JPH09225503A

JPH09225503A - 金属帯の圧延方法

Info

Publication number: JPH09225503A
Application number: JP3931396A
Authority: JP
Inventors: Hajime Tanaka; 一田中
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】接合部の強度を高めることと、圧延時のロー
ルバイト部での応力集中を軽減することで圧延時の接合
部の実質強度を高め、圧延中の金属帯の破断防止を図
る。【解決手段】先行する金属帯１の後端部と後行する金
属帯２の先端部との接合部３の断面積を、相対する金属
帯の長て方向に直交する断面積以上の断面とした後に接
合し、次いで圧延をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯の圧延方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属帯の圧延では金属帯相互をフラッシ
ュバット溶接等により接合して連続圧延を行う。接合部
は金属帯の母材部と同じ加工性（変形抵抗など）があ
り、かつ接続強度が充分あり、更に、板厚、板幅または
材質等が変化したときであっても圧延機での荷重、張力
が急変しないことが望ましい。

【０００３】従来の金属帯の接合部は長手方向と直交す
る板幅方向に形成されており、接合後の圧延中に０．５
％程度の接合部の破断が発生している。

【０００４】圧延に際しては、金属帯相互の板厚差、材
質等の接合制約を勘案して圧延サイクル計画を制約しな
がら破断対策を行っている。

【０００５】また、接合部の圧延時の荷重、張力を減ら
して破断を減少させるために接合部を厚く圧延する方
法、あるいは、接合部を低速で圧延する（圧延張力を高
めることになり破断はますます増加するが、低速で圧延
するために設備損傷は軽減でき大設備故障となるのを防
止できる。）方法、が実施されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の技術で
は、金属帯間で接合出来る対象材が限定されるので、金
属帯の圧延可能な頻度が少なくなり生産工期が長くな
る。

【０００７】また、板厚不良部が発生し歩留りが低下し
たり、あるいは、圧延能率は低下する等の問題がある。

【０００８】特に、近年の冷間圧延は、接合部で接続し
てロール組み替えなど設備停止をするまで連続して圧延
を続ける完全連続圧延が採用されている。

【０００９】また、商品の多様化、小ロット化の為に、
被圧延材料である金属帯の板厚、板幅、材質の変更頻
度、変更量が大きく、接合部の荷重、張力が激しく変化
し、金属帯の破断、板絞りの事故が発生し、稼働率の低
下をまねいている。

【００１０】本発明の課題は、接合部の強度を高め、圧
延時のロールバイト部（圧延時のロール直下の部分）で
の接合部への応力集中を軽減することで圧延時の接合部
の実質強度を高めることにより、圧延中の金属帯の破断
を防止することを目的とした金属帯の圧延方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決する第
一の手段は、先行する金属帯の後端部と後行する金属帯
の先端部との断面積を相対する金属帯の長手方向に直交
する断面積以上の断面とした後に接合し、次いで圧延を
することを特徴とする金属帯の圧延方法である。

【００１２】接合部の断面積を大きくして接合部の強度
を高めることと、圧延時のロールバイト部で接合部が同
時に圧延されることによる応力集中を軽減することで圧
延時の接合部の実質強度を高め、圧延中の金属帯の破断
防止を図る金属の圧延方法である。

【００１３】具体的には、長手方向に接合部の断面積を
大きくするにあたり、金属帯の長手方向に直交する線に
対して長手方向に所定角度を持つ接合部あるいは円弧状
の接合部とすることで、圧延時にロールバイト部で幅方
向に同時に圧延されることによる応力集中を軽減する。
また、板厚内で長手方向に所定角度を持つ接合部とする
ことで、圧延時のロールバイト部での応力集中を軽減す
る。

【００１４】さらに、前記の接合方法を同時に併用した
接合部とする金属帯の圧延方法である。

【００１５】前述の課題を解決する第二の手段は、断面
積が金属帯の材質、板厚差によって決定されることを特
徴とす前記第一の手段に記載の金属帯の圧延方法であ
る。

【００１６】前記第二の手段によれば、接合部の接合に
伴う加工熱処理効果による母材金属帯部との差、および
先行する金属帯の後端部と後行金属帯の先端部との板
厚、板幅、材質の差による荷重、張力変動を軽減する。
この結果、圧延時の接合部の実質強度を高め、圧延中の
金属帯の破断が防止される。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１（ａ）（ｂ）は、本発明にか
かる接合部の平面図で、金属帯の長手方向に直交する線
に対して長手方向に角度を持つ接合部（板幅方向に傾き
を持つ接合部）の構造である。

