JPH0550202A

JPH0550202A - 鋼片の研削方法

Info

Publication number: JPH0550202A
Application number: JP23372491A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Daitoku; 一美大徳; Fujiya Nogami; 不二哉野上; Kenji Minami; 憲次南; Tomoharu Shimokasa; 知治下笠; Hiroyuki Matsumura; 裕之松村; Yoshikazu Ikemoto; 嘉和池本; Chikafumi Tsujita; 京史辻田; Hidenao Tanaka; 秀尚田中
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1993-03-02
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JP2883230B2

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼片表面（或いは、その近傍の）疵や傷等の欠
陥部を滑らかに研削して除去し、装品歩留まりを向上し
コストダウンを図る。【構成】ノズルヘッド４のミキシングチャンバ１０に供
給する高圧水９にガーネットサンド等の微粒状の研掃材
６を均一に分散混合し、ノズル１から細径のジェット２
として鋼片のスラブ材３に超高速で投射し、欠陥部１２
を研削除去する。【効果】スラブ材の表面、或いは、その近傍の欠陥部を
素材の溶融や熱変質が無く、作業環境を悪化させず、歩
留まり向上、品質アップを図り、コストダウンを得るこ
とが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、連続鋳造ライン中に
おいて、スラブ表面を研削して傷や疵を除去する技術の
分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】当業者に周知の如く、連続鋳造工程で鋳
造されるスラブ、ビレッド、或いは、圧延鋳造加工され
た鋼片はその鋳造や圧延鋳造過程で種々の疵欠陥を伴う
ことがあり、該疵欠陥は引き続く後工程で製品歩留りや
製品品質の低下を招く不都合さがある。

【０００３】そこで、これに対処するに、疵欠陥をスラ
ブ、ビレット等の鋼片製造の段階で手入れ作業により除
去し、疵が除去されたスラブやビレットを引き続く後工
程に供給して製品歩留りや製品品質の低下を防止するよ
うにらしている。

【０００４】而して、かかる鋼片手入れ作業の手段とし
てはホットスカーフによる溶削、グラインダーによる研
削が一般的に用いられており、前者のホットスカーフに
よる溶削としては、例えば、特開昭５２−５６４４号公
報発明のように、門型フレーム梁を２本平行に配置した
側面、及び、上面の支持ビームに複数の火口を有する上
下動、横移動可能に取付けた火口操作台を設けるように
したり、特開昭５２−８１０４８号公報発明のように横
列させた複数本のトーチを用いて溶削し、補助溶削行う
ことなく広幅欠陥の除去を可能とする等の方法が開示さ
れている。

【０００５】又、後者のグラインダーによる研削として
は、例えば、特開昭４８−４６９９３号公報発明のよう
に、砥石車を油圧シリンダーや空気シリンダーを用いて
研削性を向上させ、ビレット等の研削を行うようにした
り、或いは、特開平１−２５２７２９号公報発明のよう
に、ステンレス鋳片、ステンレス鋼片をグラインダーに
より研削する際に、特定温度範囲でグラインダー手入れ
を行い、ステンレスの自硬性を回避して効果的に欠陥部
除去を行う方法等も案出されている。

【０００６】更に、上述ホットスカーフによる溶削やグ
ラインダーによる研削等の疵手入除去の手段の他に、鋼
片製造の段階で脱スケールを主体とした方法として、例
えば、特開昭５１−９７８９４号公報発明のように、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等の各種の鋼片
手入れ手段が提案されてはいる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各種の鋼片手入れ手段は以下の如く種々の問題があ
る。

【０００８】まず、スカーフ溶削に係る特開昭５２−５
６４４号公報発明のように、門型フレーム梁を２本平衡
配置した側面、及び、上面の火口操作台支持ビームに複
数の火口を有するを上下動、横移動可能に取付けた火口
操作台を設ける態様や、特開昭５２−８１０４８号公報
発明のように、横列させた複数本のトーチを用いて溶削
し、補助溶削を行うことなく広幅欠陥の溶削を可能とす
る等の方式では、ホットスカーフ作業自体が高温、高粉
塵を伴うことから作業環境を著しく悪化する不具合があ
るばかりでなく、ホットスカーフ処理後の溶削鋼片の表
面に残存する疵欠陥の判別が困難であるという難点があ
る。

【０００９】更に、ホットスカーフ方式では溶削深さの
コントロールが不可能であり、溶削ムラが発生し、この
ため、疵欠陥の取り残し、或いは、取り残し防止のため
にホットスカーフ量が多くなり、結果的に歩留りの低下
を招く欠点がある。

【００１０】更に、かかるホットスカーフ方式で作業環
境の改善と作業効率の向上のために自動化を図る際も他
の方法に比べ大がかりな設備を要し、経済的にコスト高
となる不利点がある。

