JPH09174107A

JPH09174107A - 熱間鋼材の連続圧延方法

Info

Publication number: JPH09174107A
Application number: JP33926195A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Nakamura; ▲隆▼彰中村; Seiji Arisumi; 誠治有墨; Daiki Kato; 大樹加藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】完全連続化において仕上げ圧延−巻取りまで
破断することなく通板可能な接合方法を提供する。【解決手段】完全連続化を狙ったバー接合において、
接合するバーの幅方向端面を間断的周期として、溶接部
間の長さが、１mm〜４０mm、巾方向の溶接比率が間断的
に２０％以上で、間断的に連続して全断面の７％以上を
接合し、その後の圧延によって圧着させる。このとき更
に接合強度を高めるために、実質接合可能厚、溶接後圧
延までの時間、初期圧下率、パスライン高さを規制する
ことにより粗バーを効果的に接合することができ、接合
強度が増加して接合部の破断なく完全連続圧延が可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延分野にお
いて、熱間鋼材を複数本つなぎあわせて、熱間圧延を破
断なく連続的に行うための圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱延ラインでは、スラブを１本ず
つ加熱−粗圧延−仕上げ圧延を行っていたが、この方法
では、圧延される材料の先端・後端部分の熱延時の温度
制御や冷却制御が困難なため、材質不良や疵発生をおこ
し易く、歩留まりの低下を招いていた。そこで近年で
は、この問題の解決のため、仕上げ圧延の前で、粗圧延
した熱間鋼板（以下粗バーと称す）を溶接して接合し、
数本から数十本をまとめて連続的に圧延を行う方式が採
用されるようになってきた。

【０００３】この粗バーの接合方法としては、各種の提
案がなされており、例えば、特開平４−２８８９０６号
公報、特開平５−１０４１０７号公報では両端部を接触
させ、断面は幅両端部より幅中央部が厚くなるバー端面
形状を圧延する方法を提案している。また、特公平４−
６４４１号公報では接合端面を厚さ方向にポンチにより
プレスして薄くし、接合厚を減らす試みがなされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平４
−２８８９０６号公報、特開平５−１０４１０７号公報
に記載の圧延によって接合する方法では、高温で生成し
たスケールが接合しようとする幅中央部に多量存在する
ため、この状態で圧着するためには初期圧延の接触面の
押しつけ力が不十分で接合不良が発生する。

【０００５】また、特公平４−６４４１号公報で示され
るごとく、プレスによって厚みを減少させると、プレス
後に端面で膨れが生じるため、接合する両端面を突き合
わせると、端面の接触が悪くなり、接合面積が小さくな
りすぎるため、結局その膨れ部をさらにシャーで切断す
る必要が生じて、その切断時間分端面温度が低下してし
まうため、その温度を補償のための保温、加熱する装置
が必要となる。

【０００６】本発明は上記の問題を解決し、初期圧延に
よる圧着を十分に活用するための端面の接合方法、およ
び初期圧延の条件を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の手段は、熱間圧延鋼板の先行材の後端部の切
断面と後行材の先端部の切断面を接合した後、連続的に
圧延を行う方法において、接合する鋼板の幅方向端部を
間断的に全幅断面の７％〜６０％を接合し、その後圧延
を行うものであり、更に、前記間断的な周期として、隣
合う溶接部間の長さは１mm〜４０mmとし、巾方向の溶接
比率を間断的に２０％以上とし、また、先行粗バーと後
行粗バーの接合する断面の上部または下部もしくは両方
を開口状態にし、開口部の接触部厚みを粗バーの厚さの
３０〜８０％とすること、溶接後３秒以上９０秒以内に
圧延を開始すること、溶接後の初期圧下率を３５〜７０
％とすること、粗バーの溶接後、仕上げ圧延終了まで、
接合部の位置をパスラインから５００mm以内に保持する
ことによって、接合部の強度を更に高めて連続的な圧延
をすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】粗バーの接合で重要な点は、接合
部分が、仕上げ圧延から巻き取るまでの間で破断を起こ
さないことである。ここではスタンド間、コイラーまで
の間で張力が設定されるため、接合部は圧延を繰り返し
ながらも、張力以上の接合部強度を確保する必要があ
る。設定される最大張力はミルにより、異なるが２〜４
kgf ／mm ²程度、また、１１００℃程度の鋼材の熱間引
張強度は、引張速度によって異なるが４〜８kgf ／mm²
程度であり、概算検討では、最も厳しい条件下（極薄材
圧延時の仕上げ後段張力が最も高く、必要とする強度も
大）で接合する粗バー断面の５０％以上の接合が必要と
なる。

【０００９】一方、熱間圧延工程の粗バーの接合におい
ては、粗バーをオンライン上で限られた時間内で接合を
終了させる必要がある。その理由は、以下の通りであ
る。（１）連続的に仕上げ圧延を続けるため、接合する粗バ
ーは移動しながらの接合となり、仕上げ開始前に接合を
終了させるため時間的制約がある。（２）（１）の移動速度が遅いと、仕上げ圧延温度が低
下してしまい、所定の材質が得られなくなる。このた
め、温度確保のため早急な接合が必要である。

