JPH02229654A - 連続鋳造鋳片の凝固位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続鋳造において、鋳型から連続的に引抜か
れる鋳片の凝固位置を、オンラインにて検出する方法に
関する。

〔従来技術〕

連続鋳造方法は、上下に開口を有する水冷鋳型に注入さ
れた溶湯を、該鋳型内壁との接触により冷却せしめて、
凝固殻にて外側を被覆された鋳片となし、前記鋳型下部
から流出するこの鋳片を、該鋳型の下方に並設され、前
記鋳片に転接する複数対のロールにて挾持して、方向転
換せしめると共に曲げ矯正しつつ連続的に引抜き、この
間に前記鋳片の外側に噴射される冷却水にて抜熱して、
内部に至るまで完全凝固し後工程での素材となる製品鋳
片を得る方法であり、安定した品質の素材を高い生産性
のもとにて製造し得るという優れた特徴を有している。

さて、この連続鋳造の過程において、鋳型直下の前記鋳
片の内部に残存する未凝固部分は、前記冷却水の抜熱に
よって、引抜き方向への進行に伴って外側から内側に向
けて凝固し、前記完全凝固に至るが、この完全凝固位置
を正確に知ることは、鋳片の引抜き速度，冷却条件等の
鋳造条件を最適化し、生産性及び製品品質の向上を図る
ために重要な課題となっている。

完全凝固位置を知るための従来の方法として、特開昭５
８−１７６５０４号公報、特開昭５８−１５９９６０号
公報、及び特開昭５４−５４６６４号公報等に開示され
た方法、及び特開昭５７−３２８６３号公報に開示され
た方法がある。前者は、鋳片の内部に超音波を伝播させ
、凝固部と未凝固部の界面からの反射エコーの受信結果
から凝固殻の厚さを得て、完全凝固位置の判定を行う方
法であり、また後者は、引抜き方向の適宜位置にて鋳片
厚さの変化を検出し、この検出結果を、種々の鋳片サイ
ズ毎に予め求めてある鋳片厚さと完全凝固位置との相関
関係に対応させて、完全凝固位置を推定する方法である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが前者の方法においては、高温の鋳片に超音波を
入射させることが困難である上、超音波の伝播速度が鋳
片内部の温度に影響され、これに伴う検出誤差の発生が
避けられず、実用上十分な精度にて完全凝固位置の判定
を行うためには、鋳片における精密な伝熱計算モデルの
併用が不可欠であって、前記判定のために多大の計算時
間を要するという難点があり、更に、超音波の発振及び
受信のための高価な装置が必要となるという経済的な問
題も生じる。

一方、後者の方法においては、種々の鋳片サイズ毎に前
記相関関係を求めるために多くの操業実績が必要であり
、十分な相関関係が得られていないような操業において
は、完全凝固位置の推定そのものが不可能となる難点が
あり、更に、得られる完全凝固位置はあくまでも推定位
置であり、精度上の保証が全くないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、連続
鋳造における鋳片の完全凝固位置を、簡略な構成により
、十分な精度にて検出できる連続鋳造鋳片の凝固位置検
出方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る連続鋳造鋳片の凝固位置検出方法は、鋳型
からの鋳片の引抜き経路に沿って並設され、該鋳片に転
接してこれを挾持する複数対のロール夫々に“て生じる
ロール間変位を検出し、夫々の検出結果に基づいて、各
対のロール転接位置での前記鋳片中の未凝固部分の残存
の有無を判定し、この判定結果に基づいて、前記鋳片の
完全凝固位置を決定することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、鋳片に転接し、これを扶持する複数
対のロールの内、内部に未凝固部分が残存している位置
にて前記鋳片に転接するロール間には、鋳片のバルジン
グによって、両者を離隔させる方向の変位が生じるのに
対じ、完全凝固後の位置にて前記鋳片に転接するロール
間には前記変位が生じないことを利用して、各対のロー
ル転接位置における未凝固部分の有無を判定し、この判
定結果に基づいて完全凝固位置を決定する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る連続鋳造鋳片の凝固位置判定方
法（以下本発明方法という）の実施状態を示す模式図で
ある。

図において１は、図示しない水冷構造を有し、上下に開
口部を備えてなる鋳型であり、該鋳型１には、タンディ
ッシュ２内の溶湯３が、浸漬ノズル４を経て連続的に注
入されている。鋳型１内の溶湯３は、該鋳型１の内壁面
との接触により冷却されて、外側を凝固殻５ａにて被覆
された鋳片５となり、鋳型１の下側開口部から流出する
。鋳型１の下方には、水平軸廻りに夫々回動自在に枢支
され、前記鋳片５の両側に転接する各一対のロール６ａ
．６ｂを夫々備えてなる複数のロール対が、図示の如く
、鉛直面内の所定の曲線に沿う態様にて並設されており
、また、鋳片５の外表面に向けて冷却水を噴射する多数
の冷却水ノズル（図示せず）が、前記ロール対の並設曲
線に沿って並設してある。而して、鋳型１から流出する
鋳片５は、各ロール対におけるロール６ａ，６ｂ間に挾
持され、ロール対の並設曲線に沿って湾曲せしめられつ
つ、曲げ矯正されて、その進行方向を略水平方向に転換
して進行し、またこの間に、前記冷却水ノズルが噴射す
る冷却水によりその外側から抜熱されて、鋳片５内に残
存する未凝固部５ｂは、鋳片５の前記進行に伴って徐々
に凝固するようになっている。

