(57)【要約】【課題】連続鋳造鋳片の短辺の形状を、幅変更中においても測定することができる形状測定装置を提供する。【解決手段】連続鋳造鋳片の短辺面に対して水柱を形成する水柱ノズルと、その水柱ノズルの内部に設けられ、水柱を介して鋳片短辺面との距離を計測する超音波プローブとからなる距離計測器を、鋳片短辺幅方向に少なくとも３個並べて配設した鋳片短辺の形状測定装置であって、当該形状測定装置は、鋳片短辺サポートロールの下流に配設され、かつ、モールドの幅データをトラッキングし、あるいは、直前に測定した形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離に基づき、形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離を一定に制御する。【選択図】図３
2009160620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造鋳片の短辺面に対して水柱を形成する水柱ノズルと、その水柱ノズルの内部に設けられ、水柱を介して鋳片短辺面との距離を計測する超音波プローブとからなる距離計測器を、鋳片短辺幅方向に少なくとも３個並べて配設した鋳片短辺の形状測定装置であって、当該形状測定装置は、鋳片短辺サポートロールの下流に配設され、かつ、幅変更中の鋳片幅の変動に合わせて形状測定装置を移動させる追従機構を有することを特徴とする連続鋳造鋳片の短辺形状測定装置。
【請求項２】
上記追従機構は、モールドの幅データをトラッキングし、形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離を一定に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造鋳片の短辺形状測定装置。
【請求項３】
上記追従機構は、直前に測定した形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離に基づき、当該距離を一定に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造鋳片の短辺形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造鋳片の短辺形状測定装置に関し、特に、鋼の連続鋳造設備のモールド下方において、鋳片短辺が膨出することにより起こるブレークアウトを検知するのに有効な短辺形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造における重大トラブルの一つにブレークアウトがある。これは、鋳造中の鋳片表面に形成された凝固殻（凝固シェル）の一部がモールド下方において破断し、凝固シェル内部の溶鋼が外部に噴出する現象である。ブレークアウトが発生すると、鋳造が不可能となるだけでなく、事後処理に多大の時間と労力を要するため、鋼の生産に重大な影響を及ぼす。そのため、連続鋳造設備においては、ブレークアウトを予知し、防止することは極めて重要な事項である。
【０００３】
ブレークアウトには、モールド内表面に凝固シェルが焼き付き、そのまま鋳片の引き抜きを続行した場合に、凝固シェルが破断して起こる、いわゆる拘束性ブレークアウトと、モールド短辺と鋳片短辺との接触が悪くて、凝固の進行が遅れ、シェルが薄くなった場合に、モールド下流で鋳片短辺が溶鋼静圧によって外側に膨らむことにより、鋳片短辺面と長辺面との境界部（コーナー部）でシェルが破断して起こるブレークアウトとがある。
【０００４】
後者の鋳片短辺面が膨らんで起こるブレークアウトを予知するには、鋳片短辺面の形状（凹凸）を測定することが有効である。この方法としては、鋳片短辺表面にガイドローラを接触させて、その変位を測定する方法や、渦流式距離計で測定する方法、レーザ光線や赤外線等を用いて光学的に測定する方法等が考えられるが、鋳片温度が１０００℃以上の高温であり、周囲が水蒸気、水滴、粉塵等に満ちた劣悪な環境下では、実現性に乏しい。
【０００５】
この問題を解決する技術としては、特許文献１に記載された形状測定装置がある。この装置は、水柱ノズルから鋳片の短辺面に向けて冷却水を加圧供給して水柱を形成し、それと同時に超音波プローブから超音波を、上記水柱を介して鋳片短辺面に向けて送信し、反射して水柱を介して戻ってきた超音波を受信し、送信から受信までの時間を計測することで超音波プローブと鋳片短辺面との間の距離を測定する距離計を、モールド直下の鋳片幅方向に複数個（少なくとも３個）並べて配設したものである。
【特許文献１】特開２００２−３３１３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、鋼の連続鋳造では、モールドから引き抜いた鋳片は、未凝固の溶鋼が薄い凝固シェルで包まれたものである。この鋳片は下降するにつれ、表面が水あるいは水ミストのスプレーで冷却されて凝固シェルの厚さが増す一方、溶鋼静圧も上昇する。そこで、凝固シェルがこの圧力で膨出しないよう、鋳片表面をサポートロールで支えることが行われている。
【０００７】
