JP7264089B2 - バリ除去方法および冷却設備ならびにバリ除去設備と被加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物、例えばスラブ、ブルームまたはビレット等の製造時に、該被加工物の例えば切断による加工面に発生する突起物である、バリを取除くバリ除去方法および、該方法に適用する冷却設備ならびにバリ除去設備と該バリ除去設備を用いる被加工物の製造方法に関する。

例えば、溶鋼を連続鋳造し、ガス切断機で所定の長さに切断してスラブやビレットを製造する際に、その切断面に向かって該切断面の下方の縁に、いわゆるバリが発生することがある。すなわち、ガス切断機の炎により鋼塊を切断（溶断）してスラブやビレットが作製されることから、この切断に伴って、スラブであれば主に底面側の縁に、ビレットであれば下方側の縁に、溶けた鋼材の一部がバリとなって残存する。このバリを除去せずに次工程でスラブやビレットをそのまま圧延した場合には、バリに起因する欠陥を製品に生じさせる可能性が高いため、前記ガス切断後にこのバリを除去することが必要となる。また、バリ除去が不完全な場合は、スラブの再手入れが必要になり、生産効率が低下する。
バリ除去は、特にスラブやビレットが高温である間に実施できると、生産性の観点からも好都合である。

従来提案されている、スラブのバリ除去方法としては、スラブの下面に沿ってカッターの刃先を進行させてバリを除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、スラブのバリを除去する他の方法としては、ハンマーを保持するロータを備え、該ハンマーのヘッドをロータで回転させることによりハンマーに包絡線状の動きを与えて、ハンマーをスラブの下端面に接触させてバリを除去する方法が、特許文献２に提案されている。

さらに、特許文献３には、バリを削り取るバリ取り刃物と、その刃物を左右に揺動させるためのアームとを備え、該刃物を左右に揺動させながらバリの付着方向に沿って前進もしくは後退させてバリを除去する方法が提案されている。

特開平１１－２７７３２２号 特開平７－２０５０００号 ＤＥ ３５１５１１１ Ａ１

特許文献１で挙げた技術では、低炭素鋼を代表とするＣ当量の低い、すなわち比較的軟らかいスラブのバリ除去では、高い除去率を達成可能である一方で、Ｃ当量の高い、すなわち硬い鋼種に対しては、顕著に除去率が低下するという問題点があった。

また、特許文献２で挙げた技術では、設備の構成が複雑であり、かつバリ除去部のハンマーの取り替えに長時間を要するため、特にインライン設備のルート内へ設置する場合に設備稼働率および保守の点で課題があった。

この点、特許文献３で挙げた技術は、設備構造が簡易かつ治具の取り替えが短時間で容易に実施可能である。このバリ取り装置は、スラブ製造工程と熱間圧延工程との間に配置することが製造効率上有利である。しかし、連続鋳造機およびガス切断機の下流にバリ取り装置を設置し、高温スラブのバリの除去を行う場合は、バリも高温で柔らかい状態にあるため、治具で除去する際にバリそのものが湾曲したり、伸びたりしてしまい、除去不良を起こしてしまうことが問題であった。このことは、特許文献１および２に記載の技術においても、同様に問題となる。

本発明は、特にスラブやビレットなどの被加工物が高温でも十分なバリ除去率を達成できるバリ取り方法並びにバリ取り設備を提供することを目的とする。

発明者らは、前記課題を解決するために、特に高温のスラブのバリ取りの問題を解消する方途について検討したところ、バリ取り前にスラブのバリ部分を冷却した後にバリを除去することが、高温状態にあるスラブにおけるバリの除去に有効であることを見出すに到った。

すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）高温状態にある被加工物の加工面の下端に存在するバリに対して、冷却手段から冷却液を射出して前記バリを冷却した後に、前記バリを除去する、バリ除去方法。

（２）前記冷却手段から射出される、前記冷却液の総供給量が50 L/min 以上700L/min以下である前記（１）に記載のバリ除去方法。

（３）被加工物の加工面の下端に存在するバリに対して冷却液を射出する、複数の射出口を有する冷却手段を備える冷却設備。

（４）前記冷却手段から射出される、前記冷却液の総供給量が50 L/min 以上700L/min以下である、前記（３）に記載の冷却設備。

（５）さらに、前記被加工物の位置を調整する位置決め手段を有する前記（３）または（４）に記載の冷却設備。

（６）前記位置決め手段は、前記被加工物を搬送する搬送ラインを跨いで回動可能に設けられる軸部と、基端側が前記軸部に取り付けられ、先端側が前記搬送ライン上の被加工物の加工面に当接して前記搬送ライン上の被加工物の位置を調整するアームと、を有する、前記（５）に記載の冷却設備。

