(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳片の溶削作業において溶削部に発生したスラグを除去するための装置であって、
空気と水とを混合してなる流体を前記溶削部に向け噴射するノズルを備え、前記ノズルが、前記鋳片の溶削方向に沿って延びる管路の後端に形成されていることを特徴とするスカーフィング装置。
【請求項２】
前記ノズルが、前記溶削部の左右にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスカーフィング装置。
【請求項３】
前記ノズルが、前記鋳片の溶削方向に対し所定の角度αだけ内側に屈曲していることを特徴とする請求項１に記載のスカーフィング装置。
【請求項４】
前記所定の角度αが、３５°以上４５°以下であることを特徴とする請求項３に記載のスカーフィング装置。
【請求項５】
前記ノズルが、前記鋳片の表面に対し所定の角度θだけ下方に屈曲していることを特徴とする請求項１ないし４に記載のスカーフィング装置。
【請求項６】
前記所定の角度θが、１０°以上２０°以下であることを特徴とする請求項５に記載のスカーフィング装置。
【請求項７】
鋳片の溶削作業において溶削部に発生したスラグを除去するための方法であって、
空気と水とを混合してなる流体を、前記鋳片の溶削方向に対し３５°以上４５°以下の角度で、前記溶削方向の前方外側から前記溶削部に向け噴射することを特徴とするスラグ除去方法。
【請求項８】
前記流体を、左右から前記溶削物に向け噴射することを特徴とする請求項７に記載のスラグ除去方法。
【請求項９】
前記流体を、前記鋳片の表面に対し１０°以上２０°以下の角度で、前記溶削方向の前方上側から前記溶削物に向け噴射することを特徴とする請求項７または８に記載のスラグ除去方法。
【請求項１０】
前記流体に供給される空気の圧力が０．３５ＭＰａ以上０．４５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項７ないし９に記載のスラグ除去方法。
【請求項１１】
前記流体に供給される水の圧力が０．１２ＭＰａ以上０．２０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項７ないし１０に記載のスラグ除去方法。
【請求項１２】
前記流体における空気と水との混合比が、空気１に対し水０．３８〜０．４２であることを特徴とする請求項７ないし１１に記載のスラグ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳片の溶削作業において溶削部に発生したスラグを除去（スカーフィング）するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳片溶削作業は、図１に示すように、鋳片１上に配置された溶削火口２により機械的に行なうことが多い。この時、鋳片１の表面１ａにおける酸化反応箇所（溶削部１ｂ）から、スラグＳが発生する。
このスラグＳは、高圧水または圧縮空気を溶削方向と直交する方向から溶削部１ｂに噴射することにより除去される。例えば、特許文献１では、溶削火口２に供給される酸素を溶削終点の手前で漸減させる等の方法により溶削終点におけるスラグＳの発生を防止するとともに、それまでの溶削部１ｂに発生したスラグＳを高圧水にて除去している。
【特許文献１】特許第６５７１６６号公報（第２及び３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のスラグ除去方法は、部分的なスラグの除去には有効であるが、鋳片の表面を全面にわたり溶削する場合や、溶削量の多い溶削の場合には、大量のスラグが発生するためスラグを完全に除去できず、その結果、溶削部１ｂの凹凸が増加したり、フィンが発生するという問題があった。また、高圧水を使用した方法では、スラグの除去に大量の水を使用するため、排水設備や集塵設備等の設備投資が高額となるという問題もあった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スラグを安価かつ確実に除去するための装置及び方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、鋳片の溶削作業において溶削部に発生したスラグを除去するための装置であって、空気と水とを混合してなる流体を前記溶削部に向け噴射するノズルを備え、前記ノズルが、前記鋳片の溶削方向に沿って延びる管路の後端に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この場合、前記ノズルが、前記溶削部の左右にそれぞれ設けられていることが望ましい。
