JP2013123738A - 鋼板の耳屑処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板幅端部から発生した耳屑を短冊状に小切りにする際、耳切再開部において、切断トーチの移動が妨げられることなく、かつ、切断トーチが安定して鋼板に倣える耳屑処理方法を提案する。
【解決手段】切断トーチで、鋼板の幅端部を長手方向に所定長さ切断する長手方向切断と上記長手方向に切断した切断溝から鋼板の幅端部に向けて切断する幅方向切断とを繰り返して発生する耳屑を所定長さに小切りして処理する方法において、耳屑切り離し部と、耳屑切断再開部とを分離し、切断トーチと切り離された耳屑との接触を避けるよう切断トーチの経路（パスライン）を設定することにより、切り離された耳屑片の跳ね上がりによる弊害を回避する鋼板の耳屑処理方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ切断等で素材鋼板の幅端部を切断して製品板を採取する際に発生する耳屑の処理方法に関するものである。

熱間圧延で製造される厚鋼板は、その厚鋼板から採取する製品板の歩留りが極力高くなるよう圧延寸法（板厚、板幅および長さ）が設計されている。しかし、圧延された鋼板の両幅端部および先後端部は、形状や寸法の非定常部分を含んでいる。そこで、上記圧延後の厚鋼板から製品板を採取する場合には、上記両幅端部および先後端部の非定常部分を、プラズマ切断やガス切断等の手段を用いて切り落としている。

上記の切り落としにより発生した切断屑のうち、両幅端部で切り落とされる部分（以降、「耳屑」とも称する。）は、狭幅長尺形状であるため、従来は、プラズマ切断やガス切断等で１〜２ｍの適度な長さに小切りにしてスクラップ処理していた。しかし、この切断作業は、人手に頼らざるを得ないため、作業の自動化を妨げる要因の一つとなっていた。

そこで、上記耳屑の小切り処理を自動化する方法として、たとえば、鋼板端部を長手方向に沿って所定の長さに切断後、適宜、幅方向に切断することを繰り返すことによって、発生した耳屑を短冊状に小切りすることが行われていた。

しかし、上記方法で切断した短冊状の耳屑には、プラズマ切断等の溶断時に受ける加熱とその後の冷却に起因する熱歪によって、図１に示したような、反りが発生し、その突出高さがプラズマ切断やガス切断等の切断設備（たとえば切断トーチ等）が移動する高さ以上になることがあり、斯かる場合には、切断設備の移動が妨げられて自動切断が中断されたり、それを修正するために人手の介入が必要となったり、あるいは、その反り発生部分に接触した切断設備が損傷したりするという問題点があった。

上記問題点を解決する方法として、特許文献１には、先ず、長手方向に耳屑予定長さよりも長めに切断し、次いで、この切断経路の一部を逆走後退し、その後、その後退した位置から短辺方向に切断することを繰り返すことで耳屑を処理する方法が開示されている。しかし、この方法では、切断した耳屑の反りは解消されていないため、十分な問題の解決には至っていない。

そこで、特許文献２には、先ず、耳屑の長手方向に短冊状耳屑の予定長さよりも所定寸法だけ短くなる中途の位置まで切断し、次いで、短冊状耳屑の長手方向の長さが予定長さ寸法となる位置で短辺方向に切断し、その後、再び先の長手方向切断の中途位置から、短冊状耳屑片の長手方向に切断を再開し、耳屑を短冊状に切り離すことで、反りの発生を伴うことなく耳屑片の切り離しを行う方法が開示されている。

特開平０９−００１３６７号公報 特開平１０−１４６６７１号公報

上述した特許文献２の耳屑処理方法では、変形防止のための切残し寸法を確保することが特徴であり、これにより、切り離した短冊状耳屑に発生する熱変形による反りを軽減することができるので、切断手段の移動経路が妨げられて作業に支障が生じたり、熱変形部位への接触によって切断手段の損傷が生じたりするという問題点を大幅に改善することができる。

しかしながら、特許文献２の耳屑処理方法では、前記変形防止のための切残し部分を切断する場合、その切断作業が製品板端面部から開始されることになるため、製品板の端面に疵がついたり、製品板端部に付着したノロを除去するための作業が必要となったりするなどの問題があり、切断面の品質や製造コストの面から改善が求められていた。

