JP2019181516A - Thickness reducing method of welded joint part of metal strip and welding facility of metal strip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼帯などの金属帯の生産を連続して行うプロセスラインにおいて、先行金属帯の後端部と後行金属帯の先端部を溶接接合した後、その溶接接合部の厚みを母材に近づけるために行う、溶接接合部の減厚方法およびその実施に供される金属帯の溶接設備に関する。 The present invention relates to a process line that continuously produces metal strips such as steel strips, after welding the rear end of the preceding metal strip and the front end of the subsequent metal strip, and then determining the thickness of the weld joint. The present invention relates to a method for reducing the thickness of a welded joint, which is performed in order to approach a material, and a metal strip welding facility used for the method.
鋼帯の連続式酸洗ライン、連続式タンデム圧延ライン、連続焼鈍ラインなどのような金属帯の生産を連続して行うプロセスライン(連続ライン)では、先行金属帯の後端部と後行金属帯の先端部を接合する溶接プロセスが必要不可欠である。この溶接プロセスでの金属帯の溶接には、レーザー溶接、フラッシュバット溶接、シーム溶接などが用いられるが、いずれの溶接法を用いた場合でも、溶接ままでは、溶接接合部(溶接継手部)の厚みは母材の厚みに比べて大きくなり、段差が形成される。このような段差のある溶接接合部では応力集中が生じやすく、金属帯の通板過程での曲げ変形や圧延変形により破断等が発生するおそれがあるため、この溶接段差を小さくする必要がある。 In a process line (continuous line) that continuously produces metal strips such as continuous pickling lines, continuous tandem rolling lines, and continuous annealing lines for steel strips, the rear end of the preceding metal strip and the following metal A welding process that joins the strip tips is essential. Laser welding, flash butt welding, seam welding, etc. are used for welding the metal strip in this welding process, but any welding method can be used for welding joints (welded joints). The thickness is larger than the thickness of the base material, and a step is formed. In such a welded joint having a step, stress concentration is likely to occur, and there is a risk that fracture or the like may occur due to bending deformation or rolling deformation in the process of passing the metal strip. Therefore, it is necessary to reduce this welding step.
この溶接段差を小さくする方法として、特許文献1(特開平5−69151号公報)には、接合部となる先行材と後行材の端部を、溶接前に上下一対のロールからなる加圧ロールで圧下して薄く加工することにより、溶接接合部の厚みを減少させる方法が示されている。また、特許文献2(特開2000−197979号公報)には、シーム溶接後に上下一対のロールからなる加圧ロールによって段差部分を圧下して減厚する方法が、特許文献3(特開2013−27934号公報)には、レーザー溶接後に上下一対のロールからなる加圧ロールによって段差部分を圧下して減厚する方法が、それぞれ示されている。 As a method for reducing this welding step, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-69151) discloses a method in which an end portion of a preceding material and a subsequent material serving as a joint portion is pressed by a pair of upper and lower rolls before welding. A method of reducing the thickness of the welded joint by rolling down with a roll and thinning is shown. Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-197979) discloses a method for reducing the thickness of a stepped portion by a pressure roll made of a pair of upper and lower rolls after seam welding. No. 27934) shows a method of reducing the thickness by pressing down a stepped portion with a pressure roll comprising a pair of upper and lower rolls after laser welding.
しかしながら、特許文献1に記載された方法において、溶接前に先行材と後行材の端部を圧下する加工は室温で行われるため、所定の減厚量(減肉量)を確保するための加工反力が大きくなり、設備規模が大きくなる難点がある。また、金属帯エッジ部を室温で加工するため、加圧ロール表面に疵が入りやすい。このような疵が入ったロールでの操業を続けると、金属帯に疵が転写し、シーム溶接等ではその後の溶接過程でスパークが発生しやすくなる問題がある。
However, in the method described in
一方、特許文献2、3に記載された方法は、溶接時の入熱を利用し、高温で軟質化した溶接接合部を圧下するため加工反力は小さく、ロールに疵なども入りにくいという利点がある。しかし、本発明者らによる検討の結果、特許文献2、3に記載された方法で溶接接合部(段差部分)を金属帯板幅方向で移動する加圧ロールにより圧下して減厚加工した場合、減厚加工後の溶接接合部の厚みは板幅方向で一定にはならず、金属帯板幅方向で圧下開始点から圧下終了点にかけて厚みが漸減していることが判った。後に詳述するように、この原因は、加圧ロールと金属帯間の接触熱伝導に起因した溶接接合部の温度変化によるものであることが判った。このように板幅方向で溶接接合部の厚みに差が生じると、連続ラインでの金属帯の蛇行や破断の原因となるなど、安定操業の阻害要因となりやすい。
On the other hand, the methods described in
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、連続ラインにおいて、先行金属帯と後行金属帯の端部どうしの溶接接合部を、金属帯板幅方向で移動する加圧ロールで圧下することにより減厚加工する方法において、減厚加工された溶接接合部の金属帯板幅方向での板厚偏差を改善することができる方法およびその実施に好適な溶接設備を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and in a continuous line, the weld joint between the end portions of the preceding metal strip and the subsequent metal strip is moved in the metal strip width direction. In a method of reducing the thickness by reducing with a pressure roll, a method capable of improving the thickness deviation in the metal strip width direction of the welded joint subjected to thickness reduction and a welding facility suitable for the implementation are provided. There is to do.
