JP3129042B2 - 熱間圧延材の接合方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱間圧延材の接合方法及
び装置に係り、特に熱間圧延材を粗圧延機群及び仕上圧
延機群にて圧延を行うに際し、短時間で熱間圧延材の接
合を行い連続圧延を可能とする熱間圧延材の接合方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延設備で仕上圧延を連続化して生
産性の向上，品質の向上及び繰業の自動化を実現しよう
とする要望は極めて強い。その鍵となる技術は、熱間圧
延材（以下、バー材）の接合である。

【０００３】例えば接合機を走行式にした場合は、バー
材の接合が短時間に完了しないと接合機の走行距離が長
くなり実現困難となる。

【０００４】また接合機を固定型にした場合は、バー材
の厚みは通常３０〜５０mmと厚いため、このバー材を蓄
積するための巨大なルーパーが必要となる。

【０００５】従来、バー材の接合方法については、電熱
法，ガス加熱，溶削法及び摩擦法など数多くの方式が提
案されているが、未だ実現を見ていない。その実現して
いない最大の理由は、接合に時間が掛かり過ぎることで
ある。従来のバー材の接合の場合、接合前準備，押圧に
よるダレ，バリ除去等含めて最短でも２０〜３０秒を要
する。

【０００６】このような従来のバー材の接合方法には、
例えば、特開平5−303号公報，特開平4−158905号公
報，特開昭61−176482号公報，特開平5−76910 号公報
等に記載されたものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術にはそれぞれ以下のような問題がある。

【０００８】特開平5−303号公報に記載されたものは、
摩擦接合であるので融点までの昇温に時間が掛かる上、
アップセット時のバリ発生あるので、バリ取り時間が必
要となり、接合時間を多く必要とする問題がある。

【０００９】特開平4−158905 号公報に記載されたもの
は、高周波接合であるため比較的短時間で接合できるも
のの、接合面を溶融し接合するものなのでアップセット
時のバリ発生は避けられず、バリ取り時間を必要とす
る。仮にこのバリ取り操作を省略した場合、圧延ロール
を傷つける問題が残る。

【００１０】特開昭61−176482号公報に記載されたもの
は、重ね剪断接合であるが、剪断切り口形状が剪断直後
の活性な面が一旦大気にさらされるので新たな酸化スケ
ール発生が有り、接合は困難である。

【００１１】このような背景のもと、新たに提案された
ものとして、特開平5−76910号公報に記載されたものが
ある。これは摺動圧着接合法であり、短時間接合が可能
な上、バリ発生も無い等従来に無い性能を有するもので
ある。特にアルミ材では圧延中の破断もなく好結果を得
ている。しかしながら、普通鋼，ステンレス鋼ではしば
しば圧延中の破断があり、接合強度が弱いという問題が
ある。

【００１２】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を改善し、短時間にバー材を強接合した上、バリ発
生の無い熱間圧延材の接合方法及び装置を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、熱間圧延設備のラインで先行圧延材と後
行圧延材を押圧しながら両端面間に相対すべりを生じさ
せて、両圧延材を接合する熱間圧延材の接合方法におい
て、前記先行圧延材と後行圧延材をクランプする工程
と、前記先行圧延材と後行圧延材の接合面近傍を急速加
熱する工程と、前記先行圧延材と後行圧延材の接合面を
複数回摺動させる工程と、前記先行圧延材と後行圧延材
の接合面を該圧延材の板厚方向に摺動させて圧着接合す
る工程と、から成るものである。

【００１４】好ましくは、前記先行圧延材と後行圧延材
の接合面端部を切断し、接合面形状を整える工程を含む
ものである。

【００１５】また、好ましくは、前記先行圧延材と後行
圧延材を該圧延材の板厚方向に沿って互いにずらした位
置に配置する工程を含むものである。

【００１６】また、好ましくは、前記先行圧延材と後行
圧延材の接合面を複数回摺動させる工程は、該先行圧延
材と後行圧延材のうち少なくとも一方の圧延材端部を加
振させなが摺動させるものである。また、好ましくは、
前記圧延材端部の加振は、クランプから圧着接合までの
うち所定の区間とするものである。また、好ましくは、
前記圧延材端部の加振は、前記先行圧延材及び後行圧延
材の板幅方向に行うものである。

