JP5335812B2 - 鋼片の溶削装置及び鋼片の溶削方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼片の溶削装置及び鋼片の溶削方法に関する。この溶削装置は、鋼片の表面に酸素及び燃料ガスを吹き付けるトーチを有する。
本願は、２００８年１１月２５日に、日本に出願された特願２００８−２９９５０２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

連続鋳造等により製造される鋳片の表面近傍に存在する割れ、表層介在物、ピンホールなどを除去して品質を向上する目的で、鋼片に熱間で酸素及び燃料ガスを吹き付けて表面を溶削する処理が用いられている。熱間で溶削するこの処理は、ホットスカーフとも呼ばれる。熱間で４面（上面、下面、両側面）が同時に溶削されるため、高速、高能率、低コストで鋼片の品質向上が可能となる。

具体的には、液化石油ガスやコークス炉ガスを由来とする燃料ガスと酸素とを高温の鋼片に吹き付け、燃料ガスと酸素との燃焼により鋼片の表面を更に高温に加熱させる。これにより、鋼片表面の酸化溶融が起きて湯溜り（溶融鉄）が生じる。このとき用いる燃料ガスと酸素は、予熱燃料ガス及び予熱酸素と称される。この鋼板表面に、溶削酸素ノズルから溶削酸素を吹き付けると、溶融鉄と酸素とが酸化反応を起こし、強力な反応熱が発生する。従って、溶削酸素ノズル及び又は鋼片を連続して移行させることで連続的に酸化反応が起こり、溶削が進行する。

図４Ａ、図４Ｂに示すように、溶削酸素の鋼片への吹きつけは、トーチ１に設けたスリットノズル５から酸素を噴出することによって行われる。また、予熱燃料ガスは予熱燃料ノズル７ｂから鋼片表面に吹き付けられ、予熱酸素は予熱酸素ノズル７ｃから鋼片表面に吹き付けられる。予熱燃料ノズル７ｂ、予熱酸素ノズル７ｃの両者は、トーチ１に設けられる。

スリットノズル５から鋼片に吹き付ける溶削酸素は、鋼片表面で溶削位置が進行する方向（以下、溶削前方３７と呼ぶ）に向けて噴出される。熱間溶削では、鋼片に向けて噴出される溶削酸素ジェットに向けて、溶削前方３７の反対側（以下、溶削後方３８と呼ぶ）からシールド燃料ガスノズル７ｄを用いてシールド燃料ガスを噴出すると好ましい。溶削酸素に加えてシールド燃料ガスを噴出することにより、鋼片溶削品質の均一性を高めることができる。

ところで、連続鋳造等により製造される鋼片は、さまざまな幅を有している。そこで、溶削装置は、さまざまな幅を有する鋼片を溶削できるように設計されている。即ち、溶削装置は、例えば図３Ａ、図３Ｂに示されるように、最大溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＡＸの４面、及び、最小溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＩＮの４面を熱間溶削できるように設計される。詳述すると、溶削装置は、鋼片１０の上面を溶削する上面溶削ユニット２０と、鋼片１０の下面を溶削する下面溶削ユニット２１と、鋼片１０の両側面を溶削する側面溶削ユニット２２、２２とを有する。上面溶削ユニット２０及び下面溶削ユニット２１は、それぞれ最大溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＡＸの上面と下面を溶削することができる溶削可能幅を有している。上面溶削ユニット２０と下面溶削ユニット２１は、それぞれ一方の端部（基準側端部３１ａ、３１ｂ）で側面溶削ユニット２２、２２の一つと連結されている。上面溶削ユニット２０と下面溶削ユニット２１は、鋼片幅方向に相互の位置をスライドさせることができる。所定の幅を有する鋼片１０を溶削する際には、上面溶削ユニット２０と下面溶削ユニット２１とを相互にスライドさせ、それぞれの溶削ユニット２０，２１に連結した側面溶削ユニット２２、２２が所定の幅の鋼片１０の側面を溶削できる位置に配置する。これにより、上面溶削ユニット２０、下面溶削ユニット２１、側面溶削ユニット２２、２２は鋼片表面との位置関係を最適化し、鋼片１０の４面を同時に溶削することができる。