そこで、本発明の目的は、発生した耳屑を短冊状に小切りにして処理する際に、耳切再開部において、切断トーチの移動が妨げられることがなく、かつ、切断トーチが安定して鋼板に倣うことができ、ひいては製品板端面部の性状を改善することができる耳屑処理方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題を解決するべく、切断トーチの移動経路に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、上記切り離された耳屑片の跳ね上がりによる弊害を回避し、かつ、切断トーチの安定性、すなわち切断作業の安定性を確保するためには、
［Ａ］小切りする耳屑部を製品板から切り離す耳屑切り離し部と、耳屑長手方向切断の再開部とを離間させること、
［Ｂ］前記の耳屑長手方向切断を再開する場合には、切断再開に先立って、切断予定線よりも耳屑側において切断トーチに点火して切断可能状態にしておき、しかる後に、切断トーチを耳屑長手方向切断の再開部へ移動させることにより、耳屑切断後の製品板端面部の性状が良好となること、
［Ｃ］［Ｂ］において、切断再開に先立って切断予定線よりも耳屑側において切断トーチを点火するに当たり、点火予定位置近傍となる部分を事前に切除しておくことにより、切断トーチ点火時のピアシングやそれに伴うトーチの損傷が避けられること、
などを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、切断トーチで、鋼板の幅端部を長手方向に所定長さ切断する長手方向切断と上記長手方向に切断した切断溝から鋼板の幅端部に向けて切断する幅方向切断とを繰り返して耳屑を所定長さに小切りする耳屑処理方法において、下記（１）〜（６）の工程；
（１）鋼板長手方向端部のＳ点から長手方向に切断を開始し、耳屑小切り予定位置Ａ点よりも先方のＢ点まで長手方向切断する工程。
（２）上記Ｂ点から、長手方向位置がＡ点より先方かつＢ点より後方で、耳屑内に位置するＣ点まで切断する工程。
（３）上記Ｃ点から耳屑小切り予定位置Ａ点に向けて切断し、Ａ点近傍のＤ点で寸止めし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点で囲まれた略３角形部分を切り落とす工程。
（４）上記Ｄ点から鋼板端部のＥ点に向けて幅方向切断し、耳屑を所定長さに小切りにして切り離す工程。
（５）上記Ｅ点から、Ｃ点近傍でかつ耳屑側に位置するＦ点まで、切断トーチを非切断の状態で移動する工程。
（６）上記Ｆ点から、長手切断溝の延長上かつ長手方向位置がＢ点と同一点あるいはＢ点より先方のＧ点に向けて切断を再開し、Ｂ点あるいはＧ点に到達後、次の長手方向切断を開始する工程。
からなる処理を繰り返して行うことを特徴とする鋼板の耳屑処理方法である。

本発明の耳屑処理方法における上記（２）の工程のＣ点は、長手方向位置がＡ点およびＢ点よりも先方で、耳屑内に位置する点であることを特徴とする。

また、本発明の耳屑処理方法における上記（２）の工程のＣ点は、長手方向位置がＢ点と同じで、耳屑内に位置する点であることを特徴とする。

また、本発明の耳屑処理方法において上記耳屑切断に用いるトーチは、プラズマトーチ、ガストーチのいずれかであることを特徴とする。

本発明では、切断トーチの操作経路において、耳屑切り離し部と、耳屑長手方向切断再開部とを離間させて切断トーチの経路を設定したので、切断トーチが耳屑の跳ね上がりや反りの影響を受けることなく、耳屑切断作業を継続することができる。また、本発明の切断トーチの操作経路では、切断予定線よりも耳屑側において切断トーチを点火してから、該切断トーチを耳屑長手方向切断の再開部へ移動させるので、耳屑切断後の製品板端面部性状を良好にすることができる。さらに、前記点火に先立ち、点火予定位置近傍を切除しておくので、切断トーチ点火時にピアシングのような現象が発生することが抑制でき、ノロの吹き上げによる切断トーチの損傷を回避することができる。

