JP3304982B2 - 連続熱間圧延方法 - Google Patents
連続熱間圧延方法Info
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- B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は鋼材の連続熱間圧延方法に関し、特に先行鋼
材の後端と後行鋼材の先端を溶接接合して連続熱間圧延
を行う方法に関するものである。
材の後端と後行鋼材の先端を溶接接合して連続熱間圧延
を行う方法に関するものである。
背景技術 鋼材の熱間圧延では、特に鋼材の先端（フロント部）
と後端（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、スレッテ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。
と後端（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、スレッテ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。
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
（板状またはコイル状）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。
る粗熱間圧延済みの鋼材または、高温薄肉連続鋳造鋳片
（板状またはコイル状）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。
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。
かゝるレーザー溶接接合の技術として例えば特開平４
−237584号公報が開示されている。この公報ではレーザ
ーで切断された高炭素鋼板端面を突合わせてレーザー溶
接するにあたり、Alを0.3〜10重量％含有するフィラー
ワイヤーを接合部に送給しつゝレーザー溶接する方法を
開示している。
−237584号公報が開示されている。この公報ではレーザ
ーで切断された高炭素鋼板端面を突合わせてレーザー溶
接するにあたり、Alを0.3〜10重量％含有するフィラー
ワイヤーを接合部に送給しつゝレーザー溶接する方法を
開示している。
すなわち、この技術の特徴はＣが0.5％以上含有する
高炭素鋼板をレーザー切断することによりその切断面に
生成する酸化膜から生じる酸素を酸化物として固定し、
次工程のきわめて高温下の溶接加熱工程においても上記
酸化物を気泡化せしめないでブローホール等の溶接欠陥
が生じない接合を行うことを特徴としている。
高炭素鋼板をレーザー切断することによりその切断面に
生成する酸化膜から生じる酸素を酸化物として固定し、
次工程のきわめて高温下の溶接加熱工程においても上記
酸化物を気泡化せしめないでブローホール等の溶接欠陥
が生じない接合を行うことを特徴としている。
しかし、上記公報には900℃以上の高温の鋼材又は鋳
片を連続接合する技術を開示していない。
片を連続接合する技術を開示していない。
かゝる高温の鋼材間の後端切断面と先端切断面をレー
ザー溶接により接合する場合、前記鋼材端部の切断面に
生成するスケール量が重要な問題となる。
ザー溶接により接合する場合、前記鋼材端部の切断面に
生成するスケール量が重要な問題となる。
すなわち、鋼材端部を切断したあとの溶接までの待機
時間（以下大気暴露時間と称す）の長短により、また鋼
材の含有成分によって、上記スケール量が大幅に変化す
る。
時間（以下大気暴露時間と称す）の長短により、また鋼
材の含有成分によって、上記スケール量が大幅に変化す
る。
通常、鋼材表面に生成する酸化物で構成されるスケー
ルと溶融接合部周囲の空気が、照射されたレーザーによ
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、冷間で接合する場所よ
り熱間で接合する場合がより顕著である。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、圧延途中で鋼材の接合部分が切断する危
険性が有る。
