JP2979899B2 - 熱間鋼材の接合方法 - Google Patents
熱間鋼材の接合方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鋼材の連続熱間圧延
ライン等において、熱間鋼材（熱いままの鋼材）を効率
よく、しかも確実に接合する方法に関する。
ライン等において、熱間鋼材（熱いままの鋼材）を効率
よく、しかも確実に接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】製鉄工場では、省エネルギー、製品歩留
りの向上、生産性の向上等を主な目的として、工程の連
続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板
（ホットコイル）を製造する熱間圧延の連続化は重要な
課題の一つとなっている。
りの向上、生産性の向上等を主な目的として、工程の連
続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板
（ホットコイル）を製造する熱間圧延の連続化は重要な
課題の一つとなっている。
【０００３】従来の熱間圧延において、加熱後のスラブ
を１枚ずつ粗圧延機と仕上げ圧延機に供給して間欠的に
圧延を行っていた。このような間欠圧延は、それ自体が
非能率的なだけでなく、特に被圧延材の板厚が薄い場合
には、その先端が変形してガイドロールに突っ掛けた
り、後端が圧延機を抜けるときに絞り込まれて圧延ロー
ルを損傷することが多い。これらのトラブルが発生する
と、圧延ラインを停止して補修やロール交換を行うこと
を余儀なくされる。
を１枚ずつ粗圧延機と仕上げ圧延機に供給して間欠的に
圧延を行っていた。このような間欠圧延は、それ自体が
非能率的なだけでなく、特に被圧延材の板厚が薄い場合
には、その先端が変形してガイドロールに突っ掛けた
り、後端が圧延機を抜けるときに絞り込まれて圧延ロー
ルを損傷することが多い。これらのトラブルが発生する
と、圧延ラインを停止して補修やロール交換を行うこと
を余儀なくされる。
【０００４】前記のようなトラブルを防止するために、
先端部の圧延速度を遅くして対応しているが、その結
果、圧延能率は一層低下する。また、被圧延材の先端部
および後端部は、前記のトラブルにより疵が発生し、切
り捨てられるので歩留りが低下する。更に、先端部およ
び後端部は圧延速度の低下により適正な圧延温度範囲か
ら外れるので、品質外れが発生し易く、圧延中の張力に
関しても非定常状態となるので寸法外れが発生し易い。
先端部の圧延速度を遅くして対応しているが、その結
果、圧延能率は一層低下する。また、被圧延材の先端部
および後端部は、前記のトラブルにより疵が発生し、切
り捨てられるので歩留りが低下する。更に、先端部およ
び後端部は圧延速度の低下により適正な圧延温度範囲か
ら外れるので、品質外れが発生し易く、圧延中の張力に
関しても非定常状態となるので寸法外れが発生し易い。
【０００５】上記のような問題を解消するために、近
年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済み
の鋼板（以下、先行鋼材という）と、後続する粗圧延済
みの鋼板（以下、後行鋼材という）とを接合し、仕上圧
延を連続的に行う方法が提案されている。
年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済み
の鋼板（以下、先行鋼材という）と、後続する粗圧延済
みの鋼板（以下、後行鋼材という）とを接合し、仕上圧
延を連続的に行う方法が提案されている。
【０００６】熱間鋼材の接合方法として、特開昭61−15
9285号公報には、被接合材（シートバー）を直接通電法
で加熱した後、突き合わせて押圧する方法が示されてい
る。
9285号公報には、被接合材（シートバー）を直接通電法
で加熱した後、突き合わせて押圧する方法が示されてい
る。
