JP2005007404A

JP2005007404A - Scarfing method for steel billet

Info

Publication number: JP2005007404A
Application number: JP2003171626A
Authority: JP
Inventors: Shuntaro Saito; 俊太郎齊藤; Hirofumi Nakajima; 裕文中島; Satoshi Yamada; 智山田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP4276478B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scarfing method which reduces unevenness occurring on the surface of a steel billet after scarfing using a scarfing device, does not require re-processing after the scarfing, and prevents the occurrence of surface defects of a product after rolling caused by the unevenness on the surface of the steel billet. <P>SOLUTION: The device has the following constitution. A ratio of the pressure of a fuel gas, which is discharged from a lower preheating block 5 of the scarfing device for scarfing the steel billet 10, and the pressure of scarfing oxygen discharged from a scarfing torch nozzle 6 is made as Rp. Regarding the uneven part on the surface of the steel billet after scarfing the surface by the scarfing device, the height of ridges of the unevenness is made as H, the width of the ridges as W, and the height H<SB>C</SB>of a critical ridge is preset as a function of the width W. When the height H of the ridges becomes larger than the height H<SB>C</SB>of the critical ridge, ΔRp is set corresponding to the values of H and W, and the ratio Rp is set to Rp+ΔRp or larger than it. By this, the height H of the ridges is reduced to the height lower than the height H<SB>C</SB>of the critical ridge. As a result, the surface quality of the steel billet after the scarfing can be always maintained in excellent quality. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼片表面に溶削酸素を吹き付けて溶削する鋼片の溶削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
分塊圧延又は連続鋳造されたスラブやブルーム等の鋼片の表面には、割れ疵、表層介在物などの有害な欠陥が存在することがある。このような欠陥を有したままで鋼片を圧延して鋼材を製造すると、鋼片表層のアルミナ介在物を原因とするスリバー疵や、鋳片表面欠陥が起因となるヘゲ疵と称される表面欠陥が発生することとなり、鋼材の表面品質を悪化させる場合がある。鋼片表面に存在する有害欠陥を除去する手段として、鋼片の表面にガスを吹き付け、該鋼片の表面を一定の深さまで溶削するための溶削装置が用いられている。
【０００３】
溶削装置はノズルユニットを有する。ノズルユニット１は、図１に示すように、ヘッドブロック２、上方予熱ブロック４、下方予熱ブロック５、シュー３によって構成される。上方予熱ブロック４と下方予熱ブロック５との間に形成されるスリットが、溶削酸素１４を吹き付けるための溶削火口６となる。上方予熱ブロック４の先端には、予熱酸素１１と燃料ガス１２を噴出するノズルが配置され、下方予熱ブロック５の先端には、燃料ガス１３を噴出するノズルが配置されている。
【０００４】
鋼片を溶削する際には、まず上方予熱ブロック４の先端より予熱酸素１１と燃料ガス１２を吐出して鋼片を予熱し、溶削火口６から鋼片に向けて溶削酸素１４を吐出し、同時に溶削酸素１４が外気と反応することにより溶削酸素１４に乱れが発生することを防止するため、溶削酸素１４をシールする目的で下方予熱ブロック５から燃料ガス１３を、上方予熱ブロック４より燃料ガス１２を吐出する。このようにガスを吐出しつつ、ノズルユニット１と鋼片とを相対的に移行し、溶削を進行させ、鋼片の表面を全面または部分的に溶削を行う。燃料ガスとしてはＬＰＧ（液化プロパンガス）が用いられる。
【０００５】
下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３が不足すると、溶削酸素１４の燃焼によって形成される火炎の形状が不良となり、溶削後の鋼片表面に図２（ａ）に示すような凹凸形状２１が発生することとなる。一方、燃料ガス１３の増大は溶削コストの増大を招き、さらに燃料ガス１３を増大しすぎると流れの不均一が発生することとなる。燃料ガス１３の吐出量としては、溶削コストの削減を目的として、火炎の形状が安定している範囲内で最も少ない吐出量を採用する。
【０００６】
下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の吐出量を調整するに際しては、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス圧と溶削火口６から吐出する溶削酸素圧の比率をＲｐとし、Ｒｐを所定の値とするように調整することができる。あるいは、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス流速と溶削火口６から吐出する溶削酸素流速の比率をＲｖとし、Ｒｖを所定の値とするように調整しても良い。