【００１１】又、グラインダーによる研削方式として上
記特開昭４８−４６９９３号公報発明に示されているよ
うに、砥石車を油圧シリンダーや空気シリンダーを用い
て研削性を向上させ、ビレット等の研削を行う方法や特
開平１−２５２７２９号公報発明のようにステンレス鋳
片、ステンレス鋼片をグラインダーにより研削する際
に、特定温度範囲でグラインダー手入れを行う方法も鋼
片の種類によっては上述ホットスカーフ方式と同様に高
温、高粉塵発生という悪環境下での作業となり、しか
も、研削後の表面に残存する疵欠陥の判別も上述同様に
困難である不都合さがあり、疵取りコストが極めて高い
等のデメリットを伴うものである。

【００１２】そして、グラインダー巾を広くすると、不
要な削り量が多く、駆動力が大きくなり、ランニングコ
ストが大となって歩留まりも悪く、このため、グライン
ダーの巾を狭くすると、能率が低下し、多くのグライン
ダーを要し、手入れ時間が長くなくなる好ましくない点
があり、又、前記特開昭５１−９７８９４号公報発明の
ように、ステンレス鋼板の表面に湿式で研掃材をノズル
から噴射して研削と脱スケールを行う等の鋼片の疵手入
れ除去方式は現状では後者の脱スケールを行うことが主
体であって、鋼片の疵欠陥を研削除去するには技術的に
未だ不充分であり、実効上採用出来ないものである。

【００１３】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基ずく鋼片手入れの問題点を解決すべき技術的課題と
し、作業環境の改善、自動化に当たり重要な研削後の鋼
片や鋳片の表面に残存する疵欠陥の判別を容易に行うこ
とが出来るばかりでなく、疵欠陥の状態に応じて該疵欠
陥部を選択的に除去可能とし、製品のコスドダウンを図
り、歩留りを向上し、更に、製品の品質も確実に保証出
来るようにして製鉄産業における加工技術利用分野に益
する優れた鋼片研削方法を提供せんとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は前
述課題を解決するために、ガーネットサンド、珪砂、ア
ルミナ、砂鉄、鋳鉄グリッド等の所定の微粒状の研掃材
を所定圧の高圧力水に均一分散状態で混入した状態で超
高速水噴流的にし、ノズルより連続して所定小サイズの
細径のジェットとして噴出し、スラブ等の綱片の表面に
衝突的に投射することにより、該綱片の表面近傍に存在
する製品としては有害な欠陥や傷を非機械的な接触方式
で自動的に研削除去するようにし、更に、研削加工の
前、後の一方、或いは、双方において、綱片の表面、及
び、表面近傍を自動的にスキンャンしてセンシングし、
欠陥や傷の有無、位置等をサーチする機能を付加するこ
により、研削ラインの完全自動化、無人化を可能にする
ようにした技術的手段を講じたものである。

【００１５】

【発明の背景】次に、この出願の発明の背景を説明する
と、図１〜３は研掃材混入した高圧水噴流（アブレシイ
シブウォータジェット）による鋳造スラブの研削原理の
模式図であり、図１〜３に示す原理態様に於いて、１は
所謂アブレイシブウォータジェット装置のノズルであ
り、図示しないミキシングチャンバに供給された所定圧
の高圧水に均一に分散した微粒状の例えば、ガーネット
サンド、珪砂、アルミナ、砂鉄、鋳鉄グリット等の研掃
材を混入させて所定小サイズの細径のジェット２を形成
して被削材の鋼片のスラブ材３に超高速で噴射するよう
にされ、ノズル１のスラブ材３に対する相対トラバース
速度（ノズル送り速度、或いは、スラブ材３の送給速
度）を速く（遅く）した場合の切断（研削）の種々の態
様を示している。

【００１６】而して、図１は被削材３の厚さｔの全てに
亘り研削を介して切断する通常の切断に用いられる態様
であり、相対速度領域はスラブ材３を良好に切断可能な
充分な低速領域が使用される場合であり、スラブ材３の
板厚ｔに亘ってドラグライン４が形成される。

【００１７】これに対し、図２は上述図１の場合より高
速でノズル１（とスバル材３）を相対移動させる場合で
あり、該スラブ材３の板厚ｔの底部までは切断が行われ
ないで、切断深さｈ₂を切断底部に於いて切断現象的に
はΔｈ₁の差だけ周期的に変動するようにする態様あ
る。

【００１８】図３は図２の場合よりノズル１（スラブ材
３と）の相対速度を更に高速でトラバースを行うように
する場合であり、切断深さｈ₂は浅くなるが、底深さ変
動Δｈ₂は小さく、したがって、切断溝底面は平滑化さ
れるようになり、所謂溝切研削が可能となる態様であ
る。

