JP3217641B2 - 連続熱間圧延方法 - Google Patents
連続熱間圧延方法Info
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の連続熱間圧延方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の熱間圧延では、特に鋼材のフロン
トとテール部の、いわゆる非定常部の無張力による擦り
傷と形状不良、スレッディング速度による板幅・厚不
良、加速による温度不良と表面品位不良等によって発生
する注文歩留の悪化、また不良部除去作業、精整通板作
業等をできるだけ少なくするため、近年複数の熱間圧延
用長尺鋼材を順次接合し、連続して所定の速度で圧延処
理する、いわゆる連続熱間圧延方法が試みられている。
トとテール部の、いわゆる非定常部の無張力による擦り
傷と形状不良、スレッディング速度による板幅・厚不
良、加速による温度不良と表面品位不良等によって発生
する注文歩留の悪化、また不良部除去作業、精整通板作
業等をできるだけ少なくするため、近年複数の熱間圧延
用長尺鋼材を順次接合し、連続して所定の速度で圧延処
理する、いわゆる連続熱間圧延方法が試みられている。
【０００３】この連続熱間圧延方法は、連続式熱間圧延
機に供給する粗熱間圧延済みの鋼材または、高温薄肉連
続鋳造鋳片（フラットまたはコイル状）等の熱間圧延用
長尺鋼材を、事前に先端と後端部をフライングクロップ
シャーにて切断すると共に、鋼材間の後端切断面と先端
切断面の全域または一部を溶接接合処理し、多数の熱間
圧延用長尺鋼材を順次同一圧延スケージュールで、或い
は複数のスケジュールを連続的にリレー変更しながら熱
間圧延し、圧延後分割切断し、複数台の巻き取り機で交
互に巻き取り処理するものである。前記溶接手段として
は、突き合わせ電気溶接、圧着接合、レーザー溶接接合
等が検討されているが、迅速性、接合強度及び接合部の
品質上の観点から、レーザー溶接接合が有利である。
機に供給する粗熱間圧延済みの鋼材または、高温薄肉連
続鋳造鋳片（フラットまたはコイル状）等の熱間圧延用
長尺鋼材を、事前に先端と後端部をフライングクロップ
シャーにて切断すると共に、鋼材間の後端切断面と先端
切断面の全域または一部を溶接接合処理し、多数の熱間
圧延用長尺鋼材を順次同一圧延スケージュールで、或い
は複数のスケジュールを連続的にリレー変更しながら熱
間圧延し、圧延後分割切断し、複数台の巻き取り機で交
互に巻き取り処理するものである。前記溶接手段として
は、突き合わせ電気溶接、圧着接合、レーザー溶接接合
等が検討されているが、迅速性、接合強度及び接合部の
品質上の観点から、レーザー溶接接合が有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】鋼材間の後端切断面と
先端切断面をレーザー溶接にて接合する場合、鋼材表面
に生成する酸化物で構成されるスケール及び周囲の空気
が、レーザーにより溶融されたプールに混入し、鋼材の
カーボンと反応しＣＯガスを発生する。この傾向は、冷
間より熱間が顕著である。このＣＯガスは溶融部表面だ
けでなく、内部からも発生するため発泡を伴いブローホ
ールとして残り、鋼材間の接合強度を低下させるため
に、圧延途中で鋼材が切断する危険性が有る。
先端切断面をレーザー溶接にて接合する場合、鋼材表面
に生成する酸化物で構成されるスケール及び周囲の空気
が、レーザーにより溶融されたプールに混入し、鋼材の
カーボンと反応しＣＯガスを発生する。この傾向は、冷
間より熱間が顕著である。このＣＯガスは溶融部表面だ
けでなく、内部からも発生するため発泡を伴いブローホ
ールとして残り、鋼材間の接合強度を低下させるため
に、圧延途中で鋼材が切断する危険性が有る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決した優れた手段を提供するものであり、その特徴と
するところは、複数の熱間圧延用長尺鋼材を順次接合
し、連続して熱間圧延する方法において、先行鋼材の後
端と後行鋼材の前端とを突き合わせ、この突き合わせ部
にＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉのいずれか１種、または２種以上含
有する鉄合金ワイヤーフィラーを供給しながら、これら
をレーザーにて走間溶融して接合するに際し、前記ワイ
ヤーフィラーを次式の条件で供給して接合した後、熱間
圧延することを特徴とする連続熱間圧延方法にある。０．０５ 重量％≦Ｋ≦２．４重量％ 脱酸可能量 Ｋ＝Ａ×Ｃ＋Ｂ×Ｄ ただし、Ａ：ワイヤフィラーのＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの含有
