JP2000271606A - 連続熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

連続熱間圧延における鋼片の接合方法

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JP2000271606A JP11086670A JP8667099A JP2000271606A JP 2000271606 A JP2000271606 A JP 2000271606A JP 11086670 A JP11086670 A JP 11086670A JP 8667099 A JP8667099 A JP 8667099A JP 2000271606 A JP2000271606 A JP 2000271606A
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英幸 二階堂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 先行鋼片と後行鋼片との接合強度を大幅に向
上させる。 【解決手段】 熱間仕上圧延機の入側で誘導加熱装置を
用いて互いに非接触で対向配置された先行鋼片の尾端及
び後行鋼片の先端に板厚方向に貫通する交番磁界を印加
して各接合面を加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼
片及び後行鋼片の各接合面同士を押圧接合する接合工程
とを備えた連続熱間圧延における鋼片の接合方法におい
て、加熱工程で各接合面の温度が鋼片の液相線温度以上
になるように加熱してから接合工程での押圧を行い、且
つ、該接合工程での押圧を予め把握された誘導加熱装置
の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間
内に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続熱間圧延ライ
ンの仕上圧延機の入側で先行鋼片と後行鋼片とを接合す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の接合方法としては、例え
ば連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の
尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置して
この状態で誘導加熱装置によって先行鋼片の尾端と後行
鋼片の先端とを急速加熱し、次いで、加熱された先行鋼
片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧(アッ
プセット)接合する方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
連続熱間圧延における鋼片の接合方法においては、大気
雰囲気中で接合を行う際に次に示す問題がある。即ち、
鋼中にCr、Ti、Mn、Al、Si等のように鋼の融
点(1400〜1600°C)より高い融点の酸化物
(Cr酸化物:融点約2000°C)を生成する成分を
含むステンレス鋼や高張力鋼等については、誘導加熱時
に接合面に生成されるこれらの酸化物がアップセット後
も接合部に固相として残って接合強度を著しく低下さ
せ、後工程の仕上圧延にて接合部が破断する等の問題が
生じる。
【0004】また、一般鋼(極低炭素鋼、低炭素鋼)の
場合には誘導加熱時に接合面に生成される酸化物は融点
が1350°C程度の酸化鉄であり、鋼の融点(140
0〜1600°C)に比べて低いため接合強度の低下を
招くことはないが、Cの含有量が0.3wt%以上であ
るような高炭素鋼の場合には鋼の融点が下がるので酸化
物の融点が鋼の融点より高くなって上述したステンレス
鋼や高張力鋼等と同様の問題が生じる。
【0005】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、先行鋼片と後行鋼片との接合強度を
大幅に向上させることができる連続熱間圧延における鋼
片の接合方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係る連続熱間圧延における鋼片の接合方
法は、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼
片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置
し、この状態で誘導加熱装置を用いて先行鋼片の尾端及
び後行鋼片の先端に板厚方向に貫通する交番磁界を印加
して該交番磁界によって生起された誘導電流により先行
鋼片及び後行鋼片の各接合面を加熱する加熱工程と、加
熱された先行鋼片及び後行鋼片の各接合面同士を突き合
わせて押圧接合する接合工程とを備えた連続熱間圧延に
おける鋼片の接合方法において、前記加熱工程で先行鋼
片及び後行鋼片の各接合面の温度が鋼片の液相線温度以
上になるように加熱してから前記接合工程での押圧を行
い、且つ、該接合工程での押圧を誘導加熱装置による交
番磁界の印加中又は予め把握された誘導加熱装置の電源
を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間内に行
うことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は連続熱間圧延ラインのコイル
ボックスから仕上圧延機の第1スタンドまでの設備配列
を示す概略図、図2は高周波誘導加熱装置の概略図、図
3は交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説明
図、図4は接合面温度が鋼の液相線温度未満の場合の接
合状態を模式的に示す図、図5は接合面温度が鋼の液相
