JP2002263709A

JP2002263709A - 金属材の連続圧延方法

Info

Publication number: JP2002263709A
Application number: JP2001066542A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takamori; 雄一高森; Shigeyuki Komatsu; 重之小松
Original assignee: Daiwa Steel Corp
Current assignee: Daiwa Steel Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】接合部のバリ発生を防止または抑制し、安定
して連続圧延操業が可能で、優れた接合部品質を有する
製品の製造が可能な金属材の連続圧延方法を提案する。【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円形
断面の金属粗材とし、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、線状または棒状の金属仕上げ材を得
る。また、接合前に、接合位置近傍の前記金属粗材の曲
がりを矯正することが好ましい。矯正は、フラッシュバ
ット溶接機のクランプ式電極を用いて行うことが好まし
い。

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、連続圧延する金属材の連続圧延方法に係り、とくに
接合部の品質改善に関する。なお、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。特開平10-5803 号公報に記載され
た技術を使用して、接合部の強度を圧延中に破断しない
十分な強度とするためには、溶接時の電流を大きくして
溶融量を確保すると共に、先行の材料後端と後行の材料
先端とを十分に強く押し当てる必要があった。そのた
め、溶融金属ないしは軟化した金属が接合部の外側には
み出す、いわゆるバリの発生が避けられず、連続材の溶
接部（接合部）のバリを除去する研削工程を必須の工程
としていた。

【０００８】しかしながら、接合部（溶接部）のバリを
除去する研削工程を施すと、研削の際に接合部の温度が
低下する。そのため、下流での連続圧延に際し、接合部
が十分に圧延されなかったり、接合部の圧延組織が他の
部分と異なるものとなって、得られる製品の均質性が損
なわれる恐れがある。また、研削装置の設置や砥石の頻
繁な交換によるコスト増は避けられないという問題もあ
った。さらに、砥石の摩耗に気づかずに操業を続ける
と、接合部のバリの除去が不十分なために、バリの内部
の金属酸化物が連続材中に押し込められる（これをノロ
噛みという）こととなり、接合部の品質が劣化するとい
う問題もあった。

【０００９】本発明は、上記した従来技術の問題を解決
し、接合部のバリ発生を防止または抑制し、バリ研削工
程を不要とするか又はバリ研削の負荷を著しく軽減する
ことができ、安定して連続圧延操業が可能であり、かつ
優れた接合部品質を有する製品の製造が可能である、金
属材の連続圧延方法を提案することを目的とする。

【００１０】

【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、鋭意研究を重ねた結果、被接合材
である、金属粗材の断面形状が、バリの発生に大きな影
響を及ぼしているという知見を得た。また、本発明者
は、被接合材の位置合わせも接合部の接合強度、ひいて
はバリの発生に大きな影響を及ぼしているという知見も
得ている。

【００１１】本発明は、上記したような知見に基づき、
さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、
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、ついで下流の圧
延機列にて連続的に圧延し線状または棒状の金属仕上げ
材とする、金属材の連続圧延方法において、前記金属粗
材の断面を円形としておくことを特徴とする金属材の連
続圧延方法であり、また、本発明では、前記接合前に、
接合位置近傍の前記金属粗材の曲がりを矯正することが
好ましく、また、本発明では、前記接合が、フラッシュ
バット溶接機による接合であり、前記フラッシュバット
溶接機の通電用電極を用いて、前記金属粗材の曲がりを
矯正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、複数の圧
延機列を用いて、金属素形材を圧延して線状または棒状
の金属仕上げ材（製品）とする。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、接合装置12を配設する。この接合
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】切断機４によって端面を切断された金属粗
材は、待機ライン20で接合時の位置決めのために、待機
ライン20で所定の位置に位置決めされて待機させること
が好ましい。また、待機ライン20では、金属粗材の待機
ライン内の走行はピンチロール８で、待機ラインから圧
延ラインへの移動はシフト装置７によることができる。

【００１５】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の間に配設され、好ましくは上流の
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
れた移動式接合装置12とするのがよい。なお、図１に
は、移動式接合装置を配設した例が示されているが、本
発明ではこれに限定されるものではないことはいうまで
もない。

【００１６】移動式接合装置12は、台車とすることが好
ましく、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。なお、移動式接合装置12に
おける上流の圧延機列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19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。

【００１７】また、上記の移動式接合装置12が圧延ライ
ン19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。