【０００７】また、特開平４−89108 号公報には、被接
合材を高周波誘導法で加熱した後、押圧する方法が、更
に、特開平５−38507 号公報には、接合部を摩擦摺動さ
せた後、押圧して接合する装置がそれぞれ開示されてい
る。
合材を高周波誘導法で加熱した後、押圧する方法が、更
に、特開平５−38507 号公報には、接合部を摩擦摺動さ
せた後、押圧して接合する装置がそれぞれ開示されてい
る。
【０００８】上記の方法は、いずれも圧接法の１形態で
あるが、鋼材の圧接において十分な接合強度を得るため
に、接合界面の酸化被膜（スケール）を除去することが
必要である。上記の公知技術のうち、直接通電加熱法お
よび高周波誘導加熱法では、接合面の表層を加熱溶融
し、押圧によりスケール層を押し出しながら接合が行わ
れ、一方、摩擦摺動法では、摺動によりスケール層を破
壊し押し出して接合を行う。いずれにしても、新生面が
生じて接合されるが、接合部は高温であるため、加熱押
圧中に新生面の再酸化が生じ、十分な接合強度が得られ
ないことが多い。
あるが、鋼材の圧接において十分な接合強度を得るため
に、接合界面の酸化被膜（スケール）を除去することが
必要である。上記の公知技術のうち、直接通電加熱法お
よび高周波誘導加熱法では、接合面の表層を加熱溶融
し、押圧によりスケール層を押し出しながら接合が行わ
れ、一方、摩擦摺動法では、摺動によりスケール層を破
壊し押し出して接合を行う。いずれにしても、新生面が
生じて接合されるが、接合部は高温であるため、加熱押
圧中に新生面の再酸化が生じ、十分な接合強度が得られ
ないことが多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】熱間圧延ラインでの熱
間鋼材の接合において、後続の仕上圧延の連続化を支障
なく行うのに十分な強度をもつ健全な接合部を形成させ
るには、接合面に存在するスケール層を除去するととも
に、接合完了までの再酸化を防止することが必要であ
る。
間鋼材の接合において、後続の仕上圧延の連続化を支障
なく行うのに十分な強度をもつ健全な接合部を形成させ
るには、接合面に存在するスケール層を除去するととも
に、接合完了までの再酸化を防止することが必要であ
る。
【００１０】本発明の目的は、スケール層を除去した後
の再酸化を防止し、高い接合強度を持つ健全な接合部を
得る方法を提供することにある。
の再酸化を防止し、高い接合強度を持つ健全な接合部を
得る方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は下記 (1)および
(2) の熱間鋼材の接合方法を要旨とする。
(2) の熱間鋼材の接合方法を要旨とする。
【００１２】(1) 熱間圧延ラインで熱間鋼材の接合部を
直接通電法または高周波誘導法で加熱した後、押圧して
行う接合方法であって、少なくとも押圧開始から押圧終
了まで還元炎を接合部に噴射することを特徴とする熱間
鋼材の接合方法。
直接通電法または高周波誘導法で加熱した後、押圧して
行う接合方法であって、少なくとも押圧開始から押圧終
了まで還元炎を接合部に噴射することを特徴とする熱間
鋼材の接合方法。
【００１３】(2) 熱間圧延ラインで熱間鋼材の接合部を
接触させて摩擦摺動させた後、押圧して行う接合方法で
あって、少なくとも摩擦摺動の開始から押圧終了まで還
元炎を接合部に噴射することを特徴とする熱間鋼材の接
合方法。
接触させて摩擦摺動させた後、押圧して行う接合方法で
あって、少なくとも摩擦摺動の開始から押圧終了まで還
元炎を接合部に噴射することを特徴とする熱間鋼材の接
合方法。
【００１４】熱間鋼材とは、粗圧延された熱いままの鋼
材を意味し、一般にシートバーと呼ばれる板状のもので
ある。
材を意味し、一般にシートバーと呼ばれる板状のもので
ある。
【００１５】還元炎とは、アセチレン、ＬＰＧ、ＬＮ
Ｇ、ＣＯＧ（コークス炉ガス）等の可燃性ガスを完全燃
焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させた炎を意味す
る。この還元炎は、水素ラジカル、CH2Oラジカル等の還
元成分を含有し、これらの含有量が高いほど還元力が大
きい。
Ｇ、ＣＯＧ（コークス炉ガス）等の可燃性ガスを完全燃
焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させた炎を意味す
る。この還元炎は、水素ラジカル、CH2Oラジカル等の還
元成分を含有し、これらの含有量が高いほど還元力が大
きい。
【００１６】なお、還元炎の接合部への噴射は、直接通
電法または高周波誘導法で加熱する場合には加熱開始前
から、摩擦摺動法では摺動の開始前から行ってもよい
が、前者の２方法では押圧を開始してから、摩擦摺動法
では摺動を開始してから行ってもよい。いずれにしても
押圧の終了まで還元炎の接合部への噴射を継続させる。
電法または高周波誘導法で加熱する場合には加熱開始前
から、摩擦摺動法では摺動の開始前から行ってもよい
が、前者の２方法では押圧を開始してから、摩擦摺動法
では摺動を開始してから行ってもよい。いずれにしても
押圧の終了まで還元炎の接合部への噴射を継続させる。
【００１７】また、押圧終了後にも還元炎噴射を行って
も差し支えはないが、その目的が主に押圧の際に現れる
新生面の再酸化防止であるから、少なくとも押圧の終了
まで還元炎噴射を行えば足りる。
も差し支えはないが、その目的が主に押圧の際に現れる
新生面の再酸化防止であるから、少なくとも押圧の終了
まで還元炎噴射を行えば足りる。
【００１８】
【作用】本発明者は、熱間鋼材の接合において、高い接
合強度を確保するためには通電加熱、高周波誘導加熱、
摩擦摺動の各方法の単独では十分な接合部強度を確保す
ることが困難であるという事実を踏まえて、これを補う
手段を検討した。そして、上記の各手段で加熱し圧接す
る際に、還元炎を接合部に噴射することによって接合部
新生面の再酸化を防止することができ、きわめて健全な
接合界面が得られることを見出した。
合強度を確保するためには通電加熱、高周波誘導加熱、
摩擦摺動の各方法の単独では十分な接合部強度を確保す
ることが困難であるという事実を踏まえて、これを補う
手段を検討した。そして、上記の各手段で加熱し圧接す
る際に、還元炎を接合部に噴射することによって接合部
新生面の再酸化を防止することができ、きわめて健全な
接合界面が得られることを見出した。
【００１９】還元炎とは、前記のように可燃性ガスを完
全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させた炎を意味
しており、その還元力は、燃料を完全燃焼させるのに必
要な酸素量に対する実際に使用する酸素量の比、すなわ
ち酸素比（ｍ）と、燃焼用空気に酸素富化を行った場合
の酸素濃度、すなわち酸素富化率（Ｐ、％）に左右され
る。高温状態における再酸化を十分に防止するための条
件としては、ｍ＝ 0.4〜0.8 、Ｐ≧40％が望ましい。
全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させた炎を意味
しており、その還元力は、燃料を完全燃焼させるのに必
要な酸素量に対する実際に使用する酸素量の比、すなわ
ち酸素比（ｍ）と、燃焼用空気に酸素富化を行った場合
の酸素濃度、すなわち酸素富化率（Ｐ、％）に左右され
る。高温状態における再酸化を十分に防止するための条
件としては、ｍ＝ 0.4〜0.8 、Ｐ≧40％が望ましい。
【００２０】以下、本発明の幾つかの実施態様を説明す
る。
る。
【００２１】図１には、ロール式電極を用いた直接通電
加熱と還元炎噴射とを併用する圧接方法を概略側面図で
示した。同図において、先行鋼材１および後行鋼材２は
ロール式電極３、３′で挟まれ、電源４により通電され
る。鋼材の突き合わせ部５は接触抵抗により発熱し加熱
され、所定温度に到達したらピンチロール６、６′によ
