JP2811665B2 - 鋳片圧下方法及び鋳片圧下装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造装置に好適な鋳
片圧下方法の改良およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶湯をタンディシュ（湯溜り）を介して
モールド（底なし水冷鋳型）に注入し、表面に凝固殻を
形成させ、所定の間隔のロール間を通過させつつ凝固殻
の厚さを増し、最終段階で鋳片（スラブ）を得るところ
の連続鋳造設備の発達は目覚ましい。

【０００３】最近では、連続鋳造設備内において薄い鋳
片を製造し、それに続く熱間圧延の粗圧延工程を省略し
ようという試みがなされている。このように、連続鋳造
設備において薄い鋳片が製造できれば、熱間圧延鋼板製
造設備としては仕上圧延機だけですむので、設備費が極
めて安価となるメリットがある。このような背景から、
薄い鋳片を連続鋳造で製造するための種々の技術開発が
活発になされてきている。その中の一つの技術として、
凝固末期の鋳片を内部が未凝固状態で圧下する技術があ
る。例えば特公平３−１２９８８号では、圧下時に生じ
やすい内部割れを防止するため、さらに鋳片の長手方向
に圧縮力を作用させる方法が提案されている。

【０００４】図５はこのような従来の鋳片圧下装置の一
例を示す図（図は符号の向きに見ること。以下同。）で
あり、鋳片圧下装置１００は複数の下ロール１０１…を
下フレーム１０２に回転自在に並設してなる下部セグメ
ント１０３と、複数の上ロール１０５…を上フレーム１
０６に回転自在に並設してなる上部セグメント１０７
と、上部セグメント１０７を下部セグメント１０３へ強
制移動し未凝固鋳片１１０を圧下するための油圧シリン
ダ１１１と、上部・下部ロール１０１，１０５の間隔を
計測するための差動トランス１１２と、位置制御ユニッ
ト１１３および油圧ユニット１１４とからなる。

【０００５】差動トランス１１２は、ケース側に２次コ
イル、１次コイルおよび２次コイルをこの順に直列に配
置し、これらコイルに沿って磁性体コアを移動すると、
コアの位置に応じて２次コイルの端子電圧が一次比例的
に変化するという原理に基づいた位置計測手段である。

【０００６】位置制御ユニット１１３に所望のロール間
距離（設定値という）を入力しておけば、位置制御ユニ
ット１１３は例えばロール間距離が設定値より大きいと
いう差動トランス１１２の信号を受けると油圧ユニット
１１４を介して油圧シリンダ１１１の油圧を増加して上
部セグメント１０７を僅かに下降し、ロール間距離を設
定値に戻す作用をなし、鋳片の厚みを一定に保とうとす
る。この方式を位置制御方式といい、負荷に関係なくロ
ール間距離を設定値に保つことに特徴がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６は連続鋳造設備に
おける鋳造速度の変化を示す概略図であり、鋳造開始時
点では鋳造速度は０であり、これを一定の加速度率で定
常速度Ｖ１まで増加させた後、定常速度による鋳造を実
施する。鋳片は、この定常速度域に到達してから、圧下
し始める。しかしながら、いくら鋳造速度が定常状態と
はいえども、鋳片の反力は僅かながら変動している。従
って、図５のような装置を用い、位置制御方式でロール
間距離を一定に保とうとしても、微妙なロール間隔のハ
ンチングは避けられず、その結果製造された鋳片の厚み
がばらついてしまうという問題を有していた。また、タ
ンディシュからの注湯が中断されたところの鋳片の後端
面はモールドそしてロール間を低速で下降する。後端面
の平面視中央が未凝固の溶鋼であるため、速度を落とし
てそこの凝固殻の成長を促す必要がある。そこで、鋳造
末期には鋳造速度を落とすという速度管理がなされてい
る。鋳造初期および鋳造末期では通常より鋳造速度が小
さいため、鋳片は経過時間と共に冷却され、表面の凝固
殻が厚くなり鋳片は硬さを増し、通常より変形抵抗が増
すことになる。

【０００８】変形抵抗が大きくなると上記油圧ユニット
１１４は大きな力で鋳片を圧下するので、鋳片に表面キ
ズを生じたり、内部割れを生じる恐れがあり、また鋳片
を引出す作用をなすピンチロールの負荷トルクが過大に
なり、引抜きが困難になる場合がある。

