JP5045141B2 - スタブ溶接監視装置 - Google Patents

Description

本発明はスタブ溶接監視装置に関し、特に真空アーク再溶解等において消耗電極にスタブを溶接連結する際にスタブの姿勢変化を監視するためのスタブ溶接監視装置に関する。

真空アーク再溶解やエレクトロスラグ再溶解等においては再溶解炉に設けた水冷モールド内に消耗電極を吊り下げており、この際、起立姿勢の消耗電極の上端面にスタブの下端を溶接連結して、スタブ上端をスタブクランプで把持している。なお、特許文献１には、球面状調芯軸受を設けて消耗電極の姿勢をモールド内で揺動調整できるようにしたものが示されている。
特公平６−３８０３１

ところで、真空アークの偏在や溶解スラグの温度分布の偏りによるインゴットの肌荒れや偏析を防止するためには、筒状のモールド内に吊り下げられた消耗電極の外周とモールド内周との間のサイドギャップを全周にわたって均等にする必要がある。そこで、特願２００５−２６２２１３号では、長手方向へ湾曲した消耗電極についてサイドギャップを略均等に維持するためのスタブ溶接点の決定方法が提案されている。

この方法によれば、消耗電極上端面へのスタブ下端の溶接位置を確実に決定して溶接することができるが、発明者等の実験によると、溶接の際の溶接歪によってスタブが消耗電極上端面に対し傾斜してしまうため、消耗電極からスタブを通る通り芯がずれて、サイドギャップの均等性が失われるという問題があった。そこで、作業者が溶接方向を適宜変更することでスタブの傾斜を最小限にしているが、傾斜姿勢の監視を目視によっているため確実性がないという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するもので、溶接時の、スタブの傾斜程度を確実に検出して通り芯のずれを最小にするような溶接を可能とし、もって消耗電極周りのサイドギャップを均一にできるスタブ溶接監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、固定支持された消耗電極（１）の端面の溶接点（Ｗ）に、起立したスタブ（２）の中心軸（Ｃ）を一致させてその下端面を溶接するスタブ溶接の監視装置であって、スタブ（２）の上端を水平面内で移動可能に保持する保持手段（４）と、スタブ（２）上端の移動位置を検出する位置検出手段（４１，４２）と、溶接中のスタブ（２）上端の移動位置を表示する表示手段（６）とを具備している。

本第１発明において、作業者がスタブ下端を溶接点に溶接すると、この際の溶接歪によって溶接方向に応じてスタブは溶接点を中心に回動傾斜する。スタブの傾斜量に応じてその上端は水平面内で移動し、その移動位置は位置検出手段で検出される。検出された移動位置は表示手段によって表示されるから、作業者は上記移動位置を確認しつつ溶接方向を変えて溶接を行うことにより、スタブの傾斜を抑えて通り芯のずれを最小にすることができる。

本第２発明では、上記表示手段（６）は、上記溶接点（Ｗ）を中心とする二次座標上に上記移動位置を表示するものである。本第２発明においては、スタブ上端の移動方向、すなわちスタブの傾斜方向を確実に知ることができるから、溶接方向の変更をよりスムーズに行うことができる。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明のスタブ溶接監視装置によれば、溶接時の、スタブの傾斜程度を確実に検出することにより通り芯のずれを最小にするような溶接が可能であるから、モールド内での消耗電極周りのサイドギャップを均一することができ、再溶解インゴットの肌荒れや偏析が効果的に防止される。

図１にはスタブ溶接監視装置の構成を示す。図１において、消耗電極１は保持機構等によって所定の起立姿勢で保持されており、その上面のＷ点が、例えば特願２００５−２６２２１３号に開示された方法で決定されたスタブ溶接点となっている。棒状のスタブ２は保持手段を構成するスタブクランプ装置３に設けた公知の構造のスタブクランプ（図示略）によって垂下状態で保持されている。

スタブクランプ装置３は保持手段を構成するＸ−Ｙテーブル４に支持されて、水平面内で移動可能である。スタブクランプ装置３、すなわちこれに保持されたスタブ２の上端の移動位置は、Ｘ−Ｙテーブル４に付設されたＸ方向（紙面に垂直な方向）とＹ方向（紙面に平行な方向）のエンコーダ４１，４２によって検出されている。検出されたスタブ２上端の位置は、ＣＰＵを備えた処理装置５に入力している。

