JPH0716687B2 - 熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （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、
とくに板幅方向にわたる接合状態の均一化を図ろうとす
るものである。

（従来の技術） 従来、鋼片の熱間圧延に際しては、加熱炉から抽出した
鋼片を一本づつ圧延していたため、とくに仕上げ圧延工
程において、以下に述べるような種々のトラブルを生じ
ていた。

ａ）鋼片先端の噛み込み不良。

ｂ）鋼片後端の絞り込み。

ｃ）鋼片先端のランナウトテーブル上での走行トラブ
ル。

ｄ）鋼片先後端の寸法不良。

上記の問題の解決策として、熱間仕上げ圧延機の入側搬
送ラインにおいて、先行する鋼片の後端部と後行する鋼
片の先端部とを順次接合してから仕上げ圧延に供する連
続圧延方法が提案され、これに伴い鋼片の接合方法につ
いても種々の方法が開発されている。

その中でも比較的短時間で接合を終了できる方法とし
て、特開昭60−244401号公報に開示の誘導加熱圧接法が
知られている。この方法は、第８図に示すように加熱手
段としてソレノイド型コイルｓを用い、先行鋼片1-aの
後端部と後行鋼片1-bの先端部との接合部を急速加熱し
たのち、両端部を押圧することによって、先行、後行両
鋼片を接合するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の方法は、先行鋼片の後端面および後
行鋼片の先端面全面を接合面とし、加熱がかかる接合面
全域にわたることから、 ｉ）加熱に大量の電力投入を必要とする、 ii）所望の接合温度までに要する加熱時間が長い、 iii）このため加熱設備を停止した状態で加熱する場合
は、長いループが必要となり、一方加熱を走間で行う場
合には、長い走間距離を必要とし、設備長が長くなる、 という問題があることの他、次に述べるような問題を残
していた。

すなわち、接合部両端域の温度を独立して制御すること
が不可能なため、 iv）両端域で温度差が生じた場合、変形抵抗の差によっ
て接合面が傾く（第９図ａ参照）、 ｖ）さらに、一方の端域温度が他端に比べて極端に高く
なった場合、高温側の端域が融け落ちて接合部に隙間が
でき（第９図ｂ参照）、 いずれにしても板幅方向に均一な接合力が得られず、ひ
いては良好な接合面が得られない。

この発明は、上述した接合部両端域の温度差に起因する
問題、さらには投入電力量や接合時間に関する問題を有
利に解決できる新規な接合方法を提案することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） すなわち、この発明の要旨構成は次のとおりである。

1.熱間仕上げ圧延機の入側において、先行する鋼片の後
端部と後行する鋼片の先端部とを、接触状態で突き合わ
せ、ついで加熱、接合したのち、連続的に圧延を継続す
る熱間圧延において、 加熱手段を、上記の突き合わせ接触領域に沿って少なく
とも２式配置し、かかる加熱手段によって加熱処理を行
うに際し、 各加熱手段を個別に制御して、各加熱領域における温度
差を110℃以内に抑制することからなる熱間圧延におけ
る鋼片の接合方法（第１発明）。

2.上記第１発明において、先行する鋼片の後端部と後行
する鋼片の先端部との突き合わせ状態が、少なくとも各
鋼片の幅方向両端域で接触する一方、各接触領域の間に
は空隙を有するものである熱間圧延における鋼片の接合
方法（第２発明）。

3.上記第１発明または第２発明において、加熱、押圧処
理が、押圧しながら加熱を行うものである熱間圧延にお
ける鋼片の接合方法（第３図発明）。

以下、この発明を具体的に説明する。

第１図に、この発明の実施に用いて好適な接合装置を組
み込んだ仕上げ圧延機の入側搬送ラインを、また第２図
には加熱装置の好適例を、それぞれ模式で示す。

図中番号1-a,1-bはそれぞれ先行鋼片および後行鋼板、
２はコイルボックス、3-a,3-bおよび3-cはピンチロー
ル、４はレベラー、５は切断装置、そして６が接合装置
である。同図には、加熱、接合処理を鋼片１の走行と同
期させて行ういわゆる走間で行う場合について例示した
が、これに対しかかる接合装置６を停止させた状態で加
熱、接合処理を行う場合には、破線７で示したルーパを
利用することになる。また８はFSB（デスケーラ）、９
は仕上げ圧延機の第１スタンドである。

