JP2975147B2 - 熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

熱間圧延における鋼片の接合方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱間圧延における鋼
片の接合方法に関し、とくに接合作業の迅速、簡便化と
共に、その安定化を図ったものである。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼片の熱間圧延に際しては、加熱
炉から抽出した鋼片を一本づつ圧延していたため、とく
に仕上げ圧延工程において、以下に述べるような種々の
トラブ ルを招いていた。 a) 鋼片先端の噛み込み不良。 b) 鋼片後端の絞り込み。 c) 鋼片先端のランナウトテーブル上での走行トラブ
ル。 d) 鋼片先後端の寸法不良。上記の問題の解決策とし
て、熱間仕上げ圧延機の入側搬送ラインにおいて、先行
する鋼片の後端部と後行する鋼片の先端部とを順次接合
してから仕上げ圧延に供するいわゆるエンドレス圧延が
提案され、これに伴い鋼片の接合方法についても種々の
方法が開発されている。
【0003】たとえば特開昭60−244401号公報には、い
わゆるソレノイド型コイルを用いた誘導加熱圧接法が、
また特開昭61−159285号公報には電極ロールを用いた通
電加熱圧接法が、それぞれ開示されている。さらに特開
昭61−144203号公報には、先行鋼片の後端部及び後行鋼
片の先端部を突き合わせ、この突き合わせ部における少
なくとも幅方向両端域を予接合したのち、20%以上の圧
下率で圧下することからなる接合方法が開示されてい
る。
【0004】しかしながら特開昭60−244401号公報及び
特開昭61−159285号公報に開示の方法はいずれも、先行
鋼片の後端面および後行鋼片の先端面全面を接合面と
し、加熱がかかる接合面全域にわたることから、次に述
べるような問題があった。 1) 加熱に大量の電力投入を必要とする。 2) 所望の接合温度までに要する加熱時間が長い。 3) このため加熱設備を停止した状態で加熱する場合
は、長いループが必要となり、一方加熱を走間で行う場
合には、長い走間距離を必要とし、設備長が長くなる。
また特開昭61−144203号公報に開示の方法は、十分な接
合強度の予接合部を得るためには長時間を要し、依然と
して3) の問題が残る他、4) 接合作業が煩雑という問
題があった。
【0005】この点発明者らは先に、上記の諸問題を解
決するものとして、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端
部を接触させ、その領域にて鋼片の厚み方向に貫通する
交番磁界を印加し、この交番磁界によって誘起された誘
導電流によって接合面を加熱する処理と、鋼片を押圧す
る処理との組み合わせからなる接合方法を開発し、特願
平2−203991号明細書において開示した。上記の接合法
の開発により、従来に比べ、接合作業の迅速、簡便化が
可能となった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の接
合方法においても、特殊な条件下、すなわち先、後鋼片
の一部(少なくとも両端部を含む)を接合面とし、加熱
と同時に押圧処理を施して漸次接合面積の増大を図る方
式になる接合条件下では、必ずしも接合全領域にわたっ
て均一な温度分布が得られず、その結果、十分満足いく
程の接合状態が得られない場合があった。
【0007】すなわち、たとえば図1(a)に示すよう
に、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とをそれぞれ
円弧上に切断した鋼片を突き合わせ、加熱と同時に押圧
する場合において、最終接触面積に対応する面圧相当の
一定押圧力で押し付けると、押圧初期は面圧が大きいこ
とから変形が急速に進み、図1(b)に破線で示すよう
に、板幅方向における接合長さLは初期に急激に大きく
なる。他方、誘起電流は磁束寄りを流れようとするため
に接触直後の箇所に大電流が流れ、磁束から遠いエッジ
部には電流が流れ難い。このため接合領域のエッジ部で
は、大電流の流れる時間が短いことから温度が十分には
上昇せず、その結果均一な温度分布が得られない場合が
あった。
【0008】この発明は、上記した接合方法の改良に係
わり、接合面における温度分布を均一にして、より優れ
た接合状態を実現できる熱間圧延における鋼片の接合方
法を提案することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、熱
間仕上げ圧延機の入側において、先行する鋼片の後端部
と後行する鋼片の先端部とを少なくとも各鋼片の幅方向
両端部にて接触させると共に、該鋼片の厚み方向に貫通
する交番磁界を印加し、該交番磁界によって誘起された
誘導電流により加熱しつつ押圧することによって接合面
積を漸次拡大しながら接合するに際し、先行鋼片および
後行鋼片の接合部に、各接合領域の板幅方向にわたる接
合長さの変化速度が15〜130 mm/sの範囲を満足する押
圧力を付加することからなる熱間圧延における鋼片の接
合方法である。
【0010】この発明において、接合長さの変化速度は
15〜130 mm/sの範囲の一定速度とすることがとりわけ
好ましい。
【0011】
【作用】この発明に従い、図1(b)に示したように、
接触長さの変化速度を所定の範囲に制御することによっ
て、接触直後の大電流の流れる時間が接合面の幅方向で
ほぼ均一になり、その結果、接合面の幅方向にわたる温
度分布が等しくなるように昇温されるので、均一な接合
