JP2017056491A

JP2017056491A - スラブの表面手入れ方法

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Publication number: JP2017056491A
Application number: JP2015180335A
Authority: JP
Inventors: 承一郎廣池; Shoichiro Hiroike; 山下　浩二; Koji Yamashita; 浩二山下; 松本　卓也; Takuya Matsumoto; 卓也松本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-14
Also published as: JP6413991B2

Abstract

【課題】フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の酸化スケールや表面疵の除去を確実に行いながら、加工段差量を極力小さくしつつ、ストローク数の膨大化を回避して、表面手入れ能率の低下を抑止することができるスラブの表面手入れ方法を提供する。
【解決手段】フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の高さ位置の変動を測定しておき、工具幅方向での加工深さが予め定めた範囲内に収まるように、各ストロークにおけるフライス工具の底面の高さ位置と加工幅を決定して、フライス加工を行った後、工具幅方向の加工段差量が予め定めた上限値を超えている個所に対して、追加のフライス加工を行って、工具幅方向の加工段差量が予め定めた上限値以下になるようにすることを特徴とするスラブの表面手入れ方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、スラブ表面に生じる酸化スケールや表面疵を取り除くスラブの表面手入れ方法に関するものである。

一般的に、鋼板（厚板、薄板）は連続鋳造スラブや分塊スラブを素材とし、熱間圧延や冷間圧延を行って製造されるが、この際、スラブ表面に酸化スケール層や表面疵を残したまま圧延を行うと、製品の表面性状の悪化や表面疵が生じる原因となる。

そこで、従来は、特許文献１に示されるように、グラインダーを用いてスラブ表面を砥石で研削して、スラブ表面の酸化スケール層や表面疵を除去するスラブ表面手入れが行われている。

また、特許文献２に示されるように、プラノミラ等の工作機械を用いてスラブ表面をフライス工具で切削して、スラブ表面の酸化スケール層や表面疵を除去するスラブ表面手入れが行われている。

特開昭５１−１８９３７号公報特開平９−１０８７２５号公報

特許文献１に記載のような、グラインダーによる研削加工でスラブ表面手入れを行う方法は、小さな幅の砥石で繰り返してスラブ表面を研削加工することにより、徐々に表面手入れ深さを増やしていくという加工特性上、特許文献２に記載のような、フライス工具による切削加工でスラブ表面手入れを行う方法に比べて、能率が低いということや、手入れ除去したスラブ表面部分が砥石の砥粒と混ざり合って粉塵化し、産業廃棄物となってしまうという問題がある。

そこで、最近は、上記のような問題を考慮して、フライス工具による切削加工（フライス加工）でスラブ表面手入れを行う方法が一般的である。

しかしながら、フライス加工によってスラブ表面手入れを行う方法にも、以下のような問題がある。

すなわち、フライス加工によってスラブ表面手入れを行う場合は、スラブの一端から他端（例えば、スラブ長手方向の先端から後端、あるいは、スラブ幅方向の右端から左端）に向かってフライス工具を進行させてスラブ表面の切削加工を行う動作（以下、「ストローク」と呼ぶ）を行った後、工具幅方向（フライス工具の進行方向と直交する水平方向）にフライス工具を移動させて、次のストロークを行うという工程を繰り返して、スラブ表面全面の切削加工を行う。

一方、実際のスラブは熱歪み等による表面うねり（表面の高さ位置の変動）があり、スラブ表面はフライス工具の底面（水平）に対して平行ではない。フライス工具の進行方向（工具進行方向）については、加工深さ（表面手入れ深さ）が均一になるように、スラブの表面形状（表面の高さ位置の変動）に倣って切削加工を行うことが可能であるが、工具幅方向については、スラブの表面形状（表面の高さ位置の変動）に倣って切削加工を行うことは原理的には可能であるとしても、実際の運用上は困難である。すなわち、例えば、スラブの表面うねりに対して十分に小さい径のフライス工具を使用して切削加工を行えば、工具幅方向に関しても一定程度は倣うことが可能であるが、その場合は１回のストローク当りの切削加工面積が小さくなることから、ストローク数が膨大になって、切削加工に要する時間が増大し、表面手入れ能率の低下につながるからである。

