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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024068314
(43)【公開日】2024-05-20
(54)【発明の名称】スラグ除去装置及び、スラグの除去方法
(51)【国際特許分類】
B23K 7/06 20060101AFI20240513BHJP
B22D 11/12 20060101ALI20240513BHJP
B23K 7/10 20060101ALI20240513BHJP
B21B 45/08 20060101ALN20240513BHJP
【ＦＩ】
B23K7/06 G
B22D11/12 Z
B23K7/10 N
B21B45/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022178663
(22)【出願日】2022-11-08
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184859
【弁理士】
【氏名又は名称】磯村 哲朗
(74)【代理人】
【識別番号】100123386
【弁理士】
【氏名又は名称】熊坂 晃
(74)【代理人】
【識別番号】100196667
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100130834
【弁理士】
【氏名又は名称】森 和弘
(72)【発明者】
【氏名】守屋 優樹
(72)【発明者】
【氏名】植島 好紀
(57)【要約】
【課題】 スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグの除去効率を向上させることが可能なスラグ除去装置を提供する。
【解決手段】
スラブをスカーフィングすることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置は、前記スラブに向けてジェット水を噴射する噴射口が形成されているジェット水ノズルと、前記ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、前記角度範囲取得手段が取得した前記角度範囲に基づいて、前記ジェット水ノズルから噴射される前記ジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】
スラブをスカーフィングすることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置は、前記スラブに向けてジェット水を噴射する噴射口が形成されているジェット水ノズルと、前記ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、前記角度範囲取得手段が取得した前記角度範囲に基づいて、前記ジェット水ノズルから噴射される前記ジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラブをスカーフィングすることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置であって、
前記スラブに向けてジェット水を噴射する噴射口が形成されているジェット水ノズルと、
前記ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、
前記角度範囲取得手段が取得した前記角度範囲に基づいて、前記ジェット水ノズルから噴射される前記ジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段と、
を有するスラグ除去装置。
前記スラブに向けてジェット水を噴射する噴射口が形成されているジェット水ノズルと、
前記ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、
前記角度範囲取得手段が取得した前記角度範囲に基づいて、前記ジェット水ノズルから噴射される前記ジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段と、
を有するスラグ除去装置。
【請求項2】
前記角度調整手段は、
前記ジェット水ノズルの高さ位置を調整する昇降部と、
前記昇降部に取り付けられ、前記ジェット水ノズルの軸方向を調整する回動部と、
を有する請求項１に記載のスラグ除去装置。
前記ジェット水ノズルの高さ位置を調整する昇降部と、
前記昇降部に取り付けられ、前記ジェット水ノズルの軸方向を調整する回動部と、
を有する請求項１に記載のスラグ除去装置。
【請求項3】
前記回動部は、
前記ジェット水ノズルの軸に垂直方向に沿って延びるトラニオン軸と、
前記トラニオン軸を軸回りに回動可能に支持するトラニオン支持部と、
前記トラニオン軸の各々に設けられかつ、前記トラニオン軸の前記軸回りに沿って歯が形成された第１の歯車と、
前記トラニオン支持部の各々に設けられかつ、前記第１の歯車と歯合する第２の歯車と、