線温度以上で誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の
鋼が融け落ちるまでの時間以内にアップセットした場合
の接合状態を模式的に示す図、図6は接合面温度が鋼の
液相線温度以上で誘導加熱装置の電源を切ってから接合
面の鋼が融け落ちるまでの時間を超えた場合の接合面の
状態を模式的に示す図、図7は接合装置の概略断面図、
図8は誘導加熱時に接合面に作用する交番磁束、誘導電
流及び電磁力を模式的に示す図である。
【0008】図1において符号1は粗圧延機から出た板
材を巻き取るコイルボックス、2はコイルボックス1か
ら巻き出された先行鋼片S1 の尾端及び後行鋼片S2
先端を切断するクロップシャー、3は先行鋼片S1 及び
後行鋼片S2 の切断面(接合面)同士を接合する接合装
置、4はレベラー、5a〜5cはピンチロール、6は脱
スケール装置、7は仕上圧延機の第1スタンドである。
【0009】接合装置3は、図7に示すように、クロッ
プシャー2によって後端のクロップが切り落とされた先
行鋼片S1 及び先端のクロップが切り落とされた後行鋼
片S 2 の各切断端を接合面同士が互いに非接触で対向配
置されるように把持する左右のクランプ装置8,9と、
該クランプ装置8,9によって把持された先行鋼片S 1
及び後行鋼片S2 の各切断端を加熱する誘導加熱装置1
0と、クランプ装置8をクランプ装置9側に押して誘導
加熱装置10によって加熱された先行鋼片S1及び後行
鋼片S2 の各切断端の接合面同士を突き合わせて押圧接
合する押圧シリンダ11と、該押圧接合時に先行鋼片S
1 と後行鋼片S2 とが上下方向にずれることを防止する
目違い防止板20とを備える。
【0010】なお、接合装置3は、ライン方向に沿って
所定長さだけ延在するレール19上を走行可能な台車1
7上に設置されており、また、該台車17の走行可能範
囲の鋼片搬送用テーブルローラ18は昇降式のテーブル
ローラとなっており、接合装置3の位置に相当する搬送
用テーブルローラ18は台車17により押し下げられる
ようになっている。接合装置3をこうのような構成とす
ることにより、鋼片の搬送を停止させることなく先行鋼
片S1 と後行鋼片S2 との接合を行うことができる。
【0011】誘導加熱装置10は先行鋼片S1 及び後行
鋼片S2 の各切断端の板厚方向に交番磁界を貫通させる
ためのものであり、図2に示すように、先行鋼片S1
び後行鋼片S2 の各切断端の上下に配設された一対の磁
極芯13と、これらの磁極芯13に上下方向に連続して
巻回されたコイル14と、電源15とを備える。かかる
構成の誘導加熱装置10を用いて、図3に示すように、
先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各切断端の板厚方向に
交番磁界を貫通させることにより、各切断端に渦電流が
発生して接合面同士が優先的に加熱されるようになって
いる。なお、この実施の形態では、加熱・接合処理を鋼
片の走行と同期させるいわゆるトランスバース方式の接
合装置3を採用したが、接合装置3を停止した状態で加
熱・接合処理を行う場合には図1に破線で示すルーパ1
6を用いることになる。
【0012】ここで、この実施の形態では、先行鋼片S
1 及び後行鋼片S2 の内の少なくとも一方が鋼の融点よ
り高い融点の酸化物を生成する元素、例えばCr、T
i、Mn、Al、Si等を単独又は合計で0.5wt%
以上含む鋼種である場合に、上述した誘導加熱装置10
によって先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各切断端を加
熱する際に、先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各接合面
の温度が鋼片の液相線温度以上になるようにし、この状
態で押圧シリンダ11によってクランプ装置8を押して
接合面同士を押圧接合するようにしている。
【0013】これにより、接合面同士の押圧時に接合界
面に生成された鋼の融点より高い融点の酸化物が液相と
なって融けた鋼と共に排出され、該酸化物による接合強
度の低下を回避することができる。ところで、接合面を
液相線温度以上に加熱した後に接合面で融けた鋼が下方
へ流れ出すと、接合装置3の破損や、図6に示すよう
に、鋼が融け落ちた後の面に酸化物が再生成されて接合
部の強度が低下することが懸念される。
【0014】図8に誘導加熱時に接合面に作用する交番
磁束、誘導電流及び電磁力を模式的に示す。誘導加熱装
置10による加熱時には先行鋼片S1 及び後行鋼片S2
の各切断端には板厚方向に貫く交番磁束(図8(a))
が発生し、この交番磁束により生起された誘導電流(図
8(b))は板巾方向に流れる。従って、電磁力(ロー
レンツ力)は、図8(c)に示すように、板の圧延方向
へ作用して接合面で液相となった鋼を平行力により保持
する。このときの電磁力は重力の数十倍〜数百倍の力で
あり、これにより、接合面で融けた鋼が下方に流れ出す
のを防いでいる。
【0015】そこで、この実施の形態では、誘導加熱装
置10 によって先行鋼片S1 及び後行鋼片S2 の各接
合面の温度を鋼片の液相線温度以上に加熱してから接合
装置3で接合面同士を押圧接合する際に、該押圧を上記
電磁力が作用している間(誘導加熱装置10による交番
磁界の印加中)又は予め把握された誘導加熱装置10の
電源15を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時
間内に行うようにしている。
【0016】これにより、接合面で融けた鋼が下方に流
れ出すことによる接合装置3の破損や接合界面に酸化物
等が残存することによる接合部の強度低下を確実に防止
することができる。図4は接合面の温度が鋼の液相線温
度未満の場合であり、この条件では、アップセット後に
接合部に鋼の融点より高い融点の酸化物(スケール)が
固相として残って接合強度を著しく低下させ、仕上圧延
機の第4スタンド出側にて接合部が分離した。