【００１７】また、好ましくは、前記圧延材接合面近傍
の加熱は、クランプから圧着接合までのうち所定の区間
とするものである。

【００１８】また、好ましくは、前記先行圧延材と後行
圧延材の接合面を該圧延材の厚み方向に摺動させて圧着
接合する工程は、滑り速度を１００mm／ｓ以上とするも
のである。また、好ましくは、前記先行圧延材と後行圧
延材の接合面を該圧延材の厚み方向に摺動させて圧着接
合する工程は、前記先行圧延材と後行圧延材の押圧角度
を８〜１２°の範囲としたものである。

【００１９】また、上記目的を達成するために本発明で
は、熱間圧延設備のラインで先行圧延材と後行圧延材を
押圧しながら両端面間に相対すべりを生じさせて、両圧
延材を接合する熱間圧延材の接合装置において、前記先
行圧延材と後行圧延材をそれぞれクランプするクランプ
手段と、前記先行圧延材と後行圧延材の接合面近傍を急
速加熱する加熱手段と、前記先行圧延材と後行圧延材の
接合面を複数回摺動させる摺動手段と、前記先行圧延材
と後行圧延材の接合面を該圧延材の板厚方向に摺動させ
て圧着接合する接合手段と、を備えたものである。

【００２０】また、好ましくは、前記クランプ手段のう
ち一方の圧延材をクランプするクランプ手段は、段付き
フレ−ムに固定され、前記圧延材を該圧延材の板厚方向
に沿ってずらして配置可能に構成したものである。ま
た、好ましくは、前記段付きフレームには、加振フレー
ムが設けられ、前記クランプされた圧延材の端部を加振
させるように構成したものである。また、好ましくは、
前記クランプ手段のうち一方の圧延材をクランプするク
ランプ手段は、圧着フレームに固定され、前記圧延材の
接合面を該圧延材の板厚方向に沿って摺動可能に構成し
たものである。

【００２１】

【作用】バー材の接合において実用化の鍵となっている
のは短時間での接合可否であり、接合強度は次の圧延工
程で破断しない強さを確保すれば良い点に着目し、本発
明は不要な工程を省略することにより実現したものであ
る。

【００２２】即ち、本発明は先行圧延材と後行圧延材の
接合面近傍を急速加熱すること（急速部分加熱）、先行
圧延材と後行圧延材の接合面を複数回摺動させること
（摩擦圧接）、先行圧延材と後行圧延材の接合面を圧延
材の板厚方向に摺動させて圧着接合すること（摺動圧
着）を巧みに組合わせることにより、溶融無しで接合す
るものである。

【００２３】このようにバー材を接合することにより加
熱エネルギー低減，発生バリの抑制に依るバリ取り工程
を省略出来、この結果設備費低減と接合時間の大幅短縮
が同時に可能になる。

【００２４】一般に接合時のバー材の温度は９５０〜１
１００℃で接合前の接合端面温度はこれより更に数十度
低温となっている。発明者等は接合面温度を１１２０〜
1200℃で摺動圧着接合した場合に接合強度が向上し、更
にこれに摩擦作用を付与すると、母材に近い強度を得る
ことが出来ることを突き止めた。この場合の昇温は、例
えば摩擦作用でも可能であるが、時間がかかりすぎる問
題がある。また、電気的部分加熱の場合は短時間昇温出
来てもスケールの剥離・排出作用が伴わないため、強度
が不十分となる欠点があり実用化出来ない。

【００２５】そこで本発明では、前述したように急速部
分加熱，摩擦圧接及び摺動圧着の手順の動作を素速く行
うものである。

【００２６】つまり、先行圧延材と後行圧延材をクラン
プするし両圧延材を突合せた後、先行圧延材と後行圧延
材の接合面近傍を急速加熱し、その後、先行圧延材と後
行圧延材の接合面を複数回摺動させ、先行圧延材と後行
圧延材の接合面を該圧延材の板厚方向に摺動させて圧着
接合するものである。このように、接合面を摺動させれ
ばスケール剥離とスケール吐き出しが一動作で行われ、
短時間で接合作業を完了することが可能となる。

【００２７】なお、先行圧延材と後行圧延材を圧延材の
板厚方向に沿って互いにずらした位置に配置する工程を
含むものであり、この工程では少なくとも１回以上の摺
動作用が行われるようにするものである。この時摩擦運
動によりスケール剥離と摩擦熱が発生する。