って鋼材１、２の長手方向に加えられる加圧力により押
圧される。少なくともこの押圧の開始から終了まで突き
合わせ部の上方に配置したバーナ７により還元炎を突き
合わせ部に噴射し、突き合わせ部に生じる新生面の再酸
化を防止する。
加熱と還元炎噴射とを併用する圧接方法を概略側面図で
示した。同図において、先行鋼材１および後行鋼材２は
ロール式電極３、３′で挟まれ、電源４により通電され
る。鋼材の突き合わせ部５は接触抵抗により発熱し加熱
され、所定温度に到達したらピンチロール６、６′によ
って鋼材１、２の長手方向に加えられる加圧力により押
圧される。少なくともこの押圧の開始から終了まで突き
合わせ部の上方に配置したバーナ７により還元炎を突き
合わせ部に噴射し、突き合わせ部に生じる新生面の再酸
化を防止する。
【００２２】図２は、高周波誘導加熱と還元炎噴射とを
併用する圧接方法を示す概略側面図で、同図において、
先行鋼材１および後行鋼材２の突き合わせ部５は、高周
波誘導コイル８、９により誘起されて鋼材中に発生する
渦電流により加熱され、ピンチロール６、６′の加圧力
により押圧される。その際、鋼材の上方に配置したバー
ナ７により還元炎を突き合わせ部に噴射し、突き合わせ
部に生じる新生面の再酸化を防止する。
併用する圧接方法を示す概略側面図で、同図において、
先行鋼材１および後行鋼材２の突き合わせ部５は、高周
波誘導コイル８、９により誘起されて鋼材中に発生する
渦電流により加熱され、ピンチロール６、６′の加圧力
により押圧される。その際、鋼材の上方に配置したバー
ナ７により還元炎を突き合わせ部に噴射し、突き合わせ
部に生じる新生面の再酸化を防止する。
【００２３】図３は、摩擦摺動による接合において、還
元炎噴射を併用する例を示す概略断面図である。熱間鋼
材１、２をクランプ装置10、10′、11、11′でクランプ
し、それらの突き合わせ部５を接触させた状態で、クラ
ンプ装置を駆動装置（図示せず）で駆動し、鋼材１、２
を幅方向に摺動させ、接合部を発熱・昇温させた後に押
圧して接合が行われる。この際、突き合わせ面上方に設
置したバーナ７により還元炎を突き合わせ部に噴射す
る。摩擦摺動とその後の押圧により突き合わせ部に存在
するスケール層は、外部に押し出され、新生面が生じる
が、その新生面の再酸化は還元炎によって確実に防止さ
れる。
元炎噴射を併用する例を示す概略断面図である。熱間鋼
材１、２をクランプ装置10、10′、11、11′でクランプ
し、それらの突き合わせ部５を接触させた状態で、クラ
ンプ装置を駆動装置（図示せず）で駆動し、鋼材１、２
を幅方向に摺動させ、接合部を発熱・昇温させた後に押
圧して接合が行われる。この際、突き合わせ面上方に設
置したバーナ７により還元炎を突き合わせ部に噴射す
る。摩擦摺動とその後の押圧により突き合わせ部に存在
するスケール層は、外部に押し出され、新生面が生じる
が、その新生面の再酸化は還元炎によって確実に防止さ
れる。
【００２４】図１、図２および図３では、バーナ７を鋼
材上方に設置し、上方から還元炎を突き合わせ部に噴射
する例を示した。しかし、バーナを鋼材側方に設置し、
横方向から突き合わせ部の幅方向エッジに向けて還元炎
を噴射してもよい。
材上方に設置し、上方から還元炎を突き合わせ部に噴射
する例を示した。しかし、バーナを鋼材側方に設置し、
横方向から突き合わせ部の幅方向エッジに向けて還元炎
を噴射してもよい。
【００２５】接合は、突き合わせ法だけでなく、重ね合
わせ法によって実施してもよい。その場合は、前記のピ
ンチロール６、６′やクランプ装置10、11等に代えて、
プレスやロール等の重ね合わせ部を上下方向から押圧で
きる装置を使用することになる。
わせ法によって実施してもよい。その場合は、前記のピ
ンチロール６、６′やクランプ装置10、11等に代えて、
プレスやロール等の重ね合わせ部を上下方向から押圧で
きる装置を使用することになる。