ルと溶融接合部周囲の空気が、照射されたレーザーによ
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、冷間で接合する場所よ
り熱間で接合する場合がより顕著である。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、圧延途中で鋼材の接合部分が切断する危
険性が有る。
したがって、高温の鋼材の端部に生成するスケール量
を正確に把握し、この量に応じてスケールから発生する
酸素を適格に除去する必要がある。
を正確に把握し、この量に応じてスケールから発生する
酸素を適格に除去する必要がある。
発明の開示 本発明は上記の問題を解決した手段を提供するもの
で、複数の高温の熱間用鋼材の突合せ面を突合せて順次
レーザーで溶融接合し、前記鋼材を連続して熱間圧延す
る方法において、前記突合せ面に生じたスケールの酸素
量に相応した脱酸剤を含む鉄合金ワイヤーフィラーを前
記溶融接合部に供給することを特徴とする。
で、複数の高温の熱間用鋼材の突合せ面を突合せて順次
レーザーで溶融接合し、前記鋼材を連続して熱間圧延す
る方法において、前記突合せ面に生じたスケールの酸素
量に相応した脱酸剤を含む鉄合金ワイヤーフィラーを前
記溶融接合部に供給することを特徴とする。
すなわち、熱間圧延用鋼材の先行材の後端と後行材の
先端のそれぞれの一部をあらかじめクロップシャー等で
切断して突合せ面を形成する。
先端のそれぞれの一部をあらかじめクロップシャー等で
切断して突合せ面を形成する。
次いで、溶接までの大気暴露時間が経過したあとで、
前記突合せ面に生成したスケールの厚みtsを、検出した
鋼材温度Ｔと鋼材の大気暴露時間及び鋼材の含有成分よ
り求め、更に下記式によりスケールの重量割合WS（対溶
接溶融部重量）を算出する。
前記突合せ面に生成したスケールの厚みtsを、検出した
鋼材温度Ｔと鋼材の大気暴露時間及び鋼材の含有成分よ
り求め、更に下記式によりスケールの重量割合WS（対溶
接溶融部重量）を算出する。
次いで、上記スケール重量割合Wsを有するスケールが
溶接溶融部において溶融するときに発生する酸素を脱酸
に必要な脱酸必要量Ｋを下記式により算出する。
溶接溶融部において溶融するときに発生する酸素を脱酸
に必要な脱酸必要量Ｋを下記式により算出する。
Ｋ＝0.3・16/72・Ws 次に、前記脱酸必要量Ｋと鋼材に含有された脱酸剤が
有する脱酸可能量Kcを比較し、Ｋ≦Kcのときは鋼材中の
脱酸能力でブローホールは発生しないので、鉄合金ワイ
ヤーフィラーを添加しない。
有する脱酸可能量Kcを比較し、Ｋ≦Kcのときは鋼材中の
脱酸能力でブローホールは発生しないので、鉄合金ワイ
ヤーフィラーを添加しない。
また、前記の比較においてＫ＞Kcの場合は、前記突合
せ面を突合わせて構成した突合せ部にAl,Ti又はSiの少
くとも１種よりなる脱酸剤を含み脱酸可能量Kfを有する
鉄合金ワイヤーフィラーを前記脱酸必要量Ｋを満足する
供給量（フィラー供給速度）で供給しつゝレーザーを前
記フィラーに照射して溶接溶融部を形成する。
せ面を突合わせて構成した突合せ部にAl,Ti又はSiの少
くとも１種よりなる脱酸剤を含み脱酸可能量Kfを有する
鉄合金ワイヤーフィラーを前記脱酸必要量Ｋを満足する
供給量（フィラー供給速度）で供給しつゝレーザーを前
記フィラーに照射して溶接溶融部を形成する。
すなわち、前記鋼材にAl,Ti,又はSiの少くとも１種よ
りなる脱酸剤が添加されているので、脱酸必要量Ｋは Ｋ＝Kc・Vc＋Kf・Vf で求められる。こゝでVcは溶接溶融重量に対する鋼材重
量の割合であり、また、Vfは溶接溶融重量に対するワイ
ヤーフィラー送給重量である。
りなる脱酸剤が添加されているので、脱酸必要量Ｋは Ｋ＝Kc・Vc＋Kf・Vf で求められる。こゝでVcは溶接溶融重量に対する鋼材重
量の割合であり、また、Vfは溶接溶融重量に対するワイ
ヤーフィラー送給重量である。
また、鋼材に脱酸剤が含有されていない場合はＫ＝Kf
・Vfとなる。
・Vfとなる。
このように、脱酸必要量Ｋ、脱酸可能量Kc及び脱酸可
能量Kfに基づいて行う接合方法によって、接合溶融部の
溶融されたスケールから発生した酸素を十分に脱酸して
