JP3280430B2 - 高温スラブの疵研削方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造ライン
及び鋳片切断後の高温鋳片を連続的あるいは部分的に研
削する、鋳片の表面あるいは表層の疵の除去手段に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶鋼の連続鋳造ラインにおけ
るスラブ表面あるいは表層の疵除去として、連続鋳造片
をカッターでスラブに切断したのち、冷却状態で全面を
ホットスカーフによる溶削か、グラインダーによる研削
で疵を除去することが一般に行われてきた。

【０００３】例えば、特開昭５２−５６４４号公報に
は、門型フレーム梁を２本平行に配置した側面と上面の
支持ビームに設けた複数の火口によって、疵手入れを行
ったあと、疵の検査を行い疵の取り残しが見つかれば局
所的な疵手入れを行うことが開示されている。

【０００４】また、特開昭５１−９７８９４号公報に
は、加熱炉から出たスラブを粗圧延して、粗バーを形成
するか仕上げ圧延機に投入する前にデスケのために高圧
で水を投射したり、ステンレス鋼板の表面に湿式で所定
の研掃材をノズルから噴射して研削と脱スケールを併せ
て行うことが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法である複数の加工により溶削する場合は、冷間で表
面あるいは表層の疵を除去するものであり、溶削自体は
部分疵の選択的な除去が難しく、しかも部分，全面溶削
とも溶削量が増加し、鋳片の歩留りが大幅に低下する。

【０００６】また、溶削，グラインダー研削ともに作業
環境が重筋，高粉塵などの劣悪な状態であり、連続鋳造
から成品工程も複雑となり、高温鋳片を２００℃以下に
冷却後再度圧延温度である１０００℃以上に加熱するな
ど、省エネルギーの観点からも問題がある。

【０００７】一方、仕上圧延機に投入前に高圧水を投射
し、鋼の表面を湿式で研磨材をノズルから噴射して研削
と脱スケールを行う方法では、鋳片はもちろん鋼板の疵
を部分的あるいは全面的に除去することが困難である。

【０００８】さらに、研磨材をノズルから噴射して研削
を行なうにも十分な研削を行なうことができず、表面平
滑化程度であり、疵を除去するには静止状態で長時間噴
射することが必要であり、オンライン研削自体が困難な
こと、長時間噴射による装置の負荷増、コストが高いな
ど種々の問題点がある。

【０００９】本発明の目的は、これら従来のデスケーリ
ング，研削方法の問題点を解決した高温鋳片の疵研削方
法とその装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 本発明の高温鋳片の研
削方法は、連続鋳造の鋳型の出側から鋳片の搬送過程内
を０．３〜１０ｍ／分の速度で移動する高温鋳片を研磨
材噴射用高圧流体ノズルを介して、高温鋳片の全面もし
くは部分を研削することを特徴とする。

【００１１】また、鋳型の出側から鋳片の搬送過程内に
高温鋳片の欠陥を検出する手段を設け、該欠陥検出から
の情報に対応して研磨材噴射用高圧流体ノズルを介し
て、全面もしくは部分を研削することができる。

【００１２】さらに、高温鋳片の全面又は部分を疵検出
手段により鋳片の全面又は部分の疵位置の検知を行い、
この検知結果を鋳片表面に対応して座標変換するととも
に、この座標に基づき鋳片表面に番地化し、疵の形状，
深さ，研削手順，位置の少なくとも二以上の条件を指令
して、研磨材噴射用高圧流体ノズルを介して、鋳片の全
面又は部分の疵を除去することを特徴とする。

【００１３】疵の非接触検知手段としては、磁粉探傷や
超音波探傷，画像処理装置，レーザースキャニング、さ
らには、スラブの温度が７５０〜８５０℃の領域以外で
普通鋼であれば渦電流センサーも使用できる。

【００１４】この疵除去方法は、鋼片全面の疵位置の検
知を行う研削面判定システムと、この研削面判定システ
ムによって得られた情報によって研磨材噴射用高圧流体
ノズルを駆動移動する研削システムを有する装置によっ
て実施することができる。

【００１５】さらに、研削面判定システムと研削システ
ムは、別体構造とすることもできるし、また、研削装置
中に研削面判定システムを組み込んだ一体構造のものと
することができる。

