JPH10277753A

JPH10277753A - 鋼材の熱間圧接装置

Info

Publication number: JPH10277753A
Application number: JP9180697A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakamoto; 浩一坂本; Seiji Okada; 誠司岡田; Toshihiro Mori; 俊博森; Nobuhiro Tazoe; 信広田添; Norio Iwanami; 紀夫岩波
Original assignee: IHI Corp; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: IHI Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】圧接部の幅広がりを防止する圧接装置の提供。【解決手段】粗圧延された先行鋼材と後行鋼材とを高温
の下で圧接する装置であって、たとえば、ガイド溝28を
設けた台座25とガイド溝にはまる突起29を設けた金型2
6,26'とがガイド溝を介して摺動可能に取り付けられ、
金型には台座に設けた金型移動装置27と上下可動に挿入
された拘束板30とが設けられた上押圧装置16が圧接プレ
スに取り付けられ、それぞれ同じ構造の下押圧装置17が
基台24に取り付けられた装置である鋼材の熱間圧接装
置。

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、高温鋼材（たと
えば900℃以上というような圧延中の鋼材）を圧接して
圧延する連続化熱間圧延設備に使用する圧接装置に関
し、特に鋼材の圧接部に幅広がりを発生させない圧接装
置に関する。

【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
に突き出して先端部の板幅が小さくなり、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際やダウンコ
イラーによる巻取りを開始する際に、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）とを接合し、仕上圧
延を連続的に行う方法が提案されている。この場合の接
合は、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。また、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、回転切削工具など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）。

【０００６】図５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によって仕上げ圧延が行
われ、ダウンコイラー8に巻き取られる。そして高速シ
ャー7で切断され、熱延鋼板コイルとなる。

【０００７】図６は、従来の熱間圧接装置の一例を示す
概略断面図である。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（上押圧装置16
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、円筒状回転刃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
せてその先端が下押圧装置17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18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
状回転刃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、
円筒状回転刃を退避させ、先行鋼材の架台12を圧接プレ
ス19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20によって圧延方向に走行する。

【０００８】図７は、鋼材を熱間圧接するときの状況を
示す図であり、(a)は圧接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
方向に斜めに切削した切削面21を重ね合わせ、上下の押
圧装置16、17によって圧接する。圧接部22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。

【０００９】図８は、圧接部の幅広がり部を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は図(a)のA-A矢視断面図である。
幅広がり部23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７に示すように
重ね合わせ代（β）および押圧量（δ）によって決ま
る。幅広がり量（α）は、重ね合わせ代（β）が30mm、
押圧量が重ね合わせた板厚ｔの約50％のときに約10mmで
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】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、幅方向の圧接強度の低い端部から破断
することがある。たとえ圧延することができたとして
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。

【００１１】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、鋼板の圧接部
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、圧接不良部を除去して圧延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こ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。

【００１２】本発明の目的は、発生した幅広がり部を除
去するのではなく、圧接する際に幅広がりそのものの発
生を防止できる圧接装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
〜に示す圧接部の幅広がりを防止する圧接装置にある
（図１、図２および図３参照）。

【００１４】上押圧装置16が圧接プレスに取り付けら
れ、これと等しい構造の下押圧装置17が基台24に取り付
けられた圧接装置であって、上下の押圧装置が、ガイド
溝28を設けた台座25とガイド溝にはまる突起29を設けた
金型26,26'とがガイド溝を介して摺動可能に取り付けら
れ、金型には台座に設けた金型移動装置27と上下可動に
挿入された拘束板30とが設けられている装置である鋼材
の熱間押圧装置。

【００１５】上押圧装置16が圧接プレスに取り付けら
れ、これと等しい構造の下押圧装置17が基台24に取り付
けられた圧接装置であって、上下の押圧装置が、ガイド
溝を設けた台座とガイド溝にはまる突起を設けた金型と
がガイド溝を介して摺動可能に取り付けられ、台座には
金型を貫通するねじ穴にねじ棒38を設けた金型移動装置
34と拘束板35を取り付けた拘束板移動装置36とが設けら
れている装置である鋼材の熱間圧接装置。

【００１６】上押圧装置16が圧接プレスに取り付けら
れ、これと等しい構造の下押圧装置17が基台24に取り付
けられている圧接装置であって、上下の押圧装置が、拘
束板35を取り付けた拘束板移動装置36を設けた金型26,2
6'である鋼材の熱間圧接装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】図９は、従来の圧接装置の一例を
示す断面図である。圧接装置10は、基台24に取り付けら
れた下押圧装置17と、圧接プレス19に取り付けられた上
押圧装置16とから構成されている。圧接は、重ね合わさ
れた鋼材を上下一対の押圧装置で挟み、上押圧装置16を
圧接プレス19によって押し下げることによって行われ
る。

