JP7010388B2 - 鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置、及び、鋼鋳片または圧延鋼片の製造方法 - Google Patents

鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置、及び、鋼鋳片または圧延鋼片の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置に関する。また、前記溶断バリ除去装置を用いて溶断バリを除去して鋼鋳片または圧延鋼片を製造する方法に関する。
連続鋳造された鋼鋳片や熱間圧延された圧延鋼板は、通常、切断効率の良いガス切断機を用いて所定の長さに切断されている。ガス切断機は、酸素ガスまたは酸素ガスとプロパンガスとの混合ガスを使用して鋼鋳片や圧延鋼板を切断(溶断)する。そのため、ガス切断機による切断面の下方には、溶融した鉄を含有する溶断バリ(以下、単に「バリ」とも記す)が付着して残存する。このバリを除去せずに鋼のスラブ鋳片を加熱した後に鋼板に熱間圧延すると、熱間圧延によって製造される鋼板の先端及び尾端に、「ヘゲ」と呼ばれる表面疵が発生し、鋼板の歩留まりを低下させる。そのために、溶断バリを除去するための装置が種々提案されている。
例えば、特許文献1には、溶断バリを掻き取る円盤状のバリ取り刃物と、バリ取り刃物を前後及び/または左右に揺動させるためのアームと、を備えた揺動掻き取り式の溶断バリ除去装置が提案されている。図8に、特許文献1に開示された揺動掻き取り式の溶断バリ除去装置の概略図を示す。図8(A)は側面図、図8(B)は平面図であり、図8は、溶断バリを除去する対象材として鋼鋳片20(スラブ鋳片)を示している。
特許文献1に開示された溶断バリ除去装置1Aは、図8に示すように、溶断バリを除去する円盤状のバリ取り刃物3と、バリ取り刃物3の台座となる刃物台座4と、刃物台座4を支持するための刃物台座支持台5と、刃物台座支持台5を先端部に具備するアーム6と、アーム振動昇降駆動部7と、を有している。ここで、アーム振動昇降駆動部7は、アーム6を昇降させ且つ伸縮させ、更にアーム6を前後及び/または左右(鋼鋳片または圧延鋼片の溶断面の下側稜線に接する面に沿った方向)に振動させるための装置である。溶断バリ除去装置1Aは、連続鋳造設備の場合には、一般的に、アーム振動昇降駆動部7が鋳片搬送ラインの横に設置され、アーム6が鋳片搬送ラインの搬送ロール間に設置されている。
揺動掻き取り式の溶断バリ除去装置1Aによる溶断バリの除去方法は、以下のとおりである。先ず、バリ取り刃物3の直上に鋼鋳片20または圧延鋼板の端面を位置させる。次いで、バリ取り刃物3をアーム振動昇降駆動部7で伸縮させ、且つ、上昇させて、バリ取り刃物3を鋼鋳片20または圧延鋼板の下面に接触させる。その後、鋼鋳片20または圧延鋼板の下面に接触させたバリ取り刃物3を、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断面の下側稜線に接する面に沿って振動させて、溶断バリを強制的に掻き取るという方式である。
ところで、バリ取り刃物3は使用回数の増加に伴って損耗し、刃先が丸くなるなどして溶断バリの除去が困難になるので、所定回数使用したなら、バリ取り刃物3を交換する必要が生ずる。
特許文献1に開示された溶断バリ除去装置1Aのアーム先端部の構造を図9に示す。バリ取り刃物3の上面には、凹部3aが設けられており、この凹部3aにボルト16及びボルト17が設置されている。ボルト16及びボルト17は、バリ取り刃物3及び刃物台座4を貫通し、更に、刃物台座支持台5の底面板5aのボルト孔を貫通している。そして、底面板5aの下面には、底面板5aを貫通したボルト16にはナット18が締め付けられ、ボルト17にはナット19が締め付けられている。尚、刃物台座4は、ベース台座8、嵌め込み材14及び嵌め込み材15の組み合わせで構成されており、嵌め込み材14及び嵌め込み材15が刃物台座支持台5の内部への嵌め込み部9となっている。