【０００７】
また、前記ノズルが、前記鋳片の溶削方向に対し所定の角度αだけ内側に屈曲していることが更に望ましく、特に、前記所定の角度αが、３５°以上４５°以下であることが更に望ましい。
また、この場合、前記ノズルが、前記鋳片の表面に対し所定の角度θだけ下方に屈曲していることが更に望ましく、特に、前記所定の角度θが、１０°以上２０°以下であることが更に望ましい。
【０００８】
また、本発明は、鋳片の溶削作業において溶削部に発生したスラグを除去するための方法であって、空気と水とを混合してなる流体を、前記鋳片の溶削方向に対し３５°以上４５°以下の角度で、前記溶削方向の前方外側から前記溶削部に向け噴射することを特徴とする。
【０００９】
この場合、前記流体を、左右から前記溶削物に向け噴射することが望ましい。
【００１０】
また、前記流体を、前記鋳片の表面に対し１０°以上２０°以下の角度で、前記溶削方向の前方上側から前記溶削物に向け噴射することが更に望ましい。
【００１１】
また、前記流体に供給される空気の圧力が０．３５ＭＰａ以上０．４５ＭＰａ以下であることが望ましい。同様に、前記流体に供給される水の圧力が０．１２ＭＰａ以上０．２０ＭＰａ以下であることが望ましい。また、前記流体における空気と水との混合比が、空気１に対し水０．３８〜０．４２であることが更に望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスカーフィング装置及びそれを用いたスラグ除去方法によれば、使用水量を削減しつつ、溶削部のスラグを確実に除去することが可能となる。よって、本発明のスカーフィング装置及びそれを用いたスラグ除去方法によれば、スラグを安価かつ確実に除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係るスカーフィング装置の構造の例を図１に示す。なお、図１において、溶削火口２としては、従来から使用されているものが使用される。
溶削火口２は、鋳片１の表面１ａに向け、表面１ａと平行に形成されたスリット状の噴射口３を備え、マニホールド４を介して、スライダ５に、上下動可能に支持されている。また、噴射口３には、溶削用の酸素供給管６及び燃料供給管７とが連結され、酸素供給管６及び燃料供給管７からそれぞれ供給される酸素と燃料との混合気を噴射口３から鋳片１の表面１ａに向け噴射し、この混合気に点火して得た火炎により鋳片１の表面１ａを加熱しつつ、溶削火口２を、噴射口３の延設方向と直交する方向に、鋳片１の表面１ａと平行に相対移動させることにより、溶削が行なわれる。なお、本発明において、溶削火口２による溶削方向（図１中矢印Ａ方向）を前方、噴射口３の延設方向（図１中矢印Ｂ方向）を左右とそれぞれ定義する。
【００１４】
本発明の場合、溶削火口２は、溶削後のスラグＳを除去するスカーフィング装置１０を備えている。スカーフィング装置１０は、溶削火口２を左右から挟むよう、溶削火口２の両側に配置された左右一対の部材で、下方に延びるエア配管１１と、エア配管１１に斜め上方から合流する水配管１２と、エア配管１１と水配管１２との合流部から更に下方に延びた後、鋳片１の表面１ａ近傍にて後方に屈曲し、溶削火口２の側方にて鋳片１の表面１ａと平行に延びる管路１３と、管路１３の後端に開口するノズル１４とからそれぞれ構成されている。
【００１５】
