JP4418224B2 - 溶接スパッタの除去方法 - Google Patents
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Description
ここで、鋼板連続処理ラインとは、例えば、鋼板の連続冷間圧延ラインや連続メッキライン等を指す。
ここで、鋼板連続処理ラインにおける連続鋼板の表面から異物を除去するために、連続鋼板の幅方向に高圧温水を噴射して鋼板表面の洗浄を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。そこで、突き合わせ溶接を行う場所から下流側の位置に連続鋼板の幅方向に高圧水を噴射する複数のノズルを備えた高圧洗浄装置を配置して、溶接スパッタを除去することが試みられている。
そこで、溶接スパッタを除去した後の水を押し流すために、高圧水の圧力を高めて溶接スパッタの除去を行うことが行われた。
しかし、高圧水の圧力を高めると、高圧水の力で除去された溶接スパッタが連続鋼板表面に押し付けられて、溶接スパッタが付着したり圧入されたり、溶接スパッタによる引っ掻き疵が発生したりする。その結果、このような連続鋼板を、例えば、冷間圧延すると、形成された薄板鋼板の表面に疵が発生するという問題が生じていた。
前記ノズルヘッダーを屈折角度が90°以上で160°以下のV字形状となし、該V字形状の屈折部を前記連続鋼板の板幅中央位置の上方で搬送方向の上流側に、該V字形状の両端部を該連続鋼鈑の上方で該搬送方向の下流側に配置し、前記各ノズルに吐出口面積が6mm2以上で20mm2以下の平面状噴出ノズルを使用し、前記ノズルヘッダーのヘッダー圧力を0.5MPa以上で1MPa以下、前記連続鋼板の表面から前記各ノズルの吐出口までの高さを50mm以上で200mm以下にし、かつ、前記平面状噴出ノズルの吐出口方向を前記連続鋼板の表面に立てた垂線に対して5°以上で20°以下の範囲で前記連続鋼板の上流側に傾け、隣り合う前記平面状噴出ノズルから噴出された前記噴射水が前記連続鋼板の表面上で重なる際の重なり代を前記連続鋼板の幅方向に5mm以上で20mm以下の範囲にして、前記噴射水を噴射することにより、前記連続鋼板の表面から離脱させた前記溶接スパッタを、該連続鋼板の表面に再び押し付けることなく、該連続鋼板の表面から除去する。
従って、各ノズルの吐出口面積を6mm2 以上で20mm2 以下、ノズルヘッダーのヘッダー圧力を0.5MPa以上で1MPa以下、連続鋼板の表面から各ノズルの吐出口までの高さを50mm以上で200mm以下の範囲内にそれぞれ設定することで、噴射水から溶接部の溶接スパッタに対して、連続鋼板の表面から離脱するのに必要な運動エネルギーを供給することができる。
ここで、屈折角度が160°を超えると噴射水の連続鋼板の端部に向かう分速度が小さくなって、溶接スパッタを除去した後の水の排水性が低下する。また、屈折角度を90°未満にすると、連続鋼鈑をその幅方向に一端側から他端側までをノズルヘッダーで上方から覆うときに、V字形状の屈折部から各端部までの長さを大きくする必要が生じ、設備規模が大きくなって好ましくない。
一方、重なり代を連続鋼板の幅方向で20mmを超えるようにすると、圧力のあまり低下していない噴射水同士が重なり合うようになって、重なり代に過剰な運動エネルギーが供給される。このため、除去された溶接スパッタが噴射水の力で連続鋼板の表面に再び押し付けられて、付着したり圧入されたり、あるいは引っ掻き疵を発生させたりする頻度が高くなる。
また、ノズルヘッダーを屈折角度が90°以上で160°以下のV字形状となし、V字形状の屈折部を連続鋼板の板幅中央位置の上方で搬送方向の上流側に、V字形状の両端部を搬送方向の下流側に配置するので、連続鋼板上での溶接スパッタを除去した後の水は連続鋼板の両側に向けて排水することができ、水の移動距離が短くなって連続鋼板上での水の除去を確実に行うことが可能になる。その結果、除去された溶接スパッタが引き続いて噴射される噴射水の力で連続鋼板表面に押し付けられる頻度が低減して、連続鋼板の表面への溶接スパッタの付着、圧入、及び疵の発生を抑制することが可能になる。
