JPH09262614A - 連続熱間仕上げ圧延における圧延材接合部の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅中央部が非接合であっても、圧延材を接合
する際の形状変化に起因した仕上げ圧延中の圧延材の破
断を防止する。 【解決手段】 幅の両端部（１１ｅ）を接合し、幅の中
央部（１１ｃ）を非接合とした後、仕上げ圧延する前
に、予め接合部の荷重変動を予測し、該荷重変動からベ
ンダー力を算出し、前記接合部を圧延する際に、予め決
められたパターンでベンダー力を作用させて、腹伸び形
状にすることで、安定な圧延を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続熱間仕上げ圧
延における圧延材接合部の圧延方法に係り、特に、シー
トバー材やスラブ等の鋼片を数本乃至は数十本にわたっ
て連続して圧延する際に用いるのに好適な、幅中央部が
非接合であっても、接合部圧延時の形状変化に起因した
仕上げ圧延中の圧延材の破断を防止して、安定した連続
熱間仕上げ圧延を実現可能な圧延材接合部の圧延方法に
関する。

【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
延方法は、仕上げ圧延での圧延材の噛み込み不良による
ラインの停止が避けられず、又、圧延材の先・後端の形
状不良に起因した歩留りの低下を招く不利があった。

【０００３】このため最近では、仕上げ圧延に先立ち、
先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部をつなぎ合わせ、
この接合鋼片を熱間圧延ラインに連続的に供給して圧延
する連続熱間圧延方法が採用されるようになってきた。

【０００４】しかしながら、このような連続熱間圧延方
法を採用するに当たっては、以下のような問題が残され
ていた。

【０００５】即ち、鋼片を接合するに当たっては、接合
予定部（鋼片の先・後端部）を加熱・昇温することにな
るが、その際に、この部位に温度偏差が生じ、これが圧
延中の荷重変動を起こす外乱となり、圧延ロールの撓み
が変化し、圧延材の形状が乱れる不具合があった。この
圧延材の形状の乱れは、幅方向における張力の分布を変
化させるため、接合部の幅端部に引張力が集中し、仕上
げ圧延中に圧延材が破断することもあって、圧延作業の
停止を余儀無くされていた。

【０００６】この点に関して従来は、圧延機のロールベ
ンダーを使用し、フィードバック制御によって接合部に
おける形状変化を抑制することが試みられていたが、ロ
ールベンダーによる形状制御は応答の遅れが著しく、形
状変化の抑制は困難であり、有効な手段とはいえなかっ
た。

【０００７】上記のような従来技術の欠点を克服する手
段として、特開平２−１２７９０４には、鋼片の接合部
を基準板厚よりも厚くなるように圧延して、板の破断を
防止するようにした技術が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術を適用しても、形状変化により生じる接合部での破断
は防止することができなかった。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、先行材の後端部と後行材の先端部の
幅両端部を突き合わせ、該幅両端部が接合していて幅中
央部が接合していないように接合した後に行う連続熱間
仕上げ圧延において、圧延材接合部の圧延時における急
峻な荷重変動により生じる形状変化によって接合部の幅
端に引張力が生じ、これによって仕上げ圧延中に圧延材
が破断するのを回避し、且つ、接合部での形状変化によ
る通板性の悪化を改善して、安定した仕上げ圧延を実施
できるようにすることを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、先行材の後端
部と後行材の先端部の幅両端部を突き合わせ、該幅両端
部が接合していて、幅中央部が接合していないように接
合した後、ワークロールのベンディング機能を有する複
数のスタンドを配置した連続熱間圧延設備に送給して仕
上げ圧延するに当たり、仕上げ圧延に先立ち、圧延材の
接合に起因する非定常域の圧延に際して圧延荷重の変動
値を予測し、この圧延荷重の変動値から圧延材接合部の
圧延時におけるワークロールのベンダー力の変更量を算
出すると共に、該変更量を加味したベンダー力変更パタ
ーンを決定し、次いで、圧延材の接合部を、その接合直
後からトラッキングして、１スタンド以上において上記
パターンに従ってベンダー力を作用させて、圧延材接合
部の非定常域を仕上げ圧延するようにして、前記課題を
解決したものである。