【００１０】このため、接合時間、温度確保の点で効率
的な接合が必要である。以下にこれを達成するために工
程順に必要な項目を説明する。（１）まず、接合する先行、後行の各粗バーの端面につ
いては、突き合わせたときに接合可能な面にしておく必
要がある。このため、接合の前に両端面をシャーなどの
切断によって揃える必要がある。先行、後行バーの突き
合わせではできるだけ接触部を増やすために切断線は圧
延方向に対して直角にするほうがよい。

【００１１】接合可能面積は、（両端部を突き合わせた
ときに接触する部分および突き合わせ時には若干隙間
（３mm以内）があっても、接合によって十分接触する可
能性を有する部分を意味する）接合率をかせぐために出
来る限り広い方が好ましい。また、必要な接合強度は、
仕上げ圧延における張力によって決まり、接合部強度は
この張力以上が必要である。張力は仕上げ圧延の後半ほ
ど高くなる。

【００１２】更に、本発明者らは、突き合わせ時の端部
長手方向の形状の影響について調査を行った。その結
果、端部開先形状が初期圧延（仕上げ圧延１パス目）後
の接合比率に大きな影響を及ぼすことが明らかになっ
た。その説明のため、図１に開口部の例を示す。開先の
開口部の角度が広い場合は、圧延時に開口深さ分だけ圧
下されないため、実質的な圧延後の接合率は、接触厚ｔ
に対する接合深さｄの比率となる。このため、接合によ
る接合深さが一定で有れば、開口部が深いほど圧延後の
接合率が高くなる。この方法では、接合強度を確保しな
がら初期溶接面積を減らすことが可能である。この開口
部深さは、浅いと接合面積減少の効果がなくなり、深い
と接合強度の確保が困難になるため適度の範囲が存在す
る。本発明者らの調査の結果、有効な開口部接触厚みは
バー厚の３０〜８０％であった。

【００１３】（２）次に、接合の条件について記す。粗
バー端面を全幅全厚接合するには、現在の接合方法によ
る接合速度は不十分である。最も出力が高いレーザーを
用いた場合でも、バー厚２５mmの接合速度は４cm／秒程
度であり、２ｍ幅の鋼板の接合には５０秒が必要になる
が、時間的制約、温度低下ともに問題である。接合速度
を早めると、接合深さは浅くなる。バー接合を短時間に
行うためには、浅い接合深さでも十分接合強度を確保で
きることが重要である。

【００１４】本発明者らは、課題をこの点に集中して様
々の断面接合状態を作りだし、圧延による圧着効果を調
査した。その結果、図２に示すように間断的に連続して
巾方向全幅を接合すると、圧延によって接合部面積が広
がっていき圧着力が増加することが明らかになった。こ
の間断の周期として、隣合う接合部間（即ち接合部と接
合部の間にある未接合部Ｐ）の長さは、１mm〜４０mm以
内であること、また、図３に示す様に、巾方向の接合比
率（鋼板全幅Ｗに対する各接合部幅方向の合計長さ（Ｗ
₁＋Ｗ₂＋・・・＋Ｗ₈)の比率）ηが間断的に２０％以
上であること、全断面の接合比率（鋼板断面積ｔ₀×Ｗ
に対する各接合部面積の合計Ｓ₁＋Ｓ₂＋・・・＋Ｓ₈
の比率）θが７％〜６０％であることによって接合後の
圧着が進み、バー接合材が破断なく通板することができ
た。この理由は明かではないが、間断的な接合部の周囲
が拘束されない状態のため圧延の進行にともなって、接
合部面積（Ｓ₁＋Ｓ₂＋・・・＋Ｓ₈)が広がっていき、
接合部比率を高めるものと思われる。一方、未接合部が
長すぎると圧延が進んでも連続した接合部にならず破断
をおこすようになる。

【００１５】全断面積に占める接合部割合が７％未満で
は初期接合強度が弱すぎるため、初期圧延の前あるいは
初期圧延噛み込み時に破断をおこすため、７％を下限と
した。また、接合時の接合可能断面は、接合前のシャー
切断等による変形で減少しており、さらに接合による溶
け落ちを防止するため全断面を接合する事は難しい。こ
れらが可能である範囲として上限を６０％とした。

【００１６】間断的接合方法は、端面切断時に鋸刃状と
して突き合わせ、接触部を接合する方法などもあるが、
レーザーなどビーム径が小さい場合は、レーザービーム
を接合ラインに対して波状に振動させながら接合を進め
る方法がある。この方法は、接合部狙い精度を高める必
要がなく、効率的かつ経済的接合方法となる。接合後圧
延までは、接合部は溶融〜凝固の状態である。溶融状態
では強度確保ができないため、直ちに圧延することはで
きない。しかし、溶接後約１秒で凝固し、３秒後には強
度を確保できるようになった。接合−凝固後は、仕上げ
温度確保の観点からできるだけ早く圧延したほうがよ
く、圧延までの時間が９０秒を超えると温度低下により
材質を劣化させてしまう。

