JPH09225611A - 連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法 - Google Patents

連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法

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JPH09225611A
JPH09225611A JP3200096A JP3200096A JPH09225611A JP H09225611 A JPH09225611 A JP H09225611A JP 3200096 A JP3200096 A JP 3200096A JP 3200096 A JP3200096 A JP 3200096A JP H09225611 A JPH09225611 A JP H09225611A
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JP
Japan
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roll
load
slab
fully
solidified position
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Application number
JP3200096A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Ohashi
紀之 大橋
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】連続鋳造において、従来のロールを逃す方法の
ようにロールにかかる負荷を増大させることなく、簡易
な方法で鋳片の完全凝固位置を正確に判定できるように
する。 【解決手段】連続鋳造機の機端におけるピンチロール群
の下部従動ロール4または上部従動ロール5のロールチ
ョック6下端にひずみゲージ7を貼付してロール負荷を
検出し、鋳片の完全凝固前と完全凝固後の静鉄圧の有無
に起因するロール負荷変動を検出して完全凝固位置を判
定する。ロールには、完全凝固前では、溶鋼静圧による
静鉄圧F1 ・軽圧下による負荷F2 ・油圧力による加圧
分の負荷F3 が、完全凝固後は、軽圧下による負荷
2 ’・油圧力による加圧分の負荷F3 がかかり、完全
凝固前と完全凝固後のロール負荷の差を検知することに
より、完全凝固位置を正確に特定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、連続鋳造設備に
おける連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、連続鋳造においては、水冷鋳型
内に注入された溶融金属を水冷鋳型内で1次冷却して溶
融金属に一定の凝固殻を形成した後、多数の鋳片支持ロ
ール間を通過させながらスプレー冷却等により2次冷却
し、ピンチロールによって引き抜き、完全凝固後に鋳片
を一定の長さに切断している。
【0003】この連続鋳造においては、凝固殻が成長し
て完全凝固に至る過程で未凝固部の不純物濃度が高くな
り、所謂中心偏析が発生する現象があり、この中心偏析
を減少させるために鋳片が完全凝固する直前で軽圧下を
加える方法が知られている。
【0004】この軽圧下を最適位置で行うためには完全
凝固位置を把握する必要がある。
【0005】一方、連続鋳造で製造された鋳片を圧延工
程へ供給して高温の状態で圧延すれば、熱ロスコストを
大幅に低減することが可能である。これを実施するため
には、完全凝固位置をできるだけ連続鋳造機(CCマシ
ン)のマシン端に移動させることが必要となってくる。
また、鋳片の完全凝固位置があまりにもマシン端に寄り
過ぎてピンチロールゾーンをオーバーすると、未凝固の
状態で鋳片を切断することになる。従って、この点から
も鋳片の完全凝固位置を検出することが必要になる。
【0006】鋳片の完全凝固位置は、鋳込速度,冷却条
件および鋳込温度の変化によって常に変動している。そ
のため、鋳片の完全凝固位置を検出することは非常に困
難である。従来の技術としては、種々の検出方法が提案
されているが、例えば特公昭4−61742号公報に開
示されている連続鋳造鋳片の完全凝固位置検出方法があ
る。
【0007】この検出方法は、一定区間のピンチロール