ブローホールを完全に除去することができるので、強度
の低下しない接合部を得ることができ、これにより熱間
圧延を支障なく連続して行うことができる。
能量Kfに基づいて行う接合方法によって、接合溶融部の
溶融されたスケールから発生した酸素を十分に脱酸して
ブローホールを完全に除去することができるので、強度
の低下しない接合部を得ることができ、これにより熱間
圧延を支障なく連続して行うことができる。
図面の簡単な説明 第１図は本発明の溶接状態を示す一部断面正面図であ
る。
る。
第２図は本発明の溶接部の一部断面概略斜視図であ
る。
る。
第３図は脱酸必要量Ｋと母材（先行・後行鋼材）の引
張強度に対する溶接部の引張強度の比σとの関係を示す
図である。
張強度に対する溶接部の引張強度の比σとの関係を示す
図である。
第４図はスケール中の酸素量と脱酸必要量Ｋとの関係
を示す図である。
を示す図である。
第５図（ａ）はWs＝0.75重量％における脱酸必要量Ｋ
＜0.05重量％の範囲の溶接部のブローホール発生の状態
を示す断面図であり、 第５図（ｂ）はWs＝0.75重量％における脱酸必要量Ｋ
≧0.05重量％の範囲の溶接部の断面図である。
＜0.05重量％の範囲の溶接部のブローホール発生の状態
を示す断面図であり、 第５図（ｂ）はWs＝0.75重量％における脱酸必要量Ｋ
≧0.05重量％の範囲の溶接部の断面図である。
発明を実施するための最良の形態 先ず本発明のレーザー溶接法を第１図及び第２図で説
明する。
明する。
第２図で示すように先行鋼材1Aの後端に切断面3Aと後
行鋼材1Bの先端に切断面3Bを形成し、前記切断面3A,3B
を突合せることにより突合せ部３を設ける。前記鋼材1
A,1Bの幅方向端部W1の突合せ部３にレーザー溶接機４か
らレーザービーム５を照射し、プラズマ６を発生させ
て、溶接溶融部（溶融ビート）２を形成する。レーザー
溶接機４は順次溶接溶融部を形成しつゝ第１図で示す鋼
材幅方向に進行し幅方向端部W2で停止する。
行鋼材1Bの先端に切断面3Bを形成し、前記切断面3A,3B
を突合せることにより突合せ部３を設ける。前記鋼材1
A,1Bの幅方向端部W1の突合せ部３にレーザー溶接機４か
らレーザービーム５を照射し、プラズマ６を発生させ
て、溶接溶融部（溶融ビート）２を形成する。レーザー
溶接機４は順次溶接溶融部を形成しつゝ第１図で示す鋼
材幅方向に進行し幅方向端部W2で停止する。
このレーザー溶接機の送り速度に連動してワイヤーフ
ィラー供給機７が鋼材幅方向に進行するとともに、この
ワイヤーフィラー供給機７からワイヤーフィラー８が溶
接溶融部２へ連続的に供給される。
ィラー供給機７が鋼材幅方向に進行するとともに、この
ワイヤーフィラー供給機７からワイヤーフィラー８が溶
接溶融部２へ連続的に供給される。
供給されたワイヤーフィラー８はレーザービーム５に
より加熱され溶融状態で溶接溶融部２に添加される。
より加熱され溶融状態で溶接溶融部２に添加される。
溶接溶融部２に添加された溶融ワイヤーフィラーは溶
融溶接部の成分である溶融鋼材とスケールの混在物内に
溶け込む。この結果、ワイヤーフィラーの金属元素の酸
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。
融溶接部の成分である溶融鋼材とスケールの混在物内に
溶け込む。この結果、ワイヤーフィラーの金属元素の酸
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,Ti,Si等の脱
酸元素を含有した鉄合金が優れている。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。上記
脱酸元素はそれぞれ0.1〜8.0％の範囲で添加される。0.
1％未満では溶接溶融部での脱酸反応が不十分であり、
0.8％超では溶融金属と母材との硬度差が大きくなり、
加工成形性が劣化する。
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,Ti,Si等の脱
酸元素を含有した鉄合金が優れている。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。上記
脱酸元素はそれぞれ0.1〜8.0％の範囲で添加される。0.