【０００７】
溶削後の鋼片表面に、ノズルユニットの軌跡に平行な方向（即ち鋼片の長手方向２２）に峰を有する凹凸形状２１が生成した場合、凹凸の程度が激しくなると、鋼片を圧延した場合においても剥離せず、圧延後にヘゲ疵や模様状の欠陥としてそのまま残り、自動車溶鋼版等の表面品位要求の厳しい製品においては有害となることが知られている。
【０００８】
溶削後の鋼片表面に発生する凹凸形状２１における凹凸の程度が激しいときは、再度オフラインで人による溶削手入れを行って凹凸を低減する必要がある。そのためには一旦鋼片を冷却する必要があり、後工程での熱間圧延前の加熱炉での燃料を余分に要することや、手入れを行うための費用を要すること、さらに圧延後の再検査などの工程増を要し、コストアップや歩留り落ち等の原因となっていた。
【０００９】
溶削後の表面凹凸形状２１を低減する目的で、特許文献１に記載のように、火炎吐出口の配列を鋼片軸方向に対して所定の角度を持たせた状態で溶削する方法が知られている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−２１４３０２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法でも凹凸を完全に消失させることはできず、結果的に冷片での手入れやヘゲ疵の発生を抑制するには至っていない。
【００１２】
本発明は、溶削装置を用いた溶削後の鋼片表面に発生する凹凸を低減し、溶削後の再手入れを必要とせず、鋼片表面の凹凸に起因する圧延後の製品表面欠陥を発生させない溶削方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）鋼片１０を溶削する溶削装置の下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス圧と溶削火口６から吐出する溶削酸素圧の比率をＲｐとし、溶削装置による表面溶削後の鋼片表面の凹凸部について、凸部頂点と隣り合う凹部２つの最下点をもってひとつの山とし、頂点と隣り合う２つの凹部最下点の高低差を山の高さＨとし、前記頂点と隣り合う２つの凹部最下点の鋼片幅方向の距離を山の幅Ｗとし、臨界山高さＨ_Ｃを幅Ｗの関数として予め定め、山高さＨが臨界山高さＨ_Ｃより大きくなったときは、Ｈ及びＷの値に応じてΔＲｐを定め、前記比率ＲｐをＲｐ＋ΔＲｐあるいはそれ以上に大きくすることを特徴とする鋼片の溶削方法。
（２）鋼片１０を溶削する溶削装置の下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス流速と溶削火口６から吐出する溶削酸素流速の比率をＲｖとし、溶削装置による表面溶削後の鋼片表面の凹凸部について、凸部頂点と隣り合う凹部２つの最下点をもってひとつの山とし、頂点と隣り合う２つの凹部最下点の高低差を山の高さＨとし、前記頂点と隣り合う２つの凹部最下点の鋼片幅方向の距離を山の幅Ｗとし、臨界山高さＨ_Ｃを幅Ｗの関数として予め定め、山高さＨが臨界山高さＨ_Ｃより大きくなったときは、Ｈ及びＷの値に応じてΔＲｖを定め、前記比率ＲｖをＲｖ＋ΔＲｖあるいはそれ以上に大きくすることを特徴とする鋼片の溶削方法。
（３）前記臨界山高さＨ_Ｃ（ｍｍ）を、幅Ｗ（ｍｍ）の関数として下記（１）式のＨ_０と同等あるいはそれ以上の値として定めることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の鋼片の溶削方法。
Ｈ_０＝０．０６×Ｗ＋０．２５（１）
（４）ΔＲｐを、Ｈ（ｍｍ）及びＷ（ｍｍ）の関数であって下記（２）式のΔＲｐ_０と同等あるいはそれよりも大きな値として定めることを特徴とする上記（３）に記載の鋼片の溶削方法。ただし、Ｈ_０は上記（１）式による。
ΔＲｐ_０＝（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈ×０．３（２）
（５）ΔＲｖを、Ｈ（ｍｍ）及びＷ（ｍｍ）の関数であって下記（３）式のΔＲｖ_０と同等あるいはそれよりも大きな値として定めることを特徴とする上記（３）に記載の鋼片の溶削方法。ただし、Ｈ_０は上記（１）式による。
ΔＲｖ_０＝（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈ×０．５（３）
【００１４】
【発明の実施の形態】
鋼片１０を溶削した後の表面に形成される種々の凹凸形状２１について、熱間圧延後の鋼板表面疵の原因となるのはどのような凹凸形状であるのかについて調査を行った。その結果、溶削後の表面凹凸形状において、熱間圧延後にヘゲ疵となるものは山の形状として急峻なもの（即ち、山の勾配が大きいもの）であり、たとえ凹凸の山の高さが同じであっても山の勾配が小さいものはヘゲ疵には至らない傾向があることを見いだした。
【００１５】
さらに詳細に、レーザー距離計を用いて溶削後の鋼片表面の凹凸を詳細に測定し、熱間圧延後にヘゲ疵となる凹凸形状２１の特徴を調査した。表面溶削後の鋼片表面の凹凸部について、図２（ｂ）に示すように、凸部２３の頂点と隣り合う凹部（２４ａ、２４ｂ）２つの最下点をもってひとつの山とし、頂点と隣り合う２つの凹部最下点のうち低い方との高低差を山の高さＨ（ｍｍ）とし、前記頂点と隣り合う２つの凹部最下点のうち低い方との鋼片幅方向の距離を山の幅Ｗ（ｍｍ）とする。図２（ｂ）に示す例では、凹部（２４ａ、２４ｂ）２つの最下点のうち、凹部２４ｂの方が低いので、凸部２３と凹部２４ｂとの間の高低差が高さＨとなり、幅方向の距離が幅Ｗとなる。
【００１６】
ただし、図２（ｃ）のように、凸部２３頂点と凹部２４ｂ最下点の間に小さい凹凸の山が生成した複合山が生成する場合については、２つの山をひとつの山として、高い方の凸部の頂点と低い方の凹部の最下点より、山の高さＨと山の幅Ｗを求めることとした。即ち、山の高さが０．１ｍｍ以下の小さい山の場合はその山を無視し、大きい山だけを形状判定対象とした。
【００１７】
以上の考え方を基に、山の幅Ｗを横軸に、山の高さＨを縦軸に取り、ヘゲ疵の有無を評価した結果、図３に示す結果が得られた。図３によれば、山の幅Ｗとの関係において、山の高さＨが下記（４）式のＨ_Ｍ（ｍｍ）よりも低ければ熱間圧延後においてもヘゲ疵に至らないことが明らかになった。
Ｈ_Ｍ＝０．１３×Ｗ＋０．４２（４）
【００１８】
溶削後鋼片表面の凹凸は、主に溶削装置の火口の詰まりや形状変化が原因となって発生する。山の高さＨが上記（４）式のＨ_Ｍよりも低いときは熱間圧延後のヘゲ疵には至らないが、ＨがＨ_Ｍに近づくとその後急速に詰まりが進行し、最終的に山の高さＨがＨ_Ｍを超えて有害疵の原因となることが分かった。従って、ＨがＨ_Ｍに近づいたときに何らかの対応を行い、山の高さＨを低くすることができれば、詰まりの進行を停止させ、さらに長期間にわたって溶削火口を使い続けることができる。