さらに10および11はそれぞれ、鋼片１の板厚方向に貫通
させて交番磁界を発生させるいわゆるトランスバース方
式の交番磁界発生コイルであり、この例では接合領域を
２分割し、各領域の中央部に２基配置した場合について
示してある。かかる交番磁界発生コイル10,11はそれぞ
れ、鋼片を上下に挟んで設置したそれぞれ一対のコア10
-a,11-aとこれらのコアに連続して巻き回したコイル10-
b,11-bと電源10-c,11-cとからなり、それぞれ独立して
出力が制御できるようになっている。また12-aおよび12
-bはいずれも放射温度計からなるを可とする温度計であ
り、それぞれ接合部両端域の温度を測定する。

さてこの発明では、先行鋼片1-aの後端部および後行鋼
片1-bの先端部を、切断装置５によって切断し、両鋼片
を接触状態で突き合わせたのち、交番磁界発生コイル1
0,11で接合領域に交番磁界を印加し、加熱を開始する。
このとき各加熱領域の温度を放射温度計12-a,12-bで測
定し、両者の温度差が110℃以内になるように投入電流
を制御しつつ加熱を継続する。

ここにこの発明に従う交番磁界の印加による接合面の加
熱要領は次のとおりである。すなわち交番磁界の印加に
よって鋼板面には、第３図ａに示すような渦電流ｅが誘
発され、この誘発された渦電流ｅによっていわゆる誘導
加熱が生じることになるが、この発明に従う印加方式で
は、渦電流ｅの流路に接触電気抵抗として接触部ａが存
在することから、この抵抗によるジュール発熱も加わる
ため、同図ｂに示すように、とくに接触部ａの温度が優
先的に上昇することになるのである。なお第３図ａに
は、トランスバース方式の交番磁界印加コイルとして、
鋼片を上下に挟んでコアを個別に配置したいわゆる分割
型交番磁界印加コイル10,11を用いる場合について示し
たが、その他第４図に示すような、コアとしてＣ型形状
の一体物10-d,11-dを用いたいわゆるＣ型交番磁界印加
コイルを用いることもでき、かかるＣ型コイルは、磁界
印加コイルを鋼片の移動に同期させて移動させつつ接合
処理を行う場合に、操作取扱いが容易であることの他、
磁極のアライメントを簡便かつ正確に行い得るという利
点がある。

なお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鋼片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。

次に、加熱、押圧処理法としては、 ｉ）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、 ii）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（ただし鋼片の溶融温度は超えな
い）で、押圧を開始する方法、 iii）最初から鋼片同士を押圧し、接触部の加熱も同時
に行う方法 などいずれの方法でも良いが、とくにiii）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、
鋼片はまだ1000〜1100℃程度の高温状態にあるので、単
なる押圧だけでも各鋼片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、接合時間の短縮および加熱に
要する投入電力量の削減が期待できるからである。

なお上記の押圧処理は、鋼片端部の突き合わせ部を前後
に挟んで設けたピンチロールで容易に実施することがで
き、ここに押圧力は３〜5kg/mm²程度で充分である。

ここに加熱昇温時における各加熱領域の温度差を110℃
以内に限定したのは、前掲第９図ａに示したような両端
域の温度差と接合面の傾きとの関係を調査した結果によ
る。