【００１９】而して、この出願の発明はアブレイシブウ
ォータジェットのかかる研削原理、切削速度領域を鋼片
のスラブ材の３の表面研削に応用するものである。

【００２０】又、この出願の発明では、上述原理を用い
ることをによって鋼片のスラブ材３の表面は高圧水に研
掃材を混入した超高速ジェット噴流中の該研掃材の砥粒
のスラブ材３に対するエロージョン作用により微視的で
はあっても、確実な研削作用を受け、熱発生のない理想
的な状態で疵欠陥や傷を除去されることが可能となる。

【００２１】上述ジェット噴流を形成するノズル１部分
の相対送り操作の仕方により、鋼片のスラブ材３の表面
を一様に、或いは、表面、又は、その近傍に存在する疵
欠陥や傷部位のみを部分的に選択的に研削を介して平滑
化することが出来るものである。

【００２２】そして、上述研削加工の前、後、いづれか
一方、或いは、双方に対して併用する欠陥等の検出を行
うシステムアップにより、鋼片のスラブ材３の表面、或
いは、その近傍に疵欠陥の有無、及び、位置、サイズの
検出が可能となり、これを研削加工での対処情報として
インプットしたり、フィードバックしたりすることによ
り、鋼片の疵表面等の欠陥や傷の除去工程を安定させ、
且つ、確実に保証することが出来ると共に、更に、作業
工程の完全自動化を現出することが出来る。

【００２３】そして、研削加工後の鋼片の研削面は酸化
スケール等によって覆われることが無いので、切削加工
後における欠陥の検出チェックも比較的容易に行われる
ことになる。

【００２４】

【実施例】次に、この出願の発明の実施例を図４以下の
図面に従って説明すれば以下の通りである。

【００２５】尚、図１〜３と同一態様部分は同一符号を
付して説明するものとする。図４、５はこの出願の発明
の１実施例における鋼片のスラブ材３の研削態様をノズ
ルヘッド４の構造と合わせて示したものであり、側面供
給型のアブレイシブノズルヘッド４に於いて、ホース５
等により供給されるガーネットサンド等の研掃材６は高
圧水管７に接続するウォーターノズル８で発生した超高
速の水噴流９のベンチュリー効果によって生じた負圧を
利用してミキシングチャンバ１０に吸引供給され、該ミ
キシングチャンバ１０から延出するアブレイシブノズル
１内部に於いて、上記水噴流９と研掃材６とが混合さ
れ、加速され、該アブレイシブノズル１より所定小サイ
ズの細径のジェット２となってスラブ材３の所定部位に
投射され、相対移動するスラブ材３の表面を前述した加
工原理によって研削する。

【００２６】この場合、アブレイシブノズル１の軸線を
スラブ材３の種類に応じて該スラブ材３に対する適当な
角度で保持しつつ、表面の欠陥等を充分カバーするよう
に適切な速度とピッチ送りで揺動、或いは、回転させな
がらスラブ材３に対して相対的に移動させることによっ
て、所定の研削等を行うことが出来る。

【００２７】実験によれば、ジェット２の噴出圧を2000
kg/cm²とした場合、例えば、スラブ材３への投射角は
10〜170 °であり、アブレイシブノズル１の揺動、回転
時の該スラブ材３と該アブレイシブノズル１の相対速度
は１〜１０m/min 程度である。（但し、研掃材６の等種
々の条件で若干異なる）。

【００２８】図６、７は上記のアブレイシブノズル１の
操作方法の例について更に詳説するものであり、図に示
す様に、該アブレイシブノズル１の揺動方法はスラブ材
３に対する切削範囲、方向、ピッチ送りについて種々な
組合せ態様が採用可能である。

【００２９】尚、図７に示す実施例では欠陥１２、１２
' 、１２''、１２''' 部分に対する研削加工部３' と未
加工部３''の境界部に於いて、極端な板厚差（段差）を
生じないように適当に丸み加工を施している。

【００３０】そして、アブレイシブノズル１については
揺動の代わりに適当な半径の回転運動とピッチ送りによ
っても上述同様に研削可能である。

【００３１】次に、図８は検査工程を含むシステム全体
を示すブロック態様の図であって、当該態様においては
アブレイシブノズル１の駆動装置１３のとして多関節ロ
ボットを使用するようにされており、研削の前段の検査
ステージ１４で得られたサーチ結果をスラブ材３の欠陥
１２等の研削の位置情報（場所、大きさ、深さ等）とし
て、ＣＣＤカメラ等の欠陥検出機構１５により欠陥検出
シスチム１６に入力し、それに従って、研削（スカーフ
イング）ステージ１７で自動的に研削を行えるようにな
っている。