【００１８】本発明に好適な移動式接合装置12では、接
合手段16とともに、後行する金属粗材10を把持する把持
装置15を有することが好ましい。図２に、接合方法をフ
ラッシュバット溶接とした場合の移動式接合装置12の側
面図を示す。なお、接合手段16における接合用把持手段
16a 、16b は電極を兼ねたクランプ式の通電用電極とし
ている。また、移動式接合装置12の把持装置15は、把持
手段とともに移動手段（図示せず）を有することが好ま
しく、把持手段により後行の金属粗材10を把持し、さら
に把持したまま移動手段により、後行の金属粗材10の先
端を圧延ライン19内の接合に最適な所定の位置に移動す
ることができる。図２は、移動式接合装置12に配設、積
載された把持装置15によって把持され、移動式接合装置
12とともに前進中の後行の金属粗材10の先端が、未だ先
行の金属粗材11の後端に追随していない状態を表してい
る。

【００１９】本発明における接合は、後行する金属粗材
10の先端と先行する金属粗材11の後端を突き合わせて行
うが、好ましくは前記した移動式接合装置12を利用し
て、後行する金属粗材10を把持し、ついで把持装置15の
移動と移動式接合装置12の前進によって後行する金属粗
材10を先行する金属粗材11の前進速度を上回る速度で前
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の先端を突き当てて位置決めして行うことがよい。こ
れにより、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突き合わされることにな
る。

【００２０】図３には、先行の金属粗材11と後行の金属
粗材10とを突合せ接合している状態を示す。接合装置12
の通電用電極を兼ねた接合手段16a,16b によってクラン
プされ、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、把持装
置15は後行の金属粗材10を開放し、退避位置へと移動し
ている。

【００２１】接合が完了し、連続金属粗材となったの
ち、接合手段16による把持を解き、連続金属粗材を、下
流の圧延機列にて圧延し、仕上げ金属材とする。本発
明の最も特徴的な点は、接合前の金属粗材の断面を円形
としておくことである。従来、ブルームやビレットを粗
圧延した段階の金属粗材は、その断面を正方形とするの
が通常であった。しかし、断面が正方形の被接合材（金
属粗材）同士を突き合わせて接合する場合には、被接合
材の微妙なねじれに起因して、必ずしも対向する被接合
材端面のコーナー同士が正確に一致するとは限らない。
例えば、図６（ａ）に示すような、段差のある突き合わ
せ形態で接合されてしまうことがある。このような段差
のある突き合わせ形態では、図６（ｂ）に示すように、
バリが大きくはみ出ることとなり、下流の圧延機列によ
る圧延前にバリ取り作業を行う必要がある。

【００２２】しかし、本発明では、接合を行う前の段階
で上流の圧延機によって断面を円形に圧延しておくの
で、被接合材である、先行する金属粗材11と後行する金
属粗材10とにねじれがあっても、図４（ａ）に示すよう
に、これに起因する対向する被接合材端面のコーナー同
士の不一致という問題がそもそも発生しない。したがっ
て段差に起因するバリが発生しないから、接合部の溶着
金属の盛り上がりも図４（ｂ）に示すように微少とな
り、接合後のバリ取りが不必要となるのである。

【００２３】なお、ここに円形とは必ずしも完全な真円
を意味するものでなく、接合後のバリ高さが、その後の
圧延において支障をきたさない許容範囲内に入る程度で
あれば、多少、真円から外れた形状であっても差し支え
ない。また、本発明では、接合前に、接合位置近傍の金
属粗材の曲がりを矯正することが好ましい。

【００２４】被接合材である金属粗材は、長尺であるた
め反りが発生しやすい。反りが発生した被接合材同士を
そのまま接合しようとすると、図７（ａ）に示すよう
に、接触点が端面全面とならない。このように、接触点
が、端面全体でなく一部のみであると、通電によって初
期に溶融する部分が限定される。このような状態で接合
をすると、図７（ｂ）に示すように、初期に溶融した側
に大きなバリが発生すると共に、最初に接触しなかった
部分は接合不良となるおそれがある。

【００２５】本発明では、接合前に、フラッシュバット
溶接のための接合手段16a,16b であるクランプ式電極に
よって、接合位置近傍の金属粗材10,11 を所定長さにわ
たって拘束し、矯正することが好ましい。この状況を図
５（ａ）（ｂ）に示す。これによって、被接合材である
金属粗材10、11 の反りが矯正され、突き合わせの当初か
ら端面全体が導通可能となり、一部に大きなバリが発生
することが防止できる。

