JP2003112202A

JP2003112202A - 完全連続式熱間圧延方法

Info

Publication number: JP2003112202A
Application number: JP2001301421A
Authority: JP
Inventors: Sunao Tanimoto; 直谷本; Shogo Tomita; 省吾富田; Yasuhiro Sotani; 保博曽谷; Tsuneo Ikeda; 恒男池田; Hiroshi Sekine; 宏関根
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】本来の完全連続圧延が有する効果を享受し、
さらに従来のような特別な溶接装置を必要とすることな
く、接合面の単位面積当りの接合強度を飛躍的に向上
し、確実な接合を実現できる簡便な完全連続式熱間圧延
方法を提供する。【解決手段】粗圧延と仕上圧延の間で圧延中の材料で
ある先行バーの尾端と後行バーの先端とを長手方向に沿
って重ね合わせ、圧延機により接合する完全連続式熱間
圧延方法において、先行バーと後行バーの長手方向の重
なり部の長さを４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とする。ま
たは先行バーと後行バーの長手方向の重なり部長さを、
圧延機への噛み込み時のロールバイトの接触弧相当長に
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、完全連続式熱間圧
延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、ホットストリップミルのプロセス
を説明する。典型的なレイアウトを図１に示す。このレ
イアウトは、図１に示すように、上流側から下流側にか
けて順に、加熱炉１、粗圧延機群２、ディレーテーブル
３、クロップシア４、仕上げデスケーリング装置（ＦＳ
Ｂ）５、連続式仕上圧延機群６、ランアウトテーブル
７、コイラー群８が配置されている。

【０００３】ホットストリップミルにおける圧延方法に
ついて説明する。加熱炉１から抽出された高温スラブ
（例えば、厚さ約２５０ｍｍ、幅は約７００〜２０００
ｍｍ、長さは約１０ｍ）は、複数の粗圧延機を備えた粗
圧延機群２で厚さ約３０ｍｍに減厚され、幅はスラブ幅
とほぼ同じ状態で長さは約８０ｍで温度は約１１００℃
の半製品となる。これをバーと呼ぶ。該バーはディレー
テーブル３上を連続式仕上圧延機（以降、仕上げ圧延機
と呼ぶ）群６側に搬送され、仕上げ圧延機群６での先端
部の安定通板を実現するためにクロップシア４で先端部
をバー長手方向にほぼ垂直に矩形断面に切断される。ク
ロップシア４でバー先端部を除去する際に、バー搬送速
度は最も低速になる。

【０００４】その後、バー先端部は仕上げデスケーリン
グ装置（ＦＳＢ）５を経て仕上げ圧延機群６を通板さ
れ、数ｍｍの製品厚で約１１５０℃のストリップとな
る。ここで、バー尾端部はその間に温度降下を生じる
が、先端部と同様に矩形断面にクロップシア４で切断さ
れ、仕上げ圧延機群６内を通過（尾端部の抜出し）す
る。

【０００５】仕上げ圧延機群６を出たストリップは、約
５０ｋｍ／ｈｒの速度でランアウトテーブル７上を走行
して水冷却を受けてコイラーに巻き取られる。前記スト
リップ長は１ｋｍ以上にもなる。この圧延方式は、バッ
チ連続式熱間圧延とも呼ばれる。

【０００６】一方、このバッチ連続式熱間圧延に対し
て、近年、バーを接合して圧延を施し、コイラー前にフ
ライングシア等の走間切断装置を配置してストリップを
走間切断する、いわゆる完全連続式熱間圧延を実現する
設備が実用化されてきている。

【０００７】ところで、バーの接合には、従来からホッ
トストリップミルの最終粗圧延機の後かつ仕上圧延機の
前で先行バーと後行バーを溶接する方式が一般的である
（特開平１１−１２３４５３号公報）。ここでは、先行
バーの尾端を長手方向に垂直に切断した矩形端面と、後
行バーの先端を長手方向に垂直に切断した矩形端面を誘
導加熱または通電加熱して、各端面をその二つの断面中
心が一致するように水平方向に向き合わせて圧接する方
式が一般的である。

【０００８】この方式によれば、先端通板・尾端抜き作
業（以下、非定常部圧延と呼ぶ）に起因して破片材料の
ロールヘの付着と噛み込みにより発生する仕上げ圧延ロ
ール表面のキズ発生を防止し、非定常部圧延時の材料張
力の変動で発生する板厚・板幅の変動を防止し、非定常
部圧延時に制御不良で発生するミスロールを減少し、熱
間潤滑効果を高め、ストリップ先端と尾端のランアウト
テーブル走行不良に起因する歩留まりロスを減少するな
どの効果をもたらすことができる。

