連鋳鋳片の軽圧下方法
【課題】連続鋳造設備において実施する軽圧下において、正確な圧下勾配を実現するための熱膨張量補正方法を提供すること。
【解決手段】上下一対のロール８が配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路１１の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）をロール配置位置毎に求め、前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、前記回帰式により、各ロールの冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、前記各ロールの補正冷却水入出温度差と、予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係から、、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正する。
【解決手段】上下一対のロール８が配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路１１の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）をロール配置位置毎に求め、前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、前記回帰式により、各ロールの冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、前記各ロールの補正冷却水入出温度差と、予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係から、、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造される鋳片の凝固末期に鋳片の偏析を防止するために実施される連鋳鋳片の軽圧下方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備は、図１０に示すように、溶鋼１を鋳型２に注入し、この鋳型２で冷却して凝固させながら得られた鋳片を、鋳型２の下部に配置した複数のロール３をフレーム４に支持した複数のロールセグメント５で構成された鋳片支持構造を介して湾曲支持しながら搬出する構造を有している。
【０００３】
また、連続鋳造設備においては、図１０及び図１１に示すように、鋳片の偏析を防止するため凝固末期に、複数の軽圧下セグメント６より軽圧下が実施される。この軽圧下セグメント６においては、シリンダ７による軽圧下によって圧下反力を受けることにより、ロール８及びフレーム９が変形し、ロール間隔が数ｍｍ程度広がる。そのため、例えばロール一対あたり圧下量が１ｍｍ程度の軽圧下を行う場合、適正な圧下量設定ができず、ロール及びフレームの変形が原因で圧下量不足を生じ、偏析改善効果が不十分であったり、圧下し過ぎにより内部割れが発生したりしていた。
【０００４】
その対策としては、特許文献１に、鋳片実圧下量とフレーム変形量とロール変形量の合計にてロールの圧下量を設定する軽圧下方法が開示されている。
【０００５】
しかし、図１０及び図１１に示す軽圧下セグメント６においては、約１０００℃の鋳片を軽圧下することから、その鋳片の輻射熱を受けてフレーム９が熱膨張する。このフレーム９の熱膨張の問題は、上記特許文献１では考慮されていない。本発明者らの実測では、フレーム９の熱膨張によりロール間隔が約２ｍｍ広がることが確認されており、上記軽圧下において正確な圧下勾配を実現するために、その対策が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−００８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、連続鋳造設備において実施する軽圧下において、正確な圧下勾配を実現するための熱膨張量補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、軽圧下に使用するロールを冷却するための冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度を計測し、その温度差（冷却水入出温度差）に基づき熱膨張補正量を求め、ロールの圧下量を補正することを基本思想とする。具体的には、本発明は、以下の第１から第４の解決手段を提供する。
【０００９】
その第１の解決手段は、
「予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１０】
このように、実測による冷却水入出温度差の回帰式を求め、その回帰式により補正冷却水入出温度差を求めることで、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができ、各ロールの圧下量を正確に制御できる。
【００１１】
第２の解決手段は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１２】
この第２の解決手段では、ロールを複数のロールグループに分け、そのロールグループ配置位置毎に冷却水入出温度差を求めるようにしている。したがって、冷却水入出温度差をロール配置位置毎に求める場合に比べ、冷却水経路の冷却水入側温度及び冷却水出側温度を計測する温度センサの個数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００１３】
第３の解決手段は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１４】
この第３の解決手段は、上記第２の解決手段の変形であり、上記第２の解決手段では、ロールの圧下量の補正をロール毎に行うが、第３の解決手段では、ロールグループ毎に行う。ロールグループ配置位置間で冷却水入出温度差が小さい（回帰式の傾きが小さい）場合は、圧下量の補正をロールグループ毎に行っても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。
【００１５】
第４の解決手段は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１６】
この第４の解決手段では、実測による冷却水入出温度差に基づく回帰式を使用しない。ただし、第４の解決手段において冷却水入出温度差はロールグループ配置位置毎に計測されるから、そのロールグループに属するロールのロール配置位置毎の冷却水入出温度差は平均された値となり、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができる。ロールグループ内のロール配置位置間で冷却水入出温度差が小さい場合は、このようにロールグループ内の冷却水入出温度差の平均値を用いても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。
