JP2015078044A - 丸鋼鋳片または鋼管の保管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送不良をなくし、騒音を低減する丸ビレットの保管装置を提供する。【解決手段】搬送ローラ上を移動してきた丸鋼鋳片１をその横方向へ蹴り出すキッカと、蹴り出された丸鋼鋳片１を順次備蓄する収納手段５と、収納手段５のキッカ側上端に蹴り出された丸鋼鋳片１を載せ、一端が揺動自在に係止され、他端が昇降自在なシリンダ駆動のアーム４とを具備した保管装置において、蹴り出された丸鋼鋳片１の当たり面となる収納手段５の受け面を階段状にすることでアーム４の降下にしたがって、先行丸ビレット１が順次アーム４上の後続丸ビレット１の上に積み重なるようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、丸鋼鋳片または鋼管の保管装置に係り、特に、継目無鋼管製造工程で、予め素材である多数本の丸鋼鋳片を一時的に保管する装置へ該鋳片を搬入する際のトラブルおよび騒音を防止する技術に関する。

継目無鋼管は、一般に、長尺、かつ中実で、円形断面を有する丸鋼鋳片（丸ビレットという）を素材とし、それに穿孔、圧延を施すことで製造される。そして、その製造工程は、加熱炉、ピアサ、エロンゲータ等の炉や多種の圧延機を使用目的に応じて直列に配設し、供給される丸鋼鋳片を連続的に処理するようになっている。したがって、効率よく継目無鋼管を製造するには、前記処理を開始する前に、予め多数本の丸鋼鋳片を準備しておき、処理が連続的に行えるようにしておくことが必要である。

通常、鋳造工場から送られて来る丸鋼鋳片は、ロング・ビレットと呼ばれ、実際に１本の継目無鋼管を製造するに必要な長さ（カット・ビレットと呼ばれ、１．１〜３．６ｍ程度の長さ）より、かなり長いものである（例えば、外径１４０〜２７０ｍｍで、長さは４．５〜１２．５ｍある）。そのため、従来より、このロング・ビレットを所定の長さに切断してから、クレードルと呼ばれる備蓄用の収納手段へ搬入し、ある本数が溜まるまで一時的に保管するようにしている。備蓄した丸ビレットは、その後収納手段より順次切り出され、前記継目無鋼管の製造工程へ搬出される。

ところで、所定長さに切断された丸ビレットは、前記収納手段へ連続的に搬入する必要がある。以前は、収納手段の上方にある開口部近傍に丸ビレットを半径方向へ蹴り出すキッカなる装置を取り付けた保管装置が実用化されていた。しかし、この装置では、丸ビレットがかなりの距離、その軸に対して横方向に飛躍してから収納手段内に落下するので、著しい騒音が発生したり、他の機械、装置等へ衝撃を与え、それらが劣化するという別の問題が生じていた。そこで、図１に示すように、搬送ローラ２上を移動してきた丸ビレット１を、その横方向へ蹴り出すキッカ３と、蹴り出された丸ビレット１を順次備蓄する収納手段５と、該収納手段５のキッカ３側上端に、蹴り出された丸ビレット１を載せ、一端が揺動自在に係止され、他端が昇降自在なシリンダ駆動のアーム４とを備えた保管装置が考えられ、その効率的な運転方法も特許文献１に開示されている。これによると、蹴り出された丸ビレット１が収納手段５に直接落下することがなく、アーム４に乗ったままの状態で収納手段５に降下するので、騒音の発生頻度や衝撃が以前の自然落下方式に比べかなり低減するようになった。

特開２００１−９７５５７６号公報

しかしながら、前記保管装置であっても、クレードルの受け面が平滑な曲面であったため、アームを降下させても載っていた丸ビレットが崩れずにそのままの状態でアーム上に残り、後続の丸ビレットが停滞して搬送不良となる（図２（ａ）参照）か、または、アーム上の先行丸ビレットの先まで落下して騒音の原因となる（図２（ｂ）参照）などの問題が発生する場合があった。

本発明は、上述の課題を解決し、備蓄が安定し、騒音が低減できる保管装置を提供することを目的としてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１）搬送ローラ上を移動してきた丸鋼鋳片を、その横方向へ蹴り出すキッカと、蹴り出された丸鋼鋳片を順次備蓄する収納手段と、該収納手段のキッカ側上端に、蹴り出された丸鋼鋳片を載せ、一端が揺動自在に係止され、他端が昇降自在なシリンダ駆動のアームとを具備した保管装置において、
前記蹴り出された丸鋼鋳片の当たり面となる前記収納手段の受け面を階段状としたことを特徴とする保管装置。

