(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、この鋳片支持ロールユニットを備えた連続鋳造装置及びこの鋳片支持ロールユニットを用いた連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鋼の連続鋳造においては、鋳型内に注入された溶鋼が冷却手段によって冷却されることにより、凝固シェルが成長していき、鋳型の下方から鋳片が引き抜かれる。ここで、鋳型から引き抜かれる鋳片は、鋳型から出た時点では完全に凝固しておらず内部に未凝固部を有している。このため、鋳型内の溶鋼の静圧によって鋳片が膨らむように変形するいわゆるバルジング変形を起こすおそれがある。
【０００３】
このバルジング変形を抑制するために、鋳型から引き抜かれる鋳片の長辺面に接触して前述の静圧を受ける鋳片支持ロールを設けた連続鋳造装置が提案されている。ここで、鋳片の長辺面を確実に支持するためには、鋳片支持ロールの間隔を狭くすることが有効である。しかしながら、ロール間隔を狭くするためには、鋳片支持ロールのロール径を小さくする必要がある。すると、ロール径に対してロール軸方向長さが相対的に長くなってしまい、鋳片支持ロールの剛性を確保できなくなる。このため、鋳片支持ロールが圧下方向にたわむように変形していまい、バルジング変形を抑制することができなくなるおそれがあった。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、鋳片支持ロールを軸方向（鋳片の幅方向）に分割した分割ロールとした連続鋳造装置が提案されている。鋳片支持ロールを分割ロールとすることにより、ロール径に対するロール軸方向長さが短くなり、ロール径を小さくしても鋳片支持ロールの剛性を確保することが可能となる。
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。
【０００５】
また、特許文献２においては、鋳片の長辺面に接触される鋳片支持ロールと、この鋳片支持ロールを支持するバックアップロールと、を備えたものが提案されている。この場合、鋳片支持ロールが軸方向に分割されていないため、鋳片の幅方向の一部においてバルジング変形が発生することを抑制することが可能となる。また、バックアップロールによって圧下反力を受けることができるため、ロール径に対してロール軸方向長さが相対的に長くなっても、鋳片支持ロールの圧下方向のたわみ変形を抑制することが可能となる。なお、鋳片支持ロールを支持するバックアップロールは、圧下反力を受けるために、鋳片支持ロールの中心軸とバックアップロールの中心軸が圧下方向の延長上に位置するように配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０８３２７９号公報
【特許文献２】特開平１１−２９１００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鋳片は、鋳片支持ロールに接触しながら引き抜かれていくことから、鋳片支持ロールには鋳片の引抜方向への力（引抜抵抗）が作用することになる。特に、鋳片支持ロールによって鋳片の圧下を行う場合には、上述の引抜抵抗が大きくなる。このため、鋳片支持ロールにおいては、鋳片の引抜方向にたわむように変形するおそれがあった。特に、特許文献２に記載されたように、ロール径に対してロール軸方向長さが相対的に長く鋳片支持ロールの剛性が低い場合には、ロールの引抜方向へのたわみ変形が顕著になる。このように、鋳片支持ロールがたわみ変形した場合には、鋳片支持ロールの寿命が短くなるといった問題があった。また、鋳片支持ロールによって十分な圧下を行うことができず、鋳片の品質低下を招くおそれがあった。さらに、鋳片支持ロールがたわみ変形することによって回転が不能となるため、鋳片と鋳片支持ロールとが摺動して鋳片の表面に傷が発生するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、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、鋳片支持ロールの寿命延長および鋳片の品質向上を図ることができる鋳片支持ロールユニット、この鋳片支持ロールユニットを備えた連続鋳造装置、及び、この鋳片支持ロールユニットを用いた連続鋳造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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る鋳片支持ロールユニットは、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している。
【００１０】
本発明においては、少なくとも一つの前記バックアップロールを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しているので、鋳片の引抜抵抗を、引抜方向下流側に配設された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抑制することができる。
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。
【００１１】
本発明において、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が好ましい。
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。
【００１３】
また、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の全長の２等分線を中心に対称に配置されていることが好ましい。
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。
【００１４】
本発明の連続鋳造装置は、鋳型と、上述の鋳片支持ロールユニットと、を備えたことを特徴としている。
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。
【００１５】
本発明の連続鋳造方法は、上述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している。
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。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、本発明によれば、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、鋳片支持ロールの寿命延長および鋳片の品質向上を図ることができる鋳片支持ロールユニット、この鋳片支持ロールユニットを備えた連続鋳造装置、及び、この鋳片支持ロールユニットを用いた連続鋳造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である連続鋳造装置の概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態である鋳片支持ロールユニットを引抜方向下流側から視た説明図である。
