JPH06511A - 熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 熱間仕上げ圧延機の入側にて、先行する鋼片
（１）の後端部およびこれに引き続く後続の鋼片（２）
の先端部のそれぞれに、各鋼片の突き合わせ状態にて鋼
片幅方向の少なくとも両端部が接触する切断処理を施
し、この切断処理の直後に各鋼片の切断面を800 ℃以下
に冷却し、次いで各鋼片を相互に接触させると共に加熱
しつつ押圧することによって鋼片の接合面積を漸次拡大
していき、鋼片相互間のギャップ（ｇ）が閉塞するまで
押圧を継続する。 【効果】 熱間仕上げ圧延での接合部の分離破断が全く
なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱間圧延における鋼
片の接合方法に関し、とくにその接合状態の向上を図ろ
うとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱間圧延ラインでは、圧延すべき
鋼片を一本ずつ加熱、粗圧延し、次いで仕上げ圧延して
所望の厚みになる熱延板に仕上げられているが、このよ
うな圧延方式では、仕上げ圧延での、圧延素材の噛み込
み不良によるライン停止を引き起こしやすいし、また圧
延素材の先端、後端部の形状不良に起因した歩留り低下
が避けられない不利があった。

【０００３】このため、最近ではこのような問題を回避
するために、仕上げ圧延に先立ち、こられの鋼片の後端
部、先端部をつなぎ合わせ、これを熱間圧延ラインに連
続的に供給する圧延方式が採用されるようになってき
た。このような鋼片の連続圧延に関する文献としては特
開昭61−144203号公報が参照される。

【０００４】上記特開昭61−144203号公報にて開示され
た技術は、圧延機の入側にて、先行して搬送される鋼片
(以下、先行鋼片という) の後端部と後続して搬送され
る鋼片 (以下、後行鋼片という) の先端部をその全面に
わたって突き合わせ、それらの幅方向両端部を予接合
し、この状態を保持したままで圧延しようとするもので
ある。しかしながら上記の技術は、予接合部分に十分な
接合強度をもたせるためには接合時間を長くとらなけれ
ばならず、そのためにラインの延長化を招く不利があっ
た。

【０００５】上記の諸問題を解決するものとして、発明
者らは、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を接触さ
せ、その領域にて鋼片の厚み方向に貫通する交番磁界を
印加し、この交番磁界によって誘起された誘導電流によ
って接合面を加熱する処理と、鋼片を押圧する処理との
組み合わせからなる接合方法を開発し、特願平２−2039
91号及び同２−203992号各明細書において開示した。こ
の接合法の開発により、従来に比べ、接合作業の迅速、
簡便化が可能となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の接合
方法は、予接合部間に未接合のギャップが存在するた
め、その後の仕上げ圧延においてこのギャップを閉塞さ
せて全面接合とすることが望まれるところ、かかる未接
合面には、クロップシャー等による切断以降に２次スケ
ールが生成 (予接合前のスロップ切断から仕上げ圧延機
到着までに20〜40秒程度の接合・搬送時間を要し、スケ
ールの厚さが30〜60μm 程度となる) し、その厚さ如何
では仕上げ圧延時に全面にわたる接合が完了せず、十分
な接合強度が得られないこともあって、この点に多少の
改善の余地が残されていた。

【０００７】なお、この点については特願平4-41247 号
明細書にて提案した技術のもとでその解決が試みられた
けれども、上記のような２次スケールの影響を完全に回
避するまでに至っていない (10,000コイルに３〜５コイ
ルの割合でつなぎ合わせた鋼片が破断) のが現状であっ
た。

【０００８】この発明は、上記の要請に有利に応えるも
ので、仕上げ圧延において板幅方向全域にわたる完全接
合を可能とする、熱間圧延における鋼片の接合方法を提
案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、熱間仕上げ
圧延機の入側にて、先行する鋼片の後端部およびこれに
引き続く後続の鋼片の先端部のそれぞれに、各鋼片の突
き合わせ状態にて鋼片幅方向の少なくとも両端部が接触
する切断処理を施し、この切断処理の直後に各鋼片の切
断面を800 ℃以下に冷却し、次いで各鋼片を相互に接触
させると共に加熱しつつ押圧することによって鋼片の接
合面積を漸次拡大していき、鋼片相互間のギャップが閉
塞するまで該押圧を継続することを特徴とする熱間圧延
における鋼片の接合方法であり、上記の冷却時間は粗圧
延を終えた鋼片の温度に基づいて決定するのが望まし
い。また、鋼片相互の接合状態をより強固なものとする
ため、各鋼片の接合処理中は鋼片の切断面を不活性ガス
又は還元性ガス雰囲気下に保持しておくのがとくに望ま
しい。

