JP2006102804A

JP2006102804A - 鋼片の溶削装置

Info

Publication number: JP2006102804A
Application number: JP2004296306A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ogawa; 貴史小川; Yasuhiko Otani; 康彦大谷; Kanji Kikuchi; 完治菊地; Hiroyuki Nakada; 寛之中田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】鋼材表面を溶削する際に、角隅部の溶削残りを防止して凹凸のない良好な溶削面が得られる溶削装置を提供すること。
【解決手段】鋼片１の表面に酸素を吹きつけるトーチが鋼片幅方向に複数のユニットに分割されたトーチユニット３を有し、該トーチユニットに酸素を供給するマニホールド８、９を有し、当該マニホールドが鋼片幅方向に３部屋に分割され、その少なくとも一端の部屋がピストン６、７状を為し、該ピストン状部屋が前記マニホールド内をその軸方向に移動可能な構造であり、前記鋼片の幅に応じて前記マニホールドからの酸素供給幅を変化させることを可能とした鋼片の溶削装置であって、前記マニホールドからの酸素供給幅を、前記鋼片幅以上で、且つ、最も小さい幅となる前記トーチユニットに対応する位置に前記ピストンを停止し、酸素を供給すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼片あるいは鋳片等（以下、鋼片と称す）の表面を溶削する鋼片の溶削装置に関する。

鋼材製造に際し、製鉄所においては、高温の鋼片の表面を、溶削装置によって溶削を行い、鋼片表面に発生した割れ、ピンホールあるいは介在物起因等の疵を除去している。しかしながら、鋼片表面の温度は、鋼片幅方向の中心部では温度が高く、エッジ部ではより温度が低くなるため、中心部の溶削条件のままエッジ部を溶削しようとすると未溶削に終ることがあり、その場合、その部分の疵が残存し、溶削効果が十分発揮されないという問題があった。
即ち、鋼材の中心部では、例えば２ｍｍの深さに溶削されていても、エッジ部は溶削されずに、そのまま残り、その残存部分も問題であるが、それと共に、溶削部と未溶削部の境界部には凹凸が残存し、これが新たな疵の原因となっていた。

このような問題を解消するため、従来では鋼片エッジ部に対応するトーチを、別個に並設したり、或いはこのエッジ部溶削のために新たに工程を追加したりしていた。また、（特許文献１）では、このような鋼片のエッジ部の溶削残りを防止するため、エッジ部に対応するトーチから吐出する酸素ガス流量を、増加させる方法が開示されている。しかし、鋼片幅は種々変化するため、この対応では、未だ不十分であった。
また、（特許文献２）では、トーチに溶削酸素を分配するマニホールドを、基準側、面部及び追従側と３つの部屋に区分し、その一旦をマニホールドの軸方向に移動可能としたピストン方式とし、このピストンには内側に酸素が供給され、ピストンに複数の孔が設けられそこからトーチに酸素が供給可能となっている。ピストンは、鋼片の幅の寸法に応じてマニホールドの軸方向に移動し、そのピストンの位置を設定し、区分された前記３つの部屋のうち両端の部屋に中心の部屋より高い圧力の溶削酸素を供給し、鋼片幅方向の溶削量を均一にしようというものである。
特開昭６３−１３０２６８号公報特開平９−２１０３２０号公報

