JPH0433704A

JPH0433704A - 熱間圧延における板材接合方法及び装置

Info

Publication number: JPH0433704A
Application number: JP13792990A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yasuda; 健一安田; Kenjiro Narita; 健次郎成田; Yukio Hirama; 幸夫平間; Koji Sato; 宏司佐藤; Yoshio Takakura; 高倉　芳生
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1992-02-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は熱間圧延における板材接合方法及び装置に係わ
り、特に、仕上圧延機の入側に配置し熱間圧延の連続化
に好適な板材接合方法及び装置、並びに熱間圧延設備に
関する。

〔従来の技術〕

熱間仕上圧延の連続化は以下に述べるように極めて大き
な効果がある。まず第１に、通板時に噛み込み性を確保
するためにはロールの径が大きいことが有利であり、こ
のために従来は径の大きいロールを用いていたが、その
点を考慮する必要がなくなるので小径のロールが使用可
能となる。これにより圧延荷重の低減、さらに圧延機自
体の小型化が図れ、設備費も少なくなる。第２に、熱間
圧延においても潤滑油の使用によるロール摩耗、圧延荷
重の低減を図ることが検討されているが、通板時の噛み
込み性の問題が無くなるため、十分な油量を塗布できる
ようになる。第３は、熱間圧延においても材料に張力を
加えて圧延することが可能になり、これによっても圧延
荷重低減が図れる。即ち、非連続圧延では材料の先後端
は無張力となり、この部分がオフゲージとなっていた。

このような連続化を行うためには、入側で材料を短時間
でかつ確実に接合して圧延機に送り込むことが重要であ
る。

従来、冷間圧延では、冷間タンデム圧延機の入側におけ
る板厚は２〜３ｍｍ程度であり、連続化に際しては溶接
により材料接合が行われていた。しかしながら、熱間圧
延では板厚が３０順程度と大きいため溶接に要するエネ
ルギーが膨大になり、また溶接時間も長くなるので、溶
接による接合は現実的でない。このことから、熱間圧延
では材料の先端と後端を重ね、プレスや圧延等で押圧し
接合する方法が種々検討されている。

まず、特開昭５７−１５９２８１号公報には、材料先後
端の接合面を単純に重ねて押圧する方法が開示されてい
る。また、特開昭５８−８６９８９号公報では、材料先
後端の接合面を幅方向に溝を設けた鍵型の凹凸形状に形
成し、その凹凸形状を噛み合わせて押圧する方法が開示
され、さらに、特開昭６１−２１２４８８号公報には、
材料先後端の接合面に、ロール面に凹凸を有するカリバ
ーロールを用いて互いに噛み合う複数の長手方向の溝を
有する凹凸形状を形成し、その凹凸形状を噛み合わせて
重ね、押圧する方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の方法には以下に述べるような欠点
があった。

特開昭５７−１５９２８１号公報に見られるように単純
に重ねて押圧する方法では、確実に接合するために接合
面を十分長くとる必要があり、無駄が多くなるので歩留
りが低下する。また、重ねた部分の板厚をほぼ１枚分の
厚さにしなければならないが、押圧のみで減厚すること
は難しく、スライス盤等で切削する必要がある。切削に
はかなりの時間を要するため、この点からもこの方法は
好ましくない。

特開昭５８−８６９８９号公報及び特開昭６１−２１２
４８８号公報に記載のように接合面を凹凸形状として噛
み合わせることは、歩留りを向上させかつ接着強度を高
める上で効果的である。しかしながら、この場合には別
の問題がある。

接合装置が設置される箇所は、熱間圧延ラインの粗圧延
機と仕上圧延機の間で、粗圧延されたバー材を本装置で
接合し、仕上圧延機へと連続的に送りこむ。かかるバー
材の先後端は、いわゆるフィシュテールとよばれる魚の
尾のような形をしており、その端部を接合に適した矩形
とするには、その前工程にさらにシャーが必要となる。

即ち、粗圧延機と仕上圧延機の間にシャーと接合装置が
配置される。このため、粗圧延後、バー材の接合が完了
するまでの工程数が増え、接合に要する処理時間が増え
る。熱間圧延においては温度低下の観点から処理時間は
短いことが好ましい。また、シャーと接合装置が配置さ
れることから設備量が増大するという問題もある。

