(57)【要約】【課題】熱間スラブの表皮および表層部の品質の悪化を招くことなしに、滑らかな手入れ面を得ることができ、さらに切削刃の刃寿命の延命を図ることにより、ランニングコストを低減した熱間スラブの切削式表層部手入れ方法を提供する。【解決手段】連続鋳造後、所定の長さに切断した熱間スラブを、表面温度が400℃以上の状態で、フライス式表層切削装置を用いて表面手入れを施すに当たり、  上記フライス式表層切削装置として、回転切削工具の周りに、切削反力で回転する従動式の丸駒切削チップを多数配置した切削装置を用いる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造後、所定の長さに切断した熱間スラブに対し、表面温度が400℃以上の状態で、該スラブの表面、裏面および側面のうちの何れか一面または二面以上の表層部の一部または全部を、多数の切削刃を有する回転切削工具をそなえるフライス式表層切削装置で表面手入れを施すに当たり、
上記フライス式表層切削装置として、回転切削工具の周りに、切削反力で回転する従動式の丸駒切削チップを多数配置した切削装置を用いることを特徴とする熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【請求項２】
前記丸駒切削チップに、刃先に付着した切り屑を剥ぎ取るスクレーパーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【請求項３】
切削厚みが、スラブ表皮から１mm以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【請求項４】
前記表層部手入れを、ホットスカーファ−または熱間グラインダーによる表層部手入れ後に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間スラブの切削式表層部手入れ方法に関し、特に熱間スラブの表皮および表層部の品質劣化を招くことのないスラブ熱間手入れを、切削刃の摩耗軽減化の下で達成しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備では溶鋼から10ｍ前後の長さのスラブを連続して製造し、次工程の熱間圧延ラインに圧延用素材として送り出している。この熱間圧延ラインでは、通常、スラブを加熱炉で加熱した後に、熱間圧延に供している。この場合に、連続鋳造で製造されたスラブを、できるだけ高温のまま、好ましくは800℃以上の高温のまま熱間圧延ラインの加熱炉に装入してやれば、加熱炉での負担は小さくなり、燃料原単位を低減することが可能となる。このような操業方法は、直送圧延やダイレクトホットチャージロール（ＤＨＣＲ）と呼ばれ、最近、広く試みられている。
【０００３】
しかしながら、スラブには、鋳造段階において発生する介在物欠陥などがあり、特にスラブ表皮下数mmまでに存在している介在物欠陥は、次工程以降の圧延工程あるいはめっき工程で鋼板の表面に線状疵を発生させる。かような介在物欠陥は、連続鋳造時に使用されるモールドパウダーやアルミナなどの脱酸生成物などを起源とし、数百ミクロン程度の大きさの介在物が疵の原因になるといわれている。
【０００４】
そのため、従来から、鋳造設備で製造されたスラブを、熱間の状態あるいは冷却した後の冷間の状態で、スラブ表層部の全面をホットスカーファーやコールドスカーファーによって溶削（スカーフ）したり、グラインダーによって表面研削を実施することが一般的に行われてきた。
【０００５】
しかしながら、ホットスカーファーは、スラブ表層部を高熱で溶融させ、溶融物を吹き飛ばしながら削り取る方法であるので、スラブ表層部が局部的に加熱される。その結果、スラブ表層部で燐（Ｐ）やニッケル（Ni）といった特定元素の濃化を招いたり、表層部の脱炭を招くことから、スラブの表層部品質が悪化するという問題があった。
【０００６】
また、冷片化したスラブを対象とするコールドスカーファーは、スラブ温度が変化しないために溶削深さが変動しない、スラブ表層部の加熱程度が少ないので前述した特定元素の濃化が起こり難いなどの利点があるものの、スラブを冷片化することによるエネルギーロスが甚だしいという問題があった。
【０００７】
なお、ホットスカーファーおよびコールドスカーファーを問わず、スカーファー（溶削）によりスラブ表層部の全面手入れを行うと、スラブの溶削面に２mm程度の高さのうねりを持った凹凸が生ずることが多い。これは、スカーファーのノズルからの可燃性ガス噴出口が分割されていることに起因するものである。このようなうねりを解消するためのスカーファーも開発されてはいるが、溶削手入れ後の溶削面の平滑化の点では十分とは言い難い。このうねりは、熱間圧延工程において熱延鋼板の新たな表面欠陥の原因になると言われている。
【０００８】