上記Ｘ−Ｙテーブル４の駆動は処理装置５からの出力によって行われる。このＸ−Ｙテーブル４は図略の支持架台に固定されて、昇降移動と、再溶解炉の水冷モールド（図示略）に向けての旋回移動が可能となっている。作業者Ｍが視認できる位置に表示モニタ６が設けられており、表示モニタ６は処理装置５に接続されて、処理装置５からの出力信号によって後述するような表示が表示モニタ６上になされる。

このような構成のスタブ溶接監視装置において、消耗電極１上へ旋回移動させられたＸ−Ｙテーブル４に支持されたスタブクランプ装置３に起立姿勢のスタブ２の上端が保持され、予め決定された消耗電極１上端面のスタブ溶接点Ｗの直上に位置するように、エンコーダ４１，４２で移動位置を検出しつつＸ−Ｙテーブル４によってスタブ２が移動させられる。

スタブ溶接点Ｗの直上に至ったＸ−Ｙテーブル４およびスタブ２は下降させられて、起立したスタブ２の中心軸Ｃをスタブ溶接点Ｗに一致させつつこれにスタブ２の下端面が当接させられる。次に作業者がスタブ２下端を溶接点Ｗに溶接するが（図１の状態）、この際の溶接歪によって溶接方向に応じてスタブ２が消耗電極１上端面の溶接点Ｗを中心に回動傾斜してしまう（図１の矢印）。

この時のスタブ２の傾斜量に応じてその上端とこれを保持するスタブクランプ装置３は水平面内で移動するから、この移動はＸ−Ｙテーブルのエンコーダ４１，４２で検出される。処理装置５は一定間隔（例えば２秒）でエンコーダ４１，４２からの位置信号を入力して、スタブ２上端の移動位置を表示モニタ６上へ表示する。表示の一例を図２に示す。

表示モニタ６上には処理装置５によって、スタブ溶接点Ｗを座標中心としたＸ−Ｙ座標と、スタブ溶接点Ｗを中心とした所定径の円形範囲が許容範囲Ｒとして表示されている。そして、逐次検出されるスタブ２上端の移動位置がＸ−Ｙ座標上に丸印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で表示される。すなわち、上記移動位置が許容範囲Ｒ内にある場合には例えば水色の丸印Ｐ１で、許容範囲Ｒから出ると赤色の丸印Ｐ２で表示され、現在の移動位置はやや大きい緑色の丸印Ｐ３で表示される。

作業者Ｍはモニタ表示を視認しつつ溶接を行うことで、スタブ２上端の移動位置が常に許容範囲Ｒに入るように溶接方向を適宜変更する。このように、溶接中のスタブ２上端の移動位置、すなわちスタブ２の傾斜の程度が表示モニタ６上に表示されるから、作業者はこれを確認しつつ溶接方向を変更して、通り芯のずれを最小にすることができる。

溶接終了後はスタブ２が溶接されてこれと一体になった消耗電極１は再溶解炉の水冷モールド上へ旋回移動させられた後、水冷モールド内へ下降させられる。なお、上記モニタ表示内の×印はモールド中心を通る機械芯を示している。

スタブ溶接監視装置の構成を示すブロック図である。 表示モニタの表示画面の正面図である。

符号の説明

１…消耗電極、２…スタブ、３…スタブクランプ装置（保持手段）、４…Ｘ−Ｙテーブル（保持手段）、４１，４２…エンコーダ（位置検出手段）、６…表示モニタ（表示手段）、Ｃ…中心軸、Ｗ…溶接点。

Claims (2)

1. 固定支持された消耗電極の端面の溶接点に、起立したスタブの中心軸を一致させてその下端面を溶接するスタブ溶接の監視装置であって、スタブの上端を水平面内で移動可能に保持する保持手段と、スタブ上端の移動位置を検出する位置検出手段と、溶接中のスタブ上端の移動位置を表示する表示手段とを具備するスタブ溶接監視装置
2. 前記表示手段は、前記溶接点を中心とするＸ−Ｙ座標上に前記移動位置を表示するものである請求項１に記載のスタブ溶接監視装置。

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