特開 2024-57917 金属板の加工設備及び方法、スクラップ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024057917

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】金属板の加工設備及び方法、スクラップ

(51)【国際特許分類】

   B21B 1/22 20060101AFI20240418BHJP

【ＦＩ】

B21B1/22 C

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164905

(22)【出願日】2022-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】591063202

【氏名又は名称】産業振興株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】河村 圭造

(72)【発明者】

【氏名】竹下 浩一

(72)【発明者】

【氏名】小泉 真志

【テーマコード（参考）】

4E002

【Ｆターム（参考）】

4E002AD10

4E002BB01

4E002CB03

(57)【要約】

【課題】金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる際に、その嵩比重を小さくできるようにする。
【解決手段】金属板コイル（１）を巻き戻して、板状に切断して積み重ねる金属板の加工設備であって、切断後の前記金属板（１ａ）を積み重ねたときに隙間が確保されるように、切断前又は切断後の前記金属板（１ａ又は１ｂ）に凹凸加工を行う凹凸加工装置（７ａ、７ｂ）を備える。先行の切断後の前記金属板（１ａ）に形成される凹凸（１２）の配置と、これに続く後行の切断後の前記金属板（１ａ）に形成される凹凸（１２）の配置とが相違する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる金属板の加工設備であって、
切断後の前記金属板を積み重ねたときに隙間が確保されるように、切断前又は切断後の前記金属板に凹凸加工を行う凹凸加工装置を備えたことを特徴とする金属板の加工設備。

【請求項2】

先行の切断後の前記金属板に形成される凹凸の配置と、これに続く後行の切断後の前記金属板に形成される凹凸の配置とが相違することを特徴とする請求項１に記載の金属板の加工設備。

【請求項3】

前記凹凸加工装置として、切断前又は切断後の前記金属板を挟み込む上下のロールを備え、
前記上下のロールのうちの一方のロールが、切断前又は切断後の前記金属板にエンボスを形成するためのポンチを備えたロールであり、他方のロールが、前記ポンチに対応させた溝が形成されたロールであることを特徴とする請求項１に記載の金属板の加工設備。

【請求項4】

前記一方のロールでは、複数列で前記ポンチが配列され、各列において、前記ポンチが周方向に不等間隔に配置されており、
前記他方のロールでは、前記ポンチの列に対応させて、周方向に延びる前記溝が複数列形成されていることを特徴とする請求項３に記載の金属板の加工設備。

【請求項5】

切断後の前記金属板の長さと、前記一方のロールの周長のｎ倍（ｎは自然数）とが等しくないことを特徴とする請求項３又は４に記載の金属板の加工設備。

【請求項6】

切断後の前記金属板の長さと、前記一方のロールの周長のｎ倍との差の絶対値が、前記エンボスの裾野の直径以上になることを特徴とする請求項５に記載の金属板の加工設備。

【請求項7】

前記金属板コイルは、スクラップ化する薄板コイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属板の加工設備。

【請求項8】

金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる金属板の加工方法であって、
切断後の前記金属板を積み重ねたときに隙間が確保されるように、切断前又は切断後の前記金属板に凹凸加工を行う工程を有することを特徴とする金属板の加工方法。

【請求項9】

複数枚の金属板を積み重ねてバンディングしたスクラップであって、
前記金属板に凹凸が形成されており、上下の前記金属板間に隙間が確保された状態で積み重ねられていることを特徴とするスクラップ。

【請求項10】

前記金属板は、薄板コイルを巻き戻して、板状に切断したものであり、
電気炉製鋼法の電気炉に装入されることを特徴とする請求項９に記載のスクラップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる金属板の加工設備及び方法、並びに複数枚の金属板を積み重ねてバンディングしたスクラップに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、カーボンニュートラルといった社会の実現に向けて、高級鋼の製造に適した技術として、二酸化炭素の排出量の少ない電気炉製鋼法のニーズが高まっている。電気炉製鋼法では、鉄系スクラップを利用することから、スクラップの需要が高まっている。従来、不要となった薄板コイルは、主に高炉法でリサイクルされているが、電気炉製鋼法で高級鋼を製造する際に、薄板コイルのように含有成分が明瞭で不純物が含有していないスクラップは有用である。

