特許 7221622 サポートロールの位置調整装置及び位置調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-06

(45)【発行日】2023-02-14

(54)【発明の名称】サポートロールの位置調整装置及び位置調整方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/16 20060101AFI20230207BHJP

【ＦＩ】

B22D11/16 104W

B22D11/16 104X

B22D11/16 104Y

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018169962

(22)【出願日】2018-09-11

(65)【公開番号】P2020040093

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】399009642

【氏名又は名称】ＪＦＥ条鋼株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000182476

【氏名又は名称】寿産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067448

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 スミ子

(74)【代理人】

【識別番号】100167117

【弁理士】

【氏名又は名称】打越 佑介

(72)【発明者】

【氏名】赤澤 隆志

(72)【発明者】

【氏名】江藤 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】堤 太一

(72)【発明者】

【氏名】岡田 庄司

(72)【発明者】

【氏名】池田 晴乙

(72)【発明者】

【氏名】松村 剛

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 亨

(72)【発明者】

【氏名】中山 弘道

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０１０２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１４３７４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０３－０４７６４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－１５６４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３９１１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／００－１１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳型で鋳造された鋳片を四方向で支持するサポートロールと、
前記サポートロールを回動自在に軸支するロール軸と、
前記ロール軸を偏心回動させる偏心軸と、
を備えた連続鋳造装置のロールセグメントに設けられ、
前記偏心軸に連結して回動するギアと、
前記ギアと噛み合ってスライドするラックと、
前記ラックの位置を検出するエンコーダと、
前記ラックの軸であるピストンを有するシリンダと、
前記エンコーダの検出結果に基づいて前記ピストンが摺動するように前記シリンダに非圧縮性流体を供給するコントローラと、
を備えたことを特徴とするサポートロールの位置調整装置。

【請求項2】

前記シリンダの内圧を検出する圧力センサーをさらに備え、
前記コントローラが、前記圧力センサーが検出したシリンダの内圧の変化及び前記エンコーダが検出したピストンの位置の変化に基づいて前記シリンダに非圧縮性流体を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のサポートロールの位置調整装置。

【請求項3】

鋳型で鋳造された鋳片をサポートロールで支持し、
前記サポートロールを軸支するロール軸が偏心軸を中心に偏心回動し、
前記偏心軸に連結するギアが回動し、
前記ギアと噛み合うラックがスライドし、
スライド後の前記ラックの位置をエンコーダが検出し、
前記エンコーダにより検出されたギア及びラックの動作に基づくサポートロールの変化後の位置及びシリンダの変化後の内圧と初期値との差分である変化量に基づいて前記ラックの軸であるピストンが摺動するようにコントローラがシリンダに非圧縮性流体を供給し、
摺動する前記ピストンに連動するように前記ラック、前記ギア、前記偏心軸、前記ロール軸、及び前記サポートロールが連動する
ことを特徴とするサポートロールの位置調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連続鋳造装置に設置されるロールセグメントに備わる四方向のサポートロールの位置を自動制御により調整するサポートロールの位置調整装置及び位置調整方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、連続鋳造装置で鋳造されるブルームやビレット等の鋳片には、凝固殻を外側に押し拡げようとするバルジングにより、内部割れや表面割れなどの問題があった。この問題への対策として、鋳片を支持するサポートロールのピッチの縮小、対向するサポートロール同士の面間の正確な設定、鋳片の強冷却等が採用されていた。

【0003】

しかしながら、サポートロール同士の面間は、通常、鋳造実施前後（オフライン）に設定されていた。すなわち、モールド定期交換までの間は鋳造実施中（オンライン）であり、その間はサポートロール同士の面間の調整ができず、鋳片を誘導する際に生じる衝撃や摩耗により面間が拡がることでバルジングを抑制できず、鋳片の形状不良やこれに起因する内部割れ等の品質不良が生じていた。