【００１７】（３）接合後の初期圧下条件は、圧着に対
して重要である。まずロール径、圧下率は、開口部との
関係で圧延後の接合部比率に影響する。ロール径が大き
くなるほど接触弧長が長くなるため先行材の押しつけ力
を後行材が受け易くなり、圧着しやすい。また、ロール
径が小さいと開口部への力は開先を広げる方向に働くた
め、接合部を引き裂くことになる。これより、ロール径
は大きいほどよい。

【００１８】ロール径を大きくしても、板厚が薄いと接
触弧長は短くなる。従って、接触弧長が長くなるバー厚
が厚いうち、すなわち初期圧下の時に３５％以上の大き
な圧下を加えることが圧着に対して有効になる。しか
し、１パスの圧下率には限界があるため、初期圧下率上
限は７０％とした。また、圧延によって、圧着された接
触界面は、曲げ力に対して弱いため、圧延中はできるだ
けパスライン上にあることが好ましい。５．５ｍの圧延
スタンド間での曲げの影響について調査した結果、パス
ラインから５００mmの高さまでの範囲に制御すれば曲げ
の影響なく通板することが確認できた。しかし、これを
こえるとスタンド間での破断などのトラブルが発生し
た。これより、圧延中の接合部の高さ制限を５００mmと
した。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに説明
する。鋼材は、表１に示す３鋼種を用いた。

【００２０】

【表１】

【００２１】バー厚２５〜４０mmの材料をシャー切断条
件を変えて切断し、突き合わせてレーザー溶接を行っ
た。レーザー溶接では、圧延方向にレーザービームを振
動させながら巾方向にレーザーを移動させ、間断的な接
合部を作った。この時、振動の周期や速度を変化させる
ことに様々な状態の接合部／未接合部状態にした。接合
した材料は圧延までの時間、接合後最初の圧下率、圧下
温度を変えて圧延し、７パスの仕上げ通板を行った。仕
上げ圧延の各スタンド間は５．５ｍであり、この間で上
下するルーパーの高さから、仕上げ圧延間で得られるパ
スライン上の最大高さを測定した。以上の実施例につい
て、巻取りまでの間での破断の有無を評価した。

【００２２】表２に試験条件と結果を示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】ＮＯ１，４，５，８，１１〜１５で示すよ
うに本発明条件内で実施すれば、鋼種を変えても破断な
く通板可能で耳割れ発生も認められなかった。本発明条
件から外れたＮＯ２，３，６，７，９，１０は比較例で
あり、ＮＯ２は未接合部の巾ピッチが長く、ＮＯ３は断
面接合率が低く、ＮＯ６は巾方向の接合比率が低く、い
ずれも圧延後の圧着が不十分であり破断した。また、Ｎ
Ｏ７は接合後圧延までの時間が長くスケール及び温度低
下の影響のため、ＮＯ９は初期圧下率が低いために圧着
が不十分となり、ＮＯ１０は、パスライン上の最大高さ
が高く圧延後に接合部に曲げ力がかかり圧着する部分が
剥離してしまい、いずれも圧延中に破断をおこした。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば粗バーを
効果的に接合して圧延することができ、接合部の破断な
く完全連続圧延が可能である。従って熱延鋼板の製造に
おける歩留まりを向上でき、経済効果が非常に高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、接合時の開口例を示した図である。

【図２】図２は巾方向断面接合状態の例を示す図であ
る。

【図３】図３は破断防止に必要な接合条件を示した図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延鋼板の先行材の後端部の切断面
と後行材の先端部の切断面を接合した後、連続的に圧延
を行う方法において、接合する鋼板の幅方向端部を間断
的に全幅断面の７％〜６０％を接合し、その後圧延を行
うことを特徴とする熱間鋼材の連続圧延方法。
【請求項２】間断的な接合部の周期として、溶接部間
の幅方向長さが、１mm〜４０mm、巾方向の溶接比率が間
断的に２０％以上であることを特徴とする請求項１記載
の熱間鋼材の連続圧延方法。
【請求項３】熱間鋼材の接合する断面の上部または下
部もしくは両方を開口状態にし、開口部の接触部の厚み
が前記熱間鋼材の板厚の３０〜８０％であることを特徴
とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の熱間
鋼材の連続圧延方法。
【請求項４】上記記載の接合を終了した後３秒〜９０
秒で圧延を開始することを特徴とする請求項１，請求項
２および請求項３のいずれかに記載の熱間鋼材の連続圧
延方法。
【請求項５】接合後の初期圧下率を３５〜７０％とす
ることを特徴とする、請求項１，請求項２，請求項３お
よび請求項４のいずれかに記載の熱間鋼材の連続圧延方
法。
【請求項６】前記熱間鋼材の溶接後、圧延終了までの
間、接合部の位置をパスラインから５００mm以内の高さ
範囲に抑制することを特徴とする請求項１，請求項２，
請求項３，請求項４および請求項５のいずれかに記載の
熱間鋼材の連続圧延方法。