【００２８】また、先行圧延材と後行圧延材の接合面端
部を切断し、接合面形状を整える工程を含むものであ
る。接合前の剪断工程での切口形状は実際には直角とは
ならず、若干傾斜する。この切口傾斜方向は刃物配置で
決まる。従ってシヤー刃物配置に合せて接合動作を考慮
し、接合面形状を整える必要がある。

【００２９】以上のように、本発明は溶融接合ではない
ため、バリ発生量を抑えるのは圧着量制御で出来き従来
の溶融接合法では必須としていたバリ取り工程を省略で
き、一層の接合時間の短縮化及び設備の簡素化を図るこ
とが可能となる。

【００３０】

【実施例】本発明の実施例を説明する前に先ず、本発明
の原理を説明する。

【００３１】（１）熱間圧延材の接合の可否は、接合面
の清浄度Ｃ，材料温度Ｔ，押し付け圧力Ｐに依存する。
この場合清浄度に影響するのは殆ど酸化スケールであ
る。

【００３２】従って酸化スケールさえなければ適度な材
料温度Ｔとこれに応じた押し付圧力Ｐで圧着すれば確実
に接合する。

【００３３】従って、必ずしも接合面を溶融する必要は
無く、溶融しようとすれば、加熱エネルギーと時間を費
やすばかりでなく、溶融中に生成される酸化物を排出す
るためのアップセット量を増やす必要があり酸化物と同
時に溶湯金属のはみ出し、いわゆるバリが発生は避けら
れない。よって、この切削処理が必要になる等の不利が
ある。

【００３４】（２）短時間で確実に接合するには、上記
（１）項の３条件のうち清浄度Ｃを如何にして確保する
かが鍵になる。既存の酸化スケールの除去・排出により
接合面を清浄化出来ても、再び新しい酸化スケールが生
成され、これが確実な接合を困難にしているからであ
る。

【００３５】なお、特開平5−76910 号で提案の摺動圧
着方式はスケール剥離工程と圧着工程、そしてスケール
排出工程が高速度ワンモーションにて可能なので、この
問題は一応解決された。

【００３６】然し乍ら、鉄鋼材の場合、過酷な圧延に耐
えるに十分な信頼度の高い接合強度を得る事ができなか
った。

【００３７】（３）発明者等の実験結果では酸化スケー
ルを剥離・排出を促進するには相対すべりを数回以上と
し、その直後、即ち新しい酸化スケール生成が始まる前
に圧着工程に入れば、良いことが確かめられた。更に材
料温度は融点に近い高温の軟らかい状態よりも、むしろ
固い状態の方がスケールの剥離・排出作用が効果的に行
われ、その結果母材強度に近い接合強度を得る事ができ
る。

【００３８】（４）またこの時、スケール排出作用が十
分に行われるので、接合強度を得るに必要なアップセッ
ト量は少なくて済み、適正圧着量でバリ発生が防止でき
る長所がある。

【００３９】（５）短時間且つ確実に接合できる固い高
温状態とは、鋼種により適正値は異なるが、概ね鍛造温
度付近が良い結果であった。従ってこの温度より低い場
合は急速部分昇温するのが望ましく、そして適正温度以
上にならぬ様に配慮される必要がある。

【００４０】本発明はこのような知見に基づきなされた
ものである。

【００４１】以下、本発明の実施例を図１及び図２を用
いて説明する。

【００４２】図１は、本発明の実施例による熱間圧延材
の接合機の側面図を示すものであり、図２は図１で示し
た接合機の正面図を示すものである。

【００４３】図１中、１ａは粗圧延後仕上圧延されてい
る先行バー材１の後端部、２ａは粗圧延後クロップカッ
トされた後行バー材２の先端部を示す。接合機３は接合
機本体としての本体フレーム３ａを有し、本体フレーム
３ａ内には先行バー材１の先端部１ａを挟持するための
上下一対のクランプ金具４，５及び後行バー材２の後端
部２ａを挟持する上下一対の押圧用クランプ金具６，７
が配置されている。また、接合機３は本体フレーム３ａ
内に、段付けフレーム１８及び圧着フレーム１９を有し
ている。

【００４４】この段付けフレーム１８内には図２に示す
ように加振フレーム２４が設けられ、これにクランプ金
具５が一体となっている。また、段付フレーム１８には
クランプ金具４が連結されており、複数の油圧シリンダ
ー１６により昇降可能となっている。