すなわち、バリ取り刃物3及び刃物台座4は、ボルト16、17とナット18、19とにより、刃物台座支持台5に固定された構造である。したがって、バリ取り刃物3を交換するためには、ナット18及びナット19を緩めて取り除き、ボルト16及びボルト17を引き抜く必要がある。
連続鋳造機で鋳造された直後の鋼鋳片の溶断バリを除去したバリ取り刃物3は、例えば400℃を超える温度になることもある。そのために、バリ取り刃物3を交換するためには、バリ取り刃物3の冷却(約10分)、ボルト外し(約25分)、バリ取り刃物3の脱着(約5分)、ボルト締め付け(約5分)の、およそ45分間程度が必要となる。その期間、連続鋳造機の鋳造を停止しなければならないという問題、つまり、連続鋳造機の生産性を低下させるという問題があった。
また、バリ取り刃物3の交換作業は、ボルト16及びボルト17の取り外し、バリ取り刃物3及び刃物台座4の組み立てなどが鋳片搬送ラインの搬送ロール間の現地で行なわれる。そのため、作業場所が狭い、周囲の設備が高温の鋳片で加熱されていて雰囲気温度が高いなど、作業環境が悪い上に、手作業で行うことから手や指の挟まり事故などの発生も懸念されていた。
西ドイツ特許第3515111号
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ボルト16及びボルト17の取り外し、並びに、バリ取り刃物3及び刃物台座4の組み立て作業を搬送ロール間の現地で行う必要がなく、バリ取り刃物3の交換を短時間で行うことができる、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置を提供することである。また、前記溶断バリ除去装置を用いて溶断バリを除去して鋼鋳片または圧延鋼片を製造する方法を提供することである。
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
[1] 溶断バリを除去する円盤状のバリ取り刃物と、
該バリ取り刃物の下面に接して配置され、前記バリ取り刃物の台座となる刃物台座と、
該刃物台座を支持する刃物台座支持台と、
該刃物台座支持台を先端部に具備するアームと、
該アームを、昇降させ且つ伸縮させ、更に鋼鋳片または圧延鋼片の溶断面の下側稜線に接する面に沿って振動させるアーム振動昇降駆動部と、
を有する、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置であって、
前記刃物台座支持台は中空の円筒形であり、前記刃物台座の少なくとも一部分の外形寸法は前記刃物台座支持台の中空内径(直径)よりも大きく、
前記刃物台座の下部は、前記刃物台座支持台の中空空間に挿入される嵌め込み部となっており、
該嵌め込み部を含めて前記刃物台座は、当該刃物台座及び前記バリ取り刃物を貫通するボルトと該ボルトに嵌合するナットとによって、前記バリ取り刃物と一体構造に形成されており、
前記嵌め込み部は前記刃物台座支持台の中空空間に対して挿入及び取り外しが自在であり、前記嵌め込み部を前記刃物台座支持台の中空空間に挿入することで、前記バリ取り刃物が所定の位置に配置されるように構成されている、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置。
[2] 前記嵌め込み部の外形寸法の最大値と、前記刃物台座支持台の中空内径(直径)との差が7mm以上である、上記[1]に記載の鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置。
[3] 上記[1]または上記[2]に記載の鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置を用いて、連続鋳造された鋼鋳片の溶断バリまたは熱間圧延された圧延鋼片の溶断バリを除去して鋼鋳片または圧延鋼片を製造する、鋼鋳片または圧延鋼片の製造方法。
