(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を上面ユニットおよび下面ユニットの予熱用ノズルにより予熱後、前記下面ユニットの６０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の後方に前記上面ユニットを移動させ、予熱後５秒以内に、前記上面ユニットの酸素スリットノズルおよび前記下面ユニットの酸素スリットノズルにより前記鋼材の溶削を開始することを特徴とする鋼材の溶削方法。
【請求項２】
鋼材を上面専用の予熱用単独ノズルおよび下面ユニットの予熱用ノズルにより予熱後、予め前記下面ユニットの６０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の後方に離れた位置に配置した上面ユニットの酸素スリットノズルおよび前記下面ユニットの酸素スリットノズルにより予熱後５秒以内に前記鋼材の溶削を開始することを特徴とする鋼材の溶削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続鋳造設備あるいは分塊圧延設備等から供給されるスラブ、ビレット、ブルーム等の断面矩形の鋼材の上下面あるいは４面を同時に溶削する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造設備あるいは分塊圧延設備から供給されるスラブ、ビレット、ブルーム等の鋼材は、その上下面および両側面の表面に存在する欠陥が圧延後の製品欠陥となるため、圧延前に除去しなければならない。その手段として、燃焼ガスによる鋼材の予熱後に酸素ジェットを吹き付けて鉄−酸素の燃焼発熱反応を利用した溶削方式をとっている。
【０００３】
酸素ジェットによる溶削を開始する前に必ず予熱が必要となる。この予熱は局部的に鋼材温度を上げ、酸素と鉄との酸化発熱反応を促す火種の役割を持つ。しかし高温の予熱部では溶削時に反応が促進されるため、深掘れになりやすいのと同時に大量の溶鉄が生成される。そのため溶削を鋼材の端面あるいはエッジ部から開始すると、上面の溶削で生じた溶鉄が下面ユニット内へ落ち込みノズル詰まりの原因となりやすい。ノズル詰まりが起きると酸素ジェットが不均一となり、溶削不良が生じるとともにノズル手入れを頻繁に行う必要がある。
【０００４】
そこで、鋼材の上下面あるいは４面全てを同時に溶削する場合には、鋼材端面より奥まった位置より予熱および溶削を開始する面スタート方式が採用されている。この場合でも予熱部は周囲より温度が高いため深掘れされるとともに、端面近傍には未溶削部が残ることになる。未溶削部上にはさらに溶鉄が付着残存する場合が多く、この部分は圧延後に製品不良の原因となるため、切断するかあるいはグラインダ手入れなどで除去する必要がある。
【０００５】
特開平７−３０３９６３号公報には、上面ユニットで溶削された破片が下面ユニットのノズルに混入するノズル詰まりを防止するため、上面ユニットの酸素噴出孔先端を燃料ガス噴出孔先端より下にして、かつ鋼材の端面の下稜位置を一致させた下面溶削ユニットを用いてエッジスタートを行う方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同公報の方法は、鋼材と下面溶削ユニットとの位置関係が非常に狭い範囲でのみ有効であると判断でき、わずか１０mm程度のずれがあると上面ユニットで溶削された溶鉄が下面ユニットの各種ノズルに混入するという問題が発生するおそれがあり、シビアーな配置制御が必要である。
【０００７】
本発明の目的は、平易かつ確実に下面ユニットノズルのノズル詰まりを防止する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は各種実験を重ね下記(A) 〜(G) の知見を得た。
(A) 図１は、上面ユニット１と下面ユニット２を同位置に配置した従来方式のエッジスタートの溶削方法を示す。同図に示すように溶削時に飛散する溶鉄１６が前記下面ユニット２に設置された溶削用の酸素スリットノズル８等に落下し、ノズル詰まりを生じ、溶削の均一性および溶削能率に悪影響を及ぼす。
【０００９】