第10図に、２個の交番磁界発生コイルの投入電力に差を
つけて加熱し、接合面の融け落ち防止のために、高温側
の接合面温度が1450℃に達した時点で加熱を停止し、つ
いで鋼片同士を押圧したときの、接合面両端の温度差と
接合後の接合面の傾きとの関係を調べた結果を示す。こ
こに接合面の傾き（θ）が0.3°を超えると、後行鋼片
の曲がりが大きくなって後行鋼片の後端部が仕上げ圧延
機の外にはみ出してしまい、圧延が不可能となる。

同図より明らかなように、両端部の温度差が110℃を超
えると接合面の傾きθが0.3°を超え、圧延の続行が不
可能となる。

それ故、この発明では、加熱領域の温度差につき、110
℃以内に限定したのである。

かくして第１発明に従えば、鋼片の接合に際し、接合部
両端域の変形抵抗の差によって接合面が傾いたり、高温
側の端域が融け落ちて接合部に隙間ができたりすること
がないので、板幅方向に均一な接合力が得られ、ひいて
は良好な接合面が得られるのである。

ところで発明者らの研究によれば、鋼片の接合に際して
は、先行、後行各鋼片の切断面全面を接合する必要はな
く、少なくとも両端域を所定の割合で接合すれば良いこ
とが判明した。

第５図に、接合代と仕上げ圧延における破断の有無との
関係について調べた結果を示す。

同図より明らかなように、接合代Ｗが鋼片幅Ｂに対し、
少なくとも両端域で0.1倍以上併せて0.2倍以上であれ
ば、その後の仕上げ圧延時に先、後鋼片の分離破断が生
じることはない。

第２発明は、上記の知見に立脚するもので、接合領域を
少なくとも各鋼片の幅方向両端域とし、各接触領域の間
にはギャップを設けることによって、電力投入の削減お
よび加熱時間の短縮を図ったものである。

第６図ａ〜ｇに、先行、後行各鋼片の後、先端部の好適
切断形状を示す。

第６図ａは後、先端部を同じ曲率で凹状に切断した場
合、同図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、同図ｃは一方は直線とし、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であ
り、さらに同図ｇは幅方向両端域に接合代をもうけ中央
域を切り欠いた場合である。以上の例はいずれも鋼片の
幅方向両端部のみを接触させ、中央域にギャップを設け
たものであるが、この発明における切断形状はこれだけ
に限るものではなく、同図ｅおよびｆに示すように両端
部および中央の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
も良い。

ここに先行、後行各鋼片の後、先端部の切断方法として
は、シャー、ガス溶断およ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。

さて第２発明ではまず、たとえば２枚の曲線刃を有する
ドラムシャーを用いて先行する鋼片の後端と後行する鋼
片の先端部とを、第７図ａに示したような後先端部がそ
れぞれ凹状となる形状に切断する。

ついで互いに凹状をした接合面を、接触状態で突き合わ
せ、この状態を保持したまま両端部のみを、２個の交番
磁界発生コイルによって温度差が110℃以内になるよう
に投入電流を制御しつつ、前述したｉ）,ii）,iii）の
いずれかの加熱、押圧方法により、鋼片同士を接合す
る。

すると高温部である両端部から変形が始まり、第７図ｂ
に示すように、接合領域が両端部から中央部へと次第に
拡大して、接合力が効果的に強化されるのである。

ここに接合部両端域は、加熱温度がほぼ等しくなるよう
に制御されているので、押圧に際し、両端域の変形抵抗
の差によって接合面が傾いたり、高温側の端域が融け落
ちて接合部に隙間ができるようなことはない。

以上、接触領域が接合面の両端域の場合について主に説
明したが、接触領域が両端域のほかにも中央部やその他
の位置にもある場合には、各接触領域の加熱が個別に独
立して制御できる個数の交番磁界発生コイルを適切な位
置に配置することが肝要である。

（作用） 第１発明に従えば、鋼片の接合に際し、接合部両端域の
変形抵抗の差によって接合面が傾いたり、高温側の端域
が融け落ちて接合部に隙間ができたりすることがないの
で、板幅方向に均一な接合力が得られ、ひいては良好な
接合面が得られる。