本発明者らは、上述したような課題を知見し、これを解決するために検討を重ねた結果なされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]連続ラインにおいて、先行金属帯と後行金属帯の端部どうしの溶接接合部を、金属帯板幅方向で移動する加圧ロール(x)で圧下することにより減厚加工する方法であって、
溶接接合部を圧下する加圧ロール(x)の圧下荷重を、加圧ロール(x)が金属帯板幅方向で移動する間に変更することを特徴とする金属帯の溶接接合部の減厚方法。
[2]上記[1]の減厚方法において、加圧ロール(x)の圧下荷重を、加圧ロール(x)が金属帯板幅方向で移動する間に漸減させることを特徴とする金属帯の溶接接合部の減厚方法。
The inventors of the present invention have been made as a result of finding out the problems as described above and repeatedly studying them to solve the problems.
[1] In a continuous line, the welded joint between the ends of the preceding metal strip and the subsequent metal strip is reduced by a pressure roll (x) that moves in the width direction of the metal strip. There,
Thickening of welded joints of metal strips, characterized by changing the rolling load of the pressure roll (x) that rolls down the welded joints while the pressure roll (x) moves in the width direction of the metal strip Method.
[2] The metal strip according to [1], wherein the rolling load of the pressure roll (x) is gradually reduced while the pressure roll (x) moves in the width direction of the metal strip. To reduce the thickness of welded joints.
[3]上記[1]または[2]の減厚方法において、金属帯板幅方向で移動中の加圧ロール(x)の表面温度を測定し、このロール表面温度に基づいて加圧ロール(x)の圧下荷重を制御することを特徴とする金属帯の溶接接合部の減厚方法。
[4]連続ラインにおいて、先行金属帯と後行金属帯の端部どうしの溶接接合部を、金属帯板幅方向で移動しながら圧下して減厚加工する加圧ロール(x)を備えた溶接設備であって、
金属帯板幅方向で移動中の加圧ロール(x)の表面温度を測定する温度計と、該温度計で測定されたロール表面温度に基づいて加圧ロール(x)の最適な圧下荷重を演算し、加圧ロール(x)の圧下荷重を制御する演算制御装置を備えることを特徴とする金属帯の溶接設備。
[3] In the thickness reduction method of [1] or [2] above, the surface temperature of the pressure roll (x) moving in the width direction of the metal strip is measured, and the pressure roll (x A method for reducing the thickness of a welded joint of a metal strip, characterized by controlling the rolling load of x).
[4] In the continuous line, equipped with a pressure roll (x) that reduces the thickness of the welded joint between the ends of the preceding metal strip and the trailing metal strip while moving in the width direction of the metal strip. Welding equipment,
A thermometer that measures the surface temperature of the pressure roll (x) that is moving in the width direction of the metal strip, and an optimum reduction load of the pressure roll (x) based on the roll surface temperature measured by the thermometer A metal strip welding facility comprising a calculation control device that calculates and controls a reduction load of a pressure roll (x).
本発明法によれば、連続ラインにおいて、先行金属帯と後行金属帯の端部どうしの溶接接合部を、金属帯板幅方向で移動する加圧ロールで圧下することにより減厚加工する方法において、減厚加工された溶接接合部の金属帯板幅方向での板厚偏差を適切に改善することができる。このため、減厚加工された溶接接合部の金属帯板幅方向での板厚偏差に起因した金属帯の蛇行や破断などの通板トラブルを防止でき、連続ラインの安定操業が可能となる。また、本発明の溶接設備によれば、そのような効果を有する本発明法を適切に実施することができる。 According to the method of the present invention, in a continuous line, a method of reducing the thickness of a welded joint between the ends of a preceding metal strip and a succeeding metal strip by pressing with a pressure roll moving in the width direction of the metal strip. The thickness deviation in the metal strip width direction of the welded joint subjected to the thickness reduction can be appropriately improved. For this reason, it is possible to prevent plate troubles such as meandering and breaking of the metal strip due to the thickness deviation in the metal strip width direction of the welded joint subjected to thickness reduction, and stable operation of a continuous line is possible. Moreover, according to the welding equipment of this invention, this invention method which has such an effect can be implemented appropriately.
