JP5047054B2 - 連続鋳造用ガイドロールセグメント - Google Patents

Description

本発明は、鋳造中に上、下フレームのガイドロール間隔を調整して、鋳片未凝固部の圧下を行い、鋳片厚みの変更に対応する連続鋳造用ガイドロールセグメントに関する。

従来、連続鋳造設備の連続鋳造用ガイドロールセグメントは、連続鋳造用ガイドロールセグメントの上、下フレームにそれぞれ設けられているガイドロールの間隔を調整するウォームジャッキと、上フレームを下フレームに押付ける押付け用油圧シリンダを有しており、非鋳造時では上、下フレームのガイドロールの間隔を調整できるが、鋳造中にはガイドロールの間隔を調整することができないのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。一方、連続鋳造設備で鋳造される鋳片の品質対策として、鋳造中に鋳片の未凝固部を圧下することが提案されている。そこで、鋳造中に鋳片の未凝固部の圧下を可能にするため、上フレームのガイドロール１本ごとに油圧シリンダを設置し、ガイドロール１本毎に圧下制御を行って鋳造中に上、下フレームに設けられたガイドロール間隔の調整が可能な連続鋳造用ガイドロールセグメントが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、上フレームを下フレームに押付ける押付け用油圧シリンダの押付け力をバルジング力と同等程度まで低下させ、ウォームジャッキのストロークを調整して鋳造中に上、下フレームのガイドロール間隔を変更することが開示されている（例えば、特許文献３参照）。

実開昭６４−４９３５０号公報 特開平５−８００４号公報 特開２００２−２８３０２０号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明では、多数の油圧シリンダを必要とし、各油圧シリンダは同期して駆動させるため制御装置も複雑になるという問題がある。特許文献３に記載された発明では、出力の大きな高価なウォームジャッキが必要となり、更に、押付け用油圧シリンダの押付け力をバルジング力と同等程度まで鋳造中に低下させる油圧制御を行うために、複雑で高価な油圧制御が必要になるという問題がある。更に、特許文献２、３の発明を既設の連続鋳造用ガイドロールセグメント（鋳造中にガイドロールの間隔の調整ができない連続鋳造用ガイドロールセグメント）に適用する場合、大幅な改造を伴うという問題も生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、構造及び制御が簡単で、しかも安価で、鋳造中に緩衝機構(押付けシリンダ等）を利用して上、下フレームのガイドロール間隔を調整して、鋳造中に鋳片未凝固部の圧下及び鋳片厚みの変更に対応することが可能な連続鋳造用ガイドロールセグメントを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造用ガイドロールセグメントは、上、下フレームが周囲４本のコラム軸でそれぞれ緩衝機構を介して締結された連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、
前記それぞれのコラム軸の中間部に中空軸油圧シリンダを配置し、前記上、下フレームに設けられているガイドロールの間隔を調整し、
前記緩衝機構は、前記上フレームを前記下フレームに向けて付勢状態にして前記ガイドロールの間隔を維持すると共に、前記上フレームに加わる上向きの力が該緩衝機構の付勢力より大きくなった際に該上フレームを上昇させて、前記上、下フレームにそれぞれ設けられている前記ガイドロールの間隔を広げている。

本発明に係る連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、前記緩衝機構は、前記上フレームに取付けられた第２の油圧シリンダであって、前記上フレームを前記下フレームに対して鋳片の鋳造方向に下り傾斜させることができるように、該第２の油圧シリンダのロッドは前記コラム軸の頂部に傾動可能に連結されていることが好ましい。
ここで、前記第２の油圧シリンダのロッドと前記コラム軸はピン又は自在継手を介して連結されていることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、前記中空軸油圧シリンダの力は、前記第２の油圧シリンダの力より大きく設定できることが好ましい。
また、前記中空軸油圧シリンダの中空軸シリンダ部は前記上フレームに固定され、該中空軸油圧シリンダの中空出力軸の下端は前記コラム軸に設けられたフランジに当接していることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいては、鋳造中にコラム軸の中間部に配置された中空軸油圧シリンダを作動することで上、下フレームの間隔を変えることができ、上、下フレームのガイドロール間隔を調整することが可能になる。その結果、鋳造中に緩衝機構を利用して(例えば、緩衝用の押付けシリンダの力により）鋳片の未凝固部の圧下を行うことができると共に、鋳造中に鋳片厚みの変更に対応して上フレームのガイドロール位置を変更することができる。また、上、下フレームのガイドロール間隔の調整を、簡単な構造及び簡単な制御で、しかも安価に行うことができるので、既設の連続鋳造用ガイドロールセグメントに対して大幅な改造を行わずに、鋳造中にガイドロールの間隔の調整が可能な連続鋳造用ガイドロールセグメントに改造できる。