【００１１】又、仕上げ出側温度がＡｒ３変態点以下、
５００℃以上の温度となるように仕上げ圧延をする際
に、前記圧延材接合部を腹伸び圧延するようにしたもの
である。

【００１２】なお、圧延材の接合部が第ｉ番目のスタン
ドに到達するまでの時間の計算値と実測値との差をトラ
ッキング誤差時間Ｔ_i として、圧延材接合部の荷重変動
に対応したベンダー力の実負荷時間２Ｔ_i 以上となるよ
うにベンダー力変更パターンを決定することが好まし
い。

【００１３】又、上記の方法を複数スタンドにおいて実
施する際に、前記トラッキング誤差時間Ｔ_i が最大とな
るスタンドのＴ_i を用いてベンダー力変更パターンを決
定することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。

【００１５】連続熱間圧延を目的とした鋼片の接合方法
としては、これまでに数種類の方法が提案されている。

【００１６】その代表的なものとしては、鋼片の先後端
部を誘導加熱し、その端部を相互に押圧して接合する方
法、あるいは鋼片の先後端部を突き合わせ、その部位を
レーザないしはプラズマを用いて溶接して接合する方法
等がある。更に、前記誘導加熱や溶接による接合方法に
おいては、図１に示す如く、先行鋼片１０と後行鋼片１
２の幅端部のみ突き合わせて接合し（接合部１１ｅ）、
幅中央部には非接合部１１ｃを残し、この非接合部は圧
延工程等で圧接する方法もある。この幅端部のみ接合す
る方法は、全体を接合しないため、短時間で鋼片を接合
できる利点があり、これまでのところ有効な接合方法で
ある。

【００１７】ところが、このような方法で鋼片を接合し
た場合においては、鋼片の接合部とそれを除く領域（接
合部を除く領域を、以下単に定常域と記す）とでは、図
２に示すような温度差が生じることとなる。

【００１８】一方、仕上げ圧延機内でα−γ２相域圧延
を行うような、仕上げ出側温度ＦＤＴがＡｒ３変態点以
下；５００℃以上の低ＦＤＴ材では、温度の上昇と共に
変形抵抗も増加する性質がある。

【００１９】その結果、鋼片の接合部は定常域よりも温
度が高いことから変形抵抗が大きくなる（圧延荷重が大
きくなる）ので、定常域に比べると、その部位の板クラ
ウンが増加し、幅中央部は幅端部に比べると圧延方向の
伸び率が小さくなり、図３（接合部）及び図４（定常
域）に示すように、板材の長手方向に張力が作用するこ
とになる。このとき、接合部の板形状は耳伸びになって
いる。

【００２０】又、鋼片の接合部は定常域に比べ強度的に
弱いことに加え、未接合部が残存していた場合には、そ
の部分がノッチとなるために、圧延中に応力が集中し、
このような部分から亀裂が進展し、破断に至ることもあ
る。

【００２１】これは、鋼片の接合に際して温度偏差が生
じている場合のみの現象ではなく、接合に際して生じる
寸法変化等のように、接合部において圧延荷重を増加さ
せる要因となり得る他の外乱についても全く同様なこと
が言える。

【００２２】本発明においては、鋼片等の圧延材の接合
部の外乱である温度や幅寸法を計測し、これらを基にし
て接合部の圧延時における荷重変動を予測（仕上げ圧延
時に通常行う設定計算と同じ計算方法を用いることによ
って、その予測は可能であり、又、同鋼種、同パススケ
ジュールの圧延材による接合部圧延時の荷重変動実績値
を用いてもよい）し、この予測した荷重変動値ΔＰを用
いて、接合部におけるベンダー力の変更量ΔＰＢを、次
式を用いて算出し、このような変更量を加味したベンダ
ー力変更パターンで圧延するものである。