【0004】

そこで、オンラインにてバルジング量を検出すると共に、その検出時の信号に基づいて鋳片を支持するサポートロールで押し付ける力や押し込む速度を制御する連続鋳造装置が開示されている（例えば特許文献１参照。）。具体的には、差動式液圧シリンダより鋳片に対して前後進可能な相対するサポートロールと、圧力制御弁及び切換弁を有する油圧回路と、サポートロールの変位量を液圧シリンダを介して検出する検出器とを備えている。この構成によれば、鋳片の外周部が破断して中から溶鋼が流れ出すブレークアウトが発生しやすいモールド直下等に設置し、バルジングを抑制することができるというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭５９－１８５５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した特許文献１では、鋳片の進行方向に直交するようにシリンダのピストンにてサポートロールを前後進させる構造であるため、ロールセグメントの設置スペースが広範囲になってしまう。すなわち、鋳片を四方向からサポートロールで囲うには、少なくともシリンダ２本分とサポートロール２つ分と鋳片の幅分とを足し合わせた長さに相当する縦横の設置スペースが必要となるばかりでなく、ロールセグメント自体が大型になってしまう。

【0007】

また、サポートロールの位置検出器は、サポートロールに連動するように別途設けたシリンダのピストン動作に基づくものであるため、正確な位置を検出しにくい。すなわち、作動油の状態や油圧回路の長さ次第では、サポートロールの動作にシリンダのピストンが追従できない恐れがあり、位置検出器にて測定したサポートロールの位置は正確性に欠ける。

【0008】

そこで、本発明の目的は、ロールセグメント自体の小型化及び設置場所の小スペース化を実現すると共に、四方向からオンラインでのサポートロールの位置の検出及び調整を遠隔制御することで鋳片のバルジングによる品質不良を回避するサポートロールの位置調整装置及び位置調整方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

すなわち、本発明によるサポートロールの位置調整装置は、鋳型で鋳造された鋳片を四方向で支持するサポートロールと、上記サポートロールを回動自在に軸支するロール軸と、上記ロール軸を偏心回動させる偏心軸とを備えた連続鋳造装置のロールセグメントに設けられ、上記偏心軸に連結して回動するギアと、上記ギアと噛み合ってスライドするラックと、上記ラックの位置を検出するエンコーダと、上記ラックの軸であるピストンを有するシリンダと、上記エンコーダに基づいて上記ピストンが摺動するように上記シリンダに非圧縮性流体を供給するコントローラとを備えていることを特徴とする。

【0010】

上記サポートロールの位置調整装置が、上記シリンダの内圧を検出する圧力センサーをさらに備え、上記コントローラが、上記圧力センサーに基づいて上記シリンダに非圧縮性流体を供給することが望ましい。

【0011】

また、本発明によるサポートロールの位置調整方法は、鋳型で鋳造された鋳片をサポートロールで支持し、上記サポートロールを軸支するロール軸が回動し、上記ロール軸に連結する偏心軸が偏心回動し、上記偏心軸に連結するギアが回動し、上記ギアと噛み合うラックがスライドし、スライド後の上記ラックの位置をエンコーダが検出し、上記エンコーダに基づいて上記ラックの軸であるピストンが摺動するようにコントローラがシリンダに非圧縮性流体を供給し、摺動する上記ピストンに追従して上記ラック、上記ギア、上記偏心軸、上記ロール軸、及び上記サポートロールが連動することを特徴とする。

【0012】

また、本発明によるサポートロールの位置調整装置は、鋳型で鋳造された鋳片を四方向で支持するサポートロールと、上記サポートロールを回動自在に軸支するロール軸と、上記ロール軸を偏心回動させる偏心軸と、を備えた連続鋳造装置のロールセグメントに設けられ、油圧モータで回動するウォームと、上記ウォームと噛み合って、かつ上記偏心軸に連結して回動するウォームホイールと、上記ウォームホイールの回動量を検出するエンコーダと、上記エンコーダに基づいて上記油圧モータを制御するコントローラとを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によるサポートロールの位置調整装置及び位置調整方法は、ロールセグメント自体の小型化及び設置場所の小スペース化を実現すると共に、四方向からオンラインでのサポートロールの位置の検出及び調整を遠隔制御することで鋳片のバルジングによる品質不良を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態におけるサポートロールの位置調整装置を搭載したロールセグメントを連続鋳造装置に設置した状態を正面視した概念図である。

