JP3899442B2 - 鋼材用ホットスカーファ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延により丸形断面の鋼材を素材として角形断面の鋼材を製造するに際して、圧延途中の小判形断面をした鋼材の外周面をホットスカーフするために使用する鋼材用ホットスカーファに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、連続鋳造された継目無管製造用の丸ビレット鋳片は、鋳造後継目無管製造のための素材として直接継目無管製造工程に供給される。
上述のように大部分の丸ビレット鋳片は、直接継目無管製造工程に供給されるのであるが、一部のものは丸ビレット鋳片の運用の拡大を図るため、角ビレットに圧延される。
【０００３】
このように、丸ビレット鋳片から角ビレットに圧延するときに、角ビレットの品種によっては、圧延途中に外周面をホットスカーファにより、角ビレット（圧延中間鋼材）の表面をホットスカーフ（溶削）し、不要な部分を除去して品質の維持を図る必要がある。このホットスカーフはスカーフィングユニットから角ビレットの表面に可燃性ガスを噴出して鋼材表面を更に高温にし、酸素ガスの噴出で鋼材表面を燃焼させ、表面を溶削するものである。
例えば、高カーボン材の場合には、角ビレットの表層の脱炭層の深さを一定深さ以下に抑える必要があり、その脱炭層除去のためにホットスカーフを行うことは必須条件となっている。
【０００４】
図６は従来の角形ビレット等の矩形鋼材をホットスカーフする鋼材用ホットスカーファの正面図である。
断面が角形状をした角形ビレット等の矩形鋼材の表面をホットスカーフする場合、図６に示すように角形ビレット等の矩形鋼材１の４つの外周面にそれぞれ近接するように、４つの角形ブロック形状のスカーフィングユニット２を配置してホットスカーフする。なお、３は各スカーフィングユニット２を所定位置に位置決め固定する位置決め用ユニットである。
このような４つの角形ブロック形状のスカーフィングユニット２から構成されるホットスカーファにより、角形ビレット等の矩形鋼材１をホットスカーフする場合には何等問題は生じない。
【０００５】
しかし、丸ビレット鋳片から角ビレットを圧延するときには、ラインの構成上ビレットが完全に角形形状になってからホットスカーフするという訳にもいかず、断面に曲面部の残る、いわゆる断面が小判形状をしている時点において、ホットスカーフする必要が生じてくる。
そこで、このような断面が小判形状をした小判形ビレットを図６に示す従来の鋼材用ホットスカーファの角形ブロック形状のスカーフィングユニットでホットスカーフしようとすると、小判形ビレットのコーナ部とスカーフイングユニット間の距離が大きくなるため、ホットスカーフ用として供給する酸素の単位面積当りの供給量が低下したり、酸素圧力が低下したりして、ホットスカーフの能力が低下するという問題があった。
【０００６】
このような問題に対処するものとして、図７に示す小判形ビレットをホットスカーフする従来のもう一つの鋼材用ホットスカーファがある。
この鋼材用ホットスカーファは、４つのコーナ部１１ａがかなり大きいコーナーＲを有するいわゆる小判形ビレット１１に適用するものであり、角形ブロック形状のスカーフィングユニット２には通常の酸素ガス以外に特別に酸素を噴出する酸素供給管４が小判形ビレット１１のコーナ部１１ａとホットスカーフィングユニット２との隙間部に突出するように設置されている。
そこで、このような小判形ビレットを図７に示す従来の鋼材用ホットスカーファのスカーフィングユニット２でホットスカーフしようとする場合は、酸素供給管４からも酸素を供給して小判形ビレット１１のＲを有するコーナ部１１ａに対する酸素供給量を他の部分よりも多くして、ホットスカーフの能力を高めようとしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図７に示す従来の鋼材用ホットスカーファは、酸素供給管４が小判形ビレット１１のコーナ部１１ａとホットスカーフィングユニット２との隙間部に突出して設置されているため、そのコーナ部１１ａを広角に溶削することは難しい。
また、酸素供給管４からの酸素流と後方からの酸素流とが互いに干渉して酸素流に乱れを生じ、且つ酸素圧力の低下もきたし曲面溶削量にバラツキを生じやすいという問題があった。
【０００８】
従って、上述した図７に示す従来の鋼材用ホットスカーファでは、小判形ビレット１１に適用しても、小判形ビレット１１のコーナ部１１ａのホットスカーフ能力は必ずしも十分ではないという問題点があった。
下記に示す表１は、図７に示す前述した従来の角形ブロック形状のスカーフイングユニット２のみからなるホットスカーファにより、小判形ビレット１１をホットスカーフしたときの、図８に示す小判形ビレット１１の各部（丸番号で示す）の脱炭層の除去量を示したものである。この表１において、スカーフ前の脱炭層の深さは、ビレットの長手方向の一部にホットスカーフしない部分を残して行った。