（７）前記位置決め手段は、所定の間隔を置いて並列する複数の前記アームを有し、前記射出口から、前記アームの間を通って前記バリに至る前記冷却液の噴出流路を有する、前記（６）に記載の冷却設備。

（８）前記射出口の軸線に対する、前記冷却液の噴出角が15°以下である、前記（３）から（７）のいずれかに記載の冷却設備。

（９）被加工物の加工面の下端に存在するバリに対して冷却液を射出する複数の射出口を有する冷却手段を備えた冷却設備と、前記被加工物の位置を調整する位置決め手段と、前記バリを除去するバリ除去手段と、を有するバリ除去設備。

（１０）前記（９）に記載のバリ除去設備を備える被加工物の搬送設備。

（１１）前記（９）に記載のバリ除去設備を用いて被加工物のバリを除去する、被加工物の製造方法。

本発明に従って、バリを冷却した後にバリを除去することにより、飛躍的にバリの除去率を高くすることが可能である。従って、例えばスラブの製造に続く工程である熱間圧延を実施する際に、バリ起因の欠陥発生率を減少させることが可能である。スラブの手入れを行わずに熱間圧延を行うときには、さらに顕著な効果を奏する。また、本発明の装置は、例えばスラブの製造ラインに容易に組み込むことが可能である。

本発明のバリ除去設備の概要を示す図である。 本発明の別のバリ除去設備の概要を示す図である。 バリ除去設備の位置決め手段およびノズルの構造を示す図である。 バリ除去設備の位置決め手段の動作を説明する図である。 冷却液の噴出流路を示す図である。 冷却液の噴出流路を示す図である。 冷却液の噴出流路を示す図である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明のバリ除去方法について詳しく説明する。本発明のバリ除去方法は、スラブ、ブルーム、ビレット等に適用可能であるが、以下では、スラブに適用した場合を例に説明する。
まず、本発明のバリ除去設備は、図１に示すように、スラブ１に対して進退するバリ除去手段２を備える。前記の通り、スラブは高温の状態にある。ここで、高温の状態とは、５００℃から７００℃程度の温度である。そこで、スラブ１のバリ１０が残存する部分に向けて冷却液４を射出する冷却手段３をさらに備えるところに特徴がある。なお、バリ除去手段２としては、スラブ１の底面側のバリ１０の発生領域に対してバリ取り治具を進退できる構成を有するものであれば、特に装置構成は限定されない。従って、バリ除去手段２は、例えば、上述した特許文献１、２および３に記載のいずれの構成であっても構わない。或いは、特許文献１、２および３に記載の構成でなくてもよい。

また、冷却手段３は、スラブ１の切断面下方の縁に存在するバリ１０に向けて冷却液４を射出してバリ１０を冷却することができれば、特に構成を限定する必要はない。例えば、冷却液を通す配管に設ける複数の孔を介して冷却液を散布するか、同様の冷却液の配管に接続する複数のノズルを介して冷却液を噴射するなどの手法を採用できる。なお、冷却液は水を用いればよく、その他適当な冷却液の使用も可能である。

以上の構成を有するバリ除去設備は、該バリ除去設備の設置場所にスラブ１を搬送するか、または、切断加工され搬送ライン上にあるスラブ１に対してバリ除去設備を移動することによって、スラブ１、バリ除去手段２および冷却手段３の３者を、図１（ａ）に示すように配置する。次いで、図１（ｂ）に示すように、冷却手段３によって高温状態にあるスラブ１のバリ１０に向けて冷却液４を射出し、バリ１０の冷却を行う。ここで、冷却液４を十分に供給してバリ１０を十分に冷却することが好ましい。

上記した冷却処理にてバリ１０が冷却されたならば、図１（Ｃ）に示すように、バリ除去手段２をスラブ１に向けて前進させ、バリ除去手段２をバリ１０の発生域に沿って進行させてバリ１０の除去を行う。このバリ除去作業中は、前記冷却液４の供給を止めてもよいが、冷却液４の供給を継続しながらバリ除去を行ってもよい。