【００１９】
本発明は、山の高さＨが上記（４）式のＨ_Ｍよりも低い一定の高さ（臨界山高さＨ_Ｃ）に達したときに、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の吐出量を増大することにより、山の高さＨを低くすることができることを見いだした点に最大の特徴がある。
【００２０】
本発明における下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の吐出量の調整は、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス圧と溶削火口６から吐出する溶削酸素圧の比率をＲｐとし、このＲｐを調整することによって行うことができる。この場合、Ｈ及びＷの値に応じてΔＲｐを定め、比率ＲｐをＲｐ＋ΔＲｐあるいはそれ以上に大きくすることにより、溶削後表面の山の高さＨを低減することができる。あるいは、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス流速と溶削火口６から吐出する溶削酸素流速の比率をＲｖとし、このＲｖを調整することによって行うこととしても良い。この場合、Ｈ及びＷの値に応じてΔＲｖを定め、比率ＲｖをＲｖ＋ΔＲｖあるいはそれ以上に大きくすることにより、溶削後表面の山の高さＨを低減することができる。
【００２１】
ここで、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の圧力は、下方予熱ブロック５に燃料ガス１３を供給する直前の配管の圧力を測定することにより、溶削火口６から吐出する溶削酸素１４の圧力は、ヘッドブロック２に溶削酸素１４を供給する直前の配管の圧力を測定することにより、それぞれ得ることができる。なお、本発明において圧力はすべてゲージ圧を意味する。
【００２２】
また、Ｒｐ＝（下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス圧）／（溶削火口６から吐出する溶削酸素圧）であり、Ｒｖ＝（下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス流速）／（溶削火口６から吐出する溶削酸素流速）である。
【００２３】
溶削後鋼片表面の山の高さは、溶削枚数が増えるに従って高くなり、所要の枚数ｄを溶削したところで山の高さＨが上記（４）式のＨ_Ｍに到達する。そして、枚数ｄの７５％となる枚数を溶削した時点での山の高さをＨ_０として山の幅Ｗとの関係を調査したところ、下記（１）式が得られることが判明した。
Ｈ_０＝０．０６×Ｗ＋０．２５（１）
【００２４】
逆に、山高さが（１）式のＨ_０に達するまでの溶削枚数（ｄ’）を縦軸に、さらに同じ溶削装置を継続使用して山高さが（４）式のＨ_Ｍに達するまでの溶削枚数（ｄ）を横軸にとってグラフ化すると、図４に示すグラフが得られ、ｄ’がｄの約７５％になっていることが裏付けられる。
【００２５】
ここでは、臨界山高さＨ_Ｃ（ｍｍ）を、幅Ｗ（ｍｍ）の関数として上記（１）式のＨ_０と同等あるいはそれ以上の値として定義することができる。そして、山の高さＨが上記Ｈ_Ｃより大きくしかも（４）式のＨ_Ｍまでは至っていない時点において下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の吐出量を増大すれば、山の高さＨを低くすることができることが明らかになった。溶削火口の詰まりなどの理由によって溶削酸素の乱れが発生し、それがために溶削後の山の高さが高くなった場合において、燃料ガス１３の吐出量を増量することによって溶削酸素と外気との間のシール性を向上して溶削酸素の乱れが抑制され、溶削後の鋼片表面形状が安定するものと思われる。
【００２６】
燃料ガス１３の増量代を大きくするほど、山の高さの低減代も大きくなる。ここにおいて、燃料ガス１３の増量後において山の高さＨを（１）式のレベルまで低減することにより、その後の安定した溶削実施が継続できることがわかった。
【００２７】
まず、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス圧と溶削火口６から吐出する溶削酸素圧の比率Ｒｐによって調整する場合を例にとって説明する。
【００２８】
山高さＨが臨界山高さＨ_Ｃより大きくなったときは、Ｈ及びＷの値に応じてΔＲｐを定める。そして比率ＲｐをＲｐ＋ΔＲｐあるいはそれ以上の値に大きくすることによって燃料ガス１３の吐出量を増量する。
【００２９】
図５には、横軸にＲｐ増加前の（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈをとり、縦軸に山高さＨをＨ_０と同等まで低減するために必要なＲｐ増加代をとったグラフを示す。このグラフの傾きが約０．３になっている。即ち、ΔＲｐを、Ｈ（ｍｍ）及びＷ（ｍｍ）の関数であって下記（２）式のΔＲｐ_０と同等として定めると、比率ＲｐをΔＲｐだけ増大したときに、増大後における鋼片表面の山の高さＨをＨ_０まで下げることができるので好ましい。ここで、Ｈ_０は上記（１）式によって定められるものであり、Ｗの関数である。
ΔＲｐ_０＝（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈ×０．３（２）
【００３０】
上記（２）式において、右辺の分子は（Ｈ−Ｈ_０）であり、即ちＨ_０からの山の高さＨの偏差である。ΔＲｐを上記ΔＲｐ_０と同等の値とすれば、燃料ガスの増量の程度をＨ_０からの山の高さＨの偏差に基づいて定めることとなる。このため、燃料ガス１３増量後の山の高さをＨ_０まで下げることができる。また、ΔＲｐを上記ΔＲｐ_０よりも大きな値として定めれば、燃料ガス１３増量後の山の高さをＨ_０よりさらに低い値まで下げることができる。
【００３１】
本発明において、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス流速と溶削火口６から吐出する溶削酸素流速の比率Ｒｖによって調整する場合には、上記ΔＲｐをΔＲｖと置き換え、前記ΔＲｖを、Ｈ（ｍｍ）及びＷ（ｍｍ）の関数であって下記（３）式のΔＲｖ_０と同等あるいはそれよりも大きな値として定めることにより、上記ΔＲｐによる調整と同等の効果を得ることができる。
ΔＲｖ_０＝（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈ×０．５（３）
【００３２】