ひいては満足行く接合強度が得られ、その結果安定した
接合が可能となるわけである。
【0012】ここに各接合領域における接合長さの変化
速度が15mm/sに満たないと、接合に長時間を要し、接
合時間の短縮というこの発明の目的を達成できず、一方
変化速度が130 mm/sを超えると所定の接合温度(1250
〜1450℃)まで昇温できない場合があるので、この発明
では、接合長さの変化速度は15〜130 mm/s(好ましく
は30〜80mm/s)の範囲に限定した。なお上記の範囲内
であれば、変化速度を変更させてもかまわないけれど
も、該範囲内において変化速度一定とすることがとりわ
け好ましい。
【0013】図2に、この発明の実施に用いて好適な接
合長さの変化速度制御装置を組み込んだ圧延ラインを模
式で示す。図中、番号1は熱間仕上げ圧延機群、2は熱
間仕上げ圧延機群1に先行して搬送される鋼片(以下、
先行シートバーという)、3は先行シートバー2に引き
続く後続の鋼片(以下、後行シートバーという)、4は
シートバー2,3の搬送およびこれらの接合の際の加圧
を司るピンチロール、5は交番磁界発生装置であって、
磁極を形成するコア5aとコイル5bと電源5cとから
なる。また6は押し込み量検出器、7は接触長さ変化速
度演算器、8は押圧力設定器、9は押圧用モーターであ
る。
【0014】さてこの発明では、まず少なくとも各シー
トバーの幅方向両端部を含む突き合わせ領域の一部につ
いて、それらの間にギャップを隔てて予接合する。この
予接合方法についてはとくに限定されることはないが、
たとえば図3に示すように、先行シートバーの後端部と
後行シートバーの先端部とをそれぞれ、円弧状に切断し
たのち、加熱、押圧して接合する方法が、接合時間短縮
の点でとくに有利である。図3において、(a)は後、
先端部を同じ曲率で凹状に切断した場合、(b)は後、
先端部とも凹状ではあるがそれらの曲率が異なる場合、
(c)は一方は直線とし、他方のみ凹状とした場合、
(d)は一方を凸状、他方を凹状とし、凹状の曲率を凸
状の曲率よりも幾分大きくした場合である。以上の例は
いずれもシートバーの幅方向両端域のみを接触させ、中
央域にギャップを設けたものであるが、この発明におけ
る切断形状はこれだけに限るものではなく、同図(e)
および(f)に示すように両端域および中央の3点で接
触させ、その間にギャップを設けても、また図示は省略
したが、接触部を4点ないしはそれ以上とし、その間に
ギャップを設けたような形状でも良い。
【0015】また先行、後行各シートバーの後、先端部
の切断方法としては、シャー、ガス溶断およびレーザー
溶断など従来公知の方法いずれもが適合するが、2枚の
曲線刃を有するドラムシャーを用いた切断がとりわけ有
利に適合する。
【0016】さらに加熱手段についてもとくに限定され
ることはなく、ガスバーナー、通電加熱および誘導加熱
などいずれもが使用できるが、中でも交番磁界をシート
バーの板厚方向に貫通させて印加するいわゆるトランス
バース方式による誘導加熱(特願平2−203991号明細書
参照)がとりわけ有利に適合する。
【0017】次に加熱、押圧処理について説明すると、
加熱、押圧処理としては、 a) 接合予定部の温度が目標温度に達した時点で加熱を
停止し、ついで押圧する方法、 b) 接合予定部の温度が接合可能温度に達したならば、
加熱は継続したまま(ただしシートバーの溶融温度は超
えない)で、押圧を開始する方法、 c) 最初からシートバー同士を押圧し、接触部の加熱も
同時に行う方法、 d)所定の接合代まで押圧したのち、加熱する方法、 などいずれの方法でも良いが、とくにc) の方法は有効
である。というのは、熱間仕上げ圧延の前段階では、シ
ートバーはまだ1000〜1100℃程度の高温状態にあるの
で、単なる押圧だけでも各シートバーの接合は幾分かは
進行するところ、かかる押圧処理を行いつつ加熱を施し
てやればその接合が効果的に促進され、接合時間の短縮
および加熱に要する投入電力量の削減が期待できるから
である。
【0018】ここに良好に接合が進行する温度は1250℃
以上であるが、加熱温度があまりに高すぎるとシートバ
ー端部が溶融するおそれがあるので、加熱するにしても
1450℃以下とするのが好ましい。また予接合代は、シー
トバー幅に対し、少なくとも両端域でそれぞれ 0.1倍以
上、併せて 0.2倍以上とするのが好ましい。というのは
接合代の合計がシートバー幅の 0.2倍に満たないと、そ
の後の仕上げ圧延時に先、後シートバーの分離破断を生
じるおそれがあるからである。
【0019】さて図2に示したところにおいて、実際の
接合長さの変化速度の制御は次のようにして行う。ま
ず、押し込み量検出器6において、押圧開始後の押圧用
ピンチロール4の回転角度からシートバーの押し込み量
を算出する。この押し込み量から、接触長さの変化速度
を接触長さ変化速度演算器7で演算する。ついで押圧力
設定器8において、得られた値と予め定めておいた接触
長さ変化速度設定値とを比較し、接触長さの変化速度が
設定値となるような押圧力を設定する。そして得られた
値に基づき、押圧用モーター9を用いてピンチロール4
の押圧力を調整することにより、接触長さの変化速度を
所定の範囲に制御するのである。
【0020】
【実施例】前掲図2に示した仕上げ圧延機(7タンデム
ミル)入側の搬送ラインにおいて、次の要領でシートバ
ーの接合を行った。実験に用いた鋼片は、先行シートバ
ー2および後行シートバー3とも、厚み:30mm, 幅:10
00mmの低炭素鋼であり、また切断装置(図示省略)とし
ては2枚の曲線刃を有するドラムシャーを用いた。
【0021】さて先行シートバー2の後端部および後行