【００１７】
本発明においては、上述の熱膨張量補正に加え、軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正するようにしてもよい。この場合、本発明では、予め、ロール毎又はロールグループ毎に軽圧下する鋳片の軽圧下時の上限と下限からなる圧下反力適正範囲を求めておき、連鋳鋳片の軽圧下時の圧下反力が前記下限を下回った場合はロール又はロールグループの圧下量を増加させ、圧下反力が前記上限を上回った場合はロール又はロールグループの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、軽圧下に使用するロールを冷却するための冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度を計測し、その温度差（冷却水入出温度差）に基づき熱膨張量補正値を求め、ロールの圧下量を補正することで、各ロールの圧下量を正確に制御でき、軽圧下において正確な圧下勾配を実現することができる。これにより、高品質な鋳片を安定して製造することができる。
【００１９】
また、軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正することで、より正確な圧下勾配を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の一実施形態を模式的に示す。
【図２】本発明による熱膨張量補正の基本原理を示す。
【図３】熱膨張量補正値の求め方を概念的に示す。
【図４】ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiをロール番号順にプロットした例を示す。
【図５】図４のロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiに基づく回帰式を示す。
【図６】連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の他の実施形態を模式的に示す。
【図７】ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjをロール番号順にプロットした例とその回帰式を示す。
【図８】圧下反力を演算する機器構成を概念的に示す。
【図９】圧下反力（Ｐi）と変位（λm_i）の関係を概念的に示す。
【図１０】連続鋳造設備を示す。
【図１１】連続鋳造設備における軽圧下セグメントを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の一実施形態を模式的に示す。同図においてロール群は、上下一対のロール８を８個並列させて構成されている。各ロール８の圧下量は、シリンダ７によりロール（上側のロール）位置を制御することで制御される。
【００２３】
図１の実施形態では、上下一対のロール８が配置されたロール配置位置毎に独立して冷却水経路１１が設けられている。冷却水経路１１は各フレーム９内を巡り、ロール配置位置（上下一対のロール８）毎にこれを冷却する。各冷却水経路１１の入側及び出側には温度センサ１１ａ，１１ｂが設置されており、その温度センサ１１ａ，１１ｂにより各冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔi_inと冷却水出側温度Ｔi_outが計測される。ここで、ｉは、ロール群の上流から順に付されたロール番号であり、以下も同じである。図１の実施形態はｉ＝１，２，・・・，８となる。
【００２４】
図２は、本発明による熱膨張量補正の基本原理を示す。ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）により入力されたロール位置入力値δo_iに対して、熱膨張量補正値λt_iを加味してロール位置指令値δiを求め、このロール位置指令値δiに基づき各ロール８の位置を制御し、圧下量を制御する。なお、実際のロール位置はセンサによって計測されており、その計測されたロール位置がロール位置指令値δiに基づくロール位置と異なる場合は、その偏差に応じてロール位置入力値δo_iを補正する、いわゆるフィードバック制御を行う。
【００２５】
熱膨張量補正値λt_iを求めるには、概念的には図３に示すように、予め、冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔi_inと冷却水出側温度Ｔi_outとの温度差（冷却水入出温度差ΔＴi）と、フレーム９等の熱膨張による上下ロール隙間の変位との関係を求めておく。そして、実際に計測された冷却水入出温度差ΔＴiと上記図３の関係とから熱膨張量補正値λt_iを求める。すなわち、上記図３の関係において、実際に計測された冷却水入出温度差ΔＴiに対応する上下ロール隙間の変位が熱膨張量補正値λt_iである。ただし、個別の冷却水入出温度差ΔＴiから直接に熱膨張量補正値λt_iを求めると、その熱膨張量補正値が各ロール配置位置でバラついてしまう。これは、ロール配置位置毎のロール外径の加工誤差、ロール摩耗によるロール径差、ロールの熱変形量差等により、各ロール配置位置におけるロール８と鋳片の接触状態にバラツキが生じるためである。
【００２６】
そこで、本発明では、上述の熱膨張量補正値（冷却水入出温度差ΔＴi）のバラツキを抑えるために、個別の冷却水入出温度差ΔＴiに対して回帰処理あるいは平均化処理を行う。
【００２７】
以下、その実施の形態を説明する。
【００２８】
まず、図１の実施形態のように、ロール配置位置毎に冷却水入出温度差ΔＴiを求める場合について説明する。
【００２９】
この場合、ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiをロール番号順にプロットすると図４のようになる。このように、ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiにはバラツキがあるが、本実施形態では、図５に示すように、１番目のロール配置位置からｎ番目（本実施形態ではｎ＝８）のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求める。そして、この回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差ΔＴi_revを求める。すなわち、本実施形態における回帰式は最小自乗法により、ΔＴi_rev＝Ａ×ｉ＋Ｂ（Ａ，Ｂは定数、ｉはロール番号）となり、この回帰式にロール番号を入れることで、各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差ΔＴi_revが得られる。
