JPH05329636A - 鋼材の連続切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄鋼材を切断して鉄源として利用する設備
において、各種の鋼材を作業者の負担を軽くし効率よく
切断できるようにすること。 【構成】 複数の鋼材を整列状態にして並べ、その上方
を並べた方向に移動していくガス切断火口によって鋼材
を連続切断するに際し、配列する鋼材にガス切断火口か
らの切断酸素の噴射に先行して、燃焼促進用粉末を鋼材
どうしの境界領域にある加熱された鋼材表面に接触供給
する。また、鋼材どうしの間の間隔の大きさ及び鋼材が
上面を向く面であってその配列方向の角部の曲率半径の
大きさに比例して、切断酸素及び燃焼促進用粉末を増量
していくように操作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷間状態にあるビレッ
ト，ブルーム等の鋼材や鋼材屑を多数並べてこれらをガ
ス切断機によって連続的に切断していく方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷間状態にある丸鋼，ビレットやブルー
ム等の長尺の製品の中で不良と判断されたものは鋼材屑
として処理され、一般に転炉や電炉で溶解する鉄源とし
て利用するため、適切な寸法及び単重のものに切断処理
される。この切断作業は、一般にヤードに鋼材を平面的
に並べ、これらを手持ち式のポータブル自動ガス切断機
を利用するものが従来からの方法であった。

【０００３】しかしながら、このような方法では、ガス
切断機を人が運びながら切断作業したり、専用のレール
を鋼材の上に敷いて作業する場合では切断箇所の変更毎
にこのレールを移送したりする作業が必要である。ま
た、重いガス切断機のハンドリングやレールの敷設及び
ガス切断機のセットは、かなり煩雑であって重労働であ
る。

【０００４】このような背景から、作業環境の改善も含
めて、ヤードに並べた処理鋼材を跨ぐ大きさの門型の走
行フレームに切断用のトーチを設け、鋼材の幅方向に突
っ切る向きにトーチを移動させたり、多数の鋼材を並べ
た方向に動かすことによって切断する設備が利用される
ようになった。

【０００５】このような設備での鋼材の切断作業では、
切断開始位置の鋼材を十分に予熱してその発火点以上に
温度を上げることが必要であり、この操作の良否は処理
時間に大きな影響を与える。

【０００６】たとえば、特開昭５８−１３２３６６号公
報には、この予熱を促進するための方法として、切断開
始位置として選択した鋼材の角部分に孔を開け、この孔
の中にテルミット調合剤（燃焼促進用の粉末であって鉄
粉を主剤としたものであり、一般に「パウダー」と呼ば
れる）等を充填することが開示されている。

【０００７】このように、切断開始部分にパウダーを充
填することによって、熱容量が小さいパウダーは切断ガ
スによって短時間で溶融して孔の中に溜り、次いで酸化
燃焼されて孔から溢れ出るので、切断開始部分を短時間
で発火点以上に温度上昇させることが可能である。しか
しながら、鋼材の角部分に孔を開けるのは、実作業にお
いては手間がかかりコスト高となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】たとえば、丸鋼や角の
ビレットをヤードに多数並べ、この並べた方向に切断ト
ーチを移動させていきながら鋼材を切断していく場合、
並べた鋼材どうしの間に隙間があると、先行して切断し
た鋼材から次の鋼材に移るときには、この後続の鋼材に
ついても予熱する必要がある。すなわち、先行して切断
した鋼材と後続の鋼材とは、もし両者の間に隙間がある
と熱的に無縁であるため、後続の鋼材を切断するにはそ
の切断開始部分を予熱しなければならない。したがっ
て、後続の鋼材の切断開始部分では、予熱を行うために
切断速度を遅くする必要がある。

【０００９】また、鋼材の端部の角が丸くなっていたり
すると、鋼材どうしを接触させるような配列としたとき
には、この丸い部分が重なって鋼材の継目部分に凹みが
できる。このため、鋼材の表面に対して切断用トーチの
切断火口の位置が固定されていると、凹み部分では距離
が長くなってしまう。このため、後続の鋼材を切断する
ときの開始位置はこの凹み部分に含まれているので、予
熱が不十分となり、連続切断の障害となりやすい。

【００１０】更に、処理する鋼材が不良材であれば、形
状不良の鋼材も当然含まれるので、先行して切断した鋼
材と後続の鋼材との間には隙間を生じやすい。このた
め、前記の場合と同様に、後続の鋼材の切断開始部分で
は切断速度を大幅に遅くすることが要求される。

【００１１】このように、連続的に一定速度で切断でき
る条件は、切断対象物の形状，寸法ごとに隙間の距離と
切断速度によって決まる。このため、切断対象物の種類
毎に切断条件を変更する方法は効率の面などから不利で
あり、経済性の面からみても障害が大きい。