緩衝機構が上フレームに取付けられた第２の油圧シリンダである場合、上フレームを下方に向けて付勢することができる。これによって、上、下ガイドロールで鋳片を挟んだ際に上、下ガイドロールの間隔が拡大するのを防止して鋳片を圧下することができる。これにより、例えば、異常な形状の鋳片が流れてきて、鋳片厚みが急増して上フレームに加わる上向きの力が第２の油圧シリンダの力より大きくなった際に、上フレームが上昇することができ、上、下ガイドロールの間隔が広くなって上、下ガイドロールの損傷を防止できる。また、第２の油圧シリンダのロッドがコラム軸の頂部に傾動可能に連結することで、鋳片の鋳造方向の入側に配置される中空軸油圧シリンダのストロークより出側に配置される中空軸油圧シリンダのストロークを大きくして、上フレームを下フレームに対して鋳片の鋳造方向に下り傾斜させることができる。これによって、上、下ガイドロールの間隔を鋳片の入側から出側に向かって徐々に小さくすることができ、鋳片の傾斜圧下を行うことができる。

第２の油圧シリンダのロッドとコラム軸をピン又は自在継手を介して連結する場合、第２の油圧シリンダのロッドとコラム軸の傾動連結を、簡単な構造で、しかもコンパクトに行うことができる。
また、中空軸油圧シリンダの力を第２の油圧シリンダの力より大きく設定できる場合、鋳造中に、中空軸油圧シリンダの力を第２の油圧シリンダの力より小さくすることで、上、下ガイドロールの間隔を調整することができる。
更に、中空軸油圧シリンダの中空軸シリンダ部を上フレームに固定し、中空軸油圧シリンダの中空出力軸の下端をコラム軸に設けたフランジに当接させる場合、簡単、安価な構造で中空軸油圧シリンダを用い、第２の油圧シリンダを利用して上、下フレームの間隔を変えることができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用ガイドロールセグメントの側面図、図２は同連続鋳造用ガイドロールセグメントの正面図、図３（Ａ）は同連続鋳造用ガイドロールセグメントの圧下前の上、下フレームの状態を示す説明図、（Ｂ）は圧下前のガイドロールの状態を示す説明図、図４（Ａ）は同連続鋳造用ガイドロールセグメントの圧下時の上、下フレームの状態を示す説明図、（Ｂ）は圧下時のガイドロールの状態を示す説明図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用ガイドロールセグメント１０は、上、下フレーム１１、１２が周囲４本のコラム軸１３、１４、１５、１６でそれぞれ緩衝機構の一例である第２の油圧シリンダ１７を介して締結され、それぞれのコラム軸１３、１４、１５、１６の中間部に中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１を配置し、上、下フレーム１１、１２にそれぞれ設けられている上、下ガイドロール２２、２３の間隔を調整している。以下詳細に説明する。

ここで、上ガイドロール２２は上フレーム１１の下面側に、下ガイドロール２３は下フレーム１２上面側にそれぞれ図示しないロール取付け台を用いて、その軸心が位置決めされて（芯出しされて）回転可能に取付けられている。これによって、鋳片２４の上、下面側を上、下ガイドロール２２、２３で支持することができる。

