JPH07290140A - 真空アークによるデスケールの終了判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易にして精度よく真空アークデスケール終
了を判定して、デスケールをより確実なものにするとと
もに、消費電力、設備コストを節約できる真空アークデ
スケールの終了判定方法を提供する。 【構成】 電源の正極に接続された陽極電極を、金属材
表面に近接して配設して、この陽極と陰極電極となる金
属材との間にアークを放電させ、金属材表面のスケール
を除去する真空アークによるデスケール方法において、
陽極電極と金属材間の放電電圧を測定し、この測定によ
る当該電極での放電電圧値の平均値とその変動幅を演算
し、設定値と比較演算して、当該電極の放電電圧値の平
均値とその振れ幅が設定値の許容範囲になったことをも
って、当該電極でのデスケール終了と判定することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空アークによる鋼材表
面のデスケール方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼の分野では、鋼材表面のスケ
ールを除去する手段として、真空アークによるデスケー
ル方法が注目されている。この真空アークデスケール方
法は、例えば図３に開示されているように、真空チャン
バーａ内に、直流電源ｂの負極に接続された通電ロール
ｃを介して陰極になる鋼材ｄを搬入し、この鋼材の表面
に近接配置され直流電源ｂの正極に接続された陽極電極
ｅと陰極となる鋼材ｄ間に、真空（負圧）状態でアーク
を放電し、鋼材ｄ表面のスケールを溶融飛散させてデス
ケールする方法である（特開平４−１１００８４号公
報）。

【０００３】この真空アークによるデスケールにおいて
は、鋼材表面にスケールがなくなると、アーク放電の陰
極点は鋼材メタル上を動き回り、アーク放電を継続する
と、メタルが溶融飛散（蒸発）し、過剰デスケールが行
われることになる。これは、不必要な電力消費になるだ
けではなく、鋼材の歩留まり低下（メタル損失）、デス
ケールの生産性低下につながる。また、アーク放電が不
十分の場合は、過少デスケールとなり、鋼材製品の品質
低下につながる。

【０００４】このような、過剰、過少デスケールになら
ないように、デスケール終了を的確に判定する必要があ
る。従来、このような真空アークによるデスケール終了
を判定する方法として、 目視により判定による方法、放電後の鋼材表面を画
像処理して、その放電軌跡の面積率から判定する方法、
放電に伴う発光の中の特定波長の光の強度から判定す
る方法、等が提案されている。

【０００５】しかしながら、これらの方法は、実用に供
する場合それぞれ次のような難点を有している。の方
法では、真空チャンバー内の鋼材表面を観察する必要が
あり、判定精度確保のためには熟練が必要であり、人的
負担が大きい。また、観察しやすくするために照明装置
の設置も必要である。の方法では、画像データの処理
を行うことから、大量のデータを高速で処理する信号処
理装置が必要で装置が複雑になる。また、真空チャンバ
ー内に観察カメラを設置する場合は、チャンバーの寸法
を大きくする必要があり設備コスト負担が大きくなる。
の方法では、発光強度を正確に測定する必要から、真
空チャンバー外に測定機器を設置するときには、その透
明窓の材料が高価なものが必要である。真空チャンバー
内に測定機器を設置するときには、真空チャンバーの寸
法を大きくする必要があり、設備コスト負担が大きくな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡易にして
精度よく真空アークデスケール終了を判定して、デスケ
ールをより確実なものにするとともに、消費電力、設備
コストを節約できる真空アークデスケールの終了判定方
法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電源の正極に
接続された陽極電極を、金属材表面に近接して配設し
て、この陽極と陰極電極となる金属材との間にアークを
放電させ、金属材表面のスケールを除去する真空アーク
によるデスケール方法において、陽極電極と金属材間の
放電電圧を測定し、この測定による当該電極での放電電
圧値の平均値とその変動幅を演算し、設定値と比較演算
して、当該電極の放電電圧値の平均値とその振れ幅が設
定値の許容範囲になったことをもって、当該電極でのデ
スケール終了と判定することを特徴とする真空アークに
よるデスケールの終了判定方法である。

【０００８】

【作用】本発明は、前記した従来の光学的測定、目視観
察によるものではなく、アーク放電中のアーク放電電圧
の測定に基づき、その平均電圧値および振れ幅によりデ
スケールの終了を判定するものであり、放電電圧のみ
による判定のため、複雑な信号処理を必要とせず、装置
構成が簡易である。目視やカメラ等を使用した方法と
比較すると、視覚確保の必要からの装置の設置場所の制
約を受けない。また、処理に伴い発生する各種の異物、
付着物の影響も受けないので、信頼性の高い安定したデ
スケール終了判定ができる。このようにして、デスケー
ルの終了を精度よく判定することにより、必要以上のア
ーク電流を流す必要がなく、消費電力を節約するととも
に、過剰アーク放電によるメタル損失も極力少なくして
製品の歩留低下を抑制でき、デスケールの生産性も向上
できる。

