JP5919141B2 - 鋳片支持ロールユニット、連続鋳造装置及び連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、鋳片の幅方向に隣接する分割ロールの間には、分割ロールを軸支する軸受部が配設されることになる。この軸受部においては、鋳片の長辺面を支持することができなくなり、この軸受部においてバルジング変形が発生するおそれがある。バルジング変形が発生した箇所を、その後、他の分割ロールで押圧したとしてもバルジング変形を十分に矯正することはできなかった。
ここで、前記鋳片支持ロールの中心軸に直交する断面において、前記鋳片支持ロールの中心軸と前記鋳片支持ロールに対して前記鋳片の引抜方向下流側に配設された前記バックアップロールの中心軸とを結んだ直線の鉛直方向に対する角度θを、0.23°≦θ≦5°の範囲内に設定している。
鋳片支持ロールに対して鉛直方向に圧下荷重Fが作用する場合、前記鋳片支持ロールに対して前記鋳片の引抜方向下流側に配設された前記バックアップロールの軸受部には、鉛直方向に作用する圧下荷重Fと水平方向への荷重の合力であるF/cosθの荷重が作用することになる。ここで、前記角度θを、θ≦5°としているので、前記バックアップロールの軸受部に作用する荷重が過大となることを抑制でき、前記バックアップロールの軸受部の寿命延長を図ることが可能となる。
また、前記角度θを、θ≧0.23°としているので、前記バックアップロールによって確実に引抜抵抗を受けることができ、鋳片支持ロールの引抜方向へのたわみ変形を抑制することが可能となる。
さらに、前記鋳片の引抜方向下流側に配設されたバックアップロール以外のバックアップロールの少なくとも一つが、前記鋳片支持ロールに対して前記鋳片の引抜方向上流側に配設されている。操業状況によって鋳造速度(鋳片の引抜速度)が変更される場合には、鋳片支持ロールに作用する引抜抵抗も変動することになる。よって、鋳片支持ロールの引抜方向へのたわみ量が変動し、鋳片支持ロールに振れが生じることになる。本発明においては、分割された複数のバックアップロールにより、鋳片支持ロールを引抜方向の上流側及び下流側から支持することができるので、上述の鋳片支持ロールの振れを防止できる。
鋳型から引き抜かれる鋳片は、上述のように内部に未凝固部が存在する。すなわち、鋳片の幅方向中央領域に未凝固部が存在しており、鋳片の幅方向端部は完全凝固している。このため、鋳片の幅方向両端領域においては、引抜抵抗が比較的大きくなる。
そこで、上述のように、前記鋳片支持ロールの軸方向両端領域に位置するそれぞれ少なくとも一つのバックアップロールを前記鋳片の引抜方向下流側に配設することにより、引抜抵抗を確実にバックアップロールで受けることができ、鋳片支持ロールの引抜方向へのたわみ変形を防止することができる。
この場合、鋳片を幅方向で対称に圧下することができる。また、対称に配置されたバックアップロール同士は、それぞれ交換可能であることから、予備品等を削減することができる。
この構成の連続鋳造装置によれば、鋳片支持ロールの引抜方向へのたわみ変形を防止することができ、鋳片支持ロールによって鋳片を十分に圧下することが可能となる。よって、バルジング変形のない高品質な鋳片を製出することができる。
この構成の連続鋳造方法によれば、鋳片の引抜方向下流側に配設されたバックアップロールによって、鋳片支持ロールの引抜方向へのたわみ変形を確実に防止でき、高品質な鋳片を製出することができる。
また、この水冷鋳型11には、矩形孔内の溶鋼を冷却するための1次冷却手段(図示なし)が備えられている。
ここで、これらの鋳片支持ロール31は、鋳片1の幅方向に延在しており、鋳片1の長辺面を支持する構成とされている。
また、鋳片1の引抜方向Zに間隔を開けて配列された複数の鋳片支持ロール31の間には、2次冷却手段として、鋳片1の長辺面に向けて冷却水を噴出するスプレーノズル(図示なし)が配設されている。
この鋳片支持ロールユニット30は、鋳片1の長辺面に接触する鋳片支持ロール31と、この鋳片支持ロール31を支持するバックアップロール40と、を備えている。
これらの第1バックアップロール41、第2バックアップロール42、第3バックアップロール43は、その両端が軸支部38によって軸支されており、それぞれ中心軸Ob1、Ob2、Ob3を中心に回転自在とされている。