(B) 図２は、上面ユニット１を下面ユニット２の後方にずらした配置にしたエッジスタートの溶削方法を示す。同図に示すように、上面ユニット１を下面ユニット２の後方にずらした位置に配置することにより、下面を先に溶削し、次に上面を溶削する時間差をつけることにより下面ユニット２に設置した溶削用の酸素スリットノズル８等のノズル詰まりを回避できる。後方にずらす距離Ｌ（下面ユニット端〜上面ユニット端までの鋼材の移動方向の距離）は６０mm以上あればよい。
【００１０】
(C) しかし、上面ユニット１および下面ユニット２を同位置で予熱する必要があり、上記に示した上面ユニット１を下面ユニット２の後方にずらす操作に時間を要し、引き続き溶削を行う際の鋼材の移動時間も必要である。このため、予熱した鋼材が冷却され、鋼材の着火温度の約９５０℃を下回り予熱効果が無くなるという問題が起きる。
【００１１】
(D) 上面専用の予熱用単独ノズルを新たに設置し、予め上面ユニット１を下面ユニット２の後方にずらした位置に配置することにより、上面ユニット１の移動時間をカットでき、鋼材の冷却時間を短縮でき予熱効果を確保できる。
【００１２】
(E) 鋼材の予熱完了後の冷却時間は５秒が限界であり、上面専用の予熱用単独ノズルを新たに設置した場合、予め上面ユニット１を下面ユニット２の後方にずらす距離は、鋼材の移動速度を考慮すると約２００mmが限界である。
【００１３】
(F) 上記(B) および(E) の知見から上面ユニット１を６０〜２００mm下面ユニットの後方にずらした配置にすると下面ユニットの各種ノズルのノズル詰まりを回避でき、かつ溶削時の着火もスムーズに行える。
【００１４】
(G) 上面専用の予熱用単独ノズルを新たに設置せずに、上面ユニット１を使用して予熱後、６０〜１００mm下面ユニットの後方にずらした配置であれば、ノズル詰まりを回避でき、かつ溶削時の着火もスムーズに行える。
【００１５】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のとおりである。
【００１６】
（１）鋼材を上面ユニットおよび下面ユニットの予熱用ノズルにより予熱後、前記下面ユニットの６０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の後方に上面ユニットを移動させ、予熱後５秒以内に、前記下面ユニットの酸素スリットノズルおよび前記上面ユニットの酸素スリットノズルにより前記鋼材の溶削を開始することを特徴とする鋼材の溶削方法。
【００１７】
（２）鋼材を上面専用の予熱用単独ノズルおよび下面ユニットの予熱用ノズルにより予熱後、予め前記下面ユニットの６０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の後方に離れた位置に配置した上面ユニットの酸素スリットノズルおよび前記下面ユニットの酸素スリットノズルにより予熱後５秒以内に前記鋼材の溶削を開始することを特徴とする鋼材の溶削方法。
【００１８】
なお、予熱用ノズルとは、鋼材の予熱に際し予熱用燃料・酸素ノズルおよび予熱用燃料ノズルを同時に使用するため、これらのノズルを合わせたものの総称である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図３は請求項１に記載の方法を概念的に示す縦断面図を示す。
図３（ａ）は、鋼材を上面ユニット１および下面ユニット２の予熱用燃料・酸素ノズル６および予熱用燃料ノズル７により予熱部１７を予熱する工程を、図３（ｂ）は、前記下面ユニット２の後方に上面ユニット１を移動させる工程を、図３（ｃ）は、前記下面ユニット２の溶削用の酸素スリットノズル８および前記下面ユニット２の溶削用の酸素スリットノズル８により溶削を行う工程をそれぞれ示す。
【００２０】
前記下面ユニット２の後方に上面ユニット１を移動させる距離Ｌ（下面ユニット端〜上面ユニット端までの鋼材の移動方向の距離）は、６０mm以上がよい。その理由は、ノズル詰まり防止を行うための限界距離が６０mmであるからである。上限は、予熱後の冷却限界時間である５秒を考慮し、上面ユニットの移動速度および鋼材の移動速度を勘案すると１００mm程度である。
【００２１】
図４は請求項２に記載の方法を概念的に示す縦断面図を示す。
図４（ａ）は、鋼材を上面専用の予熱用単独ノズル１１および下面ユニットの予熱用燃料・酸素ノズル６および予熱用燃料ノズル７により予熱する工程を、図４（ｂ）は、予め上面専用の予熱用単独ノズル１１の後方に配置した上面ユニットの溶削用の酸素スリットノズル８および前記下面ユニットの溶削用の酸素スリットノズル８により溶削を行う工程をそれぞれ示す。
