JP2002263710A - 被接合材の接合位置調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 被接合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を提案す
る。 【解決手段】 金属素形材１を、上流の圧延機列３で順
次圧延したのち、後行する金属粗材６を一旦、待機ライ
ン２１に導き、その先端を固定ストッパに突き当てて第
一の位置決めを行い、ついで、その先端を、長手方向に
移動可能な待機ライン把持装置により所定長移動する第
二の位置決めを行い、ついでその金属粗材１０を、移動
式接合装置１２の把持装置で把持しその先端を圧延パス
ライン内の接合に好適な所定の位置に移動し保持したの
ち、前進させ、先行する金属粗材１１の後端にその先端
を突き当てて位置決めして接合し、下流の圧延機列にて
連続的に圧延する。

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
等の圧延により所定寸法として、いわゆる中間段階の材
料（圧延材）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、
先行材料の後端と後行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同期移動方式の接合には重
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、さらに、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。先行する材料の後端と、
後行する材料の先端を所望の接合強度を有するように接
合するには、この接合点が走行式溶接機内での所定位置
にある必要がある。たとえば、フラッシュバット溶接の
場合は、先行する材料と後行する材料のそれぞれを電極
クランプでクランプし、これら材料同士の突き合わせ点
に通電して溶融し圧着するのであるが、この際にこの接
合点がどちらかのクランプに近い位置にあると、クラン
プによる抜熱によって十分な溶融ができなかったり、接
合部形状や品質が低下するという問題がある。

【０００８】また接合方法が高周波誘導加熱の場合も接
合点が高周波コイルの中心にない場合は上記と同様の問
題が発生する。走行式溶接機に設けたクランプ装置を前
後に位置調整できるようにすれば溶接機が走行中に接合
点を所定位置に調整することは原理的には可能である。
しかしながら、このとき走行式溶接機は先行する材料の
後端の移動に同期するように追随して走行中であるの
で、この溶接機自体の走行速度に加えて後行の材料の先
端の移動速度を合わせた速度が前記の先行する材料の後
端の移動速度に同期させることが必要となり、このよう
な制御を圧延中の短時間内に行わせることは事実上困難
である。

【０００９】このように、上記の従来技術においては接
合部位置を適正に調整する手段を欠いており、安定した
接合が困難であるいう重大な問題を有していたのであ
る。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
行うことができる、被接合材の接合位置調整方法、なら
びにこの被接合材の接合位置を適正に調整し、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】本発明者らは、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。

【００１１】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
材のうち後行する金属粗材を把持し、その先端を先行す
る金属粗材の後端に突き当てて、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し、ついで下流の圧延
機列にて連続的に圧延するにあたり、被接合材である前
記後行する金属粗材を把持する前に、該後行する金属粗
材を一旦、圧延パスライン外の待機ラインに導き、該後
行する金属粗材の先端を前記待機ラインの所定位置に設
けた固定ストッパに突き当てて第一の位置決めを行う第
一の工程と、前記後行する金属粗材の先端を前記第一の
位置決め位置より前方に所定長突き出すように位置させ
る第二の位置決めを行う第二の工程と、前記第二の位置
決め位置で前記後行する金属粗材を把持しその先端を圧
延パスライン内の接合に好適な所定の位置に移動し保持
する第三の工程と、を順次行うことを特徴とする金属材
の連続圧延における被接合材の接合位置調整方法であ
り、また、本発明では、前記第二の位置決めが、前記後
行の金属粗材を把持して、前記第一の位置決め位置より
待機ラインの長手方向前方に一定のストローク送り出す
ことによって行われることが好ましい。

【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
延機列を直列に配置した圧延設備を用いて、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15を有す
る。そして、さらに、本発明では、この把持装置15に後
行の金属粗材10を引き渡す際に、後行の金属粗材10の先
端が常に移動式接合装置12内の所定位置となりうるよう
に、上流の圧延機列３の出側で圧延パスライン19外に、
図２に概略を示す、待機ライン21を配設する。

