JP2001105004A - 接合鋼板の加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延中に鋼板の接合部及びその近傍部に
発生する割れを防止でき、しかも、連続化操業による歩
留まり向上のメリットが享受できる接合鋼板の加熱方法
を提供する。 【解決手段】 Ｍｎ：０．１〜２．０重量％、Ｓ：０．
００１〜０．０３重量％を含む複数の鋼板を接合し、連
続して熱間圧延するときに、先行鋼板の後端と後行鋼板
の前端との接合部及びその近傍部に発生する割れを防止
する方法であって、接合部及びその近傍部を熱間圧延の
前に１１５０〜１４００℃に加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接合鋼板を連続し
て熱間圧延するときに、その接合部及びその近傍部に発
生する割れを防止する加熱方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の熱間圧延は、鋼板を一枚一枚断続
的に行っていたが、この方法では、鋼板の前端部と後端
部の非定常部の熱張力により、鋼板に擦り傷や形状不良
が発生し易かった。また、鋼板は、スレッディング速度
の変化により板幅、及び板厚に不良が発生し、更に、熱
間圧延速度の加速により圧延温度不良や、表面品位不良
を発生し、歩留まりの悪化を招いていた。このため、不
良部除去作業、精整通板作業等に作業時間や労力を費や
さなけらばならなかった。そこで、上記のことを改善す
るため、近年複数の熱間圧延用鋼板を順次接合し、連続
して所定の速度で圧延処理する、いわゆる連続熱間圧延
方法が試みられていた。

【０００３】連続熱間圧延方法は、例えば特公平７−６
３７２４号公報に記載のように、以下の手順で実施して
いる。 （１）連続式熱間圧延機に供給する粗熱間圧延済みの鋼
板、又は高温薄肉連続鋳造鋳片（フラット又はコイル
状）等の熱間圧延用鋼材を、事前に先端部と後端部をフ
ライングクロップシャーにて切断する。 （２）鋼板間の後端切断面と先端切断面の全域又は一部
を溶接接合処理する。 （３）多数の熱間圧延用鋼板を順次同一圧延スケジュー
ルで、又は複数のスケジュールで連続的にリレー変更し
ながら熱間圧延する。 （４）熱間圧延後分割切断し複数台の巻き取り機で交互
に巻き取り処理する。これにより、鋼板を一枚一枚断続
的に熱間圧延することによって発生する、不良部除去作
業、精整通板作業等に作業時間や労力を費やすことな
く、鋼板を熱間圧延することが可能となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｍｎ：
０．１〜２．０重量％、Ｓ：０．００１〜０．０３重量
％を含む鋼板を接合すると、先行鋼板の後端と、後行鋼
板の前端との接合部及びその近傍部は、１４００℃超
（融点付近）の温度まで上昇するため、鋼板中に存在す
るＭｎＳが分解する。このようにＭｎＳが分解すると、
Ｓは鋼板中の結晶の粒界に濃化し、溶接後の急激な冷却
により、ＳはＭｎＳとして析出せず、仕上圧延が開始さ
れる１１５０〜９５０℃の範囲では、ＭｎとＳとがそれ
ぞれ単独の状態で存在することとなる。その後、単独の
状態のままで鋼板を熱間圧延することとなる。また、こ
のＳは、Ｍｎ、又はＴｉの添加により、ＭｎＳ、ＴｉＳ
の化合物を形成することで、鋼板中に安定に存在させる
ことができるが、熱間圧延中に、鋼板の接合部及びその
近傍部にＭｎ、又はＴｉを添加することはできないた
め、Ｓは単独で存在することとなる。

