JP2002144142A - 棒材の走行剪断方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 棒材の圧延ライン、精整ライン、加工ライン
などにおいて走行剪断時の焼付きのおそれを解消する。 【解決手段】 走行剪断時の移動刃の下死点を、棒材表
面から棒材直径の５〜２５％の位置とする。また固定刃
上の棒材を、押え機構により棒材の降伏応力の１／３〜
１倍の押え力で押えつける。移動刃と固定刃を有する刃
物セットと、長手方向に走行する棒材に追従して刃物セ
ットを移動させる追従移動機構と、移動刃の上下動機構
とからなり、移動刃の上下動機構は移動刃の下死点高さ
を変更可能に構成されている装置。さらに固定刃上の棒
材を押えつける押え機構を有し、該押え機構は、押え力
を変更可能に構成されている装置。 【効果】 棒材の走行剪断が実現でき、設備集約が可能
となり、生産性が著しく向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、丸鋼や角鋼などの
棒材を長手方向に走行させながら所定長さに剪断するた
めの走行剪断方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】丸鋼や角鋼などの棒材の製造工程におい
て、棒材を所定長さの製品に切断するには剪断が行われ
る。棒鋼の熱間圧延ラインにおいては、圧延後の冷却床
後面に剪断機を設置し、所定直径に圧延され冷却された
棒鋼が製品長さに剪断される。また棒鋼に限らず各種棒
材の熱間圧延や冷間圧延工程、精整工程、さらには棒材
の加工工程においても剪断が行われる。

【０００３】剪断機としては、棒材の断面形状に応じた
形状のカリバーを有する刃を上下に配し、通常は上刃を
移動刃、下刃を固定刃としたものが使用され、固定刃に
載せた棒材に対し移動刃を下降させて剪断する。従来の
棒材の剪断は、棒材が静止した状態で行われていた。一
方、鋼管や形鋼においては長手方向に走行中の材料を剪
断する走行剪断が行われている。この場合、剪断機は材
料の走行に合わせて走行させる。

【０００４】棒材に走行剪断が適用できなかった理由は
つぎのとおりである。棒材が鋼管のように中空でなく中
実であり、かつ形鋼より太径であるため、剪断面の形状
が平滑になり難く、通常は一方が凹で他方が凸、あるい
は双方がＳ字型を呈するので、移動刃が剪断面と強く接
触して両者が焼付いてしまう。焼付くとラインを停止し
て処置しなければならず、復旧までの間、前後工程にも
多大の影響をもたらすので、焼付きのおそれのある装置
は採用できなかった。

【０００５】棒材と剪断機の走行速度を一致させて、移
動刃と剪断面の接触を静止状態での剪断と同程度にして
やれば焼付きは発生しなくなるが、走行中の振動や剪断
時の衝撃などにより変動する両者の走行速度を一致させ
るための微調整は極めて困難であり、焼付きを回避した
走行剪断の実機化は実現できなかった。

【０００６】なお、移動刃と固定刃の間のクリアランス
を広げることで焼付きを回避することは可能である。し
かしクリアランスを広げると剪断面の形状が悪化し、棒
材端部の曲りやつぶれにより、後工程での通材や加工な
どに支障を来すので、剪断後の棒材端部を切断除去する
ための作業が必要となる。したがって、焼付き問題の解
決なしには棒材の走行剪断は実現不可能とされていた。

