JPH0639408A - 鋼片の連続熱間圧延方法およびその設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼片相互の板幅方向の全域にわたる接合を可
能にして安定した連続熱間圧延を実施する。 【構成】 先行する鋼片の後端部およびこれに引き続く
後続の鋼片の先端部のそれぞれを板幅方向の中央部にギ
ャップを有する状態でつなぎ併せて連続的に熱間仕上げ
圧延するに当たり、仕上げ圧延機群の上流に配置したス
ケールブレーカーの直前にて、鋼片の接合処理に際して
形成されたギャップの未接合面に脱スケール処理を施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シートバーやスラ
ブ、ビレットあるいはブルーム等の鋼片を数本乃至は数
十本にわたって連続して圧延するのに適した連続熱間圧
延方法およびその設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼片の熱間圧延ラインでは、圧延
すべき鋼片を一本ずつ加熱、粗圧延、仕上げ圧延して所
望の厚さになる熱延板に仕上げられていたが、このよう
な圧延方式は、仕上げ圧延での、圧延素材の噛み込み不
良によるラインの停止が避けられず、また圧延素材の先
端、後端部の形状不良に起因した歩留り低下も著しい不
利があった。

【０００３】このため、最近では仕上げ圧延に先立って
圧延すべき鋼片の後端部、先端部をつなぎ合わせ、これ
を熱間圧延ラインに連続的に供給して圧延する圧延方式
が採用されるようになってきた。この点に関する先行技
術として特開昭61−144203号公報が参照される。

【０００４】上記特開昭61−144203号公報にて開示され
ている技術は、先行して搬送される鋼片 (以下、先行鋼
片という) の後端部と後続して搬送される鋼片 (以下、
後行鋼片という) の先端部をその全面にわたって突き合
わせ、それらの幅方向両端部を予接合しこの状態を保持
したままで圧延しようとするものである。しかしながら
この技術は、予接合部分に十分な接合強度をもたせるた
めには接合時間を長くとる必要があって、そのためにラ
インの延長化を招く不利があった。

【０００５】発明者らは、このような問題の解決を図る
ものとして、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を接
触させその領域にて鋼片の厚み方向に貫通する交番磁界
を印加しこの交番磁界によって誘起された誘導電流によ
って接合面を加熱するとともに押圧する、加熱・押圧処
理の組み合わせからなる接合方法を開発し、特開平4-89
109 号及び同4-89110 号各公報において開示した。この
接合法の開発により、従来に比べ、接合作業の迅速、簡
便化が可能となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の接合
方法は、予接合部間に未接合のギャップが存在するた
め、その後の仕上げ圧延においてこのギャップを閉塞さ
せて全面接合とすることが望まれるところ、かかる未接
合面には、クロップシャー等による切断以降の２次スケ
ールが生成 (予接合前のクロップ切断から仕上げ圧延機
到着までに20〜40秒程度の接合・搬送時間を要し、スケ
ールの厚さが30〜50μm 程度となる) し、その厚さ如何
では仕上げ圧延時に全面にわたる接合が完了せず、十分
な接合強度が得られないこともあって、この点に多少の
改善の余地が残されていた。

【０００７】この発明は、仕上げ圧延において板幅方向
全域にわたる接合を可能にして安定した連続熱間圧延が
実施できる方法およびその設備を提案することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、先行する鋼
片の後端部およびこれに引き続く後続の鋼片の先端部の
それぞれに、各鋼片の突き合わせ状態にて鋼片幅方向の
少なくとも両端部が接触する切断加工を施し、次いで各
鋼片を切断面において相互に接触させると共に加熱しつ
つ押圧することによって鋼片の接合面積を漸次拡大して
いく接合処理を施した後に、仕上げ圧延機群に送給して
連続的に熱間圧延するに当たり、仕上げ圧延機群の入側
に配置したスケールブレーカーの直前にて、鋼片の接合
処理に際して形成されたギャップの未接合面に脱スケー
ル処理を施すことを特徴とする鋼片の熱間圧延方法であ
り、この発明ではスケールブレーカーの出側から仕上げ
圧延機群の入側に至るまでの間で鋼片のギャップの未接
合面に対し冷却を施すのが好ましい。