しかし、上記した（特許文献２）の技術でも、必ずしも鋼片エッジ部が安定してきれいに溶削されるものではなかった。
本件発明者らが（特許文献２）の装置について詳細に検討した結果を以下に説明する。当該装置の概要を示したのが図１であるが、図１は、鋼片（図ではスラブを示す）１を中心として上面、下面、両短辺側に夫々トーチユニットが配置されている。例えば、上面ユニットを見てみると、鋼片１に直面しているのが酸素を吐出する上面トーチユニット２であり、該トーチユニット２は複数のユニットに分割されている。これは、メンテナンス性を考慮して複数のユニットに分割している。
上記のトーチユニット２に酸素を供給するのが、ユニットの上に設置されたマニホールド８である。マニホールド８は両端部１０，１１と中心部１２と３部屋に分割されており、両端の部屋のうち一端は固定の部屋１１であり、他の一端の部屋１０は、マニホールド内をその軸方向に移動可能なピストン状の構造６となっており、種々の幅の鋼片に対応可能である。ピストン６内部は空洞でそのロッドに相当する部分が酸素供給配管１３である。この酸素供給配管１３から供給された酸素がピストン内部を経由してピストン表面に設けられた孔を通じてその位置に対応するトーチユニットに供給される。こちらをマニホールド可動端と称す。このことによって鋼片幅に応じて両端エッジ部を中心部より高圧の酸素で溶削しようというものである。しかし、その場合、次のような問題が発生していた。

図２は、図１の左上部を拡大した図である。鋼片１に対して左側に短辺側ユニット４、上面に上面トーチユニット２が複数の分割されたユニットとして存在し、その上面にトーチユニットに酸素を供給する上面マニホールド８があり、その中をマニホールドの可動端である上面ピストン６があり、そこに酸素を供給する酸素供給管１４が接続されている。
図２は、鋼片１の幅に合わせて上面ピストン６が所定の位置に停止した状態を示している。例えば鋼片幅によっては、トーチユニットの分割位置に丁度またがるようにピストンが停止する。この場合、ピストンから供給された酸素の半分は鋼片から外れた最端部のトーチユニットに供給されるが、トーチユニットの必要量に対し供給される酸素がほぼ半分のため供給酸素はトーチユニットに入った途端に圧力が低下し（符号１５で示す）、その状態で鋼片に吐出されるので、鋼片エッジ部の溶削が十分に行われない状況となることが判明した。

このような問題に対し、本発明では、ピストンの停止位置を改善することにより、前記のような酸素ガス圧力の低下が発生しないようにするものである。すなわち、本発明は、上記の問題点を解決し、鋼片における溶削を、どのような鋼片幅でも安定してエッジ部に凹凸を残存させることなく良好な状態で溶削をし得る溶削装置を提供することを目的とするものである。

本発明の要旨は、
鋼片あるいは鋳片などの表面に酸素を吹きつけるトーチが鋼片幅方向に複数のユニットに分割されたトーチユニットを有し、該トーチユニットに酸素を供給するマニホールドを有し、該マニホールドが鋼片幅方向に３部屋に分割され、その少なくとも一端の部屋がピストン状を為し、該ピストン状部屋が前記マニホールド内をその軸方向に移動可能な構造であり、前記鋼片の幅に応じて前記マニホールドからの酸素供給幅を変化させることを可能とした溶削装置であって、下記の（１）〜（４）のいずれかの構成を有することを特徴とするものである。
（１）前記マニホールドからの酸素供給幅を、前記鋼片幅以上で、且つ、最も小さい幅となる前記トーチユニットに対応する位置に前記ピストンを停止し、酸素を供給すること。
（２）前記マニホールドからの酸素供給幅を、前記鋼片幅よりもトーチユニット一つ分の鋼片幅方向長さの２０％〜１００％分だけ広く設定すること。
（３）該溶削装置が前記鋼片の幅を検知する機能を有し、鋼片幅を擬似的に実物よりも広く検知させるための鋼片幅嵩上げ機能を有したこと。
（４）前記マニホールドの両端の部屋に酸素を供給する配管の圧力損失が、中心の部屋への配管の圧力損失に比較して、同等以下であること。

本発明は、表面を溶削する鋼片の幅寸法の変化に対応し、幅方向の中心部より温度の低いエッジ部の溶削効果をあげるために、エッジ部に対応する酸素ガス圧力低下を有効に抑制したので、溶削残りが著しく減少し、その後の手入れ作業が格段に減少することを可能としたものである。