【００１６】

【作用】本発明は、連続鋳造機の鋳型の出側から鋳片の
搬送過程内の高温鋳片を研磨材噴射用高圧流体ノズルを
介して鋳片の疵及びその近傍を全面もしくは部分的に研
削して無欠陥の鋳片を後工程に迅速に供給できる。この
連続鋳造機の鋳型の出側から鋳片の搬送過程内の鋳片
は、上工程ほど内部の顕熱が高く、この時点で研磨材噴
射用高圧流体ノズルを介して該鋳片を研削して、噴射液
体（水など）により冷却された部位は直ちに復熱し、高
温状態で後工程に搬送できることから、連続鋳造と圧延
を直結した直送圧延、あるいは高温状態で鋳片加熱が可
能となるために、大幅なエネルギー節減、工程の簡略化
など優れた効果を享受できる。

【００１７】また、研磨材噴射用高圧流体ノズルによる
研削を行なうには移動する研削体に追従した動作がノズ
ルに要求されるが、これは研削面の研削広さと研削深さ
にも左右される。しかし、連続鋳造機の鋳型の出側から
鋳片の搬送過程内では鋳造速度が０．３〜１０ｍ／分
（好ましくは０．３〜４ｍ／分）であり、十分な疵研削
が可能であり、疵も連続的に除去できる。

【００１８】さらに、この速度では高圧流体ノズルユニ
ットの機器構成によりいかなる発生疵も除去でき、研削
も均一な研削を実現できる。

【００１９】この研削は前述のように高温状態で行なう
ために研削効率が高く、高圧流体ノズルユニットの機器
構成のコンパクト化、さらには非接触であるためノズル
ユニットの長寿命が可能となり、実用化が初めて具現化
された。

【００２０】また、本発明では、ライン速度が低速であ
る利点を活かして、連続鋳造などで製造された加熱状態
にある鋳片の表面疵の情報を判定システムによって検出
し、この情報を受けて疵研削システムにおいて研磨材噴
射用高圧流体ノズルが自動的に作動するので、鋼片の連
続処理ラインの流れに追随できる表面研削が可能とな
る。

【００２１】この組み合わせを用いることにより、鋳片
の研削を疵に対応して適切に行なうことが可能となり、
研削効率のさらなる向上、無欠陥鋳片の後工程への保
証、研削による鋳片ロスの減少による歩留り向上など、
極めて優れた効果が得られる。

【００２２】また、この研削法はフェライト系のステン
レス，高Ｓｉ鋼などの低温靱性の低い鋼及びマルテンサ
イト系の変態応力の大きい鋼などは高温での手入れがで
きるため、無欠陥で高品質の製品が得られる。

【００２３】

【実施例】

実施例１ 図１は湾曲型連続鋳造機に本発明の高温鋳片の疵研削方
法を適用した場合を示し、１は鋳型、２は鋳片３の支持
ロールであり、４は鋳造後の凝固過程の鋳片を冷却し凝
固を促進するスプレーノズル、５は凝固した高温状態の
鋳片３を所定の寸法にする切断機、６は切断された鋳片
３の搬送装置、７は鋳片３の加熱炉で、この鋳片３は実
施例１のように加熱炉で再加熱される場合と、再加熱す
ることなく直接に圧延機８で圧延される場合とがある。
この連続鋳造機の鋳型１の出側から鋳片３の搬送過程で
ある切断機５の前に高温鋳片の全面又は部分を疵検出を
行なう疵検出器９が設けてあり、この疵検出器９は光学
式と比較的低温の鋳片端部用に渦流式の疵検出器からな
っている。この疵検出器９の後に研磨材噴射用高圧流体
ノズル１０が前記の疵検出情報と連続鋳造機の鋳造速度
に対応して高温鋳片の全面又は部分を研削できるよう移
動，鋳片近接自在に保持されている。

【００２４】この時点の鋳片の温度条件は鋳片中心部で
８５０〜１２５０℃で、鋳片端部は５００〜１０００℃
であり、７５０〜８５０℃を除く領域でもって前記の疵
検出が可能となり、しかも鋳造速度が０．３〜１０．０
ｍ／分であるために、疵の面積、疵の深さに十分に応じ
た研削除去ができた。

【００２５】実施例２ 図２は湾曲型連続鋳造機に本発明の高温鋳片の疵研削方
法を適用した他の例を示し、この場合は切断機５の後の
鋳片搬送装置６の部位に研磨材噴射用高圧流体ノズル１
０を鋳片を跨いだ架台１０ａに鋳片幅方向に移動自在に
設けたもので、前記と同様に疵の面積、疵の深さに十分
に応じた研削除去ができた。