【００４５】一方、圧着フレーム１９も同様にクランプ
金具７が一体に設けられ、複数の油圧シリンダー１７に
より昇降可能にクランプ用ヘッド６が連結されている。

【００４６】本体フレーム３ａの上部及び下部フレーム
には、上部及び下部ブラケット３ｃ，３ｄが突設され、
段付けフレーム１８はこれを抱き込様に昇降自在に支持
されている。上部及び下部ブラケット３ｃ，３ｄに連結
ピン１２，１４にてリンク１０，１１があり、この他端
が圧着フレーム１９に連結ピン１３，１５にて連結さ
れ、これら上部及び下部ブラケット３ｃ，３ｄとリンク
１０，１１及び連結ピン１３，１５と段付けフレーム１
８と圧着フレーム１９により四辺形リンクを構成し、相
互に作動的に連結している。リンク１０，１１は傾きα
に設定してあるので、油圧シリンダー９により下方へ押
圧すると矢印方向に圧着フレーム１９が移動し段付け量
Ｙ相当の垂直距離で停止させると、摺動圧着作業ができ
る。

【００４７】加振フレーム２４は図２に示すように加振
シリンダー２５ａ，反力シリンダー２５ｂにより油圧ポ
ンプ３３を動力源として、サーボ弁３１を作動させるこ
とで矢印の板幅方向に往復運動できるようになってい
る。

【００４８】また、接合機３は本体フレーム３ａに取り
付けられた走行車輪３５，３６を有し、接合機３はこの
走行車輪３５により、レール２０上を油圧シリンダー２
１の駆動によりバー材のパス方向に往復動する。接合機
３はこのようにバー材１ａの速度Ｖ_e にほぼ等しい速度
まで加速して走間中に、バー材１ａ，２ａの接合作業を
行うこととなる。

【００４９】以上説明した接合機３を備えた連続熱間圧
延設備の全体構成を図３に示す。

【００５０】図３に示した連続熱間圧延設備は、連続鋳
造機５１，加熱炉５２，粗圧延機５３，剪断機５４，中
間巻取機５５，接合機３，仕上圧延機５６，冷却ゾーン
５７，分割剪断機５８，巻取機５９をこの順序で配置し
て構成されている。連続鋳造機５１では板厚１２０〜３
００mm、板幅７００〜２０００mmのスラブ材が製造さ
れ、このスラブ材が粗圧延機５３で板厚２０〜５０mmの
バー材に圧延され、中間巻取機５５で巻取保温・先後端
反転して、仕上圧延機５６で板厚１〜１２mmの薄板製品
に圧延される。

【００５１】剪断機５４は一般に仕上圧延機５６に、供
給されるバー材の先後端のクロップをカットして、噛込
性を良好にするためのものであるが、本実施例では、中
間巻取機５５と仕上圧延機５６の間に接合機３が配置さ
れ、接合機３で接合されるバー材の先後端をクロップを
カットするのに剪断機５４が使用される。また、分割剪
断機５８は巻取機５９に巻取られる薄板製品をカット
し、製品コイルにするものである。

【００５２】次に、本実施例に係る接合機３による接合
原理を図４，図５により説明する。図４，図５は本発明
の熱間圧延材の接合原理を示すものであり、図４は熱間
圧延材の段付け加振動作を示し、図５は、熱間圧延材の
圧着動作を示すものである。図４，図５中、１ａは先行
バー材の後端部、２ａは後行バー材の先端部であり、１
ｓ，２ｓはこれら先端部１ａ，後端部２ａの表面にそれ
ぞれ形成された酸化スケールを拡大して示したものであ
る。いずれも図示していない剪断機で事前にクロップカ
ットされているが、剪断後数秒は経過しているのでバー
材の先、後端部１ａ，２ａに酸化スケール１ｓ，２ｓの
発生は避けられない。因みにこの時点におけるバー材の
先端部１ａ，後端部２ａの表面温度は１０００℃前後で
ある。図４の熱間圧延材の剪断形状は上刃先行型剪断機
の切口形状で一般に図示の如く右下がりにγ°傾斜する
ので先端部１ａ，後端部２ａを突合せた後、先行バー材
の後端部１ａを矢印Ａ方向（垂直下方）にストロークＹ
押し下げる（段付け作業）。なお、下刃先行型剪断機の
場合は逆に左下がりにγ°傾斜することになる。

