JP3642963B2

JP3642963B2 - Method and apparatus for hot welding of steel materials

Info

Publication number: JP3642963B2
Application number: JP29401498A
Authority: JP
Inventors: 誠司岡田; 浩一坂本; 俊博森; 紀夫岩波; 史郎長田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: JP2000117305A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼材の連続熱間圧延ラインにおいて圧延鋼材（たとえば900 ℃以上の赤熱鋼材）を効率よく、しかも確実に接合する熱間圧接方法および熱間圧接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼製造工場では、省エネルギー、製品歩留りの向上、生産性の向上等を目的として、製造工程の連続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板（ホットコイル）を製造する熱間圧延工程の連続化は重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
近年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済みの鋼材（以下、先行鋼材という）と、後続する粗圧延済みの鋼材（以下、後行鋼材という）とを接合し、仕上圧延を連続的に行う方法（これを単に「連続化熱間圧延方法」という）が提案されている。
【０００４】
図１は、熱間圧接装置を配置した熱間連続圧延設備の概要を示す図である。鋳片のスラブ9は、粗圧延機1によって圧延され圧延鋼材Sとなり、一旦中間コイラー2においてコイルに巻き取られる。そして仕上げ圧延機群6に送られる前に巻き戻され、レベラー3によってコイルの巻き癖が矯正され、クロップシャー4で端部の不良部分が切断される。その後、走行する熱間圧接装置5において先行鋼材S1の後端部と後行鋼材S2の先端部とを圧接した後、仕上げ圧延機群6によって仕上げ圧延が行われ、ダウンコイラー8に巻き取られる。そして高速シャー7で切断され、熱延鋼板コイルとなる。
【０００５】
図２は、回転工具を用いた熱間圧接装置を圧延ラインの側面から見た縦断面図である。
【０００６】
接合は、次のような工程で実施される。まず、先行鋼材S1の後端部が所定位置（圧接プレス10の位置）にきたとき把持装置11で鋼材を固定し、架台12に設けられたテーブルローラ13を昇降用シリンダー14によって上昇させ、円筒状回転切削工具15によって切削できる位置まで押し上げる。次に、後行鋼材S2を前進させてその先端が下金型16の位置（先行鋼材の後端に重なり合う位置）にきたとき、後行鋼材を把持装置11-1で固定する。その後、バーナー17および17-1を燃焼させて先行鋼材S1および後行鋼材S2の端部のまわりを還元炎雰囲気として円筒状回転切削工具15を矢印で示す方向に移動させ、それぞれの鋼材の端部を切削する。切削が終わると、回転工具を退避させ、先行鋼材の架台12を圧接プレス10と同時に下降させて圧接する。この熱間圧接装置5は、走行ローラ18によって圧延方向に走行する。
【０００７】
熱間接合は、鋼板の接合部の形状によって重ね合わせて行う方法と、突き合わせて行う方法とがある。
【０００８】
たとえば、熱延鋼板の重ね合わせ部を還元炎雰囲気の下で加熱し、スケールを還元して熱延鋼板の全幅を厚さ方向に圧接する方法（特開平6-312277号公報、参照）、また、厚いスケールが生成している鋼板、あるいは還元されにくい組成のスケールが生成している鋼板の場合には、回転切削工具などによって機械的に脱スケールして圧接する方法（特開平6-335785号公報、同8-19804号公報、同9-57302号公報、参照）などがある。
【０００９】
図３は、接合の態様を示す図であり、(a)〜(c)は鋼板を重ね合わせてその厚さ方向に押圧して接合する状況を示す図、(d)は鋼板を突き合わせてその長手方向に押圧して接合する状況を示す図である。
【００１０】
重ね合わせて行う方法は、図3(a) に示すように接合部を斜めに切削したもの、同図(b) のように階段状に切削したもの、同図(c) のように溝状の切欠をつけたものなどがある。いずれも把持装置11,11-1で鋼板S1,S2 を把持し、切削面19,20 を重ね合わせ、圧接プレス10で鋼材の厚さ方向に圧下する。圧下と同時に、いずれかの把持装置（この場合には先行鋼材の把持装置11）を圧下量に応じて移動させるか、または把持装置を開放する。なお、切削および接合の際には、バーナー17および17-1から還元炎を吹き付け、切削面19,20の酸化を防止する。
【００１１】
突き合わせて行う方法は、図3(d) に示すように切削または切断後、鋼材S1,S2を把持装置11,11-1で把持し、切削部または切断面19,20 を同一平面に突き合わせ、さらに把持装置を鋼板の長手方向にそれぞれ対向する方向に移動し、押圧して接合する。また、切削および接合の際には、バーナー17から還元炎を吹き付け、切削面19,20の酸化を防止する。
【００１２】
図４は、回転切削工具を用いて脱スケールする方法を示す図であり、図(a)および図(b)は長尺の円筒状回転切削工具を用いて切削するときの斜視図および圧延ラインの側面から見た縦断面図、(c)は円錐状回転切削工具を用いて切削するときの圧延ラインの側面から見た縦断面図、(d)および(e)は短尺の円筒状回転切削工具を用いて切削するときの圧延ラインの側面から見た縦断面図である。
【００１３】