【０００９】本発明者等は、真空アークによるデスケー
ルの終了の判定について、前記従来方法の難点を解消で
きる方法を種々検討し、実験を重ねた結果、アーク放電
によるデスケールの進行に伴いアーク放電電圧が変動す
ることが判明した。図１は、図２に示した真空アークデ
スケール装置により、電流値３００Ａでステンレス鋼板
（ＳＵＳ３０４）のデスケールを繰り返し行った場合の
各回別のアーク電圧の経時的変化と、デスケール後のス
テンレス鋼板表面におけるデスケール量（除去率）を示
したものである。ここに示される波形は１１ｓｅｃ間の
連続波形である。

【００１０】図１から、アーク放電電圧値は、１回目か
ら〜３回目までは大きく変動しているが、３回目から変
動幅が減少傾向になり、６回目では、アーク放電電圧の
変動幅が格段に減少した。この時のスケール量は殆ど０
であった。そこで、この放電電圧の変動とデスケールの
進行に密接な関係の有無についてさらに実験を重ね、そ
の結果、デスケールを進行して行くと、アーク放電電圧
の変動（振れ）幅が小さくなり、安定する現象が生ずる
ことから、この放電電圧の変動の特徴を捉えることによ
りデスケール終了を判定することを着想し、本発明を完
成するに至った。

【００１１】即ち、本発明は、デスケール中にアーク放
電電圧を連続測定し、その平均電圧値と変動幅を求め、
予め設定した判定基準に従いデスケールを終了したかど
うか判定する。この判定基準は、アーク放電電圧値の
平均値がが設定レベルの許容範囲であること、アーク
放電電圧値の変動（振れ）幅が許容範囲にあること、の
２項目である。

【００１２】この条件を満足するかどうかの判定には、
１〜５ｓｅｃ間のアーク放電電圧測定情報があればよ
い。この判断基準は、デスケール対象鋼種（成分組
成）、デスケール精度（度合）、電極間距離、放電電流
レベル、移動速度、真空度等によって、異なるので、予
め実験、実績に基づいて最適範囲を設定する。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を実施装置例とともに説明す
る。図２は、この実施例におけるステンレス鋼板の真空
デスケール装置の概要説明図で、１は真空装置（図示省
略）を接続した真空チャンバー、２ａ，２ｂ，２ｃは直
流電源でその負極は、真空チャンバー内で陰極になる鋼
板３を搬送し鋼板に通電する通電ロール４に接続されて
いる。一方直流電源２の正極に接続された陽極電極５
ａ，５ｂ，５ｃは真空チャンバー１内を搬送され陰極と
なる鋼板４の表面に近接配置されている。

【００１４】この例では、陽極電極は鋼板の搬送方向に
３列（５ａ，５ｂ，５ｃ）配設されそれぞれの直流電源
の正極に接続され、この各陽極電極とこれに対する鋼板
間において、アーク放電が行われるようになっており、
各陽極電極と鋼板４間には、それぞれデスケール中にア
ーク放電電圧を連続測定する電圧計６ａ，６ｂ，６ｃが
配設されている。

【００１５】この各電圧計からのアーク放電電圧測定情
報は、演算処理装置７に連続入力され、アーク放電電圧
値の平均値と、アーク放電電圧との変動幅を演算すると
ともに、設定器８に入力されているデスケール終了の判
定基準と比較演算する。アーク放電電圧値の平均値と、
アーク放電電圧との変動幅がデスケール終了判定基準の
許容範囲になった場合、その陽極電極でのデスケールが
終了したと判定し、電源制御装置９ａ，９ｂ、９ｃを介
して、各陽極電極に対する電流供給を個別に停止できる
ように構成されている。なお、図中１２はアーク放電に
よって溶融飛散したスケールの回収装置、１０は搬送ロ
ール、１１は挟持ロール、１３はシール構造である。

【００１６】このように構成された真空アークデスケー
ル装置により、ステンレス鋼板を搬送ロールで真空チャ
ンバー内に搬入し所定位置に停止させた状態で、３列の
陽極電極と陰極になるステンレス鋼板間に同時にアーク
放電を行わせ、ステンレス鋼板表面のデスケールを実施
した。ここでは、３列の陽極電極で同時にデスケールを
行うようにしているので、ステンレス鋼板は、この範囲
を１単位として搬入、停止、デスケール、搬出（搬入）
で１サイクルを構成する。