【０００７】形鋼の走行剪断に関して特開平１１−２２
６６２４号公報に、条鋼圧延ラインにおける多条矯正切
断システムが開示されている。このシステムでは、熱延
後の形鋼をレベラーで矯正した後、ピンチローラーで誘
導して走間剪断機で剪断する際、剪断方向の平均板厚が
最小となるように移動刃の移動方向を傾斜させ、また剪
断機の刃物の動きに同期して後面チルチングテーブルを
傾斜させることで、剪断面の変形を抑制している。山
形、Ｉ形、Ｈ形、Ｌ形などの形鋼では、断面形状に応じ
適正に傾斜させることで剪断面の変形を抑制できるが、
この技術を丸鋼や角鋼などの棒材に適用することはでき
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、丸鋼や角鋼などの棒材を、圧延ライ
ンや精整ライン、さらには加工ラインなどにおいて、棒
材を長手方向に走行させながら剪断する走行剪断時に、
剪断面と刃物の間の焼付きのおそれを解消することによ
り、従来は行われていなかった棒材の走行剪断を実現す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第１発明法は、棒材を長手方向に走行させな
がら、棒材に追従して刃物セットを移動させつつ、刃物
セットを構成する移動刃の下降動作により棒材を剪断す
る走行剪断方法において、移動刃の下死点を、棒材表面
から棒材直径の５〜２５％の位置とすることを特徴とす
る棒材の走行剪断方法である。

【００１０】第２発明法は、棒材を長手方向に走行させ
ながら、棒材に追従して刃物セットを移動させつつ、刃
物セットを構成する移動刃の下降動作により棒材を剪断
する走行剪断方法において、刃物セットを構成する固定
刃上の棒材を、押え機構により棒材の降伏応力の１／３
〜１倍の押え力で押えつけることを特徴とする棒材の走
行剪断方法である。

【００１１】また上記課題を解決するための本発明の第
１発明装置は、移動刃と固定刃を有する刃物セットと、
長手方向に走行する棒材に追従して刃物セットを移動さ
せる追従移動機構と、移動刃の上下動機構とからなり、
移動刃の上下動機構は移動刃の下死点高さを変更可能に
構成されていることを特徴とする棒材の走行剪断装置で
ある。

【００１２】第２発明装置は、移動刃と固定刃を有する
刃物セットと、長手方向に走行する棒材に追従して刃物
セットを移動させる追従移動機構と、移動刃の上下動機
構と、固定刃上の棒材を押えつける押え機構とからな
り、該押え機構は、押え力を変更可能に構成されている
ことを特徴とする棒材の走行剪断装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明法は、図１に示す例のよう
に、棒材１を矢印で示す長手方向に走行させながら、棒
材１に追従して走行剪断機２を移動させつつ、棒材１を
剪断する方法を対象とする。走行剪断機２は移動刃６と
固定刃７で構成される刃物セットを有し、移動刃６を下
降させて棒材１を剪断する。棒材１は、前面ピンチロー
ル４および後面ピンチロール５により矢印の方向に送ら
れ、例えば測長ロール３による長さ測定で剪断位置を定
める。

【００１４】走行剪断機２は、ギア１４の回転速度を調
整することにより棒材１と同速度で同方向に、図１の実
線位置から破線位置まで走行する。この間に、クランク
１１の１周期の移動により上部支持体１０および支持柱
１２を介して移動刃６を下降させ元の高さに上昇させ、
この下降により棒材１を剪断する。破線位置まで走行さ
せた後、移動刃６を下降させずに実線位置まで戻し、次
の走行剪断に備える。走行剪断機２では、図２の例のよ
うに複数のカリバーを有する移動刃６および固定刃７に
よって多条同時走行剪断を行うこともできる。

【００１５】第１発明法は、上記のような走行剪断にお
いて、移動刃６の下死点を棒材１の表面から棒材直径の
５〜２５％の位置として剪断する。すなわち図３に示す
ように、移動刃６の最下点における刃先と棒材表面の間
隔ａが、棒材１の直径ｄの５〜２５％の範囲となる位置
まで移動刃６を下降させる。ａがｄの５％未満では剪断
できない場合が生じ、２５％を超えると移動刃６が剪断
面に焼付くおそれが生じるからである。

【００１６】第２発明法は、上記のような走行剪断にお
いて、固定刃７上の棒材１を棒材１の降伏応力の１／３
〜１倍の押え力で押えつけて剪断する。図１の例では、
固定刃７の上方に位置する押え治具８を油圧シリンダー
１８などにより下降させて棒材１を押え付ける。降伏応
力の１／３以上の力で押え付けることにより、移動刃６
による剪断時、棒材１が固定刃７と押え治具８の間に確
実に保持されるので、剪断面の異常変形が抑制され、移
動刃６と剪断面の接触圧が緩和されて焼付くおそれが解
消される。押え力が棒材１の降伏応力を超えると、押え
部が変形し欠陥となる。