1％未満では溶接溶融部での脱酸反応が不十分であり、
0.8％超では溶融金属と母材との硬度差が大きくなり、
加工成形性が劣化する。
また、溶融金属の微細化等による組織の安定化や強度
確保のために更にＣを0.05〜0.15％の範囲で溶接溶融部
に含有せしめてもよい。
確保のために更にＣを0.05〜0.15％の範囲で溶接溶融部
に含有せしめてもよい。
なお、鋼材が上記脱酸元素を含有するときには溶接溶
融部においてワイヤーフィラーの脱酸元素の含有量が最
適になるようにワイヤーフィラーの供給量が調整され
る。
融部においてワイヤーフィラーの脱酸元素の含有量が最
適になるようにワイヤーフィラーの供給量が調整され
る。
上記の溶接溶融部における脱酸現象が最適の状態で行
われるためには溶接溶融部に溶け込むスケール量とスケ
ール内の酸素を脱酸せしめる脱酸元素の脱酸必要量の関
係が適切でなければならない。
われるためには溶接溶融部に溶け込むスケール量とスケ
ール内の酸素を脱酸せしめる脱酸元素の脱酸必要量の関
係が適切でなければならない。
第３図はスケール重量割合（（スケール重量／溶接溶
融部重量）×100）が0.75重量％のときの脱酸必要量Ｋ
（重量％）と母材引張強度に対する接合部の引張強度の
比（σ）との関係を示したもので、Ｋ＜0.05重量％では
接合部の内部にブローホールが発生して強度が低下する
が、Ｋ≧0.05重量％では母材並の強度を確保することが
できることを示している。したがって、スケール重量に
応じて最適な脱酸必要量を決定する必要がある。
融部重量）×100）が0.75重量％のときの脱酸必要量Ｋ
（重量％）と母材引張強度に対する接合部の引張強度の
比（σ）との関係を示したもので、Ｋ＜0.05重量％では
接合部の内部にブローホールが発生して強度が低下する
が、Ｋ≧0.05重量％では母材並の強度を確保することが
できることを示している。したがって、スケール重量に
応じて最適な脱酸必要量を決定する必要がある。
かゝる技術認識のもとに、本発明はスケール量に対す
る適正な量の脱酸元素すなわち、脱酸必要量を供給する
方法を提供するものであり、その具体的な方法は以下の
とおりである。
る適正な量の脱酸元素すなわち、脱酸必要量を供給する
方法を提供するものであり、その具体的な方法は以下の
とおりである。
加熱炉を出た連続薄肉鋳片の先行材後端と後行材先端
の一部又は粗圧延された圧延材の先端と仕上圧延される
圧延材の後端の一部をそれぞれフライングクロップシャ
ー等で切断し、突合せ面を形成する。
の一部又は粗圧延された圧延材の先端と仕上圧延される
圧延材の後端の一部をそれぞれフライングクロップシャ
ー等で切断し、突合せ面を形成する。
連続熱間圧延を行うために上記突合せ面を突合せて溶
融接合するが、この溶融接合のための大気暴露時間が必
要となる。先ず、このシャー切断から溶接までの時間ｔ
（大気暴露時間）をプロセス計算機により算出する。
融接合するが、この溶融接合のための大気暴露時間が必
要となる。先ず、このシャー切断から溶接までの時間ｔ
（大気暴露時間）をプロセス計算機により算出する。
更に、圧延ラインに設置してある輻射温度計を用いて
被圧延材の温度を測定し、鋼材の絶対温度Ｔを得る。そ
して下記式（１）に基づき突合せ面に生じたスケールの
厚さtsを求める。
被圧延材の温度を測定し、鋼材の絶対温度Ｔを得る。そ
して下記式（１）に基づき突合せ面に生じたスケールの
厚さtsを求める。
こゝで、Ａは常数で材料で異なり、普通炭素鋼の場合
は800℃以上の温度範囲で400kg・m-4・Sec-1である。
は800℃以上の温度範囲で400kg・m-4・Sec-1である。
Ｑはその材料をもつ活性化エネルギーで、上記の場合
でのＱ値は33,000kcal/kmolである。
でのＱ値は33,000kcal/kmolである。
Ｒは気体恒数であって1.968を示す。又、Rsはスケー
ル密度kg/m3で、上記の場合は5400kg/m3となる。
