JPH10277607A - 鋼材の熱間連続化圧延設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧接での幅広がり部をライン内で除去して圧延
する設備の提供。 【解決手段】粗圧延された先行鋼材S1と後行鋼材S2を高
温の下で圧接する熱間圧接装置5と仕上げ圧延機6との間
に回転する切削工具を備えた圧接による幅広がり部の除
去装置Cが設けられている熱間連続化圧延設備。上記の
除去装置は、たとえば、工具台に取り付けられた円筒状
切削工具と円筒状切削工具を回転させる駆動装置とが摺
動台に設置され、前記摺動台と摺動台を鋼材の幅方向に
移動させる移動装置とが台座の上に設置されている装置
であることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼材の熱間圧延
ラインにおいて、高温鋼材（たとえば900℃以上という
ような圧延中の鋼材）を圧接した後、圧延ライン内で圧
接部の幅広がり部を除去する装置を設置した熱間連続化
圧延設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場では、省エネルギー、製品歩留
りの向上、生産性の向上等を目的として、製造工程の連
続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板
（ホットコイル）を製造する熱間圧延工程の連続化は重
要な課題の一つとなっている。従来の熱間圧延において
は、加熱後のスラブを１枚ずつ粗圧延機と仕上圧延機に
供給して間欠的に圧延を行っていた。このような間欠圧
延は、それ自体が非能率的なだけでなく、特に被圧延材
の板厚が薄い場合には、その先端が変形してガイドロー
ルに突っ掛けたり、後端が圧延機を抜けるときに絞り込
まれて圧延ロールを損傷することが多い。これらのトラ
ブルが発生すると、圧延ラインを停止して補修やロール
の交換を行うことを余儀なくされる。このようなトラブ
ルを防止するには圧延速度を遅くしなければならず、圧
延の能率は一層低下する。

【０００３】また、熱延鋼板の先端部および後端部で
は、その中央部に比べて圧延速度のバランスが崩れ、適
正な圧延温度にならないので、寸法外れが発生し易い。
更に、熱延鋼板の先端では、板幅方向の中央部が圧延方
向に突き出して板幅が狭くなり、後端では逆に板幅中央
部が窪むフィッシュテイルという現象が起きる。その
外、先端が圧延ロールに噛み込む時やダウンコイラーに
よる巻取り開始時に、急激な張力の上昇があり板幅が狭
くなるという問題もある。このように仕上圧延後の鋼板
の先端および後端は、製品として寸法不良になるから、
その部分は切り捨てなければならず、生産歩留りの低下
が大きい。

【０００４】上記のような問題を解消するために、近
年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済み
の鋼材（以下、先行鋼材という）と、後続する粗圧延済
みの鋼材（以下、後行鋼材という）とを圧接し、仕上圧
延を連続的に行う方法が提案されている。この場合の圧
接は、スケールを除去 (脱スケール) した鋼材の端部を
突き合わせ、または重ね合わせて圧接することによって
行うのが最も実際的である。

【０００５】本出願人は、熱延鋼板の重ね合わせ部を還
元炎雰囲気の下で加熱し、スケールを還元して熱延鋼板
の全幅を厚さ方向に圧接する方法を提案した（特開平6-
312277号公報参照）。鋼板を還元雰囲気の下で加熱すれ
ば積極的にスケールを除去しなくとも圧接できるので、
熱延鋼板の圧接を簡単に能率よく行うことができるので
ある。

【０００６】しかし、還元雰囲気での加熱だけで還元で
きるスケールの厚さには限界があり、数10μｍ以上の厚
いスケールが生成している鋼板、あるいは還元されにく
い組成のスケールが生成している鋼板の場合には、圧接
の前に積極的に脱スケールすることが必要となる。この
ために粗圧延後の高温鋼材を圧延ライン中で、回転切削
工具によって機械的に脱スケールして圧接する方法を提
案した（特開平6-335785号公報、特開平8-19804号公報
参照）。