【００３０】
そして、得られた補正冷却水入出温度差ΔＴi_revに基づき、図３の関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt_i_revを求め、各ロールの圧下量を制御する。
【００３１】
なお、本実施形態の場合、図３の関係は、ロール配置位置毎に個別に求めることを基本とするが、ある特定（一又は複数）のロール配置位置で求めた関係を他のロール配置位置で使用するようにしてもよいし、複数のロール配置位置で求めた関係を平均して使用することもできる。
【００３２】
図６は、連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の他の実施形態を模式的に示す。この実施形態では、８個のロール８を４個ずつの２つのロールグループＩ，ＩＩに分け、ロールグループＩ，ＩＩが配置されたロールグループ配置位置毎に冷却水経路１１を設けている。すなわち、各ロールグループ配置位置において、冷却水経路１１の入側から供給される冷却水は、そのロールグループ内の各ロール８用に分配され、その後合流して出側から排出される。
【００３３】
各冷却水経路１１の入側及び出側には温度センサ１１ａ，１１ｂが設置されており、その温度センサにより各冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔj_inと冷却水出側温度Ｔj_outが計測される。ここで、ｊは、上流から順に付されたロールグループ番号であり、以下も同じである。図６の実施形態はｊ＝１，２となる。
【００３４】
本実施形態では、上記の冷却水入側温度Ｔj_inと冷却水出側温度Ｔj_outとから、冷却水入出温度差ΔＴjを求める。この冷却水入出温度差ΔＴjは、各ロールグループＩ，ＩＩ内の各ロール８のロール配置位置での冷却水入出温度差ΔＴi’が平均化された値となる。
【００３５】
以下、図６の実施形態のように、ロールグループ配置位置毎に冷却水入出温度差ΔＴjを求める場合において、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt’_i_revを求める方法を説明する。
【００３６】
図７に示すように、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjをロール番号に沿ってプロットする。ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjは、上述のとおりそのロールグループ内の各ロール８のロール配置位置での冷却水入出温度差ΔＴi’が平均化された値であるから、ロール番号に沿ってプロットする際には、図７のように各ロールグループＩ，ＩＩの中央位置にプロットする。次に、プロットされたロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロール配置位置からｎ番目（本実施形態ではｎ＝８）のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求める。そして、この回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revを求める。すなわち、本実施形態における回帰式は最小自乗法により、ΔＴi’_rev＝Ａ’×ｉ＋Ｂ’（Ａ’，Ｂ’は定数、ｉはロール番号）となり、この回帰式にロール番号を入れることで、各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revが得られる。後は、得られた補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revに基づき、図３の関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt’_i_revを求め、各ロールの圧下量を制御する。
【００３７】
なお、本実施形態においても、図３の関係はロール配置位置毎に個別に求めてもよいが、ロールグループ内の各ロール配置位置で求めた関係を平均して使用してもよく、ロールグループ内の特定のロール配置位置での関係を同一グループ内の他のロール配置位置で使用するようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求めたが、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、ロールグループ単位で熱膨張量補正値λt_jを求め、ロールグループ単位でその圧下量を補正するようにしてもよい。すなわち、１ロールグループ内の各ロールの圧下量を同一の熱膨張量補正値λt_jで補正する。ロールグループ配置位置間で冷却水入出温度差ΔＴjの差が小さい（回帰式の傾きが小さい）場合は、圧下量の補正をロールグループ毎に行っても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。この場合、図３の関係としては、ロールグループ内の各ロール配置位置で求めた関係を平均して使用してもよく、ロールグループ内の特定のロール配置位置での関係を代表させて使用するようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明では上述の回帰式を使用せずに、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから直接、図３の関係より、ロールグループ単位で熱膨張量補正値λt_jを求め、ロールグループ単位でその圧下量を補正するようにしてもよい。すなわち、１ロールグループ内の各ロールの圧下量を同一の熱膨張量補正値λt_jで補正する。ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjは、そのロールグループに属するロール配置位置毎の冷却水入出温度差が平均された値であるから、必ずしも回帰式を使用しなくとも、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができる。ロールグループ内のロール配置位置間で冷却水入出温度差ΔＴjの差が小さい場合は、このようにロールグループ内の冷却水入出温度差の平均値を用いても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。なお、このように回帰式を使用しない場合は、ロールグループの数は１（ｍ＝１）であってもよい。
【００４０】
また、以上の実施形態では、回帰式を求める場合、一次式による最小自乗法を使用したが、回帰の手法はこれに限定されず、多次曲線を始めあらゆる曲線による回帰を行ってもよい。
【００４１】
