(57)【要約】【課題】熱膨張の影響を受けることなく被加工材を高精度で熱間加工することができる熱間加工設備および熱間加工方法を提供する。【解決手段】熱間加工設備１００は、熱間スラブ１が設置されるベッド１１と、ベッド１１と一体に設けられ、ベッド１１上に設置される熱間スラブ１を挟んで両側に設けられたレール１３と、レール１３上を移動可能に設けられ、熱間スラブ１に熱間加工を施す加工装置１４と、ベッド１１上の熱間スラブ１を設置するスラブ設置領域１７を囲繞するように設けられ、冷却水を堰き止めてベッド１１上に冷却水プール１５を形成するための堰部材１６と、スラブ設置領域１７に冷却水を供給する冷却水供給機構１８とを有する。冷却水プール１５によりベッド１１を冷却した状態で、スラブ設置領域１７の所定位置に熱間スラブ１を設置して加工装置１４をレール１３上で移動させながら熱間スラブに熱間加工を施す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間状態の被加工材が設置されるベッドと、
ベッドと一体に設けられ、該ベッド上に設置される被加工材を挟んで両側に設けられたレールと、
前記レール上を移動可能に設けられ、被加工材に熱間加工を施す加工装置と、
前記ベッド上の被加工材を設置する被加工材設置領域を囲繞するように設けられ、冷却水を堰き止めて前記ベッド上に冷却水プールを形成するための堰部材と、
前記被加工材設置領域に冷却水を供給する冷却水供給機構と
を有し、
前記冷却水プールにより前記ベッドを冷却した状態で、前記被加工材設置領域の所定位置に被加工材を設置して前記加工装置を前記レール上で移動させながら被加工材に所定の熱間加工を施すことを特徴とする熱間加工設備。
【請求項２】
前記ベッド上に設けられた支持部材をさらに有し、被加工材は、前記支持部材を介して前記ベッド上に設置され、前記冷却水プールは、前記支持部材の一部が浸漬される程度の高さとされ、被加工材が設置された際に被加工材が冷却水に触れないようにすることを特徴とする請求項１に記載の熱間加工設備。
【請求項３】
前記被加工材設置領域において前記被加工材の移動を抑止する移動抑止手段をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱間加工設備。
【請求項４】
前記移動抑止手段の一部が前記冷却水プールに浸漬されることを特徴とする請求項３に記載の熱間加工設備。
【請求項５】
前記被加工材が、連続鋳造により製造された熱間スラブであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱間加工設備。
【請求項６】
前記加工装置は、前記被加工材の表面に対して切削加工を行う切削機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱間加工設備。
【請求項７】
熱間状態の被加工材が設置されるベッドと、ベッドと一体に設けられ、該ベッド上に設置される被加工材を挟んで両側に設けられたレールと、前記レール上を移動可能に設けられ、被加工材に熱間加工を施す加工装置とを有する熱間加工設備における熱間加工方法であって、
前記ベッド上の被加工材を設置する被加工材設置領域に冷却水プールを形成し、その後前記被加工材設置領域の所定位置に被加工材を設置して前記加工装置を前記レール上で移動させながら被加工材に所定の熱間加工を施すことを特徴とする熱間加工方法。
【請求項８】
前記ベッド上に被加工材を支持する支持部材を設け、前記冷却水プールを前記支持部材の一部が浸漬される程度の高さで形成した後、被加工材を前記支持部材を介して前記ベッド上に設置し、被加工材が冷却水に触れないようにすることを特徴とする請求項７に記載の熱間加工方法。
【請求項９】
前記被加工材が、連続鋳造により製造された熱間スラブであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の熱間加工方法。
【請求項１０】
前記熱間加工は、前記被加工材の表面に対する切削加工であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の熱間加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造により製造されたスラブ等の被加工材を熱間状態で加工する熱間加工設備および熱間加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備では溶鋼から連続してスラブを製造し、このスラブを１０ｍ前後の長さに切断して次工程の熱間圧延ラインに圧延用素材として送り出す。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。
【０００３】