ル密度kg/m3で、上記の場合は5400kg/m3となる。
本発明ではこのようにして求めたスケール厚tsを用い
て式（２）に基づきスケール重量割合Ws重量％を求め
る。
て式（２）に基づきスケール重量割合Ws重量％を求め
る。
こゝで、ｄは溶融深さ（mm）、ｗは溶融幅（mm）、Ｗ
は溶接幅（mm）であり、Rmは鋼材密度（kg/m2）であ
る。
は溶接幅（mm）であり、Rmは鋼材密度（kg/m2）であ
る。
上記の場合の鋼材密度Rmは7,800kg/m3を示す。
次に、前記熱間スケールを脱酸するに充分な脱酸必要
量Ｋを式（３）に基づき算出する。
量Ｋを式（３）に基づき算出する。
Ｋ＝0.3・16/72・Ws ……（３） スケール中から発生する酸素の割合は分子量比により
16/72・Wsとなる。こゝで16は酸素の原子量であり、72
はFeOの分子量である。通常はこの酸素濃度に対して、
脱酸必要量Ｋを大きく設定するが、本発明者らの実験に
より、第４図に示すようにスケール中の酸素がブローホ
ールを形成する割合はその酸素量の30％以上の酸素であ
ることが確認された。
16/72・Wsとなる。こゝで16は酸素の原子量であり、72
はFeOの分子量である。通常はこの酸素濃度に対して、
脱酸必要量Ｋを大きく設定するが、本発明者らの実験に
より、第４図に示すようにスケール中の酸素がブローホ
ールを形成する割合はその酸素量の30％以上の酸素であ
ることが確認された。
すなわち、第４図はスケール中の酸素量と脱酸必要量
Ｋ（ワイヤーフィラーの脱酸量）との関係をみたもの
で、スケール中の酸素量の30％（図中0.30の線）以上の
酸素を脱酸すればブローホールが無くなることが判明し
たのである。
Ｋ（ワイヤーフィラーの脱酸量）との関係をみたもの
で、スケール中の酸素量の30％（図中0.30の線）以上の
酸素を脱酸すればブローホールが無くなることが判明し
たのである。
したがって本発明では溶融したスケール中の酸素量の
30％を脱酸すればよいものとして式（３）を定めた。
30％を脱酸すればよいものとして式（３）を定めた。
なお、Ｋ値を式（３）で規定した値以上の範囲で脱酸
処理を行ってもよいが、その値が2.4重量％を超えると
溶接溶融部の脱酸元素の含有割合が80％を超えるため、
母材に比較して引張強度が低下し、圧延時に破断する可
能性が大きくなるので、Ｋ値が2.4重量％を超えないよ
うにする必要がある。
処理を行ってもよいが、その値が2.4重量％を超えると
溶接溶融部の脱酸元素の含有割合が80％を超えるため、
母材に比較して引張強度が低下し、圧延時に破断する可
能性が大きくなるので、Ｋ値が2.4重量％を超えないよ
うにする必要がある。
したがって、かゝる場合には別途スケールを削除した
り、大気暴露時間を短縮する必要がある。
り、大気暴露時間を短縮する必要がある。
前記の脱酸必要量Ｋは下記条件に従って処理される。
先ず、前記脱酸必要量Ｋと鋼材中の脱酸可能量Kcとを
比較し、ワイヤーフィラーによる脱酸剤の添加の可否、
又は添加量をきめる。すなわち、 （１）鋼中の脱酸可能量KcがＫ≦Kcの場合では、鋼中の
脱酸能力でブローホールは発生しないのでワイヤーフィ
ラーを添加しない。鋼中の脱酸可能量Kcは次式で表わさ
れる。
比較し、ワイヤーフィラーによる脱酸剤の添加の可否、
又は添加量をきめる。すなわち、 （１）鋼中の脱酸可能量KcがＫ≦Kcの場合では、鋼中の
脱酸能力でブローホールは発生しないのでワイヤーフィ
ラーを添加しない。鋼中の脱酸可能量Kcは次式で表わさ
れる。
Kc＝0.89〔％Al〕ｃ＋1.14〔％Si〕ｃ＋0.668〔％Ti〕ｃ （２）鋼中に脱酸元素が添加されていない場合では、ワ
イヤーフィラーの供給のみで脱酸必要量Ｋに相当する脱
酸可能量を付与する必要がある。すなわち、 Ｋ＝Kf・Vf となる。Kfはワイヤーフィラーの脱酸可能量で次式で表
わされる。
イヤーフィラーの供給のみで脱酸必要量Ｋに相当する脱