【００５３】この先行バー材の後端部２ａを垂直下方に
押し下げる過程で更に先行バー材の後端部２ａを矢印Ｂ
方向（板幅水平方向）に加振させるとより効果がある。
この結果、従来摺動圧着時に１回であった摩擦摺動回数
を、摺動圧着時の１回に加えて、段付け時に１回、加振
によって数回と大幅に増加させることが出来る。この結
果、図４に示すように圧着作業に入る前の段付け工程に
おいて、表面に形成されている酸化スケールの大部分を
剥離することができる。そして図５に示す圧着工程で
は、この直前に生成された少量の酸化スケールを剥離・
吐出しするが如くθ°の角度で矢印Ｃ方向にＱの力を作
用させると、楔効果にて圧力ｐが発生し、そして、接合
を瞬時に終了することができる。

【００５４】ここで、摩擦摺動回数が従来に比べ大幅に
増加するので摩擦熱発生が期待されるが、下記条件での
短時間摩擦摺動ではせいぜい数十度の昇温であり、接合
作業時の温度低下を防止する程度である。数百度昇温を
摩擦熱発生で得るには時間をかければ良いが、前述した
様に、接合時間の短縮化が出来ない問題があり実用出来
ない。

【００５５】そこで図６乃至図８に示すように高周波コ
イル２８，２９をクランプヘッド２６，２７に内蔵して
バー材の先、後端部１ａ，２ａを急速加熱させることが
できる。

【００５６】図６はバー材の先端部１ａ，後端部２ａを
突合せ、クランプヘッド２６，２７によりバー材をクラ
ンプし、高周波コイル２８，２９によりバー材の先端部
１ａ，後端部２ａを急速加熱する様子を示したものであ
る。

【００５７】図７はバー材の先端部１ａを矢印Ａ方向
（垂直下方）に押し下げる段付け作業を示すものであ
り、この場合、先に説明したように矢印Ｂ方向に加振を
与えてもよい。

【００５８】図８はバー材の先端部１ａ，後端部２ａを
摺動圧着接合する様子を示すものである。後端部２ａを
所定の角度で矢印Ｃ方向と作用させて摺動圧差接合を行
うものである。

【００５９】以上のように、高周波コイル２８，２９を
クランプヘッド２６，２７に内蔵してバー材の先、後端
部１ａ，２ａを急速加熱させた場合、本発明者らの実験
では１０００℃から１２００℃までの２００℃昇温に要
する時間は２〜３秒であった。これを前述の摺動圧着工
程の中の前半に取り込み、短時間に所定温度まで昇温す
ることで、確実な接合を実現したものである。

【００６０】図９は接合機３による接合作業順序と経過
時間の１例を示す。突合せ，クランプ閉，昇温，段付
け，加振，圧着，保持，クランプ開の順序で接合に要し
た合計時間は８.３ 秒であった。

【００６１】次に、酸化スケールの確実な剥離が第一に
重要で、摩擦摺動回数増加と、そして、高温でしかも固
い状態が接合に好都合である事は前述したが、これの具
体例について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１
０乃至図１２は本実施例の接合機によるバー材の接合強
度を示すもので、ステンレス鋼の場合の摺動回数と接合
温度，保持時間等の影響に関してのデータである。

【００６２】なお、図１０乃至図１２中、縦軸は接合強
度を示し、ある特定のものを基準に相対値で示すもので
ある。

【００６３】先ず摺動回数について説明する。全摩擦摺
動回数（Ｎ）は垂直方向回数(Ｎ_v)と水平方向数
（Ｎ_h ）の合計で決まる。垂直方向は段付け時と摺動圧
着時の２回で、水平方向は段付けストローク時の押し下
げ速度（Ｖ_d ）と加振周波数（ｆ）で決まる。これは任
意に設定出来るものである。例えば 段付け量（Ｙ）：２５mm，段付け速度（Ｖ_d）：１０mm
／ｓ、圧着速度（Ｖ_a）：２３０mm／ｓ加振周波数
（ｆ）：７Ｈｚ，片振幅（ａ）：５mm、加振方向：板幅
方向の場合での全摩擦摺動回数（Ｎ）は Ｎ_h＝η・２ｆ・Ｙ／Ｖ_d＝０.４×２×７×２５／１０
＝１４ ここで、η ：摺動効率（ドラム型シヤーは０.４） ２ｆ：１振幅で２回摺動 Ｎ_v ＝２（段付け１回＋摺動圧着１回） Ｎ＝Ｎ_h＋Ｎ_v＝１４＋２＝１６ となる。