【０００５】上記のことが原因で、接合した鋼板は、熱
間圧延中において、接合部及びその近傍部で発生する脆
化部分から破断し、連続した熱間圧延を中断しなければ
ならない状態が発生していた。その結果、圧延中の鋼板
は、熱間圧延機内で噛み込んだ状態になるだけでなく、
各スタンド間でアコーディオン状態に変形し、鋼板取り
出し復旧に、多大な労力と時間を費やし、しかも設備稼
働率を著しく低下させていた。更に、これにより、本来
の連続化操業による歩留まり向上のメリットが享受でき
なくなる問題も発生していた。本発明はかかる事情に鑑
みてなされたもので、熱間圧延中に鋼板の接合部及びそ
の近傍部に発生する割れを防止でき、しかも、連続化操
業による歩留まり向上のメリットが享受できる接合鋼板
の加熱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】前記目的に沿う本発明に
係る接合鋼板の加熱方法は、Ｍｎ：０．１〜２．０重量
％、Ｓ：０．００１〜０．０３重量％を含む複数の鋼板
を接合し、連続して熱間圧延するときに、先行鋼板の後
端と、後行鋼板の前端との接合部及びその近傍部に発生
する割れを防止する方法であって、接合部及びその近傍
部を熱間圧延の前に１１５０〜１４００℃に加熱する。
これにより、単独の状態で存在し、しかも鋼板中の結晶
の粒界に濃化することで、鋼板の接合部及びその近傍部
に発生する割れの原因となるＳを、安定したＭｎＳの形
態にすることが可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。本発明の一実施の形態に係る接合鋼
板の加熱方法においては、まず、粗熱間圧延済みのＭ
ｎ：０．１〜２．０重量％、Ｓ：０．００１〜０．０３
重量％を含む複数の鋼板を接合した。

【０００８】この接合は、レーザー溶接機の一例である
走間式レーザー溶接機を使用して行っている。そして、
鋼板接合後、先行鋼板の後端と後行鋼板の前端との接合
部及びその近傍部は、走間式レーザー溶接機の直後に設
置してある誘導加熱装置の一例であるバー加熱装置を使
用して１１５０〜１４００℃に加熱し、その後、連続し
て熱間圧延した。以下、レーザー溶接したときの鋼板、
及びその後に行うバー加熱装置での処理を行ったときの
Ｓの形態について説明する。レーザー溶接機を用いて鋼
板を接合する場合、接合部及びその近傍部の温度は１４
００℃を超える温度まで上昇する。そのため、鋼板中に
存在するＭｎＳが分解し、鋼板中の結晶の粒界にＳが濃
化する。このように濃化したＳは、溶接部及びその近傍
部の冷却速度が速いため、ほとんどＭｎＳとして析出せ
ず、熱間圧延中はＭｎとＳとしてそれぞれ単独に存在す
る。

【０００９】即ち、接合部及びその近傍部（接合部から
１０ｍｍ以内の部分）が急速に冷却されると、図２に示
すように、冷却線ＡのようにＭｎＳ析出領域Ｂを通過し
ないので、ＭｎＳは析出せず、Ｓが単独で存在すること
になる。一方、接合部及びその近傍部がゆっくりと冷却
された場合は、冷却線ＣのようにＭｎＳ析出領域Ｂを通
過するので、ＭｎＳは析出し、ＳはＭｎとの化合物とし
て鋼板中に存在する。つまり、熱間圧延中の脆化は、接
合後、接合部及びその近傍部が急速に冷却されて、図２
に示す冷却線ＡのようにＭｎＳ析出領域Ｂを通過しない
ために生じていることが分かった。

【００１０】このことから、鋼板の接合部及びその近傍
部に発生する割れの原因を、以下のように推定した。鋼
板中に存在するＭｎＳは、接合時の加熱によって分解す
る。また、このとき、接合後の冷却速度が速いため、分
解したＳは、鋼板中の結晶の粒界に濃化する。このよう
に濃化したＳは、溶接部及びその近傍部の冷却速度が速
いため、ほとんどＭｎＳとして析出せず、熱間圧延中は
ＭｎとＳとしてそれぞれ単独で鋼板中に存在する。その
ため、材質脆化を発生させる原因となる。その結果、熱
間圧延に必要な鋼板の絞り値（脆化を示す指標）は小さ
くなり、鋼板の接合部及びその近傍部に割れが発生する
こととなる。