前記第１の歯車及び、前記第２の歯車の歯合位置を固定する固定部と、
を有する請求項２に記載のスラグ除去装置。
前記ジェット水ノズルの軸に垂直方向に沿って延びるトラニオン軸と、
前記トラニオン軸を軸回りに回動可能に支持するトラニオン支持部と、
前記トラニオン軸の各々に設けられかつ、前記トラニオン軸の前記軸回りに沿って歯が形成された第１の歯車と、
前記トラニオン支持部の各々に設けられかつ、前記第１の歯車と歯合する第２の歯車と、
前記第１の歯車及び、前記第２の歯車の歯合位置を固定する固定部と、
を有する請求項２に記載のスラグ除去装置。
【請求項4】
前記ジェット水ノズルの上方への回動を規制する規制手段を有する、
請求項１～３のいずれかに記載のスラグ除去装置。
請求項１～３のいずれかに記載のスラグ除去装置。
【請求項5】
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、請求項１～３のいずれかに記載のスラグ除去装置。
【請求項6】
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、請求項５に記載のスラグ除去装置。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
【請求項7】
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、請求項４に記載のスラグ除去装置。
【請求項8】
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、請求項７に記載のスラグ除去装置。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
【請求項9】
スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグを除去するスラグの除去方法であって、
ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得工程と、
前記角度範囲取得工程において取得された前記角度範囲に基づいて、ジェット水ノズルの噴射口の軸方向を調整する角度調整工程と、
前記ジェット水ノズルから前記ジェット水を噴射し、前記スラブの表面の溶削スラグを除去する除去工程と、
を含むスラグの除去方法。
ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得工程と、
前記角度範囲取得工程において取得された前記角度範囲に基づいて、ジェット水ノズルの噴射口の軸方向を調整する角度調整工程と、
前記ジェット水ノズルから前記ジェット水を噴射し、前記スラブの表面の溶削スラグを除去する除去工程と、
を含むスラグの除去方法。
【請求項10】
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、請求項９に記載のスラグの除去方法。
【請求項11】
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、請求項１０に記載のスラグの除去方法。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置及び、スラグの除去方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スカーフィング作業によってスラブの表面に生じた疵や不純物は、スラブ製品の品質に悪影響を及ぼすため、燃焼ガスと酸素によって溶削される。溶削の際に生じた溶削ノロは、スラブの表面に残留することで残留ノロとなる。溶削ノロ及び残留ノロは、併せて溶削スラグとも呼ばれる。
【0003】
溶削スラグは、ジェット水により吹き飛ばされてスラブから除去される。しかし、ジェット水による処理が不十分で、高温の状態の溶削スラグがスラブの表面に残留したまま水と接触すると、水蒸気が発生して設備の稼働に影響を及ぼすトラブルが生じる恐れがある。
【0004】
従来では、ジェット水による処理を高めるためにジェット水ノズルの高さを調整することが行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００８－２１２９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１のようにジェット水ノズルの高さ位置を調整しても、スラブの表面に平行な真横からジェット水を噴射した場合、噴射されたジェット水の大部分がスラブの表面と接触せずにその上空を通過する恐れがある。また、ジェット水ノズルのスラブの表面に対する角度が大きすぎると、ジェット水は、スラブの巾方向に一様にジェット水を接触させることが困難となる。その結果、スラブの表面の溶削スラグが十分に除去されない問題がある。
【0007】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグの除去効率を向上させることが可能なスラグ除去装置及び、スラグの除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有する。