【００１２】本発明において解決すべき課題は、後続の
鋼材の切断開始速度を高くし、配列した鋼材を一定速度
で連続的に効率よく切断可能とすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、高さ寸法がほ
ぼ同一の複数の鋼材を整列状態にして並べ、前記鋼材の
上方を並べた方向に移動していくガス切断火口からの切
断酸素によって前記鋼材を連続的に切断していく方法で
あって、前記ガス切断火口からの切断酸素の噴射に先行
して、燃焼促進用粉末を前記配列した鋼材どうしの境界
領域の加熱された鋼材表面に接触供給することを特徴と
する。

【００１４】また、鋼材どうしの間の間隔の大きさ及び
鋼材が上面を向く面であってその配列方向の角部の曲率
半径の大きさに比例して、切断酸素及び燃焼促進用粉末
を増量していく操作も可能である。

【００１５】

【作用】鋼材を並べて切断する場合、後続の鋼材の切断
が連続して起こるためには、切断開始部分が局部的に着
火温度以上になればよい。一般的に、隙間が大きくなる
と、トーチ移動速度を極端に低下または停止状態として
被切断物の切断部分を加熱しなければならない。連続的
に一定速度で切断できる条件は、切断対象物の形状寸
法，対象物どうしの間の隙間の大きさ及び切断速度によ
って決まり、経済性からもある限界がある。

【００１６】本発明は、先行して予熱した鋼材に燃焼促
進用粉末を供給し、表面に接触させることにより、局部
的に切断開始部分を昇温して発火点以上とし、連続的な
燃焼反応を誘発し、後続の鋼材の切断開始部分において
高い切断速度を維持するものである。鋼材の配列は、た
とえばクレーンに備えたマグネットに吸着して行えば、
間隔を１０ｍｍ程度にすることは可能であり、上記作業
を支障なく行える。

【００１７】また、鋼材どうしの間隔が大きいほど後続
の鋼材への予熱度が低下するので、加熱量を補償するた
めに切断酸素や燃焼促進用粉末を増量すれば、十分な予
熱を継続しながら切断が可能となる。そして、鋼材の角
部が曲面状となっていたり、丸鋼の場合でも、鋼材どう
しの間に隙間があるものと同様な状況であるので、切断
酸素や燃焼促進用粉末を増量することによって対応でき
る。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の方法を実施するための切断設
備の概要を示す概略図である。

【００１９】図において、切断装置はレール１ｂ上を走
る門型の走行フレーム１を備え、この走行フレーム１に
架け渡したホルダ１ａに、複数の切断トーチ２とその近
傍に配置したパウダーノズル３とを備えている。なお、
このパウダーノズル３は、従来例で説明したように燃焼
促進用粉末（以下、「パウダー」と記す）を噴射するも
のである。

【００２０】切断トーチ２及びパウダーノズル３のペア
は、ホルダ１ａに沿って走行フレーム１に幅方向に移動
し同時に上下にも昇降可能な機構によって連接したもの
とする。そして、走行フレーム１の走行方向に向けて、
パウダーノズル３の方が先行する位置にあり、これに続
いて切断トーチ２が移動していく配置とする。また、走
行フレーム１に挟まれた部分には、処理鋼材を載せるベ
ース１ｃが配置されている。

【００２１】図示の例では、ベース１ｃに載せる鋼材は
角の多数のビレット４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・，４ｎ，
・・である。これらのビレット４は、走行フレーム１が
走る方向とほぼ直交する姿勢として整列させてベース１
ｃの上にセットする。そして、切断トーチ２及びパウダ
ーノズル３は、ビレット４を切断する長さに応じてホル
ダ１ａに沿って移動させてその位置を固定する。また、
これらの切断トーチ２及びパウダーノズル３のレベル
も、切断するビレット４の高さに対して適正な高さとし
て設定する。

【００２２】図２はビレット４ａ〜４ｃを切断トーチ２
及びパウダーノズル３によって切断していく状況を示す
概略図である。

【００２３】ビレット４ａ〜４ｃは、それぞれの配列方
向にベース１ｃの上にセットされ、切断トーチ２とパウ
ダーノズル３は図中の矢印方向に移動してこれらのビレ
ット４ａ〜４ｃを順に切断していく。無論、図１の場合
では後続のビレット４の全ても同様にして切断処理され
る。

【００２４】ここで、ビレット４ａ〜４ｃのそれぞれの
間隔Ｘを変化させたときの切断速度とパウダー供給量と
の関係を調べた。そのときの実測に基づく線図を図３に
示す。また、ビレット４ａ〜４ｂの角部の曲率半径Ｒと
切断酸素流量との関係も同時に調べ、その結果を図４の
線図に示す。

