(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造法や造塊法等の鋳造法により圧延鋼材の製造工程の中間に製造されるスラブ材の内、組成成分検査により所定の規格外とされた不合格スラブ材の再利用方法であって、
不合格スラブ材を条状に切断した後、機械的強度を必要としない部材として再利用することを特徴とする不合格スラブ材の再利用方法。
【請求項２】
作業車両や産業機械等の構造物に取り付けて重量物を保持する保持部材であって、
請求項１記載の不合格スラブ材の再利用方法を用いる過程で、不合格スラブ材を条状に切断した板材を所望の寸法及び形状に加工されたことを特徴とする保持部材。
【請求項３】
作業車両や産業機械等の構造物に取り付けるバランサであって、
請求項１記載の不合格スラブ材の再利用方法を用いる過程で、不合格スラブ材を条状に切断した板材を所望の寸法及び形状に加工されたことを特徴とするバランサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造法や造塊法等により製造する圧延鋼材の製造工程の中間に製造されるスラブ材の内、成分保証されない不合格スラブ材を再利用する不合格スラブ材の再利用方法と、その方法による保持部材及びバランサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業機械においては、運転中に機械内部の構造物の回転又は移動によるアンバランスの発生を防止するためにバランサが装着され、また作業車両においては、作業機により重量物等を持ち上げたり、移動したりする場合にバランスをとって安定して作業できるようにするために、作業機と反対側の機械本体内部に鋼材を装着するカウンタウエイトが装着されることが多い。そして、このようなカウンタウェイトやバランサ（以後、これらを総称してバランサと呼ぶ）等の部材は、圧延鋼材からの加工、あるいは鋳造品からの加工により製造されるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の製造方法には次のような問題がある。
（１）産業機械や作業車両等のバランサ及びこのバランサを保持する保持部材の素材は、機械的強度や耐久性を必要とするものではなく、材料の密度がほぼ一定範囲内にあって、実際の重量とその外形寸法から算出した計算重量値との差異が少なければ、使用することが可能である。ところが、市場で販売されている圧延鋼材は、機械の構造や性能上機械的強度や耐久性を必要とする機械構造部材として使用できるものである。したがって、バランサ及びその保持部材の素材として圧延鋼材を使用する場合には、品質過剰の素材を使用することになり、このため材料費が高いので製造コストが高いという問題がある。また、所望の目的や仕様に合った板厚の圧延鋼材を購入する場合は、通常、注文生産により発注することになるので、購入コストと安定生産のための在庫の確保とを考慮して所定数以上を購入しなければならず、このため設計変更の度に無駄な在庫が増える、あるいは納入納期が長い等の問題もあり、設計変更への対応が非常に困難である。
（２）また、上記カウンタウエイト、バランサ又はその保持部材を鋳造品から加工する方法は、鋳造する型費用が高いので製造コストが高く、また製作納期が長いという問題がある。また、設計変更する場合には、素材の板厚や形状を変更する必要があり、このために型を再設計しなければならず、製作コストと製作納期がかかるので設計変更への柔軟性に欠けるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目し、バランサ及びその保持部材を安価に製作できるようにすることを目的としており、詳細には、圧延鋼材の製造工程の中間で生まれる不合格スラブ材の再利用方法と、その方法による保持部材及びバランサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
連続鋳造法や造塊法等により製造する圧延鋼材の製造工程の中間に製造されるスラブ材の内、組成成分の検査等により成分保証されない不合格スラブ材が、成分保証される合格品に対して通常１〜２％程度の割合で発生する。このような若干の不合格スラブ材は、一般的には屑としてしか評価されておらず、溶鉱炉に再投入され、そして再溶解して利用する場合が多い。あるいは、その一部は鋳片屑として、前記成分保証された圧延鋼材の価格に対してかなり安い価格、例えば圧延鋼材の価格の３〜５割程度の価格で販売される場合もある。