シートバー3の先端部をそれぞれ、ドラムシャーによっ
て、曲率半径が20mの円弧状に切断した。ついで先行シ
ートバー2の後端部と後行シートバー3の先端部それぞ
れの両端域を接触状態で突き合わせたのち、次の条件で
接合処理を施した。 a.交番磁界(C型磁極) 投入電力:2000 kW 周波数 :500 Hz b.加熱温度:1400℃(初期温度:1000℃) c.接合長さ:片側 100mm d.接合形態:押圧と同時に加熱開始 e.接合所要時間:2.5 秒(押圧終了後、短時間の継続
加熱有り) なお押圧については、図4(a),(b)に実線で示す
ように、この発明に従い接触長さの変化速度を50mm/s
の一定とし2秒間で片側当たり 100mmを接合した場合
(押圧I)と、同図中破線で示すように、従来法に従い
最終押圧力に相当する3kgf/mm2 の一定押圧力で接合し
た場合(押圧II.所要時間:約1秒)の両者について実
施した。
【0022】上記した各場合における接合面の温度分布
を比較して図5に示す。同図より明らかなように、従来
法に従った場合は接合初期には大電流が流れないため、
端面〜30mmの範囲については温度が低く、一方接合終期
の端面から80〜100 mmの範囲では大電流が流れる時間が
長いことから高温となり、接合領域にわたり1250〜1450
℃の適正接合温度範囲は満足しているものの、温度分布
は不均一であった。これに対し、この発明に従い接触長
さの変化速度を50mm/sの一定とした場合は、接合面全
域にわたって均一な温度分布が得られ、より好適な接合
状態が得られた。
【0023】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、接合面全域
にわたって均一に加熱でき、従って幅方向で均一な接合
強度ひいては良好な接合状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、交番磁界による加熱を利用した接合
要領の説明図である。 (b)は、押圧処理の違いによる接合領域の板幅方向に
わたる接合長さの変化速度の違いを比較して示した図で
ある。
【図2】この発明の実施に用いて好適な接合長さの変化
速度制御装置を組み込んだ圧延ラインの模式図である。
【図3】この発明に従う先行シートバーおよび後行シー
トバーの好適端部形状を示した図である。
【図4】(a)は、この発明および従来法に従って押圧
処理を行ったときの、押圧時間と接触長さとの関係を比
較して示したグラフである。 (b)は、この発明および従来法に従って押圧処理を行
ったときの、押圧時間と押圧力との関係を比較して示し
たグラフである。
【図5】この発明および従来法に従って押圧処理を行っ
たときの、接合面の温度分布を比較して示したグラフで
ある。
【符号の説明】
1 熱間仕上げ圧延機群 2 先行シートバー 3 後行シートバー 4 ピンチロール 5 交番磁界発生装置 5a コア 5b コイル 5c 電源 6 押し込み量検出器 7 接触長さ変化速度演算器 8 押圧力設定器 9 押圧用モーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 富士夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 川瀬 隆志 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平4−89109(JP,A) 特開 平4−89115(JP,A) 特開 平4−322885(JP,A) 特開 昭62−234679(JP,A) 特開 平4−288912(JP,A) 特開 平4−288913(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 15/00 B21B 1/26 B23K 13/01 B23K 9/025 B21C 47/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間仕上げ圧延機の入側において、先行
    する鋼片の後端部と後行する鋼片の先端部とを少なくと
    も各鋼片の幅方向両端部にて接触させると共に、該鋼片
    の厚み方向に貫通する交番磁界を印加し、該交番磁界に
    よって誘起された誘導電流により加熱しつつ押圧するこ
    とによって接合面積を漸次拡大しながら接合するに際
    し、先行鋼片および後行鋼片の接合部に、各接合領域の
    板幅方向にわたる接合長さの変化速度が15〜130 mm/s
    の範囲を満足する押圧力を付加することを特徴とする熱
    間圧延における鋼片の接合方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、接合長さの変化速度
    が15〜130 mm/sの範囲内で一定である熱間圧延におけ
    る鋼片の接合方法。
JP7717491A 1990-08-02 1991-03-18 熱間圧延における鋼片の接合方法 Expired - Fee Related JP2975147B2 (ja)

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US07/844,670 US5323951A (en) 1990-08-02 1991-08-01 Method of joining steel sheet bars in hot rolling and a continuous hot rolling method
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