JP2018027556A - 連続熱間圧延における通板方法及び熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】仕上圧延にて接合部が破断することなく連続熱間圧延を行うことが可能な通板方法および熱延鋼帯の製造方法を提供する。
【解決手段】連続熱間圧延ラインの仕上圧延機７の入側で先行鋼片Ｓ１の尾端と後行鋼片Ｓ２の先端とを接合したのち、該接合により形成された接合部αが仕上圧延機７を通過する際に、仕上圧延機の全５〜７個のスタンドのうち１つ以上のスタンドについて、圧下位置を一定とすること、ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、ルーパートルクを一定とすること、およびルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することの少なくとも何れか１つを実施する仕上圧延工程を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続熱間圧延ラインで鋼板を製造するための通板方法及び熱延鋼帯の製造方法に関する。

従来、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片と後行鋼片とを接合する方法としては、例えば、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置して、この状態で誘導加熱装置によって先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを急速加熱し、次いで、加熱された先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧（アップセット）接合する方法が知られている。

しかしながら、大気雰囲気中で接合を行う際に、鋼中にＣｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等のように鋼の融点（１４００〜１６００℃）よりも高い融点の酸化物（例えば、Ｃｒ酸化物：融点約２０００℃）を生成する成分を含むステンレス鋼や高張力鋼等については、誘導加熱時に接合面に生成されるこれらの酸化物が、アップセット後も接合部に固相として残って接合強度を著しく低下させ、後工程の仕上圧延にて接合部が破断する等の問題が生じる。

この問題に対し、加熱工程で、誘導加熱装置を用いて先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度を鋼片の液相線温度以上にする方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、鋼片をクランプにて挟圧支持する時点で、その支持領域の板幅方向に沿う温度分布を、定常域の圧延において得られる板厚分布と同一の板厚分布となるように調整する方法が開示されている（特許文献２参照）。これにより、アップセット時に鋼片を支持装置（クランプ）で固定しても、クランプと接触している部分の温度低下を防止し、接合部の破断を抑制することが可能になる。

特開２０００−２７１６０５号公報 特開平７−８８５０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法によれば、発生する誘導電流が鋼片のコーナー部（幅端部）においては流れにくいために、接合予定部の温度（鋼片の板幅方向の温度）が幅端部に近いほど昇温度合いが小さくなり、鋼片の押圧に際して接合予定部を全域にわたって接合できないという問題がある。

また、特許文献２に記載の方法は、クランプと接触する低温部に起因した圧延不安定を防止する方法であり、接合部分が著しく高温となっている場合には適用できない。

このように、従来技術は、連続熱間圧延における接合部の破断を防止するための技術としては十分であるとは言えず、改良することが希求されていた。

本発明は、かかる不都合を解消するためになされたものであり、仕上圧延にて接合部が破断することなく連続熱間圧延を行うことが可能な通板方法及び該通板方法を用いた熱延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を鑑み、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機内における板厚制御方法やルーパー制御方法を改良することに着目した。具体的には、従来の熱間圧延では、各スタンドにおいて圧下位置を調整することにより、各スタンド出側の板厚を目標の板厚にする板厚制御（ＡＧＣ）が行われており、このＡＧＣとしては、各スタンド出側の板厚を推定するゲージメータＡＧＣ（絶対値ＡＧＣと呼ばれることもある）または各スタンド出側の板厚を直接測定するモニターＡＧＣ等が挙げられる。さらに、各スタンド間には、ルーパーと呼ばれる、圧延の伸び率の変化に伴うスタンド間の板長の変動の緩衝装置が設置されていて、圧延の伸び率の変化により位置が上下する。このルーパーは、通常は張力によって制御されている。

本発明者らは、この従来の熱間圧延において、加熱された接合部近傍は、その前後に比べて高温のまま仕上圧延機内を通板されるため、その部分だけ変形抵抗が低く、圧延荷重が低下しやすいことに着目した。

そして、従来のゲージメータＡＧＣ等の板厚制御では、荷重が低下すると圧下位置（ロールギャップ）を開くように動作し、これにより、後行鋼片（後行材先端）の相対的に温度の低い部分が通過すると、先行鋼片（先行材後端）の相対的に温度が低い部分に比べて、荷重が低く、板厚は大きくなってしまうことを知見した。すなわち、接合部での圧延制御が影響して、その後圧延されることになる後行鋼片の圧延が先行鋼片に比べて不十分になること、板厚が大きくなる（圧下率・伸び率が小さくなる）ことにより、圧延機出側の張力が増大することを知見した。