ここで、バリ部分への冷却液の総供給量は、50 L/min 以上700L/min以下とすることが望ましい。なぜなら、50L/min未満では、冷却が十分に行われず、バリ除去が不完全になるからであり、一方700L/minを超えても、冷却の効果が飽和してしまい、バリ除去率はそれほど変わらないからである。より好ましい下限は100 L/minであり、より好ましい上限は500 L/minである。なお、スラブの鋼種により、バリの性質が異なるので、総供給量はスラブの鋼種によって適宜決定してよい。

なお、冷却液の総供給量は、どこで規定してもよいが、冷却液の供給手段(図示せず)から、冷却手段３までの配管の途中に計測手段を設けて計測することが簡便である。計測手段は、供給手段からの冷却液の総供給量が計測できれば、特に限定されることなく、任意のものが使用可能である。

また、冷却対象であるスラブは、高温であってもバリの粘性が低下し難い鋼種もあり、そのような場合は、鋼種に応じて冷却度合を調整することも可能である。例えば、スラブのＣ当量に応じて、冷却度合を調整する。すなわち、スラブのＣ当量、スラブ温度およびバリの除去率の関係を予め調査しておき、これらの関係から導かれるバリの除去率の上昇が飽和するスラブ温度に応じて、冷却度合を冷却液供給量の調節によって調整する。従って、バリの除去率があまり上昇しない場合は、冷却液を供給しないことも選択肢となる。

冷却液４がスラブの切断面に広く当たると、切断の温度が低くなる。切断面の温度が低くなりすぎると、切断面内の温度分布の不均一や、切断面とスラブ内部との温度差に起因して、鋼種によってはスラブに亀裂が入る、等の不具合が発生することがある。よって、冷却液４は、バリ１０に主に当たるようにし、スラブ切断面に当たる範囲を最小限にすることが好ましい。

以上説明したとおり、本発明のバリ取り方法は、冷却手段３を用いてバリ１０を冷却し、バリ除去に先立って該バリの粘性を低下させるところに特徴がある。すなわち、バリ除去時はバリが冷却により硬くなっているため、バリ取り治具が当接した際にバリ自身が伸びたり、大きく湾曲したりすることなく、確実にバリを除去できる。かように、粘性が低下したバリを取り除くことになるため、バリの除去率は格段に上昇する。

［第２実施形態］
次に、本発明のバリ取り設備の他の形態として、スラブの製造工程における搬送ライン上に配備するのに適したバリ除去設備を、図２以降を参照して具体的に説明する。
すなわち、図２の符号５はスラブ１の搬送ラインであり、この搬送ライン５に対して、その搬送方向と直交する方向に進退可能にバリ除去手段２を設置する。なお、符号５ａは、スラブ１を搬送するためのロールであり、該ロール５ａの複数配列により搬送ライン５が構成されている。また、スラブ１は、長手方向の両端に切断面を有する。
この図示例において、バリ除去手段２は、上述の特許文献３に記載された揺動式のバリ取り装置であり、搬送ライン５に向かって進退する装置本体２ａと、この装置本体２ａから搬送ライン５に向かって延びる揺動アーム２ｂと、この揺動アーム２ｂの先端に取り付けられるバリ取り治具２ｃと、を有する。なお、バリ除去手段２には、他のバリ取り装置を適用できるのは勿論である。

ここで、搬送ライン５上のスラブ１の先端または後端を、バリ除去手段２の揺動アーム２ｂの移動経路上に位置させる必要があり、そのために、図示のバリ取り設備では、バリ除去手段２に対する位置を調整する位置決め手段６を有する。そして、この位置決め手段６のスラブ搬送方向の入側および出側のそれぞれに、冷却手段３を設置してある。以下に、位置決め手段６および冷却手段３について、図３および４を参照して、詳しく説明する。