一方、グラインダーによる手入れは、グラインダーの表層部除去能力（手入れ能力）が低いため、スカーファーに比べると切削能率が著しく小さいという不利がある。また、鋼製品における表面疵の原因となる砥石の欠落や付着もあるため、熱間状態のスラブに対しては、スラブ端部のガス切断ノロの除去に使用されている程度であった。
上述したように、従来の一般的な手入れ方法では、手入れした後の鋳片の表皮または表層部に新たな表面疵の原因となる欠陥を生じるおそれがあった。
【０００９】
上記の問題を解決するものとして、切削刃により鋼板の表面を研削するスラブ手入れ方法が提案されている。
切削刃を利用した熱間鋼材の表面切削方法としては、シェーパー方式（鉋削り）とフライス盤による切削方式の２とおりの方法が提案されている。
熱間状態の鋼材は、冷間状態の鋼材に比べて、切削時の抵抗である比切削抵抗が小さくなり、特に 500℃以上では冷間時の２／３〜１／２まで低減する。このように熱間切削は容易に切削ができ、被削性（快削性）が良いことから、切削面の表面粗さも良好となる。
【００１０】
高温状態で鋼材を切削するときの特徴は、次のとおりである。
(1) 比切削抵抗の低下に伴い、切削動力が低下する。
(2) 高温での切削であるため、刃先磨耗が進行する。
(3) 刃先磨耗が進行しても、切削動力の増加や切削面粗度の悪化が小さい。
(4) 刃先磨耗の進行状況に関係なく、切削時の切り屑が赤熱状態で排出される、もしくは切削時に火花がでる。
(5) 刃先に付着物が付きやすい。
【００１１】
上述した(1)〜(5)の特徴は、冷間材の切削では見られない現象であり、熱間材の切削に固有の現象である。このような現象が現れる境界温度は明確ではないが、実験的な結果からは鋼材表面温度が400℃程度から上記の特徴が見られはじめ、特に500℃以上で顕著となる。
このように、切削刃による熱間鋼材の表面切削では、高温の材料を切削することから刃先の熱負荷が大きく、冷間切削に比べて刃先の摩耗が促進される。また、熱衝撃で刃のチッピング（欠け）が生じ易くなり、刃の寿命が問題となる。
【００１２】
このような高温の熱間鋼材の切削に関する従来技術としては、特許文献１，２が挙げられる。
【特許文献１】特開２００４−１８１５６１号公報
【特許文献２】特開平９−４７９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載の手入れ方法は、シェーパーと呼ばれる一枚刃の切削装置で平面を切削する方法である。切刃の寿命を延ばすために、切削反力によって回転するフリー回転円形切削刃を備え、切刃を送るときに切削反力で切刃が回転し、切削刃面が常に更新され、一箇所に熱負荷がかからないようにするとともに、刃先の磨耗を回避するように工夫したものである。
ここで、回転円形切削刃は、回転可能な構造とするだけで機能を満足するが、回転円形切削刃をスラブの切削面に沿って送る機構は別途必要である。特許文献１では、連続鋳造機のピンチロールによるスラブ駆動力またはスラブ搬送用ローラーテーブルのスラブ搬送力を、回転円形切削刃の切削送りの駆動力に充当するとしている。
【００１４】
鋳造直後のスラブ表層部における欠陥部分の除去量としては、経験的に表皮から２〜４mm厚み程度である。スラブ片側の面の全幅を、厚み４mmかつ800℃の温度条件下で切削する場合の切削反力を推測すると、スラブ幅が1500mmの場合、120〜250トンの切削反力を受ける必要が生じる。しかしながら、特許文献１で提案するように、ピンチロールによるスラブ駆動力またはスラブ搬送用ローラーテーブルのスラブ搬送力から、このような切削反力に相当する駆動力を得ることは困難である。
例えば、スラブ全幅ではなく、１刃当たりの切削量を100mmとして複数回往復させる切削方法も考えられるが、約18トンの切削反力がかかると共に、切削速度を１ｍ／秒として往復切削したとしても、切削ピッチの重ね代を考慮すると、非常に多くの円形切削刃の往復運動が必要であり、切削時間が長引き現実的ではない。
【００１５】
また、特許文献２は、円筒型フライス盤で熱間鋼材を切削するもので、周速や切削刃に噴射する水圧の工夫を施すことで対応するとしているが、円筒型の周方向に非常に多くの刃を設置して鋼材表面を切削する方式であるため、刃のコスト増大が免れない。
【００１６】
本発明は、上記の実情に鑑み開発されたもので、その目的とするところは、滑らかな手入れ面を得ることができるだけでなく、熱間スラブの表皮および表層部の品質の悪化を招くことなしに、高能率で熱間スラブの表皮・表層部欠陥を除去することができ、しかも刃寿命の延命化を図ることで、ランニングコストを低減した熱間スラブの切削式表層部手入れ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．連続鋳造後、所定の長さに切断した熱間スラブに対し、表面温度が400℃以上の状態で、該スラブの表面、裏面および側面のうちの何れか一面または二面以上の表層部の一部または全部を、多数の切削刃を有する回転切削工具をそなえるフライス式表層切削装置で表面手入れを施すに当たり、
