JPH09327703A

JPH09327703A - 連続熱間圧延方法

Info

Publication number: JPH09327703A
Application number: JP15212496A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kaizu; 享海津; Makoto Kabasawa; 真事樺沢; Masaki Omura; 雅紀大村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】圧延中の破断あるいは鋼板表面や圧延ロール
の損傷が起きず、しかも高い製品歩留りの得られる連続
熱間圧延方法。【解決手段】先行する鋼片1 と後行する鋼片2 を接合
して行う連続熱間圧延法において、下記の条件を満足す
ることを特徴とする連続熱間圧延方法。（イ）先行する鋼片1 と後行する鋼片2 の嵌合面３は鋼
片の圧延面法線方向に平行である。（ロ）先行する鋼片
1 と後行する鋼片2 の嵌合部の長さをＬｔ、両鋼片1 、
2 の幅をＬｏとするとき、Ｌｔ／Ｌｏ≧２．５である。
（ハ）熱間圧延に先立ち、嵌合部を鋼片の両端部からそ
れぞれ０．０２５×Ｌｏ以上の範囲にわたりフラッシュ
溶接で接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄鋼板の連続熱間
圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な熱延薄鋼帯の製造においては、
肉厚スラブを複数の粗圧延機により圧延した鋼片（粗バ
ーと呼ばれている）や直接この粗バーに近い形状に鋳造
した薄スラブの鋼片を複数の圧延機からなる仕上圧延機
により熱間圧延して、鋼帯１本々を非連続的に製造して
いる。

【０００３】しかし、鋼帯１本々を非連続的に熱間圧延
すると、鋼帯の先端や後端での圧延不良や圧延後の鋼帯
先端部の走行不良などが起き易く、鋼帯の先端や後端部
の形状不良や寸法不良が生じ、製品歩留まりの低下を招
く。

【０００４】最近、こうした従来の圧延技術の問題を解
決でき、大幅な生産性向上の期待できる連続熱間圧延技
術が実機化された。この技術を用いれば、被圧延材に高
い張力を付与することも可能になるため、従来と同一の
圧延荷重で高い圧下率をとることができ、圧延の高速度
化も可能となる。

【０００５】連続熱間圧延を問題なく行う上で、熱間圧
延前に行われる鋼片の熱間接合技術が重要である。接合
部が圧延中に破断すると、連続熱間圧延が不可能になる
ばかりか、事後処理に多大な労力と時間を費やすことに
なるため、著しく生産性が低下する。したがって、接合
技術には高い信頼性が要求されるが、特に高い張力を付
与して圧延する場合には、それがより一層重要となる。

【０００６】鋼片の熱間接合の基本的な技術課題として
は、以下のことが挙げられる。１）圧延を中断せずに接合する。２）鋼片の温度低下を極力防ぐために、速やかに接合す
る。３）高温接合における酸化層の悪影響を排除する。４）低コストで接合できる接合法を用いる。

【０００７】１）〜３）はいずれも短時間接合技術に関
するが、このうち２）については、既存の熱間圧延設備
を用いることを前提とすると、接合を約３０秒以内に行
う必要がある。このとき、現状の粗バーの温度９００〜
１１００℃を考慮すると、５０μｍ前後の酸化皮膜が形
成されることになる。

【０００８】以上のような基本的技術課題の解決方法
は、従来より数多く報告されているが、大別して接合方
法、接合すべき嵌合面の様式（接合様式と呼ぶ）、接合
手段により技術分類される。表１にその出願特許の一例
を示すが、実際には、それぞれの技術が互いに組み合わ
さった方法が提案されている。

【０００９】

【表１】

【００１０】接合方法からみると、特開平４−８９１０
９号公報などにみられる接合すべき鋼片の嵌合面を全面
にわたり接合する方法（以下、全面接合法と呼ぶ）と特
開平４−８９１１０号公報などにみられる接合すべき鋼
片の嵌合面を部分的に接合する方法（以下、部分接合法
と呼ぶ）の２種類の方法がある。

【００１１】部分接合は予備的接合であり、未接合部は
圧延時の圧接効果により接合される。

【００１２】ここで、圧接効果による接合原理を以下に
概説する。圧接とは固相表面あるいは僅かな液相部を伴
った固相表面同士を、互いに押し当てて接合する方法で
ある。一般に金属表面は酸化物で被覆されているが、押
し当てた際の圧力により表面が拡大し酸化物は破壊され
新生面が露出し、新生面同士が原子レベルで結合する。
したがって、圧接前に酸化物が多いほど大きな表面拡大
が必要となる。