【００１１】そこで、鋼板の接合部及びその近傍部に発
生する割れの発生を防止する方法について検討した。図
１は材料の絞り値と加熱温度との関係を示す試験結果の
グラフである。なお、材料の絞り値は脆化を示す指標で
あって、数値が高いほど脆化が小さいことを示してい
る。また、測定の方法は、熱間圧延引張り試験を行い、
材料の絞り値は材料破断時の断面減少率として算定し
た。図１に示すように、鋼板を接合（溶接）した後に、
鋼板の接合部及びその近傍部を加熱する場合、その加熱
温度を変化させることで、材料の絞り値は変化する。こ
のとき、材料の絞り値は、加熱温度が１１００℃程度で
最も低く、１１５０℃程度に上昇させることで高くなる
ことを示している。これは、鋼板の接合部及びその近傍
部を１１５０℃程度以上に加熱することで、接合時の加
熱によって分解、そして単独で存在するＳを、再びＭｎ
Ｓの安定な形態にすることができたことに起因する。つ
まり、接合後に１１５０℃以上に加熱することで、図２
に示す冷却線Ａから冷却線Ｃに冷却の軌跡を変えること
ができる。その結果、ＭｎＳの析出を促進できるので、
鋼板の割れの発生原因となる単独で存在するＳを低減す
ることが可能となる。

【００１２】続いて、鋼板の接合部及びその近傍部の加
熱温度を限定した理由について述べる。鋼板の接合後の
接合部及びその近傍部の加熱温度が、１１００℃程度か
ら１１５０℃程度へと上昇するに伴って、材料の絞り値
は急激に上昇している。これから、接合部及びその近傍
部の脆化を小さくできる数値、つまり、鋼板の接合部及
びその近傍部に発生する割れを防止できる下限値とし
て、加熱温度を１１５０℃とした。一方、上限値は、接
合部及びその近傍部を加熱したとしても、鋼板の品質を
変えることなく安定に熱間圧延できること、また、鋼板
の接合部及びその近傍部に加える熱エネルギーのランニ
ングコスト等を考慮して、加熱温度を１４００℃とし
た。以上のことより、加熱温度は１１５０〜１４００
℃、より好ましくは１１５０〜１２５０℃とすることが
望ましい。

【００１３】次に、鋼板に含まれるＳ量、Ｍｎ量を限定
した理由について述べる。Ｓは鋼板に脆化を及ぼす原因
の元素であることが分かる。よって、鋼板にＳが含まれ
ていなければ、鋼板の接合部及びその近傍部が脆化を起
こすことはない。つまり、鋼板に含まれるＳが０．００
１重量％未満においては、鋼板の接合部及びその近傍部
で、脆化による割れが発生しないことから、鋼板に含ま
れるＳ量の下限値を、０．００１重量％と限定した。一
方、上限値は、鋼板に必要となる熱間での靱性を確保す
るため、０．０３重量％以下に限定した。なお、Ｓはで
きるだけ低いほど好ましいが、経済性も考慮する場合
は、溶接性・加工性の点から０．００８重量％以下が好
ましい。

【００１４】また、Ｍｎは、鋼板に含まれるＳをＭｎＳ
として安定な状態に保つための元素である。なお、Ｔｉ
についても鋼板に含まれるＳと化合し、ＴｉＳとして安
定な状態を保つ。しかしながら、溶接時、接合部及びそ
の近傍部は１４００℃超の温度に加熱される。この温度
においてＴｉＳは分解しないが、ＭｎＳはＭｎとＳとに
分解する。つまり、鋼板に脆化が起こる対象となるＳ
は、Ｍｎと化合しているＳのみとなるので、単独で存在
するＳと化合していたＭｎ量の下限値を０．１重量％と
限定した。一方、２．０重量％超の添加は鋼板の靱性・
溶接性を阻害するため、上限値を２．０重量％とした。