上記フライス式表層切削装置として、回転切削工具の周りに、切削反力で回転する従動式の丸駒切削チップを多数配置した切削装置を用いることを特徴とする熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【００１８】
２．前記丸駒切削チップに、刃先に付着した切り屑を剥ぎ取るスクレーパーを設けたことを特徴とする上記１に記載の熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【００１９】
３．切削厚みが、スラブ表皮から１mm以上であることを特徴とする上記１または２に記載の熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【００２０】
４．前記表層部手入れを、ホットスカーファ−または熱間グラインダーによる表層部手入れ後に行うことを特徴とする上記１または２に記載の熱間スラブの切削式表層部手入れ方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱間状態のスラブの表層部手入れを回転切削工具で構成された表層切削装置を用いて行うので、熱間スラブの表面、裏面、側面の全ての面の表皮及び表層部の欠陥を、熱間の状態で確実に除去することが可能となり、しかもスラブを冷片にまで冷却することなしに、熱間の状態で加熱炉に装入することができるので、スラブの有する熱を有効活用することができる。
加えて、本発明による手入れ方法は、従来の手入れ方法に比べて、手入れ後のスラブ表皮面の平滑性が格段に向上するので、圧延工程およびめっき工程においてはスラブの表皮および表層化の欠陥に起因する鋼板表面の疵を確実に低減することができ、省エネルギーおよび鋼板の品質向上を達成することができる。
【００２２】
また、従来、スラブ表層部の全面手入れで用いられているスカーファーによる溶削手入れでは、溶削によって削り取られる層は完全な酸化鉄となり、鉄源として再利用可能ではあるものの、再利用の際には還元剤や還元に伴う熱エネルギーを必要とし、その分、製造コストを上昇させていたのに対して、本発明の手入れ方法では、表層部の切削により発生する切り屑は、酸化鉄分が少ない地金として回収されるので、鉄源として再利用する際に還元剤や還元に伴う熱エネルギーが不要であり、従来に比べて製造コストを低減することができる。
【００２３】
さらに、本発明による手入れ方法で表層部手入れを行ったスラブをホットチャージ圧延した場合には、手入れ面の凹凸がなく、表面粗さも良好であるので、ホットチャージとして熱間状態で加熱炉内に装入されるときに生成する表面スケールの厚みが均一で剥離性が良好なスケールができるため、熱間圧延ラインでのデスケーリング効果が一層向上して、表面欠陥が極めて少ない熱延鋼材を得ることができる。
【００２４】
またさらに、汎用的な大型の門型工作機械をベースとしているので、設備費が廉価であるだけでなく、既存の設備ラインに組みあわせること、即ち、例えば熱間のスカーファ−（溶削）手入れ後の表面を本発明でさらに手入れすることにより、従来のスカーファ−の手入面品質をさらに向上させることができる。
また、高温の材料を切削するときの切削刃の寿命を延長することができることから、切削チップの交換回数が低減し、ランニングコストを下げることができ、高温（熱間）のスラブ表面をフライス式切削手入れによって行うことが工業的に利用可能な技術となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面に従い具体的に説明する。
図１は、本発明における、連続鋳造ラインから熱間圧延ラインの加熱炉までのスラブの流れを示したものである。
図２は、従来のスラブの流れを示したものである。図２に示したとおり、従来は、熱間状態でスラブ表面を手入れする場合には、ホットスカーファ−やグラインダー研削で行っていたが、かような方法では、良好なスラブ表面性状が得難いことは前述したとおりである。従って、良好なスラブ表面を得るためには、冷間まで冷却した後に手入れを実施し、次工程の熱間圧延ラインに送っていた。
【００２６】
これに対し、本発明では、図１に示したように、連続鋳造ラインで製造されたスラブを、所定の長さに切り出したのち、熱間状態のまま次工程の熱間圧延ラインの加熱炉に搬送する。この搬送過程の途中、スラブの手入れが必要と判定された場合には、搬送用ローラーテーブルの上、あるいは専用の表層部手入れ場などの適当な場所で、熱間状態のままのスラブの表面、裏面および側面の少なくとも欠陥部分について、電動機の駆動力で回転する多数の切削刃を有する回転切削工具で構成された表層切削装置を用いて、鋳込みままの状態で切削する。