さらに、以上の実施形態では、ロール番号を用いて回帰式を整理したが、これは、鋳片の移動方向のロール間距離（ロールピッチ）が同一であることを前提としている。ただし、ロールピッチは、それを部分的に変更する場合もあり、必ずしもロール番号のみで回帰式を整理すべきものではなく、軽圧下用のロールの最上流ロール（１番目のロール）からｉ番目ロールまでの距離などを用いて回帰式を整理しても、全く問題はない。
【００４２】
またさらに、以上の実施形態では、軽圧下装置として図１及び図６においてくし歯フレーム型軽圧下装置を示したが、本発明の適用がくし歯フレーム型軽圧下装置に限定されないことは当業者に自明であり、セグメント型軽圧下装置やスタンド型軽圧下装置にも本発明は適用できる。
【００４３】
次に、本発明において付加的に実施できる、圧下反力によるロール及びフレームの変形を加味したロール又はロールグループの圧下量の補正方法を説明する。
【００４４】
図８は、圧下反力を演算する機器構成を概念的に示す。同図において、軽圧下用シリンダのヘッド（Ｈ）側に設けた圧力計ＰＴ１と、ロッド側（Ｒ）に設けた圧力計ＰＴ２により、ヘッド（Ｈ）側の圧力（ＰＨ）、ロッド側の圧力（ＰＲ）がそれぞれ測定される。測定した圧力は変換器で信号に変換され、入力信号が制御装置に取り込まれて圧下反力が演算される。
【００４５】
具体的には、軽圧下用シリンダのヘッド（Ｈ）側の直径をＤＨ、ロッド（Ｒ）の直径をＤＲとすると、上記圧力計ＰＴ１で測定したヘッド（Ｈ）側の圧力（ＰＨ）及び上記圧力計ＰＴ１で測定したロッド（Ｒ）側の圧力（ＰＲ）より、圧下反力（Ｐi）は次式により演算される。
Ｐ＝π／４×｛ＤＨ２×ＰＨ−（ＤＨ２−ＤＲ２）×ＰＲ｝
【００４６】
この圧下反力（Ｐi）から、予め測定しておいた圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）との関係（図９参照）より、補正値（ミル剛性補正値）λm_iを求める。なお、軽圧下装置の各構成部品は、すべて弾性域の変形であるため、圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）は、図９に示すように比例関係にあり、オフラインテストにより各ロールにおける圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）の関係を測定しておく。
【００４７】
このようにして得られたミル剛性補正値λm_iに基づき、先に示した図２において、ロール位置入力値δo_iに対して、熱膨張量補正値λt_iと共にミル剛性補正値λm_iを加味してロール位置指令値δiを求め、このロール位置指令値δiに基づき各ロールの位置を制御し、圧下量を制御する。なお、ロール毎でなく、ロールグループ毎に圧下量を制御する場合も、上述と同じ要領でロール位置指令値δjを求める。
【００４８】
この制御は、図８に示した制御装置で実行される。また、この制御装置には、予め求められた、軽圧下する鋳片の軽圧下時の圧下反力適正範囲（圧下力上限および圧下力下限）がロール毎又はロールグループ毎に記憶されている。上記式により演算された圧下反力が適正範囲を下回った場合はロールの圧下量を増加させ、圧下反力が適正範囲を上回った場合はロールの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する。
【００４９】
このような制御を行うのは、以下の理由による。実際の連鋳鋳片の軽圧下において、複数のロール間を通過する連鋳鋳片の形状は、種々の操業条件により、逐次変化する。この場合、連鋳鋳片の形状が、例えば、鋼種、操業引き抜き速度、冷却条件等に起因して数ｍｍ小さくなった場合、シリンダの位置制御による軽圧下の方法では、必要圧下量に対して未達となる。最悪の場合、鋳片が圧下されない場合も生ずる。また、連鋳鋳片の形状が例えば、鋼種、操業引き抜き速度、冷却条件等に起因して数ｍｍ大きくなった場合、シリンダの位置制御による軽圧下の方法では、必要圧下量に対して過剰となる。最悪の場合、圧下し過ぎにより内部割れなどが生ずる。このような問題を解消するため、本発明では上述のように、圧下反力適正範囲に基づく圧下量の制御を行う。
【００５０】
なお、以上の実施形態では、圧下反力を軽圧下用シリンダのヘッド側及びロッド側に設けた圧力計により測定した圧力を基に演算したが、圧下反力は、ロール若しくはロールグループの架台又は軽圧下スタンドに設けたロードセルにより検出することもできる。ロードセルにより検出された信号は、例えば図８の変換器で信号に変換され、入力信号が制御装置に取り込まれて圧下反力が演算される。
【符号の説明】
【００５１】
１ 溶鋼
２ 鋳型
３ ロール
４ フレーム
５ ロールセグメント
６ 軽圧下セグメント
７ シリンダ
８ 下ロール
９ フレーム
１０ 鋳片
１１ 冷却水経路
１１ａ，１１ｂ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造される鋳片の凝固末期に鋳片の偏析を防止するために実施される連鋳鋳片の軽圧下方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備は、図１０に示すように、溶鋼１を鋳型２に注入し、この鋳型２で冷却して凝固させながら得られた鋳片を、鋳型２の下部に配置した複数のロール３をフレーム４に支持した複数のロールセグメント５で構成された鋳片支持構造を介して湾曲支持しながら搬出する構造を有している。
【０００３】
また、連続鋳造設備においては、図１０及び図１１に示すように、鋳片の偏析を防止するため凝固末期に、複数の軽圧下セグメント６より軽圧下が実施される。この軽圧下セグメント６においては、シリンダ７による軽圧下によって圧下反力を受けることにより、ロール８及びフレーム９が変形し、ロール間隔が数ｍｍ程度広がる。そのため、例えばロール一対あたり圧下量が１ｍｍ程度の軽圧下を行う場合、適正な圧下量設定ができず、ロール及びフレームの変形が原因で圧下量不足を生じ、偏析改善効果が不十分であったり、圧下し過ぎにより内部割れが発生したりしていた。
【０００４】
その対策としては、特許文献１に、鋳片実圧下量とフレーム変形量とロール変形量の合計にてロールの圧下量を設定する軽圧下方法が開示されている。
【０００５】
しかし、図１０及び図１１に示す軽圧下セグメント６においては、約１０００℃の鋳片を軽圧下することから、その鋳片の輻射熱を受けてフレーム９が熱膨張する。このフレーム９の熱膨張の問題は、上記特許文献１では考慮されていない。本発明者らの実測では、フレーム９の熱膨張によりロール間隔が約２ｍｍ広がることが確認されており、上記軽圧下において正確な圧下勾配を実現するために、その対策が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−００８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、連続鋳造設備において実施する軽圧下において、正確な圧下勾配を実現するための熱膨張量補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、軽圧下に使用するロールを冷却するための冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度を計測し、その温度差（冷却水入出温度差）に基づき熱膨張補正量を求め、ロールの圧下量を補正することを基本思想とする。具体的には、本発明は、以下の第１から第４の解決手段を提供する。