そのため、表面手入れ能率を確保できるように直径の大きなフライス工具を用いて表面にうねりのあるスラブの切削加工を行うと、工具の幅方向の加工深さ（表面手入れ深さ）が不均一になって、切削加工後のスラブ表面に段差が発生し、この加工段差が酸化スケールおよび表面疵の残存や圧延品質の悪化につながる可能性がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の酸化スケールや表面疵の除去を確実に行いながら、加工段差量を極力小さくしつつ、ストローク数の膨大化を回避して、表面手入れ能率の低下を抑止することができるスラブの表面手入れ方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の高さ位置の変動を測定しておき、工具幅方向での加工深さが予め定めた範囲内に収まるように、各ストロークにおけるフライス工具の底面の高さ位置と加工幅を決定して、フライス加工を行った後、工具幅方向の加工段差量が予め定めた上限値を超えている個所に対して、追加のフライス加工を行って、工具幅方向の加工段差量が予め定めた上限値以下になるようにすることを特徴とするスラブの表面手入れ方法。

［２］各ストロークにおけるフライス工具の底面の高さ位置と加工幅から、工具幅方向の加工段差が発生する位置と加工段差量を予測計算して、追加のフライス加工が必要になる個所とその際の加工深さを事前把握しておくことを特徴とする前記［１］に記載のスラブの表面手入れ方法。

［３］フライス工具にヒール角を付与した場合、フライス工具のヒール角により生じる円弧形状の加工段差とフライス工具の切込角により生じる加工段差を区別し、それぞれに加工段差量の上限値を定めることを特徴とする前記［１］または［２］に記載のスラブの表面手入れ方法。

本発明においては、フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の酸化スケールや表面疵の除去を確実に行いながら、加工段差量を極力小さくしつつ、ストローク数の膨大化を回避して、表面手入れ能率の低下を抑止することができる。

本発明の実施形態において用いるスラブ表面手入れ装置の正面図である。本発明の実施形態において用いるスラブ表面手入れ装置の斜視図である。スラブ表面手入れの加工パターンの一例を示す図である。スラブ表面手入れの加工パターンの他の例を示す図である。スラブ表面手入れの加工パターンの他の例を示す図である。従来技術の問題点を示す図である。フライス工具にヒール角を付与した場合の工具軌跡を示す図である。フライス工具にヒール角を付与した場合の加工段差を示す図である。本発明の実施形態２を示す図である。本発明の実施形態２を示す図である。

本発明の実施形態（実施形態１、実施形態２）を図面に基づいて説明する。

まず、本発明の実施形態で用いるスラブ表面手入れ装置について説明する。図１、図２は、本発明の実施形態で用いるスラブ表面手入れ装置を示す図であり、図１は正面図、図２は斜視図である。

図１、図２に示すように、このスラブ表面手入れ装置１０は、対象となるスラブ１（長さＬ、幅Ｗ、厚さＴ）を固定するスラブ固定ベッド１１と、門型フレーム１２（上部フレーム１２ａ、支柱１２ｂ）と、両側の支柱１２ｂ間にわたって架けられたクロスレール１５と、クロスレール１５に設置されたフロントヘッド１６と、フロントヘッド１６に取り付けられた主軸１７、主軸１７に取り付けられた回転軸１８と、回転軸１８に固定されたフライス工具１９と、フロントヘッド１６においてフライス工具１９の前方に取り付けられた非接触式センサ２０とを備えている。

そして、支柱１２ｂは、支柱移動レール１４に沿ってスラブ固定ベッド１１の長手方向（図１において紙面に対し垂直方向：Ｘ方向）に移動する。また、フロントヘッド１６はクロスレール１５に沿ってスラブ固定ベッド１１の幅方向（図１において紙面の左右方向：Ｙ方向）に移動する。また、主軸１７は上下方向（Ｚ方向）に移動する。

これによって、フライス工具１９が回転しながら、上下方向（Ｚ方向）、スラブ固定ベッド１１の長手方向（Ｘ方向）、スラブ固定ベッド１１の幅方向（Ｙ方向）に移動することにより、スラブ１表面のフライス加工（表面手入れ）を行う。