また、本発明では、従来のように、ホットスカーファーやグラインダー研削などで手入れをした後に、本発明に従う表面手入れを行ってもよい。
【００２７】
次に、図３に、本発明に従うフライス式表層切削装置の回転切削工具の全体図を、また図４には、その要部詳細図を示す。図中、符号１で回転切削工具の全体を示す、２が回転切削工具１の周上に取り付けられた丸駒切削チップである。
図４に示したように、回転切削工具（カッターボディー）１の周りに取り付けられた各切削刃は、全て丸駒の切削チップ２で、各切削チップの円筒エッジは全周切削刃となっている。この丸駒切削駒チップ２は、カッターボディー１の周上に組み込まれた回転軸に取り付けられており、この回転軸には駆動系は付いていない。そして、丸駒チップ２および丸駒チップ用回転軸は、図４に示すように切削面に対して、丸駒チップが切削反力によって転動するような角度でカッターボディー１に取り付けられている。従って、カッターボディー１は、工作機械主軸の駆動系によって強制的に回転するけれども、カッターボディー１の周上に取り付けられた丸駒チップ２は、切削反力により、カッターボディー１の回転に従って回転する、すなわち、従動回転（以後、フリー回転）を行う。このように、切削反力で従動回転するように、丸駒チップ２をカッターボディー１に取り付けたことにより、丸駒チップ２の刃は切削面に対し負のすくい角を持つことになる。なお、切削チップの回転をよりスムーズに行うには、スピンドルは十分に回転摺動性を確保しておくことが好ましい。
【００２８】
本発明において、カッターボディーは高速で、一般的には周速：200 m/min以上の速度で回転しており、切削チップが、高温の被削材に接触している時間や近接している時間は短いため、チップに対する高温被削材からの伝熱、輻射熱の問題は大きくない。
【００２９】
上記のように、本発明では、固定刃の場合とは異なり、丸駒チップをフリー回転させることにより、切削刃先を常に更新させることできるので、高温の熱間被削材からの熱的負荷が軽減され、その結果、高温化での促進が懸念される刃先摩耗を大幅に軽減させることができる。
【００３０】
ここに、丸駒チップとしては、耐熱性や耐磨耗性の観点から、硬度がＨRAで50以上、好ましくは90以上のものを用いることが好ましく、かような材料としては、ＣＢＮ、超鋼合金、超耐熱合金およびセラミックからなるチップや、かようなチップ表面に特殊コーティングを施したものが挙げられる。
【００３１】
なお、本発明に従い、丸駒チップを、切削反力でスムーズに従属回転させるための好適条件について以下に述べる。
・回転切削工具の周速：200〜3000 mpm（好ましくは1000〜3000 mpm）
・回転切削工具の前進速度：〜10 mpm
・丸駒チップの径：15〜25 mm
・丸駒チップの送り量：0.2〜1.0 mm
・丸駒チップの取り付け個数：８〜14 個／（回転切削工具の外周：250〜300mm当たり）
【００３２】
また、本発明に従い、高温で被削材を切削した場合には、丸駒切削チップの刃先近傍に切削屑の一部が付着する場合があり、この対策も十分にする必要がある。
この問題を解決するためには、図５に示すように、丸駒切削チップ２の切削刃の周状の一箇所に切り屑の付着物を除去するためのスクレーパー３を装着することが好ましい。かようなスクレーパー３としては、硬度の高い耐熱合金で作られた直方体の固定刃とすることが好ましく、かかるスクレーパー３を設置することにより、熱間切削時に懸念される刃先への切り屑４の付着を、丸駒切削チップ２の回転により効果的に剥ぎ取ることができる。
【００３３】
さらに、本発明におけるカッターボディーの周上に取り付けられたフリー回転する丸駒チップの他に、面粗度を向上させる目的で、ワイパーの固定チップを組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における、連続鋳造ラインから熱間圧延ラインの加熱炉までのスラブの流れを示したフローチャートである。
【図２】従来の連続鋳造ラインから熱間圧延ラインの加熱炉までのスラブの流れを示した図である。
【図３】本発明に従うフライス式表層切削装置の回転切削工具の全体図である。
【図４】図３の要部詳細図である。
【図５】スクレーパーによる切り屑の剥ぎ取り状況を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  回転切削工具（カッターボディー）
２  丸駒切削チップ
３  スクレーパー
４  切り屑
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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