図4(a)および図4(b)に示す方法は、長尺の円筒状回転切削工具15-1を圧延方向に対して矢印で示すように斜め方向に移動させて上下の圧延鋼材S1,S2の全幅を同時に切削する。図4(c)に示す方法は、円錐状回転切削工具15-2を圧延鋼材の幅方向に移動させて上下の圧延鋼材の全幅を切削する。図4(d)および図4(e)は、円筒状回転切削工具15-3を圧延鋼材の幅方向に移動させて上下の圧延鋼材の全幅を切削する。図4(c)および図4(d)に示す回転切削工具は、切削時にその軸を鋼材の圧延方向に対して傾斜させて鋼材の幅方向に移動し、圧延鋼材を斜め切削する。図4(e)に示す円筒状回転切削工具は、その軸を鋼材の圧延方向に対して平行として鋼材の幅方向に移動し、圧延鋼材を段状に切削する。また、図(c)から図(e)に示す方法は、回転切削工具を圧延鋼材の幅方向に移動させて上下の圧延鋼材を同時に切削する。また、工具の往復移動のそれぞれの工程で圧延鋼材を別々に切削することもできる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に提案された圧延鋼材の熱間圧接方法は、接合面の酸化物などを除去するため還元炎雰囲気で回転切削工具によって切削された後、接合される。
【００１５】
図５は、円錐状回転切削工具を用いた熱間圧接装置を示す概念図である。
【００１６】
円錐状回転切削工具15-2は、先行鋼材S1の後端部下面と後行鋼材S2の先端部の上面との間に挿入され、圧延鋼材の全幅を移動して２つの圧延鋼材の端部を板面に対して斜めまたは平行に切削する。同図に示すように、切削面の酸化を防止するため、還元炎を噴射する複数個のバーナ17および17-1が圧延鋼材の幅方向に配置されている。これらのバーナ17および17-1は、円錐状回転切削工具15-2で切削している間および圧接している間、いずれにも還元炎を噴射して切削された面の酸化を防止する。なお、このバーナは、回転切削工具が長尺円筒状回転切削工具または短尺円筒状回転切削工具であっても同様に設けられている。
【００１７】
図６は、圧接時の動作を説明するための図である。端面を斜め切削された先行鋼材S1は、把持装置11で把持されたまま圧接プレス10で破線の位置から実線の位置まで押し下げられる。このときバーナ17は、先行鋼材S1の押し下げと連動させるため、たとえば把持装置11に取り付けられているのが望ましい。これにより、脱スケールのための切削から圧接までの間、これらの部位は還元炎に覆われ、酸化を防止する。
【００１８】
図５に示すように、圧延鋼材の幅方向に平行に設置されたバーナ設備（固定バーナ）だけで切削および圧接を行うと、接合部の表面に接合不良部（開口部）が発生し、圧延時に破断することがあった。
【００１９】
本発明の目的は、接合部の表面に接合不良部を発生させない圧延鋼材の熱間圧接方法と熱間圧接装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、圧接部に接合不良部を発生させるのは、切削された面が再酸化されるためであることを確認し、本発明を完成した。
【００２１】
本発明の要旨は、切削によって脱スケールした後圧接する下記の▲１▼に示す熱間圧接方法と図８または図９に示す▲２▼の熱間圧接装置にある。
【００２２】
▲１▼連続化熱間圧延を行うにあたり圧延鋼材の表面および回転切削工具に還元炎を吹き付けながら機械的に脱スケールした後、重ね合わせて圧接する方法であって、還元炎を吹き付ける固定バーナのほかに回転切削工具に連動する補助バーナを設け、固定バーナの還元炎に対向する方向、または交叉する方向から還元炎を吹き付けながら実施する鋼材の熱間圧接方法。
【００２３】
▲２▼連続化熱間圧延を行うにあたり圧延鋼材(S1,S2)の表面に還元炎を吹き付けながら機械的に脱スケールした後、重ね合わせて圧接する装置であって、還元炎を吹き付ける固定バーナ17および17-1のほかに回転切削工具の移動に連動する補助バーナ23および23-1を備える鋼材の熱間接合装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の熱間圧接方法は、固定バーナのほかに回転切削工具の移動に連動する補助バーナを設け、固定バーナの還元炎に対向する方向、または交叉する方向から還元炎を吹き付けながら実施する鋼材の熱間圧接方法である。
【００２５】
圧接部に接合不良を発生させる原因を調査するため、図４に示す４種類の回転切削工具を用いて切削した後、圧接を行い、接合部の状況を観察した。
【００２６】
図７は、接合部の縦断面を示す図である。この図は、接合部を圧延鋼材の長手方向に切断し、断面を研磨してエッチングし、接合部を顕出させたものを描写したものである。
【００２７】
図4(a)に示すような長尺の円筒状回転切削工具15-1で切削した後圧接した接合部には、図７に「接合部21」として示すように、その表面に接合不良による開口部22が存在することがある。このような開口部が存在する圧接部を圧延すると、接合不良によって厚さが薄くなっている部位（図において、破断位置として破線で示す）に引張り応力が集中するため圧延材が破断する。
【００２８】
この接合不良が発生する原因は、次に示すように切削面が再酸化するためであると考えられる。すなわち、図4(a)および図4(b)に示すように、固定バーナ17および17-1からの還元炎は一方向からのみ吹き付けられる。このため切削中は、回転切削工具の刃先の回転方向と還元炎の方向とは等しい。しかし、切削後は、回転切削工具がもとの位置（待機位置）に戻されて圧接が行われる。このとき、刃先の移動によって還元炎が遮られ、切削面を酸化させる。
【００２９】
したがって、本発明の熱間圧接方法は、固定バーナのほかに切削工具の移動に連動する補助バーナを設け、固定バーナからの火炎に対向する方向からも還元炎を吹き付け、切削面の酸化を防止するものである。
【００３０】
図８は、固定バーナ、補助バーナおよび長尺円筒状回転切削工具を備える本発明の熱間圧接装置を示す概念図である。
【００３１】
固定バーナ17,17-1は、図８に示すように、従来設けられていた位置、すなわち圧延鋼材の長手方向に向いて、幅方向に複数個が設けられている。補助バーナ23および23-1は、切削工具15-1の回転半径よりも遠い位置に、切削工具の軸を中心として対称位置に、幅方向に複数個が取り付けられている。
【００３２】
