(57)【要約】【課題】長期間にわたって安定してスクラップの切断を行うことができるスクラップの切断方法を提供すること。【解決手段】スクラップの切断方法は、鋼帯の幅方向両端部分から連続的に切り取られたスクラップを、それぞれ周面にチョッパー刃を有する一対のロータを備えるスクラップチョッパーを用いて短冊状に切断するスクラップの切断方法において、スクラップチョッパーはスクラップの進入速度の上限が３４０ｍｐｍであり、スクラップのロータへの進入速度ｖ（ｍｐｍ）が４０ｍｐｍ以下の時、ロータの周速Ｖ（ｍｐｍ）がＶ＝｛（１００−ａ１）／１００｝×ｖ＋（ａ１／１００）×３４０を満足し、スクラップのロータへの進入速度が４０ｍｐｍよりも大きい時、Ｖ＝｛（１００−ａ２）／１００｝×ｖ＋（ａ２／１００）×３４０を満足する。ここで、１４．７＜ａ１≦１００、０≦ａ２＜１４．７である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯の幅方向両端部分から連続的に切り取られたスクラップを、それぞれ周面にチョッパー刃を有する一対のロータを備えるスクラップチョッパーを用いて短冊状に切断するスクラップの切断方法において、
前記スクラップチョッパーは、前記スクラップの進入速度の上限が３４０ｍｐｍであり、
前記一対のロータの間に進入する前記スクラップの進行方向と、前記各ロータの前記スクラップと対向する位置での前記各ロータの周面の回転方向とが一致し、
前記スクラップの前記ロータへの進入速度が４０ｍｐｍ以下の時、前記ロータの周速Ｖが下記（１）式を満足し、
前記スクラップの前記ロータへの進入速度が４０ｍｐｍよりも大きい時、前記ロータの周速Ｖが下記（２）式を満足することを特徴とするスクラップの切断方法。
Ｖ＝｛（１００−ａ１）／１００｝×ｖ＋（ａ１／１００）×３４０  （１）
Ｖ＝｛（１００−ａ２）／１００｝×ｖ＋（ａ２／１００）×３４０  （２）
ここで、Ｖ：前記ロータの周速（ｍｐｍ）、ｖ：前記スクラップの前記ロータへの進入速度（ｍｐｍ）、ａ１：下記（３）式を満たす定数、ａ２：下記（４）式を満たす定数である。
１４．７＜ａ１≦１００  （３）
０≦ａ２＜１４．７  （４）
【請求項２】
ａ１が１７．１≦ａ１≦２２．９を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスクラップの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクラップの切断方法に関し、特に長尺のスクラップを短冊状に切断する切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼鋳片を圧延して得られる鋼帯は、顧客の所望する幅寸法とするため、エッジ部分（圧延方向に対して直交する方向の両端部分）がサイドトリマーと呼ばれる切断装置により連続的にトリミングされる。
【０００３】
連続的なトリミングにより発生したスクラップは、長尺であり取り扱いにくく、取扱いを容易とするため、圧延機の鋼帯進行方向下流側に設けられたスクラップチョッパーにより短冊状に切断される、またはスクラップボーラーによって巻き取られるのが一般的である。
【０００４】
スクラップチョッパーは、周面に複数のチョッパー刃が設けられた一対のロータを備える。当該一対のロータは進入する長尺のスクラップと対向する部分の回転方向がスクラップの進行方向と一致するように回転し、ロータに設けられたチョッパー刃が長尺のスクラップに噛み込んでスクラップを短冊状に切断する。
【０００５】