上記のように鋼片エッジ部に対応するトーチから吐出する酸素圧力の低下を抑制する第１の方法が、本第１発明である。
第１発明は、図３に示したようにマニホールド８の可動端であるピストン６の停止位置をトーチユニット２の幅と同じ位置で停止するように制御するものである。このことによりピストン６から供給された酸素はトーチユニット内で圧力が低下することなく鋼片１に吐出され、十分な溶削効果が得られる。この時、ピストン６の停止位置はトーチからの酸素ガス吐出幅が鋼片１の幅以上で、且つ、最小となるトーチユニット位置に対応した位置に合わせてピストンを停止するように制御する。

第２の方策が、本第２発明である。第２発明は、前述のようにピストン停止位置をトーチユニットにあわせるわけではないが、従来よりもピストン停止位置を鋼片幅よりも拡大して酸素を吐出するように停止位置を制御するものである。このことにより、端部トーチユニットに供給する酸素ガス量を増加させ、圧力低下の程度を緩和するものである。
即ち図４に示すように、ピストン６の停止位置は、鋼片幅よりも片側トーチユニットの一つの鋼片幅方向長さの２０％〜１００％だけ大きくすると良い。図中の１６が幅拡大部を示す。これが２０％よりも小さいと、酸素吐出圧力低下の改善領域が小さく溶削性の改善に寄与されないし、１００％よりも大きいと酸素ガス圧力低下はないが、溶削に寄与しない酸素ガスが増加し、無駄である。

第３の方策が本第３発明である。第３発明も前記と同様の考え方で、鋼片幅よりも大きめに有効トーチ幅を確保するものである。
通常、スカーフ装置は、図１で示したように上面トーチユニット２と短辺側トーチユニット４（ａ）、下面トーチユニット３と短辺側トーチユニット５とが一体となっており、いわば２組のＬ字型のトーチが鋼片１を挟んでいる状態となっている。その２つのＬ字型トーチが短辺側から鋼片短辺に近づき鋼片短辺に接したところで両トーチユニットが停止し、鋼片の幅を検知し、その時点で、上面側、下面側、短辺側トーチユニットが鋼片幅に応じて鋼片の四方を取り囲んだ状態になる。
第３発明では、例えば図５のように短辺側トーチユニット４が鋼片１に接する場所に所謂嵩上げ（拡大部１６で示す）を行い、見かけの鋳片幅を実際よりも広く検知させ、このことによってピストン停止位置を鋼片幅に対して、より拡大された位置で停止させ、マニホールド８からの酸素供給幅を拡大し、エッジ部のトーチから吐出する酸素ガス圧力の低下を前記のように抑制するものである。

第４の方策が本第４発明である。第４発明は、可動側マニホールドへの酸素を供給する系について圧損を発生させない方法である。中空ピストン径を細くし圧損を大きくした場合、流速が低下するため未溶削が発生する原因となる。しかし、例えばこの圧損を改善するために、供給する酸素圧力を増加させるという方法を取ったとしても、原因は不詳であるが、当該ユニットの分割位置近傍ではスラブの表面が過剰溶削される現象が見られた。
一方、ピストンへの酸素供給配管の径の断面積を拡大して中心側と同等以上に圧損を低減した場合は、問題が発生することなく飛躍的に溶削性が向上した。従って、可動端側の吐出圧力を確保するためには、酸素供給圧力を増加するのではなく、供給管の径を拡大する等、より圧損を小さくすることが望ましい。このように本発明では従来の溶削装置について大きな改造なしでも、品質の高い安定した端部溶削ができるものである。

本発明を実機に適用してみた。まず、本第１発明を適用した。鋼片の幅に応じてそれ以上のトーチユニットと同じ位置にマニホールド可動端のピストンが停止するように制御した。その結果、エッジ部のトーチからの酸素吐出圧が、中心部と同圧の１６．７ｋＰａが確実に確保できるようになり、溶削残りは１００％改善した。

また、同実機において、短辺検知機を従来に比較し、６０ｍｍ嵩上げをした。（なお、実機溶削装置のトーチユニット一つの長さは２７０ｍｍであった。）その結果、酸素ガス吐出圧力は、従来１６．７ｋＰａが９．８ｋＰａまで低下したのに対し、本実施例では１４．７ｋＰａまでしか低下せず、前記幅のスラブに発生していた溶削残りはほぼ１００％改善することができた。