また、コラム軸１６、１５、１４、１３は、鋳片２４の鋳造方向に沿って上、下フレーム１１、１２の左右の前後にそれぞれ垂直に設けられ、コラム軸１３、１４、１５、１６の下側は下フレーム１２を貫通し、コラム軸１３、１４、１５、１６の下端部はそれぞれ下フレーム１２の下部に取付けられた昇降手段の一例であるウォームジャッキ２５の図示しない出力軸と連結し、コラム軸１３、１４、１５、１６の上側は上フレーム１１内に挿入されている。また、第２の油圧シリンダ１７は上フレーム１１の上部に取付けられて、そのロッド２６は上フレーム１１内に挿入され、上フレーム１１内に挿入されているコラム軸１３、１４、１５、１６の上端部とピン２７を介して連結している。

中空軸油圧シリンダ１８〜２１の中央部にはそれぞれコラム軸１３、１４、１５、１６が貫通し、中空軸油圧シリンダ１８〜２１の中空軸シリンダ部２８は、上フレーム１１と一体となっている取付け部材２９を介して上フレーム１１の下部に固定されている。また、中空軸油圧シリンダ１８〜２１の中空出力軸３０、３１、３２、３３（中央部をコラム軸１３、１４、１５、１６が貫通している）の下端はコラム軸１３、１４、１５、１６に設けられたフランジ３４、３５、３６、３７に当接している。

以上のような構成とすることにより、鋳造時の上、下ガイドロール２２、２３の間隔調整時にコラム軸１３、１４、１５、１６に連結するウォームジャッキ２５を駆動してコラム軸１３、１４、１５、１６を昇降させて上、下フレーム１１、１２にそれぞれ設けられた上、下ガイドロール２２、２３の間隔を鋳造開始時の開度に調整する。このとき、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１は、第２の油圧シリンダ１７より大きな力で中空出力軸３０、３１、３２、３３のストロークは伸ばしておく。そして、鋳造中に、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１を操作して中空出力軸３０、３１、３２、３３のストロークを縮めることで第２の油圧シリンダ１７の力により、上、下ガイドロール２２、２３の間隔を鋳片未凝固部の圧下時の開度に調整することが可能になる。

また、第２の油圧シリンダ１７に供給する作動油の圧力を一定値に保持することで、上フレーム１１に固定した第２の油圧シリンダ１７によりコラム軸１３、１４、１５、１６を一定の力で引き込むことができ、コラム軸１３、１４、１５、１６は下フレーム１２に固定されているため、上フレーム１１を下方に向けて一定の力で付勢することができる。これによって、上、下ガイドロール２２、２３で鋳片２４を挟んだ際に、上、下ガイドロール２２、２３の間隔が拡大するのを防止して鋳片２４を圧下することができる。これにより、例えば、鋳片２４の形状が異常で、鋳片厚みが急増した場合に、上フレーム１１に加わる上向きの力が第２の油圧シリンダ１７の力より大きくなった際に、上フレーム１１が上昇することができ、上、下ガイドロール２２、２３の損傷を防止できる。

更に、第２の油圧シリンダ１７のロッド２６とコラム軸１３、１４、１５、１６の頂部はピン２７を介して傾動可能な連結状態になっている。このため、鋳片２４の鋳造方向の入側に配置される中空軸油圧シリンダ１８、１９のストロークより出側に配置される中空軸油圧シリンダ２０、２１のストロークを大きくして、上フレーム１１を下フレーム１２に対して鋳片２４の鋳造方向に下り傾斜させることができる。このため、連続鋳造用ガイドロールセグメント１０において、上、下ガイドロール２２、２３の間隔を鋳片２４の入側から出側に向かって徐々に小さくすることができ、鋳片２４の傾斜圧下を行うことができる。

ここで、鋳造開始前に中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１に供給する作動油の圧力を調整して中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１の力を第２の油圧シリンダ１７の力より大きく設定しておき、鋳造中に、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１の力を第２の油圧シリンダ１７の力より小さくすることで、鋳片２４の圧下（上、下ガイドロール２２、２３間隔の調整）を可能としている。