個々のノズル１４は、内側及び下方に屈曲している。具体的には、個々のノズル１４は、図１に示すように、前後方向に対し所定の角度（水平角度）αだけ溶削部１ｂ側を向くよう、内側に屈曲している。ここで、角度αの範囲は、３５°以上４５°以下に設定することが望ましい。また、個々のノズル１４は、図２に示すように、鋳片１の表面１ａに対し所定の角度（垂直角度）θだけ表面１ａ側を向くよう、下方に屈曲している。ここで、角度θの範囲は、１０°以上２０°以下に設定することが望ましい。角度α及びθを上記範囲に設定した理由は、角度α及びθを上記範囲に設定すると、後述するように、空気と水とを混合してなる流体をノズル１４からスラグＳに向け噴射した際に、溶削部１ｂの凹凸が適正範囲内（例えば、鋳片１の表面１ａを基準面（水平面）とした場合、基準面±３ｍｍ以内）に維持され、平滑な溶削部１ｂが得られるためである。
【００１６】
また、一対の管路１３の左右の間隔及び個々の管路１３の長さは、個々のノズル１４を上記角度α及びθで屈曲させ、前記流体をノズル１４から噴射した際に、流体が左右の外側斜め前方から溶削部１ｂに噴射されるよう、それぞれ設定されている。
【００１７】
次に、上記構成を有するスカーフィング装置１０を用いたスラグ除去方法について以下に説明する。
スラグＳの除去に際しては、エア配管１１から空気を供給するとともに水配管１２から水を供給し、両者を混合してなる流体を、管路１３を介して個々のノズル１４から溶削部１ｂに向けそれぞれ噴射する。その結果、噴射された高圧の流体により、溶削部１ｂのスラグＳが適宜粉砕されつつ除去され、溶削部１ｂが平滑化されるとともに、フィンの発生も防止される。また、平滑な溶削部１ｂを有する高品質な鋳片１が得られるため、圧延等の後工程を経た加工品の表面における疵の発生も防止され、高品質な加工品を得ることができる。
【００１８】
ここで、エア配管１１から供給される空気の圧力は、０．３５ＭＰａ以上０．４５ＭＰａ以下、水配管１２から供給される水の圧力は、０．１２ＭＰａ以上０．２０ＭＰａ以下、空気と水との混合比は、空気１に対し水０．３８〜０．４２に設定することが望ましい。空気及び水の圧力並びに空気と水との混合比を上記の範囲に設定した理由は、上記圧力及び混合比を上記範囲に設定すると、後述するように、空気と水とを混合してなる流体をノズル１４から溶削部１ｂに向け噴射した際に、溶削部１ｂの凹凸が適正範囲内（鋳片１の表面１ａを基準面（水平面）とした場合、基準面±３ｍｍ以内）に維持され、平滑な溶削部１ｂが得られるためである。また、水の使用量も、例えば、従来のスラグ除去方法（特許文献１に開示の方法）では圧力１．２ＭＰａで１１ｍ３／時間であるのに対し、本発明の方法では、圧力０．５ＭＰａで１．４ｍ３／時間に減少する。なお、空気の使用量は、圧力０．４ＭＰａで３．６Ｎｍ３／時間である。
【００１９】
すなわち、本発明のスカーフィング装置１０を用いたスラグ除去方法によれば、少ない使用水量で溶削部１ｂのスラグＳが確実に除去され、溶削部１ｂが平滑化される。また、使用水量が少ないため、スカーフィング装置１０の設置に要する設備投資も少なくて済む。よって、本発明のスカーフィング装置１０を用いたスラグ除去方法によれば、スラグＳを安価かつ確実に除去することが可能となる。
【００２０】
次に、実施例を示し、本発明の効果について説明する。
図１に示した溶削火口２及びスカーフィング装置１０を用いて、空気と水とを混合してなる流体をスラグＳに向けて噴射し、ノズル１４の水平角度α及び垂直角度θ、エア配管１１から供給される空気の圧力、水配管１２から供給される水の圧力、並びに空気と水との混合比と、溶削部１ｂにおけるスラグＳの除去効果（噴射後の溶削部１ｂの凹凸）との関係を検討した。
【００２１】
（１）ノズル１４の水平角度αの検討
ノズル１４の水平角度αを３０°〜５３°の範囲で変更して、上記流体をスラグＳに向けて噴射し、溶削部１ｂの凹凸を測定した。その結果を図３に示す。
図３より、角度αの範囲が３５°以上４５°以下であれば、溶削部１ｂの凹凸が適正範囲内（鋳片１の表面１ａを基準面（水平面）とした場合、基準面±３ｍｍ以内）に維持される。
【００２２】
（２）ノズル１４の垂直角度θの検討
ノズル１４の垂直角度θを５°〜２８°の範囲で変更して、上記流体をスラグＳに向けて噴射し、溶削部１ｂの凹凸を測定した。その結果を図４に示す。
図４より、角度θの範囲が１０°以上２０°以下であれば、溶削部１ｂの凹凸が上記適正範囲内に維持される。
【００２３】
（３）エア配管１１から供給される空気の圧力の検討