【0009】
［１］
スラブをスカーフィングすることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置であって、
前記スラブに向けてジェット水を噴射する噴射口が形成されているジェット水ノズルと、
前記ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、
前記角度範囲取得手段が取得した前記角度範囲に基づいて、前記ジェット水ノズルから噴射される前記ジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段と、
を有するスラグ除去装置。
［２］
前記角度調整手段は、
前記ジェット水ノズルの高さ位置を調整する昇降部と、
前記昇降部に取り付けられ、前記ジェット水ノズルの軸方向を調整する回動部と、
を有する［１］に記載のスラグ除去装置。
［３］
前記回動部は、
前記ジェット水ノズルの軸に垂直方向に沿って延びるトラニオン軸と、
前記トラニオン軸を軸回りに回動可能に支持するトラニオン支持部と、
前記トラニオン軸の各々に設けられかつ、前記トラニオン軸の前記軸回りに沿って歯が形成された第１の歯車と、
前記トラニオン支持部の各々に設けられかつ、前記第１の歯車と歯合する第２の歯車と、
前記第１の歯車及び、前記第２の歯車の歯合位置を固定する固定部と、
を有する［２］に記載のスラグ除去装置。
［４］
前記ジェット水ノズルの上方への回動を規制する規制手段を有する、
［１］～［３］のいずれかに記載のスラグ除去装置。
［５］
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、［１］～［４］のいずれかに記載のスラグ除去装置。
［６］
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、［５］に記載のスラグ除去装置。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
［７］
スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグを除去するスラグの除去方法であって、
ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得工程と、
前記角度範囲取得工程において取得された前記角度範囲に基づいて、ジェット水ノズルの噴射口の軸方向を調整する角度調整工程と、
前記ジェット水ノズルから前記ジェット水を噴射し、前記スラブの表面の溶削スラグを除去する除去工程と、
を含むスラグの除去方法。
［８］
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、［７］に記載のスラグの除去方法。
［９］
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、［８］に記載のスラグの除去方法。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
スラブをスカーフィングすることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置であって、
前記スラブに向けてジェット水を噴射する噴射口が形成されているジェット水ノズルと、
前記ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、
前記角度範囲取得手段が取得した前記角度範囲に基づいて、前記ジェット水ノズルから噴射される前記ジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段と、
を有するスラグ除去装置。
［２］
前記角度調整手段は、
前記ジェット水ノズルの高さ位置を調整する昇降部と、
前記昇降部に取り付けられ、前記ジェット水ノズルの軸方向を調整する回動部と、
を有する［１］に記載のスラグ除去装置。
［３］
前記回動部は、
前記ジェット水ノズルの軸に垂直方向に沿って延びるトラニオン軸と、
前記トラニオン軸を軸回りに回動可能に支持するトラニオン支持部と、
前記トラニオン軸の各々に設けられかつ、前記トラニオン軸の前記軸回りに沿って歯が形成された第１の歯車と、
前記トラニオン支持部の各々に設けられかつ、前記第１の歯車と歯合する第２の歯車と、
前記第１の歯車及び、前記第２の歯車の歯合位置を固定する固定部と、
を有する［２］に記載のスラグ除去装置。
［４］
前記ジェット水ノズルの上方への回動を規制する規制手段を有する、
［１］～［３］のいずれかに記載のスラグ除去装置。
［５］
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、［１］～［４］のいずれかに記載のスラグ除去装置。
［６］