【００２６】このように、本疵研削方法を用いる場合連
続鋳造される鋳片に予め欠陥が予測できる、例えば連続
鋳造時の継目に相当する部位のスラブは全面疵研削が必
要であり、割れ感受性の高い鋼は鋳片端部の部分の研削
を要し、これらは疵検出がなくても効果的に研磨材噴射
用高圧流体ノズルによる研削を行なうことができる。ま
た、疵検出器と組み合わせるとより効果的な疵検出が可
能となる。

【００２７】実施例３ 図３は本発明の疵研削の処理系を示し、判定システムに
おける疵の検出手段としてテレビによる映像解析手段を
設けた例を示す。

【００２８】同図に示すように、本発明の処理系は、研
削面判定システム１１と研掃材混入高圧水を鋼片に投射
するための研削システム１２と、鋼片の全面疵情報を受
け取るための装備と受け取った疵情報を各疵毎に最適な
作業順番に並び変えるためのスケジューリング機能、さ
らに、疵毎に疵の研削手順を構築して研削システムにム
ラの発生しない最適な動作指示を伝達するための動作指
示機能、また、研削結果を物流管理の上位計算機へ伝達
するための装備、さらに、運転監視のためのマンマシン
インターフェースや研削システムと研削面判定システム
の異常監視などの動作管理機能を備えた統括制御計算機
１７とからなる。

【００２９】研削面判定システム１１におけるカメラ駆
動制御装置１３からの信号によって作動するカメラ駆動
装置１４によってテレビカメラ１５を連続鋳造鋼片の全
面を走査させて、その情報を画像処理装置１６によって
疵の大きさ，形状，面積，深さ等を含め、その位置を鋼
片表面に対応して座標変換するとともに、この座標に基
づき鋼片表面に番地化する。この画像処理装置１６から
の情報は、統括制御計算機１７にインプットされ、イン
プットされた疵の形状，深さ，研削範囲，手順，位置の
情報は研削システム１２に駆動指令されて、ノズル駆動
制御装置１８、駆動装置１９と、研掃材混入・高圧水制
御装置２０とを制御駆動して研磨材噴射用高圧流体ノズ
ル２１を番地化された誘導機構によって鋼片上を走査せ
しめて研削する。

【００３０】図４は、研削面判定システム１１における
テレビカメラ１５と、研削システム１２におけるノズル
２１との具体的な構造を示す図である。

【００３１】同図に示すように、照明具２２を一体化し
たテレビカメラ１５は、それぞれ区画された移動域を有
する左右方向移動用の走行架台２３と前後方向移動用の
走行架台２４に取付けられてスラブＷ表面を走査し、疵
Ａをチェックする。同じ走行架台２３，２４（作動状態
を示すために２４は別架台として示されている）を走行
するロボット２５によって、ノズル２１は検知された疵
Ａの位置の箇所の周辺を入力された所定の出力によって
疵を除去する。

【００３２】図５は、図４の変更例を示すもので、疵検
出のためのカメラ１５とノズル２１とを制御機構を内蔵
したロボット２５に一体化された構造のものを示す。こ
の場合は研削面が水平位置になく、対象ワークＷが操作
上取扱いが比較簡単なブルームのような小形の鋼材の表
面疵の除去に適している。

【００３３】上記図３に示すシステムを利用して、以下
の操作を行う。

【００３４】まず、図６に示す要領で疵位置の座標化の
ための基準点の測定を行う。

【００３５】同図（ａ）のように、撮像エリア辺５００
ｍｍで最初にスラブ基準点を仮設定し、その後、基準点
直上へ研削判定システムを移動後、カメラをズームアッ
プして撮像エリア辺５０ｍｍで再測定を行い、スラブ基
準点を高精度に設定する。次に、カメラに仕組まれたレ
ーザー距離計を使用してスラブ全面を同図（ｂ）に示す
ように縦横２００ｍｍと１０００ｍｍの走査間隔で高さ
測定を行う。この時、研削判定システムの動作により架
台のたわみによる高さ方向の誤差をなくすために、同図
（ｃ）のように、架台２６に粘性液体２７を入れた樋２
８を基準ゲージとして使用する。この走査により得たデ
ータを算出演算することにより、同図（ｄ）に示す各デ
ィメンジョンから、同図（ｅ）に示される番地毎に平均
された高さデータを得る。この方法によって、外部から
指示された疵情報の座標と研削システムの座標を一致さ
せることができるため、疵情報の座標に従った研削が可
能となる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏する。