上記不合格スラブ材は、圧延鋼材の製造工程の中間に製造されるスラブ材が成分検査により不合格品と判定されたものであり、形状検査には合格し、また比重は合格品と略同等の７．８０近傍であるが、組成成分検査にて成分の一部が所定の規格範囲を外れているため、不合格品として区別されたものである。したがって、この不合格スラブ材は、機械的強度及び耐久性を必要とする機械構造部材としては使用することはできないが、これを必要とせずに所定の重量や重り保持機能があれば良いだけの部材の素材としては使用可能である。
本発明は、上記目的を達成するために、この不合格スラブ材を建設機械及び産業機械の例えばカウンタウエイト、バランサ及びその保持部材等の素材として再利用するものであり、これにより、低コストで製作でき、しかも設計変更にも容易に対応可能なカウンタウエイト、バランサ及びその保持部材を提供することができる。
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、連続鋳造法や造塊法等の鋳造法により圧延鋼材の製造工程の中間に製造されるスラブ材の内、組成成分検査により所定の規格外とされた不合格スラブ材の再利用方法であって、不合格スラブ材を条状に切断した後、機械的強度を必要としない部材として再利用する方法としている。
【０００７】
第１の発明によると、前記不合格スラブ材を所定厚さの条状に切断した後、強度を必要としない部材、例えば建設機械及び産業機械のカウンタウエイト、バランサ及びその保持部材として再利用する。不合格スラブ材を条状に切断するには、一般的に広く使用されているアイトレーサやＮＣガス切断装置等のガス切断機を使用することができる。この条状に切断した板材をそのまま使用するか、あるいは所望の寸法及び形状にガス切断等により加工することによって、目的の部材が容易に得られる。したがって、強度を必要としない部材を、圧延鋼材や鋳造品を加工して製作するのに比べて非常に安価に製作でき、しかも設計変更に対してもコストをかけずに容易に対応可能となる。
【０００８】
この不合格スラブ材の再利用方法について、概要を説明する。
先ず、不合格スラブ材を、アイトレーサまたはＮＣガス切断等のガス切断機により、不合格スラブ材の幅方向あるいは長手方向に条切りし、フラットバー状板材を製作する。この切断に使用するトーチの本数はＮ１（Ｎ１≧２）とし、トーチ間隔を製作するフラットバー状板材の板厚にセットする。この第１回目の切断により、（Ｎ１−１）個のフラットバー状板材を製作する。次に、第２回目の切断で、このフラットバー状板材をガス切断機の切断ライナー上にＮ２個（Ｎ２≧２）配置し、Ｎ２本のトーチでＮ２個のフラットバー状板材を同時に切断する。
このようにして第１回目の切断により（Ｎ１−１）個のフラットバー状板材を製作し、つぎに第２回目のトーチ本数ｎ２本による切断によりＮ２個の素材を同時に切断して要求する部材を製作する方法を、以後２回切断法と呼ぶ。
【０００９】
一般的に、厚板を切断するのは、切断時間が長くなり、製造コストが高くなる。しかしながら、一回の切断により２個以上の素材（フラットバー状板材）及び製品とする部材を製作して部材一個当たりの製作時間が短縮することと、素材とする不合格スラブ材の購入価格が非常に安価なこととから、従来の圧延鋼材を加工する方法、又は鋳造品から製作する方法に比較して製造コストを低減できる。また、製作する部材の設計変更のために素材の板厚を変更する必要がある場合、不合格スラブ材の第１回目の切断を行う時、トーチ間隔を製作する部材の板厚にセットして不合格スラブ材の幅方向あるいは長手方向に条切りすることにより、容易に対応できる。
【００１０】
第２の発明は、作業車両や産業機械等の構造物に取り付けて重量物を保持する保持部材であって、請求項１記載の不合格スラブ材の再利用方法を用いる過程で、不合格スラブ材を条状に切断した板材を所望の寸法及び形状に加工された保持部材である。
【００１１】
第２の発明によると、構造物に取り付けて重量物を保持する保持部材を、不合格スラブ材の再利用方法を用いて不合格スラブ材を条状に切断した板材を所望の寸法及び形状に加工して製作する。保持部材は、保持部材の上部にカウンタウエイトあるいはバランサを保持しても変形しない部材であればよく、特に強度を必要としない。したがって、不合格スラブ材の特性である低価格性と形状寸法安定性とを活用して、不合格スラブ材の再利用方法により保持部材を非常に安価に製作できる。
【００１２】