ここで、図1は本発明の一実施の形態の溶接スパッタの除去方法を適用した高圧洗浄装置を備えた鋼板連続冷延処理ラインの説明図、図2は同高圧洗浄装置に設けられたノズルヘッダーの説明図、図3は連続鋼板とノズルヘッダーの関係を示す側断面図、図4は溶接スパッタの除去状況に及ぼすノズルヘッダー圧力と平面状噴出ノズルの吐出口方向の関係を示す説明図、図5(A)はノズルヘッダーに設けられた各平面状噴出ノズルのスプレーパターンの側面図、(B)は噴射水が連続鋼板に衝突した際のスプレーパターンの平面図、図6はノズルヘッダーに設けられた各平面状噴出ノズルのスプレーパターン間に生じる噴射水の重なり代を示す説明図、図7は溶接スパッタの除去状況に及ぼすノズルヘッダー圧力と噴射水の重なり代の関係を示す説明図である。
なお、払出し機13、溶接機16、ルーパー18、連続鋼板搬送制御機19、圧延機21、及び巻取り機24には、従来から使用されている機器をそのまま適用することができるので、詳細な説明は省略し、高圧洗浄装置17についてのみ詳細に説明する。
これによって、噴射水に連続鋼板15の端部に向かう速度を与えて連続鋼板15に吹き付けることができ、連続鋼板15上の溶接スパッタを除去した後の水を連続鋼板15の端部に向けて容易に排水することができる。
図4から、ノズルヘッダー圧力を一定、例えば、1MPaとした場合、吐出口方向角φは大きくなると、溶接スパッタが連続鋼板15の表面に残留することが判る。これは、吐出口方向角φを大きくすると、平面状噴出ノズル29の吐出口方向に沿って計った吐出口30と連続鋼板15の表面までの距離が長くなって、連続鋼板15の表面の溶接スパッタに噴射水から与えられる運動エネルギー量が小さくなるためと考えられる。
これによって、平面状噴出ノズル29の吐出口方向に沿って計った吐出口30と連続鋼板15の表面までの距離を一定範囲内に維持することができ、溶接部の溶接スパッタに対して連続鋼板15の表面から離脱するのに必要な運動エネルギーを噴射水から確実に供給することができる。
そこで、図6に示すように、各平面状噴出ノズル29から連続鋼板15に対して噴射水を吹き付けた際に、隣り合う平面状噴出ノズル29から噴射された噴射水のスプレーパターン31が連続鋼板15の表面上で重なるようにして、両平面状噴出ノズル29から噴射水を吹き付け溶接スパッタに与える総運動エネルギーを増加させ、溶接スパッタが除去する際の状況を調査した。その結果を図7に示す。なお、図7における噴射水の重なり代とは、連続鋼板15の幅方向での重なり代W(図6参照)を指す。
一方、ノズルヘッダー圧力が4MPa以上では、重なり代を5mm以上にすると、溶接スパッタを連続鋼板15の表面から除去できるが、重なり代が30mm以上では連続鋼板15の表面に疵が入ることが判った。これは、圧力のあまり低下していない噴射水同士が重なり合うようになって、重なり代に過剰な運動エネルギーが供給され、除去された溶接スパッタが連続鋼板15の表面に再び押し付けられて引っ掻き疵が発生したと考えられる。
従って、隣り合う平面状噴出ノズル29から噴射された噴射水同士の連続鋼板15の幅方向での重なり代を5mm以上で20mm以下となるように各平面状噴出ノズル29の間隔を調整して配置することにより、重なり代が生じている連続鋼板15の表面の溶接スパッタに対して連続鋼板15の表面から離脱するのに必要な運動エネルギーを供給することができると共に、除去された溶接スパッタが連続鋼板15の表面に再び押し付けられて、付着したり圧入されたり、あるいは引っ掻き疵を発生させたりすることを防止できる。
先ず、鋼板連続冷延処理ライン10の溶接機16の下流側に配置された高圧洗浄装置17の架台に、屈折角度が90°以上で160°以下のV字形状のノズルヘッダー25を、V字形状の屈折部26が連続鋼板15の板幅中央位置の上方で搬送方向の上流側に位置するようにして、V字形状の両先部27、28が搬送方向の下流側に位置するようにして配置する。