【０００９】また、この発明は、先行する鋼片の後端部
およびこれに引き続く後続の鋼片の先端部のそれぞれに
各鋼片の突き合わせ状態にて鋼片幅方向の少なくとも両
端部が接触するような切断処理を施す切断手段と、各鋼
片を切断面において相互に接触させると共に加熱しつつ
押圧することによって鋼片の接合面積を漸次拡大して鋼
片相互を接合する接合手段と、接合済みの鋼片にその全
長にわたって脱スケール処理を施すスケールブレーカー
と、スケール除去済みの接合鋼片に仕上げ圧延を施す熱
間仕上げ圧延機群の配列になり、スケールブレーカーの
直前に、鋼片の接合処理の際に形成されたギャップの未
接合面のスケールを除去するスケール除去手段を配置し
たことを特徴とする鋼片の連続熱間圧延設備である。

【００１０】上記のスケール除去手段は、鋼片の未接合
面の位置を検出する検出器と、未接合面に高圧水を噴射
するノズルと、検出器による検出結果に基づいて高圧水
の噴射タイミングを決定する演算・同期機構からなるも
のがとくに好適であり、またスケールブレーカーから仕
上げ圧延機群の入側に至るまでの間には冷却帯を配置す
るようにしてもよい。

【００１１】図１にこの発明に従う連続熱間圧延設備の
構成を示す。

【００１２】図中１はドラムシャーなどからなる切断手
段であって、この切断手段１は図２ａ〜ｆに示すように
先行鋼片Ａの後端部および後行鋼片Ｂの先端部を各鋼片
の突き合わせ状態にて鋼片幅方向の少なくとも両端部を
接触させる切断処理を施す。

【００１３】また、２は各鋼片Ａ, Ｂを切断面において
相互に接触させると共に加熱しつつ押圧することによっ
て図３に示すように鋼片の接合面積を漸次拡大してい
き、その中央部にギャップｇを形成する接合手段であっ
て、この接合手段２はその詳細な図示はしないが例えば
短時間で所定の温度域に加熱可能な交番磁界発生装置と
鋼片Ａ, Ｂを上下に挟み込む複数組みのピンチロール
（鋼片の押圧用) からなる。

【００１４】また、３は鋼片Ａ, Ｂの接合処理にて残存
したギャップｇの未接合面ｈのスケール (２次スケー
ル) を除去するスケール除去手段であって、このスケー
ル除去手段３は、たとえば図４に示すごとく鋼片Ａ, Ｂ
の未接合面ｈの位置を検出する検出器３ａと未接合面に
高圧水を噴射するノズル３ｂと検出器３ａとノズル３ｂ
をつなぐ演算・同期機構３ｃから構成され、この演算・
同期機構３ｃで鋼片の搬送速度からギャップｇのノズル
位置通過時刻を演算し高圧水の噴射タイミングを決定す
る。

【００１５】４はスケール除去手段３を経た接合済の鋼
片Ａ, ｂにその全長にわたってスケール除去( 鋼片の表
面に生成したスケール) を施すスケールブレーカー、５
は粗圧延機、そして６は仕上げ圧延機群である。

【００１６】上記の構成になる設備にて鋼片の連続熱間
圧延を行うには以下の要領で行う。

【００１７】まず、鋼片Ａ, Ｂのそれぞれに、切断手段
１を用いて各シートバーの突き合わせ状態でその幅方向
の少なくとも両端が接触するような平面形状になるよう
に切断処理を施す。

【００１８】そして、接合手段２にて、各鋼片Ａ, Ｂを
相互に接触させると共に加熱しつつ押圧することによっ
て図３に示したように鋼片の接合面積を漸次拡大し、必
要とされる接合代Ｗが得られた時点で鋼片の加熱・押圧
を停止して予接合を完了する。

【００１９】次に、スケールブレーカー４の直前でスケ
ール除去手段３にて接合処理によって形成されたギャッ
プｇの接合面ｈに対し高圧水を噴射してそこに生成した
スケールを除去し、次いでスケールブレーカー４を通し
て仕上げ圧延機群６へ搬送する。