前記ロール対の下流側には、鋳片５に所定の圧下を加え
つつこれの両側に転接するピンチロール７，７・・・が
配設してあり、鋳片５には、これらのピンチロール７，
７・・・の回転により鋳型１からの引抜き力が加えられ
ている。

さて以上の如き構成の連続鋳造設備において本発明方法
を実施する場合、前記ロール対の夫々に、各別のロール
６ａ，６ｂ間の変位を検出する変位検出器８．８・・・
が装着される。第２図及び第３図は、この変位検出器８
の装着態様を例示する模式的横断面図である。

第２図に示す変位検出器８は、一方のロール６ａの枢支
部に固着され他方のロール６ｂに向けて延設された検出
杆８０を、他方のロール６ｂの枢支部に固着された検出
部８１に挿通させ、検出杆８０の検出部８１に対する相
対移動量相対移動量を、該検出部８１において検出する
構成としたものであり、検出部８１においては、ロール
６ａ，６ｂ間に生じる相対変位に直接的に対応する検出
値が得られる。

一方第３図における変位検出器８は、両ロール６ａ，６
ｂの夫々に、ロール背面に端部を当接させた検出杆８２
と、ロール支持台に固設され、前記検出杆８２の変位を
検出する検出部８３とを備えてなり、各ロール６ａ，６
ｂにこれらの並設方向に生じる絶対変位を各別の前記検
出杆８２の変位として各別の検出部８２にて検出する構
成としたものであり、この場合、両検出部８３．８３に
よる検出値間にて所定の演算を行う演算部８４が付設さ
れ、演算部８４の出力値が両ロール６ａ，６ｂ間の相対
変位として用いられるようになっている。

変位検出器８．８・・・は、これらの検出結果に基づい
て鋳片５内部の凝固状態を判定するために必要なもので
あるから、鋳片５の引抜き方向に並設されたロール対の
全てに必ずしも装着される必要はなく、第１図に示す如
く、望ましい完全凝固位置両側の各複数のロール対に装
着されておればよい。なお、前記検出部８１及び８３と
しては、例えば差動トランス，リニアボテンシオメー夕
等を用いればよい。

変位検出器８．８・・・の出力信号は、第１図に示す如
く、凝固判定部１０に与えられており、凝固判定部１０
は、これらの信号から夫々のロール対におけるロール６
ａ，６ｂ間の変位を認識し、この認識結果に基づいて、
各ロール対の転接位置における鋳片５の内部に未凝固部
５ｂが残存しているか否かを判定する。この判定結果は
、表示部１１に出力され、これに表示されるようになっ
ている。凝固判定部１０における前記判定は、鋳片５内
に未凝固部５ｂが残存している場合、該未凝固部５ｂの
静圧により鋳片５が膨脹する現象、所謂バルジングが生
じ、該鋳片５に転接するロール６ａ，６ｂに、これらを
離隔する方向の力が作用し、両ロール６ａ，６ｂ間の距
離が増大するという知見に基づいてなされる。例えば、
後述する第４図に示す如く、引抜き方向上流側からｎ番
目のロール対と、同じ＜　　（ｎ＋１）番目のロール対
との間に完全凝固位置が存在する場合、前者のロール６
ａ，６ｂ間には前記バルジングに起因する力が作用する
のに対し、後者のロール５ａ，６ｂ間には、この力の作
用がなく′、前者における変位検出器８の出力信号と、
後者におけるそれとの間には有意差が生じる。凝固判定
部１０は、このような有意差が得られた場合、ｎ番目の
ロール対の転接位置においては鋳片５内部に未凝固部５
ｂが残存しており、（ｎ＋１）番目のロール対の転接位
置においては未凝固部５ｂの残存がなく、鋳片５の凝固
が完了していると夫々判定し、次いでこのことから、鋳
片５の完全凝固位置が、ｎ番目のロール対の転接位置と
、（ｎ＋１）番目のロール対の転接位置との間にあると
判定する。この判定結果は、例えば、メニスカスからｎ
番目のロール対の転接位置までの距離と、同じ（　　（
ｎ＋１）番目のロール対の転接位置までの距離との平均
値として表示部１１に出力され、表示部１１には、メニ
スカスから完全凝固位置までの距離が表示されることに
なる。