【０００９】
その第１の解決手段は、
「予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１０】
このように、実測による冷却水入出温度差の回帰式を求め、その回帰式により補正冷却水入出温度差を求めることで、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができ、各ロールの圧下量を正確に制御できる。
【００１１】
第２の解決手段は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１２】
この第２の解決手段では、ロールを複数のロールグループに分け、そのロールグループ配置位置毎に冷却水入出温度差を求めるようにしている。したがって、冷却水入出温度差をロール配置位置毎に求める場合に比べ、冷却水経路の冷却水入側温度及び冷却水出側温度を計測する温度センサの個数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００１３】
第３の解決手段は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１４】
この第３の解決手段は、上記第２の解決手段の変形であり、上記第２の解決手段では、ロールの圧下量の補正をロール毎に行うが、第３の解決手段では、ロールグループ毎に行う。ロールグループ配置位置間で冷却水入出温度差が小さい（回帰式の傾きが小さい）場合は、圧下量の補正をロールグループ毎に行っても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。
【００１５】
第４の解決手段は、
「連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。」である。
【００１６】
この第４の解決手段では、実測による冷却水入出温度差に基づく回帰式を使用しない。ただし、第４の解決手段において冷却水入出温度差はロールグループ配置位置毎に計測されるから、そのロールグループに属するロールのロール配置位置毎の冷却水入出温度差は平均された値となり、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができる。ロールグループ内のロール配置位置間で冷却水入出温度差が小さい場合は、このようにロールグループ内の冷却水入出温度差の平均値を用いても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。
【００１７】
本発明においては、上述の熱膨張量補正に加え、軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正するようにしてもよい。この場合、本発明では、予め、ロール毎又はロールグループ毎に軽圧下する鋳片の軽圧下時の上限と下限からなる圧下反力適正範囲を求めておき、連鋳鋳片の軽圧下時の圧下反力が前記下限を下回った場合はロール又はロールグループの圧下量を増加させ、圧下反力が前記上限を上回った場合はロール又はロールグループの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、軽圧下に使用するロールを冷却するための冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度を計測し、その温度差（冷却水入出温度差）に基づき熱膨張量補正値を求め、ロールの圧下量を補正することで、各ロールの圧下量を正確に制御でき、軽圧下において正確な圧下勾配を実現することができる。これにより、高品質な鋳片を安定して製造することができる。
【００１９】
また、軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正することで、より正確な圧下勾配を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の一実施形態を模式的に示す。
【図２】本発明による熱膨張量補正の基本原理を示す。
【図３】熱膨張量補正値の求め方を概念的に示す。
【図４】ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiをロール番号順にプロットした例を示す。
【図５】図４のロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiに基づく回帰式を示す。
【図６】連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の他の実施形態を模式的に示す。
【図７】ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjをロール番号順にプロットした例とその回帰式を示す。
【図８】圧下反力を演算する機器構成を概念的に示す。
【図９】圧下反力（Ｐi）と変位（λm_i）の関係を概念的に示す。
【図１０】連続鋳造設備を示す。
【図１１】連続鋳造設備における軽圧下セグメントを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の一実施形態を模式的に示す。同図においてロール群は、上下一対のロール８を８個並列させて構成されている。各ロール８の圧下量は、シリンダ７によりロール（上側のロール）位置を制御することで制御される。
【００２３】
図１の実施形態では、上下一対のロール８が配置されたロール配置位置毎に独立して冷却水経路１１が設けられている。冷却水経路１１は各フレーム９内を巡り、ロール配置位置（上下一対のロール８）毎にこれを冷却する。各冷却水経路１１の入側及び出側には温度センサ１１ａ，１１ｂが設置されており、その温度センサ１１ａ，１１ｂにより各冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔi_inと冷却水出側温度Ｔi_outが計測される。ここで、ｉは、ロール群の上流から順に付されたロール番号であり、以下も同じである。図１の実施形態はｉ＝１，２，・・・，８となる。
【００２４】