【００１８】図１（ａ）は、先行する金属帯１の後端部
と後行する金属帯２の先端部との接合にあたり、接合断
面を相対する金属帯１、２の長手方向に直交する断面積
以上とするために、角度θ１で斜めの接合部３を形成し
た接合構造である。

【００１９】図１（ｂ）は、先行する金属帯１の後端部
と後行する金属帯２の先端部との接合にあたり、接合断
面を相対する金属帯１、２の長手方向に直交する断面積
以上とするために、金属帯１、２の両エッジ面１ａ、１
ｂあるいは２ａ、２ｂから板幅中央に山形に接合部３を
角度θ１で形成した接合構造である。この山形の山の数
は通常１山であるが、複数設けてもよい。

【００２０】図２は、本発明にかかる他の接合部の平面
図で、先行する金属帯１の後端部と後行する金属帯２の
先端部との接合にあたり、エッジ面１ａからエッジ面１
ｂにわたり、あるいはエッジ面２ａからエッジ面２ｂに
わたり、長手方向に所定曲率（金属帯の長手方向に直交
する線に対して長手方向に円弧状の概略角度θ２）の接
合線３を金属帯１、２に形成した接合構造である。

【００２１】以上、図１（ａ）（ｂ）および図２の接合
部は、突き合わせ溶接のあらゆる手段が適用でき、例え
ば、アプセット溶接、アプセットバット溶接、フラッシ
ュバット溶接等の電気抵抗溶接あるいはＭＩＧ溶接、Ｔ
ＩＧ溶接等のアーク溶接および誘導加熱使用のアプッセ
ット溶接またはレーザビーム溶接等が適用される。

【００２２】本発明は、また、板厚、板幅、材質の変動
にも適用するため前述の接合構造に加えて、以下の式
（１）により表される接合部とすることが好ましい。

【００２３】Ｌ＝ｔａｎθ・Ｗ＝ｔａｎ（１＋Ａ×Ｂ）・Ｗ・・・・・・（１）ここで、Ｌ：金属帯の長手方向の接合部の範囲長さＷ：金属帯の板幅Ａ：金属帯の材質による補正係数Ｂ：金属帯の板厚差による補正係数 θ：接合線と金属帯の長手方向に直交する線に対する長
手方向への角度金属帯の材質による補正係数Ａは表１に示すとおりであ
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】カーボン当量（％）は以下の数１の式によ
り規定される。但し、圧延時の接合部の後行金属帯を対
象に決定する。

【００２６】

【数１】

【００２７】金属帯の板厚差による補正係数Ｂは表２に
示すとおりである。

【００２８】

【表２】

【００２９】金属帯の金属帯の長手方向の接合部の範囲
Ｌは、１０〜１００ｍｍが望ましい。接合部の範囲Ｌが
１０ｍｍ未満では効果がなく、１００ｍｍを越えると斜
め切りとなるため接合の前の剪断機の幅などが大形化し
すぎることと、溶接など接合装置も斜め配置となるので
大型化することおよびロールバイト部で接合部が同時通
過して応力集中が過大となるのを軽減する効果が期待で
きないこと、のためである。

【００３０】また、接合部の剪断、接合にあたり、剪断
機、溶接機共に長手方向に対して角度を付ける方法と、
電気抵抗溶接機の電極（クランプ位置）などは長手方向
に対して角度を付けず（あるいは、幅方向に電極の移動
距離を変えず）に接合する方法がある。

【００３１】しかし、後者の電極も長手方向に同じ角度
にしない場合には、接合部の範囲Ｌが大きいと金属帯へ
の通電位置が異なるので板幅方向の入熱量が異なり接合
部品質の劣化もある。

【００３２】更に、電気抵抗溶接のアプセット溶接、ア
プセットバット溶接、フラッシュバット溶接あるいは誘
導加熱使用のアプッセット溶接など接合させて加圧接合
する場合で、電極（クランプ位置）も接合線と長手方向
に同じ角度にしない時には、接合部の範囲Ｌが大きいと
加圧支点（クランプ位置）と加圧部（接合部）間が長く
なるので金属帯が撓み、接合部に対する力の付与が不十
分となり、接合部品質が低下する恐れがある。

【００３３】図３は、先行する金属帯１の後端部と後行
する金属帯２の先端部との接合にあたり、接合される金
属帯の板厚内で長手方向に角度を持つ接合部３を形成し
た他の接合構造の断面図である。

【００３４】図３の実施の形態は、前述の図１（ａ）〜
図１（ｂ）の実施例の板幅方向に傾きを設けた接合部と
併用して適用してもよく、また、従来の長手方向に直角
（平面視で）に形成する接合部にも適用できるものであ
る。

