WO2015045148A1 - 連鋳鋳片の軽圧下方法 - Google Patents
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
- B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
- B22D11/1287—Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
Definitions
- the present invention relates to a light reduction method for continuously cast slabs which is carried out to prevent segregation of slabs at the end of solidification of continuously cast slabs.
- the continuous cast slab is also simply referred to as a slab.
- the continuous casting facility includes a plurality of rolls 3 in which molten steel 1 is poured into a mold 2, and a slab 10 obtained by cooling and solidifying the molten steel 1 is disposed below the mold 2. It has the structure which carries out while curving and supporting via the slab support structure comprised by the some roll segment 5 supported by the flame
- Patent Document 1 discloses a light reduction method in which the roll reduction amount is set by the sum of the slab actual reduction amount, the frame deformation amount, and the roll deformation amount.
- the present inventor previously proposed a light reduction method capable of correcting the thermal expansion amount of the frame in Japanese Patent Application No. 2011-084615.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a thermal expansion correction method for realizing high-precision roll interval control and an accurate reduction gradient under light reduction performed in a continuous casting facility.
- the present invention measures the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path for cooling the roll used under light pressure, and the temperature difference (cooling water inlet / outlet temperature difference).
- the basic idea is to obtain a thermal expansion correction amount based on the above and correct the roll reduction amount.
- the slab 10 does not exist in the lightly reduced segment 6 at the start of continuous casting, and then the slab 10 passes through the lightly reduced segment 6. For this reason, the temperature of the lightly reduced segment 6 (frame 9) rises with time due to heat received from the slab 10.
- the temperature of the slab 10 that first reaches the lightly pressed segment 6 decreases because the heat is removed by the lightly pressed segment 6 as described above, but the temperature of the lightly pressed segment 6 (frame 9) gradually increases with time. Therefore, the amount of heat removed from the slab 10 gradually decreases, and as a result, the temperature of the slab 10 that reaches the lightly pressed segment 6 gradually increases. That is, as the temperature of the lightly reduced segment 6 (frame 9) increases with time, the temperature of the slab 10 passing through the lightly reduced segment 6 also increases with time, and the slab at the position of the lightly compressed segment 6 The amount of thermal expansion of 10 increases with time.
- the thermal expansion amount correction value is determined in consideration of the thermal expansion of the slab in addition to the thermal expansion of the frame. Specifically, the present invention provides the following first to fourth light reduction methods.
- the first light reduction method is “At the end of solidification of the continuous cast slab, in the light reduction method of the continuous cast slab, a roll group in which a pair of upper and lower rolls supported by a frame are arranged in parallel and lightly reduced in the continuous cast slab, The temperature difference (cooling water inlet / outlet temperature difference) between the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path provided for each roll arrangement position where the pair of upper and lower rolls are arranged in advance, and the upper and lower sides of the frame.
- the relationship between the thermal expansion amount and the total thermal expansion amount obtained by adding the directional thermal expansion amount and the vertical thermal expansion amount of the continuous cast slab Measure the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll placement position, From the cooling water input / output temperature difference for each roll arrangement position, a regression equation representing the cooling water input / output temperature difference in the range from the first roll arrangement position to the nth roll arrangement position is obtained, According to the regression equation, the cooling water inlet / outlet temperature difference at each roll placement position is calculated
- the roll reduction amount can be accurately controlled.
- the thermal expansion amount is obtained by adding up the vertical thermal expansion amount of the frame and the vertical thermal expansion amount of the continuous cast slab as the thermal expansion amount, and the reduction amount of each roll is calculated using the thermal expansion total value.
- the second light reduction method is “At the end of solidification of the continuous cast slab, in the light reduction method of the continuous cast slab, a roll group in which a pair of upper and lower rolls supported by a frame are arranged in parallel and lightly reduced in the continuous cast slab, The n pairs of upper and lower rolls are divided into m (1 ⁇ m ⁇ n) roll groups, The temperature difference (cooling water inlet / outlet temperature difference) between the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path previously provided for each roll group arrangement position where the roll group is arranged, and the vertical direction of the frame Obtain the relationship between the thermal expansion amount and the sum of the thermal expansion amount obtained by adding the thermal expansion amount of the continuous cast slab, Measure the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll group placement position, From the cooling water input / output temperature difference for each roll group arrangement position, a regression equation representing the cooling water input / output temperature difference in the range from the first roll arrangement position to the nth roll arrangement position is obtained, According to the regression equation, the cooling
- the rolls are divided into a plurality of roll groups, and the cooling water inlet / outlet temperature difference is obtained for each roll group arrangement position. Therefore, the number of temperature sensors for measuring the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path can be reduced compared with the case of obtaining the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll arrangement position, thereby reducing the cost. be able to.
- the third light reduction method is “At the end of solidification of the continuous cast slab, in the light reduction method of the continuous cast slab, a roll group in which a pair of upper and lower rolls supported by a frame are arranged in parallel and lightly reduced in the continuous cast slab, The n pairs of upper and lower rolls are divided into m (1 ⁇ m ⁇ n) roll groups, The temperature difference (cooling water inlet / outlet temperature difference) between the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path previously provided for each roll group arrangement position where the roll group is arranged, and the vertical direction of the frame Obtain the relationship between the thermal expansion amount and the sum of the thermal expansion amount obtained by adding the thermal expansion amount of the continuous cast slab, Measure the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll group placement position, From the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll group arrangement position, a regression equation representing the cooling water inlet / outlet temperature difference in the range from the first roll group arrangement position to the mth roll group arrangement position is obtained, According to the regression
- the third light reduction method is a modification of the second light reduction method.
- the amount of roll reduction is corrected for each roll.
- Execute for each role group If the temperature difference between the cooling water inlet and outlet between the roll group arrangement positions is small (the slope of the regression equation is small), even if the reduction amount is corrected for each roll group, the roll reduction amount can be accurately controlled at a practical level.