【００２５】これらの測定に際して、ビレット４ａ〜４
ｃの試料としては、普通鋼の角ビレットであって板厚：
２３０ｍｍ，板幅：２３０ｍｍ，長さ：３５００ｍｍの
ものを用いた。

【００２６】図３から、ビレット４ａ〜４ｃの間隔Ｘを
５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍとしたとき、パウダー供給
量を一定とした場合では、間隔Ｘが大きいほど切断速度
が小さくなることが判る。そして、間隔Ｘが２０ｍｍを
超えると、配列して切断する効果がなくなることを確か
めた。これは、パウダーノズル３から供給されるパウダ
ー及び切断トーチ２からの切断熱量の殆どが、隣接する
ビレットの間の隙間Ｘからそのまま流れ出てしまうため
と思われる。そして、ビレットの切断開始位置への予熱
炎による燃焼量が不足してしまい、ビレットの切断開始
部分の切込み部が発火点温度まで上昇せず、切断速度が
著しく低下すると考えられる。

【００２７】また、鋼材の燃焼を促進させるためにパウ
ダーの量を増やしても、これは単に流れ出るだけで不要
なスラグ分を増加させるだけであった。そして、この余
分のパウダーは粉塵となって飛散し、作業環境を悪化さ
せる等に終始し、良い結果は得られなかった。

【００２８】更に、パウダーの量を増やしていくとき、
切断速度は隙間Ｘの大きさに関係なくパウダー量にほぼ
比例して或る値までは単調増加する。しかし、同様に隙
間Ｘの大きさに関係なく、切断速度が或る値を超えると
パウダー量を増やしても、切断速度の増加度は小さくな
る。

【００２９】以上のことから、ビレットの間の隙間Ｘが
２０ｍｍ以下であって、適量のパウダーを供給しながら
配列した各ビレットを連続的に切断できることが判っ
た。

【００３０】図１に示したガス切断設備において、実際
に鋼材を処理する要領を次に説明する。

【００３１】まず、角のビレット４を天井クレーンに装
着したマグネットを利用して間隔が開かないようにベー
ス１ｃの上に載せていく。

【００３２】ビレット４は、板厚：２３０ｍｍ，板幅：
２３０ｍｍ，長さ：３５００ｍｍであり、その角部の曲
率半径Ｒは２０ｍｍである。そして、配列したビレット
４ａ，４ｂ，４ｃ・・のそれぞれの配列間隔すなわち図
２において説明した間隔Ｘは１０ｍｍ前後であった。

【００３３】このようなビレット４の形状及びこれらの
配列条件に対し、走行フレーム１の走行速度に基づく切
断トーチ２の切断速度を６ｍ／時，切断トーチ２からの
切断酸素流量を１２０Ｎｍ³ ／時，パウダーノズル３か
らのパウダー供給量を１０ｋｇ／時と設定した。そし
て、走行フレーム１の走行に合わせて２．３分毎に１０
秒間パウダーを先の供給量で供給するように設定した。

【００３４】以上の切断条件の下で、走行フレーム１を
図１においてビレット４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・，４
ｎ，・・の配列の向きに走行させたところ、全てのビレ
ット４を一定の切断速度で連続切断することができた。

【００３５】図５はビレット４に対する切断トーチ２及
びパウダーノズル３の移動を示す概略側面図である。

【００３６】走行フレーム１が走行するとき、前記のよ
うにパウダーノズル３が先行してこれに続いて切断トー
チ２が移動する。そして、各ビレット４の隣接する部分
すなわち隙間部分にパウダーノズル３が到達した時点で
パウダーを噴射され、その後切断トーチ２からの切断酸
素によってこのパウダーが加熱される。このため、パウ
ダーが短時間で高温となり切断トーチ２が進もうとする
部分の後続のビレット４の切断開始点を予熱できる。こ
のように、切断トーチ２の移動に先立ってパウダーを各
ビレット４の境界部分に供給することによって、先行処
理したビレット４との間に隙間があっても、連続的にビ
レット４を切断していくことが可能となる。

【００３７】また、外径が２３０ｍｍの丸鋼及び丸ビレ
ットについても、先の切断条件と全く同様として図１の
設備において切断した。この場合でも、各丸鋼や丸ビレ
ットの全てを一定の切断速度で連続切断することができ
た。