【０００９】
【表１】

【００１０】
この表１から明らかなように、小判形ビレット１１の平面部（▲１▼、▲２▼）の脱炭層の除去量に比較して、小判形ビレット１１の凸曲面部（▲３▼〜▲８▼）の脱炭層の除去量は１／３以下と少なく、従来の角形ブロック形状のスカーフイングユニット２のみからなるホットスカーファによるホットスカーフでは、角ビレットの品質を保証する上で問題があるということが分かった。
また、図７に示す前述した酸素供給管４を有する角形ブロック形状のスカーフイングユニット２からなるホットスカーファについても、コーナ部１１ａを広角に溶削することは難しく、酸素供給管４からの酸素流と後方からの酸素流とが互いに干渉して酸素流に乱れを生じ、且つ酸素圧力の低下もきたし曲面溶削量にバラツキを生じやすいことから、小判形ビレット１１の平面部の脱炭層の除去量に比較して、小判形ビレット１１の凸曲面部の脱炭層の除去量は少なく、小判形ビレット１１の品質を保証する上で問題があった。
【００１１】
本発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、小判形ビレットに対しても４面とも十分にホットスカーフできる鋼材用ホットスカーファを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼材用ホットスカーファは、熱間圧延中の断面が小判形状の鋼材の相対する２つの平面と近接する位置にそれぞれ配置され、鋼材の平面に可燃性ガスと酸素ガスを噴出する平面部を有する２つの平面用スカーフィングユニットと、前記鋼材の相対する２つの凸曲面と近接する位置にそれぞれ配置され、鋼材の凸曲面に可燃性ガスと酸素ガスを、スリット状の噴出口から噴出する、該凸局面に対応した凹曲面部を有する２つの曲面用スカーフィングユニットとを備えてなるものである。
また、前記各曲面用スカーフィングユニットは複数の分割スカーフィングユニット体から構成され、各分割スカーフィングユニット体が鋼材の凸曲面の一部に可燃性ガスと酸素ガスを噴出する該凸曲面の一部に対応した分割凹曲面部を有するものである。
【００１３】
本発明においては、熱間圧延中の断面が小判形状の鋼材をホットスカーフする場合に、各曲面用スカーフィングユニットの可燃性ガスと酸素ガスを、スリット状の噴出口から噴出する凹曲面部は鋼材の凸曲面と近接する位置に配置され、その凹曲面部が該凸曲面に対応しているから、凹曲面部から噴出するスカーフ用酸素の単位ホットスカーフ面積当たりの酸素量および酸素圧力が、鋼材の凸曲面に沿って一定となり、鋼材の凸曲面におけるホットスカーフ能力が、鋼材の平面におけるホットスカーフ能力と同等となり、鋼材の外周面全体にわたって十分なホットスカーフができ、鋼材の品質保証能力が向上する。
【００１４】
また、各曲面用スカーフィングユニットは複数の分割スカーフィングユニット体から構成され、各分割スカーフィングユニット体が鋼材の凸曲面の一部に可燃性ガスと酸素ガスを噴出する該凸曲面の一部に対応した分割凹曲面部を有するときには、各分割スカーフィングユニット体に供給される可燃性ガスおよび酸素ガスの供給圧力を別々に調整することができ、それより適正なホットスカーフを行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の鋼材用ホットスカーファを示す正面図、図２は同鋼材用ホットスカーファの曲面用スカーフィングユニットを示す一部を破断した正面図、図３は図２の曲面用スカーフィングユニットの概要を示す平面図、図４は小判形ビレットのホットスカーフ後の脱炭層の深さの調査位置を示す説明図である。
図において、１１は熱間圧延中の断面が小判形状の小判形ビレット、１２は小判形ビレット１１の相対する２つの平面１１ａと近接する位置にそれぞれ配置された平面部１３を有する２つの平面用スカーフィングユニットである。１４は小判形ビレット１１の相対する２つの凸曲面１１ｂと近接する位置にそれぞれ配置された凹曲面部１５を有する２つの曲面用スカーフィングユニットである。１６は各平面用スカーフィングユニット１２と各曲面用スカーフィングユニット１４を所定位置に位置決め固定する位置決め用ユニットである。
【００１６】
小判形ビレット１１の相対する２つの平面１１をそれぞれホットスカーフする２つの平面用スカーフィングユニット１２は、従来から使用されているものと変わらないので詳細な説明は省略し、このホットスカーファの特教である小判形ビレット１１の相対する２つの凸曲面１１ｂをそれぞれホットスカーフする２つの曲面用スカーフィングユニット１４について詳述する。
この各曲面用スカーフィングユニット１４は３つの分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃで構成されている。
