(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片の上面幅方向に配置された上面側トーチと、前記鋼片の少なくとも一つの側面に配置された側面側トーチとを有し、前記上面側トーチ及び前記側面側トーチから酸素ガスあるいは／及び燃焼用ガスを噴射しながら当該トーチあるいは前記鋼片を移動することにより前記鋼片表面を溶削する鋼片の溶削装置において、
前記側面側トーチから噴射するガスの吐出方向が、前記鋼片の長さ方向に対して上面側に傾斜しており、
前記上面側トーチから噴射されたガスの鋼片への衝突位置を、前記側面側トーチ最上部から噴射されたガスの鋼片上面への到達位置よりも鋼片長さ方向で４０〜１００ｍｍだけ前記ガスの噴射方向上流側としたことを特徴とする鋼片の溶削装置。
【請求項２】
前記側面側トーチがスリット型のトーチであり、当該トーチの中にトーチからのガスの吐出方向を鋼片の長さ方向に対して上面側に傾斜するように整流板を設けたことを特徴とする請求項１記載の鋼片の溶削装置。
【請求項３】
前記整流板が、ガスの流れ方向の長さ（ｌ）と整流板によって仕切られたガス流路の間隔（ｗ）との比（ｌ／ｗ）が０．７〜２．０となるように設置されたことを特徴とする請求項２記載の鋼片の溶削装置。
【請求項４】
溶削を実施している際に、前記ガスの噴射速度を、前記トーチあるいは前記鋼片の移動速度の４００〜５００倍としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼片の溶削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造工程あるいは圧延工程において鋳片あるいは鋼片（以下、鋼片と称す）の表面を溶削するための鋼片の溶削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼片５の製造に際し、製鉄所においては、鋼片５の表層に発生した割れ、ピンホールあるいは介在物起因等の疵を除去するために、高温の鋼片５の上下面、あるいは両側面の表面を、鋼片溶削装置によって溶削を行っている。そのため鋼片溶削装置は、鋼片５の品質を向上させる上で必要不可欠な設備のひとつとして位置付けられている。
【０００３】
図１と図２は、鋼片溶削装置の一例を示した概要図である。
【０００４】
図は鋼片５の上下面と側面を同時に溶削するタイプの溶削装置を示しており、上面トーチユニット１と一方の側面側トーチユニット３が一体的に結合され、下面トーチユニット２と他方の側面トーチユニット３が一体的に結合されている。即ちＬ型のトーチが鋼片５を挟んで向かい合った形で配置されている。鋼片５は、幅やときには厚みが変化するので、それに対応するため、上面トーチユニット１、下面トーチユニット２は鋼片５の幅方向にスライドする構造となっており、側面トーチユニット３は固定のままのものと鋼片５の厚み方向にスライドする機構のものとがある。
【０００５】
次に当該溶削装置の動きについて説明する。
【０００６】
ロール４上を搬送されてきた鋼片５が、溶削開始位置に停止した後、溶削装置の上下面のトーチユニットが鋼片５の幅方向にスライドして、その鋼片５の幅に合わせて停止する。両側面のトーチユニット３が鋼片５の厚み方向にスライドするタイプでは、上下面のトーチユニットの幅方向スライド中に上下面のトーチユニットと側面のトーチユニット３とが干渉することを防ぐため、図３（ａ）に示すように一旦、上下面のトーチユニットと側面のトーチユニット３との間に数十ミリの間隔を取るように、厚み方向スライド機構１４によって側面のトーチユニット３を厚み方向スライドしておく。上下面のトーチユニットの幅方向スライドが完了した後、図３（ｂ）に示すように両側面のトーチユニットが厚み方向スライドして上下面トーチユニットに近づき、鋼片５の厚みに合わせて停止する。図２（ａ）と図２（ｂ）はそれぞれ幅の異なる鋼片５に合わせて停止した状態を示す。このとき、上面トーチユニット１側に結合された側面トーチユニット３２は、下面トーチユニット２と接触しないように１０ｍｍ程度の間隙１１を設けている。同様に下面トーチユニット２に結合された側面トーチユニット３１は、上面トーチユニット１との間に間隙１１を設けている。ここで、側面のトーチユニット３が厚み方向スライドしないタイプのものは予め上下面とのある程度の間隔を保っている。従っていずれのタイプについても溶削時、側面トーチユニット３と上下面トーチユニットの間には間隙１１が存在する。
