JP3666682B2 - 圧延材接合装置 - Google Patents
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- B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱間圧延設備において、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを圧接接合する装置に係わり、特に圧接接合部のスケールを除去する圧延材接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備では加熱炉から供給されるスラブを粗圧延機及び仕上圧延機で圧延し、所望の板厚のストリップ材を得ている。しかしかかる方法ではスラブ単位ごとに圧延作業が行われ、作業が断続的となるので、連続した圧延作業を行うことが要望されていた。またこのようにスラブ単位で圧延する場合、圧延材の端部（前端部と後端部）に欠陥を生じ易く圧延材の歩留まりを低下させ、かつ噛込みや尻抜け等のため圧延速度を高速化しにくい問題点があった。このため粗圧延機で圧延された圧延材の後端と次の圧延材の前端とを接合して仕上圧延機に供給する接合装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６２−２５２６０３号の「板接合方法」は接合すべき板の端部相互間に、継手を打ち込んで接合するものであるが、圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保するには多数の継手を短時間で打ち込む必要があり、自動化（機械化）が困難であり、かつ継手部を均一に圧延できない問題点があった。また、特開昭６３−９３４０８号の「バー接合設備」は、圧延材にループを形成して、後端と先端を圧接するものであるが、比較的厚いバー材をループに形成するため、バー材に曲げ癖が付きやすくかつ十分な接合時間を確保できず、また後端と先端を圧接しても圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保できない問題点があった。更に、特公平５−１３９号の「帯板の走間溶接装置」は、圧延材とともに走行しながら後端と先端を溶接接合する装置であるが、幅広の圧延材を溶接するには時間がかかるため設備全体が長くなりやすく、かつ接合部に凹凸が生じやすく、接合部を均一に圧延することが困難である問題点があった。また、上記の接合装置を既存のラインに追加する場合、既存ラインの改造が大掛かりとなり、生産休止時間も長くなるという問題が生じる。
【０００４】
また、重ね合わせ圧接接合する場合、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを重ね合わせて圧接接合する。しかし、先行圧延材と後続圧延材の重ね合わせ面にはスケールがあるため、これをカッターなどにより除去するが、圧接するまでの間に再び酸化されることが多く、接合強度が低下する恐れがあった。また、カッターの切り粉が残留し接合面に残る場合があった。
【０００５】
本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを圧延材とともに走行しながら接合することができ、短時間に圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度で接合することができ、接合部の凹凸が少なく接合部をほぼ均一に加工できるようにする。さらに圧接接合する面にスケールが存在しないようにすることを目的とする。また、スケールの除去によって発生する切り粉が接合面に残らないようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置と、を備え、前記加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転する円筒形カッターと、該円筒形カッターを圧延材の板幅方向の回転軸を中心に揺動させる揺動装置と、該揺動装置を圧延方向に往復動させる往復動装置とからなり、前記還元保持装置は、後端クランプ装置が先行圧延材を挟持して円筒形カッターで切削加工する加工面を先行圧延材の下側から圧延方向と反対側へ還元炎を吹きつけ後端クランプ装置に取付けられた還元炎バーナと、先端クランプ装置が後続圧延材を挟持して円筒形カッターで加工する加工面を後続圧延材の上側から圧延方向へ還元炎を吹きつけ台車に取付けられた還元炎バーナとを備える。
【００１０】
