JP2009028769A - 連続鋳造設備における鋳片案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常が発生し、連続鋳造が停止しても、速やかにロール間隔を広げて再引き抜きを図ることができる鋳片案内装置を提供する。
【解決手段】鋳片案内装置は、コラム３に結合されたナット４と可動フレーム２との間に設けられて、一対のロール７，８間に所定以上の負荷がかかったとき、可動フレーム２が固定フレーム１から離間できるように弾性変形する皿ばねカセット５と、スペーサ１６をナット４と弾性緩衝機構との間に抜き差しできるスペーサ抜き差し機構２１と、スペーサ１６をナット４と皿ばねカセット５との間から抜くことができるように、皿ばねカセット５を圧縮変形させる油圧ジャッキ２２と、を備える。異常鋳片による反力が過大で皿ばね１０が殆ど密着状態であっても、スペーサ１６を抜くことで、皿ばね１０に加わる圧縮力を除荷することができる。よって、駆動機構を作動させてロール７，８の間隔を広げることが可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スラブ、ブルーム、ビレットなどの鋳片をモールドから連続的に引き抜き、搬送する連続鋳造設備における鋳片案内装置に関する。

連続鋳造設備においては、モールドから引き抜かれる鋳片を搬送するために、多数のロールを配列した鋳片案内装置が設けられる。多数のロールは、鋳片を垂直方向から水平方向に案内できるように円弧、放物線等の曲線に沿って配列される。ロール交換の作業性を考慮して、鋳片案内装置は、鋳片の両側面に対向する一対のロールを複数組設けたロールセグメントに分割される。鋳片案内装置の下流側には、ピンチロール駆動方式等の引抜き装置が鋳片案内装置に連続して設けられる。引抜き装置の下流側には、ガストーチ、油圧切断等により鋳片を切断する切断装置が設けられる。

ブレークアウトやカッタートラブルなどの操業・設備異常によって、連続操業が停止すると、鋳片が過冷却すると共に溶鋼静圧の影響で膨張（バルジング）を始める。こうした場合、早急になすべきことは、停止の原因となった問題点を取り除き、ロール間隔を広げ、残留する鋳片を速やかに排出（再引き抜き）することである。鋳片が機内にある状態で凝固とバルジングが進行すると、湾曲帯のスラブが下部矯正点に引っ掛かり、また大きなバルジングのためロールにも引っ掛かるからである。こうなると、スラブを小刻みに切りながら機端から、あるいは上フレーム及びロールを分解して天井クレーンによって機外に排出するしかなく、復旧に長時間かかってしまう。復旧の間のスラブによる片面過熱、スラブ切断時の切断トーチによって、ロールが曲がったり、胴部に溶断による疵を受けたりするなどの設備被害も発生する。

ロールの開度を調整するときは、ロールが支持される固定フレームに対して、ロールが支持される可動フレームを上下させる。可動フレームを上下させるのには、ウォーム機構やねじジャッキからなる駆動機構が用いられる。ここで、駆動機構を可動フレームに強固に結合すると、鋳片を挟んで対向する一対のロール間に負荷がかかったとき、ロールの曲がりやロールの回転を案内する軸受の損傷を招く。このため、ロール間に一定以上の負荷がかかったとき、可動フレームが固定フレームから僅かに離間するように皿ばねカセットからなる弾性緩衝機構が付加される（例えば特許文献１〜３参照）。

図８に示されるように、弾性緩衝機構を付加した鋳片案内装置においては、固定フレーム１と可動フレーム２とを連結するコラム３にナット４を結合させ、ナット４と可動フレーム２との間に皿ばねカセット５を設けている。皿ばねカセット５は、天板６と、底板９と、天板６と底板９との間に介在される複数枚の皿ばね１０と、から構成される。一対のロール７，８間に大きな負荷がかかったとき、皿ばね１０が圧縮され、可動フレーム２がコラム３に固定されたナット４に対して上昇する。可動側のロール７を固定側のロール８から逃がすことで、ロール７，８間に大きな負荷がかかるのを防止することができる。