本発明においては、溶削装置のノズルユニットが健全である間は下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガスを最小限として処理コストの低減を図り、溶削後の鋼片表面凹凸形状が増大し始めた傾向をとらえて燃料ガスの増量を図ることとしているので、燃料ガス使用量を常に必要最小限に留めることができる。一方で溶削後の鋼片表面凹凸形状が有害疵を発生させる限界に至る前に対応を行うことができるので、溶削後の鋼片品質を良好に保つことができる。燃料ガスの増量のみの対応により、ノズルユニットを交換せずに溶削後の鋼片表面品質を良好に保持することができるので、ノズルユニットを交換せずに長期間にわたって溶削装置を継続使用することが可能になる。
【００３３】
【実施例】
連続鋳造した鋼片表面に溶削酸素を吹き付けて溶削する鋼片の溶削装置において、本発明の溶削方法を適用した。溶削装置には、図１に示すノズルユニットを用いている。表１に基づいて説明を行う。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１において、本発明例Ｎｏ．１〜４は燃料ガス圧と溶削酸素ガス圧の比率Ｒｐを制御することによって山高さＨを制御し、本発明例Ｎｏ．５〜８は燃料ガス流速と溶削酸素ガス流速の比率Ｒｖを制御することによって山高さを制御する。比較例Ｎｏ．１〜４は本発明の山高さ制御を行わない。
【００３６】
下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の圧力は、下方予熱ブロック５に燃料ガス１３を供給する直前の配管の圧力を測定し、溶削火口６から吐出する溶削酸素１４の圧力は、ヘッドブロック２に溶削酸素１４を供給する直前の配管の圧力を測定して定めた。また、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の流速及び溶削火口６から吐出する溶削酸素１４の流速は、双方とも供給する直前の配管の流量と吐出するブロック上の断面積より求め、流速＝流量／吐出断面積、吐出断面積＝鋳片幅×単位幅あたりの吐出断面積とした。
【００３７】
Ｒｐ＝（下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス圧）／（溶削火口６から吐出する溶削酸素圧）、Ｒｖ＝（下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス流速）／（溶削火口６から吐出する溶削酸素流速）とした。
【００３８】
本発明例Ｎｏ．１〜８及び比較例Ｎｏ．１〜４のいずれも、表１に示す溶削酸素圧、溶削酸素流速、初期燃料ガス圧、初期燃料ガス流速の値によって溶削処理を開始した。
【００３９】
所定の溶削枚数を処理したところで、レーザー距離計を用いて溶削後の鋼片表面の凹凸を測定した。表面溶削後の鋼片表面の凹凸部について、図２（ｂ）に示すように、凸部２３の頂点と隣り合う凹部（２４ａ、２４ｂ）２つの最下点をもってひとつの山とし、頂点と隣り合う２つの凹部最下点のうち低い方との高低差を山の高さＨ（ｍｍ）とし、前記頂点と隣り合う２つの凹部最下点のうち低い方との鋼片幅方向の距離を山の幅Ｗ（ｍｍ）とした。図２（ｃ）のように、凸部２３頂点と凹部２４ｂ最下点の間に小さい凹凸の山が生成した複合山が生成する場合については、２つの山をひとつの山として、高い方の凸部の頂点と低い方の凹部の最下点より、山の高さＨと山の幅Ｗを求めることとした。
【００４０】
ここでは、臨界山高さＨ_Ｃ（ｍｍ）として上記（１）式のＨ_０を採用した。鋼片表面で観察された山高さＨと山の幅Ｗの組合せが複数存在する場合には、各組合せ毎に（１）式のＨ_０を計算し、山高さＨがＨ_０を超えており、（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈが最も大きな値を示す組合せを採用し、（１）式のＨ_０及び（４）式のＨ_Ｍとともに表１に示した。
【００４１】
上記採用した山高さＨと山の幅Ｗ及びＨ_０の値に基づき、本発明例Ｎｏ．１〜４については、ΔＲｐとして（２）式に基づいて算出したΔＲｐ_０を用い、比率ＲｐをΔＲｐだけ増大した。変更後の圧力比Ｒｐ、変更後の燃料ガス圧を表１に示す。本発明例Ｎｏ．５〜８については、ΔＲｖとして（３）式に基づいて算出したΔＲｖ_０を用い、比率ＲｖをΔＲｖだけ増大した。変更後の流速比Ｒｖ、変更後の燃料ガス流速を表１に示す。比較例Ｎｏ．１〜４については燃料ガス圧、燃料ガス流量共に変更を行わなかった。
【００４２】
本発明例Ｎｏ．１〜８、比較例Ｎｏ．１〜４とも、さらに５０枚の溶削を行った後、再度レーザー距離計を用いて鋼片表面の凹凸を測定した。前回採用したと同じ山について、山高さＨを表１の「結果山高さＨ」に示す。本発明例Ｎｏ．１〜８については、いずれも山高さＨがＨ_０よりも低い値となっている。一方、比較例については山高さがさらに高くなり、比較例Ｎｏ．３については熱間圧延後のヘゲ疵発生限界である（４）式のＨ_Ｍを超える山高さとなっていた。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、鋼片を溶削した後の表面に形成される凹凸形状の山の高さについて、山の高さＨが有害疵発生限界であるＨ_Ｍよりも低い一定の高さ（臨界山高さＨ_Ｃ）に達したときに、下方予熱ブロック５から吐出する燃料ガス１３の吐出量を増大することにより、山の高さＨを低くすることができる。これにより、有害疵を発生させずに、燃料ガスの流量を必要最小限に抑えつつ、長期間にわたって溶削装置を継続使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶削装置におけるノズルユニットの断面を示す図である。
【図２】鋼片表面に形成される凹凸形状を説明する図であり、（ａ）は部分斜視断面図、（ｂ）（ｃ）は凹凸形状の拡大図である。
【図３】鋼片表面に形成される凹凸形状の山の幅Ｗと山の高さＨとの関係におけるヘゲ疵発生有無状況を示す図である。
【図４】山高さがＨ_０に達するまでの溶削枚数と、山高さがＨ_Ｍに達するまでの溶削枚数との関係を示す図である。
【図５】（Ｈ−Ｈ_０）／Ｈと、ＨをＨ_０と同等まで低減するために必要なΔＲｐとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ノズルユニット
２ヘッドブロック
３シュー
４上方予熱ブロック
５下方予熱ブロック
６溶削火口
１０鋼片
１１予熱酸素
１２燃料ガス
１３燃料ガス
１４溶削酸素
２１凹凸形状
２２長手方向
２３凸部
２４凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for cutting a steel slab in which cutting oxygen is sprayed on the surface of the steel slab.