【００６４】即ち、従来１回であった摺動回数が加振無
しでも２回になり、加振機能を作用さると１６回に出来
ることになる。また油圧サーボ弁で加振すれば、必要に
応じて周波数（ｆ）を変更して任意に摺動回数を設定出
来る便利さがある。

【００６５】また、この時の摩擦摺動速度、即ち、垂直
方向速度Ｖ_v は、Ｖ_v＝１０mm／ｓ（段付け時），Ｖ_v
＝２３０mm／ｓ（摺動圧着時）であり、水平方向速度Ｖ
_fは、片振幅（ａ）：５mmの場合、Ｖ_f max＝２πｆａ＝
２×３.１４×７×５≒２２０mm／ｓ（加振時）とな
る。この速度Ｖ_v，Ｖ_fも任意に設定出来る便利さがある
が、圧着速度(Ｖ_a）は以下に述べる様に、高速度が有利
になり、油圧リンダーによる手段ではなく、ハンマー的
に行う手段、例えば、クランク方式，エアー，ガス等を
動力源としたもの、重力を利用するなど他の圧着手段で
も同様の効果有るものであれば限定はしない。

【００６６】図１０は、本実施例における熱間圧延材の
接合強度における圧着速度・摺動回数の影響を示すもの
であり、バー材温度９５０℃前後、加振無しで２回摺動
した場合を従来の１回摺動と比較したものである。２回
摺動のみで加振せずとも大幅な接合強度を向上が達成で
きるが、さらに圧着速度（Ｖ_a ）を速める効果がある事
がわかる。これは、酸化スケールの剥離除去と新たな酸
化スケールの発生抑止作用が効果的に行われるからで
す。

【００６７】図１１は本実施例における熱間圧延材の接
合強度における保持時間の影響を示すものであり、バー
材温度９５０℃前後、加振無しで、圧着速度(Ｖ_a）を２
３０mm／ｓとして、保持時間を変化させた場合を示す。
保持時間が長いほど接合強度は向上するが、数秒間の保
持でも問題ないことを示す。

【００６８】図１２は本実施例における熱間圧延材の接
合強度における温度・加振・剪断切口形状保持時間の影
響を示すものであり、保持時間を２.５秒、圧着速度
（Ｖ_a)を２３０mm／ｓとして、接合部を加熱してバー材
温度を変化させたものである。ドラム型クロップ剪断機
の切り口形状で加振無しの場合、バー材温度上げる効果
が顕著にある。一方、加振有りの場合はバー材温度上げ
る効果もあるが、加振機能付加の効果の方が優れてるこ
とが分かる。なお、図１２に示すように、あまりバー材
温度が１２００℃を超えると、マイナスの結果になるの
で、上限温度で昇温をストップ制御や温度保持制御する
必要がある。

【００６９】更に接合強度を高めるには、切り口形状を
ストレートに近づけて、接合率を向上させた上で、加振
付加すれば良いことも図１２より分かる。例えばドラム
型ではストレート化に限界あるので、ギロチン型にすれ
ばストレートに近づけることができ、クロップシヤーは
ギロチン型が良いことになる。また、ペンジュラム型で
あっても同様である。

【００７０】この様にして接合した熱間バー材を圧延し
た結果 アルミ ：圧延破断なし、接合部分割れ無し ＳＳ４１ ：圧延破断ないが、接合部エッジ割れ発生 ＳＵＳ３０４：圧延破断ないが、接合部エッジ割れ発生 であった。接合部エッジ割れが発生する場合は図１３に
示すように接合部分の板幅端を接合後圧延前に部分カッ
トしてエッジ割れ進展を防止すれば問題なく圧延が可能
となる。

【００７１】本実施例は溶融接合では無いのでバリ発生
させないで確実な接合をすることができる。例えばドラ
ム型シヤーでクロップカットしたバー材の最適接合条件
は、ドラム型シヤー切り口形状では、γは約５°なの
で、材質によって最適値は相違するが、概ね、圧着角度
θ＝８〜１１°，圧着量Ｘ＝３〜５mmである。