【０００７】図６は、熱間圧接装置を配置した熱間連続
圧延設備の概要を示す図である。鋼材のスラブ9は、粗
圧延機1によって圧延され圧延鋼材Sとなり、一旦中間コ
イラー2においてコイルに巻き取られる。そして仕上げ
圧延機6に送られる前に巻き戻され、レベラー3によって
コイルの巻き癖が矯正され、クロップシャー4で端部の
不良部分が切断される。その後、走行する熱間圧接装置
5において先行鋼材S1の後端部と後行鋼材S2の先端部と
を圧接した後、仕上げ圧延機6により仕上げ圧延が行わ
れ、ダウンコイラー8で巻き取られる。そして高速シャ
ー7で切断され、熱延鋼板コイルとなる。

【０００８】図７は、従来の熱間圧接装置の一例を示す
概略断面図である。

【０００９】圧接は、次のような工程で実施される。ま
ず、先行鋼材S1の後端が所定位置（圧接プレス10の位
置）にきたときクランプ装置11で鋼材を固定し、架台12
に設けられたテーブルローラ13を昇降用シリンダー14に
よって上昇させ、円筒状回転工具15によって切削できる
位置(H)まで押し上げる。次に、後行鋼材S2を前進させ
てその先端が下金型16の位置（先行鋼材の後端に重なり
合う位置）にきたとき、後行鋼材をクランプ装置11で固
定する。その後、バーナー17を燃焼させて先行鋼材S1お
よび後行鋼材S2の端部を還元炎雰囲気として円筒状回転
工具15を移動装置（図示せず）により矢印方向に移動さ
せて鋼材の端部を斜め切削する。切削が終わると、円筒
状回転工具を退避させ、先行鋼材の架台12を圧接プレス
10と同時に下降させて圧接する。この熱間圧接装置5
は、走行ローラ18によって圧延方向に走行する。

【００１０】図８は、熱間圧接するときの鋼材の状況を
示す概略断面図であり、(a)は押圧する前の断面を示す
図、(b)は圧接を終えた断面を示す図である。同図(a)に
示すように、先行鋼材S1の後端部と後行鋼材S2の先端部
とを厚さ方向に斜め切削した切削面19を重ね合わせ、上
下の金型16,16'によって圧接プレスで押圧する。圧接部
20は、同図(b)に示すように（δ）がほぼ零となるまで
押圧して得られる。

【００１１】図９は、圧接部の幅広がり部を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は(a)のA-A矢視断面図である。幅
広がり部21とは、同図(a)において（α）として示すよ
うに、圧接することによって圧接部が幅方向にはみ出た
部分である。幅広がり量（α）は、図８に示した重ね合
わせ代（β）および圧下量（δ）によって決まる。幅広
がり量（α）は、重ね合わせ代（β）が30mm、圧下率が
重ね合わせた板厚の約50％のときに約10mmである。

【００１２】圧接された高温鋼材は、仕上げ圧延機の入
り側でサイドガイドなどでセンタリングされて圧延され
る。圧接部に幅広がりがあると、サイドガイドを破損し
たり、圧延時に形状不良が発生し、歩留りを悪化させ
る。また、幅広がりした高温鋼材を圧延すると、仕上げ
圧延機のスタンド間で張力の変動が発生するため、幅方
向の接合強度の低い端部から破断することがある。たと
え圧延ができたとしても、ダウンコイラーで巻き取ると
きに板幅が急激に変化し、突っ掛けが起こることがあっ
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記の圧接による鋼材
の幅広がり部の弊害は、これを除去すれば解決する。例
えば、鋼板の接合部に交番磁界を印加して加熱し、鋼板
の長手方向に圧接した後、圧接不良部を除去する方法が
提案されている（特開平6-339708号参照）。しかし、こ
の方法は、幅広がり部を除去するとを目的とするもので
はなく、また、圧接不良部を除去する具体的な手段につ
いても記載されていない。