請求項２の発明では、前記加工装置の往復動装置は圧延方向で下方傾斜した傾斜面上を往復動するようになっている。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明では、圧延材接合装置は、後端クランプ装置と先端クランプ装置により、先行圧延材と後続圧延材を挟持したままで台車が圧延方向に走行するので、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給できる。また、加工装置により接合面を切削加工し圧延装置により圧縮するが、これにより切削加工と圧接を連続して行えるため短時間に圧接でき高速圧接が可能となる。この際還元保持装置により加工面を還元状態にして圧接するので十分な接合強度が得られる。また、圧接装置は先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮するのでほぼ均一な接合部が得られる。なお、加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転する円筒形カッターと、この円筒形カッターを圧延材の板幅方向の回転軸を中心に揺動させる揺動装置と、この揺動装置を圧延方向に往復動させる往復動装置とからなるので、円筒形カッターは上下方向、圧延方向とその反対方向へ移動できる。また、還元保持装置は、先行圧延材の加工面を先行圧延材の下側から圧延方向と反対側へ還元炎を吹きつける後端クランプ装置に取付けられた還元炎バーナを有しているので、加工中は円筒形カッターの後ろから還元炎を吹きつけ、加工面を還元するとともに切り粉を吹き飛ばし、接合するときは後端クランプ装置により先行圧延材とともに降下するので、連続して還元炎を加工面に吹きつけることができる。また、後続圧延材の加工面を後続圧延材の上側から圧延方向へ還元炎を吹きつける台車に取付けられた還元炎バーナを有しているので、加工中は円筒形カッターの後ろから還元炎を吹きつけ、加工面を還元するとともに切り粉を吹き飛ばし、先行圧延材を加工中には円筒形カッターと加工面の間隙を通して加工面に還元炎を吹きつけることができ、先行圧延材が接合のため接近してくるときも加工面に還元炎を吹きつけることができる。これにより、加工開始から接合まで接合面に還元炎を吹きつけることができ、円筒形カッターの切り粉も吹き飛ばすことができる。
【００１５】
請求項２の発明では、加工装置の往復動装置は圧延方向で下方傾斜した傾斜面上を往復動するようになっているので、各接合面は斜めとなり加工面と非加工面との間に段差が付かないので良好な接合ができる。また、斜めのほうが還元炎を吹きつけ易くなる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお各図において同一の符号は同一の意味を表す。
図１は圧延材接合装置の構成を示す側面図である。図２は加工装置、還元保持装置を中心にした詳細図である。図１において、圧延材接合装置１０は、圧延方向（図１において右側より左側に向いた矢印方向）に走行する台車１２と、台車１２上に取付けられ先行する圧延材１の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置１４と、台車１２上に取付けられ後続する圧延材２の先端を水平に挟持する先端クランプ装置１６と、先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面を切削加工する加工装置１８と、加工面を還元状態に保持する還元保持装置２０と、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせて圧延材１、２とほぼ同じ厚さまで圧縮して接合する圧接装置２２とを備えている。
【００１７】
図２において、後端クランプ装置１４は、先行圧延材１の後端部を水平に支持する複数のローラ１５ａと、ローラ１５ａとの間に先行圧延材１の後端部を挟持し上下動するクランプ１５ｂと、先行圧延材１の後端下面を後述する円筒形カッター１９ａの上面に接触させる加工高さＨと、先行圧延材１の後端部を後続圧延材２の先端部とほぼ同一高さに保持する圧接高さＬとの間を、ローラ１５ａ及びクランプ１５ｂを上下動させる昇降シリンダ１５ｃとからなる。かかる構成により、ローラ１５ａにより先行圧延材１後端部を水平に支持したまま、クランプ１５ｂにより先行圧延材１の後端を挟持できる。また、昇降シリンダ１５ｃによりローラ１５ａ及びクランプ１５ｂを加工高さＨに保持して、円筒形カッター１９ａで先行圧延材１の後端部下面を切削加工することができ、さらに圧接高さＬに保持して先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせ、圧接装置２２により圧縮して接合することができる。
【００１８】
先端クランプ装置１６は、後続圧延材２の先端部を水平に支持するローラ１７ａと、ローラ１７ａとの間に後続圧延材２の先端部を挟持するクランプ１７ｂとからなる。この構成により、ローラ１７ａにより後続圧延材２を水平に保持したまま、クランプ１７ｂにより後続圧延材２の先端部を挟持することができる。
【００１９】
