(57)【要約】【課題】  鋼片全周の溶削に伴って発生するスラグの残留をほとんど皆無にし、良好な溶削面を得るようにした鋼片の溶削装置及びこの溶削装置を用いて行う溶削方法を提供すること。【解決手段】  鋼片全周の熱間溶削を行う溶削火口と、溶削に伴い発生するスラグを排出・除去する高圧水ノズルを有する溶削装置において、鋼片上下面の水平面を指向する高圧水ノズルとして、水平面の全体に高圧水噴射流が行き渡るように指向する第１の高圧水ノズルを設けるとともに、該第１の高圧水ノズルよりも大きい傾斜角度で水平面に指向する第２の高圧水ノズルを並設し、これら第１及び第２の高圧水ノズルと、鋼片上方に設けた側面用の高圧水ノズルとをそれぞれ用いて、溶削に伴って発生したスラグの噴射排出を行い、溶削面のスラグを鋼片全面にわたって完全に除去する。【選択図】        図２
2005313180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片全周の熱間溶削を行う溶削火口と、溶削に伴い発生するスラグを排出・除去する高圧水ノズルを有する溶削装置において、鋼片上下面の水平面を指向する高圧水ノズルとして、水平面の全体に高圧水噴射流が行き渡るように指向する第１の高圧水ノズルを設けるとともに、該第１の高圧水ノズルよりも大きい傾斜角度で水平面に指向する第２の高圧水ノズルを並設し、これら第１及び第２の高圧水ノズルと、鋼片上方に設けた側面用の高圧水ノズルとをそれぞれ用いて、溶削に伴って発生したスラグの噴射排出を行い、溶削面のスラグを鋼片全面にわたって完全に除去することを特徴とする鋼片の溶削装置。
【請求項２】
鋼片上下の水平面に向けて噴射する第１の高圧水ノズルの位置は、溶削火口より溶削進行方向と反対方向に２００〜２４０ｍｍ後方とし、鋼片水平面に対する傾斜角度は、第１の高圧水ノズルが１０〜１３°、第２の高圧水ノズルが２４〜２６°とするとともに、これら第１及び第２の高圧水ノズル間隔は溶削進行方向において５０〜１００ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の溶削装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の溶削装置を用いて鋼片全周を溶削するに際し、溶削する鋼片とほぼ同様のサイズのダミーを用意し、これに対して各高圧水ノズルの角度及び位置を予め設定し、これを基準として溶削作業を行うことを特徴とする溶削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造されたビレット、ブルームの如き鋼片の全面溶削を行うための溶削装置、特に、溶削スラグの残留の無い、良好な溶削面を得ることができる溶削装置及び溶削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製鉄所において連続鋳造などにより鋳造されたビレット、ブルーム等の鋼材（以下、鋼片という）は、その製造過程において赤熱状態にあるときに、その表面を熱間溶削機によって全面溶削を行って、鋼片表面に発生した割れ、ピンホール、ヘゲ等の疵を除去している。
図５は、ビレット、ブルームなどの鋼片の熱間全面溶削を行う場合の側面図を示したもので、鋼片２１の周囲には、鋼片の横（水平面）及び縦（垂直面）両面の表面をそれぞれ溶削するための溶削火口２２、２３、２４、２５が配置されており、鋼片２１が紙面鉛直方向に向って移動するとき、各溶削火口から火炎を噴出して鋼片表面の全面を約数ミリ深さにわたって溶削する。
この場合、鋼片表面の温度は赤熱状態にあっても、その四隅は他の部分より相対的に冷却されやすいため、隣接する平面部より温度が低くなる。従って、平面部の溶削条件のまま四隅部の溶削に移行すると、四隅部の溶削が不十分に終わるおそれがあり、それが原因で四隅部に疵が残り、満足した溶削効果が得られない問題がある。
