JP2005014029A

JP2005014029A - 連続鋳造機

Info

Publication number: JP2005014029A
Application number: JP2003180901A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sato; 裕二佐藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】分割ロールの寿命を延長することによって、サポートロールひいてはセグメントの交換頻度を減らし、連続鋳造機の補修費の削減ならびに稼働率の向上を図る。
【解決手段】スラブ搬送方向に隣り合う２つの分割ロールの胴長方向分割位置が異なるようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブの連続鋳造機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造機は、一般に、図６に示すように鋳型１０から引き抜かれた高温のスラブを湾曲部２０を通過させたのち矯正部３０で平坦に矯正し、さらに引抜矯正部４０を経るように構成されている。湾曲部２０，矯正部３０，引抜矯正部４０には多数のサポートロール５０が上下に配列されていて、上下のサポートロール群５５の間を高温のスラブが搬送される（非特許文献１参照）。これらのサポートロール５０の表面は、操業時、回転により高温のスラブと接触，離隔を繰り返すため、熱疲労により亀裂が発生し、割損するおそれがある。そこで、近年、胴長方向に分割したロール（以下、分割ロールという）を使用して、熱疲労を抑制し、亀裂の発生あるいは割損を防止しようという動きがある。
【０００３】
分割ロールは、通常、胴長方向に長さの異なる２種類のロールを中間軸受を挟んで胴長方向に並べたものが使用される。非分割のロールの場合は、胴長方向両端に軸受を配置するが、分割ロールの場合は、さらに中間軸受を配置することから、軸受の間隔を狭くすることが可能になり、ロール胴長が短い分、高温のスラブを湾曲させたり矯正したりすることに伴う、スラブから受ける反力に抗する作用が大きくなるとともに、ロール胴長が短い分、熱膨張が小さくなることも手伝って、亀裂の発生，割損を抑制できる。
【０００４】
たとえば図７に示すように、胴長方向両端部軸受１ａ，１ｂと中間軸受２を用いて、長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂとを支持する場合は、胴長方向両端部軸受１ａ，１ｂで１本のロールを支持する場合に比べて、軸受１ａ，２，１ｂの間隔を狭くすることができる。つまり分割ロールとは、胴長方向両端部軸受１ａ，１ｂの中間部に中間軸受２を配置し、各軸受間に、１本のロールをいわば仮想的に分割して短いロールをそれぞれ配置したものの総称であるが、殆どの場合、その仮想的な分割は、胴長方向に長さが異なる（すなわち長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂの組み合わせ）ように行なわれる。なお図７中の矢印ｍは、スラブを搬送する方向（以下、スラブ搬送方向という）を示す。
【０００５】
分割が胴長方向に長さが異なるように行なわれる理由は、全て同一長さの等分割ロールをいくつもスラブ搬送方向に並べて設置すると、中間軸受２がスラブ幅方向中央にてスラブ搬送方向に一列に並ぶため、スラブの表面に局部的な凸部ができ、平坦部との境界に疵等の欠陥が生じて、これを平坦に矯正する必要が新たに生じたり、欠陥をグラインダで除去するのに伴ってスラブの歩留りが低下したりする等の問題があるからである。
【０００６】
図６に示した連続鋳造機１００の例では、分割ロールをスラブ搬送方向に複数並べて１つのセグメント６０を構成し、該セグメント６０をスラブ搬送方向に複数並べてサポートロール群５５を構成する。なお、図７に示すように、１組の胴長方向両端部軸受１ａ，１ｂと中間軸受２とで支持される長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂの組み合わせを、１本の分割ロールと称する。
【０００７】
図６中、上側の各セグメントには、それぞれ個別に図示しない油圧シリンダーが取付けられており、図中矢印Ａ方向に動作することでスラブに付与する荷重を各セグメント毎に調整できる。なお図７では、セグメントのフレーム，油圧シリンダー等は図示を省略している。
【０００８】
ところで、図８に示すように、スラブ搬送方向に隣り合う２つのサポートロールについて、同じ分割ロールを配置すると、分割ロールの分割位置（すわなち中間軸受２の位置）が、２つ続けて胴長方向で同じ位置にくる。
【０００９】