【００２２】
前記下面ユニット２の後方に上面ユニット１を配置する距離Ｌ（下面ユニット端〜上面ユニット端までの鋼材の移動方向の距離）は、６０mm以上がよい。その理由は、前記のとおりノズル詰まり防止を行うための限界距離が６０mmであるからである。上限は、予熱後の冷却限界時間である５秒を考慮し、鋼材の移動速度を勘案すると２００mm程度である。
【００２３】
予熱後、５秒以内に溶削を開始する理由は、溶削を確実に開始するため約１５００℃の溶融温度にエッジ部分の予熱部１７を局部的に予熱するのが通常操作であるが、溶削開始時の酸素の吹き付けによる瞬間的な温度低下を考慮すると、着火温度である約９５０℃以上を維持するために５秒以内に溶削を開始する必要があるからである。
【００２４】
【実施例】
前記図３、図４に示す溶削方法により、スラブの上下面にユニットが６基づつ両側面にユニットが３基づつの計１８基を４面に配置し同時溶削を行った。使用したスラブは厚み２８０mm、巾１２００mm、長さ１０m の低炭材を用いた。スラブ温度は８８０℃であり、スラブ端部の予熱操作を行い約１５００℃とした後に、厚さ１．５mmの溶削エッジスタートで行った。試験条件として、方法別に上下面ユニット１、２の配置のずれ距離（mm）Ｌ（下面ユニット端〜上面ユニット端までの鋼材の移動方向の距離）と、予熱完了後に溶削するまでの時間Ｔ（秒）を変えて試験を行った。効果の判定は、ノズル詰まり性および溶削開始時の予熱温度不十分による着火性を基に行った。○は良好なもの、×は不良と判定したものを示す。
【００２５】
表１に、試験条件と評価結果を示す。同表に示すように、上面ユニットのずらし長さＬが６０mm以上であり、予熱後の経過時間が５秒以下であれば、ノズル詰まりのない着火性の良好な均一溶削が実施できた。
【００２６】
上面ユニットのずらし長さＬが６０mm未満であり、予熱後の経過時間が５秒を超えるとノズル詰まりが発生し、しかも着火性が不良となり、不均一な溶削になった。
【００２７】
【表１】
0004244404.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、ノズル詰まりのない着火性の良好な均一溶削を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上下面ユニットを同じ位置に配置した時に、溶削の際に発生した溶鉄が下面ユニットノズルに付着しノズル詰まりを発生するイメージを模式的に示した縦断面図である。
【図２】上面ユニットを下面ユニットの後方にずらした配置にすることにより下面ユニットに設置したノズルのノズル詰まりを回避できるイメージを模式的に示した縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は、鋼材を上面ユニットおよび下面ユニットの予熱用燃料・酸素ノズルおよび予熱用燃料ノズルにより予熱する工程を、図３（ｂ）は、前記下面ユニットの後方に上面ユニットを移動させる工程を、図３（ｃ）は、前記下面ユニットの溶削用の酸素スリットノズルおよび前記下面ユニット２の溶削用の酸素スリットノズル８により溶削を行う工程を模式的に示した縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は、鋼材を上面専用の予熱用単独ノズルおよび下面ユニットの予熱用燃料・酸素ノズルおよび予熱用燃料ノズルにより予熱する工程を、図４（ｂ）は、予め上面専用の予熱用単独ノズルの後方に配置した上面ユニットの溶削用の酸素スリットノズルおよび前記下面ユニットの溶削用の酸素スリットノズルにより溶削を行う工程を模式的に示した縦断面図である。
【符号の説明】
１：上面ユニット
２：下面ユニット
３：アッパーブロック
４：ロアーブロック
５：シュウブロック
６：予熱用燃料・酸素ノズル
７：予熱用燃料ノズル
８：酸素スリットノズル
９：鋼材
１０：ラインテーブル
１１：予熱用単独ノズル
１２：予熱ノズルカバー
１３：溶削酸素流
１４：燃料、酸素流
１５：燃料流
１６：飛散する溶鉄
１７：予熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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