- the fourth light reduction method is “At the end of solidification of the continuous cast slab, in the light reduction method of the continuous cast slab, a roll group in which a pair of upper and lower rolls supported by a frame are arranged in parallel and lightly reduced in the continuous cast slab, Grouping the n upper and lower pairs of rolls into m (1 ⁇ m ⁇ n) roll groups, The temperature difference (cooling water inlet / outlet temperature difference) between the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path previously provided for each roll group arrangement position where the roll group is arranged, and the vertical direction of the frame Obtain the relationship between the thermal expansion amount and the sum of the thermal expansion amount obtained by adding the thermal expansion amount of the continuous cast slab, Measure the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll group placement position, From the relationship between the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll group arrangement position and the previously determined cooling water inlet / outlet temperature difference and the combined thermal expansion amount, the thermal expansion amount correction value at each roll group arrangement position is calculated. Seeking A
- the regression equation based on the measured cooling water inlet / outlet temperature difference is not used.
- the cooling water inlet / outlet temperature difference is measured for each roll group arrangement position in the fourth light reduction method, the cooling water inlet / outlet temperature difference for each roll arrangement position of the rolls belonging to that roll group is an average value It is possible to suppress the influence of variations in individual cooling water inlet / outlet temperature differences. If the cooling water inlet / outlet temperature difference between the roll placement positions in the roll group is small, the roll reduction amount can be accurately controlled at the practical level even if the average value of the cooling water inlet / outlet temperature difference in the roll group is used. it can.
- the rolling amount of each roll or each roll group may be corrected by taking into account the deformation amount of the roll and the frame caused by the rolling reaction force at the time of light reduction.
- an appropriate range of the rolling reaction force consisting of an upper limit and a lower limit at the time of light reduction of the slab that is lightly reduced for each roll or each roll group is obtained, and when the continuous casting slab is lightly reduced.
- the rolling reaction force falls below the lower limit, the rolling amount of the roll or roll group is increased, and when the rolling reaction force exceeds the upper limit, the rolling amount of the roll or roll group is decreased, and each falls within the appropriate rolling force range.
- the rolling reduction amount of the roll or roll group is controlled so as to become.
- the cooling water inlet side temperature and the cooling water outlet side temperature of the cooling water path for cooling the roll used under light pressure are measured, and thermal expansion is performed based on the temperature difference (cooling water inlet / outlet temperature difference).
- An amount correction value is obtained and the roll reduction amount is corrected.
- a thermal expansion amount total value obtained by adding the vertical thermal expansion amount of the frame and the vertical thermal expansion amount of the continuous cast slab as the thermal expansion amount is calculated, and the thermal expansion amount is summed up. The value is used to determine the thermal expansion correction value. Therefore, the amount of rolling of each roll can be accurately controlled, and an accurate rolling gradient can be realized under light pressure. Thereby, a high quality cast can be manufactured stably.
- more accurate rolling gradient can be realized by correcting the rolling amount of each roll or each roll group in consideration of the deformation amount of the roll and the frame due to the rolling reaction force during light rolling.
- FIG. 1 schematically illustrates an embodiment of a group of rolls that perform light reduction in a continuous casting facility.
- the basic principle of the thermal expansion correction according to the present invention will be described.
- the method for obtaining the thermal expansion amount correction value is conceptually shown.
- the measuring method of the amount of thermal expansion total is shown conceptually.
- the example which plotted the cooling-water entrance / exit temperature difference (DELTA) Ti for every roll arrangement position in order of a roll number is shown.
- 6 shows a regression equation based on the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti for each roll arrangement position in FIG. 5.
- Other embodiment of the roll group which performs light reduction in a continuous casting installation is typically shown.
- FIG. 1 schematically shows an embodiment of a group of rolls that perform light reduction in a continuous casting facility.
- the roll group is configured by arranging a pair of upper and lower rolls 8 supported by a frame 9 in parallel.
- the amount of reduction of each roll 8 is controlled by controlling the roll (upper roll) position by the cylinder 7.
- a cooling water path 11 is provided independently for each roll arrangement position where a pair of upper and lower rolls 8 are arranged.
- the cooling water path 11 circulates in each frame 9 and cools it for each roll arrangement position (a pair of upper and lower rolls 8).
- Temperature sensors 11a and 11b are installed on the inlet side and the outlet side of each cooling water path 11, and the cooling water inlet side temperature Ti_in and the cooling water outlet side temperature Ti_out of each cooling water path 11 by the temperature sensors 11a and 11b. Is measured.
- FIG. 2 shows the basic principle of the thermal expansion correction according to the present invention.
- the roll position command value ⁇ i is obtained by adding the thermal expansion amount correction value ⁇ t_i to the roll position input value ⁇ o_i input by the human machine interface (HMI), and the position of each roll 8 is determined based on the roll position command value ⁇ i. To control the amount of reduction. Note that the actual roll position is measured by a sensor, and when the measured roll position is different from the roll position based on the roll position command value ⁇ i, the roll position input value ⁇ o_i is corrected according to the deviation, so-called Perform feedback control.
- HMI human machine interface
- the thermal expansion amount correction value ⁇ t_i conceptually, as shown in FIG. 3, the temperature difference between the cooling water inlet side temperature Ti_in and the cooling water outlet side temperature Ti_out of the cooling water passage 11 (cooling water inlet / outlet) is previously determined.
- the relationship between the temperature difference ⁇ Ti) and the thermal expansion amount total value ( ⁇ _i) obtained by adding the vertical thermal expansion amount ( ⁇ f_i) of the frame 9 and the vertical thermal expansion amount ( ⁇ b_i) of the slab is obtained.
- the combined thermal expansion value ( ⁇ _i) can be measured by the in-rod sensor 12 as shown in FIG.
- the in-rod sensor 12 is disposed inside the cylinder 7 so as to detect the position and displacement of an upper roll (hereinafter referred to as “upper roll”) 8 a that moves up and down among the pair of upper and lower rolls 8.
- upper roll an upper roll
- ⁇ _i the thermal expansion total value
- continuous casting is performed with the upper roll 8a pressing the slab 10 at a constant pressure, and the time change of the in-rod sensor value (position of the upper roll 8a) is measured.
- the time change of the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti is measured (at this time, no light pressure reduction is performed).
- the time variation of the in-rod sensor value is the sum of the vertical thermal expansion amount ( ⁇ f_i) of the frame 9 and the vertical thermal expansion amount ( ⁇ b_i) of the slab 10, that is, the total thermal expansion amount ( ⁇ _i) referred to in the present invention. It is. Therefore, the relationship shown in FIG. 3 can be obtained from the combined thermal expansion amount ( ⁇ _i) measured by the in-rod sensor 12 and the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti measured at the same time.