連続ラインにおいて、先行金属帯と後行金属帯の端部どうしの溶接接合部を、溶接時の入熱によって高温状態にあるうちに金属帯板幅方向で移動する加圧ロールで圧下することにより減厚加工する場合、特許文献2、3に記載されているような従来法では、金属帯板幅方向で移動する加圧ロールは圧下荷重一定で溶接接合部を圧下し、これを減厚加工している。ところが、このような従来法により減厚加工された溶接接合部の厚みは、金属帯板幅方向において一定ではなく、圧下開始位置(=溶接開始位置)となる一方の板幅端部から圧下終了位置(=溶接終了位置)となる他方の板幅端部にかけて漸減していることが判った。この原因は、加圧ロールと金属帯間の接触熱伝導に起因した溶接接合部の温度変化によるものであることが判った。
In a continuous line, by rolling down the welded joint between the ends of the preceding metal strip and the subsequent metal strip with a pressure roll that moves in the width direction of the metal strip while in a high temperature state due to heat input during welding. In the case of thickness reduction processing, in the conventional method as described in
すなわち、圧下開始位置では加圧ロールの表面温度は低く、溶接接合部から加圧ロールが奪う熱量が大きいため、溶接接合部は温度が低くなり、硬くなる。一方、加圧ロールにより溶接接合部を板幅方向で順次減厚加工していくと、加圧ロールの表面温度が次第に上昇し、その分、溶接接合部から加圧ロールが奪う熱量が小さくなるため、溶接接合部は温度が高くなり、軟らかくなる。この度合いは、圧下終了位置に近づくほど大きくなる。このため、溶接接合部を板幅方向で同じ圧下荷重で圧下した場合、圧下開始側から圧下終了側にかけて減厚量が漸増し、板幅方向における溶接接合部の減厚量(減肉量)に差が生じてしまうことが判った。この現象は、大きな接合部段差を低減するために加圧ロールによる減厚量を大きくするほど顕著となる。そして、このように板幅方向において溶接接合部の厚みに差が生じ、或いは圧下終了側での減厚量が過剰になると、連続式タンデム圧延ラインでは圧延中の蛇行や破断の発生原因となり、また、連続式酸洗ラインや連続焼鈍ラインでも溶接部の板幅方向での圧下量の差に応じた長さの変化が生じ、これにより接合部がくの字状に変形するため、蛇行の発生原因となり、いずれも安定操業の阻害要因となることが判った。 That is, the surface temperature of the pressure roll is low at the reduction start position, and the amount of heat taken by the pressure roll from the weld joint is large, so that the temperature of the weld joint becomes low and hard. On the other hand, when the welded joint is reduced in thickness in the plate width direction with the pressure roll, the surface temperature of the pressure roll gradually increases, and the amount of heat taken by the pressure roll from the welded joint decreases accordingly. Therefore, the temperature of the welded joint becomes high and soft. This degree increases as it approaches the reduction end position. For this reason, when the welded joint is reduced with the same reduction load in the plate width direction, the amount of reduction in thickness gradually increases from the reduction start side to the reduction end side, and the thickness reduction (thickening amount) of the welded joint in the plate width direction. It was found that there was a difference in This phenomenon becomes more prominent as the thickness reduction by the pressure roll is increased in order to reduce a large joint step difference. And when the difference in the thickness of the welded joint occurs in the plate width direction or the amount of reduction on the end of the reduction is excessive, it causes the occurrence of meandering and breaking during rolling in the continuous tandem rolling line, In addition, even in the continuous pickling line and continuous annealing line, the length changes according to the difference in the amount of reduction in the plate width direction of the welded part, which causes the joint part to be deformed into a dogleg shape, resulting in the occurrence of meandering It became a cause, and it turned out that all became the obstruction factors of stable operation.
そこで本発明では、溶接接合部を圧下する加圧ロールxの圧下荷重を、加圧ロールxが金属帯板幅方向で移動する間に変更し、板幅方向における溶接接合部の減厚量(減肉量)に差が生じないようにするものである。加圧ロールxの圧下荷重を変更する基本形態は、上述した理由から、加圧ロールxの圧下荷重を、加圧ロールxが金属帯板幅方向で移動する間に漸減させるのが通常である。この場合、加圧ロールxの圧下荷重は、圧下開始位置から圧下終了位置にかけて連続的に漸減させてもよいし、段階的に漸減させてもよい。また、金属帯板幅方向において、加圧ロールxの圧下荷重を漸減させる始点位置については、加圧ロールxの圧下開始位置から圧下荷重を漸減させるようにしてもよいし、圧下開始位置から板幅方向で一定距離進んだ位置から漸減させるようにしてもよい。一方、加圧ロールxの圧下荷重を漸減させることの終点位置については、加圧ロールxの圧下終了位置までとしてもよいし、圧下終了位置に達する前の位置としてもよい。 Therefore, in the present invention, the reduction load of the pressure roll x that reduces the weld joint is changed while the pressure roll x moves in the metal strip width direction, and the thickness reduction amount of the weld joint in the plate width direction ( This is to prevent a difference in the amount of thinning). In the basic mode of changing the rolling load of the pressure roll x, for the reason described above, it is usual to gradually reduce the rolling load of the pressure roll x while the pressure roll x moves in the metal strip width direction. . In this case, the reduction load of the pressure roll x may be gradually decreased from the reduction start position to the reduction end position, or may be gradually reduced in stages. Further, in the metal strip width direction, the starting point position for gradually reducing the rolling load of the pressing roll x may be gradually decreased from the pressing start position of the pressing roll x. You may make it reduce gradually from the position which advanced a fixed distance in the width direction. On the other hand, the end point position for gradually reducing the rolling load of the pressure roll x may be up to the rolling end position of the pressure roll x, or may be a position before reaching the rolling end position.