【００１０】図１ａ〜ｃは、この発明の実施に用いて好
適な圧延ラインの切断処理、冷却 (水冷) 、加熱, 押
圧、熱間仕上げの各工程を断片的に示したものであっ
て、図中、１は先行鋼片（以下、先行シートバーとい
う）、２は先行シートバー１に引き続く後行鋼片（以
下、後行シートバーという）、３はせん断機であって、
このせん断機３は各シートバー１, ２の突き合わせ状態
にてシートバー幅方向の少なくとも両端部が接触するよ
うな接合域を形成するための切断処理を施す。

【００１１】また４はせん断機３の切断処理の直後にシ
ートバー１, ２の後端部および先端部にそれぞれ800 ℃
以下の冷却を施す冷却ノズル、５は粗圧延終了後のシー
トバー１, ２の温度を測定する温度計、６は速度計であ
って、この速度計６は側温位置から冷却ノズル４に至る
までの距離からシートバー１, ２の温度低下量を計算す
るのに用いられる。また７は冷却ノズル４を制御する制
御系であって、この制御系７は温度計５, 速度計６によ
って測定した粗圧延終了後のシートバー１, ２の温度お
よび速度を基にして水冷時間を設定しこの設定値に従っ
て冷却ノズル４の開閉制御を行う。

【００１２】また８はシートバー１, ２の搬送およびこ
れらの接合の際に加圧するためのピンチロール、９はシ
ートバー１, ２の相互を接合する加熱手段であって、こ
の加熱手段９はここでは短時間での加熱が可能な交番磁
界発生装置として示してあり、磁極を形成するコア９ａ
とコイル９ｂと電源９ｃとからなる。そして10は熱間仕
上げ圧延機群である。

【００１３】

【作用】さて、従来は予接合の完了時点では図２ａに示
すように、シートバー１, ２の幅方向中央部にギャップ
ｇが存在する状態で仕上げ圧延機10に移送し、各シート
バー１, ２の後端部、先端部の幅方向中央域におけるメ
タルフローを促進させることによってギャップｇを減少
させ、各シートバー１, ２の接合部における端面が幅方
向全域にわたって接合されることを予定していた。とこ
ろがこの時、幅中央部のギャップ面に２次スケールが生
成していると、その厚みによっては十分な接合が望み得
ないことは、前述したとおりである。

【００１４】この発明では、シートバー１, ２のそれぞ
れに、せん断機３を用いて各シートバーの突き合わせ状
態でその幅方向の少なくとも両端が接触するような平面
形状になるように切断処理を施す。

【００１５】そして、その切断処理の直後に各シートバ
ー１，２の切断面に冷却ノズル４による強制冷却を施し
てそれぞれ800 ℃以下まで冷却する。

【００１６】次いで、図２ａに示す如く、各シートバー
１, ２を相互に接触させると共に加熱手段９にてシート
バー１, ２の厚さ方向に貫通する交番磁界を印加し、こ
れによって誘起された電流によって突き合わせ部 (接合
予定部) を発熱、溶融させ、これとともに押圧してシー
トバーの接合面積を漸次拡大していく。

【００１７】ここに、シートバー１, ２の突き合わせ部
は冷却ノズル４による冷却にて温度低下しているが、加
熱手段９による発熱は瞬時に起こるので、接合上の問題
はとくにない。

【００１８】そして図２ｂのように、この押圧はシート
バー相互間のギャップｇが閉塞するまで継続する。な
お、上記のような加熱手段９を用いた場合にはシートバ
ー１,２の幅方向の全域を接合する程の電力は供給でき
ないので押圧の途中で交番磁界を止めることになるが、
冷却を施す領域は切断面 (接合予定部) であってしかも
その冷却時間は短く、周囲からの熱の供給によってどん
どん復熱していくのでギャップｇの閉塞に関してはとく
に問題となるようなことはなく、スケールの成長が大き
くならない間にギップｇを閉塞させる。加熱、接合に要
する時間は極めて短時間であるが、ルーパーを適用すれ
ばこれにかかる時間を吸収するのに有利である。

【００１９】上記の工程を経たシートバーは、ギャップ
ｇの閉塞部において未接合状態乃至は接合していても充
分な接合強度をもたない状態にあるが、仕上げスケール
ブレーカーを経てさらに仕上げ圧延機群10の第１スタン
ドでの圧延で完全に圧接され、以降の圧延にてその部分
から破断するようなことはない。

【００２０】この発明では、上述のようにせん断機３に
よるシートバー１, ２の切断の直後に各切断面に冷却を
施し800 ℃以下に冷却するようにし、これに続く接合過
程では両端域の接合完了後も押圧を継続してシートバー
の相互間にできるギャップｇを完全に閉塞させるように
したので、接合面での２次スケールの生成が極めて小さ
く、仕上げ圧延においてシートバー１, ２相互間の接合
は完全なものとなり、圧延中におけるシートバーの接合
部が破断するようなことは全くなくなる。

