JPH09155572A

JPH09155572A - 熱間鋼材の接合方法及び接合装置並びに還元炎バーナ装置

Info

Publication number: JPH09155572A
Application number: JP31525795A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Mori; 俊博森; Koichi Sakamoto; 浩一坂本; Seiji Okada; 誠司岡田; Nobuhiro Tazoe; 信広田添
Original assignee: IHI Corp; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: IHI Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【解決手段】先行鋼材１の後端部裏面と後行鋼材６の
先端部表面を圧接するに際し、先行鋼材１は、プレスの
上金型５にセットした状態で、また後行鋼材６は、プレ
スの下金型７にセットした状態で、それぞれの圧接面
を、通常雰囲気下，還元雰囲気下，無酸化雰囲気下のい
ずれかにおいて、ショットブラストしてスケール除去を
行う。そして、その後、前記ショットブラストと同じ条
件下で圧接する。また、必要に応じて、還元炎バーナ装
置１７による還元雰囲気下でショットブラストするに際
し、それぞれの還元炎バーナ１７ｂの中心部よりショッ
ト玉を吹き付ける。【効果】装置全体が小型，軽量になるとともに、装置
内部での各構成要素の動作も少なく簡素になり、かつ、
金型の昇降ストロークを短くできるので、圧接に要する
時間がより短縮できる。また、脱スケールを還元雰囲気
又は無酸化性ガス雰囲気でカバーした場合には、圧接面
の再酸化が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の連続熱間圧
延ライン等において、ショットブラストと油圧プレスを
組み合わせて、熱間鋼材を接合する方法や装置並びにこ
れらの方法や装置に適用する還元炎バーナ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場では、省エネルギーや製品歩留
りの向上、並びに生産性の向上を目的として、工程の連
続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板
を製造する熱間圧延の連続化は重要な課題の一つとなっ
ている。

【０００３】ところで、従来の熱延鋼板においては、加
熱後のスラブを一枚ずつ粗圧延機と仕上げ圧延機に供給
して間欠的に圧延を行っていた。しかしながら、このよ
うな間欠圧延では、それ自体が非能率的なだけでなく、
特に被圧延材の板厚が薄い場合には、その先端が変形し
てガイドロールに突掛けたり、後端が圧延機を抜ける時
に絞り込まれて圧延ロールを損傷する事が多い。これら
のトラブルが発生すると、圧延ラインを停止して補修や
ロール交換を行う事を余儀なくされる。このようなトラ
ブルを防止するには圧延速度を遅くしなければならず、
圧延の能率は一層低下する。

【０００４】また、熱延鋼板の先端及び後端では、中央
部に比べて圧延速度のバランスが崩れ、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。さらに、
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り、後端では逆に板幅中央部が窪
むフィッシュテイルという現象が起きる。その外、先端
が圧延ロールに噛み込む時や、ダウンコイラーへの巻き
取り開始時に急激な張力の上昇があり板幅が狭くなると
いう問題もある。このように、仕上げ圧延後の鋼板の先
端及び後端は、製品として不良部分になるから、その部
分は切り捨てなければならず、生産歩留りの低下が大き
い。

【０００５】上記したような問題点を解消するために、
近年、粗圧延機と仕上げ圧延機の間で、先行する粗圧延
済みの鋼板（以下、「先行鋼材」という）と、後続する
粗圧延済みの鋼板（以下、「後行鋼材」という）を接合
し、仕上げ圧延を連続的に行う方法が提案されている。
この場合の接合は、スケールを除去（脱スケール）した
鋼材の端部を重ね合わせて圧接することによって行うの
が最も実際的である。

【０００６】この方法として、直火還元炎による還元炎
雰囲気下で熱間鋼材の端部を重ね合わせ、または、突き
合わせて圧接する方法で、圧接前に同じく還元炎雰囲気
下で回転切削工具を用いて脱スケールを行う方法を、本
出願人のうちの一名は特開平６−３３５７８５号で提案
している。

【０００７】以下、特開平６−３３５７８５号で提案し
た熱間鋼材の接合方法を、図４を用いて説明する。搬送
テーブル上を送られてきた先行鋼材１は、その後端が所
定の位置にきた時点で停止され、クランプ装置２でクラ
ンプされる。その後、先行鋼材１用のテーブルローラ３
と還元炎バーナ４を共に所定位値まで上昇させ、プレス
の上金型５に先行鋼材１の後端を接触させる。次に、搬
送テーブル上を送られてきた後行鋼材６は、その先端が
前記上昇させた先行鋼材１の後端部に一定の間隔をもっ
て重なり合う位置、すなわち、定位値に固定された下金
型７のところにきた時点で停止され、クランプ装置８で
クランプされる。