【００１８】本発明は、図９に示される圧接装置の改良
にある。

【００１９】図１は、本発明による圧接装置の一例を示
す概略断面図であり、(a)は鋼材の搬送ラインに直角の
方向の横断面図、(b)は(a)のA-A矢視図である。この図
は、鋼材S1,S2を押圧している状態を示している。

【００２０】下押圧装置17は、基台24の上に取り付けら
れた台座25と、下金型26およびその下金型を鋼材の幅方
向に移動させる金型移動装置27から構成されている。台
座には金型を摺動させるためのガイド溝28が設けられ、
金型にはこのガイド溝にはまる突起29が設けられてお
り、金型を鋼材S1,S2の幅方向に摺動可能にしている。
金型には拘束板30を設け、鋼材を押圧したとき幅方向の
広がりを防止する。拘束板は、たとえばばね31を備えた
溝32に上下の動きが自由に挿入され、押圧による鋼材の
変形に応じて押し下げられる構造になっている。金型
は、たとえば油圧装置などを使用した金型移動装置27に
よって鋼材の幅方向に移動させられ、鋼材の幅の変化に
対応する働きと、幅広がりを拘束する働きをする。金型
移動装置27は、支持部材33を介して台座25に固定されて
いる。

【００２１】上押圧装置16は、下押圧装置とほぼ同様な
構造となっており、図９に示したように圧接プレス19に
取り付けられている。

【００２２】図２は、本発明による圧接装置の他の例を
示す概略断面図であり、(a)は鋼材の搬送ラインに直角
の方向の横断面図、(b)は(a)のA-A矢視図である。この
図は、鋼材S1,S2を押圧している状態を示している。

【００２３】下押圧装置17は、基台の上に取り付けられ
た台座25、下金型26、その下金型を鋼材の幅方向に移動
させる金型移動装置34および鋼材の幅方向に移動する拘
束板35から構成されている。台座25には下金型26を摺動
させるためのガイド溝28が設けられ、金型にはこのガイ
ド溝にはまる突起29を設け、金型を鋼材の幅方向に摺動
可能にして、鋼材の幅の変化に対応する働きと、幅広が
りを拘束する働きをする。金型には台座に設けられたブ
ラケット37に支えられたねじ棒38が通るねじ穴が切られ
ており、ねじ棒を回転させることによって金型を鋼材の
幅方向に摺動させる。拘束板35は、台座25に設けられた
支持部材33に支えられた拘束板移動装置36に取り付けら
れ、鋼材の幅方向に移動して鋼材の幅広がりを防止す
る。また、拘束板移動装置36は、台座に取り付けられて
いる。拘束板の拘束面は、下金型26の端面に押しつけら
れている。一方、拘束板の上面は上金型26'の押圧面と
接している。拘束板は、押圧による鋼材の変形に応じて
下金型を滑りながら押し下げられる。

【００２４】上押圧装置16は、下押圧装置とほぼ同様な
構造となっており、図９に示したように圧接プレスに取
り付けられている。

【００２５】図３は、本発明による圧接装置の他の例を
示す概略断面図であり、(a)は鋼材の搬送ラインに直角
の方向の横断面図、(b)は(a)のA-A矢視図である。

【００２６】下押圧装置17は、下金型26に設けられた拘
束板移動装置36に拘束板35が取り付けられている。上金
型26'に設けられた拘束板35'は、鋼材の幅の大きさに応
じて移動装置36によって鋼材の幅方向に移動し、重ね合
わされた鋼材の両端を拘束して押圧による幅広がりを防
止する。押圧による鋼材の変形に応じて上金型とともに
押し下げられる。

【００２７】上押圧装置16は、下押圧装置とほぼ同様な
構造となっており、図９に示すように圧接プレスに取り
付けられている。拘束板35,35'の高さは、押圧量に応じ
て変化させてもよいが、圧接された鋼材の厚さよりも小
さくするのが望ましい。

【００２８】以上の説明は、鋼材を重ね合わせて圧接す
る装置に対して行ったが、圧接装置には鋼材の端部を突
き合わせて圧接する装置もある。

【００２９】図４は、突き合わせて圧接する装置を示す
図であり、(a)は平面図、(b)は鋼材の搬送ラインの側面
図である。上下一対の把持装置39によって、先行鋼材S1
および後行鋼材S2を挟持して上下一対の突き合わせ装置
40によって突き合わせ部を押しつける。突き合わせ部の
幅方向両端に移動装置41に取り付けられた拘束板42を設
け、突き合わせ圧接による幅広がりを防止する。

【００３０】このように、押圧または突き合わせ圧接装
置に拘束板を設けることによって幅広がりが防止され、
押圧量を大きくできるので圧接強度も高くなり、張力圧
延を行っても破断することなく、安定した通板が可能と
なる。

【００３１】

【実施例】厚さ30mm、幅300mm、長さ7000mm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、熱間圧接装置として図１〜図３に示す拘
束板を設けた圧接装置を配置した図５に示す圧延設備に
より連続化圧延試験を行った。

