JPH10216809A - 熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを接
合する際、少ない電力投入量で短時間で、且つ安全な作
業下で安定した接合面を得る。 【解決手段】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部と
を間隔を隔てて対向させ、前記両鋼片の対向端部の近傍
に、その厚み方向に貫通する交番磁界を印加し、前記両
鋼片の端部を誘導加熱した後、該両端部を押圧して接合
する接合方法において、前記両鋼片の誘導加熱時に、前
記交番磁界を発生させる電源の周波数を測定し、ｔ1 時
間後の周波数の変動に基づいて前記両鋼片の間における
スパークの発生を検知し、その時点で、両鋼片の間隔を
Ｇ0 からＧ0 ′に広げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延における
鋼片の接合方法、特に誘導加熱による鋼片の加熱制御の
安定及びそれに使用する接合装置の保護を図る上に好適
な、熱間圧延における鋼片の接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼片の熱間圧延に際しては、加熱
炉から抽出した鋼片を一本ずつ圧延していたため、特に
仕上圧延工程において、以下のような種々のトラブルを
生じていた。 ａ）鋼片先端の噛み込み不良。 ｂ）鋼片後端の絞り込み不良。 ｃ）鋼片先端のランナウトテーブル上での走行トラブ
ル。 ｄ）鋼片前後端の寸法不良。

【０００３】上記問題の解決策として、熱間仕上圧延機
の入側搬送ラインにおいて、先行する鋼片の後端部と後
行する鋼片の先端部とを順次接合してから仕上圧延に供
する連続圧延方法が提案され、これに伴い鋼片の接合方
法についても種々の方法が開発されている。

【０００４】その中でも比較的短時間で接合を終了でき
る方法として、特開昭６０−２４４４０１号公報に開示
されている誘導加熱圧接法が知られている。この方法
は、加熱手段としてソレノイド型コイルを用い、先行鋼
片の後端部と後行鋼片の先端部である接合部を誘導加熱
した後、その両端部を押圧することによって、先行、後
行両鋼片を接合するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されている方法は、先行鋼片の後端面及び後行
鋼片の先端面それぞれの全体を接合面とし、かかる接合
面全域にわたって加熱が行われることから、 １）加熱に大量の電力投入を必要とする、 ２）所望の接合温度まで昇温させるに要する加熱時間が
長い、 ３）このため加熱設備を停止した状態で加熱する場合
は、鋼片を一旦蓄えた後、それを徐々に払い出すことに
より圧延を連続させるために、長いループが必要とな
る、 ４）一方、加熱を走間で行う場合には、長い走間距離を
必要とするため、設備長が長くなる、等という問題があ
った。

【０００６】そこで、本発明者等は、先行−後行鋼片間
の接合に際して無駄なエネルギを消費することなく、簡
便且つ速やかに、しかも確実に接合できる接合方法につ
いて研究、開発を重ねた結果、各鋼片の先端部と後端部
との間に数〜数十ｍｍの間隔を開けて対向させて設置
し、この対向両端部近傍の接合領域に位置する鋼片に、
その厚み方向に貫通する交番磁界を印加して加熱する処
理と、これら鋼片の少なくとも一方を互いに接近する方
向に移動させ、押圧する処理とを組み合わせることが特
に有効であるとの知見を得た。

【０００７】この方法によれば、両鋼片の接合領域に交
番磁界によって渦電流が誘導され、この渦電流に由来し
た発熱によって、特に鋼片の接合させる面が昇温するこ
とから、効率良く極めて短時間で加熱することができ、
確実に鋼片を接合することが可能となった。

【０００８】ところで、このような誘導加熱方法では、
鋼片の先端部と後端部との間隙は狭ければ狭い程加熱効
率が向上する。その理由は、接合部の上下それぞれの側
に配置した交番磁界発生コイルから上下方向に貫く磁束
が、これら鋼片の接合面の間隙が広い程、該間隙を通り
抜け易くなるため、鋼片の加熱に寄与しなくなることに
ある。

【０００９】ところが、鋼片間隔を近づけ過ぎると、鋼
片間の電圧によりスパークが発生することになる。この
鋼片間スパークは、鋼片を加熱する電流が局所的に流れ
ることであるから、スパーク発生箇所の鋼片が過加熱に
より融け落ちて接合機を破損したり、逆にスパーク発生
箇所以外の部分では、発熱量が所定の量より少なくな
り、加熱不足になることから接合強度が不足し、その結
果、仕上圧延機による圧延中に、その接合部に板破断が
生じたりする等の新たな問題があることが明らかになっ
た。その上、上記スパークの発生は、交番磁界発生電源
に自制式インバータを使用している場合には、インピー
ダンスの乱れの原因となるため、電源の発振が不安定に
なり、その発振が停止することが起るという問題がある
ことも明らかになった。