- the vertical thermal expansion amount ( ⁇ b_i) of the slab 10 can be obtained by measuring the time change of the linear sensor 15 installed between the upper roll bearing box 13 and the lower roll bearing box 14. Further, the vertical thermal expansion amount ( ⁇ f_i) of the frame 9 can be obtained by subtracting the vertical thermal expansion amount ( ⁇ b_i) of the slab 10 from the total thermal expansion value ( ⁇ _i).
- the thermal expansion correction value ⁇ t_i is obtained from the relationship shown in FIG. 3 using the thermal expansion total value ( ⁇ _i) and the actually measured cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti. That is, in the relationship shown in FIG. 3, the thermal expansion amount summation value ( ⁇ _i) corresponding to the actually measured cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti is the thermal expansion amount correction value ⁇ t_i. However, if the thermal expansion amount correction value ⁇ t_i is obtained directly from the individual cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti, the thermal expansion amount correction value varies at each roll arrangement position.
- a regression process or an averaging process is performed on the individual cooling water input / output temperature difference ⁇ Ti.
- the thermal expansion amount correction value ⁇ t_i_rev at each roll arrangement position is obtained from the relationship shown in FIG. 3, and the reduction amount of each roll is controlled.
- the relationship in FIG. 3 is basically obtained separately for each roll arrangement position, but the relationship obtained at a specific (one or more) roll arrangement position is another roll arrangement position.
- the relationship obtained at a plurality of roll arrangement positions can be averaged for use.
- FIG. 7 schematically shows another embodiment of a roll group that performs light reduction in a continuous casting facility.
- the eight rolls 8 are divided into four two roll groups I and II, and the cooling water path 11 is provided for each roll group arrangement position where the roll groups I and II are arranged. That is, at each roll group arrangement position, the cooling water supplied from the inlet side of the cooling water path 11 is distributed for each roll 8 in the roll group, and then merges and is discharged from the outlet side.
- Temperature sensors 11a and 11b are installed on the inlet side and the outlet side of each cooling water path 11, and the cooling water inlet side temperature Tj_in and the cooling water outlet side temperature Tj_out of each cooling water path 11 are measured by the temperature sensors.
- j is a roll group number assigned in order from the upstream, and so on.
- the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj is obtained from the cooling water inlet side temperature Tj_in and the cooling water outlet side temperature Tj_out.
- This cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj is a value obtained by averaging the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti ′ at the roll arrangement position of each roll 8 in each roll group I, II.
- the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj for each roll group arrangement position is plotted along the roll number.
- the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj for each roll group arrangement position is a value obtained by averaging the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Ti ′ at the roll arrangement position of each roll 8 in the roll group as described above. Is plotted at the center position of each roll group I, II as shown in FIG.
- the cooling water in the range from the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj for each roll group arrangement position plotted to the n-th (n 8 in this embodiment) roll arrangement position from the first roll arrangement position.
- a regression equation representing the temperature difference between input and output is obtained.
- a thermal expansion amount correction value ⁇ t′_i_rev at each roll arrangement position is obtained from the relationship of FIG. 3, and the reduction amount of each roll is controlled.
- the relationship shown in FIG. 3 may be obtained individually for each roll arrangement position, but the relationship obtained at each roll arrangement position in the roll group may be averaged and used. You may make it use the relationship in the specific roll arrangement position in the other roll arrangement position in the same group.
- the regression equation showing the cooling water inlet / outlet temperature difference in the range from the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj for each roll group arrangement position to the nth roll arrangement position from the first roll arrangement position is expressed.
- a regression equation representing the difference may be obtained, a thermal expansion amount correction value ⁇ t_j may be obtained for each roll group, and the reduction amount may be corrected for each roll group. That is, the reduction amount of each roll in one roll group is corrected with the same thermal expansion amount correction value ⁇ t_j.
- the roll reduction amount will be accurate at the practical level even if the reduction amount is corrected for each roll group. Can be controlled.
- the relationship obtained at each roll arrangement position in the roll group may be averaged and used, and the relationship at a specific roll arrangement position in the roll group is used as a representative. You may do it.
- the thermal expansion amount correction value ⁇ t_j is obtained for each roll group from the relationship of FIG. 3 directly from the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj for each roll group arrangement position.
- the reduction amount may be corrected in units of groups. That is, the reduction amount of each roll in one roll group is corrected with the same thermal expansion amount correction value ⁇ t_j.
- the cooling water inlet / outlet temperature difference ⁇ Tj for each roll group arrangement position is an average value of the cooling water inlet / outlet temperature differences for each roll arrangement position belonging to the roll group. It is possible to suppress the influence of variations in the temperature difference between the water in and out.
- the regression equation when the regression equation is obtained, the least square method based on the linear equation is used.
- the regression method is not limited to this, and the regression may be performed using any curve including a multi-order curve.
- the regression equation is arranged using the roll number. This is based on the assumption that the distance between rolls (roll pitch) in the moving direction of the slab is the same. However, the roll pitch may be partially changed, and the regression equation should not necessarily be organized by the roll number alone. The roll from the most upstream roll (first roll) to the i-th roll is used for light reduction. There is no problem even if the regression equation is arranged by using the distance to.
- the comb frame type light reduction device is shown in FIGS. 1 and 7 as the light reduction device.
- the application of the present invention is not limited to the comb frame type light reduction device. It is obvious that the present invention can be applied to a segment type light reduction device and a stand type light reduction device.
- FIG. 9 conceptually shows a device configuration for calculating the rolling reaction force.
- the pressure (PH) on the head (H) side the pressure on the rod side by the pressure gauge PT1 provided on the head (H) side of the light pressure lowering cylinder and the pressure gauge PT2 provided on the rod side (R). (PR) is measured respectively.
- the measured pressure is converted into a signal by a converter, and the input signal is taken into the control device to calculate a reduction reaction force.
- the reduction reaction force (Pi) is calculated by the following equation.
- P ⁇ / 4 ⁇ ⁇ DH2 ⁇ PH- (DH2-DR2) ⁇ PR ⁇
- a correction value (mill stiffness correction value) ⁇ m_i is obtained from the relationship between the reduction reaction force (Pi) and displacement ( ⁇ i) measured in advance (see FIG. 10). Since all the components of the light reduction device are elastically deformed, the reduction reaction force (Pi) and displacement ( ⁇ i) are proportional to each other as shown in FIG. The relationship between the rolling reaction force (Pi) and the displacement ( ⁇ i) is measured in advance.