最大溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＡＸを溶削する場合を除き、例えば図３Ｂから明らかなように、上面溶削ユニット２０と下面溶削ユニット２１の溶削可能幅よりも、溶削対象の鋼片１０の幅の方が小さい。従って、上面溶削ユニット２０と下面溶削ユニット２１の全幅のうち、鋼片１０の幅を超える箇所に対応する部分は、溶削酸素、予熱酸素、予熱燃料ガス、及びシールド燃料ガスが噴出しないように対処することが必要である。そのための構成について、図４Ａ〜図４Ｅを参照して以下に説明する。

図４Ａ、図４Ｂに示すように、トーチ１（溶削ユニット２０、２１）は、溶削酸素スリットノズル５などのガス噴出ノズルを有するトーチユニット３と、トーチユニット３に結合されるマニホールド２とを有する。マニホールド２は、溶削酸素等のガスが供給されるシリンダ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを含む。以下、図４Ｃ〜図４Ｅを参照し、下面溶削ユニット２１のマニホールド２に設けられる溶削酸素シリンダ４ａを例にとって説明する。

図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅはそれぞれ、図４ＢのＥ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線、Ｇ−Ｇ線に沿って得られる断面図である。下面溶削ユニット２１のマニホールド２において、溶削酸素シリンダ４ａは鋼片幅方向に延在する空洞として形成されている。一方、トーチユニット３には、溶削酸素を噴出するスリットノズル５が配置される。スリットノズル５は鋼片幅方向にトーチユニット３の全長にわたって設けられている。溶削酸素シリンダ４ａとスリットノズル５との間は、鋼片幅方向全長にわたって並列する複数の連結管６ａで連結されている。溶削酸素シリンダ４ａの１箇所から溶削酸素が供給されると、複数の連結管６ａを経由してスリットノズル５の鋼片幅方向全体に溶削酸素が供給される。

図４Ｄに示されるように、溶削酸素シリンダ４ａは、基準側端部３３と、基準側端部３３とは反対側（追従側３２）の端部である追従側端部３４とを有する。追従側端部３４からは、ピストン８ａが挿入される。ピストン８ａは支持具９ａで支持され、支持具９ａの挿入長さを調整することにより、溶削酸素シリンダ４ａにおけるピストン８ａの挿入位置を鋼片幅方向で変化させることができる。溶削酸素シリンダ４ａの基準側端部３３は閉じている。また、図５に示されるように、溶削すべき鋼片１０の幅が決まると、その鋼片１０の幅に合わせ、ピストン８ａの位置が調整される。ここで、溶削酸素シリンダ４ａに酸素供給口１７から溶削酸素が供給されると、溶削酸素シリンダ４ａの基準側端部３３とピストン８ａとの間の領域において溶削酸素が供給され、溶削酸素がスリットノズル５に供給される。ピストン８ａと溶削酸素シリンダ４ａの追従側端部３４との間の領域には溶削酸素が供給されない。このような制御を行うことにより、溶削する鋼片１０の幅が変化しても、溶削酸素は鋼片１０の幅の範囲のみに吹き付けられる。

上述の説明では溶削酸素シリンダ４ａに焦点を当てて説明したが、マニホールド２は、溶削酸素シリンダ４ａの他に、予熱燃料ガスシリンダ４ｂ、予熱酸素シリンダ４ｃ、シールド燃料ガスシリンダ４ｄも備えている。図４Ｃ〜Ｅに示すように、各シリンダとも、溶削酸素シリンダ４ａと同様、追従側端部３４からピストン８ｂ、８ｃ、８ｄが挿入され、ピストン８ｂ、８ｃ、８ｄの位置を調整することにより、各シリンダに接続された各ノズルからのガス噴出を、鋼片１０の幅範囲のみに限定することができる。

特許文献１は、基準側の部屋と、面部の部屋と、追従側の部屋と、の３つの部屋に区分された溶削酸素シリンダを開示している。３つの部屋にはそれぞれ溶削酸素が供給される。基準側の部屋と追従側の部屋とが鋼片の幅両端部に位置し、面部の部屋は両者の間の部分に位置する。基準側の部屋と追従側の部屋の溶削酸素圧力は、面部の部屋の溶削酸素圧力よりも高く設定される。これにより、鋼片の幅方向に対して均一な溶削を行なうことが可能となる。この場合、追従側の部屋の溶削酸素は、溶削酸素シリンダに挿入されるピストンの支持具の内部を通過させて供給される。従って、支持具は酸素を通過させるために中空のパイプで形成される。