まず、位置決め手段６は、図３に示すように、搬送ライン５の上方を跨ぎ、かつ搬送ライン５と直交する向きに設置される軸６ａと、この軸６ａに等間隔で固着された複数枚、図示例で６枚のＬ字状のアーム６ｂと、を有する。これら軸６ａおよびアーム６ｂは、スラブの長手方向両端の切断面のバリを除去できるように、スラブ搬送方向の前方および後方の各々に設けてある。アーム６ｂは、前方のアーム６ｂがスラブ１の先端の位置合わせに、後方のアーム６ｂがスラブ１の後端の位置合わせに供されるため、図３に示すとおり、入側と出側のアーム６ｂは同様の形状を有する。軸６ａは、図示のように独立して設置されていても、搬送設備の構体に取り付けて設置されていてもよい。

アーム６ｂによるスラブ１の位置合わせについて、スラブ先端側を例に説明する。すなわち、図４（ａ）に示すように、スラブ１がバリ除去手段２の設置場所まで移送されたならば、軸６ａを回動させて、アーム６ｂを下方に移動させ、アーム６ｂの先端部をスラブ１の先端面に押し当てる。その後、図４（ｂ）に示すように、アーム６ｂの先端部が最下点となる位置で停止させる。このアーム６ｂの先端部が最下点となる位置は、スラブ１の先端面における下端縁が上記したバリ除去手段２の揺動アーム２ｂの移動経路上となる位置である。従って、スラブ１はバリ除去に適した位置に配置されることなる。
なお、以上の位置合わせ操作は、スラブ１の後端面においても同様であり、図３に示すように、アーム６ｂの移動方向がスラブ１の先端面の場合と逆になる。

上記のとおり、スラブを所定位置に合わせたならば、バリ除去手段２によるバリ取りに先立ち、バリ１０を冷却する必要がある。ここで用いる冷却手段３は、図示例において、冷却液４を通す配管３ａと、この配管３ａに連結されるノズル３ｂとを有する。すなわち、図示例の冷却手段３では、ノズル３ｂからの冷却液４を上記したアーム６ｂ相互の間にスラブ１へ噴射する噴出流路４ａを有するものであり、６枚のアーム６ｂ間の隙間に１つのノズル３ｂを配するため、合計５つのノズル３ｂを設置している。これら配管３ａおよびノズル３ｂはスラブ搬送方向の前方および後方の各々に設けてある。

ここで、ノズル３ｂからの冷却液４の噴出流路４ａは、スラブ１のバリ１０に向かうように、ノズル３ｂの向きを適宜に調節する。例えば、図３に示した位置に冷却手段３を設ける場合、図５に示すように、ノズル３ｂからの冷却液４の噴出流路４ａは、ノズル３ｂから斜め下向きに延びてバリ１０に到達する経路となる。バリ１０およびその隣接域を冷却することは、バリへのスラブからの復熱を回避できるという利点を有する。

図５の例では、冷却手段３をスラブ１の搬送ライン５の上方に配置した場合の、ノズル３ｂの向きを示したが、例えば図６に示すように、冷却手段３の配管３ａから延びる枝管３ｃを伸縮して、ノズル３ｂからの噴出流路４ａを水平方向としてもよい。或いは、スラブ１の搬送ライン５の下方に空間が確保できれば、この空間に冷却手段３を設置し、図７に示すように、ノズル３ｂからの噴出流路４ａを上方または斜め上方に指向させてもよい。

また、ノズル３ｂからの冷却液４の噴射が拡散すると冷却効率が下がることから、ノズル３ｂからスラブ１までの距離や噴射圧にもよるが、冷却液４はノズル３ｂの軸線に対して15°以下の放射範囲になる噴出角度を有することが好ましい。より好ましくは、10°以下である。ただし、ノズル３ｂの設置数が限られることから、噴出角度が狭すぎるとバリ１０の冷却範囲が狭くなりすぎ、冷却されない部分が出てくる可能性があるので、噴出角度は、狭くしすぎないほうがよい。なお、ノズル３ｂからスラブ１までの距離や噴射圧は、バリ取り設備の設置場所における制約などを考慮し、適宜に調整することが好ましい。

前記ノズル３ｂからの冷却液の総供給量は、上述したとおり、ノズル数に関わりなく、例えば配管３ａにおいて50 L/min 以上700L/min以下であることが好ましい。

以上のように、冷却手段３によってバリを冷却した後、バリ除去手段２を用いて、バリを除去する。図２のバリ除去手段２を適用する場合は、まず装置本体２ａを、所定の位置に置かれたスラブ１に向けて移動させ、揺動アーム２ｂを揺動しながら、揺動アーム２ｂの先端のバリ取り治具２ｃをバリに接触させて、バリを除去していく。