【００１７】この待機ライン21には、後行する金属粗材
10の第一の位置決めを行う固定ストッパー30と、この固
定ストッパー30により第一の位置決めをされた後行する
金属粗材10を把持し、 待機ライン21の長手方向に所定の
ストローク送り出す待機ライン把持装置31が設けられ
る。図２は、切断機４により先端部および後端部の形状
を調整された金属粗材１０が待機ライン21に導かれた状
態を示している。金属粗材10は、図示しないピンチロー
ル、搬送ロール等の搬送機構（図１の８）によって待機
ライン21内を前進し、固定ストッパー30にその先端が突
き当たって、定位置（所定の位置）で停止する。これ
が、第一の工程における第一の位置決めに相当する。こ
のとき、待機ライン21の上方には、待機ライン把持装置
31が待機している。なお、待機ライン把持装置31は、 金
属粗材10を把持・解放できるクランプ機構を有すること
が好ましく、また待機ライン21内で上下方向および前後
方向に移動できる機能 (移動手段) を有することが好ま
しい。なお、第一の工程に際しては、この待機ライン把
持装置31は待機ラインの長手方向において、その可動ス
トロークの最後端にて待機している。

【００１８】本発明の最も特徴的な点は、後行の金属粗
材10が移動式接合装置に引き渡された際にその先端が常
に、移動式接合装置12内の所定位置となりうるように、
固定ストッパー30による第一の位置決めと、待機ライン
把持装置31による第二の位置決めを行う点にある。第一
の位置決めを終えた金属粗材10は、ついで、下降してき
た待機ライン把持装置31により、把持される。そして、
把持された金属粗材10は、待機ライン把持装置31によ
り、固定ストッパーを超えて、待機ラインの長手方向
に、その可動ストロークの最先端まで、所定のストロー
ク送り出されて、第一の位置決め位置より前方に所定長
突き出すような位置まで移動させられる。図３は、この
状態を表している。これが第二の工程における第二の位
置決めに相当する。

【００１９】なお、このとき、ストッパー30が金属粗材
10の移動の妨げとならないようにストッパー30を下方に
移動できる機構を設けてもよい。第二の位置決めを終了
した待機ライン把持装置31は、金属粗材10を解放して、
再度ストローク最後端の待機位置へ戻り、次の金属粗材
の第二の位置決めの実施に備える。

【００２０】待機ライン把持装置31が後退する間に、移
動式接合装置12がその後退限界位置まで後退する。そし
て、第二の位置決め位置に待機中の金属粗材10は、移動
式接合装置に付設された把持装置15により把持される。
図４は、この状態を表している。図４には、本発明の実
施に好適な移動式接合装置12の概略をあわせて示す。図
中、15は把持装置、16は接合手段、10は後行の金属粗
材、19は圧延ライン、21は待機ラインを示す。

【００２１】移動式接合装置12に付設された把持装置15
は、把持手段15d および移動手段を有する。把持手段15
d は、後行の金属粗材10を把持し、把持手段15d に配設
された移動手段により該後行の金属粗材10の先端を圧延
ライン19内の接合に好適な所定の位置まで移動し保持す
ることができる。なお、移動手段15a は、圧延パスライ
ン方向、15b は圧延パスラインに直交する方向、15c は
上下方向に移動する移動手段である。

【００２２】また、移動式接合装置12に固設された接合
手段16は、接合用把持手段16a 、16b を有し、接合時、
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
する。図４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
た電極クランプとしている。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（あるいは圧
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ればよ
い。

【００２３】移動式接合装置12の把持手段15d により把
持された金属粗材10は、ついで、把持装置15の移動手段
15b により、 その先端を移動式接合装置12内の圧延パス
ライン19に移動される。図５は、この状態を表してい
る。このとき、金属粗材10の中間部および後端は待機ラ
イン21に設けられたプッシャー等の平行移動動手段（図
１の７）によって、圧延ライン19内に送り出される。

【００２４】移動式接合装置12に付設された把持装置15
の把持手段15a によりその先端部を把持されたまま、移
動式接合装置12内の圧延パスライン19に移動された金属
粗材10は、ついで、把持手段15d に付設された移動手段
15a により、 圧延方向に所定のストロークだけ移動さ
れ、その先端を接合に最適な所定の位置に設定される。
これが、第三の工程に相当する。図６は、この状態を表
している。