なお、非接触式センサ２０は、スラブ１表面の高さ位置の変動を測定するものであり、例えばレーザー距離計の場合、測定光幅がスラブ１の幅方向に存在する圧延痕（オシレーションマーク）に対して直交する向き、すなわちスラブ長手方向（Ｘ方向）に対して平行になる向きに取り付ける。

そして、このスラブ表面手入れ装置１０を用いてスラブ１表面を切削加工する際の加工パターンを図３〜図５に示す。

図３は、スラブ１の長手方向に向かって常に同一方向のストロークで切削加工するパターンであり、図４は、スラブ１の長手方向に向かって交互に異なる方向のストロークで切削加工するパターンである。また、図５は、スラブ１の幅方向に向かって切削加工するパターンである。

ここで、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示しているように、そのストロークによって切削加工される工具幅方向（フライス工具１９の進行方向と直交する水平方向）の量を当該ストロークの加工幅Ｓとする。

なお、スラブ１表面の傾斜（下り坂）がフライス工具１９の底面を擦らないようにするために、フライス工具１９の進行方向に向かってフライス工具１９の回転軸１８を所定の角度だけ傾けることがあり、この角度をヒール角と呼んでいる。このようなヒール角が付与されている場合に、図４のように交互に異なる方向のストロークにより切削加工するパターンは行うことができず、図３の用に同一方向のストロークにより切削加工するパターンのみとなる。

次に、前述したような、従来のフライス加工によるスラブ表面手入れの問題点を図６に基づいて再度説明する。

図６（ａ）に示すように、実際のスラブ１は熱歪み等による表面うねり（表面の高さ位置の変動）があり、スラブ１表面はフライス工具１９の底面（水平）に対して平行ではない。フライス工具１９の進行方向については、加工深さ（表面手入れ深さ）が均一になるように、スラブの表面形状（表面の高さ位置の変動）に倣って切削加工を行うことが可能であるが、工具幅方向については、図６（ａ）に破線で示すような、スラブ１の表面形状（表面の高さ位置の変動）に倣った理想的な切削軌跡で切削加工を行うことは困難であり、加工深さ（表面手入れ深さ）δが不均一になって、図６（ｂ）〜（ｅ）に示すように、隣り合う加工部間で加工段差２が生じる。また、実際にはスラブ幅方向のうねりはスラブ長手方向に一様ではなく、図６（ｆ）に示すようにスラブ上面上の加工段差２の大きさ（加工段差量ｄ）はまちまちである。

そして、上記のようにして生じた加工段差量ｄが大きい個所については、圧延品質の悪化につながる可能性があった。

このような従来技術の問題点に鑑みて、本発明の実施形態においては、加工深さδが予め定めた範囲内に収まるようにして、スラブ１表面のフライス加工を行った上で、工具幅方向の加工段差量ｄが予め定めた上限値ｄａを超えている個所に対して、追加でフライス加工による部分手入れを行うことにより、加工段差量ｄを上限値ｄａ以下に抑えるようにしている。

ここで、予め定める加工深さδの範囲については、当該スラブ１表面の酸化スケールや表面疵の状態に基づいて、目標加工深さδｓ（例えば、１．０ｍｍ〜５．０ｍｍの間のある値）を設定し、加工深さδの範囲として、０．９δｓ≦δ≦１．１δｓとすればよい。

また、予め定める加工段差量ｄの上限値ｄａについては、圧延品質等を考慮して定めればよく、例えば、１．２ｍｍ〜１．８ｍｍの間のある値とすればよい。

そして、前述したように、フライス工具１９にヒール角βを付与する場合があるので、その場合について、以下に述べる。

通常、図７（ａ）に示すように、フライス工具１９には切込角αが付与されているが、図７（ｂ）に示すように、ヒール角βも付与されている場合がある。

その場合には、図７（ｃ）に示すように、工具幅方向でみたフライス工具１９の軌跡は、切込角αによる直線状の軌跡と、ヒール角βによる円弧状の軌跡とで構成される。

そして、図８（ａ）に示すように、スラブの表面うねりが小さい場合は、ヒール角βによる円弧状の加工段差（加工段差量ｄ１）が生じ、図８（ｂ）に示すように、スラブの表面うねりが大きい場合は、ヒール角βによる円弧状の加工段差（加工段差量ｄ１）に加えて、切込角αによる直線状の加工段差（加工段差量ｄ２）が生じる。