以下に、本発明をスラブのバリ除去に適用した実施例について述べる。
幅1200～2300mmおよび表面温度500℃以上の切断直後のスラブを複数本準備し、揺動式のバリ除去手段を用いてスラブ下端面のバリ除去作業を実施した。その際に、図２から５に示したバリ除去設備を適用し、スラブの先端面を位置決めしたのち該先端面の下端に、ノズル３ｂから冷却液４として冷却水を供給しバリ部分を冷却し、その後バリ除去手段によってバリを除去した。バリ部分への冷却が十分になされた段階で、バリ除去手段を用いてバリの除去を行ったところ、従前は８０％程度であったバリの除去率を９０％以上とすることができた。ここで、バリの温度を放射温度計にて測定し、この測定温度が３００℃まで低下したならば、冷却が十分になされたと判断した。
また、バリの除去率は、バリ除去を行ったスラブの本数のうち、バリが残っていたスラブの本数の割合とした。バリの有無は、目視で確認を行い、さらにバリ除去が必要であると判定されたスラブを、バリ残り有りと判定した。

なお、比較として、同様のスラブを用意し、冷却を行うことなく、同じ揺動式のバリ除去手段を用いてスラブ下端面のバリ除去作業を行ったところ、バリの除去率は８２％であった。

ちなみに、前記実施例では高温スラブを対象としたバリ除去の例について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、高温のブルームやビレットの切断面のバリを除去する場合においても実施が可能である。

１ スラブ
２ バリ除去装置
２ａ 装置本体
２ｂ 揺動アーム
２ｃ バリ取り治具
３ 冷却手段
３ａ 配管
３ｂ ノズル
３ｃ 枝管
４ 冷却液
５ 搬送ライン
６ 位置決め手段
６ａ 軸
６ｂ アーム

Claims (8)

1. スラブ、ブルームまたはビレットの被加工物の切断面の下端に存在するバリに対して冷却液を射出する、複数の射出口を有する冷却手段と、前記被加工物の位置を調整する位置決め手段とを有し、前記位置決め手段は、前記被加工物を搬送する搬送ラインを跨いで回動可能に設けられる軸部と、基端側が前記軸部に取り付けられ、先端側が前記搬送ライン上の被加工物の切断面に当接して前記搬送ライン上の被加工物の位置を調整する、所定の間隔を置いて並列する複数のアームと、前記射出口から、前記アームの間を通って前記バリに至る前記冷却液の噴出流路と、を有する冷却設備を用いて、
   500～700℃の高温状態にある被加工物を、前記位置決め手段によって前記冷却手段の設置位置に位置決めし、前記被加工物の切断面の下端に存在するバリに対して、前記噴出流路を介して、前記冷却手段から冷却液を射出して前記バリを冷却した後に、前記バリを除去する、バリ除去方法。
2. 前記冷却手段から射出される、前記冷却液の総供給量が50 L/min 以上700L/min以下である請求項１に記載のバリ除去方法。
3. スラブ、ブルームまたはビレットの被加工物の切断面の下端に存在するバリに対して冷却液を射出する、複数の射出口を有する冷却手段と、前記被加工物の位置を調整する位置決め手段とを有し、
   前記位置決め手段は、前記被加工物を搬送する搬送ラインを跨いで回動可能に設けられる軸部と、基端側が前記軸部に取り付けられ、先端側が前記搬送ライン上の被加工物の切断面に当接して前記搬送ライン上の被加工物の位置を調整する、所定の間隔を置いて並列する複数のアームと、前記射出口から、前記アームの間を通って前記バリに至る前記冷却液の噴出流路と、を有する冷却設備。
4. 前記冷却手段から射出される、前記冷却液の総供給量が50 L/min 以上700L/min以下である、請求項３に記載の冷却設備。
5. 前記射出口の軸線に対する、前記冷却液の噴出角が15°以下である、請求項３または４に記載の冷却設備。
6. 請求項３に記載の冷却設備と、前記バリを除去するバリ除去手段と、を有するバリ除去設備。
7. 請求項６に記載のバリ除去設備を備える、被加工物の搬送設備。
8. 請求項６に記載のバリ除去設備を用いて被加工物のバリを除去する、被加工物の製造方法。

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