補助バーナ23,23-1は、その移動を回転切削工具15-1と連動させるため、切削工具のアーム24に設けたブラケット25に取り付けられるのが望ましい。補助バーナ23は、先行鋼材S1を切削中の刃先に火炎が当たるように取り付けられ、補助バーナ23-1は、後行鋼材S2を切削中の刃先に火炎が当たるように取り付けられている。
【００３３】
回転切削工具15-1は、待機中（圧接中または圧延中）には破線で示す位置にあり、切削を開始するときアーム24を回転させて切削開始位置に移動される。工具は、摺動台26に沿って斜め方向に送られ、圧延鋼材の幅方向を同時に切削する。切削が終わると、摺動台26に沿って引き上げられ、アームの回転によってもとの位置に戻る。
【００３４】
補助バーナ23,23-1からの還元炎の吹き付けは、上記の切削が開始する前から行うのが望ましい。特に、後行鋼材S2の切削が終わり、回転切削工具が摺動台によって引き上げられるときには、固定バーナ17-1からの火炎が工具の刃先によって遮られ、切削面が酸化される。これを防止するため、補助バーナ23,23-1によって切削刃の背面から後行鋼材の切削面に火炎を吹き付けるのである。
【００３５】
図4(c)および図５に示す円錐状回転切削工具または図4(d)および(e)に示す短尺の円筒状回転切削工具では、工具が幅方向に移動して切削し、切削面を固定バーナからの火炎で覆うので、接合不良部の発生は少ない。しかし、この場合の火炎の吹き付け方向は、刃先の回転方向と直交しており、火炎の先端側（圧延鋼材の長手方向の端部）ほど火炎が届き難いと考えられる。したがって、固定バーナのほかに補助バーナを設け、火炎の側面（刃先の回転方向と等しい方向）からも火炎を吹き付け、切削部の酸化を防止するものである。
【００３６】
図９は、固定バーナ、補助バーナおよび円錐状回転切削工具を備える本発明の熱間圧接装置の概念図である。
【００３７】
固定バーナ17および17-1は、図９に示すように、従来設けられていた位置、すなわち圧延鋼材の長手方向に向いて、幅方向に複数個が設けられている。補助バーナ23および23-1は、回転切削工具15-2を挟み、固定バーナ17および17-1と反対側の位置に、それぞれ設けられている。固定バーナ17および補助バーナ23は、先行鋼材の切削部に火炎を吹き付け、固定バーナ17-1および補助バーナ23-1は、後行鋼材の切削部に火炎を吹き付ける構造となっている。
【００３８】
補助バーナ23および23-1は、図９に示すように、回転切削工具15-2の軸箱27に設けたブラケット25に取り付けられている。補助バーナからの火炎の方向は、回転切削工具の回転方向に追従する方向に設けられている。したがって、補助バーナからの還元炎の吹き付けは、固定バーナの火炎と交叉する方向に吹き付けられる。
【００３９】
円錐状回転切削工具15-2は、待機中（圧延中）には圧延鋼材の幅方向の外側にあり、幅方向に移動して切削する。切削が終わると、反対側で待機する。
【００４０】
【実施例】
板厚さ30mm、板幅 300mm、板長さ1000mmの鋼板（Ｃ：0.1重量％、Si：0.5重量％、Mn：1.2重量％）を1250℃に加熱して、接合試験を行った。
【００４１】
熱間圧接装置には、図８または図９に示す補助バーナを備えた回転切削工具が設けられた図２に示す装置を用いた。切削工具には、図４に示す長尺円筒状回転切削工具、円錐状回転切削工具および短尺円筒状回転切削工具を用いた。
【００４２】
長尺円筒状回転切削工具は、外径が300mm、長さが320 mmのスリーブをアーバーにはめ込み、スリーブの外周部に12本の切削刃（高さが４mm、幅が25.4mm）を千鳥状に軸と平行に取り付けたものである。
【００４３】
円錐状回転切削工具は、大外径が300mm、小外径が150mm、長さが180 mmの２つの円錐状スリーブをアーバーにはめ込み、スリーブの外周部に７本の切削刃（高さが４mm、幅が63mm）が刃先の稜線を軸と平行に取り付けたものである。回転切削工具のアーバーの軸を鋼材の搬送ラインから35゜傾斜させて鋼材の幅方向に移動させた。
【００４４】
短尺円筒状回転切削工具は、外径が300mm、長さが100 mmの円筒状スリーブをアーバーにはめ込み、スリーブの外周部に７本の切削刃（高さが４mm、幅が63mm）を軸と平行に取り付けたものである。回転切削工具のアーバーの軸を鋼材の搬送ラインから30゜傾斜させて鋼材の幅方向に移動させた。
【００４５】
切削条件は、いずれも回転速度1500rpm 、送り速度12000 mm／分として、重ね合わせ代を30mm、勾配を1/3として傾斜切削を行った。
【００４６】
切削に先立ち、直火還元炎を切削部に吹き付け、切削は還元雰囲気の下で行なった。還元炎は、ノズル内混合方式のバーナーを鋼板の幅方向に配置し、リング状のスリットノズルからＬＰＧガス（６Ｎm³/hr）と酸素濃度60％の酸素富化空気（空気比ｍ＝0.6 ）の混合ガスを燃焼させ、生成させた。なお、空気比ｍは、実際に使用した空気量を完全燃焼に必要な空気量で除した値である。
【００４７】
固定バーナは、いずれも鋼板の幅方向に３個並置し、還元炎を圧延方向の斜め方向から吹き付けた。補助バーナは、図８に示すものは鋼板の幅方向に３個並置し、図９に示すものは、１個を設置した。それぞれのバーナから上記の混合ガスを燃焼させ、還元炎を噴射した。補助バーナから還元炎を吹き付けた場合と吹き付けない場合について、圧接試験を行った。
【００４８】
切削後、還元炎を吹き付けたまま切削部を重ね合わせ、300 トンプレスを用い鋼板の厚さ方向に押圧し、重ね合わせ部が元の厚さとほぼ等しくなるまで圧下し、接合した。このときの接合に必要な加圧力は210 トンであった。
【００４９】
接合後、冷却して接合部から引張試験片（幅100mm、厚さ30mm、長さ１ｍ）を10個採取し、室温で引張試験を行った。試験片の表面は、圧接のままとした。それらの引張り強さ（接合強さ）および補助バーナによる接合強さの増加率を表１に示す。接合強さは、試験数10個の平均値とその偏差をかっこ内に示した。補助バーナによる接合強さの増加率は、補助バーナを使用したときの接合強さを補助バーナを使用しないときの接合強さで除した値である。
【００５０】
【表１】