【００１０】本発明は、前記新たな問題点を解決するべ
くなされたもので、先行鋼片と後行鋼片をそれぞれの端
面で接合する際、その接合面を少ない電力投入量で、し
かも短時間で接合温度に加熱することができると共に、
安全な作業の下で安定した接合面を得ることができる、
熱間圧延における鋼片の接合方法を提供することを課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、先行鋼片の後
端部と後行鋼片の先端部とを間隔を隔てて対向させ、前
記両鋼片の対向端部の近傍に、その厚み方向に貫通する
交番磁界を印加し、前記両鋼片の端部を誘導加熱した
後、該両端部を押圧して接合する接合方法において、前
記両鋼片の誘導加熱時に、前記交番磁界を発生させる電
源の周波数を測定し、該周波数の変動に基づいて前記両
鋼片の間におけるスパークの発生を検知することによ
り、前記課題を解決したものである。

【００１２】即ち、本発明者等は新たに発生した前記問
題を解決するべく更に研究を進めた結果、スパーク発生
時に交番磁界発生電源の周波数が大きく乱れることに着
目し、交番磁界発生電源の発振後に該電源の周波数を測
定することにより、測定周波数の乱れからスパークの発
生が検知されたときには、例えば鋼片間隔を広げたり、
あるいは、印加電圧を低下させたりすることにより、ス
パーク発生を停止できることを見出した。本発明は、以
上の新たな知見に基づいてなされたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る第１実施形態に適用
して好適な接合装置を組み込んだ、仕上圧延機の入側搬
送ラインを中心とする設備配置を模式的に示したもので
ある。

【００１５】図中、右端に先行鋼片Ｓ1 を圧延しつつあ
る仕上圧延機の第１スタンド１０が、又、その左端には
後行鋼片Ｓ2 を払い出しつつあるコイルボックス１２が
それぞれ位置しており、これら両者のほぼ中間位置に先
行鋼片Ｓ1 の後端と後行鋼片Ｓ2 の先端とを接合するた
めの上記接合装置１４が配設されている。

【００１６】又、この接合装置１４の前後には、その要
所要所で鋼片を支持するためのピンチロール１６Ａ〜１
６Ｃと、コイルボックス１２から払い出された鋼片Ｓ2
を平坦にするためのレベラ１８と、先行鋼片Ｓ1 の後端
や後行鋼片Ｓ2 の先端を揃えるために切断する切断装置
２０と、鋼片の接合部等の表面に付着しているスケール
を除去するデスケーラ（ＦＳＢ）２２とが、それぞれ配
設されている。

【００１７】本実施形態で採用する上記接合装置１４
は、加熱、接合処理を鋼片Ｓの走行と同期して行うため
に該装置１４自体が移動する、いわゆる走間接合装置で
ある。但し、これに限定されず、停止した状態で加熱、
接合処理を行う固定式の接合装置であってもよく、この
場合は鋼片の長さを調整するために、図中破線で示した
鋼片を蓄える機能を持つルーパ２４を利用する。

【００１８】図２は、先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 とを
接合する状態にあるトランスバース方式の上記接合装置
１４の要部を拡大して示す概略側面図である。

【００１９】図中、下流側（右側）には先行鋼片Ｓ1 を
挟持して支持・固定するシリンダ駆動式の前方クランプ
３０が、又、上流側には後行鋼片Ｓ2 を支持すると共
に、下流側に移動させる機能を有する鋼片クランプ押圧
装置３２がそれぞれ配設されている。この鋼片クランプ
押圧装置３２は、上記前方クランプ３０と同様の後行ク
ランプ３４と、該クランプ３４を下流側に移動させる鋼
片押圧シリンダ３６とで構成されている。

【００２０】又、図２のほぼ中央に位置する先行鋼片Ｓ
1 と後行鋼片Ｓ2 の突き合わせ部（対向端部）には、交
番磁界を発生させるための交番磁界発生コイル３８が配
設されている。この発生コイル３８は、鋼片Ｓ1 、Ｓ2
を上下方向からそれぞれ挟む位置に配された一対の磁極
芯（コア）４０と、これら磁極芯４０をそれぞれ巻回す
る一本の導線４２と、該導線４２に交流電圧を印加する
ための交番電源４４と、交流電圧印加後の電流周波数
（電源周波数）を測定する周波数計４６とを備えてい
る。