また、上述した理由から、溶接接合部の温度に依存した減厚加工のし易さは、加圧ロールxの表面温度から推定することができるので、本発明を実施するに当たっては、金属帯板幅方向で移動中の加圧ロールxの表面温度を測定し、この測定されたロール表面温度に基づいて加圧ロールxの圧下荷重を制御することが好ましい。また、このような制御を行うに当たり、ロール表面温度に加えて金属帯の材質や板厚によっても圧下荷重の最適値は変わるので、少なくとも接合する金属帯の材質・板厚(金属帯どうしの材質・板厚の組み合わせパターンを含む)と加圧ロール表面温度に対応した、圧下荷重と減厚加工後の溶接接合部の厚さとの関係を予め求めておき、その関係に基づき、測定された加圧ロール表面温度に応じた加圧ロールxの最適な圧下荷重を求め、減厚加工された溶接接合部の金属帯板幅方向での板厚偏差ができるだけ小さくなるように、加圧ロールxの圧下荷重を制御することが好ましい。 For the reasons described above, the ease of thickness reduction depending on the temperature of the welded joint can be estimated from the surface temperature of the pressure roll x. Therefore, in carrying out the present invention, a metal strip is used. It is preferable to measure the surface temperature of the pressure roll x that is moving in the width direction, and to control the rolling load of the pressure roll x based on the measured roll surface temperature. In performing such control, the optimum value of the rolling load varies depending on the material and thickness of the metal strip in addition to the roll surface temperature, so at least the material and thickness of the metal strip to be joined (material between the metal strips)・ Including the combination pattern of plate thickness) and the pressure roll surface temperature, the relationship between the rolling load and the thickness of the welded joint after thickness reduction is obtained in advance, and the measured The optimum rolling load of the pressure roll x corresponding to the pressure roll surface temperature is obtained, and the thickness of the welded joint that has been reduced in thickness is reduced as much as possible in the metal strip width direction. It is preferable to control the rolling load.
図1および図2は、本発明の実施に供される金属帯の溶接設備(シーム溶接装置)の一実施形態を模式的に示したものであり、図1は正面図、図2は側面図である。
この溶接設備は、金属帯通板方向と直交する方向で水平移動可能に設けられたキャリッジフレーム1と、このキャリッジフレーム1に保持された上下一対の電極輪2a,2bからなる溶接電極wと、同じくキャリッジフレーム1に保持された上下一対のロール3a,3bからなる加圧ロールxと、溶接接合時に金属帯を固定するために金属帯通板方向における装置の入側および出側に設置されたクランプ装置4A,4Bなどで構成されている。
1 and 2 schematically show an embodiment of a metal band welding facility (seam welding apparatus) used for carrying out the present invention. FIG. 1 is a front view, and FIG. 2 is a side view. It is.