【００５１】
接合強さは、短尺円筒状回転切削工具で切削した場合（試験番号３，７）が最も大きい。これは、前述したように、切削工具の刃先が固定バーナからの還元炎に覆われやすいためである。
【００５２】
補助バーナを使用すると、いずれも接合強さが大きくなり、長尺円筒状回転切削工具を使用する場合が使用しない場合の1.13倍に高めることができた。また、接合強さのバラツキが小さいので、連続化熱間圧延を安定化できる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の熱間圧接方法は、還元炎の吹き付けを固定バーナの火炎の方向に追従する方向から、およびこれに対向する方向または直角方向から行うことにより、切削面の酸化を防止することができる。本発明の熱間圧接装置は、固定バーナのほかに補助バーナを備えているので圧接部の強度が高い。これを用いて連続化熱間圧延を行った鋼板は、品質が安定し、製品歩留りを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱間圧接装置を配置した熱間連続圧延設備の概要を示す図である。
【図２】回転工具を用いた熱間圧接装置を圧延ラインの側面から見た縦断面図である。
【図３】接合の態様を示す図であり、(a)〜(c)は鋼板を重ね合わせてその厚さ方向に押圧して接合する状況を示す図、(d)は鋼板を突き合わせてその長手方向に押圧して接合する状況を示す図である。
【図４】回転切削工具を用いて脱スケールする方法を示す図であり、図(a)および図(b)は長尺の円筒状回転切削工具を用いて切削するときの斜視図および圧延ラインの側面から見た縦断面図、(c)は円錐状回転切削工具を用いて切削するときの圧延ラインの側面から見た縦断面図、(d)および(e)は短尺の円筒状回転切削工具を用いて切削するときの圧延ラインの側面から見た縦断面図である。
【図５】円錐状回転切削工具を用いた熱間圧接装置を示す概念図である。
【図６】圧接時の動作を説明するための図である。
【図７】接合部の縦断面を示す図である。
【図８】補助バーナと長尺円筒状回転切削工具を備える本発明の熱間圧接装置を示す概念図である。
【図９】補助バーナと円錐状回転切削工具を備える本発明の熱間圧接装置の概念図である。
【符号の説明】
１：粗圧延機２．中間コイラー３．レベラー
４．クロップシャー５．熱間圧接装置
６．仕上げ圧延機群７．高速シャー
８．ダウンコイラー９．スラブ 10．圧接プレス
11．把持装置 12．架台 13．テーブルローラ
14．昇降用シリンダー 15．回転切削工具
16．下金型 17．バーナー 18．走行ローラ
19,20．切削面 21．接合部
22．開口部（接合不良部） 23．補助バーナ
24．アーム 25．ブラケット 26．摺動台
27．軸箱[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot pressure welding method and a hot pressure welding apparatus for efficiently and surely joining a rolled steel material (for example, a red hot steel material having a temperature of 900 ° C. or higher) in a continuous hot rolling line for steel materials.
[0002]
[Prior art]
In steel manufacturing plants, continuation of manufacturing processes is energetically advanced for the purpose of energy saving, improvement of product yield, and improvement of productivity. Among them, continuation of the hot rolling process for producing hot-rolled steel sheets (hot coils) is one of important issues.
[0003]
In recent years, between a rough rolling mill and a finishing mill, the preceding rough rolled steel (hereinafter referred to as the preceding steel) and the subsequent rough rolled steel (hereinafter referred to as the following steel) are joined and finished. A method of performing rolling continuously (this is simply referred to as “continuous hot rolling method”) has been proposed.
[0004]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a hot continuous rolling facility provided with a hot pressure welding apparatus. The slab 9 of the slab is rolled by the roughing mill 1 to become a rolled steel material S, which is once wound around a coil in the intermediate coiler 2. Then, the sheet is unwound before being sent to the finish rolling mill group 6, and the curl of the coil is corrected by the leveler 3, and the defective portion at the end is cut by the crop shear 4. Thereafter, after the pressure welding of the rear end portion of the preceding steel material S1 and the front end portion of the succeeding steel material S2 in the traveling hot pressure welding apparatus 5, the finish rolling is performed by the finish rolling mill group 6 and wound around the down coiler 8. . And it cut | disconnects with the high-speed shear 7, and becomes a hot-rolled steel plate coil.
[0005]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a hot welding apparatus using a rotary tool as viewed from the side of the rolling line.
[0006]
The joining is performed by the following process. First, when the rear end portion of the preceding steel material S1 comes to a predetermined position (position of the pressure press 10), the steel material is fixed by the gripping device 11, and the table roller 13 provided on the gantry 12 is raised by the lifting cylinder 14 to form a cylinder. Is pushed up to a position where it can be cut by the cylindrical rotary cutting tool 15. Next, when the trailing steel S2 is advanced and the tip thereof reaches the position of the lower mold 16 (position overlapping the rear end of the preceding steel), the trailing steel is fixed by the gripping device 11-1. Thereafter, the burners 17 and 17-1 are burned to move the cylindrical rotary cutting tool 15 around the ends of the preceding steel material S1 and the succeeding steel material S2 in a reducing flame atmosphere in the direction indicated by the arrow, and the end of each steel material. Cut the part. When the cutting is finished, the rotary tool is retracted, and the pedestal 12 of the preceding steel material is lowered simultaneously with the press-contacting press 10 and pressed. The hot pressure welding device 5 travels in the rolling direction by a travel roller 18.
[0007]
There are a method in which hot bonding is performed by superimposing depending on the shape of the bonded portion of the steel sheet, and a method in which they are butted.
[0008]
For example, a method of heating an overlapped portion of hot-rolled steel sheets in a reducing flame atmosphere and reducing the scale to press the entire width of the hot-rolled steel sheets in the thickness direction (see JP-A-6-312277), or In the case of a steel plate in which a thick scale is generated or a steel plate in which a scale having a composition that is difficult to reduce is generated, a method of mechanically descaling with a rotary cutting tool or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 6-335785) Gazette, JP-A-898004, and JP-A-9-57302).
[0009]
FIG. 3 is a diagram showing a mode of joining, (a) to (c) are diagrams showing a state in which steel plates are overlapped and pressed in the thickness direction and joined together, and (d) is a diagram in which steel plates are butted together. It is a figure which shows the condition which presses and joins in a longitudinal direction.
[0010]
As shown in Fig. 3 (a), the method of overlapping is performed by cutting the joint diagonally, cutting it stepwise as shown in Fig. 3 (b), or forming a groove as shown in Fig. 3 (c). There are things with notches. In either case, the steel plates S1 and S2 are gripped by the gripping devices 11 and 11-1, the