切断した鋼板耳屑に発生する反りを説明する摸式図である。 本発明の耳屑処理方法における切断トーチの操作経路を説明する図である。 本発明の耳屑処理方法における切断トーチの他の操作経路を説明する図である。

本発明は、切断トーチで、架台上に載置した鋼板の幅端部を長手方向に所定長さ切断する長手方向切断と上記長手方向に切断した切断溝から鋼板の幅端部に向けて切断する幅方向切断とを繰り返して発生する耳屑を所定長さに小切りにして耳屑を処理する方法に関するものである。ここで、上記耳屑の小切り長さは、特に限定されるものではないが、スクラップ処理する観点からは、０．５〜２ｍ程度の長さが好適である。

そして、本発明の耳屑処理方法は、以下に説明する（１）〜（６）の一連の工程からなる処理を繰り返すことによって、上述した従来技術が抱える問題点、すなわち、切断再開時における切り離した耳屑の跳ね上がりを回避するところに特徴がある。

以下、本発明の耳屑処理方法を、図２を用いて、主としてプラズマ切断の場合を例にとって、具体的に説明する。
・工程（１）
この工程は、切断トーチで、鋼板長手方向端部の切断開始位置であるＳ点から長手方向に切断を開始し、耳屑小切り予定位置Ａ点よりも長手切断方向の先方に位置するＢ点まで長手方向切断する工程である。ここで、上記Ａ点とＢ点との距離は、５０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。５０ｍｍ未満では、上記切断トーチと耳屑との接触を回避することができず、また、以下に説明する（２）以降の工程を実施できないためである。一方、１００ｍｍを超えて先まで切断しても、耳屑小切り予定位置まで切断トーチを戻すのに要する時間が長くなり、切断作業能率の低下につながるため、１００ｍｍ以下であることが好ましい。なお、本発明において規定される距離とは、切断トーチの中心位置やその経路・軌跡を基準とするものとする。したがって、たとえば、切断線からの距離を規定する場合には、切断で形成された切断面からの距離ではなく、前記切断面を形成した切断時における切断トーチの中心位置の経路・軌跡を基準とするものである（以下、同様とする。）。

・工程（２）
この工程は、上記Ｂ点から、長手方向位置がＡ点より先方かつＢ点より後方で、耳屑内に位置するＣ点まで切断する工程である。ここで、耳屑内とは、耳屑幅の範囲内という意味である。切断予定線からＣ点までの距離は、１０〜３０ｍｍであることが好ましい。これは、この距離が小さすぎると、後述の工程（６）における切断再開時にノロが製品板端面部に飛散するおそれがあるからであり、また、切断予定線からＣ点までの距離が大きすぎると、耳屑自体の幅が局所的に小さくなり、スクラップ処理工程でのハンドリングの支障となる場合があるからである。

・工程（３）
この工程は、上記Ｃ点から耳屑小切り予定位置であるＡ点に向けて切断し、Ａ点近傍のＤ点で寸止めし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点で囲まれた略３角形部分を切り落とす工程である。ここで、上記Ｄ点で寸止めする理由は、切断トーチをＡ点まで戻してしまうと、切断対象（鋼板）が存在しないため、例えばプラズマ切断の場合には、切断トーチから発生したプラズマが製品板側に流れて、製品板の切断面が溶損するおそれがあるからである。したがって、上記寸止めするＤ点は、Ａ点から１ｍｍ以上離れた耳屑側の位置であることが好ましい。また、この工程は、図２のＡ，Ｂ，ＣおよびＤ点で囲まれた略三角形の部分（図中、点で塗り潰した部分）を切り落とす工程でもあり、この切り落としによって、後述の工程（６）における切断再開時には、鋼板端部近傍において切断トーチに点火することが可能となるので、ピアシングやそれに伴うトーチ損傷などの障害を回避することができる。一方、Ａ点から５ｍｍ超え離れた耳屑側の位置では、耳屑内部に大きく入り込み過ぎて、上記略三角形の部分を切り落とすことができなくなる。したがって、上記目的を達成するためには、寸止めするＤ点は、Ａ点から５ｍｍ以内の耳屑側の位置であることが好ましい。なお、上記Ａ点とＤ点との間の好ましい距離は、切断する鋼板板厚や切断トーチのノズル径によっても異なるが、板厚が６〜４０ｍｍの範囲であれば、３〜５ｍｍの範囲がより好ましい。