一方、連続熱間圧延において、加熱せずに接合する方法を採った場合には、上記と逆のことが起こり、後行鋼片の圧延後の板厚が小さくなる（圧下率・伸び率が大きくなる）ことにより、圧延機出側の張力が減少する。

また、荷重やロールギャップの変動が起きると、圧延の伸び率も変動しルーパー高さも大きく変動する。そして、荷重や張力の変動により、接合部で、圧延中に破断が発生しやすくなることを知見した。

このような知見に基づいて、本発明者らは、仕上圧延において、接合部に対して特定の制御を実施して、接合部の破断を防止する方法を考案した。

上記の検討を踏まえ完成した本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを接合したのち、
該接合により形成された接合部が前記仕上圧延機を通過する際に、前記仕上圧延機の全５〜７個のスタンドのうち１つ以上のスタンドについて、圧下位置を一定とすること、ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、ルーパートルクを一定とすること、及びルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することの少なくとも何れか１つを実施する仕上圧延工程を含むことを特徴とする、
連続熱間圧延における通板方法。
［２］前記仕上圧延工程の前に、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置し、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを加熱する加熱工程と、
該加熱工程で加熱された前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程と、を含む、
前記［１］に記載の連続熱間圧延における通板方法。
［３］前記加熱工程で前記先行鋼片及び前記後行鋼片の各接合面の全幅に対して５０〜１００％の幅範囲の温度が鋼片の液相線温度以上になるまで加熱し、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを溶融させ、
前記接合工程におけるアップセット量を、前記先行鋼片の最大溶融深さと前記後行鋼片の最大溶融深さとの和に対して１．１〜７．０倍とすることを特徴とする、
前記［２］に記載の連続熱間圧延における通板方法。

ここで、溶融深さとは、図７に示す、各鋼片における、加熱により液相線温度以上となり溶融した範囲の圧延方向長さのことであり、最大溶融深さとは、図８に一例を示す、接合面内全体（全幅・全厚）での溶融深さの最大値のことである。

また、アップセット量とは、接合工程における圧延方向の鋼片の押し込み量（先行鋼片の尾端の接合面と後行鋼片の先端の接合面との距離がゼロになった状態（２つの面がぴったり合わさった状態）からの押し込み量）のことである。アップセット量は、先行鋼片と後行鋼片との相対的な距離によるので、先行鋼片と後行鋼片とのそれぞれの押し込み量の和とする。そのアップセット量の範囲内の値となる条件であれば、先行鋼片と後行鋼片のそれぞれの押し込み量は任意に決めることが出来る。例えば、先行鋼片は押し込まず（動かさず）に、後行鋼片のみを所望のアップセット量で押し込んでもよい。

［４］前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の連続熱間圧延における通板方法を用いることを特徴とする、
熱延鋼帯の製造方法。

本発明によれば、仕上圧延にて接合部が破断することを防止できる。

連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上圧延機の第１スタンドまでの設備配列を示す概略図である。 仕上圧延機の構成の一例を示す模式図である。 接合装置の概略断面図である。 誘導加熱装置の概略図である。 交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説明図である。 接合界面の温度分布を示すグラフ図である。 溶融深さの定義を説明するための図である。 最大溶融深さの定義を説明するための図である。 溶融深さの分布を示すグラフ図である。 接合部の接合部熱間引張強度の分布を示すグラフ図である。 アップセット量／最大溶融深さと接合部強度との関係を示すグラフ図である。

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上圧延機の第１スタンドまでの設備配列を示す概略図である。図１において、符号１は粗圧延機から出た板材を巻き取るコイルボックス、符号２はコイルボックス１から巻き出された先行鋼片Ｓ１の尾端及び後行鋼片Ｓ２の先端を切断するクロップシャー、符号３は先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の切断面（接合面）同士を接合する接合装置、符号４はレベラー、符号５ａ〜５ｃはピンチロール、符号６は脱スケール装置、符号７は仕上圧延機である。