図２は、本発明による熱膨張量補正の基本原理を示す。ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）により入力されたロール位置入力値δo_iに対して、熱膨張量補正値λt_iを加味してロール位置指令値δiを求め、このロール位置指令値δiに基づき各ロール８の位置を制御し、圧下量を制御する。なお、実際のロール位置はセンサによって計測されており、その計測されたロール位置がロール位置指令値δiに基づくロール位置と異なる場合は、その偏差に応じてロール位置入力値δo_iを補正する、いわゆるフィードバック制御を行う。
【００２５】
熱膨張量補正値λt_iを求めるには、概念的には図３に示すように、予め、冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔi_inと冷却水出側温度Ｔi_outとの温度差（冷却水入出温度差ΔＴi）と、フレーム９等の熱膨張による上下ロール隙間の変位との関係を求めておく。そして、実際に計測された冷却水入出温度差ΔＴiと上記図３の関係とから熱膨張量補正値λt_iを求める。すなわち、上記図３の関係において、実際に計測された冷却水入出温度差ΔＴiに対応する上下ロール隙間の変位が熱膨張量補正値λt_iである。ただし、個別の冷却水入出温度差ΔＴiから直接に熱膨張量補正値λt_iを求めると、その熱膨張量補正値が各ロール配置位置でバラついてしまう。これは、ロール配置位置毎のロール外径の加工誤差、ロール摩耗によるロール径差、ロールの熱変形量差等により、各ロール配置位置におけるロール８と鋳片の接触状態にバラツキが生じるためである。
【００２６】
そこで、本発明では、上述の熱膨張量補正値（冷却水入出温度差ΔＴi）のバラツキを抑えるために、個別の冷却水入出温度差ΔＴiに対して回帰処理あるいは平均化処理を行う。
【００２７】
以下、その実施の形態を説明する。
【００２８】
まず、図１の実施形態のように、ロール配置位置毎に冷却水入出温度差ΔＴiを求める場合について説明する。
【００２９】
この場合、ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiをロール番号順にプロットすると図４のようになる。このように、ロール配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴiにはバラツキがあるが、本実施形態では、図５に示すように、１番目のロール配置位置からｎ番目（本実施形態ではｎ＝８）のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求める。そして、この回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差ΔＴi_revを求める。すなわち、本実施形態における回帰式は最小自乗法により、ΔＴi_rev＝Ａ×ｉ＋Ｂ（Ａ，Ｂは定数、ｉはロール番号）となり、この回帰式にロール番号を入れることで、各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差ΔＴi_revが得られる。
【００３０】
そして、得られた補正冷却水入出温度差ΔＴi_revに基づき、図３の関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt_i_revを求め、各ロールの圧下量を制御する。
【００３１】
なお、本実施形態の場合、図３の関係は、ロール配置位置毎に個別に求めることを基本とするが、ある特定（一又は複数）のロール配置位置で求めた関係を他のロール配置位置で使用するようにしてもよいし、複数のロール配置位置で求めた関係を平均して使用することもできる。
【００３２】
図６は、連続鋳造設備において軽圧下を行うロール群の他の実施形態を模式的に示す。この実施形態では、８個のロール８を４個ずつの２つのロールグループＩ，ＩＩに分け、ロールグループＩ，ＩＩが配置されたロールグループ配置位置毎に冷却水経路１１を設けている。すなわち、各ロールグループ配置位置において、冷却水経路１１の入側から供給される冷却水は、そのロールグループ内の各ロール８用に分配され、その後合流して出側から排出される。
【００３３】
各冷却水経路１１の入側及び出側には温度センサ１１ａ，１１ｂが設置されており、その温度センサにより各冷却水経路１１の冷却水入側温度Ｔj_inと冷却水出側温度Ｔj_outが計測される。ここで、ｊは、上流から順に付されたロールグループ番号であり、以下も同じである。図６の実施形態はｊ＝１，２となる。
【００３４】
本実施形態では、上記の冷却水入側温度Ｔj_inと冷却水出側温度Ｔj_outとから、冷却水入出温度差ΔＴjを求める。この冷却水入出温度差ΔＴjは、各ロールグループＩ，ＩＩ内の各ロール８のロール配置位置での冷却水入出温度差ΔＴi’が平均化された値となる。
【００３５】
以下、図６の実施形態のように、ロールグループ配置位置毎に冷却水入出温度差ΔＴjを求める場合において、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt’_i_revを求める方法を説明する。
【００３６】
図７に示すように、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjをロール番号に沿ってプロットする。ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjは、上述のとおりそのロールグループ内の各ロール８のロール配置位置での冷却水入出温度差ΔＴi’が平均化された値であるから、ロール番号に沿ってプロットする際には、図７のように各ロールグループＩ，ＩＩの中央位置にプロットする。次に、プロットされたロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロール配置位置からｎ番目（本実施形態ではｎ＝８）のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求める。そして、この回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revを求める。すなわち、本実施形態における回帰式は最小自乗法により、ΔＴi’_rev＝Ａ’×ｉ＋Ｂ’（Ａ’，Ｂ’は定数、ｉはロール番号）となり、この回帰式にロール番号を入れることで、各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revが得られる。後は、得られた補正冷却水入出温度差ΔＴi’_revに基づき、図３の関係から、各ロール配置位置での熱膨張量補正値λt’_i_revを求め、各ロールの圧下量を制御する。
【００３７】