そして、ノズルヘッダー25に設けられた吐出口面積が6mm2以上で20mm2以下の複数の平面状噴出ノズル29の各位置を、その吐出口30から連続鋼板15の表面までの高さHが50mm以上で200mm以下になるように調整すると共に、各平面状噴出ノズル29の吐出口30の吐出方向と連続鋼板15の表面に立てた垂線との角度、すなわち吐出口方向角φが5°以上で20°以下になるように調整する。更に、隣り合う平面状噴出ノズル29から噴射された噴射水のスプレーパターン31の側部同士が連続鋼板15の表面上で重なる際の重なり代Wが連続鋼板15の幅方向で5mm以上で20mm以下となるように各平面状噴出ノズル29の間隔を調整する。
ここで、各平面状噴出ノズル29の吐出口面積、ノズルヘッダー25のヘッダー圧力、連続鋼板の表面から各平面状噴出ノズル29の吐出口30までの高さHをそれぞれ上記の範囲内に設定することで、連続鋼板15の表面に溶着している溶接スパッタに噴射水が吹き付けられた場合、噴射水から溶接スパッタに対して連続鋼板15の表面から離脱するのに必要な運動エネルギーを供給することができる。このため、溶接スパッタは連続鋼板15の表面から離脱する。
しかし、連続鋼板15の表面上で噴射水の重なり代を連続鋼板15の幅方向で5mm以上にしているため、重なり代には両平面状噴出ノズル29から噴射水が吹き付けられ溶接スパッタに与える総運動エネルギーを増加させることができ、溶接スパッタに対して連続鋼板15の表面から離脱するのに必要な運動エネルギーは供給できる。更に、連続鋼板15の表面上で噴射水の重なり代を連続鋼板15の幅方向で20mm以下にしているため、除去された溶接スパッタが連続鋼板15の表面に再び押し付けられて、付着したり圧入されたり、あるいは引っ掻き疵を発生させたりすることができるような運動エネルギーは供給されない。
従って、溶接スパッタを噴射水によって連続鋼板15の表面に疵を付けることなく円滑に除去することができる。
その結果、連続鋼板15上の溶接スパッタを除去した後の溶接スパッタが浮遊している水は、この分速度のため連続鋼板15の端部に向けて流れ出す。このため、連続鋼板15上からは溶接スパッタを除去した後の水が連続鋼板15の両側に向けて排水され、連続鋼板15上に溶接スパッタが浮遊している水が残留することはなく、従って、連続鋼板15の表面に一度除去された溶接スパッタが残留することもない。
Claims (2)
- 鋼板連続処理ラインで先行する鋼板の終端と後行する鋼板の先端を突き合わせ溶接して形成した連続鋼板の溶接部の溶接スパッタを、該連続鋼板の上方に該連続鋼板の搬送方向に対して交差して配置した管状のノズルヘッダーに設けられた複数のノズルから噴出する噴射水によって除去する溶接スパッタの除去方法において、
前記ノズルヘッダーを屈折角度が90°以上で160°以下のV字形状となし、該V字形状の屈折部を前記連続鋼板の板幅中央位置の上方で搬送方向の上流側に、該V字形状の両端部を該連続鋼鈑の上方で該搬送方向の下流側に配置し、前記各ノズルに吐出口面積が6mm2以上で20mm2以下の平面状噴出ノズルを使用し、前記ノズルヘッダーのヘッダー圧力を0.5MPa以上で1MPa以下、前記連続鋼板の表面から前記各ノズルの吐出口までの高さを50mm以上で200mm以下にし、かつ、前記平面状噴出ノズルの吐出口方向を前記連続鋼板の表面に立てた垂線に対して5°以上で20°以下の範囲で前記連続鋼板の上流側に傾け、隣り合う前記平面状噴出ノズルから噴出された前記噴射水が前記連続鋼板の表面上で重なる際の重なり代を前記連続鋼板の幅方向に5mm以上で20mm以下の範囲にして、前記噴射水を噴射することにより、前記連続鋼板の表面から離脱させた前記溶接スパッタを、該連続鋼板の表面に再び押し付けることなく、該連続鋼板の表面から除去することを特徴とする溶接スパッタの除去方法。 - 請求項1記載の溶接スパッタの除去方法において、前記鋼板は容器用鋼板であることを特徴とする溶接スパッタの除去方法。
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