また第２発明によれば、実際に加熱を加えるのは接触部
のみでよく、従来のように鋼片幅方向全域を加熱する必
要がないので、従来よりも電力投入量や押圧荷重を低減
できるだけでなく、接合時間も短縮できる。従って加熱
を停止状態で行う場合には、ループ長は短くて済み、ま
た加熱を走間で行う場合には、短い走間距離で済む。し
かも、たとえばピンチロールで軽く押圧してやるだけで
所望の接合強度が得られるので煩雑な接合作業を必要と
することもない。

さらに第３発明に従い、押圧しながら同時に加熱も施す
加熱、押圧処理を採用すれば、加熱時間のより一層の短
縮ならびに投入電力量の削減が期待できる。

（実施例） 実施例１ 前掲第１図に示した仕上げ圧延機入側の搬送ラインにお
いて、次の要領で鋼片の接合を行った。

実験に用いた鋼片は、先行鋼片および後行鋼片とも、厚
み:30mm,幅:1000mmの粗圧延後の低炭素鋼シートバーで
ある。

さて先行シートバー1-aの後端部および後行シートバー1
-bの先端部をそれぞれ、シャー５によって長手方向に直
角に切断し、ついで両端部を接触状態で突き合わせたの
ち、両端部の温度を放射温度計12-a,12-bで測定しつ
つ、両者の温度差が110℃以内によるように交番磁界発
生コイル10,11（各コイル容量:1000kw）への投入電力を
制御しながら、1300℃まで加熱した。ちなみに加熱時間
は12秒間であった。ついでピンチロール3-bおよび3-cに
よって両者を面圧:3kg/mm²の力で５秒間押圧した。

かくして得られた接合面は鋼片の長手方向に垂直で、斜
めに傾くようなことはなく、また接合端域における融け
落ちもなかった。

なおその後、７スタンドタンデムミルで板厚:3mmまで圧
延したが、その途中で接合面が分離するようなことはな
く、良好な連続圧延を継続できた。

実施例２ 上記の実施例１において、加熱、押圧処理として、押圧
しつつ加熱する処理を採用したところ、加熱に要した時
間は、８秒間に短縮された。

実施例３ 上記した実施例１と同じく、前掲第１図に示した搬送ラ
インにおいて実験を行ったが、切断装置としては２枚の
曲線刃を有するドラムシャーを用いた。

さて先行シートバー1-aの後端部および後行シートバー1
-bの先端部をそれぞれ、ドラムシャー５によって、前掲
第６図ａに示すような円弧状に切断した。ここに各鋼片
切断面の曲率半径はいずれも20mとした。ついで両端部
を接触状態で突き合わせたのち、両端部の温度を放射温
度計12-a,12-bで測定しつつ、両者の温度差が110℃以内
になるように交番磁界発生コイル10,11（各コイル容量:
1000kw）への投入電力を制御しながら、1300℃まで加熱
した。ちなみに加熱時間は４秒間であった。ついでピン
チロール3-bおよび3-cによって両者を面圧:4kg/mm²の力
で５秒間押圧した。この押圧力により、接合代は0.2Bに
拡大した。

かくして得られた接合面も鋼片の長手方向に垂直で、斜
めに傾くようなことはなく、また接合端域における融け
落ちもなかった。

なおその後、７スタンドタンデムミルで板厚:3mmまで圧
延したが、やはりその途中で接合面が分離するようなこ
とはなく、良好な連続圧延を継続できた。

実施例４ 上記の実施例３において、加熱、押圧処理として、押圧
しつつ加熱する処理を採用したところ、加熱時間は、2.
4秒間に短縮された。

実施例５ 上記した実施例１と同じく、前掲第１図に示した仕上げ
圧延機入側の搬送ラインにおいて、鋼片を接合したが、
加熱装置としては２本のLPGの酸素富化バーナを用い
た。