This welding equipment includes a
キャリッジフレーム1は全体がコ字状の形状であって、底部に支持ローラ6を備えており、この支持ローラ6によってベース5上を金属帯通板方向と直交する方向(金属帯板幅方向)で水平移動可能である。7は、ベース5上でキャリッジフレーム1を移動させるための駆動装置(シリンダ装置など)である。
溶接電極wを構成する上側の電極輪2aは電極輪押圧装置8aを介して、また、下側の電極輪2bは電極輪押圧装置8bを介して、それぞれキャリッジフレーム1の上側部分と下側部分に回転自在に支持されている。溶接電極wを構成する電極輪2a,2bは、溶接接合する金属帯の重ね合せ部を挟んだ状態で電極輪押圧装置8a,8bにより金属帯に押圧されつつ、金属帯の重ね合せ部を溶接接合する。
The
The
加圧ロールxは、溶接進行方向において溶接電極w(電極輪2a,2b)の後方側に隣接して配置され、溶接電極wによる溶接で形成された直後の高温状態にある溶接接合部を、上下1対のロール3a,3bで圧下して減厚加工する。この加圧ロールxを構成する上側のロール3aは加圧ロール押圧装置9aを介して、また、下側のロール3bは加圧ロール押圧装置9bを介して、それぞれキャリッジフレーム1の上側部分と下側部分に回転自在に支持されている。
電極輪押圧装置8a,8bと加圧ロール押圧装置9a,9bは、それぞれ油圧シリンダなどで構成され、その本体がキャリッジフレーム1に固定され、その可動部(例えば、油圧シリンダの作動ロッド)に電極輪2a,2bやロール3a,3bが回転自在に支持されている。
The pressure roll x is disposed adjacent to the rear side of the welding electrode w (
The electrode wheel
加圧ロールxを構成する各ロール3a,3bの表面温度を測定するための温度計10a,10bがキャリッジフレーム1に設けられている。この温度計10a,10bは非接触式、接触式のいずれでもよく、本実施形態では非接触式の温度計で構成されている。なお、この温度計としては、ロール3a,3bのうちの一方のロールのみの表面温度を測定する温度計10を設けてもよい。
11は、温度計10a,10bで測定された各ロール3a,3bの表面温度に基づき、加圧ロールxの最適な圧下荷重を演算し、これを制御するための演算制御装置である。
装置の入側および出側に設置された各クランプ装置4A,4Bは、支持フレーム12と、この支持フレーム12に押圧用シリンダ装置14a,14bを介して支持される上下一対のクランプ部材13a,13bを備えている。この各クランプ装置4A,4Bは、2つの金属帯の端部どうしを溶接接合する際に、押圧用シリンダ装置14a,14bを駆動させて上下一対のクランプ部材13a,13bで両金属帯をクランプし、位置を固定する。
The
このシーム溶接装置で先行の金属帯S1と後行の金属帯S2の端部どうしを溶接接合する場合、まず、金属帯S1,S2の端部を重ね合わせ、その状態で入側および出側のクランプ装置4A,4Bで金属帯S1,S2をクランプして位置を固定する。次いで、駆動装置7によりキャリッジフレーム1をベース5上で溶接方向(金属帯板幅方向)に移動させることで、キャリッジフレーム1に支持された溶接電極w(電極輪2a,2b)により、金属帯S1,S2の端部の重ね合わ部を金属帯板幅方向で溶接するとともに、同じくキャリッジフレーム1に支持された加圧ロールx(ロール3a,3b)で溶接直後の高温状態にある溶接接合部を圧下して減厚加工する。すなわち、金属帯板幅方向において溶接電極wによる溶接接合と、加圧ロールxによる溶接直後の溶接接合部の圧下(減厚加工)が連続して行われる。
When joining the end portions of the preceding metal strip S1 and the succeeding metal strip S2 with this seam welding apparatus, first, the end portions of the metal strips S1 and S2 are overlapped, and in this state, the entrance side and the exit side are overlapped. The
ここで、さきに述べたように、圧下開始位置では加圧ロールxの表面温度は低く、溶接接合部から加圧ロールxが奪う熱量が大きいため、溶接接合部は温度が低くなり、硬くなる。一方、加圧ロールxにより溶接接合部を板幅方向で順次減厚加工していくと、加圧ロールxの表面温度が次第に上昇し、その分、溶接接合部から加圧ロールxが奪う熱量が小さくなるため、溶接接合部は温度が高くなり、軟らかくなる。したがって、従来技術のように溶接接合部を板幅方向で同じ圧下荷重で圧下した場合、圧下開始側から圧下終了側にかけて減厚量が漸増し、板幅方向における溶接接合部の減厚量(減肉量)に差が生じてしまう。 Here, as described above, the surface temperature of the pressure roll x is low at the reduction start position, and the amount of heat taken by the pressure roll x from the weld joint is large, so that the temperature of the weld joint becomes low and hard. . On the other hand, when the welded joint is successively reduced in thickness in the sheet width direction by the pressure roll x, the surface temperature of the pressure roll x gradually increases, and the amount of heat taken by the pressure roll x from the welded joint accordingly. Therefore, the temperature of the welded joint becomes high and soft. Therefore, when the welded joint is reduced with the same reduction load in the plate width direction as in the prior art, the amount of thickness reduction gradually increases from the reduction start side to the reduction end side, and the thickness reduction of the weld joint in the plate width direction ( There will be a difference in the amount of thinning).