【００２０】

【作用】接合手段２による予接合の完了時点では、鋼片
Ａ, Ｂの幅方向中央部には概ね５〜50mm程度のギャップ
が存在することになるが、このようなギャップｇがあっ
ても仕上げ圧延にて鋼片Ａ, Ｂの後端部、先端部の幅方
向中央域におけるメタルフローを促進させることができ
れば図５に示すように板幅方向全域にわたる接合が可能
であり、したがってギャップを残したままで鋼片の接合
を終える接合形式では、接合時間の短縮化や鋼片を押圧
する際の押圧力の軽減を図るという点では極めて有効な
手段といえる。

【００２１】ところがこの時、幅中央部のギャップｇの
未接合面ｈにスケールが生成していると、その厚みによ
っては十分な接合が望み得ないことは、前述したとおり
である。

【００２２】この発明では、スケールブレーカーの直前
に配置したスケール除去手段３にて未接合面ｈに対し15
0 〜300gf/cm² 程度の高圧水を噴射して著大な熱衝撃を
加え、スケール層と母層との大きな熱収縮差によってス
ケールをほぼ完全に除去し、これに引き続くスケールブ
レーカーではその内部における水流によって未接合面ｈ
を冷却しさらに仕上げ圧延機群へ搬送するようにしたの
で、スケール除去後から仕上げ圧延機群に入るまでの未
接合面ｈにおけるスケールの生成は極めて小さなものと
なり、したがってこの状態で仕上げ圧延にて予接合域の
幅方向中央域のメタルフローを促進させればロール隙間
内での高い圧縮応力の作用のもとで該領域は金属的に接
合していき、以降の圧延においてその部分から破断分離
するようなことは全くなくなる。

【００２３】ここに、未接合面ｈに対して高圧水を噴射
してスケールを除去するのは以下の理由による。

【００２４】通常の熱間圧延において粗圧延後に成長す
る鋼板表面の２次スケールは、スケールブレーカーによ
ってある程度除去し得るのはよく知られているところで
あるが、未接合面ｈに生成する50μm 以下のスケールに
関しては通常のスケールブレーカーによる除去は困難
(実験によれば未接合面に10〜20μm 程度のスケールが
残存) であり、仕上げ圧延設備での圧延中に板幅中央の
接合不良に起因した破断は避けられない。

【００２５】このようなスケールの残存は、未接合面ｈ
がシャー等によるせん断面であるため鋼板表面と比較し
て著しく粗い表面性状でかつ該せん断面は鋼片の表面に
対して垂直になっているのが原因であり、このためこの
発明では未接合面ｈに対して高圧水を直接噴射し、これ
によって、該接合面ｈに著大な熱衝撃を加え、スケール
層と母層との大きな熱収縮差によってスケールを除去す
るようにしたのである。

【００２６】スケール除去手段３による水撃の開始時期
が未接合面ｈの通過より遅れたときはスケールの除去効
果が得られないのは勿論であるが、高圧水の噴射時期が
早い場合でも板の表面に当たった水がギャップｇに流入
しその領域は圧力を伴わない水流で覆われるために沸騰
膜が形成され、それによる熱伝達率の低下によって熱衝
撃が緩和され、結果としてスケールの除去効果は大幅に
低減されてしまううれいがある。このため、未接合面ｈ
の通過時期とスケール除去手段３による高圧水の噴射時
期とを同期させない他の手法を採用して操業を行う場合
には大気放冷状態から沸騰膜を形成させずに瞬時に熱衝
撃を与えるような手立てをとることが肝要である。な
お、このような熱衝撃を与えるために水圧やその印加時
間を必要以上大きくする必要はないが、水圧に関しては
150 〜300kgf/cm²程度とするのが好適であり、また印加
時間に関しては５ms〜50ms程度とするのが好適である。

【００２７】スケール除去手段３による高圧水の噴射時
期は先行鋼片Ａの後端部および後行鋼片の先端部の未接
合面ｈに対する噴射が互いに干渉しない範囲でできるだ
け一致させるようにするのが望ましい。

【００２８】上掲図４では鋼片の上面にノズル３ａ，３
ｂを配置する例を示したが、未接合面ｈのスケールが除
去できればよいので、その下面、あるいは上下面にそれ
ぞれ配置することもでき、ノズルの配置位置はとくに限
定されるものではない。また、スケールブレーカー４の
直前にスケール除去手段３を配置できない場合には、ス
ケールブレーカー４の上流側に配置したノズルをスケー
ル除去手段３のような機能を有するノズルに改造しここ
で未接合面ｈにおけるスケールの除去を行うようにして
もよい。

