JP7250136B2 - 鋳造金属製品のクレータエンド位置の決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造金属製品のクレータエンド位置の決定方法、金属製品の鋳造方法、および連続鋳造機に関する。

図１に示すように、連続鋳造機１１または連続鋳造機は、取鍋から溶融金属を受け取るためのタンディッシュ１２と、タンディッシュから金属の流れを受け取り、金属をスラブなどの鋳造製品１に形成するための鋳型１３と、金属製品が凝固する際に金属製品を搬送および／または形成するための複数のロール１４と、を備える。スラブ１は、鋳型を出るときに溶融コアを有し、このコアは、スラブが出力端１５まで移動経路に沿ってロールによって搬送されるときに凝固し、出力端１５でスラブは切断されるか、または別の方法でさらに処理される。スラブが完全に凝固する瞬間は、クレータエンド１６または固体プールエンドと呼ばれる。

クレータエンドの位置を知ることは、鋳造設備の適切な作業に不可欠である。実際、スラブが設備を出るときに完全に凝固していない場合には、製品の重要な膨らみに起因して鋳造設備の停止を引き起こす可能性がある。さらに、このクレータエンド位置は、主に鋳造プロセスパラメータ、特に鋳造速度に依存するため、クレータエンド位置を知ることにより、鋳造速度を正確に監視することができ、したがって生産性を高めることができる。これはまた、鋳造スラブの中心偏析および多孔性を低減するために、その凝固状態に応じてストランドに所定の圧力を加えることからなる、いわゆる動的軽圧下法を適用するために重要である。

米国特許出願公開第２０１８／０１６１８３１号明細書は、隣接するロールの負荷間の差を計算するために、ロールの各々を支持する２つの軸受のうちの一方のハウジング上またはハウジング内に一対の負荷センサが配置される監視方法を記載している。この差がしきい値を下回ると、クレータエンドに達する。この方法は、ロールの変更がある場合にのみセンサを導入することを意味し、センサが故障している場合には、関連するロールおよびセンサを交換するために装置を停止し、フルセグメントを取り外す必要がある。

特開２０１３－１２３７３９号公報には、ロールを支持する少なくとも１つの上側セグメントの入口側および出口側に変位センサを配置し、ストランドが下方を走行するときの前記セグメントの変位を測定する方法が記載されている。測定された変位が０．１ｍｍ以上である場合、ストランドは完全に凝固したと見なされる。この方法は正確ではなく、０．１ｍｍの変位は検出が困難であり、製品の欠陥、特に平坦度欠陥の影響を受けやすい。

特開平９－２２５６１１号公報には、ロールチョックの下端にひずみゲージを貼り付けてクレータエンドを検出する方法が記載されている。この方法は、ロールの変更がある場合にのみセンサを導入することを意味し、センサが故障している場合には、関連するロールおよびセンサを交換するために装置を停止し、フルセグメントを取り外す必要がある。

米国特許出願公開第２０１８／０１６１８３１号明細書 特開２０１３－１２３７３９号公報 特開平９－２２５６１１号公報

したがって、正確であり、かつ高度なメンテナンスを必要とせずにスタンド上で容易に実施することができる、鋳造金属製品のクレータエンド位置決定方法が必要とされている。

この問題は、鋳造中の鋳造金属製品のクレータエンド位置を決定する方法によって解決され、前記クレータエンド位置は、鋳造金属製品が完全に凝固する位置であり、前記方法は、
ａ．鋳造金属製品の上方および下方にそれぞれ配置されたロールを担持する複数の上側および下側セグメントフレームを具備する連続鋳造機で溶融金属を鋳造するステップと、
ｂ．金属製品が完全に凝固する連続鋳造機内の位置Ｐ_ｅｓｔを推定するステップと、
ｃ．少なくとも、推定位置Ｐ_ｅｓｔの最も近い上側セグメントフレームの曲げを測定するステップと、
ｄ．前記測定された曲げに基づいてクレータエンドの位置Ｐ_ｍｅｓを計算するステップと、
を備える。

本発明による方法はまた、個別に、またはすべての可能な技術的組み合わせに従って考慮される、以下の任意選択の特徴を備えることができる。
－曲げは、少なくとも最も近い上側セグメントフレームの２つの端部で測定される。
－金属製品が完全に凝固する連続鋳造機内の位置Ｐ_ｅｓｔの推定は、モデルを用いて実行される。

本発明はまた、鋳造速度Ｓで金属製品を鋳造する方法に関し、前記鋳造速度Ｓは、前述の方法によって決定されるクレータエンド位置に従って監視される。鋳造速度Ｓの監視は、クレータエンド位置と連続鋳造機の出力端との間の距離を最小にするように行われ得る。金属製品の鋳造は、金属製品への動的軽圧下の適用を具備することができ、鋳造速度は、前記動的軽圧下がクレータエンド位置に達する前に金属製品に適用されるように監視される。