そこで、本発明の実施形態においては、フライス工具１９にヒール角βが付与されている場合は、ヒール角βによる加工段差量ｄ１の上限値ｄ１ａと、切込角αによる加工段差量ｄ２の上限値ｄ２ａとを予め定めておき、加工段差量ｄ１、ｄ２が予め定めた上限値ｄ１ａ、ｄ２ａを超えている個所に対して、追加でフライス加工による部分手入れを行うことにより、加工段差量ｄ１、ｄ２を上限値ｄ１ａ、ｄ２ａ以下に抑えるようにしている。

なお、加工段差量ｄ１、ｄ２の上限値ｄ１ａ、ｄ２ａについては、圧延品質等を考慮して定めればよく、例えば、ｄ１ａは３ｍｍ〜６ｍｍの間のある値、ｄ２ａは１ｍｍ〜３ｍｍの間のある値とすればよい。

以下に、本発明の実施形態の詳細について述べる。なお、ここでは、図３、図４に示したように、スラブ１の長手方向をフライス工具１９の進行方向としているが、図５に示したように、スラブ１の幅方向をフライス工具１９の進行方向とする場合でも同様に適用することができる。

［実施形態１］
本発明の実施形態１は、フライス工具１９にヒール角が付与されていない場合である。この実施形態１においては下記の手順でフライス加工によってスラブ表面手入れを行う。

（Ｓ１）まず、支柱１２ｂをスラブ長手方向（Ｘ方向）に走行させて、非接触式センサ２０によってスラブ１の長手方向表面形状（長手方向の表面の高さ位置の変動）を測定する。これをスラブ幅方向（Ｙ方向）に非接触式センサ２０を移動させて繰り返し、スラブ１の表面形状（表面の高さ位置の変動）を得る。

（Ｓ２）次に、測定したスラブ１の表面形状に基づいて、加工深さδが予め定めた範囲内（例えば、δｓ＝３．０ｍｍ、０．９δｓ≦δ≦１．１δｓ）に収まるように、各ストロークにおける加工深さδ（正確には、フライス工具１９底面の高さ位置）と加工幅Ｓを決定して、スラブ１表面のフライス加工を実施する。

その際に、各ストロークにおけるフライス工具の底面の高さ位置と加工幅Ｓから、工具幅方向の加工段差２が発生する位置と加工段差量ｄを予測計算して、追加のフライス加工が必要になる個所とその際の加工深さを事前把握しておく。

（Ｓ３）そして、工具幅方向の加工段差量ｄが予め定めた上限値ｄａを超えている個所があれば、その個所に対して、追加でフライス加工による部分手入れを行うことにより、加工段差量ｄを上限値ｄａ以下になるようにする。

このようにして、この実施形態１においては、フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の酸化スケールや表面疵の除去を確実に行いながら、加工段差量を極力小さくしつつ、ストローク数の膨大化を回避して、表面手入れ能率の低下を抑止することができる。

［実施形態２］
本発明の実施形態２は、フライス工具１９にヒール角が付与されている場合である。

図９、図１０は、この実施形態２においてスラブ表面手入れ方法の手順を示す図であり、図９は処理フロー、図１０は処理フローを具体化した図である。また、スラブ鋼種や寸法および切削条件、段差許容値、測定条件等の例を表１に示す。