なお、図4に示すように、1本の鋳片支持ロール31に対して、一組のバックアップロール40(第1バックアップロール41、第2バックアップロール42、第3バックアップロール43)がそれぞれ配置されている。
図3に示すように、これら第1バックアップロール41及び第3バックアップロール43は、鋳片支持ロール31の軸方向の全長を2Lとした場合に、鋳片支持ロール31の端部からL/2の領域に、少なくとも一部がそれぞれ位置されている。
すなわち、第1バックアップロール41及び第3バックアップロール43と、第2バックアップロール42と、によって、鋳片支持ロール31を引抜方向Zで挟持しているのである。
また、鋳片支持ロール31の中心軸Owと第1バックアップロール41及び第3バックアップロール43の中心軸Ob1,Ob3との引抜方向Zのずれ量Xは、sin0.23°×(Rw+Rb)≦X≦sin5°×(Rw+Rb)の範囲内とされている。なお、Rwは鋳片支持ロール31の半径であり、Rbはバックアップロール40の半径である。
ここで、前記角度θが0.23°より小さく、ずれ量Xがsin0.23°×(Rw+Rb)より小さい場合には、鋳片支持ロール31に加わる引抜抵抗を、第1バックアップロール41及び第3バックアップロール43に確実に伝達できず、鋳片支持ロール31の引抜方向Zへのたわみ変形を確実に防止することができない。一方、前記角度θが5°より大きく、ずれ量Xがsin5°×(Rw+Rb)より大きい場合には、第1バックアップロール41及び第3バックアップロール43の軸受部に負荷される荷重が大幅に増加してしまうおそれがある。
この鋳片1は、図1に示すように、ピンチロール部24によって下方に向けて引き抜かれるとともにベンディングロール部25によって湾曲させられる。そして、矯正ロール部26によって曲げ戻され、水平ロール部27によって水平方向に搬送されることになる。
そして、鋳片1が水平方向に引き出される水平帯17の後段側において、鋳片1が完全に凝固することになる。なお、水平帯17の水平ロール部27においては、中心偏析を軽減するために軽圧下が実施される。
また、鋳片1の幅方向両端領域においては、内部に未凝固部3が存在する鋳片1の幅方向中央領域に比べて、上述の引抜抵抗が大きくなる。
このように、鋳片支持ロール31の引抜方向Zへのたわみ変形を抑制することができることから、鋳片支持ロール31によって鋳片1を十分に圧下することが可能となる。よって、バルジング変形のない高品質な鋳片1を製出することができる。また、鋳片支持ロール31の寿命延長を図ることができる。
例えば、本実施形態では、3つのバックアップロールを備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、図5に示すように、4つのバックアップロール141、142、143、144を備えた鋳片支持ロールユニット130であってもよい。
なお、図7に示す鋳片支持ロールユニット330においては、鋳片支持ロール331の全長を2Lとした場合に、鋳片支持ロール331の端部からL/2の領域にロールの一部が配置された第2バックアップロール342、第3バックアップロール343が、鋳片支持ロール331の引抜方向Z下流側に配設されている。
鋳片幅方向の引抜抵抗分布の一例を図8に示す。なお、図8の縦軸は、未凝固部の溶鋼静圧による引抜抵抗を1として相対評価したものである。
厚さ300mm×幅2200mmの断面の鋳片を鋳片支持ロール1本当たり0.6mm圧下した場合には、鋳片幅方向端部から150mmの範囲の平均引抜抵抗は、未凝固部の溶鋼静圧による引抜抵抗の約2.3倍程度となる。
また、バックアップロール、鋳片支持ロールの直径はそれぞれ250mmとした。
比較例1においては、引抜抵抗をバックアップロールで受けることができず、鋳片支持ロールのたわみ変形を抑制できなかった。
比較例2おいては、鋳片支持ロールが鋳片とバックアップロールに挟み込まれ、断面方向に圧縮されることで、鋳片支持ロールがバックアップロールを乗り越えて、鋳造方向下流側に変形してしまい、引抜抵抗をバックアップロールで受けることができず、鋳片支持ロールのたわみ変形を抑制できなかった。
