【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延設備において走行しながら先行圧延材と後行圧延材とを突き合わせ接合する圧延材の走間接合方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備（ホットストリップミル）では、粗圧延機で圧延されたバー材を、それぞれ別々に仕上圧延機に供給し、所定の板厚のストリップ材を得ていた。しかし、かかる手段では、圧延材全体を均一に圧延できず、圧延材の端部（先端部と後端部）に欠陥が生じやすく圧延材の歩留りを低下させ、かつ噛み込み／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先行の圧延材の後端部と後行の圧延材の先端部とを接合して仕上圧延機に供給する圧延材接合方法、例えば特開平８−２４３６０４号、が提案されている。
【０００３】
特開平８−２４３６０４号の「鋼片の連続熱間圧延方法」は、図７（ａ）に模式的に示すように、走行する台車上で、先行して走行する熱間鋼片１の後端部と後行して走行する熱間鋼片２の先端部とをクランプして２段重ねで剪断する。次に後続の熱間鋼片２を挟み込みながら送り出し、先行熱間鋼片１の後端部垂直断面に対し後続の熱間鋼片２の先端部垂直断面を押圧、即ち突き合わせ接合させて接合面に発生するスケールを抑制して、短時間に連続的に接合して圧延が可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鋼片の連続熱間圧延方法では、突き合わせ接合を熱間鋼片１の後端部の垂直断面に熱間鋼片２の先端部の垂直断面を衝突させ、拡散して行っている。そのため図７（ｂ）に示すように、両熱間鋼片の接合部の上下面には必ず盛上がりビードが発生する。熱間鋼片の表面に発生するこの盛上がりビードは、接合された熱間鋼片を連続して下流側の仕上圧延機に搬送された場合、圧延ロールの表面を破損させたり、更に圧延ロールの破損により圧延材にロールマークを転写させたりさせる等の問題点を引き起こす原因となる。
【０００５】
本発明はかかる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、走行台車上の還元雰囲気下で、先後行圧延材の両端部の接合部に中央部を垂直面加工とその上下面に面取加工を行い、その後に突き合わせ接合をさせ、接合部に発生する盛上がりビードを防止する圧延材の走間接合方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部のそれぞれの板幅方向中央部を垂直面加工する垂直加工刃と、該垂直加工刃の上下に設けられ両圧延材の先後端部の上下面のコーナー部を面取加工する面取加工刃とを有し鉛直軸心を中心に回転する切削用回転刃物を用いて両圧延材を切削加工し、両圧延材を走行しながら接合する圧延材の走間接合方法であって、還元雰囲気下で、先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を同一面上でかつ前記垂直加工刃の直径より狭い距離を保持して停止させ、次に、前記切削用回転刃物を板幅方向に移動させながら両圧延材の板厚方向中央部の垂直面加工とその上下面のコーナー部を所定の面取加工を行い、その後に保持し固定した状態の先行圧延材の後端部に後行圧延材の先端部を突き合わせ圧接して両圧延材を接合し、突き合わせ圧接部に盛上りビードを発生させない、ことを特徴とする圧延材の走間接合方法が提供される。
【０００７】
上記本発明の方法によれば、酸化被膜（スケール）の発生を防止する還元雰囲気下で、同一面上に配置した先後行圧延材の接合する両端部の垂直面加工と上下面のコーナー部を所定の形状に面取り切削加工を板幅方向に移動する回転刃物で同時に切削できるので、短時間に容易に所定の形状を得ることができる。また、上下面のコーナー部を面取加工することにより、突き合わせ接合後の圧延材の上下面に発生する盛上がりビードを防止できるので、品質の高い圧延材を効率良くできる。さらに、約１１００℃の高温にある先行圧延材の後端部を固定した状態で、後行圧延材の先端部を移動させて突き合わせ接合させるので、迅速に均一な接合が能率良くできるので、圧延材の生産性を向上できる。