これに対して本発明では、溶接接合部を圧下する加圧ロールxの圧下荷重を、加圧ロールxが金属帯板幅方向で移動する間に漸減させることにより、板幅方向における溶接接合部の減厚量(減肉量)に差が生じないようにし、板幅方向での溶接接合部の板厚偏差(板厚分布)を低減するものであるが、溶接接合部の温度に依存した減厚加工のし易さは、加圧ロールxの表面温度から推定することができるので、本実施形態では、温度計10a,10bにより加圧ロールxの表面温度を測定し、この測定されたロール表面温度に基づいて加圧ロールxの最適な圧下荷重を求め、加圧ロールxの圧下荷重を制御する。加圧ロールxの表面温度の測定は、ロール3a,3bのうちの一方のロールについてのみ行ってもよいが、本実施形態のように、温度計10a,10bでロール3a,3bの表面温度を測定する場合には、例えば、所定の時間ピッチ内でのロール3a,3bの表面温度の平均値を求め、これをロール表面温度とする。ここで、ロール表面温度に加えて金属帯の材質や板厚によっても圧下荷重の最適値は変わるので、少なくとも接合する金属帯の材質・板厚(金属帯どうしの材質・板厚の組み合わせパターンを含む)と加圧ロール表面温度に対応した、圧下荷重と減厚加工後の溶接接合部の厚さとの関係を予め求め、これを演算制御装置11に記憶させておく。そして、この演算制御装置11において、実際に溶接する金属帯の材質・板厚情報や測定された加圧ロールxの表面温度から最適な圧下荷重を演算し、この演算出力結果に基づき、加圧ロール押圧装置9a,9bを制御することにより、加圧ロールxの圧下荷重を制御する。これによって、金属帯板幅方向での溶接接合部の板厚偏差(板厚分布)を低減することが可能となる。
On the other hand, in the present invention, the welding load in the plate width direction is reduced by gradually reducing the rolling load of the pressure roll x that rolls down the weld joint while the pressure roll x moves in the metal strip width direction. The difference in thickness reduction (thickness reduction) is made to reduce the thickness deviation (thickness distribution) of the weld joint in the plate width direction, but it depends on the temperature of the weld joint. Since the ease of thickness reduction can be estimated from the surface temperature of the pressure roll x, in this embodiment, the surface temperature of the pressure roll x is measured by the
また、本発明の溶接設備は、図1に示されるように、連続ラインにおいて、先行金属帯と後行金属帯の端部どうしの溶接接合部を、金属帯板幅方向で移動しながら圧下して減厚加工する加圧ロールxを備えた溶接設備であって、金属帯板幅方向で移動中の加圧ロールxの表面温度を測定する温度計10(10a,10b)と、この温度計で測定されたロール表面温度に基づいて加圧ロールxの最適な圧下荷重を演算し、加圧ロールxの圧下荷重を制御する演算制御装置11を備えるものである。この演算制御装置11は、上述したような演算および制御を実行するものであり、このため、少なくとも接合する金属帯の材質・板厚(金属帯どうしの材質・板厚の組み合わせパターンを含む)と加圧ロール表面温度に対応した、圧下荷重と減厚加工後の溶接接合部の厚さとの関係を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された圧下荷重と減厚加工後の溶接接合部の厚さとの関係に基づき、実際に溶接する金属帯の材質・板厚情報や測定された加圧ロールxの表面温度から最適な圧下荷重を演算する演算部と、この演算部からの演算出力結果に基づき、加圧ロール押圧装置9a,9bを制御することにより、加圧ロールxの圧下荷重を制御する制御部などから構成される。
Further, as shown in FIG. 1, the welding equipment of the present invention reduces the welding joint between the ends of the preceding metal strip and the succeeding metal strip while moving in the width direction of the metal strip in a continuous line. A thermometer 10 (10a, 10b) for measuring the surface temperature of the pressure roll x moving in the width direction of the metal strip, and a thermometer 10 (10a, 10b). The optimal control load of the pressure roll x is calculated on the basis of the roll surface temperature measured in
本発明を適用する連続ラインの種類に特別な制限はなく、例えば、鋼帯の連続式酸洗ライン、連続式タンデム圧延ライン、連続焼鈍ライン、或いは鋼帯以外の金属帯の連続処理ラインなど、種々の連続ラインに適用することができる。また、連続ラインで用いる溶接機も、図1のようなシーム溶接機に限らず、レーザー溶接機、フラッシュバット溶接機など、任意の方式のものが適用できる。 There is no particular limitation on the type of continuous line to which the present invention is applied, for example, a continuous pickling line for steel strips, a continuous tandem rolling line, a continuous annealing line, or a continuous treatment line for metal strips other than steel strips, etc. It can be applied to various continuous lines. Further, the welding machine used in the continuous line is not limited to the seam welding machine as shown in FIG. 1, and any system such as a laser welding machine or a flash butt welding machine can be applied.