[0002]
[Prior art]
There may be harmful defects such as cracks and surface inclusions on the surface of steel pieces such as slabs and blooms that have been rolled or continuously cast. When a steel piece is produced by rolling a steel slab while having such a defect, it is called a sliver slag caused by alumina inclusions on the surface of the slab or a slag resulting from a slab surface defect. A surface defect will generate | occur | produce and the surface quality of steel materials may be deteriorated. As a means for removing harmful defects existing on the surface of a steel slab, a gas cutting apparatus for blowing gas to the surface of the steel slab and cutting the surface of the steel slab to a certain depth is used.
[0003]
The welding machine has a nozzle unit. As shown in FIG. 1, the nozzle unit 1 includes a head block 2, an upper preheating block 4, a lower preheating block 5, and a shoe 3. A slit formed between the upper preheating block 4 and the lower preheating block 5 serves as a cutting crater 6 for spraying the cutting oxygen 14. A nozzle for ejecting preheated oxygen 11 and fuel gas 12 is disposed at the tip of the upper preheat block 4, and a nozzle for ejecting fuel gas 13 is disposed at the tip of the lower preheat block 5.
[0004]
When cutting a steel slab, first, preheated oxygen 11 and fuel gas 12 are discharged from the tip of the upper preheating block 4 to preheat the steel slab, and the cutting oxygen 14 is supplied from the welding crater 6 toward the steel slab. In order to prevent the scrambled oxygen 14 from being disturbed by discharging and simultaneously reacting the swarf oxygen 14 with the outside air, the fuel gas 13 is moved upward from the lower preheating block 5 for the purpose of sealing the swarf oxygen 14. The fuel gas 12 is discharged from the preheating block 4. In this way, the nozzle unit 1 and the steel slab are relatively moved while gas is discharged, and the welding is advanced, and the surface of the steel slab is entirely or partially sliced. LPG (liquefied propane gas) is used as the fuel gas.
[0005]
When the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5 is insufficient, the shape of the flame formed by the combustion of the cutting oxygen 14 becomes poor, and the uneven shape as shown in FIG. 21 will be generated. On the other hand, the increase in the fuel gas 13 causes an increase in the cutting cost, and if the fuel gas 13 is increased too much, the flow becomes uneven. As the discharge amount of the fuel gas 13, the smallest discharge amount within the range where the shape of the flame is stable is adopted for the purpose of reducing the cutting cost.
[0006]
When adjusting the discharge amount of the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5, the ratio of the fuel gas pressure discharged from the lower preheating block 5 and the cutting oxygen pressure discharged from the welding crater 6 is Rp, and Rp is predetermined. It can be adjusted to be a value of. Alternatively, the ratio of the fuel gas flow rate discharged from the lower preheating block 5 and the cutting oxygen flow rate discharged from the cutting crater 6 may be adjusted to Rv, and Rv may be adjusted to a predetermined value.
[0007]
When the uneven shape 21 having a peak in the direction parallel to the trajectory of the nozzle unit (that is, the longitudinal direction 22 of the steel slab) is generated on the surface of the steel slab after the cutting, the steel slab was rolled when the degree of the unevenness becomes severe. In some cases, it does not peel off and remains as a baldness or a pattern-like defect after rolling, and is known to be harmful in products with severe surface quality requirements such as an automobile molten steel plate.
[0008]
When the degree of unevenness in the uneven shape 21 generated on the surface of the steel slab after cutting is severe, it is necessary to reduce the unevenness by performing a thermal cutting maintenance again by a person offline. In order to do so, it is necessary to cool the billet once, which requires extra fuel in the heating furnace before hot rolling in the subsequent process, costs for care, and re-inspection after rolling. This increased the number of processes and caused cost increase and yield loss.
[0009]
For the purpose of reducing the uneven surface shape 21 after the welding, as described in Patent Document 1, there is a method of performing the cutting in a state where the arrangement of the flame discharge ports has a predetermined angle with respect to the steel piece axis direction. Are known.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-214302
[Problems to be solved by the invention]
Even with the method described in Patent Document 1, the unevenness cannot be completely eliminated, and as a result, it has not yet been possible to suppress the care of cold pieces and the occurrence of baldness.
[0012]
The present invention reduces the unevenness generated on the surface of a steel slab after cutting using a cutting machine, does not require re-care after the cutting, and the product surface defect after rolling due to the unevenness on the surface of the steel slab An object of the present invention is to provide a welding method that does not cause generation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) The ratio of the fuel gas pressure discharged from the lower preheating block 5 of the cutting apparatus for cutting the steel piece 10 to the cutting oxygen pressure discharged from the cutting crater 6 is Rp, and after surface surface cutting by the cutting apparatus With respect to the concavo-convex portion of the steel piece surface, the peak of the two concave portions adjacent to the vertex of the convex portion is defined as one peak, and the height difference between the two lowest points of the concave portions adjacent to the vertex is defined as the height H of the peak. the two distances of the steel strip width direction of the recess lowest point adjacent to a width W of the mountain, predetermined critical mountain height H _C as a function of the width W, mountain height H is greater than the critical mountain height H _C In some cases, ΔRp is determined according to the values of H and W, and the ratio Rp is increased to Rp + ΔRp or more.
(2) The ratio of the fuel gas flow rate discharged from the lower preheating block 5 of the cutting device for cutting the steel slab 10 to the cutting oxygen flow rate discharged from the cutting crater 6 is Rv, and after surface cutting by the cutting device With respect to the concavo-convex portion of the steel piece surface, the peak of the two concave portions adjacent to the vertex of the convex portion is defined as one peak, and the height difference between the two lowest points of the concave portions adjacent to the vertex is defined as the height H of the peak. the two distances of the steel strip width direction of the recess lowest point adjacent to a width W of the mountain, predetermined critical mountain height H _C as a function of the width W, mountain height H is greater than the critical mountain height H _C In some cases, ΔRv is determined according to the values of H and W, and the ratio Rv is increased to Rv + ΔRv or more.