【００７２】以上説明したように本実施例によれば、先
行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部をクランプ支持
突合せ後、部分加熱をスタートし、その直後に一方の圧
延材を加振しながら段付き開始し、塑性変形するよう押
圧しながら両端面間に相対すべりを生じさせるので両圧
延材を短時間で強接合でき、熱間圧延設備で仕上圧延を
連続化して生産性及び歩留まりの向上，品質の向上及び
繰業の自動化を実現できる。

【００７３】又、以下の効果も同時に期待できる。

【００７４】１．短時間接合できるのでルーパ不要。

【００７５】２．圧延材と同期走行接合できるので、圧
延前のバー材をテーブル上で一時停止させる必要は無
い、従って搬送テーブル等の接触によるバー材の部分冷
却は回避できる。

【００７６】３．接合機のバー材クランプ部をセラミッ
ク製としている上に、クランプ時間も短時間なのでクラ
ンプによるバー材の部分冷却は回避できる。

【００７７】４．多鋼種対応可である（ＳＳ，ＳＵＳ，
特殊鋼，アルミ等）。

【００７８】５．バリ取り工程が省略され、接合時間の
短縮化及び設備の簡素化の実現。

【００７９】６．圧延ロール寿命向上（傷軽微）。

【００８０】７．剪断切り口方向に合わせた接合動作を
行って接合機の機構・構造簡素化が可能。

【００８１】８．低温バー材の接合が可能。

【００８２】９．非鉄ラインにも適用可能。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば短
時間にバー材を強接合した上、バリ発生の無い熱間圧延
材の接合方法及び装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による熱間圧延材の接合機側面
図である。

【図２】本発明の実施例による熱間圧延材の接合機正面
図である。

【図３】本発明の熱間圧延材の接合装置を備えた連続熱
間圧延設備の概略図である。

【図４】本発明の熱間圧延材の接合原理を示す図であ
り、熱間圧延材の段付け加振動作を示す図である。

【図５】本発明の熱間圧延材の接合原理を示す図であ
り、熱間圧延材の圧着動作を示す図である。

【図６】本発明の熱間圧延材の接合動作を示す図であ
り、突合せ，クランプ，部分加熱動作を示す図である。

【図７】本発明の熱間圧延材の接合動作を示す図であ
り、段付け加振，部分加熱動作を示す図である。

【図８】本発明の熱間圧延材の接合動作を示す図であ
り、摺動圧着接合動作を示す図である。

【図９】本発明の実施例による熱間圧延材の接合動作順
序と接合所要時間の一例を示す図である。

【図１０】本発明の実施例による熱間圧延材の接合強度
における圧着速度・摺動回数の影響を示す図。

【図１１】本発明の実施例による熱間圧延材の接合強度
における保持時間の影響を示す図。

【図１２】本発明の実施例による熱間圧延材の接合強度
における温度・加振・剪断切口形状の影響を示す図。

【図１３】本発明の実施例による接合後のサイドカット
を示す図である。

【符号の説明】

１…先行バー材、１ａ…後端部、１ｓ…酸化スケール、
２…後行バー材、２ａ…先端部、２ｓ…酸化スケール、
３…接合機、３ａ…本体フレーム、４，５，６，７…ク
ランプ金具、８，９，１６，１７，２１…油圧シリンダ
ー、１０，１１…リンク、１２，１３，１４，１５…連
結ピン、１８…段付けフレーム、１９…圧着フレーム、
２０…レール、２２，２３…リニヤーベアリング、２４
…加振フレーム、２５ａ…加振シリンダー、２５ｂ…反
力シリンダー、２６，２７…クランプヘッド、２８，２
９…高周波コイル、３０，３２…アキュムレータ、３１
…サーボ弁、３３…油圧ポンプ、３４…エッジクロッ
プ、３５，３６…車輪、５１…連続鋳造機、５２…加熱
炉、５３…粗圧延機、５４…剪断機、５５…中間巻取
機、５６…仕上圧延機、５７…冷却ゾーン、５８…分割
剪断機、５９…巻取機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟本 孝雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 青天目 隆治 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平５−76910（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−200984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−90302（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−234005（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−237670（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−277509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 15/00 B21B 1/26 B23K 20/00 340 B23K 20/12