【０００９】しかし、本方式は以下の問題を有する。ａ．両端面を５秒間程度で軟鋼の圧着可能な温度まで加
熱するには、大きな電源とその制御設備を必要とする。ｂ．先行バーと後行バーの両端部の間隙をほぼ零ｍｍに
近い状態にする精密位置あわせ装置を必要とする。ｃ．先・後行バー端部を１０ｍ以上に渡りクランプして
バーに並走する装置を必要とする。ｄ．最終的に水平方向の圧接力に起因して発生するバリ
を取り除く装置を必要とする。以上の各装置を実現するのは、既存のホットストリップ
ミルではスペース的に困難である。また、仮に可能でも
その設備費用は膨大なものとなる。

【００１０】一方、この他に簡便な完全連続式熱間圧延
方法として、特開昭５１−１１２４５９号公報が提案さ
れている。この技術は、仕上連続圧延機で図２に示すよ
うに、先行バー１１（又は後行バー１２）巾Ｗの１／２
以上の重なり長さＬ_ovで先行バー１１と後行バー１２を
重ねあわせ、圧延し圧着するものである。上記公報の表
１に記載されるように、例えば１２２５ｍｍ巾のバーの
場合、６２０ｍｍの長さにわたって重ねる必要がある。
しかし、この方式は以下の理由で圧着強度が弱い欠点を
有する。

【００１１】一般に、ほぼ同径の上下作業ロールによる
鋼板の圧延の場合、ロールバイト内では上下に面対称な
圧延現象となる。先行バー１１と後行バー１２を前記の
ように重ねた圧延では、図３に示すように、重なった先
・後行バー１１，１２の間のスケール（酸化鉄）１３面
が対称面となる。圧延中のロールバイト内では、材料
（バー）は進行方向に移動することは勿論であるが、材
料は上作業ロール１４，下作業ロール１５により圧下力
を受けて対称面に向かって移動する。しかし、上下の先
行バー１１，後行バー１２から垂直に押されて、スケー
ル面は薄くなるが、上下材料の完全接触には至らない。

【００１２】即ち、先行バー１１，後行バー１２はスケ
ール１３で隔離されて互いには固着しない。先行バー１
１，後行バー１２の端部では自由変形による剪断変形は
多少生じるが、相手材は前後が拘束されている定常変形
をするために、端部の付加的剪断変形は少なく限られ
る。ここで、先行バー１１，後行バー１２の重なり長さ
Ｌ_ovを増加させることは、面対称な圧延部分が増えるの
みで接合面の面積増加により上下の先行バー１１，後行
バー１２の全体の接合強度の増加を図ることであり、接
合面の単位面積当りの接合強度の上昇には全く寄与しな
い。

【００１３】言い換えれば、上記完全連続式熱間圧延方
法によれば、接合面のスケールの破壊や剪断変形が充分
でないので、接合面の単位面積当りの接合強度が低い。
従って、全体の接合強度を増加させるためには、重ね長
さ（重なり部長さ）をバー幅Ｗの１／２以上と必要以上
に大きくとらざるをえない。また、上下の先行バー１
１，後行バー１２の重なり部長さＬ_ovが大きいと、接合
部の長さが増大して最終製品での接合部除去量の増大を
招き、本来の完全連続式熱間圧延の利点を得られないと
言う問題を有していた。

【００１４】更に、特開昭５１−１１２４５９号公報の
完全連続式熱間圧延方法では、材料がロールに巻き付く
方向に反りが発生することを防止するために予め材料の
重なった部分の側面を板付け溶接する必要があり、その
ための溶接装置も必要であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたもので、前記した本来の完全連続圧延が
有する効果を享受し、さらに従来のような特別な溶接装
置を必要とすることなく、接合面の単位面積当りの接合
強度を飛躍的に向上し、確実な接合を実現できる簡便な
完全連続式熱間圧延方法を提供することを目的する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本願
第１の発明に係る完全連続式熱間圧延方法は、粗圧延と
仕上圧延の間で圧延中の材料である先行バーの尾端と後
行バーの先端とを長手方向に沿って重ね合わせ、圧延機
により接合する完全連続式熱間圧延方法において、先行
バーと後行バーの長手方向の重なり部の長さを４０ｍｍ
以上３００ｍｍ以下とすることを特徴とする。

【００１７】また、本願第２の発明に係る完全連続式熱
間圧延方法は、粗圧延と仕上圧延の間で圧延中の材料で
ある先行バーの尾端と後行バーの先端とを長手方向に沿
って重ね合わせ、圧延機により接合する完全連続式熱間
圧延方法において、先行バーと後行バーの長手方向の重
なり部の長さを圧延機への噛み込み時のロールバイトの
接触弧相当長にすることを特徴とする。