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、［５］に記載のスラグ除去装置。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
［７］
スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグを除去するスラグの除去方法であって、
ジェット水が前記スラブの表面に対してなす角度範囲を取得する角度範囲取得工程と、
前記角度範囲取得工程において取得された前記角度範囲に基づいて、ジェット水ノズルの噴射口の軸方向を調整する角度調整工程と、
前記ジェット水ノズルから前記ジェット水を噴射し、前記スラブの表面の溶削スラグを除去する除去工程と、
を含むスラグの除去方法。
［８］
前記角度範囲は、前記スラブの巾、前記ジェット水ノズルの前記噴射口から前記スラブまでの水平方向の距離である第１の距離、前記噴射口から前記スラブまでの垂直方向の距離である第２の距離、前記噴射口の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、前記噴射口の上端側から噴射される前記ジェット水の第１の流速、前記噴射口の下端側から噴射される前記ジェット水の第２の流速、前記第２の流速で噴射される前記ジェット水が前記噴射口の上端側から前記スラブのジェット水ノズルの近位側に位置する上縁部に到達するまでに要する第１到達時間、前記第１の流速で噴射される前記ジェット水が前記スラブから前記噴射口の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間を含む複数の要素に基づいて設定される、［７］に記載のスラグの除去方法。
［９］
前記角度範囲は、以下の式を満たす角度θを含む、［８］に記載のスラグの除去方法。
t1＝L/V下cosθ
H＝Ltanθ+1/2・gt12
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22
L+W＝(V上cosθ)・t2
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブの巾
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
【発明の効果】
【0010】
本発明のスラグ除去装置によれば、角度範囲取得手段が取得した角度範囲に基づいて、ジェット水ノズルの噴射口ジェット水の噴射方向を調整する。これにより、ジェット水を溶削スラグに適切な角度で当てることが可能となる。したがって、スラブがスカーフィングされることによって生成された溶削スラグの除去効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】スカーフィング設備の構成を示す説明図である。
【図2】スカーフィング装置の構成を示す説明図である。
【図5】ジェット水装置の機能ブロック図である。
【図6】スラグの除去方法の処理フロー図である。
【図7】各パラメータを図に表した説明図である。
【図8】ジェット水ノズルのスラブの表面に対してなす角度と、スラブに接触する水の割合と、の関係を示したグラフである。
【図9】ジェット水ノズルのスラブの表面に対してなす角度と、スラブに接触する水の割合と、の関係をスラブの巾ごとに示したグラフである。
【図10】ジェット水ノズルのスラブの表面に対してなす角度が適切な場合にジェット水が噴射された態様を示す説明図である。
【図11】各年度における水蒸気によるトラブルの影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、スカーフィング設備１００を示している。図１に示すように、スカーフィング設備１００は、スラブ１０をスカーフィングするスカーフィング装置２０、スラブ１０をスカーフィング装置２０に搬送する搬送ロール３０及び、スカーフィング装置２０の近傍の搬送ロール３０を覆うフード４０を有する。また、スカーフィング設備１００は、スラブ１０に向けてジェット水を噴射するジェット水装置５０を有する。
【0013】
スカーフィング装置２０としては、例えば、燃焼ガスによりスラブ１０の被溶削部分を予熱した後、鉄と酸素の酸化燃焼反応を利用してスラブ１０を溶削する、ガススカーフィング装置を用いることができる。
【0014】
搬送ロール３０は、スラブ１０の搬送方向に沿って所定の間隔で設けられている。搬送ロール３０の各々は、円筒状に形成されているローラである。搬送ロール３０の各々には、軸回りに回動させる駆動モータ３１が接続されている。搬送ロール３０は、図中の矢印の方向にスラブ１０を搬送する。搬送ロール３０の各々は、正転、逆転を含む回転自在に設けられているとよい。尚、駆動モータ３１の回転速度を制御することにより、スラブ１０の搬送速度が制御される。
【0015】
フード４０は、スカーフィング設備１００の外部に接続されているダクト（図示せず）を有する換気用の天蓋である。フード４０は、例えば、スカーフィング装置２０による溶削や、ジェット水の噴射等によって発生した蒸気、水蒸気、煙、臭気などをスカーフィング設備１００の外部に排出する。