第３の発明は、作業車両や産業機械等の構造物に取り付けるバランサであって、請求項１記載の不合格スラブ材の再利用方法を用いる過程で、不合格スラブ材を条状に切断した板材を所望の寸法及び形状に加工されたバランサである。
【００１３】
請求項３記載の発明によると、構造物に取り付けるバランサを、不合格スラブ材の再利用方法を用いて不合格スラブ材を条状に切断した板材を所望の寸法及び形状に加工して製作する。車体構造物が重量物を移動または運搬する時に車体構造物自体の重量のバランスをとる目的で設置するバランサは、特に機械的な強度を必要とせず、重量が重ければよいので、比重の大きい値の材質が適材となる。したがって、不合格スラブ材の特性である低価格性と形状寸法安定性と比重安定性（比重が７．８０近傍である）とを活用して、不合格スラブ材の再利用方法によりバランサを非常に安価に製作できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態について図１〜１１を参照して説明する。
先ず、本発明に係る不合格スラブ材の再利用方法の基本的な手順について図１〜６により説明する。
図１は、標準圧延鋼材の製造工程例と本発明に係る不合格スラブ材の発生過程の説明図であり、ここで製造工程番号はＳを付して表されている。
まず、溶鉱炉に鉄鉱石、石灰石及びコークス等を装入して熔銑を作る（Ｓ１）。熔銑を混銑車で転炉に移送し、転炉にて精錬して熔鋼にする（Ｓ２）。この熔鋼を連続鋳造設備に装入し（Ｓ３）、スラブ材を製造する（Ｓ４）。あるいは、転炉にて精錬した熔鋼を上広下注鋼塊設備にて造塊し、均熱炉経由分塊ロール圧延を経過し（Ｓ５）、スラブ材を製造する（Ｓ４）場合もある。このスラブ材を成分、形状検査して合格品と不合格品に選別する。形状検査に合格し、そして比重は７．８０近傍であるが、組成成分検査にて成分の一部が規格範囲を外れているため不合格品に区別されたスラブ材を、不合格スラブ材とする（Ｓ６）。そして、この検査工程で合格したスラブ材は、粗圧延及び仕上圧延の工程を経て熱処理され、さらに成品切断後、材質試験、機械的性質及び外観等の検査合格後に、鋼材の製品として出荷される（Ｓ７）。
【００１５】
不合格スラブ材は、通常は大部分が屑として評価され、溶鉱炉に再投入され再溶解して利用され、あるいは一部が鋳片屑として圧延鋼材の製品価格の３〜５割で販売されている。本発明においては、このようなスラブ材の中で、成分検査で不合格品と判定された不合格スラブ材が低価格性であること、形状寸法が安定していること及び比重が７．８０近傍で安定していることに着目し、建設機械及び産業機械での強度を必要としない部材に再利用している。
【００１６】
図２に、不合格スラブ材の形状寸法の一例を示す。ここで、この不合格スラブ材の寸法は、板厚Ｔ１  ；２４５ｍｍ、長さＬ；１５００ｍｍ、幅Ｂ；１６００ｍｍとする。
図３に、特に不合格スラブ材を使用しても支障のないような、強度を必要としない部材Ｗ（カウンタウエイト等）の一例を示しており、この部材Ｗの寸法を、板厚ｔ１  ；７５ｍｍ、長さＬ１；１５４５ｍｍ、幅ｂ；２２５ｍｍとする。
【００１７】
つぎに、第１実施形態として、図２に示す不合格スラブ材から図３に示す部材Ｗを製作する方法を、図４、図５により説明する。
図４に示す第１回目の切断では、所定本数（例えば、３本）のトーチＪ１、Ｊ２、Ｊ３を使用し、各トーチの間隔Ｄを製作する部材Ｗの板厚ｔ１  （ここでは、７５ｍｍ）にセットする。この３本のトーチＪ１、Ｊ２、Ｊ３を図示の矢印の方向に平行に条切りする。この条切りにより、板厚ｔ１；７５ｍｍ、長さＬ１；１６００ｍｍ、幅ｂ；２４５ｍｍのフラットバー状の素材が２個同時に製作される。
ここで、図４に示す捨て材Ｐは切断後捨てるものであり、その捨て材幅は所定幅（ここでは、２０ｍｍ）がとられる。通常この捨て材幅部分（端面部分）は材料の組織が均一でないことがあり、条切り切断後、捨て材幅部分を含むフラットバー状の素材に曲がり又はねじれ等の変形が発生する原因になることがある。このため、部材Ｗとして使用するフラットバー状の素材に端面部分を含まないようにして、素材の変形を防止するものである。また、トーチの切断切り代となるカーフ幅を見込む必要があり、通常はＮＣガス切断機の場合、カーフ幅は２ｍｍ程度見込めばよい。
なお、図４の実施形態では、条切りのトーチの本数を３本としたが、トーチの本数を増すほどフラットバー状の素材の生産性は上がり、第１回目の切断の製造コストを低減できる。
【００１８】
次に、図５により、フラットバー状の素材Ｑから、建設機械及び産業機械の強度を必要としない部材Ｗを製作する第２回目の切断について説明する。
