JP2002263708A - 金属材の連続圧延方法およびその設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定して連続圧延が可能な、金属材の連続圧
延方法およびその設備を提案する。 【解決手段】 金属素形材を、複数の圧延機列を直列に
配した圧延ラインの上流の圧延機列にて順次圧延したの
ち、上流の圧延機列と下流の圧延機列の間を往復移動可
能な移動式接合装置により、後行の金属粗材を把持し、
移動式接合装置を先行の金属粗材の前進速度を上回る速
度で前進させ、先行の金属粗材の後端を、後行の金属粗
材の先端に突き当てて位置決めし、接合し、下流の圧延
機列にて連続的に圧延し金属仕上げ材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビレット等の金属
素形材を所定寸法の金属粗材に圧延した後、圧延ライン
内で先行する金属粗材と後行する金属粗材とを接合し
て、連続して圧延する金属材の連続圧延方法およびその
設備に関する。本発明でいう、 『金属粗材』とは、金属
素形材に粗圧延等の圧延を施した後の、 いわゆる中間段
階の材料を意味するものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブルームやビレットなどの金属素
形材から線、棒、条など所定断面積、形状を有する長尺
の金属材を製造するにあたっては、これらの金属素形材
に熱間圧延を施すことが行われている。熱間圧延とは、
高温に加熱した金属素形材、あるいは連続鋳造によって
得られた高温の金属素形材、を圧延し所望の寸法形状の
金属材とする方法である。

【０００３】ところで、このような熱間圧延において
は、有限な長さの金属素形材を１本ずつ順次圧延する、
いわゆるバッチ圧延では、１本の金属素形材を圧延して
から次の金属素形材の圧延にかかるまでに時間間隔が生
じ、金属素形材や粗圧延後の金属粗材の一部を床置きに
して待機せざるを得ない場合があった。このため、金属
素形材や金属粗材の温度低下が免れず、これらを圧延す
る際には再度の加熱が必要となるという問題があった。

【０００４】このような問題に対し、例えば、特開平10
-5803 号公報には、いわゆる連続圧延法が開示されてい
る。特開平10-5803 号公報に記載された技術は、複数の
材料（素形材）を第１の圧延機列で順次圧延する工程
と、走行式溶接機を材料の移動に同期させながら移動さ
せつつ、先行の材料の後端と後行する材料の先端とをフ
ラッシュバット溶接により接続して連続材とする工程
と、連続材の溶接部のバリを除去する研削工程と、連続
材をさらに下流に配置した第２の圧延機列で連続的に圧
延する工程とを有する圧延機間溶接連続圧延方法であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平10-5803 号公報
に記載された技術では、上記したように、走行式溶接機
を先行する材料の移動に同期させながら移動させつつ、
先行の材料の後端と後行の材料の先端とをフラッシュバ
ット溶接により接続する工程を必須の要件としている。
しかし、本発明者らが種々試行を繰り返したところ、こ
のような材料の移動に同期させる接合装置の同期移動方
式には重大な問題があることが判明した。

【０００６】すなわち、熱間で移動する材料の正確な移
動速度を計測するのは困難であるか、あるいは極めて高
価な計測設備を必要とするうえ、たとえ材料の正確な移
動速度を計測できたとしても、溶接機を載せた大きな重
量の台車を短時間で精度良く先行する材料の移動速度に
追随させるのは困難であるか、あるいは複雑で高価な制
御機構が必要となる。

