JPH07124606A - 熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 熱間圧延設備の入側にて、先行して搬送され
る鋼片の後端部と、これに続いて搬送される鋼片の先端
部とを突き合わせて接合するに当たり、上記鋼片の少な
くとも一方について、鋼片の突き合わせ状態で一部の領
域が接触する平面形状に加工し、ついで各鋼片の突き合
わせ状態で鋼片の接触部に交番電流を通して加熱・昇
温、押圧して両鋼片を相互に密着させるようにする。 【効果】 先行鋼片と後行鋼片を迅速かつ確実に接合で
きるのでラインの短縮化が可能であるだけでなく、生産
性の高い連続熱間圧延が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱間圧延における鋼
片の接合方法に関し、鋼片を迅速かつ確実に接合し、生
産性の高い安定した連続熱間圧延を実現しようとするも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼片の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、仕上げ圧延して所
望の厚さになる熱延板に仕上げていたが、このような圧
延方式は、仕上げ圧延での、圧延素材の噛み込み不良に
起因したラインの停止が避けられず、また圧延素材の先
端、後端部の形状不良による歩留り低下も著しい不利が
あった。

【０００３】このため、最近では仕上げ圧延工程の入側
にて、先行して搬送される鋼片 (以下、先行鋼片とい
う。) の後端と、これに続いて搬送される鋼片 (以下、
後行鋼片という。) の先端とを接合し、数本〜数十本の
鋼片を連続的に仕上げ圧延工程に供給して圧延する圧延
方式が採用されるようになってきた。この点に関しては
特開昭60-244401 号公報、特開昭61-159285 号公報ある
いは特開昭62-142082 号公報等が参照される。

【０００４】ところで、特開昭60-244401 号公報に開示
されているような高周波加熱を行うものでは、鋼片の接
合予定部以外の領域までも加熱されるため、これに使わ
れるエネルギーの消費量が非常に大きい不利があった。
また、特開昭61-159285 号公報のような通電加熱よるも
のでは、鋼片の表面にスケールが付着している場合に電
極ロールと鋼片との間の接触抵抗によってアークが発生
し、電極ロールを損傷するおそれがあり、さらに、特開
昭62-142082 号公報に開示の技術においては鋼片の接合
が、突き合わせ接合ではないため接合に必要な電流を接
合予定部に集中させることができず、接合部に圧延中の
破断に耐え得る程度の接合強度を与えることができない
不利があり、いずれの方式においても鋼片の連続熱間圧
延を実現するには不十分なものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、鋼片の接
合に際してむだなエネルギーを費やすことなく速やか
に、しかも圧延中に鋼片の接合部が分離破断することが
ないように確実に接合できる新規な接合方法を提案する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、熱間圧延設
備の入側にて、先行して搬送される鋼片の後端部と、こ
れに続いて搬送される鋼片の先端部とを突き合わせて接
合するに当たり、上記鋼片の少なくとも一方について、
鋼片の突き合わせ状態で一部の領域が接触する形状に加
工し、ついで各鋼片の突き合わせ状態で鋼片の接触部に
交番電流を通して加熱・昇温、押圧して両鋼片を相互に
密着させ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、この発明においては、とくに鋼片の加熱
・昇温に際しては、鋼片を押圧しながら加熱昇温するの
が望ましい。

【０００７】図１に、この発明を実施するのに用いて好
適な設備を示し、図における番号１は先行鋼片（以下、
先行シートバーと記す。）、２は先行鋼片１に続いて搬
送される後行鋼片（以下、後行シートバーと記す。）、
３はシートバー１, ２を相互に押圧するピンチロール、
４はシートバーの接合予定部を所定の温度に加熱昇温す
るための通電加熱装置（高周波，中周波）であって、こ
の通電加熱装置４は電源４ａと通電電極４ｂ及び供給電
線４ｃとからなり、通電電極４ｂは鋼片１，２の接触部
の近傍域のそれぞれにおいて対向配置される。

【０００８】また、５はシーバーの接合時間を吸収する
ルーパーであり、このルーパー５は上記の通電加熱装置
４がシートバー１，２の搬送移動に同期できるものであ
れば省略することができる。

【０００９】６はスケールブレーカー、７は熱間仕上げ
圧延機群である。

【００１０】

【作用】図２に示すように、先行シートバー１の後端部
と後行シートバー２の先端部とを突き合わせ、接触領域
ａに、通電加熱装置４によって高周波電流あるいは中周
波電流ｄを印加すると、シートバー１，２の接触域に高
周波あるいは中周波電流の分布ｅが生じる。

