(57)【要約】【課題】鋼材のガス切断において、鋼材を切り残しなく切断し、かつ、発生するノロを速やかに除去し、切断面形状を良好に維持できる鋼材のガス切断方法を提供する。【解決手段】鋼材のガス切断方法において、下記式（３）を満たす先行主トーチと後行副トーチを、下記式（１）又は（２）を満たすように配置してガス切断を行うことを特徴とする鋼材のガス切断方法。  0.050・ｖ−10≦ｄ≦0.075・ｖ  ・・（１）、ただし、ｖ≦200mm/分の場合、０≦ｄ≦0.075・ｖ  ・・（２）、ｖ：切断速度（mm/分）、ｄ：先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔（mm）、  1.0≦φ2／φ1≦1.5・・（３）、φ1：先行主トーチの火口径（mm）、  φ2：後行副トーチの火口径（mm）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断対象の鋼材の上方で、鋼材の幅方向に移動するトーチから酸素含有ガスを吹き付ける鋼材のガス切断方法において、下記式（３）を満たす先行主トーチと後行副トーチを、下記式（１）又は（２）を満たすように配置してガス切断を行うことを特徴とする鋼材のガス切断方法。
０．０５０・ｖ−１０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                    ・・・（１）
ただし、ｖ≦２００ｍｍ／分の場合、
０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                                      ・・・（２）
ｖ：切断速度（ｍｍ／分）
ｄ：先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔（ｍｍ）
１．０≦φ2／φ1≦１．５                                    ・・・（３）
φ1：先行主トーチの火口径（ｍｍ）
φ2：後行副トーチの火口径（ｍｍ）
【請求項２】
前記後行副トーチが、先行主トーチに対し、０〜３０°にすることを特徴とする前記（１）に記載の鋼材のガス切断方法。
【請求項３】
前記切断速度ｖが、２００〜６００ｍｍ／分であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の鋼材のガス切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材のガス切断時、発生するノロを切断と同時に除去し、かつ、切断面性状を良好に維持するガス切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備で鋳造した鋼材は、鋼材の幅方向に移動するガス切断トーチから一方の面（表面）に吹付けるガスで、所要の長さに切断され、次の工程に搬送される。鋼材をガスで切断する際、通常、溶融物が切断個所の他方の面（裏面）に付着する。この付着物（以下「ノロ」ということがある。）が付着したまま鋼材を圧延すると、圧延ロールや圧延製品に疵が付くので、ガス切断時又は切断後にノロを速やかに除去する必要がある。
【０００３】
そのため、従来から、鋼材にノロが付着しないガス切断方法が数多く提案されている。例えば、特許文献１には、鋼材の切断の進行と並行して、鋼材裏面側に発生するノロに対し、切断進行に追従する裏面側ノズル（スリット状の主ノズルと、その両側の副ノズルからなる）により切断進行方向後方から、ガスを吹付けてノロ取り処理を行うガス切断方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、搬送ライン上の連続鋳造鋳片の幅方向に、上方からガストーチを走査して切断する際、切断個所の裏面に沿い、切り口からだれてくる溶融物を吹き飛ばす高圧水を吹き付けるガス切断だれの付着防止方法が開示されている。特許文献３には、縦型連続鋳造鋳片（鋼材）のガス切断時に、高圧の酸素と低圧の水の混合流体を切断ノロに向けて噴出し、切断ノロを除去する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献４には、連続鋳造鋳片の上方に配置されたガス切断用トーチと、該鋳片の下端に形成されるガス切断口の周囲のバリ源を除去する気流を吹き出すノズル管を備え、上記ガス切断用トーチと対となって同時に移動するバリ除去手段を有するバリレス走間切断装置が開示されている。
【０００６】
このように、従来の鋼材のガス切断においては、切断用トーチと反対側の鋼材面に、流体を吹付けてノロを吹き飛ばすノロ除去手段を配置しているが、ノロを、次工程に持ち込まないように、切断面から完全に除去するためには、所要の規模のノロ除去手段を配置しなければならない。
【０００７】
