JPH0929306A

JPH0929306A - 熱間粗バーの接合方法

Info

Publication number: JPH0929306A
Application number: JP20931095A
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: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】完全連続化において、仕上−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。【構成】完全連続化を狙ったバー接合において、厚み
（ｔ）の粗バーの接合する断面の下部または上部または
下部を開口状態にし、実質接合可能厚範囲を０．３〜
０．８ｔとした後、溶接部に接合後最初の圧延時に発生
する、張力と圧縮の変異点を起点とし、幅エッジに向か
うある位置（Ｗｉ）でのバイト内発生張力：Ｔｉ（圧縮
部はＴｉ＝０）、鋼材の熱間強度：σとするとき厚み方
向の溶接比率βｉを、（（（Ｔｉ＋３）／σ）＋３）／（ｔ）≦βｉ≦０．７となるように溶接する熱間粗バーの接合方法。

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、熱間粗バーを数本から数十本をつなぎ合わせて、
仕上げの熱間連続圧延を破断なく連続的に行うための接
合方法に関する。

【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起こ
し易く、歩留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、仕上げ連続圧延の前で粗バーを
接合し、数本から数十本をまとめて仕上げ圧延を行う方
式が採用されるようになってきた。このための粗バーの
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５−１０４
１０７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。特公平５−６２０３５号公報では、長手方
向で先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を重ね合
わせて切断するため、厚み方向で全面接触する方法を提
案している。また、特公平４−６４４１号公報では端面
をプレスによって薄くすることで、接合厚を減らす試み
がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】粗バーの接合（以下、
予備接合とする）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、２〜４ｋｇｆ／ｍｍ² 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、
概算検討では断面の１／２程度の接合が必要となる。し
かし、接合面積が大きいと予備接合に時間がかかり、鋼
材の温度低下を招き、接合されて破断を起こさなかった
としてもＡｒ₃ 変態低下の圧延になるため、表層に粗大
粒が発生して加工性に悪影響をを及ぼす。このため、予
備接合後の圧延によって、界面の接合部を増加する方法
が検討されている。

【０００４】しかし上記の方法では、初期圧延において
接触面の押しつけ力が小さく、圧着力が不十分で接合不
良が発生するため、予備接合としての接合エネルギーを
増大させるか、押しつけ力を増大させる必要があり、エ
ネルギー効率が非常に悪い。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、両断面が膨れるためそのまま突き合わせると、
接合面積が小さくなりすぎるため、結局、さらにシャー
で切断する必要が生じ、端面温度が低下してしまう。ま
た、プレス成形では、温度低下防止のため極力圧延材と
の接触面を減らす必要があり、ポンチ径は小さくなる。
このため、圧延材とポンチの接点部分が鋼材中に入り込
んで疵の原因となる。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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、完全連続化を狙ったバー接合におい
て、厚み（ｔ）の粗バーの接合する断面の下部または上
部および下部を開口状態にし、実質接合可能厚範囲を
０．３〜０．８ｔとした後、溶接部に接合後最初の圧延
時に発生する張力と圧縮の変異点を起点とし、幅エッジ
に向かうある位置（Ｗｉ）でのバイト内発生張力：Ｔｉ
（圧縮部はＴｉ＝０）、鋼材の熱間強度：σとするとき
厚み方向の溶接比率βｉを、（（（Ｔｉ＋３）／σ）＋３）／（ｔ）≦βｉ≦０．７となるように溶接する熱間粗バーの接合方法である。こ
の時、溶接終了後圧延開始までの時間を３秒以上、３０
秒以内とし、接合後の初期圧下率は３５〜７０％とし、
仕上げ圧延終了まで、接合部の位置をパスラインから０
〜５００ｍｍと規制することによって圧着率も増加し
て、さらに破断し難くなる。

【０００６】

【作用】粗バーの接合においては、全厚全幅を接合する
ことが理想的であるが、冷片を溶接するのと異なり、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、以下のとおりである。、連続的に仕上げ圧延を続けるため、接合するシート
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。、の移動速度は遅い場合、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。このため、時間、温度
確保の点で効率的な接合が必要である。

【０００７】工程順に必要な項目を説明する。まず、接
合する先行、後行の端面については、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。接合可能面積は、両端部を突き合わせた時
に接触する部分および突き合わせ時には若干隙間があっ
ても、溶接によって十分接触する可能性を有する（３ｍ
ｍ以内）部分を意味する。接合率をかせぐために可能面
積はできる限り広い方が好ましい。

【０００８】次に、効率的な接合のためには必要な箇所
を必要なだけ溶接することが肝要である。そのために
は、どの位置にどれだけの接合量が必要かを知らねばな
らない。図１で示すように、圧延後の鋼板の先端部はほ
ぼ圧延方向に対し垂直であるが、後端部には凸凹部が存
在する。バー接合は、通常では図のように変形する異な
る鋼材の先端、後端部を接合することである。上記、
から全断面を完全に接合する余裕はないが、非効率な
接合では、図のように両エッジに耳割れ部が生じたり、
ひどいときには破断を起こす。本発明者らは、後端、先
端の初期溶接は予備接合であり、その後の圧延によって
残りの未接合部を圧着させると考えて検討を進めた。圧
着はロールバイト内で先行材後端部が、後行材の先端部
に食い込むために発生しここで起こる圧縮力は、両端部
にかかる張力を引き起こし、これが耳割れや、破断の起
点になっている。したがって、発生する張力範囲をしっ
かりした接合でくい止めれば、未接合部が圧着している
ことが判明した。