【0003】

特許文献１には、圧延加工方法またはプレス加工方法によって加工された凹凸状のエンボスを有するエンボス付金属板が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－１３６９０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

薄板コイルを高炉法でリサイクルする場合、薄板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねてバンディングした状態で、転炉に装入することが行われている。切断後の薄板を積み重ねてバンディングすると、あたかもスラブ等のような「塊り」の状態となるが、転炉には９割程度の溶銑が既に存在しており、その中に冷鉄源となる「塊り」を装入するときにも、十分な熱源があることから、溶融性に配慮する必要はない。
しかしながら、薄板コイルを電気炉製鋼法でリサイクルする場合、切断後の薄板を積み重ねてバンディングするだけでは、電気炉に冷鉄源となる「塊」を装入することになり、これを加熱して溶融するときに、溶け残りの不具合の発生が懸念される。或いは、溶け残りを防止するために、大きな熱容量や溶融時間が必要となる。このように電気炉に装入するスクラップの嵩比重が、その操業に大きく影響を与える。嵩比重が大きい方が出鋼量の点での効率は良いが、嵩比重が大きい「塊」の状態では、溶け残りの懸念が生じ、熱容量や溶融時間の点で効率を悪化させる。したがって、薄板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる際に、その嵩比重を小さくすることが求められる。
特許文献１は、表面に傷が付きにくく、傷が付いても目立ちにくく、汚れを除去し易く、摩耗に対する耐久性が高く、デザイン性のある細かなエンボスが設けられたエンボス付金属板を提供するものであり、金属板を積み重ねる際に、その嵩比重を小さくすることを想定したものではない。

【0006】

本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであり、金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる際に、その嵩比重を小さくできるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の金属板の加工設備は、金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる金属板の加工設備であって、切断後の前記金属板を積み重ねたときに隙間が確保されるように、切断前又は切断後の前記金属板に凹凸加工を行う凹凸加工装置を備えたことを特徴とする。
本発明の金属板の加工方法は、金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる金属板の加工方法であって、切断後の前記金属板を積み重ねたときに隙間が確保されるように、切断前又は切断後の前記金属板に凹凸加工を行う工程を有することを特徴とする。
本発明のスクラップは、複数枚の金属板を積み重ねてバンディングしたスクラップであって、前記金属板に凹凸が形成されており、上下の前記金属板間に隙間が確保された状態で積み重ねられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、金属板コイルを巻き戻して、板状に切断して積み重ねる際に、その嵩比重を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るレベラーシャーラインの概略構成を示す図である。

【図2】エンボスロール及び受けロールを示す図である。

【図3】切り板を示す図である。

【図4】切り板を積み重ねた状態を示す図である。

【図5】エンボスなしのスクラップ、及びエンボスありのスクラップのイメージを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１に、実施形態に係る金属板の加工設備であるレベラーシャーラインの概略構成を示す。本実施形態では、本発明でいう金属板コイルとして、スクラップ化する、厚みが３ｍｍ以下の薄板コイル１を加工対象とする。レベラーシャーラインでは、薄板コイル１を巻き戻して、板状に切断し、切断後の鋼板（以下、切り板と呼ぶ）１ａを積み重ねてバンディングして、スクラップ１１にする。このように複数枚の切り板１ａを積み重ねてバンディングしたスクラップ１１は、電気炉製鋼法でのリサイクルに供され、電気炉に装入される。