上述したように、連続操業が停止すると、その瞬間から鋳片がバルジングを始めるので、駆動機構によってロール間隔を広げ、残留する鋳片を速やかに再引き抜きする必要がある。しかし、連続操業が停止すると、過凝固した厚い鋳片の矯正反力やバルジングした鋳片の通過に起因する過大な押し広げ力によって、皿ばねが圧縮されて密着に近い状態になる。皿ばねが密着するほど圧縮されると、駆動機構にも過大な負荷がかかり、駆動機構がロックした状態になる。こうなると、ロール間隔を広げることができなくなる。

この問題を解決するために、特許文献１には、図９に示されるように、コラム３の上端部にシリンダ装置３１を設け、シリンダ装置３１によって可動フレーム２を図中二点鎖線で示されるように上昇させ、皿ばね１０をさらに圧縮させることで、可動フレーム２にかかる負荷ひいては駆動機構にかかる負荷を解除する技術が開示されている。可動フレーム２の可動ロール７と鋳片との間にすきまを開けることができれば、駆動機構を作動させることができ、ロール間隔を広げることができる。
実用新案登録第２５２８１８４号公報 特開平６−６３７１４号公報 実開平４−６４４５１号公報

しかし、異常鋳片による反力が過大で皿ばねが殆ど密着状態であるときは、シリンダ装置によって皿ばねを圧縮させても、可動ロールと鋳片との間に僅かなすきましか開けることができない。

また、可動ロールと鋳片との間にすきまを開けると、可動ロールと鋳片との間に適度な摩擦力を発生させることができなくなる。鋳片を引き抜くためには、ロールと鋳片との間に適度な摩擦力があるのが必要である。

さらに一般的に、一台のセグメントには、四本のコラムがあり、四本のコラムのそれぞれに駆動機構が設けられる。四つの駆動機構で均等に可動フレームを上昇させようとしても、少し上昇させた段階で、四点で押さえつけていた鋳片が除荷により非対称に反り曲がったり、鋳片がずり落ちたりするので、負荷条件が変動し、ある特定のコラムに荷重が集中する。特定のコラムへの荷重の集中によって、可動ロールと鋳片との間のすきまがなくなると、その時点で駆動機構を作動させることができなくなる。

そこで本発明は、異常が発生し、連続鋳造が停止しても、速やかにロール間隔を広げて再引き抜きを図ることができる鋳片案内装置を提供することを目的とする。

ところで、鋳片案内装置のセグメントは、交換時にごく狭いすきまから抜き出し、かつ装入できることが求められる。湾曲帯においては、円弧の内側に向かってセグメントを抜くことになるからである。従来の鋳片案内装置のように、コラムの上部に嵩張るシリンダ装置を配置すると、引き抜こうとするセグメントが隣接するセグメントのシリンダ装置に干渉してしまう。