【００１３】上記の部分接合法において、未接合部が圧
延により圧接接合されるのは、圧延により未接合部の表
面が拡大するとともに、圧力により被接合面が強く押し
当てられるためと考えられている。

【００１４】接合様式からみると、従来より以下に示す
図２〜図６の５種類の様式が検討されている。

【００１５】図２に、鋼片の圧延方向に垂直な面同士を
互いに突合わせた（以下、「単純突合わせ」と呼ぶ）接
合様式の模式図を示す。図２で、１は先行する鋼片、２
は後行する鋼片、３は鋼片同士の嵌合面、４は圧延方向
を表す。以下の図で、図２と同じ番号は図２と同じもの
を表す。

【００１６】この様式は特開平５−２８５５０６号公報
などに記載されているが、これには幅方向の一部分のみ
を接触させるために、板幅中央の圧延方向線を対称軸と
して、端面を僅かに傾斜あるいは曲線化した場合も含
む。

【００１７】部分接合法をこの様式に適用した場合、本
発明者らの実験によると、圧延温度９００〜１１００
℃、圧下率４０〜６０％の一般的な条件で仕上圧延機の
第１スタンドを通過後の嵌合面の面積は、圧延前の面積
に対して高々８０％程度であり、界面面積の拡大が図れ
ず、接合強度が十分でないことがわかった。したがっ
て、この様式は、圧延中に破断を招くおそれがあるため
高張力圧延を指向する連続熱間圧延には適用できない。

【００１８】嵌合界面の拡大が得られなかった現象は、
十分に潤滑された圧延加工の変形様式がほぼ純圧縮であ
るという塑性加工理論から理解できる。この場合、嵌合
界面は基本的には板厚方向に縮み、ロールと鋼片表面の
摩擦力に応じて、表面付近の界面のみが圧延方向に傾斜
する。そのため嵌合界面は曲面になるが、界面の酸化物
を破壊して新生面が生じるほどには拡大しない。

【００１９】したがって、「単純突合わせ」の接合様式
に対しては、全面接合法で接合する必要がある。

【００２０】図３に、鋼片の幅方向に平行で、圧延面と
ある角をなす面同士を重ね合わせた（以下、「テーパー
ラップ」と呼ぶ）接合様式の模式図を示す。図３で、５
は鋼片同士の嵌合面と圧延面のなす角を表す。

【００２１】特開昭５９−１４１３０２号公報などに記
載されたこの様式には、全面接合法、部分接合法いずれ
も適用可能であるが、圧延面に平行な面成分が圧延によ
る伸長率に比例して拡大するため、上記圧接効果が最も
期待できる様式である。

【００２２】図４に、鋼片の圧延面法線に平行で、圧延
方向にある角をなす面同士を突合わせた（以下、「テー
パー突合わせ」と呼ぶ）接合様式の模式図を示す。

【００２３】特開平７−２４５０７号公報などに記載さ
れたこの様式には、「単純突合わせ」の場合と同様に圧
接効果がほとんど期待出来ないため、全面接合法で接合
する必要がある。

【００２４】図５に、鋼片の圧延方向に垂直な面同士を
互いに入れ子形状にして嵌合した（以下、「入れ子」と
呼ぶ）接合様式の模式図を示す。

【００２５】特開平４−１８２００７号公報などに記載
されたこの様式では、圧延方向に平行と垂直な嵌合面が
交互に存在するため、「単純突合わせ」の場合よりもさ
らに圧接効果が期待出来ず十分な接合強度が得られな
い。

【００２６】なお、図２〜図５においては、先行の鋼片
と後行の鋼片の嵌合面は、重ね合わせたときに、嵌合部
から離れた部分の鋼片形状と完全に同一になるよう加工
されている。嵌合部に隙間や段差があると、嵌合部の破
断やロール損傷などが圧延時に発生し易くなるので、そ
れを避けるためである。

【００２７】図６に、鋼片の圧延面同士を重ね合わせた
（以下、「単純ラップ」と呼ぶ）接合様式の模式図を示
す。

【００２８】この様式は、特開昭５３−３７１６６号公
報などに記載されているが、鋼片に段差ができ、仕上圧
延機のうち少なくとも第１スタンドの圧延機のロールを
傷つけることになるため、実機には適用できない。

【００２９】以上のことから、実現可能な接合方法と接
合様式の組み合わせは次の４つに限定される。

【００３０】ａ）全面接合法／「単純突合わせ」ｂ）全面接合法／「テーパーラップ」ｃ）全面接合法／「テーパー突合わせ」ｄ）部分接合法／「テーパーラップ」接合手段に関しては、圧接、融接、機械結合の３種類が
検討されている。