（２）前記受け面の各段の高さＨ、奥行きＬが下記式を満足することを特徴とする（１）に記載の保管装置。
記
ａ ≦ ｂ×（Ｎ−１）× sinθ
Ｄ ≦ Ｈ ≦ １．５×Ｄ
ここで、Ｄ：丸鋼鋳片の外径、
Ｎ：アーム上に並んでいる丸鋼鋳片の数
α＝sin^-1（１−２Ｌ／Ｄ）、θ：アームの傾斜角、
ａ＝Ｄ／２−Ｌ、ｂ＝（Ｄ／２）× cos（θ＋α）、
（３）前記丸鋼鋳片に代え、鋼管とする（１）または（２）に記載の保管装置。

本発明によれば、丸ビレットを収納手段に備蓄する際に発生していた、搬送不良が無くなるとともに、騒音が低減でき、安定した操業が可能となった。

従来の保管装置を示す模式図 従来の保管装置で発生する問題例を模式的に示した図 本発明に係る保管装置を示す模式図 本発明を適用した場合の、丸鋼鋳片の備蓄過程を示す模式図 本発明に係る段に引掛った丸ビレットに働く段の角を支点とした回転モーメントを示す模式図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
まず、従来の保管装置を図１に示し、その運転状況について述べる。
一般に、収納手段５の側方には、所定長さに切断された丸ビレット１を搬送してくる搬送ローラ２の群が配設されてある。該搬送ローラ群の上を連続的に搬送されてきた丸ビレット１は、前記収納手段５の横で走行を停止され、その横方向に順次キッカ３で蹴り出される。蹴り出された丸ビレット１は、キッカ３側に昇降自在に一端を係止されたアーム４の上に載せられ、該アーム４の傾斜（丸ビレットが自転するよう、水平より数度傾斜している）に沿って他端側へ移動する。したがって、アーム４の上には、丸ビレット１の列が形成される。アーム４上の丸ビレット１がある所定量に達した段階で、アーム４の傾斜（姿勢）を変えるシリンダ６の操作が行われ、アーム４の先端が降下することによって、後続の丸ビレット１が前記丸ビレット１の列上に落下し、順次収納手段５に堆積する。なお、キッカ３やアーム４は、丸ビレット１の搬送ラインに対して複数設けられる。そのため、収納手段５は、キッカ３、アーム４、シリンダ６等と互いに干渉しないよう、その側面（図１で紙面に垂直方向の面）は壁状ではなく、間隙のある柱状部材で形成されている。

しかしながら、上記のような従来装置では、アーム４を降下させても載っていた丸ビレット１が崩れずに列状の状態でアーム４上に残り、図２（ａ）に示すように、後続の丸ビレットが停滞して搬送不良となる場合があった。また、図２（ｂ）に示すように、アーム４を最下点まで降下させた状態で、後続の丸ビレットがアーム４上の先行丸ビレットの先まで落下して騒音を発生する問題があった。

そこで、本発明者らは、蹴り出された丸ビレットの受け面となる収納手段（クレードル）の当たり面の形状に着目し、前記当たり面を階段状にすることで前記アームの降下にしたがって、先行丸ビレットが順次アーム上の後続丸ビレットの上に積み重なるという作用を見出した。
すなわち、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、アーム４の上に丸ビレット１が一列に並んだ状態でアーム４の先端を降下させると、アーム４の最先端にある１本目の丸ビレットが１段目に引掛り、２本目の丸ビレットに乗り上げる。更にアーム４の先端が降下すると、２本目の丸ビレットが２段目に引掛り、３本目の丸ビレットに乗り上げる。以下同様にｎ本目の丸ビレットが（ｎ＋１）本目の丸ビレットに乗り上げ、アーム４の先端が最下点になった時にはクレードル内の丸ビレットは崩れて積まれた状態となっている。