図２は、仕上圧延機７のより詳細な構成を説明するための図である。仕上圧延機７は、図１に示すように、先行鋼片Ｓ１と後行鋼片Ｓ２とを接合した後に、脱スケール等を施して得られる鋼板を圧延する。

図２では、前段側の３つのスタンドのみを示している（図中では、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のみを示す。）が、本発明においてスタンドの数は限定されず、仕上圧延機７は、例えば、５〜７個のスタンドを有する。仕上圧延機７の各スタンドには、油圧により圧下位置（ロールギャップ）を制御する油圧圧下装置７１、圧延荷重を測定するロードセル７２、接合された鋼板を噛み込ませる上ワークロール７３および下ワークロール７４、上ワークロール７３を上方向から支持する上バックアップロール７５、ならびに下ワークロール７４を下方向から下バックアップロール７６が設けられる。また、各スタンド間には、ルーパー７７が設置されており、スタンド間に張力変動が発生した場合には、ルーパー７７が上下することで張力変動が緩和される。また、図２中では省略しているが、接合部αが仕上圧延機７を通過するタイミングはトラッキング演算により推定されている。

圧延中は、ロードセル７２により計測された圧延荷重と油圧圧下装置７１のロールギャップ設定値から、仕上圧延機７出側の直下の推定板厚であるゲージメータ板厚が計算され、該板厚が目標板厚となるように、油圧圧下装置７１によりロールギャップが変更される。

本発明では、後述するように、接合部αが仕上圧延機７の各スタンドを通過する際に、仕上圧延工程で特定の処理を実施することで、接合部αの強度が低下することを防止し、接合部αの破断を防止できる。

次に、本発明では特に限定されないが、接合装置３、誘導加熱装置１０の具体的な構成の一例について、図３〜５を参照しながら説明する。

図３は、接合装置３の概略断面図である。接合装置３は、図３に示すように、クロップシャー２によって後端のクロップが切り落とされた先行鋼片Ｓ１及び先端のクロップが切り落とされた後行鋼片Ｓ２の各切断端を接合面同士が互いに非接触で対向配置されるように把持する左右のクランプ装置８、９と、該クランプ装置８、９によって把持された先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の各切断端を加熱する誘導加熱装置１０と、クランプ装置８をクランプ装置９側に押圧移動させて誘導加熱装置１０によって加熱された先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の各切断端の接合面同士を突き合わせてアップセット接合して接合部αを形成する押圧シリンダ１１と、該アップセット接合時に先行鋼片Ｓ１と後行鋼片Ｓ２とが上下方向にずれることを防止する目違い防止板２０とを有する。

なお、接合装置３は、ライン方向に沿って所定長さだけ延在するレール１９（図１も参照）上を走行可能な台車１７上に設置されている。また、台車１７の走行可能範囲に設置される鋼片搬送用テーブルローラ１８は昇降式のテーブルローラとなっており、接合装置３の位置に相当する搬送用テーブルローラ１８は台車１７により押し下げられるようになっている。接合装置３をこのような構成とすることにより、鋼片の搬送を停止させることなく先行鋼片Ｓ１と後行鋼片Ｓ２との接合を行うことができる。

図４は、誘導加熱装置１０の概略図である。誘導加熱装置（高周波誘導加熱装置）１０は、先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の各切断端の板厚方向に交番磁界を貫通させるためのものである。図４に示すように、誘導加熱装置１０は、先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の各切断端の上下に配設された一対の磁極芯１３と、これらの磁極芯１３に上下方向に連続して巻回されたコイル１４と、電源１５とを備える。

図５は、交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説明図である。上記の構成の誘導加熱装置１０を用いて、図５に示すように、先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の各切断端の板厚方向に交番磁界を貫通させることにより、各切断端に渦電流が発生して接合面同士が優先的に加熱されるようになっている。なお、本実施形態では、加熱・接合処理を鋼片の走行と同期させるいわゆるトランスバース方式の接合装置３を採用したが、接合装置３を停止した状態で加熱・接合処理を行う場合には、図１に破線で示すライン速度調整ルーパー装置１６を用いる。

