JP2008000804A

JP2008000804A - 金属板の接合方法、及び、連続圧延装置

Info

Publication number: JP2008000804A
Application number: JP2006174747A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Usugi; 敏裕宇杉; Kenji Horii; 健治堀井
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-06-26
Also published as: JP4890120B2

Abstract

【課題】異なる幅の金属板を連続的に圧延することができる金属板の接合方法、及び、連続圧延設備を提供する。
【解決手段】先行する金属板１０の後端の幅を後行する金属板１１の先端の幅に合わせて調整し、又は、後行する金属板１１の先端の幅を先行する金属板１０の後端の幅に合わせて調整し、ほぼ幅のそろった先行する金属板１０の後端と後行する金属板１１の先端とを接合した。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板の接合方法、及び、連続圧延装置に関する。

金属板の接合方法として、従来からレーザー法や誘導加熱法等のような溶接により金属板を接合する方法が知られている。これら溶接による金属板の接合方法では、接合しようとしている２枚の金属板のうち、圧延機内に先に入る金属板（以下、先行材）の後端と、圧延機内に後に入る金属板（以下、後行材）の先端とを突き合わせ、これら先行材の後端と後行材の先端との突き合わせた部分を加熱することにより溶接して接合している。

この他にも、金属板の接合方法として、圧接により金属板を接合する方法も知られている。この圧接による接合方法では、先行材の後端と後行材の先端とを重ね合わせ、上刃物及び下刃物により剪断力を加えて板を切断しながら同時に先行材と後行材とを圧接する特開２００１−２３２４０３号公報や圧延圧接方法が開示されている。

一般に圧延を行う際の圧延の状態は、金属板の先端が圧延機内に入るときと、金属板の後端が圧延機内から出るときが最も不安定になるが、上記の接合方法により先行材と後行材を接合することにより、連続して安定した圧延が可能になる。

特開平１０−１３７８０８号公報特開平５−７９０７号公報ＣＡＭＰ−ＪＳＩＪＶｏｌ．１０（１９９７）−１０９３

しかしながら、接合部が圧延機内を通過する際、先行材と後行材のどちらかの幅が大きいと、図６のように幅の大きい方の金属板２０の角部２１が、Ｅで示すように上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがある。このような問題が発生した場合、金属板の通板性が低下してしまうため金属板は通板に失敗してしまう場合がある。そして、金属板が通板に失敗した場合には復旧のために圧延を長時間中断しなければならない。また、捲れ現象があると、圧延の際に捲れ部分の荷重が局部的に高くなり、ロールに材料が焼きついたり、ロールが局部的に破損する不具合を生じる。

さらに、先行材と後行材の幅の差が大きい場合には、接合部が圧延機内を通過する際、圧延荷重が急変するため、金属板の断面の形状を制御する役割を果たすワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、金属板の板厚を制御する役割を果たす油圧ＡＧＣ（Automatic Gauge Control）シリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更しなければならないが、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまった場合には圧延の状態が不安定になる。

また、図７のように幅に差のある金属板２０，２２を接合した場合は、接合部の断面が急変するために、Ｆで示すように圧延張力による応力集中が幅端部に生ずる。応力集中部の応力が接合強度を超えると破断が生じるが、部分的な破断は断面積の減少による応力増加を招き、遂には接合部全体が瞬時に破断に至る。したがって、接合部に応力集中があると接合部の耐破断許容張力が下がってしまう。

また、上記特許文献２では、先行材と後行材の接合部の端部幅を両方とも変化させているが、幅が狭いほうの金属板の幅を広げる場合、広げることができる幅は小さなものであり、さらに、幅を広げる際の精度も低いという問題がある。

また、誘導加熱接合法の上記非特許文献１では、板幅両端部の低接合強度部が開口して破断することを防止するためには、接合部の低張力圧延、及び、耳伸び形状圧延が有効と記述されている。このように、板幅両端部の低接合強度は圧延条件に制約を加えることになる。この問題に加えて、前述の幅差による板幅端部の応力集中が重なると、破断しないように圧延する難易度が飛躍的に高くなってしまう。