特開平９−２１０３２０号公報

溶削によって発生する多量の溶融スラグは、溶削ユニットの溶削前方３７から噴出されるジェット水によって吹き飛ばされ、最終的には鋼片１０の両サイドから流れ落ちる。ジェット水によって吹き飛ばされる以前に、ジェット水よりも溶削ユニットに近い位置で、溶融したまま鋼片１０の両サイドから流れ落ちるスラグもある。例えば図５に示されるように、最小溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＩＮを溶削する場合、下面溶削ユニット２１に配置されたノズルのうち、鋼片１０_ＭＩＮの幅を超える部分に対応するノズルには、鋼片鋼片１０_ＭＩＮのサイドから流れ落ちたスラグが飛散し、付着する虞がある。このため、付着したスラグに起因し、ノズル先端がノズル詰まりを起こす虞がある。結果として、その後に、より広い幅を有する鋼片１０を溶削する場合、ノズル詰まりを起こしたノズルからガスが十分に噴出しなくなり、鋼片１０の幅端部付近の下面において溶削不良が発生してしまう。

以上の問題を鑑み、本発明は、トーチを用いて鋼片の表面に酸素を吹き付ける鋼片の溶削処理において、いずれの幅の鋼片を溶削する場合にも、鋼片の幅端部付近の下面の溶削不良を抑えることのできる溶削装置及び溶削方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を用いた。
（１）本発明の第一実施態様は、鋼片に燃料ガスを吹き付けて溶削する装置であって、前記燃料ガスが供給される燃料ガス領域と、不活性ガスが供給される不活性ガス領域とが設けられた燃料ガスシリンダと；一端が前記燃料ガスシリンダ内に連通するとともに、シリンダ外にガスを噴出する複数のノズルと；前記燃料ガスシリンダ内を前記燃料ガス領域及び前記不活性ガス領域に仕切るピストンと；前記燃料ガスシリンダ内における前記ピストンの位置を前記鋼片の寸法に基づいて調整する制御手段と；を有する。
（２）上記（１）に記載の鋼片の溶削装置では、前記制御手段は、前記各ノズルのうち、前記不活性ガス領域に連通するノズルから、前記鋼片以外の箇所に向かって前記不活性ガスが噴出されるように前記ピストンの位置を設定しても良い。
（３）上記（１）に記載の鋼片の溶削装置では、前記燃料ガスが、予熱燃料ガス又はシールド燃料ガスであっても良い。
（４）上記（１）に記載の鋼片の溶削装置では、前記不活性ガスが、窒素ガスであっていられても良い。
（５）本発明の第二実施態様は、燃料ガスシリンダと、前記燃料ガスシリンダ内に配設されたピストンと、前記燃料ガスシリンダに連通する複数のノズルと、を有する溶削装置を用いて鋼片を溶削する方法であって、前記ピストンの位置を前記鋼片の寸法に基づいて調整することで、前記燃料ガスシリンダ内を前記ピストンにより燃料ガス領域と不活性ガス領域とに仕切る工程と；前記各ノズルのうち、前記不活性ガス領域に連通するノズルから、前記不活性ガスを噴出させる工程と；前記各ノズルのうち、前記燃料ガス領域に連通するノズルから、前記燃料ガスを前記鋼片に吹き付ける工程と；を有する。
（６）上記（５）に記載の鋼片の溶削方法では、前記各ノズルのうち、前記不活性ガス領域に連通するノズルから、前記鋼片以外の箇所に向かって前記不活性ガスが噴出されるように前記ピストンの位置を調整しても良い。
（７）上記（５）に記載の鋼片の溶削方法では、前記燃料ガスは、予熱燃料ガスシリンダ又はシールド燃料ガスであっても良い。
（８）上記（５）に記載の鋼片の溶削方法では、前記不活性ガスとして、窒素ガスが用いられても良い。