【００３２】又、必要に応じて研削中、及び、研削後に
おける検査を光学的手段により欠陥検出機構１５' 、１
５''と欠陥検出システム１６を介して併用し、その結果
を研削中のフィードバック、或いは、再研削に利用する
ことも可能である。

【００３３】又、当該、実施例においては使用済み研削
材６を回収して研削材供給装置１９に供給し、微粉状に
粉砕して微粒化された研掃材を分離し再利用する方式を
採用している。

【００３４】尚、２０は高圧水発生装置、２１はノズル
駆動制御装置、２２は全体的な研削制御装置であり、２
３、２４、はそれぞれ廃棄研掃材、２５は検査ステージ
である。図９、１０は上述図７に示す実施例のシステム
全体の外観図の態様を示しており、当該システムでは平
均７分のタクトタイムで連続して鋼片のスラブ材３等の
表面研削を行うために、３台の多関節ロボットによる協
動動作を行う態様である。

【００３５】尚、上述の実施例では比較的典型的な態様
を挙げて説明を行ったが、この出願の発明の実施態様と
しては他の種々な変形、組合せが採用可能であり、例え
ば、アブレイシブノズルヘッドとして直接噴射方式（高
圧で研掃材と水を予め混合しておいてノズル部よりスラ
リー状態で高圧状態噴射させる方式）を用いたり、ノズ
ル操作方法として回転揺動運動を種々組み合わせること
が出来る等種々の態様が採用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上この出願の発明によれば、研掃材を
混入した高圧水ジェットを鋼片に噴出することによって
非接触的で自動的な研削が可能であり、従来、手動で実
施していたスカーフィング（溶削）や、砥石研削等によ
る欠陥部や傷部の除去手段を用いることによる騒音や熱
を伴った苛酷な作業環境の著しい改善（無人化等）が可
能となり、加えて鋼片の表面、或いは、その近傍に存在
する有害欠陥や傷を安定して、確実に除去出来、素材に
対するなんら溶融や熱的変質等を伴うことなく、所要の
深さにて除去出来る優れた効果が奏される。

【００３７】又、鋼片の表面の欠陥や傷の除去のニーズ
は近年素材の高性能化要求に伴ってますます増加の傾向
にあり、この出願の発明はこれに対して非常に有益な製
造加工手段を提供することが出来るという優れた効果が
果たされるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】アブレイシブウォータジェットによるこの出願
の発明の切削原理の切削態様の模式断面図である。

【図２】この同部分深さ切削態様の模式断面図である。

【図３】同表面研削の模式断面図である。

【図４】アブレイシブノズルによるスラブ材の表面研削
の部分模式断面図である。

【図５】同部分断面正面図である。

【図６】スラブ材の欠陥部配列模式平面図である。

【図７】同断縦断面図である。

【図８】この出願の発明のスラブ材の研削システム態様
の全体ブロック図である。

【図９】同全体システム機構配列の平面図である。

【図１０】同正面図である。

【符号の説明】

６研掃材３綱片２ジェット１２欠陥部９高圧水４ノズルヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野上不二哉北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐡株式会社八幡製作所設備部機械技術室内 (72)発明者南憲次北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐡株式会社八幡製作所設備部機械技術室内 (72)発明者下笠知治北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐡株式会社八幡製作所設備部機械技術室内 (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)発明者池本嘉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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラインでの連続鋳造工程中にて研掃材をノ
ズルから鋼片に投射して該鋼片を研削する方法におい
て、微粒状の研掃材を均一分散状態に混入した高圧水を
鋼片の表面に細径のジェットにして投射し、その表面及
びその近傍の少なくとも疵部分を研削するようにするこ
とを特徴とする研削方法。
【請求項２】ラインでの連続鋳造工程中上記ジェットに
よる研削において、欠陥の存在部位を略平滑に仕上げる
ようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の研削方法。
【請求項３】上記研掃材を0.5kg/min 以上で高水圧供給
すると共に、圧力1000kgf/cm²以上、流量21/min以上で
高圧水を供給し、これら研掃材及び高圧水を高圧状態で
予め混合するか、高圧水を噴出させた後のノズルヘッド
内で混合することによって、研掃材を混入した高圧水と
し、鋼片表面に対して投射角（衝突角）が10°〜170
°、ノズルと鋼片までの噴射距離が200mm 以内となる条
件で、鋼片表面に投射して研削するようにすることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項いづれか記載の
研削方法。
【請求項４】ラインでの連続鋳造工程にて研掃材をノズ
ルから鋼片に投射して該鋼片を研削する方法において、
該鋼片及びその表面近傍の欠陥部を自動的に検出し、該
検出の前、後の少なくとも一方にて微粒状の研掃材を均
一分散状態に混入した高圧水を鋼片の表面に細径のジェ
ットにして投射し、その表面及びその近傍の少なくとも
疵部分を研削するようにすることを特徴とする研削方
法。