【０００７】
そして上下面トーチユニットが幅方向スライドしセットされた後、上面トーチユニット１から可燃ガスを噴射して燃焼することにより鋼片５を予熱し、予熱が完了した時点で、高圧酸素を噴射し溶削装置かあるいは鋼片５を移動させながら鋼片５の全体表層の溶削を行う。
【０００８】
ここで、溶削装置が上面のみ、あるいは上下面の２面のみを溶削する場合、溶削中に発生した溶融スラグ（以下ノロ６とする）が側面側に垂れ落ちて凝固したもの（以下ヒレ７とする）が鋼片５の側面に付着残存する。このヒレ７を残したまま下工程で圧延を行うとヒレ７が原因で疵となってしまうため、これを除去する作業が必要となる。この除去作業は通常、人力によるハンドスカーフによりおこなっており、高熱重労働であるという厳しい作業環境であり、またオフラインでの作業のため作業効率が悪いという問題があった。
【０００９】
また、上下面のみでなく、側面側も溶削するタイプの溶削装置でも前述のように側面トーチユニット２と上下面トーチとの間に間隙１１があり、その間隙部分に面した部分のヒレ７は、相変わらず残留していた。
【００１０】
そこでこのヒレ７をオンラインで除去する方法として、従来、特許文献１では別途流体噴射口を設け、その流体噴射口から高圧の空気または水、または空気と水の混合流体、または不活性ガスを鋼片５の短辺に向けて噴射し、ヒレ７を除去する方法が提案されている。
【００１１】
また、特許文献２では、専用の流体噴射口を設け、その流体噴射口から高圧の酸素をヒレ発生部に向けて噴射し、ヒレ７を除去する方法が提案されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭５８−１３４７３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、噴射流体に空気や水を使用する場合、冷却作用が大きく、少なからず鋼片５の温度を低下させるため省エネルギー上適当ではない。また鋼片５の進行方向に垂直に空気や水を噴射するため、上面を溶削するガスに干渉し、上面の溶削不良を引き起こす可能性がある。更には、水を使用する場合には、溶融したノロ６と反応し水蒸気爆発を起こす危険性もあるので特別な注意が必要である。
【００１４】
また特許文献２の方法では、溶削用のトーチ近傍に専用の装置を設置するものであり、設備コストが高くなる。また、設置場所が狭隘部であるために装置の設置が困難であるとの問題があった。
【００１５】
本発明が解決する課題は、鋼片５を溶削する時に発生するヒレ７の除去が容易にでき、かつ低コストの設備費で整備負荷の少ない鋼片の溶削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記のような従来法の欠点を解決しうる鋼片の溶削装置であり、その要旨は、下記（１）〜（４）に示す構成を有することを特徴とする。
（１）鋼片の上面幅方向に配置された上面側トーチと、前記鋼片の少なくとも一つの側面に配置された側面側トーチとを有し、前記上面側トーチ及び前記側面側トーチから酸素ガスあるいは／及び燃焼用ガスを噴射しながら当該トーチあるいは前記鋼片を移動することにより前記鋼片表面を溶削する鋼片の溶削装置において、前記側面側トーチから噴射するガスの吐出方向が、前記鋼片の長さ方向に対して上面側に傾斜しており、前記上面側トーチから噴射されたガスの鋼片への衝突位置を、前記側面側トーチ最上部から噴射されたガスの鋼片上面への到達位置よりも鋼片長さ方向で４０〜１００ｍｍだけ前記ガスの噴射方向上流側としたことを特徴とする鋼片の溶削装置。
（２）前記側面側トーチがスリット型のトーチであり、当該トーチの中にトーチからのガスの吐出方向を鋼片の長さ方向に対して上面側に傾斜するように整流板を設けたことを特徴とする上記（１）記載の鋼片の溶削装置。