【００１８】本発明によれば、大きな設備投資を行なう
ことなく、圧延接合面の単位面積当りの接合強度の飛躍
的な向上を図り、確実な圧延接合を実現することができ
る。その結果、コイラー前にフライングシアを配置する
ことによって、仕上げ圧延機の中間スタンド以降での材
料先端の通板作業と材料尾端の抜き出し作業を無くし、
薄板の完全連続式熱間仕上圧延を実現することができ
る。

【００１９】重なり部長さＬ_ov（図２）は、特開昭５１
−１１２４５９号公報に提案される方法のようにバー巾
Ｗの１／２以上に長くする必要がなく、逆に、重なり部
長さＬ_ovは、４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下と短くするこ
とができるので、最終製品の除去ロスを最少化できる。

【００２０】なお、“接触弧相当長”とは、重なり部長
さを“接触弧長”とした場合と実質的に同等の効果を奏
する重なり部長さを指しており、具体的には図５で示す
接合強度比０．９以上を実現できる重なり部長さであ
る。“接触弧長”とは、図４において、後行バー１２と
上作業ロール１４が接する接触弧の水平方向の長さ（水
平面に投影したときの長さ）である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳しく
説明する。先ず、本発明の限定理由について説明する。

【００２２】図５は、作業ロール半径が４００ｍｍの圧
延機を用い、板厚２５ｍｍ、板幅１２２５ｍｍ、温度１
１５０℃の低炭素鋼板を２枚重ねて圧延を行った後の材
料の接合強度を調査した結果を示す。但し、重なり部分
の長さを変化させ、先行バーの圧下率は２０〜４０％の
範囲（圧延後の板厚で２０〜１５ｍｍ）とした。また、
圧延後の材料から接合面を含むように幅３０ｍｍの引張
試験片を圧延方向に切り出して引張試験を行い、引張破
断強度を接合強度とした。図５において、縦軸の接合強
度比はこの接合強度を母材の引張強度で除したものであ
る。

【００２３】図５において、重なり部分の長さが同じ場
合、圧下率が大きくなると、接合強度比は大きくなって
いる。また、重なり部の長さがバー（板）幅Ｗの１／２
では接合強度比は０．５程度であり、重なり部の長さが
これより増加しても接合強度比は余り変化しないことが
明らかである。これは、前述のように、重なり部分が長
い圧接方法では、上下対称な定常圧延がほとんどで、ス
ケールの破壊や剪断変形が小さいために上下材料の接合
面での固着状態が充分でなく単位面積当りの接合強度が
低いことによる。

【００２４】一方、重なり部の長さをバー（板）幅Ｗの
１／２よりも十分小さくすると、前記に比べて大きな接
合強度比が得られている。特に、重なり部長さが圧延機
の噛み込み時のロールバイトの接触弧長の近傍で、非常
に大きな接合強度が得られている。

【００２５】重なり部長さが前記接触弧長の近傍にある
場合に大きな接合強度が得られる理由は次のように考え
られる。すなわち、重なり部長さが前記接触弧長の近傍
にある場合、図４に示すように、重なり合う部分がある
瞬間に全てまたはその大部分がロールバイト部に収まる
ようになる。先行バー１１の端部Ａと後行バー１２の端
部Ｂが接近してロールバイト内で両端部の非定常部が互
いに影響をしあう。その結果、上下に非対称な圧延状態
となり、さらに上下材料の端部では非常に大きな自由変
形が発生する。これにより、ロールバイト内では、材料
のスケール面に平行な流れだけでなく、同時に非常に大
きな垂直なせん断流れも発生して、上下の材料が互いに
入り込み合う。そして、界面でのスケールの著しい破壊
や大きな材料変形により接合面での固着が完全に行わ
れ、単位面積当りの接合強度を飛躍的向上できることに
よる。

【００２６】仕上圧延機の圧延スタンド間でストリップ
にルーパ張力が負荷された場合に十分な接合強度を有す
るためには、接合強度比は０．７以上あることが必要で
ある。接合強度比が０．９以上であると、実操業上のト
ラブルで圧延材料の温度低下等（例えば通常温度より４
０℃程度低下する場合等）があっても仕上圧延機を安定
通板できる十分な接合強度が得られ、接合強度比が１の
場合と遜色ない圧延作業を行うことができるので、接合
強度比は０．９以上であることが好ましい。本明細書で
は、接合強度比を０．９以上にできる重なり部の長さを
圧延機への噛み込み時のロールバイトの接触弧相当長と
呼ぶ。

【００２７】通常、第１仕上げ圧延機におけるバーの圧
下率は３０％以上である。圧下率が３０％の場合、図５
において、接合強度比０．７以上を実現できる先行バー
と後行バーの長手方向の重なり部の長さは４０ｍｍ以上
３００ｍｍ以下である。また接合強度比０．９以上を実
現できる該重なり部の長さは６５ｍｍ以上１７０ｍｍ以
下である。