【図３】図２に示す鋳片支持ロールユニットの上面説明図である。
【図４】図２に示す鋳片支持ロールユニットの側面説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態である鋳片支持ロールユニットの上面説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態である鋳片支持ロールユニットの上面説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態である鋳片支持ロールユニットの上面説明図である。
【図８】実施例における引抜抵抗の鋳片幅方向分布を示す説明図である。
【図９】実施例１のバックアップロールの配置を示す上面図である。
【図１０】実施例２例のバックアップロールの配置を示す上面図である。
【図１１】比較例１のバックアップロールの配置を示す上面図である。
【図１２】比較例２例のバックアップロールの配置を示す上面図である。
【図１３】実施例の評価結果を示すグラフである。
【図１４】バックアップロールの軸受に作用する荷重の説明図である。
【図１５】鋳片支持ロールとバックアップロールの中心軸ずれ量（角度）と軸受荷重、軸受寿命との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態である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について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１に示す連続鋳造装置１０は、水冷鋳型１１と、この水冷鋳型１１の下方に位置する複数の鋳片支持ロール３１からなる鋳片支持ロール群２０と、を備えており、水冷鋳型１１から引き抜かれた鋳片１を下方へと引き抜く垂直帯１４と、鋳片１を湾曲させる湾曲帯１５と、湾曲させた鋳片１を曲げ戻す矯正帯１６と、鋳片１を水平方向へ搬送する水平帯１７と、を有する垂直曲げ型連続鋳造機とされている。
【００２０】
水冷鋳型１１は、矩形孔を有する筒状をなしており、この矩形孔の形状に合わせた断面の鋳片１が引き抜かれることになる。例えば、この矩形孔の長辺長さ（鋳片１の幅に相当）は７００〜２３００ｍｍとされ、矩形孔の短辺長さ（鋳片１の厚さに相当）は１５０〜４００ｍｍとされているものが例示できるが、これに限定されるものではない。
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。
【００２１】
鋳片支持ロール群２０は、垂直帯１４に位置するピンチロール部２４と、湾曲帯１５に位置するベンディングロール部２５と、矯正帯１６に位置する矯正ロール部２６と、水平帯１７に位置する水平ロール部２７と、を備えている。
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。
【００２２】
次に、鋳片支持ロール群２０を構成する鋳片支持ロールユニット３０について説明する。図２から図４に示す鋳片支持ロールユニット３０は、上述の水平帯１７に位置する水平ロール部２７を構成するものである。
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。
【００２３】
図２に示すように、鋳片支持ロール３１は、そのロール軸方向長さが鋳片１の長辺幅よりも長く設定されている。また、鋳片支持ロール３１は、その両端が軸受部３７によって軸支されており、中心軸Ｏｗを中心に回転自在とされている。
【００２４】
バックアップロール４０は、図２に示すように、鋳片支持ロール３１の軸方向（鋳片１の幅方向）において分割されており、本実施形態では、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の３つに分割されている。なお、本実施形態では、図３に示すように、鋳片支持ロール３１の軸方向両端領域に位置する第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の両端領域に位置させられている。ここで、鋳片支持ロール３１の両端領域とは、鋳片支持ロール３１の軸方向の全長を２Ｌとした場合に、鋳片支持ロールの端部と端部からＬ／２の位置の間の領域である。
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。
【００２５】
また、本実施形態では、図２及び図３に示すように、これら第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、鋳片支持ロール３１のロール軸方向長さの２等分線Ｃを中心に対称に配置されていることが好ましい。すなわち、第１バックアップロール４１と第３バックアップロール４３は、そのロール径、ロール軸方向長さが同一とされているのである。本実施形態では、第１バックアップロール４１、第２バックアップロール４２及び第３バックアップロール４３のロール径が同一とされている。なお、第１バックアップロール４１、第２バックアップロール４２及び第３バックアップロール４３のロール軸方向長さが異なっていてもよい。
【００２６】
ここで、図３及び図４に示すように、鋳片支持ロール３１の軸方向両端領域（鋳片１の幅方向両端領域）に位置する第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に対して鋳片１の引抜方向Ｚ下流側に配設されている。
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。
【００２７】
また、図３及び図４に示すように、鋳片支持ロール３１の軸方向中央領域（鋳片１の幅方向中央領域）に位置する第２バックアップロール４２は、鋳片支持ロール３１に対して鋳片１の引抜方向Ｚ上流側に配設されている。
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。
【００２８】
ここで、図４に示すように、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗに直交する断面において、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とを結んだ直線と、圧下方向（鉛直方向）と、が成す角度θは、０．２３°≦θ≦５°の範囲内に設定されている。
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。
【００２９】