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延設備のラインで先行圧延材と後行
   圧延材を押圧しながら両端面間に相対すべりを生じさせ
   て、両圧延材を接合する熱間圧延材の接合方法におい
   て、 前記先行圧延材と後行圧延材をクランプする工程と、前
   記先行圧延材と後行圧延材の接合面近傍を急速加熱する
   工程と、前記先行圧延材と後行圧延材の接合面を複数回
   摺動させる工程と、前記先行圧延材と後行圧延材の接合
   面を該圧延材の板厚方向に摺動させて圧着接合する工程
   と、から成ることを特徴とする熱間圧延材の接合方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の熱間圧延材の接合方法に
   おいて、 前記先行圧延材と後行圧延材の接合面端部を切断し、接
   合面形状を整える工程を含むことを特徴とする熱間圧延
   材の接合方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の熱間圧延材の接合方法に
   おいて、 前記先行圧延材と後行圧延材を該圧延材の板厚方向に沿
   って互いにずらした位置に配置する工程を含むことを特
   徴とする熱間圧延材の接合方法。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のうちのいずれかに記
   載の熱間圧延材の接合方法において、 前記先行圧延材と後行圧延材の接合面を複数回摺動させ
   る工程は、該先行圧延材と後行圧延材のうち少なくとも
   一方の圧延材端部を加振させなが摺動させることを特徴
   とする熱間圧延材の接合方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載の熱間圧延材の接合方法に
   おいて、 前記圧延材端部の加振は、クランプから圧着接合までの
   うち所定の区間とすることを特徴とする熱間圧延材の接
   合方法。
6. 【請求項６】請求項４に記載の熱間圧延材の接合方法に
   おいて、 前記圧延材端部の加振は、前記先行圧延材及び後行圧延
   材の板幅方向に行うことを特徴とする熱間圧延材の接合
   方法。
7. 【請求項７】請求項１〜請求項３のうちのいずれかに記
   載の熱間圧延材の接合方法において、 前記圧延材接合面近傍の加熱は、クランプから圧着接合
   までのうち所定の区間とすることを特徴とする熱間圧延
   材の接合方法。
8. 【請求項８】請求項１〜請求項３のうちのいずれかに記
   載の熱間圧延材の接合方法において、 前記先行圧延材と後行圧延材の接合面を該圧延材の厚み
   方向に摺動させて圧着接合する工程は、滑り速度を１０
   ０ｍｍ／ｓ以上とすることを特徴とする熱間圧延材の接
   合方法。
9. 【請求項９】請求項１〜請求項３のうちのいずれかに記
   載の熱間圧延材の接合方法において、 前記先行圧延材と後行圧延材の接合面を該圧延材の厚み
   方向に摺動させて圧着接合する工程は、前記先行圧延材
   と後行圧延材の押圧角度を８〜１２°の範囲としたこと
   を特徴とする熱間圧延材の接合方法。
10. 【請求項１０】 熱間圧延設備のラインで先行圧延材と後
    行圧延材を押圧しながら両端面間に相対すべりを生じさ
    せて、両圧延材を接合する熱間圧延材の接合装置におい
    て、 前記先行圧延材と後行圧延材をそれぞれクランプするク
    ランプ手段と、前記先行圧延材と後行圧延材の接合面近
    傍を急速加熱する加熱手段と、前記先行圧延材と後行圧
    延材の接合面を複数回摺動させる摺動手段と、前記先行
    圧延材と後行圧延材の接合面を該圧延材の板厚方向に摺
    動させて圧着接合する接合手段と、を備えたことを特徴
    とする熱間圧延材の接合装置。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載の熱間圧延材の接合装
    置において、 前記クランプ手段のうち一方の圧延材をクランプするク
    ランプ手段は、段付きフレ−ムに固定され、前記圧延材
    を該圧延材の板厚方向に沿ってずらして配置可能に構成
    したことを特徴とする熱間圧延材の接合装置。
12. 【請求項１２】請求項１１に記載の熱間圧延材の接合装
    置において、 前記段付きフレームには、加振フレームが設けられ、前
    記クランプされた圧延材の端部を加振させるように構成
    したことを特徴とする熱間圧延材の接合装置。
13. 【請求項１３】請求項１０に記載の熱間圧延材の接合装
    置において、 前記クランプ手段のうち一方の圧延材をクランプするク
    ランプ手段は、圧着フレームに固定され、前記圧延材の
    接合面を該圧延材の板厚方向に沿って摺動可能に構成し
    たことを特徴とする熱間圧延材の接合装置。