【００１４】本発明の目的は、高温の鋼材を圧接して生
じた幅広がり部を圧延ラインの中で除去できる装置を設
置した連続化圧延設備を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
高温鋼材を圧接したとき生じる幅広がり部を切削除去す
る装置を設けた熱間連続化圧延設備にある（図１、図２
および図３参照）。

【００１６】粗圧延された先行鋼材S1と後行鋼材S2を高
温の下で圧接して仕上げ圧延を行う連続化された圧延設
備であって、熱間圧接装置5と仕上げ圧延機6との間に回
転する切削工具を備えた圧接による鋼材の幅広がり部の
除去装置Cが設けられている熱間連続化圧延設備（図１
参照）。

【００１７】上記の除去装置Cは次の２形式のものが望
ましい。

【００１８】(1)工具台22に取り付けられた円筒状切削
工具20とこの円筒状切削工具を回転させる駆動装置25と
が摺動台26に設置され、前記摺動台とこの摺動台を鋼材
の幅方向に移動させる移動装置28とが台座27の上に設置
されている装置（図２参照）、(2)工具台22に取り付け
られた円筒状切削工具20とこの円筒状切削工具を回転さ
せる駆動装置25とが揺動アーム29に設置され、前記揺動
アーム29の支点固定部材32と揺動アームの揺動装置31と
が摺動台26に設置され、前記摺動台とこの摺動台を鋼材
の幅方向に移動させる移動装置28とが台座27の上に設置
されている装置（図３参照）。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、熱間圧接装置と幅広がり
部除去装置を配置した本発明の熱間圧延設備の概要を示
す図である。図において、熱間圧接装置5と仕上げ圧延
機6との間に鋼材の幅広がり部除去装置Cを配置したもの
である。鋼材の幅広がり部除去装置は、熱間圧接装置の
内部に設けることもできる。

【００２０】図２は、熱間圧接による鋼材の幅広がり部
除去装置の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は鋼
材の搬送方向から見た図である。幅広がり部除去装置
は、円筒状切削工具20、工具台22、駆動装置25、台座27
および移動装置28から構成され、鋼材を幅方向に挟んで
対象に設けられている。

【００２１】図２において、円筒状切削工具20は、回転
軸21を軸受けで支持した工具台22に取り付けられてい
る。回転軸にはプリー23が取り付けられ、ベルト24など
の伝動部材を介して電動機などの駆動装置25によって回
転させられる。工具台と駆動装置は、摺動台26に設置さ
れ、さらに摺動台は鋼材の幅方向に移動できるように台
座27に載置され、油圧シリンダーなどの移動装置28によ
って摺動できるように取り付けられている。

【００２２】幅広がり部の除去は、回転する円筒状工具
20が設置された摺動台26を移動装置28によって鋼材側に
移動させ、切り込みを保持した状態で鋼材を移動する
か、または幅広がり部除去装置を移動することによって
行う。

【００２３】図３は、円周方向に揺動する円筒状切削工
具を備えた幅広がり部除去装置の一例を示す図であり、
(a)は平面図、(b)は鋼材の搬送方向から見た図である。
図において符号29は揺動アームであり、揺動アームは支
点30を中心にシリンダーなどの揺動装置31によって円周
方向に揺動する。

【００２４】この除去装置は、円筒状切削工具20を備え
た工具台22と駆動装置25が揺動アーム29に載置され、揺
動アームの支点軸30を固定する支点固定部材32と揺動ア
ームを揺動させる揺動装置31が摺動台26に設置されてい
る。摺動台26は、鋼材の幅方向に移動できるように台座
27に載置され、油圧シリンダーなどの移動装置28によっ
て摺動できるように取り付けられている。

【００２５】この除去装置によれば、鋼材および除去装
置が移動しなくとも、アームの揺動によって円筒状切削
工具の直径よりも大きな直径の円弧で、広がり部を除去
することができる。なお、高温鋼材の幅が変動する場合
には、図２に示す装置と同様に移動装置28により鋼材の
幅方向に移動させて行う。