【０００３】
従来、このような問題点を解消する方法として、特許文献１に示すように、鋼材の四隅部に対して特に高い圧力の溶削酸素を供給し、溶削効果を高めた手段が開示されているが、未だこれだけでは不十分であった。またこの際、溶削部に発生したスラグを完全に外部に吹き飛ばさないと、鋼片表面に残留したスラグが、以後の工程で鋼片中に残り、製品に疵を発生させることとなる。なお、この溶削部に発生するスラグは、被溶削金属材の溶融物と、酸化された被溶削金属材の混合物よりなる。
また、この溶削表面に溶削スラグを残留せしめない方法としては、特許文献２に示す方法が知られている。該特許文献２の方法は、溶削時にスラグの噴出方向の先方に向かって圧力水を噴射し、スラグの残留を防止することを内容とするものである。
【特許文献１】特許第３３９１６１９号
【特許文献２】特公昭４６−１４１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献２に示す方法によって鋼片四面の全周溶削を行う場合、溶削機で溶削したスラグを除去するため、鋼片の稜部分を狙って高圧水ノズルを向け、高圧水を噴射しても、スラグを溶削面から完全に排出・除去することは困難であった。実際の溶削作業を行う場合には、鋼片の傾き等によって高圧水ノズルと鋼片の相対的位置が変動し、図４（ａ）に示すように、鋼片の周囲に位置する溶削火口の後方に設けた高圧水ノズル２６からの噴射流２７が鋼片２１の角部に当たって分流したり、または噴射する位置が先方に行き過ぎたりして、図４（ｂ）のような意図する位置に適正に保持し得ることが難しいという欠点があった。
【０００５】
このため本発明では、上記した従来の溶削方法の問題点を解消することを課題とし、鋼片全周の溶削に伴って発生するスラグの残留をほとんど皆無にし、良好な溶削面を得るようにした鋼片の溶削装置及びこの溶削装置を用いて行う溶削方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る溶削装置は、鋼片全周の熱間溶削を行う溶削火口と、溶削に伴い発生するスラグを排出・除去する高圧水ノズルを有する溶削装置において、鋼片上下面の水平面を指向する高圧水ノズルとして、水平面の全体に高圧水噴射流が行き渡るように指向する第１の高圧水ノズルを設けるとともに、該第１の高圧水ノズルよりも大きい傾斜角度で水平面に指向する第２の高圧水ノズルを並設することを特徴とする。これによって溶削時に相対的に移動する鋼片に対し、溶削火口の後方（鋼片進行方向において）で、かつ並んで配置する複数個の高圧水ノズルを正しい場所に位置せしめ、鋼片の移動方向を横断する方向から、鋼片の稜部分から内方に向った位置を狙って高圧水を噴射して、スラグの残留を皆無にすることができる。
また、上記の溶削装置においては、鋼片上下の水平面に向けて噴射する第１の高圧水ノズルの位置は、溶削火口より溶削進行方向と反対方向に２００〜２４０ｍｍ後方とし、鋼片水平面に対する傾斜角度は、第１の高圧水ノズルが１０〜１３°、第２の高圧水ノズルが２４〜２６°とするとともに、これら第１及び第２の高圧水ノズル間隔は溶削進行方向において５０〜１００ｍｍとしたことを特徴とする。これらの位置及び角度は、本発明者らの実験検討を重ねた結果を考慮して得られたものであり、これによって、第１及び第２の高圧水ノズルは最も適正な配置とすることが可能となり、所望の機能を果たす。
さらに、本発明に係る溶削方法は、上記した溶削装置を用いて鋼片全周を溶削するに際し、溶削する鋼片とほぼ同様のサイズのダミーを用意し、これに対して各高圧水ノズルの角度及び位置を予め設定し、これを基準として溶削作業を行うことを特徴とする。これによって各高圧水ノズルの角度及び位置が常に適用する鋼片に対応した正確なものとすることが可能となり、溶削作業全体の効率を向上させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る溶削装置及び方法によれば、溶削作業で発生する溶削スラグの残留を皆無にすることができるので、溶削作業に伴う鋼片表面の欠陥も無く、美麗に仕上がり、溶削作業に及ぼす効果は大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に示す本発明の最良の実施形態に基づいて説明する。