【0011】

図１に示すように、レベラーシャーラインは、アンコイラー２と、ガイドロール３と、上下のピンチロール４ａ、４ｂと、複数のワークロール５ａ～５ｅを備えるレベラー５と、上下の刃６ａ、６ｂを備えるシャー切断機６と、凹凸加工装置として機能する上下のロール７ａ、７ｂと、コンベア８と、置き台９とを備える。
薄板コイル１は、その巻き取り中心にアンコイラー２のマンドレルが差し込まれて支持される。薄板コイル１から巻き戻される鋼板１ｂは、ガイドロール３でガイドされながら、ピンチロール４ａ、４ｂにより搬送される。そして、鋼板１ｂは、レベラー５で歪み取りが行われて平坦化されて、シャー切断機６で所定の長さＬの板状に切断される。切断後の鋼板（切り板）１ａは、上下のロール７ａ、７ｂで凹凸加工が施された後、コンベア８で置き台９に搬送されて順次積み重ねられる。置き台９で積み重ねられた切り板１ａ群は、一定の重量になったところで払い出されて、バンディングフープ１０を用いてバンディングされる。

【0012】

ここで、上下のロール７ａ、７ｂは、切り板１ａを積み重ねたときに隙間が確保されるように、切り板１ａに凹凸加工を行うものであり、本実施形態では、切り板１ａにエンボス１２を形成する。図３に、シャー切断機６で順次切断され、エンボス１２が形成された、ｎ枚目、ｎ＋１枚目、ｎ＋２枚目の切り板１ａを模式的に示す。

【0013】

以下、図２を参照して、ロール７ａ、７ｂについて詳述する。図２（ａ）は、ロール７ａ、７ｂを模式的に示す斜視図、（ｂ）はロール７ａ、７ｂの一部を模式的に示す正面図及び側面図である。
下側のロール７ａは、切り板１ａにエンボス１２を形成するためのポンチ１３を備えたロール（以下、エンボスロールと呼ぶ）である。また、上側のロール７ｂは、ポンチ１３に対応させた溝１４が形成されたロール（以下、受けロールと呼ぶ）である。

【0014】

エンボスロール７ａでは、複数列（図示例では３列）で、凸状のポンチ１３が配列される。各列において、複数のポンチ１３が周方向にランダムに配置され、複数のポンチ１３が周方向で不等間隔に配置されている。なお、ポンチ１３の形状は、山形状や円錐台形状等、凸状となるものであればよい。また、ポンチ１３は、超硬合金等の摩耗しにくい金属製とするのが望ましく、エンボスロール７ａのロール本体へのねじ込み等の方式により、破損や摩耗時に取り換え可能とすることが望ましい。

【0015】

受けロール７ｂでは、ポンチ１３の列に対応させて、周方向に延びる溝１４が複数列（図示例では３列）形成されている。

【0016】

エンボスロール７ａのポンチ１３と、受けロール７ｂの溝１４とは、圧下量を調整することで、切り板１ａにポンチ１３の形状が有効に転写されるように配置される。エンボスロール７ａと受けロール７ｂとで切り板１ａを挟み込むことにより、ポンチ１３が切り板１ａに押し付けられて、その押し付けられた部分が溝１４側に凸になるように変形する。この結果、切り板１ａには、上に凸となる複数のエンボス１２が形成される。

【0017】

また、切り板１ａの長さＬ（図３（ａ）を参照）と、エンボスロール７ａの周長ｌ（図２（ａ）を参照）のｎ倍（ｎは自然数）とが等しくならないようにする（Ｌ≠ｎｌ）。これにより、先行の切り板１ａと、これに続く後行の切り板１ａとで、エンボス１２が形成される周期が同調しないようにすることができる。したがって、先行の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置と、後行の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置とが相違するようになる。

【0018】

また、切り板の長さＬと、エンボスロールの周長ｌのｎ倍との差の絶対値が、エンボス１２の裾野の直径２ｒ（図３（ａ）を参照）以上になるようにする（｜Ｌ－ｎｌ｜＞２ｒ）。これにより、先行の切り板１ａに、これに続く後行の切り板１ａを積み重ねたときに、先行の切り板１ａに形成されたエンボス１２上に、後行の切り板１ａに形成されたエンボス１２が位置しないようにし、エンボス１２同士の重なりを回避することができる。

