JP3666761B2

JP3666761B2 - 熱間鋼材の接合方法

Info

Publication number: JP3666761B2
Application number: JP02030796A
Authority: JP
Inventors: 浩一坂本; 誠司岡田; 俊博森; 紀夫岩波; 信広田添
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: JPH09216002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間鋼材の接合方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延において、スラブを一枚ずつ粗圧延機並びに仕上圧延機に供給して、間欠的に圧延を行なっていた。このような間欠圧延では、それ自体が非能率的なだけでなく特に被圧延材の板厚が薄い圧延の場合には、被圧延材の先端部が変形してガイドロールに突っかかる虞れ、また、後端部が圧延機を抜けるときに絞り込まれて圧延ロールを傷める虞れがある。
これらの不都合が発生すると、損傷箇所を修理するために圧延ラインを止めなければならない。そこで、従来は、先・後端部の圧延速度を遅くするという対策を講じているが、これでは圧延能率が低下する。
【０００３】
また、熱延鋼板の先・後端部は、中央部に比べて圧延速度のバランスが崩れ、従って、適正な圧延温度範囲から外れるため、寸法外れが発生し易い。
これは、熱延鋼板の先端が巻取り機に巻取られるまではテーブルローラ上を低速の無張力で通板し、巻取り開始直後に急激な張力が作用して板幅が狭くなる。その後、一定速度・一定張力で巻取られる。さらに、鋼板が圧延機を抜けた後、低速にして無張力で巻取られるためである。
このように、仕上圧延後の鋼板の先・後端部は、圧延速度、張力の影響によって板幅及び鋼材の冷却が変動し、寸法が外れたり温度が外れ、その部分を切り捨て及び格落として処理しなければならず、生産歩留りの低下が大きくなる。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、近年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済み鋼板（以下「先行鋼材」という）と、後続する粗圧延済み鋼板（以下「後行鋼材」という）とを互いに接合し、仕上圧延を連続して実施すると云う技術が提案され、実用に供されつつある。
このときに重要なことは、先・後鋼材の接合技術であり、圧延の際にデスケーリング装置でスケールを除去するが、接合場所に至る間に新たにスケールが生成し、このスケールが接合の妨げになる。そこで、接合の直前にこの新スケールを除去する必要があり、そのための技術の一例を次に説明する。
【０００５】
図１２は従来の熱間鋼材の接合方法説明図であり、先行鋼材１０１をロール１０２で一定距離持上げ、この先行鋼材１０１の後端下方に後行鋼材１０３を臨ませ、バーナ１０４で発生した還元性ガス中で、ロータリカッタ１０５にて、先行鋼材１０１の後端下面及び後行鋼材１０３の先端上面を斜めにカットして接合面１０６（図１３参照）を形成し、プレスパンチ１０７ａ，ダイ１０７ｂにて先行鋼材１０１の後端と後行鋼材１０３の先端とを圧接すると云うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１３は図１２の要部拡大図であり、ロータリカッタ１０５の回転方向は上記公報に記載の通り図において時計廻りである。この結果、先行鋼材１０１の後端面１０１ａと接合面１０６との交わる稜線１０６ａにバリ１０８が発生する。このバリ１０８は自由空間へ延びる形となるので、大きくなりやすい。同様に後行鋼材１０３の後端に大きなバリ１０９が発生する。
【０００７】
図１４（ａ），（ｂ）は従来の圧接工程説明図であり、（ａ）はプレス開始時の先・後行鋼材の断面を示し、（ｂ）はプレス完了時の先・後行鋼材の断面を示す。
（ａ）にて、先行鋼材１０１の後端と後行鋼材１０３の先端とを重ね、パンチ１０７ａ及びダイ１０７ｂにて圧接する。（ｂ）から明らかな如く、接合部の最外端に硬いバリ１０８，１０９が残り、これらが仕上圧延の際に、仕上ロールを傷める又は鋼材自体の引張り破断の要因となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１の接合方法は、還元性又は無酸化雰囲気下で、鋼材の端部を斜めにカットして接合面を形成し、その際に、接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬように、カットにはロータリカッタを使用し、且つロータリカッタの回転方向を接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬ方向に定めたことを特徴とする。