図１は、鋼片１が矢印方向に移動し、全周溶削するときの下面側の溶削火口２と本発明の特徴である第１の高圧水ノズル３及び第２の高圧水ノズル４を示したものであり、５は鋼片は１移動ガイドとなる片持ちローラ５によって保持されている。第１及び第２の高圧水ノズル３、４は、溶削火口の前方（溶削方向を基準とすれば前方であるが、鋼片進行方向を基準とすれば後方となる）にて、所定の位置にそれぞれ間隔をおいて下面の水平面に対し鋼片移動方向を横断する方向に指向して並設されている。
第１の高圧水ノズル３の位置は、溶削火口２の前方に２００〜２４０ｍｍの距離Ｌをもって設置され、また、第１の高圧水ノズル３及び第２の高圧水ノズル４の間隔Ｄは５０〜１００ｍｍとするのが好ましい。第１の高圧水ノズル３と溶削火口２との距離Ｌを上記の範囲とすることで、溶削に伴うスラグの発生範囲とほぼ一致し、この範囲を外れるとスラグの発生が少ないか或いは溶削操作の妨げとなるとともに、スラグが固化して除去不可能となる。また、ノズル間隔Ｄは、上記の範囲であれば相互に操業上干渉せず、かつ、離れ過ぎることも無く、同一範囲のスラグに対して第１及び第２高圧水ノズルを良好な状態で適用し得る。
【０００９】
図２は、鋼片１に対し、溶削火口の後方に（鋼片進行方向において）配置された高圧水ノズル群を示すもので、前記鋼片下面のための第１高圧水ノズル３及び第２高圧水ノズル４と、鋼片上面の水平面に指向する如く設置した第１の高圧水ノズル６及び第２の高圧水ノズル７と、鋼片上方に配置し鋼片側面を指向する高圧水ノズル８および９とからなる。鋼片上面を指向する第１の高圧水ノズル６及び第２の高圧水ノズル７は、下面側を指向する第１の高圧水ノズル及び第２の高圧水ノズル４と対応しており、それぞれは鋼片に対する傾斜角度をほぼ同様としている。すなわち、第１の高圧水ノズル３及び６の鋼片に対する傾斜角度α１とα２、第２の高圧水ノズル４及び７の傾斜角度β１とβ２はほぼ同様の角度となっている。１０は下面側の第１高圧水ノズル３から噴出される噴射流を示している。なお、これら各高圧水ノズル群は、図示していないが、適宜溶削機本体に取り付けられている。
【００１０】
また、第２の高圧水ノズル４及び７は、第１の高圧水ノズル３及び６によるスラグ除去時にそのスラグ流れの一部が、鋼片表面部に残存したり、片持ちローラの方向に流れ、ローラを傷つけたりする従来の欠点を防止するために設けたものであり、少なくともダブルで高圧水を噴出することでほぼ完全にスラグを排出・除去することができる。このため、第２の高圧水ノズル４及び７の角度β１とβ２は、その当たり（衝撃）を強めるため鋼片に対し、２４〜２６°の傾斜をつけており、第１の高圧水ノズル３及び６の傾斜角度α１とα２より大きくし、より鋭角に（鉛直方向に対して）鋼片水平面に衝突するようにしている。なお、第１の高圧水ノズル３及び６の傾斜角度α１とα２は、１０〜１３°とする。
第１の高圧水ノズル３及び６の傾斜角度α１とα２を上記範囲としたが、これは溶削面のスラグ除去として採用されている通常の角度よりも２〜３°大きい角度であり、より一層の効率化を図るためである。また、第２の高圧水ノズル４及び７の角度β１とβ２を上記範囲としたのは、この角度範囲がその機能を果たすために最適な角度であり、これを外れると衝撃が弱まりスラグ除去に不充分となり、また、鋼片に対して鋭角過ぎて除去範囲を狭くする問題があるからである。加えて、上記の角度範囲とした第１および第２の高圧水ノズルを配置することによって、第１の高圧水ノズルだけでは完全に除去できなかった（大体１０％程度残留する）スラグを、第２の高圧水ノズルによってほぼ完全に除去し得ることが、本発明者らの実験によっても確認された。