【００１７】第１発明法および第２発明法の組合わせ、
すなわち固定刃７上の棒材１を棒材１の降伏応力の１／
３〜１倍の押え力で押えつけ、かつ移動刃６の下死点を
棒材１の表面から棒材直径の５〜２５％の位置として剪
断することも有効であり、この組合わせによってより確
実に焼付きを防止することができる。

【００１８】また対象とする棒材１が鋼材の場合、図１
に示すように、棒材１の剪断部位を誘導加熱コイル９に
より青熱脆性温度域まで加熱し、該温度域にて剪断する
ことで剪断時の延性変形が抑えられ、剪断面の異常変形
が抑制されて、より確実に焼付きを防止することができ
る。青熱脆性温度域は鋼材の成分や剪断速度によって変
わるが３００〜４００℃である。

【００１９】さらに本発明法において、棒材１の剪断部
位に切欠きを形成し、該切欠き位置を剪断することによ
り、剪断時に応力集中が生じ、剪断の初期段階で発生す
る延性変形が抑えられて良好な剪断面形状が得られ、よ
り確実に焼付きを防止することができる。また、棒材１
および走行剪断機２の走行速度を検出して、剪断時にお
ける両者の速度を同調させることもより有効である。

【００２０】つぎに本発明装置は、刃物セットと、長手
方向に走行する棒材に追従して刃物セットを移動させる
追従移動機構と、移動刃の上下動機構とからなる走行剪
断装置を対象とする。図１の例では、刃物セットは移動
刃６と固定刃７で構成され、追従移動機構は走行剪断機
２で構成されており、走行中の棒材１に対し移動刃６を
下降させることで棒材１を剪断する。走行剪断機２で
は、図２の例のように複数のカリバーを有する移動刃６
および固定刃７によって多条同時走行剪断を行うことも
できる。棒材１および走行剪断機２の移動機構、移動刃
６の上下動機構は、上述のとおりである。

【００２１】第１発明装置は、上記のような走行剪断装
置において、移動刃６の上下動機構が移動刃６の下死点
高さを変更可能に構成されている。図１の例において移
動刃６の下死点高さ変更は、クランク１１の回転駆動支
点の上下方向位置をスクリュー１９によって変更するこ
とにより実現できる。スクリュー１９は、ウォームギア
などを介して油圧または電動モーターで回転させること
により、上昇・下降させることができる。このような機
構により移動刃６の下死点を変更することで、上記第１
発明法で説明したとおり、剪断時における移動刃６と剪
断面の焼付きのおそれを解消することができる。

【００２２】第２発明装置は、上記のような走行剪断装
置において、固定刃７上の棒材１を押えつける押え機構
を有し、該押え機構は、押え力を変更可能に構成されて
いる。図１の例では、固定刃７の上方に押え治具８を設
け、油圧シリンダー１８などにより押え治具８を下降さ
せて棒材１を押え付ける。押え治具８としては押えロー
ラーや押え板などを採用できる。

【００２３】このような押え機構および押え力変更機構
によって、固定刃７上の棒材１を棒材１の降伏応力の１
／３〜１倍の力で押え付けることにより、移動刃６によ
る剪断時、棒材１が固定刃７と押え治具８の間に確実に
保持されるので、剪断面の異常変形が抑制され、移動刃
６と剪断面の接触圧が緩和されて焼付くおそれが解消さ
れる。

【００２４】

【実施例】直径５０mmφの低炭素丸鋼（ＪＩＳ Ｇ４０
５１ Ｓ２０Ｃ）について、図２に示すような本発明装
置を図１のような機構により作動させて多条走行剪断を
行った。押え治具８としては、図２に示す移動刃６と同
様のカリバーを有するものを使用し、固定刃７と押え治
具８で丸鋼を丸鋼直径×１０の範囲で挟み付けた。押え
力は丸棒の降伏応力と同じ２３０N/mm² とした。