酸可能量を付与する必要がある。すなわち、 Ｋ＝Kf・Vf となる。Kfはワイヤーフィラーの脱酸可能量で次式で表
わされる。
Kf＝0.89〔％Al〕ｆ＋1.14〔％Si〕ｆ＋0.668〔％Ti〕ｆ （３）鋼中に脱酸元素が添加されていても、その脱酸可
能量Kcが脱酸必要量Ｋに比較して不足している場合は、
次式に基づきワイヤーフィラーを供給する。
能量Kcが脱酸必要量Ｋに比較して不足している場合は、
次式に基づきワイヤーフィラーを供給する。
Ｋ＝Kc・Vc＋Kf・Vf なお、Vcは溶接溶融部重量に対する鋼材重量の割合
（重量％）を示し、次式で表わされる。
（重量％）を示し、次式で表わされる。
こゝで Ff:ワイヤーフィラー送給速度（m/sec） Fv:接合速度（m/sec） Df:ワイヤーフィラーの直径（mm） RF:ワイヤーフィラーの密度（kg/m2） また、Vfは溶接溶融部重量に対するワイヤーフィラー
の送給重量の割合を示し、次式で表わされる。
の送給重量の割合を示し、次式で表わされる。
（但しRm・ｄ・ｗ≫Rf・π/4・Df 2・Ff/Fv） 以上のように前記突合せ面のスケール重量割合Wsを求
め、これに対する脱酸必要量Ｋが求まると、この脱酸必
要量Ｋに相当する脱酸能力を溶接溶融部に付与するため
にワイヤーフィラーを所望速度で所定量供給するのであ
る。
め、これに対する脱酸必要量Ｋが求まると、この脱酸必
要量Ｋに相当する脱酸能力を溶接溶融部に付与するため
にワイヤーフィラーを所望速度で所定量供給するのであ
る。
すなわち上記（２）の場合において、ワイヤーフィラ
ー供給速度Ffは下記式（４）で算出する。
ー供給速度Ffは下記式（４）で算出する。
また、上記（３）の場合において、前記速度Ffは下記
式（５）で算出する。
式（５）で算出する。
このようにして鋼材突合せ部に必要によりワイヤーフ
ィラーを供給しつゝレーザー装置からレーザービームを
照射して上記ワイヤーフィラーと突合せ部を溶融して溶
接溶融部を形成する。
ィラーを供給しつゝレーザー装置からレーザービームを
照射して上記ワイヤーフィラーと突合せ部を溶融して溶
接溶融部を形成する。
この結果、溶接溶融部に溶け込んだスケールの酸素を
ブローホールで形成せしめない程度に脱酸しつゝ健全な
溶接溶融部を形成することができるので、溶接部の強度
は向上し連続熱間圧延を支障なく行うことができる。
ブローホールで形成せしめない程度に脱酸しつゝ健全な
溶接溶融部を形成することができるので、溶接部の強度
は向上し連続熱間圧延を支障なく行うことができる。
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、前記仕上圧延機の入側に設けた走間接合域で
実施したものである。
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、前記仕上圧延機の入側に設けた走間接合域で
実施したものである。
第１表〜第４表に溶融鋼材の組成（重量％）、寸法お
よび接合条件、接合結果を示し、実施例１〜８の他に比
較例として脱酸必要量がＫ値の特定値を超えたものと、
Ｋ値未満のものを夫々表に記載した。
よび接合条件、接合結果を示し、実施例１〜８の他に比
較例として脱酸必要量がＫ値の特定値を超えたものと、
Ｋ値未満のものを夫々表に記載した。
実施例１〜８は各種鋼材を接合したものであるが、各
溶接溶融部の脱酸必要量がいずれもＫ値を上まわってい
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。
溶接溶融部の脱酸必要量がいずれもＫ値を上まわってい
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。
なお、実施例５はＫ値とKc値の比較でKc＞Ｋであった
が、その差が少いため他の実施例に比し、ほゞ半分の供
給速度でワイヤーフィラーを添加した。また、実施例６