【００２８】従って、本願第１の発明では、先行バーと
後行バーの長手方向の重ね部の長さを４０ｍｍ以上３０
０ｍｍ以下に規定し、第２の発明では、該重なり部の長
さを、圧延機への噛み込み時のロールバイトの接触弧相
当長に規定した。

【００２９】なお、接触弧長、対応する重なり部長さは
次のようにして概略計算できる。例えば上下のバー厚Ｈ
が各２５ｍｍで、重なり部分の出口厚ｈが１７．５ｍｍ
（すなわち圧下率：３０％）で、作業ロール半径Ｒが４
００ｍｍの場合、重なり部分では圧延荷重の増加に伴う
ロール間隙の増加で圧延出側厚が厚くなり、その厚さは
約２０ｍｍになる。この場合、重なり部のロールバイト
の接触弧長Ｌはロール半径Ｒと圧下量Δｈの積の平方根
であり約１１０ｍｍである。この値は、下記のようにし
て求める。

【００３０】Ｌ＝（Ｒ・Δｈ）^1/2 ＝｛Ｒ・（２Ｈ−ｈ）｝^1/2 ＝（４００×３０）^1/2 ≒１１０ｍｍこの値と、ロールバイト形状を台形で近似した面積計算
から、圧延機入り側の重なり部長さＬ_ovとしては７７ｍ
ｍに相当する。この値は、入り側厚５０ｍｍ、出側厚２
０ｍｍ、長さ１１０ｍｍの台形の面積（３８５０ｍ
ｍ²）を入り側厚５０ｍｍで除して求めた値である。図
５中に示す接触弧長は、前記で計算した圧下率が３０％
の場合の接触弧長に対応する圧延機入り側での重なり部
長さを示す。即ち、７７ｍｍの重なり部長さの状態で上
記圧延を受けることで、接触弧内で上下材料の重なり部
分の圧延が行われ大きな接合強度を確保できる。これか
らも分るように、接合強度を高めるには、特開昭５１−
１１２４５９号公報で記載される重なり部長さの一桁小
さい長さを要求する。

【００３１】本発明で規定する方法で圧延すると、重な
り部分が短いために材料がロールに巻き付くことがな
く、予め板付け溶接は不要である。また、重なり部分が
小さいために最終製品での接合部除去ロスも最少化で
き、本来の完全連続式熱間圧延の利点を享受できる。

【００３２】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して詳細に説明する。図６は、本発明の実施に使用
する完全連続式熱間圧延装置の制御系の構成例を示す図
である。図１及び図２と同じ作用の部分は同付番を付し
て説明を省略する。

【００３３】図６において、付番２１は粗圧延機群２の
最後に配置された粗最終圧延機を示す。また、付番２２
は、連続式仕上圧延機６の最初に配置された第１仕上げ
圧延機を示す。前記粗最終圧延機（以下、ＲＬ）２１、
連続式仕上圧延機６の各仕上げ圧延機には、夫々圧延機
駆動用モータ及び制御装置（含速度指令／速度実績）２
３が設けられている。ディレーテーブル群３の各テーブ
ル、クロップシア４、ＦＳＢ５には、夫々テーブル駆動
用モータ及び制御装置（含速度指令／速度実績）２４が
設けられている。前記第１仕上げ圧延機（以下、Ｆ１）
２２の直前及びディレーテーブル群３の最後のテーブル
には、メジャリングロール２５，２６が夫々配置されて
いる。また、前記クロップシア４の直前には、バーの先
端、尾端の通過を検出する検出器２７が配置されてい
る。

【００３４】図６中の付番２８は、圧延接合用コントロ
ーラを示す。該圧延接合用コントローラ２８には、前記
制御装置２３，２４が接続されている。該圧延接合用コ
ントローラ２８は、次に述べるトラッキング機能と予測
機能と制御機能を有する。トラッキング機能：トラッキング機能とは、“先行バ
ーの尾端トラッキング”と“後行バーの先端トラッキン
グ”を行う機能を意味する。予測機能：予測機能とは、先行バーの尾端のＦ１まで
の距離と搬送時間を予測して、各々を横軸（Ｘ軸）と縦
軸（Ｙ軸）に表す“先行バー尾端搬送予測チャート”を
作製する機能を示す。制御機能：制御機能とは、先行バーの圧延速度指令値
の補正と後行バーのＲＬ圧延とディレーテーブル群３の
速度指令値を操作する機能を示す。該制御機能は、さら
に後述する“後行バー先端搬送予測チャート”を作成す
るとともに、これらの情報をもとに後行バー先端を先行
バーに追いつかせてその尾端に所定長さで重ねる後行バ
ーの追付き制御を行う機能を有する。