加工装置１８は、圧延材１、２の幅方向の軸心Ｚを中心に回転する円筒形カッター１９ａと、円筒形カッター１９ａを一端で回転自在に支持し他端を中心に揺動するアーム１９ｂと、アーム１９ｂを斜め方向に揺動させる揺動装置１９ｃと、揺動装置１９ｃを圧延方向に前後進させる往復動装置１９ｄと、揺動装置１９ｃと往復動装置１９ｄを圧延方向に下方傾斜した傾斜面で支持し台車１２に固定された傾斜台１９ｅとからなる。円筒形カッター１９ａはアーム１９ｂ先端に取付けられ、図示しない回転駆動装置により回転する。円筒形カッター１９ａは揺動装置１９ｃと往復動装置１９ｄにより図１、図２上で太い方の線で示す加工位置で先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面をそれぞれ別々に切削加工し、加工後細い方の線で示す位置に退避する。
【００２０】
還元保持装置２０は、コークス炉ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させて還元炎を生成し、加工面に吹き付けて酸化を防ぐ還元炎バーナ２０ａ、２０ｂよりなり、還元炎バーナ２０ａはローラ１５ａのフレームに、還元炎バーナ２０ｂは固定スタンド２１を介して台車１２に取付けられ、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面に向けて還元ガスを吹きつけ、切削面を常に還元状態に保持している。なお、還元炎バーナ２０ａ、２０ｂは圧延材１、２の板幅方向に複数個設けられ、加工面を還元炎で覆うように配置されている。
【００２１】
圧接装置２２では、先行圧延材１の後端部上面に接する下面を有する上型２３ａと、後続圧延材２の先端部下面に接する上面を有する下型２３ｂと、上型２３ａ及び下型２３ｂを挟持して圧縮するプレス装置２３ｃとからなる。下型２３ｂは台車１２に固定されている。また、上型２３ａはプレス装置２３ｃのラム２３ｅの下面に取付けられ、ラム２３ｅとともに昇降する。かかる構成により、加工装置１８による加工中に、先行圧延材１の後端部と後続圧延材２の先端部を、上型２３ａ及び下型２３ｂで支持することができ、かつプレス装置２３ｃによりラム２３ｅを降下させることにより、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせて圧縮し、圧延材１、２とほぼ同一の厚さにすることができる。
【００２２】
図１において台車１２は、複数の車輪１３を有し、圧延方向に延びたレール３上を走行する。圧接時は矢印で示すように図面上で左側に走行する。Ｂは圧延装置の圧延高さであり、複数のローラ４が圧延材１を圧延高さＢで支持し圧延方向に移動させる。レール３はローラ４を跨ぐ位置に配置され、圧接高さＬを圧延高さＢより高くして、レール３より高い位置で台車１２が走行できるようにしている。圧延材１、２を圧延装置の圧延高さＢから先端クランプ装置１６に案内し、かつ後端クランプ装置１４から圧延高さＢに案内する上下に揺動可能な傾斜ガイド２４、２５が設けられている。これにより既存の圧延装置をそのまま稼働させることができる。
【００２３】
次に実施例の第１動作を説明する。
図３は第１動作における円筒形カッター１９ａの接合面の加工と還元炎バーナ２０ａ、２０ｂによる加工面への還元炎の吹きつけ状態を示す。なお図面右側より左側への矢印は圧延方向を示す。後端クランプ装置１４と、先端クランプ装置１６により先行圧延材１と後続圧延材２はラップし、上下方向に円筒形カッター１９ａの直径より多少大きめに間隔を開けて固定される。ラップ代は圧延材１、２の板厚により５０〜１００ｍｍ程度とする。円筒形カッター１９ａはアーム１９ｂの回動により▲１▼で示す軌跡で移動し、次に往復動装置１９ｄを作動させ傾斜台１９ｅの傾斜面に沿って▲２▼で示す軌跡で移動し、後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａを斜めに加工してゆく。加工と同時に還元炎バーナ２０ｂより還元炎を加工面２ａに吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａの加工が終わるとアーム１９ｂを回動して▲３▼で示す軌跡により円筒形カッター１９ａを上昇し往復動装置１９ｄにより▲４▼で示す軌跡に入り、先行圧延材１後端部下面の加工面１ａの加工をする。円筒形カッター１９ａの上昇により後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａと円筒形カッター１９ａとの間隔が開くので還元炎バーナ２０ｂにより加工面２ａへ還元炎を十分吹きつけることができる。
【００２４】
先行圧延材１の後端部下面の加工面１ａの加工開始とともに還元炎バーナ２０ａで加工面１ａに還元炎を吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。加工が終わると、円筒形カッター１９ａは図２で細線で示す位置に退避する。
【００２５】
