(57)【要約】【課題】初期状態及び定常状態に品質の良い鋳片を得る。【解決手段】少なくとも一部の駆動ロールがダミーバーを駆動している初期状態と、全駆動ロールが鋳片を引き抜いている定常状態とで駆動ロールの制御を切り替える。初期状態では、鋳片を駆動する各駆動ロールを、同じ鋳造条件の定常状態での各駆動ロールの駆動力が発生するように制御し（絶対駆動力ベースの制御）、ダミーバーを駆動する駆動ロールを、鋳片又はダミーバーの引き抜き速度が目標速度となるように制御する（速度ベースの制御）。定常状態では、鋳造速度が目標速度となる合計駆動力とし、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように、駆動ロールを制御する（相対駆動力ベースの制御）。【選択図】図３
2017177163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機の鋳型の下流に複数の駆動ロールが並設され、前記駆動ロール間に装入されたダミーバーを引き抜きながら鋳造が開始される連続鋳造方法であり、
複数の駆動ロールのうち少なくとも一部の駆動ロールがダミーバーを駆動している初期状態と、全ての駆動ロールが鋳片を駆動している定常状態とで、前記駆動ロールの制御を切り替え、
前記初期状態では、
鋳片を駆動する各駆動ロールを、同じ鋳造条件の定常状態での各駆動ロールの駆動力となるように制御し、
ダミーバーを駆動する駆動ロールを、ダミーバー又は鋳片の引き抜き速度が初期状態の目標速度となるように制御し、
前記定常状態では、
鋳造速度が定常状態の目標速度となる合計駆動力とし、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように前記駆動ロールを制御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、連続鋳造機に並設された駆動ロールの制御方向に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造機には、鋳型の下流に、鋳片を引き抜く複数の駆動ロールが並設されている。駆動ロールはモータ等により駆動されているが、ロールの駆動状態によって駆動ロール間の鋳片に過大張力や押込力が作用することがある。これにより鋳片に表面傷や内部割れ等が生じると、鋳片を圧延して得られる製品の品質が低下する。そこで、従来より、過大張力や押込力が作用しないようにする駆動ロールの制御方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数の駆動ロールの中から一つを選び、その回転速度を速度帰還信号とする複数の駆動制御装置に共通の速度制御器によって鋳片の引抜速度の制御を行う一方、鋳片先端位置カウンターの値に対応して各駆動ロールに独立に設定された負荷率関数に従って、全鋳片を引抜くときの負荷を各駆動ロールに配分し制御している。
【０００４】
また、特許文献２では、鋳造開始時点から引抜完了時点までにわたり各引抜ロールにおける鋳片への駆動状態の有無を判断し、有効駆動状態となっている引抜ロールを対象として、前記駆動制御手段により引抜ロールの位置付け及び駆動状況に応じた各電動機の回転速度制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２９４０５４号公報
【特許文献２】特開平７−１３６７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
垂直曲げ型連続鋳造機や湾曲型連続鋳造機では、鋳型の下流に、曲率半径が一定の円弧部と、曲率半径が徐々に拡大する矯正部と、水平方向に延在した水平部とが順に形成されている（図７Ａ参照）。円弧部で円弧状に湾曲している鋳片は、矯正部で曲げ戻され、その後、水平になる。
【０００７】
鋳型の底部には予めダミーバーが装入されている。鋳型内に注入され、凝固開始した鋳片を、ダミーバーごと引き抜くことで鋳造が開始される。鋳造初期（初期状態）は、鋳片とダミーバーが駆動ロール６０によって引き抜かれている（図７Ａ,図７Ｂ,図８Ａ及び図８Ｂ参照）。ダミーバーが全て引き抜かれると、鋳片だけが駆動ロールに引き抜かれ、定常状態となる（図９参照）。
【０００８】
初期状態では、鋳片とダミーバーに対して、鋳造方向又はその逆方向に下記の力が作用している。
1)駆動ロールによる駆動力
2)鋳片の重力及びダミーバーの重力
3)矯正部において鋳片の曲げ戻し矯正に伴って生じる引き抜き抵抗力
4)フリーロールによる引き抜き抵抗力
5)圧下による引き抜き抵抗力
これらの内、力の大きさが比較的小さいフリーロールによる抵抗力を無視するとともに、簡単のため、圧下による引き抜き力も無視して考えると、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くためには、1)〜3)の合計が鋳造方向及びその逆方向に０となるようにバランスをとる必要がある。
【０００９】