【０００７】そして、同期が不十分であると、接合点が
先行する材料を把持する電極と後行する材料を把持する
電極との最適位置範囲に入らないため、不適切な接合条
件で接合することになり、接合部の強度不足や形状不良
等の問題が発生し、極端な場合は接合ができない場合が
あることを見出した。本発明は、上記した従来技術の問
題点を解決するためになされたものであり、金属材の連
続圧延に際し、先行する材料（金属粗材）と後行する材
料（金属粗材）の接合時における位置合わせを、極めて
簡単でかつ確実に行うことができ、生産性高く安定して
連続圧延が可能な、金属材の連続圧延方法およびその設
備を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した課
題を達成するために、接合時の先行する材料（金属粗
材）と後行する材料（金属粗材）の位置合わせ方法につ
いて、鋭意検討し、極めて簡単でかつ確実な接合時の位
置合わせ方法を見いだした。本発明は、上記した知見に
基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。す
なわち、第１の本発明は、 金属素形材を、複数の圧延機
列を直列に配した圧延ラインの上流の圧延機列にて順次
圧延し金属粗材としたのち、該金属粗材のうち先行する
金属粗材の後端を、後行する金属粗材の先端に接合し、
下流の圧延機列にて連続的に圧延し金属仕上げ材とす
る、金属材の連続圧延方法において、前記後行する金属
粗材を把持し、ついで前記先行する金属粗材の前進速度
を上回る速度で前進させ、前記先行する金属粗材の後端
に前記後行する金属粗材の先端を突き当てて位置決め
し、前記先行する金属粗材と前記後行する金属粗材とを
接合することを特徴とする金属材の連続圧延方法であ
る。

【０００９】また、第１の本発明では、前記後行する金
属粗材を把持したのち、前記後行する金属粗材の先端
が、前記下流の圧延機列の圧延パスラインの上方の所定
の位置となるように移動保持し、前記先行する金属粗材
の後端が前記所定の位置より前方に移動したのち、前記
後行する金属粗材の先端を前記圧延パスラインに下降
し、ついで前記先行する金属粗材の前進速度を上回る速
度で前進させることが好ましい。

【００１０】また、第１の本発明では、前記接合を、前
記上流の圧延機列と前記下流の圧延機列の間を往復移動
可能な移動式接合装置を設けて行い、前記把持を、前記
移動式接合装置に配設された把持手段により行い、前記
後行する金属粗材の前進を、前記移動式接合装置の前進
と前記把持手段の前進によって先行する金属粗材の前進
速度を上回る速度で前進させて行うことが好ましい。

【００１１】また、第１の本発明では、前記接合を、フ
ラッシュバット溶接による接合とするのが好ましく、ま
た、第１の本発明では、前記金属材が、線状材あるいは
棒状材であることが好ましく、また、第１の本発明で
は、前記移動式接合装置が、台車であることが好まし
い。第２の本発明は、金属素形材を順次圧延し金属粗材
とする上流の圧延機列と、先行する金属粗材の後端と後
行する金属粗材の先端とを接合し連続金属粗材とする、
前記上流の圧延機列と下流の圧延機列の間に配設され、
前記上流の圧延機列と下流の圧延機列の間を往復移動可
能な移動式接合装置と、前記連続金属粗材を圧延し金属
仕上げ材とする下流の圧延機列とを、順次直列に配設し
た金属材の連続圧延設備において、前記移動式接合装置
が、後行する金属粗材を把持する把持装置を有すること
を特徴とする金属材の連続圧延設備である。また、第２
の本発明では、前記移動式接合装置が、台車であること
が好ましく、また、第２の本発明では、前記把持装置
が、後行する金属粗材を把持する把持手段と、該把持手
段に固設され把持手段を移動可能とする移動手段とを有
することが好ましく、また、第２の本発明では、前記移
動式接合装置が、先行する金属粗材の移動速度測定手段
からの情報により前進速度を制御する速度制御手段を有
することが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施形
態を説明する。図１に、本発明方法の実施に適した金属
材の連続圧延設備の一例を示す。本発明では、直列に配
置した複数の圧延機列を用いて、金属素形材を金属仕上
げ材（製品）に圧延する。図示しない連続鋳造機から直
送され、もしくは加熱炉２によって加熱された金属素形
材（ビレット）１は、複数の圧延機延列の、上流の圧延
機列（粗圧延機列）３にて粗圧延され、金属粗材５とさ
れる。該金属粗材は次いで下流の圧延機列（中間圧延機
列）13によって圧延され、その後必要に応じてさらに下
流の圧延機列（仕上げ圧延機列）14によって仕上げ圧延
され、製品の金属仕上げ材とされる。