本発明はまた、金属製品を鋳造する連続鋳造機に関し、前記連続鋳造機は、
鋳造金属製品の上方および下方にそれぞれ配置された、ロールを担持する複数の上側および下側セグメントフレームと、
少なくとも１つの上側セグメントフレーム上に配置され、曲げ測定信号を発することができる少なくとも１つの曲げ測定手段と、
前記曲げ測定信号を受信し、前記測定された曲げ信号に基づいてクレータエンドの位置Ｐ_ｍｅｓを計算することができるプロセッサと、を備え、前記クレータエンド位置は、鋳造金属製品が完全に凝固する位置である。

本発明による連続鋳造機はまた、別個に、またはすべての可能な技術的組み合わせに従って考慮される以下の任意選択の特性を備えることができる。
曲げ測定手段はゲージセンサである。
少なくとも１つの上側フレームは、その端部の各々にそれぞれ配置された少なくとも２つの曲げ測定手段を備える。

本発明の他の特徴および利点は、以下の説明を読むことで明らかになるであろう。

本発明を説明するために、非限定的な例として、特に以下を表す図を参照して、試行が行われ、説明される。

鋳造装置または鋳造機を示す図である。 鋳造機のセグメントを示す図である。 鋳造速度および２つの曲げ測定手段によって行われる曲げ測定を表す一組の３つの曲線を示す図である。 本発明による方法を使用することによって得ることができる結果を示す図である。

図２は、金属製品１を鋳造するための連続鋳造機のセグメント５を示す。金属製品１は、上側セグメントフレーム２Ａと下側セグメントフレーム２Ｂとの間を進み、各セグメントフレーム２Ａ、２Ｂはロール３を担持する。各ロール３は、ロールショック４と、ロールショック４とロール３との間を接合する軸受６と、を介してセグメントフレーム２Ａ、２Ｂに接続されている。上側および下側セグメントフレーム２Ａ，２Ｂは、梁７によって連結されている。本発明による方法では、鋳造された各新しい製品ごとに、例えば新しい鋼グレードごとに、および／または鋳造速度が変更されるたびに、クレータエンドの位置Ｐ_ｅｓｔ、すなわち鋳造製品が完全に凝固する点が推定される。この推定は、例えば、Ａｂａｑｕｓ、統計モデルまたは物理モデルを使用して行うことができる。次いで、この推定位置の最も近い上側セグメントフレーム２Ａの曲げが測定される。この測定は、ひずみゲージ、伸び計または任意の他の適切な曲げ測定手段８によって行われてもよい。曲げ測定手段８は、図１に示すように、上側セグメントフレーム２Ａの外面に配置されてもよい。それは、セグメントフレームに接着または溶接されてもよい。好ましい実施形態では、曲げ測定は、セグメントフレーム２Ａの入口および出口で行われ、入口は、ストランドがロール間を最初に進む側であり、出口は、ストランドがセグメントを離れる反対側である。クレータエンドの推定位置が２つのセグメントの間にある場合、両方のセグメントに対して曲げ測定が実行される。鋳造製品または鋳造速度変動の範囲が広い場合、測定手段は、新しい鋳造キャンペーンごとに測定手段を追加または変位させる必要なく、すべての構成で曲げを測定できるように、複数の上側セグメントフレームに設置される。この測定の原理は、柔らかい状態から中実な状態へ製品の状態が変化すると、金属製品によってセグメントのロールに加えられる負荷が、溶鋼静圧の減少または増加に起因して変化するという事実に基づいている。これは、従来技術の方法がロールレベルでの測定に焦点を当てた理由を説明するが、本発明者らは、この負荷変動がセグメントフレームに伝達され、適切なセンサによって測定されるのに十分な割合であることを発見した。例示として、セグメントフレームは１ｍ^３の体積の銑鉄で作られている。

曲げが測定されると、前記曲げに基づいてクレータエンドの位置Ｐ_ｍｅｓを計算することが可能である。１つの曲げ測定のみが実行される場合、測定された信号は、柔らかい状態の曲げの所定の値と比較されることができ、測定された曲げが前記値を下回る場合には、セグメントフレームに加えられる負荷が柔らかい状態で予想されるよりも低く、そのため金属製品が既に凝固していることを意味する。したがって、クレータエンドは、曲げ測定手段位置の前に位置する。測定された曲げが所定の値以上である場合には、それはクレータエンドが前記測定手段の後に位置することを意味する。曲げ測定値と所定の値との間の差に応じて、センサの位置とクレータエンド位置との間の距離を計算することが可能である。