帯の上部従動ロールにロードセルおよび回転検出計を設
置し、この内の一部の上部従動ロールを他のロールより
もα(0.5〜1.0mm)だけ上方に逃し、ロードセ
ルで設置区間内の溶鋼静圧による静鉄圧(バルジング)
を検出し、回転検出計で上部従動ロールの鋳片接触状況
を確認する2重の検出法である。各上部従動ロールにロ
ードセルのみを設置して各ロールのバルジング力を測定
するだけでは、完全凝固点での荷重変化が明確でなく、
正確な測定を行うことができないが、一部の上部従動ロ
ールを上方に逃すことにより、荷重0という明確な荷重
差を検出でき、さらに回転検出計では回転出力が無くな
り、完全凝固位置を正確に検出することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ロールの一部を逃す検出方法では、ロールピッチ間隔に
起因する問題が発生する。通常、溶鋼静圧によるバルジ
ング力は、径の小さいロールであれば、ロール数を多く
し、ロールピッチ間隔を短くして受けなければならない
が、ピンチロールのように大きな径のロールではロール
ピッチ間隔が大きくなってしまうので、1本のロールに
かかる負荷が大きくなってしまう。そのため、従来の検
出方法のように、一部のロールに逃し量を設けてしまう
とロール間隔がさらに増大してしまい、ロール一本当た
りにかかるバルジング力が大きくなり、ロール負荷が増
大することになる。即ち、バルジング力によって発生す
る負荷を逃し量を設定していない他のロール全てで受け
なければならないので、ロールおよびロールベアリング
の寿命が通常より短くなる(図2(b)参照)。
【0009】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、従来のロールを逃す
方法のようにロールにかかる負荷を増大させることな
く、簡易な方法で鋳片の完全凝固位置を正確に判定する
ことのできる連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】連続鋳造機においては、
スラブ幅W・鋳込速度VC ・変形抵抗KW から理論的に
完全凝固位置を計算することができる。しかしながら、
理論的に計算された完全凝固位置に凝固点を合わせよう
としても、各チャージ毎に同じ位置(ロール位置)に合
わせることは不可能であり(溶鋼温度・冷却等の関
係)、多少のずれが生じる。鋳造機内で完全凝固すれ
ば、下部従動ロール(あるいは上部従動ロール)には溶
鋼静圧による静鉄圧がかからなくなり、下部従動ロール
に加わる負荷が変化する。
【0011】従って、本発明では、連続鋳造機の機端に
おけるロール群の下部従動ロールまたは上部従動ロール
のロールチョック基端(下端または上端)にひずみゲー
ジを貼付してロール負荷を検出し、鋳片の完全凝固前と
完全凝固後の静鉄圧の有無に起因するロール負荷変動を
検出して完全凝固位置を判定する。
【0012】ロールには、完全凝固前では、溶鋼静圧に
よる静鉄圧F1 ・軽圧下による負荷F2 ・油圧力による
加圧分の負荷F3 がかかり、完全凝固後は、軽圧下によ
る負荷F2 ’・油圧力による加圧分の負荷F3 がかか
り、完全凝固前と完全凝固後では(F1 +F2 +F3
−(F2 ’+F3 )=F1 +(F2 −F2 ’)のロール
負荷変動が生じるため、各ロールのロール負荷を比較
し、ロール負荷変動を検出することにより、完全凝固位
置を正確に特定することができる。
【0013】また、従来のようにロードセルをロールチ
ョックの下に設置してロール負荷を検出する場合には、
実際に測定を行うと、ノイズ(外乱)の影響がかなりひ
どく、測定値の変化が非常にわかりにくくなってしまう
(精度がかなり悪い)。これに対して本発明ではひずみ
ゲージをロールチョック下端に貼付けることにより、ロ
ール負荷を直接かつ容易に測定することがてき、しかも
ノイズ等の影響がかなり少ないという利点がある。さら
に、従来の上部従動ロールに逃し量を設ける場合には、
他のロールのロール負荷が増大してロールおよびロール
ベアリングの寿命が短くなるが、本発明ではこれを解消
することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示する実施例
に基づいて詳細に説明する。これは、スラブの連続鋳造
に適用した例であり、図1にこの発明に係る完全凝固位
置判定方法を実施するための連続鋳造機を示す。
【0015】図1において、連続鋳造機は、溶鋼が鋳込
まれる水冷鋳型1とスラブを一対のロールで案内支持す