【０００８】
また、本発明によれば、先行圧延材と後行圧延材とを走行しながら接合する圧延材接合装置において、圧延方向に走行する走行台車と、走行台車上で先行圧延材の後端部を水平に挟持する後端クランプ装置と、走行台車上で後行圧延材の先端部を水平に挟持しながら圧延方向に移動自在な先端クランプ装置と、走行台車上で後行圧延材の先端部を先端クランプ装置の上下クランプ部で水平に挟持しながら圧延方向に同期して移動自在とする上下先端クランプ移動装置と、走行台車上で鉛直軸心を中心に回転し両圧延材の先後端部を板幅方向に移動しながら所定の形状に切削する切削用回転刃物を有する切削加工装置と、走行台車上で切削加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、を備え、前記切削加工装置の切削用回転刃物は、前記両圧延材の先後端部の板幅方向中央部を垂直面加工する垂直加工刃と、該垂直加工刃の上下に設けられ前記両圧延材の先後端部の上下面のコーナー部を面取加工する面取加工刃とを有しており、還元雰囲気下で、先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を同一面上でかつ前記垂直加工刃の直径より狭い距離を保持して停止させ、次に切削用回転刃物を板幅方向に移動させながら両圧延材の板厚方向中央部の垂直面加工とその上下面のコーナー部を所定の面取加工を行い、その後に保持し固定した状態の先行圧延材の後端部に後行圧延材の先端部を突き合わせ圧接して両圧延材を接合し、突き合わせ圧接部に盛上りビードを発生させない、ことを特徴とする圧延材の走間接合装置が提供される。
【０００９】
本発明の構成によれば、走間接合台車上にセンタリング自在の入出側エプロン装置を設け、さらに圧延ラインに対して同一面上で先後行圧延材の先後端部を水平に挟持する先後端クランプ装置を設けたので、粗圧延機等から搬入までに発生していた鼻曲りやキャンバーを迅速かつ容易に修正できる。また、鼻曲りやキャンバーを修正しセンタリングされた先後行圧延材を同一面上に配置できるので、還元雰囲気下、切削用回転刃物による両圧延材の先後端部の板幅方向への所定の垂直面とその上下面のコーナー部の面取加工が効率良く迅速にできる。さらに、所定の面取り形状に加工された先行圧延材を固定し、後行圧延材をクランプさせながら突き合わせ接合ができるので、突き合わせ圧接部に発生する盛上りビードを防止できる。このように盛上りビードのない圧延材を連続して仕上圧延機に搬送できるので、圧延ロールの破損を防ぎ、圧延材の生産性を向上する。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記先端クランプ装置は、走行台車上に配置された入側フレームの空間の天井部に設け圧延方向に延びるＴ溝と、Ｔ溝に組込まれ圧延方向に移動自在な油圧シリンダと、ピストンの先端に取付けられた上クランプ部と、走行台車上に配置された固定台の上部に設け圧延方向に延びるガイドレールと、ガイドレールを跨ぎながら上クランプ部とで後行圧延材の先端部を水平に挟持してクランプかつ圧延方向に移動させる下クランプ部とからなる。
この構成により、Ｔ溝に組込まれ下向きのクランプ力を付加する油圧シリンダの上クランプ部と、上クランプ部からのクランプ力の反力を受け上向きのクランプ力を付加するガイドレールを跨ぐ下クランプ部とで、後行圧延材の先端部を水平に迅速かつ強固に挟持できる。
【００１１】
また、前記上下先端クランプ移動装置は、前記入側フレームの空間に取付けた油圧シリンダと、先端クランプ装置の上クランプ部に圧延方向への押付力を付勢するピストンと、前記固定台の上部に取付けた油圧シリンダと、先端クランプ装置の下クランプ部に圧延方向への押付力を付勢するピストンとからなる。この構成により、上述の後行圧延材の先端部を水平に迅速かつ強固に挟持した状態で、同一面上に固定され待機中の先行圧延材の後端部に向けて、正確かつ水平に押付力を付勢させて移動できるので、確実かつ迅速な突き合わせ接合ができる。
【００１２】
