JP3489706B2 - 連続熱間仕上圧延機における圧延材接合部の圧延方法 - Google Patents

連続熱間仕上圧延機における圧延材接合部の圧延方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、先行材の後端と後
行材の先端とを接合して連続的に圧延する連続熱間仕上
圧延機における圧延材接合部の圧延方法に関り、特に、
スタンド間に配置したルーパを用いて張力を制御する際
に用いるのに好適な、接合部の破断を防止可能な、連続
熱間仕上圧延機における圧延材接合部の圧延方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、熱間圧延ラインにおいては、加熱
炉から抽出した鋼片を、1本ずつ粗圧延機で数パス圧延
した後、仕上圧延機で所定の寸法に圧延していたが、こ
のような圧延方法は、仕上圧延機における圧延材の噛み
込み不良や尻抜け不良によるラインの停止が避けられ
ず、又、圧延材の先・後端の形状不良に起因した歩留の
低下を招く不備があった。
【0003】このため最近では、仕上圧延機における圧
延材の噛み込み、尻抜け時の不安定要因を排除し、生産
性や歩留を向上するべく、同一又は異なった寸法のシー
トバーを接合し、連続して圧延する連続熱間圧延方法が
採用されるようになってきた。
【0004】この連続熱間圧延におけるシートバーの接
合方法としては、例えば、特開昭62−234679に
示されるように、仕上圧延機の入側において、図1及び
図2に示す如く、先行材10の後端と後行材14の先端
との間に微妙な隙間を開けて突き合わせ、誘導加熱用コ
イルで誘導加熱しながら、シートバーを互いに押下する
ことにより、接合部12で溶接する技術が示されてい
る。なお、シートバーを突き合わせて接合する、このよ
うな方式においては、圧延方向に押圧力を加えるため、
適度な挟圧支持力及び支持時間が必要となり、挟圧支持
にはクランプ装置が用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、渦電流がシートバーのコーナ部を通り難いた
め、板幅中央に比べてコーナ部の昇温が小さく、板幅方
向端部に未接合部が残存することになる。従って、熱間
連続仕上圧延における接合部の引張強度は、接合部以外
の定常部に比べて小さくなり、圧延中に接合部12が破
断するという不具合を生じていた。
【0006】これを解消するために、例えば特開平6−
15317に示されるように、接合部が存在するスタン
ド間において、ルーパを使用しないで張力を制御するル
ーパレス制御を用い、基準張力を零近傍として、接合部
に作用する応力を低減して圧延する方法が示されてい
る。
【0007】しかしながら、この方法では、スタンド間
においてルーパを使用せずに張力を零に近付けるため、
図3に示すような、接合時に高温となっている接合部
や、クランプ装置が当って低温となっているクランプ部
の温度偏差に伴う張力変動により、張力が零以下とな
り、鋼板の蛇行やダブリ込みが発生するという不具合が
生じていた。
【0008】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、ルーパを用いつつ、連続熱間仕上圧
延における接合部の板破断を防止することを課題とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明においては、連続
する複数のスタンド間にそれぞれルーパを配置し、先行
材の後端と後行材の先端とを接合して連続的に圧延する
連続熱間仕上圧延機において、接合部が存在するスタン
ド間で接合部に作用する最大応力及び最小応力を推定
し、該推定応力が破断強度未満で、且つ、零を越える値
になるように、接合部が通過するスタンド間の張力基準
を設定し、ルーパが受ける荷重から圧延材に作用する張
力を検出して、接合部が存在するスタンド間では、前記
検出された張力と前記接合部通過用の基準張力が一致す
るように張力制御を行うようにして、前記課題を解決し
たものである。
【0010】更に、前記接合部が存在するスタンド間の
ルーパの高さを、定常部を圧延している時よりも小さく
するようにして、ルーパによって接合部が曲げられるこ
とによる破断も防止するようにしたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0012】図4は、本発明を実施するのに適した連続
熱間仕上圧延設備の一例である。この設備では、粗圧延
機20の出側と、例えばF1〜F7の7スタンドの仕上
圧延機30の間に接合装置24を配置し、先行材10の
後端と後行材14の先端を接合することにより、連続仕
上圧延を実施する。
【0013】即ち、粗圧延機20によって圧延されたシ
ートバーは、接合装置24の入側に設けられた切断機2
2で先端及び後端の形状不良部分(クロップ)が切断さ
れた後、接合装置24のクランプ装置24A、24Bで
挾持された状態で接合される。接合された圧延材は仕上
圧延機30に送り込まれ、ここで、仕上圧延された後、
巻取り装置入側の切断機50により、コイルに適した所