そこで本発明の他の目的は、交換時に鋳片案内装置のセグメントを引き抜くときに、引抜こうとするセグメントが隣接するセグメントに干渉することがない鋳片案内装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、鋳片の両側面に対向し、互いに平行に配置される少なくとも一対の案内ロールと、前記少なくとも一対の案内ロールのうち、一方の案内ロールを回転可能に支持する固定フレームと、前記少なくとも一対の案内ロールのうち、他方の案内ロールを回転可能に支持する可動フレームと、前記固定フレームと前記可動フレームとを連結するコラムと、前記少なくとも一対の案内ロールの間隔を調整できるように、前記固定フレームに対して前記可動フレームを可動させる駆動機構と、前記コラムに結合されたナットと前記可動フレームとの間に設けられて、前記少なくとも一対の案内ロール間に所定以上の負荷がかかったとき、前記可動フレームが前記固定フレームから離間できるように弾性変形する弾性緩衝機構と、スペーサを前記コラムの前記ナットと前記弾性緩衝機構との間に抜き差しできるスペーサ抜き差し機構と、前記スペーサ抜き差し機構が前記スペーサを前記コラムのナットと前記弾性緩衝機構との間から抜くことができるように、前記弾性緩衝機構を圧縮変形させる押し下げ機構と、を備える連続鋳造設備における鋳片案内装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置において、異常鋳片が発生したとき、前記押し下げ機構が前記弾性緩衝機構を圧縮変形させ、その後、前記スペーサ抜き差し機構が前記コラムの端部と前記弾性緩衝機構との間から前記スペーサを抜き、その後、前記押し下げ機構が前記弾性緩衝機構を圧縮変形するのを解除することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置において、前記スペーサは、前記コラムに抜き差しできるように馬蹄形であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置において、前記押し下げ機構は、前記コラムの端部にねじで結合される中子と、前記中子の周囲に設けられ、前記中子に対してスライドして前記弾性緩衝機構を圧縮変形させる可動シリンダと、前記中子と前記可動シリンダとの間に形成される油圧室に油を供給する油圧供給装置と、を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置において、前記スペーサ抜き差し機構は、前記スペーサに結合される可動ナットと、前記スペーサを抜き差しする方向に伸び、前記可動ナットに螺合するねじ軸と、前記ねじ軸を回転駆動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置において、前記可動フレームの平面図において、前記押し下げ機構及び前記スペーサ抜き差し機構は、前記可動フレーム上に前記可動フレームから飛び出さないように配置されることを特徴とする。

本発明によれば、異常鋳片による反力が過大で弾性緩衝機構が殆ど密着状態であっても、スペーサを抜くことで、弾性緩衝機構に加わる圧縮力を除荷することができる。よって、駆動機構を作動させてロール間隔を適度に広げることが可能になる。このことにより、スペーサを抜いた後も、ロールと鋳片との間には適度な摩擦力が働き続けるので、鋳片を再引抜きすることが可能になる。迅速な再引抜きにより鋳片を機外に搬出できれば、連鋳設備を長時間止めることがなく、二次被害も防止できる。

また、押し下げ機構をセグメント上に嵩張らずに置くことができるので、鋳片案内装置のセグメントを抜くときに、引き抜こうとするセグメントが隣接するセグメントに干渉することがない。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態における鋳片案内装置を説明する。図１に示されるように、モールドから引き抜かれる鋳片を垂直方向から水平方向に案内するために、円弧、放物線等の曲線に沿って多数のロールを配列した鋳片案内装置が設けられる。ロール交換の作業性を考慮して、鋳片案内装置は、鋳片の両側面に対向する一対のロールを複数組設けたロールセグメント１１に分割される。ロールセグメント１１の交換時には、ロールセグメント１１は円弧の中心に向かって伸びるガイド１２に沿って引き抜かれる。

各ロールセグメント１１は、鋳片の両側面に対向する一対の案内ロールとして、下ロール８と上ロール７とを有する。各ロールセグメント１１において、下ロール８及び上ロール７は、鋳片の移動する方向に複数組設けられる。複数の下ロール８は、固定フレームである下フレーム１に回転可能に支持される。複数の上ロール７は、可動フレームである上フレーム２にシリンダ２６（図８参照）を介して回転可能に支持される。

下フレーム１と上フレーム２とは、コラム３によって連結される。コラム３は一つのロールセグメントの四隅に四本設けられる。上フレーム２と下フレーム１との間隔は、駆動機構であるウォーム機構１３とねじジャッキ１４（図８参照）で調整される。駆動機構の構造は、図８に示される鋳片案内装置と同一なので、図８に基づいて説明する。コラム３は、ウォーム機構１３によって内ねじを持つウォームホイール１３ａが回転駆動される。コラム３には、ねじ軸１４ａが内蔵されており、ウォームホイール１３ａによってねじ軸１４ａが昇降すると、上フレーム２に嵌った球面ブッシュ１４ｂを介してロール間隔の変化として現れる。このようにして、ウォームホイール１３ａの回転が上フレーム２の昇降に転換される。