【００１３】本発明では、この上流の圧延機列３と下流
の圧延機列13の間に、移動式接合装置12を配設する。こ
の移動式接合装置12によって先行する金属粗材11の後端
に後行する金属粗材10の先端を接合し、下流の圧延機列
13、必要に応じて下流の圧延機列14にて連続的に圧延す
るのである。なお、接合される金属粗材10、11の先端、
後端は上流の圧延機列３を出たところで切断機４によっ
て切断して端面を接合に適する形状に調整することが好
ましい。切断機４としてはクロップシャーや走行式鋸切
機などが好ましく使用できる。

【００１４】先行の金属粗材11後端と後行の金属粗材10
先端を接合するための移動式接合装置12は、 上流の圧延
機列３と下流の圧延機列13の間を往復可能に配設され
る。このため、移動式接合装置12は、 台車とすることが
好ましい。移動式接合装置12の移動手段（図示せず）
は、移動式接合装置12に積載されたモーターによって車
輪あるいはピニオンを駆動する（この場合はラック・ピ
ニオン方式）自走方式、あるいは外部に設けたシリンダ
ーによる他動方式などいずれの方法であってもよい。

【００１５】なお、上流の圧延機列３と下流の圧延機列
13の間の往復とは、必ずしも直線運動のみを意味するも
のではなく、たとえば接合時には圧延ライン内を先行の
金属粗材と後行の金属粗材の搬送方向に沿って移動する
が、戻りは圧延ラインの外に退避して移動するものであ
ってもよい。また、本発明における接合は、短時間で強
固な接合が得られれば特にその方式にこだわるものでは
ないが、この目的に合致する接合方法としてフラッシュ
バット溶接が最も好ましい。なお、コイルを用いる誘導
加熱溶接方式としても何ら問題はない。

【００１６】また、 上記の移動式接合装置12が圧延ライ
ンを走行している場合には、金属粗材を搬送支持するロ
ーラテーブル９を構成するサポートロール91は、移動式
接合装置12と干渉しない位置に順次退避可能とすること
が好ましい。本発明の移動式接合装置12は、接合手段と
ともに、後行する金属粗材を把持する把持装置を有する
ことを特徴とする。

【００１７】移動式接合装置12の概略を平面図で図２に
示す。図２は、移動式接合装置12が上流の圧延機列３に
最も近い位置に戻っている場合を示す。図中、15は把持
装置、16は接合手段、10は後行の金属粗材、11は先行の
金属粗材、19は圧延ライン、20は待機ラインを示す。移
動式接合装置12に固設された把持装置15は、把持手段15
d および移動手段15a 〜15c を有する。把持手段15d に
より後行の金属粗材10を把持し、把持手段15d に固設さ
れた移動手段15a 〜15c により該後行の金属粗材10の先
端を圧延ライン19内の所定の位置に移動保持することが
できる。なお、後行の金属粗材10は、待機ライン20にお
いて、その先端が所定位置に位置決めされて待機させる
ことが好ましく、これにより把持手段15d によって把持
した後行の金属粗材10の先端を、容易にしかも正確に、
移動式接合装置12内の所定の位置に移動保持することが
できるようになる。この際、待機中の後行の金属粗材10
は、延伸状態（つまり屈曲しない状態）で待機させても
よいし、またルーパーによって屈曲させて待機させても
よい。

【００１８】また、移動式接合装置12に設置された接合
手段16は、接合用把持手段16a 、16b を有し、先行する
金属粗材と後行する金属粗材とをそれぞれ把持し、金属
粗材の端面同士を接合し、 連続金属粗材とする。図２で
は、接合方法をフラッシュバット溶接とした場合を示
し、接合用把持手段16a 、16b は電極を兼ねたクランプ
式電極としている。なお、本発明では、接合方法はこれ
に限定されるものではなく、誘導加熱溶接方式としても
何ら問題はない。誘導加熱溶接方式の場合には、接合用
把持手段16a 、16b はクランプ機構のみでよく、接合位
置にコイルを配設する必要がある。

【００１９】本発明の方法では、上記した移動式接合装
置12を用いて接合することが好ましい。まず、後行する
金属粗材を把持装置15の把持手段15d で把持し、図３に
示すように、好ましくは後行する金属粗材10の先端が、
下流の圧延機列の圧延パスラインの上方の所定の位置と
なるように、把持装置15の移動手段15b により移動保持
する。

