JP3485414B2 - 熱間突合せ接合方法 - Google Patents

熱間突合せ接合方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材などの連続熱
間圧延設備で、圧延前の材料同士を互いに突合せて接合
する場合などにおける突合せ接合方法に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】鋼材などの熱間圧延設備は、加熱したス
ラブを粗圧延機で圧延して中間板厚のシートバーとし、
ついで仕上圧延機列により製品板厚まで圧延し、ランナ
ウトテーブルを走行させ、コイラーで巻き取る連続工程
からなっている。しかし、粗圧延から巻取りまで、1本
のスラブ毎に行っており、個々の材料先端部の通板トラ
ブルや、先端部および後端部の形状不良、板厚精度不良
等による歩留まり低下といった問題があった。 【0003】近年、粗圧延され仕上圧延機に噛込ませ中
のシートバー(以下、被圧延材と記す)の後端に、粗圧
延された後行被圧延材の先端を突合せ接合することによ
り、仕上圧延機列を連続的に通板し、コイラーの前で分
割する連続熱間圧延法が採用され始めている。このよう
な連続熱間圧延法によれば、1スラブ単位で仕上圧延機
列に通板する場合の上記問題点の解決が期待されてい
る。 【0004】このような連続熱間圧延法などを対象とす
る被圧延材同士の突合せ接合に関し、特開平5−245
507号公報には、つぎのような方法が提案されてい
る。すなわち、先行被圧延材の後端部と後行被圧延材の
先端部をそれぞれ上下一対の金型で挟み、両材の接合面
のスケールを除去した後、前後の金型を電極として両材
に通電して接合部を加熱し、金型で板厚方向に圧下して
接合する方法であって、スケール除去手段として、(1)
接合面同士を擦り合せる方法、(2) 両材の接合面を金型
の側面に突き当てて擦り合せる方法、(3) 両材の接合部
を長手方向にわずかに重なり合うように配置してから上
下に移動させ塑性変形する方法、およびこれらを組合せ
る方法が開示されている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記特開平5−245
507号公報の接合方法は、両材料間に直接通電してジ
ュール熱を発生させ圧接するものである。しかし、連続
熱間圧延設備における被圧延材同士の突合せ接合には、
このほか、レーザ溶接、MAG、MIG、TIG等のア
ーク溶接など、直接通電法以外の手段も採用される。そ
して、これらの接合法では、レーザトーチやアーク溶接
用電極を接合線に沿って移動させる倣い制御が必要であ
る。 【0006】本発明者らは、鋼材などの加熱された材料
の突合せ接合について検討したところ、材料表面のスケ
ールが接合線を覆い、倣い制御ができなくなるという問
題が生じた。また、材料表面のスケールが接合部に巻込
まれ、接合不良も生じた。そして、これら問題点は連続
熱間圧延に限らず、その他の突合せ接合においても共通
した課題であり、上記公報の技術では解決できない。 【0007】本発明は、鋼材などの連続熱間圧延設備に
おける被圧延材同士の接合など、高温の材料同士を突合
せ接合する際、接合線の倣い制御を確実に行うととも
に、材料表面のスケールが接合部に巻込まれるのを防止
し、ひいては接合作業の安定化および接合部の材質安定
向上を図ることを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、先行材の後端部および後行材の先端部を切
断除去し、該両材の該除去後の端部をそれぞれクランプ
装置で挟持して突合せ接合する方法において、該両クラ
ンプ装置をたがいに接近させることで、前記両材の前記
切断後の端面を突合せ押圧して該両材表面のスケールを
浮上がらせ、ついで該浮上がらせたスケールを除去した
後、接合することを特徴とする熱間突合せ接合方法であ
る。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明法は、図1に例示するよう
な連続熱間圧延設備において実施することができる。図
1の設備において、加熱されたスラブ等の素材(図示せ
ず)を、1本ずつ粗圧延機11で中間板厚まで圧延して
被圧延材とし、これをコイルボックス13にて巻き取り
コイル12とする。その後、このコイル12を巻き戻
し、接合台車15の溶接機16で先行材と後行材を接合