定長さに切断された後、巻取装置52、52′に送ら
れ、巻き取られる。この際、トラッキング装置54が、
接合終了から巻き取るまで接合部をトラッキングしてい
る。
【0014】図において、32は、スタンド間に配置さ
れたルーパ、34は、該ルーパ32が受ける荷重から圧
延材に作用する張力を検出するための張力検出器、36
は、演算装置、38は、各スタンドのワークロールを駆
動するための主機駆動モータ、40は、前記張力検出器
34で検出した張力値が、基準張力となるようにルーパ
32の高さを制御するルーパ制御装置、56は、圧延材
検出器である。
【0015】本発明では、前記トラッキング装置54で
検出される接合部が、仕上圧延機30の上流のスタンド
に噛み込まれる直前に、該上流スタンドと、その下流ス
タンド間の基準張力を、定常部の値から、演算装置36
で算出した、接合部通過用の値に変更する。この接合部
通過用の基準張力は、接合部の破断強度未満で、且つ、
零を越える値に設定されている。
【0016】接合部が下流スタンドを抜けたことがトラ
ッキング装置54で検出されると、基準張力の値を再び
定常部の値に戻して、ルーパ32による張力制御を継続
する。
【0017】ここで、接合部に作用する応力が破断強度
未満となるスタンド間の許容張力Tは、例えば次式で算
出することができる。
【0018】T<σ・Hj・Wj・ξ …(1)
【0019】ここで、σは、例えば実験により予め求め
た接合部強度、Hjは、接合部の板厚(設定値)、Wj
は、図2に示した如く、先行材10と後行材14との未
接合部を除いた板幅方向の接合長さである接合幅(測定
値又は接合条件から実験的に決めた設定値)、ξは、予
め求めた切欠係数である。
【0020】又、接合部近傍においては、図3に示した
ような、接合部及びクランプ部の温度むら等の外乱によ
り張力変動が発生するため、接合部の破断や鋼板の蛇行
及びダブリ込みを防止するためには、この張力変動を考
慮して、基準張力値を設定する必要がある。
【0021】張力の変動量は、例えば、次に示す方法に
よって求めることができる。まず、鋼板温度、圧延スケ
ジュール、第6スタンドF6の圧延速度に基づいて、次
式に示すような、鋼板温度tの影響を考慮した変形抵抗
式により、図3に示したような接合部及びクランプ部の
圧延時の変形抵抗kf を算出する。
【0022】
【数1】
【0023】ここで、εは歪み、εドットは歪み速度、
κ、A、n、mは、材質毎に定まる定数である。
【0024】なお、各スタンド間における接合部及びク
ランプ部の温度は、接合終了時における接合部及びクラ
ンプ部の温度の実測結果から、加工発熱等を考慮した熱
伝導モデルにより予測することができる。
【0025】次に、圧延荷重Pと出側板厚h2の関係式
である(3)式及び(4)式により、変形抵抗kf 、入
側板厚h1等に基づいて、変形抵抗kf の違いに伴なう
出側板厚偏差を求める。
【0026】 P=K(h2−S0) …(3) P=kf √{R′(h1−h2)}W・Qp …(4)
【0027】ここで、Kは、圧延機のミル剛性、あるい
は、ゲージメータ制御を実施した際の制御ミル剛性、S
0は、無負荷時のロールギャップ、R′は、偏平ロール
半径、Wは板幅、Qpは圧下力関数である。
【0028】出側板厚変化によるマスフロー変化が、鋼
板の弾性変形で吸収されると仮定すると、これに伴なう
接合部及びクランプ部の張力変化ΔTは、(5)式で求
めることができる。
【0029】 ΔT=E・Δε・h2・W …(5) Δε=(r−r′)・l/L …(6)
【0030】ここで、Eは、圧延材のヤング率、r、
r′は、定常部及び変動部の圧下率(r=1−h2/h
1)、lは、張力制御応答と当該スタンドの板速度の
積、Lは、スタンド間距離である。
【0031】このようにして求めた張力変化ΔTを考慮
して、接合部通過用の基準張力を、接合部の破断強度未
満で、且つ、零を越える値に変更する。
【0032】なお、ルーパ角度は零よりも大とし、ルー
パによる張力制御を行っているため、ルーパによって接
合部が曲げられることによる破断を防止するためには、
ルーパの高さを、定常部を圧延しているときよりも、接
合部通過時に小さくすることが、有利である。
【0033】
【実施例】図4に示した連続熱間仕上圧延設備におい
て、表1に示す仕上圧延スケジュールにより、板幅12
00mmのシートバーを接合して圧延した。
【0034】
【表1】
【0035】その際、各スタンド間の張力基準を、接合
部通過時も定常部と同一の基準張力40.0kNとした
従来法1と、定常部を基準張力40.0kNとし、接合
部通過時はルーパレスとして基準張力を零近傍の5.0
kNとした従来法2、及び、定常部を基準張力40.0
kNとし、接合部通過時の基準張力を27kNに設定し
た本発明法の、それぞれについて圧延を行った。
【0036】なお、本発明法における基準張力の算出
は、次のように行った。まず、接合部12の未接合幅は
両端で50mmであり、従って、接合幅Wjは1100
mmであった。又、クランプ部及び接合部の温度測定結
果は、図3に示した如く、定常部が1126℃、接合部