各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ全体としては図２に示すように角形ブロック形状をしており、上面に酸素ガス取入口２０と可燃性ガス（コークスガス、プロパンガス等）取入口２１が設けられており、一側面の上方に斜め下方に突出した溶削火口２２が設けられ、一側面の下方に酸素ガスを噴出するスリット状の溶削酸素噴出口２３と可燃ガスを噴出する管状の可燃性ガス噴出口２４とが設けられている。その溶削火口２２の上部には酸素ガスを噴出する管状のシールド酸素副噴出口２５と可燃性ガスを噴出する管状の可燃性ガス噴出口２６とが設けられている。
【００１７】
これら各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃにおける溶削酸素噴出口２３、シールド酸素噴出口２５、可燃性ガス噴出口２４及び２６の先端部はいずれも小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂの一部に対応するようそれぞれ分割凹曲面部１５ａ、１５ｂ、１５ｃとして形成されている。
また、溶削酸素噴出口２３とシールド酸素噴出口２５は酸素ガス取入口２０に接続され、可燃性ガス噴出口２４及び２６は可燃性ガス取入口２１に接続されている。その酸素ガス取入口２０には酸素ガス供給源からの酸素ガスを供給する酸素ガス供給管２７が接続され、その可燃性ガス取入口２１には可燃性ガス供給源からこのガスを供給する可燃性ガス供給管２８が接続されている。
【００１８】
上記のように構成された鋼材用ホットスカーファにおいては、小判形ビレット１１の各平面１１ａの表面には各平面用スカーフィングユニット１２から可燃性ガスと酸素ガスが噴出されて従来どおりにスカーフィングが行われる。
また、小判形ビレット１１の各凸曲面１１ｂの表面には、３つの分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃで構成された各曲面用スカーフィングユニット１４から可燃性ガスと酸素ガスが噴出されてスカーフィングが行われる。
各曲面用スカーフィングユニット１４によるスカーフィングについて詳細に説明すると、各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃの酸素ガス取入口２０には酸素ガス供給管２７から酸素ガスが供給されており、可燃性ガス取入口２１には可燃性ガス供給管２８から可燃性ガスが供給されている。
【００１９】
そして、各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ酸素ガスを酸素ガス取入口２０に接続された溶削酸素噴出口２３とシールド酸素噴出口２５から小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂに向けて噴出させ、可燃性ガスを可燃性ガス取入口２１に接続された可燃性ガス噴出口２４及び２６から小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂに向けて噴出させている。このとき、小判形ビレット１１をその長さ方向に移動させている。
このように、小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂに向けて噴出された可燃性ガスと酸素ガスの噴出により燃焼し、小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂの表面がホットスカーフされ、小判形ビレット１１の長さ方向の移動によって小判形ビレット１１の表面全体がホットスカーフされることになる。
【００２０】
各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃにおける溶削酸素噴出口２３、シールド酸素噴出口２５、可燃性ガス噴出口２４及び２６の先端部はいずれも小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂの一部に対応するようそれぞれ分割凹曲面部１５ａ、１５ｂ、１５ｃとして形成されているので、可燃性ガスおよび酸素ガスのホットスカーフ単位面積当たりの供給量が、小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂの全域において一定になるとともに、可燃性ガスおよび酸素ガスの供給圧力が小判形ビレット１１の凸曲面１１ｂの全域において一定となるために、小判形ビレット１１の各部におけるホットスカーフ量（溶削量）が一定となる。
【００２１】
図５は図４に示す小判形断面ビレット１１の各部（Ａ〜Ｄ）のホットスカーフ後の脱炭層の深さを調査したグラフであり、縦線で示したのが従来の鋼材用ホットスカーファでホットスカーフした場合、○印で示したのが本発明の実施の形態の鋼材用ホットスカーファでホットスカーフした場合である。