図７Ａ（初期状態１）,図７Ｂ（初期状態２）,図８Ａ（初期状態３）及び図８Ｂ（初期状態４）には、初期状態の経過を順に示している。連続鋳造機には、複数の駆動ロール６０が並設されている。最上流の駆動ロールの上流には複数のフリーロール７０が並設されている。また鋳造方向に隣り合う２つの駆動ロール間にも、フリーロール７０が配置されている。
【００１０】
初期状態１は、ダミーバーが矯正部へ差し掛かる直前の状態である（図７Ａ参照）。ダミーバーは、駆動ロールによって引き抜かれている。ダミーバーと鋳片は矯正部に差し掛かっていないため、矯正部では引き抜き抵抗力(3)が生じていない。一方、鋳片とダミーバーの重力(2)は鋳造方向に作用している。目標速度で鋳片及びダミーバーを引きくためには、重力(2)とバランスがとれるように、駆動力(1)を制動方向（鋳造方向と逆方向）に作用させる必要がある。
【００１１】
初期状態２は、ダミーバーが矯正部を通過しているときの状態である（図７Ｂ参照）。鋳片は、まだ矯正部に差し掛かっていない。矯正部ではダミーバーが曲げ戻されているが、ダミーバーは鎖のような多段にリンクされた構造であるため、自由に曲げ及び曲げ戻し可能である。したがって、ダミーバーには、引き抜き抵抗力(3)が生じていない。鋳片とダミーバーの重力(2)については、鋳片長さが長くなっていることで鋳片重量が初期状態１のときよりも大きいため、合計重力が初期状態１のときよりも大きい。よって、初期状態２では、初期状態１のときよりも大きな駆動力(1)を制動方向に作用させる必要がある。
【００１２】
初期状態３は、鋳片が矯正部に差し掛かる直前の状態である（図８Ａ参照）。ダミーバーは矯正部と水平部を通過している。鋳片が矯正部に差し掛かっていないため、初期状態２と同様に、引き抜き抵抗力(3)が生じていない。鋳片とダミーバーの重力（2)については、円弧部における鋳片長さが長くなっていることで、鋳片重量が初期状態２のときよりも大きい。初期状態２では、ダミーバーは円弧部内に位置しているが、初期状態３では、ダミーバーと鋳片の結合部であるありざし部が、矯正部に到達し、ダミーバーは円弧部からほぼ抜けきっている。ダミーバーの空隙率は大きいため、ダミーバーの重量は鋳片の重量よりも小さい。したがって、初期状態３では、鋳片とダミーバーの合計重力が初期状態２のときよりも大きい。よって、初期状態３では初期状態２のときよりも大きな駆動力(1)を制動方向に作用させる必要がある。なお、初期状態３ではダミーバーの一部が水平部に配置されているが、水平部では重力が鋳造方向に対して垂直な方向に作用し、鋳造方向に作用しない。したがって水平部に位置するダミーバーや鋳片に作用する重力は、鋳片を鋳造方向に加速することもなく、制動することもない。
【００１３】
初期状態４は、鋳片とダミーバーを連結するありざし部が矯正部を通過し終えた後の状態である（図８Ｂ参照）。矯正部で鋳片が曲げ戻し矯正されているため、引き抜き抵抗力(3)が制動方向に作用している。鋳片とダミーバーの重力(2)は、鋳片長さがさらに長くなっているため、合計重力が初期状態３のときよりも大きく、これまでのなかで最大となる。通常の鋳造条件では、制動方向に作用する引き抜き抵抗力(3)が鋳造方向に作用する合計重力(2)より大きいので、力のバランスをとるためには、駆動力(1)を鋳造方向に作用させる必要がある。
【００１４】
上述したように初期状態１〜初期状態４では、ダミーバーの位置が変わることで鋳片とダミーバーの合計重力(2)と引き抜き抵抗力(3)が変化する。これにより目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くために必要な駆動力(1)が変化する。
【００１５】
一方、定常状態では（図９参照）、円弧部及び矯正部における鋳片長さが変化しないため、重力(2)の大きさが変化しない。鋳片は常に矯正部で曲げ戻されているため、引き抜き抵抗力(3)が作用するが、一定の速度で鋳造している限り、抵抗力の大きさは変化しない。目標速度で鋳造するためには重力(2)と引き抜き抵抗力(3)とバランスがとれる駆動力(1)が必要である。重力(2)及び引き抜き抵抗力(3)の大きさは変化しないため、必要な駆動力(1)の大きさも変化しない。
【００１６】
これまでの議論で簡単のために無視してきた「5)圧下による引き抜き抵抗力」が作用する場合においても、一定の鋳造条件下では、圧下による引き抜き抵抗力は変化しないので、定常部で駆動ロールが発生すべき駆動力は、圧下による引き抜き抵抗力が作用しない場合に比べれば大きくはなるものの、時間とともに変化するような事はない。
しかしながら、圧下による引き抜き抵抗力が作用しない場合と同様、非定常部においては、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くために必要な駆動力が、時間と共に変化する。
【００１７】
このように、初期状態と定常状態とでは、目標速度で鋳造するために必要な駆動力が大きく異なる。また、初期状態では必要な駆動力が刻々と変化している。
【００１８】
特許文献１及び特許文献２等の従来法では、初期状態と定常状態とを区別していないため、全ての状態において同じ方法で駆動ロールを制御していると考えられる。しかし、初期状態と定常状態とでは必要な駆動力が異なるため、全ての状態を同じ方法で制御すると、各状態の鋳片を同じ駆動状態にすることができない。