この状態で搬送中のスラブに対して各セグメントから荷重を付与すると、中間軸受２の存在による非拘束部分がスラブを搬送する方向ｍに２箇所連続する。このため比較的大きな非拘束空間ができ、そこへ向けてスラブが膨張する。すると、それによってできるスラブの膨張部位が、スラブ搬送方向さらにその１つ下流側に配置されるサポートロール５０で一度に矯正されることになる。すると、該サポートロール５０には局部的に強い矯正負荷が作用する。その局部的に強い矯正負荷が作用する領域を、図４中に過負荷領域４として図示する。
【００１０】
この過負荷領域４には局部的にスラブから受ける強い矯正反力的な負荷が作用するため、長期間操業すると損耗が激しく、熱の影響で亀裂も発生しやすい。よって、亀裂の発生したサポートロールを頻繁に交換する必要が生じる。その結果、補修費が増大するとともに、連続鋳造機１００の稼働率も低下する、という問題があったのである。
【００１１】
【非特許文献１】
第３版「鉄鋼便覧」第ＩＩ巻ｐ６２４，ｐ６３２，丸善，昭和５４年１０月１５日発行
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、その分割ロールの寿命を延長することによって、サポートロールひいてはセグメントの交換頻度を減らし、連続鋳造機の補修費の削減ならびに稼働率の向上を図ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、胴長方向複数に分割した分割ロールをスラブ搬送方向に複数並べて１つのセグメントを構成し、さらに該セグメントをスラブ搬送方向に複数並べてサポートロール群を構成する連続鋳造機であって、スラブ搬送方向に隣り合う２つの分割ロールがある箇所は胴長方向分割位置が異なるようにしたことを特徴とする連続鋳造機である。
【００１４】
この発明において、あるセグメントを構成するサポートロールが全て分割ロールである場合、その本数を偶数とし、スラブ搬送方向に分割ロールの胴長方向分割位置を千鳥配置することが好ましい。
【００１５】
また本発明は、胴長方向複数に分割した分割ロールをスラブ搬送方向に複数並べて１つのセグメントを構成し、さらに該セグメントをスラブ搬送方向に複数並べてサポートロール群を構成する連続鋳造機であって、ある隣り合う２つのセグメントを構成するサポートロールが全て分割ロールである場合、その本数をともに奇数とし、該隣り合うセグメントの両者ともスラブ搬送方向に分割ロールの胴長方向分割位置を千鳥配置するとともに、該隣り合うセグメントのうち、スラブ搬送方向下流側のセグメントのスラブ搬送方向２番目の長分割ロールの直径を、スラブ搬送方向１番目の長分割ロールの直径に比べて小さくなるようにしたことを特徴とする連続鋳造機である。
【００１６】
この発明において、前記スラブ搬送方向下流側のセグメントのスラブ搬送方向４番目の長分割ロールの直径が、前記スラブ搬送方向１番目の長分割ロールの直径に比べて小さく、かつ前記スラブ搬送方向２番目の長分割ロールの直径に比べて大きくなるようにすることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、本発明の連続鋳造機の分割ロールの配置の例について、第１の実施の形態を模式的に示した展開平面図である。セグメントは湾曲部２０，矯正部３０の箇所に用いるものもあるので、便宜上平面的に展開して示したものである。図１（ａ）中の矢印ｍはスラブ搬送方向を示す。
【００１８】
本発明では、例えば図１（ａ）に示すように、長分割ロール３ａ，短分割ロール３ｂを、それぞれ胴長方向両端部軸受１ａ，１ｂと中間軸受２で支持して配置する。これらの分割ロールを配置した各セグメントには、それぞれ個別に図示しない油圧シリンダーが取付けられており、スラブに付与する荷重を各セグメント毎に調整することができるようになっている。
【００１９】
図１（ａ）では、スラブ搬送方向上流側のセグメントＩにはロール番号Ｉ−１〜Ｉ−５の分割ロールが配置され、下流側のセグメントＩＩにはロール番号ＩＩ−１〜ＩＩ−５の分割ロールが配置されている。図１（ａ）にはセグメントＩ，セグメントＩＩのみ図示するが、実際には図６に示したように、連続鋳造機１００のサポートロール群５５は複数のセグメントから構成される。なお図１（ａ）では、セグメントＩ，セグメントＩＩのフレームは図示を省略している。
【００２０】
本発明においては、１つのセグメントを構成する複数の分割ロールは、スラブ搬送方向に隣り合うもので胴長方向分割位置（すなわち中間軸受２の位置）が異なるように（必ずしも千鳥配置でなくてもよい）、長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂあるいは等分割ロール３ｃ（必ずしも等しい長さに分割する必要はないが、ここでは１つの例として等分割を挙げている）等を組み合わせるように配置するのが好ましいが、これに限るものではない。また、上記の例では、長短２分割の分割ロールの場合、等分割の２分割ロールの場合を示したが、本発明はこれに限るものではなく、３分割以上の分割ロールを用いても良い。