【００１５】これにより、Ｍｎ：０．１〜２．０重量
％、Ｓ：０．００１〜０．０３重量％を含む複数の鋼板
を接合し、連続して熱間圧延しても、熱間圧延前に接合
部及びその近傍部を１１５０〜１４００℃に加熱するこ
とによって、割れを発生させることなく、連続化操業に
よる歩留まり向上のメリットを享受できる。前記実施の
形態においては、接合する複数の鋼板として、粗熱間圧
延済みの鋼板を使用しているが、他の鋼板、例えば高温
薄肉連続鋳造鋳片（フラット又はコイル状）等を使用す
ることも可能である。なお、前記実施の形態において
は、先行鋼板の後端と後行鋼板の前端との接合方法とし
て、レーザー溶接法を使用して接合しているが、他の接
合方法、例えば、アーク溶接法やプラズマ溶接法等を使
用することも可能である。なお、このレーザー溶接法で
使用している溶接機は、走間式レーザー溶接機である
が、固定式とすることも可能である。また、前記実施の
形態においては、先行鋼板の後端と後行鋼板の前端との
接合部及びその近傍部の加熱方法として、誘導加熱装置
の一例であるバー加熱装置を使用しているが、他の加熱
装置、例えば高周波加熱装置等を使用して加熱すること
も可能である。

【００１６】そして、前記実施の形態においては、鋼板
の接合部及びその近傍部の加熱は、レーザー溶接機の直
後に設置した誘導加熱装置により行っているが、レーザ
ー溶接機と誘導加熱装置とを距離をおいて設置し、接
合、加熱をそれぞれ離れた場所で実施することも可能で
ある。更に、前記実施の形態においては、鋼板の接合部
及びその近傍部の加熱は、熱間圧延（仕上熱間圧延）前
に行い、その後は実施していない。これは、脆化による
鋼板の割れが、熱間圧延開始時に起こり易く、その後
は、鋼板の接合部及びその近傍部が順次熱間圧延されて
いくことで、鋼板中の結晶の粒径が細かくなるため、脆
化による鋼板の割れが発生しにくくなることに起因する
からである。しかしながら、熱間圧延の操業条件の変化
により、鋼板の接合部及びその近傍部に割れが発生し易
くなる場合は、熱間圧延の途中で加熱することも可能で
ある。また、鋼板が熱間圧延されるために必要な温度を
確保するために、熱間圧延の途中で加熱装置により、鋼
板を加熱することも可能である。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載の接合鋼板の加熱方法にお
いては、Ｍｎ：０．１〜２．０重量％、Ｓ：０．００１
〜０．０３重量％を含む複数の鋼板を接合し、連続して
熱間圧延するときに、先行鋼板の後端と、後行鋼板の前
端との接合部及びその近傍部に発生する割れを防止する
方法であって、接合部及びその近傍部を熱間圧延の前に
１１５０〜１４００℃に加熱するので、単独の状態で存
在し、しかも鋼板中の結晶の粒界に濃化することで、鋼
板の接合部及びその近傍部に発生する割れの原因となる
Ｓを、安定したＭｎＳの形態にすることが可能となる。
これにより、熱間圧延中に脆化を起こすことがなくなる
ため、複数の接合した鋼板の接合部及びその近傍部に割
れが発生しない。よって、熱間圧延を中断することな
く、連続して実施することができる。その結果、圧延中
の鋼板が、熱間圧延機内で噛み込んだ状態で停止するこ
となく、また、各スタンド間でアコーディオン状態に変
形することもないため、鋼板取り出し復旧に、多大な労
力と時間を費やすことがなくなり、設備稼働率を向上さ
せることが可能となる。更に、これにより、本来の連続
化操業による歩留まり向上のメリットが享受できるの
で、多大な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】材料の絞り値と加熱温度との関係を示す試験結
果のグラフである。

【図２】接合部及びその近傍部のＭｎＳ析出領域Ｂと冷
却線Ａ及びＣとの関係を示す説明図である。

フロントページの続き (72)発明者 麻生 洋祐 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E002 AA07 AD01 BA01 BC07 BD05 BD08 CB04 CB08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｎ：０．１〜２．０重量％、Ｓ：０．
   ００１〜０．０３重量％を含む複数の鋼板を接合し、連
   続して熱間圧延するときに、先行鋼板の後端と後行鋼板
   の前端との接合部及びその近傍部に発生する割れを防止
   する方法であって、前記接合部及びその近傍部を前記熱
   間圧延の前に１１５０〜１４００℃に加熱することを特
   徴とする接合鋼板の加熱方法。