JPH0515902A

JPH0515902A - 熱延鋼板の熱間接合方法

Info

Publication number: JPH0515902A
Application number: JP6328191A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Teshigawara; 敏勅使河原; Masami Oki; 正海沖
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【構成】先行熱延鋼板の後端または後続熱延鋼板の先
端を重ね合わせて還元雰囲気下で加熱し、隅部が円弧形
状の上下一対の加圧ロールで接合部を熱延鋼板の板幅方
向に圧接する。【効果】接合部の事前の脱スケールを必ずしも必要と
せず、能率よく熱延鋼板の接合ができるだけでなく、極
めて強い接合部（継ぎ目）を得ることができる。このよ
うにして接合された熱延鋼板は、つぎの工程で安全かつ
確実に連続圧延することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧延ライン上の熱延
鋼板を高能率でしかも高品質に接合する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場の圧延工程では、歩留りの向上
と生産性の向上を主目的にラインの連続化が進められて
いる。

【０００３】従来の熱間圧延においては、加熱後のスラ
ブを１枚ずつ粗圧延機と仕上圧延機に供給して間欠的に
圧延を行っていた。このような間欠圧延では、特に板厚
が薄い圧延の場合、熱延鋼板の先端がガイドロールに突
っ掛けたり、熱延鋼板の後端が圧延機を抜けるときに絞
り込まれて圧延ロールを損傷させることが多い。これら
のトラブルが発生すると、圧延ラインを停止したりロー
ルを交換することを余儀無くされる。逆に、それらのト
ラブルを防止しようとすると、圧延速度を遅くして圧延
工程の能率を下げなければならない。また、熱延鋼板の
先端および後端では、その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の
で、寸法外れが発生し易い。更に、熱延鋼板の先端で
は、板幅方向の中央部が圧延方向に突き出して板幅が狭
くなったり、圧延ロールによる噛み込み開始時やダウン
コイラーによる巻取り開始時の急激な張力の上昇により
板幅が狭くなる。従って、製品として寸法不良になる熱
延鋼板の先端および後端は切り捨てられるので圧延工程
の歩留りが低下する。

【０００４】近年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行
熱延鋼板と後続熱延鋼板を接合し、連続仕上圧延する方
法が提案されている。例えば、特開昭55−22465 号公報
には、先行熱延鋼板と後続熱延鋼板とを突き合わせ、そ
の側面にかすがい状の連結金具を打ち込んで機械的に接
合する方法、特公昭54−39194 号公報および特公昭54−
39195 号公報には、先行熱延鋼板と後続熱延鋼板とを重
ね合わせ、プレスで圧接したりまたは側面を仮付溶接し
て接合する方法が開示されている。しかし、これらの方
法はいずれも接合部の強度不足や連結金具の緩み等が原
因で圧延中に接合部が破断するトラブルが発生し、安全
面からもまた生産効率面からも連続圧延には不適当であ
る。さらにプレスで圧接したりまたは側面を仮付溶接し
て接合する方法では事前に何らかの方法でスケールを除
去する必要がある。

【０００５】特公昭54−39194 号公報に開示されている
ような圧接法では、従来、接合面のスケ−ルを事前に除
去して清浄化することが必須であると考えられていた。
しかし、本出願人は還元雰囲気下で圧接を行うならば、
事前の脱スケ−ルを必ずしも行わなくてもよいという知
見を基にして、先に「鋼材の熱間接合方法」の発明を特
許出願した（特願平 2−268748号、以下、これを先願発
明という）。先願発明は、熱延鋼板の重ね合わせ部また
は突き合わせ部を還元雰囲気下で加熱し、熱延鋼板の幅
方向に圧接する方法である。還元雰囲気下で圧接すれ
ば、積極的にスケールを除去しなくとも圧接できるので
熱延鋼板の接合を簡単な方法で能率よく行うことができ
る。しかし、この方法では接合部の圧下率が通常50％で
あり、圧下による熱延鋼板の幅方向に塑性変形が生じて
仕上圧延時に破断等のトラブルを招くことがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３は、熱延鋼板の幅
方向に接合部を圧接している状況を示す図である。図３
の(a) は接合部の平面図であり、(b) は(a) のＡ−Ａ断
面図であり、(c) は圧接前の(a)のＡ−Ａ断面図であ
る。図３において、１および２は粗圧延後の熱延鋼板で
あり、３および４は加圧ロールである。加圧ロール３、
４で熱延鋼板１、２の接合部を上下から加圧しつつ、図
３の(a) に示す矢印Ｙの方向へ加圧ロール３、４を移動
させて熱延鋼板１、２を接合すると、圧下による塑性変
形のため接合部の側面で口が開いてしまう（以下、この
現象を「口開き」という）。この口開きが大きいと接合
強度が低下し、熱間接合後の連続圧延工程において接合
部に亀裂が発生し、最悪の場合には接合部から破断す
る。