【００２１】
本発明によれば、スラブ搬送方向に隣り合う２つのセグメント、すなわち図１（ａ）の例のように、上流側のセグメントＩと下流側のセグメントＩＩとの接続箇所にて、セグメントＩの終端位置の分割ロール（すなわちロール番号Ｉ−５）と、セグメントＩＩの開始位置の分割ロール（すなわちロール番号ＩＩ−１）の分割位置（すわなち中間軸受２の位置）が異なるようになるとともに、このような分割ロール（長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂの組み合わせ）の配置のセグメントを、複数並べてサポートロール群を構成する。その結果、スラブ搬送方向に隣り合う分割ロールの中間軸受２の位置、すなわち分割ロールの胴長方向分割位置が、スラブ搬送方向に見て異なる配置となる。したがって、図８に示した従来の分割ロールの配置で発生していた過負荷領域４を解消することができる。
【００２２】
ここで、以上述べた第１の実施の形態のように、胴長方向に２分割した分割ロールを使用する場合に、長さの種々異なるロールを３種類以上組み合わせて使用し、中間軸受２の位置をスラブ搬送方向に見たときに種々変化させることももちろん可能であるが、多種類の分割ロールの予備品を保有せねばならなくなるため、予備品の保有数を最少化する観点からは、長短２種類のロールにて分割ロールを構成するのが好ましい。
【００２３】
図１（ｂ）は、本発明の連続鋳造機の分割ロールの配置の例について、第２の実施の形態を模式的に示した平面図である。長分割ロール３ａの長さを全て同一とし、短分割ロール３ｂの長さも全て同一とすれば、長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂを各々１種類ずつ保有すれば良いので、分割ロールの予備品の保有数を最少にすることができる。
【００２４】
同一長さの長分割ロール３ａと同一長さの短分割ロール３ｂとを用いる場合には、１つのセグメントに複数本の分割ロールを、隣り合う分割ロールの中間軸受２の位置が異なるように配置すると、スラブ搬送方向に見て、各セグメント内の中間軸受２の位置は、図１（ｂ）に示すような千鳥配置と呼ばれる配置になる。
【００２５】
ここで、各セグメントに配置される分割ロールの本数が奇数である場合は、上流側のセグメントＩと下流側のセグメントＩＩとの接続箇所においても、中間軸受２の位置が異なるように長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂを配置するためには、図１（ｂ）のセグメントＩとセグメントＩＩのように、分割ロールの配置の異なる２種類のセグメントを保有する必要が生ずる。すると、セグメントを一体で交換できるようにしておくことで、交換時間の最小化も図りたいとした場合、セグメントの予備品の保有数も都合２倍の数必要になる。そこで、次のような方策がある。
【００２６】
図１（ｃ）は、本発明の連続鋳造機の分割ロールの配置の例について、第３の実施の形態を模式的に示した平面図である。このように、各セグメント内に配置される分割ロールの本数を偶数にすると、各セグメントの分割ロールの配置は１種類だけになるから、セグメントの予備品の保有数はさらに半分にすることができ、しかもそのセグメントを複数並べて配置することによって、サポートロール群５５を構成する分割ロールの中間軸受２の位置を全て千鳥配置にすることもできる。
【００２７】
このようにして、本発明によれば、連続鋳造機のサポートロールの過負荷領域４を解消し、サポートロールに亀裂が発生するのを防止し、サポートロールの寿命を延長できる。その結果、サポートロールひいてはセグメントの交換頻度を減らし、連続鋳造機の補修費の削減ならびに稼動率の向上を図ることができる。
【００２８】
図２および図３は、本発明の連続鋳造機の分割ロールの配置の例について、第４の実施の形態を模式的に示した図である。実は、各セグメントに配置される分割ロールの本数が奇数であっても、過負荷領域４にかかる負荷を軽減できる別な方策がある。それは本発明の第４の実施の形態と言え、例えば図２に示すように、スラブの搬送方向上流側のセグメントＩと下流側のセグメントＩＩの接続箇所にて、セグメントＩの終端位置の分割ロール（すなわちロール番号Ｉ−５）と、セグメントＩＩの開始位置の分割ロール（すなわちロール番号ＩＩ−１）の中間軸受２の位置が一致しているものの、図３に示すように、下流側のセグメントＩＩのスラブ搬送方向の２番目に配置されるロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａの直径を、セグメントＩＩのスラブ搬送方向の１番目に配置されるロール番号ＩＩ−１の長分割ロール３ａの直径に比べて小さくするようにするものである。図３は、このような長分割ロール３ａの配列の例を、図２中のＡ−Ａ矢視の断面図として示したものである。