複数の曲げ測定手段が使用される場合、それぞれの測定手段によって測定された曲げを比較することが可能であり、それぞれの信号の最大の曲げ変動を有する測定センサの２つの位置の間にクレータエンドが位置する。これを図２に示す。この例では、伸縮計である２つの曲げ測定手段の信号は、鋳造速度の関数で表される。これらの２つの伸縮計は、それぞれ前記セグメントの入口および出口において上側セグメントフレームに設置された。点線枠内の信号を見ると、所与の鋳造速度に対して、伸縮計１は柔らかい製品を「見て」おり、曲げは高く、伸縮２は中実の製品を「見て」おり、曲げは低い。したがって、クレータエンド位置は、これら２つの曲げ測定手段の位置の間にある。

鋳造速度変動を乗算し、本発明による方法でクレータエンド位置を計算することにより、凝固したスラブの所与のグレードおよび所与の厚さに対して、クレータエンドを有することができる最大鋳造速度、したがって鋳造機内のスラブの完全凝固を有することができる最大鋳造速度を正確に決定することが可能である。これを図３に示す。

図３は、鋳造速度に応じて本発明による方法で決定されたクレータエンド位置を示す図である。実際には、本発明による方法は、所与の鋳造速度に対して数回実行され、次いで、前記鋳造速度が増加され、クレータエンド位置が鋳造機の出力端にほぼ到達するまでクレータエンド位置が決定されるなどして、損傷を回避した。点線は鋳造物の最大長さ、すなわち出力端１５であり、長さゼロはタンディッシュ出口である。グラフに見られるように、この所与の金属製品について、鋳造機内にクレータエンドを有するために許容される最大速度は１．６０ｍ／ｓである。この最大速度を知ることにより、鋳造物の生産性を高めることができる。

本発明による方法を使用すると、クレータエンド位置を正確かつ確実に検出することが可能である。実際、上側セグメントフレーム上で測定が実行されると、測定手段は前記フレーム上に配置され、それらが機能し、欠陥センサを交換するために鋳造機の停止および部品交換を待つ必要がない限り、測定を実行することができる。

Claims (9)

1. 鋳造中の鋳造金属製品のクレータエンド位置を決定する方法であって、前記クレータエンド位置は、鋳造金属製品が完全に凝固する位置であり、前記方法は、
   ａ．鋳造金属製品の上方および下方にそれぞれ配置されたロールを担持する複数の上側および下側セグメントフレームを具備する連続鋳造機で溶融金属を鋳造するステップと、
   ｂ．金属製品が完全に凝固する連続鋳造機内の位置Ｐ_ｅｓｔを推定するステップと、
   ｃ．少なくとも、推定位置Ｐ_ｅｓｔ に最も近い上側セグメントフレームの曲げひずみを測定するステップと、
   ｄ．前記測定された曲げひずみに基づいてクレータエンドの位置Ｐ_ｍｅｓを計算するステップと、
   を備える方法。
2. 曲げひずみは、推定位置Ｐ _ｅｓｔ に最も近い上側セグメントフレームにおける少なくとも２つの位置で測定される、請求項１に記載の方法。
3. 金属製品が完全に凝固する連続鋳造機内の位置Ｐ_ｅｓｔの推定は、モデルを用いて実行される、請求項１または２に記載の方法。
4. 鋳造速度Ｓで金属製品を鋳造する方法であって、前記鋳造速度Ｓは、請求項１～３に記載の方法によって決定されるクレータエンド位置に従って監視される、方法。
5. 鋳造速度Ｓは、クレータエンド位置と連続鋳造機の出力端との間の距離を最小にするように監視される、請求項４に記載の金属製品を鋳造する方法。
6. 動的軽圧下が金属製品に加えられ、クレータエンド位置に達する前に前記動的軽圧下が金属製品に加えられるように鋳造速度が監視される、請求項４に記載の金属製品を鋳造する方法。
7. 金属製品（１）を鋳造する連続鋳造機であって、前記連続鋳造機は、
   鋳造金属製品（１）の上方および下方にそれぞれ配置された、ロール（３）を担持する複数の上側（２Ａ）および下側（２Ｂ）セグメントフレームと、
   少なくとも１つの上側セグメントフレーム（２Ａ）上に配置され、曲げひずみ測定信号を発することができる少なくとも１つの曲げひずみ測定手段（８）と、
   前記曲げひずみ測定信号を受信し、前記測定された曲げひずみ測定信号に基づいてクレータエンドの位置Ｐ_ｍｅｓを計算することができるプロセッサと、を備え、前記クレータエンド位置は、鋳造金属製品が完全に凝固する位置である、連続鋳造機。
8. 曲げひずみ測定手段はゲージセンサである、請求項７に記載の連続鋳造機。
9. 少なくとも１つの上側フレーム２Ａは、その端部の各々にそれぞれ配置された少なくとも２つの曲げひずみ測定手段を備える、請求項７または８に記載の連続鋳造機。

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