(57)【要約】【課題】  真空アーク再溶解炉やエレクトロスラグ再溶解炉などの再溶解炉の消耗電極である角型電極をターニングテーブル上で長手方向の軸を中心として回転させることで、スタブと角型電極の溶接前後における電極の温度管理を実現し、また、スタブと角型電極の溶接の作業性を向上させた電極とスタブの溶接用の補助治具を提供する。【解決手段】  ターニングテーブル７の上に、消耗電極である角型電極３ａを装着する四角形の開口部１０を中心部に有する電極アタッチメント９を載置し、該電極アタッチメント９の開口部１０に角型の消耗電極３ａを装着し、該角型の消耗電極３ａの長手方向の軸の周りにターニングテーブル７により回転可能としたことからなるスタブ２と角型の電極３ａを溶接するための補助治具である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターニングテーブルの上に角型の消耗電極を装着する四角形の開口部を中心部に有する電極アタッチメントを載置し、該電極アタッチメントの開口部に角型の消耗電極を装着し、該角型の消耗電極の長手方向の軸の周りにターニングテーブルにより回転可能としたこと特徴とするスタブと角型の消耗電極を溶接するための補助治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再溶解炉に用いる消耗電極（以下、「電極」という。）へスタブを取り付ける装置に関し、特に再溶解炉の水冷鋳型（以下、「モールド」という。）に角型の電極（以下、「角型電極」という。）を装入して接地させるに当たって、当該角型電極の上端面にスタブを溶接により取り付ける際に用いる、溶接用の補助治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空アーク再溶解炉やエレクトロスラグ再溶解炉などの再溶解炉では、それぞれの再溶解炉内に配置した水冷モールドの内部に、精製する電極を吊り下げた状態として溶解を進める。具体的には、図４で示すように、クレーンなどで電極３の上端面に溶接により取り付けたスタブ２をモールド４の内部に装入し、図５で示すように、スタブクランプ１で把持した状態で、電極３をモールド４の内部に配設する。ここで、スタブ２について説明すると、図４に示すように、スタブ２の上端には摘まみ２ａがあり、スタブ２の下端面２ｂは電極３の上面と接合されており、このようにスタブ２は電極３を吊り下げるための治具である。スタブクランプ１について説明すると、スタブクランプ１はその下部でスタブ２の摘まみ２ａを把持して、電極３を吊り下げる機械装置である。
【０００３】
再溶解炉においては、スタブクランプ１の中心軸とモールド４の中心軸は合致しているので、両者の中心軸は同一直線上にある。このことにより、スタブクランプ１からスタブ２を経てモールド４に至る間で、垂直な通り芯が形成されている。
【０００４】
ところで、モールド４の内部に電極３を吊り下げたとき、電極３の外周とモールド４の内壁との間隙（以下、「サイドギャップ」という。）には、電極３の全長にわたってばらつきが出る。このサイドギャップのばらつきが大きくなると再溶解の操業後に得られた鋼塊の品質に低下がもたらされる。
【０００５】
そこで、電極３とモールド４の間のサイドギャップのばらつきを小さくするために、電極３をモールド４に配置する際に、次のような調整作業が行われている。
【０００６】
モールド４の外で、事前にスタブ２を電極３の上端部に差し金を使用して目視の作業で通り芯が出るように取り付け、スタブ２と電極３からなる長尺な一体物とし、この長尺の一体物をモールド４の内部に装入する。このとき、スタブクランプ１の上端部はモールド４の上部から突出するものとする。
【０００７】
次いで、このスタブ２と電極の３の一体物をクレーンを用いてスタブクランプ１で吊り下げてモールド４の内部に電極３を装入してモールド４の底部５に接地させる。その後、スタブクランプ１でスタブ２を把持した状態でモールド４と電極３とのサイドギャップを目視で確認する。サイドギャップにばらつきが確認されれば、スタブクランプ１の位置を調節し、電極３の全長にわたるサイドギャップを均等化した後、電極３をモールド４の底部５に接地させる。
【０００８】
通常、スタブクランプ１にはモールド４の底面と平行方向の位置調節を行う機構（以下「Ｘ−Ｙ調芯装置」という。）が備わっており、電極３とモールド４のサイドギャップの調整が行える。しかし、Ｘ−Ｙ調芯装置はスタブクランプ１の支点を中心に作動するため、先端部と根元部では移動距離が異なるため、電極３の全長にわたって均等にサイドギャップを調整することができない。
【０００９】
また、丸型のインゴットを製作するには丸型の、角型のインゴットを製作するには角型のモールドを使用する必要がある。このために、サイドギャップを均等化するためにはモールドの形状と同じ形状の電極を準備する必要がある。