図１は、発明者らが従来行っているスクラップの切断時における、スクラップの進入速度とロータの周速との関係を示す図である。発明者らは、同図に示すように、従来、ロータの周速がスクラップの進入速度に対して一次線形となるように、ロータの回転速度の制御を行っている。すなわち、スクラップの進入速度の変化に比例してロータの回転速度を変化させている。以下では、同図に示すように、スクラップの進入速度について、４０ｍｐｍ未満を「低速領域」、４０ｍｐｍ以上を「定常領域」と呼ぶ。スクラップの進入速度が「低速領域」となる時期の例として切断開始時および切断完了直前が挙げられる。また、切断開始時と切断完了直前との間の時期は、通常の場合「定常領域」となる。
【０００６】
しかし、このようなロータの回転速度制御では、スクラップの進入速度が低速領域にある場合において、スクラップがチョッパー刃に噛み込まずに噛み止まるというトラブルが発生することがあった。これは、回転するチョッパー刃の速度とスクラップの速度の差が不十分であったことに起因すると考えられる。
【０００７】
特許文献１には、切断開始直後の時期におけるスクラップの噛み込み性の改善方法が提案されている。すなわち、ロータの周速を切断開始から０．５〜３秒間は３０〜５０ｍ／ｍｉｎに維持し、この時間を経過した後はロータの周速Ｖがスクラップの進入速度ｖに定数ａ（ａ＞１）を乗じた値（Ｖ＝ａ×ｖ）となるように制御することが提案されている。これにより切断開始時のスクラップの噛み込み性を損なうことなくチョッパー刃の刃欠けを生じにくくすることができるとされている。
【０００８】
特許文献１で提案された技術は、ロータの間へのスクラップの進入速度が遅い切断開始時において、ロータ回転数に下限値を設けてスクラップの引き込み性を改善することで噛み止まりの抑制を図るものである。
【０００９】
しかし、この特許文献１で提案された技術は、スクラップの進入速度が遅い時期のうち、切断開始時には対応しているものの、切断完了直前には対応していない。そのため、切断完了直前にスクラップの進入速度が遅くなった場合には、チョッパー刃の速度とスクラップの速度の差が小さくなり、スクラップの引き込み性が悪くなるため、噛み止まりが発生しやすくなるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献１で提案された技術は、切断開始直後において急激にスクラップの進入速度を加速させた場合にも、チョッパー刃の速度とスクラップの速度の差が小さくなり、噛み止まりが発生しやすくなる。
【００１１】
切断開始直後のみならず、切断完了直前も含めた低速領域での噛み止まりの発生を抑制する方法として、図１に示すグラフの全体を底上げする方法、すなわち低速領域から定常領域まで全体にスクラップチョッパーのロータ周速を増加させる方法が考えられる。この方法を採用した場合、低速領域においてチョッパー刃の速度とスクラップの速度の差が大きくなり、噛み止まりの発生は抑制することができる。
【００１２】
しかし、この場合には定常領域においては当該速度差が過度に大きくなるため、チョッパー刃は摩耗量が増加して寿命が縮まり、長期間にわたって安定してスクラップの切断を行うことができなくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２３０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その主な課題は、スクラップの噛み込み性を向上させるとともにチョッパー刃の摩耗を抑制し、噛み止まりの発生を抑制するとともに長期間にわたって安定してスクラップの切断を行うことができるスクラップの切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明者らは、低速領域における噛み止まりの発生を抑制するとともに、定常領域におけるチョッパー刃の摩耗を抑制するという観点から、スクラップチョッパーのロータ間へのスクラップの進入速度とロータ周速との関係について鋭意検討を重ねた。その結果、下記構成によって上記課題が解決できることを見出した。
【００１６】