上記（１）〜（８）に記載の発明によれば、下面溶削ユニットに配置される予熱燃料ガスノズルやシールド燃料ガスノズルにガスを供給するシリンダの一端と、ピストンとの間の領域（不活性ガス領域）に不活性ガスを供給することにより、鋼片の幅を超えた部分にガスを噴出するノズルから不活性ガスを噴出させることが出来る。このため、ノズル詰まりを防止することができる。これにより、鋼片の幅端部付近の下面に溶削不良が発生することを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る溶削装置のトーチの断面図である。 図１ＡのＢ−Ｂ線に沿って得られる同トーチの部分断面図である。 図１ＡのＣ−Ｃ線に沿って得られる同トーチの断面図である。 図１ＡのＤ−Ｄ線に沿って得られる同トーチの断面図である。 本発明の一実施形態に係る溶削装置により最大溶削可能幅を有する鋼片を溶削する場合を示す断面図であり、シールド燃料ガスシリンダからシールド燃料ガスノズルへ連通する連結管に沿って得られる断面を含む断面図である。 同溶削装置により最小溶削可能幅を有する鋼片を溶削する場合を示す断面図であり、シールド燃料ガスシリンダからシールド燃料ガスノズルへ連通する連結管に沿って得られる断面を含む断面図である。 本発明の一実施形態で用いられる溶削装置の溶削ユニットにより最大溶削可能幅を有する鋼片を溶削する場合を示す断面図である。 本発明の一実施形態で用いられる溶削装置の溶削ユニットにより最小溶削可能幅を有する鋼片を溶削する場合を示す断面図である。 溶削装置のトーチの断面図である。 同トーチの断面図であり、連結管の断面を含む断面図である。 図４ＢのＥ−Ｅ線に沿って得られる同トーチの部分断面図である。 図４ＢのＦ−Ｆ線に沿って得られる同トーチの断面図である。 図４ＢのＧ−Ｇ線に沿って得られる同トーチの断面図である。 溶削装置のマニホールドの断面を含む断面図である。

前述のとおり、最大溶削可能幅よりも小さい幅を有する鋼片を溶削する場合、上面溶削ユニット及び下面溶削ユニットの鋼片の幅を超える部分については、ノズルにガスが供給されないように溶削装置が構成されていた。そして、ガスが噴出していないノズルにスラグが飛散する結果、ノズル詰まりが発生していた。本発明者らは、鋼片の幅端部付近の下面において溶削不良が発生する主な原因は、下面溶削ユニットに配置される予熱燃料ガスノズルとシールド燃料ガスノズルの詰まりであったという事実を認識した。

この事実を鑑み、本発明者らは、最大溶削可能幅よりも小さい幅を有する鋼片を溶削する場合、鋼片の幅を超える部分に対応して配置されるノズルについてもガスを噴出することにより、ノズル詰まりの発生を防止することができることを見出した。更に発明者らは、マニホールドに配置された各ガスのシリンダにおいて、追従側の端部からピストンまでの領域に不活性ガスを供給することにより、鋼片の幅を超える部分に対応して配置されるノズルから不活性ガスを噴出することが有効であることを見出した。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下に説明される溶削装置の構成は一例に過ぎず、本発明の趣旨を越えない範囲において適宜変更が可能である。

図３Ａ、図３Ｂに示されるように、鋼片１０の４面を溶削する熱間溶削装置では、上面溶削ユニット２０、下面溶削ユニット２１、両側面溶削ユニット２２から、溶削酸素等のガスが鋼片１０の表面に噴きつけられる。また、図３Ａに示されるように、上面溶削ユニット２０の基準側３１ａ、下面溶削ユニット２１の基準側３１ｂに、側面溶削ユニット２２がそれぞれ固定されている。

下面溶削ユニット２１は、ガス噴出ノズルを有するトーチユニット３と、トーチユニット３に結合されるマニホールド２とを有する。マニホールド２は、溶削酸素シリンダ４ａ、予熱燃料ガスシリンダ４ｂ、予熱酸素シリンダ４ｃ、シールド燃料ガスシリンダ４ｄを有する。尚、本発明において燃料ガスシリンダと称されるシリンダは、予熱燃料ガスシリンダ４ｂやシールド燃料ガスシリンダ４ｄ等のシリンダを示す。以下、シールド燃料ガスシリンダ４ｄに焦点を当てて説明する。図１Ｂに示されるように、シールド燃料ガスシリンダ４ｄは、鋼片１０の幅方向に並列する多数の連結管６ｄを有する。これらの連結管６ｄは、トーチユニットのシールド燃料ガスノズル７ｄに連通する。シールド燃料ガスシリンダ４ｄには、追従側３２（追従側端部３４）からピストン８ｄが挿入される。ピストン８ｄは、追従側端部３４から挿入される支持具９ｄによって支持される。基準側端部３３とピストン８ｄとの間のシリンダ内の領域にシールド燃料ガスを供給することにより、基準側端部３３とピストン８ｄとの間の領域（燃料ガス領域）に連通するノズルにシールド燃料ガスが供給される。そして、これらのノズルから鋼片１０にシールド燃料ガスが噴出される。溶削する鋼片１０の寸法（幅）に応じて、支持具９ｄの操作によりピストン８ｄの挿入位置を調整することにより、鋼片１０の幅範囲内に配置されたノズルのみからシールド燃料ガスを供給することができる。ここではシールド燃料ガスシリンダ４ｄについて説明したが、他のシリンダも同様の構成を有する。尚、各シリンダ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのピストン８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの挿入位置は、制御部（図示せず）によって調整される。制御装置は、上下溶削ユニット２０、２１の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて各ピストンの支持具を動作させるように構成しても良い。

