JP2000271605A - 連続熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

連続熱間圧延における鋼片の接合方法

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JP2000271605A JP11084326A JP8432699A JP2000271605A JP 2000271605 A JP2000271605 A JP 2000271605A JP 11084326 A JP11084326 A JP 11084326A JP 8432699 A JP8432699 A JP 8432699A JP 2000271605 A JP2000271605 A JP 2000271605A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方
が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種で
ある場合の連続熱間圧延における鋼片の接合において、
先行鋼片と後行鋼片との接合強度を大幅に向上させる。 【解決手段】 連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側
で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で
対向配置してこの状態で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先
端とを加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片の尾端
と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工
程とを備え、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一
方が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種
である場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法にお
いて、加熱工程で先行鋼片及び後行鋼片の各接合面から
鋼片厚みの20%の長さ以下の領域を鋼片の液相線温度
以上に加熱し、且つ、接合工程のアップセット量を鋼片
厚みの50%以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続熱間圧延ライ
ンの仕上圧延機の入側で先行鋼片と後行鋼片とを接合す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の接合方法としては、例え
ば連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の
尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置して
この状態で誘導加熱装置によって先行鋼片の尾端と後行
鋼片の先端とを急速加熱し、次いで、加熱された先行鋼
片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧(アッ
プセット)接合する方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
連続熱間圧延における鋼片の接合方法においては、大気
雰囲気中で接合を行う際に次に示す問題がある。即ち、
鋼中にCr、Ti、Mn、Al、Si等のように鋼の融
点(1400〜1600°C)より高い融点の酸化物
(Cr酸化物:融点約2000°C)を生成する成分を
含むステンレス鋼や高張力鋼等については、誘導加熱時
に接合面に生成されるこれらの酸化物がアップセット後
も接合部に固相として残って接合強度を著しく低下さ
せ、後工程の仕上圧延にて接合部が破断する等の問題が
生じる。
【0004】また、一般鋼(極低炭素鋼、低炭素鋼)の
場合には誘導加熱時に接合面に生成される酸化物は融点
が1350°C程度の酸化鉄であり、鋼の融点(140
0〜1600°C)に比べて低いため接合強度の低下を
招くことはないが、Cの含有量が0.3wt%以上であ
るような高炭素鋼の場合には鋼の融点が下がるので酸化
物の融点が鋼の融点より高くなって上述したステンレス
鋼や高張力鋼等と同様の問題が生じる。
【0005】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、先行鋼片と後行鋼片との接合強度を
大幅に向上させることができる連続熱間圧延における鋼
片の接合方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1に係る連続熱間圧延における鋼片の接合
方法は、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行
鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配
置してこの状態で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを
加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片の尾端と後行
鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを
備え、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方が鋼
より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種である
場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法において、
前記加熱工程で先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度
が鋼片の液相線温度以上になるようにしたことを特徴と
する。
【0007】請求項2に係る連続熱間圧延における鋼片
の接合方法は、請求項1において、接合面から鋼片厚み
の20%の長さ以下の領域を鋼片の液相線温度以上にし
たことを特徴とする。請求項3に係る連続熱間圧延にお