【００２１】図３は、上記突き合せ部の近傍を概念的に
示した平面図であり、この図３に示すように、上記交番
磁界発生コイル３８により、先行鋼片Ｓ1 、後行鋼片Ｓ
2 の突き合わせ部Ａに、破線で示す範囲の交番磁界Ｄを
印加すると、これら鋼片Ｓ1、Ｓ2 の対向端部近傍に渦
電流Ｅが誘発され、それぞれの接合される面が優先的に
加熱できるようになっている。

【００２２】次に、本実施形態の接合方法を、図４をも
参照しながら説明する。この図４（Ａ）、（Ｂ）は、誘
導加熱時の電流周波数と鋼片間隔をそれぞれ示すタイム
チャートである。

【００２３】前記第１スタンド１０を有する仕上圧延機
で圧延しつつある先行鋼板Ｓ1 の後端部を切断装置２０
により切断すると共に、該後端部に接合する後行鋼片Ｓ
2 の先端部を切断して、両端をそれぞれ切り揃える。

【００２４】次いで、所定位置で先行鋼片Ｓ1 の後端部
と後行鋼片Ｓ2 の先端部とを、図４（Ｂ）に示すように
Ｇ0 の間隔を隔てて対向させると共に、対向した先行鋼
片Ｓ1 の後端部と後行鋼片Ｓ2 の先端部とを覆うよう
に、前記交番磁界発生コイル３８の磁極芯４０を配置す
る。

【００２５】その後、交番電源４４を起動させて鋼片の
厚み方向に交番磁界を印加すると共に、その周波数を徐
々に上昇させながら、上記先行鋼片Ｓ1 の後端部及び後
行鋼片Ｓ2 の先端部にそれぞれの幅方向にわたって誘導
加熱を開始した。

【００２６】その結果、図４（Ａ）に示すように、交番
磁界発生の操作開始からｔ1 秒経過時点で、周波数計４
６で測定した周波数の変動からスパークの発生が認めら
れたので、ｔ2 秒経過時点で同図（Ｂ）のように、両鋼
片の間隔をＧ0 からＧ0 ′に拡げる措置を講じたとこ
ろ、安定した交番磁界の印加を継続することが可能とな
り、幅方向に均一な加熱が可能となった。なお、スパー
ク発生に伴う効率低下を考慮して、目標印加時間ｔ0 よ
りΔｔ0 秒だけ印加時間を延長した。

【００２７】次に、本実施形態の具体例である実施例１
を説明する。

【００２８】

【実施例１】先行鋼片Ｓ1 、後行鋼片Ｓ2 として、それ
ぞれ巾１０００ｍｍ、厚み３０ｍｍのシートバー（低炭
素鋼）を、前記図１に示した設備ラインに供して、先行
シートバーの後端部及び後行シートバーの先端部をＧ0
＝２．５ｍｍの間隙（間隔）を隔てて対向させた後、こ
の間隙を覆うように前記図２に示した交番磁界発生コイ
ル３８（巾１３００ｍｍ、長手方向寸法２４０ｍｍ）を
配置した。

【００２９】加熱条件は、投入電力が上下それぞれのコ
イルに対して各々１０００Ｖ、周波数が１０００Ｈｚ
で、処理時間が１１．５秒間とした。このときの交番磁
界発生電流の周波数及び鋼片間隔は、前記図４に具体的
な数値を入れたものと同一であった。

【００３０】即ち、交番磁界印加開始から２秒（＝ｔ1
）後に鋼片端面からスパークが発生し、交番磁界発生
電流の周波数が大きく乱れた。そこで、鋼片間隔をＧ0
＝５ｍｍまで拡げると共に、間隔を拡げたことによる効
率低下を考慮して、１３秒（Δｔ0 ＝１．５秒）加熱
し、引き続き、鋼片を押圧力２ｋｇｆ／ｍｍ² で押圧し
て接合を完了させた。

【００３１】接合後、７スタンドミルにより板厚２ｍｍ
まで圧延を施したが、その際に接合面が分離することな
く良好な連続圧延を継続できた。

【００３２】以上詳述した如く、本実施形態によれば、
熱間仕上圧延機の入側において、先行鋼片Ｓ1 の後端部
と後行鋼片Ｓ2 の先端部との接合領域（対向端部近傍）
に、鋼片の厚み方向に貫通する交番磁界を磁界発生電源
による交流電圧（電流）発振後に、その周波数を測定
し、同周波数の急激な変動から該加熱部でのスパーク発
生を検知し、その後、両鋼片間隔を拡げることにより、
スパークの連続発生を回避し、安定した接合面を得るこ
とができた。その際、加熱部でのスパーク発生を防止す
る上で、先行鋼材と後行鋼材の間隔は２ｍｍ以上とする
ことが有効である。