【０００９】また、詳細は後述するが、大きな力で鋳片
を急激に圧下すると内部の未凝固溶鋼が吐き出されてモ
ールド（鋳型）の湯面が上昇するという不都合もある。
そこで本発明の目的は鋳片厚みを一定にしつつ、通常よ
り変形抵抗の大きな部分が通ってもピンチロールの負荷
トルクを抑え且つモールドの湯面の上昇を抑えることの
できる鋳片圧下方法及び同装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明は、下フレームに下ロール群を回転可能に取付け
てなる下部セグメントと、上フレームに上ロール群を回
転可能に取付けてなる上部セグメントと、上部セグメン
トを昇降するとともに最大圧下力が設定されている圧下
手段と、上ロールと固定側の下ロールとの間隔を計測す
るためのロール間隔計測手段と、上ロールと下ロールと
の間隔が所定値になった時からロール間隔の減少方向に
対して計測荷重が増加するところの荷重計測手段と、上
ロール群を一定の速度で下降する制御をなす位置制御ユ
ニットと、上ロール群を設定された最大圧下力で鋳片に
押しつける制御をなす圧力制御ユニットと、荷重計測手
段の計測荷重が一定値に到達するまでは位置制御ユニッ
トを選択しその後は圧力制御ユニットを選択するマスタ
コントローラとから鋳片圧下装置を構成する。

【００１１】

【作用】上ロール群を上方に待機し、ダミーバー通過後
に圧下手段の最大圧下力の範囲で上ロール群を一定の速
度で下降し、上ロールと下ロールとの間隔が所定値にな
った時からロール間隔の減少方向に対して計測荷重が増
加するところの荷重計測手段で荷重を検出し、この荷重
計測手段の計測荷重が一定の値に達した後に上ロール群
を設定された最大圧下力で鋳片に押しつけることで、内
部に未凝固溶鋼を含む鋳片を圧下する。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。図１は本発明に係る連続鋳造設備の原理図で
あり、連続鋳造設備１はタンディシュ２、モールド３、
ロール群４、鋳片圧下装置１０，１０，１０、静定ゾー
ン６およびピンチロール７からなり、溶鋼をタンディシ
ュ２を介してモールド３に注入し、表面に凝固殻を形成
させ、所定の間隔のロール４，４間を通過させつつ凝固
殻の厚さを増す。

【００１３】図２は本発明の鋳片圧下装置の一例を示す
図であり、鋳片圧下装置１０は複数の下ロール１１…を
下フレーム１２に回転自在に並設してなる下部セグメン
ト１３と、複数の上ロール１５…を上フレーム１６に回
転自在に並設してなる上部セグメント１７と、上部セグ
メント１７を下部セグメント１３側へ強制移動し不完全
凝固状態の鋳片２１を圧下するための圧下手段２２と、
上部・下部ロール１１，１５の間隔を計測するためのロ
ール間隔計測手段２３と、位置制御ユニット２４と、油
圧ユニット２５と、上下フレーム１２，１６間に介設さ
れたディスタンスピース２６および荷重計測手段２７
と、圧力制御ユニット２８と、位置制御ユニット２４と
圧力制御ユニット２８とを選択するマスタコントローラ
２９とからなる。なお、下フレーム１２は基礎等に固定
されている。

【００１４】上記圧下手段２２における圧下力の最大
値、即ち最大圧下力は、過去のチャージのデーターを基
に、鋼種，鋳造速度，鋳片圧下装置までの冷却条件等に
応じて、チャージごとに設定する。通常は、この最大圧
下力Ｆを圧下手段２２に加えておけば、上部セグメント
２７とディスタンスピース２６とは当接した状態で、上
ロール１５と下ロール１１との間隔は一定に保たれる。
そして、この最大圧下力を越える反力を受けた場合には
圧下手段２２は後退する構成となっている。圧下手段２
２が油圧シリンダであればピストンロッドが後退する。
この時、上部セグメント２７とディスタンスピース２６
との当接状態は解放されるが、最大圧下力は作用してい
る。

【００１５】前記ロール間隔計測手段２３は差動トラン
ス、荷重計測手段２７は歪ゲージを内蔵したところのロ
ードセルが好適である。また、ディスタンスピース２６
は取り外し可能な比較的薄い平板であり、段積みするこ
とで高さ寸法を適宜変更できるものである。

【００１６】以上の構成からなる鋳片圧下装置の作用を
次に述べる。図３は本発明の鋳片圧下装置における作用
力の説明図であり、上部セグメント１７の自重をＷ、圧
下手段２２の設定された最大圧下力をＦ、荷重計測手段
２７の受持ち力（計測負荷）をＦＬ、鋳片２１の圧下反
力をＦ１とすれば次の関係式（式〜式）が導かれ
る。ただし、圧下手段２２と荷重計測手段２７は鋳片２
１の両側即ち図３の表裏方向に各１個、合計２個設置さ
れているものとする。