【図2】図１に示すロールセグメントのＡ－Ａ部分を断面視した概念図である。

【図3】図２に示すロールセグメントのＸ部分を拡大した図である。

【図4】図３に示すロールセグメントの（ａ）Ｂ－Ｂ部分を断面視した拡大概念図、（ｂ）Ｃ－Ｃ部分を断面視した拡大概念図である。

【図5】図２に示すロールセグメントのＸ部分を拡大した別の図である。

【図6】図５に示すロールセグメントのＤ－Ｄ部分を断面視した拡大概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１～図６を参照しつつ、本発明によるサポートロールの位置調整装置（以下、「本サポートロールの位置調整装置」ともいう。）を説明する。
なお、これらの図において、複数個存在する同一の部位については、一つの部位のみに符番し、重複する部位については省略することがある。また、説明に必要な部分のみ図示し、不要な部分は図示していないところもある。

【0016】

図１及び図２に示すように、本サポートロールの位置調整装置は、ビレットを鋳造する図示しない連続鋳造装置に取り付けられたロールセグメントＳに備わっている。ロールセグメントＳは、図示しないダンデッィシュに貯留された溶鋼が供給される鋳型の直下（いわゆるトップゾーン）に設置されている。鋳型で鋳造された鋳片Ｍは、鋳造方向に垂直な断面で四辺を有する矩形状である。

【0017】

図２及び図３に示すように、ロールセグメントＳは、鋳片Ｍを四方向の各々から支持する４つのサポートロール１と、各々のサポートロール１を回動自在に軸支するロール軸２と、ロール軸２を偏心回動させる偏心軸３とを備えている。サポートロール１、ロール軸２、及び偏心軸３で一つのユニットが構成されており、隣り合うユニット同士は各々直交する向きに配置してある。すなわち、鋳片Ｍは、四方向からサポートロール１の各々で囲まれた矩形状の空間を通過する。詳細には、サポートロール１は、ロール軸２を中心に図示しないボールベアリングを介して回転し、ロール軸２は、偏心軸３を中心に偏心回動する。ロール軸２と偏心軸３とは、一体的に成型されたものでも、所定のジョイントを介して連結したものでもよい。サポートロール１は、上下２段構造であるが、１段でも、３段以上でもよい。
この構成によれば、四方向からサポートロール１の位置を変更しながら鋳片Ｍを誘導することができる。詳細には、鋳片Ｍが既定の寸法と同程度の場合、鋳片Ｍがサポートロール１に接触すると、ロール軸２を中心にサポートロール１が回動して鋳片Ｍを誘導する。一方、鋳片Ｍが部分的又は全体的に既定の寸法より大きい場合、鋳片Ｍがサポートロール１に外力を加えることで、ロール軸２が偏心軸３と共に偏心回動するため、対向するサポートロール１の各々又は四方向全てのサポートロールが外側に拡がる。したがって、双方傷付けることなく、サポートロール１にて鋳片Ｍを適度に拘束すると共に、鋳片Ｍの四面全ての位置を調整することができる。

【0018】

図３及び図４に示すとおり、本サポートロールの位置調整装置は、サポートロール１の偏心軸３に連結しているギア４と、ギア４と噛み合ってスライドするラック５と、ラックの位置を検出するエンコーダ６と、ラック５の軸であるピストン７１を有するシリンダ７と、エンコーダ６に基づいてピストン７１が摺動するようにシリンダ７に油等の非圧縮性流体を供給する図示しないコントローラとを備えている。本サポートロールの位置調整装置は、サポートロール１の長手方向（軸方向）の一端側に配置されており、サポートロール１の他端側が、サポートロールの位置調整装置の側部分に当接している。本サポートロールの位置調整装置とサポートロール１の他端側とは、ネジ等の締結具で連結してあってもよい。
この構成によれば、本サポートロールの位置調整装置自体の大きさもコンパクトにできると共に、サポートロール１に対して少スペースで備え付けられるため、４つのサポートロール１を組み合わせて四方向からサポートするロールセグメントの小型化が実現する。
さらに、サポートロール１の位置を遠隔制御できるため、鋳片Ｍを理想の形状にすることができる。詳細には、偏心軸３の回動に伴ってギア４が回動し、ギア４の回動に伴ってラック５がスライドし、スライドして変更したラック５の位置をエンコーダ６が検出し、エンコーダ６の検出結果に基づいてラック５の軸であるピストン７１が摺動するようにシリンダ７にコントローラが非圧縮性流体を供給するため、部分的又は全体的に既定の寸法より大きい鋳片Ｍにより拡がったサポートロール１を既定の位置に戻すことができる。すなわち、コントローラにより供給された非圧縮性流体でシリンダ７の一方の内圧が上昇してピストン７がスライドすると、ラック５も同方向にスライドすると共にギア４が回動するため、偏心軸３及びロール軸２が連動してサポートロール１が変動する。したがって、本サポートロールの位置調整装置により、サポートロール１の位置を遠隔制御してバルジングを抑制することができる。