【００２９】
このようにすれば、ロール番号Ｉ−５とロール番号ＩＩ−１の中間軸受２の位置で拘束力が減少し、スラブが膨張したとしても、図３に示すように、ロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａの直径が小さくなっていることによって、スラブの膨張部位が通過するときのロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａに作用する負荷を軽減でき、過負荷領域４に加わる負荷を幾分でも軽減できる。また、予備品の保有も１種類だけとすることができるから、実質的に本発明の第３の実施の形態と同様、セグメントの保有数はさらに半分にできる。
【００３０】
さらに、本発明の第５の実施の形態として、下流側のセグメントＩＩのスラブ搬送方向の４番目に配置されるロール番号ＩＩ−４の長分割ロール３ａの直径を、ロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａの直径に比べて大きくし、かつロール番号ＩＩ−１の長分割ロール３ａの直径に比べて小さくすれば、スラブの膨張部位が通過するときのサポートロール側の負荷をロール番号ＩＩ−２とＩＩ−４の２つの長分割ロール３ａで分けて負担できるため、過負荷領域４に加わる負荷をさらに軽減できる。３つ以上の長分割ロール３ａすなわちロール番号ＩＩ−２，ＩＩ−４，（ＩＩ−６）・・・で分けて負担してももちろんよい。ただし、これらについては図示を省略する。
【００３１】
このようにして、本発明によれば、連続鋳造機のサポートロールの過負荷領域４に加わる負荷を軽減し、サポートロールに亀裂が発生して割損するのを防止し、サポートロールの寿命を延長できる。その結果、サポートロールひいてはセグメントの交換頻度を減らし、連続鋳造機の補修費の削減ならびに稼動率の向上を図ることができる。
【００３２】
【実施例】
図１（ｂ）に示すように長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂとを組み合わせた分割ロールを５本ずつ配置し、中間軸受２を千鳥配置になるようにしたセグメントをスラブ搬送方向に複数並べて配置した連続鋳造機で操業した。隣り合うセグメントの接続箇所においても、中間軸受２が千鳥配置になるようにした。なお、長分割ロール３ａ，短分割ロール３ｂは、全て同じ直径（２９５ｍｍ）のものを使用した。これを発明例１とする。
【００３３】
次に、図２，３に示すように長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂとを組み合わせた分割ロールを５本ずつ配置し、中間軸受２を千鳥配置になるようにしたセグメントをスラブ搬送方向に複数並べて配置した連続鋳造機で操業した。隣り合うセグメントの接続箇所においては、上流側セグメントのスラブ搬送方向終端位置の分割ロールと、下流側セグメントのスラブ搬送方向開始位置の分割ロールの中間軸受２の位置が一致するようにした。ここで、図３のロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａのように、下流側セグメントのスラブ搬送方向２番目の長分割ロール３ａの直径を２９２ｍｍとし、他の長分割ロール３ａ，短分割ロール３ｂは全て直径２９５ｍｍとした。これを発明例２とする。
【００３４】
一方、比較例として、図８に示すように長分割ロール３ａと短分割ロール３ｂと非分割のサポートロール５０を並べて配置した。ここで、長分割ロール３ａ，短分割ロール３ｂは、全て発明例１と同じ直径のものを使用した。
【００３５】
発明例１，２と比較例の場合について、連続鋳造操業を行ない、各ロールの摩耗量（ｍｍ／１００万トン）と亀裂深さ（ｍｍ／１００万トン）を調査した。摩耗量は、スラブを１００万トン製造したときのロール直径（ｍｍ）の減少量を指し、亀裂深さは、スラブを１００万トン製造したときの熱疲労によって生じた亀裂の深さを指す。
【００３６】
このようにして得られた摩耗量の分布を図４に示し、亀裂深さの分布を図５に示す。なお比較例では、ロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａに最も大きな負荷が作用するので、図４，５には、いずれもロール番号ＩＩ−２の長分割ロール３ａのデータを示す。ただし発明例２では、ロール番号ＩＩ−４の長分割ロール３ａのデータも併せて示す。これらのデータは、５つの異なるセグメントから得られたデータである。