【００２６】図４は、回転する円筒状切削工具の移動に
よって幅広がり部を削除し、さらに母材幅にまで切り込
み切削する状況を示す図である。これは、圧接による幅
広がり部を除去するとともに、切り込み部を異材が接合
された場合に仕上げ圧延後高速シャーで切断するための
位置検出用として使用するものである。切り込み深さは
５mm程度でよく、滑らかな切削であるために仕上げ圧延
時に破断することはない。図２および図３の装置でも母
材幅まで切り込み切削ができる方式をとってもよい。

【００２７】図５は、円筒状切削工具を示す平面図であ
る。円筒状切削工具は、複数個のバイトチップのような
切削工具20-1が円筒状または円盤状のホルダー20-2に固
定されたものであり、切削工具は超硬合金を使用するの
が望ましい。

【００２８】このように、圧接時の鋼材の幅広がり部を
切削除去することによって、板幅が非圧接部とほぼ同等
になり、圧接強度の低下もなく、圧延時の通板が良好に
なる。

【００２９】

【実施例】厚さ30mm、幅300mm、長さ７ｍの鋼板コイル
（Ｃ：0.1重量％、Ｓｉ：0.5重量％、Ｍｎ：1.2重量
％）を用意し、図７に示す熱間圧接装置と図２または図
３に示す幅広がり部除去装置を配置した図１に示す小型
の圧延設備により連続化圧延試験を行った。

【００３０】中間コイラーでの加熱温度は1250℃であ
り、熱間圧接装置での脱スケール（切削）および圧接条
件は次の通りである。

【００３１】脱スケールには、長さ320mmのスリーブ状
ホルダーに多数の切削工具（チップ）を千鳥状に配置
し、刃先の最大外径を300mmとした円筒状回転工具を用
いた。切削条件は、回転速度1500rpm、送り速度6000mm/
min（100mm/s）、鋼材の温度を1050℃、先端部の切削幅
を30mm、還元炎点火１秒後に切削を開始し、直火還元炎
雰囲気で切削した。

【００３２】直火還元炎雰囲気は、ノズル内混合方式の
バーナーを使用し、リング状のスリットノズルから混合
気体を噴射して還元炎を形成させた。バーナーは、板幅
方向に複数個並べて配置した。燃料は、バーナー１本当
たり６ Nm³/hrのＬＰＧガスを酸素富化率60％、空気比
（ｍ）0.6とした。

【００３３】切削を終えて円筒状回転工具を退避させた
１秒後に圧接を開始した。圧接は、温度1050℃、重ね合
わせ量25mmとし、圧接には能力300トンのプレスを用
い、板厚が30mmになるまで押圧して行った。還元炎の噴
射は、圧接が終了するまでつづけた。

【００３４】（実施例１）上記の圧接を行った後、図２
に示す幅広がり部除去装置を使用し、幅広がり部を除去
した後、仕上げ圧延を実施した。幅広がり部を除去する
ときの切削条件は、円筒状切削工具の直径250mm、回転
速度1200rpm、送り速度１ｍ／秒とした。その後、鋼材
温度が1000℃になったとき３台の仕上げ圧延機によりそ
れぞれ40％、35％、30％の圧下率と、約5.0 kgf/mm²の
張力をかけて圧延を行い、板厚8.2mmのコイルを製造す
ることができた。仕上げ圧延機での圧延張力が５kgf/mm
²であっても圧延材は破断することなく正常に圧延がで
きた。

【００３５】（実施例２）上記の圧接を行った後、図３
に示す幅広がり部除去装置を使用し、実施例１と同様な
試験を行った。このときの切削条件は、円筒状切削工具
の直径150mm、回転速度2000rpm、送り速度１ｍ／秒とし
た。実施例１と同様な圧延条件で圧延を行ったところ、
圧延張力５kgf/mm²でも破断することなく正常に圧延が
できた。