【００１９】
例えば、特許文献１のように全鋳片を引き抜くときの負荷を各駆動ロールに配分する方法では、配分前の負荷（必要な駆動力）が定常状態と初期状態とで大きく異なるため、配分後の各駆動ロールの負荷（駆動力）が大きく異なり、定常状態と初期状態とで鋳片が同じ駆動状態とならない。また、初期状態では、配分前の負荷（必要な駆動力）の大きさが刻々と変化しているため、各駆動ロールに配分された負荷（駆動力）の大きさも変化する。
【００２０】
そうすると、特許文献１の方法が全鋳片を引抜く定常状態で品質の良い鋳片が得られる方法でも、初期状態では、鋳片が定常状態と同じ駆動状態でないため、駆動ロール間の鋳片に過大張力や押込力が作用する。その結果、割れ等が発生するため、初期状態では定常状態のときと同様な品質の良い鋳片が得られない。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、初期状態及び定常状態のいずれの状態でも品質の良い鋳片が得られる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、連続鋳造機の鋳型の下流に複数の駆動ロールが並設され、前記駆動ロール間に装入されたダミーバーを引き抜きながら鋳造が開始される連続鋳造方法であり、複数の駆動ロールのうち少なくとも一部の駆動ロールがダミーバーを駆動している初期状態と、全ての駆動ロールが鋳片を駆動している定常状態とで、前記駆動ロールの制御を切り替える。
前記初期状態では、鋳片を駆動する各駆動ロールを、同じ鋳造条件の定常状態での各駆動ロールの駆動力となるように制御し、ダミーバーを駆動する駆動ロールを、ダミーバー又は鋳片の引き抜き速度が初期状態の目標速度となるように制御する。
前記定常状態では、鋳造速度が定常状態の目標速度となる合計駆動力とし、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように前記駆動ロールを制御する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、初期状態と定常状態とで駆動ロールの制御を切り替えている。
定常状態では、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように制御することで、前後の駆動ロールを同様な駆動状態にすることができるため、駆動ロール間の鋳片に過大張力や押込力が作用しないようにすることができる。また、鋳造速度が目標速度となる合計駆動力を採用することで、目標速度で鋳造できるようになる。これらにより定常状態のときに、品質の良い鋳片が得られる。
初期状態では、鋳片を駆動する各駆動ロールに定常状態での各駆動ロールの駆動力が発生するようにすることで、鋳片を駆動する駆動ロールを定常状態のときと同様な駆動状態にすることができる。また、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くことができるように、ダミーバーを駆動する駆動ロールを制御する。これにより鋳片を定常状態と同様な駆動状態で駆動しつつ、目標速度でダミーバー及び鋳片を引き抜くことができる。したがって、初期状態のときに、定常状態のときと同様な品質の良い鋳片が得られる。
よって、初期状態及び定常状態のいずれの状態でも、品質の良い鋳片が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】連続鋳造機の構成を説明する模式断面図である。
【図２】連続鋳造機の駆動ロールを制御する構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の駆動ロールの制御方法を説明する模式図である。
【図４】均一駆動におけるＩＮ側駆動ロールとＯＵＴ側駆動ロールの駆動力配分比を説明する図である。
【図５】ＯＵＴ強駆動におけるＩＮ側駆動ロールとＯＵＴ側駆動ロールの駆動力配分比を説明する図である。
【図６】水平割れの評価方法を説明する模式図である。
【図７Ａ】初期状態１におけるダミーバー及び鋳片の引き抜き状態を示す模式図である。
【図７Ｂ】初期状態２におけるダミーバー及び鋳片の引き抜き状態を示す模式図である。
【図８Ａ】初期状態３におけるダミーバー及び鋳片の引き抜き状態を示す模式図である。
【図８Ｂ】初期状態４におけるダミーバー及び鋳片の引き抜き状態を示す模式図である。
【図９】定常状態における鋳片の引き抜き状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２６】
連続鋳造機１００は、垂直曲げ型連続鋳造機であり、図１に示すように、取鍋１から溶鋼１０１が供給されるタンディッシュ２と、タンディッシュ２内の溶鋼が注入される鋳型３と、鋳型３の直下から鋳造経路に沿って設けられた複数の駆動ロール対及び複数のフリーロール対とを備えている。連続鋳造機１００には８対の駆動ロール対が鋳造方向に並設されている。図１では、複数の駆動ロール対に上流から順に符号１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８を付している。本実施形態では、鋳造経路に沿って鋳型３に近い側を上流側と呼び、鋳型３に遠い側を下流側と呼ぶ。また、鋳造経路Ｑの鋳片下面側（基準側）を「ＯＵＴ側」と呼び、鋳造経路Ｑの鋳片上面側（反基準側）を「ＩＮ側」と呼ぶ。