【０００８】上記した状態で、回転切削工具９を先行鋼
材１と後行鋼材６の間に挿入し、予め着火してある還元
炎バーナ４，１０の還元炎雰囲気内で先行鋼材１の後端
部裏面側と後行鋼材６の先端部表面側を研削して脱スケ
ールを行う。脱スケール終了後は、回転切削工具９を取
り出し、上金型５を降下させて、上下の金型５，７で先
行鋼材１の後端部と後行鋼材６の先端部を還元炎雰囲気
下で圧接し、圧接後は還元炎バーナ４，１０を消火す
る。以上の作業は、仕上げ圧延中に実施する、すなわ
ち、鋼材が６０ｍ／min で搬送されている状態で、鋼材
とともに接合装置を移動させながら行うので、極力短時
間で圧接を終了する必要がある。

【０００９】なお、上金型５の降下時、テーブルローラ
３は上金型５と同時に降下してくる。また、上下の金型
５，７で先行鋼材１の後端部と後行鋼材６の先端部を圧
接する前、あるいは圧接を開始し始めるとクランプ装置
２，８によるクランプを解除し、鋼材の延びに対処す
る。圧接が終了すると、接合装置は作業開始位置まで後
退し、次の鋼材の接合まで待機する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平６−３３５７８５号で提案した発明では、熱間鋼材
の接合面の脱スケールや研削を回転切削工具を用いて行
っており、還元雰囲気下で脱スケールを行う時に、鋼材
の幅をカバーできるだけの多数の切削バイトを必要とす
るので、多くのバイトが必要であり、また、バイトの痛
みによってバイトを定期的に交換する必要がある。加え
て、このバイトの交換は生産ラインを止めて行わなけれ
ばならないので、生産性を阻害するという問題もある。

【００１１】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、生産性阻害の原因になる回転切削
工具を用いないで、脱スケールや必要に応じて研削を行
い、接合する方法及び装置、並びに還元炎バーナ装置を
提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の熱間鋼材の接合方法は、先行の熱間鋼
材の後端部裏面と後行の熱間鋼材の先端部表面を圧接す
るに際し、先行の熱間鋼材は、プレスの上金型にセット
した状態で、また後行の熱間鋼材は、プレスの下金型に
セットした状態で、それぞれの圧接面を、通常雰囲気
下，還元雰囲気下，無酸化雰囲気下のいずれかにおい
て、ショットブラストしてスケール除去や必要に応じて
鋼材の研削を行い、その後前記ショットブラストと同じ
条件下で圧接することとしているのであり、必要に応じ
て、還元炎バーナ装置による還元雰囲気下でショットブ
ラストするに際し、それぞれの還元炎バーナの中心部よ
りショット玉を吹き付けることとしているのである。

【００１３】また、本発明の熱間鋼材の接合装置は、先
行の熱間鋼材の後端部裏面と後行の熱間鋼材の先端部表
面を圧接する装置であって、先行の熱間鋼材の後端部を
クランプする装置と、後行の熱間鋼材の先端部をクラン
プする装置と、前記クランプした先行の熱間鋼材を所定
量上昇させる昇降装置と、これらクランプ装置と昇降装
置によって上下段違い状に平行に保持された熱間鋼材の
前記圧接面に対してそれぞれショットブラストを行う装
置と、これら装置によってショットブラストを行う範囲
を、必要に応じて還元雰囲気となす還元炎バーナ装置、
或いは必要に応じて無酸化雰囲気となす遮蔽カバー及び
この遮蔽カバーに連通する無酸化性ガス配管と、前記シ
ョットブラスト後に先行の熱間鋼材の後端部裏面と後行
の熱間鋼材の先端部表面を圧接するプレス装置を具備さ
せているのである。