【００３５】特に、電気抵抗溶接のアプセット溶接、ア
プセットバット溶接、フラッシュバット溶接あるいは誘
導加熱使用のアプッセット溶接など接合させて加圧接合
する場合には、発生するメタルフローによる切欠きの位
置を板厚内でずらすことで圧延時のロールバイト部での
応力集中を軽減できる。

【００３６】角度αは通常１５〜６０°とする。これは
１５°未満では電気抵抗溶接のアプセット溶接、アプセ
ットバット溶接、フラッシュバット溶接あるいは誘導加
熱使用のアプッセット溶接などで加圧接合する場合に、
接合部に加圧力がかかり難くなり、接合部品質が低下す
るからである。また、６０°を越えると接合部の断面積
が小となりロールバイト部での応力集中が大となり、破
断する恐れが大となる。

【００３７】図４は、本発明に用いる接合装置の縦断面
図で、板幅方向に角度を設けた接合部を溶接するフラッ
シュバット溶接装置を示す。溶接機５であるフラッシュ
バット溶接機５ａ、５ａの間に、出し入れ可能な剪断機
４ａが配置される。

【００３８】フラッシュバット溶接機５ａには近接クラ
ンプ６、補助クランプ７、クランプ１３が配置されてお
り、金属帯の切断、接合代の調整、溶接時の加圧を行
う。

【００３９】剪断機４ａは、金属帯に図１（ａ）（ｂ）
に示した接合部３の角度をつける剪断を行う。

【００４０】図５は、本発明にかかる他の実施の形態の
接合装置の縦断面図で、図３に示した板厚内で長手方向
に角度を付けた接合部を、溶接トーチを用いて接合する
場合の接合装置である。

【００４１】接合装置の近接クランプ６、６の間に、溶
接トーチ５ｂ、出し入れ可能な回転刃型の剪断機４ｂ、
同じく出し入れ可能な回転刃型の接合部の板厚方向に角
度を付ける刃物４ｃを配置している。

【００４２】接合装置はアンコイラ１１、レベラ１２、
クランプ１３、近接クランプ６、６およびピンチロール
１４が配置され、連続的な接合が行われる。

【００４３】図６は図５の斜視拡大図であり、接合装置
の近接クランプ６、６、回転刃型の剪断機４ｂ、回転刃
型の接合部に板厚内で角度を付ける刃物４ｃの関係を示
している。

【００４４】板厚内に角度を付ける刃物４ｃの形状は、
上下に２つの逆方向の角度を持ち（鼓形）、先行する金
属帯１の後端部と後行する金属帯２の先端部に逆の角度
が形成される。

【００４５】図７は図５の剪断機の部分図であり、接合
装置の近接クランプ６、回転刃型の剪断機４ｂ、板厚内
に角度を付ける刃物４ｃの関係を示す。

【００４６】図８は図５における剪断機の他の実施形態
の部分図であり、接合装置の近接クランプ６、回転刃型
の剪断機４ｂ、板厚内に角度を付ける刃物４ｃの関係を
示す。

【００４７】図７と図８の差は、板厚内に角度を付ける
刃物４ｃの角度が逆向きであり、これにより先行する金
属帯１の後端部と後行する金属帯２の先端部に逆の角度
を付している。

【００４８】この実施形態の場合は、上下に２種類の形
状のミーリング加工用の刃物を装着しており、上下させ
て切削角度を変更している。他に、ミーリング加工に類
似の刃物、あるいは砥石車を装着してもよい。

【００４９】図９（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態
で、板厚内で角度を付けた接合部を形成するための剪断
刃物と金属帯の縦断面図である。

【００５０】図９（ａ）（断面図）は、上下の刃物４ｄ
と金属帯１の剪断前の位置関係を示し、図９（ｂ）は剪
断中の刃物４ｄと金属帯１の位置関係を示す。

【００５１】図９（ｂ）に示すように、金属帯１、２を
切断することで、先行する金属帯１の後端部と後行する
金属帯２の先端部に逆の角度が同時に形成される。

【００５２】図１０（ａ）は、本発明の実施形態で、板
厚内で角度を付けた接合部を形成するための剪断前の刃
物４ｅと金属帯１の位置関係を示した剪断刃物の他の実
施形態の縦断面図であり、切断することで、先行する金
属帯１の後端部と後行する金属帯２の先端部（図示しな
い）に逆の角度を付せるものである。

【００５３】図１０（ｂ）は、剪断後の金属帯１の接合
部の形状を示した斜視図で、板厚内で角度を付けた接合
部が形成される。

【００５４】図１１（ａ）は、本発明の実施の形態で、
板厚内で角度を付けた接合部を形成するための剪断刃物
が、プレス併用刃物で後行する金属帯の先端部の剪断直
後の刃物４ｆと金属帯２の位置関係を示した縦断面図で
ある。

