プラズマ切断における溶融鋼付着へのアシストガス種の影響

摘要

ドロス付着現象の解明のためYAGレーザと高速ビデオカメラ，バンド•パス•フィルタを組み合わせたレーザストロボ撮影システムを用いて，切断面の溶融鋼挙動を観測した。低速切断，高速切断において切断面の様相を観測し，以下のようなドロス形成メカニズムを検討した。鋼板底面に溜まった溶融金属が，アーク後方に形成される溶融領域の表面エネルギーによつて鋼板の側面に移動する。プラズマジェットの影響の受けにくい箇所では溶融金属が残留し，ドロスが形成されると考えられる。このメカニズムからアーク後方に形成される溶融領域を狭くすることで，ドロス付着低減が可能と考えた。アーク後方に形成される溶融領域を狭くするためには鋼板の酸化燃焼反応の燃焼熱を抑制することが必要である。そこでアシストガス種の変更を検討した。従来は空気を用いていたが，本検討では窒素およびアルゴンに変更した。その結果，アシストガスをアルゴンに変更することでドロス付着量を低減することができた。この時，レーザストロボ撮影および温度評価により，溶融領域が狭くなったことを確認した。