JP4175628B2

JP4175628B2 - 金属材切断用砥石及び金属材切断方法

Info

Publication number: JP4175628B2
Application number: JP2003100347A
Authority: JP
Inventors: 明仁古田
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004306172A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材切断方法と、この切断方法に適した砥石とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
条鋼の一種である棒鋼の製造方法として、熱間圧延による方法が広く知られている。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て得られた素材（ビレット）が、加熱炉によって加熱される。次に、このビレットに、多段の圧延機によって熱間圧延が施される。熱間圧延によってビレットは細径化し、且つ長尺化する。こうして、圧延材が得られる。圧延材は、圧延ライン進行中に、フライングシャーにて所定長さ（最終製品の数倍の長さ）に切断される。その後圧延材は冷却床に置かれ、空冷される。空冷後の圧延材はローラテーブル（「ランアウトテーブル」とも称されている）によってコールドシャーに搬送され、所定長さ（最終製品の長さ）に切断されて棒鋼が得られる。
【０００３】
コールドシャーによる切断では、圧延材は押し切りされるので、切断面は平坦ではない。このことは、棒鋼の品質を低下させ、質量をばらつかせる。品質向上等の観点から、一部の圧延材では、エメリー切断機による切断がなされている。このエメリー切断機は、回転砥石を備えている。図３（ａ）はこの砥石１と圧延材３とが示された正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部が圧延材３の温度分布を示すグラフと共に示された拡大図である。エメリー切断機では、砥石１が回転しつつ、この砥石１が圧延材３に押しつけられることにより、圧延材３が研削切断される。
【０００４】
図３に示されるように、切断箇所の前端側３ｆは、後端側３ｂよりも短いのが一般的である。エメリー切断機の切断では、摩擦熱が発生する。この熱は、後端に向けては後端側３ｂを通じて十分に伝導されるが、前端に向けての熱伝導は前端側３ｆが短いことに起因して不十分である。従って、図３（ｂ）のグラフに示されるように、圧延材３の温度分布は、砥石１を中心として非対称である。低温である後端側３ｂは、高温である前端側３ｆよりも硬い。換言すれば、切断中の圧延材は硬度分布を有する。この硬度分布に起因して、図４（ａ）に示されるように、砥石１には偏摩耗が生じる。具体的には、後端側（図４（ａ）における左側）の摩耗量が、前端側の摩耗量よりも多くなる。
【０００５】
偏摩耗が生じた砥石１が使用され続けると、図４（ｂ）に示されるように、切断面５が圧延材３の長手方向に対して傾斜してしまう。傾斜を防止するには、頻繁に砥石１が取り替えられる必要がある。頻繁な取り替えは、生産性を低下させ、製造コストを押し上げる。特に、クロップ切断の際には、圧延材３の前端側３ｆが極端に短いことに起因して前端側３ｆと後端側３ｂとの温度差が大きく、砥石１の偏摩耗が助長される。
【０００６】
砥石の耐久性向上が意図された工夫も提案されている。特公昭６１−３３６６８号公報には、ガラス繊維製のネットが積層されることで耐久性が高められた砥石が開示されている。特開２００１−３４１０７６公報には、表面に電着層が形成されることで耐久性が高められた砥石が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭６１−３３６６８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４１０７６公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これら耐久性に優れた砥石であっても偏摩耗は生じるので、切断面の傾斜は防止されがたい。本発明の目的は、偏摩耗が生じにくい金属材切断用砥石の提供にある。他の発明の目的は、切断面の傾斜が生じにくい金属材切断方法の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る金属材切断用砥石は、実質的に円盤状である。この砥石は、第一の層とこの第一の層よりも耐摩耗性に優れた第二の層とを備えている。この第一の層と第二の層とは、軸方向に積層されている。被研削材のうち低硬度な側に第一の層が当接し、高硬度な側に第二の層が当接するように砥石が用いられれば、砥石の偏摩耗が抑制される。
【００１０】
他の発明に係る金属材切断方法は、
（１）長尺の金属材が得られる工程
及び
（２）この金属材が、前端から所定距離の地点で、回転砥石を備えたエメリー切
断機によって切断される工程
を含んでいる。この回転砥石は、実質的に円盤状である。この砥石は、第一の層とこの第一の層よりも耐摩耗性に優れた第二の層とを備えている。この第一の層と第二の層とは、軸方向に積層されている。第一の層は、金属材の前端側に位置する。この製造方法では、金属材の切断面の傾斜が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１２】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る金属材切断用砥石１０が示された斜視図であり、図１（ｂ）はその拡大鉛直断面図である。この砥石１０は実質的に円盤状であり、回転軸が通されるための軸穴１２を備えている。この砥石１０は、第一層１４、境界層１６及び第二層１８を備えている。第一層１４及び第二層１８は、境界層１６を介して軸方向（図１における左右方向）に積層されている。第一層１４及び第二層１８は、多数の砥粒がバインダーによって結合された組織を有する。この組織には、気孔が含まれる。砥粒の種類としては、酸化アルミニウム砥粒、白色酸化アルミニウム砥粒、炭化ケイ素砥粒及び緑色炭化ケイ素砥粒が例示される。バインダーの種類としては、ビトリファイドバインダー、シリケートバインダー、レジノイドバインダー及びラバーバインダーが例示される。第二層１８は、第一層１４よりも耐摩耗性に優れている。典型的な境界層１６としては、ガラス繊維製のネットが挙げられる。