【００２６】図４は、図２の高周波誘導加熱と還元炎噴
射とを併用する方法を重ね合わせ接合に適用する場合を
説明する概略側面図である。図示のように高周波誘導加
熱の後、接合部をプレスまたはロールを備えた押圧装置
12、12’の位置に移動させて重ね合わせた後に、押圧し
て圧接を行う。この場合も少なくとも押圧の開始から終
了までバーナ７で接合部への還元炎噴射を行って接合部
の再酸化を防止する。
射とを併用する方法を重ね合わせ接合に適用する場合を
説明する概略側面図である。図示のように高周波誘導加
熱の後、接合部をプレスまたはロールを備えた押圧装置
12、12’の位置に移動させて重ね合わせた後に、押圧し
て圧接を行う。この場合も少なくとも押圧の開始から終
了までバーナ７で接合部への還元炎噴射を行って接合部
の再酸化を防止する。
【００２７】上記図１〜図４に示すいずれの場合も、加
熱装置やバーナ等の治工具を台車に搭載し、鋼材１、２
を走行させつつその速度と同期させて台車を移動させな
がら接合作業を行うことができる。
熱装置やバーナ等の治工具を台車に搭載し、鋼材１、２
を走行させつつその速度と同期させて台車を移動させな
がら接合作業を行うことができる。
【００２８】
【実施例】板厚15mm、板幅80mm、長さ 300mmの約1000℃
の熱間鋼板 (Ｃ:0.1％、Si:0.5％、Mn:1.2％) を下記
イ、ロ、ハの方法で突き合わせ圧接し、その後、２スタ
ンドタンデム構成の圧延機でスタンド間張力を20N/mm2
として熱間圧延を行い、板厚４mmに仕上げた。ただし、
イ、ロ、ハの各方法とも還元炎を噴射しながら加熱、圧
接を行う方法と還元炎を使用せず、従来と同様に大気中
で加熱、圧接する方法とを実施した。
の熱間鋼板 (Ｃ:0.1％、Si:0.5％、Mn:1.2％) を下記
イ、ロ、ハの方法で突き合わせ圧接し、その後、２スタ
ンドタンデム構成の圧延機でスタンド間張力を20N/mm2
として熱間圧延を行い、板厚４mmに仕上げた。ただし、
イ、ロ、ハの各方法とも還元炎を噴射しながら加熱、圧
接を行う方法と還元炎を使用せず、従来と同様に大気中
で加熱、圧接する方法とを実施した。
【００２９】なお、還元炎は、ノズル内混合方式のバー
ナを使用し、リング上のスリットノズルから混合気を吹
き出し火炎を形成させた。燃料はＣＯＧを20Nm3/hour使
用し、酸素比（ｍ）を 0.6、酸素富化率（Ｐ）を70％と
した。この還元炎の噴射は、直接通電加熱と高周波誘導
加熱による圧接法（下記イとロ）では加熱開始から押圧
の終了までとし、摩擦摺動圧接（下記ハ）では摺動開始
から押圧終了まで実施した。
ナを使用し、リング上のスリットノズルから混合気を吹
き出し火炎を形成させた。燃料はＣＯＧを20Nm3/hour使
用し、酸素比（ｍ）を 0.6、酸素富化率（Ｐ）を70％と
した。この還元炎の噴射は、直接通電加熱と高周波誘導
加熱による圧接法（下記イとロ）では加熱開始から押圧
の終了までとし、摩擦摺動圧接（下記ハ）では摺動開始
から押圧終了まで実施した。
【００３０】イ．通電加熱圧接方法 電流密度：１４ Ａ／ｍｍ２ 電 圧：15Ｖ 加熱温度：1350〜1400℃ アプセット量 (突き合わせ圧下量の合計) ：６mm ロ．誘導加熱圧接方法 投入電力：100 kw 周波数 ：１KHz 加熱温度：1350〜1400℃ アプセット量：６mm ハ．摩擦摺動圧接方法 摺動形態：鋼板を突き合わせて板幅方向に摺動 摺動周期：25サイクル／秒 摺動振幅：５mm 加熱温度：1300〜1350℃ アプセット量：６mm 圧延試験結果を表１に示す。
【００３１】表１の試験 No.１、３および５の還元炎を
噴射しない大気中での加熱圧接では、接合後の圧延の際
に接合部の幅方向のエッジから割れが発生し、幅中央部
方向へ拡大した。
噴射しない大気中での加熱圧接では、接合後の圧延の際
に接合部の幅方向のエッジから割れが発生し、幅中央部
方向へ拡大した。
【００３２】一方、還元炎雰囲気下で加熱圧接した No.