図２は、上フレーム２近傍のコラム３の詳細図を示す。コラム３の上端部にはナット４が結合される。ナット４と上フレーム２の下部プレート２ａとの間には、弾性緩衝機構である皿ばねカセット５が設けられる。皿ばねカセット５は、天板６と、底板９と、天板６と底板９との間に介在される複数枚の皿ばね１０から構成される。天板６と底板９とはタイロッド１５で連結される。

ナット４の下面と皿ばねカセット５との間には、スペーサ１６及び球面ブッシュ１７が介在される。球面ブッシュ１７はコラム３に対して皿ばねカセット５が僅かに傾くのを許容する。通常の使用時には、皿ばねカセット５は、コラム３のナット４と上フレーム２の下部プレート２ａとの間で圧縮されている。上フレーム２からコラム３に伝わる力は、上フレーム２→皿ばねカセット５→球面ブッシュ１７→スペーサ１６→ナット４→コラム３の順に伝わる。コラム３の下端部には、下フレーム１が結合されているので最終的には下フレーム１に伝わる。

皿ばねカセット５は、上ロール７と下ロール８との間にセット荷重以上の負荷がかかったとき、上ロール７を下ロール８から僅かに離間させる役割を持つ。具体的には、上ロール７と下ロール８との間に大きな負荷がかかり、皿ばねカセット５にセット荷重以上の圧縮荷重がかかったときに皿ばねカセット５は圧縮変形する。皿ばねカセット５の圧縮変形により、上フレーム２がコラム３に固定されたナット４に対して上昇する。上フレーム２には上ロール７が回転可能に支持され、コラム３には下フレーム１を介して下ロール８が回転可能に支持されているので、皿ばねカセット５の圧縮変形により、上ロール７を下ロール８から逃がすことができる。なお、セット荷重未満の圧縮荷重では、皿ばねカセット５は圧縮変形しない。ちょっとした溶鋼静圧の変化で、上ロール７と下ロール８の間隔が変化するのを防止するためである。

スペーサ１６は、スペーサ抜き差し機構２１によって、ナット４と皿ばねカセット５との間に抜き差しされる。押し下げ機構である油圧ジャッキ２２は、皿ばねカセット５を圧縮変形させる。油圧ジャッキ２２が皿ばねカセット５を押し下げ、ナット４と皿ばねカセット５（正確には皿ばねカセット５に固定された球面ブッシュ１７）との間に僅かなすきまが開くと、スペーサ抜き差し機構２１がスペーサ１６を引き抜くことができる。

図３及び図４は、油圧ジャッキ２２及びスペーサ抜き差し機構２１の詳細図を示す。油圧ジャッキ２２は、コラム３の上端部にねじで結合される中子２３と、中子２３の周囲に設けられる可動シリンダ２４と、を備える。中子２３と可動シリンダ２４との間には油圧室２５が形成される。油圧室２５に油圧供給装置から油を供給すると、可動シリンダ２４が下方向にスライドする。そして、可動シリンダ２４が皿ばねカセット５を圧縮変形させる。

スペーサ抜き差し機構２１は、スペーサ１６に結合される可動ナット２７と、スペーサ１６を抜き差しする方向に伸び、可動ナット２７に螺合するねじ軸２８と、ねじ軸２８を回転駆動させる駆動機構２９と、を備える。ねじ軸２８を回転駆動させると、可動ナット２７及びスペーサ１６がねじ軸の軸線方向に、図３中二点鎖線で示される位置までスライドする。コラム３に抜き差しできるように、スペーサ１６の平面形状は馬蹄形に形成される。