【０００７】本発明の目的は、熱延鋼板の圧接におい
て、接合部の口開きを少なくして高い接合強度を得るこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、先行熱延鋼板
の後端と後続熱延鋼板の先端を重ね合わせて還元雰囲気
下で加熱し、隅部が円弧形状の上下一対の加圧ロールで
接合部を熱延鋼板の板幅方向に圧接する熱延鋼板の熱間
接合方法を要旨とするものである。

【０００９】ここで、還元雰囲気とは、 A_rとH₂の混合
ガスのような還元性ガスで囲まれた雰囲気、または完全
燃焼する量よりも少ない酸素でアセチレン、プロパンガ
ス等を燃焼させた場合に生じる炎（「還元炎」という）
を用いて接合部を加熱するときに得られる雰囲気を意味
する。

【００１０】接合部を熱延鋼板の板幅方向に圧接すると
いうのは、図３の(a) に示すように加圧ロール３、４を
矢印Ｙの方向へ移動させながら先行熱延鋼板１と後続熱
延鋼板２の合せ部分を圧下して接合することを意味す
る。

【００１１】熱間接合というのは、熱延鋼板を、例えば
圧延ライン上で熱いままの状態で接合することを意味す
る。

【００１２】

【作用】本発明の方法の特徴は、熱延鋼板の接合部を還
元雰囲気下に保持し、隅部が円弧形状の加圧ロールで圧
接することにある。

【００１３】図２は、先行熱延鋼板の後端と後続熱延鋼
板の先端を重ね合わせ、そのまま還元雰囲気下で加熱し
て圧接することを示す図である。図２では、先行熱延鋼
板１は仕上圧延機６で矢印Ａの方向へ圧延される。一
方、後続熱延鋼板２はピンチロール３で増速されて先行
熱延鋼板１に追いつく。先行熱延鋼板１と後続熱延鋼板
２の接合部は還元バーナー４で加熱され、所定の重ね合
わせ代で重ね合わされる。その後、接合部は還元状態を
保たれながら所定の温度において隅部が円弧形状の加圧
ロールを備えた圧接機６で熱延鋼板の板幅方向に圧接さ
れる。

【００１４】還元バーナー４により得られる還元雰囲気
下で圧接する理由は、熱延鋼板の接合部に付着している
スケールを除去しないままで圧接できるからである。通
常、接合部にスケールが付着したまま圧接しても十分な
接合強度が得られない。しかし、還元雰囲気下で圧接す
ればスケールを構成する酸化物が還元されるので、スケ
ールを無視して接合部を重ね合わせ、そのまま圧接でき
る。接合部の接合強度は、スケールを除去した場合と同
等である。従って、圧延ラインにスケール除去装置が不
要になり、圧延ラインのレイアウトが単純になる。

【００１５】還元雰囲気は、丸型バーナーを熱延鋼板の
幅方向および長手方向の両方に多数配置したり、線状バ
ーナーを熱延鋼板の長手方向に複数段配置して、例えば
アセチレン、プロパンガス等の可燃性ガスを燃焼させ、
そのときの酸素比を適切に制御することにより得られ
る。この還元雰囲気は、水素や一酸化炭素を多量に含有
するガスである。また、この還元雰囲気が接合部の圧接
完了まで維持されるようにするため、バーナーを圧接機
６の直近にまで配置した方がよい。接合部を還元するの
に必要な時間は、接合部に付着したスケールの固着強度
と接合部の加熱温度に依存する。

【００１６】図１は、隅部が円弧形状の加圧ロールを説
明する図である。隅部が円弧形状の加圧ロールとは、図
１に示すようにロールバレル端が曲率Ｒの円弧形状を有
する加圧ロールである。このような加圧ロールで圧接す
る理由は、前述の口開きが減少できるからである。隅部
が円弧形状の加圧ロールで熱延鋼板の幅方向に圧接する
と、熱延鋼板の長手方向にも塑性変形が起こり、熱延鋼
板の幅方向の塑性変形が減少する。その結果、口開きを
緩和することができる。

【００１７】図４は、ラップ率および口開き率を説明す
るための斜視図である。

【００１８】ここで、ラップ率および口開き率をつぎの
ように定義する。

【００１９】ラップ率＝重ね合わせ代Ｗ_L／板厚ｔ口開き率＝口開き量Ｇ／板幅Ｌ₀ 図５は、隅部が円弧形状の加圧ロールによる口開きの減
少効果を説明する図である。図５では、材質が鉛で板厚
が15mm、板幅が100mm 、長さが 200mmの板材をラップ率
が 0.5〜1.5 の範囲内で重ね合わせ、圧下率が25％で圧
接したときの口開き率を示すものである。このとき使用
した加圧ロールは、ロール径Ｄが250mm、ロールバレル
幅Ｂが20mmで、ロール隅部の円弧半径Ｒが 5および 6.7
mmの２種類であった。ロール隅部が角形状の加圧ロール
を比較のために使用した。