さらに、前記切削加工装置は、中央部に垂直加工刃とその上下面のコーナー部を所定の面取加工を行う面取加工刃を有する切削用回転刃物と、切削用回転刃物の回転駆動装置と、走行台車上に配置された出側フレームに取付けたラックと、ラックと噛み合い前記回転駆動装置を圧延材の板幅方向に移動させるピニオンとからなる。この構成により、切削用回転刃物による両圧延材の先後端部の板幅方向への所定の垂直面とその上下面のコーナー部の面取加工が、効率良く迅速にできる。また、上下面のコーナー部の面取加工を採用したので、突き合わせ圧接部に発生する盛上りビードを防止できる。したがって、圧延材や圧延ロールに対する後がかり作業が発生しないので、圧延材の生産性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分は同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明の走間接合装置１０の全体構成図である。先行圧延材１１と後行圧延材１２とを走行しながら接合する圧延材接合装置１０は、圧延方向Ｆに走行する走行台車１３と、走行台車１３上で先行圧延材１１の後端部を水平に挟持する回転自在な後端ピンチロール１４と、走行台車１３上で後行圧延材１１の先端部を水平に挟持する回転自在な先端ピンチロール１５と、走行台車１３上で先行圧延材１１の後端部を水平に挟持する後端クランプ装置１６と、走行台車１３上で後行圧延材１２の先端部を水平に挟持しながら圧延方向Ｆに移動自在な先端クランプ装置１７と、走行台車１３上で後行圧延材１２の先端部を先端クランプ装置１７の上下クランプ部１８、１９で水平に挟持しながら圧延方向Ｆに同期して移動自在とする上下先端クランプ移動装置２０、２１と、走行台車１３上で両圧延材１１、１２の先後端部を板幅方向に移動しながら所定の形状に切削する切削加工装置２２と、走行台車１３上で切削加工面を還元状態に保持する還元保持装置２３と、走行台車１３上で先端ピンチロール１５に圧延材１１、１２を搬入する揺動自在かつセンタリング自在の入側エプロン装置２４と、走行台車１３上で後端ピンチロール１４から圧延材１１、１２を搬出する揺動自在かつセンタリング自在の出側エプロン装置２５を備えている。
【００１４】
走行台車１３は、複数の車輪２６を有し、この車輪２６は圧延方向Ｆに延びたレール２７上を図示しない駆動装置で走行する。図１でＸは、圧延装置の圧延高さであり、複数のローラ２８が圧延材を圧延高さＸで支持し圧延方向Ｆに搬送させるようになっており、例えば既存の圧延設備を稼働した状態で、本発明の走間接合装置を設置することができる。
【００１５】
図１において、走行台車１３の圧延材の搬送方向の入側に設け先端ピンチロール１５に圧延材１１、１２を搬入する入側エプロン装置２４は、複数の案内ロール２９を回転自在に取付けた入側エプロンフレーム３０と、搬入された圧延材の板幅に合わせて板幅方向に移動してセンタリング自在なガイド板３１からなる。また、入側エプロンフレーム３０は、走行台車１３の側面に設けられたヒンジ３２を中心として走行台車１３上に配置された入側フレーム３３の側面に設けた揺動シリンダ３４の伸縮により圧延材を通板を容易とするため傾斜角度θ１で揺動自在に取付けられている。なお、走行台車１３の圧延材の搬送方向の出側に設け後端ピンチロール１４から圧延材１１、１２を搬出する出側エプロン装置２５も入側エプロン装置２４と同一の構造で、同様に傾斜角度θ２で揺動自在に取付けられている。
【００１６】
切削加工装置２２を挟んで対向位置にある先後端ピンチロール１４と１５は、夫々回転自在な上下ローラからなり、先後行圧延材１１と１２の先後端部を圧延高さＸに対し水平で、切削加工高さ兼突き合わせ接合高さＹに配置されている。
【００１７】
図２は、図１のＡ部の拡大図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ矢視図である。
図２及び図３において、本発明の切削加工装置２２は、中央部に直径Ｇを有する垂直加工刃４０と、その上下面のコーナー部を例えば、夫々θ３の面取加工を行う面取加工刃４１とを有する切削用回転刃物４２と、切削用回転刃物４２を下端に回転自在に取付けた回転軸４３と、電動機４４で切削用回転刃物４２を高速で回転させる歯車機構の回転駆動装置４５とからなる。また、回転駆動装置４５は、走行台車１３上に配置された出側フレーム４６の側面の回転駆動装置内蔵フレーム４７の内部に取付けたラック４８と、ラック４８と噛み合い図示しない移動用駆動機構に取付けられたピニオン４９で、搬入される圧延材の板幅に合わせて、板幅方向に１点鎖線から実線を経て２点鎖線へと移動できる。なお、上下面のコーナー部の面取加工のθ３の角度は、突き合わせ接合後に突き合わせ圧接部に盛上りビードが発生せず、接合後に連続する圧延材が離反しない程度の切削加工でよい。