【００２９】未接合面ｈのスケール除去後はブレーカー
４内の水流により未接合面ｈは冷却され、その後のスケ
ールの成長は極めて小さなものとなる (スケールの成長
は素材温度に大きく依存するが、素材全体の温度を低下
させなくとも表面温度のみを低下させることによってス
ケールの成長を抑えることができる) が、ブレーカー４
の出側から仕上げ圧延機群６の入側までの距離が相当に
長い場合には図６及び図７に示す如く鋼片の復熱によっ
てスケールが著しく再成長( 未接合面ではスケールの除
去と同時に再成長を始め、スケールブレーカーの出側か
ら仕上げ圧延機群の入側に至るまでの距離が５ｍ程度の
場合約10μm 程度となる) するおそれもあるので、その
間の距離は極力短縮するようにするのがよい。

【００３０】スケールブレーカー４から仕上げ圧延機群
６の入側に至るまでの距離の短縮化が難しい場合には、
その領域に鋼片をその全長にわたって水冷等の冷却がで
きる冷却帯を配置して未接合面ｈの冷却も併せて行うよ
うにする。

【００３１】図８は、スケールブレーカー４から仕上げ
圧延機群６の入側に至るまでの距離が相当に長い場合に
おいてその間に冷却手段７を配置した構成になる連続熱
間圧延設備の構成を示したものである。

【００３２】連続熱間圧延設備を上掲図８の如く構成し
鋼片の未接合面を仕上げ圧延機群の入側に至るまで継続
して冷却するとその部位は図９に示すような温度推移を
とることとなり、鋼片表面に生成するスケールはもとよ
り、未接合面ｈのスケールは図10に示す如くその厚さが
５μm 以下の極めて薄いものとなる。

【００３３】図11は、鋼片の温度と仕上げ圧延機群の第
１パス圧延後における接合部の強度比 (接合部の強度比
は接合部の強度／母材の引張強度) を示したグラフであ
って、鋼片の温度が700 〜1000℃程度の範囲では材料の
温度が接合強度に及ぼす影響は小さいが、接合部のギャ
ップが閉塞した後は鋼片の復熱のために表層温度を低下
させることによる悪影響はほとんどなく、スケールの抑
制効果がそのまま接合強度の改善に結びついているのが
明らかである。

【００３４】冷却帯７としては図12に示すような複数の
ヘッダー７ａを配置した構成をとることができるが、こ
の発明ではこれのみに限定されるわけではなく、鋼片の
未接合面を冷却できるものであればなんでもよい。また
かかる冷却帯７では常時、水冷等の冷却を行う必要はな
く未接合面が通過する時にのみ冷却水を噴射するように
すればよい。

【００３５】なお、この発明では、接合手段２として交
番磁界を用いて加熱する場合について説明したが、とく
に加熱時間等の点で問題がなければ直火式ガスバーナー
（アセチレントーチなどの利用）による加熱方式を適用
することもできるし、また直接通電加熱方式を適用して
もよい。

【００３６】

【実施例】

実施例１ 厚さ260 mm, 幅1200mmの低炭素鋼スラブに粗圧延を施し
て厚さ30mm, 幅1200mmのシートバーとした後、上掲図１
に示した設備の切断手段によってシートバーを図２ａの
如き平面形状に切断し、ついで交番磁界発生機からなる
接合手段にてシートバーの幅方向の両端部を予接合（接
合代：100mm ，ギップのすき間：10mm）し、さらにスケ
ール除去手段にてシートバー (搬送速度１ｍ／ｓ) の未
接合面に対して200 kgf/cm² になる高圧水を噴射して脱
スケール処理を行い、これに続くスケールブレーカーを
経て板厚が３mmに仕上げる熱間圧延を施した。

【００３７】上記の圧延の結果、シートバーの未接合面
のスケール除去を行わない連続圧延方式では板幅中央部
の接合不良に起因した破断が５〜10回／1000コイルの割
合で発生していたものが皆無となり、安定した圧延が可
能であることが確かめられた。