【００２０】図５におけるＲ／Ｂはロール隅部の円弧半
径とロールバレル幅の比であり、隅部の円弧形状の程度
を示す指数である。図５からつぎのことがわかる。Ｒ／
Ｂ＝０の場合、即ち、ロール隅部が角形状の場合、口開
き率が 0.1以上になり、しかもラップ率の増加に伴って
口開き率は大きく増大する。一方、Ｒ／Ｂ＝1/4 および
1/3 の場合、即ち、ロール隅部の円弧半径Ｒが5 および
6.7mm の場合、口開き率は 0.1未満であり、更にラップ
率の増加に伴う口開き率の増大の程度は、Ｒ／Ｂ＝０の
場合に比べると著しく低い。

【００２１】Ｒ／Ｂが大きいほど口開き率は小さくな
る。しかし、Ｒ／Ｂが過大になると、圧接部が熱延鋼板
の長手方向に均一に圧接されず、逆に接合強度が低下す
ると同時に、圧接部の厚みが部分的に厚くなるので仕上
圧延においてロールに噛み込まないという問題が発生す
る。従って、Ｒ／Ｂの上限を1/2 とするのが望ましい。

【００２２】また、Ｒ／Ｂが過小であると、ロール隅部
を円弧形状にする効果が小さく、口開きを減少できな
い。従って、Ｒ／Ｂの下限を1/5 とするのが望ましい。
さらに好ましいＲ／Ｂの範囲は、1/4 〜1/3 である。

【００２３】圧接における圧下率は、通常の重ね合わせ
の場合の圧下率の範囲内でよい。即ち、圧接した後の板
厚が非圧接部の板厚より薄くならないように圧下率の上
限を50％とし、圧接による接合強度を確保するために圧
下率の下限を15％とするのが望ましい。

【００２４】熱延鋼板の端部に存在する曲がりが大きい
場合には、図２に示す曲がり矯正機７で端部の曲がりを
除去してから本発明の方法を適用することが望ましい。
曲がり矯正を施すと、基本的に熱間接合にとって負の因
子となるスケ−ル（薄いスケ−ルまたは浮いたスケ−
ル）をも同時に除去できるからである。また、図２に示
す開先加工機８で熱延鋼板の端部に開先加工を施してか
ら本発明の方法を適用すると、口開きを減少させる効果
はさらに大きくなる。

【００２５】

【実施例】板厚が15mm、板幅が 300mmおよび長さが1000
mmで、鋼種がJIS G 3131の熱延鋼板SPHCを重ね代が15m
m、接合温度が1200℃、圧下率が33％の条件で圧接し
た。

【００２６】還元雰囲気は、Ｃガス（コークス炉廃ガ
ス）の還元炎を直火還元バーナで接合部に直接吹きつけ
て３秒間の加熱を行うことにより得られた。

【００２７】この実施例で使用した加圧ロールのロール
径は 650mm、ロールバレル幅は20mmおよびロール隅部の
円弧半径が 6.7mmである。従って、Ｒ／Ｂは1/3 であ
る。

【００２８】上記の条件下で圧接し、その後圧下率93％
で圧延した結果、全く問題なく連続仕上圧延を行うこと
ができた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、接合部の事前の
脱スケールを必ずしも必要とせず、能率よく熱延鋼板の
接合ができるだけでなく、前述の隅部が円弧形状の加圧
ロールで圧接することにより、極めて強い接合部（継ぎ
目）を得ることができる。このようにして接合された熱
延鋼板は、つぎの工程で安全かつ確実に連続圧延するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】隅部が円弧形状の加圧ロールを説明する図であ
る。

【図２】本発明の熱延鋼板の熱間接合方法を説明する圧
延ラインの概略図である。

【図３】熱延鋼板の幅方向に接合部を圧接している状況
を示す図であり、(a) は接合部の平面図であり、(b) は
(a) のＡ−Ａ断面図であり、(c) は圧接前の(a) のＡ−
Ａ断面図である。

【図４】ラップ率および口開き率を説明するための斜視
図である。

【図５】隅部が円弧形状の加圧ロールで圧接することに
よる口開きの減少効果を説明する図である。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】先行熱延鋼板の後端と後続熱延鋼板の先
端を重ね合わせて還元雰囲気下で加熱し、隅部が円弧形
状の上下一対の加圧ロールで接合部を熱延鋼板の板幅方
向に圧接することを特徴とする熱延鋼板の熱間接合方
法。