【００３８】このような丸い鋼材の場合では、ベース１
ｃの上に載せたときにそれぞれの鋼材が倣いあってその
周面どうしを接触させるので、鋼材をベース１ｃの上に
並べる作業は角のビレットの場合よりも簡単である。一
方、丸い鋼材では角のビレットの場合に比べると接触し
て配置したときの凹みは大きく、角ビレットの場合の角
部の曲率半径Ｒの大きさから見れば、予熱に障害が発生
するかのように思われる。しかし、丸い鋼材ではその周
面どうしがきっちりと接触しやすく、パウダーノズル３
から供給したパウダーはこの凹み部分に溜まり、切断ト
ーチ２による予熱炎によって十分に加熱される。したが
って、加熱された鋼材の表面にパウダーが効率的に接触
して燃焼反応が促進されやすく、連続的に切断していく
ことが可能になったものと考えられる。

【００３９】図６は丸鋼５ａ，５ｂ，５ｃ，・・の切断
状況の概略を示す側面図であり、先に説明したようにパ
ウダーノズル３からのパウダーが隣接し合う丸鋼５ａ，
５ｂの間の凹みに供給された後、切断トーチ２による加
熱が行われ、その後連続して丸鋼の切断が行われる。

【００４０】表１は外径が２３０ｍｍの丸鋼の切断につ
いて、切断速度，酸素流量，ＬＰＧ供給量，パウダー
量，入熱量による連続切断の可否を示すものである。

【００４１】

【表１】 この表１から判るように、パウダーを供給した場合で
は、これを供給しないときに比べると約１／４の入熱量
であっても、高い切断速度が得られた。また、酸素ガス
流の中にパウダーを供給すると、短時間の内にパウダー
が高温となって溶融化し、これを加熱した鋼材表面に接
触させることにより、鋼材の燃焼が促進されることも判
った。

【００４２】このように、角の鋼材の角部の曲率半径Ｒ
が２０ｍｍ以下である場合や丸い鋼材の場合では、先の
条件によって連続切断が可能であるが、切断酸素流量や
パウダー供給量を適正に設定することは無論であり、必
要以上に量を増やしても切断効率の向上には結びつかな
い点を考慮すべきである。

【００４３】これに対し、図３及び図４で得られたデー
タを参考にして、鋼材の角部の曲率半径Ｒと鋼材どうし
の隙間Ｘに応じた切断酸素流量，パウダー供給量及び切
断速度を設定することが最適である。そして、図１に示
した切断設備において、このような条件を満たした作業
を行うことによって、効率的で経済的な鋼材の切断処理
が可能となった。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、切断しようとする鋼材どう
しが２０ｍｍ以下の範囲の隙間を持って並ぶようにすれ
ば、切断酸素と燃焼促進用粉末とによって後続の鋼材を
順に予熱しながら連続的に切断でき、鋼材の配列姿勢を
整える作業が簡単になる。

【００４５】また、先行処理した鋼材と後続の鋼材との
境界部分のみに燃焼促進用粉末を供給するので、粉末の
消費量も少なくてすみ、鋼材の角部に孔を開けてこの中
に粉末を充填する作業も不要となり、効率の向上が図ら
れる。

【００４６】更に、丸鋼や角に丸みがあるような鋼材の
場合に、鋼材どうしの間に深い凹みができるものであっ
ても、この凹みに燃焼促進用粉末が落ち込み、切断トー
チによって加熱されて後続の鋼材の切断開始部分を予熱
できる。このため、凹みに合わせて切断トーチのレベル
をいちいち変えていく操作も不要となり、短時間で多量
の鋼材の切断処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋼材の切断方法を実施するための切断
設備の概略図である。

【図２】角ビレットの間の隙間及びその角部の曲面を示
すための説明図である。

【図３】鋼材どうしの間の隙間の大きさによる切断速度
とパウダー供給量の関係を示す線図である。

【図４】鋼材どうしの間の隙間の大きさによる必要な切
断酸素流量と鋼材の角部の曲率半径の大きさとの関係を
示す線図である。

【図５】角のビレットを切断していく状況を示す概略図
である。

【図６】丸鋼を切断していく状況を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 走行フレーム １ｃ ベース ２ 切断トーチ ３ パウダーノズル ４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｎ ビレット ５ａ，５ｂ，５ｃ 丸鋼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高さ寸法がほぼ同一の複数の鋼材を整列
   状態にして並べ、前記鋼材の上方を並べた方向に移動し
   ていくガス切断火口からの切断酸素によって前記鋼材を
   連続的に切断していく方法であって、前記ガス切断火口
   からの切断酸素の噴射に先行して、燃焼促進用粉末を前
   記配列した鋼材どうしの境界領域の加熱された鋼材表面
   に接触供給することを特徴とする鋼材の連続切断方法。
2. 【請求項２】 前記鋼材どうしの間の間隔の大きさ及び
   前記鋼材が上面を向く面であってその配列方向の角部の
   曲率半径の大きさに応じて、前記切断酸素及び燃焼促進
   用粉末を増量することを特徴とする請求項１記載の鋼材
   の連続切断方法。