【００２５】かくして、被接合材である後行の金属粗材
10は、待機ライン21に設けた固定ストッパ30、待機ライ
ン把持装置31を使用した、第一の工程から第二の工程に
より、圧延パスライン19に入る前にその先端位置が常に
所定位置にあることが保証される。さらに、移動式接合
装置12をその後退限界に移動して、移動式接合装置12の
把持装置15を使用した、 第三の工程によって、被接合材
である後行する金属粗材10の先端は、常に移動式接合装
置内の、圧延パスライン19の接合に最適な位置にあるこ
とが保証されるのである。

【００２６】そして、第２の工程と併行して上記した、
接合に最適な位置に保持された後行する金属粗材10は、
移動式接合装置12により先行する金属粗材を追いかけて
前進し、先行する金属粗材の後端にその先端を突き当て
て、 接合の位置決めを行う。位置決め後、被接合材であ
る金属粗材10、11を接合手段16a 、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、 上記
した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。

【００２７】なお、本発明の実施に好適な移動式接合装
置12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
粗材の移動速度を超え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、把持装置
15の移動速度と移動式接合装置の移動速度の合速度がそ
の誤差を見込んだよりも速い速度となるように移動させ
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。

【００２８】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。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。

【００２９】

【実施例】図１に示す連続圧延設備と、図２から図６に
示す、固定ストッパー、待機ライン把持装置、移動式接
合装置を使用して、異形棒鋼を接合し連続圧延した。金
属素形材として、SD 24 鋼の組成成分を有するビレット
（120 mmφ）を用い、粗圧延機列で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）で連続圧延し、15mmφの異形棒鋼とした。

【００３０】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、本発明の待機ライ
ン、固定ストッパー、待機ライン把持装置を使用して、
第一および第二の位置決めを行う、第一から第二の工程
を施した。そして、第二の位置決めを完了した後行する
金属粗材を、移動式接合装置の把持装置を用いて把持し
たのち、後行する金属粗材の先端を、圧延パスラインの
接合の最適位置である所定の位置まで移動保持する第三
の工程を行った。それと合わせて、移動式接合装置を前
進させて、後行する金属粗材を先行する金属粗材の前進
速度を20％上回る速度で前進させ、先行する金属粗材の
後端にその先端を突き当てて位置決めし、クランプした
のち、通電し、フラッシュバット溶接で接合した。

【００３１】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。

【００３２】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、これらの床置き材につ
いては再度加熱して圧延せざるを得なかった。本発明の
連続圧延方法によれば、バッチ圧延に比べ、生産効率は
向上した。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、金属材の連続圧延において、接合装置内ででの後行
する被圧延材の先端が常に適正位置にあることが保証さ
れるため、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、安定した接
合部形状ならびに高い強度の接合部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第一の工程の動
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第二の工程の動
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第三の工程の動
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第三の工程の動
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第三の工程の動
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 平行移動手段 ８ 搬送手段（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 21 待機ライン 30 固定ストッパー 31 待機ライン把持装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 重之 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 Ｆターム(参考） 4E002 AB06 BD05 CB10

Claims (2)

【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、該金属粗材のうち後行する金属粗材を
   把持し、その先端を先行する金属粗材の後端に突き当て
   て、前記先行する金属粗材と前記後行する金属粗材とを
   接合し、ついで下流の圧延機列にて連続的に圧延するに
   あたり、 被接合材である前記後行する金属粗材を把持する前に、 該後行する金属粗材を一旦、圧延パスライン外の待機ラ
   インに導き、該後行する金属粗材の先端を前記待機ライ
   ンの所定位置に設けた固定ストッパに突き当てて第一の
   位置決めを行う第一の工程と、前記後行する金属粗材の
   先端を前記第一の位置決め位置より前方に所定長突き出
   すように位置させる第二の位置決めを行う第二の工程
   と、前記第二の位置決め位置で前記後行する金属粗材を
   把持しその先端を圧延パスライン内の接合に好適な所定
   の位置に移動し保持する第三の工程と、を順次行うこと
   を特徴とする金属材の連続圧延における被接合材の接合
   位置調整方法。
2. 【請求項２】 前記第二の位置決めが、前記後行の金属
   粗材を把持して、前記第一の位置決め位置より待機ライ
   ンの長手方向前方に一定のストローク送り出すことによ
   って行われることを特徴とする請求項１記載の被接合材
   の接合位置調整方法。