JP2013027906A

JP2013027906A - 鋼片の表面手入れ方法

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Publication number: JP2013027906A
Application number: JP2011166158A
Authority: JP
Inventors: Takuya Suzuki; 拓哉鈴木
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JP5821368B2

Abstract

【課題】溶削処理後の鋼片表面検査で表面欠陥部位を把握し、把握した表面欠陥部位を研削装置による部分手入れによって除去して鋼片表面を清浄化するにあたり、溶削処理時に発生する山状突起による表面欠陥部位を研削装置に入力しなくても、山状突起による表面欠陥部位を確実に除去することのできる表面手入れ方法を提供する。
【解決手段】溶削設備１で鋼片７の表面を溶削し、その後、溶削後の鋼片表面に残存する表面疵、未溶削部分及び溶削時に発生する山状突起の各部位を研削装置２で研削する表面手入れ方法において、溶削設備の機械寸法及び直近した過去の溶削結果に基づいて山状突起の発生位置を推定し、推定した山状突起の発生位置を研削装置に自動的に入力するとともに、溶削後の鋼片の表面検査によって把握した表面疵及び未溶削部分の各発生位置を研削装置に入力し、入力された表面疵、未溶削部分及び山状突起の各発生箇所を研削装置の自動運転によって研削する。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造された鋼スラブや分塊圧延によって製造された鋼スラブなどの鋼片の表面に存在する割れや非金属介在物などの表面疵、及び、溶削時に発生する鋼片表面の未溶削部分や山状に突起した溶削不良部を除去する表面手入れ方法に関する。

連続鋳造によって製造された鋼片や鋼塊を分塊圧延して製造した鋼片の表面には、割れや非金属介在物などの表面疵が存在するので、ホットスカーファーやコールドスカーファーなどの溶削設備を用い、溶削用酸素ガスを鋼片表面に吹き付けて鋼片表面の全面を、例えば２ｍｍ程度の厚みで溶削処理することが行われている。特に、製品での表面清浄性が要求される薄鋼板向けの鋼片においては、全面溶削が一般的に行われている。

しかし、全面溶削を行った場合であっても、鋼片に発生した割れや非金属介在物などの表面疵が溶削深さよりも深い場合には除去されずに残存する。また、溶削設備のトラブルや不調などにより、鋼片幅方向或いは鋼片長手方向で溶削厚みが不均一になって、未溶削部分が発生する場合もある。また更に、スラブ鋼片を溶削するためのホットスカーファーやコールドスカーファーなどの溶削設備では、溶削対象となる鋼片の幅が広いことかから、幾つかのトーチユニットが幅方向に並べられた構造であり、このトーチユニットの繋ぎ目の部分で溶削不良が発生することもある（例えば、特許文献１を参照）。この溶削不良は、トーチユニットの繋ぎ目部分で溶削用酸素ガスの供給が不均一になることに起因して発生し、周囲の部位よりも山状に突起した断面形状となる。本発明では、この溶削不良の部位をその断面形状から「山状突起」と称す。この山状突起も、熱間圧延時に山状突起が倒れ込み、圧延後の鋼板製品においてスケール性の表面欠陥を発生させることがある。

従って、ホットスカーファーやコールドスカーファーなどの溶削設備を用いて鋼片全面を溶削処置する際には、溶削設備での全面溶削後に鋼片表面を検査し、割れや非金属介在物などの表面疵の残存している箇所、未溶削部分、及び、山状突起の部位（これら全てをまとめて「表面欠陥部位」と称す）を、グラインダーなどの別の研削装置を用いて除去することが一般的に行われている（例えば、特許文献２を参照）。本発明では、この研削装置による表面手入れ方法を、溶削による「全面手入れ」と区別するために「部分手入れ」と称す。

この場合に、溶削後の鋼片表面検査の結果に基づいてグラインダーなどの研削装置を用いて表面欠陥部位を部分手入れするが、部分手入れを行うための研削装置に鋼片表面検査の結果を入力させ、部分手入れを行う研削装置は入力されたデータに基づいて研削すべき表面欠陥部位を自動的に判別して研削することが一般的に行われている。鋼片表面の検査結果の研削装置への入力方法は、表面欠陥部位が塗料などでマーキングされた鋼片をカメラで撮影し、撮影した画像を電子データに加工し、加工した電子データを研削装置に自動的に入力させる方法や（例えば、特許文献３を参照）、鋼片表面をＸ軸及びＹ軸の二次元で表示し、表面欠陥部位を二次元の座標軸上で表示して研削装置に手動入力する方法などが用いられている。