以上要約するに、従来技術は歩留りの低下、接合強度の
低下、処理時間及び設備量の増大という問題点がある。

本発明の目的は、上記問題点を解消し、歩留りの低下が
少なく、短時間かつ確実に材料を接合でき、かつ設備量
の増大を最少にできる熱間圧延における板材接合方法及
び装置、並びに熱間圧延設備を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、第１の材料の後端
部と第２の材料の先端部を重ねて押圧し、接合する熱間
圧延における板材接合方法において、前記第１の材料の
後端部の接合面及び第２の材料の先端部の接合面に互い
に噛み合う凹凸形状を形成すると同時に剪断力を加えて
、前記材料先後端の不要部分を切断し、次いで、その凹
凸形状を噛み合わせて重ね、押圧するものである。

好ましくは、前記凹凸形状は互いに噛み合う複数の長手
方向の溝とする。

また好ましくは、前記凹凸形状における長手方向の溝の
幅及び溝の深さの少なくとも一方を板幅方向に変化させ
る。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第１の材料
の後端部と第２の材料の先端部を重ねて押圧し、接合す
る熱間圧延における板材接合装置において、前記第１の
材料の後端部の接合面に凹凸形状を形成させる第１の装
置と、前記第１の装置に近接して配置され、前記第２の
材料の先端部の接合面に該第１の材料の凹凸形状と噛み
合う凹凸形状を形成させる第２の装置と、前記第１の装
置と前記第２の装置を相対的に上下方向に移動させ、第
１及び第２の装置に剪断機能を付与する第３の装置と、
前記第１及び第２の材料の凹凸形状を重ねた後、押圧す
る第４の装置とを備えるものである。

好ましくは、前記第１及び第２の装置は、それぞれ、前
記第１及び第２の材料の凹凸形状として互いに噛み合う
複数の長手方向の溝を形成するダイスを有する。

また好ましくは、前記第４の装置は前記第１及び第２の
材料を押圧する１対のプレス部材を有し、これらプレス
部材のプレス面はそれぞれ少なくとも材料端面倒に、対
応する材料面から離間する方向に傾斜したテーパ面を有
する。

さらに、上記目的を達成するため、本発明においては、
上記板材接合装置を熱間仕上圧延機の入側に配置した熱
間圧延設備が提供される。

〔作用〕

第１及び第２の材料の接合面に凹凸形状を形成し、その
凹凸形状を噛み合わせて重ね、押圧することにより接合
するので、歩留り低下の少ない確実な接合が可能である
。また、凹凸形状の形成と同時に剪断力を加え、材料先
後端の不要部分を切断することにより、従来、接合工程
の前段に設置していたシャーが不要となり、接合時間が
短縮すると共に、設備量が低減する。

〔実施例〕

以下、本発明の好適実施例を図面により説明する。まず
、接合方法の実施例を第１図及び第２図により説明する
。

第１図において、接合すべき圧延材１，２の移動経路を
挾んで２組のダイス３，４及び５，６を近接して配置し
、一方の組のダイス３，４は下側のダイス３を凹凸形状
のダイスとし、上側のダイス４をフラットなダイスとし
、他方の組のダイス５．６は、反対に上側のダイス５を
凹凸形状のダイスとし、下側のダイス６をフラットなダ
イスとする。ダイス４，６に与えられる凹凸形状は互い
に噛み合う複数の長手方向の溝形状とする。

まず、第１図（ａ）において、圧延材１の後端部と圧延
材２の先端部とを重ね合わせ、その重ね合わせて部分を
２組のダイス３，４及び５，６の間に配置する。次いで
、第１図（ｂ）に示すように、圧延材１，２の重ね合わ
せ部分を２組のダイス３，４及び４，５でプレスし、重
ね合わせ部分の上下面にダイス４，６の凹凸形状に対応
する、第２図に示すような互いに噛み合う複数の長手方
向の溝からなる凹凸形状を形成する。プレス完了と同時
に、第１図（ｃ）に示すように、２組のダイス３，４及
び５．６を上下方向の相対移動させて剪断力を与え、重
ね合わせ部分の２枚を同時に切断する。即ち、ダイス４
とダイス６をシャーとして利用する。これにより、圧延
材に凹凸形状を形成すると同時に各圧延材先端の不要部
分１ａ。

２ａが切断される。

次いで、切断された不要部分１ａ、２ａを取り除いて圧
延材１，２の凹凸形状を噛み合わせて重ねた後、その部
分を第１図（ｄ）に示すように上下共フラットなプレス
７．８の間に配置し、重ね合わせ部分の板厚がほぼ１枚
分の板厚になるまで押圧し、両者を接合する。プレス７
．８は上下の水平ロールを有する圧延機であってもよい
。