【０００９】そこで、事前検討として、各種サイズの鋼
材を圧延し、後端部の形状を調査して各条件の幅方向張
力範囲および各位置の張力を推定し、これをもとに予備
接合条件を変えて圧延実験を繰り返した。その結果、接
合後の圧延時にロールバイト内で発生する張力（Ｔｉ）
に対応した幅方向の各位置Ｗｉの接合率を、（（（Ｔｉ＋３）／σ）＋３）／（ｔ）≦βｉ≦０．７ただし、Ｔｉ；Ｗｉの位置にかかる張力 σ ；鋼材の熱間強度ｔ；バー厚 βｉ；Ｗｉの位置で溶接すべき限界溶接率となる条件が、耳割れおよび破断なく通板可能なバー接
合のための条件として成立することが判明した。なお、
接合率条件が０．７であるのは、これ以上の溶接は溶接
時間を取りすぎるため、鋼材の温度低下によるトラブル
を生じ易くなるためである。また、幅中央部については
通常圧縮力が働き圧着し易いが、上式でＴｉ＝０相当の
接合率を確保することが望ましい。

【００１０】次に本発明者らは、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。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
質的には接触部の接合比率が残存する。このため、溶接
による接合深さが一定であれば、開口部が深いほど残存
接合比率が高くなる。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、浅いと溶接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。

【００１１】本発明者らの調査の結果、有効な開口部深
さはバー厚の２０〜８０％であった。また、開口部の角
度も圧延後接合率に影響する。角度が狭い場合、開口部
は圧延によって倒れ込み、ヘゲ状欠陥となるが、広いと
倒れ込みはなく、上述の効果が得られる。この角度は９
０°以上で有効になり、シャーなどによる端部切断時に
形状調整しておくことが重要である。スラブの温度低
下、表面スケール生成防止の観点から、切断後はできる
だけ早急に接合可能状態にすることが肝要である。

【００１２】次に溶接の条件について記す。目的の粗バ
ー端面を全幅全厚溶接するには、現在の溶接方法による
溶接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。この時間では、時間的制約、温度低下共に問題であ
る。溶接速度を早めると、溶接深さは浅くなる。バー接
合を効率的に行うためには、上述したように、張力発生
して外れようとする箇所を張力以上の強度でつなぎ止め
てやることが重要である。通常は、圧延のロールバイト
時に幅端部にかかる張力が大きく、幅中央に向かって約
１００〜１５０ｍｍ程度まで減少し、中央部は圧縮力が
働く。この張力部分を張力＋αでつなぎ止めてやること
が耳割れ破断防止の要点となる。

【００１３】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、接合時の溶融幅
を４ｍｍ以内にすることで凝固速度は速くなり、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
る。溶融幅を１ｍｍ以下にするためには高い溶接精度が
必要となり、ハード、ソフト上非常に難しくなる。溶接
−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３０秒を超える
と温度低下により材質を劣化させてしまう。

【００１４】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、溶
接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。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。したがって、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。

【００１５】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、バスライン
上の０〜５００ｍｍの高さ範囲であれば曲げの影響なく
通板できた。しかし、これを超えるとスタンド間での破
断などのトラブルが発生した。

【００１６】

【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。

【００１７】

【表１】

【００１８】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。溶接した材料は圧延までの時間、溶接後最初の圧下
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耳割れ、破断の有無を
評価した。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２に試験条件と結果を示す。試験Ｎｏ．
１，４，５，８，１１〜１３，１５で示すように本条件
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。本条件から外れた場合
は、Ｎｏ．２は開先深さが浅いため開先効果がなく、Ｎ
ｏ．３は深すぎるため溶接可能厚の比率が低くなりいず
れも破断した。また、Ｎｏ．６，７は溶接率が低く、β
ｅ以下になった。Ｎｏ．９は初期圧下率が低く、Ｎｏ．
１０は、パスライン上の最大高さが高いため、いずれも
破断を起こした。また、Ｎｏ．１４は、溶接率が高いが
時間がかかりすぎたために温度低下を引き起こし、これ
も破断してしまった。

【００２１】

【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。したがって、熱延鋼板の製造にお
ける歩留りを向上でき、経済効果が非常に高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧延時の先行、後行材の端部形状および圧接時
の形状を示した図

【図２】板幅端部の溶接比率と耳割れ・破断有り無しの
関係を示した図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】完全連続化を狙ったバー接合において、
厚み（ｔ）の粗バーの接合する断面の下部または上部ま
たは下部を開口状態にし、実質接合可能厚範囲を０．３
〜０．８ｔとした後、溶接部の圧延時に発生する張力と
圧縮の変異点を起点とし、幅エッジに向かうある位置
（Ｗｉ）でのバイト内発生張力：Ｔｉ（圧縮部はＴｉ＝
０）、鋼材の熱間強度：σとするとき厚み方向の溶接比
率βｉを、（（（Ｔｉ＋３）／σ）＋３）／（ｔ）≦βｉ≦０．７となるように溶接する熱間粗バーの接合方法。
【請求項２】溶接終了後３秒以上、３０秒以内で圧延
を開始することを特徴とする請求項１記載の熱間粗バー
の接合方法。
【請求項３】接合後の初期圧下率を３５〜７０％とす
る請求項１または請求項２記載の熱間粗バーの接合方
法。
【請求項４】粗バーの接合後、仕上げ圧延終了まで、
接合部の位置をパスラインから０〜５００ｍｍとする請
求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱間粗バーの
接合方法。