【００３７】（１） スラブやブルームなどの鋼片表面
やその近傍に存在する有害欠陥を確実に除去できるよう
になる。

【００３８】（２） 後工程で疵の手入れが不要にな
り、鋳片の凝固過程の顕熱を後熱に利用できるために、
鋳片の温度低下が少なく直接熱延に送って圧延ができる
ようになり、連続鋳造片の圧延ラインに適用できる高速
化が可能となる。

【００３９】（３） 高温状態のスラブに研掃材入り高
圧水を投射するので、スラブに対する研削効率が良い。
さらに、鋳片を研削した研磨材及び削り粉は、本来の鋳
片冷却水により洗浄除去されるために後処理が簡素化で
きる。

【００４０】（４） 研掃材混入高圧水噴流による自動
研削システムが可能となり、高温，高粉塵での悪環境下
での作業を自動化できる。

【００４１】（５） 既設のスケールピットの中に研掃
材や研削粉を落とし込めるので新たなノロ処理設備を設
置する必要もなく綺麗な環境を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す。

【図２】 本発明の他の実施例を示す。

【図３】 本発明のシステム構成を示す。

【図４】 本発明に使用する疵検知装置と研削装置の配
置を示す。

【図５】 本発明に使用する疵検知装置と研削装置とを
一体化した構造を示す。

【図６】 本発明の方法を実施するに当たっての基準点
測定の手順を示す。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 支持ロール ３ 鋳片 ４ スプレーノ
ズル ５ 切断機 ６ 搬送装置 ７ 加熱炉 ８ 圧延機 ９ 疵検出器 １０ 研磨材噴
射用高圧流体ノズル １０ａ 架台 １１ 研削面判定システム １２ 研削シス
テム １３ カメラ駆動制御装置 １４ カメラ駆
動装置 １５ テレビカメラ １６ 画像処理
装置 １７ 統括制御計算機 １８ ノズル駆
動制御装置 １９ 駆動装置 ２０ 研掃材混入・高圧水制御装置 ２１ 研磨材噴
射用高圧流体ノズル ２２ 照明具 ２３，２４ 走
行架台 ２５ ロボット ２６ 架台 ２７ 粘性液体 ２８ 樋

フロントページの続き (72)発明者 野上 不二哉 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 松村 裕之 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 池本 喜和 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 辻田 京史 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 田中 秀尚 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭52−109458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−5644（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−159144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−157992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114861（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−165665（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24C 1/00 B24C 3/12 B24C 3/32 B22D 11/126

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造の鋳型の出側から鋳片の搬送過
   程内を０．３〜１０ｍ／分の速度で移動する高温鋳片を
   研磨材噴射用高圧流体ノズルを介して、高温鋳片の全面
   もしくは部分を研削することを特徴とする高温鋳片の研
   削方法。
2. 【請求項２】 連続鋳造機の鋳型の出側から鋳片の搬送
   過程内を０．３〜１０ｍ／分の速度で移動する高温鋳片
   の欠陥を検出する手段を設け、該欠陥検出からの情報に
   対応して研磨材噴射用高圧流体ノズルを介して、該高温
   鋳片の全面もしくは部分を研削することを特徴とする高
   温鋳片の疵研削方法。
3. 【請求項３】 連続鋳造機の鋳型の出側から鋳片の搬送
   過程内を０．３〜１０ｍ／分の速度で移動する高温鋳片
   の全面又は部分を疵検出手段により鋳片の全面又は部分
   の疵位置の検知を行い、この検知結果を鋳片表面に対応
   して座標変換するとともに、この座標に基づき鋳片表面
   に番地化し、疵の形状，深さ，研削手順，位置の少なく
   とも二以上の条件を指令して、研磨材噴射用高圧流体ノ
   ズルを介して、鋳片の全面又は部分の疵を除去すること
   を特徴とする高温鋳片の疵研削方法。
4. 【請求項４】 連続鋳造機の鋳型の出側から鋳片の搬送
   過程内を０．３〜１０ｍ／分の速度で移動する高温鋳片
   の全面又は音κ分の疵検出を行い、これを座標変換する
   研削面判定システムと、この研削面判定システムによっ
   て座標変換された情報によって研磨材噴射用高圧流体ノ
   ズルを駆動移動する研削システムを有する高温鋳片の疵
   研削装置。