- the roll position input value ⁇ o_i is added to the roll expansion position correction value ⁇ t_i and the mill stiffness correction value ⁇ m_i.
- a command value ⁇ i is obtained, the position of each roll is controlled based on the roll position command value ⁇ i, and the reduction amount is controlled. Note that the roll position command value ⁇ j is obtained in the same manner as described above even when the reduction amount is controlled not for each roll but for each roll group.
- This control is executed by the control device shown in FIG.
- the control device stores, in advance, a roll reaction force appropriate range (a roll force upper limit and a roll force lower limit) obtained in advance for each roll or roll group.
- a roll reaction force appropriate range a roll force upper limit and a roll force lower limit
- the roll reduction amount is increased, and when the rolling reaction force exceeds the appropriate range, the roll reduction amount is decreased and each roll falls within the appropriate rolling force range.
- the rolling reduction amount of the roll or roll group is controlled so as to become.
- the reason why such control is performed is as follows. Under the light pressure of an actual continuous cast slab, the shape of the continuous cast slab that passes between a plurality of rolls sequentially changes depending on various operating conditions. In this case, for example, when the shape of the continuous cast slab is reduced by several mm due to, for example, the steel type, the operation drawing speed, the cooling conditions, etc., the light reduction method by the cylinder position control will reduce the required reduction amount. Not achieved. In the worst case, the slab may not be crushed. In addition, when the shape of the continuous cast slab is increased by several millimeters due to, for example, the steel type, the operation drawing speed, the cooling conditions, etc., the light reduction method based on the cylinder position control is excessive with respect to the required reduction amount. Become. In the worst case, internal cracking occurs due to excessive reduction. In order to solve such a problem, in the present invention, as described above, the reduction amount is controlled based on the appropriate range of the reduction reaction force.
- the reduction reaction force is calculated based on the pressure measured by the pressure gauges provided on the head side and the rod side of the light reduction cylinder. It can also be detected by a load cell provided in the light pressure stand. The signal detected by the load cell is converted into a signal by, for example, the converter shown in FIG. 9, and the input signal is taken into the control device to calculate the reduction reaction force.
- Example 1 an example (Example 1) of a continuous cast slab according to the present invention under light pressure will be shown. Further, as comparative examples, an example under light pressure (Comparative Example 1) according to the above Japanese Patent Application No. 2011-084615 that does not consider the thermal expansion of the slab, and an example under light pressure without any thermal expansion correction (Comparative Example 2) ) And an example in which light pressure is not applied (Comparative Example 3) is also shown.
- Example 1 the thermal expansion amount total value ( ⁇ _i) which is the sum of the vertical thermal expansion amount ( ⁇ f_i) and the vertical thermal expansion amount ( ⁇ b_i) of the slab 10 is measured by the in-rod sensor 12 of FIG.
- Comparative Example 1 the amount of vertical thermal expansion ( ⁇ b_i) of the slab 10 measured by the linear sensor 15 installed between the upper roll bearing box 13 and the lower roll bearing box 14 in FIG.
- the vertical thermal expansion amount ( ⁇ f_i) of the frame 9 was calculated by subtracting from the measured thermal expansion amount total value ( ⁇ _i).
- a curve L indicates a roll interval without light pressure reduction, that is, a thermal expansion amount combined value measured by the method of FIG.
- the roll interval at the time of light pressure reduction is corrected based on this curve L, so that an appropriate light pressure reduction amount (1 mm in the example of FIG. 12) can always be realized.
- Comparative Example 1 since correction based on the thermal expansion amount of the slab is not performed, the overpressure is reduced by the thermal expansion amount of the slab. For example, after 3 hours from the start of casting, an overpressure of 1.3 mm, which is the thermal expansion amount of the slab, is reached.
- Comparative Example 2 where no correction of thermal expansion is performed, the pressure is not reduced at the beginning of casting, and the pressure is reduced as time passes.
- FIG. 13 shows the results of investigating the degree of center segregation and the presence of internal cracks as the quality of slabs cast according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.
- the steel type was bearing steel, the slab was a 350 ⁇ 450 mm bloom slab, and the target amount under light pressure was 1 mm / 1 roll ⁇ 10 stages.
- Example 1 internal cracks did not occur and the center segregation was also improved.
- Comparative Example 1 although center segregation was improved as compared with Comparative Examples 2 and 3, an internal crack occurred.
- Comparative Example 2 although internal segregation was improved as compared with Comparative Example 3 in which light reduction was not performed, internal cracks occurred.
- Comparative Example 3 center segregation occurred remarkably.
- Example 1 since internal cracks do not occur and the center segregation is improved, high-precision roll interval control and an accurate reduction gradient are realized by the light reduction method of the present invention. I understand.