【００２１】切断直後に冷却を施すことの有効性につい
て、幅100 mm, 厚さ30mmになる粗圧延鋼片 (低炭素鋼)
を用い、これを900 〜1100℃に加熱、その端部をせん断
機により切断し、その状態での大気中暴露時間とスケー
ル厚との関係を調査した結果を、同様の鋼片に水冷処理
(切断直後に30kgf/cm² の水圧) を施した場合の結果と
ともに表１に示す。

【表１】

【００２２】表１より、切断後に大気放冷した鋼片で
は、約20秒で切断面に25μm のスケールが成長したのに
対して、切断後ただちに水冷、とくに800 ℃以下に水冷
したものでは、約20秒後のスケール厚は４μm 以下であ
って極めて薄く、しかもそのスケールの部分的な脱落が
みられた。

【００２３】せん断機３による切断後の冷却時間に関し
ては、粗圧延終了後のシートバー１, ２の温度Ｔ_s およ
び速度Ｖをそれぞれ温度計５、速度計６で測定し、制御
系で下記に示す公知の熱伝導方程式 ρｃ (∂Ｔ／∂ｔ) ＝λ (∂² Ｔ／∂² ｘ) ここに、ρ：鋼材の密度, ｃ：比熱, Ｔ：温度, ｔ：時
間, λ：熱伝導率 ｘ：距離, α：熱伝達係数

【数１】 の境界条件で演算し、水冷ノズル４の開閉時間を指示す
るなどの制御を行えばよい。なお、ここでは冷却時間を
シートバー１, ２の温度, 速度から求める例を示した
が、粗圧延基の出側に配置した温度計とロールの速度等
から求めてもよい。また、温度計算は、上記の式を基に
して近似式を作成しそれを用いるようにしてもよい。

【００２４】図３ａ〜ｆはシートバー１，２の切断形状
を示したものであって、図３の（ａ）は後、先端部を同
じ曲率で凹状に切断した場合を、（ｂ）は後、先端部と
も凹状ではあるがそれらの曲率が異なる場合を、（ｃ）
は一方は直線とし、他方のみ凹状とした場合を、また、
（ｄ）は一方を凸状、他方を凹状とし、凹状の曲率を凸
状の曲率よりも幾分大きくした場合であり、以上の例は
いずれもシートバーの幅方向両端域のみを接触させ、中
央域にギャップｇを設けたものである。この発明ではこ
のような切断形状が適用できるが、同図（ｅ）及び
（ｆ）に示すように両端域及び中央の３点で接触させ、
その間にギャップを設けても、また図示は省略したが、
接触部を４点ないしはそれ以上とし、その間にギャップ
を設けたような形状でも有利に適合する。

【００２５】また先行、後行各シートバーの後、先端部
の切断方法としては、シャー、ガス溶断及びレーザー溶
断など従来公知の方法いずれもが適合するが、２枚の曲
線刃を有するドラムシャーを用いた切断がとりわけ有利
に適合する。

【００２６】加熱、押圧処理については、 ａ) 接合予定部の温度が目標温度に達した時点で加熱を
停止し、ついで押圧する方法、 ｂ) 接合予定部の温度が接合可能温度に達したならば、
加熱は継続したまま（ただしシートバーの溶融温度は超
えない）で、押圧を開始する方法、 ｃ) 最初からシートバー同士を押圧し、接触部の加熱も
同時に行う方法、 ｄ）所定の接合代まで押圧したのち、加熱する方法、 などいずれの方法でも良いが、とくにｃ) の方法は有効
である。というのは、熱間仕上げ圧延の前段階では、シ
ートバーは約1000〜1100℃程度の高温状態にあるので、
単なる押圧だけでも各シートバーの接合は幾分かは進行
するところ、かかる押圧処理を行いつつ加熱を施してや
ればその接合が効果的に促進され、接合時間の短縮及び
加熱に要する投入電力量の削減が期待できるからであ
る。

【００２７】ここに良好に接合が進行する温度は1250℃
以上であるが、加熱温度があまりに高すぎるとシートバ
ー端部が溶融するおそれがあるので、加熱するにしても
1450℃以下とするのが好ましい。

【００２８】この発明では、加熱手段９として交番磁界
を用いて加熱する場合について示したが、とくに加熱時
間等の点で問題がなければ図４に示すような直火式ガス
バーナー（アセチレントーチなどの利用）による加熱方
式を適用することもできるし、また直接通電加熱方式を
適用してもよい。