特開２００５−５２８６７号公報特開平８−９０２２６号公報特開平７−２９０３５３号公報

溶削設備での溶削処理後の鋼片表面検査によって表面欠陥部位を把握した後、例えば、表面欠陥部位をＸ軸及びＹ軸からなる二次元の座標軸上で表示し、その位置を研削装置に手動入力する場合、入力データの正確さが極めて重要であり、入力ミスや入力抜けは手入れ不良、つまり品質不良に直結する。また、入力作業自体に多くの時間を費やし、手入れ時間の長時間化という問題がある。特に、山状突起による表面欠陥部位は、面積が広く、位置を特定するための入力作業を長時間化する原因となっていた。また、カメラで鋼片表面を撮影する場合も、山状突起による表面欠陥部位をマーキングなどで表示する必要があり、この場合も鋼片の表面手入れ作業を遅延化する要因となっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶削設備での溶削処理後の鋼片表面検査によって表面欠陥部位を把握し、その後、把握した表面欠陥部位を研削装置による部分手入れによって除去して鋼片表面を清浄化するにあたり、溶削処理時に発生する山状突起による表面欠陥部位を研削装置に入力しなくても、山状突起による表面欠陥部位を確実に除去することができ、その結果、鋼片の表面手入れ作業を迅速化することのできる、鋼片の表面手入れ方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）鋼片の表面をホットスカーファーまたはコールドスカーファーによって溶削し、その後、溶削後の鋼片表面に残存する表面疵、未溶削部分及び溶削時に発生する山状突起の各部位を研削装置によって研削して鋼片表面から表面欠陥を除去する、鋼片の表面手入れ方法において、ホットスカーファーまたはコールドスカーファーの機械寸法及び直近した過去の溶削結果に基づいて山状突起の発生位置を推定し、推定した山状突起の発生位置を、研削装置によって鋼片を研削する前に該研削装置に自動的に入力するとともに、溶削後の鋼片の表面検査によって把握した、鋼片表面に残存する表面疵及び未溶削部分の各発生位置を、前記研削装置によって鋼片を研削する前に該研削装置に入力し、入力された表面疵、未溶削部分及び山状突起のそれぞれの発生箇所を該研削装置の自動運転によって研削することを特徴とする、鋼片の表面手入れ方法。

本発明によれば、溶削設備での溶削後の山状突起の発生位置は、この溶削設備の機械寸法とこの溶削設備特有の特性（癖）によって特定できることを利用して、山状突起の発生位置を推定し、推定した山状突起の発生位置を、この山状突起を研削・除去するための研削装置に予め自動的に入力するので、オペレーターによる山状突起発生箇所の入力ミスや入力抜けが未然に防止され、確実に山状突起を研削除去することが可能となる。また、これにより、入力データ数が大幅に減少し、更に、山状突起による表面欠陥部位は鋼片表面でのマーキングも不要となることから、鋼片の表面手入れ作業が大幅に迅速化される。

鋼片の手入れラインの平面概略図である。コールドスカーファーと鋼片との位置関係を示す概略図である。溶削された鋼片の横断面形状とトーチユニットの配置位置とを対比させて示す図である。形状の異なる鋼片の長辺面における山状突起の発生位置の概略図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

鋼片の表面から表面欠陥を除去する方法として、先ず、鋼片の表面をホットスカーファーまたはコールドスカーファーによって全面溶削し、その後、鋼片の溶削面の表面検査（機器を用いた検査及び目視検査）を行い、この表面検査によって把握した、溶削後の鋼片表面に残存する割れや非金属介在物などの表面疵、鋼片表面の未溶削部分及び溶削時に発生する山状突起の表面欠陥部位の各発生位置を研削装置の制御部に入力し、研削装置は入力されたデータに基づいて研削すべき表面欠陥部位を自動的に判別して部分手入れし、表面欠陥部位を研削・除去する方法が行われている。

このようにして行われる鋼片の表面欠陥の除去方法において、山状突起はほぼ定常的に発生し、且つ、発生面積も広いことから、山状突起の発生位置を表示するマーキング作業や山状突起の発生位置を、Ｘ軸とＹ軸とで表示した鋼片表面の二次元座標で研削装置の制御部に手動入力する作業は、鋼片の表面手入れ作業を遅延化させる原因となっている。そこで、本発明者らは、個々の鋼片の表面検査の都度、山状突起の発生位置をマーキングしたり、Ｘ軸とＹ軸とで表示した鋼片表面の二次元座標で手動入力したりする作業を省略することを検討した。