ける鋼片の接合方法は、請求項1又は2において、前記
接合工程におけるアップセット量を鋼片厚みの50%以
上としたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は連続熱間圧延ラインのコイル
ボックスから仕上圧延機の第1スタンドまでの設備配列
を示す概略図、図2は高周波誘導加熱装置の概略図、図
3は交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説明
図、図4は接合面温度が鋼の液相線温度未満の場合の接
合状態を模式的に示す図、図5は接合面温度が鋼の液相
線温度以上の場合の接合状態を模式的に示す図、図6は
接合面から鋼片厚みの20%を超える長さまでの領域が
鋼片の液相線温度以上の場合の接合面の状態を模式的に
示す図、図7は接合装置の概略断面図、図8は温度と接
合面からの長手方向の距離との関係を示すグラフ図、図
9はアップセット量を鋼片厚みの50%以上とした場合
の接合状態を模式的に示す図、図10はアップセット量
/板厚と母材強度比との関係を示すグラフ図である。
【0009】図1において符号1は粗圧延機から出た板
材を巻き取るコイルボックス、2はコイルボックス1か
ら巻き出された先行鋼片S1 の尾端及び後行鋼片S2
先端を切断するクロップシャー、3は先行鋼片S1 及び
後行鋼片S2 の切断面(接合面)同士を接合する接合装
置、4はレベラー、5a〜5cはピンチロール、6は脱
スケール装置、7は仕上圧延機の第1スタンドである。
【0010】接合装置3は、図7に示すように、クロッ
プシャー2によって後端のクロップが切り落とされた先
行鋼片S1 及び先端のクロップが切り落とされた後行鋼
片S 2 の各切断端を接合面同士が互いに非接触で対向配
置されるように把持する左右のクランプ装置8,9と、
該クランプ装置8,9によって把持された先行鋼片S 1
及び後行鋼片S2 の各切断端を加熱する誘導加熱装置1
0と、クランプ装置8をクランプ装置9側に押圧移動さ
せて誘導加熱装置10によって加熱された先行鋼片S1
及び後行鋼片S2 の各切断端の接合面同士を突き合わせ
てアップセット接合する押圧シリンダ11と、該アップ
セット接合時に先行鋼片S1 と後行鋼片S2 とが上下方
向にずれることを防止する目違い防止板20とを備え
る。
【0011】なお、接合装置3は、ライン方向に沿って
所定長さだけ延在するレール19上を走行可能な台車1
7上に設置されており、また、該台車17の走行可能範
囲の鋼片搬送用テーブルローラ18は昇降式のテーブル
ローラとなっており、接合装置3の位置に相当する搬送
用テーブルローラ18は台車17により押し下げられる
ようになっている。接合装置3をこうのような構成とす
ることにより、鋼片の搬送を停止させることなく先行鋼
片S1 と後行鋼片S2 との接合を行うことができる。
【0012】誘導加熱装置10は先行鋼片S1 及び後行
鋼片S2 の各切断端の板厚方向に交番磁界を貫通させる
ためのものであり、図2に示すように、先行鋼片S1
び後行鋼片S2 の各切断端の上下に配設された一対の磁
極芯13と、これらの磁極芯13に上下方向に連続して
巻回されたコイル14と、電源15とを備える。かかる
構成の誘導加熱装置10を用いて、図3に示すように、
先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各切断端の板厚方向に
交番磁界を貫通させることにより、各切断端に渦電流が
発生して接合面同士が優先的に加熱されるようになって
いる。なお、この実施の形態では、加熱・接合処理を鋼
片の走行と同期させるいわゆるトランスバース方式の接
合装置3を採用したが、接合装置3を停止した状態で加
熱・接合処理を行う場合には図1に破線で示すルーパ1
6を用いることになる。
【0013】ここで、この実施の形態では、先行鋼片S
1 及び後行鋼片S2 の内の少なくとも一方が鋼より高い
融点の酸化物を生成する元素、例えばCr、Ti、M
n、Al、Si等を単独又は合計で1wt%以上含む鋼
種である場合に、上述した誘導加熱装置10によって先
行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各切断端を加熱する際
に、先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各接合面の温度が
鋼片の液相線温度以上になるようにしている。
【0014】図8に11%Cr鋼の加熱完了時の鋼片長
手方向の温度分布を示す。図中2は接合面の温度が鋼の
液相線温度未満の場合であり、この条件では、図4に示
すように、アップセット後に接合部に鋼の融点より高い
融点のCr酸化物(スケール)が固相として残って接合
強度を著しく低下させ、仕上圧延機の第4スタンド出側
にて接合部が分離した。
【0015】これに対し、図中1は接合面の温度が鋼の
液相線温度以上の場合であり、この条件では、図5に示
すように、アップセット後に鋼の融点より高い融点のC
r酸化物(スケール)が液相となった鋼と共に接合面か
ら排出され、7スタンドからなる仕上圧延機により板厚
2mmまで圧延を施したが、接合部が分離することなく
良好な連続圧延を継続できた。
【0016】ここで、鋼の液相線温度以上に加熱する領
域は接合面から鋼片厚みの20%以下の長さまでが好ま
しく、また、図9に示すように、アップセット量を鋼片
厚みの50%以上とするのが好ましい。図8中の3は接
合面から鋼片厚みの20%を超える長さまで鋼の液相線
温度以上に加熱した場合であり、この条件では、図6に
示すように、加熱完了時に接合面の鋼が融け落ちて融け
落ちた後の面にCr酸化物(スケール)が再生成されて
接合強度の低下を招くことがあり、一方、アップセット
量が50%未満では、せっかく接合面の温度を鋼の液相
線温度以上にしてもアップセット後にCr酸化物(スケ
ール)の一部が接合面に残存して接合強度の低下を招く
ことがある。
【0017】
【実施例】先行鋼片、後行鋼片としてそれそれ巾130
0mm、厚み30mmになるシートバー(11wt%C
r鋼)を図1に示した連続熱間圧延ラインに供した。ま
た、接合装置3内で先行シートバーと後行シートバーの
各接合面を5mmの間隙を隔てて対向配置した後、誘導
加熱装置10(幅方向の寸法1300mm、長手方向の
寸法240mm)によって各接合面を加熱した。このと
きの加熱条件は投入電力が1000kW、周波数100