が1206℃、クランプ部が997℃であった。熱伝導
モデルを用いて、第6スタンドF6と第7スタンドF7
間における定常部、接合部、クランプ部の温度を計算し
た結果、それぞれ891℃、895℃、882℃であっ
た。これらの値を用いて、(2)、(3)、(4)式に
より定常部、接合部、クランプ部の第6スタンドF6の
圧延荷重及び出側板厚等を計算した結果、表2に示す如
くとなった。
【0037】
【表2】
【0038】なお、計算条件は次の表3に示す如くであ
る。
【0039】
【表3】
【0040】(5)式による計算の結果、接合部及びク
ランプ部の張力変動は、それぞれ−11.6kN、+1
2.9kNとなった。接合部強度を40.0N/m
2 、切欠係数ξを0.8とすると、(1)式より、接
合部の許容張力Tは54.0kNとなる。計算結果よ
り、第6スタンドF6と第7スタンドF7間での張力変
動は、11.6+12.9=24.5kNであり、張力
の上限値54.0kNと下限値0kNを考慮して、次式
及び図5に示す如く、接合部通過時の基準張力を27k
Nとした。
【0041】 基準張力=0+{(54−24.5)/2}+(24.5/2) =14.75+12.25 =27kN …(7)
【0042】図6に、前記従来法1、従来法2及び本発
明法による張力制御実施時の、第6スタンドF6と第7
スタンドF7間のスタンド間張力の実測結果を示す。従
来法1を用いた場合には、実線Aに示す如く、スタンド
間張力は破断限界を越えて接合部が破断する不具合が生
じた。又、従来法2を用いた場合は、実線Bに示す如
く、スタンド間で張力が零以下になり、接合部がダブリ
込んで鋼板が破断する不具合を生じた。一方、本発明法
を用いた場合には、実線Cに示す如く、鋼板を安定して
圧延することができた。
【0043】以上のように、本発明により、スタンド間
の基準張力を、接合部通過時に所定の値にすることで、
破断やダブリ込みを防止できた。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、ルーパを用いつつ、連
続熱間仕上圧延における接合部の板破断を防止すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行材と後行材の接合部を示す斜視図
【図2】同じく平面図
【図3】同じく温度変化を示す線図
【図4】本発明の実施に好適な連続熱間仕上圧延設備の
構成図
【図5】本発明により、接合部通過用の基準張力を決め
る方法を示す線図
【図6】従来例及び本発明法における、接合部通過時の
張力変動状態を比較して示す線図
【符号の説明】
10…先行材 12…接合部 14…後行材 20…粗圧延機 24…接合装置 24A、24B…クランプ装置 30…仕上圧延機 32…ルーパ 34…張力検出器 36…演算装置 40…ルーパ制御装置 54…トラッキング装置 56…圧延材検出器 T…許容張力 Wj…接合幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹林 克浩 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (72)発明者 山本 和宏 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (72)発明者 磯山 茂 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平7−132309(JP,A) 特開 平7−124608(JP,A) 特開 平4−367302(JP,A) 特開 平7−88516(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 37/00 - 37/78 B21B 1/00 - 1/46 B21B 33/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続する複数のスタンド間にそれぞれルー
    パを配置し、先行材の後端と後行材の先端とを接合して
    連続的に圧延する連続熱間仕上圧延機において、 接合部が存在するスタンド間で接合部に作用する最大応
    力及び最小応力を推定し、 該推定応力が破断強度未満で、且つ、零を越える値にな
    るように、接合部が通過するスタンド間の張力基準を設
    定し、 ルーパが受ける荷重から圧延材に作用する張力を検出し
    て、 接合部が存在するスタンド間では、前記検出された張力
    と前記接合部通過用の基準張力が一致するように張力制
    御を行うことを特徴とする連続熱間仕上圧延機における
    圧延材接合部の圧延方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、更に、前記接合部が存
    在するスタンド間のルーパの高さを、定常部を圧延して
    いる時よりも小さくすることを特徴とする連続熱間仕上
    圧延機における圧延材接合部の圧延方法。
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