ここで、本発明では、先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の鋼種については特に限定されず、例えば、先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の内の少なくとも一方が鋼の融点（１４００〜１６００℃）よりも高い融点の酸化物を生成する元素を１質量％以上含有する鋼種とすることができる。鋼の融点よりも高い融点の酸化物とは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等の酸化物（例えば、Ｃｒ酸化物：融点約２０００℃）のことを指す。

本発明の連続熱間圧延における通板方法では、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機７（図２再参照）の入側で先行鋼片Ｓ１の尾端と後行鋼片Ｓ２の先端とを接合したのち、該接合により形成された接合部が仕上圧延機７を通過する際に、仕上圧延機の連続する全５〜７個のスタンドのうち１つ以上のスタンドについて、（１）圧下位置を一定とすること（板厚制御をオフとすること）、（２）ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること（ロールギャップをホールドすること）、（３）ルーパートルクを一定とすること（ルーパー制御をオフとすること）、及び（４）ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御すること（ルーパー高さをホールドすること）の少なくとも何れか１つを実施する仕上圧延工程を含むことを特徴とする。

従来のように、仕上圧延工程における仕上圧延機の全５〜７個のスタンドのうち１つ以上のスタンドで、上記の（１）〜（４）のプロセスのいずれも経ない場合について説明すると、まず、例えば液相線以上の温度まで加熱された接合部αは接合後も前後の部分に比べて高温となっているために変形抵抗が低くなる。そして、接合部αが仕上圧延機７のスタンドを通過する際、急激な荷重低下（板厚減少）とともに張力低下が発生する。そのため、板厚制御としては、油圧圧下装置７１がロールギャップを開く動作を開始し、ルーパー位置は上昇する。そして、ロールギャップ解放後は、後行鋼片Ｓ２の先端部で鋼片温度が低温になるため、荷重は増加（板厚増加）し、張力が増加する。その際、高温でかつ過薄となった接合部αがスタンド間に存在するため、張力の急激な増加により破断しやすくなる。

これに対し、本発明では、仕上圧延機７を通過している接合部αにおける荷重や張力の変動を考慮し、仕上圧延機の全５〜７個のスタンドのうち１つ以上のスタンドで、上記の（１）圧下位置を一定とすること、（２）ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、（３）ルーパートルクを一定とすること、及び（４）ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することの少なくとも何れか１つを実施する仕上圧延工程を経ることで、接合部αが破断することを防止できる。

なお、（１）圧下位置を一定とすることとは、鋼片の接合部αが仕上げ圧延機を通過する際に板厚制御をオフにし圧下位置を一定とすることを指す。

また、圧下位置が一定であっても、変形抵抗が低いものを圧延する際にはロールギャップは狭くなり、逆に変形抵抗が高いものを圧延する際にはロールギャップは広くなる場合がある。これに対し、（２）ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御することとは、鋼片の接合部αが仕上げ圧延機を通過する際の圧下位置を、変形抵抗が変わってもロールギャップが一定になるように制御することを指す。

また、（３）ルーパートルクを一定とすることとは、鋼片の接合部αがルーパーを通過する際にルーパートルク制御をオフにし、ルーパートルクを一定とすることを指す。

また、ルーパートルクが一定であっても、圧延の伸び率が大きくなるとスタンド間の板長が長くなるためにルーパーが上昇し、逆に圧延の伸び率が小さくなるとルーパーが下降する場合がある。これに対し、（４）ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することとは、鋼片の接合部αがルーパーを通過する際のルーパー高さについて、圧延の伸び率が変わってもルーパー高さが一定になるように制御することを指す。

なお、鋼片における接合部α以外の領域の仕上圧延方法については、特に限定されず、板厚や鋼種等に応じて適宜設定できる。

ここで、上記の仕上圧延工程における接合部αに対する処理は、仕上圧延機７の少なくとも１つのスタンドで実施すればよく、特に、板厚や板温の偏差が大きい最初の１スタンドを含む１つ以上のスタンドで実施することが好ましい。

また、上記の仕上圧延工程で実施される、（１）圧下位置を一定とすること、（２）ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、（３）ルーパートルクを一定とすること、および（４）ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することのうち、（１）が最も効果的であり、続いて（２）（３）（４）の順に効果的である。さらに、（１）と（３）を組み合わせて使用することが好ましい。