本実施例の接合方法によれば、次の効果が得られる。圧
延材１．２の接合を行う箇所は、熱間圧延ラインの粗圧
延機と仕上圧延機の間で、粗圧延されたバー材を本方法
で接合し、仕上圧延機へと連続的に送り込む。かかるバ
ー材の先後端は、いわゆるフィシュテールとよばれる魚
の尾のような形をしており、そのままの端部形状ではバ
ー材を接合できない。このため、従来はバー材の端部形
状を接合に適した矩形とするため、接合の前工程にさら
にシャーを設置していた。本実施例によれば、凹凸形状
の形成と同時に材料先後端の不要部分を切断するのでシ
ャーが不要となり、接合時間が短縮でき、かつ設備がコ
ンパクトになる。また、接合時間が短いので接合時の圧
延速度を下げる必要がなく、生産性の向上を実現するこ
ともできる。

また、本実施例では、圧延材１の後端部及び圧延材２の
先端部の接合面は長手方向の溝状に加工され、噛み合わ
される。従来、凹凸形状により接合する方法には、第３
図（ａ）に示すように、材料１，２の先後端の接合面を
幅方向に溝を設けた鍵型の凹凸形状に形成し、その凹凸
形状を噛み合わせて押圧する方法があるが、本実施例の
凹凸形状はこの従来方法に比べて接合強度を向上できる
。

即ち、従来の接合方法では、幅方向に溝を設けているた
め、第３図（ａ）のＡ部の板厚が小さくなり、かつ応力
集中部ともなるため、長手方向の引張力に弱くなる。こ
のため、張力を加えた圧延ができず、連続化による利点
を十分生かすことができない。また、噛み合わせた後の
押圧手段に圧延を用いた場合、かかる噛み合い状態では
表層が伸ばされ易く、内層が伸ばされ難いため、第３図
（ｂ）に示すように凹凸形状の接合面間に隙間ができ易
く、接合強度が低下する。

これに対して、本実施例のように長手方向の溝形状では
、第３図のＡ部に相当する部分の板厚（板の断面積）は
第３図の方法に比べて大きく、強度的に有利である。ま
た、長手方向の溝形状であるので、接合面の接触面積も
大きくなる。さらに、噛み合わせた後に押圧する場合で
も、長手方向の溝からなる接合面では隙間があくのとは
逆に、材料の幅拡がりのため面圧高まり、より強固な接
合状態が得られる。即ち、これらの部分が押圧を受ける
と、溝状突起の幅拡がりにより噛み合い面の接触圧力が
高まり、材料同士の圧着作用が推進される。さらに、幅
拡がりより接合面が変形し、機械的な接合作用も発生す
る。これらの相乗効果により、圧延材１，２は強固に連
結される。

従って、板接合部の引張りに対する強度が高いので、圧
延時に大きな張力をかけることができ、圧延荷重を低減
できる。このことは圧延機の小型化を現実可能とし、設
備費の削減にも通じる。

溝の形状は第２図に例示する形状に限定されることはな
く、他にも種々の形状が考えられる。第４図に他の溝形
状の断面図を示す。一般に板のエツジ部では材料が横流
れを起こし、幅拡がりによる噛み合い面の接触圧力増加
がそれほど期待できない。そこで、第４図（ａ）に示す
ように、溝の形状を板幅方向で変化させ、板エツジ部で
は溝の幅を小さくして、両材料の接触面積を増加させる
ものである。勿論第４図（ｂ）のように溝の深さを幅方
向に変化させてもよいし、幅、深さの両方を変化させて
もよい。また、図では溝の断面形状を矩形に描いている
が、プレス等で溝を形成する場合には完全な矩形とはな
らず、角に丸みを帯びた形状となるが、かかる形状であ
っても本発明の趣旨に反するものではない。さらに、溝
の数も任意に選定できるものであることは勿論である。

また、溝の断面形状も矩形とは限らず、第５図（ａ）〜
（Ｃ）に例示するように、三角形、台形、曲線形状等積
々の形状が可能である。また、噛み合わせる際、隙間が
なく完全に合わせる必要は必ずしもなく、多少の隙間が
あっても押圧時の幅拡がりにより密着されることができ
る。

さらに、本実施例では板幅の異なる圧延材を接合するこ
とも可能である。この場合、長手方向の溝が噛み合うた
め幅方向に圧延材がずれることがなく、センターライン
を一致させやすいという利点も有する。