【００３１】圧接の加熱源には、ガス燃焼炎（特開平５
−５０１１１号公報）、高周波誘導抵抗加熱（特開平４
−８９１０９号公報）、電気放電（特開昭５８−１５１
９７１号公報）、機械摩擦（特開平５−３８５０７号公
報）などがある。

【００３２】融接としては、アーク溶接（特開平４−１
８２００７号公報）や抵抗スポット溶接（特開平４−８
９１７９号公報）などが検討されている。

【００３３】機械的結合としては、カスガイ（特開昭５
９−１４１３０２）、釘打（特開昭５９−１４１３０
２）などによる接合が検討されている。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの実験によれば、全面接合法／「単純突合わせ」の
組み合わせでも、図２に示すような接合様式では充分な
接合強度が得られず、高張力圧延で破断する場合があっ
た。

【００３５】「テーパーラップ」や「テーパー突合わ
せ」の接合様式を採用すると、圧延後に著しく伸長され
た接合部分が形成され、製品歩留りを大きく低下させ
る。

【００３６】接合手段に関しては、融接では充分な接合
強度が得られず、カスガイや釘による機械的結合では鋼
板表面や圧延ロールを傷つける場合があった。

【００３７】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、圧延中の破断あるいは鋼板表面や圧延
ロールの損傷が起きず、しかも高い製品歩留りの得られ
る連続熱間圧延方法を提供することを目的とする。

【００３８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、先行する鋼
片と後行する鋼片を接合して行う連続熱間圧延方法にお
いて、下記の条件を満足することを特徴とする連続熱間
圧延方法により解決される。（イ）前記先行する鋼片と後行する鋼片の嵌合面は鋼片
の圧延面法線方向に平行である。（ロ）前記先行する鋼片と後行する鋼片の嵌合部の長さ
をＬｔ、前記両鋼片の幅をＬｏとするとき、Ｌｔ／Ｌｏ
≧２．５である。（ハ）熱間圧延に先立ち、前記嵌合部を前記鋼片の両端
部からそれぞれ０．０２５×Ｌｏ以上の範囲にわたりフ
ラッシュ溶接で接合する。

【００３９】以下に、その限定理由を説明する。接合面
を鋼片の圧延面法線方向に平行にすることにより、圧延
後に著しく伸長された接合部分が形成されることがな
く、高い製品歩留りが得られる。

【００４０】圧延圧接により良好な接合を達成する条件
として、本発明者等が検討したところ、圧延後の接合部
面積が初期嵌合部面積の１．５倍以上に拡張する必要の
あることが明らかになった。そのためには、先行する鋼
片と後行する鋼片の嵌合部の長さをＬｔ、鋼片の幅をＬ
ｏとしたとき、Ｌｔ／Ｌｏ≧２．５にする必要がある。

【００４１】また、圧延時に端部から破断を避けるため
に、熱間圧延に先立ち、嵌合部を鋼片の両端部からそれ
ぞれ０．０２５×Ｌｏ以上の範囲にわたりフラッシュ溶
接で接合する必要がある。フラッシュ溶接で行うのは、
溶接時に表面を溶融飛散させるため接合面にある酸化膜
が除去されるために、高い接合強度が得られるためであ
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１に、本発明における鋼片接合
方法の実施の１形態を示す。図１で、１は先行する鋼
片、２は後行する鋼片、３は鋼片同士の嵌合面、４は圧
延方向、６は鋼片端部の接合面、７は溶接トランス、８
はプラテンである。

【００４３】先行する鋼片１の後端部には、高さおよび
頂角の等しい４つの２等辺三角形を連ねた形状の鋼片同
士の嵌合面３と、その両端部に鋼片の幅方向に平行で長
さの接合面６が加工されている。後行する鋼片２の先端
部は、先行する鋼片１の後端部に嵌合するような形状に
加工されている。ただし、両端部の鋼片幅方向に平行な
接合面６でのみフラッシュ溶接が可能なように、先行す
る鋼片１と後行する鋼片２の嵌合面３はフラッシュ溶接
時に接触しないような間隔を有している。

【００４４】このとき、一つの端部の接合面６の長さを
Ｌ₁、２等辺三角形の１辺の長さをＬ₂とすると、鋼片
の嵌合部の長さＬｔ＝２×Ｌ₁＋８×Ｌ₂となり、Ｌｔ
／Ｌｏ≧２．５、Ｌ₁≧０．０２５×Ｌｏとなるように
２等辺三角形の頂角が調整されている。なお、２等辺三
角形の頂角が決定されれば、２等辺三角形の数に関係な
くＬｔは定まる。

