測出作用於旋轉的輥的壓縮負荷，並且控制輥間內的凝固時間，以使此值成為目標值，藉此來控制板厚。
在專利文獻4中，揭示了如下之技術：持續地測量在輥對的間隙中壓接凝固殼時的壓下荷重，並且控制輥對的旋轉速度，以使所測量的壓下荷重維持於目標荷重。在所述的方法中，是藉由控制輥對的旋轉速度來控制板厚。
又，在專利文獻5中，揭示了以下內容：在軋延機的壓下設定控制方法中，在未設置有板厚計的情況等要求出板厚時，分離成各輥變形的作用量與輥變形以外的作用量，來預測軋機伸長率以推定板厚。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2017-196636號公報 專利文獻2：日本特開昭62-323710號公報 專利文獻3：日本特開昭58-173837號公報 專利文獻4：日本特開昭62-123658號公報 專利文獻5：日本特開昭60-030508號公報
發明概要 發明欲解決之課題 但是，為了進一步以高精確度來控制楔形，在專利文獻1所記載的技術中，必須在鑄造滾輪的鑄造方向下游設置測定板厚的厚度分布計等，並且將測定結果反饋於鑄造滾輪的汽缸位置等，來控制板厚。在設置厚度分布計時，為了減少不必要的時間，較理想的是儘可能地接近於鑄造裝置。然而，若在鑄造裝置正下方設置厚度分布計，在溶融金屬的拉拔失敗的情況下，則會有溶融金屬淋在厚度分布計上，使厚度分布計破損的可能性。因此，厚度分布計必須設置在更遠離於鑄造滾輪的位置。如此一來，由於不必要的時間會變多，因此要因應於已測量的板厚而以高精確度來反饋控制楔形是有困難的。
在專利文獻2所記載的技術中，鑄造滾輪的剛性並不限於在兩端部相等，即便為了以按壓力之和為目標而藉由油壓缸使其平行地移動，楔形也未必會減少。
在專利文獻3所記載的技術中，雖然是以材料的平均之板厚控制為目的，而可以將平均板厚保持在預定的範圍內，但是並無法使楔形減少。
在專利文獻4所記載的技術中，雖然和專利文獻3所揭示的技術同樣地，可以將鑄片的平均板厚保持在預定的範圍內，但是並無法使楔形減少。
本發明是有鑒於上述問題而完成的發明，目的在於提供一種能夠以更佳的精確度來減少楔形之新穎且已改良的鑄片的鑄造方法。 用以解決課題之手段
(1)在本發明的一態樣之鑄片的鑄造方法中，是使用藉由旋轉的一對鑄造滾輪使金屬熔液凝固以製造鑄片的雙滾輪式連續鑄造裝置，使用鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性，藉由下述數式1來算出前述鑄片的寬度方向的兩端部的推定板厚，並且分別控制設置在前述鑄造滾輪的寬度方向的兩端部之汽缸的壓下位置，以使前述兩端部的前述推定板厚之差成為預定值以下，前述鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是在前述鑄片的鑄造開始前就已取得，且顯示支撐前述鑄造滾輪的殼體的變形特性與壓下前述鑄造滾輪的壓下系統的變形特性。 其中，在數式1中，汽缸壓下位置、鑄造滾輪殼體壓下系統變形是分別表示從壓下位置零點調整時起算之差分。 (推定板厚)=(汽缸的壓下位置) +(鑄造滾輪的彈性變形) +(鑄造滾輪殼體壓下系統變形) +(鑄造滾輪的滾輪外形) -(壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形)…數式1
藉由上述構成，算出鑄片的寬度方向的兩端部的推定板厚，並且控制設置在鑄造滾輪的兩端部之汽缸的壓下位置，以使該推定板厚之差成為預定值以下，藉此和實測鑄造後的鑄片以控制鑄造時的鑄片的板厚相較之下，可以縮短不必要的時間來鑄造鑄片。
(2)在上述(1)所記載的鑄片的鑄造方法中，前述鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性亦可依據前述汽缸的壓下位置及荷重來取得，前述汽缸的壓下位置及荷重是藉由在將設置於前述鑄造滾輪之寬度方向端部的一對側堰開放，並將板寬比前述鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在前述鑄造滾輪之間的狀態下，實施緊併所得。
(3)在上述(1)或(2)所記載的鑄片的鑄造方法中，前述鑄造滾輪的壓下位置零點調整亦可在將設置於前述鑄造滾輪之寬度方向端部的一對側堰開放，並將板寬比前述鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在前述鑄造滾輪之間的狀態下進行。 發明效果
如以上所說明，根據本發明，即能夠以更佳的精確度來減少鑄片的楔形。
用以實施發明之形態 以下，針對本發明的一個實施形態，一邊參照圖式一邊來進行說明。另外，在本說明書及圖式中，對於實質上具有相同功能構成的要素會賦與相同的符號，並藉此省略重複說明。