【0016】
ジェット水装置５０は、スカーフィング装置２０の近傍に設置されている。ジェット水装置５０は、ジェット水を噴射するジェット水ノズル５１を有する。ジェット水装置５０は、ジェット水ノズル５１からジェット水を噴射することで、スラブ１０の表面が溶削されたときに発生する溶削ノロ及び残留ノロ（以下、溶削スラグとも称する）を吹き飛ばす。ジェット水装置５０は、スラブ１０をスカーフィングすることによって生成された溶削スラグを除去するスラグ除去装置として機能する。
【0017】
図２は、スカーフィング装置２０の概要を示している。図２に示すように、スカーフィング装置２０は、溶削ガスを噴出する火口２１及び、火口２１を上下方向に昇降させる昇降シリンダ２２を有する。火口２１は、例えば、昇降シリンダ２２によってスラブ１０の表面に接触するまで下降した後に溶削ガスを噴出する。尚、スラブ１０の溶削量は、火口２１の構造、火口２１から噴出されるガスの噴出角度、当該ガスの噴出量、当該ガスと酸素との比率、当該ガスの圧力等に応じて変更することができる。
【0018】
図３は、ジェット水装置５０の側面図である。図３に示すように、ジェット水装置５０は、ジェット水ノズル５１の高さ位置を調整する昇降部５２と、昇降部５２に取り付けられ、ジェット水ノズル５１の軸方向を調整する回動部５３と、ジェット水装置５０の稼働を制御する制御部５８と、を有する。昇降部５２と、回動部５３と、はジェット水ノズル５１から噴射されるジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段として機能する。
【0019】
昇降部５２は、昇降シリンダ５２ａ、昇降用リンク５２ｂ、昇降シリンダ５２ａ及び昇降用リンク５２ｂを接続するカムアーム５２ｃを有する。
【0020】
昇降シリンダ５２ａは、シャフトが設けられている一端がフレーム５２ｄに接続され、シャフトの収容部が形成されている他端がカムアーム５２ｃに接続されている。
【0021】
カムアーム５２ｃは、プレート状に形成されている。カムアーム５２ｃは、フレーム５２ｄに軸支された回動軸を有する。カムアーム５２ｃの一端は、昇降シリンダ５２ａに接続され、他端は、昇降用リンク５２ｂに接続されている。
【0022】
昇降用リンク５２ｂは、カムアーム５２ｃが接続されている脚部５２ｅと、脚部５２ｅの先端側を接続する天板部５２ｆと、を有する。天板部５２ｆには、ジェット水ノズル５１が載置されている。
【0023】
このように、ジェット水ノズル５１は、昇降シリンダ５２ａと昇降用リンク５２ｂによって支持されている。ジェット水ノズル５１は、昇降シリンダ５２ａが伸縮することにより、カムアーム５２ｃを介して昇降用リンク５２ｂが変位し、上下方向に移動する。
【0024】
回動部５３は、ジェット水ノズル５１の軸ＡＸに垂直な方向に沿って延びるトラニオン軸５３ａと、トラニオン軸５３ａを軸回りに回動可能に支持するトラニオン支持部５３ｂと、を有する。
【0025】
トラニオン軸５３ａは、円筒状に形成されている。トラニオン軸５３ａの各々には、その軸回りに沿って歯が形成された第１の歯車５３ｃが設けられている。
【0026】
トラニオン支持部５３ｂは、天板部５２ｆの表面に対して垂直方向に延びる柱状部材である。トラニオン支持部５３ｂは、その先端側において第１の歯車５３ｃと歯合する第２の歯車５３ｄを有する。
【0027】
回動部５３は、第１の歯車５３ｃ及び、第２の歯車５３ｄの歯合位置を固定する固定部としてのスクリュージャッキ５３ｅを有する。本実施形態においては、スクリュージャッキ５３ｅは、第２の歯車５３ｄと嵌合することにより、第２の歯車５３ｄを所定位置に固定するようにしている。
【0028】
また、ジェット水装置５０は、ジェット水ノズル５１の上方への回動を規制する規制手段としての押圧シリンダ５４を有する。押圧シリンダ５４は、シャフトが配されている一端がジェット水ノズル５１の先端側に固定されている。押圧シリンダ５４は、シャフトを収容する収容部を有する他端側がフレームの所定位置（図示せず）に固定されている。このため、ジェット水ノズル５１がジェット水を噴射すると、押圧シリンダ５４は、ジェット水ノズル５１を一定荷重で下方に押圧する。すなわち、当該押圧シリンダ５４がジェット水ノズル５１を押圧することで、ジェット水の噴射することによる反力の作用を抑えることができる。
【0029】
図４は、ジェット水ノズル５１の正面図である。図４に示すように、ジェット水ノズル５１は、その中央に噴射口５５が形成されている。噴射口５５は、正面から見て円状に開口して形成されている。噴射口５５は、その最下点から最上点までの垂直方向の距離である第３の距離Ｄを有する。また、噴射口５５は、上段の開口領域ＯＰ１及び、下段の開口領域ＯＰ２を有する。
【0030】
上段の開口領域ＯＰ１は、第３の距離Ｄの中間点から上方側に位置する噴射口５５の領域である。上段の開口領域ＯＰ１は、ジェット水装置５０からみてスラブ１０の遠位側の領域に主にジェット水を噴射する。
【0031】