〜８はKc値が十分Ｋ値を上回っていたのでワイヤーフィ
ラーを供給しなかった。
が、その差が少いため他の実施例に比し、ほゞ半分の供
給速度でワイヤーフィラーを添加した。また、実施例６
〜８はKc値が十分Ｋ値を上回っていたのでワイヤーフィ
ラーを供給しなかった。
これに比し、比較例１は（Kc・Vc＋Kf・Vf）値のＫ値
の特定値2.4重量％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た。
の特定値2.4重量％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た。
また、比較例２は（Kc・Vc＋Kf・Vf）値がＫ値より低
いため、接合部にブローホールが発生した。このため熱
間圧延仕上圧延中４スタンドと５スタンド間で破断した
ので、連続圧延を中止した。
いため、接合部にブローホールが発生した。このため熱
間圧延仕上圧延中４スタンドと５スタンド間で破断した
ので、連続圧延を中止した。
第５図（ａ）に比較例２の接合部の断面図を模式的に
示す。図において、先行鋼材後端1Aと後行鋼材先端1Bが
溶融凝固してビート９を形成しているが、その中央部に
巣状のブローホール10が生成していた。
示す。図において、先行鋼材後端1Aと後行鋼材先端1Bが
溶融凝固してビート９を形成しているが、その中央部に
巣状のブローホール10が生成していた。
一方、第５図（ｂ）は本実施例１の接合部の断面図を
模式的に示したもので、形成されたビート９内にブロー
ホールはなく健全な接合部を示した。
模式的に示したもので、形成されたビート９内にブロー
ホールはなく健全な接合部を示した。
産業上の利用可能性 以上詳述したごとく、先行鋼材後端と後行鋼材先端に
ブローホールのない健全な接合部を形成できるので安定
した連続熱間圧延を実施することができる。これにより
圧延歩留は向上し、工業的効果は極めて大きい。
ブローホールのない健全な接合部を形成できるので安定
した連続熱間圧延を実施することができる。これにより
圧延歩留は向上し、工業的効果は極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南田 勝宏 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 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 中村 隆彰 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 (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 (72)発明者 西林 茂 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技関開発本部内 (72)発明者 阿部 政和 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) 特開 平８−309402（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−327388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 1/26 B21B 15/00 B23K 26/00
Claims (10)
- 【請求項１】複数の熱間圧延用鋼材を順次接合し、連続
して熱間圧延を行う方法であって、 前記鋼材の先行材の後端と後行材の先端のそれぞれの一
部を切断して突合せ面を形成すること、 前記突合せ面に生成するスケール厚さを求め、該スケー
ル厚さよりスケール重量割合を得て、該スケール中の酸
素で溶接溶融部の溶け込む酸素の脱酸に必要な脱酸必要
量Ｋを求めること、 前記脱酸必要量Ｋと前記鋼材中の脱酸可能量Kcとを比較