（３）前記整流板が、ガスの流れ方向の長さ（ｌ）と整流板によって仕切られたガス流路の間隔（ｗ）との比（ｌ／ｗ）が０．７〜２．０となるように設置されたことを特徴とする上記（２）記載の鋼片の溶削装置。
（４）溶削を実施している際に、前記ガスの噴射速度を、前記トーチあるいは前記鋼片の移動速度の４００〜５００倍としたことを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の鋼片の溶削装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって溶削を行った鋼片５について、低コストで短辺に付着したヒレ７を確実に除去することが可能となり、生産性を損なわずに品質の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の鋼片の溶削装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明は、鋼片の上面幅方向に配置された上面側トーチと、前記鋼片の少なくとも一つの側面に配置された側面側トーチとを有し、上面側トーチ及び前記側面側トーチから酸素ガスあるいは／及び燃焼用ガスを噴射しながら当該トーチあるいは前記鋼片を移動することにより前記鋼片表面を溶削する鋼片の溶削装置を対象とする。
【００２０】
図４は、本発明による鋼片の溶削装置の一例の概要図である。
【００２１】
図は、本発明による上下面及び側面を溶削する溶削装置の例であり、側面トーチユニット３は厚み方向スライド機構を有さない固定式である。溶削する際には、溶削装置は固定で、鋼片５が白抜き矢印の方向に移動することにより鋼片５の上下面及び側面の表層を溶削するものである。
【００２２】
図４に示すように従来の溶削装置と同じように側面トーチユニット３と上面トーチユニット１、との間に間隙１１が存在する。しかし、本発明の溶削装置では、側面側トーチから噴射するガスの吐出方向が、鋼片の長さ方向に対して上面側に傾斜している。このため、側面トーチユニット３から噴射するガス流１２は斜め上に向けて噴射されるので、その噴射流により側面に流れ出たノロ６が吹き飛ばされるため、鋼片５のトーチの下流側にヒレ７は残留しない。
【００２３】
本発明において好ましくは、側面側トーチがスリット型のトーチであり、当該トーチの中にトーチからのガスの吐出方向を鋼片の長さ方向に対して上面側に傾斜するように整流板を設ける。図５は、側面用トーチユニット３からのガス噴射方向を上面方向に傾斜させる方法の一例を示したものである。図は、既設の側面トーチユニット３のスリット１３の中に整流板８を設置して、ガスの流れを上面側に傾斜させ、ガスの噴射方向を上面側に角度θで傾斜されたものである。
【００２４】
このとき、設置する整流板８の長さは、整流板８同士もしくはトーチユニットの側壁と整流板８との間隔によって最適な範囲が存在する。整流板８の長さ（ｌ）と上記間隔（ｗ）との比は０．７〜２．０とすると良い。この比が０．７未満では、噴射方向の制御性が満足できず、２．０超では圧損が大きくなる。また、整流板８の長さはトーチユニットの奥行きに対してあまり長くすると整流板８が溶損し、短くするとガスの噴射方向の制御ができないので、整流板８の長さはトーチユニット奥行きの３０％〜８５％とすることが望ましい。
【００２５】
このように既設の溶削装置において、側面トーチユニット３に整流板８を設置する方法は、低コストの改造で、所定の効果が得られる。
【００２６】
一方、新しく溶削装置を設置する場合には、側面トーチユニット３の噴射方向を最初から上面側に傾斜して設置すれば良い。
【００２７】
図６は、上面トーチユニット１からの噴射ガスの鋼片５への衝突位置（Ｐ１）と側面トーチユニット３からの噴射ガスの鋼片５の上面への到達位置（Ｐ２）との関係を説明した図である。Ｐ２の位置は、Ｌ１と噴射角度θで決まる。
【００２８】