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Abstract
上下一対のロール（８）が配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路（１１）の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）をロール配置位置毎に求め、前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、前記回帰式により、各ロールの冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、前記各ロールの補正冷却水入出温度差と、予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値（フレーム（９）の熱膨張量及び連鋳鋳片の熱膨張量の合算値）との関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正する。
Description
本発明は、連続鋳造される鋳片の凝固末期に鋳片の偏析を防止するために実施される連鋳鋳片の軽圧下方法に関する。なお、本明細書では、連鋳鋳片を単に鋳片ともいう。
連続鋳造設備は、図１４に示すように、溶鋼１を鋳型２に注入し、この鋳型２で冷却して凝固させながら得られた鋳片１０を、鋳型２の下部に配置した複数のロール３をフレーム４に支持した複数のロールセグメント５で構成された鋳片支持構造を介して湾曲支持しながら搬出する構造を有している。
また、連続鋳造設備においては、図１４及び図１５に示すように、鋳片１０の偏析を防止するため凝固末期に、複数の軽圧下セグメント６より軽圧下が実施される。この軽圧下セグメント６においては、シリンダ７による軽圧下によって圧下反力を受けることにより、ロール８及びフレーム９が変形し、ロール間隔が数ｍｍ程度広がる。そのため、例えばロール一対あたり圧下量が１ｍｍ程度の軽圧下を行う場合、適正な圧下量設定ができず、ロール及びフレームの変形が原因で圧下量不足を生じ、偏析改善効果が不十分であったり、圧下し過ぎにより内部割れが発生したりしていた。
その対策としては、特許文献１に、鋳片実圧下量とフレーム変形量とロール変形量の合計にてロールの圧下量を設定する軽圧下方法が開示されている。
しかし、図１４及び図１５に示す軽圧下セグメント６においては、約１０００℃の鋳片を軽圧下することから、その鋳片の輻射熱を受けてフレーム９が熱膨張する。このフレーム９の熱膨張の問題は、上記特許文献１では考慮されていない。
そこで、本願発明者は、先に特願２０１１－０８４６１５号において、フレームの熱膨張量を補正することが可能な軽圧下方法を提案した。
ただし、この軽圧下方法を実機で試したところ、フレームの熱膨張量を補正しない場合に比べ適正な軽圧下を行うことができ、偏析改善及び内部割れの防止に一定の効果は見られるものの、依然として偏析及び内部割れの問題が発生した。すなわち、フレームの熱膨張量を補正するだけでは、軽圧下における高精度なロール間隔制御及び正確な圧下勾配は実現できず、その改善が必要であることがわかった。
本発明が解決しようとする課題は、連続鋳造設備において実施する軽圧下において、高精度なロール間隔制御及び正確な圧下勾配を実現するための熱膨張量補正方法を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明は、軽圧下に使用するロールを冷却するための冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度を計測し、その温度差（冷却水入出温度差）に基づき熱膨張補正量を求め、ロールの圧下量を補正することを基本思想とする。
この基本思想は、上記特願２０１１－０８４６１５号と同じであるが、上記特願２０１１－０８４６１５号では熱膨張としてフレームの熱膨張のみを考慮していたのに対し、本発明ではフレームの熱膨張に加えて連鋳鋳片の熱膨張も考慮する。
連鋳鋳片の熱膨張を考慮する必要がある理由は、以下のとおりである。
図１４を参照して説明すると、連続鋳造開始時において軽圧下セグメント６には鋳片１０は存在せず、その後、鋳片１０が軽圧下セグメント６を通過する。このため、軽圧下セグメント６（フレーム９）は鋳片１０からの受熱により時間経過とともに温度上昇する。一方、軽圧下セグメント６へ最初に到達する鋳片１０の温度は、上記のとおり軽圧下セグメント６に抜熱されるため低下するが、時間経過により軽圧下セグメント６（フレーム９）の温度上昇は徐々に飽和していくため、鋳片１０からの抜熱量は徐々に減少し、その結果、軽圧下セグメント６へ到達する鋳片１０の温度は徐々に上昇する。すなわち、軽圧下セグメント６（フレーム９）の温度が時間経過により上昇するのに伴い、軽圧下セグメント６を通過する鋳片１０の温度も時間経過により上昇し、軽圧下セグメント６の位置における鋳片１０の熱膨張量が時間経過により増大する。
そこで、本発明ではフレームの熱膨張に加え鋳片の熱膨張も考慮して熱膨張量補正値を求めることとした。具体的には本発明は、以下の第１から第４の軽圧下方法を提供する。
その第１の軽圧下方法は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
このように、実測による冷却水入出温度差の回帰式を求め、その回帰式により補正冷却水入出温度差を求めることで、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができ、各ロールの圧下量を正確に制御できる。更に、熱膨張量としてフレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値を求め、この熱膨張量合算値を使用して各ロールの圧下量を補正するようにしたことで、高精度なロール間隔制御及び正確な圧下勾配を実現可能となる。
第２の軽圧下方法は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
この第２の軽圧下方法では、ロールを複数のロールグループに分け、そのロールグループ配置位置毎に冷却水入出温度差を求めるようにしている。したがって、冷却水入出温度差をロール配置位置毎に求める場合に比べ、冷却水経路の冷却水入側温度及び冷却水出側温度を計測する温度センサの個数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
第３の軽圧下方法は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
この第３の軽圧下方法は、上記第２の軽圧下方法の変形であり、上記第２の軽圧下方法では、ロールの圧下量の補正をロール毎に行うが、第３の軽圧下方法では、ロールグループ毎に行う。ロールグループ配置位置間で冷却水入出温度差が小さい（回帰式の傾きが小さい）場合は、圧下量の補正をロールグループ毎に行っても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。
第４の軽圧下方法は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
「連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
この第４の軽圧下方法では、実測による冷却水入出温度差に基づく回帰式を使用しない。ただし、第４の軽圧下方法において冷却水入出温度差はロールグループ配置位置毎に計測されるから、そのロールグループに属するロールのロール配置位置毎の冷却水入出温度差は平均された値となり、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができる。ロールグループ内のロール配置位置間で冷却水入出温度差が小さい場合は、このようにロールグループ内の冷却水入出温度差の平均値を用いても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。
本発明においては、上述の熱膨張量補正に加え、軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正するようにしてもよい。この場合、本発明では、予め、ロール毎又はロールグループ毎に軽圧下する鋳片の軽圧下時の上限と下限からなる圧下反力適正範囲を求めておき、連鋳鋳片の軽圧下時の圧下反力が前記下限を下回った場合はロール又はロールグループの圧下量を増加させ、圧下反力が前記上限を上回った場合はロール又はロールグループの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する。