本実施形態に係る溶削装置は、下面溶削ユニット２１のうち、少なくとも予熱燃料ガスシリンダ４ｂ及びシールド燃料ガスシリンダ４ｄのピストン８ｂ、８ｄと追従側端部３４との間の領域（不活性ガス領域）に不活性ガスを供給できるように設計される。鋼片１０の溶削中に、予熱燃料ガスシリンダ４ｂ、シールド燃料ガスシリンダ４ｄのピストン８ｂ、８ｄと追従側端部３４との間の領域（不活性ガス領域）に不活性ガスを供給することにより、下面溶削ユニット２１のうち、鋼片１０の幅を超える部分にガスを噴出するように配置された予熱燃料ガスノズル７ｂとシールド燃料ガスノズル７ｄとから不活性ガスが噴出される。溶削中において、鋼片１０の幅からはみ出た部分に対応して配置されたノズル７ｂ、７ｄに溶融スラグが飛散したとしても、不活性ガスが噴出しているのでスラグによるノズル詰まりの発生を防止することができる。

各シリンダ４におけるピストン８の移動範囲は、溶削する鋼片１０の最大溶削可能幅と最少溶削可能幅の間の範囲によって定まる。例えば、最大溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＡＸを溶削する場合を示す図２Ａにおいて、ピストン８ｄは最も追従側３２に近づく。また、例えば最小溶削可能幅を有する鋼片１０_ＭＩＮを溶削する場合を示す図２Ｂにおいて、ピストン８ｄは最も基準側３１に近づく。予熱燃料ガスシリンダ４ｂとシールド燃料ガスシリンダ４ｄには、基準側端部３３と、ピストン８ｂ、８ｄが最も基準側に近づく位置３５との間の領域（燃料ガス領域）に配設される燃料ガス供給口１５と、追従側端部３４からピストン８ｂ、８ｄが最も追従側に近づく位置３６との間の領域（不活性ガス領域）に配設される不活性ガス供給口１６と、を有すると好ましい。これにより、溶削する鋼片１０の幅やピストン８ｂ、８ｄの位置に関わらず、基準側端部３３とピストン８ｂ、８ｄとの間の領域（燃料ガス領域）には燃料ガスを供給することができ、追従側端部３４とピストン８との間の領域（不活性ガス領域）には不活性ガスを供給することができる。不活性ガス供給口１６は、シリンダ４ｂ、４ｄの追従側端部３４に配置されても良い。燃料ガス供給口１５は燃料ガス供給装置（図示せず）に接続され、不活性ガス供給口１６は不活性ガス供給装置（図示せず）に接続される。また、不活性ガス供給口１６は、支持具９ｂ、９ｄ、あるいはピストン８ｂ、８ｄの追従側端部側の表面に設けられても良い。この場合、不活性ガス供給口１６は、中空状の支持具９ｂ、９ｄの中を通って不活性ガス供給装置に接続されることが好ましい。

溶削酸素シリンダ４ａについては、基準側端部３３と、ピストン８ａが最も基準側に近づく位置３５との間の領域（酸素領域）に酸素供給口１７が配設されるが、追従側端部３４とピストン８ａとの間の領域に不活性ガスを供給することを要しない。溶削酸素はスリットノズル５から鋼片１０に向けて噴出される。スリットノズル５のうち、鋼片の幅を超える部分に対応して配置される部分にたとえスラグが付着したとしても、次回、更に広い幅の鋼片を溶削する際にスリットノズルのその部分から溶削酸素を噴出することにより、付着したスラグを十分に除去できることが理由である。