下段の開口領域ＯＰ２は、第３の距離Ｄの中間点から下方側に位置する噴射口５５の領域である。下段の開口領域ＯＰ２は、ジェット水装置５０からみてスラブ１０の近位側の領域に主にジェット水を噴射する。
【0032】
図５は、ジェット水装置５０の機能ブロックを示している。ジェット水装置５０は、角度範囲取得手段５８ａが取得した角度範囲に基づいて、ジェット水ノズル５１から噴射されるジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段５７を有する。
【0033】
角度調整手段５７は、上述のジェット水ノズル５１の高さ位置を調整する昇降部５２と、昇降部５２に取り付けられ、ジェット水ノズル５１の軸方向を調整する回動部５３と、を有する。
【0034】
制御部５８は、ジェット水ノズル５１のスラブ１０に対する角度を設定するための情報を格納した設定情報データベース（以下、データベースをＤＢとも称する）５６を有する。
【0035】
設定情報ＤＢ５６は、例えば、スカーフィング設備１００に導入されるスラブ１０の巾、ジェット水ノズル５１の噴射口５５からスラブ１０までの水平方向の距離である第１の距離、噴射口５５からスラブ１０までの垂直方向の距離である第２の距離、噴射口５５の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、噴射口５５の上端側（上段の開口領域ＯＰ１）から噴射されるジェット水の第１の流速、噴射口５５の下端側（下段の開口領域ＯＰ２）から噴射されるジェット水の第２の流速、第２の流速で噴射されるジェット水が噴射口５５の上端側からスラブ１０のジェット水ノズル５１側に位置する端面に到達するまでに要する第１到達時間、第１の流速で噴射されるジェット水がスラブ１０から噴射口５５の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間等の複数の要素が格納されている。設定情報ＤＢ５６は、これらの複数の要素に基づいて設定される、ジェット水がスラブ１０の表面に対してなす角度範囲が格納されている。
【0036】
制御部５８は、設定情報ＤＢ５６に格納された角度範囲を取得する角度範囲取得手段５８ａを有する。角度範囲取得手段５８ａは、取得した角度範囲を角度調整手段５７に送信し、当該角度範囲にジェット水ノズル５１の姿勢を調整させる。制御部５８は、ジェット水ノズル５１から噴射されるジェット水の噴射及び停止の切り替え、当該ジェット水の水圧等を制御する噴射制御手段５８ｂを有する。
【0037】
図６は、スラグの除去方法の処理フローを示している。図６に示すように、スラグの除去方法は、ジェット水ノズル５１から噴射されるジェット水のスラブ１０の表面に対してなす角度範囲が設定される（ステップＳ０１）。設定された角度範囲は設定情報ＤＢ５６に記憶される。
【0038】
角度範囲取得手段５８ａは、設定情報ＤＢ５６から読み出すことにより、角度範囲を取得する（ステップＳ０２）。角度範囲取得手段５８ａは、ステップＳ０２の角度範囲取得工程で取得した角度範囲を角度調整手段５７に送信する。
【0039】
角度調整手段５７は、角度範囲を受信すると、昇降部５２及び、回動部５３を調整することにより、当該角度範囲にジェット水ノズル５１の姿勢を調整する（ステップＳ０３）。
【0040】
ステップＳ０３の角度範囲調整工程は、スラブ１０がスカーフィング装置２０に到着し、溶削が開始される前に行われる。
【0041】
ジェット水ノズル５１の姿勢の調整は、まず、ジェット水ノズル５１の高さ方向の調整が行われる。高さ方向の調整は、スラブ１０のジェット水ノズル５１の近位側に位置する上縁部にジェット水ノズル５１が位置するように設定する。ジェット水ノズル５１の高さ調整は、昇降シリンダ５２ａと昇降用リンク５２ｂが協働することで行われる。具体的には、昇降シリンダ５２ａの稼働に応じたジェット水ノズル５１の高さ位置のデータが設定情報ＤＢ５６に記憶されている。角度調整手段５７は、当該データを参照して各部を動作させることによってジェット水ノズル５１の高さ方向の調整をする。
【0042】
次いで、回動部５３によってジェット水ノズル５１の角度の調整が行われる。具体的には、第１の歯車５３ｃと第２の歯車５３ｄとの回動に応じたジェット水ノズル５１の角度のデータが設定情報ＤＢ５６に記憶されている。角度調整手段５７は、当該データを参照して各部を動作させることによってジェット水ノズル５１の角度を調整する。
【0043】
噴射制御手段５８ｂは、ステップＳ０３の角度範囲調整工程が終了すると、ジェット水ノズル５１からジェット水を噴射させ、スラブ１０の表面の溶削スラグを除去する（ステップＳ０４）。
【0044】