第１回目の切断により製作したフラットバー状の素材Ｑを所定個数（ここでは、例えば４個）、ガス切断機の切断ライナー上に配置する。第２回目の切断においては、トーチ本数を同時切断可能な所定本数（ここでは、４本）で素材を同時に切断する。図５において、トーチの移動軌跡はＮＣ制御器にプログラムされており、トーチは切断開始位置Ｋ１から例えば図中の一点鎖線上を所定の切断方向（例えば図中矢印の方向）に切断しながら移動する。これにより、板厚ｔ１；７５ｍｍ、長さＬ１；１５４５ｍｍ、幅ｂ；２２５ｍｍの矩形の部材を４個同時に製作できる。部材の外形寸法を前記の寸法通りにするために、トーチの切断切り代となるカーフ幅を配慮して、トーチの移動軌跡を設定することは当然である。
【００１９】
次に、第２実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態は、図２に示す不合格スラブ材を用いてフラットバー状の素材を製作し、この一個の素材から、矩形に限らず異形の、２個以上の部材を製作する方法を説明する。
第１回目の切断により製作したフラットバー状の素材を３個、ガス切断機の切断ライナー上に配置する。第２回目の切断は、トーチ本数３本で３個の素材を同時に切断する。図６において、ＮＣ制御器のプログラムにより、トーチは切断開始位置Ｋ２から一点鎖線上を所定方向（例えば、図中の矢印方向）に切断しながら移動する。ここでは、１個のフラットバー状の素材から２個の部材を製作するようにしており、したがって例えば矩形状の部材１と異形部材２を同時に３個製作することができる。
【００２０】
本発明に係る不合格スラブ材の再利用方法は、このように不合格スラブ材をＮＣガス切断機等による２回切断法により機械的強度が要求されない部材を製作する方法を提供するものである。一般的に、厚板の切断は、切断時間が長くかかり、製造コストが高くなる。本発明の第１、第２実施形態にて示したように、一回の切断で素材及び製品とする部材を２個以上製作することにより部材一個当たりの製作時間が短縮されることと、素材とする不合格スラブ材の購入価格が安価なことから、従来の圧延鋼材から加工する方法、または鋳造品から製作する方法に比較して製造コストを低減できる。
このように、２回切断法による、不合格スラブ材の再利用方法により、当初に仕入れた不合格スラブ材に対して、製作された部材の材料歩留まりは低下し、また２回の切断により切断時間も長くなるので、若干の製造コストの増加はあるが、これらの増加分を加味しても、従来の圧延鋼材又は鋳造品より製作する方法に比較して製造コストは大幅な（例えば１５〜２５％程度の）低減が期待できる。
【００２１】
次に、第３実施形態として、構造物に取り付ける重量物を保持する保持部材について図７〜９により説明する。
図７は、建設機械のカウンタウエイトの要部平面図であり、また図８は図７のＸ−Ｘ断面図である。
図８に示すように、車体構造物３の外枠４の下部と車体構造物３の底部の一部を形成する下部板５との間に部材６を溶接等により固着する。この部材６の上部に部材７を配設し、部材６の下面からボルト８等により締着してある。
【００２２】
部材６はその上面で部材７（ここでは、カウンタウエイト）を保持するものであり、部材７を保持しても変形しない材質であればよく、特に強度を必要としない。また、車体構造物３の外枠４及び下部板５に機械構造用鋼板を使用している場合には、部材６は外枠４及び下部板５に溶接等により固着されて一体構造物に形成される。あるいは、外枠４に強化プラスチック板材を使用する場合には、部材６は強化プラスチック板材を締着するためのタップ及びボルト８用の孔を加工される。
本発明の第３実施形態は、部材７を保持する部材６を不合格スラブ材の再利用方法により製作するものであり、この部材を保持部材Ｈとする。
【００２３】
図９は、Ｐ部に固着される保持部材Ｈの形状と寸法を示す。この保持部材Ｈは、先ず不合格スラブ材の再利用方法の第１回目の切断により、図示しない板厚ｔ１  ；１８０ｍｍ、長さＬ１；１６００ｍｍ、幅ｂ；２４５ｍｍのフラットバー状の素材を製作する。つぎに、第２回目の切断により、図９に示す形状と寸法の保持部材Ｈを製作する。
このようにして、保持部材Ｈは、不合格スラブ材の特性である低価格性、形状寸法安定性を活用して製作される。不合格スラブ材の再利用方法により製作した保持部材Ｈは、比重が７．８０近傍であることより外形寸法と比重により保持部材Ｈの重量を計算で算出できる。算出した値と実物の重量との差異は小さく、必要とする車体構造物自体のバランス材の一部として使用できる。しかも、不合格スラブ材はタップ加工及びボルト８用の孔を容易に加工できる材質であり、車体構造物３の外枠４と下部板５の機械構造用鋼板とを溶接により固着することも簡単にできる。これらにより、製造コストを低減でき、不合格スラブ材を有効に利用できる。