本発明では、バリ取り刃物と刃物台座とを一体構造とし、且つ、刃物台座の嵌め込み部を刃物台座支持台の中空空間に対して挿入及び取り外し自在としている。これにより、バリ取り刃物及び刃物台座をオフラインで組み立てることができ、且つ、一体構造されたバリ取り刃物及び刃物台座を刃物台座支持台の中空空間に挿入するだけで、バリ取り刃物を所定の位置に配置することができる。
また、本発明では、使用していた、一体構造されたバリ取り刃物及び刃物台座を刃物台座支持台の中空空間から取り外した後、その後、組み立て済の、バリ取り刃物及び刃物台座を刃物台座支持台の中空空間へ挿入することによって、バリ取り刃物の交換が完了する。これにより、短時間でバリ取り刃物を交換することが実現される。
図1は、本発明に係る鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置の概略図であり、図1(A)は側面図、図1(B)は平面図である。 図2は、第1の実施形態に係る刃物部の概略構造を示す概略図である。 図3は、第1の実施形態に係る刃物部を刃物台座支持台の中空空間に挿入した状態を示す概略図である。 図4は、第2の実施形態に係る刃物部の概略斜視図である。 図5は、第2の実施形態に係る刃物部を刃物台座支持台の中空空間に挿入した状態を示す概略図である。 図6は、第1の実施形態及び第2の実施形態に係る刃物部の最適な運搬方法を示す概略図である。 図7は、第1の実施形態及び第2の実施形態に係る刃物部の最適な運搬方法を示す概略図である。 図8は、特許文献1に開示された揺動掻き取り式の溶断バリ除去装置の概略図であり、図8(A)は側面図、図8(B)は平面図である。 図9は、特許文献1に開示された溶断バリ除去装置のアーム先端部の構造を示す概略図である。
以下、本発明を、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置の概略図であり、図1(A)は側面図、図1(B)は平面図である。図1は、溶断バリを除去する対象材として、鋼鋳片20(スラブ鋳片)を示している。
本発明に係る鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置1は、特許文献1に開示された図8及び図9に示す揺動掻き取り式の溶断バリ除去装置1Aと基本的には類似した構造であるが、異なる点は、刃物台座支持台5が中空円筒形であることである。つまり、刃物台座支持台5が、図9に示す底面板5aを具備していないことである。本発明に係る溶断バリ除去装置1では、円盤状のバリ取り刃物3と刃物台座4とを一体構造とし、前記刃物台座4の下部の嵌め込み部9を、刃物台座支持台5の中空空間に挿入する。これによって、バリ取り刃物3をアーム6の先端の所定の位置に設置する。
すなわち、本発明に係る鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置1は、図1に示すように、溶断バリを除去する円盤状のバリ取り刃物3と、バリ取り刃物3の下面に接して配置され、バリ取り刃物3の台座となる刃物台座4と、刃物台座4を支持する刃物台座支持台5と、刃物台座支持台5を先端部に具備するアーム6と、アーム6を昇降させ且つ伸縮させ、更にアーム6を前後及び/または左右に振動させる、つまり、鋼鋳片20または圧延鋼板の溶断面の下側稜線に接する面に沿って振動させるアーム振動昇降駆動部7と、を有している。以下、本明細書では、一体構造としたバリ取り刃物3及び刃物台座4をまとめて「刃物部」とも記す。図1において、符号2は、「刃物部」を示す。
図2に、本発明の第1の実施形態に係る刃物部2の概略構造を示す。図2に示す刃物部2では、刃物台座4が、ベース台座8、第1の嵌め込み材10及び第2の嵌め込み材11の3つの部材の組み合わせで構成されている。刃物台座4のうちの第1の嵌め込み材10及び第2の嵌め込み材11が、刃物台座支持台5の中空空間に挿入される嵌め込み部9となる。刃物部2は、第2の嵌め込み材11、第1の嵌め込み材10、ベース台座8、バリ取り刃物3の順に、下方から上方に向かって積み重なった構造である。そして、バリ取り刃物3の上面に設けられた凹部3aに、バリ取り刃物3、ベース台座8、第1の嵌め込み材10、第2の嵌め込み材11を貫通するボルト16及びボルト17が設置されている。一方、第2の嵌め込み材11の下面には、ボルト16にはナット18が嵌合して取り付けられ、ボルト17にはナット19が嵌合して取り付けられている。すなわち、バリ取り刃物3と、嵌め込み部9を含む刃物台座4とが、ボルト16、17とナット18、19とによって締め付けられ、一体構造となった刃物部2が形成されている。ここで、第1の嵌め込み材10及び第2の嵌め込み材11は円柱形状である。