cutting surfaces

19 and 20 are overlapped, and the pressure is pressed down in the thickness direction of the steel material. Simultaneously with the reduction, one of the gripping devices (in this case, the gripping device 11 for the preceding steel material) is moved according to the amount of reduction, or the gripping device is opened. During cutting and joining, a reducing flame is blown from the burners 17 and 17-1 to prevent the

cutting surfaces

19 and 20 from being oxidized.
[0011]
As shown in FIG. 3 (d), after cutting or cutting, the steel materials S1 and S2 are gripped by the gripping devices 11 and 11-1, and the cutting parts or the

cut surfaces

19 and 20 are butted on the same plane. Further, the gripping device is moved in a direction opposite to the longitudinal direction of the steel sheet, and is pressed and joined. Further, during cutting and joining, a reducing flame is blown from the burner 17 to prevent the

cutting surfaces

19 and 20 from being oxidized.
[0012]
FIG. 4 is a diagram showing a method for descaling using a rotary cutting tool, and FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a rolling line when cutting using a long cylindrical rotary cutting tool. (C) is a longitudinal section viewed from the side of the rolling line when cutting with a conical rotary cutting tool, and (d) and (e) are short cylindrical rotating cuttings. It is the longitudinal cross-sectional view seen from the side surface of the rolling line when cutting using a tool.
[0013]
4 (a) and 4 (b), the long cylindrical rotating cutting tool 15-1 is moved in an oblique direction as indicated by an arrow with respect to the rolling direction to move the upper and lower rolled steel materials S1, Cut the entire width of S2 at the same time. In the method shown in FIG. 4 (c), the conical rotary cutting tool 15-2 is moved in the width direction of the rolled steel material to cut the entire width of the upper and lower rolled steel materials. 4 (d) and 4 (e), the cylindrical rotary cutting tool 15-3 is moved in the width direction of the rolled steel material to cut the entire width of the upper and lower rolled steel materials. The rotary cutting tool shown in FIG. 4 (c) and FIG. 4 (d) tilts its axis with respect to the rolling direction of the steel material during cutting and moves it in the width direction of the steel material to cut the rolled steel material obliquely. The cylindrical rotary cutting tool shown in FIG. 4 (e) moves in the width direction of the steel material with its axis parallel to the rolling direction of the steel material, and cuts the rolled steel material stepwise. In the method shown in FIGS. (C) to (e), the rotary cutting tool is moved in the width direction of the rolled steel material, and the upper and lower rolled steel materials are simultaneously cut. Moreover, a rolled steel material can also be cut separately in each process of the reciprocating movement of a tool.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the hot-welding method of the rolled steel material proposed above, the steel sheets are joined after being cut by a rotary cutting tool in a reducing flame atmosphere in order to remove oxides and the like on the joining surfaces.
[0015]
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a hot welding apparatus using a conical rotary cutting tool.
[0016]
The conical rotary cutting tool 15-2 is inserted between the lower surface of the rear end portion of the preceding steel material S1 and the upper surface of the front end portion of the subsequent steel material S2, and moves the entire width of the rolled steel material to end portions of the two rolled steel materials. Is cut obliquely or parallel to the plate surface. As shown in the figure, in order to prevent oxidation of the cutting surface, a plurality of burners 17 and 17-1 for injecting a reducing flame are arranged in the width direction of the rolled steel material. These burners 17 and 17-1 prevent oxidation of the cut surface by injecting a reducing flame both during cutting with the conical rotary cutting tool 15-2 and during pressure contact. This burner is similarly provided even if the rotary cutting tool is a long cylindrical rotary cutting tool or a short cylindrical rotary cutting tool.
[0017]
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation during pressure contact. The preceding steel material S1 whose end face is obliquely cut is pushed down from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line by the press contact press 10 while being held by the holding device 11. At this time, the burner 17 is preferably attached to the gripping device 11, for example, in order to interlock with the pressing of the preceding steel material S1. Thereby, during the period from cutting for descaling to pressure welding, these parts are covered with a reducing flame to prevent oxidation.
[0018]
As shown in FIG. 5, when cutting and pressure welding are performed only with a burner facility (fixed burner) installed in parallel to the width direction of the rolled steel material, a joint failure portion (opening) is generated on the surface of the joint portion, and rolling is performed. Sometimes it broke.
[0019]
An object of the present invention is to provide a hot-welding method and a hot-welding apparatus for rolled steel that do not cause a poorly joined portion on the surface of the joint.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have confirmed that the reason why the poorly welded portion is generated in the press-contact portion is that the cut surface is reoxidized, and the present invention has been completed.
[0021]
The gist of the present invention resides in the hot welding method shown in the following (1) and the hot welding apparatus shown in (2) shown in FIG.
[0022]