【００３５】前記圧延接合用コントローラ２８には、ホ
ットストリップミルプロセスコンピュータ２９、Ｆ１圧
下制御装置３０、ＲＬ圧下制御装置３１及びトラッキン
グ用センサー群３２が電気的に接続されている。

【００３６】このように、本発明の実施に使用する上記
完全連続式熱間圧延装置は、先行スラブおよび後行スラ
ブを加熱する加熱炉１と、この加熱炉１の下流側に配置
されて前記各スラブを減厚してバーに圧延する粗最終圧
延機２１を有した粗圧延機群１と、この粗圧延機群１の
下流側に配置されて前記バーを長手方向に垂直に切断す
るクロップシア４と、このクロップシア４の下流側に配
置され、前記バーに形成されたスケールを除去する仕上
げデスケーリング装置（ＦＳＢ）５と、このＦＳＢ５の
下流側に配置され、第１仕上げ圧延機２２を有した仕上
圧延機群６と、前記粗最終圧延機２１、第１仕上げ圧延
機２２等の構成部材に電気的に接続する制御系とを具備
し、前記制御系は圧延接合用コントローラ２８と前記第
１仕上げ圧延機２２の上流側に配置されたメジャリング
ロール２５，２６とを有し、かつ該制御系は、先行バー
の尾端と後行バーの先端の長手方向の重なり代を所定の
長さにして上下に重ね合わせ、仕上げ圧延機に進入させ
て圧延によりロールバイト内でバーを圧延接合する機能
を有した構成となっている。

【００３７】次に、前記完全連続式熱間圧延装置の圧延
接合用コントローラ２８の先行バー尾端と後行バー先端
を所定長さに重ねあわせる機能について説明する。１．トラッキングの方法 “先行バーの尾端トラッキング”と“後行バーの先端ト
ラッキング”を以下のように行う。１）“先行バーの尾端トラッキング”は、先行バー１１
がＲＬ２１をロードオフした時のロードリレー信号から
トラッキング（バー尾端とＦ１との距離の算出）を開始
する。これは、例えばディレーテーブル３を駆動するモ
ータの回転数計の信号を実績速度として採取し、例えば
０．１秒毎に積分計算することで可能である。また、先
行バー尾端がクロップシア制御用の検出器２７を通過し
た時点からは、Ｆ１直前に設置したメジャリンクロール
２５の距離信号を用いて先行バー尾端のトラッキングを
行なう。該尾端が計算上でＦ１に到達した時点で本トラ
ッキングを終了する。

【００３８】２）“後行バーの先端トラッキング”は、
後行バー１２がＲＬ２１をロードオンした時のロードリ
レー信号からトラッキングを開始する。ＲＬ２１のワー
クロール径と回転速度計および予測先進率からＲＬ出側
の材料速度を把握でき、例えば０．１秒毎に積分計算す
ることで後行バー先端のトラッキング（先端とＦ１との
距離の算出）が可能である。後行バー先端がクロップシ
ア制御用の検出器２７を通過してからは、メジャリング
ロール２５を用いて後行バー先端のトラッキングを行な
う。該先端が計算上でＦ１に到達した時点で本トラッキ
ングを終了する。

【００３９】２．“先行バー尾端搬送予測チャート”の
作製方法先行バー尾端搬送予測チャートは、先行バーがＦ１に噛
み込んだ時点以降、該バーがＦ１をロードオフするまで
作成・更新する。先行バー尾端のＦ１入り側での今後の
材料速度は、現先行バーのＦ１ロール速度と予測後進率
とパススケジュールで事前に決る加速率と減速率から予
測できる。従って、上記先行バーの尾端トラッキングか
ら求まる先行バー尾端位置（Ｘ_tail）を元に、“先行バ
ー尾端搬送予測チャート”である関数Ｙ＝ｆ
_tail（Ｘ）、０≦Ｘ≦Ｘ_tailが求まる。該チャートは例
えば０．１秒毎に計算して更新する。

【００４０】図７は、先行バー尾端がクロップシア４よ
りも上流側にある場合の“先行バー尾端搬送予測チャー
ト”と“後行バー先端搬送予測チャート”の利用方法を
説明する図である。図７では、Ｘ軸は位置、Ｙ軸は時刻
を示し、Ｘ軸原点をＦ１にとり、Ｙ軸原点は現在の時刻
に対応させる。Ｘ_cropはＦ１とクロップシア４間距離
で、クロップシア４は位置Ｘ_cropに存在する。Ｘ_rlはＦ
１とＲＬ２１間距離で、ＲＬ２１は位置Ｘ_rlに存在す
る。Ｘ_tailは先行バー尾端部のＦ１からの距離、Ｘ _top
は後行バー先端部のＦ１からの距離である。