続いて、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用ガイドロールセグメント１０の作用について説明する。
図３（Ａ）に示すように、コラム軸１３、１４、１５、１６に連結するウォームジャッキ２５を駆動してコラム軸１３、１４、１５、１６を昇降させることで、非鋳造時には上、下フレーム１１、１２にそれぞれ設けられた上、下ガイドロール２２、２３の間隔を調整できる。また、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１に供給する作動油の圧力を調整して、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１の力が第２の油圧シリンダ１７の力より大きくなるように設定し、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１の中空出力軸３０、３１、３２、３３を伸ばしておく。ここで、鋳片２４の鋳造方向の入側に配置される中空軸油圧シリンダ１８、１９の中空出力軸３０、３１をストロークδ_１、出側に配置される中空軸油圧シリンダ２０、２１の中空出力軸３２、３３をストロークδ_２とそれぞれ設定することができる。

これによって、図３（Ｂ）に示すように、鋳片２４入側の上、下ガイドロール２２、２３の間隔ｔ_１及び鋳片２４出側の上、下ガイドロール２２、２３の間隔ｔ_２をそれぞれ設定することができる。ここで、ｔ_１＝ｔ_２と設定することもできる。これにより、第２の油圧シリンダ１７により上フレーム１１を下フレーム１２に向けて付勢状態にして、上、下ガイドロール２２、２３の間隔を維持することができ、鋳片２４の上面側を上ガイドロール２２で、下面側を下ガイドロール２３でそれぞれ支持しながら、鋳片２４を鋳造方向に搬送することができる。

図４（Ａ）に示すように、例えば、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１に供給する作動油の圧力を０にすると、第２の油圧シリンダ１７の力により中空軸油圧シリンダ１８、１９の中空出力軸３０、３１はストロークδ_１に相当する距離だけ後退し、中空軸油圧シリンダ２０、２１の中空出力軸３２、３３はストロークδ_２に相当する距離だけ後退する。その結果、中空軸油圧シリンダ１８、１９の中空軸シリンダ部２８は下方に（フランジ３４、３５に向けて）δ_１移動し、中空軸シリンダ部２８に取付け部材２９を介して連結している上フレーム１１の取付け部材２９との連結部も下方にδ_１移動する。また、中空軸油圧シリンダ２０、２１の中空軸シリンダ部２８は下方に（フランジ３６、３７に向けて）δ_２移動し、中空軸シリンダ部２８に取付け部材２９を介して連結している上フレーム１１の取付け部材２９との連結部も下方にδ_２移動する。

このため、鋳片２４の入側における上、下ガイドロール２２、２３の間隔はｔ_１からｔ_１´に変化し、鋳片２４の出側における上、下ガイドロール２２、２３の間隔はｔ_２からｔ_２´に変化する。ここで、δ_１＝δ_２の場合、連続鋳造用ガイドロールセグメント１０で鋳片２４の搬送中に圧下量がｔ_１−ｔ_１´（＝ｔ_２−ｔ_２´）の圧下を行うことができる。なお、上、下ガイドロール２２、２３の間隔の変更を鋳造中に行うと、鋳造中に鋳片２４の圧下を開始することができる。また、圧下を中止する場合、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１の力を第２の油圧シリンダ１７の力より大きくなるように、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１に供給する作動油の圧力を調整すれば、鋳造開始前の上、下ガイドロール２２、２３の間隔に戻すことができる。これにより、例えば、鋳造末期に異常な形状の鋳片２４が流れてきた際に、上、下ガイドロール２２、２３の間隔を広げることができる。