(1) A continuous hot rolling is a method of mechanically descaling while spraying a reducing flame on the surface of a rolled steel material and a rotary cutting tool, and then superposing and pressing them. In addition, a hot welding method for steel is carried out while an auxiliary burner linked to the rotary cutting tool is provided and the reducing flame is blown from the direction facing the reducing flame of the fixed burner or from the crossing direction.
[0023]
(2) A fixed burner for spraying a reducing flame after continuous descaling, mechanically descaling while blowing a reducing flame on the surface of rolled steel (S1, S2) for continuous hot rolling. In addition to 17 and 17-1, this is a hot joining apparatus for steel materials provided with auxiliary burners 23 and 23-1, which are linked to the movement of the rotary cutting tool.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The hot pressing method of the present invention is a steel material that is provided with an auxiliary burner linked to the movement of the rotary cutting tool in addition to the fixed burner, and spraying the reducing flame from the direction facing the reducing flame of the fixed burner or from the crossing direction. This is a hot pressure welding method.
[0025]
In order to investigate the cause of the bonding failure in the pressure contact portion, after cutting using the four types of rotary cutting tools shown in FIG. 4, pressure contact was performed, and the state of the joint portion was observed.
[0026]
FIG. 7 is a view showing a longitudinal section of the joint. In this figure, the joint is cut in the longitudinal direction of the rolled steel, the cross section is polished and etched, and the joint is revealed.
[0027]
As shown in FIG. 7 as “Joint 21”, the surface of the joint that has been pressed with a long cylindrical rotary cutting tool 15-1 as shown in FIG. An opening 22 may be present. When the pressure contact portion having such an opening is rolled, the rolled material breaks because tensile stress concentrates on a portion (indicated by a broken line as a break position in the figure) where the thickness is thin due to poor bonding.
[0028]
The reason why this bonding failure occurs is considered to be because the cutting surface is re-oxidized as shown below. That is, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the reducing flames from the fixed burners 17 and 17-1 are blown only from one direction. For this reason, during cutting, the rotation direction of the cutting edge of the rotary cutting tool is equal to the direction of the reducing flame. However, after cutting, the rotary cutting tool is returned to the original position (standby position) and press contact is performed. At this time, the reducing flame is blocked by the movement of the blade edge, and the cutting surface is oxidized.
[0029]
Therefore, in the hot welding method of the present invention, in addition to the fixed burner, an auxiliary burner linked to the movement of the cutting tool is provided, and a reducing flame is sprayed from the direction facing the flame from the fixed burner to prevent oxidation of the cutting surface. To do.
[0030]
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a hot welding apparatus of the present invention including a fixed burner, an auxiliary burner, and a long cylindrical rotary cutting tool.
[0031]
As shown in FIG. 8, a plurality of fixed burners 17 and 17-1 are provided in the width direction toward the position provided conventionally, that is, in the longitudinal direction of the rolled steel material. A plurality of auxiliary burners 23 and 23-1 are attached in the width direction at positions far from the turning radius of the cutting tool 15-1 and symmetrically about the axis of the cutting tool.
[0032]
The auxiliary burners 23 and 23-1 are preferably attached to a bracket 25 provided on the arm 24 of the cutting tool in order to link the movement with the rotary cutting tool 15-1. The auxiliary burner 23 is attached so that a flame hits the cutting edge while cutting the preceding steel material S1, and the auxiliary burner 23-1 is attached so that a flame hits the cutting edge while cutting the subsequent steel S2.
[0033]
The rotary cutting tool 15-1 is in a position indicated by a broken line during standby (during pressure welding or rolling), and when starting cutting, the arm 24 is rotated and moved to a cutting start position. The tool is sent in an oblique direction along the slide table 26, and simultaneously cuts the width direction of the rolled steel material. When the cutting is finished, it is pulled up along the slide table 26 and returned to the original position by the rotation of the arm.
[0034]
It is desirable to spray the reducing flame from the auxiliary burners 23 and 23-1 before the above-described cutting starts. In particular, when the cutting of the subsequent steel material S2 is finished and the rotary cutting tool is pulled up by the slide base, the flame from the fixed burner 17-1 is blocked by the cutting edge of the tool, and the cutting surface is oxidized. In order to prevent this, flame is blown from the back surface of the cutting blade to the cutting surface of the subsequent steel material by the auxiliary burners 23 and 23-1.
[0035]
In the conical rotary cutting tool shown in FIGS. 4 (c) and 5 or the short cylindrical rotary cutting tool shown in FIGS. 4 (d) and (e), the tool moves in the width direction and cuts the cutting surface. Since it is covered with a flame from the fixed burner, there are few occurrences of joint failure. However, the flame blowing direction in this case is orthogonal to the rotation direction of the cutting edge, and it is considered that the flame is less likely to reach the tip side of the flame (end in the longitudinal direction of the rolled steel material). Therefore, an auxiliary burner is provided in addition to the fixed burner, and the flame is sprayed from the side surface of the flame (direction equal to the rotation direction of the blade edge) to prevent oxidation of the cutting part.