特に、高速鋳造を行う連続鋳造機には、モールドから引き抜いた鋳片短辺面の膨らみを防止するためのサポートロールが配設されており、このサポートロールは、鋳片の鋳造幅が一定な定常鋳造時においては、モールド幅の位置で鋳片を支えている。しかし、鋳片の幅変更中は、鋳片短辺面は、サポートロールの支持を受けることができない。図１は、幅変更時におけるモールド短辺とサポートロールの動きを説明する模式図であり、図１（ａ）は、鋳片幅Ｗ１で鋳造中の状態を、図１（ｂ）は、鋳片幅を変更するため、サポートロールが後退した状態を、図１（ｃ）は、鋳片幅変更中（縮小中）の状態を、および、図１（ｄ）は、鋳片幅をＷ１からＷ２への変更終了後、サポートロールが鋳片の支持を再開した状態を示したものであり、図中、１は鋳片、２はモールド短辺、４はサポートロールである。すなわち、幅変更中の鋳片短辺面は、サポートロールは後退しており、サポートロールの支持から開放されている。そのため、サポートロールの支持のない幅変更中は、鋳片短片面が膨出を起こし易く、この膨出量が、鋳造速度や冷却水量の関係で、許容量を超えるような場合には、ブレークアウトを起こす危険性が高くなる。したがって、幅変更中においても、鋳片短辺面の膨出量を常時測定することが必要とされる。
【０００８】
しかし、上記特許文献１に記載の水柱を介した超音波ブローブによる形状測定装置は、水柱を維持するために極力測定対象である鋳片短辺面まで近づける必要があり、通常、その水柱の長さは７０〜８０ｍｍ程度であるとされている。そこで、上記サポートロール後退時における鋳片短辺面の膨出量を測定するため、従来は、形状測定装置５をモールド短辺直下の位置（図２のＡの位置）にモールド短辺と抱き合わせて設置されていた。しかし、サポートロール開放中における鋳片短辺面の膨出は、モールド直下よりも下流で進行するのが普通である。したがって、ブレークアウトを精度よく検知するには、形状測定装置を、モールド直下のＡの位置ではなく、ある程度膨らみが進行したモールド下流側に設置する必要がある。
【０００９】
そこで、形状測定装置５を、モールド下流にあるサポートロールに抱き合わせて設置する（図２のＢの位置）ことが検討された。しかし、この場合には、サポートロールを開放している幅変更中は、形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離が開きすぎているため、短辺形状を精度よく測定することが難しいという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、連続鋳造鋳片の短辺の形状を、幅変更中においても測定することができる形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上記課題を解決するべく検討を重ねた。その結果、形状測定装置を、サポートロールよりも下流に単独で配設し、その形状測定装置には、鋳片幅方向に移動可能としかつ形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離を一定に保持する追従機構を持たせることで、上記課題を解決できることに想到し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、連続鋳造鋳片の短辺面に対して水柱を形成する水柱ノズルと、その水柱ノズルの内部に設けられ、水柱を介して鋳片短辺面との距離を計測する超音波プローブとからなる距離計測器を、鋳片短辺幅方向に少なくとも３個並べて配設した鋳片短辺の形状測定装置であって、当該形状測定装置は、鋳片短辺サポートロールの下流に配設され、かつ、幅変更中の鋳片幅の変動に合わせて形状測定装置を移動させる追従機構を有することを特徴とする連続鋳造鋳片の短辺形状測定装置である。
【００１３】
本発明の短辺形状測定装置における上記追従機構は、モールドの幅データをトラッキングし、形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離を一定に制御するものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の短辺形状測定装置における上記追従機構は、直前に測定した形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離に基づき、当該距離を一定に制御するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来、測定が難しいか精度よい測定が不可能であった連続鋳造機の幅変更中における短辺形状を精度よく測定することができるので、幅変更中の短辺面膨出によるブレークアウトの危険性を確実に検知することが可能となる。また、本発明の形状測定装置を用いることにより、連続鋳造を高速でも安定して行うことができるので、生産性の向上にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図３は、本発明に係る形状測定装置の第１の実施の形態を示す全体構成図であり、モールド短辺間距離を順次狭めて、鋳片幅を縮小している状態を示したものである。図中、１は鋳片、１´は鋳片の短辺面、２はモールド短辺、２´は２の幅変更装置、３はモールド短辺の幅制御装置、４はモールド直下のサポートロール、４´は４の幅方向位置変更装置、５は本発明に係る形状測定装置、５´は５の幅方向位置変更装置、６はライン主幹計算機である。
【００１７】