ところで、鋼材の切断を迅速に行い、鋼材を円滑に次工程に送り込むためには、切断速度の高速化と、ノロの完全除去が必要である。しかし、切断速度を上げる（ガス切断トーチの移動速度を上げる）と、鋼片を切り残す危険性がある。この危険性を回避するため、通常、鋼片の切り離し時には、切断速度を低速にして切断を完了するが、切断速度を低速にすると、切断面が酸素で過剰に溶削されて面性状が悪化する。
【０００８】
ノロの除去を行うためには、前述したように、所要の規模のノロ除去手段を配置しなければならない。ノロ除去手段として、鋼材の裏面側にノズルを配置し、切断部に酸素含有ガスを吹付けた場合、鋼材切断面下部を、部分的にではあるが酸素で過剰に溶削して、その部分の断面性状が悪化する場合がある。
【０００９】
いずれにしても、鋼材切断面性状の悪化は、以後の工程で歩留の低下を招くので、鋼材切断面性状は良好に維持しなければならない。それ故、鋼材のガス切断においては、高速で、鋼材を切り残し（鋼材下部の未切断部）なく切断し、かつ、切断部で発生するノロを切断と同時に速やかに除去し、切断面性状を良好な状態で維持することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−０７６６６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２７７２２５号公報
【特許文献３】特開２００５−１２５３３１号公報
【特許文献４】特開２００９−２４１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、鋼材のガス切断において、鋼材を切り残し（鋼材下部の未切断部）なく切断し、かつ、発生するノロを速やかに除去し、切断面性状を良好に維持することを課題とし、該課題を解決する鋼材のガス切断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意研究した。その結果、ガス切断主トーチ（先行主トーチ）の進行方向後方に、火口径が先行主トーチの火口径と所定の関係にあるガス切断副トーチ（後行副トーチ）を、所要の間隔で配置して切断を行えば、切断速度を高速化しても、切り残し（鋼材下部の未切断部）がなく、かつ、発生するノロを速やかに除去し、切断面性状を良好に維持できることを見いだした。
【００１３】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１４】
（１）切断対象の鋼材の上方で、鋼材の幅方向に移動するトーチから酸素含有ガスを吹き付ける鋼材のガス切断方法において、下記式（３）を満たす先行主トーチと後行副トーチを、下記式（１）又は（２）を満たすように配置してガス切断を行うことを特徴とする鋼材のガス切断方法。
【００１５】
０．０５０・ｖ−１０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                    ・・・（１）
ただし、ｖ≦２００ｍｍ／分の場合、
０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                                      ・・・（２）
ｖ：切断速度（ｍｍ／分）
ｄ：先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔（ｍｍ）
１．０≦φ2／φ1≦１．５                                    ・・・（３）
φ1：先行主トーチの火口径（ｍｍ）
φ2：後行副トーチの火口径（ｍｍ）
（２）前記後行副トーチが、先行主トーチに対し、０〜３０°にすることを特徴とする前記（１）に記載の鋼材のガス切断方法。
【００１６】
（３）前記切断速度ｖが、２００〜６００ｍｍ／分であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の鋼材のガス切断方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、鋼材の切断速度を高速化しても、切り残し（鋼材下部の未切断部）がなく、かつ、発生するノロを速やかに除去して、切断面性状を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】先行主トーチと後行副トーチの配置態様と、切断部の態様を示す図である。（ａ）に、先行主トーチと後行副トーチの配置態様を示し、（ｂ）に、切断部の態様を示す。
【図２】先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔ｄ（ｍｍ）と、切断速度を変えて、切断面性状の良否を調査した結果を示す図である。