図1に示す溶接設備を入側に備えた鋼帯の連続式酸洗ラインにおいて、鋼帯の溶接試験を行い、加圧ロールで減厚加工された溶接接合部の調査を行った。供試材は、質量%でC:0.08%、Si:0.03%、Mn:2.0%を含有し、板厚4.0mm、板幅1000mmの高張力鋼板である。
この溶接試験では、接合する鋼帯端部の表面に形成されているスケールを研削ブラシで除去した後に溶接を行った。溶接条件は、先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部の重ね代を4mmとし、外径270mm、幅20mmの電極輪からなる溶接電極を用い、電極輪加圧力は55kN、電流密度400A/mm2、溶接速度5mpmとした。
In a steel strip continuous pickling line equipped with the welding equipment shown in FIG. 1 on the inlet side, the steel strip was subjected to a welding test, and the welded joint portion subjected to thickness reduction processing with a pressure roll was investigated. The test material is a high-tensile steel plate containing C: 0.08%, Si: 0.03%, Mn: 2.0% by mass%, having a plate thickness of 4.0 mm and a plate width of 1000 mm.
In this welding test, welding was performed after removing the scale formed on the surface of the end of the steel strip to be joined with a grinding brush. The welding conditions are such that the overlap margin of the rear end of the preceding steel strip and the front end of the subsequent steel strip is 4 mm, a welding electrode composed of an electrode ring having an outer diameter of 270 mm and a width of 20 mm is used, the electrode wheel pressure is 55 kN, and the current is The density was 400 A / mm 2 and the welding speed was 5 mpm.
加圧ロールには外径220mm、幅22mmのロールを用い、この加圧ロールの圧下による溶接接合部の減厚加工を、従来法(従来例)と本発明法(本発明例)でそれぞれ実施した。従来法では、加圧ロールの圧下荷重を一定の50kNとした。一方、本発明法では、温度計により加圧ロールの表面温度を測定し(温度計10a,10bでロール3a,3bの表面温度を測定し、所定の時間ピッチ内でのロール3a,3bの表面温度の平均値を加圧ロールの表面温度とした)、この測定結果に基づき、加圧ロールの圧下荷重を、加圧ロールが金属帯板幅方向で移動する間に漸減するように制御した。具体的には、圧下荷重を加圧開始点の50kNからほぼ一定の割合で漸減させ、加圧終了点の圧下荷重を40kNとした。この圧下荷重は、あらかじめ板幅方向での圧下荷重を変更せず、設定圧下荷重のみを変更して実施した予備接合実験によって、ロール表面温度と加圧ロール圧下後の溶接接合部の板厚実績値の関係から決定した。
A roll with an outer diameter of 220 mm and a width of 22 mm is used as the pressure roll, and the thickness reduction processing of the welded joint by the pressure roll is performed by the conventional method (conventional example) and the method of the present invention (invention example), respectively. did. In the conventional method, the rolling load of the pressure roll is set to a constant 50 kN. On the other hand, in the method of the present invention, the surface temperature of the pressure roll is measured with a thermometer (the surface temperature of the
図3および図4に、それぞれの方法で減厚加工した溶接接合部およびその近傍の板厚の測定結果を示す。図3が従来法、図4が本発明法によるものである。
溶接接合部の板厚は、鋼帯の板幅方向の5箇所において、溶接接合部を中心に鋼帯長手方向で測定ピッチ1mmで測定した。この板厚測定は、鋼帯の上下を挟み込む接触式変位計を用いて行った。ここで、図3および図4に示す測定位置A〜Eのうち、位置Aは溶接開始点となる一方の板幅端部から5mm位置、位置Bは溶接開始点となる一方の板幅端部から250mm位置、位置Cは板幅中央位置、位置Dは溶接終了点となる他方の板幅端部から250mm位置、位置Eは溶接終了点となる他方の板幅端部から5mm位置であり、これら板幅方向の各位置で板厚の測定を行った。
3 and 4 show the measurement results of the welded joint thickness-reduced by the respective methods and the plate thickness in the vicinity thereof. FIG. 3 shows the conventional method, and FIG. 4 shows the method according to the present invention.