【0019】

このようにしたレベラーシャーラインでは、図３に示すように、切り板１ａに、複数のエンボス１２が形成される。そして、先行の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置と、これに続く後行の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置とが相違する。図３でいえば、ｎ枚目の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置は、ｎ＋１枚目の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置とは相違する。また、ｎ＋１枚目の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置は、ｎ＋２枚目の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置とは相違する。したがって、図４に示すように、切り板１ａを積み重ねたときに、上下の切り板１ａ間に、エンボス１２の高さに応じた隙間δが確保される。

【0020】

エンボス１２の高さは、切り板１ａの板厚や客先等からの要求高さに合わせて適宜設定すればよく、例えば０．０３ｍｍ～２．０ｍｍ程度の高さに設定される。エンボス１２の高さは、例えばエンボスロール７ａ及び受けロール７ｂによる圧下量を調整することにより変えることができる。

【0021】

図５は、同板厚かつ同枚数の切り板１ａからなる、エンボスなしのスクラップ、及びエンボスありのスクラップのイメージを示す図である。
図５（ａ）に示すように、エンボスのない、フラットな切り板１ａを積み重ねてバンディングした「塊」では、比重で表すと、その嵩比重が７程度になる。それに対して、図５（ｂ）に示すように、エンボス１２のある切り板１ａを積み重ねてバンディングした「塊」では、上下の切り板１ａ間に隙間δが確保された状態になるので、その嵩比重を小さくすることができる。電気炉での溶融性に配慮すると、嵩比重が例えば２～４程度になるのが好ましい。切り板１ａの板厚と同程度の高さのエンボス１２を形成するようにすれば、フラットな切り板１ａを積み重ねてバンディングした「塊」の嵩比重に対して、嵩比重を略半減させることができる。

【0022】

以上述べたように、複数枚の金属板１ａを積み重ねてバンディングしたスクラップ１１において、上下の切り板１ａ間に隙間δが確保された状態になるので、その嵩比重を小さくすることができる。したがって、スクラップ１１を電気炉に装入して、加熱して溶融するときに、溶け残りの不具合が発生したり、溶け残りを防止するために大きな熱容量や溶融時間が必要となったりするのを防ぐことができる。なお、薄板の場合、エンボス１２のある切り板１ａを積み重ねたときに、現実には、切り板１ａが撓んで、必ずしも切り板１ａの全領域で隙間δが確保されないこともあるが、嵩比重を小さくして、電気炉での溶解性を高めるといった効果は十分に得られる。

【0023】

なお、切り板の長さＬは、例えば電気炉のサイズに合わせて変更できるようにするのが望ましい。鋼板１ｂの搬送速度やシャー切断機６での切断のタイミングを制御することで、切り板の長さＬを変更することができる。切り板の長さＬを変更するときに、上述したＬ≠ｎｌや｜Ｌ－ｎｌ｜＞２ｒの関係が保たれるようにする。

【0024】

また、専用のエンボスロール７ａ及び受けロール７ｂを配置してもよいが、これに限定されるものではなく、既存のロールがエンボスロール７ａや受けロール７ｂとして機能するようにしてもよい。例えばレベラー５の後段に、鋼板１ｂをシャー切断機６に送り込むための上下のピンチロールが配置されることがある。この場合、この上下のピンチロールが、エンボスロール７ａ及び受けロール７ｂとして機能するようにしてもよい。
また、ロール７ａ、７ｂのうちの少なくともいずれか一方を動かせるようにして、切り板１ａの板厚やエンボス１２の要求高さ等に応じて、ロール７ａ、７ｂの間隔を調整できるようにしてもよい。