これらのことから、本発明は、異なる幅の金属板を連続的に圧延することができる金属板の接合方法、及び、連続圧延設備を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係る金属板の接合方法は、
先行する金属板の後端の幅を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整し、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整し、
ほぼ幅のそろった先行する金属板の後端と後行する金属板の先端とを接合する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係る金属板の接合方法は、第１の発明に係る金属板の接合方法において、
先行する金属板が後行する金属板よりも幅が広いときは、先行する金属板の後端を後行する金属板の幅に合わせ、
又は、後行する金属板が先行する金属板よりも幅が広いときは、後行する金属板の先端を先行する金属板の幅に合わせる
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係る金属板の接合方法は、第２の発明に係る金属板の接合方法において、一方の幅に合わせた、先行する金属板の後端又は後行する金属板の先端は、同幅部とテーパ部とで構成されることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係る連続圧延装置は、先行する金属板の後端を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整する、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整する幅調整装置としてサイジングプレス又はローラの少なくとも１つを備えたことを特徴とする連続圧延装置。

第１の発明に係る金属板の接合方法によれば、先行材と後行材のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の調整を行うため幅の大きい方の金属板の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。これにより、金属板の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板が通板に失敗することがなくなる。

また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、先行材と後行材の幅の差が大きい場合であっても、ワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、油圧ＡＧＣシリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更する必要がない。これにより、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまうということがなく、安定した圧延を行うことができる。

また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。

また、どのような幅の金属板であっても、また、どのような順番でも連続して圧延することができる。これにより、スケジュールフリーとなり圧延の作業効率が向上し、コストを低減することができる。

第２の発明に係る金属板の接合方法によれば、先行する金属板が後行する金属板よりも幅が広いときは、先行する金属板の後端を後行する金属板の幅に合わせ、又は、後行する金属板が先行する金属板よりも幅が広いときは、後行する金属板の先端を先行する金属板の幅に合わせることにより、先行する金属板と後行する金属板との幅の差が大きい場合にも適用することが可能である。

第３の発明に係る金属板の接合方法によれば、一方の幅に合わせた、先行する金属板の後端又は後行する金属板の先端は、同幅部とテーパ部とで構成されることにより、先行材と後行材の幅を合わせることが容易であり、また、幅合わせの精度も高めることができる。

第４の発明に係る連続圧延装置によれば、先行材と後行材のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の調整を行うため幅の大きい方の金属板の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。これにより、金属板の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板が通板に失敗することがなくなる。

本発明に係る連続圧延装置及び金属板の接合方法の実施例について、図１から図７を用いて説明する。図１は連続圧延装置の模式図、図２は金属板の幅調整を示す平面図、図３は金属板の接合状態の平面図、図４はサイジングプレスによる幅調整を示す平面図、図５はエッジャによる幅調整を示す平面図である。

本実施例で使用する先行する金属板と後行する金属板を接合し連続して圧延を行う連続圧延装置の模式図である図１に基づいて連続圧延装置の構成を説明する。連続圧延装置は、金属板１が流れる方向を基準として見たとき、最上流に加熱炉２を設置し、以下、第１幅調整装置３ａ、粗圧延機４、第２幅調整装置３ｂ、コイルボックス５、接合装置６、仕上げ圧延機７、ストリップシヤ８の順に各装置を設置し、最下流にダウンコイラー９を設置してなる。

以下に連続圧延装置における金属板１の接合方法を説明する。加熱炉２では圧延を行うために金属板１を加熱する。加熱した金属板１は加熱炉２から幅調整装置３へと送られる。

加熱炉２から幅調整装置３ａへと送られてきた金属板１は、幅調整装置３ａで幅を調整される。図２に金属板１の幅調整の一例を示す。点線Ａａで示すように先行材１０の幅よりも後行材１１の幅の方が広い場合、後行材１１の端部の幅が矢印Ａｃ（同幅部）で示す幅になるように幅差を調整し、かつ矢印Ａｂで示すようなテーパ部を設けることにより、後行材１１の先端の角部が折れ曲がることにより通板に失敗することがなくなる。

