JP6421793B2 - 連続熱間圧延における鋼片の接合方法、連続熱間圧延方法、および熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
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[1]連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置してこの状態で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを備え、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種である場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法であって、接合する端部の上面側と下面側にテーパ形状を付与し、前記接合工程で、アップセット量を、上面側における先行鋼片のテーパと後行鋼片のテーパの長手方向の長さの和以上および下面側における先行鋼片のテーパと後行鋼片のテーパの長手方向の長さの和以上とすることを特徴とする連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
[2]前記加熱工程で、先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを鋼片の液相線温度以上まで加熱し、前記接合工程で、アップセット量を、先行鋼片の最大溶融深さと後行鋼片の最大溶融深さの和に対して1.1〜7.0倍とすることを特徴とする上記[1]に記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
[3]前記テーパ形状は、各テーパの長手方向の長さが該テーパを有する鋼片の最大溶融深さに対して1.1〜4.0倍であり、かつ、テーパ形状が付与された先行鋼片とテーパ形状が付与された後行鋼片のそれぞれにおいて、上面側のテーパの板厚方向の長さと下面側のテーパの板厚方向の長さの合計が板厚の10%以上であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかに記載の接合方法を用いることを特徴とする連続熱間圧延方法。
[5]上記[4]に記載の連続熱間圧延方法を用いることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
図13において符号1は粗圧延機から出た板材を巻き取るコイルボックス、2はコイルボックス1から巻き出された先行鋼片S1 の尾端及び後行鋼片S2 の先端を切断するクロップシャー、3は先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の切断面(接合面)同士を接合する接合装置、4はレベラー、5a〜5cはピンチロール、6は脱スケール装置、7は仕上圧延機の第1スタンドである。
加熱するにあたり、先行鋼片および後行鋼片の各接合面の温度が鋼片の液相線以上になるまで加熱時間を確保することが好ましい。液相線以上になるまで加熱することで接合面に生成した酸化物が溶鋼と共に排出され、接合後に接合界面には残存せず、接合強度が飛躍的に向上する。なお、液相線温度以上となる領域は、電磁-熱伝導連成有限要素法解析により計算して求めることができる。
本発明の実施形態を図1〜図9に示す。
図1は、先行鋼片と後行鋼片のいずれにも、上面側と下面側にテーパ形状を付与した実施形態の一つである。
図2は、後行鋼片のみの、上面側と下面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図3は、先行鋼片のみの、上面側と下面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図4は、後行鋼片の上面側と先行鋼片の下面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図5は、後行鋼片の下面側と先行鋼片の上面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図6は、後行鋼片の上面側と下面側と、先行鋼片の上面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図7は、後行鋼片の上面側と下面側と、先行鋼片の下面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図8は、後行鋼片の上面側と、先行鋼片の上面側と下面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
図9は、後行鋼片の下面側と、先行鋼片の上面側と下面側にテーパ形状を付与した本発明の実施形態の一つである。
先行鋼片の最大溶融深さと後行鋼片の最大溶融深さの和に対して1.1倍未満では先行鋼片と後行鋼片の接合面同士が板幅全体に関して十分に接触せず、接合強度が不十分となる場合がある。一方、7.0倍を超えると、誘導加熱により昇温していない部分が大きく変形することになりアップセット荷重が過大となり設備的な負荷が大きくなる。
さらに、本発明者らが、テーパ形状による接合強度への影響を調査した結果、各テーパの長手方向の長さがテーパを有する鋼片の最大溶融深さに対して1.1倍以上とすることにより、酸化物を十分排出することが出来ることが明らかとなった。一方、各テーパの長手方向の長さが大き過ぎる場合はアップセットによりテーパ形状を残留させないことが困難となるので、各テーパの長手方向の長さは最大溶融深さに対して4.0倍以下とすることが好ましい。なお、上記各テーパの長手方向の長さとは、先行鋼片の尾端における上面側および下面側、後行鋼片の先端における上面側および下面側、各々におけるテーパの長手方向の長さである。また、テーパがない場合はテーパの長手方向の長さを最大溶融深さに対して1.1〜4.0倍とすることは適用しない。例えば、図12において、上面側のテーパ長さをf、下面側のテーパ長さをg、最大溶融深さをhとした場合、f、gはそれぞれ最大溶融深さhの1.1倍から4.0倍とするのが好ましい。