(3) The above (1) or (1), wherein the critical mountain height H _C (mm) is determined as a value equal to or greater than H _{0 in the following} equation (1) as a function of the width W (mm): The method of cutting a steel piece as described in 2).
H ₀ = 0.06 × W + 0.25 (1)
(4) ΔRp is a function of H (mm) and W (mm), and is defined as a value equal to or greater than ΔRp _{0 in} the following equation (2). A method of cutting steel pieces. However, H ₀ is according to the above equation (1).
ΔRp ₀ = (H−H ₀ ) /H×0.3 (2)
(5) ΔRv is a function of H (mm) and W (mm), and is defined as a value equal to or greater than ΔRv _{0 in} the following equation (3): A method of cutting steel pieces. However, H ₀ is according to the above equation (1).
ΔRv ₀ = (H−H ₀ ) /H×0.5 (3)
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
About various uneven | corrugated shape 21 formed in the surface after steel piece 10 was cut, it investigated about what uneven | corrugated shape is the cause of the steel plate surface flaw after hot rolling. As a result, in the uneven surface shape after the hot-scraping, the one that becomes heald after hot rolling is a steep mountain shape (that is, a large mountain gradient), even if the uneven mountain height is high. We found that even if they are the same, those with small mountain slopes do not tend to reach Hege Pass.
[0015]
In more detail, the unevenness of the surface of the steel slab after the cutting was measured in detail using a laser distance meter, and the characteristics of the uneven shape 21 that became a ridge after hot rolling were investigated. As shown in FIG. 2 (b), the concave and convex portions (24a, 24b) adjacent to the apex of the convex portion 23 are taken as one peak with respect to the concavo-convex portion on the surface of the steel slab after surface melting, The difference in height from the lower one of the two adjacent concave bottom points is the height H (mm) of the peak, and the distance in the billet width direction from the lower of the two concave bottom points adjacent to the apex Is the width W (mm) of the mountain. In the example shown in FIG. 2B, of the two lowest points of the recesses (24a, 24b), the recess 24b is lower, so the height difference between the projection 23 and the recess 24b is the height H, The distance in the width direction is the width W.
[0016]
However, as shown in FIG. 2 (c), when a composite mountain in which a small uneven mountain is generated between the top of the convex portion 23 and the lowest point of the concave portion 24b is generated, The height H of the mountain and the width W of the mountain were determined from the apex of the convex portion on the side and the lowest point of the concave portion on the lower side. That is, in the case of a small mountain having a height of 0.1 mm or less, the mountain is ignored and only a large mountain is set as a shape determination target.
[0017]
On the basis of the above concept, the width W of the mountain is taken on the horizontal axis and the height H of the mountain is taken on the vertical axis, and the presence or absence of bald ridges was evaluated. As a result, the result shown in FIG. 3 was obtained. According to FIG. 3, in relation to the width W of the mountain, if the height H of the mountain is lower than H _M (mm) in the following equation (4), it may not lead to a lash after hot rolling. It was revealed.
H _M = 0.13 × W + 0.42 (4)
[0018]
The irregularities on the surface of the steel slab after the cutting are mainly caused by clogging of the crater or shape change of the cutting apparatus. Although when the height H of the mountain above (4) lower than the H _M is not lead to scab defects after hot rolling, H is then rapidly clogging progresses approaches the H _M, final mountain of the height H was found to be the cause of the harmful flaw beyond the H _M to. Therefore, H performs some corresponding when approaching the H _M, if it is possible to reduce the height H of the mountains, the progress of clogging is stopped, it is possible to continue to use the scarfing crater further long period of time.
[0019]
The present invention, when the mountain height H reaches the (4) equation H _M certain lower height than (the critical mountain height H _C), the discharge of the fuel gas 13 discharged from the lower preheat block 5 The greatest feature is that it has been found that the height H of the mountain can be lowered by increasing the amount.
[0020]
In the present invention, adjustment of the discharge amount of the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5 is performed by setting the ratio of the fuel gas pressure discharged from the lower preheating block 5 and the cutting oxygen pressure discharged from the cutting crater 6 to Rp. Can be done by adjusting. In this case, ΔRp is determined according to the values of H and W and the ratio Rp is increased to Rp + ΔRp or higher, so that the height H of the ridges on the surface after cutting can be reduced. Alternatively, the ratio of the fuel gas flow rate discharged from the lower preheating block 5 and the cutting oxygen flow rate discharged from the cutting crater 6 may be Rv, and this Rv may be adjusted. In this case, ΔRv is determined in accordance with the values of H and W, and the ratio Rv is increased to Rv + ΔRv or more, whereby the height H of the crest on the surface after cutting can be reduced.
[0021]
Here, the pressure of the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5 is determined by measuring the pressure of the pipe immediately before supplying the fuel gas 13 to the lower preheating block 5, thereby cutting oxygen 14 discharged from the cutting crater 6. Can be obtained by measuring the pressure in the pipe immediately before supplying the cutting oxygen 14 to the head block 2. In the present invention, all pressures refer to gauge pressures.
[0022]
Rp = (fuel gas pressure discharged from the lower preheating block 5) / (cutting oxygen pressure discharged from the cutting crater 6) and Rv = (fuel gas flow velocity discharged from the lower preheating block 5) / (melting) The cutting oxygen flow rate discharged from the crater 6).
[0023]
Mountain height of scarfing after the steel strip surface becomes higher as the scarfing number increases, the height H of the mountain was scarfing the required number d reaches H _M of equation (4). Then, when the height of the peak at the time when the number of sheets corresponding to 75% of the number d was cut was H ₀ and the relationship with the width W of the peak was investigated, it was found that the following equation (1) was obtained.
