JP2016107289A - 鋳片の溶削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶削作業の機械化を図り、鋳片の長手方向両端部にある端面の溶削も可能な鋳片の溶削装置を提供する。【解決手段】鋳片１１の長手方向に沿って水平配置された第１のガイドレール１２、１３と、鋳片１１の幅方向に沿って水平配置され、第１のガイドレール１２、１３に、第１のガイドレール１２、１３に沿って走行自在に取り付けられた第２のガイドレール１４、１５と、第２のガイドレール１４、１５を走行させる駆動源２５、２９と、第２のガイドレール１４、１５に沿って移動する移動架台１６と、移動架台１６に支持された支持材保持機構１７に、昇降自在に取り付けられたノズル支持材１８と、ノズル支持材１８を昇降させる駆動源３９と、ノズル支持材１８を鉛直軸を中心に回動させる駆動源３６と、ノズル支持材１８に、鉛直軸に対して傾動自在に取り付けられ、酸素ガスを噴出する丸型ノズル１９と、丸型ノズル１９を回動させる駆動源４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鋳片を溶削して鋳片表面の割れや疵を取り除く鋳片の溶削装置に関する。

連続鋳造を経たスラブや、ブルーム、あるいはビレット等の鋳片は、その表面に発生した割れや疵を取り除くため、溶削が行われる。
溶削は、燃焼ガス等により、鋳片の表面を予熱した後に、高濃度の酸素ガスを鋳片に吹き付けることによって行われる。具体的には、鋳片の予熱された部分にノズルから酸素ガスを吹き付けると、酸化反応によって鋳片の表面が溶融して吹き飛ばされ、更に、溶融した部分の周囲が、反応熱によって熱せられ、酸素ガスの吹き付けによって酸化反応を起こし溶融して吹き飛ばされる。そして、ノズルを鋳片に対して移動することにより、連続的に溶融が生じて鋳片の表面が溶削される。

従来、この溶削作業は、ノズルを手に持った作業者によって行われていたが、過酷な作業である上、多くの現場においては、作業員の高齢化が進み技能伝承が課題となっている。このため、溶削作業を機械化する技術が求められ、その具体例が、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１の鋳片の溶削装置は、上部火口ユニット、下部火口ユニット、左部火口ユニット及び右部火口ユニットを備え、各火口ユニットによって、図５に示す、鋳片１００の上面１０１及び底面１０２と鋳片１００の幅方向両端部にある側面１０３、１０４の４面を同時に溶削する。なお、各火口ユニットは、ガスの吹き出し口が一方向に長い複数の平型ノズルによって構成されていた。

特開２００９−２３３６８９号公報

しかしながら、特許文献１の鋳片の溶削装置は、鋳片１００の長手方向両端部にある端面１０５、１０６を溶削するための機構を備えておらず、端面１０５、１０６を溶削することはできなかった。端面１０５、１０６は、カッターによって切断され段差が生じる場合がある面で、この段差は溶削によって取り除く必要がある。従って、端面１０５、１０６については、別の溶削装置によって溶削を行うか、作業者がノズルを手に持って溶削する必要があった。

また、鋳片は長手方向に沿って反っていることがあるため、ノズルを鋳片の長手方向に移動させる際に、鋳片の反りに合わせてノズルの位置調整を行う必要がある。これに対し、平型ノズルは重量が重く、平型ノズルの位置調整を行うための機構が大掛かりとなって、溶削を行う装置全体の製造コスト上昇を招来させ、経済的ではなかった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、平型ノズルを用いることなく、溶削作業の機械化を図り、鋳片の長手方向両端部にある端面の溶削も可能な鋳片の溶削装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る鋳片の溶削装置は、鋳片の長手方向に沿って水平配置された左右の第１のガイドレールと、前記鋳片の幅方向に沿って水平配置され、前記左右の第１のガイドレールに、該左右の第１のガイドレールに沿って走行自在に取り付けられた第２のガイドレールと、前記第２のガイドレールを走行させる駆動源Ａと、前記第２のガイドレールに沿って移動する移動架台と、前記移動架台に回動自在に支持された支持材保持機構に、昇降自在に取り付けられたノズル支持材と、前記ノズル支持材を昇降させる駆動源Ｂと、前記ノズル支持材を前記支持材保持機構と共に鉛直軸を中心に回動させる駆動源Ｃと、前記ノズル支持材に、前記鉛直軸に対して傾動自在に取り付けられ、前記鋳片に向かって酸素ガスを噴出する丸型ノズルと、前記丸型ノズルを回動させる駆動源Ｄとを備える。

本発明に係る鋳片の溶削装置において、前記第２のガイドレールは２つあって、前記移動架台は、一方の前記第２のガイドレール上を転動する駆動輪Ｐと、他方の前記第２のガイドレール上を転動する駆動輪Ｑとを備えるのが好ましい。