【００２０】図３は、移動式接合装置12上で後行の金属
粗材10の先端を、 位置決めしている状況を表している。
図３（ａ）は概略平面図、図３（ｂ）は概略側面図であ
る。接合方法がフラッシュバット溶接や誘導加熱溶接
（あるいは圧接）のように、被接合材（金属粗材）の所
定長さをクランプ式電極16a,16b でクランプしたり、コ
イル（図示せず）で囲繞したりしなければならない場合
は、上記の把持装置15によって後行の金属粗材10の先端
を前方へ向けて所定長さ突き出して位置決めをすること
が好ましい。

【００２１】なお、このような後行の金属粗材10の位置
決め作業は、先行の金属粗材11の後端が移動式接合装置
12内にあるうちに行うのがよい。というのは、本発明で
は、移動式接合装置12の把持装置15に把持された後行の
金属粗材10の先端を、 素早く先行の金属粗材11の後端に
突き当てることが必要なためである。そのため、図３
（ｂ）に示すように、後行の金属粗材10の先端を、圧延
パスラインの上方で、かつ後行の金属粗材10の先端が先
行の金属粗材11の後端と重なり、 接合に最適な位置であ
る所定の位置に、把持装置15により位置決めし、保持待
機する。

【００２２】先行の金属粗材11の後端が前方へ移動した
のち、移動式接合装置12を前進させつつ、図４に示すよ
うに後行する金属粗材10を待機保持された位置から、移
動手段15c によってただちに圧延ライン内に下降させ
る。移動式接合装置12は、先行する金属粗材11の前進速
度に大略一致する速度となるように前進させる。一方、
これに合わせて図５に示すように、移動手段15a によっ
て金属粗材10を前進させることにより、後行する金属粗
材10の先端を先行する金属粗材11の後端に突き当てる。
このとき、移動式接合装置12の前進速度と移動手段15a
の前進速度の合速度が、先行する金属粗材11の前進速度
を上回るようにする。突き当ったところで、位置決め
し、図６に示すように先行の金属粗材11を接合手段16a
で、後行の金属粗材10を接合手段16b で、それぞれクラ
ンプし、接合する。後行の金属粗材10の先端は、図５に
示すように予め接合に最適な位置に把持されているか
ら、必然的に先行の金属粗材11の後端と後行の金属粗材
10の先端は接合に最適な位置にて突き当たり、適切な接
合が可能となる。なお、図６（ａ）は概略平面図、 図６
（ｂ）は概略側面図である。

【００２３】本発明の移動式接合装置には、前進速度を
制御する速度制御手段を有することが好ましい。この速
度制御手段により、先行する金属粗材の移動速度に大略
一致する適正な速度に調整することが好ましい。先行の
金属粗材11の移動速度は、メジャーリングロール18や圧
延ロールの周速その他の移動速度測定手段によって測定
すればよい。このような測定方法では、ある程度の誤差
は免れないが、本発明の場合、後行の金属粗材10を把持
装置15に設けた移動手段15a によって十分に速い速度で
前進させその誤差を見込んだよりも速い速度で後行の金
属素材10を移動させればよいので、従来技術のような同
期困難といった問題は生じないのである。このような移
動速度測定手段からの先行する金属粗材の移動速度の情
報を速度制御手段に入力し、移動式接合装置の前進速度
を制御することが好ましい。

【００２４】なお、後行の金属粗材先端が突き当たった
ときに先行の金属粗材後端には圧延方向に力が働くが、
図５（ｂ）に示すように、この位置から下流の圧延機列
13入りまでのフリーな状態の金属粗材が撓むことによっ
てその力は吸収され、位置決めに支障は生じない。接合
がフラッシュバット溶接による場合には、図６の先行の
金属粗材の接合手段16a は電極を兼ねたものとするのが
良い。また後行の金属粗材10は、接合時には電極を兼ね
た接合手段16b によってクランプされる。クランプ完了
後、先行材後端と後行材先端の間に通電しフラッシュバ
ット溶接接合する。なお、高周波誘導加熱の場合には、
図示しないコイルによって接合部を加熱溶融して溶接接
合する。