【００１４】また、本発明の還元炎バーナ装置は、前記
した本発明の熱間鋼材の接合方法に適用するために、シ
ョットブラスト装置の投射ノズルの外周に、これと同心
状に還元炎バーナを設けた構成としているのである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の熱間鋼材の接合装置は、
先行の熱間鋼材の後端部をクランプする、例えば先行の
熱間鋼材の表裏面を挟んで対向配置された対をなすシリ
ンダ装置のそれぞれのロッド端にクランプ治具を備えた
クランプ装置と、後行の熱間鋼材の先端部をクランプす
る前記と同様の構成のクランプ装置と、前記クランプし
た先行の熱間鋼材を所定量上昇させる昇降装置と、これ
らクランプ装置と昇降装置によって上下段違い状に平行
に保持された熱間鋼材の前記圧接面に対してそれぞれシ
ョットブラストを行う装置と、これら装置によってショ
ットブラストを行う範囲を、必要に応じて還元雰囲気と
なす還元炎バーナ装置、或いは必要に応じて無酸化雰囲
気となすべく、後述するプレス装置の上下の金型に取り
付けられた遮蔽カバー及びこの遮蔽カバーに連通する無
酸化性ガス配管と、前記ショットブラスト後に先行の熱
間鋼材の後端部裏面と後行の熱間鋼材の先端部表面を圧
接するプレス装置を具備させた構成である。

【００１６】また、必要時に、前記した本発明の熱間鋼
材の接合装置の構成要素となる本発明の還元炎バーナ装
置としては、ショットブラスト装置の投射ノズルの外周
に、これと同心状に還元炎バーナを設けた構成のものを
採用するのが好適である。

【００１７】また、本発明の熱間鋼材の接合方法は、前
記した本発明の熱間鋼材の接合装置を用いて行うもの
で、先行の熱間鋼材の後端部裏面と後行の熱間鋼材の先
端部表面を圧接するに際し、先行の熱間鋼材はプレスの
上金型に、また後行の熱間鋼材はプレスの下金型に、そ
れぞれクランプ装置によってセットした状態で、それぞ
れの圧接面を、通常雰囲気下，還元雰囲気下，無酸化雰
囲気下のいずれかにおいて、ショットブラストしてスケ
ール除去や必要に応じて鋼材の研削を行う。そして、脱
スケール後は、前記ショットブラストと同じ条件下、す
なわち、通常雰囲気下，還元雰囲気下，無酸化雰囲気下
のいずれかで圧接することで熱間鋼材を接合するのであ
る。そして、必要に応じて、還元炎バーナ装置による還
元雰囲気下でショットブラストするに際しては、それぞ
れの還元炎バーナの中心部よりショット玉を吹き付ける
のである。

【００１８】ところで、本発明に使用するショットブラ
スト装置は、ガスによる射出方式のものに限らず、イン
ペラーブラストのように遠心力投射方式のものでもよ
い。この遠心力投射方式であれば、余分なガスを使用し
ないため、還元炎と組み合わせた場合には、還元炎を乱
さないので効果的に圧接できる。一方、ガスによる射出
方式の場合には、N₂ガスか圧縮空気を使用するのが最適
であった。また、ショットブラスト用のショット玉は、
通常使用されている鋼球でもよいが、窒化硅素，ジルコ
ニア，アルミナ等のセラミックス耐火物のショット玉を
使用すれば、高温での硬度も十分で、使用後、ショット
玉を回収する際にマグネットで選別でき、コストの低減
が図れる。また、投射ノズルの数は特に限定しないが、
１本の場合には鋼材の幅方向に投射ノズルを移動させつ
つショットブラストを実施し、また、２本の場合には、
幅方向の両端から投射ノズルを中心に向けて移動させれ
ばよい。

【００１９】また、本発明のうち、還元炎バーナ装置を
使用するものでは、還元炎バーナ装置はその還元炎が鋼
材の圧接部分をカバーするように配置することは言うま
でもない。

【００２０】すなわち、本発明では、鋼材の脱スケール
や研削をショットブラストを使用することによって行う
ので、プレス装置の金型の昇降ストロークが短くてす
み、還元炎の効果も向上して確実な圧接が可能となる。
また、還元炎バーナの中心部よりショット玉を吹き付け
る場合には、還元炎バーナの点火と同時に熱間鋼材の圧
接部全域にショットブラストが実施できるので、前記金
型の昇降ストロークが短くてすむのと合わせて、圧接に
要する時間が短くてすみ、鋼材の連続圧延中に実施する
本発明にとっては、非常に効果的である。

【００２１】

【実施例】以下、図１〜図３に示す本発明の熱間鋼材の
接合装置及び還元炎バーナ装置の一実施例を使用して、
本発明に係る熱間鋼材の接合方法を実施する場合につい
て説明する。図１は本発明の熱間鋼材の接合装置の第１
実施例を示す概略説明図、図２は本発明の熱間鋼材の接
合装置の第２実施例を示す概略説明図、図３は本発明の
還元炎バーナ装置の一実施例を示す概略説明図である。
なお、図１〜図３において、図４と同一番号は同一部分
あるいは相当部分を示し、詳細な説明を省略する。

