JP5910051B2

JP5910051B2 - 鋼板のプラズマ切断方法

Info

Publication number: JP5910051B2
Application number: JP2011269598A
Authority: JP
Inventors: 徹川中; 孝行池本; 徹八若
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: JP2013119112A

Description

本発明は、鋼板のプラズマ切断方法に関し、特にヒュームの発生量が多い厚鋼板を水濡れにより表面性状を損なうことなく良好な作業環境において切断する方法に関する。

プラズマ切断の酸素圧はガス切断と比較して非常に高く、鋼板をプラズマ切断すると、多量のヒュームが大気中に飛散し、ヒューム中には粉塵鉄が含まれることから作業環境を悪化させる。そのため、ヒューム対策を施したプラズマ切断装置やヒューム対策装置が提案されている。

特許文献１はプラズマ切断装置に関し、プラズマ切断用トーチの移動方向後ろ側に、水噴出ノズルを設け、当該水噴出ノズルから切断幅より小径の噴出水を噴出させて、前記プラズマ切断用トーチのプラズマジェットに交差させることが記載されている。

特許文献２はプラズマ切断機用集塵ダクトに関し、鋼板搬送用コンベア上の鋼板をプラズマ切断する際に用いる集塵ダクトであって、前記鋼板の移動方向と直交する方向に開口してヒュームを吸引し、鋼板搬送用コンベアに沿って配置した水槽内に排気することが記載されている。

また、実操業においては、プラズマ切断機の上方にドラフト機を設置して、ヒュームを吸引させることも行われている。

なお、特許文献３はレーザ加工装置に関するものであるが、レーザ切断時にワークを冷却するとともに粉塵の飛散を抑えるため、ワークを支持する剣山ピンの取付箱に、水槽を設けることが記載されている。

特開昭６３−６００７５号公報実開昭６３−１１６７２号公報特開昭６２−１６８６９２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された装置は、プラズマ切断トーチの他に、ヒューム対策用の装置を必要とするため、工場配置上の制約や設備的負担が生じる。

また、プラズマ切断機の上方にドラフト機を設置する方法は、厚鋼板を切断する大型のプラズマ切断機では、ドラフト機も大型装置となって設備的負担が大きく、更に集塵されるまでにヒュームが周囲に飛散する可能性が高い。

また、特許文献３に記載された装置は、ワーク下方に水があることにより切断時に発生する粉塵の飛散を抑えるものであるが、同時に、ワーク下方の水がレーザ切断中にレーザビームと同軸上にノズルから噴出する酸素ガスによって吹き上げられてワークを冷却するものであるが、水濡れによって錆が発生し、美観を損ねるだけでなく、それに接触する物に対しても錆の転写を招いたり、また、製品Ｎｏ．の読み取りにも支障を来たすといった問題が生ずる。近年、表面品質の要求がきびしくなった厚鋼板の場合、このような水の噴き上げによる水濡れは好ましくない。

さらに、特許文献３は、数値制御装置により動作する加工テーブル上に、ワークを支える剣山ピンの取付箱やその中に収納する水槽を備えるものであるところ、製鉄所で製造されるような幅４〜５ｍ、長さ数十ｍの厚鋼板を切断するためには、数値制御装置により動作する加工テーブルの設備コストが高く、厚鋼板の切断装置として適用は困難である。

そこで本発明はヒューム集塵のための専用装置を設けることなく、ヒューム集塵が可能な、そして、水濡れによる錆の発生を防止可能な、鋼板のプラズマ切断方法を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段で達成可能である。

１．切断架台上に載置された鋼板をプラズマ切断する、鋼板のプラズマ切断方法であって、前記切断架台は鋼板を水平状態で下方から支持する支持部材と前記支持部材を内部に配置した水槽を有し、前記水槽には前記鋼板をプラズマ切断した際に発生するヒュームを吸収する冷却水が満たされ、前記冷却水は、切断時に吹き上げた際に前記鋼板裏面を水濡れさせない水面高さまで満たされていることを特徴とする鋼板のプラズマ切断方法。
２．前記冷却水は、鋼板下面から水面までの距離が、１０〜７０ｍｍとなるように前記水槽内に満たされていることを特徴とする１記載の鋼板のプラズマ切断方法。

本発明によれば、良好な作業環境で、且つ水濡れによる錆の発生を防止可能な厚鋼板のプラズマ切断が可能となり産業上極めて有用である。

プラズマ切断装置の模式的構成図。プラズマ切断時の鋼板、プラズマアークおよび冷却水の位置関係を説明する図。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１に本発明の実施に用いるのに好適なプラズマ切断装置の模式的構成図を、鋼板切断進行方向の直交方向断面で示す。図において１はプラズマ切断装置、２はプラズマ切断用トーチ、３は鋼板（被切断材）、４は水槽、５は冷却水、６は支持柱、スキッド、格子スキッドなどの支持部材、７はプラズマ切断用トーチ２のＸ方向駆動系、８はプラズマ切断用トーチ２のＹ方向駆動系，９はプラズマ切断用トーチ２のトーチ付属集塵機、１０はプラズマアークを示す。