予熱酸素シリンダ４ｃについても、追従側端部３４とピストン８ｃとの間の領域に不活性ガスを供給することを要しない。予熱酸素は、燃料ガスの圧力の１０倍近くの圧力で使用され、多少の付着スラグは噴出時に吹き飛ばして除去できるためである。もちろん、予熱酸素シリンダの追従側端部３４とピストン８ｃとの間の領域に不活性ガスを供給しても良い。

図示されていないが、トーチユニットには、シールド酸素ノズルが配置され得る。シールド酸素ノズルが配置される場合、余分なＬＰＧガスが燃焼してガス容積が大きくなり、外気の巻き込みを防ぐことができる。また、シールド酸素ノズルが配置される場合、マニホールドにシールド酸素シリンダが配置される。そして、シールド酸素シリンダ内に挿入されたピストンによって、溶削する鋼片１０の幅範囲内のみのノズルにシールド酸素が供給される。このシールド酸素シリンダについても、追従側端部とピストンとの間の領域に不活性ガスを供給することを要しない。シールド酸素は、燃料ガスの圧力の１０倍近くの圧力で使用され、多少の付着スラグは噴出時に吹き飛ばして除去できるためである。もちろん、シールド酸素シリンダに関しても、追従側端部とピストンとの間の領域に不活性ガスを供給しても良い。

鋼片の尾端部が溶削ユニットを通過する時に、鋼片上の溶融スラグが下ユニットに幅全体に落下する。従って、このタイミングに、燃料ガスシリンダ４ｂ、４ｄの燃料ガス領域へ燃料ガスの供給を停止し、代わりに不活性ガスの供給を開始すると良い。不活性ガスは、１．５ｋｇ／ｃｍ²以上５．５ｋｇ／ｃｍ²以下の圧力、より好ましくは３．５ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力で１秒以上３秒以下、より好ましくは２秒程度供給するとよい。供給される不活性ガスとして、窒素ガスを用いることが好ましい。不活性ガスとして使用できるガスのうち、窒素ガスは最も安価に入手できるガスであることが理由の一つである。

尚、本発明を適用する溶削装置に関して、特許文献１に記載のように、溶削酸素シリンダ４ａを基準側、面部、及び追従側と３つの部屋に区分しても良い。この場合、追従側の部屋に供給する溶削酸素は、溶削酸素シリンダ４ａに挿入するピストン８ａの支持具９ａの内部を通過させても良い。即ち、溶削酸素シリンダ８ａの支持具９ａは中空パイプとし、追従側端部３４とピストン８ａとの間の追従側の部屋に供給する溶削酸素を中空パイプの内部を通過させることが好ましい。この場合、追従側端部とピストン８ａとの間の領域に供給される不活性ガスは溶削酸素シリンダ４ａの周壁と支持具９ａとの間を通過する。

以上説明したように、本発明の、鋼片の表面に酸素を吹き付けるトーチを有する鋼片の溶削装置では、鋼片下面側のトーチに溶削酸素を供給するマニホールドは、溶削酸素シリンダに加えて少なくとも予熱燃料ガスシリンダとシールド燃料ガスシリンダとを有する。この溶削装置では、予熱燃料ガスシリンダとシールド燃料ガスシリンダ（以下、２つの燃料ガスシリンダを総称して「対象燃料ガスシリンダ」ともいう。）の一方（以下「追従側」という。）の端部からピストンを挿入し、酸素を吹き付ける鋼片の幅に応じて前記ピストンの位置を調整することができ、対象燃料ガスシリンダの他方（以下「基準側」という。）の端部からピストンまでの区間に燃料ガスを供給して鋼片の表面に燃料ガスを吹き付けることができ、対象燃料ガスシリンダのピストンから追従側端部までの間に不活性ガスを供給することができる。
また、対象燃料ガスシリンダはそれぞれ、基準側端部からピストンが最も基準側に近づく位置との間に燃料ガス供給口を有し、追従側端部からピストンが最も追従側に近づく位置との間に不活性ガス供給口を有しても良い。
また、本発明の、トーチを用いて鋼片の表面に酸素を吹き付ける鋼片の溶削方法では、鋼片下面側のトーチに溶削酸素を供給するマニホールドが、溶削酸素シリンダに加えて少なくとも予熱燃料ガスシリンダとシールド燃料ガスシリンダとを有し、予熱燃料ガスシリンダとシールド燃料ガスシリンダ（以下、２つの燃料ガスシリンダを総称して「対象燃料ガスシリンダ」ともいう。）の一方（以下「追従側」という。）の端部からピストンを挿入する工程と、酸素を吹き付ける鋼片の幅に応じて前記ピストンの位置を調整する工程と、対象燃料ガスシリンダの他方（以下「基準側」という。）の端部からピストンまでの区間に燃料ガスを供給して鋼片の表面に燃料ガスを吹き付ける工程と、対象燃料ガスシリンダのピストンから追従側端部までの間に不活性ガスを供給する工程とを有する。
また、不活性ガスとして窒素ガスを用いても良い。