【００２５】接合が完了すると、接合手段16による把持
を解き、金属粗材（被圧延材）をフリーにしてから、移
動式接合装置12は移動開始点まで後退し、次の接合の準
備に入る。以上のように、本発明の最も特徴的な点は、
移動式接合装置に設けた後行の金属粗材の把持装置によ
って、後行の金属粗材の先端が移動式接合装置内の所定
位置に位置するように把持し、移動式接合装置を先行の
金属粗材の前進速度を上回る速度で前進させることによ
り、後行の金属粗材の先端を先行の金属粗材の後端に突
き当てて位置決めし、接合を行う点にある。

【００２６】なお、本発明における金属素形材として
は、線状材、棒状材、型材などの加工原料となるブルー
ムやビレット等が適合する。また、本発明の連続圧延方
法によって製造される金属材は、線状材、棒状材、型材
などで、とくに線状材や棒状材などが好ましい。また金
属としては、鋼が最も一般的であるが特にこれに限定す
るものではなく、銅合金やアルミ合金などであってもよ
い。

【００２７】

【実施例】図１に示す連続圧延設備を使用して、異形棒
鋼を連続圧延した。金属素形材として、SD24鋼の組成成
分を有するビレット（120 mmφ）を用い、粗圧延機列
（上流の圧延機列）３で45mmφの金属粗材とした。得ら
れた金属粗材のうち、先行する金属粗材の後端を、本発
明の移動式接合装置12により、圧延ライン内で、順次後
行する金属粗材の先端に接合し、連続金属粗材として、
下流の圧延機列（中間圧延機列、 仕上げ圧延機列）13で
連続圧延し、15mm φの異形棒鋼とした。

【００２８】なお、接合方法はフラッシュバット溶接接
合とした。なお、接合にあたっては、 本発明の移動式接
合装置12を用い、後行する金属粗材10を把持したのち、
後行する金属粗材の先端が、圧延パスラインの上方で、
接合の最適位置である所定の位置まで移動保持した。そ
の後、先行する金属粗材の後端が前記した所定の位置よ
り前方に移動したのち、後行する金属粗材10の先端を前
記圧延パスラインに下降し、ついで移動式接合装置12を
先行する金属粗材11の前進速度を20％上回る速度で前進
させ、先行する金属粗材11の後端に後行する金属粗材10
の先端を突き当てたのち、クランプし通電、 溶接接合し
た。

【００２９】このような方法で、金属粗材で50本接合
し、連続圧延したが、接合不良は全くなく、圧延を完了
させることができた。この際、金属素形材、金属粗材と
も、床置きとなる本数は０本であった。また、圧延終了
後、各接合部について、引張試験を実施したが、いずれ
も母材強度と同等あるいはそれ以上の強度を示した。

【００３０】また、比較として、金属粗材同士の接合を
行わず、 １本ずつ圧延するバッチ圧延を行った。その
際、中間圧延機列における圧延間隔に起因して８本の金
属粗材の床置きを余儀なくされ、これらの床置材につい
ては、再度加熱して、圧延せざるをえなかった。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、接合台車等の移動式接合装置の移動を高度な制御を
することなく行ってなお、先行材と後行材の突き合わせ
位置を常に接合に最適な位置として接合を行うことがで
き、安定した形状ならびに高い強度の接合部分を安定し
て得ることができ、歩留向上、生産効率の向上等産業上
格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に好適な連続圧延設備の一例
を模式的に示す全体図である。