このグラフから明らかなように、小判形ビレット１１のホットスカーフにおいて最もホットスカーフしにくいＢ点の位置において、ホットスカーフ後の脱炭層の深さが大幅に減少しており、本発明の実施の形態のホットスカーファを使用することにより、鋼材の品質保証能力を向上させ得ることが分かる。
【００２２】
なお、上記説明においては、各曲面用スカーフィングユニット１４が３つに分割されている場合で説明したが、必ずしも３分割に限定されることはなく、分割しなくてもよいし、より多く分割されたものでもよい。勿論、分割することにより、各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃに供給される可燃性ガスおよび酸素ガスの供給圧力を別々に調整でき、それにより適正なホットスカーフを行うことができるという利点はある。 また、本発明において、小判形ビレット１１と称しているのは、断面の相対する２辺がほぼ平行な直線であり、他の相対する２辺が曲線で構成されているビレットを総称しているものであり、曲線は円弧、楕円弧およびコーナーＲ等を含むものである。
さらに、各分割スカーフィングユニット体１４ａ、１４ｂ、１４ｃにおける溶削酸素噴出口２３はスリット状とし、シールド酸素噴出口２５、可燃性ガス噴出口２４及び２６は管状としているが、全ての吹出口がスリット状であってもよいことは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、熱間圧延中の断面が小判形状の鋼材をホットスカーフする場合に、各曲面用スカーフィングユニットのに可燃性ガスと酸素ガスを、スリット状の噴出口から噴出する凹曲面部は鋼材の凸曲面に近接する位置に配置され、その凹曲面部が該凸曲面に対応しているので、凹曲面部から噴出するスカーフ用酸素の単位ホットスカーフ面積当たりの酸素量および酸素圧力が、鋼材の凸曲面に沿って一定となり、鋼材の凸曲面におけるホットスカーフ能力が、鋼材の平面におけるホットスカーフ能力と同等となり、鋼材の外周面全体にわたって十分なホットスカーフができ、特に最もホットスカーフしにくいコーナー部においても、ホットスカーフ後の脱炭層の深さを大幅に低減でき、鋼材の品質保証能力を向上させ得るという効果を有する。
【００２４】
また、各曲面用スカーフィングユニットが複数の分割スカーフィングユニット体から構成され、各分割スカーフィングユニット体が鋼材の凸曲面の一部に可燃性ガスと酸素ガスを噴出する該凸曲面の一部に対応した分割凹曲面部を有するときには、各分割スカーフィングユニット体に供給される可燃性ガスおよび酸素ガスの供給圧力を別々に調整することができ、それより適正なホットスカーフを行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の鋼材用ホットスカーファを示す正面図である。
【図２】同鋼材用ホットスカーファの曲面用スカーフィングユニットを示す一部を破断した正面図である。
【図３】図２の曲面用スカーフィングユニットの概要を示す平面図である。
【図４】小判形ビレットのホットスカーフ後の脱炭層の深さの調査位置を示す説明図である。
【図５】本発明と従来例の鋼材用ホットスカーファによりホットスカーフをした後の小判形ビレットのスカーフ位置と脱炭層の深さとの関係を示すグラフである。
【図６】従来の鋼材用ホットスカーファの正面図である。
【図７】従来のもう一つの鋼材用ホットスカーファの正面図である。
【図８】図６の従来の鋼材用ホットスカーファで小判形ビレットをホットスカーフした後の脱炭層の深さの調査位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 小判形ビレット（鋼材）
１１ａ 平面
１１ｂ 凸曲面
１２ 平面用スカーフィングユニット
１３ 平面部
１４ 曲面用スカーフィングユニット
１５ 凹曲面部

Claims (2)

1. 熱間圧延中の断面が小判形状の鋼材の相対する２つの平面と近接する位置にそれぞれ配置され、鋼材の平面に可燃性ガスと酸素ガスを噴出する平面部を有する２つの平面用スカーフィングユニットと、前記鋼材の相対する２つの凸曲面と近接する位置にそれぞれ配置され、鋼材の凸曲面に可燃性ガスと酸素ガスを、スリット状の噴出口から噴出する、該凸曲面に対応した凹曲面部を有する２つの曲面用スカーフィングユニットとを備えたことを特徴とする鋼材用ホットスカーファ。
2. 上記各曲面用スカーフィングユニットは複数の分割スカーフィングユニット体から構成され、各分割スカーフィングユニット体が鋼材の凸曲面の一部に可燃性ガスと酸素ガスを噴出する該凸曲面の一部に対応した分割凹曲面部を有することを特徴とする請求項１記載の鋼材用ホットスカーファ。

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