本発明によれば、ノズル詰まりを防止し、鋼片の幅端部付近の下面に溶削不良が発生することを防止することができる。従って、産業上の利用可能性は大きい。

１ トーチ
２ マニホールド
３ トーチユニット
４ シリンダ
４ａ 溶削酸素シリンダ
４ｂ 予熱燃料ガスシリンダ
４ｃ 予熱酸素シリンダ
４ｄ シールド燃料ガスシリンダ
５ スリットノズル
６ 連結管
７ ノズル
８ ピストン
９ 支持具
１０ 鋼片
１５ 燃料ガス供給口
１６ 不活性ガス供給口
１７ 酸素供給口
２０ 上面溶削ユニット
２１ 下面溶削ユニット
２２ 側面溶削ユニット
３１ 基準側
３２ 追従側
３３ 基準側端部
３４ 追従側端部
３５ ピストンが最も基準側に近づく位置
３６ ピストンが最も追従側に近づく位置
３７ 溶削前方
３８ 溶削後方

Claims (8)

1. 鋼片に燃料ガスを吹き付けて溶削する装置であって、
   前記燃料ガスが供給される燃料ガス領域と、不活性ガスが供給される不活性ガス領域とが設けられた燃料ガスシリンダと；
   一端が前記燃料ガスシリンダ内に連通するとともに、シリンダ外にガスを噴出する複数のノズルと；
   前記燃料ガスシリンダ内を前記燃料ガス領域及び前記不活性ガス領域に仕切るピストンと；
   前記燃料ガスシリンダ内における前記ピストンの位置を前記鋼片の寸法に基づいて調整する制御手段と；
   を有することを特徴とする鋼片の溶削装置。
2. 前記制御手段は、前記各ノズルのうち、前記不活性ガス領域に連通するノズルから、前記鋼片以外の箇所に向かって前記不活性ガスが噴出されるように前記ピストンの位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の鋼片の溶削装置。
3. 前記燃料ガスが、予熱燃料ガス又はシールド燃料ガスであることを特徴とする請求項１に記載の鋼片の溶削装置。
4. 前記不活性ガスが、窒素ガスであることを特徴とする請求項１に記載の鋼片の溶削装置。
5. 燃料ガスシリンダと、前記燃料ガスシリンダ内に配設されたピストンと、前記燃料ガスシリンダに連通する複数のノズルと、を有する溶削装置を用いて鋼片を溶削する方法であって、
   前記ピストンの位置を前記鋼片の寸法に基づいて調整することで、前記燃料ガスシリンダ内を前記ピストンにより燃料ガス領域と不活性ガス領域とに仕切る工程と；
   前記各ノズルのうち、前記不活性ガス領域に連通するノズルから、前記不活性ガスを噴出させる工程と；
   前記各ノズルのうち、前記燃料ガス領域に連通するノズルから、前記燃料ガスを前記鋼片に吹き付ける工程と；
   を有することを特徴とする鋼片の溶削方法。
6. 前記各ノズルのうち、前記不活性ガス領域に連通するノズルから、前記鋼片以外の箇所に向かって前記不活性ガスが噴出されるように前記ピストンの位置を調整することを特徴とする請求項５に記載の鋼片の溶削方法。
7. 前記燃料ガスが、予熱燃料ガスシリンダ又はシールド燃料ガスであることを特徴とする請求項５に記載の鋼片の溶削方法。
8. 前記不活性ガスとして、窒素ガスを用いることを特徴とする請求項５に記載の鋼片の溶削方法。

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