【0025】

また、本実施形態では、シャー切断機６の後段にエンボスロール７ａ及び受けロール７ｂを配置し、切り板１ａにエンボス１２を形成するようにした。この場合、シャー切断機６では、フラットな鋼板１ｂを切断すればよく、凹凸のある鋼板を切断するのと比較して切断しやすい。ただし、これに限定されるものではなく、シャー切断機６の前段にエンボスロール７ａ及び受けロール７ｂを配置し、切断前の鋼板１ｂにエンボス１２を形成するようにしてもよい。ただし、エンボスロール７ａ及び受けロール７ｂは、レベラー５の後段に配置されるのが好ましい。レベラー５で平坦化された鋼板に対してエンボス１２を形成することで、エンボス１２の高さを正確にコントロールすることが可能になる。

【0026】

以下、他の実施形態を説明する。
実施形態では、凹凸加工装置として、エンボスロール７ａ及び受けロール７ｂを説明したが、これに限られるものではない。凹凸加工装置として、ハンマリング装置を用いてもよい。例えば鋼板の搬送方向に複数台のハンマリング装置を設置し、切り板１ａ又は切断前の鋼板１ｂをハンマーでランダムに打ち付けることで、切り板１ａに凹凸が形成されるようにする。これにより、先行の切り板１ａに形成される凹凸の配置と、これに続く後行の切り板１ａに形成される凹凸の配置とが相違することになり、上下の切り板１ａ間に隙間が確保される。

【0027】

また、薄板コイル１（鋼板１ｂ、切り板１ａ）の板幅方向において、切り板１ａとロール７ａ、７ｂとの相対位置を可変にしてもよい。鋼板１ｂを切断するたびに、切り板１ａがロール７ａ、７ｂに進入する直前に、切り板１ａのセンター位置を板幅方向にずらす制御を繰り返し行う。或いは、鋼板１ｂを切断するたびに、切り板１ａがロール７ａ、７ｂに進入する直前に、ロール７ａ、７ｂを一体でそのセンター位置を幅方向にずらす制御を繰り返し行う。これにより、先行の切り板１ａに形成されるエンボス１２と、これに続く後行の切り板１ａに形成されるエンボス１２とが板幅方向にずれるので、先行の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置と、これに続く後行の切り板１ａに形成されるエンボス１２の配置とが相違することになり、上下の切り板１ａ間に隙間が確保される。
この場合は、切り板１ａごとにエンボス１２の位置が板幅方向にずれるので、エンボスロール７ａの周方向にポンチが等間隔で配置されていてもよいし、Ｌ≠ｎｌを満たさなくてもよい。
なお、切り板１ａとロール７ａ、７ｂとの板幅方向へのずらし量は、エンボス１２の裾野の直径２ｒ以上になるようにする。これにより、先行の切り板１ａに、これに続く後行の切り板１ａを積み重ねたときに、先行の切り板１ａに形成されたエンボス１２上に、後行の切り板１ａに形成されたエンボス１２が位置しないようにし、エンボス１２同士の重なりを回避することができる。例えば切り板１ａとロール７ａ、７ｂとの板幅方向へのずらし量を１０ｍｍ程度とすればよい。

【0028】

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明でいう凹凸加工による凹凸形状は、エンボス１２に限定されるものではなく、積み重ねたときに隙間が確保されるようにするものであれば、どのようなものでもよい。

【0029】

なお、切り板１ａを積み重ねるときに、上下の切り板１ａ間にスペーサを介在させて隙間を確保するような手法でも、嵩荷重を小さくするのに有効である。スペーサとしては、電気炉で溶融させることを考慮して、鉄系スクラップを使用するのが好ましい。

【符号の説明】

【0030】

１：薄板コイル、１ａ：切り板、１ｂ：鋼板、２：アンコイラー、３：ガイドロール、４ａ、４ｂ：ピンチロール、５：レベラー、６：シャー切断機、７ａ：エンボスロール、７ｂ：受けロール、８：コンベア、９：置き台、１０：バンディングフープ、１１：スクラップ、１２：エンボス、１３：ポンチ、１４：溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】