上面側のテーパの板厚方向の長さと下面側のテーパの板厚方向の長さの合計が板厚の10%未満では溶鋼の排出経路が十分に確保されず、酸化物が接合界面に残存する。
図17は、本発明の実施形態の一つであり、テーパが付与された先行鋼片と後行鋼片の断面図である。図17において、S1は先行鋼片、S2は後行鋼片、21はテーパの長手方向の長さa、22はテーパの板厚方向の長さb、23は端面、24は傾斜面である。例えば、図17に示すテーパ形状を付与する方法として、図18に示すように、接合面をシャーによりせん断後、接合装置に搬送されるまでの間に、先行鋼片S1、後行鋼片S2をクランプ装置25によりテーパ形状を有する金型26に押圧移動し、加工する方法が上げられる。他にも端面を研削する方法、せん断時のダレ形状により加工する方法が挙げられる。図19、図20は、本発明による別の実施形態例を示す図であり、図19は先行鋼片の尾端部を一直線にせん断し、後行鋼片の先端部の上下面側をテーパ状に加工した例である。また、図20は、先行鋼片の尾端部の下面側をテーパ状に加工し、後行鋼片の先端部の上面側をテーパ状に加工した例である。
さらに、上面側と下面側のテーパ形状は同一でなくてもよい。図21は、本発明による別の実施形態例を示す図であり、上面側のテーパ形状と下面側のテーパ形状が非対称となっている例である。このテーパ形状による酸化物排出促進効果は、アップセット時に板厚方向に流動が起きづらく酸化物が排出されにくい板厚中央に対し、接合面を傾けることで板厚方向に流動が発生することによるものである。この場合についても、上面側、下面面のそれぞれについて先行鋼片、後行鋼片のどちらかもしくは両方の端部にテーパ形状が付与されていれば、本発明の効果を奏する。加工設備や接合する材料の板幅の範囲などを勘案してその形式を選択すればよい。
また、テーパは、長手鉛直断面でみて直線に限らず、±5mm以内の凹凸があっても良い。長手方向の溶融深さは、板幅中心付近が大きく、一方板幅両エッジ付近は溶融しない場合が多い。ゆえに、加熱工程では、先行鋼片及び後行鋼片の各接合面において、全幅に対して50%〜100%の幅範囲が鋼片の液相線温度以上になっていることが好ましい。
先行鋼片および後行鋼片としてそれぞれ幅1200mm、厚み30mmになるシートバー(4.0質量%Mn鋼。鋼成分は、質量%で、C:0.10%、Si:1.9%、Mn:4.0%、Cr:1.2%、残部はFeおよび不可避的不純物)を図13に示す連続熱間圧延ラインに供した。なお、先行鋼片および後行鋼片のテーパ形状は表1に示す通りである。また、接合装置3内で先行鋼片と後行鋼片の各接合面を5mmの間隙を隔てて対向配置した後、誘導加熱装置10(幅方向の寸法1300mm、長手方向の寸法240mm)によって各接合面を加熱した。このときの加熱条件は投入電力が1000kW、周波数1000Hzで6.0秒間または3.0秒間加熱した。
以上より得られた結果を、各試験片となるシートバーの各テーパ形状の詳細な条件と併せて表1に示す。
本実施例において物性値は下記を用いた。
比熱 350[J/kg/deg C]
熱伝導率 28[W/m/deg C]
密度 7850[kg/m^3]
比透磁率 8
さらに、鋼の液相線温度以上に加熱し、アップセット量を、先行鋼片の最大溶融深さと後行鋼片の最大溶融深さの和に対して1.1〜7.0倍とすることでより一層破断確率が減少することがわかる。
No20では、テーパ形状をa:13.2mm、bを上面:16.0mm、下面10.0mmとし、アップセット量を15.0mmとした場合である。接合部強度が95%とさらに向上した。
2 クロップシャー
3 接合装置
4 レベラー
5a、5b、5c ピンチロール
6 脱スケール装置
7 仕上圧延機の第1スタンド
8 クランプ装置
9 クランプ装置
10 誘導加熱装置
11 押圧シリンダ
13 磁極芯
14 コイル
15 電源
16 ルーパ
17 台車
18 鋼片搬送用テーブルローラ
19 レール
20 目違い防止板
21 テーパの長手方向の長さ
22 テーパの板厚方向の長さ
23 端面
24 傾斜面
25 クランプ装置
26 金型
S1 先行鋼片
S2 後行鋼片
Claims (5)
- 連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置してこの状態で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを備え、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種である場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法であって、
接合する端部の上面側と下面側にテーパ形状を付与し、
前記接合工程で、アップセット量を、上面側における先行鋼片のテーパと後行鋼片のテーパの長手方向の長さの和以上および下面側における先行鋼片のテーパと後行鋼片のテーパの長手方向の長さの和以上とすることを特徴とする連続熱間圧延における鋼片の接合方法。 - 前記加熱工程で、先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを鋼片の液相線温度以上まで加熱し、
前記接合工程で、アップセット量を、先行鋼片の最大溶融深さと後行鋼片の最大溶融深さの和に対して1.1〜7.0倍とすることを特徴とする請求項1に記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。 - 前記テーパ形状は、各テーパの長手方向の長さが該テーパを有する鋼片の最大溶融深さに対して1.1〜4.0倍であり、
かつ、テーパ形状が付与された先行鋼片とテーパ形状が付与された後行鋼片のそれぞれにおいて、上面側のテーパの板厚方向の長さと下面側のテーパの板厚方向の長さの合計が板厚の10%以上である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の接合方法を用いることを特徴とする連続熱間圧延方法。
- 請求項4に記載の連続熱間圧延方法を用いることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
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