本発明に係る鋳片の溶削装置において、前記支持材保持機構は、鉛直方向に配置された筒材であって、前記ノズル支持材は、該筒材によって昇降自在に支持されて鉛直方向に保たれるのが好ましい。

本発明に係る鋳片の溶削装置によれば、ハンドリング性に優れる丸型ノズルを鋳片に対して移動させながら、鋳片に酸素ガスを吹き付けることができ、鋳片の溶削作業の機械化が可能である。
また、３次元空間内において、丸型ノズルの移動と丸型ノズルの向き調整を自在に行うことができ、鋳片の幅方向両端部にある側面及び鋳片の長手方向両端部にある端面の溶削が可能である。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施の形態に係る鋳片の溶削装置の一部省略平面図及び一部省略正面図である。 同溶削装置の部分正面図である。 同溶削装置の部分平面図である。 同溶削装置の説明図である。 従来例による溶削がなされる鋳片の部位を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る鋳片の溶削装置１０は、鋳片１１の長手方向に沿って水平配置された左右の第１のガイドレール１２、１３と、鋳片１１の幅方向に沿って水平配置され、左右の第１のガイドレール１２、１３に、左右の第１のガイドレール１２、１３に沿って走行自在に取り付けられた第２のガイドレール１４、１５と、第２のガイドレール１４、１５に沿って移動する移動架台１６と、移動架台１６に回動自在に支持された支持材保持機構の一例である筒材１７に、昇降自在に取り付けられたノズル支持材１８と、ノズル支持材１８に傾動自在に取り付けられ、酸素ガスを噴出する丸型ノズル１９とを備えている。以下、これらについて説明する。

第１のガイドレール１２、１３は、図１（Ｂ）に示すように、水平配置された鋳片１１より高い位置で、２つの支持部材２０及び２つの支持部材２１によって、同一高さで平行かつ水平に保持されている。
鋳片１１の長手方向より長い第１のガイドレール１２、１３は、図１（Ａ）に示すように、平面視して、第１のガイドレール１２、１３の間に鋳片１１が配置される位置で、鋳片１１の長手方向に沿って配置されている。

第１のガイドレール１２には、図２〜図４に示すように、第１のガイドレール１２に当接する車輪２２、２３をそれぞれ一側及び他側に備え、長手方向を第１のガイドレール１２の延設方向に合わせた矩形枠状の台車２４が載せられている。車輪２２は従動輪であり、車輪２３は、台車２４が備えるモータ２５（駆動源Ａの一例）から駆動力を与えられて回転する駆動輪である。
第１のガイドレール１３にも、第１のガイドレール１２と同様に、第１のガイドレール１３に当接する車輪２６、２７をそれぞれ一側及び他側に備え、長手方向を第１のガイドレール１３の延設方向に合わせた矩形枠状の台車２８が載せられている。車輪２６は、車輪２２と同様に従動車輪であり、車輪２７は、台車２８が備えるモータ２９（駆動源Ａの一例）から駆動力を与えられて回転する駆動輪である。なお、図４では、モータ２５、２９の記載を省略している。

図１（Ａ）、図３、図４に示すように、２つの第２のガイドレール１４、１５は共に、一端部が第１のガイドレール１２上を移動する台車２４に固定され、他端部が第１のガイドレール１３上を移動する台車２８に固定されて水平に保たれ、平面視して第１のガイドレール１２、１３に垂直に配置されている。従って、第２のガイドレール１４、１５は、モータ２５、２９が作動することによって、台車２４、２８と共に第１のガイドレール１２、１３に沿って走行する。
台車２４、２８を介して第１のガイドレール１２、１３に走行自在に取り付けられた第２のガイドレール１４、１５は、図１（Ａ）、図３に示すように、間隔を空けて平行に配置され、第２のガイドレール１４、１５に沿って水平移動する移動架台１６を支持している。

移動架台１６は、図２〜図４に示すように、第２のガイドレール１４に上から当接する車輪３１、３２、第２のガイドレール１５に上から当接する車輪３３、３４及び車輪３２、３４に駆動力を与えるモータ３５を備えている。車輪３１、３３が従動輪であるのに対し、車輪３２、３４は、駆動輪（車輪３２、３４はそれぞれ駆動輪Ｐ、Ｑの一例）であり、それぞれモータ３５から駆動力を与えられて第２のガイドレール１４、１５上を転動する。なお、図２では、モータ３５の記載が省略されている。

移動架台１６は、モータ３６（駆動源Ｃの一例）が固定された支持部材３７を備え、この支持部材３７は、鉛直方向に配置された筒材１７を回動自在に支持している。
筒材１７は、上端部がモータ３６の出力軸に連結され、筒材１７と同心上に位置する棒状のノズル支持材１８を昇降自在に支持している。
筒材１７によって鉛直方向に保たれたノズル支持材１８は、モータ３６の作動によって、ノズル支持材１８の軸心（鉛直軸）を中心に、筒材１７と共に回動する。