割合とその脱酸効率をもとに算出した脱酸可能量（Ａ＝
０．８９［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６６８
［％Ｔｉ］） Ｂ：該鋼材の突き合わせ部のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの含有割
合とその脱酸効率をもとに算出した脱酸可能量（Ｂ＝
０．８９［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６６８
［％Ｔｉ］） Ｃ：溶接溶融部重量に対するワイヤーフィラー添加重量
の割合 Ｄ：溶接溶融部重量に対する鋼材溶融重量の割合
解決した優れた手段を提供するものであり、その特徴と
するところは、複数の熱間圧延用長尺鋼材を順次接合
し、連続して熱間圧延する方法において、先行鋼材の後
端と後行鋼材の前端とを突き合わせ、この突き合わせ部
にＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉのいずれか１種、または２種以上含
有する鉄合金ワイヤーフィラーを供給しながら、これら
をレーザーにて走間溶融して接合するに際し、前記ワイ
ヤーフィラーを次式の条件で供給して接合した後、熱間
圧延することを特徴とする連続熱間圧延方法にある。０．０５ 重量％≦Ｋ≦２．４重量％ 脱酸可能量 Ｋ＝Ａ×Ｃ＋Ｂ×Ｄ ただし、Ａ：ワイヤフィラーのＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの含有
割合とその脱酸効率をもとに算出した脱酸可能量（Ａ＝
０．８９［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６６８
［％Ｔｉ］） Ｂ：該鋼材の突き合わせ部のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの含有割
合とその脱酸効率をもとに算出した脱酸可能量（Ｂ＝
０．８９［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６６８
［％Ｔｉ］） Ｃ：溶接溶融部重量に対するワイヤーフィラー添加重量
の割合 Ｄ：溶接溶融部重量に対する鋼材溶融重量の割合
【０００６】
【作用】本発明の作用を図１、図２と共に説明する。図
１の（ａ）はＫ値を０．０４２重量％とした比較例２
（後述）において、先行鋼材後端部の母材１Ａと、後行
鋼材前端部の母材１Ｂの一部およびワイヤーフィラー５
が溶融して、ビート２を生成しており、この中に巣状の
ブローホール３が発生している側面断面図である。ま
た、同図（ｂ）はＫ値を０．０６２重量％とした実施例
４（後述）において、ビート２の中にはブローホールが
発生していなかった、健全な接合部を示す側面断面図で
ある。
１の（ａ）はＫ値を０．０４２重量％とした比較例２
（後述）において、先行鋼材後端部の母材１Ａと、後行
鋼材前端部の母材１Ｂの一部およびワイヤーフィラー５
が溶融して、ビート２を生成しており、この中に巣状の
ブローホール３が発生している側面断面図である。ま
た、同図（ｂ）はＫ値を０．０６２重量％とした実施例
４（後述）において、ビート２の中にはブローホールが
発生していなかった、健全な接合部を示す側面断面図で
ある。
【０００７】図２は前記定義した脱酸可能量Ｋと、母材
引張強度に対する接合部の引張強度の比（σ）の関係を
示しており、Ｋ＜０．０５重量％では接合部の内部に、
ブローホールが発生し強度が低下しているが、Ｋ≧０．
０５重量％では、母材並の強度を確保できることが明ら
かである。なおこの脱酸可能量Ｋは特許請求の範囲に記
載のとおり、Ｃを溶接溶融部重量に対するフィラーワイ
ヤ添加重量の割合、Ｄを溶接溶融部重量に対する鋼材溶
融重量の割合としたとき、Ｋ＝Ａ×Ｃ＋Ｂ×Ｄで計算さ
れる。したがってこの式においてそれぞれＣとＤの係数
であるＡとＢは、それぞれフィラーワイヤと鋼材に含ま
れている脱酸剤の酸素当量ということになる。特許請求
の範囲に記載のＡとＢの算出式におけるＡｌ、Ｓｉ、Ｔ
ｉの係数は以下のように計算できる。Ａｌの場合は酸素
との反応式がＡｌ＋（３／４）Ｏ 2 ＝（１／２）Ａｌ 2
Ｏ 3 であるから、Ａｌが１ｋｇ当たりの酸素結合量割合
は（３／４）×酸素分子量／Ａｌ分子量＝３／４×３２
／２７＝０．８９となる。Ｓｉの場合は同様にＳｉ＋Ｏ
2 ＝ＳｉＯ 2 から、Ｓｉが１ｋｇ当たりの酸素結合量割
合は酸素分子量／Ｓｉ分子量＝３２／２８＝１．１４、
Ｔｉの場合はＴｉ＋Ｏ 2 ＝ＴｉＯ 2 から、Ｔｉが１ｋｇ
当たりの酸素結合量割合は酸素分子量／Ｓｉ分子量＝３
２／４７．９＝０．６６８となる。
引張強度に対する接合部の引張強度の比（σ）の関係を