另外，在本說明書中，使用「~」來表示之數值範圍是指將「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值來包含之範圍。在本說明書中，「步驟」之用語並非單指獨立之步驟，即便無法與其他步驟明確區別時，只要能達成該步驟所期望之目的，則仍包含於本用語。又，以下之實施形態的各要素當然是可以分別組合的。
>鑄片的鑄造方法的概要> 首先，參照圖1~圖5，舉出製造鑄片的連續鑄造設備之一例，來說明鑄片的鑄造方法的概要。
(連續鑄造設備) 首先，參照圖1，說明使用了連續鑄造設備1之鑄片的鑄造方法的概要。圖1是顯示了本發明所適用之連續鑄造設備1的一例的圖。連續鑄造設備1具備：雙滾輪式連續鑄造裝置100(以下，稱為連續鑄造裝置100)、第1夾送輥20、軋延機30、第2夾送輥40、及捲取裝置50。
連續鑄造裝置100具有由第1鑄造滾輪111與第2鑄造滾輪112所構成的一對鑄造滾輪。一對鑄造滾輪是在水平方向上平行地相向而配置。連續鑄造裝置100是使第1鑄造滾輪111與第2鑄造滾輪112往互相不同的圓周方向R1及R2旋轉，以使一對鑄造滾輪之相向的面彼此往下方送出，並將金屬熔液注入藉由這些鑄造滾輪的周面而形成之熔液貯存部後，使金屬熔液在鑄造滾輪的周面上冷卻並凝固，以連續鑄造鑄片S。
參照圖2來詳細地說明連續鑄造裝置100。圖2是顯示了從鑄造滾輪之軸方向來觀看的連續鑄造裝置100的詳細內容的圖。如圖2所示，連續鑄造裝置100具備有：一對鑄造滾輪，具備第1鑄造滾輪111與第2鑄造滾輪112；側堰150，配設在一對第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的寬度方向端部；餵槽113，保持金屬熔液117，前述金屬熔液117是被供給至由這一對第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112與側堰150所界定出的金屬熔液貯存部115；及浸嘴114，從此餵槽113往金屬熔液貯存部115供給金屬熔液117。
這種連續鑄造裝置100是使金屬熔液117接觸於旋轉的第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112而冷卻，藉此在第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的周面上成長出凝固殼116，並且使一對鑄造滾輪上分別形成的凝固殼116在一對鑄造滾輪的最接近點上壓接，藉此鑄造預定的厚度之鑄片S。
在連續鑄造裝置100中，在鑄造開始前，鑄造滾輪一般而言是低溫的。當開始鑄造後，鑄造滾輪會因為與高溫的金屬熔液之接觸而升溫。又，鑄造滾輪是從內面藉由冷卻媒介(例如，冷卻水)而冷卻成不會成為一定溫度以上。當鑄造滾輪的溫度到達一定後將之後的期間稱為恆定鑄造時，並且將恆定鑄造時的鑄造滾輪的溫度稱為恆定溫度。
在此，如圖1所示，藉由連續鑄造裝置100所鑄造的鑄片S是藉由第1夾送輥20而送出至軋延機30。
軋延機30是將鑄片S軋延為所期望的板厚。軋延機30具備：上工作輥31及下工作輥32、以及分別支撐上工作輥31及下工作輥32的上支撐輥33及下支撐輥34。
藉由軋延機30而軋延為所期望的板厚的鑄片S是藉由第2夾送輥40而被送出至捲取裝置50，並以捲取裝置50捲取為捲料狀。
(軋延機中的蛇行) 在如上述的連續鑄造設備1的軋延機30中，會有產生蛇行的情況，前述蛇行是鑄片S的通板位置相對於軋延方向往直角方向移動。在此，圖3是顯示了軋延機30中之鑄片S的蛇行之情形的概略平面圖，且是從上工作輥31側來觀看鑄片S的板面的圖。藉由上工作輥31與下工作輥32所軋延的鑄片S並未相對於軋延方向平行地行進，而是蛇行。這種蛇行是因為在上工作輥31及下工作輥32的寬度方向上，一側與另一側被非對稱地軋延而產生。另外，軋延機的一側與另一側亦可指如後述的軋延機的馬達所驅動的驅動側以及與驅動側為相反側的作業側。
這種鑄片S的蛇行有可能是起因於以軋延機30軋延之前的鑄片S的板厚的形狀而產生。在圖4中，顯示在長邊方向(搬送方向)以截面觀看產生蛇行的鑄片之截面圖的一例。鑄片S是一邊的端部的板厚t1 比另一邊的端部的板厚t2 更厚，且在寬度方向上，板厚是從一邊朝向另一邊逐漸地變化。當這種板厚不均勻的鑄片S被軋延後，板厚較厚的部分會比板厚較薄的部分延伸更多。壓下率在入口側，會是板厚t1 側的端部變得比板厚t2 側更大。在此情況下，入口側的材料速度會是板厚t1 側的端部變得比板厚t2 側更小，而產生鑄片S之一端與另一端的入口側速度之差，亦即在鑄片S的面內產生旋轉，藉此產生蛇行。
更詳細地說明，為了在軋延機的入口側及出口側使鑄片S的材料的總量一致，鑄片S的速度與板厚相乘的值是在軋延機的入口側及出口側成為相同。此時，當出口側板厚在寬度方向上為均勻的情況下，若在軋延機入口側，鑄片S的一端與另一端的板厚有差別，則壓下率會產生差別，例如入口側板厚較厚的端部和入口側板厚較低的端部相較之下，入口側速度變得較低。藉此，入口側速度較高的端部會比入口側速度較低的端部更快被拉入至工作輥而軋延，而在鑄片S產生旋轉速度，並且產生軋延機中的蛇行。