次に、上記作用を具現化するために必要な、クレードルの当たり面に設けた段の形状と蓄積される丸ビレットの径との関係について、図５を参照して説明する。

前記段の高さをＨ、奥行きをＬとし、丸ビレットの外径をＤ、重量をＷ、アーム４の傾斜角（アーム４が水平方向となす角度）をθ、前記アーム４上に並んでいる丸ビレットの数をＮとした場合、図５に示すように、アーム先端の丸ビレット１１が前記段の角に引掛った時に該丸ビレット１１に働く前記段の角Ａを支点とする回転モーメントのバランスは次の式で表される。
ａ×Ｗ ＝ ｂ×（Ｎ−１）×Ｗ×sinθ
すなわち、
ａ ＝ ｂ×（Ｎ−１）×sinθ
ここで、ａは、前記段の角Ａと前記丸ビレット１１に働く重力（Ｗ）の作用線との距離であり、ｂは、前記段の角Ａと後続の丸ビレット群が前記丸ビレット１１をアームの傾斜角に沿って押す力（（Ｎ−１）×Ｗ×sinθ）の作用線との距離である。
ａ＝Ｄ／２−Ｌ、ｂ＝（Ｄ／２）× cos（θ＋α）、
α＝sin^-1（２×ａ／Ｄ）＝sin^-1（１−２Ｌ／Ｄ）、

したがって、アームの先端をさらに下げた時（アームの傾斜角を大きくした時）に、前記段に引掛っていたアーム先端の丸ビレット１１の下に後続の丸ビレット１２が潜り込み、前記丸ビレット１１が後続の丸ビレット１２の上に重なるようになるのは、図５で前記丸ビレット１１に働く左回りの回転モーメントが右回りの回転モーメント以上となっている場合であり、次式
ａ ≦ ｂ×（Ｎ−１）×sinθ <１>
が成立する場合である。

さらに、上に重なった前記丸ビレット１１が右方向に転動し、アーム上に並んでいる後続で先頭の丸ビレット１２と後続で２番目の丸ビレット１３の上に重なるようになるためには、段の高さＨが
Ｈ ≧Ｄ <２>
を満足することが望ましい。

したがって、前記段の高さＨおよび奥行きＬは、上記式<１>と式<２>を満足することが好ましい。さらに、保管本数の確保および落下による騒音と衝撃防止のため、前記段の高さＨは、上記式<２>を満足する範囲で出来るだけ小さいことが好ましく、Ｈ≦１．５×Ｄとすることが好ましい。

上記した本発明に係る保管装置（段の高さＨ＝２５９ｍｍ、段の奥行きＬ＝６８ｍｍ）を採用して、丸ビレットの備蓄作業を行い、その効果を確認した。対象とした丸ビレットは、鋼種が高合金鋼で、外径１９０ｍｍである。また、前記保管装置の１段目に丸ビレットが掛かる時のアームの傾斜角は２３度、アーム上に並ぶ丸ビレット本数は５本である。
その結果、本発明によれば、丸ビレットが停滞するという搬送不良もなく、騒音の異常発生もなかった。

以上、丸ビレットを備蓄対象材として記述したが、本発明に係る備蓄対象材は丸ビレットに限定されるものではなく、鋼管等、断面形状が円形の長尺材の保管装置として適用することが出来る。

１ 丸ビレット
２ 搬送ローラ
３ キッカ
４ アーム
５ 収納手段（クレードル）
６ シリンダ
Ｈ 段の高さ
Ｌ 段の奥行き
Ｄ 丸ビレットの外径
Ｗ 丸ビレットの重量
Ａ 段の角
θ アームの傾斜角（水平方向となす角）

Claims (3)

1. 搬送ローラ上を移動してきた丸鋼鋳片を、その横方向へ蹴り出すキッカと、蹴り出された丸鋼鋳片を順次備蓄する収納手段と、該収納手段のキッカ側上端に、蹴り出された丸鋼鋳片を載せ、一端が揺動自在に係止され、他端が昇降自在なシリンダ駆動のアームとを具備した保管装置において、
   前記蹴り出された丸鋼鋳片の当たり面となる前記収納手段の受け面を階段状としたことを特徴とする保管装置。
2. 前記受け面の各段の高さＨ、奥行きＬが下記式を満足することを特徴とする請求項１に記載の保管装置。
   記
   ａ ≦ ｂ×（Ｎ−１）× sinθ
   Ｄ ≦ Ｈ ≦ １．５×Ｄ
   ここで、Ｄ：丸鋼鋳片の外径、
   Ｎ：アーム上に並んでいる丸鋼鋳片の数
   α＝sin^-1（１−２Ｌ／Ｄ）、θ：アームの傾斜角、
   ａ＝Ｄ／２−Ｌ、ｂ＝（Ｄ／２）× cos（θ＋α）、
3. 前記丸鋼鋳片に代え、鋼管とする請求項１または２に記載の保管装置。

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