示しており、Ｋ＜０．０５重量％では接合部の内部に、
ブローホールが発生し強度が低下しているが、Ｋ≧０．
０５重量％では、母材並の強度を確保できることが明ら
かである。なおこの脱酸可能量Ｋは特許請求の範囲に記
載のとおり、Ｃを溶接溶融部重量に対するフィラーワイ
ヤ添加重量の割合、Ｄを溶接溶融部重量に対する鋼材溶
融重量の割合としたとき、Ｋ＝Ａ×Ｃ＋Ｂ×Ｄで計算さ
れる。したがってこの式においてそれぞれＣとＤの係数
であるＡとＢは、それぞれフィラーワイヤと鋼材に含ま
れている脱酸剤の酸素当量ということになる。特許請求
の範囲に記載のＡとＢの算出式におけるＡｌ、Ｓｉ、Ｔ
ｉの係数は以下のように計算できる。Ａｌの場合は酸素
との反応式がＡｌ＋（３／４）Ｏ 2 ＝（１／２）Ａｌ 2
Ｏ 3 であるから、Ａｌが１ｋｇ当たりの酸素結合量割合
は（３／４）×酸素分子量／Ａｌ分子量＝３／４×３２
／２７＝０．８９となる。Ｓｉの場合は同様にＳｉ＋Ｏ
2 ＝ＳｉＯ 2 から、Ｓｉが１ｋｇ当たりの酸素結合量割
合は酸素分子量／Ｓｉ分子量＝３２／２８＝１．１４、
Ｔｉの場合はＴｉ＋Ｏ 2 ＝ＴｉＯ 2 から、Ｔｉが１ｋｇ
当たりの酸素結合量割合は酸素分子量／Ｓｉ分子量＝３
２／４７．９＝０．６６８となる。
【０００８】図３はレーザー溶接の設備構成を示してお
り、中央部にレーザー溶接機１０が有り、レーザービー
ム２０を先行鋼材１Ａ後端部と、後行鋼材１Ｂ前端部と
の突合せ部４０に当て、プラズマ３０を発生させて、溶
融ビード７０を形成する。なお、鋼材は図３の右から左
に走行することにより溶接される。このレーザー送り速
度と連動して、Ｋ値が０．０５重量％以上になるよう
に、ワイヤーフィラー供給機６０から、ワイヤーフィラ
ー５０を高温部に連続的に添加する。ワイヤーフィラー
５０はレーザービーム２０により加熱され溶融状態で溶
接部に供給される。
り、中央部にレーザー溶接機１０が有り、レーザービー
ム２０を先行鋼材１Ａ後端部と、後行鋼材１Ｂ前端部と
の突合せ部４０に当て、プラズマ３０を発生させて、溶
融ビード７０を形成する。なお、鋼材は図３の右から左
に走行することにより溶接される。このレーザー送り速
度と連動して、Ｋ値が０．０５重量％以上になるよう
に、ワイヤーフィラー供給機６０から、ワイヤーフィラ
ー５０を高温部に連続的に添加する。ワイヤーフィラー
５０はレーザービーム２０により加熱され溶融状態で溶
接部に供給される。
【０００９】溶接部７０に供給されたワイヤーフィラー
金属５０は、溶融ビートの成分である溶融被加工材と、
スケールの混在物内に溶け込む。この結果金属元素の酸
化力により、ブローホールの主発生原因であるスケール
中の炭素と酸素の反応が阻害され、ＣＯガスの発生が無
くなる。ワイヤーフィラー金属の成分としては、気体化
しない酸化物を持つことが必須であり、且つ酸素との反
応性が高い金属が適している。この例として、Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｓｉ含有の鉄合金が優れており、鉄合金とするのは
鋼材間の強度を、鋼材並に確保するためである。
金属５０は、溶融ビートの成分である溶融被加工材と、
スケールの混在物内に溶け込む。この結果金属元素の酸
化力により、ブローホールの主発生原因であるスケール
中の炭素と酸素の反応が阻害され、ＣＯガスの発生が無
くなる。ワイヤーフィラー金属の成分としては、気体化
しない酸化物を持つことが必須であり、且つ酸素との反
応性が高い金属が適している。この例として、Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｓｉ含有の鉄合金が優れており、鉄合金とするのは
鋼材間の強度を、鋼材並に確保するためである。
【００１０】ワイヤーフィラーを添加することにより、
脱酸可能量Ｋを０．０５重量％を超過するとしたのは、
これ未満では十分な酸化力が得られず、ブローホールが
発生し、溶接部の引張強度が低下するためである。ま
た、上限を２．４重量％未満としたのは、これを超過す
ると、鉄合金中のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの１種または２種以
上を含有し、その合計の割合が８０％を越えるため、鉄
に比較して引張強度が低下し、後段のプロセスでの圧延
時に破断が発生するためである。さらに、ワイヤーフィ
ラー添加のメリットとしては、開先部分が凸凹であるな
どの理由で、隙間がある場合でもその部位を金属で埋め
ることにより、安定な溶接を可能とする点もある。
脱酸可能量Ｋを０．０５重量％を超過するとしたのは、
これ未満では十分な酸化力が得られず、ブローホールが
発生し、溶接部の引張強度が低下するためである。ま