有關於圖4所示之板厚t1 與板厚t2 之差即楔形的產生將於後文詳細地描述，但楔形是因為以下原因而產生：以配置在軋延機30的上步驟之連續鑄造裝置100來鑄造鑄片S時，無法在鑄造滾輪中以較佳的精確度來減少楔形。據此，為了減少軋延機30中的蛇行，以較佳的精確度來減少在連續鑄造裝置100中產生的楔形是有效的。
(鑄造滾輪中的楔形之產生) 參照圖5來說明有關於連續鑄造裝置100中的楔形之產生。圖5是從連續鑄造裝置100的鑄造方向的正上方來觀看之連續鑄造裝置100的平面圖。
圖5是顯示了在鑄片S中產生楔形時的連續鑄造裝置100的情形的圖。如圖5所示，在第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的旋轉軸Ar1及旋轉軸Ar2不平行的狀態下鑄造鑄片S後，鑄片S的板厚會如圖5所示地在寬度方向上變化而產生楔形。
在此，參照圖6~圖8來說明第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的旋轉軸未成為平行就進行鑄造的主要原因之一例。圖6~圖8是示意地顯示了在鑄造滾輪的鑄造方向上，從鑄造滾輪的正上方來觀看之鑄造開始前的壓下位置零點調整時的鑄造滾輪的圖。
如圖6~圖8所示，鑄造開始前的鑄造滾輪的板外形在板寬方向上具有凹形狀。在圖6~圖8中，為了說明而強調外形的凹形狀來顯示。這是由於第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112從開始鑄造起至到達恆定鑄造時為止，會隨著時間經過產生熱膨脹而變化所致。鑄造滾輪是以可看見熱膨脹之恆定鑄造時的金屬薄帶的板外形(冠)成為所期望的板外形的方式，來設定鑄造滾輪的初始外形。詳細來說，是設定成鑄造滾輪的寬度中央部的滾輪直徑比鑄造滾輪的兩端部的滾輪直徑更縮小的凹冠。
在已被賦與這種凹冠的鑄造滾輪中，是使一對鑄造滾輪彼此接觸(密接)，並以賦與了預定的荷重F時的壓下位置(按壓位置)為零，來進行壓下位置零點調整。藉由此壓下位置零點調整，即可以設定壓下鑄造滾輪之汽缸的壓下位置的初始值等。
然而，鑄造滾輪已如上述地被賦與了凹冠。因此，在使鑄造滾輪彼此接觸(密接)，並對鑄造滾輪賦與了預定的荷重F時，僅鑄造滾輪之兩端部彼此接觸。因此，例如，如圖6所示，在鑄造滾輪的寬度方向的位置並未完全一致的情況下，在對鑄造滾輪施加預定的荷重F時，第1鑄造滾輪111的兩端部與第2鑄造滾輪112的兩端部的接觸點會偏移，而產生偏移量x並成為不穩定的狀態。因此，壓下位置零點調整的精確度會降低。
為了避免此情況，在使用已賦與凹冠的鑄造滾輪的壓下位置零點調整時，如圖7所示，是進行將薄板118夾在鑄造滾輪間的壓下位置零點調整。在圖7中是顯示以下例子：薄板118的寬度方向的長度的中間點118C是配置在連結第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的寬度方向的長度的中間點111C及中間點112C之直線上，且在鑄造滾輪的兩端部未產生偏移。只要沒有產生偏移，第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的旋轉軸Ar1及旋轉軸Ar2就會平行，因此可以穩定地實施壓下位置零點調整。
然而，即使在將薄板118夾在鑄造滾輪來進行壓下位置零點調整的情況下，如圖8所示，仍然會有以下的情形：薄板118的寬度方向的長度的中間點118C並未配置在連結第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的寬度方向的長度的中間點111C及中間點112C之直線上，薄板118是靠近鑄造滾輪的寬度方向的其中一邊的端部而配置。在此情況下，由於第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的旋轉軸Ar1及旋轉軸Ar2變成不是平行，因此即使進行壓下位置零點調整，仍然會成為在左右(第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的寬度方向的兩端)包含誤差之狀態。在這種狀態下進行鑄造後，在汽缸壓下位置進行控制的情況下，會在已鑄造的鑄片產生楔形。
本發明者為了減少通過軋延機時之鑄片的蛇行產生，檢討出以下方法：為了減少如上述的楔形，在鑄片的寬度方向的兩端部推定藉由鑄造滾輪所鑄造的鑄片的板厚，並且依據已推定的板厚，來控制已鑄造的鑄片的板厚。