なお、本実施形態においても、図３の関係はロール配置位置毎に個別に求めてもよいが、ロールグループ内の各ロール配置位置で求めた関係を平均して使用してもよく、ロールグループ内の特定のロール配置位置での関係を同一グループ内の他のロール配置位置で使用するようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求めたが、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、ロールグループ単位で熱膨張量補正値λt_jを求め、ロールグループ単位でその圧下量を補正するようにしてもよい。すなわち、１ロールグループ内の各ロールの圧下量を同一の熱膨張量補正値λt_jで補正する。ロールグループ配置位置間で冷却水入出温度差ΔＴjの差が小さい（回帰式の傾きが小さい）場合は、圧下量の補正をロールグループ毎に行っても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。この場合、図３の関係としては、ロールグループ内の各ロール配置位置で求めた関係を平均して使用してもよく、ロールグループ内の特定のロール配置位置での関係を代表させて使用するようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明では上述の回帰式を使用せずに、ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjから直接、図３の関係より、ロールグループ単位で熱膨張量補正値λt_jを求め、ロールグループ単位でその圧下量を補正するようにしてもよい。すなわち、１ロールグループ内の各ロールの圧下量を同一の熱膨張量補正値λt_jで補正する。ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差ΔＴjは、そのロールグループに属するロール配置位置毎の冷却水入出温度差が平均された値であるから、必ずしも回帰式を使用しなくとも、個別の冷却水入出温度差のバラツキの影響を抑えることができる。ロールグループ内のロール配置位置間で冷却水入出温度差ΔＴjの差が小さい場合は、このようにロールグループ内の冷却水入出温度差の平均値を用いても、ロールの圧下量は実用レベルにおいて正確に制御できる。なお、このように回帰式を使用しない場合は、ロールグループの数は１（ｍ＝１）であってもよい。
【００４０】
また、以上の実施形態では、回帰式を求める場合、一次式による最小自乗法を使用したが、回帰の手法はこれに限定されず、多次曲線を始めあらゆる曲線による回帰を行ってもよい。
【００４１】
さらに、以上の実施形態では、ロール番号を用いて回帰式を整理したが、これは、鋳片の移動方向のロール間距離（ロールピッチ）が同一であることを前提としている。ただし、ロールピッチは、それを部分的に変更する場合もあり、必ずしもロール番号のみで回帰式を整理すべきものではなく、軽圧下用のロールの最上流ロール（１番目のロール）からｉ番目ロールまでの距離などを用いて回帰式を整理しても、全く問題はない。
【００４２】
またさらに、以上の実施形態では、軽圧下装置として図１及び図６においてくし歯フレーム型軽圧下装置を示したが、本発明の適用がくし歯フレーム型軽圧下装置に限定されないことは当業者に自明であり、セグメント型軽圧下装置やスタンド型軽圧下装置にも本発明は適用できる。
【００４３】
次に、本発明において付加的に実施できる、圧下反力によるロール及びフレームの変形を加味したロール又はロールグループの圧下量の補正方法を説明する。
【００４４】
図８は、圧下反力を演算する機器構成を概念的に示す。同図において、軽圧下用シリンダのヘッド（Ｈ）側に設けた圧力計ＰＴ１と、ロッド側（Ｒ）に設けた圧力計ＰＴ２により、ヘッド（Ｈ）側の圧力（ＰＨ）、ロッド側の圧力（ＰＲ）がそれぞれ測定される。測定した圧力は変換器で信号に変換され、入力信号が制御装置に取り込まれて圧下反力が演算される。
【００４５】
具体的には、軽圧下用シリンダのヘッド（Ｈ）側の直径をＤＨ、ロッド（Ｒ）の直径をＤＲとすると、上記圧力計ＰＴ１で測定したヘッド（Ｈ）側の圧力（ＰＨ）及び上記圧力計ＰＴ１で測定したロッド（Ｒ）側の圧力（ＰＲ）より、圧下反力（Ｐi）は次式により演算される。
Ｐ＝π／４×｛ＤＨ２×ＰＨ−（ＤＨ２−ＤＲ２）×ＰＲ｝
【００４６】
この圧下反力（Ｐi）から、予め測定しておいた圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）との関係（図９参照）より、補正値（ミル剛性補正値）λm_iを求める。なお、軽圧下装置の各構成部品は、すべて弾性域の変形であるため、圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）は、図９に示すように比例関係にあり、オフラインテストにより各ロールにおける圧下反力（Ｐi）と変位（Δi）の関係を測定しておく。
【００４７】
このようにして得られたミル剛性補正値λm_iに基づき、先に示した図２において、ロール位置入力値δo_iに対して、熱膨張量補正値λt_iと共にミル剛性補正値λm_iを加味してロール位置指令値δiを求め、このロール位置指令値δiに基づき各ロールの位置を制御し、圧下量を制御する。なお、ロール毎でなく、ロールグループ毎に圧下量を制御する場合も、上述と同じ要領でロール位置指令値δjを求める。
【００４８】
この制御は、図８に示した制御装置で実行される。また、この制御装置には、予め求められた、軽圧下する鋳片の軽圧下時の圧下反力適正範囲（圧下力上限および圧下力下限）がロール毎又はロールグループ毎に記憶されている。上記式により演算された圧下反力が適正範囲を下回った場合はロールの圧下量を増加させ、圧下反力が適正範囲を上回った場合はロールの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する。
【００４９】
このような制御を行うのは、以下の理由による。実際の連鋳鋳片の軽圧下において、複数のロール間を通過する連鋳鋳片の形状は、種々の操業条件により、逐次変化する。この場合、連鋳鋳片の形状が、例えば、鋼種、操業引き抜き速度、冷却条件等に起因して数ｍｍ小さくなった場合、シリンダの位置制御による軽圧下の方法では、必要圧下量に対して未達となる。最悪の場合、鋳片が圧下されない場合も生ずる。また、連鋳鋳片の形状が例えば、鋼種、操業引き抜き速度、冷却条件等に起因して数ｍｍ大きくなった場合、シリンダの位置制御による軽圧下の方法では、必要圧下量に対して過剰となる。最悪の場合、圧下し過ぎにより内部割れなどが生ずる。このような問題を解消するため、本発明では上述のように、圧下反力適正範囲に基づく圧下量の制御を行う。
【００５０】
なお、以上の実施形態では、圧下反力を軽圧下用シリンダのヘッド側及びロッド側に設けた圧力計により測定した圧力を基に演算したが、圧下反力は、ロール若しくはロールグループの架台又は軽圧下スタンドに設けたロードセルにより検出することもできる。ロードセルにより検出された信号は、例えば図８の変換器で信号に変換され、入力信号が制御装置に取り込まれて圧下反力が演算される。
【符号の説明】
【００５１】
１ 溶鋼
２ 鋳型
３ ロール
４ フレーム