た、上限を２．４重量％未満としたのは、これを超過す
ると、鉄合金中のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの１種または２種以
上を含有し、その合計の割合が８０％を越えるため、鉄
に比較して引張強度が低下し、後段のプロセスでの圧延
時に破断が発生するためである。さらに、ワイヤーフィ
ラー添加のメリットとしては、開先部分が凸凹であるな
どの理由で、隙間がある場合でもその部位を金属で埋め
ることにより、安定な溶接を可能とする点もある。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、熱間圧延と
しては７スタンドの連続熱間仕上圧延機を用いた例であ
り、鋼材の接合は、その入側に設けた走間接合域で実施
したものである。表１〜４に溶接鋼材の組成、寸法およ
び接合条件、接合結果を示し、実施例１〜６の他に比較
例としてＫ値の上限を超えたものも表に記載した。
しては７スタンドの連続熱間仕上圧延機を用いた例であ
り、鋼材の接合は、その入側に設けた走間接合域で実施
したものである。表１〜４に溶接鋼材の組成、寸法およ
び接合条件、接合結果を示し、実施例１〜６の他に比較
例としてＫ値の上限を超えたものも表に記載した。
【００１２】実施例１〜６は各種鋼材を接合したもので
あるが、いずれもＫ値を０．０５１〜１．７０９重量％
の範囲内としたため、接合部内にブローホールが発生す
ることなく、且つも先行・後行鋼材の引張強度に対する
接合部の引張強度比も劣化することなく、許容範囲の
０．８〜１．０が確保され、連続熱間圧延中に接合部が
破断することが全く無かった。
あるが、いずれもＫ値を０．０５１〜１．７０９重量％
の範囲内としたため、接合部内にブローホールが発生す
ることなく、且つも先行・後行鋼材の引張強度に対する
接合部の引張強度比も劣化することなく、許容範囲の
０．８〜１．０が確保され、連続熱間圧延中に接合部が
破断することが全く無かった。
【００１３】これに比し、比較例は、Ｋ値が上限を超え
たため、接合部の材質が劣化し引張強度が低下し、連続
熱間仕上圧延後接合部の中央部が大きく破断し危険であ
った。
たため、接合部の材質が劣化し引張強度が低下し、連続
熱間仕上圧延後接合部の中央部が大きく破断し危険であ
った。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、接合部がブローホール
により強度を低下することなく、安定した連続熱間仕上
圧延を実施することができる。
により強度を低下することなく、安定した連続熱間仕上
圧延を実施することができる。
【図１】（ａ）は、脱酸可能量Ｋ＜０．０５重量％にお
ける溶接部のブローホール発生状態を示す図。（ｂ）
は、脱酸可能量Ｋ≧０．０５重量％における溶接部のブ
ローホールの発生が無い状態を示す図。
ける溶接部のブローホール発生状態を示す図。（ｂ）
は、脱酸可能量Ｋ≧０．０５重量％における溶接部のブ
ローホールの発生が無い状態を示す図。
【図２】脱酸可能量Ｋと母材（先行・後行鋼材）の引張
強度に対する接合部の引張強度の比を示すグラフ。
強度に対する接合部の引張強度の比を示すグラフ。
【図３】レーザー溶接廻りの設備構成を示す図。
【符号の説明】 １ 母材（鋼材） １Ａ 先行鋼材 １Ｂ 後行鋼材 ２ ビード ３ ブローホール １０ レーザー溶接機 ２０ レーザービーム ３０ プラズマ ４０ 突合せ部 ５０ ワイヤーフィラー ６０ ワイヤーフィラー供給機 ７０ 溶接ビード（溶融状態）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南田 勝宏 神奈川県相模原市淵野辺５丁目−10−１ 新日本製鐵株式会社 エレクトロニク ス研究所内 (72)発明者 小原 昌弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 加藤 大樹 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本 製鐵株式会社 大分製鐵所内 (56)参考文献 特開 平４−237584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 1/26 B21B 15/00 B23K 26/00 310 B23K 35/30 320 B23K 35/36
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の熱間圧延用長尺鋼材を順次接合
し、連続して熱間圧延する方法において、先行鋼材の後
端と後行鋼材の前端とを突き合わせ、この突き合わせ部
にＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉのいずれか１種、または２種以上含