なお、本実施形態では、鋳片支持ロール３１の引抜方向Ｚ上流側に配設された第２バックアップロール４２についても、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗに直交する断面において、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗと第２バックアップロール４２の中心軸Ｏｂ２とを結んだ直線と、圧下方向（鉛直方向）と、が成す角度θ´は０．２３°≦θ´≦５°の範囲内に設定されており、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗと第２バックアップロール４２の中心軸Ｏｂ２との引抜方向Ｚのずれ量Ｘ´がｓｉｎ０．２３°×（Ｒｗ＋Ｒｂ）≦Ｘ´≦ｓｉｎ５°×（Ｒｗ＋Ｒｂ）の範囲内とされている。
【００３０】
このような構成とされた連続鋳造装置１０においては、水冷鋳型１１内に挿入された浸漬ノズル１２を介して水冷鋳型１１内に溶鋼が注入され、この溶鋼が水冷鋳型１１の１次冷却手段によって冷却されることにより、凝固シェル２が成長し、水冷鋳型１１の下方から鋳片１が引き抜かれる。このとき図１及び図２に示すように、鋳片１の内部には、未凝固部３が存在している。
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。
【００３１】
このとき、ピンチロール部２４、ベンディングロール部２５、矯正ロール部２６等の鋳片支持ロール３１間に設けられたスプレーノズルから冷却水が鋳片１に向けて噴出され、鋳片１が冷却されて凝固シェル２がさらに成長していく。
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。
【００３２】
このとき、水平ロール部２７を構成する鋳片支持ロール３１には、圧下反力によって圧下方向（本実施形態では鉛直方向）への力が作用することになる。また、鋳片支持ロール３１には、鋳片１が引抜方向Ｚ側へと移動する際の引抜抵抗によって引抜方向Ｚ（本実施形態では水平方向）への力が作用することになる。
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。
【００３３】
ここで、上述のような構成とされた本実施形態においては、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が、鋳片支持ロール３１に対して鋳片１の引抜方向Ｚ下流側に配設されているので、引抜抵抗をこれら第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で受けることができ、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。
【００３４】
特に、本実施形態では、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が、鋳片支持ロール３１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の領域にそれぞれ位置しているので、鋳片１の幅方向両端領域の引抜抵抗を確実に第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で受けることができ、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抑制することができる。
【００３５】
また、鋳片支持ロール３１の軸方向中央領域（鋳片１の幅方向中央領域）に配設された第２バックアップロール４２が、鋳片支持ロール３１に対して鋳片１の引抜方向Ｚ上流側に配設されているので、鋳片支持ロール３１を引抜方向Ｚの上流側及び下流側からそれぞれ支持することができる。これにより、鋳造速度（鋳片１の引抜速度）が変化した場合であっても、鋳片支持ロール３１に振れが生じることを防止できる。なお、鋳片１の幅方向中央領域では、上述のように、未凝固部３が存在していて引抜抵抗が比較的小さいことから、第２バックアップロール４２を鋳片１の引抜方向Ｚ上流側に配設しても、鋳片支持ロール３１の引抜方向Ｚへのたわみ変形に大きな影響はない。
【００３６】
さらに、鋳片支持ロール３１の引抜方向Ｚ下流側に配設された第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の中心軸Ｏｗに直交する断面において、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とを結んだ直線と、圧下方向（本実施形態では鉛直方向）とが成す角度θが、０．２３°≦θ≦５°の範囲内に設定されており、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が、ｓｉｎ０．２３°×（Ｒｗ＋Ｒｂ）≦Ｘ≦ｓｉｎ５°×（Ｒｗ＋Ｒｂ）の範囲内とされているので、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に確実に伝達することができ、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るとともに、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することを抑制でき、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の軸受部の寿命延長を図ることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、鋳片支持ロール３１の引抜方向Ｚ上流側に配設された第２バックアップロール４２についても、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗに直交する断面において、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗと第２バックアップロール４２の中心軸Ｏｂ２とを結んだ直線と、圧下方向（鉛直方向）と、が成す角度θ´は０．２３°≦θ´≦５°の範囲内に設定されており、鋳片支持ロール３１の中心軸Ｏｗと第２バックアップロール４２の中心軸Ｏｂ２との引抜方向Ｚのずれ量Ｘ´がｓｉｎ０．２３°×（Ｒｗ＋Ｒｂ）≦Ｘ´≦ｓｉｎ５°×（Ｒｗ＋Ｒｂ）の範囲内とされているので、鋳片支持ロール３１の引抜方向Ｚにおける振れを確実に防止することができるとともに、この第２バックアップロール４２の軸受部の寿命延長を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、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、鋳片支持ロール３１のロール軸方向長さの２等分線Ｃを中心に対称に配置されているので、鋳片１を幅方向で対称に圧下することができる。また、第１バックアップロール４１と第３バックアップロール４３は、そのロール径、ロール軸方向長さが同一とされているので、これらを交換して使用可能である。よって、予備品等の点数を削減することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態である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について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