在此，說明有關於板厚的推定。例如，如專利文獻5所示，在軋延機中，是在未設置有板厚計的情況等要求出板厚時，分離成各工作輥變形的作用量與工作輥以外的變形的作用量，來推定板厚。具體而言，在軋延機中，工作輥的寬度方向長度是比鑄片的板寬更長，推定軋延機的工作輥的寬度方向兩端部之間隔，並且使用兩端部的間隔之平均，來求出輥滾筒中央的板厚。在軋延機中，由於可以在壓下位置零點調整時穩定地賦與荷重，因此可以無誤差地實施壓下位置零點調整，像這樣地使用兩端部的間隔，即能夠以較高的精確度來推定鑄片中央的板厚。
但是在軋延機中，並無法掌握從連續鑄造裝置送出的鑄片是位於軋延機的寬度方向的哪個位置。因此，即使能夠推定出軋延機中的工作輥間的間隔，仍然無法掌握與鑄片的兩端部對應之間隔是在哪個位置，而無法推定鑄片的兩端部的板厚。因此，在軋延機中，並無法使用推定板厚來推定鑄片的兩端部的楔形。
另一方面，在鑄造滾輪中，如圖5所示，是藉由第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112、以及設置在鑄造滾輪的寬度方向的兩端之側堰150來包圍以鑄造鑄片。因此，鑄片與鑄造滾輪的寬度方向長度(滾筒長)是一致的。發明者是著眼於本現象而設想到以下情形：對鑄造滾輪應用軋延機中的板厚推定，來推定鑄片的兩端部的板厚，並且依據已推定的板厚，來控制鑄造滾輪的按壓機構，藉此便可以減少楔形。
(連續鑄造裝置的構成) 參照圖9來說明用於實施本發明的一實施形態之鑄片的鑄造方法之鑄造滾輪的一構成例。圖9是顯示從鑄造方向的正上方來觀看連續鑄造裝置之構成細節的一例的平面圖。
第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112是在水平方向上相向而配備，且是在第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112之間鑄造鑄片。第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112是藉由馬達M的驅動而旋轉，以將鑄片S送出至鑄造方向下游。以下，在本說明書中，在連續鑄造裝置100的鑄造滾輪的寬度方向上，將馬達M的驅動側設為驅動側(drive side)DS，並且將驅動側的相反側設為作業側(work side)WS。以下，將從驅動側DS的板厚tDS 減去作業側WS的板厚tWS 之值作為楔形(tDS -tWS )來說明。
在連續鑄造裝置100中，是在第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的寬度方向的兩端，設置側堰150d及側堰150w，以包圍第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112相向而產生的間隙。金屬熔液會貯存於藉由第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112、與側堰150d及側堰150w所包圍的區域，並依序鑄造鑄片S。
第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的寬度方向的軸的兩端是分別受到殼體130d及殼體130w所支撐。第2鑄造滾輪112的寬度方向的軸的兩端是在鑄造滾輪相向的方向上，在第1鑄造滾輪111所配置之側的相反側，與汽缸120d及汽缸120w連接。汽缸120d及汽缸120w可在鑄造滾輪相向的方向上移動。第2鑄造滾輪112是藉由汽缸120d及汽缸120w，將第2鑄造滾輪112的兩端部在鑄造滾輪相向的方向上往第1鑄造滾輪111所配置之側壓下。另外，汽缸120d及汽缸120w可分別獨立地壓下控制第2鑄造滾輪112的兩端部。
在第1鑄造滾輪111的軸的兩端，在汽缸120d及汽缸120w所配置之側的相反側上，分別設置有測定施加於第1鑄造滾輪111的荷重之測力器(load cell)140d及測力器140w。藉此，即可以分別測定汽缸120d及汽缸120w的壓下所造成之荷重。
(板厚的推定) 接著，說明推定板厚的方法，前述板厚是以上述之連續鑄造裝置100所鑄造的鑄片之驅動側的端部Sd及作業側的端部Sw所示之兩端部的板厚。鑄片的端部Sd及鑄片的端部Sw是顯示至少包含鑄造滾輪的一端之端部區域。
在此，作為板厚推定的一例，列舉鑄片的端部Sd的板厚推定為例子來說明。板厚是由鑄造滾輪的滾輪間隙來推定。鑄造滾輪的滾輪間隙除了汽缸壓下位置所造成之變化之外，還會因施加於鑄造滾輪的荷重、與鑄片的接觸等而產生變化。施加於鑄造滾輪的荷重、與鑄片的接觸等所造成之滾輪間隙的變化，可以分離成鑄造滾輪之彈性變形的作用量、滾輪以外之彈性變形的作用量、及鑄造滾輪的滾輪外形之變化的作用量來思考。將鑄造滾輪以外之彈性變形作用量稱為鑄造滾輪殼體壓下系統變形。依據這些彈性變形量與汽缸的壓下位置，端部Sd的推定板厚即可以藉由下述數式1來推定。