本発明によれば、軽圧下に使用するロールを冷却するための冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度を計測し、その温度差（冷却水入出温度差）に基づき熱膨張量補正値を求め、ロールの圧下量を補正する。更に、上記熱膨張量補正値を求めるにあたって、熱膨張量としてフレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値を求め、この熱膨張量合算値を使用して熱膨張量補正値を求める。したがって、各ロールの圧下量を正確に制御でき、軽圧下において正確な圧下勾配を実現することができる。これにより、高品質な鋳片を安定して製造することができる。
また、軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正することで、より正確な圧下勾配を実現することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１は、連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の一実施形態を模式的に示す。同図においてロール群は、フレーム９に支持された上下一対のロール８を８個並列させて構成されている。各ロール８の圧下量は、シリンダ７によりロール（上側のロール）位置を制御することで制御される。
図１の実施形態では、上下一対のロール８が配置されたロール配置位置毎に独立して冷却水経路１１が設けられている。冷却水経路１１は各フレーム９内を巡り、ロール配置位置（上下一対のロール８）毎にこれを冷却する。各冷却水経路１１の入側及び出側には温度センサ１１ａ，１１ｂが設置されており、その温度センサ１１ａ，１１ｂにより各冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔi_inと冷却水出側温度Ｔi_outが計測される。ここで、ｉは、ロール群の上流から順に付されたロール番号であり、以下も同じである。図１の実施形態はｉ＝１，２，・・・，８となる。
図２は、本発明による熱膨張量補正の基本原理を示す。ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）により入力されたロール位置入力値δo_iに対して、熱膨張量補正値λt_iを加味してロール位置指令値δiを求め、このロール位置指令値δiに基づき各ロール８の位置を制御し、圧下量を制御する。なお、実際のロール位置はセンサによって計測されており、その計測されたロール位置がロール位置指令値δiに基づくロール位置と異なる場合は、その偏差に応じてロール位置入力値δo_iを補正する、いわゆるフィードバック制御を行う。
熱膨張量補正値λt_iを求めるには、概念的には図３に示すように、予め、冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔi_inと冷却水出側温度Ｔi_outとの温度差（冷却水入出温度差ΔＴi）と、フレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ_i）と鋳片の上下方向熱膨張量（λｂ_i）を合算した熱膨張量合算値（λ_i）との関係を求めておく。
熱膨張量合算値（λ_i）は、図４に示すようにインロッドセンサ１２によって実測することができる。インロッドセンサ１２は、上下一対のロール８のうち上下動する上側のロール（以下「上ロール」という。）８ａの位置及びその変位を検出できるように、シリンダ７の内部に配置されている。熱膨張量合算値（λ_i）の計測にあたっては、上ロール８ａにより一定圧力で鋳片１０を押し付けた状態で連続鋳造を行い、インロッドセンサ値（上ロール８ａの位置）の時間変化を計測すると同時に、冷却水入出温度差ΔＴiの時間変化を計測する（このとき軽圧下は実施しない。）。このインロッドセンサ値の時間変化は、フレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ_i）と鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）の総和、つまり本発明でいう熱膨張量合算値（λ_i）である。したがって、このインロッドセンサ１２で計測した熱膨張量合算値（λ_i）と、これと同時に計測した冷却水入出温度差ΔＴiとにより、図３の関係を求めることができる。
一方、先に説明した特願２０１１－８４６１５号では熱膨張としてフレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ_i）のみを計測し、鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）は考慮されていない。したがって、上記特願２０１１－８４６１５号では、鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）の分だけ熱膨張量補正値に誤差が生じる。よって、より高精度なロール間隔制御及びより正確な圧下勾配を実現するためには、フレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ_i）と鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）の両者を補正する必要がある。なお、鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）は、上ロール軸受箱１３と下ロール軸受箱１４との間に設置したリニアセンサ１５の時間変化を計測することにより求めることができる。また、フレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ_i）は、熱膨張量合算値（λ_i）から鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）を差し引くことにより求めることができる。
本発明では、熱膨張量合算値（λ_i）を使用した上記図３の関係と、実際に計測された冷却水入出温度差ΔＴiとから熱膨張量補正値λt_iを求める。すなわち、上記図３の関係において、実際に計測された冷却水入出温度差ΔＴiに対応する熱膨張量合算値（λ_i）が熱膨張量補正値λt_iである。ただし、個別の冷却水入出温度差ΔＴiから直接に熱膨張量補正値λt_iを求めると、その熱膨張量補正値が各ロール配置位置でバラついてしまう。これは、ロール配置位置毎のロール外径の加工誤差、ロール摩耗によるロール径差、ロールの熱変形量差等により、各ロール配置位置におけるロール８と鋳片の接触状態にバラツキが生じるためである。
そこで、本発明では、上述の熱膨張量補正値（冷却水入出温度差ΔＴi）のバラツキを抑えるために、個別の冷却水入出温度差ΔＴiに対して回帰処理あるいは平均化処理を行う。
以下、その実施の形態を説明する。
まず、図１の実施形態のように、ロール配置位置毎に冷却水入出温度差ΔＴiを求める場合について説明する。
この場合、ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiをロール番号順にプロットすると図５のようになる。このように、ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiにはバラツキがあるが、本実施形態では、図６に示すように、１番目のロール配置位置からｎ番目（本実施形態ではｎ＝８）のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求める。そして、この回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差ΔＴi_revを求める。すなわち、本実施形態における回帰式は最小自乗法により、ΔＴi_rev＝Ａ×ｉ＋Ｂ（Ａ，Ｂは定数、ｉはロール番号）となり、この回帰式にロール番号を入れることで、各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差ΔＴi_revが得られる。
そして、得られた補正冷却水入出温度差ΔＴi_revに基づき、図３の関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt_i_revを求め、各ロールの圧下量を制御する。