図５は、スペーサ１６を抜く際の工程図を示す。まず、油圧室２５に油を供給し、可動シリンダ２４を下方向にスライドさせ、皿ばねカセット５を圧縮変形させる（Ｓ１）。皿ばねカセット５を圧縮変形させると、ナット４とスペーサ１６との間に僅かなすきまが開く。ここで、スペーサ抜き差し機構２１が、ナット４と皿ばねカセット５との間からスペーサ１６を抜く（Ｓ２）。ナット４とスペーサ１６との間にすきまが開くと、スペーサ１６を抜くことが可能になる。最後に、油圧室２５に油を供給するのを停止し、油圧ジャッキ２２が、皿ばねカセット５が圧縮変形するのを解除する（Ｓ３）。皿ばねカセット５は徐荷されてスペーサ１６の厚み分だけ伸びる。そうすると、皿ばねカセット５（正確には球面ブッシュ１７）の上面が皿ばねカセット５の復元力によってナット４の下面に接触する。

図６は、皿ばね１０の圧縮変形量８と荷重Ｐとの関係の一例を表すグラフである。図中、セット時とは通常操業時を表す。通常操業時には、皿ばね１０には１２０Ｔｏｎの荷重がかかり、皿ばねは３６．５ｍｍ圧縮変形している。７ｍｍ圧下時とは、スペーサ１６を抜くために油圧ジャッキ２２が皿ばね１０を７ｍｍ圧縮させた状態を表す。密着時とは、非常時に皿ばね１０が最大に圧縮されて密着した状態を表す。密着時には、皿ばね１０には１６４Ｔｏｎの荷重がかかり、皿ばねは５０ｍｍ圧縮変形する。

たとえ鋳片のバルジングによって皿ばね１０が密着する程度に圧縮されていても、スペーサ１６を引き抜くと、スペーサ１６の厚さ分だけ皿ばね１０が除荷される。この実施形態では、スペーサ１６の厚さは約２０ｍｍであるので、セット時程度の荷重まで除荷することができる。

このように、異常鋳片による反力が過大で皿ばね１０が殆ど密着状態であっても、スペーサ１６を抜くことで、皿ばね１０に加わる圧縮力を除荷することができる。よって、駆動機構を作動させて、ロール間隔を広げることができる。

図１に示されるように、ロールセグメント１１を交換するとき、湾曲帯においては、円弧の内側に向かってロールセグメント１１を抜くことになるので、抜こうとするロールセグメント１１は極めて僅かなすきまで隣接するロールセグメント１１をかわす必要がある。隣のロールセグメント１１の背が高いと、抜こうとするロールセグメント１１が隣のロールセグメント１１に干渉するし、また隣のロールセグメント１１の横幅が広いと、抜こうとするロールセグメントが隣のロールセグメント１１に干渉する。油圧ジャッキ２２及びスペーサ抜き差し機構２１をロールセグメント１１に追加するに当たって、ロールセグメント１１の背を高くすることはできないし、ロールセグメント１１の横幅も広げることができない。

本実施形態によれば、図２に示されるように、油圧ジャッキ２２の中子２３をコラム３にねじ込むことで、油圧ジャッキ２２をロールセグメント１１上に嵩張らずに配置することが可能になる。また、図７の上フレーム２の平面図に示されるように、油圧ジャッキ２２及びスペーサ抜き差し機構２１は、上フレーム２からはみ出さないように配置される。これにより、ロールセグメント１１の横幅が広がるのを防止することができる。なお、より省スペース化を図るためには、スペーサ抜き差し機構２１がスペーサ１６を抜き差しする方向は、ロール７，８の長さ方向で、コラム３の内側が望ましい。ただし、付帯設備としてスプレーノズルなどの付帯設備との干渉を避ける必要があるので、付帯設備との干渉がある場合は、ロール７，８の長さ方向には限られない。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に変更できる。例えば、固定フレームに対して可動フレームを可動させる駆動機構は、ウォーム機構及びねじジャッキに限られることなく、油圧シリンダであってもよい。