ところで、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。この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表層部の全面を溶削（スカーフ）したり、グラインダーによって表面研削したり、切削刃により鋼板の表面を切削したりしてスラブの表面を手入れすることが一般的に行われている。
【０００５】
これらの中では、切削刃による手入れが、表面の欠陥が少なく能率が高い手入れ手法として注目されている。切削刃による被加工材の切削加工に関しては、従来より、冷間状態の被加工材を汎用的な門型加工設備で切削する手法が用いられている。門型加工設備は、スキッドを介して被加工材が設置されるベッドと、ベッドと一体に設けられ、被加工材を挟んで両側に設けられたレールと、レール上を移動可能に設置された柱状フレームを有する加工装置とを備え、柱状フレームを介して加工装置をレールに沿って移動させながら、被加工材に切削加工を施すものであり、通常、冷間状態で加工が行われる。
【０００６】
一方、熱間状態の鋼材は、冷間状態の鋼材に比べて、切削時の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まで低減するため、被削性（快削性）が良好であり、切削面の表面粗さも良好となる。また、熱間状態で表面の手入れを行うことにより、スラブを再加熱する際の熱エネルギーを低減することができる。このため、切削による鋼スラブの表面手入れを、熱間状態で行うことが検討されている（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【特許文献３】特開２０１０−１２５５４７号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４９２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱間状態でスラブを加工する際にも、門型加工設備を用いることが考えられるが、門型加工設備で熱間状態の被加工材に対して切削加工等を行う場合、被加工材は高温であり、被加工材として連続鋳造後の熱間スラブを用いた場合には８００℃にも達するため、被加工材の熱がベッドに伝熱し、ベッドが熱膨張する。ベッドが熱膨張すると、レールがベッドと一体に設けられているため、レール間隔が広くなり、加工装置の走行が困難となってしまう。また、たとえ加工装置が走行できたとしても、ベッド等の熱変形により、切削精度が低下してしまう。このため、汎用の門型加工設備を用いて熱間状態の被加工材を加工することは困難である。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、熱膨張による不都合を抑制し、被加工材を高精度で熱間加工することができる熱間加工設備および熱間加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１０）を提供する。
【００１１】
（１）熱間状態の被加工材が設置されるベッドと、
ベッドと一体に設けられ、該ベッド上に設置される被加工材を挟んで両側に設けられたレールと、
前記レール上を移動可能に設けられ、被加工材に熱間加工を施す加工装置と、
前記ベッド上の被加工材を設置する被加工材設置領域を囲繞するように設けられ、冷却水を堰き止めて前記ベッド上に冷却水プールを形成するための堰部材と、
前記被加工材設置領域に冷却水を供給する冷却水供給機構と
を有し、
前記冷却水プールにより前記ベッドを冷却した状態で、前記被加工材設置領域の所定位置に被加工材を設置して前記加工装置を前記レール上で移動させながら被加工材に所定の熱間加工を施すことを特徴とする熱間加工設備。
【００１２】
（２）前記ベッド上に設けられた支持部材をさらに有し、被加工材は、前記支持部材を介して前記ベッド上に設置され、前記冷却水プールは、前記支持部材の一部が浸漬される程度の高さとされ、被加工材が設置された際に被加工材が冷却水に触れないようにすることを特徴とする（１）に記載の熱間加工設備。
【００１３】
（３）前記被加工材設置領域において前記被加工材の移動を抑止する移動抑止手段をさらに有することを特徴とする（１）または（２）に記載の熱間加工設備。
【００１４】
（４）前記移動抑止手段の一部が前記冷却水プールに浸漬されることを特徴とする（３）に記載の熱間加工設備。
【００１５】
（５）前記被加工材が、連続鋳造により製造された熱間スラブであることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の熱間加工設備。
【００１６】
（６）前記加工装置は、前記被加工材の表面に対して切削加工を行う切削機構を有することを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の熱間加工設備。