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。
【００４０】
さらに、本実施形態では、鋳片支持ロールの軸方向中央領域（鋳片の幅方向中央領域）に位置する第２バックアップロールを鋳片支持ロールの引抜方向Ｚ上流側に配設するものとして説明したが、これに限定されることはなく、図６に示す鋳片支持ロールユニット２３０のように、鋳片支持ロールの軸方向中央領域（鋳片の幅方向中央領域）に位置するバックアップロール２４２については、引抜方向Ｚにおいて鋳片支持ロール２３１の中心軸とバックアップロール２４２の中心軸とが同一位置となるように配設されていてもよい。この場合には、圧下方向の荷重をこのバックアップロール２４２で確実に受けることができ、鋳片支持ロール２３１の圧下方向のたわみ変形を確実に防止することが可能となる。
【００４１】
また、図７に示すように、鋳片支持ロール３３１の最も軸方向端部に配設されたバックアップロール３４０（第１バックアップロール３４１、第４バックアップロール３４４）以外であっても、少なくとも一つのバックアップロール３４０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ればよい。さらに、鋳片支持ロール３３１の軸方向両端領域（鋳片の幅方向両端領域）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３４０（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ことが好ましい。
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。
【実施例】
【００４２】
ここで、本発明の効果を確認すべく、鋳片支持ロールの引抜抵抗によるたわみ量を有限要素法解析によって算出した結果について説明する。
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。
【００４３】
ここで、図９、図１０、図１１、図１２に示すように、鋳片支持ロールの軸方向長さを２Ｌとし、バックアップロールの軸方向長さを２Ｌ／５とした。なお、鋳片支持ロールの引抜方向下流側以外に配設されたバックアップロールは、引抜抵抗によるたわみ変形に大きな影響がないことから省略して計算した。
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。
【００４４】
実施例１においては、図９に示すように、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バックアップロールを配設した。具体的には、鋳片支持ロールの軸方向長さ中心Ｃ１とバックアップロールの軸方向長さ中心Ｃ２との距離が３Ｌ／４となるように、バックアップロールをそれぞれ配置した。２つのバックアップロールは鋳片支持ロールの引抜方向下流側に配置し、バックアップロールと鋳片支持ロール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。
【００４５】
実施例２においては、図１０に示すように、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からＬ／２を超える領域にバックアップロールを配設した。具体的には、鋳片支持ロールの軸方向長さ中心Ｃ１とバックアップロールの軸方向長さ中心Ｃ２との距離がＬ／４となるように、バックアップロールをそれぞれ配置した。２つのバックアップロールは鋳片支持ロールの引抜方向下流側に配置し、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。
【００４６】
比較例１においては、図１１に示すように、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バックアップロールを配設した。具体的には、鋳片支持ロールの軸方向長さ中心Ｃ１とバックアップロールの軸方向長さ中心Ｃ２との距離が３Ｌ／４となるように、バックアップロールをそれぞれ配置した。２つのバックアップロールの中心軸は鋳片支持ロールの中心軸と同じ位置になるように配置した。
【００４７】
比較例２においては、図１２に示すように、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バックアップロールを配設した。具体的には、鋳片支持ロールの軸方向長さ中心Ｃ１とバックアップロールの軸方向長さ中心Ｃ２との距離が３Ｌ／４となるように、バックアップロールをそれぞれ配置した。２つのバックアップロールは鋳片支持ロールの引抜方向下流側に配置し、バックアップロールと鋳片支持ロールを結ぶ直線が鉛直方向に対して、０．２°の角度を持つように配置した。
【００４８】
計算結果を図１３に示す。なお、図１３の縦軸は、実施例２の最大たわみを１として相対評価したものである。
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。
【００４９】
これに対して、実施例２においては、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抑制可能であることが確認された。
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。
【００５０】
次に、鋳片支持ロールとバックアップロールの中心軸ずれ量の上限について、検討した結果を以下に示す。
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
【００５１】
図１５に、鋳片支持ロールとバックアップロールの中心軸のずれによる角度（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）と軸受荷重、軸受寿命の関係を示す。なお、図１５の縦軸は、ずれ量が０の場合の軸受荷重及び軸受寿命を１として相対評価したものである。
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。
【符号の説明】
【００５２】
１０  連続鋳造装置
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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