さらに、実施例1においては、引抜抵抗が大きい鋳片の幅方向両端領域においてバックアップロールを鋳片支持ロールの下流側に配置し、バックアップロール中心と鋳片支持ロール中心を結ぶ直線が鉛直方向に対して、0.23°の角度を持つように配置したことにより、引抜抵抗をバックアップロールで受けることができ、鋳片支持ロールのたわみ変形をさらに抑制可能であることが確認された。
上述のずれ量が大きいと、バックアップロールの軸受には、鉛直方向の圧下荷重Fのみでなく水平方向の力が発生し、これらの合力である軸受への荷重F/cosθが大きくなる(図14)。軸受への荷重F/cosθが大きくなると、軸受寿命が短くなる。連続鋳造機のロールに使用されるころ軸受の寿命は、例えば、「Koyo 転がり軸受総合カタログ、CAT.NO.B2001−3、A24ページ、株式会社ジェイテクト」に示されるように、下記の(1)式で評価できることが一般的に知られている。基本動定格荷重とは、内輪を回転させ外輪を静止させた条件で、一群の同じ軸受を個々に運転したとき、定格寿命が100万回転になるような方向と大きさとが変動しない荷重をいう。動等価荷重とは、ロール軸方向の荷重が無視できる連続鋳造機においては、ロール断面でのロール中央に向かう軸受荷重をいう。
L10=(C/P)p×10 (1)
L10:定格寿命 [106回転]
C:基本動定格荷重 [N]
P:動等価荷重(ロール断面でのロール中央に向かう荷重) [N]
p=10/3
図15に示すように、ずれによる角度が5°以下であれば、軸受荷重の大幅な増加は認められず、軸受寿命への影響はほとんど無視できることが確認される。
11 水冷鋳型(鋳型)
30、130、230、330 鋳片支持ロールユニット
31、131、231、331 鋳片支持ロール
40、140、240、340 バックアップロール
Claims (5)
- 鋳型から引き抜かれる鋳片を支持する鋳片支持ロールユニットであって、
前記鋳片に接触して支持する上下一対の鋳片支持ロールと、この鋳片支持ロールを支持するバックアップロールと、を備え、
前記バックアップロールは、前記鋳片支持ロールの軸方向において3つ以上に分割されることにより、1本の前記鋳片支持ロールに対して、一組の前記バックアップロールがそれぞれ配置されており、
少なくとも一つの前記バックアップロールは、前記鋳片支持ロールに対して前記鋳片の引抜方向下流側に配設されており、
前記鋳片の引抜方向下流側に配設されたバックアップロール以外のバックアップロールの少なくとも一つが、前記鋳片支持ロールに対して前記鋳片の引抜方向上流側に配設されており、
前記鋳片支持ロールの中心軸に直交する断面において、前記鋳片支持ロールの中心軸と前記鋳片支持ロールに対して前記鋳片の引抜方向下流側に配設された前記バックアップロールの中心軸とを結んだ直線の鉛直方向に対する角度θが、0.23°≦θ≦5°の範囲内に設定されていることを特徴とする鋳片支持ロールユニット。 - 前記鋳片支持ロールの軸方向の全長を2Lとした場合に、前記鋳片支持ロールの端部と端部からL/2の位置の間の領域に位置する少なくとも一つの前記バックアップロールが、前記鋳片の引抜方向下流側に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の鋳片支持ロールユニット。
- 前記バックアップロールは、前記鋳片支持ロールの全長の2等分線を中心に対称に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鋳片支持ロールユニット。
- 鋳型と、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の鋳片支持ロールユニットと、を備えたことを特徴とする連続鋳造装置。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の鋳片支持ロールユニットを用いた連続鋳造方法であって、
鋳片の引抜方向下流側に配設されたバックアップロールを用いて、前記鋳片を圧下することを特徴とする連続鋳造方法。
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