【００２７】
鋳型３の底部には、予めダミーバーが装入されている。ダミーバーを引き抜きながら、鋳造が開始される。鋳型３内の溶鋼は下方へ引き抜かれながら内部まで凝固していき、鋳片となる。図１には、鋳片及びダミーバーを引き抜いているときを図示している。
【００２８】
各駆動ロール対１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８は、鋳造経路を挟んで互いに対向する位置に配置されたＩＮ側駆動ロール２１及びＯＵＴ側駆動ロール２２を有している。駆動ロール対によって、鋳片とダミーバーが引き抜かれる。
【００２９】
各フリーロール対４は、鋳造経路を挟んで互いに対向する位置に配置されたＩＮ側フリーロール及びＯＵＴ側フリーロールを有している。
【００３０】
各駆動ロール（ＩＮ側駆動ロール２１及びＯＵＴ側駆動ロール２２）には、各モータが接続されている。図１では、各ＩＮ側駆動ロール２１に接続されたモータに上流から順に符号Ｍ１Ｕ,Ｍ２Ｕ,Ｍ３Ｕ,Ｍ４Ｕ,Ｍ５Ｕ,Ｍ６Ｕ,Ｍ７Ｕ,Ｍ８Ｕを付し、各ＯＵＴ側駆動ロール２２に接続されたモータに上流から順に符号Ｍ１Ｌ,Ｍ２Ｌ,Ｍ３Ｌ,Ｍ４Ｌ,Ｍ５Ｌ,Ｍ６Ｌ,Ｍ７Ｌ,Ｍ８Ｌを付している。モータに減速機が接続されていてもよく、この場合、ロールとモータとが減速機を介して接続される。各モータは制御装置１０からの信号を受け、その信号を基に各駆動ロールを駆動させる。
【００３１】
モータにはトルク検出器５が接続されている。トルク検出器５で、モータのトルクが検出される。モータのトルクを計算するにあたって、駆動ロールの半径等が考慮される。モータとロールが減速機を介して接続されている場合は、モータのトルクの計算に各駆動ロールの減速比等も考慮される。検出されたトルクは、制御装置１０に送られる。図１では１つのトルク検出器５だけを図示しているが、各モータに各トルク検出器５が接続されている（図２参照）。
【００３２】
制御装置１０では、図２に示すように、駆動力算出部４１で、トルク検出器５から送られたトルクを基にロールの駆動力が算出される。算出された駆動力は、記憶部４２に記憶される。
【００３３】
上流から４対目の駆動ロール対１４と５対目の駆動ロール対１５との間に配置されたＩＮ側フリーロール（メジャーロール）３１には（図１参照）、速度計６が取り付けられている。速度計６で、ＩＮ側フリーロール３１上を通過する鋳片又はダミーバーの引き抜き速度（鋳造速度）を測定する。測定された鋳造速度は、制御装置１０に送られる。
【００３４】
鋳片及びダミーバーがメジャーロール３１に達していないときは、例えば、鋳片又はダミーバーが通過したＩＮ側フリーロール又はＯＵＴ側フリーロールの回転速度を用いて鋳造速度を算出する。算出した鋳造速度は制御装置１０に送られる。メジャーロール３１は、４対目の駆動ロール対１４と５対目の駆動ロール対１５との間でなく、他のロール対間等に配置されていてもよい。
【００３５】
ダミーバー後端のありざし位置Ｅは、鋳造開始時点から引き抜き速度を鋳造全長カウンターに積算することにより、把握することができる。
【００３６】
次に、図３を参照しつつ、駆動ロール（ＩＮ側駆動ロール２１及びＯＵＴ側駆動ロール２２）の制御方法を説明する。
【００３７】
本実施形態では、「初期状態」と「定常状態」とで駆動ロールの制御を切り替える（図３参照）。「初期状態」は、少なくとも一部の駆動ロールがダミーバーを駆動している状態である（図１,図７Ａ,図７Ｂ,図８Ａ,図８Ｂ参照）。「定常状態」は、全ての駆動ロールが鋳片を駆動している状態である（図９参照）。
以下では、先ず「定常状態」の制御方法について説明し、その後「初期状態」の制御方法について説明する。
【００３８】
（定常状態）
鋳造速度が定常状態の目標速度となる合計駆動力とし、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように駆動ロールを制御する。本実施形態では、「各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように駆動ロールを制御すること」を、「相対駆動力ベースの制御」と称する（図３参照）。
【００３９】
相対駆動力ベースの制御を行うことにより、鋳造方向に隣り合う２つの駆動ロールが同様な駆動状態となるため、隣り合う２つの駆動ロール間の鋳片に過大張力や圧縮が生じないようにすることができる。また、鋳造速度が定常状態の目標速度となる合計駆動力を用いることで、鋳造速度が目標速度から外れないようになるため、目標速度で鋳造することができる。したがって品質の良い鋳片が得られる。
【００４０】