筒材１７には、図２に示すように、ノズル支持材１８に一側が連結された駆動シリンダ３９（駆動源Ｂの一例）の他側が固定され、ノズル支持材１８は、駆動シリンダ３９の作動によって昇降する。
ノズル支持材１８の下端部には、高濃度の酸素ガスを噴出する筒状の丸型ノズル１９が、ノズル支持材１８の軸心に対して傾動自在に取り付けられている。丸型ノズル１９には、丸型ノズル１９を傾動（回動）させる駆動シリンダ４０（駆動源Ｄの一例）の一側が回動自在に連結され、駆動シリンダ４０の他側はノズル支持材１８に回動自在に連結されている。
丸型ノズル１９は、図２、図４に示すように、一端部に、酸素ガスを吹き出す酸素噴出口４１を備え、丸型ノズル１９に連結された図示しない酸素供給手段から丸型ノズル１９に供給された酸素ガスを、酸素噴出口４１から鋳片１１に向かって吹き出す。
ここで、丸型ノズルは、一般的に平型ノズルに比べて軽量であり、ハンドリング性に優れている。従って、溶削装置１０全体をコンパクトにする観点において、丸型ノズル１９の採用は有効である。

酸素噴出口４１の位置や、酸素噴出口４１から吹き出される酸素ガスの向きは、駆動シリンダ３９、４０及びモータ２５、２９、３５、３６を作動することによって調整される。
具体的には、モータ２５、２９、３５の作動によって、酸素噴出口４１の水平方向の位置が調整され、駆動シリンダ３９の作動によって、酸素噴出口４１の高さ位置が調整される。
そして、モータ３６及び駆動シリンダ４０は、酸素噴出口４１からの酸素ガスの吹き出し方向を調整する。

鋳片の溶削装置１０は、鋳片１１を反転させることなく、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す、鋳片１１の上面４２、鋳片１１の幅方向両端部にそれぞれ位置する側面４３、４４及び鋳片１１の長手方向両端部にそれぞれ位置する側面４５、４６を溶削することができる。
鋳片１１の底面４７は、鋳片１１を反転させて底面４７が上面４２の上位置に配置された状態になることで溶削可能である。

まず、鋳片１１の上面４２の溶削方法について説明する。
モータ３６の作動によって、ノズル支持材１８の軸心を中心に丸型ノズル１９を回動させ、平面視して、鋳片１１の長手方向に対する、酸素噴出口４１から吹き出される酸素ガスの吹き出し方向を調整する。
次に、駆動シリンダ４０を作動して丸型ノズル１９の向きを変え、溶削しようとする鋳片１１の上面４２に対する酸素ガスの吹き出し方向の角度θが所定の範囲になるように調整し、駆動シリンダ３９を作動して、酸素噴出口４１と鋳片１１の距離Ｙが所定の範囲になるように調整する。

そして、モータ３５の作動により、移動架台１６を第２のガイドレール１４、１５に沿って水平移動させ、平面視して、鋳片１１の幅方向における酸素噴出口４１の位置を調整する。その後、モータ２５、２９の作動により、移動架台１６を第２のガイドレール１４、１５と共に第１のガイドレール１２、１３に沿って水平移動させ、酸素噴出口４１から吹き出される酸素ガスが鋳片１１の上面４２において鋳片１１の長手方向一端部に吹き付けられる位置に酸素噴出口４１を配置する。これによって、鋳片１１の上面４２を溶削するための準備が完了する。

次に、鋳片１１の上面４２において鋳片１１の長手方向の一端部を、図示しない予熱手段によって予熱し、その後、酸素噴出口４１からの酸素ガスの吹き出しを開始して、鋳片１１の上面４２の予熱された箇所に酸素ガスを吹き付ける。
予熱された箇所が溶融した後、モータ２５、２９を作動し、鋳片１１の長手方向に酸素噴出口４１を特定の速度で移動させ、鋳片１１の上面４２を、鋳片１１の長手方向の一端部から他端部にわたって所定の範囲内の幅で連続的に溶削する。

鋳片１１は、側面視して、鋳片１１の長手方向に反っていることがあるので、酸素ガスを吹き出している酸素噴出口４１が鋳片１１の長手方向に沿って移動している間、鋳片１１の反りを確認し、必要に応じて駆動シリンダ３９を作動させて、酸素噴出口４１と鋳片１１の距離を所定範囲内に保つ。
鋳片１１の上面４２が、鋳片１１の長手方向の一端部から他端部にわたって所定の幅で溶削された後、酸素の吹き出しを停止した丸型ノズル１９は、鋳片１１の幅方向で溶削されていない箇所を溶削すべく、鋳片１１の幅方向に沿って移動される。