(推定板厚)=(汽缸的壓下位置)＋(鑄造滾輪的彈性變形) +(鑄造滾輪殼體壓下系統變形) +(鑄造滾輪的滾輪外形) -(壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形)…數式1
其中，在數式1中，汽缸的壓下位置、鑄造滾輪殼體壓下系統變形是分別表示從壓下位置零點調整時起算之差分。差分亦可為相對於壓下位置零點調整時的汽缸壓下位置、鑄造滾輪殼體變形之偏差。
(汽缸的壓下位置) 汽缸的壓下位置是顯示連續鑄造裝置100的汽缸120d所移動的方向中之汽缸的位置。例如，汽缸的壓下位置是顯示根據從初始值起算之差分所算出的位置，前述初始值是汽缸的位置被進行零點調整後之零點。汽缸的壓下位置可以由沿著圖9之箭頭a的方向的位移來求出。汽缸的壓下位置可以藉由可測量汽缸120d(或汽缸120w)的移動量之位置感測器等(未圖示)來適時地測定。
(鑄造滾輪的彈性變形) 鑄造時的鑄造滾輪的彈性變形是顯示從開始鑄造起至結束鑄造為止之任意時間點下之鑄造滾輪的彈性變形。鑄造滾輪因為來自與鑄造滾輪接觸之鑄片的反力、或施加於鑄造滾輪的外力的影響，而在鑄造滾輪的軸產生彎曲，或在鑄造滾輪產生扁平變形。將這些變形稱為鑄造時的鑄造滾輪的彈性變形。鑄造滾輪的彈性變形可以藉由使用了彈性理論之解析等的手段來求出。
例如，針對鑄造滾輪之滾輪變形的作用量之鑄造滾輪的軸的彎曲，可以將鑄造滾輪視為兩端支撐梁，並從材料力學之梁的撓度計算來算出。針對撓度計算時所使用的寬度方向的荷重分布，依據設置於鑄造滾輪的軸的兩端之測力器值而就寬度方向來假定線性分布並無問題。
(鑄造滾輪殼體壓下系統變形) 鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是顯示包含了以下特性的變形特性：受到施加於鑄造滾輪之壓下荷重的影響，而使殼體130d及殼體130w變形的特性、及包含汽缸120d及汽缸120w之壓下鑄造滾輪的構成變形的特性。例如，可以使用專利文獻5所記載的方法，來求出鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性。鑄造滾輪殼體壓下系統變形可以如後述地依據測力器140d(或測力器140w)所測定到的荷重等來算出。
(鑄造滾輪的滾輪外形) 鑄造滾輪的滾輪外形是顯示鑄造滾輪的熱膨脹量或鑄造滾輪的磨耗量之指標。在鑄造滾輪的滾輪外形中，熱膨脹量是根據施加於鑄造滾輪的熱，來算出鑄造滾輪表面形狀的變形量。磨耗量可以實測鑄造前的滾輪外形，亦可從鑄造條件來推定。例如，由於鑄造滾輪設計時之表面形狀為已知，因此可以藉由對其表面形狀加算熱膨脹及磨耗所造成之形狀變形，來求出滾輪外形的變形量。
(壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形) 壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形是顯示在鑄造開始前決定鑄造滾輪的壓下位置的初始值的壓下位置零點調整之時的鑄造滾輪的彈性變形。由於壓下位置零點調整是在對鑄造滾輪施加了荷重的狀態下進行，因此在鑄造滾輪會產生彈性變形。將此時的彈性變形量作為壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形。此彈性變形量是與鑄造時之鑄造滾輪的彈性變形同樣地，可以從將滾輪視為兩端支撐梁的材料力學之梁的撓度計算來算出。
推定板厚可以如上述地藉由從「汽缸的壓下位置」、「鑄造滾輪的彈性變形」、「鑄造滾輪殼體壓下系統變形」、及「鑄造滾輪的滾輪外形」的值之和，減去「鑄造滾輪的壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形」的值來求出。
(鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的取得) 如上述，在上述數式1的各項當中，顯示滾輪以外的構成的變形特性之鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性尤其是大大地依賴於在低荷重區域中的接觸面的微妙形狀，且特性較容易變化，要使用習知的物理模型來嚴密地掌握幾何學形狀是很困難的。於是，使用後述的方法來取得鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性，藉此即能夠以更佳的精確度來求出推定板厚。
在本實施形態中，是在開始鑄片的鑄造前取得數式1之鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性。參照圖10來說明鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的取得方法。圖10是顯示了鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的取得方法之一例的圖。