なお、各駆動ロールに目標駆動力が発生するように駆動ロールを制御する方法もあるが（絶対駆動力ベースの制御）、絶対駆動力ベースの制御を適用できるのは、あらかじめ、引き抜き速度と必要駆動力の関係を把握できている鋼種に限られ、新鋼種には適用できない。また、引き抜き速度と必要駆動力の関係を把握できている既存鋼種についても、定常状態で絶対駆動力ベースの制御を行うと、品質の良い鋳片が得られないことがわかった。これは、鋼種、鋳片サイズ、溶鋼温度、連続鋳造機内での冷却状況（鋳片の温度）等の条件により目標速度となる駆動力が変化するためである。例えば、定常状態で、各駆動ロールに目標速度となる駆動力が発生するように各駆動ロールを制御しても、鋳造中に上述した条件（例えば冷却状況）が変化すると、その目標速度となる駆動力が変化することで、鋳造速度が目標速度からずれる。これにより割れ等の欠陥が発生し、鋳片の品質が低下する。そこで、定常状態では相対駆動力ベースの制御を行う。
【００４１】
例えば、ある目標速度で鋳造するための合計駆動力が３２０ｔｏｎｆであり、そのときの駆動力配分比が１０である場合（表１参照）、合計駆動力を３２０ｔｏｎｆとし、各駆動ロールの駆動力配分比が１０となるように駆動ロールを制御する。
【表１】
2017177163.tif 000003
【００４２】
この場合、各駆動ロールの駆動力は以下の方法で求められる。
連続鋳造機１００には８対の駆動ロール対が並設されているため、全駆動ロールの合計は８×２＝１６本である。定常状態では全駆動ロールが鋳片を駆動しているため、駆動ロールの配分比の合計値は下記式から１６０である。
配分比の合計値＝各駆動ロールの配分比×鋳片を駆動している駆動ロール数
＝１０×１６
＝１６０
したがって各駆動ロールの駆動力は、下記式から２０ｔｏｎｆとなる。
2017177163.tif 000004
【００４３】
各駆動ロールの駆動力配分比が全て同じである場合、例えば以下の方法で駆動ロールを制御する。
制御装置１０の記憶部４２には（図２参照）、鋳造速度を所定の目標速度とする合計駆動力及び目標配分比が記憶されている。定常状態において鋳造速度を目標速度Ａとする場合、鋳造速度を目標速度Ａとする合計駆動力及び目標配分比が選択され、その合計駆動力及び目標配分比から各駆動ロールの駆動力が算出される。各駆動ロールにその駆動力が発生するように制御装置１０から各モータへ信号が送られる。各モータはその信号を基に各駆動ロールを駆動させる。その後、各トルク検出器５で各モータのトルクを算出する。各モータのトルクを計算するにあたっては、ロール半径や各ロールの減速比等が考慮される。各トルク検出器５から制御装置１０に算出されたトルクが送られ、駆動力算出部４１で、そのトルクを基に、各駆動ロールの駆動力が算出される。算出された各駆動力をモニタリングし、各駆動力が他の駆動ロールの駆動力と異なるかを確認する。ある駆動ロールの駆動力が他の駆動ロールの駆動力よりも大きいときは、その駆動ロールが減速するように制御装置１０からその駆動ロールのモータへ信号が送られる。一方、ある駆動ロールの駆動力が他の駆動ロールの駆動力よりも小さいときは、その駆動ロールが増速するように制御装置１０からその駆動ロールのモータへ信号が送られる。モータは、その信号を基に駆動ロールを制御する。その後、各トルク検出器５で制御後の各モータのトルクが算出され、このトルクを基に駆動力算出部４１でロールの駆動力が算出される。この駆動力をモニタリングし、各駆動力が他の駆動ロールの駆動力と異なるときは、他の駆動ロールの駆動力と同じになるようにその駆動ロールの速度を調整する。このように各駆動ロールの駆動力が他の駆動ロールの駆動力と異なるかを確認し、異なるときは、他の駆動ロールの駆動力に近付くように制御することを繰り返す。
【００４４】
このような速度の微修正を繰り返すフィードバック制御を行うことにより、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるようにする。
【００４５】
（初期状態）
初期状態では、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜く合計駆動力が定常状態のときと異なるため、定常状態と同じ相対駆動力ベースで制御しても、鋳片を駆動する駆動ロールが定常状態のときと同様な駆動状態とならない。したがって、定常状態のときと同様な品質の良い鋳片が得られない。そこで、初期状態では、定常状態と異なる方法で駆動ロールを制御する。
【００４６】
<鋳片を駆動する駆動ロール>
鋳片を駆動する各駆動ロールに本初期状態の鋳造条件と同じ鋳造条件で鋳造した定常状態での各駆動ロールの駆動力が発生するように、鋳片を駆動する駆動ロールを制御する（絶対駆動力ベースの制御、図３参照）。上記鋳造条件は、駆動ロールのサイズ（径）、鋳造速度、連続鋳造機の湾曲部の湾曲半径、鋳片曲げ戻しプロフィール、駆動ロール数、駆動ロール位置、鋼種、冷却条件及び鋳片サイズ等である。また、本初期状態の鋳造条件と同じ鋳造条件で鋳造した定常状態とは、本初期状態よりも前に行った過去の鋳造の定常状態である。例えば、本初期状態で用いた連続鋳造機と同じ構成の連続鋳造機を用い、且つ、本初期状態の目標速度と同じ鋳造速度で鋳造する等、本初期状態の鋳造条件と同じ鋳造条件で鋳造したときの定常状態である。