本発明の一実施形態における鋳片案内装置の側面図 鋳片案内装置の上フレーム近傍の詳細図 油圧ジャッキ及びスペーサ抜き差し機構の平面図 油圧ジャッキ及びスペーサ抜き差し機構の側面図（一部断面図を含む） スペーサを抜く際の工程図 皿ばねの圧縮変形量と荷重との関係の一例を表すグラフ ロールセグメントの上フレームの平面図 弾性緩衝機構を付加した従来の鋳片案内装置を示す図 コラムの上端部にシリンダを設けた従来の鋳片案内装置を示す図

符号の説明

１…下フレーム（固定フレーム）
２…上フレーム（可動フレーム）
３…コラム
４…ナット
５…皿ばねカセット
７…上ロール（ロール）
８…下ロール（ロール）
９…底板
１０…皿ばね
１１…ロールセグメント
１３…ウォーム機構（駆動機構）
１４…ねじジャッキ（駆動機構）
１６…スペーサ
２１…スペーサ抜き差し機構
２２…油圧ジャッキ（押し下げ機構）
２３…中子
２４…可動シリンダ
２５…油圧室
２７…可動ナット
２８…ねじ軸
２９…駆動機構

Claims (6)

1. 鋳片の両側面に対向し、互いに平行に配置される少なくとも一対の案内ロールと、
   前記少なくとも一対の案内ロールのうち、一方の案内ロールを回転可能に支持する固定フレームと、
   前記少なくとも一対の案内ロールのうち、他方の案内ロールを回転可能に支持する可動フレームと、
   前記固定フレームと前記可動フレームとを連結するコラムと、
   前記少なくとも一対の案内ロールの間隔を調整できるように、前記固定フレームに対して前記可動フレームを可動させる駆動機構と、
   前記コラムに結合されたナットと前記可動フレームとの間に設けられて、前記少なくとも一対の案内ロール間に所定以上の負荷がかかったとき、前記可動フレームが前記固定フレームから離間できるように弾性変形する弾性緩衝機構と、
   スペーサを前記コラムの前記ナットと前記弾性緩衝機構との間に抜き差しできるスペーサ抜き差し機構と、
   前記スペーサ抜き差し機構が前記スペーサを前記コラムのナットと前記弾性緩衝機構との間から抜くことができるように、前記弾性緩衝機構を圧縮変形させる押し下げ機構と、
   を備える連続鋳造設備における鋳片案内装置。
2. 異常鋳片が発生したとき、
   前記押し下げ機構が前記弾性緩衝機構を圧縮変形させ、その後、前記スペーサ抜き差し機構が前記コラムの端部と前記弾性緩衝機構との間から前記スペーサを抜き、その後、前記押し下げ機構が前記弾性緩衝機構を圧縮変形するのを解除することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置。
3. 前記スペーサは、前記コラムに抜き差しできるように馬蹄形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置。
4. 前記押し下げ機構は、
   前記コラムの端部にねじで結合される中子と、
   前記中子の周囲に設けられ、前記中子に対してスライドして前記弾性緩衝機構を圧縮変形させる可動シリンダと、
   前記中子と前記可動シリンダとの間に形成される油圧室に油を供給する油圧供給装置と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置。
5. 前記スペーサ抜き差し機構は、
   前記スペーサに結合される可動ナットと、
   前記スペーサを抜き差しする方向に伸び、前記可動ナットに螺合するねじ軸と、
   前記ねじ軸を回転駆動させる駆動機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置。
6. 前記可動フレームの平面図において、前記押し下げ機構及び前記スペーサ抜き差し機構は、前記可動フレーム上に前記可動フレームから飛び出さないように配置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳片案内装置。
   

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