【００２３】ΔＰＢ＝（α／β）ΔＰ …（１）

【００２４】ここで、αは、圧延機撓みに対する圧延荷
重の影響係数、βは、圧延機撓みに対するベンダー力の
影響係数であり、これらの値は、圧延機各部の寸法、材
質等により決定される値であって、圧延に先立って予め
算出しておけばよい。

【００２５】なお、圧延荷重の変動値が正の場合に、ベ
ンダー力を上下のワークロール間隔が開く方向に作用さ
せる場合をインクリースベンダー（ΔＰＢが正）とし、
逆に、閉じる方向に作用させる場合をディクリースベン
ダー（ΔＰＢが負）とする。

【００２６】圧延材の接合部を圧延する際のベンダー力
変更パターンとしては、例えば、図５に示すような矩形
状のパターン、あるいは図６に示すような台形状のパタ
ーンを用いることができる。

【００２７】接合部の各スタンドへの到達タイミング
は、例えばメジャリングロールを適用することによって
把握することができるが、圧延材の搬送速度に基づく位
置検出器を適用する等の既存のトラッキング方法により
追跡することによって、到達タイミングを把握するよう
にしてもよい。

【００２８】そして、図５あるいは図６に示すように、
圧延材の接合部がベンダー力変更時間の中間に到達する
タイミングで、ベンダー力を変更するようにする。

【００２９】但し、スタンドに圧延材の接合部が実際に
到達するタイミングと、トラッキングによる到達のタイ
ミングの間では差が生じることがあるので、圧延材の接
合部を、より正確なパターンで圧延するためには、この
トラッキングの差をトラッキング誤差時間Ｔ_i として考
慮するのが好ましい。

【００３０】このトラッキング誤差時間Ｔ_i は、図７に
示すように、圧延材の搬送速度等により算出される接合
部の到達時間（接合直後からトラッキングを開始する）
と実際の接合部の到達時間の差から求めればよい。

【００３１】ベンダー力の変更が、もし、トラッキング
誤差等により圧延材の接合部以外の部位で実施された場
合、接合部においては耳伸びが起こるため、該接合部に
引張力が発生し、破断に至ることになるのは前述したと
おりであるが、このような圧延材の破断を確実に回避す
るためには、ベンダー力の変更時間（指令値）が２Ｔ _i
となるようにするのが好ましい。より好ましくは、ベン
ダー力の変更時間２Ｔ _i にベンダー力の応答遅れ時間ｔ
を加算し、２Ｔ_i ＋ｔとするのがよい。

【００３２】本発明に従って圧延材を圧延すれば、圧延
材接合部の圧延時における荷重変動に対応したベンダー
力が各スタンドで実質的に出力されている時間内に接合
部が各スタンドに到達するので、所定のベンダー力を常
に圧延材接合部に負荷することができ、形状の劣化を伴
ったり、圧延材が破断するようなことはなくなる。

【００３３】複数スタンドにおいて、このような操作を
実施するには、トラッキング誤差時間が最大となるスタ
ンドの誤差時間Ｔ_i を用いて、上記方法により変更時間
を決定し、他のスタンドでは、これに同期させてベンダ
ー力を変更するような変更パターンにすればよい。

【００３４】ベンダー力変更パターンは、特に図５や図
６に示したものに限定されるものではない。図６に示し
たような台形状のパターンで圧延する場合においては、
台形の上底部の時間が２Ｔ_i ＋ｔとなるように変更時間
を設定するのが好ましい。

【００３５】但し、この台形状のパターンのうちの傾斜
している領域で、十分な時間（ベンダーの応答が可能な
時間）を取ることができる場合には、台形状の上底部の
時間におけるベンダーの応答遅れ時間ｔは考慮する必要
がない。