また、δ_１＜δ_２の場合、上、下ガイドロール２２、２３の間隔は、鋳片２４の搬送方向に沿って徐々に減少する。従って、連続鋳造用ガイドロールセグメント１０で鋳片２４の搬送中に、鋳片２４の入側で圧下量ｔ_１−ｔ_１´の圧下を開始し、圧下量を徐々に増加させ鋳片２４の出側で圧下量ｔ_２−ｔ_２´の圧下を行う傾斜圧下することができる。また、圧下を中止する場合、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１の力を第２の油圧シリンダ１７の力より大きくなるように、中空軸油圧シリンダ１８、１９、２０、２１に供給する作動油の圧力を調整すれば、鋳造開始前の上、下ガイドロール２２、２３の間隔に戻すことができる。これにより、例えば、鋳造末期に異常な形状の鋳片２４が流れてきた際に、上、下ガイドロール２２、２３の間隔を広げることができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第２の油圧シリンダのロッドとコラム軸をピンで連結する代わりに、自在継手を介して連結してもよい。
また、緩衝機構を、バネを介して上フレームの上部に取付けられるロッドとすることもできる。このロッドとコラム軸を連結することで、上フレームを下方に（下フレームに）向けて付勢することができ、上、下ガイドロールで鋳片を挟んだ際に上、下ガイドロールの間隔が拡大するのを防止できる。そして、中空軸油圧シリンダの力をバネの付勢力より大きくすることで、例えば、異常な形状の鋳片により鋳片厚みが急増して、上フレームに加わる上向きの力が付勢力より大きくなった際に、バネが縮んで上フレームが上昇することができ、上、下ガイドロールの間隔が広くなって上、下ガイドロールの損傷を防止できる。

本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用ガイドロールセグメントの側面図である。 同連続鋳造用ガイドロールセグメントの正面図である。 （Ａ）は同連続鋳造用ガイドロールセグメントの圧下前の上、下フレームの状態を示す説明図、（Ｂ）は圧下前のガイドロールの状態を示す説明図である。 （Ａ）は同連続鋳造用ガイドロールセグメントの圧下時の上、下フレームの状態を示す説明図、（Ｂ）は圧下時のガイドロールの状態を示す説明図である。

符号の説明

１０：連続鋳造用ガイドロールセグメント、１１：上フレーム、１２：下フレーム、１３、１４、１５、１６：コラム軸、１７：第２の油圧シリンダ、１８、１９、２０、２１：中空軸油圧シリンダ、２２：上ガイドロール、２３：下ガイドロール、２４：鋳片、２５：ウォームジャッキ、２６：ロッド、２７：ピン、２８：中空軸シリンダ部、２９：取付け部材、３０、３１、３２、３３：中空出力軸、３４、３５、３６、３７：フランジ

Claims (5)

1. 上、下フレームが周囲４本のコラム軸でそれぞれ緩衝機構を介して締結された連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、
   前記それぞれのコラム軸の中間部に中空軸油圧シリンダを配置し、前記上、下フレームに設けられているガイドロールの間隔を調整し、
   前記緩衝機構は、前記上フレームを前記下フレームに向けて付勢状態にして前記ガイドロールの間隔を維持すると共に、前記上フレームに加わる上向きの力が該緩衝機構の付勢力より大きくなった際に該上フレームを上昇させて、前記上、下フレームにそれぞれ設けられている前記ガイドロールの間隔を広げることを特徴とする連続鋳造用ガイドロールセグメント。
2. 請求項１記載の連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、前記緩衝機構は、前記上フレームに取付けられた第２の油圧シリンダであって、前記上フレームを前記下フレームに対して鋳片の鋳造方向に下り傾斜させることができるように、該第２の油圧シリンダのロッドは前記コラム軸の頂部に傾動可能に連結されていることを特徴とする連続鋳造用ガイドロールセグメント。
3. 請求項２記載の連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、前記第２の油圧シリンダのロッドと前記コラム軸はピン又は自在継手を介して連結されていることを特徴とする連続鋳造用ガイドロールセグメント。
4. 請求項２又は３記載の連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、前記中空軸油圧シリンダの力は、前記第２の油圧シリンダの力より大きく設定できることを特徴とする連続鋳造用ガイドロールセグメント。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続鋳造用ガイドロールセグメントにおいて、前記中空軸油圧シリンダの中空軸シリンダ部は前記上フレームに固定され、該中空軸油圧シリンダの中空出力軸の下端は前記コラム軸に設けられたフランジに当接していることを特徴とする連続鋳造用ガイドロールセグメント。

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