【００３８】実施例２ スケールブレーカーの出側から仕上げ圧延機群の入側に
至る７ｍの間に１ｍ間隔で冷却水噴射ノズルを配置した
冷却帯を設け、この冷却帯にて未接合面に冷却を施した
他はすべて実施例１と同様の条件で鋼片を処理したのち
熱間仕上げ圧延を行い、圧延中の板の破断の有無を調査
した。その結果、接合部からの破断分離は全く見られな
かった。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、鋼片の予接合によっ
て形成されるギャップの未接合面でのスケールの生成を
極めて小さくできるので、板幅方向全域にわたる接合の
下に熱間仕上げ圧延を安定して実施することが可能で、
生産性もより高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施に用いて好適な設備の構成を示
した図である。

【図２】ａ〜ｆはこの発明に従う鋼片の切断要領の説明
図である。

【図３】鋼片相互の接合要領の説明図である。

【図４】スケール除去手段の構成を示した図である。

【図５】圧延後の接合状態を示した図である。

【図６】鋼片の切断後の経過時間と未接合面表層温度の
関係を示したグラフである。

【図７】スケール除去後の経過時間と未接合面スケール
厚の関係を示したグラフである。

【図８】この発明を実施するのに好適な設備の例を示し
た図である。

【図９】切断後の経過時間と未接合面表層温度の関係を
示したグラフである。

【図１０】スケール除去後の経過時間と未接合面スケー
ル厚の関係を示したグラフである。

【図１１】素材温度と接合強度の関係グラフである。

【図１２】冷却帯の構成を示し図である。

【符号の説明】

１ 切断手段 ２ 接合手段 ３ スケール除去手段 ４ スケールブレーカー ５ 粗圧延機 ６ 仕上げ圧延機群 ７ 冷却帯 ７ａノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯邉 邦夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 鑓田 征雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 高島 典生 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行する鋼片の後端部およびこれに引き
   続く後続の鋼片の先端部のそれぞれに、各鋼片の突き合
   わせ状態にて鋼片幅方向の少なくとも両端部が接触する
   切断加工を施し、次いで各鋼片を切断面において相互に
   接触させると共に加熱しつつ押圧することによって鋼片
   の接合面積を漸次拡大していく接合処理を施した後に、
   仕上げ圧延機群に送給して連続的に熱間圧延するに当た
   り、 仕上げ圧延機群の上流に配置したスケールブレーカーの
   直前にて、鋼片の接合処理に際して形成されたギャップ
   の未接合面に脱スケール処理を施すことを特徴とする鋼
   片の連続熱間圧延方法。
2. 【請求項２】 スケールブレーカーの出側から仕上げ圧
   延機群の入側に至るまでの間で鋼片のギャップの未接合
   面を冷却する請求項１記載の連続熱間圧延方法。
3. 【請求項３】 先行する鋼片の後端部およびこれに引き
   続く後続の鋼片の先端部のそれぞれに各鋼片の突き合わ
   せ状態にて鋼片幅方向の少なくとも両端部が接触する切
   断処理を施す切断手段と、各鋼片を切断面において相互
   に接触させると共に加熱しつつ押圧することによって鋼
   片の接合面積を漸次拡大して鋼片相互を接合する接合手
   段と、接合済みの鋼片にその全長にわたって脱スケール
   処理を施すスケールブレーカーと、スケール除去済みの
   接合鋼片に仕上げ圧延を施す熱間仕上げ圧延機群の配列
   になり、スケールブレーカーの直前に、鋼片の接合処理
   の際に形成されたギャップの未接合面のスケールを除去
   するスケール除去手段を配置したことを特徴とする鋼片
   の連続熱間圧延設備。
4. 【請求項４】 スケール除去手段は、鋼片の未接合面の
   位置を検出する検出器と、未接合面に高圧水を噴射する
   ノズルと、検出器による検出結果に基づいて高圧水の噴
   射タイミングを決定する演算・同期機構からなるもので
   ある請求項３記載の設備。
5. 【請求項５】 スケールブレーカーから仕上げ圧延機群
   の入側に至るまでの間に冷却帯を配置した請求項３記載
   の設備。