すなわち、本発明の一局面に係るスクラップの切断方法は、鋼帯の幅方向両端部分から連続的に切り取られたスクラップを、それぞれ周面にチョッパー刃を有する一対のロータを備えるスクラップチョッパーを用いて短冊状に切断するスクラップの切断方法において、前記スクラップチョッパーは、前記スクラップの進入速度の上限が３４０ｍｐｍであり、前記一対のロータの間に進入する前記スクラップの進行方向と、前記各ロータの前記スクラップと対向する位置での前記各ロータの周面の回転方向とが一致し、前記スクラップの前記ロータへの進入速度が４０ｍｐｍ以下の時、前記ロータの周速Ｖが下記（１）式を満足し、前記スクラップの前記ロータへの進入速度が４０ｍｐｍよりも大きい時、前記ロータの周速Ｖが下記（２）式を満足することを特徴とする。
Ｖ＝｛（１００−ａ１）／１００｝×ｖ＋（ａ１／１００）×３４０  （１）
Ｖ＝｛（１００−ａ２）／１００｝×ｖ＋（ａ２／１００）×３４０  （２）
ここで、Ｖ：前記ロータの周速（ｍｐｍ）、ｖ：前記スクラップの前記ロータへの進入速度（ｍｐｍ）、ａ１：下記（３）式を満たす定数、ａ２：下記（４）式を満たす定数である。
１４．７＜ａ１≦１００  （３）
０≦ａ２＜１４．７  （４）
【００１７】
このように構成することにより、切断開始時または切断完了直前のようなスクラップの進入速度が４０ｍｐｍ未満（低速領域）である時期において、チョッパー刃の速度とスクラップの速度の差を十分に大きくし、噛み込み性を良好とすることができる。そのため、噛み止まりの発生を抑制することができる。
【００１８】
また、スクラップの進入速度が４０ｍｐｍ以上（定常領域）である時期には、噛み止まりを発生させることのない範囲でチョッパー刃の速度とスクラップの速度の差を小さくし、チョッパー刃の摩耗を抑制することができる。
【００１９】
また、前記スクラップの切断方法において、ａ１が１７．１≦ａ１≦２０．０を満たすことが好ましい。
【００２０】
このように構成することにより、上述した効果がより確実に得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るスクラップの切断方法によれば、スクラップの噛み込み性を向上させるとともにチョッパー刃の摩耗を抑制し、長期間にわたって安定してスクラップの切断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、発明者らが従来行っているスクラップの切断時における、スクラップの進入速度とロータの周速との関係を示す図である。
【図２】図２は、スクラップ処理設備の模式図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るスクラップの切断方法における、スクラップの進入速度とスクラップチョッパーのロータの周速との関係を示す図である。
【図４】図４は、ａ１の値と噛み止まり発生率の関係を示す図である。
【図５】図５は、チョッパー刃の摩耗量の測定方法を示す図である。
【図６】図６は、トリム重量とチョッパー刃の摩耗量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
〈スクラップチョッパーの構成〉
本実施形態に係るスクラップの切断方法は、図２に示すスクラップチョッパー１４により実施することができる。図２は、スクラップチョッパー１４を含むスクラップ処理設備の模式図であり、スクラップチョッパー１４以外の設備については後述する。
【００２５】
スクラップチョッパー１４は、一対の円筒形のロータ１４ａと、各ロータ１４ａの周面に周方向に等間隔に設けられた複数のチョッパー刃１４ｂと、ロータ１４ａを囲むカバー１４ｃと、ロータ１４ａの回転速度を制御する制御部１４ｄとを備え、各ロータ１４ａの間にはスクラップ２が進入する。各ロータ１４ａは、スクラップ２に対向する部分がスクラップ２の進行方向と同じ方向に動くように回転する。各ロータ１４ａはモータ（不図示）により駆動される。
【００２６】