如圖10所示，鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的取得可以是將試驗板160夾在第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112來進行。試驗板160是長邊方向的長度比鑄造滾輪的寬度方向的滾筒長更長，且板厚均勻。由此狀態，藉由汽缸120d及汽缸120w來壓下並緊併，便可藉由第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112來按壓試驗板160。與試驗板160的長邊方向垂直之方向的長度雖然並無限定，但是為了可以充分地接觸第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112，更理想的是第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的滾輪直徑的2倍左右之50~100cm左右的長度。
藉由像這樣地使用比滾筒長更長的試驗板160，即可以對鑄造滾輪的兩端部賦與均等的荷重，並且能夠以較佳的精確度來取得鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性。鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是顯示荷重變化與鑄造滾輪殼體壓下系統的變形量的關係。藉此，即可以將變形量的影響以較佳的精確度來反映於推定板厚，前述變形量是因應於鑄造時施加在鑄造滾輪的荷重之包含鑄造滾輪殼體及汽缸等的壓下系統所變形的變形量。
具體而言，在將試驗板160夾在鑄造滾輪的狀態下，在不使第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112旋轉的狀態下，夾住試驗板160來實施。對試驗板160以比零點調整時的荷重更大之預定的荷重來將鑄造滾輪緊併，並取得鑄造滾輪的壓下位置與測力器140d、140w所測定到的荷重，來計算各荷重下之鑄造滾輪的變形量。並且，藉由從鑄造滾輪的壓下位置減去鑄造滾輪的變形量，來取得相對於各荷重之鑄造滾輪殼體壓下系統變形量。藉此，即可以取得因應於荷重之鑄造滾輪殼體壓下系統變形量，前述荷重是在鑄造鑄片S時，對鑄片S所負荷的荷重。
又，作為其他的手法，是在已夾住試驗板160的狀態下，使第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112旋轉，並以上述預定之荷重將鑄造滾輪緊併，且將該荷重僅保持預定的時間，來取得該荷重與鑄造滾輪的壓下位置的平均值。之後，更進一步地使鑄造滾輪的荷重變化，並將已變化的荷重僅保持預定的時間，來取得另一水準的荷重與鑄造滾輪的壓下位置的平均值。在此，保持各荷重的時間可以是鑄造滾輪旋轉2次的量。又，此平均值可在取得荷重與壓下位置之時間序列資料後，從這些時間平均來算出。如此地進行，即可計算出各荷重下之鑄造滾輪的變形量，且藉由從鑄造滾輪的壓下位置減去鑄造滾輪的變形量，即可以取得相對於各荷重之鑄造滾輪殼體壓下系統變形量。
例如，為了不壓毀形成於第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112之表面的凹坑(dimple)等，試驗板160更理想的是由比第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112更柔軟的材料來形成。試驗板160雖然並無限定，但更理想的是由例如鋁合金來形成。
鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的取得只要在一系列的鑄造作業開始前先進行一次即可。又，藉由在殼體或壓下系統之構成的一部分已被交換的情況下進行，即可以取得因應於設備狀況之鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性。
又，在壓下位置零點調整中，亦可如圖10地，將設置於鑄造滾輪之寬度方向端部的一對側堰開放，並將比鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在鑄造滾輪之間，來緊併鑄造滾輪。藉此，由於是在鑄造滾輪的旋轉軸保持於平行狀態的狀態下來緊併鑄片滾輪，因此可以對鑄造滾輪的兩端賦與均等的負荷，而可以提升壓下位置零點調整的精確度。其結果，由於可以在不含有旋轉軸的傾斜所造成之誤差的情況下，進行壓下位置零點調整，因此能夠以較佳的精確度來進行汽缸的壓下位置控制。
(鑄片的鑄造方法) 以下，針對上述實施形態之連續鑄造裝置所進行之鋼板的鑄造方法來進行說明。