次に昇降シリンダ１５ｃを降下させて圧接高さＬまで先行圧延材１を降下させる。このとき還元炎バーナ２０ａはローラ１５ａとともに降下するので、降下中も先行圧延材１の加工面１ａに後続圧延材２の加工面２ａが接着するまで還元炎を吹きつけることができる。還元炎バーナ２０ｂは後続圧延材２の加工開始と同時に加工面２ａに還元炎を吹きつけ開始してから加工面２ａに加工面１ａが接着するまで還元炎を吹きつける。次に圧接装置２２のプレス装置２３ｃが動作し、ラム２３ｅを降下させて圧接作業に入る。これにより接合面は酸化膜の無い状態で接合され、十分でかつ安定した強度が得られる。また、加工のさい発生する切り粉などの異物が接合面に混入するのも防止される。
【００２６】
次に実施例の第２動作を説明する。
図４は第２動作における円筒形カッター１９ａの接合面の加工と還元炎バーナ２０ａ、２０ｂによる加工面への還元炎の吹きつけ状態を示す。なお図面右側より左側への矢印は圧延方向を示す。本実施例は先行圧延材１の加工をした後、後続圧延材２の加工をする。円筒形カッター１９ａはアーム１９ｂの回動により▲１▼で示す軌跡で移動し、次に往復動装置１９ｄを作動させ傾斜台１９ｅの傾斜面に沿って▲２▼で示す軌跡で移動し、上昇した後、往復動装置１９ｄを作動させ傾斜台１９ｅの傾斜面に沿って▲３▼で示す軌跡で移動し、先行圧延材１の後端部下面の加工面１ａを斜めに加工してゆく。加工と同時に還元炎バーナ２０ａより還元炎を加工面１ａに吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。先端圧延材１の後端部下面の加工面１ａの加工が終わるとアーム１９ｂを回動して円筒形カッター１９ａを降下し往復動装置１９ｄにより▲４▼で示す軌跡に入り、後続圧延材２先端部上面の加工面２ａの加工をする。円筒形カッター１９ａの降下により先行圧延材１の後端部下面の加工面１ａと円筒形カッター１９ａとの間隔が開くので還元炎バーナ２０ａにより加工面１ａへ還元炎を十分吹きつけることができる。
【００２７】
後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａの加工開始とともに還元炎バーナ２０ｂで加工面２ａに還元炎を吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。加工が終わると、円筒形カッター１９ａは図２で細線で示す位置に退避する。これ以降の圧接動作は第１動作と同じである。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は既存の設備に台車を走行させる設備を設ければよいので、既存設備への影響が少なく、既存ラインを停止することなく、本発明の設備の設置が可能となる。また、圧接面の加工と圧縮を連続して行うことによる高速圧接、加工面を還元状態して圧接することによる十分な接合強度、および重ね合わせ面を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮しほぼ均一な厚みとすることによる安定した接合強度を得ることができる。さらにカッターが加工しながら進行する後方から還元炎を加工面に向けて吹きつけることにより加工面の酸化を防止し、加工により発生する切り粉を除去し酸化膜や異物の混入しない接合面を実現できる。また、一方の加工面を加工中他の加工面とカッターとの間隔が生じ、この間隙より還元炎を加工面に吹きつけられるので加工後の酸化防止も十分にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延材接合装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１の詳細図で加工装置を中心に説明した図である。
【図３】第１動作の加工及び還元方法を説明する図である。
【図４】第２動作の加工及び還元方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ 先行圧延材
１ａ 先行圧延材の加工面
２ 後続圧延材
２ａ 後続圧延材の加工面
３ レール
４ ローラ
１０ 圧延材接合装置
１２ 台車
１３ 車輪
１４ 後端クランプ装置
１６ 先端クランプ装置
１８ 加工装置
１９ａ 円筒形カッター
１９ｂ アーム
１９ｃ 揺動装置
１９ｄ 往復動装置
１９ｅ 傾斜台
２０ 還元保持装置
２０ａ、２０ｂ 還元炎バーナ
２１ 固定スタンド
２２ 圧接装置
２４、２５ 傾斜ガイド
Ｈ 加工高さ
Ｌ 圧接高さ
Ｂ 圧延高さ
【産業上の利用分野】