【００１１】そして、とくにシートバー１，２の接触領
域ａでは高周波，中周波の表皮効果によって、電流が電
極４ａ寄りの部位で浸透深さδにおいて集中して流れる
ため極めて高い電流密度となり、接触領域ａでの電気抵
抗によるジュール発熱によって接合予定部の温度は図３
に示す如く優先的に上昇することになる。

【００１２】したがって、このような接触状態で両シー
トバー１，２を加熱・昇温しながら少なくとも一方のシ
ートバーについて接合すべきシートバーに向けて押圧す
るか、あるいは予め押圧した状態で加熱昇温することに
より極めて短時間で両シートバーを接合することができ
る。

【００１３】通電加熱装置４によって通電する電流は、
中周波または高周波の交番電流であるため、電極４ｂか
らシートバーへ供給される電気エネルギーは、電極４ｂ
のシートバーとの接触面積によって決まる接触抵抗に依
存せず、電極４ｂとシートバーとの対向面積と間隔によ
って決まる静電容量に依存し、電源４ａからみたインピ
ーダンスは低周波交番電流によるものに比べて低減され
るので比較的小さな電極面積で大きな電流を流すことが
できる。

【００１４】また、電極４ｂとシートバーとの間の静電
容量は、接触抵抗と電気的には並列回路を形成すること
になるので、スケール等に起因した接触抵抗の影響が等
価的に低減し、接触抵抗に起因した電極部分の発熱は軽
減され電極部分の損傷は極めて小さなものとなる。

【００１５】図４ (ａ) 〜 (ｇ) に、この発明に従って
接合するのに好適なシートバーの平面形状を示す。図４
に示したところの (ａ）は先行シートバー１の後端部と
後行シートバー２の先端部を同じ曲率で凹状に切断した
場合の例を示したものであり、同図 (ｂ) は各シートバ
ー１, ２の先, 後端部とも凹状ではあるがそれらの曲率
が異なる場合、同図 (ｃ) は一方の平面形状をフラット
な状態とし、他方のみ凹状とした場合、同図 (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の例をそれぞれ示したものであ
り、ここに示した例はいずれの場合もシートバーの幅方
向両端域を接触させ、その中央域に空隙もたせたもので
あるが、この発明に適合する平面形状はこれだけに限ら
れるものではなく、同図 (ｅ), (ｆ）に示すように両端
及び中央の３点で接触させその間に空隙を設けるように
してもよく、また、図示はしないが、接触点を４点乃至
はそれ以上とするようなもの、あるいは同図 (ｇ) に示
すように幅方向中央部のみを接触させるような形状であ
ってもかまわない。

【００１６】上述したような平面形状に加工するための
手段としてはドラムシャー等が適用できるが、粗圧延後
のシートバー端部の平面形状をうまく利用するようにし
てもよい。

【００１７】シートバーの接合に際して予めこのような
形状に加工しておけば、シートバーの加熱・昇温、押圧
する際にシートバーの接合領域を図５ａ，ｂに示すよう
に、比較的小さな押圧力で拡大させることができ、特定
の接合代が得られた状態、あるいは全面接合を完了した
のちに仕上げ圧延を行っても圧延中に接合部が分離破断
するようなことはなくなる。

【００１８】図６は、シートバーの接合時における接合
代ｗと仕上げ圧延時における板の破断状況を調査した結
果を示したものであり、同図より明らかなように、シー
トバーの接合代ｗが、シートバーの幅Ｂに対してそれぞ
れ0.1 倍以上、両側の合計で0.2 倍以上であればその後
の仕上げ圧延時において板が破断分離するようなことは
ないので、とくに接合代ｗについては両側の合計で0.2
倍以上とすることが肝要であり、より望ましくは全面接
合とするのがよい。

【００１９】シートバーを接合する際の接合形態として
は、接合予定部を目標とする温度まで加熱・昇温し、該
加熱を停止した後に押圧するような接合形態、あるいは
加熱・昇温を継続したまま (ただし、接合部が溶融する
温度を超えない) で目標とする接合温度に達した時点で
押圧するような接合形態、さらには予めシートバーを押
圧した状態で加熱するような接合形態等種ゝ考えられる
(絶後宇時点のシートバーの温度は通常、1000〜1100℃
程度であり、単なる押圧だけでもシートバーの接合は幾
分進行する。) が、とくに、接合時間の短縮や加熱・昇
温に要する投入電力の削減を図るために、押圧しながら
加熱・昇温するのがよい。

【００２０】図７は、通電加熱装置４の構成を示したも
である。通電電極４ｂは図示のように幅方向に複数設け
るようにしてもよいが、接合予定部をより効果的に加熱
・昇温するため、かかる通電電極４ｂを板幅方向に沿っ
て移動させるようにしてもよい。