スクラップチョッパー１４では、長尺のスクラップ２が、チョッパー刃１４ｂによって切断面が幅方向に横切るように切断される。すなわち、スクラップ２は短冊状に切断される。スクラップ２は、短冊状に切断することにより、長尺状態に比べて以下の工程で取扱いやすくなる。
【００２７】
スクラップチョッパー１４では、スクラップ屑２の進入速度に応じてロータ１４ａの回転速度が制御される。スクラップ屑２の進入速度は、例えばスクラップチョッパー１４のスクラップ屑進行方向上流側に設けた光学式または接触式のセンサ（不図示）を用いて測定することができる。センサにより測定されたスクラップ屑２の進入速度情報は制御部１４ｄに送信され、この速度情報に基づいて制御部１４ｄによりロータ１４ａの回転速度が制御される。
【００２８】
〈スクラップの切断方法〉
以下に説明する本実施形態に係るスクラップの切断方法は、図２に示すスクラップ処理設備のシステムを使用した場合についての一例である。下記（１）式、（２）式に現れる乗数３４０は、システム上設定可能なスクラップチョッパー１４におけるスクラップ２の進入速度の上限（３４０ｍｐｍ）により定められる値である。また、ａ１の下限、ａ２の上限に現れる値１４．７は、上記システムで従来設定されていた、スクラップ２の進入速度ｖが０ｍｐｍの時のロータ１４ａの周速Ｖである５０ｍｐｍ（≒（１４．７／１００）×３４０）に対応する値である。また、下記（１）式と（２）式を切り替えるスクラップ２の進入速度４０ｍｐｍも、上記システムに対応して設定した値である。そのため、これらの値はシステムに応じて変化させることができる。
【００２９】
図３は、本実施形態に係るスクラップの切断方法における、スクラップの進入速度とスクラップチョッパーのロータの周速との関係を示す図である。
【００３０】
本実施形態では、図３に実線で示すように、スクラップ２の進入速度が４０ｍｐｍ未満の時、ロータ１４ａの周速が下記（１）式を満足し、スクラップ２の進入速度が４０ｍｐｍ以上の時、下記（２）式を満足するようにロータ１４ａの回転速度を制御する。
Ｖ＝｛（１００−ａ１）／１００｝×ｖ＋（ａ１／１００）×３４０  （１）
Ｖ＝｛（１００−ａ２）／１００｝×ｖ＋（ａ２／１００）×３４０  （２）
ここで、Ｖ：ロータ１４ａの周速（ｍｐｍ）、ｖ：スクラップ２のロータ１４ａへの進入速度（ｍｐｍ）、ａ１：下記（３）式を満たす定数、ａ２：下記（４）式を満たす定数である。
１４．７＜ａ１≦１００  （３）
０≦ａ２＜１４．７  （４）
【００３１】
スクラップ２の進入速度およびロータ１４ａの周速の単位「ｍｐｍ」は、「ｍ／ｍｉｎ」と同義である。以下では、スクラップ２の進入速度について、４０ｍｐｍ未満を「低速領域」、４０ｍｐｍ以上を「定常領域」と呼ぶ。「低速領域」である時期としては、例えばスクラップチョッパー１４によるスクラップ２の切断開始時および切断完了直前が挙げられる。また、切断開始時と切断完了直前との間の時期は、通常の場合「定常領域」となる。
【００３２】
ロータ１４ａの周速ｖ（ｍｐｍ）とは、ロータ１４ａの周面上の一点の速さであり、ロータ１４ａの回転速度（角速度）ω（ｒａｄ／ｍｉｎ）とロータ１４ａの半径ｒ（ｍ）を用いてｖ＝ｒωと表される。この式から、ロータ１４ａの回転速度を変化させることにより、その変化に比例してロータ１４ａの周速も変化することがわかる。
【００３３】
上記のロータ１４ａの回転速度の制御について具体的に説明する。低速領域および定常領域のいずれにおいても、スクラップ２の進入速度の変化に比例してロータ１４ａの周速が変化するように、ロータ１４ａの回転速度を制御する。スクラップ２の進入速度の変化に対するロータ１４ａの周速の変化率は、低速領域の方が定常領域よりも大きい。
【００３４】