従来の溶削装置を示す図（装置全体）。従来の溶削装置を示す図（エッジ部）。本発明の請求項１の状態（ピストン位置＝トーチユニット位置）を示す図。本発明の請求項２の状態（６０ｍｍ制御）を示す図。本発明の請求項３の状態（嵩上げ機能）を示す図。

符号の説明

１鋼片（スラブ）２上面トーチユニット
３下面トーチユニット４短辺側トーチユニット
５短辺側トーチユニット６上面ピストン
７下面ピストン８上面マニホールド
９下面マニホールド１０可動部
１１固定部１２中心部
１３酸素供給管（ピストン）１４酸素供給管（トーチユニット）
１５圧力低下領域１６幅拡大部

Claims

鋼片あるいは鋳片などの表面に酸素を吹きつけるトーチが鋼片幅方向に複数のユニットに分割されたトーチユニットを有し、該トーチユニットに酸素を供給するマニホールドを有し、当該マニホールドが鋼片幅方向に３部屋に分割され、その少なくとも一端の部屋がピストン状を為し、該ピストン状部屋が前記マニホールド内をその軸方向に移動可能な構造であり、前記鋼片の幅に応じて前記マニホールドからの酸素供給幅を変化させることを可能とした鋼片の溶削装置であって、前記マニホールドからの酸素供給幅を、前記鋼片幅以上で、且つ、最も小さい幅となる前記トーチユニットに対応する位置に前記ピストンを停止し、酸素を供給することを特徴とする鋼片の溶削装置。
鋼片あるいは鋳片などの表面に酸素を吹きつけるトーチが鋼片幅方向に複数のユニットに分割されたトーチユニットを有し、該トーチユニットに酸素を供給するマニホールドを有し、該マニホールドが鋼片幅方向に３部屋に分割され、その少なくとも一端の部屋がピストン状を為し、該ピストン状部屋が前記マニホールド内をその軸方向に移動可能な構造であり、前記鋼片の幅に応じて前記マニホールドからの酸素供給幅を変化させることを可能とした鋼片の溶削装置であって、前記マニホールドからの酸素供給幅を、前記鋼片幅よりもトーチユニット一つ分の鋼片幅方向長さの２０％〜１００％分だけ広く設定することを特徴とする鋼片の溶削装置。
鋼片あるいは鋳片などの表面に酸素を吹きつけるトーチが鋼片幅方向に複数のユニットに分割されたトーチユニットを有し、該トーチユニットに酸素を供給するマニホールドを有し、該マニホールドが鋼片幅方向に３部屋に分割され、その少なくとも一端の部屋がピストン状を為し、該ピストン状部屋が前記マニホールド内をその軸方向に移動可能な構造であり、前記鋼片の幅に応じて前記マニホールドからの酸素供給幅を変化させることを可能とした鋼片の溶削装置であって、該溶削装置が前記鋼片の幅を検知する機能を有し、鋼片幅を擬似的に実物よりも広く検知させるための鋼片幅嵩上げ機能を有したことを特徴とする鋼片の溶削装置。
鋼片あるいは鋳片などの表面に酸素を吹きつけるトーチが鋼片幅方向に複数のユニットに分割されたトーチユニットを有し、該トーチユニットに酸素を供給するマニホールドを有し、該マニホールドが鋼片幅方向に３部屋に分割され、その少なくとも一端の部屋がピストン状を為し、該ピストン状部屋が前記マニホールド内をその軸方向に移動可能な構造であり、前記鋼片の幅に応じて前記マニホールドからの酸素供給幅を変化させることを可能とした鋼片の溶削装置であって、前記マニホールドの両端の部屋に酸素を供給する配管の圧力損失が、中心の部屋への配管の圧力損失に比較して、同等以下であることを特徴とする鋼片の溶削装置。