【００５５】図１１（ｂ）は、後行する金属帯の先端部
の剪断後のプレス時の刃物４ｆと金属帯２の形状を示す
図１１（ａ）の拡大図である。

【００５６】尚、先行する金属帯１の後端部の接合部形
状は、前記の実施形態とは、逆の刃形を持つプレス併用
刃物により形成することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明は以下の効果を有する。（１）金属帯の接合部の破断率が約０．０５％程度にな
り、ライン設備の停止が減少する。（２）接続部の強度が強くなり、接合の条件の制約が緩
和され、圧延サイクル計画の制約が減少し、生産工期が
短縮し、圧延サイクルが大となり設備停止が減少する。（３）金属帯の板厚、板幅、材質を変更したとき、荷
重、張力の急変がなくなるので圧延中に目標板厚範囲に
金属帯の全長を確保しつつ目標板厚変更をできる範囲が
広がり、オフゲージも減少し、歩留りが向上する。（４）金属帯の板厚、板幅、材質を変更したとき、荷
重、張力の急変がなくなるので、高速で接合部を圧延で
き、作業能率が大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施形態で、長手方向に角度θ
１で斜めの接合部を形成した接合構造の平面図である。（ｂ）本発明の実施形態で、長手方向に金属帯の板幅中
央に山形で接合部を角度θ１で形成した接合構造であ
る。

【図２】本発明の実施形態で、長手方向に所定曲率（金
属帯の長手方向に直交する線に対して長手方向に円弧状
の概略角度θ２）の接合線を金属帯に形成した接合構造
の平面図である。

【図３】本発明の他の実施形態で、接合される金属帯の
板厚内で長手方向に角度を持つ接合部を形成した接合構
造の断面図である。

【図４】本発明の実施形態に関し、板幅方向に角度を設
けた接合部をフラッシュバット溶接で行う接合装置の縦
断面図である。

【図５】本発明の実施形態に関し、板厚内で角度を付け
た接合部を、溶接トーチを用いて形成する接合装置の縦
断面図である。

【図６】図５の剪断機の斜視拡大図である。

【図７】図５の他の剪断機の部分拡大図である。

【図８】図５の他の剪断機の部分拡大図である。

【図９】（ａ）本発明の実施の形態で、板厚内で角度を
付けた接合部を得るための剪断刃物の剪断前の刃物と金
属帯の位置関係を示す縦断面図である。（ｂ）本発明の実施の形態で、板厚内で角度を付けた接
合部を得るための剪断刃物の剪断中の刃物と金属帯の位
置関係を示す縦断面図である。

【図１０】（ａ）本発明の実施の形態で、板厚内で角度
を付けた接合部を得るための剪断刃物の剪断前の刃物と
金属帯の位置関係を示した縦断面図である。（ｂ）本発明の実施の形態で、板厚内で角度を付けた接
合部を得るための剪断刃物の剪断後の刃物と金属帯の位
置関係を示した縦断面図である。

【図１１】（ａ）本発明の実施の形態で、板厚内で角度
を付けた接合部を得るためのプレス併用刃物で後行する
金属帯の先端部を剪断した直後の刃物と金属帯の位置関
係を示した縦断面図である。（ｂ）図１１（ａ）の拡大図である。

【符号の説明】

１先行する金属帯２後行する金属帯１ａ先行する金属帯のエッジ面１ｂ先行する金属帯のエッジ面２ａ後行する金属帯のエッジ面２ｂ後行する金属帯のエッジ面３接合部４ａ剪断機４ｂ回転刃型の剪断機４ｃ回転刃型の接合部の板厚に長手方向の角度を付け
る刃物４ｄ剪断型の接合部の板厚に長手方向に角度を付ける
刃物４ｅ剪断型の接合部の板厚に長手方向に角度を付ける
刃物４ｆ剪断かつプレス併用型で接合部の板厚に長手方向
に角度を付ける刃物５溶接機５ａフラッシュバット溶接機５ｂ溶接トーチ６近接クランプ７補助クランプ

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Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｐ 33/00 33/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先行する金属帯の後端部と後行する金属帯
の先端部との断面積を相対する金属帯の長手方向に直交
する断面積以上の断面とした後に接合し、次いで圧延を
することを特徴とする金属帯の圧延方法。
【請求項２】断面積が金属帯の材質、板厚差によって決
定されることを特徴とする請求項１に記載の金属帯の圧
延方法。