【００１８】
走行台車１３上で切削加工面を還元状態に保持する還元保持装置２３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を燃焼させ還元ガスを発生して、切削加工装置２２による切削加工工程、及び突き合わせ接合工程の間、加工面を還元状態に保持して酸化を防止し、高い接合強度を確保している。
【００１９】
図４は、図２のＣ−Ｃ断面矢視図である。図２及び図４は、本発明の先端クランプ装置１７で、走行台車１３上に配置された入側フレーム３３の空間５０の天井部５１に設け圧延方向Ｆに延びるＴ溝５２と、Ｔ溝５２に組込まれ圧延方向Ｆに水平に移動自在で後行圧延材１２の先端部を下方に押付力を付勢してクランプする油圧シリンダ５３と、ピストン５４の先端に取付けられた上クランプ部１８とからなる。さらに、先端クランプ装置１７は、走行台車１３上に配置された固定台５５の上部に設け圧延方向Ｆに延びるガイドレール５６と、ガイドレール５６を跨ぎながら上クランプ部１８からのクランプ力の反力を受け、上向きのクランプ力を付勢して後行圧延材１２の先端部を水平に挟持してクランプ、かつ圧延方向Ｆに移動させる下クランプ部１９とからなる。
【００２０】
一方、後端クランプ装置１６は、走行台車１３上に配置された出側フレーム４６の空間５９の天井部６０に取付けられ、先行圧延材１１の後端部を水平に挟持させながら、かつ下方に押付力を付勢してクランプする油圧シリンダ６１と、ピストン６２の先端に取付けられた上クランプ部６３とからなる。さらに、後端クランプ装置１６は、走行台車１３上に配置された固定台６４の上部に設け、上クランプ部６３からのクランプ力の反力を受け、上向きのクランプ力を付勢して先行圧延材１１の後端部を水平に挟持してクランプする下クランプ部６５とからなる。なお、先端クランプ装置１７の上下クランプ部１８、１９及び後端クランプ装置１６の上下クランプ部６３、６５の圧延材１１と１２との接触面には、適宜な寸法の凹凸形状加工を施し、その凹凸面で圧延材の上下面を保持してよりクランプ力を増大と伴に後述する突き合わせ接合の際に、後行圧延材をクランプしながら同時に水平に移動させる作動を確実にしている。
【００２１】
図５は、図４のＤ−Ｄ矢視図である。図２、図４及び図５は、本発明の上下先端クランプ移動装置２０、２１である。上先端クランプ移動装置２０は、入側フレーム３３の空間５０に取付けた油圧シリンダ７０と、先端クランプ装置１７の上クランプ部１８に圧延方向Ｆへの押付力を付加するピストン７１とからなる。一方、下先端クランプ移動装置２１は、固定台５６の上部に取付けた油圧シリンダ７２と、先端クランプ装置１７の下クランプ部１９に圧延方向Ｆへの押付力を付加するピストン７３とからなる。また、上クランプ部１８の油圧シリンダ７０の取付け側の側面はＴ溝を有し、上クランプ部１８とピストン７１を切り離して上下方向の自由度の確保と、ピストン７１の押し引きに連動して上クランプ部１８の突き合わせ接合のための移動と突き合わせ接合後の復帰移動を自在にしている。なお、下クランプ部１９も上クランプ部１８と同様の構造を有している。また、上下の油圧シリンダ７０と７２は、図示しない同期機構により、先行圧延材１１の後端部への後行圧延材１２の先端部をクランプする上下クランプ部１８と１９を取付けたピストン７１と７３の移動量と、速度を同期可能としている。
【００２２】