るガイドロール群2からなり、ロール群2は機能面から
サポートガイドロール帯2A・矯正ロール帯2Bとピン
チロール帯2Cに分類される。各ロール群2は複数の上
下ロールを備えたロールセグメントに分割されており、
ピンチロール帯2Cでは、一部のロールが駆動されてス
ラブSに引抜駆動力が付与され、また品質の向上を図る
ために定置の下部ロールに対して上部ロール(内側Rロ
ール)を下げることによりスラブSに軽圧下を与えてい
る。
【0016】このピンチロール帯2Cにおいてスラブの
完全凝固位置が通常位置するロールセグメント3の各下
部従動ロール4または各上部従動ロール5のロールチョ
ック(軸受ハウジング)6の下端または上端にひずみゲ
ージ7を取り付ける。このひずみゲージ7は、上部従動
ロール4,下部従動ロール5のどちら側に取り付けても
よい。
【0017】各ひずみゲージ7の変位量はロール負荷に
換算し、各従動ロール4または5のロール負荷を比較す
ることで、完全凝固位置を判定する(図2参照)。ま
た、前段階の検討として、測定するロールセグメント3
におけるロール負荷(軸受負荷)を以下に示す式で予測
しておけば、完全凝固の位置を判断できる(ゲージ位置
の決定ができる)。
【0018】 静鉄圧:F1 (図3参照)〔ロールピ
ッチ間にかかる〕 F1 =ρ・h・L・(W−2d)……(1)式 d=K( l/VC 1/2 ρ:溶鋼密度(kgf/mm3) h:メニスカス基準のロール位置高さ(mm) L:ロールピッチ(mm) W:スラブ幅(m
m) d:凝固シェル厚(mm) K:凝固係数(mm
/sec1/2 ) l:鋳込み長さ(mm) VC :鋳込速度(m
m/sec) 軽圧下による負荷:F2 (図3参照) F2 =KW ・A・(D・δ)1/2 ……(2)式 A=2×(16/9)d d:凝固シェル厚
(mm) KW :変形抵抗(kgf/mm2 ) A:軽圧下作用範
囲(mm) D:ロール径(mm) δ:圧下量(m
m) 油圧力による加圧分の負荷:F3 (図3参照) 各CCマシンの設計値であり、各CCマシンによって異
なる。完全凝固前と完全凝固後で変化しない値である。
【0019】以上の〜の条件を考慮して測定部周辺
のロール負荷を予測しておき、CCマシン内のどの位置
で完全凝固になるのかを押さえてから測定位置を決定す
る。
【0020】この測定位置において、図3に示すよう
に、完全凝固前では、静鉄圧F1 ・軽圧下力F2 ・油圧
力F3 による負荷がかかり、完全凝固後では、静鉄圧F
1 がなくなり軽圧下力F2 ’・油圧力F3 による負荷の
みがかかるので、図4に示すように、各従動ロールのロ
ール負荷(F1 +F2 +F3 )を比較して変動ΔF=
(F1 +F2 +F3 )−(F2 ’+F3 )=F1 +(F
2 −F2 ’)の検出されたロール位置を完全凝固位置と
する。
【0021】ここで、ロール負荷というのは操業状態に
よって毎回かなり異なってくる。実際にKW (変形抵
抗:鋳片の冷却のばらつきに依存する)の値がかなりロ
ールの負荷に影響してくる。通常は図4に示すような2
パターンがロール負荷の主な変動であると考えられる。
A・B両方のパターンを見ると、軽圧下力・矯正反力が
完全凝固後に大きく変動しているのがはっきりわかる。
また、A・Bパターンで異なるのは、変形抵抗KW の値
であり、この大きさはCCマシンによって必ずしも一定
ではなく、通常の鋳込みでは問題ない場合でも非定常の
場合のとき(スラブを過冷却してしまったとき)などは
Bパターンのようにもなり得る。
【0022】図5にひずみゲージ7をピンチロールセグ
メントの入側ロールと出側ロールのロールチョックに貼
付してロール負荷を測定した結果を示す。図5(a)は
Aパターンの実測結果であり、出側ロール負荷よりも入
側ロール負荷の方が高いことがわかる。これは図4
(a)のAパターン概念図の傾向が出ているといえる。
また、図5(b)はBパターンの実測結果であり、Aパ
ターンとは逆に入側ロール負荷が低下し、出側ロール負
荷が上昇している。これら図5に示す結果により、ロー
ル負荷に大きく影響する因子としてはKW (変形抵抗)
であり、このKW の変動によって軽圧下時の負荷がかな
り変化する。
【0023】以上から鋳片定常部において完全凝固位置
は入側ロールと出側ロールに間に位置しており、理論値
(予測値)によりロール負荷が低下するか、増加するか
予測しておけば、ロール負荷が急激に低下し、あるいは
増加した従動ロール位置に完全凝固位置があると判定す