【００４１】図中に示す関数Ｙ＝ｆ_tail（Ｘ）は、“先
行バー尾端搬送予測チャート”、関数Ｙ＝ｆ_top（Ｘ）
は、先行バー尾端がクロップシア４よりも上流側にある
場合の後行バー先端部のクロップシア４までの“後行バ
ー先端搬送予測チャート”である。“後行バー先端搬送
予測チャート”の作製方法については後記する。

【００４２】３．制御機能で“後行バー先端搬送予測チ
ャート”を作成し、後行バーの追付き制御を行う方法に
ついて前記１．および２．で説明した機能を前提に、後行バー
１２先端を先行バー１１に追いつかせＦ１直前でで重ね
合わせ長さＬ_ovの状態とするために、“後行バー先端搬
送予測チャート”を作成し、後行バー１２の追付き制御
（後行バー１２の搬送速度制御）を行う。以下、これら
について説明する。

【００４３】まず、先行バー１１がＦ１に進入後の後行
バー１２に対する圧延接合用コントローラ２８の基本的
な動作を、先行バー１１と後行バー１２の各バーの位置
の組み合わせでケース分けして説明する。以下の説明で
は、設備制約上からＲＬ２１とＦ１の間ではバー先端の
クロップシア切断時のバー速度が最も遅いことに着目し
て、各バー先端がクロップシアの上流または下流にある
場合でケース分けして説明している。なお、以下の各ケ
ース１，２，３では、後行バー１２はＲＬ２１に噛み込
んでいるか、あるいはＲＬ２１での圧延を完了している
状態にあるとする。ＲＬ２１に噛み込んでいる状態での
該後行バー１２に対する速度主幹はＲＬ速度であり、該
後行バー１２が乗る前後のテーブルは材料の先進率と後
進率を考慮してＲＬ２１に速度同期して、ＲＬ連動とな
る。一方、ＲＬ２１での圧延を完了している後行バー１
２は、該後行バー１２が乗るテーブル群に対して速度主
幹が設定されてテーブル連動となる。

【００４４】（ケース１）先行バー１１尾端がクロップ
シア４よりも上流にある場合（この場合、後行バー１２
先端はクロップシア４の上流側にある。）、第一次近似
として後行バー１２を可能な最大速度で圧延又は搬送す
る前提で、後行バー先端部のクロップシア４までの“後
行バー先端搬送予測チャート”である関数Ｙ＝ｆ
_top（Ｘ）、Ｘ_cro _p≦Ｘ≦Ｘ_topをクロップシア前の減速
（後記ケース３参照）も考慮して作成する。

【００４５】図７中の関数Ｙ＝ｆ_top（Ｘ）は、後行バ
ー１２先端部のクロップシア４までの“後行バー先端搬
送予測チャート”である。ここで、Ｘ_cropはＦ１とクロ
ップシア４の間の距離、Ｘ_topは後行バー１２先端部の
Ｆ１からの距離である。

【００４６】該“後行バー先端搬送予測チャート”は、
前記１．の２）で説明した後行バー１２先端のトラッキ
ング情報に基づき、例えば約０．１秒毎に計算して更新
される。関数Ｙ＝ｆ_top（Ｘ）と関数Ｙ＝ｆ_tail（Ｘ）
がＸ_crop≦Ｘ≦Ｘ_topの間でバー間時間がＴ_sup秒となる
ように後行バーの現主幹速度を求める。即ち、後行バー
１２の主幹速度を数値上で試行して関数Ｙ＝ｆ
_top（Ｘ）を作成して、上記バー間時間の条件を満たす
現主幹速度を繰り返し法で求める。この繰り返し法は、
数値解析手法で言うLinear Search法でも良いしSecant
法でも良い。そして、このようにして求められた後行バ
ーの主幹速度を設備に設定する。バー間時間Ｔ_su _p秒
は、制御の精度を考慮して、先行バーが後行バーとぶつ
からないように、かつ先行バー尾端をクロップシア４で
切断し、引き続き後行バーの先端を切断できるクロップ
シア４のサイクルタイムを考慮して適宜の時間（例えば
１秒程度）に設定される。

【００４７】（ケース２）後行バー１２先端がクロップ
シア４の下流にある場合（この場合、先行バー尾端はク
ロップシア４の下流にある。）、“先行バー尾端搬送予
測チャート”のＹ＝ｆ_tail（０）なる時間に後行バー１
２先端が（Ｘ_top＋Ｌ_ov）の距離を進むように、“後行
バー先端搬送予測チャート”である関数Ｙ＝ｆ
_top（Ｘ）を０≦Ｘ≦Ｘ_cropの範囲で作成する。