このとき、特に、前段ほど板厚や温度の偏差が大きいため、（１）と（２）の処理は、最初の１スタンド（第１スタンド）で実施し、（３）と（４）の処理は、最初の１スタンドと２スタンドとの間で実施することが好ましい。

また、圧下位置を一定とするのは、トラッキングによる接合部αの噛み込み予測タイミングの前後２秒とすることが好ましく、より好ましくは前後０．５秒である。圧下位置を一定とすることを噛み込み前後２秒よりも長く時間を延ばすと歩留まりの低下を引き起こしやすくなる。一方、圧下位置を一定とすることを噛み込み前後０．５秒よりも短くすると、トラッキング精度が低下した場合、接合部前後の変動が残っている部分で制御を行ってしまいやすくなる。一定とする圧下位置は、トラッキングによる接合部αの噛み込み予測タイミングの上記の前２秒または前０．５秒の圧下位置、または従来の圧延データから事前に決めた圧下位置にすることが好ましい。

また、ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御することとしては、同様に噛み込み予測タイミングの前後２秒とすることが好ましく、より好ましくは前後０．５秒である。一定とするロールギャップは、トラッキングによる接合部αの噛み込み予測タイミングの上記の前２秒または前０．５秒のロールギャップ、または従来の圧延データから事前に決めたロールギャップにすることが好ましい。

ルーパートルクを一定とするのも、噛み込み２秒前から噛み込み２秒後まで、さらに好ましくは噛み込み前後０．５秒とすると良い。ルーパートルクを一定とすることを噛み込み前後２秒よりも長く時間を延ばすと歩留まりの低下を引き起こしやすくなる。一方、ルーパートルクを一定とすることを噛み込み前後０．５秒よりも短くすると、トラッキング精度が低下した場合、接合部前後の変動が残っている部分で制御を行ってしまいやすくなる。一定とするルーパートルクは、トラッキングによる接合部αの噛み込み予測タイミングの上記の前２秒または前０．５秒のルーパートルク、または従来の圧延データから事前に決めたルーパートルクにすることが好ましい。

また、ルーパー高さを一定とするタイミングとしては、噛み込み予測タイミングの前後２秒とすることが好ましく、より好ましくは前後０．５秒である。一定とするルーパー高さは、トラッキングによる接合部αの噛み込み予測タイミングの上記の前２秒または前０．５秒のルーパー高さ、または従来の圧延データから事前に決めたルーパー高さにすることが好ましい。

また、本発明の通板方法は、上記の仕上圧延工程の前に、先行鋼片Ｓ１の尾端と後行鋼片Ｓ２の先端とを互いに非接触で対向配置し、先行鋼片Ｓ１の尾端と後行鋼片Ｓ２の先端とを加熱する加熱工程と、該加熱工程で加熱された先行鋼片Ｓ１の尾端と後行鋼片Ｓ２の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを含むことが好ましい。

また、加熱工程では、先行鋼片Ｓ１及び後行鋼片Ｓ２の各接合面における幅方向５０〜１００％の範囲の温度が鋼片の液相線温度以上になるまで加熱し、先行鋼片Ｓ１の尾端と後行鋼片Ｓ２の先端とを溶融させ、接合工程におけるアップセット量を、先行鋼片Ｓ１の最大溶融深さと後行鋼片Ｓ２の最大溶融深さの和に対して１．１〜７．０倍とすることが好ましい。

次に、加熱工程と接合工程のこれらの特徴について、図６〜図１２を参照しながら順に説明する。

まず、加熱工程の特徴について説明する。

図６は、加熱時間を３秒、４秒、５秒または６秒とし、他の条件（入熱量）は同一にして加熱した場合の１．５質量％Ｓｉ鋼の加熱完了時の鋼片長手方向の温度分布を示す。

ここで、図６に示す温度分布は、鋼板（鋼片）全厚をｔとしたとき、板厚方向に鋼板表面からｔ／２位置での温度分布である。また、板幅は１０００ｍｍである。図６に示すように、接合界面の温度について、幅中央付近は液相線温度以上となりやすいが、幅端部は液相線温度未満である。接合界面の温度が液相線温度未満である条件では、アップセット後に接合部に鋼の融点よりも高い融点のＳｉ酸化物が固相として残って接合強度を著しく低下させ未接合部となる。