【００２２】図１及び図２において、１１は先行鋼材１
の後端部裏面の圧接面をショットブラストする投射ノズ
ル、１２は後行鋼材６の先端部表面の圧接面をショット
ブラストする投射ノズルであり、従来の回転切削工具に
代わるものである。

【００２３】そして、図１に示す第１実施例では、前記
圧接面を還元炎バーナ４，１０を着火して得た還元炎雰
囲気でカバーしつつ、前記投射ノズル１１，１２を鋼材
の幅方向に端から端まで移動させて、例えばアルミナの
ショット玉を投射し、脱スケールするのである。

【００２４】また、図２に示す第２実施例では、プレス
装置の上下の金型５，７にそれぞれ遮蔽カバー１３，１
４を設置し、これら遮蔽カバーに連通する、N₂やCO₂等
の無酸化性ガス配管１５，１６から遮蔽カバー１３，１
４内に、例えばN₂ガスを供給して無酸化性ガス雰囲気と
なした状態で、前記投射ノズル１１，１２を鋼材の幅方
向に端から端まで移動させて、例えばアルミナのショッ
ト玉を投射し、脱スケールするのである。

【００２５】図３は図１に示す第１実施例の投射ノズル
１１，１２及び還元炎バーナ４，１０に代えて設置する
還元炎バーナ装置１７の概略構成を示したものであり、
ショットブラスト装置１７ａの投射ノズル１７ａａの外
周に、これと同心状に、例えばLPG ガスとO₂ガスを使用
した還元炎バーナ１７ｂを設け、還元雰囲気の中にショ
ット玉を投射するようにした構成である。なお、図３中
の１７ａｂはショット玉の圧送タンク、１７ａｃは圧送
タンク１７ａｂに供給する例えばN₂ガスの加圧配管、１
７ａｄはブースタ配管、１７ａｅは圧送タンク１７ａｂ
からショット玉を圧送するショットブラスト配管を示
す。

【００２６】図１に示す第１実施例の投射ノズル１１，
１２及び還元炎バーナ４，１０に代えて、このような還
元炎バーナ装置１７を適用した場合には、還元炎と同時
にショットブラストも実施できるので、非常に短時間に
脱スケールが行える。

【００２７】次に、本発明の熱間鋼材の接合方法につい
て説明する。本発明の熱間鋼材の接合方法は、例えば図
１や図２に示した本発明の熱間鋼材の接合装置を用いて
行うもので、以下のようにして行う。搬送テーブル上を
送られてきた先行鋼材１を、その後端が所定の位置にき
た時点で停止させ、クランプ装置２でクランプする。そ
の後、図１に示す第１実施例にあっては、先行鋼材１用
のテーブルローラ３と還元炎バーナ４並びに投射ノズル
１１を、また図２に示す第２実施例にあっては、先行鋼
材１用のテーブルローラ３と投射ノズル１１を共に所定
位値まで上昇させ、プレスの上金型５に先行鋼材１の後
端を接触させる。次に、搬送テーブル上を送られてきた
後行鋼材６を、その先端が前記上昇した先行鋼材１の後
端部に一定の間隔をもって重なり合う位置、すなわち、
定位値に固定された下金型７のところにきた時点で停止
させ、クランプ装置８でクランプする。

【００２８】次に、図１に示す第１実施例では、前記上
昇させた還元炎バーナ４と予め所定位置に配置している
還元炎バーナ１０に着火し、先行鋼材１の後端部裏面側
と後行鋼材６の先端部表面側の圧接部分近傍を還元炎雰
囲気となす。また、図２に示す第２実施例では、無酸化
性ガス配管１５，１６から遮蔽カバー１３，１４内に無
酸化性ガスを供給し、前記圧接部分近傍を無酸化性ガス
雰囲気となす。そして、その還元炎雰囲気又は無酸化性
ガス雰囲気内で前記圧接部分にそれぞれの投射ノズル１
１，１２からショット玉を投射して脱スケールを行う。