逆に、後行材１１の幅よりも先行材１０の幅の方が広い場合、先行材１０の後端の幅を調整する。矢印Ａｃで示す同幅部は省略してもよい。幅調整を施した金属板１は幅調整装置３ａから粗圧延機４へと送られる。幅調整装置３ｂにより、金属板１の幅調整を十分に行えるのであれば、幅調整装置３ａでの幅調整を省略してもよい。

幅調整装置３ａから粗圧延機４へと送られてきた金属板１は、粗圧延機４で圧延される。このとき、金属板１の板厚を接合装置６で接合や仕上げ圧延機７で圧延できるような板厚に粗圧延する。金属板１の板厚を薄くするために必要に応じて粗圧延機４を１台又は複数台設置してもよいが、金属板１の板厚を薄くする必要が無い場合には粗圧延機４は設置しなくてもよい。圧延を施した金属板１は、粗圧延機４から幅調整装置３ｂへと送られる。

粗圧延機４から幅調整装置３ｂへと送られてきた金属板１は、幅調整装置３ａと同様に、幅調整装置３ｂで幅を調整される。つまり図２に示すように、点線Ａａで示すように先行材１０の幅よりも後行材１１の幅の方が広い場合、後行材１１の先端と先行材１０の後端の幅差が接合装置６において接合したときに、後行材１１の先端の角部が折れ曲がることにより通板に失敗することがないように角部を矢印Ａｂで示すようなテーパ状にし、かつ端部の幅が矢印Ａｃで示す幅になるように幅差を調整する。

逆に、後行材１１の幅よりも先行材１０の幅の方が広い場合、先行材１０の後端の幅を調整する。矢印Ａｃで示す同幅部は省略してもよい。幅調整装置３ｂは１台又は複数台設ける。幅調整を施した金属板は幅調整装置３ｂからコイルボックス５へと送られる。幅調整装置３ａで金属板１の幅調整を十分に行ったのであれば、幅調整装置３ｂでの幅調整を省略してもよい。

コイルボックス５へと送られてきた金属板１は、コイルボックス５で巻き取られてコイルとされる。コイルボックス５で巻き取られたコイルは、その後展開され、展開された金属板１は接合装置６へと送られる。

コイルボックス５から接合装置６へと送られてきた金属板１は、接合装置６で接合される。図３に金属板１の接合の一例を示す。後行材の先端と先行材の後端とをＢに示すように接合する。接合の方法は溶接による接合方法でも圧接による接合方法等でもよい。接合装置６で接合された金属板１は、接合装置６から仕上げ圧延機７へと送られる。

接合装置６から仕上げ圧延機７へと送られてきた金属板１は、仕上げ圧延装置７で仕上げ圧延される。仕上げ圧延機７は１台又は複数台設置する。仕上げ圧延機７で圧延された金属板１は、仕上げ圧延機７からダウンコイラー９へと送られる。

仕上げ圧延機７からダウンコイラー９へと送られてきた金属板１は、ストリップシヤ８により適当な長さに切断された後、ダウンコイラー９で巻き取られてコイルとされる。

本実施例では幅調整装置３ａを加熱炉２と粗圧延機４との間、幅調整装置３ｂを粗圧延機４とコイルボックス５との間に設置したが、金属板１の幅調整を十分に行えるのであれば必要に応じて、加熱炉２と粗圧延機４との間にある幅調整装置３ｂを設置しても良い。又は、粗圧延機４とコイルボックス５との間にある幅調整装置３ｂのどちらか一方のみを設置すればよい。また、幅調整装置３ａ又は幅調整装置３ｂを設置する場所についても金属板１の幅調整を十分に行えるのであれば連続圧延装置のどの場所に設置してもよい。

また、先行材と後行材の幅の差が大きい場合であっても、ワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、油圧ＡＧＣシリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更する必要がない。このため、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまうということがなく、安定した圧延を行うことができる。