[0036]
FIG. 9 is a conceptual diagram of a hot pressure welding apparatus of the present invention including a fixed burner, an auxiliary burner, and a conical rotary cutting tool.
[0037]
As shown in FIG. 9, a plurality of fixed burners 17 and 17-1 are provided in the width direction toward the position provided conventionally, that is, in the longitudinal direction of the rolled steel material. The auxiliary burners 23 and 23-1 are provided at positions opposite to the fixed burners 17 and 17-1 with the rotary cutting tool 15-2 interposed therebetween. The fixed burner 17 and the auxiliary burner 23 have a structure in which a flame is blown to the cutting portion of the preceding steel material, and the fixed burner 17-1 and the auxiliary burner 23-1 have a structure to blow a flame to the cutting portion of the subsequent steel material.
[0038]
As shown in FIG. 9, the auxiliary burners 23 and 23-1 are attached to a bracket 25 provided on the shaft box 27 of the rotary cutting tool 15-2. The direction of the flame from the auxiliary burner is provided in a direction that follows the rotational direction of the rotary cutting tool. Therefore, the reducing flame spray from the auxiliary burner is sprayed in the direction crossing the flame of the fixed burner.
[0039]
The conical rotary cutting tool 15-2 is on the outside in the width direction of the rolled steel material during standby (during rolling), and moves and cuts in the width direction. When cutting is complete, wait on the other side.
[0040]
【Example】
A steel sheet having a thickness of 30 mm, a width of 300 mm, and a length of 1000 mm (C: 0.1 wt%, Si: 0.5 wt%, Mn: 1.2 wt%) was heated to 1250 ° C. to conduct a joining test.
[0041]
The apparatus shown in FIG. 2 provided with the rotary cutting tool provided with the auxiliary burner shown in FIG. 8 or 9 was used for the hot pressure welding apparatus. As the cutting tool, the long cylindrical rotary cutting tool, the conical rotary cutting tool and the short cylindrical rotary cutting tool shown in FIG. 4 were used.
[0042]
The long cylindrical rotary cutting tool has a sleeve with an outer diameter of 300mm and a length of 320mm fitted into the arbor, and twelve cutting blades (height 4mm, width 25.4mm) on the outer periphery of the sleeve. Is attached parallel to the axis.
[0043]
The conical rotary cutting tool is fitted with two conical sleeves with a large outer diameter of 300 mm, a small outer diameter of 150 mm and a length of 180 mm in the arbor, and seven cutting blades (height of 4 mm on the outer periphery of the sleeve). , The width is 63 mm), and the ridgeline of the cutting edge is attached parallel to the axis. The axis of the arbor of the rotary cutting tool was tilted 35 ° from the steel conveying line and moved in the width direction of the steel.
[0044]
The short cylindrical rotary cutting tool has a cylindrical sleeve with an outer diameter of 300 mm and a length of 100 mm fitted into the arbor, and seven cutting blades (height 4 mm, width 63 mm) around the sleeve. It is attached in parallel. The axis of the arbor of the rotary cutting tool was inclined 30 ° from the steel conveying line and moved in the width direction of the steel.
[0045]
The cutting conditions were as follows: the rotational speed was 1500 rpm, the feed speed was 12000 mm / min, the overlapping margin was 30 mm, and the gradient was 1/3, and the inclined cutting was performed.
[0046]
Prior to cutting, an open flame reducing flame was sprayed on the cutting part, and cutting was performed in a reducing atmosphere. The reducing flame has a nozzle-type mixing burner arranged in the width direction of the steel plate, and LPG gas (6 Nm ³ / hr) and oxygen-enriched air with an oxygen concentration of 60% (air ratio m = 0.6) from the ring-shaped slit nozzle. The mixed gas was burned and produced. The air ratio m is a value obtained by dividing the amount of air actually used by the amount of air necessary for complete combustion.
[0047]
Three fixed burners were juxtaposed in the width direction of the steel sheet, and a reducing flame was sprayed from an oblique direction of the rolling direction. The auxiliary burners shown in FIG. 8 were juxtaposed in the width direction of the steel plate, and those shown in FIG. 9 were installed. The mixed gas was burned from each burner, and a reducing flame was injected. A pressure welding test was conducted for the case where the reducing flame was blown from the auxiliary burner and the case where the reducing flame was not blown.
[0048]
After cutting, the cut parts were overlapped while spraying the reducing flame, pressed in the thickness direction of the steel plate using a 300-ton press, and pressed down and joined until the overlapped part was almost equal to the original thickness. The applied pressure required for joining at this time was 210 tons.
[0049]
After the joining, the specimen was cooled and ten tensile test pieces (width 100 mm, thickness 30 mm, length 1 m) were collected from the joint and subjected to a tensile test at room temperature. The surface of the test piece was kept in pressure contact. Table 1 shows the tensile strength (joining strength) and the rate of increase in joining strength by the auxiliary burner. For the bonding strength, the average value of 10 tests and the deviation are shown in parentheses. The increase rate of the bonding strength by the auxiliary burner is a value obtained by dividing the bonding strength when the auxiliary burner is used by the bonding strength when the auxiliary burner is not used.
[0050]
[Table 1]