【００１７】

【数１】

【００１８】式に示すとおり、鋳片の圧下反力Ｆ１は
凝固殻の変形抵抗力と溶鋼の静鉄圧力の和であるが、こ
の圧下反力Ｆ１は、鋼種，鋳造速度，鋳片圧下装置まで
の冷却条件等に応じて変わる。同一チャージの定常状態
においての鋳片の圧下反力Ｆ１は一定であり、かつ上部
セグメントの自重Ｗは一定であるため、式から分るよ
うに、荷重計測手段２７の受持ち力ＦＬは最大圧下力Ｆ
が高く設定されると大きくなり、また最大圧下力Ｆが低
く設定されると小さくなる。最大圧下力Ｆが過大に設定
され、受持ち力ＦＬが極めて大きくなった場合で、かつ
定常状態とは異なる極めて高い圧下反力（Ｆ１に相当）
の鋳片部分が通過する場合には、図３において上部セグ
メント１７に大きな上向き力（Ｆ１に相当）が作用する
が、受持ち力ＦＬが減少するだけであり圧下手段２２が
後退することはない。その結果、ピンチロールの負荷が
過大になる。最大圧下力Ｆが過小に設定され、受持ち力
ＦＬが極めて小さくなった場合、圧下反力のわずかに高
い鋳片部分が通過しただけで、圧下手段２２には容易に
最大圧下力Ｆを越える力が作用する。その結果、上部セ
グメント２７とディスタンスピース２６との当接状態は
頻繁に解放され、わずかな鋳片の圧下反力Ｆ１の変動に
よっても、上ロール１５と下ロール１１との間隔はつね
に変動してしまい、一定の厚みの鋳片が得られなくな
る。従って、圧下手段２２の最大圧下力Ｆは、過去のチ
ャージの鋳片の厚みやピンチロールの負荷の程度等のデ
ーターを基に、鋼種，鋳造速度，鋳片圧下装置までの冷
却条件等に応じて、適当な値に設定することが必要であ
る。

【００１９】図４は本発明方法に関する制御フロー図で
あり、ＳＴ０１（ステップ１番を示す。以下同。）で、
上部セグメント１７はダミーバーを通すために上方の待
機位置に保持されている。ＳＴ０２は、ダミーバーが当
該圧下装置１０を通過したか否かを判断するステップで
あって、例えば図２のマスタコントローラ２９にダミー
バーの位置情報が入力されるので、マスタコントローラ
２９はダミーバーが通過したら位置制御ユニット２４を
選択する（ＳＴ０３）。ＳＴ０４において位置制御ユニ
ット２４は圧下手段２２を作動し、ロール間隔計測手段
２３の情報を入力しつつ上部セグメント１７即ち上ロー
ル１５群を所定の速度で下降する。この間は上ロール１
５群は位置制御されていることになる。

【００２０】上ロール１５は鋳片２１を徐々に押圧し、
このままでは限りなく圧下力が増加するので、本発明は
上ロール１５と下ロール１１との間隔が所定値となった
時点で位置制御から圧力制御に切り換えることで不都合
を無くするようにしたことを特徴とする。即ち、図２の
荷重計測手段２７は上部セグメント１７が上方待機中は
荷重を検出せず、上部セグメント１７が下降してディス
タンスピース２６に当接した後に荷重を計測する。そこ
で、ＳＴ０５で荷重計測手段２７の計測負荷が一定の値
ＦＬに達した時点で制御を圧力制御ユニット２８に切り
換える（ＳＴ０６）。この切り換えはマスタコントロー
ラ２９で実施する。以降、ＳＴ０７において圧力制御ユ
ニット２８は圧下手段２２の最大圧下力が保たれるよう
に制御する。

【００２１】ここで重要なことは、最大圧下力が設定さ
れた値であるから、それ以下の圧下反力の鋳片において
は上部セグメント２７とディスタンスピース２６とが当
接した状態でのロール間隔が保てる。しかし、これを越
える圧下反力の鋳片部分が入ってきた場合は、上部セグ
メント１７は無理に圧下することなく全体的に持上げら
れるということである。この場合でも上部セグメント１
７は最大圧下力を加え続ける。このようにＳＴ０６，Ｓ
Ｔ０７では、ロール間隔計測手段２３および荷重計測手
段２７の情報によらずに、鋳片に一定の圧下力を作用す
ることに特徴がある。