【００３６】図８は、本発明を実施するのに適した連続
熱間仕上げ圧延設備の一例であって、図中の番号１０は
先行鋼片、１２は後行鋼片、２０は粗圧延機、２２は鋼
片の端部を所定の形状に切断する切断機、２４は切断後
の鋼片の端部を加熱・昇温、押圧する接合装置、２６は
複数のスタンドを配置してなる連続圧延機群、２７は該
連続圧延機のスタンドに配設されたベンダー、２８は鋼
片の接合部をトラッキングするためのトラッキング装
置、３０、３０′は圧延後の板材を巻き取る巻取機、３
２は圧延後の板材を所定の長さに切断する切断機であ
る。

【００３７】

【実施例】本発明の第１実施例では、幅１２００ｍｍ、
厚さ３０ｍｍになる鋼片に接合処理（先行鋼片の後端部
と後行鋼片の先端部の幅端部を突き合わせ、図１に示し
たように、幅の両端部からそれぞれ５００ｍｍの範囲を
接合し（接合部１１ｅ）、幅の中央部の２００ｍｍの範
囲は接合せず（非接合部１１ｃ）に誘導加熱し、相互に
押圧して接合）を施した後、７スタンドのタンデム配列
になる、図８に示したような設備を用いて、連続的に熱
間仕上げ圧延を行った。

【００３８】このとき圧延材として、Ｃ成分０．０２
％、仕上げ出側目標温度（ＦＤＴ）７８０℃の材料を用
いた。

【００３９】仕上げ圧延機内で変態を生じるような低Ｆ
ＤＴ材では、接合部の温度が周囲より高くても、Ａｒ３
変態点以下では、温度の上昇と共に変形抵抗が増加する
ため、接合部において定常部に対し荷重が増加する。こ
のとき接合部の形状は耳伸びとなり、幅中央に未接合部
が残存するので、未接合部端部に引張力が作用し、破断
の危険性がある。

【００４０】そこで、本発明の接合部形状制御法によ
る、接合部におけるベンダー力の変更を、最終スタンド
の第７スタンドにて実施した。ベンダー力変更パターン
は矩形状とし、変更時間は、第７スタンドにおける接合
部のトラッキング誤差時間０．３秒、ベンダーの応答遅
れ時間０．２秒に基づき、０．５秒とした。

【００４１】接合後に接合部の温度を計測したところ、
図９に示すように、その温度偏差は周辺の定常部に対し
最大＋２００℃であった。これに基づき仕上げ圧延時の
温度計算及び圧延荷重計算を行い、接合部における第７
スタンドでの荷重変動は＋２００tonfと予測された。
又、予め設定計算により圧延機撓みに対する圧延荷重の
影響係数α、及び、圧延機撓みに対するベンダー力の影
響係数βを算出したところ、α／βの値は０．１となっ
た。従って、前述の（１）式より荷重変動に対応するベ
ンダー力は＋２０tonf／chock と算出され、第７スタン
ドのベンダー力変更量をそのように設定した。

【００４２】仕上げ圧延に際して、接合装置２４におい
て接合直後に接合部の位置をトラッキング装置２８に記
憶させ、鋼板速度に基づきトラッキングし、接合部が第
７スタンドに到達したときにベンダー力を変更した。

【００４３】この第１実施例のベンダー力変更要領を図
１０に示す。更に、図１０中の各手順で用いた、第７ス
タンドにおけるベンダー指令値、作用したベンダー力、
急峻度及び荷重変動を図１１に示す。

【００４４】圧延後のコイルを巻き戻し、接合部の形状
を測定した結果、接合部の急峻度は０以下であり、腹伸
びになっていた。接合部（幅端部両側１０００ｍｍ）に
おける亀裂の発生はみられず、安定に通板できたことを
確認した。