【００１３】
図２は、図１の砥石１０が用いられた切断方法における切断工程の様子が示された正面図である。この図２には、砥石１０、丸棒状の圧延材２０及び回転軸２２が示されている。圧延材２０は、この切断工程に先立つ多段の熱間圧延によって得られたものである。軸穴１２（図１参照）に通された回転軸２２の回転に応じ、砥石１０も回転している。砥石１０と圧延材２０とは、当初は図２（ａ）に示されるように離間している。図２（ａ）に示された状態から、砥石１０が徐々に降下する。降下により、砥石１０の外周面が圧延材２０に当接する。砥石１０がさらに降下し続けることで、圧延材２０が研削される。研削が進行することで、図２（ｂ）に示されるように、圧延材２０から前端側２０ｆ（典型的にはクロップ）が切り落とされる。圧延材２０のうち残余の部分は、後端側２０ｂである。このような研削切断が繰り返されることで、所定長さの条鋼が得られる。
【００１４】
研削により、摩擦熱が発生する。熱は、研削中に圧延材２０の前端及び後端に向かって伝導する。前端側２０ｆは短いので、鋼と空気の熱伝導率の相違に起因して、前端側２０ｆは後端側２０ｂよりも高温になる。換言すれば、研削中の圧延材２０には、温度分布が存在する。この温度分布がある状態では、前端側２０ｆは易研削材であり、後端側２０ｂは難研削材である。研削中、前端側２０ｆには第一層１４が当接し、後端側２０ｂには第二層１８が当接する。難研削材である後端側２０ｂに耐摩耗性に優れた第二層１８が当接することにより、第二層１８の摩耗が抑制される。この砥石１０では、偏摩耗が生じにくい。偏摩耗がない砥石１０によって圧延材２０が切断されると、切断面の傾斜が生じない。この切断方法により、切断面２４が軸方向に対してほぼ垂直（例えば傾斜角度が０．６５°以下）である条鋼が得られうる。
【００１５】
砥石１０の偏摩耗抑制の観点から、第一層１４の材質の摩耗指数Ａに対する第二層１８の材質の摩耗指数Ｂの比（Ｂ／Ａ）は０．９５以下が好ましく、０．９０以下がより好ましく、０．８５以下が特に好ましい。材質の摩耗指数とは、その材質単体で製作された砥石１０（直径：７６０ｍｍ、厚み：７．０ｍｍ）がエメリー切断機に取り付けられ、このエメリー切断機によって、直径が４０ｍｍである丸棒鋼（材質：ＳＣＲ４２０）３本が切断される工程が５０回繰り返されたときの、砥石１０の直径減少量（ｍｍ）を意味する。第一層１４の強度維持の観点から、比（Ｂ／Ａ）は０．２０以上が好ましい。
【００１６】
比（Ｂ／Ａ）を０．９５以下とする手法としては、
（１）第一層１４と第二層１８とで、砥粒の種類を異ならせること、
（２）第一層１４と第二層１８とで、砥粒の粒度を異ならせること、
（３）第一層１４と第二層１８とで、バインダーの種類を異ならせること
及び
（４）第一層１４と第二層１８とで、砥粒とバインダーとの組成比を異ならせること
が例示される。
【００１７】
砥石１０の直径は、通常は５００ｍｍ以上７６０ｍｍ以下、特には６００ｍｍ以上７６０ｍｍ以下である。砥石１０の厚みは、通常は３ｍｍ以上１５ｍｍ以下、特には５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。第一層１４の厚みと第二層１８の厚みとの比率は、通常は２０／８０以上８０／２０以下、特には４０／６０以上６０／４０以下に設定される。
【００１８】
図１に示された砥石１０は第一層１４及び第二層１８を備えているが、３以上の層からなる砥石が用いられてもよい。図１に示された砥石１０は境界層１６を備えているが、境界層１６が省略されてもよい。
【００１９】
【実施例】
［実施例１］
第一層の材質と第二層の材質とを異ならせて、直径が７６０ｍｍであり、厚みが７．０ｍｍである実施例１の砥石を得た。
【００２０】
［比較例１］
上記実施例１の第一層と同じ材質からなる単一層構造とした他は実施例１と同様にして、比較例１の砥石を得た。
【００２１】
［比較例２］
上記実施例１の第二層と同じ材質からなる単一層構造とした他は実施例１と同様にして、比較例２の砥石を得た。
【００２２】
［摩耗指数の測定］
直径が４０ｍｍである丸棒鋼（材質：ＳＣＲ４２０）３本を、砥石を備えたエメリー切断機で切断する工程を５０回繰り返した。そして、使用後の砥石の直径を測定した。比較例１及び比較例２のそれぞれ５枚ずつの砥石についての測定結果が、下記の表１に示されている。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１より、比較例１の砥石の材質（実施例１の第一層の材質でもある）の摩耗指数Ａが１７２．４であること、及び比較例２の砥石の材質（実施例１の第二層の材質でもある）の摩耗指数Ｂが１４３．６であることが解る。従って、実施例１の砥石における比（Ｂ／Ａ）は、０．８３３である。
【００２５】
［切断試験］
砥石をエメリー切断機に取り付けて、直径が４０ｍｍである丸棒鋼（材質：ＳＣＲ４２０）３本を切断する工程を９０回繰り返した。そして、切断面の傾斜角度が０．６５°以下である場合を合格とし、０．６５°を越えている場合を不合格とした。実施例１並びに比較例１及び２の砥石それぞれについて３枚ずつの試験を行った。合格数が、下記の表２に示されている。
【００２６】
【表２】