【0019】

本サポートロールの位置調整装置は、シリンダ７の内圧を検出する図示しない圧力センサーをさらに備え、コントローラが、圧力センサーに基づいてシリンダ７に非圧縮性流体を供給する。
この構成によれば、圧力センサーが検出したシリンダ７の内圧の変化に基づいてシリンダ７に非圧縮性流体を供給できるため、エンコーダ６が検出したピストン７１の位置の変化と合わせて二つのパラメータを用いてより正確にサポートロール１の位置を遠隔制御することができる。

【0020】

次に、図３及び図４を参照しつつ、本サポートロールの位置調整装置を構成する各部について説明する。

【0021】

ギア４は、サポートロール１と逆側の偏心軸３の端部分に配置された歯車が該当し、偏心軸３の端部分に一体成型したものでも、後付したものでもよい。

【0022】

ラック５は、シリンダ７のピストン７１と一体的に設けられたものが該当する。換言すれば、シリンダ７は、ラック５付きのピストン７１を搭載しているものも含まれる。

【0023】

エンコーダ６は、ロータリエンコーダが該当し、サポートロール１の位置を測定する。エンコーダ６には、回転軸の先端部分に取り付けたカップリングを介してエンコーダギア６１が設けてある。エンコーダギア６１は、ギア４が噛み合っている部分を除くラック５又はピストン７１と噛み合っている。すなわち、エンコーダ６は、ラック５又はピストン７１の動作に追従する。

【0024】

シリンダ７は、油圧式であるが、空気圧式でもよい。シリンダ７には、加圧及び減圧のために給油及び排油を行う開口７ａが両端部分に設けてある。すなわち、シリンダ７は、ピストン７１が内部を往復自在にスライドする構造である。

【0025】

コントローラは、エンコーダ８及び圧力センサーが検出した各パラメータを受け取り、図示しない圧力源からシリンダ７に給油して加圧し、かつシリンダ７から廃油して減圧するように図示しない電磁弁等の開閉機器の動作を電子的に命令するプログラム内蔵のマイコンを搭載した電子機器である。
詳細には、コントローラは、稼働前のサポートロール１の位置及びシリンダ７の内圧を初期値として、鋳片Ｍの通過時に加わった外力でサポートロール１の位置及びシリンダ７の内圧が変化した場合、エンコーダ８により検出されたギア４及びラック５の動作に基づくサポートロール１の変化後の位置及びシリンダ７の変化後の内圧と上記初期値との差分である変化量を算出し、上記変化量に応じて開閉時間や開閉度合いを上記開閉機器に命令する。

【0026】

次に、図１～図４を参照しつつ、本サポートロールの位置調整装置による位置調整方法（以下、「本サポートロールの位置調整方法」ともいう。）について説明する。

【0027】

鋳片Ｍは、連続鋳造装置に取り付けられたロールセグメントＳのサポートロール１の各々で四方向から囲まれた空間に誘導され、鋳片Ｍを既定の寸法又は形状にするため、サポートロール１の各々の位置を調整する。具体的には、鋳片Ｍの誘導前におけるサポートロール１の位置を初期値とし、鋳片Ｍの縦幅及び／又は横幅が上記初期値より大きい場合、サポートロール１を軸支するロール軸２が偏心軸３を中心に偏心回動することで、対向するサポートロール１の各々又は四方向全てのサポートロールが外側に拡がる。このとき、偏心軸３に連結して回動するギア４と噛み合ってスライドするラック５に噛み合っているエンコーダギア６１の回動により、エンコーダ６が変化後のサポートロール１の位置を検出する。そして、エンコーダ６が検出したサポートロール１の位置に基づき、コントローラがサポートロール１の変化量を算出すると共に、ラック５の軸であるピストン７１をスライドさせてサポートロール１の位置を初期値に戻すように、シリンダ７の給排油口７ａから給油（他方の給排油口から排油）する。その後、ピストン７１のスライドに連動してラック５がスライドし、ラック５のスライドに連動してギア４が回動し、ギア４の回動に連動して偏心軸３が回動し、偏心軸３の回動に連動して回転軸２が偏心回動して、回転軸２の偏心回動に連動してサポートロール１が所望の位置に戻る。