プラズマ切断装置１は、プラズマ切断用トーチ２と切断架台を有し、切断架台は、鋼板３を水平状態で下方から支持して載置する支持部材６と、支持部材６を内部に配置し、冷却水５を満たす水槽４を備える。また、プラズマ切断用トーチ２は、Ｘ方向駆動系７とＹ方向駆動系８で、鋼板３を所望の形状に切断するように移動する。

本発明は、水槽４に鋼板３をプラズマ切断した際に発生するヒュームを吸収する水面高さで且つプラズマジェットで吹き上げられても鋼板３の裏面を水濡れさせない高さ（本発明では、切断作業中でなく水面が静止した状態における、鋼板下面から水面までの距離ｄ１とする）となるまで冷却水５を満たすことを特徴とし、板厚５ｍｍ〜５０ｍｍの厚鋼板の場合、鋼板下面から水面までの距離ｄ１は１０〜７０ｍｍとすることが好ましい。１０ｍｍ未満では、鋼板３の下面に冷却水５が多量にかかるため鋼板表面性状に悪影響を及ぼす。距離ｄ１が１０ｍｍ以上であれば、鋼板３の下面に冷却水５がかかったとしても微量のため表面性状に大きな影響を及ぼさないが、距離ｄ１が５０ｍｍ以上であれば鋼板３の下面に冷却水５がかからなくなるのでより好ましい。一方、距離ｄ１が７０ｍｍを超えると、プラズマアーク１０の外周部からヒュームが分離して、大気中に逸散する。

図２は、プラズマ切断時の鋼板３、プラズマアーク１０および冷却水５の位置関係を説明する図で、鋼板３を切断したプラズマアーク１０の先端は、冷却水５の水面５ａから距離ｄ２の深さまで侵入し、ヒューム（図示しない）を冷却水５内に吸収させる。距離ｄ１が１０〜７０ｍｍの場合、距離ｄ２は１０〜１００ｍｍである。

本発明によれば、良好な作業環境で、且つ鋼板裏面の冷却水５による水濡れからの錆の発生を防止できるプラズマ切断が可能であるが、特にヒュームの発生量が多くなる板厚１０ｍｍ以下の薄物材や特殊成分系の鋼材を切断する場合、プラズマ切断用トーチ２にトーチ付属集塵機９を設けることができる。このトーチ付属集塵機９を設ければ、鋼板３の上方に逸散するヒュームを補足することができるので、切断作業環境の向上の面でさらに有効である。

種々の板厚の炭素鋼を、大板から５００×５００（ｍｍ）に図１に示した構造のプラズマ切断機で距離ｄ１を変化させてプラズマ切断し、ヒュームの集塵状況を観察した。尚、酸素圧は０．５〜０．７ＭＰａとした。ヒュームの集塵状況は目視で行い、冷却水がない場合のヒューム飛散状況を１００％として評価し、３０％未満を許容レベルとした。また、切断終了から水濡れ消滅（目視）までを乾燥時間として測定し、８分以上の場合は水濡れが問題になるレベルとした。試験片の板厚、切断条件、ヒューム飛散状況の観察結果を表１に示す。表１より本発明によれば、鋼板下面の水濡れが問題になるレベルとならず、かつ、ヒュームが良好に集塵されることが確認された。

１プラズマ切断装置
２プラズマ切断用トーチ
３鋼板（被切断材）
４水槽
５冷却水
６支持部材
７プラズマ切断用トーチのＸ方向駆動系、
８プラズマ切断用トーチのＹ方向駆動系
９トーチ付属集塵機
１０プラズマアーク

Claims

切断架台上に載置された鋼板をプラズマ切断する、鋼板のプラズマ切断方法であって、前記切断架台は鋼板を水平状態で下方から支持する支持部材と前記支持部材を内部に配置した水槽を有し、前記水槽には前記鋼板をプラズマ切断した際に発生するヒュームを吸収する冷却水が満たされ、前記冷却水は、切断時に吹き上げた際に前記鋼板裏面を水濡れさせず、かつヒュームが分離して大気中に逸散しない水面高さまで満たされていることを特徴とする鋼板のプラズマ切断方法。
前記冷却水は、鋼板下面から水面までの距離が、１０〜７０ｍｍとなるように前記水槽内に満たされていることを特徴とする請求項１に記載の鋼板のプラズマ切断方法。
前記冷却水は、プラズマアークの先端から水面までの距離が、１０〜１００ｍｍとなるように前記水槽内に満たされていることを特徴とする請求項２に記載の鋼板のプラズマ切断方法。