なお、本実施形態の場合、図３の関係は、ロール配置位置毎に個別に求めることを基本とするが、ある特定（一又は複数）のロール配置位置で求めた関係を他のロール配置位置で使用するようにしてもよいし、複数のロール配置位置で求めた関係を平均して使用することもできる。
図７は、連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の他の実施形態を模式的に示す。この実施形態では、８個のロール８を４個ずつの２つのロールグループＩ，ＩＩに分け、ロールグループＩ，ＩＩが配置されたロールグループ配置位置毎に冷却水経路１１を設けている。すなわち、各ロールグループ配置位置において、冷却水経路１１の入側から供給される冷却水は、そのロールグループ内の各ロール８用に分配され、その後合流して出側から排出される。
各冷却水経路１１の入側及び出側には温度センサ１１ａ，１１ｂが設置されており、その温度センサにより各冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔj_inと冷却水出側温度Ｔj_outが計測される。ここで、ｊは、上流から順に付されたロールグループ番号であり、以下も同じである。図７の実施形態はｊ＝１，２となる。
本実施形態では、上記の冷却水入側温度Ｔj_inと冷却水出側温度Ｔj_outとから、冷却水入出温度差ΔＴjを求める。この冷却水入出温度差ΔＴjは、各ロールグループＩ，ＩＩ内の各ロール８のロール配置位置での冷却水入出温度差ΔＴi’が平均化された値となる。
以下、図７の実施形態のように、ロールグループ配置位置毎に冷却水入出温度差ΔＴjを求める場合において、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt’_i_revを求める方法を説明する。
図８に示すように、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjをロール番号に沿ってプロットする。ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjは、上述のとおりそのロールグループ内の各ロール８のロール配置位置での冷却水入出温度差ΔＴi’が平均化された値であるから、ロール番号に沿ってプロットする際には、図８のように各ロールグループＩ，ＩＩの中央位置にプロットする。次に、プロットされたロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロール配置位置からｎ番目（本実施形態ではｎ＝８）のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求める。そして、この回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revを求める。すなわち、本実施形態における回帰式は最小自乗法により、ΔＴi’_rev＝Ａ’×ｉ＋Ｂ’（Ａ’，Ｂ’は定数、ｉはロール番号）となり、この回帰式にロール番号を入れることで、各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revが得られる。後は、得られた補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revに基づき、図３の関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt’_i_revを求め、各ロールの圧下量を制御する。
なお、本実施形態においても、図３の関係はロール配置位置毎に個別に求めてもよいが、ロールグループ内の各ロール配置位置で求めた関係を平均して使用してもよく、ロールグループ内の特定のロール配置位置での関係を同一グループ内の他のロール配置位置で使用するようにしてもよい。
また、本実施形態では、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求めたが、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、ロールグループ単位で熱膨張量補正値λt_jを求め、ロールグループ単位でその圧下量を補正するようにしてもよい。すなわち、１ロールグループ内の各ロールの圧下量を同一の熱膨張量補正値λt_jで補正する。ロールグループ配置位置間で冷却水入出温度差ΔＴjの差が小さい（回帰式の傾きが小さい）場合は、圧下量の補正をロールグループ毎に行っても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。この場合、図３の関係としては、ロールグループ内の各ロール配置位置で求めた関係を平均して使用してもよく、ロールグループ内の特定のロール配置位置での関係を代表させて使用するようにしてもよい。
また、本発明では上述の回帰式を使用せずに、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから直接、図３の関係より、ロールグループ単位で熱膨張量補正値λt_jを求め、ロールグループ単位でその圧下量を補正するようにしてもよい。すなわち、１ロールグループ内の各ロールの圧下量を同一の熱膨張量補正値λt_jで補正する。ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjは、そのロールグループに属するロール配置位置毎の冷却水入出温度差が平均された値であるから、必ずしも回帰式を使用しなくとも、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができる。ロールグループ内のロール配置位置間で冷却水入出温度差ΔＴjの差が小さい場合は、このようにロールグループ内の冷却水入出温度差の平均値を用いても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。なお、このように回帰式を使用しない場合は、ロールグループの数は１（ｍ＝１）であってもよい。
また、以上の実施形態では、回帰式を求める場合、一次式による最小自乗法を使用したが、回帰の手法はこれに限定されず、多次曲線を始めあらゆる曲線による回帰を行ってもよい。
さらに、以上の実施形態では、ロール番号を用いて回帰式を整理したが、これは、鋳片の移動方向のロール間距離（ロールピッチ）が同一であることを前提としている。ただし、ロールピッチは、それを部分的に変更する場合もあり、必ずしもロール番号のみで回帰式を整理すべきものではなく、軽圧下用のロールの最上流ロール（１番目のロール）からｉ番目ロールまでの距離などを用いて回帰式を整理しても、全く問題はない。
またさらに、以上の実施形態では、軽圧下装置として図１及び図７においてくし歯フレーム型軽圧下装置を示したが、本発明の適用がくし歯フレーム型軽圧下装置に限定されないことは当業者に自明であり、セグメント型軽圧下装置やスタンド型軽圧下装置にも本発明は適用できる。
次に、本発明において付加的に実施できる、圧下反力によるロール及びフレームの変形を加味したロール又はロールグループの圧下量の補正方法を説明する。
図９は、圧下反力を演算する機器構成を概念的に示す。同図において、軽圧下用シリンダのヘッド（Ｈ）側に設けた圧力計ＰＴ１と、ロッド側（Ｒ）に設けた圧力計ＰＴ２により、ヘッド（Ｈ）側の圧力（ＰＨ）、ロッド側の圧力（ＰＲ）がそれぞれ測定される。測定した圧力は変換器で信号に変換され、入力信号が制御装置に取り込まれて圧下反力が演算される。
具体的には、軽圧下用シリンダのヘッド（Ｈ）側の直径をＤＨ、ロッド（Ｒ）の直径をＤＲとすると、上記圧力計ＰＴ１で測定したヘッド（Ｈ）側の圧力（ＰＨ）及び上記圧力計ＰＴ１で測定したロッド（Ｒ）側の圧力（ＰＲ）より、圧下反力（Ｐi）は次式により演算される。
Ｐ＝π／４×｛ＤＨ２×ＰＨ－（ＤＨ２－ＤＲ２）×ＰＲ｝
Ｐ＝π／４×｛ＤＨ２×ＰＨ－（ＤＨ２－ＤＲ２）×ＰＲ｝
この圧下反力（Ｐi）から、予め測定しておいた圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）との関係（図１０参照）より、補正値（ミル剛性補正値）λm_iを求める。なお、軽圧下装置の各構成部品は、すべて弾性域の変形であるため、圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）は、図１０に示すように比例関係にあり、オフラインテストにより各ロールにおける圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）の関係を測定しておく。