H ₀ = 0.06 × W + 0.25 (1)
[0024]
Conversely, peak height is the (1) equation scarfing number to reach the H ₀ (d ') on the vertical axis, further peak height the same scarfing apparatus continuously used (4) the formula H _M When the number of the number of cuts (d) to reach is plotted on the horizontal axis, the graph shown in FIG. 4 is obtained, which confirms that d ′ is about 75% of d.
[0025]
Here, the critical mountain height H _C (mm) can be defined as a value equal to or greater than H _{0 in the} above equation (1) as a function of the width W (mm). Then, when increasing the discharge amount of the fuel gas 13 mountain height H to be discharged from the lower preheat block 5 at the time that have yet to H _M of the H _C Moreover greater than (4), the mountain height H It became clear that can be lowered. In the case where the cutting oxygen turbulence occurs due to clogging of the cutting crater and the height of the mountain after the cutting becomes high, the cutting is performed by increasing the discharge amount of the fuel gas 13. It seems that the sealing property between oxygen and the outside air is improved, and the disturbance of the cutting oxygen is suppressed, and the surface shape of the steel slab after the cutting is stabilized.
[0026]
As the amount of increase in the fuel gas 13 increases, the amount of reduction in the height of the mountain also increases. Here, it was found that, after the increase in the amount of the fuel gas 13, the stable height of the subsequent cutting can be continued by reducing the height H of the ridge to the level of the expression (1).
[0027]
First, a case where the fuel gas pressure discharged from the lower preheating block 5 and the cutting oxygen pressure discharged from the cutting crater 6 are adjusted according to the ratio Rp will be described as an example.
[0028]
When mountain height H is greater than the critical mountain height H _C defines a ΔRp according to the values of H and W. Then, the discharge amount of the fuel gas 13 is increased by increasing the ratio Rp to a value equal to or higher than Rp + ΔRp.
[0029]
FIG. 5 shows a graph in which the horizontal axis represents (H−H ₀ ) / H before Rp increase, and the vertical axis represents the Rp increase margin required to reduce the peak height H to the same level as H _0. . The slope of this graph is about 0.3. That is, if ΔRp is a function of H (mm) and W (mm) and is set to be equivalent to ΔRp _{0 in} the following equation (2), when the ratio Rp is increased by ΔRp, the preferred since it is possible to reduce the mountain of the height H to H _0. Here, H ₀ is determined by the above equation (1) and is a function of W.
ΔRp ₀ = (H−H ₀ ) /H×0.3 (2)
[0030]
In the above equation (2), the numerator on the right side is (H−H ₀ ), that is, the deviation of the height H of the mountain from H ₀ . If the .DELTA.Rp and equivalent to the value of the .DELTA.Rp _0, and thus determined based the degree of increase of the fuel gas to the deviation of the mountain height H from H _0. For this reason, the height of the mountain after the fuel gas 13 is increased can be lowered to H ₀ . Further, if ΔRp is set to a value larger than the above ΔRp _0, the height of the mountain after the fuel gas 13 is increased can be lowered to a value lower than H ₀ .
[0031]
In the present invention, when adjusting by the ratio Rv of the fuel gas flow rate discharged from the lower preheating block 5 and the cutting oxygen flow rate discharged from the cutting crater 6, ΔRp is replaced with ΔRv, and ΔRv is set to H (mm ) And W (mm), which are equal to or larger than ΔRv _{0 in} the following equation (3), an effect equivalent to the adjustment by ΔRp can be obtained.
ΔRv ₀ = (H−H ₀ ) /H×0.5 (3)
[0032]
In the present invention, while the nozzle unit of the fusing device is healthy, the fuel gas discharged from the lower preheating block 5 is minimized so as to reduce the processing cost, and the slab surface uneven shape after the fusing starts to increase. Therefore, the amount of fuel gas used can always be kept to the minimum necessary. On the other hand, since the slab surface unevenness shape after the welding can be dealt with before reaching the limit of generating harmful flaws, the quality of the steel slab after the welding can be kept good. Only by increasing the amount of fuel gas, it is possible to maintain the surface quality of the steel slab after cutting without changing the nozzle unit, so the cutting equipment can be used continuously for a long time without changing the nozzle unit. It becomes possible to do.
[0033]
【Example】
The cutting method of the present invention was applied to a steel piece lathe cutting apparatus in which the surface of a continuously cast steel slab is blown by blowing cutting oxygen. The nozzle unit shown in FIG. 1 is used for the welding machine. An explanation will be given based on Table 1.
[0034]
[Table 1]

[0035]
In Table 1, Invention Example No. 1 to 4 control the height H by controlling the ratio Rp of the fuel gas pressure to the cutting oxygen gas pressure. 5-8 control the height of the mountain by controlling the ratio Rv of the fuel gas flow rate and the cutting oxygen gas flow rate. Comparative Example No. 1-4 do not perform the height control of the present invention.
[0036]
The pressure of the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5 is the pressure of the piping immediately before supplying the fuel gas 13 to the lower preheating block 5, and the pressure of the cutting oxygen 14 discharged from the cutting crater 6 is the head pressure. The pressure in the pipe immediately before supplying the cutting oxygen 14 to the block 2 was measured and determined. Further, the flow rate of the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5 and the flow rate of the cutting oxygen 14 discharged from the cutting crater 6 are both obtained from the flow rate of the pipe immediately before the supply and the sectional area on the discharging block, Flow velocity = flow rate / discharge sectional area, discharge sectional area = slab width × discharge sectional area per unit width.
[0037]
Rp = (fuel gas pressure discharged from the lower preheating block 5) / (cutting oxygen pressure discharged from the cutting crater 6), Rv = (fuel gas flow velocity discharged from the lower preheating block 5) / (from the cutting crater 6) Discharged cutting oxygen flow rate).
[0038]
Invention Example No. 1-8 and Comparative Example No. In all of 1-4, the cutting process was started with the values of the cutting oxygen pressure, the cutting oxygen flow rate, the initial fuel gas pressure, and the initial fuel gas flow rate shown in Table 1.