図６は、本発明の圧延材の走間接合方法を示す工程図である。この図に示すように、上述した走間接合装置１０を用い、（ａ）走行台車１３上に設けた還元保持装置２３による還元雰囲気下で、先行圧延材１１の後端部を後端クランプ装置１６の上下クランプ部６３、６５で水平に挟持し、搬送してきた後行圧延材１２を切削用回転刃物４２の垂直加工刃４０の直径Ｇより僅かに狭い距離Ｈを有する状態で後行圧延材１２の先端部を先端クランプ装置１７の上下クランプ部１８、１９で先行圧延材１１と同一面で水平に挟持して停止させる。（ｂ）次いで、両圧延材の一方の板幅方向の延長上に待機していた切削加工装置２２の中央部に直径Ｇを有する垂直加工刃４０と、その上下面のコーナー部を夫々θ３の面取加工を行う面取加工刃４１とを有する切削用回転刃物４２で両圧延材の板幅方向に高速回転で切削をさせながら移動させて行く。（ｃ）上下面のコーナー部を夫々θ３の面取加工を施した両圧延材を距離Ｇを離して、さらに先行圧延材１１の後端部を後端クランプ装置１６の上下クランプ部６３、６５で水平に挟持し保持・固定する。（ｄ）次いで、後行圧延材１２の先端部を先端クランプ装置１７の上下クランプ部１８、１９で先行圧延材１１と同一面で水平に挟持しガタを生じさせず強力にクランプした状態で、上下先端クランプ移動装置２０、２１である油圧シリンダ７０と７２のピストン７１と７３を同期させながら、夫々の先端部に取付けた上下クランプ部１８、１９を入側フレーム３３に設けたＴ溝と固定台５５に設けたガイドレール５６で圧延方向Ｆに円滑に移動させ、圧油による所定の押圧力と加速力と付勢させて、先行圧延材１１の後端部に突き合わせ接合させる。両圧延材は衝撃力と圧延材自身が約１１００℃の高温下にあるため容易に圧接して接合できる。このように、両圧延材の先後端部の上下面のコーナー部を夫々面取加工したので、突き合わせ圧接時に発生する盛上りビードを防止し、迅速かつ容易に接合させ仕上圧延機に連続して供給できるので、圧延材の生産性を向上することができる。
【００２３】
なお、発明は上述した実施形態に限定されず、例えばクランプを電磁石による等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように本発明の圧延材の走間接合方法及び装置は、還元雰囲気下で、所定の距離を離して、先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を切削用回転刃で板幅方向に移動させながら、先後端部を垂直面とその上下面のコーナ部の面取加工を行い、その後に突き合わせ圧接をさせたので、突き合わせ圧接部に盛上りビードを発生させず、圧延材の品質の向上と、生産性の向上が図れる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本発明の走間接合装置の全体構成図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面矢視図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ矢視図である。
【図６】本発明の圧延材の走間接合方法を示す工程図である。
【図７】従来の鋼片の連続熱間圧延方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 熱間鋼片
２ 熱間鋼片
１０ 走間接合装置（圧延材接合装置）
１１ 先行圧延材
１２ 後行圧延材
１３ 走行台車
１４ 後端ピンチロール
１５ 先端ピンチロール
１６ 後端クランプ装置
１７ 先端クランプ装置
１８ 上クランプ部
１９ 下クランプ部
２０ 上先端クランプ移動装置
２１ 下先端クランプ移動装置
２２ 切削加工装置
２３ 還元保持装置
２４ 入側エプロン装置
２５ 出側エプロン装置
２６ 車輪
２７ レール
２８ ローラ
２９ 案内ロール
３０ 入側エプロンフレーム
３１ ガイド板
３２ ヒンジ
３３ 入側フレーム
３４ 揺動シリンダ
４０ 垂直加工刃
４１ 面取加工刃
４２ 切削用回転刃物
４３ 回転軸
４４ 電動機
４５ 回転駆動装置
４６ 出側フレーム
４７ 回転駆動装置内蔵フレーム
４８ ラック
４９ ピニオン
５０ 空間
５１ 天井部
５２ Ｔ溝
５３ 油圧シリンダ
５４ ピストン
５５ 固定台
５６ ガイドレール
５９ 空間
６０ 天井部
６１ 油圧シリンダ
６２ ピストン
６３ 上クランプ部
６４ 固定台
６５ 下クランプ部
７０ 油圧シリンダ
７１ ピストン
７２ 油圧シリンダ
７３ ピストン
Ｆ 圧延方向
Ｘ 圧延高さ
Ｙ 切削加工高さ兼突き合わせ接合高さ
Ｓ１、Ｈ 距離
θ１、θ２ 傾斜角度
θ３ 面取加工
Ｇ 直径（距離）