エア配管１１から供給される空気の圧力を０．３０ＭＰａ〜０．４７ＭＰａの範囲で変更し、水配管１２から供給される水の圧力を０．１６ＭＰａとして、上記流体をスラグＳに向けて噴射し、溶削部１ｂの凹凸を測定した。その結果を図５に示す。
図５より、エア配管１１から供給される空気の圧力が０．３５ＭＰａ以上０．４５ＭＰａ以下であれば、溶削部１ｂの凹凸が上記適正範囲内に維持される。
【００２４】
（４）水配管１２から供給される水の圧力の検討
水配管１２から供給される水の圧力を０．０８ＭＰａ〜０．２５ＭＰａの範囲で変更し、エア配管１１から供給される空気の圧力を０．４０ＭＰａとして、上記流体をスラグＳに向けて噴射し、溶削部１ｂの凹凸を測定した。その結果を図６に示す。
図６より、水配管１２から供給される水の圧力が０．１２ＭＰａ以上０．２０ＭＰａ以下であれば、溶削部１ｂの凹凸が上記適正範囲内に維持される。
【００２５】
（５）空気と水との混合比の検討
エア配管１１から供給される空気の圧力を０．３５ＭＰａ〜０．４５ＭＰａ、水配管１２から供給される水の圧力を０．１２ＭＰａ〜０．２０ＭＰａとし、更に、空気と水との混合比を、空気１に対し水０．３４〜０．４５の範囲で変更し、上記流体をスラグＳに向けて噴射し、溶削部１ｂの凹凸を測定した。その結果を図７に示す。
図７より、空気と水との混合比が、空気１に対し水０．３８〜０．４２であれば、溶削部１ｂの凹凸が上記適正範囲内に維持される。
【００２６】
なお、以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例を説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更を行ったものも、本発明に含まれる。
例えば、本実施形態では、設備投資を抑制するために分割型溶削方式を採用しているが、全幅型溶削方式を採用してもよい。
また、スカーフィング装置１０を、溶削火口２の片側のみに設けた１基のエア配管１１、水配管１２、管路１３及びノズル１４にて構成してもよいが、スラグＳを確実に除去するためには、本実施形態に示すように、スカーフィング装置１０を、溶削加工２の両側に配置された左右一対のエア配管１１、水配管１２、管路１３及びノズル１４にて構成することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るスカーフィング装置を備える溶削火口の上方斜視図である。
【図２】本発明に係るスカーフィング装置のノズル垂直角度を説明する、図１中矢印ＩＩに沿った拡大図である。
【図３】本発明に係るスカーフィング装置における、ノズルの水平角度と溶削部の凹凸との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係るスカーフィング装置における、ノズルの垂直角度と溶削部の凹凸との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係るスラグ除去方法における、エア配管から供給される空気の圧力と溶削部の凹凸との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るスラグ除去方法における、水配管から供給される水の圧力と溶削部の凹凸との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係るスラグ除去方法における、エア配管から供給される空気と水配管から供給される水との混合比と溶削部の凹凸との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１…鋳片、１ａ…鋳片の表面、１ｂ…溶削部、２…溶削火口、１０…スカーフィング装置、１１…エア配管、１２…水配管、１３…管路、１４…ノズル、α…ノズルの水平角度、θ…ノズルの垂直角度
【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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【図６】
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【図７】
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