首先，在鑄片的鑄造開始前，將設置在第1鑄造滾輪111與第2鑄造滾輪112之寬度方向端部的一對側堰150d及150w開放，並將比鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在第1鑄造滾輪111與第2鑄造滾輪112之間，來實施鑄造滾輪的緊併。並且，藉由上述的手法，取得鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性，其顯示支撐鑄造滾輪的殼體的變形特性與壓下鑄造滾輪的壓下系統的變形特性。另外，亦可連同鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的取得一起來進行壓下位置零點調整。
接著，藉由控制連續鑄造裝置100的控制部(未圖示)，依據上述數式1，算出鑄片的寬度方向的兩端部的板厚。在連續鑄造裝置100中配備有例如：第1鑄造滾輪111及第2鑄造滾輪112的溫度測定器、及測定荷重之測力器140d及測力器140w等之各種測量器。控制部是從這些各種測量器取得各種值，並藉由上述數式1來算出鑄片的兩端部的推定板厚。由於控制部可以將事先取得之鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性使用於上述數式1，因此能夠以更佳的精確度來算出推定板厚。
接著，控制部是分別控制設置在鑄造滾輪的寬度方向的兩端部之汽缸的壓下位置，以使已算出之鑄片的兩端部的板厚之差成為預定值以下。藉此，即可減少已鑄造的鑄片的楔形，其結果，可以防止配置在連續鑄造裝置100的下游之軋延機30中的蛇行。另外，已算出之鑄片的兩端部的板厚之差的預定值亦可憑經驗從例如在實際運作中可容許的蛇行量來求出。例如，預定值亦可為40μm，更詳細而言亦可為20μm。
以上，對於有關於本實施形態中之鑄片的鑄造方法的詳細內容進行了說明。 [實施例]
在本實施例中，為了確認本發明的效果，使用上述實施形態所示之連續鑄造設備1來鑄造鑄片並加以軋延。本實施例所使用的鑄造滾輪為滾輪滾筒長1000mm。汽缸位置、壓力、板厚是使用恆定部的值。楔形減少效果的評價是匯總顯示於下述表1，將楔形的絕對值小於20μm標記為◎(良好)，將小於40μm標記為○(合格)，將其以上標記為×(不合格)。
在實施例1中，是在將如圖10所示之設置於鑄造滾輪之寬度方向端部的一對側堰開放，並將比鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在鑄造滾輪之間的狀態下，進行了壓下位置零點調整。在表1中，將此壓下位置零點調整方法標記為A。在鑄片的鑄造時，進行設置在鑄造滾輪的兩端部之汽缸的壓下位置的控制，以使鑄片的兩端部的推定板厚在寬度方向的左右成為相同。
在實施例2中，作為壓下位置零點調整方法，是將如圖7所示之比鑄造滾輪的滾輪滾筒長更短的板夾在一對鑄造滾輪來進行了壓下位置零點調整。在表1中，將此壓下位置零點調整方法標記為B。在鑄片的鑄造時，進行設置在鑄造滾輪的兩端部之汽缸的壓下位置的控制，以使鑄片的兩端部的推定板厚在寬度方向的左右成為相同。
比較例1是和實施例2同樣地，將如圖7所示之比鑄造滾輪的滾輪滾筒長更短的板夾在一對鑄造滾輪來進行了壓下位置零點調整。在鑄片的鑄造時，進行設置在鑄造滾輪的兩端部之汽缸的壓下位置的控制，以在不使用推定板厚的情況下，使鑄片滾輪的兩端部中的壓下力在左右成為相同。
比較例2是和實施例2同樣地，將如圖7所示之比鑄造滾輪的滾輪滾筒長更短的板夾在一對鑄造滾輪來進行了壓下位置零點調整。在鑄片的鑄造時，進行設置在鑄造滾輪的兩端部之汽缸的壓下位置的控制，以在不使用推定板厚的情況下，使鑄片滾輪的兩端部中的壓下位置在左右成為相同。
實施例1的鑄片中，在恆定部中所實測的板厚方面，驅動側DS的端部的板厚為1.820mm，作業側WS的端部的板厚為1.830mm。楔形(楔形量)為-10μm，且為非常良好。又，在設置於連續鑄造裝置的下游之軋延機的軋延步驟中，也沒有產生蛇行，而沒有問題地實施了軋延。
實施例2的鑄片中，在恆定部中所實測的板厚方面，驅動側DS的端部的板厚為1.795mm，作業側WS的端部的板厚為1.828mm。據此，楔形為-33μm，且為良好。又，在設置於連續鑄造裝置的下游之軋延機的軋延步驟中，也沒有產生蛇行，而沒有問題地實施了軋延。
比較例1的鑄片中，在恆定部中所實測的板厚方面，驅動側DS的端部的板厚為1.800mm，作業側WS的端部的板厚為1.720mm。楔形高達80μm，而在設置於連續鑄造裝置的下游之軋延機的軋延步驟中產生蛇行，且鑄片斷裂。
比較例2的鑄片中，在恆定部中所實測的板厚方面，驅動側DS的端部的板厚為1.870mm，作業側WS的端部的板厚為1.750mm。楔形高達120μm，而在設置於連續鑄造裝置的下游之軋延機的軋延步驟中產生蛇行，且鑄片斷裂。
[表1]
Figure 02_image001