【００２５】図２において走行剪断機２は、ギア１４に
より図示しない棒材１の長手方向に棒材１と同速度で移
動しつつ、移動刃６を下降させて固定刃７とともに棒材
を剪断し、ついで移動刃６を上昇させ元の位置に戻る。
固定刃７は架台１７に固定され、移動刃６は中間支持体
１５に固定されている。中間支持体１５は、上部支持体
１０に摺動自在に係合し、また伸縮自在な支持枠１６に
よって架台１７に支持されている。

【００２６】移動刃６には図１で示す支持柱１２が取付
けられ（図示せず）、上部支持体１０の下降によって中
間支持体１５を介して支持柱１２に下降動作が付与され
る。移動刃６の下部には該刃６を上方に復帰させるため
のバネ（図示せず）が設けられている。上部支持体１０
はクランク１１によって上下動し、クランク１１は図１
のように、スクリュー１９によって回転駆動支点の上下
方向位置を変更できるようになっている。

【００２７】図１のような誘導加熱コイル９によって丸
鋼を青熱脆性温度域の４００℃に加熱し、該加熱部位を
剪断した。剪断速度は３．０m/sec 、クリアランスは丸
棒直径の１０％以下とし、移動刃６の下死点位置を図３
のａが８mm（丸鋼直径の１６％）となるように調整して
剪断した。剪断結果、剪断面の異常変形は見られず、焼
付きは生じなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明により、丸鋼や角鋼などの棒材
を、圧延ラインや精整ライン、さらには加工ラインなど
で走行中に剪断するにあたり、剪断時の焼付きのおそれ
が解消され、従来は行われていなかった棒材の走行剪断
が実現できる。これにより設備集約が可能となり、生産
性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の例を示す説明図である。

【図２】本発明における走行剪断機の例を示す部分切欠
き斜視図である。

【図３】本発明法の説明図である。

【符号の説明】

１…棒材 ２…走行剪断機 ３…測長ロール ４…前面ピンチロール ５…後面ピンチロール ６…移動刃 ７…固定刃 ８…押え治具 ９…誘導加熱コイル １０…上部支持体 １１…クランク １２…支持柱 １３…支持ロール １４…ギア １５…中間支持体 １６…支持枠 １７…架台 １８…油圧シリンダー １９…スクリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉地 三喜男 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 (72)発明者 佐々木 隆 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 Ｆターム(参考） 3C039 EA12 EA23 3C051 AA05 BB04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒材を長手方向に走行させながら、棒材
   に追従して刃物セットを移動させつつ、刃物セットを構
   成する移動刃の下降動作により棒材を剪断する走行剪断
   方法において、移動刃の下死点を、棒材表面から棒材直
   径の５〜２５％の位置とすることを特徴とする棒材の走
   行剪断方法。
2. 【請求項２】 棒材を長手方向に走行させながら、棒材
   に追従して刃物セットを移動させつつ、刃物セットを構
   成する移動刃の下降動作により棒材を剪断する走行剪断
   方法において、刃物セットを構成する固定刃上の棒材
   を、押え機構により棒材の降伏応力の１／３〜１倍の押
   え力で押えつけることを特徴とする棒材の走行剪断方
   法。
3. 【請求項３】 移動刃と固定刃を有する刃物セットと、
   長手方向に走行する棒材に追従して刃物セットを移動さ
   せる追従移動機構と、移動刃の上下動機構とからなり、
   移動刃の上下動機構は移動刃の下死点高さを変更可能に
   構成されていることを特徴とする棒材の走行剪断装置。
4. 【請求項４】 移動刃と固定刃を有する刃物セットと、
   長手方向に走行する棒材に追従して刃物セットを移動さ
   せる追従移動機構と、移動刃の上下動機構と、固定刃上
   の棒材を押えつける押え機構とからなり、該押え機構
   は、押え力を変更可能に構成されていることを特徴とす
   る棒材の走行剪断装置。