バリの無い状態で圧接するので、接合部に欠陥が残らず、圧延中の破断を有効に防止することができる。更に、仕上ロールを傷める虞れも無い。
ロータリカッタの回転方向を制御するだけであるから、有害なバリの発生を容易に抑制することができる。
【００１０】
請求項２の接合方法は、ロータリカッタのチップを、ヘ字状に並べ、且つそれの谷の部分に切屑が集るように回転方向を定めたことを特徴とする。
バリを板材の幅方向内方へ寄せたので、仮にバリが発生したとしても圧接工程で圧搾して、無害化できるので、圧延中の破断をより有効に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る熱間圧延ラインのレイアウト図であり、熱間圧延ラインは、粗圧延機１、圧延材を巻取って保温しつつ巻戻すコイルボックス２、レベラ３、圧延材をクロス方向に切断するクロップシャー４、本発明に係る走間接合機１０、仕上圧延機６、高速シャー７、巻取り機８をこの順に配列してなる。
【００１２】
粗圧延機１でスラブ９から圧延した鋼材はコイルボックス２に巻取られたのちに巻き戻されて、レベラ３で先後端部の巻き癖を直す。接合する面を確保するために鋼材の先後端をクロップシャー４で切断する。
その後、走間接合機１０で先行鋼材の後端と後行鋼材の先端とを接合し、仕上圧延機６にて仕上圧延をしたのち巻取り機８で巻き取り、巻取り量が一定量に達したら高速シャー７で切断して熱延コイルにする。
【００１３】
図２は本発明に係る走間接合機の側面図であり、走間接合機の一例を示す。
走間接合機１０は走行台車１１と、プレスのためのプレスシリンダ１２，パンチ１３及びダイ１４と、このダイ１４の出側（図右側）に配置した第１クランパ１５、ピンチロール１６、ロール１７，１７及びバーナ２１と、これらを一括して上下動させるための昇降フレーム１８及び昇降シリンダ１９，１９と、ダイ１４の入側に配置した第２クランパ２２、ピンチロール２３及びロール２４，２４と、バーナ２５と、ロータリカッタ２６からなる。２７は第１クランパ作動シリンダ、２８は第２クランパ作動シリンダである。
【００１４】
以上の構成からなる走間接合機１０の作用を次に述べる。
図３（ａ），（ｂ）〜図５（ａ），（ｂ）は走間接合機の作用説明図である。
図３（ａ）において、先行鋼材３１が所定位置に達したら、第１クランパ作動シリンダ２７を作動して、第１クランパ１５を下げ、この第１クランパ１５で先行鋼材３１を固定する。
図３（ｂ）において、矢印▲１▼の如く昇降シリンダ１９，１９を作動して、第１クランパ１５などを所定高さ持上げる。次に、矢印▲２▼の如く後行鋼材３２の先端を所定位置まで進め、第２クランパ２２で固定する。
図４（ａ）において、バーナ２１，２５を作動して還元性火炎で先行鋼材３１の後端及び後行鋼材３２の先端を包む。
図４（ｂ）において、図時計方向に回動したロータリカッタ２６を、矢印▲３▼の如く平行四辺形を描くように移動して、後行鋼材３２の先端及び先行鋼材３１の後端を斜めにカットする。この工程は後に詳しく説明する。
【００１５】
図５（ａ）において、矢印▲４▼の如く先行鋼材３１を下げて、その後端を後行鋼材３２の先端に重ねる。つづいて矢印▲５▼の如くパンチ１３を下降して、先・後行鋼材３１，３２同士を圧接する。なお、矢印▲４▼と矢印▲５▼とを同時に実行して、先・後鋼材３１，３２同士を圧接しても良い。
図５（ｂ）において、パンチ１３並びに第１・第２クランパ１５，２２を開放して、繋がった状態の先・後行鋼材３１，３２を前進させる。３３は接合部である。
以上の工程は、走行台車１１を適宜走行させながら実施する。先行鋼材３１及び後行鋼材３２を停止する必要がないので、圧延作業が継続できる。
【００１６】
図６は本発明に係るロータリ切削機の側面図であり、例えばロータリ切削機４０は、ベースフレーム４１と、このベースフレーム４１の立壁４２にレール４３，４３を介して上下動可能に取付けたスライダ４４と、このスライダ４４の上部に形成した斜面４５と、この斜面４５にレール４６を介して摺動自在に取付けた軸受台４７と、この軸受台４７を往復させるシリンダ４８Ａと、軸受台４７に回動自在に支承させたロータカッタ２６及び不図示のモータとからなる。４８Ｂはスライダ４４のためのシリンダである。
【００１７】
図７は本発明に係るロータリ切削機の平面図であり、軸受台４７と、ロータリカッタ２６と、このカッタを回動するモータ４９との関係を示す。
ところで、ロータリカッタ２６はアーバー２６ａの外周面に複数のチップ５０・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）を、全体的に平面視で「ヘ」となるように並べたものであることを特徴とする。詳しくは、ロータリカッタ２６で鋼材を切削した場合に、切削屑が「ヘ」の谷５１に集るようにしたことを特徴とする。