【００２９】図５は、シートバーの接合処理中にそれぞ
れの切断面を全領域にわたって不活性ガス雰囲気下に保
持するための具体的な手段を示したものであって、図中
11は不活性ガス供給管11ａを備える雰囲気調整機構であ
る。

【００３０】シートバーの仕上げ圧延において、たとえ
ば従来公知の技術である走間板厚変更を実行するような
場合は張力バランスがくずれるので、シートバーの接合
部の破断には至らずとも、ギャップが全く成されないと
はいえないので、このような操業を伴う場合には予め上
記のような雰囲気調整機構11配置しておき、シートバー
の接合処理中、切断面を不活性ガス又は還元性ガス雰囲
気に保持しておくのがよく、これによればより完全な接
合を実現するのに有利である。

【００３１】

【実施例】

実施例１ 厚さ260 mm, 幅1200mmの低炭素鋼スラブに粗圧延を施し
て厚さ30mm, 幅1200mmのシートバーとした後、上掲図１
ａ〜ｃの如き手順に従いシートバーの切断( ２枚の曲線
刃を有するドラムシャーを使用して図３ｃのような形状
に切断) 、冷却( 先行シートバーの温度Ｔ_{s 1} ：1040
℃, 冷却時間：４秒、後行シートバーの温度Ｔ_s2：1100
℃, 冷却時間：５秒, 水圧：30kgf/cm²)、加熱 (交番磁
界を用いた加熱を適用、投入電力：2,000Kw,加熱時間：
3.0 秒 ,周波数：500Hz,) 、押圧(押圧力：5.00kgf/mm
² , 加圧時間：3.0 秒 )処理を施して第１パスの圧下率
を40％とする条件下に熱間仕上げ圧延 (７スタンドのタ
ンデム圧延機) し、仕上げ圧延過程での板の破断の有無
を調査した。その結果、仕上げ圧延の入側において接合
した部分における分離破断は皆無であることが確かめら
れた。

【００３２】実施例２ 実施例１と同様のシートバーを用い、シートバーの接合
過程で切断面を還元性ガス雰囲気 (H₂：0.5 ％, N₂：9
9.5％の混合ガスを使用) 下に保持する他は全て実施例
１と同様の条件で切断、冷却、加熱、押圧処理し、仕上
げ圧延にて先行シートバーを厚さ3.0 mmに、後行シトバ
ーを厚さ2.6 mmに仕上げる走間板厚変更を行い、切断面
を不活性ガス雰囲気下に保持することの有効性について
調査した。その結果、シートバーの接合部での切断はも
とよりギャップの形成も全くみられず、走間板厚変更量
をより大きくできる可能性があることが確かめられた。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、幅方向両端域の予接
合後も押圧を継続して中央部のギャップを閉塞させるの
で、従来懸念されたギャップ断面におけるその後のスケ
ール生成を防止することができ、ひいては板幅方向全域
にわたる完全接合の下に熱間仕上げ圧延を安定して実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ａ〜ｃは、この発明の実施に用いて好適な接
合、圧延ラインを断片的に示した図である。

【図２】ａ，ｂはこの発明に従う鋼片の接合要領の説明
図である。

【図３】ａ〜ｆはこの発明に従う先行シートバー及び後
行シートバーの好適端部形状を示した図である。

【図４】この発明を実施する際に使用できる加熱方式の
例を示した図である。

【図５】雰囲気調整機構の配置状況を示した図である。

【符号の説明】

１ 先行シートバー ２ 後行シートバー ３ せん断機 ４ 冷却ノズル ５ 温度計 ６ 速度計 ７ 制御系 ８ ピンチロール ９ 加熱手段 10 圧延機群 11 雰囲気調整機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹林 克浩 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 鑓田 征雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 高島 典生 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間仕上げ圧延機の入側にて、先行する
   鋼片の後端部およびこれに引き続く後続の鋼片の先端部
   のそれぞれに、各鋼片の突き合わせ状態にて鋼片幅方向
   の少なくとも両端部が接触する切断処理を施し、この切
   断処理の直後に各鋼片の切断面を800 ℃以下に冷却し、
   次いで各鋼片を切断面において相互に接触させると共に
   加熱しつつ押圧することによって鋼片の接合面積を漸次
   拡大していき、鋼片相互間のギャップが閉塞するまで押
   圧を継続することを特徴とする熱間圧延における鋼片の
   接合方法。
2. 【請求項２】 粗圧延終了後の鋼片温度に基づいて冷却
   時間を決定する請求項１記載の熱間圧延における鋼片の
   接合方法。
3. 【請求項３】 各鋼片の接合処理中、鋼片の切断面を不
   活性ガス又は還元性ガス雰囲気下に保持する請求項１記
   載の熱間圧延における鋼片の接合方法。