なお、過去の鋳造の定常状態には、上述した相対駆動力ベースの制御を実施したときだけでなく、他の制御方法を実施ときも含まれ、品質の良い鋳片が得られたときである。品質の良い鋳片が得られたときとは、例えば、後述する実験で説明するように、水平割れが発生しなかったときである。
【００４７】
本初期状態の各駆動ロールには、過去の同じ鋳造条件での定常状態で、対応する駆動ロールで発生した同じ駆動力が発生するようにする。例えば、本初期状態の最上流のＩＮ側駆動ロール２１に、過去の鋳造の定常状態での最上流のＩＮ側駆動ロールの駆動力が発生するようにする。また、本初期状態の最下流のＩＮ側駆動ロール２１に、過去の鋳造の定常状態での最下流のＩＮ側駆動ロールの駆動力が発生するようにする。
【００４８】
例えば以下の方法で駆動ロールを制御する。
制御装置１０の記憶部４２には（図２参照）、過去の鋳造の定常状態での各駆動ロールの駆動力が記憶されている。記憶部４２には、様々な鋳造条件で行われた駆動力が記憶されている。初期状態で、鋳造条件を所定の鋳造条件Ｂとする場合、記憶部４２で、鋳造条件Ｂで鋳造した過去の鋳造の定常状態での各駆動ロールの駆動力が選択される。初期状態では、鋳片を駆動する各駆動ロールが選択された駆動力となるように、制御装置１０から各モータに信号が送られる。各モータはその信号を基に各駆動ロールを駆動させる（絶対駆動力ベースの制御）。
【００４９】
絶対駆動力ベースの制御を行うことで、初期状態の鋳片を駆動する駆動ロールを品質の良い鋳片が得られた定常状態のときと同様な駆動状態にすることができる。
【００５０】
しかし、初期状態と定常状態とでは目標速度で鋳造するための合計駆動力が異なるため、初期状態では、定常状態と同様な駆動状態であっても、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くために必要な駆動力が作用していない。したがって、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くことができず、割れ等の欠陥が生じる。そこで、鋳片の駆動に関与しないダミーバーを駆動する駆動ロールを、鋳片を駆動する駆動ロールとは異なる方法で制御することにより、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜く。
【００５１】
<ダミーバーを駆動する駆動ロール>
鋳片又はダミーバーの引き抜き速度が初期状態の目標速度となるように、ダミーバーを駆動する駆動ロールの回転速度を制御する（速度ベースの制御、図３参照）。ここで、鋳片又はダミーバーの引き抜き速度とは、メジャーロール等により測定される鋳片又はダミーバーの引き抜き速度である。
【００５２】
例えば、図１において、メジャーロール３１に取り付けられた速度計６で鋳片又はダミーバーの引き抜き速度を測定する。測定された引き抜き速度は、速度計６から制御装置１０に送られる。鋳片及びダミーバーがメジャーロール３１に到達していないときは、例えば、鋳片又はダミーバーが通過したＩＮ側フリーロール又はＯＵＴ側フリーロールの回転速度を用いて引き抜き速度を算出し、算出した引き抜き速度が制御装置１０に送られる（図２参照）。制御装置１０で引き抜き速度が目標速度であるかを判断し、引き抜き速度が目標速度よりも速いとき又は遅いときは、引き抜き速度が目標速度となるように、制御装置１０からダミーバーを駆動する各駆動ロールの各モータへの信号が修正される。修正された信号を受けたモータは、その信号を基にダミーバーを駆動する駆動ロールを駆動させる。その後、鋳片及びダミーバーの引き抜き速度を測定し、制御装置１０で引き抜き速度が目標速度であるかを判断し、目標速度でないときは目標速度に近付くようにダミーバーを駆動する駆動ロールを制御することを繰り返す。これらの工程を繰り返すフィードバック制御を行うことで、鋳片及びダミーバーの引き抜き速度が目標鋳速度となるように制御する。ダミーバーを駆動しているロールは、鋳造開始時点から引き抜き速度を鋳造全長カウンターに積算することによりダミーバー後端のありざし位置Ｅを把握することで判断する。
【００５３】
上記により、初期状態において、鋳片を定常状態と同様な駆動状態で駆動しつつ目標速度でダミーバー及び鋳片を引き抜くことができるため、定常状態のときと同様な品質の良い鋳片が得られる。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、「初期状態」と「定常状態」とで駆動ロールの制御を切り替える。
「定常状態」では、各駆動ロールが分担する駆動力の配分比が目標配分比となるように制御することで、前後の駆動ロールを同様な駆動状態にすることができるため、駆動ロール間の鋳片に過大張力や押込力が作用しないようにすることができる。また、鋳造速度が目標速度となる合計駆動力を採用することで、目標速度で鋳造できるようになる。したがって、定常状態に、品質の良い鋳片が得られる。
「初期状態」では、鋳片を駆動する各駆動ロールに過去の定常状態の各駆動ロールの駆動力が発生するようにすることで、鋳片を駆動する駆動ロールを定常状態のときと同様な駆動状態にすることができる。また、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くことができるように、ダミーバーを駆動する駆動ロールを制御する。これにより鋳片を定常状態と同様な駆動状態で駆動しつつ、目標速度で鋳片及びダミーバーを引き抜くことができる。したがって、初期状態のときに、定常状態のときと同様な品質の良い鋳片が得られる。