上記Ｐ１とＰ２の間の距離をＤｐとすると、Ｄｐが４０ｍｍ未満だと上面溶削ガスに干渉を起こし、溶削不良が発生する。また１００ｍｍ超だとヒレ７の除去が不十分となる。従ってＤｐは、４０ｍｍ〜１００ｍｍになるようにすることが望ましい。
【００２９】
また、側面トーチユニット３のガス噴射時のガス流速は鋼片移動速度の４００倍〜５００倍とすると良い。４００倍未満だとヒレの除去が不十分となり、また５００倍超だと上面溶削ガスに干渉を起こし、溶削不良が発生するからである。ここでガス流速は、ガス流量をスリット断面積で割ることによって求めることができる。
【００３０】
また、本発明の効果によって、側面トーチユニット３に厚み方向スライド機構を設けなくても、上面トーチユニット１と側面トーチユニット３との間隙１１について、両者が接触しない十分な間隔を保ってもヒレ７が残る問題は解消されるので、より装置を簡素化できる。
【実施例】
【００３１】
本発明を実機にて適用した。各実施条件及び実施結果を表１に示す。上下面及び側面にトーチを有し、側面側トーチはスリット型のトーチである。スカーフ時において、上下面トーチユニットと側面トーチユニットの間隙１１は３５ｍｍである。ヒレが発生した鋼片の枚数／鋼片溶削装置で処理した鋼片の枚数×１００をヒレ発生率（％）とした。
【００３２】
条件1は整流板を設けない従来タイプのトーチとした。条件２〜１１は本発明の整流板を設けることにより、側面側トーチから噴射するガスの吐出方向が、前記鋼片の長さ方向に対して上面側に１７°傾斜している。この結果、条件２〜１１については、整流板を設けない条件１に比較していずれもヒレ発生率が低減した。
【００３３】
条件２は、ガスの流れ方向の長さ（ｌ）と整流板によって仕切られたガス流路の間隔（ｗ）との比（ｌ／ｗ）が０．５と本発明の好適範囲よりも小さかったので、ガスの吐出方向を十分に上面側に傾斜できず、ヒレ発生率の改善効果が限定的であった。条件３は比（ｌ／ｗ）が２．５と本発明の好適範囲よりも大きかったため、噴射速度が３８０倍まで低下し、ヒレ発生率の改善効果が限定的であった。条件４は噴射速度が好適範囲よりも低く、ヒレ発生率の改善効果が限定的であった。条件５は噴射速度が好適範囲よりも高く、ヒレ発生率は好適であったものの、溶削不良が発生する場合があった。条件６はＰ１とＰ２の間の距離Ｄｐが好適範囲よりも長く、ヒレ発生率の改善効果が限定的であった。条件７はＤｐがゼロであり、上面溶削ガスに干渉を起こし、ヒレ発生率は好適であったものの、溶削不良が発生する場合があった。本発明の最も好適な条件で実施した条件８〜１１では、ヒレ７の発生が無く良好な側面を確保できることを確認した。
【００３４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術における溶削装置を側面から見た場合の概要を示す図である。
【図２】溶削装置を正面から見た場合の概要を示す図であり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ幅の異なる鋼片を溶削する場合の概要を示す図である。
【図３】上下面トーチユニットと側面トーチユニットの位置関係を示す図であり、（ａ）はスライド前、（ｂ）はスライド後の側面トーチユニットを示す図である。
【図４】本発明による溶削装置の一例を示す概念図である。
【図５】本発明による整流板を内蔵した側面トーチを示す図である。
【図６】本発明による上面トーチと側面トーチのそれぞれの噴流方向の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  上面トーチユニット
２  下面トーチユニット
３、３１、３２  側面トーチユニット
４  搬送ロール
５  鋼片
６  ノロ
７  ヒレ
１１  間隔
１２  ガス流
１３  スリット
１４  厚み方向スライド機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005097601.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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