【００１７】
（７）熱間状態の被加工材が設置されるベッドと、ベッドと一体に設けられ、該ベッド上に設置される被加工材を挟んで両側に設けられたレールと、前記レール上を移動可能に設けられ、被加工材に熱間加工を施す加工装置とを有する熱間加工設備における熱間加工方法であって、
前記ベッド上の被加工材を設置する被加工材設置領域に冷却水プールを形成し、その後前記被加工材設置領域の所定位置に被加工材を設置して前記加工装置を前記レール上で移動させながら被加工材に所定の熱間加工を施すことを特徴とする熱間加工方法。
【００１８】
（８）前記ベッド上に被加工材を支持する支持部材を設け、前記冷却水プールを前記支持部材の一部が浸漬される程度の高さで形成した後、被加工材を前記支持部材を介して前記ベッド上に設置し、被加工材が冷却水に触れないようにすることを特徴とする（７）に記載の熱間加工方法。
【００１９】
（９）前記被加工材が、連続鋳造により製造された熱間スラブであることを特徴とする（７）または（８）に記載の熱間加工方法。
【００２０】
（１０）前記熱間加工は、前記被加工材の表面に対する切削加工であることを特徴とする（７）から（９）のいずれかに記載の熱間加工方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ベッド上の被加工材設置領域に冷却水プールを形成した状態で、熱間状態の被加工材をベッド上に設置するので、被加工材の熱によるベッド等の熱膨張を抑制することができ、レールの変形により加工装置の走行が妨げられたり、ベッド等の熱変形により切削精度が低下したりすることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱間加工設備を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る熱間加工設備を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る熱間加工設備を示す断面図、図２はその平面図である。本実施形態では、熱間加工設備として、連続鋳造後の熱間スラブの表面をフライス切削する熱間加工設備を例にとって説明する。
【００２４】
本実施形態の熱間加工設備１００は、門型加工機として構成され、スキッド１２を介して熱間状態の被加工材である熱間スラブ１が設置されるベッド１１と、ベッド１１と一体に設けられ、ベッド１１上に設置される熱間スラブ１を挟んで両側に設けられたレール１３と、レール１３上を移動可能に設けられた加工装置１４と、ベッド１１上の熱間スラブ１を設置するスラブ設置領域１７を囲繞するように設けられ、冷却水を堰き止めてベッド１１上に冷却水プール１５を形成するための堰部材１６と、ベッド１１上の堰部材１６で囲繞されたスラブ設置領域１７に冷却水を供給する冷却水供給機構１８と、冷却水を排水する排水機構１９とを有する。
【００２５】
熱間スラブ１は、表面が８００℃程度の高温であり、図示のように長手方向を固定ブロック２１ａおよび可動ブロック２１ｂにより挟まれた状態で位置決めされ、熱間スラブ１の移動が抑止される。可動ブロック２１ｂは、アクチュエータ２２により位置調整可能となっている。これら固定ブロック２１ａおよび可動ブロック２１ｂは、熱間スラブ１の移動を抑止する移動抑止手段として機能する。熱間スラブ１は天井クレーン（図示せず）により、スラブ設置領域１７の所定位置に設置されるようになっている。なお、熱間スラブ１の移動をより確実に抑止するためにスラブ１の側面にもブロックを設けてもよい。
【００２６】
加工装置１４は、レール１３上を移動するフレーム３１と、図示しない駆動機構によりフレーム３１に対して上下方向および熱間スラブ１の幅方向に移動可能に設けられた加工ヘッド３２と、加工ヘッド３２内部の回転機構により回転可能に設けられ、熱間スラブ１の表面を切削加工する切削機構３３とを有する。切削機構３３は、加工ヘッド３２を介してフレーム３１に対して上下方向および熱間スラブ１の幅方向に移動可能となっている。
【００２７】
フレーム３１は、下端部にレール１３に対してローラー３５を介して嵌め込まれたスライダー３４を有する２つの柱状部３１ａと、２つの柱状部３１ａを繋ぐ水平部３１ｂとを有している。そして、スライダー３４がレール１３に沿って移動することにより、フレーム３１がレール１３上を熱間スラブ１の長手方向に移動される。また、切削機構３３はディスク状をなし、複数の切削チップ（図示せず）が取り付けられ、回転されることにより、切削チップによって熱間スラブ１の表面を切削加工するようになっている。
【００２８】