【００１１】
なお、必要に応じて第２の高圧水ノズルの噴射方向は、鋼片の進行方向に対し、首を振らせて前方、後方にも向かせることができる。また、第２の高圧水ノズルは、一個に限ることなく、必要に応じ第３の高圧水ノズルを設置する態様とすることも可能である。
さらに、鋼片１の垂直面である両側面に対しては、水平方向の面と異なり、スラグが重力により流下しやすいので、特に複数の高圧水ノズルを設ける必要はない。側面を指向する高圧水ノズル８および９の垂直面とのなす角度はそれぞれ７〜１０°程度である。
【００１２】
次に、上記した高圧水ノズル群を備えた溶削装置を用いて実際の鋼片の溶削を行う場合を説明する。
図３は、前記の高圧水ノズルを設定するとき用いる鋼片と同一サイズのダミー鋼片１１を示したもので、該ダミー鋼片１１には水平面（図示の場合は上面）に所定の角度をもってアーム１２が取り付けられている。該アーム１２は、例えば上面側の第１の高圧水ノズル６用とした場合、その傾斜角度α２は１０〜１３°の範囲で取り付けられ、このアーム面に対し、第１の高圧水ノズル６を押し付けてその角度を設定する。勿論、角度とともにノズルの設置位置（鋼片との距離や鋼片長手方向の位置も）についても設定することが可能である。アーム１２にはダミー鋼片１１に対する左右のぶれがないように、ノズル外径と同じサイズの溝１３を形成することもできる。このようなアームは、各高圧水ノズル毎にその適正範囲の角度をもって準備されており、これにより、それぞれの高圧水ノズルは所定角度に設定し得る。
上記のダミー鋼片を用意することで、各高圧水ノズル毎にその都度細かく傾斜角度や位置を調整することなく、簡単にノズルの角度・位置設定を行うことができ、これに基づいて溶削作業を開始すればよい。これによって、複数個の高圧水ノズルを正確な場所に位置せしめることができ、鋼片の移動方向を横断する方向から、鋼片の稜部分を狙って高圧水を噴射し、スラグの効果的な排出・除去を行うことで、溶削開始から溶削スラグの排出・除去が全て円滑に実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る溶削装置を説明するための正面図であり、下面側の溶削火口と高圧水ノズルの関係を示している。
【図２】本発明における高圧水ノズル群のそれぞれの配置関係を示す鋼片断面方向から見た図である。
【図３】本発明に係る溶削方法を実施する際に使用するダミー鋼片を示す説明図である。
【図４】溶削の際に、スラグ除去を行う高圧水の噴射についての説明図であり、（ａ）が噴射流が分流する状態を、（ｂ）が噴射流の好適な状態を示す。
【図５】全周溶削時の鋼片及び各溶削火口の配置を示した説明図である。
【符号の説明】
【００１４】
１、２１    鋼片                  ２    下面側溶削火口
３    下面側第１高圧水ノズル      ４    下面側第２高圧水ノズル
５    片持ちローラ                ６    上面側第１高圧水ノズル
７    上面側第２高圧水ノズル      ８、９    側面側高圧水ノズル
１０、２７  噴射流                １１  ダミー鋼片
１２    アーム                    １３  溝
２２〜２５  溶削火口
【図１】
2005313180.tif 000003
【図２】
2005313180.tif 000004
【図３】
2005313180.tif 000005
【図４】
2005313180.tif 000006
【図５】
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