【0028】

この方法によれば、サポートロール１の各々が鋳片Ｍに対して四方向から一定の圧力で押圧することができるため、鋳片Ｍを既定の寸法又は形状にすることができる。したがって、押圧不足により生じる鋳片Ｍの膨れや割れを防止することができる。

【0029】

次に、図５及び図６を参照しつつ、本サポートロールの位置調整装置の構成及び各部について、図１～図４で説明した内容と異なる部分のみ説明し、説明していない部分は同等の構造及び作用効果を奏するものとする。
なお、図１～図４で示した部品又は部位と同等、類似、又は関連する構造及び作用効果を奏するものは、参照を容易にする等のため、図５及び図６において一律１００を加えた番号にしている。

【0030】

図５及び図６に示すとおり、本サポートロールの位置調整装置は、油圧モータ１０７で回動するウォーム１０４と、ウォーム１０４と噛み合って、かつ偏心軸１０３に連結して回動するウォームホイール５と、ウォームホイール１０５の回動量を検出するエンコーダ１０６と、エンコーダ１０６に基づいて油圧モータ１０７を制御する図示しないコントローラとを備えている。
この構成によれば、コントローラが予め認識したサポートロール１０１の現在位置に応じて、サポートロール１０１の各々の面間を拡げたり狭めたりして位置調整することができる。すなわち、油圧モータ１０７の駆動に応じてウォーム１０４及びウォームホイール１０５が回動し、ウォームホイール１０５に応じて偏心軸１０３が偏心回動するため、サポートロール１０１の各々の面間が拡がったり狭まったりする。このとき、カップリングを介してエンコーダ１０６がウォームホイール１０５の回動量を検出しており、コントローラが上記回動量と上記現在位置とに基づいてサポートロール１０１の各々が規定の位置に到達したことを判断した時点で油圧モータ１０７を停止する。

【0031】

ウォーム１０４は、油圧モータ１０７の回転軸の先端に取り付けてある歯車と噛み合うように螺旋状に歯を切ってあるネジ歯車が該当し、上記回転軸と一体的に設けてあっても後付けして設けてあってもよい。

【0032】

ウォームホイール１０５は、サポートロール１０１と逆側の偏心軸１０３の端部分に配置してあり、ウォーム１０４と噛み合うように円弧状に歯を切ってある歯車が該当し、偏心軸１０３と一体的に設けてあっても後付けして設けてあってもよい。

【0033】

エンコーダ１０６は、ロータリエンコーダが該当し、カップリングを介して偏心軸１０３と連結している。すなわち、エンコーダ１０６は、ウォームホイール１０５の回動量からサポートロール１の位置を測定する。

【0034】

コントローラは、サポートロール１０１の位置やエンコーダ１０６が検出したウォームホイール１０５の回動量等に関するパラメータを受け取って油圧モータ１０７を制御するものである。
詳細には、コントローラは、稼働前のサポートロール１の位置を初期値とし、エンコーダ６が検出したウォームホイール１０５の回動量から割り出したサポートロール１の移動量又は移動後の位置と上記初期値との差分である変化量を算出し、上記変化量に応じて油圧モータの駆動を制御する。

【符号の説明】

【0035】

１、１０１ サポートロール
２、１０２ ロール軸
３、１０３ 偏心軸
４ ギア
５ ラック
６、１０６ エンコーダ
７ シリンダ
７１ ピストン
１０４ ウォーム
１０５ ウォームホイール
１０７ 油圧モータ
Ｍ 鋳片
Ｓ ロールセグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】