[0039]
When a predetermined number of slabs were processed, the unevenness on the surface of the slab after the slab was measured using a laser distance meter. As shown in FIG. 2 (b), the concave and convex portions (24a, 24b) adjacent to the apex of the convex portion 23 are taken as one peak with respect to the concavo-convex portion on the surface of the steel slab after surface melting, The difference in height from the lower one of the two adjacent concave bottom points is the height H (mm) of the peak, and the distance in the billet width direction from the lower of the two concave bottom points adjacent to the apex Was defined as the width W (mm) of the mountain. As shown in FIG. 2C, in the case where a composite mountain in which a small uneven mountain is generated between the vertex of the convex part 23 and the lowest point of the concave part 24b is generated, The peak height H and the peak width W were determined from the apex of the convex part and the lowest point of the lower concave part.
[0040]
Here, H ₀ of the above formula (1) was adopted as the critical mountain height H _C (mm). When there are multiple combinations of peak height H and peak width W observed on the surface of the steel slab, H ₀ in equation (1) is calculated for each combination, and peak height H exceeds H _0. , _(H-H 0) / H adopts a combination indicating the largest value, as shown in Table 1 together with _{H M} of _{H 0} and (4) of the equation (1).
[0041]
Based on the value of the width W and H ₀ the crest height H and mountains described above adopted, the present invention example No. For 1-4, ΔRp ₀ calculated based on equation (2) was used as ΔRp, and the ratio Rp was increased by ΔRp. Table 1 shows the pressure ratio Rp after the change and the fuel gas pressure after the change. Invention Example No. For 5 to 8, ΔRv ₀ calculated based on Equation (3) was used as ΔRv, and the ratio Rv was increased by ΔRv. Table 1 shows the changed flow rate ratio Rv and the changed fuel gas flow rate. Comparative Example No. For 1-4, neither the fuel gas pressure nor the fuel gas flow rate was changed.
[0042]
Invention Example No. 1-8, Comparative Example No. In each of 1-4, after further cutting 50 sheets, the unevenness on the surface of the steel slab was measured again using a laser distance meter. For the same mountain that was adopted last time, the mountain height H is shown in “Result Mountain Height H” in Table 1. Invention Example No. The 1-8, both peak height H becomes a value lower than the H _0. On the other hand, for the comparative example, the peak height is further increased. For 3 it had become peak height exceeding H _M of a scab defect occurrence limit after hot rolling (4).
[0043]
【The invention's effect】
The present invention, the height of the mountain of the uneven shape formed on the surface after the scarfing a slab, mountain height H harmful flaw occurrence limit at which H _M lower than a certain level (critical mountain height The height H of the mountain can be lowered by increasing the discharge amount of the fuel gas 13 discharged from the lower preheating block 5 when reaching ( _Hc ). As a result, it is possible to continuously use the cutting apparatus over a long period of time without causing harmful flaws while minimizing the flow rate of the fuel gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a cross section of a nozzle unit in a welding apparatus.
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a concavo-convex shape formed on the surface of a steel piece, wherein FIG. 2A is a partial perspective cross-sectional view, and FIGS. 2B and 2C are enlarged views of the concavo-convex shape;
FIG. 3 is a diagram showing the presence / absence of occurrence of lashes in the relationship between the width W of the concavo-convex crest formed on the surface of the steel piece and the height H of the crest.
[Figure 4] and scarfing number to peak height reaches H _0, peak height is a diagram showing the relationship between scarfing number to reach H _M.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between (H−H ₀ ) / H and ΔRp necessary to reduce H to the same level as H ₀ .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle unit 2 Head block 3 Shoe 4 Upper preheating block 5 Lower preheating block 6 Cutting crater 10 Steel piece 11 Preheating oxygen 12 Fuel gas 13 Fuel gas 14 Cutting oxygen 21 Uneven shape 22 Longitudinal direction 23 Convex part 24 Concave part

Claims

Rp is the ratio of the fuel gas pressure discharged from the lower preheating block of the cutting apparatus for cutting the steel slab and the oxygen pressure of the cutting gas discharged from the welding crater. The concave portion adjacent to the top of the convex portion is defined as one peak, and the height difference between the two concave bottom points adjacent to the top is defined as the height H of the peak, and the two concave portions adjacent to the top. the distance of the steel strip width direction of the lowest point and the width W of the mountain, predetermined critical mountain height H _C as a function of the width W, when the mountain height H is greater than the critical mountain height H _C is, H and W ΔRp is determined in accordance with the value of R, and the ratio Rp is increased to Rp + ΔRp or more.

Rv is the ratio of the fuel gas flow velocity discharged from the lower preheating block of the cutting apparatus that slabs the slab to the cutting oxygen flow velocity discharged from the crater, and the irregularities on the surface of the slab after surface cutting by the cutting apparatus The concave portion adjacent to the top of the convex portion is defined as one peak, and the height difference between the two concave bottom points adjacent to the top is defined as the height H of the peak, and the two concave portions adjacent to the top. the distance of the steel strip width direction of the lowest point and the width W of the mountain, predetermined critical mountain height H _C as a function of the width W, when the mountain height H is greater than the critical mountain height H _C is, H and W .DELTA.Rv is determined according to the value of the above, and the ratio Rv is increased to Rv + .DELTA.Rv or more.

3. The steel according to claim 1, wherein the critical mountain height H _C (mm) is determined as a value equal to or greater than H _{0 in the following} equation (1) as a function of the width W (mm). How to cut pieces.
H ₀ = 0.06 × W + 0.25 (1)

The steel slab according to claim 3, wherein the ΔRp is a function of H (mm) and W (mm), and is set to a value equal to or greater than ΔRp _{0 in} the following equation (2). Welding method. However, H ₀ is according to the above equation (1).
ΔRp ₀ = (H−H ₀ ) /H×0.3 (2)

The steel slab according to claim 3, wherein the ΔRv is a function of H (mm) and W (mm), and is set to a value equal to or greater than ΔRv _{0 in} the following equation (3). Welding method. However, H ₀ is according to the above equation (1).
ΔRv ₀ = (H−H ₀ ) /H×0.5 (3)