鋳片１１の側面４３、４４を溶削する方法は、鋳片１１の上面４２を溶削する方法と異なっている。
モータ３６及び駆動シリンダ４０を作動することによって、（１）側面視して、鋳片１１の側面４３（溶削しようとするのが側面４４の場合は側面４４、以下同じ）の鋳片１１の長手方向に対する、酸素噴出口４１からの酸素ガスの吹き出し方向と、（２）鋳片１１の側面４３に対する酸素ガスの吹き出し方向の角度とを調整する。

鋳片１１の側面４３と酸素噴出口４１の距離の調整は、モータ３５の作動により移動架台１６を移動することによって行われる。
これによって、溶削の準備が完了すると、鋳片１１の側面４３の鋳片１１の長手方向一端部を予熱して、その予熱した箇所に向かって酸素噴出口４１から酸素を吹き出す。そして、モータ２５、２９を作動させて、丸型ノズル１９を第１のガイドレール１２、１３に沿って水平移動させ、酸素を吹き出した状態の酸素噴出口４１を鋳片１１の長手方向に沿って移動させる。これによって、鋳片１１の側面４３は、鋳片１１の長手方向一端部から他端部にわたって溶削される。

鋳片１１の側面４５、４６を溶削する方法も、鋳片１１の上面４２を溶削する方法と異なっている。
モータ３６及び駆動シリンダ４０を作動することによって、（１）正面視して、鋳片１１の側面４５（溶削しようとするのが側面４６の場合は側面４６、以下同じ）の鋳片１１の幅方向に対する、酸素噴出口４１からの酸素ガスの吹き出し方向と、（２）鋳片１１の側面４５に対する酸素ガスの吹き出し方向の角度とを調整する。

鋳片１１の側面４５と酸素噴出口４１間の距離は、モータ２５、２９の作動によって調整される。
そして、溶削の準備が完了すると、鋳片１１の側面４５の鋳片１１の長手方向一端部を予熱して、その予熱した箇所に酸素噴出口４１から酸素を吹き出す。そして、酸素を吹き出しながら、モータ３５を作動させて移動架台１６を移動させ、酸素噴出口４１を鋳片１１の幅方向に移動させる。これによって、鋳片１１の側面４５は、鋳片１１の幅方向一端部から他端部まで溶削される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、筒材は、移動架台に直接、回動自在に取り付けられていてもよい。
また、第１のガイドレールは、鋳片の長手方向の長さより短くてもよく、その場合、鋳片を鋳片の長手方向に移動することによって、鋳片の長手方向両端部にそれぞれ位置する２つの側面を溶削することができる。

１０：鋳片の溶削装置、１１：鋳片、１２、１３：第１のガイドレール、１４、１５：第２のガイドレール、１６：移動架台、１７：筒材、１８：ノズル支持材、１９：丸型ノズル、２０、２１：支持部材、２２、２３：車輪、２４：台車、２５：モータ、２６、２７：車輪、２８：台車、２９：モータ、３１〜３４：車輪、３５、３６：モータ、３７：支持部材、３９、４０：駆動シリンダ、４１：酸素噴出口、４２：上面、４３〜４６：側面、４７：底面

Claims (3)

1. 鋳片の長手方向に沿って水平配置された左右の第１のガイドレールと、
   前記鋳片の幅方向に沿って水平配置され、前記左右の第１のガイドレールに、該左右の第１のガイドレールに沿って走行自在に取り付けられた第２のガイドレールと、
   前記第２のガイドレールを走行させる駆動源Ａと、
   前記第２のガイドレールに沿って移動する移動架台と、
   前記移動架台に回動自在に支持された支持材保持機構に、昇降自在に取り付けられたノズル支持材と、
   前記ノズル支持材を昇降させる駆動源Ｂと、
   前記ノズル支持材を前記支持材保持機構と共に鉛直軸を中心に回動させる駆動源Ｃと、
   前記ノズル支持材に、前記鉛直軸に対して傾動自在に取り付けられ、前記鋳片に向かって酸素ガスを噴出する丸型ノズルと、
   前記丸型ノズルを回動させる駆動源Ｄとを備えることを特徴とする鋳片の溶削装置。
2. 請求項１記載の鋳片の溶削装置において、前記第２のガイドレールは２つあって、前記移動架台は、一方の前記第２のガイドレール上を転動する駆動輪Ｐと、他方の前記第２のガイドレール上を転動する駆動輪Ｑとを備えることを特徴とする鋳片の溶削装置。
3. 請求項１又は２記載の鋳片の溶削装置において、前記支持材保持機構は、鉛直方向に配置された筒材であって、前記ノズル支持材は、該筒材によって昇降自在に支持されて鉛直方向に保たれることを特徴とする鋳片の溶削装置。

Images