さて先行シートバー1-aの後端部および後行シートバー1
-bの先端部をそれぞれ、シャー５によって長手方向に直
角に切断し、ついで両端部を接触状態で突き合わせたの
ち、両端部の温度を放射温度計12-a,12-bで測定しつ
つ、両者の温度差が110℃以内によるようにLPGバーナへ
のLPG量をコントロールバルブによって制御しながら、1
300℃まで加熱した。ちなみに加熱時間は20秒間であっ
た。ついでピンチロール3-bおよび3-cによって両者を面
圧:3kg/mm²の力で５秒間押圧した。

かくして得られた接合面は鋼片の長手方向に垂直で、斜
めに傾くようなことはなく、また接合端域における融け
落ちもなかった。

（発明の効果） かくして第１発明によれば、鋼片の接合に際し、板幅方
向に均一な接合力が得られ、ひいては良好な接合面が得
られるので、接合面が傾いたり、高温側の端域が融け落
ちて接合部に隙間ができたりすることがなく、従って安
定した連続圧延を実施できる。

さらに第２発明によれば、実際に加熱を加えるのは接触
部のみでよく、従来のように鋼片幅方向全域を加熱する
必要がないので、従来よりも電力投入量を低減できるだ
けでなく、接合温度までの加熱時間も短縮できる。

さらに第３発明によれば、接合時間のより一層の短縮を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に用いて好適な接合装置を組
み込んだ仕上げ圧延機の入側搬送ラインの模式図、 第２図は、この発明に従うトランスバース方式の誘導加
熱装置（分割型）の模式図、 第３図ａは、トランスバース方式によって誘発された渦
電流の流れを示した図、同図ｂは同方式によって加熱し
た場合における突き合わせ領域の温度分布を示した図、 第４図は、他のトランスバース方式誘導加熱装置（Ｃ
型）の模式図、 第５図は、接合代と仕上げ圧延における破断の有無との
関係を示す図、 第６図ａ〜ｇはそれぞれ、第２発明に従う先行、後行各
鋼片の後、先端部の好適切断形状を示す平面図、 第７図a,bはそれぞれ、第２発明に従う押圧処理前、後
における鋼片の端部形状の変化を示した図、 第８図は、従来のソレノイド型コイルを用いた誘導加熱
要領の説明図、 第９図a,bはそれぞれ、両端域の変形抵抗の差によって
接合面が傾いた状態および高温側の端域が融け落ちて接
合部に隙間ができた状態を示す模式図、 第10図は、接合面両端の温度差と接合後の接合面の傾き
θとの関係を示したグラフである。 1-a…先行鋼片、1-b…後続鋼片 ２…コイルボックス 3-a,3-b,3-c…ピンチロール ４…レベラー、５…切断装置 ６…接合装置、７…ルーパ ８…FSB、９…第１スタンド 10,11…交番磁界発生コイル 10-a,11-a…コア、10-b,11-b…コイル 10-c,11-c…電源、12-a,12-b…放射温度計

フロントページの続き (72)発明者 青木 富士男 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 秦野 直樹 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭63−90302（ＪＰ，Ａ)

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おいて、先行す
   る鋼片の後端部と後行する鋼片の先端部とを、接触状態
   で突き合わせ、ついで加熱、接合したのち、連続的に圧
   延を継続する熱間圧延において、 加熱手段を、上記の突き合わせ接触領域に沿って少なく
   とも２式配置し、かかる加熱手段によって加熱処理を行
   うに際し、 各加熱手段を個別に制御して、各加熱領域における温度
   差を110℃以内に抑制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】請求項１において、先行する鋼片の後端部
   と後行する鋼片の先端部との突き合わせ状態が、少なく
   とも各鋼片の幅方向両端域で接触する一方、各接触領域
   の間には空隙を有するものである熱間圧延における鋼片
   の接合方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、加熱、押圧処
   理が、押圧しながら加熱を行うものである熱間圧延にお
   ける鋼片の接合方法。