また、スクラップ２の進入速度が低速領域から定常領域に切り替わるときロータ１４ａの周速を不連続に低下させ、スクラップ２の進入速度が低速領域から定常領域に切り替わるときロータ１４ａの周速を不連続に上昇させるように、ロータ１４ａの回転速度を制御する。なお、実際には、ロータ１４ａの周速を不連続に変化させることはできないため、スクラップ２の進入速度が低速領域上限であるときの周速と定常領域の下限であるときの周速との間で連続して段階的に変化する。
【００３５】
スクラップ２の進入速度が低速領域（０＜ｖ（ｍｐｍ）＜４０）である場合において、上記（１）式を満足するようにロータ１４ａの回転速度を制御することにより、ロータ１４ａの周面の速度とスクラップ２の進入速度の差を比較的大きくすることができる。
【００３６】
これにより、チョッパー刃１４ｂの速度とスクラップ２の進入速度の差も比較的大きくなり、チョッパー刃１４ｂのスクラップ２への噛み込みの確実性が高まる。すなわち、スクラップ２へのチョッパー刃１４ｂの噛み止まりの発生が抑制される。
【００３７】
一方、上記（１）式を満足しない場合には、チョッパー刃１４ｂの速度とスクラップ２の進入速度の差が比較的小さくなるため、スクラップ２へのチョッパー刃１４ｂの噛み止まりが発生しやすくなる。
【００３８】
低速領域においてチョッパー刃１４ｂの摩耗を抑制する観点から、ａ１の上限は好ましくは２２．９である。また、チョッパー刃１４ｂの速度とスクラップ２の速度の差を大きくし、噛み止まりの発生を抑制する観点から、ａ１の下限は好ましくは１７．１である。すなわち、ａ１の範囲は好ましくは１７．１≦ａ１≦２２．９である。また、これら両方の観点から、ａ１は２０が最も好ましい。
【００３９】
スクラップ２の進入速度が定常領域（４０≦ｖ（ｍｐｍ））である場合において、上記（２）式を満足するようにロータ１４ａの回転速度を制御することにより、噛み止まりを発生することなくロータ１４ａの周面の速度とスクラップ２の進入速度の差を比較的小さくすることができる。
【００４０】
これにより、チョッパー刃１４ｂの速度とスクラップ２の進入速度の差も比較的小さくなり、チョッパー刃１４ｂへの切断負荷が低減され、スクラップ２の切断によるチョッパー刃１４ｂの摩耗を抑制することができる。すなわち、チョッパー刃１４ｂの寿命を延長することができる。
【００４１】
一方、上記（２）式を満足しない場合には、チョッパー刃１４ｂの速度とスクラップ２の進入速度の差が比較的大きくなるため、スクラップ２の切断によりチョッパー刃１４ｂが摩耗しやすくなる。
【００４２】
本実施形態に係るスクラップの切断方法は、鋼帯の鋼種にかかわらず適用可能である。当該方法を適用する鋼帯の厚さは０．４〜２．３ｍｍが好ましい。
【００４３】
〈スクラップの切断方法の適用例〉
本実施形態に係るスクラップの切断方法は、以下のようなスクラップ処理工程に適用することができる。
【００４４】
図２は、スクラップ処理設備の模式図である。圧延機（不図示）により圧延された鋼帯１は、ノッチャー１１で幅方向端部に生じた段差が切り欠かれる。続いて鋼帯１は所定の幅となるようにサイドトリマー１２の一対の回転刃１２ａにより幅方向両端（進行方向に対して左右両側端部）のエッジが連続的にトリミングされる。トリミングにより生じたスクラップ２は、シュート１３を経てスクラップチョッパー１４に導入され、上述の切断方法により短冊状に切断される。
【００４５】
短冊状に切断されたスクラップ２は、ホッパー１５を経てコンベア１６によって運搬され、ピット１７内に投入される。ピット１７内に収容されたスクラップ２は、レール２０上を移動可能に設けられたホイスト１９に吊り下げられたリフティングマグネット１８によってコンテナ２１内に移動される。コンテナ２１内に収容されたスクラップ２は、コンテナ２１ごとキルナー２２により所定の場所へ運搬され、再利用に供される。
【００４６】
本発明を、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