図６中の加熱時間が３秒の場合のように、板幅に対する幅端部の未接合部の割合が大きい場合（鋼の液相線温度以上に加熱する領域を板幅に対し５０％未満とした場合）は、後工程の仕上圧延において接合部に張力が集中し、接合部が分離する可能性がある。これに対し、加熱時間をより長くし、鋼の液相線温度以上に加熱する領域を板幅に対し５０％以上とした場合は、未接合部の割合が低いため、後述するように接合工程においてアップセット量を最大溶融深さの１．１〜７．０倍とすることで、例えば、７スタンドからなる仕上圧延機により板厚２ｍｍまで圧延を施しても、接合部が分離することなく良好な連続圧延を継続できる。

なお、本発明では、鋼の液相線温度以上となる領域については、電磁−熱伝導連成有限要素法解析により計算することができる。この電磁−熱伝導連成有限要素法解析は、汎用計算ソフトＪＭＡＧを使用し、対象とするシートバー、コイル、磁極芯をモデル化し、シートバーの寸法及び接合面間隙、鋼の電気抵抗、比熱、熱伝導率、密度及び比透磁率、コイル・磁極芯の寸法及びシートバーとの相対的な位置関係、並びに加熱条件（加熱時間、投入電力及び周波数）を適宜設定して行うことができる。

また、本発明では、先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の全幅に対して５０〜１００％の幅範囲の温度を鋼片の液相線温度以上になるまで加熱するために、加熱条件として加熱時間を調整する例を示したが、かかる例に限定されず、投入電力、周波数等を調整する方法を採用してもよい。

以上、本発明では、加熱工程において、全幅に対して５０〜１００％の幅範囲の温度が鋼片の液相線温度以上になるまで加熱することが好ましい。より好ましくは、加熱を行う範囲は、全幅に対して７０〜１００％であり、さらに好ましくは、８５〜１００％である。

次に、接合工程の特徴について説明する。

アップセット量を上記の和と等しくした場合、液相線温度以上に加熱されていない幅端部が、幅端部近傍のアップセットを阻害し、接合強度を著しく低下させ、後工程の仕上圧延において接合部が分離する。

これに対し、アップセット量を上記の和の１．１倍とした場合、全幅にわたり十分にアップセットが施され、例えば、７スタンドからなる仕上圧延機により板厚２ｍｍまで圧延を施しても、接合部が分離することなく良好な連続圧延を継続できる。

ここで、図７および図８を参照する。図７は、溶融深さの定義を説明するための図であり、図８は、最大溶融深さの定義を説明するための図である。溶融深さとは、図７に示す、各鋼片における、加熱により液相線温度以上となり溶融した範囲の圧延方向長さのことであり、最大溶融深さとは、図８に一例を示す、接合面内全体（全幅・全厚）での溶融深さの最大値のことである。

また、アップセット量とは、接合工程における圧延方向の鋼片の押し込み量（先行鋼片の尾端の接合面と後行鋼片の先端の接合面との距離がゼロになった状態（２つの面がぴったり合わさった状態）からの押し込み量）のことである。アップセット量は、先行鋼片と後行鋼片の相対的な距離によるので、先行鋼片と後行鋼片のそれぞれの押し込み量の和とする。そのアップセット量の範囲内の値となる条件であれば、先行鋼片と後行鋼片のそれぞれの押し込み量は任意に決めることが出来る。例えば、先行鋼片は押し込まず（動かさず）に、後行鋼片のみを所望のアップセット量で押し込んでもよい。

このアップセット量と、先行鋼片Ｓ１の最大溶融深さと後行鋼片Ｓ２の最大溶融深さとの和との関係について詳細に説明する。図９は、図６に示した条件と同様の条件で加熱した場合の加熱完了時の板厚中心部の溶融深さの分布を示した図である。

図９に示すように、加熱時間の増加に伴い、溶融深さは大きくなり、加熱時間を６秒としたときの上記の和は１２．４ｍｍである。そして、図１０では、このように加熱時間を６秒として加熱した後に、アップセット量を１２．４ｍｍ（最大溶融深さの和の１．０倍）として鋼片を接合した場合、及びアップセット量を１３．７ｍｍ（最大溶融深さの和の約１．１倍）として鋼片を接合した場合の板幅方向の各位置での接合部強度を示す。本発明者らは、図１０に示すように、アップセット量の増加に伴い、接合部強度が大きく増加する点に着目し、鋭意検討した。