本発明は、熱間圧延設備において、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを圧接接合する装置に係わり、特に圧接接合部のスケールを除去する圧延材接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備では加熱炉から供給されるスラブを粗圧延機及び仕上圧延機で圧延し、所望の板厚のストリップ材を得ている。しかしかかる方法ではスラブ単位ごとに圧延作業が行われ、作業が断続的となるので、連続した圧延作業を行うことが要望されていた。またこのようにスラブ単位で圧延する場合、圧延材の端部（前端部と後端部）に欠陥を生じ易く圧延材の歩留まりを低下させ、かつ噛込みや尻抜け等のため圧延速度を高速化しにくい問題点があった。このため粗圧延機で圧延された圧延材の後端と次の圧延材の前端とを接合して仕上圧延機に供給する接合装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６２−２５２６０３号の「板接合方法」は接合すべき板の端部相互間に、継手を打ち込んで接合するものであるが、圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保するには多数の継手を短時間で打ち込む必要があり、自動化（機械化）が困難であり、かつ継手部を均一に圧延できない問題点があった。また、特開昭６３−９３４０８号の「バー接合設備」は、圧延材にループを形成して、後端と先端を圧接するものであるが、比較的厚いバー材をループに形成するため、バー材に曲げ癖が付きやすくかつ十分な接合時間を確保できず、また後端と先端を圧接しても圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保できない問題点があった。更に、特公平５−１３９号の「帯板の走間溶接装置」は、圧延材とともに走行しながら後端と先端を溶接接合する装置であるが、幅広の圧延材を溶接するには時間がかかるため設備全体が長くなりやすく、かつ接合部に凹凸が生じやすく、接合部を均一に圧延することが困難である問題点があった。また、上記の接合装置を既存のラインに追加する場合、既存ラインの改造が大掛かりとなり、生産休止時間も長くなるという問題が生じる。
【０００４】
また、重ね合わせ圧接接合する場合、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを重ね合わせて圧接接合する。しかし、先行圧延材と後続圧延材の重ね合わせ面にはスケールがあるため、これをカッターなどにより除去するが、圧接するまでの間に再び酸化されることが多く、接合強度が低下する恐れがあった。また、カッターの切り粉が残留し接合面に残る場合があった。
【０００５】
本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを圧延材とともに走行しながら接合することができ、短時間に圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度で接合することができ、接合部の凹凸が少なく接合部をほぼ均一に加工できるようにする。さらに圧接接合する面にスケールが存在しないようにすることを目的とする。また、スケールの除去によって発生する切り粉が接合面に残らないようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置と、を備え、前記加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転する円筒形カッターと、該円筒形カッターを圧延材の板幅方向の回転軸を中心に揺動させる揺動装置と、該揺動装置を圧延方向に往復動させる往復動装置とからなり、前記還元保持装置は、後端クランプ装置が先行圧延材を挟持して円筒形カッターで切削加工する加工面を先行圧延材の下側から圧延方向と反対側へ還元炎を吹きつけ後端クランプ装置に取付けられた還元炎バーナと、先端クランプ装置が後続圧延材を挟持して円筒形カッターで加工する加工面を後続圧延材の上側から圧延方向へ還元炎を吹きつけ台車に取付けられた還元炎バーナとを備える。
【００１０】
請求項２の発明では、前記加工装置の往復動装置は圧延方向で下方傾斜した傾斜面上を往復動するようになっている。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明では、圧延材接合装置は、後端クランプ装置と先端クランプ装置により、先行圧延材と後続圧延材を挟持したままで台車が圧延方向に走行するので、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給できる。また、加工装置により接合面を切削加工し圧延装置により圧縮するが、これにより切削加工と圧接を連続して行えるため短時間に圧接でき高速圧接が可能となる。この際還元保持装置により加工面を還元状態にして圧接するので十分な接合強度が得られる。また、圧接装置は先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮するのでほぼ均一な接合部が得られる。