【図３】先行主トーチの火口径と後行副トーチの火口径の比と、鋼材の切断速度を変えて、ノロ除去の良否を調査した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の鋼材のガス切断方法（以下「本発明方法」ということがある。）は、切断対象の鋼材の上方で、鋼材の幅方向に移動するトーチから酸素含有ガスを吹き付ける鋼材のガス切断方法において、下記式（３）を満たす先行主トーチと後行副トーチを、下記式（１）又は式（２）を満たすように配置してガス切断を行うことを特徴とする。
【００２０】
０．０５０・ｖ−１０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                    ・・・（１）
ただし、ｄ≦２００ｍｍ／分の場合は、
０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                                      ・・・（２）
ｖ：切断速度（ｍｍ／分）
ｄ：先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔（ｍｍ）
１．０≦φ2／φ1≦１．５                                    ・・・（３）
φ1：先行主トーチの火口径（ｍｍ）
φ2：後行副トーチの火口径（ｍｍ）
以下、本発明方法について説明する。
【００２１】
本発明者らは、一つのガス切断トーチで、鋼材の下面に未切断部が残らないように切断すると、鋼材切断面性状が悪化することから、この悪化を抑制するため、該未切断部を、別のガス切断トーチで切断することを発想した。
【００２２】
即ち、先行する切断主トーチ（以下「先行主トーチ」ということがある。）の後方に、所要の間隔をあけて切断副トーチ（以下「後行副トーチ」ということがある。）を配置し、鋼材のガス切断を行うことを発想した。図１に、先行主トーチと後行副トーチの配置態様と、切断部の態様を示す。
【００２３】
鋼材４に略垂直な先行主トーチ１が、鋼材の幅方向に移動（図中、矢印方向に移動）して鋼材を切断するが、先行主トーチ１の移動速度（切断速度）を高速にすると、鋼材４の下部に、未切断部３に続く未切断部３ａが残ることがある（図１（ａ）、参照）。
【００２４】
未切断部３ａが残らないように、先行主トーチ１の移動速度（切断速度）を低速にすると、前述したように、切断面が酸素で過剰に溶削されて面性状が悪化する。
【００２５】
そこで、本発明方法においては、先行主トーチ１の後方に、先行主トーチ１が切り残した未切断部３ａに酸素含有ガスを、切断部の間隙を通して吹き付ける後行副トーチ２を配置して、鋼材を切断する。この点が、本発明方法の前提をなす基本思想である。先行主トーチによって切断面に付着したノロに、後行副トーチから酸素を吹き付けることでノロが溶融しノロが剥離するのである。
【００２６】
本発明方法による切断部の態様を、図１（ｂ）に示す。切断部の幅は、多少広くなるが、切り残しがなく、面性状は良好である。
【００２７】
未切断部３ａに酸素含有ガスを吹付ける後行副トーチ２は、先行主トーチに対し、平行か角度をつけることにより効果的となる。後行副トーチ２は、先行主トーチ１に対し、０〜３０°に配置すると好ましい。
【００２８】
未切断部３ａを切断し、同時にノロを速やかに除去し、切断面性状を良好に維持するためには、先行主トーチ１の軸心と後行副トーチ２の軸心の鋼材下面での間隔ｄ（ｍｍ）、及び、後行副トーチ２の火口径を最適化する必要がある。
【００２９】
未切断部３ａの長さ又は厚さは、切断速度に依るので、本発明者らは、先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔ｄ（ｍｍ）と、切断速度ｖ（ｍｍ／分）を変えて、鋼材切断面性状の良否を調査した。結果を図２に示すが、面性状は、良好を○、不良を×で評価した。なお、先行主トーチと後行副トーチは、火口径が同じものを用いた。
【００３０】
上記間隔ｄ（ｍｍ）が“０．０７５・ｖ”を超えると、先行主トーチと後行副トーチが離間しすぎて、酸素含有ガスが未切断部（図１中、３ａ）に届かず、未切断部の溶断が不十分となり、結果的に切断速度Ｖを減速せざるを得ない。
【００３１】
また、上記間隔ｄ（ｍｍ）が“０．０５０・ｖ−１０”未満では、先行主トーチと後行副トーチが接近しすぎて、主トーチ切断と干渉するため、主トーチの先行切断を阻害し、結果的に面性状が悪化する。なお、切断速度が１００ｍｍ／分以下の場合は、上記間隔ｄの下限が“０”となるが、この場合は切断速度が遅く、ｄ＝０以上でも切断遅れが生じることはなく、切断面が良好になるのである。
【００３２】
ｖを減速すると、前述したように、切断面が酸素で過剰に溶削されて、面性状が悪化する。したがって、先行主トーチの軸心と後行副トーチの軸心の鋼材下面での間隔ｄ（ｍｍ）は、下記式（１）又は式（２）を満たす必要がある。
【００３３】