第４図は前述の判定手順を説明するためのグラフであり
、鋳込速度を■１から■２に一旦低下させ、再度■１に
復帰させた場合において、引抜き方向上流側からｎ番目
のロール対において生じるロール間変位と、同じ（　　
（ｎ＋１）番目のロール対において生じるロール間変位
とが夫々示されている。

本図に示す如く、鋳込速度がＶ，である場合、ｎ番目及
び（ｎ＋１）番目のロール対のいずれも完全凝固前の鋳
片５に転接しており、両者のロール間変位には有意差が
認められないのに対し、時刻ｔ１において鋳込速度が■
２に低下せしめられた後、これに応じて完全凝固位置が
メニスカスに近付くと共に、まず時刻ｔ２において、引
抜き方向下流側の（ｎ＋１）番目のロール対に、次いで
時刻ｔ，において、同じく上流側のｎ番目のロール対に
、夫々ロール間変位が生じていることが認められ、更に
、鋳込速度が■ヨに復帰し、これに応じて完全凝固位置
がメニスカスから遠ざかると共に、まず時刻ｔ４におい
て、ｎ番目のロール対に、次いで時刻１Ｓにおいて、（
ｎ＋１）番目のロール対に、夫々前記ロール間変位の復
帰が認められる。このようなロール間変位が得られた場
合、凝固判定部１０は、時刻ｔ２〜ｔ３の間及び時刻ｔ
４〜ｔ，の間において、ｎ番目のロール対の転接位置と
（ｎ＋１）番目のロール対の転接位置との間に鋳片５の
完全凝固位置があると判定し、この結果を前述した如く
表示部１１に出力する。

また、第５図は本発明方法を実際の連続鋳造設備に適用
した実例を示すグラフであり、鋳込速度を適宜に変化さ
せた場合の適宜の２つ（Ａ．Ｂ）のロール対において生
じるロール間変｛かが示されている。本図にはまた、精
密な伝熱モデルを用いでの解析によって得られた完全凝
固位置の変化の様子も並記してあり、ロール間変位の検
出結果と完全凝固位置の解析結果との間に明確な対応関
係があり、本発明方法の実施により鋳片５の完全凝固位
置の確実な判定を行い得ることが木図から明らかである
。

以上の如く実施される本発明方法において、完全凝固位
置の検出精度は、相隣するロール対相互間の離隔距離に
よって限定される。連続鋳造設備においては、通常、数
十〜百数十対のロール対が設置されており、これら相互
間の離隔距離は、一般的に２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度
である。従って、ロール対相互間の離隔距離が４００ｍ
ｍであるような連続鋳造設備において本発明方法を実施
した場合、完全凝固位置の検出精度は±２００１となり
、これは実用上十分なものである。例えば、前述した特
開昭５８−１７６５０４号公報等に開示された超音波を
利用する方法における凝固殻５ａの厚さ検出精度は、鋳
片５における精密な伝熱計算モデルを併用した場合にお
いても、±ｌｍｍ〜３ｍｍが限度である。例えば、この
検出精度が±１ｍｍであり、鋳片５の全厚が２７０ｍｍ
であって、完全凝固位置がメニスカスから略３５ｍであ
る場合、前記方法において得られる完全凝固位置の検出
精度は、 となり、本発明方法は従来法に比較して検出精度の面で
劣るものではない。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法にあっては、鋳型から引抜
かれる鋳片に転接し、これを挾持する複数対の夫々にお
いてロール間変位を検出するという簡略な手段により、
鋳片の完全凝固位置を十分な精度にて検出できるから、
鋳片の引抜き速度，冷却条件等の鋳造条件をこの検出結
果に基づいて最適化することにより、連続鋳造設備にお
ける生産性の向上が実現されると共に、鋳片品質を安定
的に向上させ得る等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

゛第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図、第２図
及び第３図はロール間変位を検出する変位検出器の装着
態様を例示する模式的横断面図、第４図は本発明方法に
おける凝固位置の判定手順を説明するグラフ、第５図は
ロール間変位の実例を示すグラフである。 １・・・鋳型　　５・・・鋳片　　５ａ・・・凝固殻５
ｂ・・・未凝固部　６ａ，６ｂ・・・ロール　　８・・
・変位検出器　　１０・・・凝固判定部 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫弔 図 弟 図 弔 図 弟 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鋳型からの鋳片の引抜き経路に沿って並設され、該
   鋳片に転接してこれを挾持する複数対のロール夫々にて
   生じるロール間変位を検出し、夫々の検出結果に基づい
   て、各対のロール転接位置での前記鋳片中の未凝固部分
   の残存の有無を判定し、この判定結果に基づいて、前記
   鋳片の完全凝固位置を決定することを特徴とする連続鋳
   造鋳片の凝固位置検出方法。