【００２７】
表２において、実施例１の合格数は、比較例１及び２の合格数よりも多い。これは、実施例１の砥石に偏摩耗が生じにくいからである。この評価結果より、本発明の優位性は明らかである。
【００２８】
以上、圧延材が例とされて本発明の金属材切断用砥石が説明されたが、この砥石は、研削性に分布をもつ種々の被研削材に適用されうる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明に係る金属材切断用砥石では、偏摩耗が生じにくい。この砥石が用いられた金属材切断方法では、切断面の傾斜が生じにくい。この金属材切断方法は、金属材の品質向上及び生産性向上に寄与しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る金属材切断用砥石が示された斜視図であり、図１（ｂ）はその拡大鉛直断面図である。
【図２】図２は、図１の金属材切断用砥石が用いられた金属材切断方法における切断工程の様子が示された正面図である。
【図３】図３（ａ）は従来の砥石が圧延材と共に示された正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部が圧延材の温度分布を示すグラフと共に示された拡大図である。
【図４】図４（ａ）は従来の砥石の使用中の状態が示された斜視図であり、図４（ｂ）はこの砥石によって圧延材が切断される様子が示された正面図である。
【符号の説明】
１０・・・砥石
１２・・・軸穴
１４・・・第一層
１６・・・境界層
１８・・・第二層
２０・・・圧延材
２０ｆ・・・前端側
２０ｂ・・・後端側
２２・・・回転軸
２４・・・切断面

Claims

長尺の金属材が得られる工程と、
この金属材が、前端からの距離が後端からの距離よりも短い地点で、回転砥石を備えたエメリー切断機によって切断される工程とを含んでおり、
この回転砥石が、円盤状であり、第一の層とこの第一の層よりも耐摩耗性に優れた第二の層とを備えており、この第一の層と第二の層とが軸方向に積層されており、金属材の前端側に第一の層が位置している金属材切断方法。