【００４５】次に、本発明の第２実施例を説明する。こ
の第２実施例では、第７スタンドにおけるベンダー力の
実質負荷時間を、第７スタンドにおける接合部のトラッ
キング誤差時間０．３秒、ベンダーの応答遅れ時間０．
２秒に基づき、０．８秒に設定したが、それ以外の条件
は第１実施例と同じである。

【００４６】図１２に、第２実施例の第７スタンドにお
けるベンダー指令値、作用したベンダー力及び急峻度の
変化状態を示す。

【００４７】前記第１実施例においては、ベンダーの変
更時間は０．５秒であり、トラッキング誤差が０．３秒
のため、接合部で確実にベンダー力変更が実施されない
ことが懸念されていた。しかし、この第２実施例では、
トラッキング誤差時間を考慮してベンダー力の変更時間
を設定することによって、接合部が確実に腹伸びとなる
ようにして圧延した結果、板の破断を招くことなしに圧
延することができた。

【００４８】次に、本発明の第３実施例を説明する。こ
の第３実施例では、鋼片の接合部におけるベンダー力の
変更を第５、６、７スタンドにおいて実施した。ベンダ
ー力の変更パターンは矩形状とし、ベンダー力の変更時
間は、第５〜第７スタンドにおける接合部のトラッキン
グ誤差時間の最大値０．３秒（第７スタンドの値）、ベ
ンダー応答遅れ時間０．２秒に基づき、０．８秒に設定
した。ベンダー力の変更スタンド数と実負荷時間以外
は、第１実施例と同じである。

【００４９】圧延に先立ちベンダー力を計算したとこ
ろ、第５〜第７スタンドにおける接合部の荷重変動が、
それぞれ＋１００tonf、＋１５０tonf、＋２００tonfで
あり、これに対応するベンダー力は、それぞれ＋１０to
nf／chock 、＋１５tonf／chock 、＋２０tonf／chock
であった。

【００５０】この第３実施例における第７スタンドの実
施結果を図１３に示す。図１３は、最終スタンド（第７
スタンド）における圧延荷重、ベンダー指令値、ベンダ
ー力、幅端より２５ｍｍ内側の点における板クラウン及
び急峻度の時間推移を示したものである。

【００５１】この第３実施例では、接合部圧延時にベン
ダー力をパターンで変更し、接合部を含むその周辺でベ
ンダー力を変更したので、定常域に対する接合部直下の
板クラウンの変動量も極めて小さくなり、接合部におけ
る板形状が、腹伸びから平坦の範囲となるようにして圧
延した結果、圧延中に板が破断するようなことはなかっ
た。

【００５２】前記第１〜３実施例に対する比較例とし
て、図１４に、接合部に対し従来のベンダーによる荷重
連動フィードバック制御を適用した場合の例を示す。こ
の比較例は、ベンダー力の作用方法以外は第１実施例の
条件と同じである。この比較例では、圧延荷重の変動を
検出した後、それに対応したベンダー力を作用させる荷
重連動フィードバック制御で行った。ベンダー力の変更
量は２０tonf／chock で、鋼片の接合部の圧延荷重の増
加量２００tonfに対応したベンダー力である。従来の荷
重連動フィードバック制御では、接合部の荷重変動は
０．２秒程度の時間内に生じる急峻なものであるため、
応答の遅れから追従不可能であり、接合部において十分
なベンダー力は作用せず、接合部での板クラウンは増加
し、板形状は耳伸びになり、圧延中に板が接合部から破
断した。

【００５３】なお、前記説明では、幅端部が誘導加熱に
より接合されていたが、本発明は、レーザないしプラズ
マを用いて、幅の両側端部を接合し、幅中央を接合しな
い場合にも同様に適用できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、鋼片の連続熱間圧延に
おいて、幅中央部が非接合であっても、接合部を圧延す
る際に生じる形状変化に起因した引張力を軽減すること
ができるので、圧延中に板が破断するようなことはなく
なり、通板性の向上によって安定した操業が行えるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】幅中央部に非接合部を残した鋼片の接合状態を
示す平面図