よって、初期状態及び定常状態のいずれの状態でも、品質の良い鋳片が得られる。
【００５５】
定常状態では、各駆動ロール対においてＩＮ側ロールの駆動力とＯＵＴ側ロールの駆動力との合計駆動力が、全駆動ロール対の合計駆動力の平均値の±２０％以内であることが好ましい。例えば、図１に示す８対の駆動ロール対の合計駆動力の平均値が５０ｔｏｎｆである場合、各駆動ロール対の合計駆動力は４０ｔｏｎｆ以上６０ｔｏｎｆ以下であることが好ましい。合計駆動力が平均値の±２０％以内であると、鋳造方向に隣り合う駆動ロール間の鋳片に過大な張力や押込力が作用しにくいため、定常状態のときに品質の良い鋳片が確実に得られる。
【００５６】
また、駆動ロールを制御する際、各駆動ロール対でＩＮ側駆動ロールの駆動力とＯＵＴ側駆動ロールの駆動力を同じ大きさにしてもよく、異なる大きさにしてもよい。例えば、ＯＵＴ側駆動ロールの駆動力（駆動力配分比）をＩＮ側駆動ロールの駆動力（駆動力配分比）よりも大きくしてもよい。
【実施例】
【００５７】
初期状態及び定常状態の駆動ロールの制御方法を変えて、本発明の効果を確認する実験を行った。
【００５８】
垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、表２に示す鋼種の鋳片を鋳造した。本実験では、水平割れが発生しにくい鋼種で実験した。連続鋳造機の垂直部長さは２．９ｍであり、円弧部曲半径は１０.７ｍであり、メニスカスから矯正開始点までの距離は１９．４ｍであり、メニスカスから矯正終了点までの距離は２０．９ｍである。連続鋳造機には、２０対の駆動ロール対が並設されている。各駆動ロール対はＩＮ側駆動ロールとＯＵＴ側駆動ロールから構成されているため、合計４０本の駆動ロールが連続鋳造機に設置されている。
【００５９】
【表２】
2017177163.tif 000005
【００６０】
表３には、駆動ロールの制御方法及び実験結果を示している。表３では、本発明と同じ駆動方法を実施したときを「〇」とし、本発明と異なる駆動方法を実施したときを「×」としている。図４には、表３に示す「均一駆動」の駆動力配分比を図示している。均一駆動とは、ＩＮ側駆動ロールとＯＵＴ側駆動ロールの駆動力配分比が同じになるようにした制御である。図５には、表３に示す「ＯＵＴ強駆動」の駆動力配分比を図示している。ＯＵＴ強駆動とは、ＯＵＴ側駆動ロールの駆動力配分比がＩＮ側駆動ロールの駆動力配分比よりも大きくなるようにした制御である。
【００６１】
【表３】
2017177163.tif 000006
【００６２】
駆動力Ｆ（Ｎ）は、以下の式から算出した。
Ｆ＝Ｔ×α÷Ｒ
ただし、
Ｆ：駆動ロール１本当たりの駆動力
Ｔ：モータのトルク出力（Ｎｍ）
α：モーターロール間のギアによる減速比（−）
Ｒ：ロール半径（ｍ）
である。
【００６３】
本実験の連続鋳造機の場合、２０対の駆動ロール対のうち上流から２対目の駆動ロール対の駆動ロールでは、α＝４３１、Ｒ＝０．１４５ｍである。
【００６４】
表３に示す実施例１,実施例２及び実施例３では、初期状態に下記の方法で絶対駆動力ベースの制御を行った。
本実験と同一サイズの駆動ロールを用い且つ初期状態の目標速度と同一速度で鋳造する等、初期状態の鋳造条件と同じ鋳造条件で鋳造した過去の鋳造において、定常状態の各駆動ロールのトルク実績をデータベース化した。この過去の鋳造では、本実験と同一鋼種の溶鋼を用いている。実施例１,実施例２及び実施例３の初期状態では、鋳片を駆動する駆動ロールの駆動力がこの過去の鋳造の定常状態のトルク実績となるように、鋳片を駆動する駆動ロールを制御した。
なお、ダミーバーとの連結部（ありざし部）から３ｍ以内の範囲の鋳片は定常状態と同様な品質を確保できないため、この範囲の鋳片を駆動するロールについては、ダミーバーを駆動する駆動ロールと同様に速度ベースの制御を行った。
【００６５】
タンディッシュ内の溶鋼目標温度を液相線温度＋２５℃に設定し、目標温度±１０℃以内に制御できた鋳造について、水平割れが発生しているかを調査することで品質の良い鋳片が得られるかを評価した。
【００６６】
（水平割れ調査方法）
初期状態に鋳造した鋳片（ダミーバーとの連結部（ありざし部）から１０〜２０ｍの範囲）と定常状態に鋳造した鋳片とを、それぞれ、鋳造方向に沿って切断し（図４参照）、鋳造方向に４０ｍｍの長さの横断面サンプルを採取した。
水平割れには、下記のＡ)及びＢ)の２種類の割れがある。
Ａ)サンプルの横断面をフライス仕上げした段階で、既に開口している水平割れ
Ｂ)鋳造時に凝固界面で発生した割れに濃化溶鋼が吸い込まれた結果、偏析が生じ、偏析線となった軽微な水平割れ
Ｂ)の水平割れは、サンプルの横断面をフライス仕上げした段階では開口していないため、酸で腐食して偏析を溶解させることで検出される。
本実験で用いた鋼種では水平割れが発生しにくいため、既に開口している水平割れ（Ａ）は発生しない。そこで、上記鋼種でも、軽微な水平割れ（Ｂ）が発生するかを調査した。