なお、加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転する円筒形カッターと、この円筒形カッターを圧延材の板幅方向の回転軸を中心に揺動させる揺動装置と、この揺動装置を圧延方向に往復動させる往復動装置とからなるので、円筒形カッターは上下方向、圧延方向とその反対方向へ移動できる。また、還元保持装置は、先行圧延材の加工面を先行圧延材の下側から圧延方向と反対側へ還元炎を吹きつける後端クランプ装置に取付けられた還元炎バーナを有しているので、加工中は円筒形カッターの後ろから還元炎を吹きつけ、加工面を還元するとともに切り粉を吹き飛ばし、接合するときは後端クランプ装置により先行圧延材とともに降下するので、連続して還元炎を加工面に吹きつけることができる。また、後続圧延材の加工面を後続圧延材の上側から圧延方向へ還元炎を吹きつける台車に取付けられた還元炎バーナを有しているので、加工中は円筒形カッターの後ろから還元炎を吹きつけ、加工面を還元するとともに切り粉を吹き飛ばし、先行圧延材を加工中には円筒形カッターと加工面の間隙を通して加工面に還元炎を吹きつけることができ、先行圧延材が接合のため接近してくるときも加工面に還元炎を吹きつけることができる。これにより、加工開始から接合まで接合面に還元炎を吹きつけることができ、円筒形カッターの切り粉も吹き飛ばすことができる。
【００１５】
請求項２の発明では、加工装置の往復動装置は圧延方向で下方傾斜した傾斜面上を往復動するようになっているので、各接合面は斜めとなり加工面と非加工面との間に段差が付かないので良好な接合ができる。また、斜めのほうが還元炎を吹きつけ易くなる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお各図において同一の符号は同一の意味を表す。
図１は圧延材接合装置の構成を示す側面図である。図２は加工装置、還元保持装置を中心にした詳細図である。図１において、圧延材接合装置１０は、圧延方向（図１において右側より左側に向いた矢印方向）に走行する台車１２と、台車１２上に取付けられ先行する圧延材１の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置１４と、台車１２上に取付けられ後続する圧延材２の先端を水平に挟持する先端クランプ装置１６と、先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面を切削加工する加工装置１８と、加工面を還元状態に保持する還元保持装置２０と、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせて圧延材１、２とほぼ同じ厚さまで圧縮して接合する圧接装置２２とを備えている。
【００１７】
図２において、後端クランプ装置１４は、先行圧延材１の後端部を水平に支持する複数のローラ１５ａと、ローラ１５ａとの間に先行圧延材１の後端部を挟持し上下動するクランプ１５ｂと、先行圧延材１の後端下面を後述する円筒形カッター１９ａの上面に接触させる加工高さＨと、先行圧延材１の後端部を後続圧延材２の先端部とほぼ同一高さに保持する圧接高さＬとの間を、ローラ１５ａ及びクランプ１５ｂを上下動させる昇降シリンダ１５ｃとからなる。かかる構成により、ローラ１５ａにより先行圧延材１後端部を水平に支持したまま、クランプ１５ｂにより先行圧延材１の後端を挟持できる。また、昇降シリンダ１５ｃによりローラ１５ａ及びクランプ１５ｂを加工高さＨに保持して、円筒形カッター１９ａで先行圧延材１の後端部下面を切削加工することができ、さらに圧接高さＬに保持して先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせ、圧接装置２２により圧縮して接合することができる。
【００１８】
先端クランプ装置１６は、後続圧延材２の先端部を水平に支持するローラ１７ａと、ローラ１７ａとの間に後続圧延材２の先端部を挟持するクランプ１７ｂとからなる。この構成により、ローラ１７ａにより後続圧延材２を水平に保持したまま、クランプ１７ｂにより後続圧延材２の先端部を挟持することができる。
【００１９】
加工装置１８は、圧延材１、２の幅方向の軸心Ｚを中心に回転する円筒形カッター１９ａと、円筒形カッター１９ａを一端で回転自在に支持し他端を中心に揺動するアーム１９ｂと、アーム１９ｂを斜め方向に揺動させる揺動装置１９ｃと、揺動装置１９ｃを圧延方向に前後進させる往復動装置１９ｄと、揺動装置１９ｃと往復動装置１９ｄを圧延方向に下方傾斜した傾斜面で支持し台車１２に固定された傾斜台１９ｅとからなる。円筒形カッター１９ａはアーム１９ｂ先端に取付けられ、図示しない回転駆動装置により回転する。円筒形カッター１９ａは揺動装置１９ｃと往復動装置１９ｄにより図１、図２上で太い方の線で示す加工位置で先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面をそれぞれ別々に切削加工し、加工後細い方の線で示す位置に退避する。