この観点から、図１に示す鋼片手入れラインに設置されるスカーファーマシンの構造を観察した。図１は、鋼片の手入れラインの平面概略図であり、図１において、符号１はコールドスカーファー、２は研削装置、３は、研削装置２に設置されるグラインダー、４は、鋼片をコールドスカーファー１に搬送するための搬送用ローラーテーブル、５は、鋼片の表面検査を行うための検査用ローラーテーブル、６は、研削される鋼片を搬送するための研削用ローラーテーブル、７は鋼片である。図１において、鋼片７は、紙面の右側から左側に移動し、コールドスカーファー１による溶削処理（全面手入れ）、検査用ローラーテーブル５での表面検査、研削装置２による表面研削（部分手入れ）が行われる。尚、グラインダー３は研削装置２において鋼片７の幅方向に移動可能であり、鋼片７の任意の箇所を研削可能に構成されている。また、それぞれのローラーテーブル４，５，６では、ロールを図示せず省略している。

コールドスカーファー１と鋼片７との位置関係の概略図を図２に示す。図２は、図１のＸ−Ｘ’矢視による概略図であり、つまり鋼片７の長手方向から見た概略図であり、このコールドスカーファー１は、鋼片７を挟んで上側のバックフレーム９と下側のバックフレーム１０とを有し、バックフレーム９、１０に、その幅をＷ（＝２７０ｍｍ）とするトーチユニット８が複数個（図２では片側４個ずつ、１０５０ｍｍ幅までのスラブ鋼片に対応）並べて配置された構造である。鋼片７の上面側は、バックフレーム９に配置されたトーチユニット８から噴射する予熱ガスによって予熱され、且つ、トーチユニット８から噴射する溶削用酸素ガスによって溶削され、同様に、バックフレーム１０に配置されたトーチユニット８から噴射する予熱ガス及び溶削用酸素ガスによって鋼片７の下面側が溶削されるように構成されている。

尚、図２において、Ｗ₀はスラブ形状の鋼片７の横幅である。また、このコールドスカーファー１は、鋼片７の上面及び下面を同時に溶削する型式であるが、上面側のバックフレーム９だけにトーチユニット８を配置し、鋼片７の片面だけを溶削する型式であっても構わない。この場合には、溶削後の鋼片７を反転させ、未溶削の面を別途溶削することになる。

このコールドスカーファー１によって溶削された鋼片７の横断面形状と、コールドスカーファー１のトーチユニット８の配置位置とを対比させて図３に示す。図３の符号１１が溶削時に発生する山状突起である。この山状突起１１の寸法は、最大高さが３．０ｍｍ程度、最大幅が５ｍｍ程度である。図３に示すように、山状突起１１は、トーチユニット８の繋ぎ目の部分に発生することが分った。また、山状突起１１は、コールドスカーファー１の「機械的な癖」の影響が大きく、山状突起１１の発生は再現性が非常に高いことが分った。つまり、研削しなければならないほどの高さ及び幅の山状突起１１の発生位置は、トーチユニット８の配置位置（高さ方向及び横方向の位置）を修正しない限り、或いはトーチユニット８自体を交換しない限り、鋼片表面の或る特定の箇所に決まって発生することが分った。尚、図３ではそれぞれの山状突起１１の高さ及び幅が同等に表示されているが、実際にはそれぞれの位置で、高さ及び幅が異なる。

通常、鋼片７の短辺面の片側（図２、３では鋼片７の向かって左側の短辺面）をコールドスカーファー１の基準位置（図２、３では向かって左側のトーチユニット８の端部）に揃えて溶削処理を行うことから、山状突起１１の発生位置は特定できる。つまり、トーチユニット８の幅Ｗが２７０ｍｍであるので、図３において、鋼片７の向かって左側端部から２７０ｍｍ間隔で山状突起１１が発生することが特定できる。この山状突起１１のうちで研削する必要のある高さ及び幅を有する山状突起１１を、この溶削処理の前に行った検査用ローラーテーブル５での過去の表面検査において把握しておくことで、個々の鋼片７の溶削の都度、研削装置２で研削すべき山状突起１１を検査しなくとも、研削すべき山状突起１１を特定することができる。ここで、過去の表面検査とは、前述したように、山状突起１１の発生は再現性が非常に高いことから、トーチユニット８の配置位置の修正やトーチユニット８自体を交換した直後に行った表面検査の結果に基づいて判定すればよいが、１週間毎或いは１日毎に鋼片７の表面検査を行い、その結果に基づいて判定することが好ましい。