し、脱酸可能量Kcが脱酸必要量Ｋに比較して不足してい
る場合には、前記突合せ面を突合せて突合せ部を形成
し、該突合せ部にレーザー装置からレーザービームを照
射して溶接溶融部を形成し、該溶接溶融部内に少なくと
も前記脱酸能力の不足分を補う量の脱酸剤を含む鉄合金
ワイヤーフィラーを前記突合せ部へ供給せしめること、
及び 溶融結合された前記鋼材を熱間圧延すること、 の各工程からなることを特徴とする連続熱間圧延方法。 - 【請求項２】前記鉄合金ワイヤーフィラーが、Al,Tiま
たはSiの少なくとも１種を0.1〜8.0重量％の範囲で含
み、残部Feからなり、かつ脱酸可能量Kfを有することを
特徴とする請求項１記載の連続熱間圧延方法。 - 【請求項３】前記脱酸必要量Ｋと前記鋼材中の脱酸可能
量Kcとを比較し、脱酸可能量Kcが脱酸必要量Ｋ以上であ
る場合には、前記鉄合金ワイヤーフィラーを前記突合せ
部へ供給せずに該突合せ部にレーザー装置からレーザー
ビームを照射して溶接溶融部を形成することを特徴とす
る請求項１記載の連続熱間圧延方法。 - 【請求項４】前記鋼材の絶対温度Ｔと前記鋼材の切断か
ら突合せ面の突合せまでの大気暴露時間ｔを検出して下
記式（１）により、スケール厚さtsを求めることを特徴
とする請求項１記載の連続熱間圧延方法。 但し、A:常数 Q:材料の活性エネルギー（kcal/kmol） R:気体恒数（kcal/kmol・Ｋ） T:鋼材の絶対温度（Ｋ） t:大気暴露時間（sec） Rs:スケール密度（kg/m3） - 【請求項５】得られた前記スケール厚さtsに基づき、前
記スケール重量割合Wsを下記式（２）で求めることを特
徴とする請求項１記載の連続熱間圧延方法。 （なお、Rm・ｄ・ｗ≫Rs（2d＋ｗ）・ts） 但し、Rm:鋼材密度（kg/m3） W:溶接幅（mm） w:溶融幅（mm） d:溶融深さ（mm） - 【請求項６】前記スケール重量割合WSに基づき、溶接溶
融部に取込まれるスケール中の酸素で溶接溶融部に溶け
込みブローホールの形成に寄与する酸素の割合を0.3と
して前記脱酸必要量Ｋを下記式（３）で求めることを特
徴とする請求項１記載の連続熱間圧延方法。 Ｋ＝0.3・16/72・WS ……（３） 但し、16/72:スケール中の酸素割合 - 【請求項７】前記脱酸必要量Ｋは、鋼材の脱酸可能量Kc
と溶接溶融部重量に対する鋼材重量の割合Vc及びワイヤ
ーフィラーの脱酸可能量Kfと溶接溶融部重量に対するワ
イヤーフィラー送給重量の割合Vfで形成される下記式を
満足するようにワイヤーフィラーを供給することを特徴
とする請求項６記載の連続熱間圧延方法。 Ｋ＝Kc・Vc＋Kf・Vf 但し、Kc＝0.89〔％Al〕ｃ＋1.14〔％Si〕ｃ ＋0.668〔％Ti〕ｃ Vc＝（Rm・ｄ・Ｗ−Rf・π/4・Df 2・Ff/Fv）Rm・ｄ・ｗ Kf＝0.89〔％Al〕ｆ＋1.14〔％Si〕ｆ＋0.668〔％Ti〕
ｆ なお、Rm・ｄ・Ｗ≫Rf・π/4・Df 2・Ff/Fv ここで、 Fv:溶接速度（m/sec） Df:ワイヤーフィラーの直径（mm） ff:ワイヤーフィラーの送給速度（m/sec） - 【請求項８】前記ワイヤーフィラーによって、更にＣが
0.05〜0.15重量％の範囲で前記溶接溶融部に含まれるこ
とを特徴とする請求項２記載の連続熱間圧延方法。 - 【請求項９】前記熱延用鋼材が加熱炉を出た後で前記鋼
材の先行材後端と後行材先端をそれぞれ切断し、その切
断面を相互に突合せて溶融接合し、溶融接合された前記
鋼材に熱間圧延を施すことを特徴とする請求項１記載の
連続熱間圧延方法。 - 【請求項１０】粗圧延された前記鋼材の後行材先端と仕
上圧延が行われる前記鋼材の先行材後端をそれぞれ切断
し、その切断面を相互に突合せて溶融接合し、溶融接合
された前記鋼材に仕上圧延を施すことを特徴とする請求
項１記載の連続熱間圧延方法。
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