ステップＳ０１の角度範囲設定工程においては、例えば、スカーフィング設備１００に導入されるスラブ１０の巾、ジェット水ノズル５１の噴射口５５からスラブ１０までの水平方向の距離である第１の距離、噴射口５５からスラブ１０までの垂直方向の距離である第２の距離、噴射口５５の下端から上端までの垂直方向の距離である第３の距離、噴射口５５の上端側から噴射されるジェット水の第１の流速、噴射口５５の下端側から噴射されるジェット水の第２の流速、第２の流速で噴射されるジェット水が噴射口５５の上端側からスラブ１０のジェット水ノズル５１側に位置する端面に到達するまでに要する第１到達時間、第１の流速で噴射されるジェット水がスラブ１０から噴射口５５の上端までの垂直方向の距離の落下に要する第２到達時間等の複数の要素に基づいて設定される。
【0045】
具体的には、下記の式（１）～（４）を満たすように、角度θが決定される。角度θの設定は、角度範囲取得手段５８ａが行ってもよい。また、角度θの設定は、スラブ除去装置以外の例えば、サーバ装置等によって予め行い、設定情報ＤＢ５６に格納されるようにしてもよい。
t1＝L/V下cosθ （１）
H＝Ltanθ+1/2・gt12 （２）
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22 （３）
L+W＝(V上cosθ)・t2 （４）
t1＝L/V下cosθ （１）
H＝Ltanθ+1/2・gt12 （２）
H+D＝(V上sinθ)・t2+1/2・gt22 （３）
L+W＝(V上cosθ)・t2 （４）
【0046】
図７は、式（１）～（４）に用いられるパラメータを図に表した説明図である。図７にも示すように、各式のパラメータは以下の通りである。
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブ１０の巾（取り扱うスラブ１０毎に異なる）
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
V上：第１の流速
V下：第２の流速
t1：第１到達時間
t2：第２到達時間
W：スラブ１０の巾（取り扱うスラブ１０毎に異なる）
L：第１の距離
H：第２の距離
D：第３の距離
【0047】
尚、第１の流速V上及び、第２の流速V下は、ジェット水ノズル５１に設けられている流量計（図示せず）によって測定することができる。第１到達時間ｔ１及び、第２到達時間ｔ２は、第１の流速V上、第２の流速V下、第１の距離Ｌ、第２の距離Ｈ及び、第３の距離Ｄを用いて算出することができる。
【0048】
図８は、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす角度と、スラブ１０に接触する水の割合と、の関係を示すグラフである。図８に示すように、上記の式に適合する角度θは、当該グラフ上において点線で表される。図８のグラフにおいては、角度θである１．５度において、スラブ１０に接触する水の割合が１００％となる。
【0049】
当該点線と、スラブ１０の巾等によって定まるスラブ１０に接触する水の割合と角度のグラフと、の関係を用いて、予め定めたスラブ１０に接触する水の割合となる角度範囲が導き出される。尚、スラブ１０の巾等によって定まるスラブ１０に接触する水の割合と角度のグラフは、例えば、スラブ１０に見立てたモデルを用いて実験することによって求められる。例えば、スラブ１０に接触する水の割合が５０～１００％となる角度範囲を予め定めた角度範囲とすることができる。図８に示す例においては、予め定めた角度範囲は、凡そ０．８～１．５度とすることができる。このように、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす角度に応じて、スラブ１０に接触する水の割合が異なる。スラブ１０に接触する水の割合を高くなる角度範囲に調整して、ジェット水を噴射させることにより、溶削スラグの除去効率を高めることが可能となる。
【0050】
尚、図中のノズル角度が１．５度を超えると、スラブ１０の奥側（ジェット水ノズル５１からみて遠位側）にジェット水が当たらない傾向がある。また、スラブ１０に接触するジェット水の割合が５０％を下回ると、溶削スラグの除去効率が低下し、水蒸気が発生して設備の稼働に影響を及ぼすトラブルが生じる可能性が高まる傾向がある。
【0051】
尚、角度範囲の設定は、角度範囲取得手段５８ａが行って設定情報ＤＢ５６に格納されるようにしてもよい。また、角度θの設定は、スラブ除去装置以外の例えば、サーバ装置等によって予め行い、設定情報ＤＢ５６に格納されるようにしてもよい。
【0052】
図９は、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす角度と、スラブ１０に接触する水の割合と、の関係をスラブ１０の巾ごとに示したグラフである。図９に示すように、スラブ１０の巾が６５０ｍｍの場合、スラブ１０に接触する水の割合が１００％になる角度は４．５度である。スラブ１０の巾が１１００ｍｍの場合、スラブ１０に接触する水の割合が１００％になる角度は２．５度である。スラブ１０の巾が１７００ｍｍの場合、スラブ１０に接触する水の割合が１００％になる角度は１．５度である。このように、スラブ１０の巾が広がるに従って、スラブ１０に接触する水の割合が１００％になる角度が小さくなる傾向がある。また、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす望ましい角度はスラブ１０の巾毎に異なる。