【００１７】実施結果を、本発明の範囲外の場合ととも
に表１に示す。 デスケール条件 対象鋼材：熱延ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）の切り
板 サイズ：厚み３ｍｍ×幅３００ｍｍ×長さ９００ｍｍ アーク放電条件 陽極電極−陰極電極間距離：１０mm 電流：３００Ａ 真空チャンバー真空度：２×１０^-2Torr 温度：室温 終了判定基準 放電電圧値の平均値：２６±１．５Ｖ 放電電圧値の変動（振れ）幅：３Ｖ以下

【表１】

【００１８】表１に示すように、アーク放電電圧の平均
値が２６±１．５Ｖの範囲にあり、アーク放電電圧変動
幅が３Ｖ以下である条件を満足した時デスケールを終了
した本発明の場合（１）〜（２）は、スケール除去率は
すべて１００％であった。これに対して、アーク放電電
圧の平均値が２６．５以上で、アーク放電電圧の変動幅
が３Ｖを超える比較例の場合（３）は、スケール除去率
は６０〜８０％であった。

【００１９】また、アーク放電電圧の平均値が２６±
１．５Ｖの範囲にあるが、アーク放電電圧の変動幅が３
Ｖを超えている場合にデスケールを終了した比較例の場
合（４）は、スケール除去率は７３〜８５％であった。
さらに、アーク放電電圧の変動幅が３Ｖ以下であるが、
アーク放電電圧の平均値が２６±１．５Ｖを超えている
場合（５）では、スケール除去率は７１〜９１％であっ
た。なお、本実施例は、ステンレス鋼板について、停止
状態で真空アークデスケールを行った例であるが、本発
明は、一般の炭素鋼板、薄スラブ鋳片等の鋼材を対象と
した真空アークデスケールにも適用できる。

【００２０】また、停止状態に限らず、相対走行状態で
の真空アークデスケールにおいても適用できる。また、
この実施例では、板の進行方向に３列の陽極電極を配列
しているが、幅方向も含めて単列、多列いずれにしても
よく、この場合直流電源は共用、独立いずれでもよい。

【００２１】なお、この実施例は片面デスケールの例を
示しているが、本発明は両面デスケールの場合にも適用
できるものであるが、板の両面を同時にデスケールする
場合には、片面毎に適用すべきものである。その理由
は、例えば、裏面のみの情報で表面のデスケール終了を
判定すると、表面、裏面とも同じ放電電力を使用してい
る場合でも、スケール厚等によりデスケール終了に要す
る電力が異なる場合があることから、誤った判定を行う
危険があるからである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、従来の光学的測定、目視観察
によるものではなく、アーク放電中のアーク放電電圧の
測定に基づき、その電圧値の平均値及び変動幅によりデ
スケールの終了を判定するものであり、放電電圧のみ
による判定のため、複雑な信号処理を必要とせず、装置
構成が簡易である。目視やカメラ等を使用した方法と
比較すると、視覚確保の必要からの装置の設置場所の制
約を受けない。また、処理に伴い発生する各種の異物、
付着物の影響も受けないので、信頼性の高い安定したデ
スケール終了判定ができる。このようにして、デスケー
ルの終了を精度よく判定することにより、必要以上のア
ーク電流を流す必要がなく、消費電力を節約するととも
に、過剰アーク放電によるメタル損失も極力少なくして
製品の歩留低下を抑制でき、デスケールの生産性も向上
できる、等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空アークデスケールの進行に伴うアーク放電
電圧波形の変動（変化）とスケール除去率との関係を示
す説明図。

【図２】本発明の実施例において用いた真空アークデス
ケール装置例の側断面概要説明図。

【図３】公知の真空アークデスケール装置例の概念説明
図。

【符号の説明】

１ 真空チャンバー ２ａ，２ｂ，２ｃ 直流電源 ３ ステンレス鋼板 ４ 通電ロール ５ａ、５ｂ、５ｃ 陽極電極 ６ａ，６ｂ，６ｃ 電圧計 ７ 演算装置 ８ 設定器 ９ａ，９ｂ，９ｃ 電源制御装置 １０ 搬送ロール １１ 挟持ロール １２ スケール回収装置 １３ シール構造

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源の正極に接続された陽極電極を、金
   属材表面に近接して配設して、この陽極と陰極電極とな
   る金属材との間にアークを放電させ、金属材表面のスケ
   ールを除去する真空アークによるデスケール方法におい
   て、陽極電極と金属材間の放電電圧を測定し、この測定
   による当該電極での放電電圧値の平均値とその変動幅を
   演算し、設定値と比較演算して、当該電極の放電電圧値
   の平均値とその振れ幅が設定値の許容範囲になったこと
   をもって、当該電極でのデスケール終了と判定すること
   を特徴とする真空アークによるデスケールの終了判定方
   法。