図２に示した装置を用いて、鋼帯のトリミングを行い、発生したスクラップを用いて表１に示したａ１およびａ２の値で切断試験（スクラップ処理）を行い、噛み止まりの発生率を算出した。表１には、トリミングおよびスクラップ処理を行った鋼帯のコイル数も示した。噛み止まりの発生率は、「噛み止まり発生率（％）＝噛み止まりコイル数（個）÷スクラップ処理コイル数（個）×１００」により算出した。トリミングを行った鋼帯の厚さは１．０〜１．８ｍｍであった。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
試験番号１は、ａ１を本発明の規定よりも小さい１２．４とした比較例である。試験番号２は、ａ１およびａ２をいずれも１４．７とした比較例であり、図３において破線で示される。試験番号３〜５は、ａ１およびａ２がいずれも本発明の規定を満たす本発明例であり、図３において実線で示されるようにスクラップ２の進入速度４０ｍｐｍの前後でロータ１４ａの周速が不連続に変化するようにロータ１４ａの回転速度を制御する。なお、実際にはロータ１４ａの周速は連続して段階的に変化する。
【００５０】
試験の結果得られた噛み止まりの発生率を、表１および図４に示す。図４には、コイル数も併せて示す。なお、本発明者らの調査によると、１個のコイルでスクラップが低速領域において切断される長さはコイル全長の５〜１０％であり、定常領域において切断される長さはコイル全長の９０〜９５％であった。
【００５１】
ａ１の値を１４．７以下とした試験番号１および２では、噛み止まりの発生率が１．２％以上と高かった。一方、ａ１の値を１７．１とした試験番号３では噛み止まりの発生率は０．７％と低く、さらにａ１の値を２０．０とした試験番号４および２２．９とした試験番号５では０．２％と極めて低かった。
【００５２】
（実施例２）
試験番号２および４については、さらにチョッパー刃の摩耗についても調査を行った。図５は、チョッパー刃の摩耗量の測定方法を示す図であり、使用前および使用後のチョッパー刃の側面図を示す。同図に示すように、使用前のチョッパー刃の刃先であった部分から、使用後のチョッパー刃の先端までの長さ（ｍｍ）を、各チョッパー刃の摩耗量とした。スクラップチョッパーの各ロータにはチョッパー刃が４枚ずつ設けられており、表２には、全チョッパー刃の摩耗量の平均値を「摩耗量」として示した。
【００５３】
チョッパー刃の摩耗量は、トリミングを行ったコイルの重量（以下「トリム重量」という。）に応じて増加する。そのため、摩耗しやすさの指標として、単位トリム重量当たりのチョッパー刃の摩耗量を算出し、「摩耗速度」として表２に示した。
【００５４】
表２には、摩耗量および摩耗速度に加えて、トリム重量、トリミングを行ったコイル数、および摩耗速度比率を示した。摩耗速度比率は、各試験番号の摩耗速度を試験番号２の摩耗速度で除した値をパーセント表記したものである。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
表２および図６に示すように、本発明例である試験番号４に比べて比較例である試験番号２の方がチョッパー刃の摩耗量は多く、単位トリム重量当たりの摩耗量である摩耗速度も大きかった。試験番号４の試験番号２に対する摩耗速度比率は７６．２％であり、本発明の方法によれば、チョッパー刃の摩耗速度を約３／４に低減することができた。
【００５７】
以上の結果から、本発明に係るスクラップの切断方法によれば、噛み止まりの発生を抑制するとともに、チョッパー刃の摩耗を抑制できることがわかる。
【符号の説明】
【００５８】
１  鋼帯
２  スクラップ
１４  スクラップチョッパー
１４ａ  ロータ
１４ｂ  チョッパー刃
【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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