図１１では、板幅１２００ｍｍの接合部において、板幅中央から３５０ｍｍの箇所における接合部熱間引張強度（加熱温度：１０００℃）を示す。図１１から明らかなように、アップセット量を最大溶融深さの和の１．１倍以上にすることにより、接合部強度が急激に向上し、母材の強度の８０％以上の接合部強度が得られることを、本発明者らは知見した。一方、アップセット量が最大溶融深さの和の７．０倍を超えると、その強度は飽和し、かえって座屈が発生しやすくなることも知見した。

よって、本発明では、接合工程において、アップセット量を、先行鋼片Ｓ１の最大溶融深さと後行鋼片Ｓ２の最大溶融深さとの和の１．１〜７．０倍とすることが好ましい。より好ましくは、１．３〜７．０倍である。

なお、本実施形態では、接合工程における押圧力については特に限定されない。

以上説明したように、本発明では、後工程の仕上圧延にて接合部が破断することを防止できる。

また、本発明の熱延鋼帯の製造方法では、上述した連続熱間圧延における通板方法を用いれば、他の製造条件については、従来公知の条件を採用し、鋼種や鋼の形状に応じて適宜設定することができる
なお、上記説明では、１．７％Ｓｉ鋼のみを例に挙げたが、鋼組成として、Ｃの場合最大１．２質量％、Ｓｉの場合最大４．０質量％、Ｍｎの場合最大６．２質量％、Ｃｒの場合最大３５．０質量％、Ｔｉの場合最大０．５質量％、Ａｌの場合最大０．５質量％、Ｐの場合最大０．５質量％、Ｓの場合最大０．４質量％、Ｎｉの場合最大２５．０質量％、Ｍｏの場合最大１．０質量％、Ｖの場合最大０．５質量％含有していても、同様の条件で、接合部が分離することなく仕上げ板厚２ｍｍまで良好な連続圧延を継続可能である。

以下、実施例に基づき、本発明について説明する。

先行鋼片、後行鋼片としてそれぞれ幅１２５０ｍｍ、厚み３０ｍｍになるシートバー（１．５質量％Ｓｉ鋼）を図１に示した連続熱間圧延ラインに供した。先行鋼片および後行鋼片としては、質量％で、Ｓｉ：１．５％、Ｃ：０．１２％、Ｍｎ：２．０％、Ｃｒ：０．１％を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有するものを用いた。

また、接合装置３内で先行シートバーと後行シートバーの各接合面を５ｍｍの間隙を隔てて対向配置した後、誘導加熱装置１０（幅方向の寸法１３００ｍｍ、長手方向の寸法２４０ｍｍ）によって各接合面を加熱した。このときの加熱条件は投入電力が１０００ｋＷ、周波数１０００Ｈｚである。

加熱時間、アップセット量について数条件実施した結果を表１に示す。鋼の液相線温度以上となる領域については、電磁−熱伝導連成有限要素法解析により計算した結果を表１に示す。

この電磁−熱伝導連成有限要素法解析では汎用計算ソフトＪＭＡＧを使用しており、シートバー、コイル、磁極芯をモデル化している。当モデルにおいて、シートバーの寸法および接合面間隙は前述の当実施例と同等の寸法とし、物性値については１．５質量％Ｓｉ鋼の物性値（電気抵抗・比熱・熱伝導率・密度・比透磁率）を使用した。具体的には、電気抵抗：１２５μΩ・ｃｍ、比熱：３５０Ｊ／ｋｇ／ｄｅｇＣ、熱伝導率：３０Ｗ／ｍ／ｄｅｇＣ、密度：７８５０ｋｇ／ｍ^３、比透磁率：８とした。コイル・磁極芯の寸法及びシートバーとの相対的な位置関係は、当実施例にて使用の接合機と同等としており、加熱条件（投入電力・周波数）は当実施例と同等としている。