【００２９】脱スケール終了後は、テーブルローラ３及
び上金型５を降下させて、上下の金型５，７で先行鋼材
１の後端部と後行鋼材６の先端部を圧接する。この時、
上下の金型５，７で先行鋼材１の後端部と後行鋼材６の
先端部を圧接する前、あるいは圧接を開始し始めるとク
ランプ装置２，８によるクランプを解除し、鋼材の延び
に対処する。圧接が終了すると、図１に示す第１実施例
では還元炎バーナ４，１０を消火し、また、図２に示す
第２実施例では無酸化性ガス配管１５，１６からの無酸
化性ガスの供給を停止し、その後、接合装置を作業開始
位置まで後退させ、次の鋼材の接合まで待機させる。

【００３０】なお、本実施例では、還元炎雰囲気または
無酸化性雰囲気で、脱スケール及び圧接を行うものにつ
いて説明したが、通常雰囲気の下で脱スケール及び圧接
を行ってもよいことは言うまでもない。また、還元炎雰
囲気で脱スケール及び圧接を行うに際し、図１に示す投
射ノズル１１，１２及び還元炎バーナ４，１０に代え
て、図３に示す還元炎バーナ装置を使用し、それぞれの
還元炎バーナの中心部よりショット玉を吹き付けて脱ス
ケールしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置全体が小型，軽量になるとともに、装置内部での各
構成要素の動作も少なく簡素になり、かつ、金型の昇降
ストロークを短くできるので、圧接に要する時間がより
短縮できる。また、脱スケールを還元雰囲気又は無酸化
性ガス雰囲気でカバーした場合には、圧接面の再酸化が
防止される。また、請求項４の還元炎バーナ装置を使用
した場合には、還元雰囲気の確保と脱スケールを同時に
行えるので、さらに接合時間が短縮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱間鋼材の接合装置の第１実施例を示
す概略説明図である。

【図２】本発明の熱間鋼材の接合装置の第２実施例を示
す概略説明図である。

【図３】本発明の還元炎バーナ装置の一実施例を示す概
略説明図である。

【図４】特開平６−３３５７８５号で提案した熱間鋼材
の接合方法の概略説明図である。

【符号の説明】

１先行鋼材２クランプ装置４還元炎バーナ５上金型６後行鋼材７下金型８クランプ装置１０還元炎バーナ１１投射ノズル１２投射ノズル１３遮蔽カバー１４遮蔽カバー１５無酸化性ガス配管１６無酸化性ガス配管１７還元炎バーナ装置１７ａａ投射ノズル１７ｂ還元炎バーナ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２４Ｃ 1/00 Ｂ２４Ｃ 1/00 Ｚ (72)発明者岡田誠司大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者田添信広神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリングセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先行の熱間鋼材の後端部裏面と後行の熱
間鋼材の先端部表面を圧接するに際し、先行の熱間鋼材
は、プレスの上金型にセットした状態で、また後行の熱
間鋼材は、プレスの下金型にセットした状態で、それぞ
れの圧接面を、通常雰囲気下，還元雰囲気下，無酸化雰
囲気下のいずれかにおいて、ショットブラストしてスケ
ール除去や必要に応じて鋼材の研削を行い、その後前記
ショットブラストと同じ条件下で圧接することを特徴と
する熱間鋼材の接合方法。
【請求項２】先行の熱間鋼材の後端部裏面と後行の熱
間鋼材の先端部表面を圧接する装置であって、先行の熱
間鋼材の後端部をクランプする装置と、後行の熱間鋼材
の先端部をクランプする装置と、前記クランプした先行
の熱間鋼材を所定量上昇させる昇降装置と、これらクラ
ンプ装置と昇降装置によって上下段違い状に平行に保持
された熱間鋼材の前記圧接面に対してそれぞれショット
ブラストを行う装置と、これら装置によってショットブ
ラストを行う範囲を、必要に応じて還元雰囲気となす還
元炎バーナ装置、或いは必要に応じて無酸化雰囲気とな
す遮蔽カバー及びこの遮蔽カバーに連通する無酸化性ガ
ス配管と、前記ショットブラスト後に先行の熱間鋼材の
後端部裏面と後行の熱間鋼材の先端部表面を圧接するプ
レス装置を具備したことを特徴とする熱間鋼材の接合装
置。
【請求項３】還元炎バーナ装置による還元雰囲気下で
ショットブラストする請求項１記載の熱間鋼材の接合方
法において、それぞれの還元炎バーナの中心部よりショ
ット玉を吹き付けることを特徴とする熱間鋼材の接合方
法。
【請求項４】請求項３記載の熱間鋼材の接合方法に適
用する還元炎バーナ装置であって、ショットブラスト装
置の投射ノズルの外周に、これと同心状に還元炎バーナ
を設けたことを特徴とする還元炎バーナ装置。