図3に、刃物部2を刃物台座支持台5の中空空間に挿入した状態の概略図を示す。図3に示す刃物台座4を構成するベース台座8は底面が円形であり、ベース台座8の底面の直径を刃物台座支持台5の中空内径(直径)よりも大きくする。したがって、ベース台座8が刃物台座支持台5の上端に乗った状態で、刃物部2は刃物台座支持台5に設置される。そのとき、刃物台座4を構成する嵌め込み部9は刃物台座支持台5の中空空間に挿入される。
第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径は刃物台座支持台5の中空内径(直径)よりも小さくする。したがって、第1の嵌め込み材10及び第2の嵌め込み材11は、刃物台座支持台5の中空空間に容易に挿入することができ、且つ、刃物台座支持台5の中空空間から容易に取り外すことができる。つまり、刃物部2は刃物台座支持台5の中空空間に対して挿入及び取り外しが自在に構成されている。
ここで、第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径と、刃物台座支持台5の中空内径(直径)との差が小さいと、使用中の熱膨張に起因して、嵌め込み部9が刃物台座支持台5の中空空間から抜けにくくなる。これを防止するために、第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径と、刃物台座支持台5の中空内径(直径)との差を、7mm以上確保することが好ましい。つまり、前記差が7mm以上になるように、刃物台座支持台5の中空内径(直径)に応じて、第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径を設定することが好ましい。当然ではあるが、第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径は、刃物台座支持台5の中空内径(直径)よりも小さい。
一方、第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径が、刃物台座支持台5の中空内径(直径)に対して小さ過ぎると、溶断バリの除去の際の反力によってバリ取り刃物3が刃物台座支持台5の中空空間内で移動し、溶断バリの除去が不安定になる。そこで、第1の嵌め込み材10の直径または第2の嵌め込み材11の直径の少なくともいずれか一方の直径と、刃物台座支持台5の中空内径(直径)との差を、15mm以下にすることが好ましい。つまり、前記差が15mm以下になるように、刃物台座支持台5の中空内径(直径)に応じて、第1の嵌め込み材10の直径及び第2の嵌め込み材11の直径を設定することが好ましい。第1の嵌め込み材10の直径または第2の嵌め込み材11の直径の少なくともいずれか一方の直径と、刃物台座支持台5の中空内径(直径)との差が15mm以下であれば、溶断バリを除去する際に、バリ取り刃物3がアーム6の動きにほぼ同調し、溶断バリを安定的に除去できることを本発明者らは確認している。
尚、ベース台座8の断面が円形でない場合には、ベース台座8の少なくとも一部分の外形寸法の最大値を刃物台座支持台5の中空内径よりも大きくし、ベース台座8が刃物台座支持台5の中空空間を通り抜けず、刃物台座支持台5に乗るようにすればよい。
次いで、本発明の第2の実施形態に係る刃物部2Aの構造を、図4及び図5を用いて説明する。図4は、第2の実施形態に係る刃物部2Aの概略斜視図、図5は、第2の実施形態に係る刃物部2Aを刃物台座支持台5の中空空間に挿入した状態の概略図である。