根據以上，在雙滾輪式連續鑄造裝置所進行之鑄片的鑄造中，使用鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性，藉由上述數式1來算出推定板厚，並且分別控制汽缸的壓下位置，以使鑄片的兩端部之差成為預定值以下，藉此即能夠以更佳的精確度來減少鑄片的楔形，並且在設置於鑄造滾輪的下游之軋延機中防止蛇行，前述鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是在鑄片的鑄造開始就前已取得，且顯示支撐鑄造滾輪的殼體的變形特性與壓下鑄造滾輪的壓下系統的變形特性。
以上，雖然已一邊參照所附圖式一邊針對本發明的較佳實施形態來詳細地說明，但本發明並不限定於所述的例子。只要是本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在申請專利範圍所記載的技術思想之範疇內，顯然可設想到各種變更例或修正例，關於該等變更例或修正例當然也應被理解為屬於本發明的技術範圍。 產業上之可利用性
由於本發明可以提供一種能夠以更佳的精確度來減少楔形之鑄片的鑄造方法，因此產業上的可利用性高。
1:連續鑄造設備 20:第1夾送輥 30:軋延機 31:上工作輥 32:下工作輥 33:上支撐輥 34:下支撐輥 40:第2夾送輥 50:捲取裝置 100:連續鑄造裝置 111:第1鑄造滾輪 111C,112C,118C:中間點 112:第2鑄造滾輪 113:餵槽 114:浸嘴 115:金屬熔液貯存部 116:凝固殼 117:金屬熔液 118:薄板 120d,120w:汽缸 130d,130w:殼體 140d,140w:測力器 150,150d,150w:側堰 160:試驗板 170:輥軸承箱 a:箭頭 Ar1,Ar2:旋轉軸 DS:驅動側 F:荷重 M:馬達 R1,R2:圓周方向 S:鑄片 Sd,Sw:端部 t1,t2,tDS,tWS:板厚 WS:作業側 x:偏移量
圖1是顯示本發明之一實施形態之連續鑄造設備的概略的截面圖。 圖2是顯示了鑄造滾輪之構成的一例的概略的圖。 圖3是顯示了軋延機中之鑄片S的蛇行之情形的概略平面圖。 圖4是顯示在軋延機中產生蛇行的鑄片的一例的截面之概略的圖。 圖5是顯示了鑄造滾輪中的楔形之產生的示意圖。 圖6是顯示了鑄造滾輪的壓下位置零點調整的一例的概略的圖。 圖7是顯示了鑄造滾輪的壓下位置零點調整的一例的概略的圖。 圖8是顯示了鑄造滾輪的壓下位置零點調整的一例的概略的圖。 圖9是顯示了鑄造滾輪之構成的一例的概略的圖。 圖10是顯示了取得鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性的一例的概略的圖。
100:連續鑄造裝置
111:第1鑄造滾輪
112:第2鑄造滾輪
120d,120w:汽缸
130d,130w:殼體
140d,140w:測力器
160:試驗板
170:輥軸承箱
a:箭頭
M:馬達

Claims (3)

  1. 一種鑄片的鑄造方法，是使用藉由旋轉的一對鑄造滾輪使金屬熔液凝固以製造鑄片的雙滾輪式連續鑄造裝置， 使用鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性，藉由下述數式1來算出前述鑄片的寬度方向的兩端部的推定板厚， 並且分別控制設置在前述鑄造滾輪的寬度方向的兩端部之汽缸的壓下位置，以使前述兩端部的前述推定板厚之差成為預定值以下，前述鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是在前述鑄片的鑄造開始前就已取得，且顯示支撐前述鑄造滾輪的殼體的變形特性與壓下前述鑄造滾輪的壓下系統的變形特性， 其中，在數式1中，汽缸壓下位置、鑄造滾輪殼體壓下系統變形是分別表示從壓下位置零點調整時起算之差分， (推定板厚)=(汽缸的壓下位置) +(鑄造滾輪的彈性變形) +(鑄造滾輪殼體壓下系統變形) +(鑄造滾輪的滾輪外形) -(壓下位置零點調整時之鑄造滾輪的彈性變形)…數式1。
  2. 如請求項1之鑄片的鑄造方法，其中前述鑄造滾輪殼體壓下系統變形特性是依據前述汽缸的壓下位置及荷重來取得，前述汽缸的壓下位置及荷重是藉由在將設置於前述鑄造滾輪之寬度方向端部的一對側堰開放，並將板寬比前述鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在前述鑄造滾輪之間的狀態下，實施緊併所得。
  3. 如請求項1或2之鑄片的鑄造方法，其中前述鑄造滾輪的壓下位置零點調整是在將設置於前述鑄造滾輪之寬度方向端部的一對側堰開放，並將板寬比前述鑄造滾輪的滾輪長更長且板厚均勻的板夾在前述鑄造滾輪之間的狀態下進行。
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