【図２】鋼片の接合部と定常域の温度の状況を比較して
示した線図

【図３】鋼片の接合部における板クラウンと張力の状況
を示した線図

【図４】鋼片の定常域における板クラウンと張力の状況
を示した線図

【図５】ベンダー力の変更パターンの一例である矩形パ
ターンを示した線図

【図６】同じく他の一例である台形パターンを示した線
図

【図７】第ｉスタンドにおける接合部の到達タイミング
とトラッキング指令の状況を示した線図

【図８】本発明の実施に好適な連続熱間仕上げ圧延設備
の構成図

【図９】本発明の第１実施例における、接合部の温度測
定結果を示す線図

【図１０】本発明の第１実施例における、ベンダー力の
変更パターンの決定から接合部の圧延に至るまでの手順
を示した流れ図

【図１１】本発明の第１実施例における、ベンダー指令
値、ベンダー力、急峻度及び荷重変動の状態を示す線図

【図１２】本発明の第２実施例における、ベンダー指令
値、ベンダー力及び急峻度の変化状態を示す線図

【図１３】本発明の第３実施例における、荷重変動、ベ
ンダー指令値、ベンダー力、板クラウン及び急峻度の変
化状態を示す線図

【図１４】従来法による比較例における、荷重変動、ベ
ンダー指令値、ベンダー力、板クラウン及び急峻度の変
化状態を示す線図

【符号の説明】

１０…先行鋼片 １１ｃ…非接合部 １１ｅ…接合部 １２…後行鋼片 ２０…粗圧延機 ２２、３２…切断機 ２４…接合装置 ２６…連続圧延機群 ２７…ベンダー ２８…トラッキング装置 ３０、３０′…巻取機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今江 敏夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行材の後端部と後行材の先端部の幅両端
   部を突き合わせ、該幅両端部が接合していて、幅中央部
   が接合していないように接合した後、ワークロールのベ
   ンディング機能を有する複数のスタンドを配置した連続
   熱間圧延設備に送給して仕上げ圧延するに当たり、 仕上げ圧延に先立ち、圧延材の接合に起因する非定常域
   の圧延に際して圧延荷重の変動値を予測し、 この圧延荷重の変動値から圧延材接合部の圧延時におけ
   るワークロールのベンダー力の変更量を算出すると共
   に、該変更量を加味したベンダー力変更パターンを決定
   し、 次いで、圧延材の接合部を、その接合直後からトラッキ
   ングして、１スタンド以上において上記パターンに従っ
   てベンダー力を作用させて、圧延材接合部の非定常域を
   仕上げ圧延することを特徴とする連続熱間仕上げ圧延に
   おける圧延材接合部の圧延方法。
2. 【請求項２】請求項１において、仕上げ出側温度がＡｒ
   ３変態点以下、５００℃以上の温度となるように仕上げ
   圧延をする際に、前記圧延材接合部を腹伸び圧延するこ
   とを特徴とする連続熱間仕上げ圧延における圧延材接合
   部の圧延方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記圧延材接合
   部の荷重変動に対応したベンダー力の実負荷時間が、該
   圧延材接合部が第ｉ番目のスタンドに到達するまでの時
   間の計算値と実測値との差であるトラッキング誤差時間
   の２倍となるように、ベンダー力変更パターンを決定す
   ることを特徴とする連続熱間仕上げ圧延における圧延材
   接合部の圧延方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方
   法を複数スタンドにおいて実施する際に、圧延材の接合
   部がｉ番目のスタンドに到達するまでの時間の計算値と
   実測値との差であるトラッキング誤差時間が最大となる
   スタンドのトラッキング誤差時間を用いて、ベンダー力
   変更パターンを決定すること特徴とする連続熱間仕上げ
   圧延における圧延材接合部の圧延方法。