・工程（４）
この工程は、上記Ｄ点から鋼板端部のＥ点に向けて幅方向切断し、Ｓ点−Ａ点間の耳屑（図２中、格子目を付した部分）を小切りして切り離す工程である。

・工程（５）
この工程は、上記Ｅ点から、Ｃ点近傍でかつ耳屑側に位置するＦ点まで、切断トーチを非切断の状態で移動する工程である。なお、切断トーチが非切断の状態とは、切断に使用されるプラズマやアークなどを発生させていない状態のことを指すものとする。ここで、上記Ｆ点は、（２）の工程で切断したＢ−Ｃ点間の切断線（切断トーチの中心が通過した線）から０ｍｍ超え５ｍｍ以下離れた耳屑側の位置であるのが好ましい。というのは、次の工程（６）においてＦ点から切断を再開する際、０ｍｍでは、切断トーチ下に鋼板が存在しないため、例えばプラズマ切断の場合には、プラズマを安定して発生させることが難しく、一方、５ｍｍを超えると、耳屑内部に入り込み過ぎて、溶断により発生したノロの吹き上げによって切断トーチが損傷を受けるおそれがあるためである。より好ましいＦ点は、Ｃ点から３〜５ｍｍ程度離れた耳屑内の位置である。なお、Ｅ点からＦ点までの移動において空通しにする理由は、短冊状耳屑切り離し時に生じたＥ点での段差が切断トーチの倣い高さを不安定にすることを回避するためである。
前述の工程（３）において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点で囲まれた略三角形部分を、切り落とした効果がここで発揮される。すなわち、もし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点で囲まれた略三角形部分が存在していたら、Ｆ点は鋼板端部などではないので、切断トーチを点火するといわゆるピアシングとなり、ノロの吹き上がりによる切断トーチの損傷が懸念されるところ、前記略三角形部分は切除されて既に存在しないので、Ｆ点は鋼板端部あるいはその近傍といえるので、安定して切断トーチを点火して切断を開始することができるのである。

・工程（６）
この工程は、上記Ｆ点から、長手切断溝の延長上かつ長手方向位置がＢ点と同一点のあるいはＢ点より長手切断方向先方に位置するＧ点に向けて切断を再開し、Ｂ点あるいはＧ点に到達後、次の長手方向切断を開始する工程である。ここで、上記Ｇ点は、Ｂ点に対して長手切断方向に０ｍｍ以上３ｍｍ以下先方の位置であるのが好ましい。Ｇ点の位置が、Ｂ点に対して耳屑切断方向に０ｍｍ未満（すなわち、Ｂ点の後方）では、切断する鋼板が存在しないため、例えばプラズマ切断の場合であれば、切断トーチから発生したプラズマが製品板側に流れて、切断面を溶損するおそれがあるからである。一方、３ｍｍを超えて先方の位置では、Ｂ点とＧ点との間が離れすぎて、製品板の切断面に切断残りが発生し、切断面の品質が低下してしまうからである。なお、上記Ｇ点をＢ点（この場合、Ｂ点−Ｇ点間距離は０ｍｍ）としてもよい。
このとき、切断作業の障害となるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点で囲まれた略三角形部分は、切り落とされて既に存在しないので、切断溝部からの長手方向切断を支障なく開始することができる。その結果、切断トーチの鋼板への倣いが安定して切断面が平滑化し、しかも、ノロの吹き上がりによる切断トーチの損傷も回避することができる。

また、切断トーチによる切断がＦ点から長手切断溝の延長上にあるＧ点に到達後は、切断トーチの方向を転換し、Ｇ点をＳ点として、再び上記工程（１）の長手方向切断を開始する。

以上説明したように、本発明の耳屑の処理方法は、上記（１）〜（６）の一連の工程からなる処理を繰り返して行うことにより、鋼板の切断に伴って発生する耳屑を、自動で小切りにすることができる。