【図２】本発明の連続圧延設備における移動式接合装置
の動作の一例を示す概略図である。

【図３】本発明の連続圧延設備における移動式接合装置
の動作の一例を示す概略図である。

【図４】本発明の連続圧延設備における移動式接合装置
の動作の一例を示す概略図である。

【図５】本発明の連続圧延設備における移動式接合装置
の動作の一例を示す概略図である。

【図６】本発明の連続圧延設備における移動式接合装置
の動作の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 金属素形材 ２ 簡易加熱炉 ３ 上流の圧延機列（粗圧延機列） ４ 切断機 ５ 金属粗材 ６ 待機中の金属粗材 ７ シフト装置 ８ ピンチロール ９ テーブルロール 91 サポートロール 10 後行する金属粗材 11 先行する金属粗材 12 移動式接合装置 13 下流の圧延機列（中間圧延機列） 14 下流の圧延機列（仕上げ圧延機列） 15 把持装置 15a 移動手段 15b 移動手段 15c 移動手段 15d 把持手段 16 接合手段 16a 先行金属粗材の接合手段 16b 後行金属粗材の接合手段 17 移動速度制御手段 18 メジャーロール 19 圧延ライン 20 待機ライン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属素形材を、複数の圧延機列を直列に
   配した圧延ラインの上流の圧延機列にて順次圧延し金属
   粗材としたのち、該金属粗材のうち先行する金属粗材の
   後端を、後行する金属粗材の先端に接合し、ついで下流
   の圧延機列にて連続的に圧延し金属仕上げ材とする、金
   属材の連続圧延方法において、前記後行する金属粗材を
   把持し、ついで前記先行する金属粗材の前進速度を上回
   る速度で前進させ、前記先行する金属粗材の後端に前記
   後行する金属粗材の先端を突き当てて位置決めし、前記
   先行する金属粗材と前記後行する金属粗材とを接合する
   ことを特徴とする金属材の連続圧延方法。
2. 【請求項２】 前記後行する金属粗材を把持したのち、
   前記後行する金属粗材の先端が、前記下流の圧延機列の
   圧延パスライン上方の所定の位置となるように移動保持
   し、前記先行する金属粗材の後端が前記所定の位置より
   前方に移動したのち、前記後行する金属粗材の先端を前
   記圧延パスラインに下降し、ついで前記先行する金属粗
   材の前進速度を上回る速度で前進させることを特徴とす
   る請求項１に記載の金属材の連続圧延方法。
3. 【請求項３】 前記接合を、前記上流の圧延機列と前記
   下流の圧延機列の間を往復移動可能な移動式接合装置を
   設けて行い、前記把持を、前記移動式接合装置に配設さ
   れた把持手段により行い、前記後行する金属粗材の前進
   を、前記移動式接合装置の前進と前記把持手段の前進に
   よって先行する金属粗材の前進速度を上回る速度で前進
   させて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の
   金属材の連続圧延方法。
4. 【請求項４】 前記接合が、フラッシュバット溶接によ
   る接合であることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載の金属材の連続圧延方法。
5. 【請求項５】 前記金属材が、線状材あるいは棒状材で
   あることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
   載の金属材の連続圧延方法。
6. 【請求項６】 前記移動式接合装置が、台車であること
   を特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の金属
   材の連続圧延方法。
7. 【請求項７】 金属素形材を順次圧延し金属粗材とする
   上流の圧延機列と、先行する金属粗材の後端と後行する
   金属粗材の先端とを接合し連続金属粗材とする、前記上
   流の圧延機列と下流の圧延機列の間に配設され、該上流
   の圧延機列と下流の圧延機列の間を往復移動可能な移動
   式接合装置と、前記連続金属粗材を圧延し金属仕上げ材
   とする下流の圧延機列とを、順次直列に配設した金属材
   の連続圧延設備において、前記移動式接合装置が、後行
   する金属粗材を把持する把持装置を有することを特徴と
   する金属材の連続圧延設備。
8. 【請求項８】 前記移動式接合装置が、台車であること
   を特徴とする請求項７に記載の金属材の連続圧延設備。
9. 【請求項９】 前記把持装置が、後行する金属粗材を把
   持する把持手段と、該把持手段に固設され把持手段を移
   動可能とする移動手段とを有することを特徴とする請求
   項７または８に記載の金属材の連続圧延設備。
10. 【請求項１０】 前記移動式接合装置が、先行する金属
    粗材の移動速度測定手段からの情報により前進速度を制
    御する速度制御手段を有することを特徴とする請求項７
    ないし９のいずれかに記載の金属材の連続圧延設備。