５ ロールセグメント
６ 軽圧下セグメント
７ シリンダ
８ 下ロール
９ フレーム
１０ 鋳片
１１ 冷却水経路
１１ａ，１１ｂ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項２】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項３】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項４】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項５】
軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正するようにしており、この際、予め、ロール毎又はロールグループ毎に軽圧下する鋳片の軽圧下時の上限と下限からなる圧下反力適正範囲を求めておき、連鋳鋳片の軽圧下時の圧下反力が前記下限を下回った場合はロール又はロールグループの圧下量を増加させ、圧下反力が前記上限を上回った場合はロール又はロールグループの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する請求項１〜４のいずれかに記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項６】
圧下反力を、軽圧下用のシリンダーに設けた圧力計により測定した圧力を基に演算することにより検出する請求項５に記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項７】
圧下反力を、ロール若しくはロールグループの架台、又は軽圧下スタンドに設けたロードセルにより検出する請求項５に記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項１】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
予め、前記上下一対のロールが配置されたロール配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロール配置位置毎に計測し、
前記ロール配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を演算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項２】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロール配置位置からｎ番目のロール配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロール配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロール配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロール配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロール配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項３】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１＜ｍ＜ｎ）のロールグループに分け、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差から、１番目のロールグループ配置位置からｍ番目のロールグループ配置位置に至るまでの範囲における冷却水入出温度差を表す回帰式を求め、
前記回帰式により、各ロールグループ配置位置での冷却水入出温度差を計算して補正冷却水入出温度差とし、
前記各ロールグループ配置位置での補正冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
前記各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項４】
連鋳鋳片の凝固末期に、上下一対のロールをｎ個並列させたロール群を通過させて連鋳鋳片を軽圧下する連鋳鋳片の軽圧下方法において、
前記ｎ個の上下一対のロールをｍ個（１≦ｍ＜ｎ）のロールグループにグループ化し、
予め、前記ロールグループが配置されたロールグループ配置位置毎に設けた冷却水経路の冷却水入側温度と冷却水出側温度との温度差（冷却水入出温度差）と、上下ロール隙間の変位との関係を求めておき、
冷却水入出温度差をロールグループ配置位置毎に計測し、
前記ロールグループ配置位置毎の冷却水入出温度差と、前記予め求めておいた冷却水入出温度差と上下ロール隙間の変位との関係とから、各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値を求め、
各ロールグループ配置位置での熱膨張量補正値に基づき、各ロールグループの圧下量を補正することを特徴とする連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項５】
軽圧下時の圧下反力によるロール及びフレームの変形量を加味して各ロール又は各ロールグループの圧下量を補正するようにしており、この際、予め、ロール毎又はロールグループ毎に軽圧下する鋳片の軽圧下時の上限と下限からなる圧下反力適正範囲を求めておき、連鋳鋳片の軽圧下時の圧下反力が前記下限を下回った場合はロール又はロールグループの圧下量を増加させ、圧下反力が前記上限を上回った場合はロール又はロールグループの圧下量を減少させ、各々適正圧下力範囲になるようにロール又はロールグループの圧下量を制御する請求項１〜４のいずれかに記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項６】
圧下反力を、軽圧下用のシリンダーに設けた圧力計により測定した圧力を基に演算することにより検出する請求項５に記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
【請求項７】
圧下反力を、ロール若しくはロールグループの架台、又は軽圧下スタンドに設けたロードセルにより検出する請求項５に記載の連鋳鋳片の軽圧下方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１８０１２（Ｐ２０１２−２１８０１２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４６１５（Ｐ２０１１−８４６１５）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
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