The plate thickness of the welded joint was measured at a measurement pitch of 1 mm in the longitudinal direction of the steel strip around the welded joint at five locations in the plate width direction of the steel strip. This plate thickness measurement was performed using a contact displacement meter that sandwiched the upper and lower sides of the steel strip. Here, among the measurement positions A to E shown in FIG. 3 and FIG. 4, the position A is a
図3および図4によれば、いずれの方法でも母材鋼帯の板厚に較べて溶接接合部の板厚が大きくなっているが、加圧ロールによる減厚加工によって母材鋼帯の板厚4.0mmから20%以内の板厚偏差となっている。ここで、板幅方向の板厚変化を見ると、図3の従来法の場合では、溶接開始点近傍の位置Aから溶接終了点近傍の位置Eに向かって溶接接合部の板厚が漸減しており、板幅方向で最大で0.5mm程度の大きな板厚偏差が発生していることが判る。これは、加圧ロールが板幅方向を進行するにつれて、鋼帯からの入熱によってロール表面温度が上昇し、その結果、加圧ロールによる鋼帯からの抜熱量が小さくなることで、溶接接合部温度が位置Aから位置Eに向かって高くなるためである。一方、図4の本発明法の場合では、加圧ロールの表面温度に応じて、加圧ロールの圧下荷重が漸減するように制御することにより、図3の従来法の場合に較べて溶接接合部の板幅方向での板厚偏差が顕著に低減していることが判る。 According to FIG. 3 and FIG. 4, the thickness of the welded joint is larger than the thickness of the base steel strip by either method. The thickness deviation is within 20% from the thickness of 4.0 mm. Here, looking at the plate thickness change in the plate width direction, in the case of the conventional method of FIG. 3, the plate thickness of the weld joint gradually decreases from the position A near the welding start point to the position E near the welding end point. It can be seen that a large thickness deviation of about 0.5 mm at maximum occurs in the plate width direction. This is because, as the pressure roll progresses in the plate width direction, the roll surface temperature rises due to heat input from the steel strip, and as a result, the amount of heat removed from the steel strip by the pressure roll decreases, so that This is because the part temperature increases from position A toward position E. On the other hand, in the case of the method of the present invention shown in FIG. 4, welding control is performed so that the rolling load of the pressure roll gradually decreases according to the surface temperature of the pressure roll, compared with the conventional method shown in FIG. 3. It can be seen that the thickness deviation in the plate width direction of the portion is remarkably reduced.
次に、溶接接合部の板幅方向での板厚偏差の改善による操業トラブルの低減効果を確認するため、図1に示す溶接装置を入側に備えた鋼帯の連続酸洗ラインにおいて、上述した従来法と本発明法を適用して溶接接合部の減厚加工を行い、酸洗ラインでの蛇行トラブルの発生率を調べた。この蛇行トラブル発生率は、各方法で1か月間の操業を行い、そのときの溶接接合部近傍で発生した蛇行トラブルの件数をその期間で生産したコイル数で除することで求めた。
表1に、従来法と本発明法をそれぞれ適用した場合の蛇行トラブル発生率を示す。これによれば、本発明法により溶接接合部の板幅方向での板厚偏差を改善することによって、蛇行トラブルの発生率は1/6に低下しており、本発明の有効性を確認することができる。
Next, in order to confirm the effect of reducing operational troubles by improving the thickness deviation in the plate width direction of the weld joint, in the continuous pickling line of the steel strip provided with the welding apparatus shown in FIG. The thickness of the welded joint was reduced by applying the conventional method and the method of the present invention, and the occurrence rate of meandering troubles in the pickling line was examined. The meandering trouble occurrence rate was obtained by operating each method for one month, and dividing the number of meandering troubles occurring near the weld joint at that time by the number of coils produced in that period.
Table 1 shows the meandering trouble occurrence rate when the conventional method and the method of the present invention are applied. According to this, by improving the plate thickness deviation in the plate width direction of the welded joint by the method of the present invention, the incidence of meandering trouble is reduced to 1/6, confirming the effectiveness of the present invention. be able to.
x 加圧ロール
w 溶接電極
1 キャリッジフレーム
2a,2b 電極輪
3a,3b ロール
4A,4B クランプ装置
5 ベース
6 支持ローラ
7 駆動装置
8a,8b 電極輪押圧装置
9a,9b 加圧ロール押圧装置
10a,10b 温度計
11 演算制御装置
12 支持フレーム
13a,13b クランプ部材
14a,14b 押圧用シリンダ装置
S1,S2 金属帯
x Pressure roll
Claims (4)
溶接接合部を圧下する加圧ロール(x)の圧下荷重を、加圧ロール(x)が金属帯板幅方向で移動する間に変更することを特徴とする金属帯の溶接接合部の減厚方法。 In a continuous line, a method of reducing the thickness of a welded joint between end portions of a preceding metal strip and a subsequent metal strip by reducing with a pressure roll (x) moving in the metal strip width direction,
Thickening of welded joints of metal strips, characterized by changing the rolling load of the pressure roll (x) that rolls down the welded joints while the pressure roll (x) moves in the width direction of the metal strip Method.
金属帯板幅方向で移動中の加圧ロール(x)の表面温度を測定する温度計と、該温度計で測定されたロール表面温度に基づいて加圧ロール(x)の最適な圧下荷重を演算し、加圧ロール(x)の圧下荷重を制御する演算制御装置を備えることを特徴とする金属帯の溶接設備。 A welding facility equipped with a pressure roll (x) that reduces the thickness of the welded joint between the ends of the preceding metal strip and the trailing metal strip while moving in the width direction of the metal strip in a continuous line. There,
A thermometer that measures the surface temperature of the pressure roll (x) that is moving in the width direction of the metal strip, and an optimum reduction load of the pressure roll (x) based on the roll surface temperature measured by the thermometer A metal strip welding facility comprising a calculation control device that calculates and controls a reduction load of a pressure roll (x).
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