次に、上記接合方法を実施するための接合装置の実施例
を第６図〜第１０図により説明する。

本実施例の接合装置は上述したダイス３，４及び５，６
を備えた成形及び切断装置と、上述したプレス７．８を
備えた押圧装置とからなっている。

第６図に成形及び押圧装置のダイス３．４を備えた部分
を示す。第６図において、ダイス４に２本の支柱９，１
０の一端が固定され、ダイス３はこの支柱をガイドとし
て上下にスライドできるようになっている。支柱９，１
０のもう一方の端部にはブロック１１が固定され、油圧
シリンダ１２が設けられてダイス３に押圧力を与え得る
構造となっている。さらにダイス４は、ベース１３に一
端を固定された支柱１４．１５をガイドとして上下にス
ライドできるようになっており、支柱１４゜１５のもう
一方の端部に固定されたブロック１６には油圧シリンダ
１７が設けられ、この油圧シリンダ１７によりダイス４
に剪断力が加えられる。

ダイス５，６を備えた装置部分は第７図に示すように第
６図を上下逆にした構造となり、ダイス６に一端が固定
された支柱１８，１９、支柱のもう一方の端部に固定さ
れたブロック２０、ダイス５に押圧力を与える油圧シリ
ンダ２１、ダイス６がスライドし、ベース１３及びブロ
ック１６に両端を固定された支柱２２，２３、ベース１
３に設けられダイス６に剪断力を加える油圧シリンダ２
４を備えている。

まず、油圧シリンダ１２．２１に油圧をかけ、ダイス３
及びダイス５により圧延材１，２に凹凸形状を形成させ
、その後、油圧シリンダ１７，２４に油圧を送り、ダイ
ス４及びダイス６で両材料を切断する。

以上の構造において、ダイス３，４及び油圧シリンダ１
２は、圧延材１の後端部の接合面に凹凸形状を形成させ
る第１の装置を構成し、ダイス５゜６及び油圧シリンダ
２１は、その第１の装置に近接して配置され、圧延材２
の先端部の接合面に圧延材１の凹凸形状と噛み合う凹凸
形状を形成させる第２の装置を構成し、油圧シリンダ１
７及び２４は、それら第１の装置と前記第２の装置を相
対的に上下方向に移動させ、第１及び第２の装置、即ち
、ダイス４，６に剪断機能を付与する第３の装置を構成
する。

なお、圧延材１，２をダイス４，６で切断する際、ダイ
ス４，６の一方、例えばダイス６は固定としてもよい。

この場合の構造を第８図に示す。

即ち、ダイス６はベース１３に直接固定される。

噛み合わせた後で押圧するのに使用するプレス７．８を
備えた構造を第９図に示す。プレス７゜８は上下のベー
ス２５．２６に両端を固定された支柱２７．２８をガイ
ドとして上下できるようになっており、噛み合わせた後
の材料１．２に油圧シリンダ２９．３０により押圧力を
加える。即ち、プレス７．８及び油圧シリンダ２９．３
０は、圧延材１，２の凹凸形状を重ねた後、押圧する第
４の装置を構成する。ここでも下側のプレス８は固定と
し、シリンダ３０を省略し、プレス８をベース２５に直
接取り付けてもよい。

プレス７．８のプレス面の形状についても、全くフラッ
トなもののみではなく、第１０図に示すように材料端面
側に材料面から離間する方向に傾斜したテーパ面を有す
る形状としてもよく、これにより、プレスの際、スケー
ルの排出が容易となる。また、プレス面を曲線的な形状
にしてもよく、任意のプレス面形状を選定できる。

第１１図に上述した接合装置を組み込んだ熱間圧延設備
を示す。ここで、３１〜３７は仕上圧延スタンドで、本
実施例の接合装置４１がその入側に設置されている。図
示しない粗圧延機若しくは連続鋳造機により製造された
板は接合装置４１により接合され、連続的に仕上圧延ス
タンド３１〜３７に送り込まれる。仕上圧延スタンドの
出側にはシャー３８が設置され、入側の接合部分を検知
して再びそこを切断する。切断された板は巻取りリール
３９．４０により交互に巻き取られる。

なお、上述した接合方法による場合は金属的な接合部分
も勿論存在するが、主として機械的な結合による。従っ
て、噛み合わせる際に材料にスケールを落としたり、再
加熱する等の装置は特に不要であり、この面からも設備
費が少なくて済む。