【００３３】次に、第２実施形態の接合方法について、
図５を参照しながら説明する。この図５で（Ａ）は前記
図４（Ａ）と同一で、（Ｂ）は印加電圧を示すタイムチ
ャードある。

【００３４】本実施形態は、図５（Ａ）に示すように、
交番磁界発生の操作開始からｔ1 秒経過時点で、周波数
計４６で測定した周波数の変動からスパークの発生が認
められたので、ｔ2 秒経過時点で同図（Ｂ）に示したよ
うに、印加電圧をＶ0 からＶ0 ′に下げる措置を講じた
以外は、前記第１実施形態と実質的に同一であり、同様
に、安定した交番磁界の印加を継続することが可能とな
り、幅方向に均一な加熱が可能となった。

【００３５】次に、本実施形態の具体例である実施例２
を説明する。

【００３６】

【実施例２】この実施例２は、先行シートバーの後端部
及び後行シートバーの先端部をＧ0＝３．０ｍｍの間隙
を隔てて対向させ、加熱条件を投入電力が上下それぞれ
のコイルに対して各々Ｖ0 ＝１１００Ｖ、周波数が１０
００Ｈｚで、処理時間が１０．０秒間とした以外の条件
は、前記実施例１と同一である。

【００３７】このときの交番磁界発生電流の周波数及び
鋼片間隔は、前記図５に具体的な数値を入れたものと実
質的に同一であった。即ち、交番磁界印加開始から２秒
（＝ｔ1 ）後に鋼片端面からスパークが発生し、交番磁
界発生電流の周波数が大きく乱れた。そこで、印加電圧
をＶ0 ′＝９００Ｖまで下げると共に、電圧を下げたこ
とによる効率低下を考慮して、１３秒（Δｔ0 ＝３．０
秒）加熱し、引き続き、鋼片を押圧力２ｋｇｆ／ｍｍ²
で押圧して接合を完了させた。

【００３８】接合後、前記実施例１と同様に、７スタン
ドミルにより板厚２ｍｍまで圧延を施したが、その際に
接合面が分離することなく良好な連続圧延を継続でき
た。

【００３９】以上詳述した如く、本実施形態によれば、
交流電流の周波数の急激な変動から加熱部でのスパーク
発生を検知した後、印加電圧を下げることにより、前記
第１実施形態の場合と同様にスパークの連続発生を回避
し、安定した接合面を得ることができた。

【００４０】以上、本発明を具体的に説明したが、本発
明は、前記実施形態に示したものに限られるものでな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【００４１】例えば、適用する圧延機入側における設備
ラインの具体的構成は、前記実施形態に示したものに限
定されない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを接合する際、
その接合面を、少ない電力投入量で短時間で接合温度に
加熱することができると共に、安全な作業の下で安定し
た接合面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態に適用される圧延機
入側設備の要部を示す説明図

【図２】上記実施形態に適用される接合装置の概略構成
を示す側面図

【図３】交番磁界による鋼片の加熱原理を概念的に示す
平面図

【図４】第１実施形態の作用を示す線図

【図５】第２実施形態の作用を示す線図

【符号の説明】

１０…第１スタンド １２…コイルボックス １４…接合装置 １６Ａ〜Ｃ…ピンチロール １８…レベラ ２０…切断装置 ２２…デスケーラ ２４…ルーパ ３０…前方クランプ ３２…鋼片クランプ押圧装置 ３４…後行クランプ ３６…鋼片押圧シリンダ ３８…交番磁界発生コイル ４０…磁極芯 ４２…導線 ４４…交番電源 ４６…周波数計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天笠 敏明 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 (72)発明者 磯山 茂 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 (72)発明者 山崎 孝博 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 (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 (72)発明者 平林 毅 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 (72)発明者 中野 裕行 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 鶴崎 一也 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを
   間隔を隔てて対向させ、前記両鋼片の対向端部の近傍
   に、その厚み方向に貫通する交番磁界を印加し、前記両
   鋼片の端部を誘導加熱した後、該両端部を押圧して接合
   する接合方法において、 前記両鋼片の誘導加熱時に、前記交番磁界を発生させる
   電源の周波数を測定し、 該周波数の変動に基づいて前記両鋼片の間におけるスパ
   ークの発生を検知することを特徴とする鋼片の接合方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記スパークの発生が検知された時点で、両鋼片の間隔
   を広げる操作及び印加電圧を下げる操作の少なくとも一
   方を選択することを特徴とする鋼片の接合方法。