【００１０】
ところで、スタブ２と電極３を長尺の一体化物とするために、ローラー上で電極の長手方向の軸を中心として回転させる装置（以下、「ターニングテーブル」という。）の上で、横に倒した状態の電極を回転させた状態とし、電極の上端面をガスバーナーで加熱することにより、スタブ２と溶接する電極３の溶接部の温度調整を行っている。丸型の電極の場合は、図３で示すように、ターニングテーブル７にそのまま載置して回転することができるが、角型電極の場合はターニングテーブル上でそのままでは回転することができない。このために、スタブ２を電極３に溶接するための電極３の温度調節の管理が行えない。
【００１１】
スタブ２は電極３の吊具であるので、電極の溶解開始から溶解完了までの全期間で電極３を吊り下げる。そのため、スタブ２の電極３への溶接には十分な品質が求められる。一方、電極３の材料は溶接前の予熱や溶接後の後熱が必要な工具鋼や、溶接後に一定の時間が経過すると変態割れが発生する耐熱鋼などが多く存在している。
【００１２】
また、電極３をターニングテーブル７上で載置して回転することができないと、スタブ２の全周を溶接する際に溶接をしにくい姿勢で作業する箇所が出てくる。このために作業効率が悪くなる。
【００１３】
一方、電極へのスタブの取付けをモールドの外で行ない、電極の上端面のスタブの溶接位置の決定に、コンピュータにより画像処理してサイドギャップが電極の全周にわたって最小になるように電極断面内の中心点を計算し、この中心点に基いてモールドとスタブクランプの通り芯に対する電極の傾きを調整し、電極の上端面へのスタブの溶接点を自動的に決定して、スタブと電極との芯合わせをする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法はコンピュータによる画像処理を利用して芯合わせの位置を求めて溶接する方法であるが、この方法ではコンピュータによる画像処理が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−６９２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、消耗電極である角型電極をターニングテーブル上で長手方向の軸を中心として回転させることで、スタブと角型電極の溶接前後における電極の温度管理を実現し、また、スタブと角型電極の溶接の作業性を向上させた電極とスタブの溶接用の補助治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
課題を解決するための本発明の手段は、ターニングテーブル７の上に、消耗電極である角型電極３ａを装着する四角形の開口部１０を中心部に有する電極アタッチメント９を載置し、該電極アタッチメント９の開口部１０に角型電極３ａを装着し、該角型電極３ａの長手方向の軸の周りにターニングテーブル７により回転可能としたこと特徴とするスタブ２と角型電極３ａを溶接するための補助治具である。この補助治具による溶接で、溶接前後における角型電極３の温度管理が実現でき、熱歪の無いまた軸心にずれの無い角型電極とスタブの溶接ができる。
【００１７】
図１に示すように、電極アタッチメント９はアタッチメント底部９ａとアタッチメント上部９ｂから構成されて組み立てられる。この組立には、先ず、アタッチメント底部９ａを開口部１０が真上にある状態でターニングテーブル７の上に設置する。さらに角型電極３ａを上部からアタッチメント底部９ａの中に装入する。さらにアタッチメント上部９ｂとアタッチメント底部９ａを組み上げ、角型電極３ａとアタッチメント底部９ａとアタッチメント上部９ｂとを一体物に構成する。ところで、この電極アタッチメント９の内部は断面が四角形、外部は断面が円形の形状となっている。このため、電極アタッチメント９の内部に角型電極３ａを装入すれば、図２で示すようにターニングローラー７、７上で角型電極３ａを長手方向の軸を中心に回転できる。このように角型電極３ａを回転させる装置から構成した補助治具により、角型電極３ａにスタブ２を回転させながら一定の方向から溶接しながら温度管理を一定にして熱歪のない中心位置の一致した角型電極３ａとスタブ２の一体物を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の手段により角型電極をターニングテーブルの上で長手方向の軸を中心として回転させることが可能となり、角型電極の上部端面をガスバーナーで加熱することができるようになり、角型電極の温度調整ができるようになった。角型電極の温度調整ができるようになったことで溶接の品質が向上した。また、角型電極を長手方向の軸を中心として回転させたことで、常に一定の方向から溶接が可能となり、作業員の悪い姿勢で行う作業が無くなり、作業性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ターニングテーブルに載せた電極アタッチメントの装着フローを示し、（ａ）は電極アタッチメント底部に角型電極を装着する状態を示す図、（ｂ）は角型電極を電極アタッチメントの底部内に入れた図、（ｃ）は角型電極の上にアタッチメント上部を被せて電極アタッチメントの装着を完了した図である。