【００２０】
還元保持装置２０は、コークス炉ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させて還元炎を生成し、加工面に吹き付けて酸化を防ぐ還元炎バーナ２０ａ、２０ｂよりなり、還元炎バーナ２０ａはローラ１５ａのフレームに、還元炎バーナ２０ｂは固定スタンド２１を介して台車１２に取付けられ、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面に向けて還元ガスを吹きつけ、切削面を常に還元状態に保持している。なお、還元炎バーナ２０ａ、２０ｂは圧延材１、２の板幅方向に複数個設けられ、加工面を還元炎で覆うように配置されている。
【００２１】
圧接装置２２では、先行圧延材１の後端部上面に接する下面を有する上型２３ａと、後続圧延材２の先端部下面に接する上面を有する下型２３ｂと、上型２３ａ及び下型２３ｂを挟持して圧縮するプレス装置２３ｃとからなる。下型２３ｂは台車１２に固定されている。また、上型２３ａはプレス装置２３ｃのラム２３ｅの下面に取付けられ、ラム２３ｅとともに昇降する。かかる構成により、加工装置１８による加工中に、先行圧延材１の後端部と後続圧延材２の先端部を、上型２３ａ及び下型２３ｂで支持することができ、かつプレス装置２３ｃによりラム２３ｅを降下させることにより、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせて圧縮し、圧延材１、２とほぼ同一の厚さにすることができる。
【００２２】
図１において台車１２は、複数の車輪１３を有し、圧延方向に延びたレール３上を走行する。圧接時は矢印で示すように図面上で左側に走行する。Ｂは圧延装置の圧延高さであり、複数のローラ４が圧延材１を圧延高さＢで支持し圧延方向に移動させる。レール３はローラ４を跨ぐ位置に配置され、圧接高さＬを圧延高さＢより高くして、レール３より高い位置で台車１２が走行できるようにしている。圧延材１、２を圧延装置の圧延高さＢから先端クランプ装置１６に案内し、かつ後端クランプ装置１４から圧延高さＢに案内する上下に揺動可能な傾斜ガイド２４、２５が設けられている。これにより既存の圧延装置をそのまま稼働させることができる。
【００２３】
次に実施例の第１動作を説明する。
図３は第１動作における円筒形カッター１９ａの接合面の加工と還元炎バーナ２０ａ、２０ｂによる加工面への還元炎の吹きつけ状態を示す。なお図面右側より左側への矢印は圧延方向を示す。後端クランプ装置１４と、先端クランプ装置１６により先行圧延材１と後続圧延材２はラップし、上下方向に円筒形カッター１９ａの直径より多少大きめに間隔を開けて固定される。ラップ代は圧延材１、２の板厚により５０〜１００ｍｍ程度とする。円筒形カッター１９ａはアーム１９ｂの回動により▲１▼で示す軌跡で移動し、次に往復動装置１９ｄを作動させ傾斜台１９ｅの傾斜面に沿って▲２▼で示す軌跡で移動し、後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａを斜めに加工してゆく。加工と同時に還元炎バーナ２０ｂより還元炎を加工面２ａに吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａの加工が終わるとアーム１９ｂを回動して▲３▼で示す軌跡により円筒形カッター１９ａを上昇し往復動装置１９ｄにより▲４▼で示す軌跡に入り、先行圧延材１後端部下面の加工面１ａの加工をする。円筒形カッター１９ａの上昇により後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａと円筒形カッター１９ａとの間隔が開くので還元炎バーナ２０ｂにより加工面２ａへ還元炎を十分吹きつけることができる。
【００２４】
先行圧延材１の後端部下面の加工面１ａの加工開始とともに還元炎バーナ２０ａで加工面１ａに還元炎を吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。加工が終わると、円筒形カッター１９ａは図２で細線で示す位置に退避する。
【００２５】
次に昇降シリンダ１５ｃを降下させて圧接高さＬまで先行圧延材１を降下させる。このとき還元炎バーナ２０ａはローラ１５ａとともに降下するので、降下中も先行圧延材１の加工面１ａに後続圧延材２の加工面２ａが接着するまで還元炎を吹きつけることができる。還元炎バーナ２０ｂは後続圧延材２の加工開始と同時に加工面２ａに還元炎を吹きつけ開始してから加工面２ａに加工面１ａが接着するまで還元炎を吹きつける。次に圧接装置２２のプレス装置２３ｃが動作し、ラム２３ｅを降下させて圧接作業に入る。これにより接合面は酸化膜の無い状態で接合され、十分でかつ安定した強度が得られる。また、加工のさい発生する切り粉などの異物が接合面に混入するのも防止される。