そして、図９、図１０に示すように、この実施形態２においては下記の手順でフライス加工によってスラブ表面手入れを行う。

（Ｐ１）スラブ表面のフライス加工を行う際の切削条件、フライス工具条件、ヒール角を入力する。

（Ｐ２）次に、加工段差量ｄ１、ｄ２の上限値（許容値）ｄ１ａ、ｄ２ａを入力する。

（Ｐ３）そして、図１０（ａ）に示すように、フロントヘッド１６に取り付けた非接触式センサ（距離計）２０をスラブ長手方向（Ｘ方向）に走行させて、スラブ１の長手方向表面形状（長手方向の表面の高さ位置の変動）を測定する。なお、この際の測定間隔は例えば４００ｍｍ間隔とし、非接触式センサ２０がスラブ１長手方向端部まで測定を終えたら、スラブ１幅方向に例えば２５０ｍｍ移動させ、再び反対側のスラブ１長手方向端部まで走行させて、スラブの１の長手方向形状を測定する。これを繰り返して、一方のスラブ１幅方向端部から他方のスラブ１幅方向端部まで測定を行い、スラブ１表面形状の計測を完了する。なお、スラブ１の表面変動が大きい場合は測定間隔を短くしても良い。

（Ｐ４）次に、図１０（ｂ）に示すように、測定したスラブ１の表面形状と予め設定した切削条件（表１）に基づいて、スラブ１表面のフライス加工を実施する。なお、ここでは、フライス工具１９にヒール角βを付与しているため、スラブ１長手方向の内の一方向でのみフライス加工を行う。

（Ｐ５）次に、図１０（ｃ）に示すように、測定スラブ形状と工具形状、切削条件、ヒール角から加工段差量ｄ１、ｄ２を計算し、加工段差量ｄ１、ｄ２が上限値（許容値）ｄ１ａ、ｄ２ａ以下（ｄ１≦ｄ１ａ、ｄ２≦ｄ２ａ）であるか否かの判定を行う。Ｙｅｓ（全ての個所で加工段差量ｄ１、ｄ２が上限値ｄ１ａ、ｄ２ａ以下）の場合は、（Ｐ８）にて加工完了となる。一方、Ｎｏ（加工段差量ｄ１、ｄ２が上限値ｄ１ａ、ｄ２ａ超えている個所がある）の場合は、（Ｐ７）に移る。

（Ｐ７）図１０（ｄ）に示すように、加工段差量ｄ１、ｄ２が上限値ｄ１ａ、ｄ２ａ超えている個所に対して、追加でフライス加工による部分手入れを行うことにより、加工段差量ｄ１、ｄ２を上限値ｄ１ａ、ｄ２ａ以下になるようにする。この際のフライス工具は上記（Ｐ４）で使用した工具（例えば、Φ３００ｍｍの工具）のままでも良いが、好ましくはより径の小さい工具（例えば、Φ２００ｍｍ以下の工具）である方が歩留まりの観点からも良い。

このようにして、この実施形態２においては、ヒール角を付与したフライス工具によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の酸化スケールや表面疵の除去を確実に行いながら、加工段差量を極力小さくしつつ、ストローク数の膨大化を回避して、表面手入れ能率の低下を抑止することができる。

１スラブ
２加工段差
１０スラブ表面手入れ装置
１１スラブ固定ベッド
１２門型フレーム
１２ａ門型フレームの上部フレーム
１２ｂ門型フレームの支柱
１４支柱移動レール
１５クロスレール
１６フロントヘッド
１７主軸
１８回転軸
１９フライス工具
２０非接触式センサ

Claims

フライス加工によってスラブの表面手入れを行う際に、スラブ表面の高さ位置の変動を測定しておき、工具幅方向での加工深さが予め定めた範囲内に収まるように、各ストロークにおけるフライス工具の底面の高さ位置と加工幅を決定して、フライス加工を行った後、工具幅方向の加工段差量が予め定めた上限値を超えている個所に対して、追加のフライス加工を行って、工具幅方向の加工段差量が予め定めた上限値以下になるようにすることを特徴とするスラブの表面手入れ方法。
各ストロークにおけるフライス工具の底面の高さ位置と加工幅から、工具幅方向の加工段差が発生する位置と加工段差量を予測計算して、追加のフライス加工が必要になる個所とその際の加工深さを事前把握しておくことを特徴とする請求項１に記載のスラブの表面手入れ方法。
フライス工具にヒール角を付与した場合、フライス工具のヒール角により生じる円弧形状の加工段差とフライス工具の切込角により生じる加工段差を区別し、それぞれに加工段差量の上限値を定めることを特徴とする請求項１または２に記載のスラブの表面手入れ方法。