【図２】ターニングテーブルに載せた電極アタッチメントに装着した角型電極をターニングテーブルの上で回転させている状態を示し、（ａ）は電極アタッチメントおよびターニングテーブルの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】丸型の電極をターニングテーブル上で回転させている状態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】溶解開始前の電極を有する再溶解炉を一部断面で示す正面図である。
【図５】電極を溶解中の再溶解炉を一部断面で示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態を図面を参照して以下に説明する。本発明では、再溶解炉における角型の消耗電極である角型電極３ａを形成するために、角型電極３ａに電極アタッチメント９を装着し、ターニングテーブル７の上で角型の消耗電極３ａの長手方向の軸を中心として角型電極３ａを回転可能とし、スタブ２と角型電極３ａの溶接前後における電極３の温度管理を実現したスタブ２と角型電極３ａの溶接時の補助用の治具である。
【００２１】
この電極アタッチメント９は、アタッチメント底部９ａおよびアタッチメント上部９ｂから構成する。このアタッチメント底部９ａは、図１の（ａ）に示すように、角型電極３ａを嵌め込むために、その中央に角型電極３ａの下面および両側面の形状をした開口部１０を有している。一方、アタッチメント上部９ｂは、図１の（ｂ）に示すように、角型電極３ａの上面の形状をした下辺を有する扇形から形成されている。さらに、図１の（ｃ）あるいは図２の（ａ）に示すように、これらのアタッチメント底部９ａにアタッチメント上部９ｂを載置して形成した電極アタッチメント９はその外周面が円型に形成されており、電極アタッチメント９の中央の開口部１０には角型電極３ａが挿通されている。
【００２２】
電極アタッチメント９へ電極３を装着するための、アタッチメント底部９ａは、図１の（ａ）に示すように、開口部１０の上が開いた状態でターニングテーブル７上に設置されている。さらに図１の（ｂ）に示すように、電極３は上部からアタッチメント底部９ａの中に装入されている。さらに図１の（ｃ）に示すように、アタッチメント上部９ｂとアタッチメント底部９ａは一体に組み上げられて、電極３を中央に保持している。これらの電極アタッチメント９の組み立てには、図示しないボルトによって締結されている。
【００２３】
さらに、図２の（ｂ）の側面図に示すように、左右に離間して設けられている２台のターニングテーブル７、７には、電極アタッチメント９、９がそれぞれ載置されており、これらの２個の電極アタッチメント９、９の中央の四角形の開口部１０には、段落００２１に記載したように、角型電極３ａが挿通されて支持され、ターニングテーブル７、７により、矢印のように回転させている。さらに、図２の（ｂ）に示すように、左右の電極アタッチメント９、９の間の中央の電極アタッチメント９はアース８に接地しながら回転し、溶接時に電極３へ流れる電流をアース８から放出している。
【００２４】
なお、電極アタッチメント９の外周の円とその中心までの距離は、全ての位置で、誤差が±０.０５ｍｍ以内に収めるものとしている。また、電極３の断面は必ずしも正四角形ではないため、電極アタッチメント９の内側における四角形の各辺は電極タッチメント９の中心からの位置を調節可能とする図示しない機構を設ける。この機構により電極アタッチメント９の外周の円の中心と内側における四角の中心および電極３の中心は一致するものとなる。この一致によりターニングテーブル７上で電極３をその長手方向の軸を中心として回転させて、溶接前の電極３の温度調整および電極３とスタブ２の溶接ができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  スタブクランプ
２  スタブ
３  電極
４  モールド
５  モールド底部
６  溶鋼
７  ターニングテーブル
８  アース
９  電極アタッチメント
９ａ  アタッチメント底部
９ｂ  アタッチメント上部
１０  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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