第2の実施形態に係る刃物部2Aと第1の実施形態に係る刃物部2とで異なる点は、以下のとおりである。すなわち、刃物部2Aでは、刃物部2における第1の嵌め込み材10の代わりに第3の嵌め込み材12を設置し、刃物部2における第2の嵌め込み材11の代わりに第4の嵌め込み材13を設置したことである。つまり、第2の実施形態に係る刃物部2Aでは、第3の嵌め込み材12と第4の嵌め込み材13とで嵌め込み部9を形成したことである。
第3の嵌め込み材12及び第4の嵌め込み材13は、水平断面が楕円形の柱状体であり、第3の嵌め込み材12の楕円の長径方向と第4の嵌め込み材13の楕円の長径方向とが直交する方向に、第3の嵌め込み材12及び第4の嵌め込み材13が配置されている。この場合、第3の嵌め込み材12及び第4の嵌め込み材13の長径寸法を、以下のように設定することが好ましい。つまり、第3の嵌め込み材12の楕円の長径と刃物台座支持台5の中空内径(直径)との差が、7mm以上15mm以下になるようにするか、または、第4の嵌め込み材13の楕円の長径と刃物台座支持台5の中空内径(直径)との差が、7mm以上15mm以下になるようにするか、少なくともいずれか一方を満足させることである。当然ではあるが、第3の嵌め込み材12の楕円の長径及び第4の嵌め込み材13の楕円の長径は、刃物台座支持台5の中空内径(直径)よりも小さい。
刃物部2Aのその他の構造は図2に示す第1の実施形態の刃物部2と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。
本発明に係る揺動掻き取り式の溶断バリ除去装置1による溶断バリの除去方法は、先ず、バリ取り刃物3の直上に鋼鋳片20または圧延鋼板の端面を位置させる。次いで、バリ取り刃物3をアーム振動昇降駆動部7で伸縮させ、且つ、上昇させて、バリ取り刃物3を鋼鋳片20または圧延鋼板の下面に接触させる。その後、鋼鋳片20または圧延鋼板の下面に接触させたバリ取り刃物3を前後及び/または左右に振動させて、溶断バリを強制的に掻き取る。つまり、バリ取り刃物3を鋼鋳片20または圧延鋼板の溶断面の下側稜線に接する面に沿って振動させて、溶断バリを強制的に掻き取るという方法で行う。
図6及び図7に、刃物部2及び刃物部2Aの最適な運搬方法を示す。尚、図6及び図7は、刃物部2Aの例で示している。図6に示すように、刃物部2及び刃物部2Aのバリ取り刃物3の下端に、片方の端部が開いた吊り具21の下端部を引っ掛け、吊り具21の開いた端部を合致させて吊り具21を円環状に形成する。その後、図7に示すように、円環状に形成した吊り具21の吊り手21aにホイストやクレーンなどのフック22を掛け、ホイストやクレーンなどで吊り上げて搬送するという方法である。
したがって、バリ取り刃物3を交換する際には、先ず、刃物台座支持台5の中空空間に挿入されている使用済みの刃物部2または刃物部2Aをホイストやクレーンなどで吊り上げて取り除く。その後、保管場所に待機させた、予め組み立てた刃物部2または刃物部2Aをホイストやクレーンなどで吊り上げて刃物台座支持台5の直上に搬送し、ホイストやクレーンなどを巻き下げて、刃物部2または刃物部2Aを刃物台座支持台5の中空空間に挿入するという方法で行う。
また、本発明に係る鋼鋳片または圧延鋼片の製造方法は、上記の溶断バリ除去装置1を用いて、連続鋳造された鋼鋳片20の溶断バリまたは熱間圧延された圧延鋼片の溶断バリを除去して鋼鋳片20または圧延鋼片を製造する。
以上説明したように、本発明では、バリ取り刃物3と刃物台座4とを一体構造とし、且つ、刃物台座4の嵌め込み部9を刃物台座支持台5の中空空間に対して挿入及び取り外し自在としている。これにより、バリ取り刃物3及び刃物台座4をオフラインで組み立てることができ、且つ、一体構造されたバリ取り刃物3及び刃物台座4を刃物台座支持台5の中空空間に挿入するだけで、バリ取り刃物3を所定の位置に配置することができる。