【００４８】該“後行バー先端搬送予測チャート”は、
前記１．の２）で説明で説明した後行バー先端がクロッ
プシア制御用の検出器２７を通過してから以降のメジャ
リングロール２５を用いた後行バー先端のトラッキング
情報に基づき、例えば約０．１秒毎に計算して更新され
る。

【００４９】そして、（Ｘ_top＋Ｌ_ov）／ｆ_tail（０）
なる速度を後行バー１２の速度主幹に設定する。但し、
この場合にＦＳＢ５の最終ローラよりも上流で先行バー
１１と後行バー１２が衝突する場合は、該ローラの直上
で衝突するように、後行バー１２の速度を飽和させるこ
ととする。

【００５０】（ケース３）後行バー１２先端がクロップ
シア４前の先端部切断の為の減速制御領域にある場合
は、該後行バー１２が乗るテーブル速度はその減速制御
シーケンスに従って制御するものとする。

【００５１】上記３つのケース以外の状態に対しては、
各バーは前の時刻の速度制御状態が保持されるものとす
る。実際には、先行バー１１と後行バー１２の連動範囲
の切り分け等の機能もあるが、本質的ではないので詳細
は省く。

【００５２】また、圧延接合用コントローラ２８は、後
行バー１２が先行バー１１と離れ過ぎていて追付きが困
難な時には、仕上圧延機の主幹速度を下げることで、後
行バー１２の先行バー１１への追付きを実現する機能も
有している。

【００５３】以上で圧延接合用コントローラ２８のバー
先端・尾端に対するトラッキング機能と搬送予測機能と
後行バー１２の先行バー１１へ追つかせて重ね合わせる
追いつき制御機能の基本を説明した。圧延接合用コント
ローラ２８の前記機能によって仕上げ圧延の前で先行バ
ーと後行バーの長手方向の重なり部長さを本発明で規定
する所定の長さにして第１仕上げ圧延機２２に通板して
両バーを圧延接合することができる。

【００５４】前記図６に示した制御系を備える完全連続
式熱間圧延装置は、図１に示したレイアウトのホットス
トリップミルの粗圧延機群２、ディレーテーブル３、ク
ロップシア４、ＦＳＢ５及び連続仕上圧延機群６の部分
に配置され、さらに圧延接合されて走行するストリップ
を走行切断するためのフライングシア（図示なし）がコ
イラー前に配置される。

【００５５】次に、前記で説明した制御系を備える完全
連続式熱間圧延機を配したホットストリップミルで完全
連続圧延を行う方法について説明する。

【００５６】加熱炉１から高温スラブ（例えば、厚さ約
２５０ｍｍ、幅は約７００〜２０００ｍｍ、長さは約１
０ｍ）が順次抽出され、該スラブは複数の粗圧延機を備
えた粗圧延機群２で減厚され、スラブ幅とほぼ同じ幅
で、所定厚さ（例えば約３０ｍｍ）のバーとされる。該
バーはディレーテーブル３上を搬送され、クロップシア
４で先端部をバー長手方向にほぼ垂直に矩形断面に切断
される。その後、バー先端部は仕上げデスケーリング装
置（ＦＳＢ）５で脱スケール後仕上げ圧延機群６を通板
される。ここで、バー尾端部は、先端部と同様に矩形断
面にクロップシア４で切断される。

【００５７】その際、前記で説明した圧延接合用コント
ローラ２８の機能によって、仕上げ圧延機で圧延中の先
行バー１１尾端に、後行バー１２先端を第１仕上げ圧延
機２２（Ｆ１）の直前で追つかせ、先行バー１１尾端と
後行バー１２先端を重ねあわせ第１仕上げ圧延機２２に
通板させ、重ねあわせた部分を圧延接合する。

【００５８】上記重ね合わせをＦＳＢ５の最終ロールと
Ｆ１との間で確実に実現するために、ＦＳＢ５の最終ロ
ールは１０ｍｍほどピックアップ（パスラインより上
昇）させておく。また、Ｆ１前では材料表裏面に窒素ガ
スパージを施す。これによって、脱スケールされた先行
バー１１尾端の重ねあわせ面と脱スケールされた後行バ
ー１２先端の重ねあわせ面がいずれも清浄化され、乾燥
されて、接合面が活性な接合面となり、また接合面にお
いて両バーの混合度が大きいため、以降の圧延で破断し
ない良好な接合を実現することができる。

【００５９】重ねあわせ部の長さＬ_ovは、接合強度比を
０．７以上にできる４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、より
好ましくは接合強度比を０．９以上にできる接触弧相当
長（具体的な重なり部長さとしては６５ｍｍ以上１７０
ｍｍ以下）とすることが好ましい。重ね合わせ部の長さ
Ｌ_ovは制御系のバー長手方向位置決め精度を考慮して設
定されるが、前記範囲内でなるべく狭くする方が有利で
ある。