有する鉄合金ワイヤーフィラーを供給しながら、これら
をレーザーにて走間溶融して接合するに際し、前記ワイ
ヤーフィラーを次式の条件で供給して接合した後、熱間
圧延することを特徴とする連続熱間圧延方法。０．０５ 重量％≦Ｋ≦２．４重量％ 脱酸可能量 Ｋ＝Ａ×Ｃ＋Ｂ×Ｄ ただし、Ａ：ワイヤフィラーのＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの含有
割合とその脱酸効率をもとに算出した脱酸可能量（Ａ＝
０．８９［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６６８
［％Ｔｉ］） Ｂ：該鋼材の突き合わせ部のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉの含有割
合とその脱酸効率をもとに算出した脱酸可能量（Ｂ＝
０．８９［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６６８
［％Ｔｉ］） Ｃ：溶接溶融部重量に対するワイヤーフィラー添加重量
の割合 Ｄ：溶接溶融部重量に対する鋼材溶融重量の割合
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13117495A JP3217641B2 (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 連続熱間圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13117495A JP3217641B2 (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 連続熱間圧延方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08300002A JPH08300002A (ja) | 1996-11-19 |
| JP3217641B2 true JP3217641B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=15051744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13117495A Expired - Fee Related JP3217641B2 (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 連続熱間圧延方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217641B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107552961A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-09 | 上海交通大学 | 一种激光束焊接TiAl合金的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2263822A3 (en) * | 1997-03-28 | 2014-10-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| US6770840B2 (en) | 1997-03-28 | 2004-08-03 | Nippon Steel Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| KR100711454B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2007-04-24 | 주식회사 포스코 | 연속압연을 위한 레이저 용접방법 및 그 장치 |
-
1995
- 1995-05-02 JP JP13117495A patent/JP3217641B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107552961A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-09 | 上海交通大学 | 一种激光束焊接TiAl合金的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08300002A (ja) | 1996-11-19 |
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