勿論、これらを行えば金属的な接合がさらに強固になり
好ましいことはいうまでもない。

以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、本発明は
これに限定されるものでなく、本発明の精神を逸脱する
ことがなく、種々の応用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、材料に凹凸形状を形成すると同時に剪
断力を加え切断するので、従来接合の前工程に設置して
いたシャーが不要となり、接合に要する処理時間を短縮
できかつ設備をコンパクトにできる。また、接合に要す
る時間が短いので接合時の圧延速度を下げる必要がなく
、生産性の向上を実現することもできる。

また、材料に複数の長手方向の溝からなる凹凸形状を形
成するので、板接合部の引張りに対する強度が高く、圧
延時に大きな張力をかけることができ、圧延荷重を低減
できる。このことは圧延機の小型化を現実可能とし、設
備費の削減にも通じる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例による接合方
法の各工程を示す図であり、第２図は圧延材の噛み合わ
せ時の状態を示す斜視図であり、第３図（ａ）及び（ｂ
）は従来の接合方法を示す図であり、第４図（ａ）及び
（ｂ）は溝の断面形状を幅方向に変化させた変形例を示
す図であり、第５図（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）は矩形以
外の溝形状の変形例を示す図であり、第６図は本発明の
一実施例による接合装置における成形及び切断装置の圧
延材入側部分の立面図であり、第７図はその成形及び切
断装置の圧延材出側部分の立面図であり、第８図はその
圧延材出側部分の構成の変形を示す図であり、第９図は
接合装置における押圧装置の立面図であり、第１０図は
プレスの形状の変形を示す図であり、第１１図は接合装
置を組み込んだ熱間圧延設備の概略図である。符号の説明１．２・・・圧延材３．４・・・ダイス（第１の装置）５．６・・・ダイス（第２の装置）７．８・・・プレス（第４の装置）１２・・・油圧シリンダ（第１の装置）１７・・・油圧
シリンダ（第３の装置）２１・・・油圧シリンダ（第２
の装置）２４・・・油圧シリンダ（第３の装置）２９．
３０・・・油圧シリンダ（第４の装置）３１〜３７・・
・仕上圧延スタンド４１・・・接合装置出願人　　株式会社　日立製作所代理人　　弁理士　春　日　　譲第１図（ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｃｌ）１７・
・・油圧シリンダ（第３の装置）第２図（ａ）（ｂ）尺販後第４図（ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（ａ）　
　　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　　　（ｃ）
第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の材料の後端部と第２の材料の先端部を重ね
て押圧し、接合する熱間圧延における板材接合方法にお
いて、前記第１の材料の後端部の接合面及び第２の材料の先端
部の接合面に互いに噛み合う凹凸形状を形成すると同時
に剪断力を加えて、前記材料先後端の不要部分を切断し
、次いで、その凹凸形状を噛み合わせて重ね、押圧する
ことを特徴とする板材接合方法。
（２）請求項１記載の板材接合方法において、前記凹凸
形状を互いに噛み合う複数の長手方向の溝としたことを
特徴とする板材接合方法。
（３）請求項２記載の板材接合方法において、前記凹凸
形状における長手方向の溝の幅及び溝の深さの少なくと
も一方を板幅方向に変化させたことを特徴とする板材接
合方法。
（４）第１の材料の後端部と第２の材料の先端部を重ね
て押圧し、接合する熱間圧延における板材接合装置にお
いて、前記第１の材料の後端部の接合面に凹凸形状を形成させ
る第１の装置と、前記第１の装置に近接して配置され、
前記第２の材料の先端部の接合面に該第１の材料の凹凸
形状と噛み合う凹凸形状を形成させる第２の装置と、前
記第１の装置と前記第２の装置を相対的に上下方向に移
動させ、第１及び第２の装置に剪断機能を付与する第３
の装置と、前記第１及び第２の材料の凹凸形状を重ねた
後、押圧する第４の装置とを備えることを特徴とする板
材接合装置。
（５）請求項４記載の熱間圧延における板材接合装置に
おいて、前記第１及び第２の装置は、それぞれ、前記第
１及び第２の材料の凹凸形状として互いに噛み合う複数
の長手方向の溝を形成するダイスを有することを特徴と
する板材接合装置。
（６）請求項４記載の熱間圧延における板材接合装置に
おいて、前記第４の装置は前記第１及び第２の材料を押
圧する１対のプレス部材を有し、これらプレス部材のプ
レス面はそれぞれ少なくとも材料端面側に、対応する材
料面から離間する方向に傾斜したテーパ面を有すること
を特徴とする板材接合装置。
（７）請求項４記載の板材接合装置を熱間仕上圧延機の
入側に配置したことを特徴とする熱間圧延設備。