【００２６】ここに電極の長さＬを金属粗材の直径Ｄの
４倍以上とすると、バリの発生を著しく低減できるので
好ましい。なおＬの上限は特に定めないが、接合装置内
に収まるように設計すべきであることは言うまでもな
い。次に電極には図５（ｂ）に示すようにＶ型の溝を設
けて金属粗材を確実にクランプする。Ｖ型溝の開き角度
θは60°〜120 °が好ましく、より好ましくは70°〜10
0 °である。また溝の巾Ｗは、金属粗材の直径Ｄの1.2
〜1.5 倍程度とすることが好ましく、また金属粗材をク
ランプしたときに上下の電極が当たらないようにしてお
くことが必要である。また、Ｖ型溝の端部には図５
（ｃ）に示すようなｒを設けるとよい。

【００２７】また、金属粗材をクランプする前に水平方
向に位置ずれしないように、図８のような可動式の金属
材ガイドを設けておくことが好ましい。なお、本発明で
いう、金属素形材は、線、棒状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。そしてこの連続圧延
方法によって製造される金属材は、線、棒状材である。
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の線材、
棒材の熱間圧延であってもよい。

【００２８】

【実施例】図１に示す連続圧延設備を使用し、棒鋼の連
続圧延を行った。金属素形材として、ＳＤ２４鋼のビレ
ット（φ120mm ）を用い、粗圧延機列（上流の圧延機列
３）により、金属粗材５（直径45mmの丸棒）とした。粗
圧延機で出側に設けられた切断機４（クロップシャー）
によって、この金属粗材５（ここでは粗バーとも呼ぶ）
は、その端部前後を200 mmずつ切断された。そして、相
前後する50本の粗バー（金属粗材５）を、順次先行材、
後行材として、移動式接合装置12によって連続してフラ
ッシュバット溶接し、連続金属粗材とした。

【００２９】なお、接合前に、被接合材である先行材、
後行材とも、端面から200mm から410mm までの210mm の
範囲を移動式接合装置12の接合手段16である、クランプ
式電極で176 ×10³Ｎ（18000kgf）のクランプ力でクラ
ンプして、反りを矯正した。このようにして５０本の粗
バーを連続的に接合したところ、接合部の盛上がり高さ
は３mm以内に収まった。

【００３０】この連続金属粗材を、中間圧延機列（下流
の圧延機列13) および仕上げ圧延機列（下流の圧延機列
14) により直径15mmのコンクリートバー（金属仕上げ
材）に圧延し、本発明例とした。本発明例では、接合
後、バリ取りを行うことなく、また、中間圧延および仕
上げ圧延の途中で接合部の破断が生じることもなく圧延
でき、最終製品においてもその接合部の強度不足、形状
不良、ノロ噛みは１件も発生しなかった。

【００３１】一方、比較例として、粗バー（金属粗材）
を断面45mm角の正方形形状に粗圧延したのち、フラッシ
ュバット溶接によって先行の金属粗材と後行の金属粗材
を、本発明例と同様に接合した。比較例では、50本の接
合のうち、ねじれにより５mm以上の高さのバリが生じた
例が、18件あった。

【００３２】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、接合部のバリ取りを行うことなく、接合部の品質が
優れた線状または棒状の最終圧延製品が得られ、また中
間圧延や仕上げ圧延における接合部破断の操業トラブル
もなくすことができ、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】本発明方法の実施に好適な移動式接合装置の構
成と、接合直前の状態の一例を示す概略説明図である。

【図３】本発明方法の実施に好適な移動式接合装置の構
成と、接合時の状態の一例を示す概略説明図である。

【図４】本発明の方法による被接合材同士の突合せ状
態、接合状態の一例を示す模式図である。

【図５】本発明の方法による被接合材同士の突合せ状
態、接合状態の一例を示す模式図である。

【図６】従来の方法による被接合材同士の突合せ状態、
接合状態の一例を示す模式図である。

【図７】従来の方法による被接合材同士の突合せ状態、
接合状態の一例を示す模式図である。

【図８】可動式金属材ガイドを設けた本発明例の模式図
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 接合装置（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 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 21 可動式金属材ガイド

Claims

【特許請求の範囲】

【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線状または棒状の金属仕
上げ材とする、金属材の連続圧延方法において、前記金
属粗材の断面を円形としておくことを特徴とする金属材
の連続圧延方法。
【請求項２】前記接合前に、接合位置近傍の前記金属
粗材の曲がりを矯正す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。
【請求項３】前記接合が、フラッシュバット溶接機に
よる接合であり、前記フラッシュバット溶接機の通電用
電極を用いて、前記金属粗材の曲がりを矯正することを
特徴とする請求項２に記載の金属材の連続圧延方法。