【００２２】なお、ダミーバー通過後の鋳片２１の前部
は、凝固殻が厚いために圧下反力Ｆ１が大きい場合があ
る。この時には、しばらくの間、上部セグメント１７が
全体的に持上げられ、圧下反力Ｆ１の大きい部分が通過
した後にＳＴ０３〜ＳＴ０５の位置制御が実施される。

【００２３】また、図３において鋳片２１中の未凝固溶
鋼が急激に押されるとモールド（鋳型）の湯面ＷＬが急
激に上昇し、湯面ＷＬに浮かべた連鋳パウダーが溶鋼中
に侵入する等の不都合が起こる。この様な不都合が従来
の位置制御法では発生していたが、本発明によれば鋳片
中の未凝固溶鋼が急激に押されることはないので湯面Ｗ
Ｌの安定化が図れる。

【００２４】尚、本実施例ではロール間隔計測手段２３
を単独で設置したが、これに限るものではなく例えばロ
ール間隔計測手段２３を圧下手段２２に組込んでもよ
い。位置制御ユニット２４、圧力制御ユニット２８およ
びマスタコントローラ２９は適宜組合わせてもよく、要
は制御機能を備えていればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上に述べた通り本発明方法は、鋳造の
初期に上ロール群を位置制御にて一定速度で下降し、荷
重計測手段の計測負荷が一定値に達した後に圧力制御に
て最大圧下力を鋳片に掛けるようにしたので、鋳片には
一定以上の押力が作用しない。従って、本発明方法によ
れば鋳片厚みを一定にしつつ、通常より変形抵抗の大き
な部分が通ってもピンチロールの負荷を抑えることがで
きる。また、鋳片中の未凝固溶鋼が急激に押されること
がないのでモールド（鋳型）の湯面の急上昇を防止でき
る。

【００２６】本発明の装置は、従来の装置に荷重計測手
段、圧力制御ユニットおよびマスタコントローラを追加
するだけでよい。従って本発明は、僅かな追加設備費の
みで、ピンチロールの負荷およびモールドの湯面の問題
を解決した鋳片圧下装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造設備の原理図

【図２】本発明の鋳片圧下装置の一例を示す図

【図３】本発明の鋳片圧下装置における作用力の説明図

【図４】本発明方法に関する制御フロー図

【図５】従来の鋳片圧下装置の一例を示す図

【図６】連続鋳造設備における鋳造速度の変化を示す概
略図

【符号の説明】

１…連続鋳造設備、２…タンディシュ、３…モールド、
７…ピンチロール、１０…鋳片圧下装置、１１…下ロー
ル、１２…下フレーム、１３…下部セグメント、１５…
上ロール、１６…上フレーム、１７…上部セグメント、
２１…鋳片、２２…圧下手段、２３…ロール間隔計測手
段、２４…位置制御ユニット、２６…ディスタンスピー
ス、２７…荷重計測手段、２８…圧力制御ユニット、２
９…マスタコントローラ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に未凝固溶鋼を含む鋳片を圧下する
   方法において、上ロール群を上方に待機する工程と、ダ
   ミーバー通過後に圧下手段の最大圧下力の範囲で前記上
   ロール群を一定の速度で下降する工程と、上ロールと下
   ロールとの間隔が所定値になった時からロール間隔の減
   少方向に対して計測荷重が増加するところの荷重計測手
   段で荷重を計測する工程と、この荷重計測手段の計測荷
   重が一定の値に達した後に上ロール群を設定された最大
   圧下力で鋳片に押しつける工程とからなることを特徴と
   した鋳片圧下方法。
2. 【請求項２】 基礎等に固定された下フレームに下ロー
   ル群を回転可能に取付けてなる下部セグメントと、上フ
   レームに上ロール群を回転可能に取付けてなる上部セグ
   メントと、この上部セグメントを昇降するとともに最大
   圧下力が設定されている圧下手段と、圧下手段で移動さ
   れた上ロールと固定側の下ロールとの間隔を計測するた
   めのロール間隔計測手段と、上ロールと下ロールとの間
   隔が所定値になった時からロール間隔の減少方向に対し
   て計測荷重が増加するところの荷重計測手段と、上ロー
   ル群を一定の速度で下降する制御をなす位置制御ユニッ
   トと、上ロール群を設定された最大圧下力で鋳片に押し
   つける制御をなす圧力制御ユニットと、前記荷重計測手
   段の計測荷重が一定値に到達するまでは位置制御ユニッ
   トを選択しその後は圧力制御ユニットを選択するマスタ
   コントローラとからなる鋳片圧下装置。