【００２６】
次に実施例の第２動作を説明する。
図４は第２動作における円筒形カッター１９ａの接合面の加工と還元炎バーナ２０ａ、２０ｂによる加工面への還元炎の吹きつけ状態を示す。なお図面右側より左側への矢印は圧延方向を示す。本実施例は先行圧延材１の加工をした後、後続圧延材２の加工をする。円筒形カッター１９ａはアーム１９ｂの回動により▲１▼で示す軌跡で移動し、次に往復動装置１９ｄを作動させ傾斜台１９ｅの傾斜面に沿って▲２▼で示す軌跡で移動し、上昇した後、往復動装置１９ｄを作動させ傾斜台１９ｅの傾斜面に沿って▲３▼で示す軌跡で移動し、先行圧延材１の後端部下面の加工面１ａを斜めに加工してゆく。加工と同時に還元炎バーナ２０ａより還元炎を加工面１ａに吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。先端圧延材１の後端部下面の加工面１ａの加工が終わるとアーム１９ｂを回動して円筒形カッター１９ａを降下し往復動装置１９ｄにより▲４▼で示す軌跡に入り、後続圧延材２先端部上面の加工面２ａの加工をする。円筒形カッター１９ａの降下により先行圧延材１の後端部下面の加工面１ａと円筒形カッター１９ａとの間隔が開くので還元炎バーナ２０ａにより加工面１ａへ還元炎を十分吹きつけることができる。
【００２７】
後続圧延材２の先端部上面の加工面２ａの加工開始とともに還元炎バーナ２０ｂで加工面２ａに還元炎を吹きつけ、スケールを除去し酸化を防ぎ、加工により発生した切り粉を吹き飛ばす。加工が終わると、円筒形カッター１９ａは図２で細線で示す位置に退避する。これ以降の圧接動作は第１動作と同じである。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は既存の設備に台車を走行させる設備を設ければよいので、既存設備への影響が少なく、既存ラインを停止することなく、本発明の設備の設置が可能となる。また、圧接面の加工と圧縮を連続して行うことによる高速圧接、加工面を還元状態して圧接することによる十分な接合強度、および重ね合わせ面を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮しほぼ均一な厚みとすることによる安定した接合強度を得ることができる。さらにカッターが加工しながら進行する後方から還元炎を加工面に向けて吹きつけることにより加工面の酸化を防止し、加工により発生する切り粉を除去し酸化膜や異物の混入しない接合面を実現できる。また、一方の加工面を加工中他の加工面とカッターとの間隔が生じ、この間隙より還元炎を加工面に吹きつけられるので加工後の酸化防止も十分にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延材接合装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１の詳細図で加工装置を中心に説明した図である。
【図３】第１動作の加工及び還元方法を説明する図である。
【図４】第２動作の加工及び還元方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ 先行圧延材
１ａ 先行圧延材の加工面
２ 後続圧延材
２ａ 後続圧延材の加工面
３ レール
４ ローラ
１０ 圧延材接合装置
１２ 台車
１３ 車輪
１４ 後端クランプ装置
１６ 先端クランプ装置
１８ 加工装置
１９ａ 円筒形カッター
１９ｂ アーム
１９ｃ 揺動装置
１９ｄ 往復動装置
１９ｅ 傾斜台
２０ 還元保持装置
２０ａ、２０ｂ 還元炎バーナ
２１ 固定スタンド
２２ 圧接装置
２４、２５ 傾斜ガイド
Ｈ 加工高さ
Ｌ 圧接高さ
Ｂ 圧延高さ
Claims (2)
- 圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置と、を備え、
前記加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転する円筒形カッターと、該円筒形カッターを圧延材の板幅方向の回転軸を中心に揺動させる揺動装置と、該揺動装置を圧延方向に往復動させる往復動装置とからなり、
前記還元保持装置は、後端クランプ装置が先行圧延材を挟持して円筒形カッターで切削加工する加工面を先行圧延材の下側から圧延方向と反対側へ還元炎を吹きつけ後端クランプ装置に取付けられた還元炎バーナと、先端クランプ装置が後続圧延材を挟持して円筒形カッターで加工する加工面を後続圧延材の上側から圧延方向へ還元炎を吹きつけ台車に取付けられた還元炎バーナとを備えることを特徴とする圧延材接合装置。 - 前記加工装置の往復動装置は圧延方向で下方傾斜した傾斜面上を往復動するようになっていることを特徴とする請求項１記載の圧延材接合装置。
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