冷却水供給機構１８は、被加工材である熱間スラブ１を加工する際に、スラブ設置領域１７に冷却水を供給し、冷却水プール１５を形成する。冷却水プール１５によりベッド１１が冷却される。このとき、冷却水プール１５の高さ（水深）を、スキッド１２の一部が冷却水に浸漬される程度になるようにする。これにより、スキッド１２によりヘッド１１の表面から離隔した状態の熱間スラブ１が、冷却水プール１５に触れない状態とされる。なお、ブロック２１ａ、２１ｂの一部も冷却水プール１５により冷却される。
【００２９】
冷却水プール１５の高さ（水深）は、ベッド１１等の冷却効率を考慮した値に設定され、例えば２００ｍｍ程度とされる。堰部材１６の高さを、設定されたプール１５の高さ（水深）とほぼ同じ程度の高さとし、堰部材１６の高さを超えた分の冷却水をオーバーフローさせるようにすることができる。これにより、特段の手段を設けることなくプール１５の高さ（水深）を常に所望の値に維持することができる。
【００３０】
排水機構１９は、冷却水プール１５の冷却水を排水するのみならず、堰部材１６をオーバーフローした冷却水をも排水可能となっている。
【００３１】
このように構成される熱間加工設備１００においては、最初に、堰部材１６で囲まれたスラブ設置領域１７に冷却水供給機構１８から冷却水を供給して冷却水プール１５を形成する。このとき、冷却水プール１５の高さ（水深）をスキッド１２の一部が冷却水に浸漬する高さ、例えば２００ｍｍ程度とする。
【００３２】
この状態で、天井クレーンにより熱間スラブ１を冷却水プール１５が形成されたスラブ設置領域１７の所定位置に設置する。このとき、熱間スラブ１は、スキッド１２上にベッド１１表面から離隔した状態で設置される。これにより、熱間スラブ１が冷却水に触れない状態とされる。
【００３３】
この状態で、加工装置１４の加工ヘッド３２の位置を調節し、加工装置１４をレール１３に沿って走行させながら、切削機構３３を回転させ、切削機構３３の切削チップ（図示せず）により熱間スラブ１の表面を切削加工する。
【００３４】
このように、高温の状態の熱間スラブ１を切削加工することにより、冷間状態のスラブに比べて、切削時の比切削抵抗が小さくなり、良好な被削性（快削性）を得ることができる。また、このように熱間状態で表面の手入れを行うことにより、スラブを再加熱する際の熱エネルギーを低減することができる。
【００３５】
ところで、熱間スラブは８００℃程度の高温であるため、上記熱間加工設備１００から冷却プールを除いた従来の門型加工設備で切削加工しようとすると、ベッド１１は鋼製であるため、熱間スラブの熱によりベッド１１が大きく熱膨張し、ベッドと一体に設けられたレール１３が広がって、加工装置１４の走行が困難となる。また、ベッド１１、レール１３、スキッド１２、ブロック２１ａ、２１ｂ等も鋼製であるため、熱間スラブの熱により熱変形して切削精度に悪影響を及ぼす。
【００３６】
これに対して、本実施形態の熱間加工設備１００では、ベッド１１は冷却水プール１５により冷却されているため、熱膨張が抑制され、ベッド１１と一体に設けられているレール１３の変形が抑制される。このため、加工装置１４の走行に困難性をともなうことを回避することができる。また、冷却水プール１５にはスキッド１２およびブロック２１ａ，２１ｂも浸漬されているため、ベッド１１やレール１３に加えてスキッド１２およびブロック２１ａ、２１ｂの熱変形も抑制することができ、切削精度を高く維持することができる。さらに、熱間スラブ１に冷却水が接触しないようにしたので、冷却水によって熱間スラブ１の熱がロスすることを防止できる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、連続鋳造後の熱間スラブを被加工材として適用した場合について示したが、熱間状態の被加工材であればこれに限るものではない。また、上記実施形態では、熱間加工としてフライス切削を例にとって説明したが、フライス切削以外の切削であってもよく、また切削に限らず、熱間での溶削（スカーフィング）等、他の熱間加工にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１  熱間スラブ
１１  ベッド
１２  スキッド
１３  レール
１４  加工装置
１５  冷却水プール
１６  堰部材
１７  スラブ設置領域
１８  冷却水供給機構
１９  排水機構
２１ａ  固定ブロック
２１ｂ  可動ブロック
２２  アクチュエータ
３１  フレーム
３１ａ  柱状部
３１ｂ  水平部
３２  加工ヘッド
３３  切削機構
３４  スライダー
３５  ローラー
１００  熱間加工設備
【図１】
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【図２】
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