引き続き接合面同士を突き合わせて押圧シリンダ１１によって押圧力３．４ｋｇ／ｍｍ^２で押圧して接合を完了させた。

接合完了後、仕上圧延機の７スタンドミルにより板厚２ｍｍまで２０回の接合・圧延を施した。その際に、各試験で、表１に示す接合部における、（１）圧下位置、（２）ロールギャップ、（３）ルーパートルク、および（４）ルーパー高さの調整は以下のようにした。

（１）圧下位置
「一定」：板厚制御をオフにし、圧下位置を一定とすること
「板厚制御」：板厚制御をオンにすること
（２）ロールギャップ
「一定」：ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること
「板厚制御」：変形抵抗に応じて板厚制御をすること
（３）ルーパートルク
「一定」：ルーパートルク制御をオフにし、ルーパートルクを一定とすること
「張力制御」：ルーパートルク制御をオンにして、張力制御をすること
（４）ルーパー高さ
「一定」：ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御すること
「張力制御」：圧延の伸び率に応じて張力制御をすること。

接合部が破断した確率を同表中に示した。破断確率が３５％以下のものを合格とし、３５％超えのものを不合格とした。

本発明例では、接合部がスタンドを通過している間、（１）圧下位置を一定とすること、（２）ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、（３）ルーパートルクを一定とすること、及び（４）ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することの少なくとも何れか１つを実施することで、破断確率を合格値とすることができた。

一方、比較例では、接合部がスタンドを通過している間、（１）圧下位置を一定とすること、（２）ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、（３）ルーパートルクを一定とすること、および（４）ルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することの何れもを実施せず、破断確率が合格値を得ることができなかった。

また、本発明例の中でも、同じ加熱条件および接合条件の下では、上記（１）〜（４）の処理のうち、２つの処理を行った場合（Ｎｏ．４、７、１２、１５、１９、２２、２６、２９参照）、破断確率をより低くすることができた。

さらに、これらの本発明例（Ｎｏ．４、７、１２、１５、１９、２２、２６、２９）の中でも、加熱条件として、先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の幅方向５０〜１００％の範囲の温度を鋼片の液相線温度以上になるまで加熱し、接合条件として、アップセット量を、先行鋼片の最大溶融深さと後行鋼片の最大溶融深さとの和に対して１．１〜７．０倍としたＮｏ．４、７、１９、２２では、破断確率を０％とすることができた。

１ コイルボックス
２ クロップシャー
３ 接合装置
４ レベラー
５ ピンチロール
６ 脱スケール装置
７ 仕上圧延機
７１ 油圧圧下装置
７２ ロードセル
７３ 上ワークロール
７４ 下ワークロール
７５ 上バックアップロール
７６ 下バックアップロール
７７ ルーパ
８、９ クランプ装置
１０ 誘導加熱装置
１１ 押圧シリンダ
１３ 磁極芯
１４ コイル
１５ 電源
１６ ライン速度調整ルーパー装置
１７ 台車
１８ 鋼片搬送用テーブルローラ
１９ レール
２０ 目違い防止板
Ｓ１ 先行鋼片
Ｓ２ 後行鋼片

Claims (4)

1. 連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを接合したのち、
   該接合により形成された接合部が前記仕上圧延機を通過する際に、前記仕上圧延機の全５〜７個のスタンドのうち１つ以上のスタンドについて、圧下位置を一定とすること、ロールギャップが一定となるように圧下位置を制御すること、ルーパートルクを一定とすること、及びルーパー高さが一定となるようにルーパートルクを制御することの少なくとも何れか１つを実施する仕上圧延工程を含むことを特徴とする、
   連続熱間圧延における通板方法。
2. 前記仕上圧延工程の前に、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置し、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを加熱する加熱工程と、
   該加熱工程で加熱された前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程と、を含むことを特徴とする、
   請求項１に記載の連続熱間圧延における通板方法。
3. 前記加熱工程で前記先行鋼片及び前記後行鋼片の各接合面の全幅に対して５０〜１００％の幅範囲の温度が鋼片の液相線温度以上になるまで加熱し、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを溶融させ、
   前記接合工程におけるアップセット量を、前記先行鋼片の最大溶融深さと前記後行鋼片の最大溶融深さとの和に対して１．１〜７．０倍とすることを特徴とする、
   請求項２に記載の連続熱間圧延における通板方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の連続熱間圧延における通板方法を用いることを特徴とする、
   熱延鋼帯の製造方法。

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