【００３６】（比較例）上記の圧接を行ったままの鋼材
を、鋼材温度が1000℃になったとき３台の仕上げ圧延機
によりそれぞれ40％、35％、30％の圧下率と、約3.0〜
5.0 kgf/mm²の張力をかける圧延を行ったが、圧延の途
中で20％の材料切れ（50箇所の圧接の内10箇所が破断）
が発生した。

【００３７】

【発明の効果】本発明の圧延設備によれば、熱間圧接し
たとき生じる幅広がり部を圧延ライン内で除去して鋼材
を連続化圧延することができる。圧接による鋼材の幅広
がり部を除去することにより、ガイドローラに突っ掛か
ることなく、また張力を高めた圧延でも破断することな
く安定して圧延ができる。さらに、得られた熱延コイル
は、寸法精度の良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間圧接装置と本発明の幅広がり部除去装置を
配置した熱間圧延設備の概要を示す図である。

【図２】熱間圧接による鋼材の幅広がり部除去装置の一
例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は鋼材の搬送方向
から見た図である。

【図３】円周方向に揺動する円筒状切削工具を備えた幅
広がり部除去装置の一例を示す図であり、(a)は平面
図、(b)は鋼材の搬送方向から見た図である。

【図４】回転する円筒状切削工具の移動によって幅広が
り部を削除し、さらに母材幅にまで切り込み切削する状
況を示す図である。

【図５】円筒状切削工具を示す平面図である。

【図６】熱間圧接装置を配置した熱間連続圧延設備の概
要を示す図である。

【図７】従来の熱間圧接装置の一例を示す概略断面図で
ある。

【図８】熱間圧接するときの鋼材の状況を示す概略断面
図であり、(a)は押圧する前の断面を示す図、(b)は圧接
を終えた断面を示す図である。

【図９】圧接部の幅広がり部を示す図であり、(a)は平
面図、(b)は断面図である。

【符号の説明】

１．粗圧延機 ２．中間コイラー ３．レベラー ４．クロップシャー ５．熱間圧接装置 ６．仕上げ圧延機 ７．高速シャー ８．ダウンコイラー ９．スラブ 10．圧接プレス 11．クランプ装置 12．架台 13．テーブルローラ 14．昇降用シリンダー 15．円筒状回転刃 16．下金型 17．バーナー 18．走行ローラ 19．刃物 20．円筒状切削工具 20-1．切削工具 20-2．ホルダー 21．回転軸 22．工具台 23．プリー 24．ベルト 25．駆動装置 26．摺動台 27．台座 28．移動装置 29．揺動アーム 30．支点軸 31．揺動装置 32．支点固定部材 Ｃ．幅広がり部除去装置 Ｓ．鋼材 S1．先行鋼材 S2．後行鋼材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 俊博 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 沖 正海 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 田添 信広 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川 島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリン グセンター内 (72)発明者 岩波 紀夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川 島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリン グセンター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粗圧延された先行鋼材と後行鋼材を高温の
   下で圧接して仕上げ圧延を行う連続化された圧延設備で
   あって、熱間圧接装置と仕上げ圧延機との間に回転する
   切削工具を備えた圧接による鋼材の幅広がり部の除去装
   置が設けられていることを特徴とする熱間連続化圧延設
   備。
2. 【請求項２】上記除去装置が、工具台に取り付けられた
   円筒状切削工具とこの円筒状切削工具を回転させる駆動
   装置とが摺動台に設置され、前記摺動台とこの摺動台を
   鋼材の幅方向に移動させる移動装置とが台座の上に設置
   されている装置であることを特徴とする請求項１に記載
   の熱間連続化圧延設備。
3. 【請求項３】上記除去装置が、工具台に取り付けられた
   円筒状切削工具とこの円筒状切削工具を回転させる駆動
   装置とが揺動アームに設置され、前記揺動アームの支点
   固定部材と揺動アームの揺動装置とが摺動台に設置さ
   れ、前記摺動台とこの摺動台を鋼材の幅方向に移動させ
   る移動装置とが台座の上に設置されている装置であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の熱間連続化圧延設備。