【0053】
図１０は、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす角度が適切な場合に、ジェット水が噴射された態様を示している。図１０に示すように、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす角度が適切な場合、スラブ１０の巾方向に対して一様にジェット水が接触する。このように、ジェット水ノズル５１のスラブ１０の表面に対してなす角度を適切に調整した上でジェット水を噴射することで、溶削スラグを効率的に除去することが可能になる。
【0054】
スラブ１０に接触する水の割合が高くなるように当該角度を調整することにより、溶削ノロや残留ノロを含む溶削スラグの除去効率が高めることができる。上記のように求めた角度θを含む角度範囲を用いてジェット水ノズル５１の角度を調整して、ジェット水を噴射することにより、スラブ１０の表面の溶削スラグを効率的に除去することができる。
【0055】
以上のように、本発明のスラブスカーフィング設備によれば、角度範囲取得手段５８ａによって取得された角度範囲に基づいて、ジェット水ノズル５１から噴射されるジェット水の噴射方向を調整する角度調整手段５７を有する。これにより、適切な角度でジェット水を噴射させることができる。
【0056】
具体的には、角度調整手段５７の昇降部５２により、ジェット水ノズル５１の高さ方向を調整することができ、回動部５３により、ジェット水ノズル５１の軸ＡＸの方向の角度を調整することができる。また、回動部５３は、トラニオン軸５３ａと、トラニオン支持部５３ｂと、を有することにより、ジェット水ノズル５１を自由に回転させることが可能となる。
【0057】
回動部５３は、第１の歯車５３ｃ及び、第２の歯車５３ｄの歯合位置を固定する固定部としてのスクリュージャッキ５３ｅ、押圧シリンダ５４を有することにより、ジェット水ノズル５１から噴射されるジェット水の噴射方向を固定することができる。すなわち、ジェット水の反力によりジェット水ノズル５１が上反りすることを防止することができる。
【0058】
このように、ジェット水ノズル５１の角度を適切な所定角度に調整することで、ジェット水ノズル５１が噴射するジェット水によってスラブ１０の表面の溶削スラグを適切に除去することが可能になる。
【0059】
尚、本実施形態においては、回動部５３は、トラニオン軸５３ａと、トラニオン支持部５３ｂと、第１の歯車５３ｃ、第２の歯車５３ｄ、スクリュージャッキ５３ｅによって構成した。回動部５３は、これらの部材に以外を用いて構成してもよい。例えば、第１の歯車５３ｃ及び、第２の歯車５３ｄをチェーンやベルト等の連結手段で連結して実施してもよい。また、ジェット水ノズル５１の回動の軌跡に沿った形成されたレールと、当該レールと嵌合する嵌合部材をジェット水ノズル５１に設け、嵌合部材をレール上の所定位置で固定するようにして実施してもよい。
【0060】
また、本実施形態においては、ジェット水がスラブ１０の表面に対してなす角度範囲は、スラブの巾Ｗ、第１の距離Ｌ、第２の距離Ｈ、第３の距離Ｄ、第１の流速Ｖ上、第２の流速Ｖ下、第１到達時間ｔ１、第２到達時間ｔ２を含む複数の要素に基づいて設定されかつ、式（１）～（４）を満たす角度θを含むように設定された。角度範囲は、このような態様によって得られたものには限られない。角度範囲は、例えば、スラブ１０に見立てたモデルにジェット水を噴射し、得られた実測値を用いて得られるようにしてもよい。
【0061】
さらに、設定情報ＤＢ５６は、スラブ除去装置以外の例えば、サーバ装置等に設けられるようにしてもよい。
【実施例0062】
スラブスカーフィング設備においてジェット水で溶削スラグを除去する際に、ジェット水がスラブに対してなす角度の影響を調査した。具体的には、２０１８年下期以前は、ジェット水がスラブに対してなす角度を０度として実施した。２０１９年上期より、ジェット水がスラブに対してなす角度として、上記式（１）～（４）のいずれも満たす角度から設定された角度範囲を取得し、当該角度範囲内の角度θを用いた。具体的には、２０１９年上期以後、表１に記載した各パラメータを用いて行った。
【0063】
【表1】
【0064】
【符号の説明】
【0065】
１００ スラブスカーフィング設備
１０ スラブ
２０ スカーフィング装置
３０ 搬送ロール
５０ ジェット水装置
５１ ジェット水ノズル
５２ 昇降部
５３ 回動部
５４ 押圧シリンダ
５５ 噴射口
５６ 設定情報ＤＢ
５７ 角度調整手段
５８ａ 角度範囲取得手段
ＡＸ ジェット水ノズルの軸
１０ スラブ
２０ スカーフィング装置
３０ 搬送ロール
５０ ジェット水装置
５１ ジェット水ノズル
５２ 昇降部
５３ 回動部
５４ 押圧シリンダ
５５ 噴射口
５６ 設定情報ＤＢ
５７ 角度調整手段
５８ａ 角度範囲取得手段
ＡＸ ジェット水ノズルの軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】