２、４および６では健全な接合部が得られ、圧延時に割
れの発生は全く見られなかった。
２、４および６では健全な接合部が得られ、圧延時に割
れの発生は全く見られなかった。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】本発明の接合方法によれば、還元炎雰囲
気によって加熱押圧過程で生じる新生面の再酸化が防止
される。その結果、健全で強度の高い接合部が得られ、
熱間圧延ラインの仕上張力圧延でも板破断や通板トラブ
ルの原因となる接合部の割れの発生がなくなる。
気によって加熱押圧過程で生じる新生面の再酸化が防止
される。その結果、健全で強度の高い接合部が得られ、
熱間圧延ラインの仕上張力圧延でも板破断や通板トラブ
ルの原因となる接合部の割れの発生がなくなる。
【図１】本発明の１実施態様である通電加熱法と還元炎
噴射を併用する突き合わせ圧接方法を示す概略側面図で
ある。
噴射を併用する突き合わせ圧接方法を示す概略側面図で
ある。
【図２】本発明の１実施態様である高周波誘導加熱法と
還元炎噴射を併用する突き合わせ圧接方法を示す概略側
面図である。
還元炎噴射を併用する突き合わせ圧接方法を示す概略側
面図である。
【図３】本発明の１実施態様である摩擦摺動法と還元炎
噴射を併用する突き合わせ圧接方法を示す概略側面図で
ある。
噴射を併用する突き合わせ圧接方法を示す概略側面図で
ある。
【図４】本発明の１実施態様である高周波誘導加熱法と
還元炎噴射を併用する重ね合わせ圧接方法を示す概略側
面図である。
還元炎噴射を併用する重ね合わせ圧接方法を示す概略側
面図である。
１：先行鋼材、 ２：後行鋼材、 ３，３’: ロ
ール式電極 ４：電源、 ５: 突き合わせ部 ６，６’: ピ
ンチロール ７：バーナ、 ８、９：高周波誘導加熱装置 10,10 ’および11,11 ’: クランプ装置、 12,12’:
押圧装置
ール式電極 ４：電源、 ５: 突き合わせ部 ６，６’: ピ
ンチロール ７：バーナ、 ８、９：高周波誘導加熱装置 10,10 ’および11,11 ’: クランプ装置、 12,12’:
押圧装置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21B 15/00 B21B 1/26 B23K 20/00 340
Claims (2)
- 【請求項１】熱間圧延ラインで熱間鋼材の接合部を直接
通電法または高周波誘導法で加熱した後、押圧して行う
接合方法であって、少なくとも押圧開始から押圧終了ま
で還元炎を接合部に噴射することを特徴とする熱間鋼材
の接合方法。 - 【請求項２】熱間圧延ラインで熱間鋼材の接合部を接触
させて摩擦摺動させた後、押圧して行う接合方法であっ
て、少なくとも摩擦摺動の開始から押圧終了まで還元炎
を接合部に噴射することを特徴とする熱間鋼材の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143351A JP2979899B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 熱間鋼材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143351A JP2979899B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 熱間鋼材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH071004A JPH071004A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2979899B2 true JP2979899B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=15336771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143351A Expired - Fee Related JP2979899B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 熱間鋼材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2979899B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5143351A patent/JP2979899B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH071004A (ja) | 1995-01-06 |
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