【００６０】仕上圧延機群６を通板されたストリップは
数ｍｍの製品厚のストリップになる。仕上圧延機群６を
出た圧延接合されたストリップは、ランアウトテーブル
７上を走行して水冷却され、コイラー前に設置されたフ
ライングシア（図示なし）で走間切断され、コイラーに
巻き取られる。

【００６１】なお、良好な圧延接合を行う観点から次の
ようにすることが好ましい。すなわち、圧延接合中のＦ
１ロードリレー信号は、Ｆ１荷重信号の微分重みを増す
ことで採取する。これによって圧延接合の際の圧延荷重
の変動に迅速に対処する圧延制御が可能になる。また、
実操業上はＦ１での重ね合わせ部の確実な噛み込みを実
現するために、後行バー先端は約１０％ほどバー厚を薄
くする。これはＲＬ２１のロール間隙を噛み込み後０．
５秒間ほどプリセット計算時よりも小さく設定すること
で実現できる。更に、重ね合わせ部分がＦ１に噛み込む
直前に、１秒間に渡りＦ１ロール間隙指令値を圧下量の
１０％程大きくしてＦ１の過負荷を防ぐこと、より正確
には、重ねあわせ部のＦ１での材料噛み込み角・荷重・
トルク制約を満たすべくスケジュール計算を施して、各
制約を満たす範囲でロール間隙を大きくすることが望ま
しい。

【００６２】更に、ディレーテーブル３上でのバーヒー
タ（図示なし）を用いて、尾端部の温度を高めて接合を
さらに確実なものにしてもよい。

【００６３】本発明の実施に使用するホットストリップ
ミルは、前記で説明したホットストリップミルに限定さ
れない。近年、ディレーテーブル上にシートバーコイラ
ー（別名コイルボックス）を設置して省エネルギーと仕
上げ強圧下を実現するホットストリップミルが設置され
ている。本発明は、シートバーコイラーを設置したホッ
トストリップミルでも実施可能である。即ち、シートバ
ーコイラーから送り出されたバー尾端に、次にシートバ
ーコイラーから送り出されるバーの先端をＦ１の前で追
付かせてＦ１で圧延接合する。このようにしても、前記
で説明したのと同様の効果を奏することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の完全連続式熱
間圧延方法によれば、従来のような特別な溶接装置を必
要とすることなく、簡便な方法で、接合面の単位面積当
りの接合強度を飛躍的に向上し、確実な接合を実現する
ことができる。また、重なり部分が短いため、最終製品
での接合部除去ロスを最少化でき、本来の完全連続式熱
間圧延の利点を享受できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホットストリップミルのレイアウトを示す図。

【図２】先行バーと後行バーの重ね合わせ状況を示す
図。

【図３】先行・後行バーの重なり部が長い場合の圧延状
態を示す図。

【図４】先行・後行バーの重なり部が短い場合の圧延状
態を示す図。

【図５】先行・後行バーの重なり部の長さと接合強度比
との関係を示す特性図。

【図６】本発明の実施の形態の説明に参照した完全連続
式熱間圧延装置の制御系の説明図。

【図７】先行バー尾端がクロップシアよりも上流側にあ
る場合の“先行バー尾端搬送予測チャート”と“後行バ
ー先端搬送予測チャート”を示す図。

【符号の説明】

１加熱炉２粗圧延機群３ディレーテーブル４クロップシア５仕上デスケーリング装置（ＦＳＢ）６連続式仕上圧延機群７ランアウトテーブル８コイラー群１１先行バー１２後行バー１４上作業ロール１５下作業ロール２１粗最終圧延機（ＲＬ）２２第１仕上げ圧延機（Ｆ１）２３圧延機駆動用モータ及び制御装置（Ｍ_R）２４テーブル駆動用モータ及び制御装置（Ｍ_T）２５，２６メジャリングロール２７検出器２８圧延接合用コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者曽谷保博東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者池田恒男東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者関根宏東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4E002 AD04 BD05 CB08 4E067 AA02 BB02 BD02 DA13 DA17 EC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗圧延と仕上圧延の間で圧延中の材料で
ある先行バーの尾端と後行バーの先端とを長手方向に沿
って重ね合わせ、圧延機により接合する完全連続式熱間
圧延方法において、先行バーと後行バーの長手方向の重
なり部の長さを４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすること
を特徴とする完全連続式熱間圧延方法。
【請求項２】粗圧延と仕上圧延の間で圧延中の材料で
ある先行バーの尾端と後行バーの先端とを長手方向に沿
って重ね合わせ、圧延機により接合する完全連続式熱間
圧延方法において、先行バーと後行バーの長手方向の重
なり部の長さを圧延機への噛み込み時のロールバイトの
接触弧相当長にすることを特徴とする完全連続式熱間圧
延方法。