0Hzで12.5秒間加熱し、接合面から5mm(鋼片
厚みの20%以下)までの領域が鋼の液相線温度以上に
なるようにした。引き続き接合面同士を突き合わせて押
圧シリンダ11によって押圧力2kg/mm2 で押圧し
て接合を完了させた。このときのアップセット量は20
mm(鋼片厚みの50%以上)とした。
【0018】接合完了後、仕上圧延機の7スタンドミル
により板厚2mmまで圧延を施したが、その際に接合部
が分離することなく良好な連続圧延を継続することがで
きた。また、高張力鋼(ハイテン:Cr+Ti+Si=
1.0wt%含有)及びSUS430(16wt%Cr
含有)についても、誘導加熱装置10の投入電力、周波
数、加熱時間を変更して、接合面から鋼片厚みの20%
以下までの領域が鋼の液相線温度以上になるようすると
共に、アップセット量を鋼片厚みの50%以上とし、そ
れ以外は上記と同じ条件で連続圧延を行ったところ、接
合部が分離することなく良好な連続圧延を継続すること
ができた。
【0019】図10は接合面から鋼片厚みの20%以下
までの領域を鋼の液相線温度以上にした場合のアップセ
ット量と接合部熱間引張強度(900°C)との関係を
低炭素鋼(SPCC相当)、高張力鋼(ハイテン:Cr
+Ti+Si=1.0wt%含有)、11wt%Cr鋼
及びSUS430(16wt%Cr含有)について示し
たものである。図から明らかなように、本発明では低炭
素鋼と同様に母材の80%以上の接合部強度が得られる
ことが判る。
【0020】なお、上記実施の形態では、接合面の加熱
方式として高周波誘導加熱装置を用いた場合を説明した
が、これに代えて、レーザー加熱装置や高周波直接通電
加熱装置を用いて接合面を加熱してもよい。
【0021】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方
が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種で
ある場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法におい
て、先行鋼片と後行鋼片との接合強度を大幅に向上させ
ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上
圧延機の第1スタンドまでの設備配列を示す概略図であ
る。
【図2】高周波誘導加熱装置の概略図である。
【図3】交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説
明図である。
【図4】接合面温度が鋼の液相線温度未満の場合の接合
状態を模式的に示す図である。
【図5】接合面温度が鋼の液相線温度以上の場合の接合
状態を模式的に示す図である。
【図6】接合面から鋼片厚みの20%を超える長さまで
の領域が鋼片の液相線温度以上の場合の接合面の状態を
模式的に示す図である。
【図7】接合装置の概略断面図である。
【図8】温度と接合面からの長手方向の距離との関係を
示すグラフ図である。
【図9】アップセット量を鋼片厚みの50%以上とした
場合の接合状態を模式的に示す図である。
【図10】アップセット量/板厚と母材強度比との関係
を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 …先行鋼片 S2 …後行鋼片 3…接合装置 7…仕上圧延機の第1スタンド 10…誘導加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二階堂 英幸 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 桂 重史 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Fターム(参考) 4E002 AA07 AB01 AB06 AD04 AD07 BA01 BD05 BD08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側
    で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で
    対向配置してこの状態で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先
    端とを加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片の尾端
    と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工
    程とを備え、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一
    方が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種
    である場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法にお
    いて、 前記加熱工程で先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度
    が鋼片の液相線温度以上になるようにしたことを特徴と
    する連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
  2. 【請求項2】 接合面から鋼片厚みの20%の長さ以下
    の領域を鋼片の液相線温度以上にしたことを特徴とする
    請求項1記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
  3. 【請求項3】 前記接合工程におけるアップセット量を
    鋼片厚みの50%以上としたことを特徴とする請求項1
    又は2記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009143173A2 (en) * 2008-05-19 2009-11-26 The Trustees Of Dartmouth College Joining of parts via magnetic heating of metal-aluminum powders
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