【００４５】このように加工された先行する鋼片１後端
部と後行する鋼片２の先端部を突き合わせ、両鋼片にプ
ラテン８を取り付け溶接トランス７より電流を流し、鋼
片の端部の接合面６同士をフラッシュ溶接により溶接
し、連続熱間圧延を行う。

【００４６】本発明法では、接合を十分な長さにわたっ
て圧接で行っているため高い接合強度が得られ、また、
端部を必要な長さ溶接しているので破断なく連続圧延が
可能となる。

【００４７】なお、本発明法では、鋼片を移動させなが
らフラッシュ溶接しても、ルーパーなどを設置して鋼片
を停止させてフラッシュ溶接しても、同様な効果が得ら
れる。

【００４８】

【実施例】自動車構造用熱間圧延鋼板ＳＡＰＨ４４０用
の成分系の鋼片（板厚４０ｍｍ、幅１０００ｍｍ、長さ
１０００ｍｍ）を用い、以下のような熱間連続圧延をシ
ミュレートした試験を実験室的に行った。

【００４９】２つの鋼片の嵌合面を、図１の形状に冷間
で機械加工し、加熱炉で１１００℃まで加熱後、突き合
わせて両端部にある接合面同士をフラッシュ溶接し、直
ちに圧延した。

【００５０】フラッシュ溶接は、平均フラッシュ電流２
万Ａ、フッラシュ時間１０秒、フラッシュ代１５ｍｍ、
アプセット代５ｍｍの条件で行った。

【００５１】圧延は、ロール径９６０ｍｍの圧延機を用
い、１パスで圧下率５０％の条件で行った。

【００５２】このとき、表２に示すように、端部にある
接合面の長さＬ₁の対鋼片の幅Ｌｏ比および鋼片の嵌合
部の長さＬｔの対鋼片の幅Ｌｏ比を変えて試験を行っ
た。

【００５３】そして、圧延時の破断の有無を目視検査す
るとともに、圧延後の接合強度の測定を行い、連続圧延
への適否を検討した。接合強度の測定は圧延方向に平行
な引張試験片で行った。接合強度の評価は、それが素材
強度４４０ＭＰａの８０％以上であれば、変形抵抗の８
０％近くの張力がかかる実機においては破断などの問題
が生じないことが予め確認されているので、素材強度と
接合強度の比で行った。

【００５４】結果を表２に示す。Ｌ₁／Ｌｏが０．０２
５未満だと、その他の条件が本発明範囲内であっても、
端部で破断が生じる。

【００５５】Ｌ₁／Ｌｏが０．０２５以上の場合は、Ｌ
ｔ／Ｌｏ≧２．５であれば、接合強度と素材強度の比は
８０％以上であり、実際の連続圧延に適用可能である。

【００５６】一方、Ｌｔ／Ｌｏ＜２．５の場合は、接合
強度と素材強度の比は８０％未満となり、充分な接合強
度が得られなくなる。

【００５７】

【表２】

【００５８】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、接合部の破断あるいは鋼板表面や圧延ロール
の損傷が起きず、しかも高い製品歩留りの得られる連続
熱間圧延方法を提供することができる。

【００５９】また、フラッシュ溶接を採用しているた
め、接合前の酸化物に依存せず良好な接合が得られるの
で、特別な酸化防止シールドが不要であり、設備の低コ
スト化に有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における鋼片接合方法の実施の１形態を
示す図である。

【図２】従来の「単純突合わせ」鋼片接合様式の模式図
である。

【図３】従来の「テーパーラップ」鋼片接合様式の模式
図である。

【図４】従来の「テーパー突合わせ」鋼片接合様式の模
式図である。

【図５】従来の「入れ子」鋼片接合様式の模式図であ
る。

【図６】従来の「単純ラップ」鋼片接合様式の模式図で
ある。

【符号の説明】

１先行する鋼片２後行する鋼片３鋼片同士の嵌合面４圧延方向６鋼片端部の接合面７溶接トランス８プラテン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先行する鋼片と後行する鋼片を接合して
行う連続熱間圧延方法において、下記の条件を満足する
ことを特徴とする連続熱間圧延方法。（イ）前記先行する鋼片と後行する鋼片の嵌合面は鋼片
の圧延面法線方向に平行である。（ロ）前記先行する鋼片と後行する鋼片の嵌合部の長さ
をＬｔ、前記両鋼片の幅をＬｏとするとき、Ｌｔ／Ｌｏ
≧２．５である。（ハ）熱間圧延に先立ち、前記嵌合部を前記鋼片の両端
部からそれぞれ０．０２５×Ｌｏ以上の範囲にわたりフ
ラッシュ溶接で接合する。