【００３７】
図４，５から明らかなように、発明例１（ロール番号ＩＩ−２），発明例２（ロール番号ＩＩ−２，ＩＩ−４）は、いずれも比較例（ロール番号ＩＩ−２）に比べて、摩耗量および亀裂深さが低減できた。つまり、本発明では分割ロールの過負荷領域４に加わる負荷を抑制し、熱亀裂が生ずるのを防止できることが確かめられた。
【００３８】
また、発明例１（ロール番号ＩＩ−２）と発明例２（ロール番号ＩＩ−２）を比べると、摩耗量，亀裂深さともに発明例１の方が低かった。これは、発明例１では中間軸受２の位置を全て千鳥配置にできるので、分割ロールに過負荷領域４が発生しないことが原因である。つまり分割ロールの摩耗量，亀裂深さを低減するためには発明例１の方が好適であるが、上記で説明した通り、発明例１では分割ロールの配置の異なる２種類のセグメントを保有する必要がある。セグメントの保有数を予備品を含め、最少にするためには、発明例２の方が好適であると言える。
【００３９】
発明例１あるいは発明例２は、連続鋳造機の構造や操業の条件に応じて適宜選択して適用すれば良い。どちらを選択しても、比較例に比べて、摩耗量および亀裂深さが低下するのは、図４，５に示した通りである。
【００４０】
なお、上記の発明例１，２いずれにも登場してこないが、１つのセグメントに配置する分割ロールの本数を偶数として、中間軸受２の位置を千鳥配置とすれば、分割ロールの摩耗量，亀裂深さの低減も図れ、同時に分割ロールおよびセグメントの種類とそれらの予備品の数を最少にすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、分割ロールの寿命を延長することによって、サポートロールひいてはセグメントの交換頻度を減らし、連続鋳造機の補修費の削減ならびに稼動率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分割ロールの配置の例を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の分割ロールの配置の他の例を模式的に示す平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図４】分割ロールの摩耗量の分布を示す図ある。
【図５】分割ロールの亀裂深さの分布を示す図である。
【図６】連続鋳造機の一例を示す図である。
【図７】従来の分割ロールの例を模式的に示す平面図である。
【図８】従来の分割ロールの配置の例を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ胴長方向両端部軸受
２中間軸受
３ａ長分割ロール
３ｂ短分割ロール
３ｃ等分割ロール
４過負荷領域
５スラブ
１０鋳型
２０湾曲部
３０矯正部
４０引抜矯正部
５０サポートロール
５５サポートロール群
６０セグメント
１００連続鋳造機

Claims

胴長方向複数に分割した分割ロールをスラブ搬送方向に複数並べて１つのセグメントを構成し、さらに該セグメントをスラブ搬送方向に複数並べてサポートロール群を構成する連続鋳造機であって、スラブ搬送方向に隣り合う２つの分割ロールがある箇所は胴長方向分割位置が異なるようにしたことを特徴とする連続鋳造機。
あるセグメントを構成するサポートロールが全て分割ロールである場合、その本数を偶数とし、スラブ搬送方向に分割ロールの胴長方向分割位置を千鳥配置したことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機。
胴長方向複数に分割した分割ロールをスラブ搬送方向に複数並べて１つのセグメントを構成し、さらに該セグメントをスラブ搬送方向に複数並べてサポートロール群を構成する連続鋳造機であって、ある隣り合う２つのセグメントを構成するサポートロールが全て分割ロールである場合、その本数をともに奇数とし、該隣り合うセグメントの両者ともスラブ搬送方向に分割ロールの胴長方向分割位置を千鳥配置するとともに、該隣り合うセグメントのうち、スラブ搬送方向下流側のセグメントのスラブ搬送方向２番目の長分割ロールの直径を、スラブ搬送方向１番目の長分割ロールの直径に比べて小さくなるようにしたことを特徴とする連続鋳造機。
前記スラブ搬送方向下流側のセグメントのスラブ搬送方向４番目の長分割ロールの直径が、前記スラブ搬送方向１番目の長分割ロールの直径に比べて小さく、かつ前記スラブ搬送方向２番目の長分割ロールの直径に比べて大きくなるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造機。