なお、上記本発明の耳屑処理方法の説明では、ステップ（２）におけるＣ点が、図２のように、長手方向位置がＡ点より先方かつＢ点より後方に位置するときの切断トーチ経路の例を用いて説明した。しかし、本発明の耳屑処理方法は、図２の例に限定されるものではなく、例えば、図３（ａ）のように、Ｃ点の長手方向位置がＡ点およびＢ点よりも先方にあっても、また、図３（ｂ）のように、Ｃ点の長手方向位置がＢ点と同じであってもよい。

ここで、上記図２および図３（ａ）の経路を比較すると、図２の場合は、切断トーチの移動距離が最も短く、動きに無駄がないのが利点であり、一方、図３（ａ）の場合は、長手方向切断を開始するときの切断トーチの鋼板への倣いが最も良好となるという利点がある。なお、図３（ｂ）の経路は、上記２つの中間に位置する。したがって、要求される切断面の品質や、生産性を考慮して、適宜、使い分ければよい。

なお、本発明の耳屑処理方法は、プラズマ切断、ガス切断等およびレーザー切断のいずれの切断手段にも適用することができるが、切断溝幅が広い場合にも適用可能であることから、プラズマ切断あるいはガス切断への適用が向いており、特に、プラズマ切断に用いて好適である。また、プラズマ切断あるいはガス切断は、熱投入量と熱投入範囲がレーザー切断よりも大きく、切断時に鋼板の反りが発生しやすいので、本発明を適用するメリットが大きい。なお、本発明が対象とする鋼板は、３〜２００ｍｍの板厚の鋼板であれば、普通鋼、高張力鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、クラッド鋼等、種類を問わない。

プラズマ切断トーチ（プラズマ電流：８０〜５００Ａ，切断速度：４００〜６０００ｍｍ／ｍｉｎ）を配備した板厚が３〜２００ｍｍの厚鋼板を切断処理する切断機に、耳屑処理方法として、従来の人手による方法、特許文献１に開示された方法、および本発明の方法を適用し、耳屑処理に要する厚鋼板１枚当たりの平均作業時間、および小切りにした耳屑起因によるプラズマ切断トーチのトラブル発生頻度を比較した。その結果を表１にしたが、耳屑処理時間およびトラブル発生頻度ともに、本発明の方法が、他の方法より優れていることがわかる。

１：素材鋼板
２：耳屑
３：反り
４：架台

Claims (4)

1. 切断トーチで、鋼板の幅端部を長手方向に所定長さ切断する長手方向切断と上記長手方向に切断した切断溝から鋼板の幅端部に向けて切断する幅方向切断とを繰り返して耳屑を所定長さに小切りする耳屑処理方法において、下記（１）〜（６）の工程からなる処理を繰り返して行うことを特徴とする鋼板の耳屑処理方法。
   記
   （１）鋼板長手方向端部のＳ点から長手方向に切断を開始し、耳屑小切り予定位置Ａ点よりも先方のＢ点まで長手方向切断する工程。
   （２）上記Ｂ点から、長手方向位置がＡ点より先方かつＢ点より後方で、耳屑内に位置するＣ点まで切断する工程。
   （３）上記Ｃ点から耳屑小切り予定位置Ａ点に向けて切断し、Ａ点近傍のＤ点で寸止めし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点で囲まれた略３角形部分を切り落とす工程。
   （４）上記Ｄ点から鋼板端部のＥ点に向けて幅方向切断し、耳屑を所定長さに小切りにして切り離す工程。
   （５）上記Ｅ点から、Ｃ点近傍でかつ耳屑側に位置するＦ点まで、切断トーチを非切断の状態で移動する工程。
   （６）上記Ｆ点から、長手切断溝の延長上かつ長手方向位置がＢ点と同一点あるいはＢ点より先方のＧ点に向けて切断を再開し、Ｂ点あるいはＧ点に到達後、次の長手方向切断を開始する工程。
2. 上記（２）の工程のＣ点は、長手方向位置がＡ点およびＢ点よりも先方で、耳屑内に位置する点であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板の耳屑処理方法。
3. 上記（２）の工程のＣ点は、長手方向位置がＢ点と同じで、耳屑内に位置する点であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板の耳屑処理方法。
4. 上記耳屑切断に用いるトーチは、プラズマトーチ、ガストーチのいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板の耳屑処理方法。

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