して、仕上圧延機列18で製品板厚まで連続圧延する。 【0010】先頭の被圧延材は、先端の形状不良部をク
ロップシャー17で切断除去した後、仕上圧延機列18
に噛込ませ、後端は、シャー14で切断して、端面を突
合せ接合に好適な形状とする。そして、被圧延材と同速
度で走行する接合台車15の出側クランプ4で、後端部
を挟圧保持する。つぎの後行被圧延材は、先端をシャー
14で切断して端面の形状を整え、その後、先端部を接
合台車15の入側クランプ3で挟圧保持する。そして、
両クランプ3および4を互いに接近させることで、先行
被圧延材の後端面と後行被圧延材の先端面とを突合せた
後、押圧し、その突合せ部を溶接機16で溶接接合す
る。 【0011】この間、接合台車15は、被圧延材と同速
度で仕上圧延機列18に向けて走行し、接合完了後、ク
ランプ3および4の挟圧を解除し、粗圧延機11側に戻
る。そして、つぎつぎに送られてくる被圧延材同士を接
合する。最終の被圧延材は、後端の形状不良部をクロッ
プシャー17で切断除去する。仕上圧延機列18で連続
圧延した材料は、ランナウトテーブル(図示せず)を経
てコイラー(図示せず)で巻き取る。このとき、コイラ
ー前の切断機により、スラブ等の素材単位毎に分割して
製品コイルとする。 【0012】このような連続熱間圧延設備の接合台車1
5に、本発明法を適用する場合の例を図2に示す。先行
被圧延材2の後端部および後行被圧延材1の先端部の形
状不良部分をシャー14で切断除去した後、図2(a)
のように、それぞれ出側クランプ4および入側クランプ
3で挟持する。先行被圧延材2および後行被圧延材1の
表面にはスケール5が付着している。そして、(b)の
ように、入側クランプ3を出側クランプ4に向けて接近
させ、あるいは出側クランプ4を入側クランプ3に接近
させて、後行被圧延材1の先端と先行被圧延材2の後端
の各切断端面を突合せて押圧する。すると、後行被圧延
材1の先端部および先行被圧延材2の後端部が、(b)
に示すように圧縮変形するとともに上側または下側(図
では上側)に湾曲変形し、あるいは湾曲せず、スケール
5には亀裂が生じ浮上がる。 【0013】図2(a)および(b)を上から見た図
を、それぞれ図3(a)および(b)に示す。両図
(a)のように、後行被圧延材1と先行被圧延材2を突
合せる前は、表面のスケール5は密着しているが、両図
(b)のように、突合せ押圧すると、スケール5には亀
裂が生じて浮上がり、接合線6を覆ってしまう。そし
て、スケール5自体の温度が低下するため、接合線6上
およびその近傍が黒化し、接合線6の検出が困難とな
る。 【0014】そこで、図2(c)および図3(c)に示
すように、浮上ったスケール5を除去する。除去手段と
して、本例ではエアブローヘッダー7により、矢印のよ
うに空気を吹付けている。吹付け圧力は2〜10kg/cm
2 でよい。また、空気のほか、窒素、アルゴン等の不活
性ガスを使用することもできる。吹付け方向も本例に限
らず、各種方向とすることができ、先行被圧延材2およ
び後行被圧延材1の温度降下が問題とならない程度の圧
力および吹付け量で容易にスケール除去が可能である。
さらに、浮上がったスケール5は、ブラシやワイパーな
ど機械的手段でも、同様に容易に除去することができ
る。 【0015】ついで、図2(d)のように、突合せ部を
接合する。本例では、レーザトーチ8を接合線6に沿っ
て移動させることで、レーザ溶接を行っている。この接
合時、接合線6上およびその近傍のスケール5は除去さ
れているので、CCDカメラ等による画像処理で接合線
6を検出し、レーザトーチ8の倣い制御を行い、安定的
なレーザ溶接を行うことができる。さらに、溶接時に接
合線6近傍のスケールを巻込むおそれもないので、溶接
後の板破断等、トラブル発生のおそれも生じない。本発
明において、突合せ部の接合手段としては、レーザ溶接
の他、MAG、TIG、MIG等のアーク溶接等を採用
することもできる。 【0016】本発明法の実施に際し、スケール除去のた
めに使用する装置例を図4に示す。レーザトーチ8に、
倣いセンサー9およびエアブローヘッダー7が順に隣接
してある。これを接合線6に沿って矢印の方向に移動さ
せることで、先行被圧延材2および後行被圧延材1の表
面の浮上がったスケールをエアブローヘッダー7で吹き
飛ばし、接合線6を倣いセンサー9で観察して倣い制御
しつつ、レーザトーチ8で接合する。 【0017】 【実施例】図1に示すような連続熱間圧延設備により、
