JP2000015434A - 鋼材の溶削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル詰まりのない着火性の良好な鋼材の均
一な溶削方法を提供する。 【解決手段】 (1) 下面ユニットの後方に６０mm以上上
面ユニットを移動させ、予熱後５秒以内に鋼材の溶削を
開始する。(2) 上面専用の燃焼ノズルにより予熱後、予
め前記下面ユニットの後方に６０mm以上離れた位置に配
置した上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

Description

【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２００
mm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後
方に６０mm以上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
記下面ユニットの後方に６０mm以上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１０
m 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】

【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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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後方
   に６０mm以上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。
2. 【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
   下面ユニットの後方に６０mm以上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。