そして、研削すべきと特定した山状突起１１の位置を、研削装置２の制御部に自動的に入力することで、研削すべきと特定した山状突起１１の位置をマーキングしたり、研削装置２の制御部に手動で入力したりすることは不要となる。溶削後の鋼片７の表面欠陥部位のうちで、残存する表面疵及び未溶削部分の発生位置は、個々の鋼片７の溶削の都度異なるので、これらは検査用ローラーテーブル５での表面検査によってその位置を把握し、位置を特定するためのマーキングや研削装置２の制御部への入力をその都度実施する。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、本発明に係る鋼片の表面手入れ方法は、ホットスカーファーまたはコールドスカーファーの機械寸法及び直近した過去の溶削結果に基づいて山状突起の発生位置を推定し、推定した山状突起の発生位置を、研削装置によって鋼片を研削する前に該研削装置に自動的に入力するとともに、溶削後の鋼片の表面検査によって把握した、鋼片表面に残存する表面疵及び未溶削部分の各発生位置を、前記研削装置によって鋼片を研削する前に該研削装置に入力し、入力された表面疵、未溶削部分及び山状突起のそれぞれの発生箇所を該研削装置の自動運転によって研削することを特徴とする。

図４に、形状の異なる鋼片７の長辺面における山状突起１１の発生位置の概略図を示す。図４（Ａ）は、鋼片７の両端部のスラブ幅が同一である通常鋼片における山状突起１１の発生位置を示す図で、図４（Ｂ）は、鋼片７の両端部のスラブ幅が異なるテーパー鋼片を、スラブ幅の狭い方から溶削処理したときの山状突起１１の発生位置を示す図で、図４（Ｃ）は、鋼片７の両端部のスラブ幅が異なるテーパー鋼片を、スラブ幅の広い方から溶削処理したときの山状突起１１の発生位置を示す図である。何れの場合も、トーチユニット８の幅Ｗの間隔毎に山状突起１１が発生する。

以上説明したように、本発明によれば、溶削後の山状突起１１の発生位置は溶削設備の機械寸法とその溶削設備特有の特性によって特定できることを利用して山状突起１１の発生位置を推定し、推定した山状突起１１の発生位置を、この山状突起１１を研削・除去するための研削装置２の制御部に予め自動的に入力するので、オペレーターによる山状突起１１の発生箇所の入力ミスや入力抜けが未然に防止され、確実に山状突起１１を研削除去することが可能となる。また、これにより、入力データ数が大幅に減少し、更に、山状突起１１については鋼片表面へのマーキングも不要となることから、鋼片７の表面手入れ作業が大幅に迅速化される。

上記説明は、溶削設備がコールドスカーファー１であるが、溶削設備がホットスカーファーであっても、上記に沿って本発明を適用することができる。因みに、本発明を適用することで、鋼片７の表面手入れに費やす時間を、１枚の鋼片あたり５分間短縮できることを確認しており、大幅な生産性向上が実現される。

１コールドスカーファー
２研削装置
３グラインダー
４搬送用ローラーテーブル
５検査用ローラーテーブル
６研削用ローラーテーブル
７鋼片
８トーチユニット
９バックフレーム
１０バックフレーム
１１山状突起

Claims

鋼片の表面をホットスカーファーまたはコールドスカーファーによって溶削し、その後、溶削後の鋼片表面に残存する表面疵、未溶削部分及び溶削時に発生する山状突起の各部位を研削装置によって研削して鋼片表面から表面欠陥を除去する、鋼片の表面手入れ方法において、ホットスカーファーまたはコールドスカーファーの機械寸法及び直近した過去の溶削結果に基づいて山状突起の発生位置を推定し、推定した山状突起の発生位置を、研削装置によって鋼片を研削する前に該研削装置に自動的に入力するとともに、溶削後の鋼片の表面検査によって把握した、鋼片表面に残存する表面疵及び未溶削部分の各発生位置を、前記研削装置によって鋼片を研削する前に該研削装置に入力し、入力された表面疵、未溶削部分及び山状突起のそれぞれの発生箇所を該研削装置の自動運転によって研削することを特徴とする、鋼片の表面手入れ方法。