【００２１】シートバーに投入する交番電流は、接合対
象とするシートバーのサイズによっても異なるが、投入
電力：50〜300 kw程度、時間：２〜８秒の条件下で印加
するのが望ましい。また、接合の際の押圧力に関しては
面圧にして３〜８kgf/mm² 程度で十分であり、加熱温度
は1250〜1450℃とするのが望ましい。

【００２２】図８は、低周波通電方式になる装置の構成
を示したものである。このような装置によってシートバ
ーを接合する場合には、とくに、電極直下とその近傍域
が加熱されることになりエネルギーロスが大きく、電極
対間に流す電流を集中させることができない (電流は拡
散して流れる) ため昇温を必要とする局所領域の電流密
度が低く昇温速度が遅い不利がある他、昇温量が小さい
ことから溶接機としての品質 (溶接性) や能力 (溶接速
度) が極めて低いという問題を残している。

【００２３】

【実施例】

実施例１ ７スタンドのタンデム圧延機を備えた上掲図１に示した
設備を適用して、幅1000mm、厚さ30mmになる図２に示し
たような平面形状になるシートバー (低炭素鋼) を、次
の条件に従って接合するとともに、その接合済みのシー
トバーを連続的とに圧延機に供給して厚さが３mmになる
熱延板に仕上げた。

【００２４】接合条件 ａ. 交番電流：投入電力：200 kw、 加熱時間：５秒、 周波数 ：10kHz 、 ｂ. 加熱温度：1400℃、 ｃ. 押圧力 ：面圧にして３kgf/mm² 、 ｄ. 加熱時間：５秒、 ｅ. 接合形態：鋼片を接触させ加圧しつつ加熱、

【００２５】その結果、圧延中にシートバーが接合部か
ら破断するようなことはなく安定して圧延できることが
確認できた。また、この発明にしたがってシートバーを
接合した場合においては、従来の低周波通電装置を用い
た同一条で得られた結果と比較して、接合時における消
費電力が70％程度削減でき、接合時間に関しては66％程
度 (従来方式の場合の接合時間15秒) 短縮できた。

【００２６】実施例２ 幅1000mm、厚さ30mm、先端部、後端部の曲率半径がいず
れも20ｍになる図４ (ａ) に示したような平面形状のシ
ートバー (低炭素鋼) を、次の条件にしたがって接合し
その際の圧延状況について調査したが、このような接合
においても圧延中に板が破断するようなことは全くなか
った。

【００２７】接合条件 ａ. 交番電流：投入電力：200 kW、 加熱時間：５秒、 周波数 ：10kHz 、 ｂ. 加熱温度：1400℃、 ｃ. 押圧力 ：面圧にして３kgf/mm² 、 ｄ. 加熱、押圧後の接合代２ｗ：200 mm (片側100 mm)
、 ｅ．接合形態：シートバーを接触させ加熱しつつ押圧、 ｆ. 交番電流通電電極を接合面に沿って移動、

【００２８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
先行鋼片と後行鋼片を迅速かつ確実に接合できるのでラ
インの短縮化が可能であるだけでなく、生産性の高い連
続熱間圧延が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するのに用いて好適な設備の構
成を示した図である。

【図２】この発明に従う接合要領の説明図である。

【図３】接合予定部の昇温状況を示した図である。

【図４】ａ〜ｇは鋼片の平面形状を示した図である。

【図５】ａ，ｂはこの発明に従って鋼片を接合する場合
の状況を示した図である。

【図６】圧延中における板の破断状況を調査した結果を
示した図である。

【図７】通電加熱装置の構成を示した図である。

【図８】低周波通電装置の構成を示した図である。

【符号の説明】

１ 先行鋼片 ２ 後行鋼片 ３ ピンチロール ４ 通電加熱装置 ５ ルーパー ６ スケールブレーカー ７ 仕上げ圧延機群

フロントページの続き (72)発明者 新田 純三 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 (72)発明者 天沼 修二 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 (72)発明者 二階堂 英幸 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 (72)発明者 平林 毅 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 (72)発明者 林 寛治 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 森本 和夫 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延設備の入側にて、先行して搬送
   される鋼片の後端部と、これに続いて搬送される鋼片の
   先端部とを突き合わせて接合するに当たり、上記鋼片の
   少なくとも一方について、鋼片の突き合わせ状態で一部
   の領域が接触する平面形状に加工し、ついで各鋼片の突
   き合わせ状態で鋼片の接触部に交番電流を通して加熱・
   昇温、押圧して両鋼片を相互に密着させることを特徴と
   する熱間圧延における鋼片の接合方法。
2. 【請求項２】 鋼片を押圧しつつ加熱・昇温する請求項
   ２記載の方法。