ることができる。
【0024】ここで、変形抵抗KW はスラブの冷却に大
きく依存している。スラブの冷却はミストスプレーで行
うのが通常であり、この水量は各CCマシンで制御され
てはいるが、実際の現場では、スラブ冷却にかなりのば
らつきがあり、毎回変動していると思われる。従って、
変形抵抗KW は例えば4〜9kgf/mm2 とし、この
範囲でパターンを種々変化させ、前述の軽圧下力F2
計算し、ロール負荷を予測することになる。
【0025】また、CCマシンの鋳込速度と鋳込幅およ
び凝固係数はある程度制御可能であるので、前述のよう
に正確に判定された完全凝固位置をCCマシンにフィー
ドバックすることにより完全凝固位置を制御することが
可能となる。
【0026】
【発明の効果】前述の通り、本発明は、ロールチョック
下端にひずみゲージを貼付してロール負荷を検出し、鋳
片の完全凝固前と完全凝固後の静鉄圧の有無に起因する
ロール負荷変動を検出して完全凝固位置を判定するよう
にしたため、次のような効果を奏する。
【0027】(1) ひずみゲージをロールチョック下端に
貼付けてロール負荷を直接測定し、また静鉄圧の差から
完全凝固位置を判定するため、完全凝固位置を正確に特
定することができる。これにより、軽圧下を最適位置で
行うことができ、鋳片品質の向上を図れる。また、完全
凝固位置を正確に把握して制御することができ、鋳片を
できるだけ高温の状態で次工程へ流すことができ、熱を
最大限に利用でき、熱コストの低減を図ることができ
る。また、完全凝固位置をCCマシン内の限界位置まで
制御して鋳込速度を上げることができ、生産量を増大で
きる。
【0028】(2) ロールピッチ間隔を通常のままでロー
ル負荷変動を検出することができ、従来のロールを逃す
方法のようにロールにかかる負荷が極端に大きくなるこ
とがなく、ロールおよび軸受の寿命を延ばすことができ
る。
【0029】(3) ひずみゲージを貼付けるだけなので、
簡単にロール負荷を検出でき、コストの低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る完全凝固位置判定方法を実施す
るための連続鋳造機であり、(a)は全体概略図、
(b)は部分詳細図である。
【図2】(a)はこの発明に係る完全凝固位置判定方法
を示す説明図、(b)は従来技術による問題点を示す説
明図である。
【図3】ピンチロール帯におけるロールにかかる負荷を
示し、(a)は完全凝固前、(b)は完全凝固後であ
る。
【図4】ロール位置に対する各種のロール作用力の変化
を示すグラフであり、(a)変形抵抗が小さい場合、
(b)は変形抵抗が大きい場合である。
【図5】ロール位置に対するロール負荷の実測値を示す
グラフであり、(a)変形抵抗が小さい場合、(b)は
変形抵抗が大きい場合である。
【符号の説明】
S…スラブ 1…水冷鋳型 2…ガイドロール群 2A…サポートガイドロール帯 2B…矯正ロール帯 2C…ピンチロール帯 3…ロールセグメント 4…下部従動ロール 5…上部従動ロール 6…ロールチョック 7…ひずみゲージ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造機の機端におけるロール群の下
    部従動ロールまたは上部従動ロールのロールチョック基
    端にひずみゲージを貼付してロール負荷を検出し、鋳片
    の完全凝固前と完全凝固後の静鉄圧の有無に起因するロ
    ール負荷変動を検出して完全凝固位置を判定することを
    特徴とする連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法。
JP3200096A 1996-02-20 1996-02-20 連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法 Pending JPH09225611A (ja)

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JP3200096A JPH09225611A (ja) 1996-02-20 1996-02-20 連続鋳造鋳片の完全凝固位置判定方法

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ID=12346641

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