粗圧延後の被圧延材をコイルボックス13でコイル化
し、被圧延材先後端部の形状不良部をシャー14で切断
除去したのち、接合台車15で先行被圧延材と後行被圧
延材を突合せ接合して、仕上圧延機列18で連続圧延を
行う場合を想定し、接合実験を行った。対象材料は低炭
素鋼であり、スラブ重量20t、厚さ250mm、幅12
00mm、粗圧延後の被圧延材は板厚35mm、長さ60
m、製品板厚は2.4mmである。接合台車15の溶接機
16にはレーザ溶接を採用した。 【0018】本発明例:通板ライン上下の入側クランプ
3または出側クランプ4の取付け用治具に、エアブロー
ヘッダー7を設置し、図2および図3に示すようにし
て、先行材2の後端に後行材1の先端を突合せ接合し
た。図2(a)における各クランプ3、4の端面側から
端面までの材料長さaは200mm、(b)における両ク
ランプ3、4接近後のクランプ間距離bは300mmとし
た。エアブローヘッダー7により、図2(c)および図
3(c)のように、接合線6に沿って斜め上方から、圧
力5kg/cm2 の条件でエアを吹付け、接合線6上および
その近傍のスケールを除去した。 【0019】その結果、図2(d)のようにレーザトー
チ8で溶接接合するとき、CCDカメラによる画像処理
で接合線6を観察し、倣い制御を安定確実に行うことが
できた。また、接合後の材料を圧延実験した結果、接合
部の破断等のトラブル発生は皆無であった。なお、スケ
ール除去に伴う温度降下はほとんどなく、接合性および
圧延性に対する影響は認められなかった。 【0020】従来例:図2において、(c)のスケール
除去を行わず、その他は本発明例と同様にして接合実験
を行った結果、レーザトーチ8の倣い制御が行えず、ま
た、材料の表面スケールが溶接部に巻込まれたことに起
因する溶接不良も認められ、圧延実験で接合部の破断が
発生した。 【0021】 【発明の効果】本発明法によれば、鋼材などの連続熱間
圧延設備における被圧延材同士の接合など、高温の材料
同士を突合せ接合する際、接合線上およびその近傍のス
ケールが除去されるので、接合線の倣い制御を確実に行
うことができるとともに、材料表面スケールの接合部へ
の巻込みが防止される。したがって、接合作業が安定向
上するとともに、接合部の材質も安定向上し、接合部の
破断等によるトラブル発生のおそれが解消される。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明法を適用する連続熱間圧延設備の例を示
す説明図である。 【図2】本発明法の例を示す説明図である。 【図3】本発明法の例を示す説明図である。 【図4】本発明法を実施するための装置例を示す説明図
である。 【符号の説明】 1…後行被圧延材 2…先行被圧延材 3…入側クランプ 4…出側クランプ 5…スケール 6…接合線 7…エアブローヘッダー 8…レーザトーチ 9…倣いセンサー 11…粗圧延機 12…コイル 13…コイルボックス 14…シャー 15…接合台車 16…溶接機 17…クロップシャー 18…仕上圧延機列
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B23K 31/00 B23K 31/00 P 37/04 37/04 D (56)参考文献 特開 平6−79485(JP,A) 特開 平6−7805(JP,A) 特開 平5−212413(JP,A) 特開 平4−367384(JP,A) 特開 平5−245507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 1/26 B21B 15/00 B21B 45/06 B23K 9/235 B23K 26/00 B23K 31/00 B23K 37/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 先行材の後端部および後行材の先端部を
    切断除去し、該両材の該除去後の端部をそれぞれクラン
    プ装置で挟持して突合せ接合する方法において、該両ク
    ランプ装置をたがいに接近させることで、前記両材の前
    記切断後の端面を突合せ押圧して該両材表面のスケール
    を浮上がらせ、ついで該浮上がらせたスケールを除去し
    た後、接合することを特徴とする熱間突合せ接合方法。
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