図３において、モールド直下のサポートロール４は、幅変更中であるため、位置変更装置４´により後退させられており、鋳片短辺面１´とは接触していない。そのため、鋳片短辺面１´は、膨出を起こし易い状態となっている。そして、本発明に係る形状測定装置５は、サポートロールの下方に、サポートロールとは分離独立して、位置変更装置５´を介して鋳片幅方向に移動可能に設置されている。
【００１８】
そして、第１の実施の形態では、モールド短辺２の下端幅のデータを、幅変更制御装置３を介してライン主幹計算機６に取り込み、この幅データと鋳造条件（注入速度、鋳込速度）とから、本発明の形状測定装置５が設置された位置における鋳片幅をトラッキング（予測）し、そのトラッキングデータに基づいて、形状測定装置５と鋳片短辺面１´との間の距離を適正距離Ｌ０に保持するべく、形状測定装置５の位置を位置変更装置５´を介して制御している。
【００１９】
したがって、上記形状測定装置であれば、連続鋳造機の短辺形状を、幅変更中においても測定することができ、ひいては、幅変更中におけるブレークアウトの検知が可能となる。なお、上記形状測定装置と鋳片短辺面と適正距離Ｌ０は、水柱が維持できる距離であればよく、厳しい精度は必要ないが、実用的には、５０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。なお、上記形状測定装置の位置変更装置５´としては、例えば、モーターシリンダをアクチュエータとしたもの用いることができる。
【００２０】
次に、図４は、本発明に係る形状測定装置の第２の実施の形態を示す全体構成図を示したものであり、図３と同様、モールド幅を狭めて鋳片幅を縮小する幅変更を行っている状態を示しており、モールド直下のサポートロール４は、後退し、鋳片短辺面とは接触していない。そのため、鋳片短辺は、膨出を起こし易い状態となっている。また、本発明に係る形状測定装置５は、サポートロールの下方に、サポートロールと分離独立して、鋳片幅方向に移動可能に設置されている。ただし、図４は、形状測定装置の幅方向位置制御装置７が設置されていること、モールド短辺の幅制御装置３がない点において、図３と相違している。
【００２１】
そして、第２の実施の形態では、形状測定装置の測定データ、すなわち、形状測定装置５と鋳片短辺面１´との間の距離データを、幅方向位置制御装置７を介してライン主幹計算機６に定期的に取り込んでいる。上記ライン主幹計算機６では、その距離データＬと、予め設定しておいた形状測定装置５と鋳片短辺面１´との間の適正距離Ｌ０とを対比し、上記距離データＬが、適正距離Ｌ０となるよう、形状測定装置の幅方向位置変更装置５´を介して形状測定装置５の位置を制御する。
【００２２】
すなわち、この実施の形態では、本発明の形状測定装置で、形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離Ｌを周期的に測定すると共に、この値Ｌを、幅方向位置制御装置７を介して、主幹計算機６に取り込み、予め設定された本発明の形状測定装置と鋳片短辺面との間の適正距離Ｌ０とを対比し、Ｌ−Ｌ０＞０であれば、Ｌ−Ｌ０＝０になるよう、位置変更装置５´を介して形状測定装置５の位置を狭める方向に移動させ、逆にＬ−Ｌ０＜０であれば、Ｌ０−Ｌ＝０になるよう、位置変更装置５´を介して形状測定装置５の位置を広める方向に移動させる。この操作を定期的に継続して行うことによって、測定装置と鋳片短辺面との間の距離を常に形状測定に適正な値Ｌ０に制御することができるので、鋳片短辺の形状を精度よく測定することが可能となる。ここで、形状測定装置と鋳片短辺面との間の距離を基準値Ｌ０は、第１の実施の形態で説明したように、水柱を維持できる距離であればよく、５０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。また、上記形状測定装置の幅方向への移動は、例えば、モーターシリンダをアクチュエータとして用いることができる。
【００２３】
上記に説明した本発明の形状測定装置を連続鋳造機に設置することにより、幅変更中においても連続鋳造鋳片の短辺面における膨出を精度よく測定することができるので、ブレークアウトの検知や防止に大いに貢献することができる。また、本発明の形状測定装置の設置により、高速鋳造作業を安定して行うことが可能となるので、生産性の向上にも大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】鋼の連続鋳造装置における幅変更の方法を説明する図である。
【図２】従来技術における短辺形状測定装置の設置位置を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の全体構成を説明する図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の全体構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：鋳片
１´：鋳片短辺面
２：モールド短辺
２´：モールド短辺の幅変更装置
３：モールド短辺の幅制御装置
４：サポートロール
４´：サポートロールの幅方向位置変更装置
５：形状測定装置
５´：形状測定装置の幅方向位置変更装置
６：ライン主幹計算機
７：形状測定装置の幅制御装置
【図１】
2009160620.tif 000003
【図２】
2009160620.tif 000004
【図３】
2009160620.tif 000005
【図４】
2009160620.tif 000006