【0017】これに対し、図5は接合面を鋼の液相線温
度以上の温度まで加熱し、且つ、接合装置3による接合
面同士を押圧接合を予め把握された誘導加熱装置10の
電源15を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時
間内に行った場合であり、この条件では、アップセット
後に鋼の融点より高い融点の酸化物(スケール)が液相
となった鋼と共に接合面から排出され、仕上圧延機の第
7スタンドミルにより所定の板厚まで圧延を施したが、
接合部が分離することなく良好な連続圧延を継続でき
た。なお、誘導加熱装置10の電源15を切ってから接
合面の鋼が融け落ちるまでの時間は、20〜40mm厚
程度のシートバーの場合で1秒であることを確認した。
【0018】
【実施例】先行鋼片、後行鋼片としてそれそれ巾130
0mm、厚み30mmになるシートバー(11wt%C
r鋼)を図1に示した連続熱間圧延ラインに供した。ま
た、接合装置3内で先行シートバーと後行シートバーの
各接合面を5mmの間隙を隔てて対向配置した後、誘導
加熱装置10(鋼片の幅方向の寸法1300mm、同長
手方向の寸法240mm)によって各接合面を加熱し
た。このときの加熱条件は投入電力が1000kW、周
波数1000Hzで12.5秒間加熱し、接合面の温度
が鋼の液相線温度以上になるようにした。
【0019】また、接合面に働く電磁力は、誘導加熱装
置10の電源15を切った後もコイル14を流れる電流
は瞬時に遮断することなく約0.6秒間働き、また、電
磁力が消失してから接合面の溶鋼が流れ出すまでの時間
は0.4秒であった。従って、誘導加熱装置10の電源
15を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間は
1秒であり、本実施例では誘導加熱装置10の電源15
を切ってから0.5秒で押圧シリンダ11によってクラ
ンプ装置8を押圧力2kg/mm2 で押して接合面同士
の接合を完了させた。
【0020】接合完了後、仕上圧延機の7スタンドミル
により板厚2mmまで圧延を施したが、その際に接合部
が分離することなく良好な連続圧延を継続することがで
きた。
【0021】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方
が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種で
ある場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法におい
て、先行鋼片と後行鋼片との接合強度を大幅に向上させ
ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上
圧延機の第1スタンドまでの設備配列を示す概略図であ
る。
【図2】高周波誘導加熱装置の概略図である。
【図3】交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説
明図である。
【図4】接合面温度が鋼の液相線温度未満の場合の接合
状態を模式的に示す図である。
【図5】接合面温度が鋼の液相線温度以上で誘導加熱装
置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時
間以内にアップセットした場合の接合状態を模式的に示
す図である。
【図6】接合面温度が鋼の液相線温度以上で誘導加熱装
置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時
間を超えた場合の接合面の状態を模式的に示す図であ
る。
【図7】接合装置の概略断面図である。
【図8】接合面に作用する交番磁束、誘導電流及び電磁
力を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 …先行鋼片 S2 …後行鋼片 3…接合装置 7…仕上圧延機の第1スタンド 10…誘導加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 桂 重史 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 Fターム(参考) 4E002 AA07 AB01 AB06 AD04 AD07 BA01 BD05 BD08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側
    で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で
    対向配置し、この状態で誘導加熱装置を用いて先行鋼片
    の尾端及び後行鋼片の先端に板厚方向に貫通する交番磁
    界を印加して該交番磁界によって生起された誘導電流に
    より先行鋼片及び後行鋼片の各接合面を加熱する加熱工
    程と、加熱された先行鋼片及び後行鋼片の各接合面同士
    を突き合わせて押圧接合する接合工程とを備えた連続熱
    間圧延における鋼片の接合方法において、 前記加熱工程で先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度
    が鋼片の液相線温度以上になるように加熱してから前記
    接合工程での押圧を行い、且つ、該接合工程での押圧を
    誘導加熱装置による交番磁界の印加中又は予め把握され
    た誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落
    ちるまでの時間内に行うことを特徴とする連続熱間圧延
    における鋼片の接合方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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