０．０５０・ｖ−１０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                    ・・・（１）
ただし、ｖ≦２００ｍｍ／分の場合は、
０≦ｄ≦０．０７５・ｖ                                      ・・・（２）
ｖ：切断速度（ｍｍ／分）  上記間隔ｄ（ｍｍ）が上記式（１）又は式（２）を満たせば、鋼材の下面に未切断部を残さず、かつ、切断面性状を良好に維持して、鋼材を切断することができる。
【００３４】
上記間隔ｄ（ｍｍ）は、下記式（１'）を満たす間隔が好ましい。
【００３５】
０．０５０・ｖ−５≦ｄ≦０．０７５・ｖ−５                    ・・・（１'）
上記式（１'）に従えば、切断速度ｖの下限は１００ｍｍ／分であるが、好ましくは２００ｍｍ／分以上である。切断速度の上限は特に定めないが、６００ｍｍ／分以下が好ましい。
【００３６】
後行副トーチの火口径と先行主トーチの火口径の関係は、切断面の下部に溶着したノロの除去態様に影響するので、本発明者らは、後行副トーチの火口径φ2の先行主トーチの火口径φ1に対する比：φ2／φ1と、鋼材の切断速度（ｍｍ／分）を変えて、ノロの除去態様を調査した。結果を図３に示すが、ノロが成長した態様を×、ノロの除去ができなかった態様を□で囲んだ×、ノロを除去できた態様を○で評価した。
【００３７】
φ2／φ1が１．５を超えると、後行副トーチの火口径φ2が大きすぎて、後行副トーチで再切断を行うことになり、ノロが発生して、結果的にノロが成長する。φ2／φ1が１．０未満であると、後行副トーチの火口径φ2が小さすぎて、ノロに酸素を供給することができず、ノロを除去することができない。
【００３８】
したがって、先行主トーチの火口径φ1と後行副トーチの火口径φ2は、下記式（３）を満たす必要がある。
【００３９】
１．０≦φ2／φ1≦１．５                                      ・・・（３）
即ち、φ2／φ1は、切断速度に依らないが、切断面からノロを速やかに除去し、切断面性状の向上に寄与するためには、上記式（３）を満たす必要がある。好ましくは１．０〜１．３である。
【実施例１】
【００４０】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４１】
（実施例１）
厚さ２５０〜２８０ｍｍの鋼材を、表１に示す条件で切断し、切断部におけるノロの付着状況、切り残しの有無、及び、面性状の良否を目視で観察して評価した。面性状は、非常に良好を◎、良好を○、不良を×として評価した。評価結果を、表１に併せて示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
実施例１〜５は、先行主トーチと後行副トーチの距離ｄが本発明範囲であり、先行主トーチの火口径φ1と後行副トーチの火口径φ2の火口径比φ2／φ1も本発明範囲であり、先行主トーチに対する後行副トーチの角度、鋼材の切断速度が本発明の好ましい範囲にあるため、切断面にノロ付着がなく、切り残しもなく、切断面性状が非常に良好であることが確認できた。
実施例６及び７は、距離ｄと火口径比φ2／φ1が本発明範囲であるものの、それぞれ、先行主トーチに対する後行副トーチの角度、鋼材の切断速度が本発明の好ましい範囲を外れていたが、切断面性状は良好であった。
【００４４】
一方、比較例１及び３は、トーチの火口径比φ2／φ1が本発明範囲を外れており、比較例２及び４は、先行主トーチと後行副トーチの距離ｄが本発明範囲を外れていたため、それぞれ、切断面にノロが付着しているか、又は、切り残しがあり、切断面性状が不良であることが確認された。
【００４５】
したがって、本発明のように、先行主トーチと後行副トーチの距離ｄと先行主トーチの火口径φ1と後行副トーチの火口径φ2の火口径比φ2／φ1を適正範囲にすることによって、切断面にノロの付着なく、切り残しもなく、切断面性状が良好な鋼材を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
前述したように、本発明によれば、鋼材の切断速度を高速化しても、切り残し（鋼材下部の未切断部）がなく、かつ、発生するノロを速やかに除去して、切断面性状を良好に維持することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００４７】
１    先行主トーチ
２    後行副トーチ
３、３ａ    未切断部
４    鋼材
５ａ    先行主トーチの軸心
５ｂ    後行副トーチの軸心
６ａ、６ｂ    切断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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