【００３２】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。

【００３３】切削工具として、最大外径300mm、長さ320
mmのスリーブをアーバーにはめ込んだ円筒状工具を用い
て行い、切削チップは千鳥状に取り付けた。回転速度15
00rpm、送り速度100mm／秒とし、端部の切削幅を30mmと
した。なお、鋼材の切削温度は1050℃、還元炎点火１秒
後に切削を開始した。

【００３４】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。

【００３５】切削を終えて円筒状工具を退避させた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。

【００３６】（実施例１）図１に示す圧接装置を熱間圧
接装置に取り付け、上記の圧接を行った。このときの金
型移動装置には油圧シリンダーを用いた。その結果、幅
広がりはなく、幅全体が均一に圧接できた。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５kg
f/mm²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。

【００３７】（実施例２）図２に示す圧接装置を熱間圧
接装置に取り付け、上記の圧接を行った。このときの拘
束板移動装置には、約50トンの油圧シリンダーを用い
た。その結果、幅広がりはなく、幅全体が均一に圧接で
きた。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8.2
mm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/mm²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。

【００３８】（実施例３）図３に示す圧接装置を熱間圧
接装置に取り付け、上記の圧接を行った。このときの拘
束板移動装置には、約50トンの油圧シリンダーを用い
た。その結果、幅広がりはなく、幅全体が均一に圧接で
きた。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3.0 〜5.0kgf/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３kgf/mm²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。

【００３９】（比較例）実施例１の圧接装置を用いて拘
束板を使用せずに押圧を行い、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（圧接部50箇所の内10箇所が破断）
が発生した。

【００４０】

【発明の効果】本発明の熱間圧接装置によれば、熱間圧
接したとき生じる鋼材の幅広がりを防止することができ
る。幅広がりが発生しないので、ガイドローラに突っ掛
かることなく、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。また、得られた熱延コイルは、
寸法精度の良好なものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧接装置の一例を示す概略断面図
であり、(a)は鋼材の搬送ラインに直角の方向の横断面
図、(b)は(a)のA-A矢視図である。

【図２】本発明による圧接装置の他の例を示す概略断面
図であり、(a)は鋼材の搬送ラインに直角の方向の横断
面図、(b)は(a)のA-A矢視図である。

【図３】本発明による圧接装置の他の例を示す概略断面
図であり、(a)は鋼材の搬送ラインに直角の方向の横断
面図、(b)は(a)のA-A矢視図である。

【図４】突き合わせて圧接する装置を示す図であり、
(a)は平面図、(b)は鋼材の搬送ラインの側面図である。

【図５】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６】従来の熱間圧接装置の一例を示す図である。

【図７】鋼材を熱間圧接するときの状況を示す図であ
り、(a)は圧接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８】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。

【図９】従来の圧接装置の一例を示す断面図である。

【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．圧接装置 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．上押圧装置 17．下押圧装置 18．バーナー 19．圧接プレス 20．走行ローラ 21．斜め切削面 22．圧接部 23．幅広がり部 24．基台 25,25'．台座 26．下金型 26'．上金型 27．金型移動装置 28．ガイド溝 29．突起 30．拘束板 31．ばね 32．溝 33．支持部材 34．金型移動装置 35．拘束板 36．拘束板移動装置 37．ブラケット 38．ねじ棒 39．把持装置 40．突き合わせ装置 41．移動装置 42．拘束板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

【特許請求の範囲】

【請求項１】上押圧装置が圧接プレスに取り付けられ、
同じ構造の下押圧装置が基台に取り付けられた鋼材の熱
間圧接装置であって、前記上下の押圧装置が、ガイド溝
を設けた台座とガイド溝にはまる突起を設けた金型とが
ガイド溝を介して摺動可能に取り付けられ、金型には台
座に設けた金型移動装置と上下可動に挿入された拘束板
とが設けられている装置であることを特徴とする鋼材の
熱間圧接装置。
【請求項２】上押圧装置が圧接プレスに取り付けられ、
同じ構造の下押圧装置が基台に取り付けられた鋼材の熱
間圧接装置であって、前記上下の押圧装置が、ガイド溝
を設けた台座とガイド溝にはまる突起を設けた金型とが
ガイド溝を介して摺動可能に取り付けられ、台座には金
型を貫通するねじ穴にねじ棒を設けた金型移動装置と拘
束板を取り付けた拘束板移動装置とが設けられている装
置であることを特徴とする鋼材の熱間圧接装置。
【請求項３】上押圧装置が圧接プレスに取り付けられ、
同じ構造の下押圧装置が基台に取り付けられた鋼材の熱
間圧接装置であって、前記上下の押圧装置が、拘束板を
取り付けた拘束板移動装置を設けた金型であることを特
徴とする鋼材の熱間圧接装置。