【００６７】
サンプルの横断面をフライス仕上げした後、温塩酸によるマクロ腐食を行い、サンプルの両側狭面から１４０ｍｍ以内且つ厚み中心から８０ｍｍ以内の範囲に検出された水平割れの長さを測定した。これまでの経験上、水平割れ長さが５０ｍｍ未満である場合は、圧延後、水平割れが開口するような実害が生じていないが、水平割れ長さが５０ｍｍ以上である場合は、製品に超音波探傷試験を実施すると、水平割れが発生した位置に欠陥が検出されることがわかっている。そこで、サンプル１横断面当たりの水平割れ長さが５０ｍｍ未満であるか、５０ｍｍ以上であるかを合否判断基準をとし、サンプル１横断面当たりの水平割れ長さが５０ｍｍ未満であるときは品質の良い鋳片が得られると判断し（「〇」）、サンプル１横断面当たりの水平割れ長さが５０ｍｍ以上であるときは品質の良い鋳片が得られないと判断した（「×」）。
【００６８】
表３の結果から、本発明の制御方法を実施した実施例１、実施例２及び実施例３では、初期状態及び定常状態のどちらも水平割れ長さが５０ｍｍ未満であった。したがって、初期状態及び定常状態のどちらも品質の良い鋳片が得られる。また、実施例１及び実施例２では、ＩＮ側駆動ロールとＯＵＴ側駆動ロールの駆動力（駆動力配分比）を均一駆動とし、実施例３ではＯＵＴ強駆動としたが、どちらの駆動方法でも品質の良い鋳片が得られることがわかった。
【００６９】
定常状態だけに着目すると、定常状態に相対駆動力ベースで制御したときは（実施例１,実施例２,実施例３,比較例２,比較例３,比較例５,比較例６,比較例８,比較例９）、定常状態に品質の良い鋳片が得られることがわかった。また、初期状態に着目すると、鋳片を駆動するロールを絶対駆動力ベースで制御し且つダミーバーを駆動する駆動ロールを速度ベースで制御したとき、初期状態に品質の良い鋳片が得られることがわかった（実施例１,実施例２,実施例３）。
【００７０】
一方、本発明の制御方法以外の方法を実施したときは（比較例１〜９）、水平割れ長さが５０ｍｍ以上となったため、品質の良い鋳片が得られないことがわかった。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７２】
例えば、上述した実施形態では、定常状態においてある目標速度で鋳造するための合計駆動力が３２０ｔｏｎｆである場合を説明したが、合計駆動力は目標速度によって変化する。例えば、別の目標速度で鋳造するための合計駆動力は４８０ｔｏｎｆである場合がある。この場合、駆動力配分比が１０であるとき、本実施形態の連続鋳造機を用いると、各駆動ロールの駆動力は以下の式から３０ｔｏｎｆとなる。
2017177163.tif 000007
【００７３】
また、上述した実施形態では、定常状態に全駆動ロールの駆動配分比を１０とする例を説明したが、駆動力配分比は全て同じ値でなくてもよい。
【００７４】
また、上述した実施形態では、垂直曲げ型連続鋳造機を用いて説明したが、湾曲型連続鋳造機を用いる場合にも本発明の制御方法を利用することができる。
【００７５】
また、上述した実施形態では、８対の駆動ロール対を備えた連続鋳造機を用いて説明したが、駆動ロール対の数、配置及び形状等は変更可能である。また、フリーロール対の数、配置及び形状等も変更可能である。
【００７６】
また、上述した実施形態では、初期状態と定常状態とで駆動ロールの制御を切り替えたが、定常状態終了後にさらに駆動ロールの制御を切り替えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１          タンディッシュ
２          浸漬ノズル
３          鋳型
４, ５１,５２,５３,６１,６２,６３      ロール
５          トルク検出器
６          速度計
１０        制御装置
１１,１２,１３,１４,１５,１６,１７,１８      駆動ロール対
２１        ＩＮ側駆動ロール
２２        ＯＵＴ側駆動ロール
３１        ＩＮ側フリーロール（メジャーロール）
４１        駆動力算出部
４２        記憶部
５０        ダミーバー検出器
１００      連続鋳造機
１０１        溶鋼
Ｍ１Ｕ,Ｍ２Ｕ,Ｍ３Ｕ,Ｍ４Ｕ,Ｍ５Ｕ,Ｍ６Ｕ,Ｍ７Ｕ,Ｍ８Ｕ,Ｍ１Ｌ,Ｍ２Ｌ,Ｍ３Ｌ,Ｍ４Ｌ,Ｍ５Ｌ,Ｍ６Ｌ,Ｍ７Ｌ,Ｍ８Ｌ      モータ
【図１】
2017177163.tif 000008
【図２】
2017177163.tif 000009
【図３】
2017177163.tif 000010
【図４】
2017177163.tif 000011
【図５】
2017177163.tif 000012
【図６】
2017177163.tif 000013
【図７Ａ】
2017177163.tif 000014
【図７Ｂ】
2017177163.tif 000015
【図８Ａ】
2017177163.tif 000016
【図８Ｂ】
2017177163.tif 000017
【図９】
2017177163.tif 000018