また、どのような幅の金属板であってもどのような順番でも連続して圧延することができる。このため、スケジュールフリーとなり圧延の作業効率が向上し、コストを低減することができる。

本実施例では幅調整装置としてサイジングプレスを用いた。図４にサイジングプレスによる幅調整の一例を示す。サイジングプレスとは金属板１の幅方向に矢印Ｃで示すような往復運動が可能な金型１２を用いて、金属板１の幅を調整する装置であり、従来は金属板１の幅を先端から後端まで全域にわたって調整するために用いられている。

一般的にサイジングプレスで用いられている金型１２の形状は幅圧下時の荷重を減らすため矢印Ｄａで示すようなテーパ面を有している。このため、従来全域にわたって行っている幅圧下を後行材１１の前端又は先行材１０の後端にだけに幅圧下を行うことで、金属板１の角部を矢印Ｄｂで示すようなテーパ状に幅調整することができる。

本実施例により、先行材１０の後端又は後行材１１の先端の幅の調整を行い、かつ、幅を調整した部分をテーパ状に形成することができるため、先行材１０と後行材１１のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の大きい方の金属板１の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。

これにより、金属板１の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板１が通板に失敗することがなくなる。
また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。
また、従来使用しているサイジングプレスを用いることにより、本実施例を適用した場合でもコストを抑制することができる。

本実施例では幅調整装置としてエッジャを用いた。図５にエッジャによる幅調整の一例を示す。エッジャとは金属板１の幅方向に往復運動が可能なローラ１３を用いて、金属板１の幅を調整する装置であり、従来は金属板１の幅を全域にわたって調整するために用いられている。

図５では幅調整の様子を理解し易いように金属板１の動きに沿ったローラ１３の動きを点線で示したが、実際にはローラ１３は矢印Ｈで示すような幅方向にしか動作しない。従来全域にわたって行っている幅圧下を後行材１１の前端又は先行材１０の後端にだけ幅圧下を行うことで金属板１を矢印Ｄｃで示すようなテーパ状に幅調整を行うことができる。また、金属板１を切断するためのシャー（図示せず）を用いて余分な部分を切断してからローラ１３で幅調整を行ってもよい。

これにより、金属板１の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板１が通板に失敗することがなくなる。また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。
また、従来使用しているエッジャを用いることにより、本実施例を適用した場合でもコストを抑制することができる。

ここで、前述のサイジングプレスやエッジャは、先行材の後端や後行材の先端の幅調整だけに用いるのではなく、通常の全長幅調整も行っている。

本発明は異なる幅の金属板を連続的に圧延する場合に高い効果を奏する。

連続圧延装置の模式図である。金属板の幅調整を示す平面図である。金属板の接合状態の平面図である。サイジングプレスによる幅調整を示す平面図である。エッジャによる幅調整の平面図である。金属板の捲れ現象を示す平面図である。幅急変部のある金属板の応力分布を示す平面図である。

符号の説明

１金属板
３幅調整装置
６接合装置
１０先行材（先行する金属板）
１０ａ先行材後端
１１後行材（後行する金属板）
１１ａ後行材先端
１２金型（サイジングプレス）
１３ローラ

Claims

先行する金属板の後端の幅を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整し、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整し、
ほぼ幅のそろった先行する金属板の後端と後行する金属板の先端とを接合する
ことを特徴とする金属板の接合方法。
請求項１に記載の金属板の接合方法において、
先行する金属板が後行する金属板よりも幅が広いときは、先行する金属板の後端を後行する金属板の幅に合わせ、
又は、後行する金属板が先行する金属板よりも幅が広いときは、後行する金属板の先端を先行する金属板の幅に合わせる
ことを特徴とする金属板の接合方法。
請求項２に記載の金属板の接合方法において、
一方の幅に合わせた、先行する金属板の後端又は後行する金属板の先端は、同幅部とテーパ部とで構成される
ことを特徴とする金属板の接合方法。
先行する金属板の後端を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整する、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整する幅調整装置としてサイジングプレス又はローラの少なくとも１つを備えた
ことを特徴とする連続圧延装置。