[0051]
The bonding strength is greatest when cutting with a short cylindrical rotary cutting tool (test numbers 3 and 7). This is because, as described above, the cutting edge of the cutting tool is easily covered with the reducing flame from the fixed burner.
[0052]
When the auxiliary burner was used, the joint strength increased, and it was 1.13 times higher when the long cylindrical rotary cutting tool was used than when it was not used. Moreover, since the variation in bonding strength is small, continuous hot rolling can be stabilized.
[0053]
【The invention's effect】
The hot welding method of the present invention can prevent the cutting surface from being oxidized by spraying the reducing flame from the direction following the direction of the flame of the fixed burner and from the direction opposite to or perpendicular to the direction. . Since the hot pressure welding apparatus of the present invention includes an auxiliary burner in addition to the fixed burner, the strength of the pressure welding portion is high. The steel sheet subjected to continuous hot rolling using this is stable in quality and can improve the product yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a hot continuous rolling facility provided with a hot pressure welding apparatus.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a hot welding apparatus using a rotary tool as viewed from the side of a rolling line.
FIG. 3 is a diagram showing a mode of joining, (a) to (c) are diagrams showing a state in which steel plates are stacked and pressed in the thickness direction and joined together, and (d) is a diagram in which steel plates are butted together. It is a figure which shows the condition which presses and joins in a longitudinal direction.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a method of descaling using a rotary cutting tool, and FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a rolling line when cutting using a long cylindrical rotary cutting tool. (C) is a longitudinal section viewed from the side of the rolling line when cutting with a conical rotary cutting tool, and (d) and (e) are short cylindrical rotating cuttings. It is the longitudinal cross-sectional view seen from the side surface of the rolling line when cutting using a tool.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a hot welding apparatus using a conical rotary cutting tool.
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation during pressure contact.
FIG. 7 is a view showing a longitudinal section of a joint portion.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a hot pressure welding apparatus of the present invention including an auxiliary burner and a long cylindrical rotary cutting tool.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a hot pressure welding apparatus of the present invention including an auxiliary burner and a conical rotary cutting tool.
[Explanation of symbols]
1: Rough rolling machine Intermediate coiler 2. Leveler 4. Cropshire 5. 5. Hot pressure welding device Finish rolling mill group 7. High-speed shear 8 Downcoiler 9. Slab 10. Pressure welding press
11． Gripping device 12． Mount 13. Table roller
14. Lifting cylinder 15． Rotary cutting tool
16． Lower mold 17． Burner 18. Traveling roller
19,20. Cutting surface 21. Junction
twenty two. Opening (joint failure) 23. Auxiliary burner
twenty four. Arm 25. Bracket 26. Slide
27. Axle box

Claims

In continuous hot rolling, this is a method of mechanically descaling while spraying a reducing flame on the surface of the rolled steel and the cutting edge of the rotary cutting tool, and then superposing and pressing them. In addition to a fixed burner that blows the reducing flame, An auxiliary burner interlocking with the rotary cutting tool is provided on the steel plate, and the reducing flame is sprayed from the direction facing the reducing flame of the fixed burner or the crossing direction.

In continuous hot rolling, it is a device that mechanically descals while spraying a reducing flame on the surface of the rolled steel, and then presses it in superposition, and works in conjunction with a rotary cutting tool in addition to a fixed burner that blows the reducing flame. A hot-joining apparatus for steel, comprising an auxiliary burner.