また、本発明では、使用していた、一体構造されたバリ取り刃物3及び刃物台座4を刃物台座支持台5の中空空間から取り外した後、その後、組み立て済の、バリ取り刃物3及び刃物台座4を刃物台座支持台5の中空空間へ挿入することによって、バリ取り刃物3の交換が完了する。これにより、短時間でバリ取り刃物3を交換することが実現される。
幅が700~1600mm、厚みが220mmのスラブ鋳片を連続鋳造するスラブ連続鋳造機の鋳片搬送ラインに設置された溶断バリ除去装置1において、本発明を実施した。
図1に示す溶断バリ除去装置1において、バリ取り刃物3は、上面直径が180mmであり、刃物台座支持台5は、中空内径(直径)が140mmで、高さが150mmである。この刃物台座支持台5に対して、図3に示す刃物部2の第2の嵌め込み材11の直径を133mm(第1の嵌め込み材10の直径は90mm)とし、また、図5に示す刃物部2Aの第3の嵌め込み材12の楕円の長径及び第4の嵌め込み材13の楕円の長径を130mmとし、溶断バリの除去試験を実施した。溶断バリの除去良否の判定は、そのスラブ鋳片の熱間圧延後の鋼板における溶断バリに起因するヘゲ発生率によって評価した。
その結果、図3に示す刃物部2を使用した場合も、また、図5に示す刃物部2Aを使用した場合も、熱間圧延後の鋼板における溶断バリに起因するヘゲ発生率は、図8に示す従来の溶断バリ除去装置1Aを使用した場合と同等であった。そのうえで、バリ取り刃物3の交換は、5分間で実施でき、従来に比べて40分間の短縮が達成できた。
1 溶断バリ除去装置
1A 特許文献1に開示された溶断バリ除去装置
2 刃物部
3 バリ取り刃物
3a 凹部
4 刃物台座
5 刃物台座支持台
6 アーム
7 アーム振動昇降駆動部
8 ベース台座
9 嵌め込み部
10 第1の嵌め込み材
11 第2の嵌め込み材
12 第3の嵌め込み材
13 第4の嵌め込み材
14 嵌め込み材
15 嵌め込み材
16 ボルト
17 ボルト
18 ナット
19 ナット
20 鋼鋳片
21 吊り具
22 フック

Claims (3)

  1. 溶断バリを除去する円盤状のバリ取り刃物と、
    該バリ取り刃物の下面に接して配置され、前記バリ取り刃物の台座となる刃物台座と、
    該刃物台座を支持する刃物台座支持台と、
    該刃物台座支持台を先端部に具備するアームと、
    該アームを、昇降させ且つ伸縮させ、更に鋼鋳片または圧延鋼片の溶断面の下側稜線に接する面に沿って振動させるアーム振動昇降駆動部と、
    を有する、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置であって、
    前記刃物台座支持台は中空の円筒形であり、前記刃物台座の少なくとも一部分の外形寸法は前記刃物台座支持台の中空内径(直径)よりも大きく、
    前記刃物台座の下部は、前記刃物台座支持台の中空空間に挿入される嵌め込み部となっており、
    該嵌め込み部を含めて前記刃物台座は、当該刃物台座及び前記バリ取り刃物を貫通するボルトと該ボルトに嵌合するナットとによって、前記バリ取り刃物と一体構造に形成されており、
    且つ、前記ボルトと前記ナットとで形成される一体構造には、刃物台座支持台は含まれず、
    前記嵌め込み部は前記刃物台座支持台の中空空間に対して挿入及び取り外しが自在であり、前記嵌め込み部を前記刃物台座支持台の中空空間に挿入することで、前記バリ取り刃物が所定の位置に配置されるように構成されている、鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置。
  2. 前記嵌め込み部の外形寸法の最大値と、前記刃物台座支持台の中空内径(直径)との差が7mm以上である、請求項1に記載の鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の鋼鋳片または圧延鋼片の溶断バリ除去装置を用いて、連続鋳造された鋼鋳片の溶断バリまたは熱間圧延された圧延鋼片の溶断バリを除去して鋼鋳片または圧延鋼片を製造する、鋼鋳片または圧延鋼片の製造方法。
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