このようにして得られたミル剛性補正値λm_iに基づき、先に示した図２において、ロール位置入力値δo_iに対して、熱膨張量補正値λt_iと共にミル剛性補正値λm_iを加味してロール位置指令値δiを求め、このロール位置指令値δiに基づき各ロールの位置を制御し、圧下量を制御する。なお、ロール毎でなく、ロールグループ毎に圧下量を制御する場合も、上述と同じ要領でロール位置指令値δjを求める。
この制御は、図９に示した制御装置で実行される。また、この制御装置には、予め求められた、軽圧下する鋳片の軽圧下時の圧下反力適正範囲（圧下力上限および圧下力下限）がロール毎又はロールグループ毎に記憶されている。上記式により演算された圧下反力が適正範囲を下回った場合はロールの圧下量を増加させ、圧下反力が適正範囲を上回った場合はロールの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する。
このような制御を行うのは、以下の理由による。実際の連鋳鋳片の軽圧下において、複数のロール間を通過する連鋳鋳片の形状は、種々の操業条件により、逐次変化する。この場合、連鋳鋳片の形状が、例えば、鋼種、操業引き抜き速度、冷却条件等に起因して数ｍｍ小さくなった場合、シリンダの位置制御による軽圧下の方法では、必要圧下量に対して未達となる。最悪の場合、鋳片が圧下されない場合も生ずる。また、連鋳鋳片の形状が例えば、鋼種、操業引き抜き速度、冷却条件等に起因して数ｍｍ大きくなった場合、シリンダの位置制御による軽圧下の方法では、必要圧下量に対して過剰となる。最悪の場合、圧下し過ぎにより内部割れなどが生ずる。このような問題を解消するため、本発明では上述のように、圧下反力適正範囲に基づく圧下量の制御を行う。
なお、以上の実施形態では、圧下反力を軽圧下用シリンダのヘッド側及びロッド側に設けた圧力計により測定した圧力を基に演算したが、圧下反力は、ロール若しくはロールグループの架台又は軽圧下スタンドに設けたロードセルにより検出することもできる。ロードセルにより検出された信号は、例えば図９の変換器で信号に変換され、入力信号が制御装置に取り込まれて圧下反力が演算される。
以下、本発明による連鋳鋳片の軽圧下の例（実施例１）を示す。また、比較例として、鋳片の熱膨張を考慮していない上記特願２０１１－０８４６１５号による軽圧下の例（比較例１）、熱膨張の補正を全く行わない軽圧下の例（比較例２）及び軽圧下を行わない例（比較例３）も示す。
まず、実施例１及び比較例１について、先に説明した図４の方法による熱膨張量の計測結果を示す。実施例１では、図４のインロッドセンサ１２により上下方向熱膨張量（λｆ_i）と鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）の総和である熱膨張量合算値（λ_i）を計測し、比較例１では図４の上ロール軸受箱１３と下ロール軸受箱１４との間に設置したリニアセンサ１５により計測される鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ_i）を、インロッドセンサ１２により計測される熱膨張量合算値（λ_i）から差し引くことにより、フレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ_i）を算出した。
その結果を図１１に示す。図１１からわかるように、鋳造開始から３時間後には冷却水入出温度差ΔＴは１０℃となり、このときの熱膨張量合算値（λ）は２ｍｍ、鋳片１０の上下方向熱膨張量（λｂ）は１．３ｍｍであった。すなわち、このときのフレーム９の上下方向熱膨張量（λｆ）はλ－λｂ＝０．７ｍｍであることがわかった。実施例１ではこの鋳片の上下方向熱膨張量（λｂ）も含めてロールの圧下量を補正するが、比較例１では鋳片の上下方向熱膨張量（λｂ）が考慮されないので、その分（１．３ｍｍ）、ロールの圧下量を適正に補正することができない。
このことを概念的に示すと図１２のとおりである。図１２において曲線Ｌは、軽圧下無しでのロール間隔、すなわち図４の方法で計測した熱膨張量合算値を示す。実施例１では、この曲線Ｌに基づいて軽圧下時のロール間隔の補正を行うので、常に適正な軽圧下量（図１２の例では１ｍｍ）を実現することができる。これに対して、比較例１では、鋳片の熱膨張量に基づく補正が行われないので、鋳片の熱膨張量の分だけ過圧下となる。例えば、鋳造開始から３時間後では、鋳片の熱膨張量である１．３ｍｍの過圧下となる。一方、熱膨張の補正を全く行わない比較例２では、鋳造開始当初は未圧下状態となり、時間の経過とともに過圧下状態となる。
図１３は、実施例１及び比較例１～３により鋳造した鋳片の品質として、中心偏析度及び内部割れの有無を調査した結果を示す。鋼種は軸受鋼、鋳片は３５０×４５０ｍｍのブルーム鋳片、軽圧下の目標量は１ｍｍ／１ロール×１０段とした。
図１３からわかるように、実施例１では、内部割れは発生せず中心偏析も改善された。これに対して、比較例１では、比較例２及び３に比べ中心偏析は改善されるものの内部割れが発生した。比較例２では、軽圧下を行わない比較例３に比べ中心偏析は改善されるものの内部割れが発生した。比較例３では、中心偏析が顕著に発生した。
以上のとおり、実施例１では、内部割れは発生せず中心偏析も改善されていることから、本発明の軽圧下方法により、高精度なロール間隔制御及び正確な圧下勾配が実現されていることがわかる。
１ 溶鋼
２ 鋳型
３ ロール
４ フレーム
５ ロールセグメント
６ 軽圧下セグメント
７ シリンダ
８ 下ロール
９ フレーム
１０ 鋳片
１１ 冷却水経路
１１ａ，１１ｂ 温度センサ
１２ インロッドセンサ
１３ 上ロール軸受箱
１４ 下ロール軸受箱
１５ リニアセンサ
２ 鋳型
３ ロール
４ フレーム
５ ロールセグメント
６ 軽圧下セグメント
７ シリンダ
８ 下ロール
９ フレーム
１０ 鋳片
１１ 冷却水経路
１１ａ，１１ｂ 温度センサ
１２ インロッドセンサ
１３ 上ロール軸受箱
１４ 下ロール軸受箱
１５ リニアセンサ
Claims (7)
- 連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。 - 連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。 - 連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。 - 連鋳鋳片の凝固末期に、フレームに支持された上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、前記フレームの上下方向熱膨張量及び連鋳鋳片の上下方向熱膨張量を合算した熱膨張量合算値との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と熱膨張量合算値との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。 - 軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正するようにしており、この際、予め、ロール毎又はロールグループ毎に軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下時の上限と下限からなる圧下反力適正範囲を求めておき、連鋳鋳片の軽圧下時の圧下反力が前記下限を下回った場合はロール又はロールグループの圧下量を増加させ、圧下反力が前記上限を上回った場合はロール又はロールグループの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する請求項１～４のいずれかに記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
- 圧下反力を、軽圧下用のシリンダーに設けた圧力計により測定した圧力を基に演算することにより検出する請求項５に記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
- 圧下反力を、ロール若しくはロールグループの架台、又は軽圧下スタンドに設けたロードセルにより検出する請求項５に記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
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