【００２４】
つぎに、第４実施形態について説明する。本実施形態は、前記部材６の上面に配設する部材７を不合格スラブ材の再利用方法により製作する例であり、この部材７は、車体構造物が重量物を移動または運搬する時、車体構造物自体の重量のバランスをとるバランサＧである。このため、部材７は、特に機械的な強度を必要とせず、重量が重ければよいので、比重の大きい値の材質が適材となる。
【００２５】
図１０は図７のＰ部詳細図であり、前記保持部材Ｈの上面に配設した５個のバランサＧを示す平面図である。図１１は、図１０のバランサＧの切断形状と寸法を示す。これらの図に示すように、バランサＧの製作は、不合格スラブ材の再利用方法の第１回目の切断により、板厚ｔ１  が２００ｍｍ、長さＬ１  が１６００ｍｍ、幅ｂが２４５ｍｍのフラットバー状の素材を製作する。つぎに、第２回目の切断により、図１１に示す矩形形状または台形形状の、指示寸法のそれぞれのバランサＧを製作する。このとき、車体構造物３の２台分のバランサＧを一個のフラットバー状の素材から切断する。また、図１１に示す第２回目の切断時には、トーチの切断切り代となるカーフ幅の約２ｍｍを配慮して、トーチの位置を設定することは当然である。
【００２６】
このようにして製作するバランサＧは、不合格スラブ材の特性である低価格であること、形状寸法が安定していること及び比重が７．８０近傍であることを活用している。
したがって、バランサＧの製造コストを低減し、バランサとしての重量物に必要な材質の均一性と比重が７．８０近傍であることより、製作するバランサＧの外形寸法と比重を用いて、個々のバランサＧの重量を計算で算出できる。算出した値と実物の重量との差異は小さく、必要とする車体構造物自体の重量のバランスを正確に得ることができる。
【００２７】
以上説明したように、本発明によると、スラブ材の成分検査により、規格範囲外となった不合格スラブ材を、作業車両や産業機械の機械的強度に係わる材質は問わないようなカウンタウエイト、バランサ等の重量物及びその保持部材として再利用可能となる。このとき、不合格スラブ材を条状に切断して所望の板厚のフラットバー状板材を製作し、必要ならばこのフラットバー状板材をさらに所定寸法及び形状の部材に切断するので、非常に簡単な加工工程によりカウンタウエイト、バランサ等の重量物及びその保持部材を製作できる。したがって、不合格スラブ材の低価格性とにより、カウンタウエイト、バランサ等の重量物及びその保持部材を製作できる。しかも、板厚等の設計変更がある場合には、条状に切断時の切断間隔を変更するだけであり、容易に対応可能であるため、従来のような鋳造型の変更や板材指定の注文発注等を行うことに比較して大幅に製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】標準圧延鋼材の製造工程例と不合格スラブ材の発生過程の説明図である。
【図２】不合格スラブ材の形状寸法の一例を示す。
【図３】不合格スラブ材を使用しても支障のない部材の一例を示す。
【図４】本発明の第１実施形態に係る第１回目の切断の説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る第２回目の切断の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る異形で、２個以上の部材を製作する方法の説明図である。
【図７】車体構造物の要部平面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ断面図である。
【図９】保持部材Ｈの形状と寸法を示す。
【図１０】図７のＰ部詳細図である。
【図１１】バランサＧの形状と寸法を示す。
【符号の説明】
１…矩形状の部材、２…異形部材、３…車体構造物、４…外枠、５…下部板、６、７…部材、８…ボルト、Ｓ１…熔銑、Ｓ２…熔鋼、Ｓ３…連続鋳造、Ｓ４…スラブ材、Ｓ５…上広下注鋼塊、Ｓ６…不合格スラブ材、Ｓ７…鋼材、Ｈ…保持部材、Ｇ…バランサ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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