【００１８】
上記ロータリ切削機の作用を次に述べる。
図８（ａ）〜（ｄ）は本発明のロータリ切削機の作用図である。
（ａ）において、先行鋼帯３１の後端及び後行鋼帯３２の先端をカットするためにロータリカッタ２６を図時計廻りに回動する（矢印ａ）。
（ｂ）において、ロータリカッタ２６を矢印ｂの如く移動することで、後行鋼帯３２の先端を斜めにカットする。このときに、削り出された接合面３０と鋼材の先端面３２ａとが交わる稜線３０ａにバリが残らない。ロータリカッタ２６の回転方向をそのように定めたからである。
（ｃ）において、ロータリカッタ２６を矢印ｃの如く上げる。
（ｄ）において、ロータリカッタ２６を矢印ｄの如く移動することで、先行鋼帯３１の後端を斜めに切削する。このときに、削り出された接合面３０と鋼材の後端面３１ａとが交わる稜線３０ａにバリが残らない。ロータリカッタ２６の回転方向をそのように定めたからである。
【００１９】
図９（ａ），（ｂ）は図８の別実施例図である。
（ａ）において、ロータリカッタ２６を図時計廻りに回動する。
（ｂ）において、矢印のごとくロータリカッタ２６を進めて、後行鋼帯３２の先端及び先行鋼帯３１の後端を斜めに切削する。１パスで両面を切削するので、切削に要する時間が図８より短縮できる。ただし、図８は先行鋼帯３１のレベルにロータリカッタ２６を追従させることができるので、先行鋼帯３１のレベル管理をそれほど厳密にする必要がなく、実用的である。
【００２０】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明で得られた接合部の平面図及び断面図である。
（ａ）の平面図において、３３は接合部、３４は接合部と後行鋼材３２の接合部外縁である。
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、接合部外縁３４にはスケールなどの異物が無く、下面側の接合部外縁３５にもバリなどの異物が無いので、接合は良好である。
【００２１】
図１１（ａ）〜（ｄ）は本発明のロータリカッタと従来のロータリカッタとの比較図である。
（ａ）は本発明に係るロータリカッタ２６の作用図であり、チップ５０・・・を「ヘ」字状に配置し、それの谷５１に切屑を集めるようにしたため、仮にバリ３２ｂが生成したとしてもそれは小さく、圧接の際に押し潰されて母材と一体になる程度のものであるから、欠陥部とはなりえない
（ｂ）は本発明に係る別のロータリカッタ２６Ｂを示し、このロータリカッタ２６Ｂは、カッタの軸方向に複数段の「へ」を並べたものであり、仮にバリ３２ｂ，３２ｂ，３２ｂが生成したとしてもそれはより小さくなるので、実害がない。
【００２２】
（ｃ）は従来のロータリカッタ１０５の図であり、このロータリカッタ１０５はチップ１１１・・・をカッタの軸に平行に並べたストレートカッタであり、どうしても鋼材１０３の先端両側にバリ１０９，１０９が張出す。これらのバリ１０９，１０９は接合部の最外端にノッチを形成する。すると、鋼材に張力が作用した際に、最外端のノッチが亀裂の開始点となり、鋼材１０３が破断することになる。
（ｄ）従来の別のロータリカッタ１０５Ｂの図であり、チップ１１１・・・をカッタの軸に一定角度で傾斜させたねじれチップカッタであり、どうしても鋼材１０３の片側にバリ１０９が張出す。このバリ１０９は接合部の最外端にノッチを形成する。すると、鋼材に張力が作用した際に、最外端のノッチが亀裂の開始点となり、鋼材１０３が破断することになる。
従って、チップ５０・・・を「へ」字状に並べ、且つへの谷５１に切屑が集るように構成した本発明のロータリカッタ２６，２６Ｂは鋼材の破断を未然に防止する作用をなす。
【００２３】
なお、前記バーナ２１，２５で還元性火炎を先行鋼材３１の後端及び後行鋼材３２の先端に吹き付けたのは、先行鋼材３１の後端及び後行鋼材３２の先端の再酸化防止と温度低下防止を図るものである。
従って、熱した窒素ガスなどの不活性ガスを切削の間吹き付けるものであってもよい。
【００２４】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。しかし、本発明は実施例に限るものではない。
実施例１及び比較例１；
（１）供試材；
炭素鋼板（Ｃ：０．１％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：１．２％）
板厚３０ｍｍ、板幅３００ｍｍ、長さ１，０００ｍｍ
温度１，２５０℃
【００２５】
（２）直火還元炎条件；
バーナの形式；ノズル内混合方式
燃料；ＬＰＧ６Ｎｍ³／ｈｒ／１バーナ
酸素富加率；６０％
空気比ｍ；０．６
バーナ配列；鋼材の幅方向に複数本配列。
なお、バーナはリング状スリットノズルから混合気を吹き出して還元炎を発生するものである。
【００２６】
（３）切削条件；
カッタの種類；ロータリカッタ（外径３００ｍｍ、胴長３３０ｍｍ）
チップの配列；「ヘ」（実施例１）、「Ｉ」（比較例１）
回転数；１，５００ｒｐｍ
送り速度；６，０００ｍｍ／ｍｉｎ
切削面の幅；３０ｍｍ
なお、切削はバーナ点火１秒後に開始した。
【００２７】
（４）圧接条件；
圧接温度；１，０５０℃
重ね合せ量（幅）；２５ｍｍ
プレス圧；３００トンプレスで押圧
雰囲気；還元炎噴射
なお、切削を終えて切削装置を退避させた後、１秒後に圧接を開始した。
（５）仕上圧延条件；
圧延機数；３段（４０％，３５％，３０％の圧下率）
鋼材温度；１，０００℃
仕上り厚さ；８．２ｍｍ
【００２８】
【表１】

【００２９】
実施例１；
表１に示すとおり、前記（１）〜（５）の条件と、チップの配列を「ヘ」としたこと、及びロータリカッタの回転方向を図９に合せて実験をしたところ、有害なバリの発生は認められず、圧延中に鋼材が破断することもなかったので、評価は○である。
【００３０】
比較例１；
表１に示すとおり、前記（１）〜（５）の条件と、チップの配列を「ｌ」としたこと、及びロータリカッタの回転方向を図１３（ただし、左右反転して見る。）に合せて実験をしたところ、有害なバリが発生し、６ｋｇｆ／ｍｍ²の張力で鋼材が破断したので、評価は×である。
【００３１】
尚、請求項１においては、カット手段は任意であり、又、生成したバリをワイヤブラシなどの手段で掻き取るようにしてもよく、要は、圧接前の接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬようにすればよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の接合方法は、還元性又は無酸化雰囲気下で、鋼材の端部を斜めにカットして接合面を形成し、その際に、接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬように、カットにはロータリカッタを使用し、且つロータリカッタの回転方向を接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬ方向に定めたことを特徴とする。
バリの無い状態で圧接するので、接合部に欠陥が残らず、圧延中の破断を有効に防止することができる。更に、仕上ロールを傷める虞れも無い。
ロータリカッタの回転方向を制御するだけであるから、有害なバリの発生を容易に抑制することができる。
【００３４】
請求項２の接合方法は、ロータリカッタのチップを、ヘ字状に並べ、且つそれの谷の部分に切屑が集るように回転方向を定めたことを特徴とする。
バリを板材の幅方向内方へ寄せたので、仮にバリが発生したとしても圧接工程で圧搾して、無害化できるので、圧延中の破断をより有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱間圧延ラインのレイアウト図
【図２】本発明に係る走間接合機の側面図
【図３】走間接合機の作用説明図
【図４】走間接合機の作用説明図
【図５】走間接合機の作用説明図
【図６】本発明に係るロータリ切削機の側面図
【図７】本発明に係るロータリ切削機の正面図
【図８】本発明のロータリ切削機の作用図
【図９】図８の別実施例図
【図１０】本発明で得られた接合部の平面図及び断面図
【図１１】本発明のロータリカッタと従来のロータリカッタとの比較図
【図１２】従来の熱間鋼材の接合方法説明図
【図１３】図１２の要部拡大図
【図１４】従来の圧接工程説明図
【符号の説明】
１…粗圧延機、６…仕上圧延機、１０…走間接合機、２１，２５…バーナ、２６，２６Ｂ…ロータリカッタ、３０…接合面、３０ａ…稜線、３１…先行鋼材、３１ａ…先端面（鋼材の端面）、３２…後行鋼材、３２ａ…後端面（鋼材の端面）、３２ｂ…バリ、４０…ロータリ切削機、５０…チップ、５１…谷。

Claims

熱間圧延ラインにて、先行鋼材の端部と後行鋼材の端部とを、圧接法で接合する熱間鋼材の接合方法において、還元性又は無酸化雰囲気下で、鋼材の端部を斜めにカットして接合面を形成し、その際に、接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬように、前記カットにはロータリカッタを使用し、且つロータリカッタの回転方向を接合面と鋼材の端面とが交わる稜線にバリを残さぬ方向に定めたことを特徴とする熱間鋼材の接合方法。
前記ロータリカッタのチップを、ヘ字状に並べ、且つそれの谷の部分に切屑が集るように回転方向を定めたことを特徴とする請求項１記載の熱間鋼材の接合方法。