JPH0671306A

JPH0671306A - 熱延鋼板の熱間接合方法

Info

Publication number: JPH0671306A
Application number: JP5495891A
Authority: JP
Inventors: Masami Oki; 正海沖
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【構成】重ね合わせを行う前に、先行熱延鋼板の後端
または後続熱延鋼板の先端に上反り形状の曲げを施し、
次いで走行中の先行熱延鋼板および後続熱延鋼板を重ね
合わせ、その後重ね合わせ部を還元雰囲気下で加熱し、
熱延鋼板の長手方向に圧延して接合する。【効果】熱延鋼板の接合部にスケールを付着させたま
ま、かつ熱延鋼板を走行させたまま比較的簡便な方法で
圧接できる。しかも接合部の接合強度が極めて高い。従
って、連続仕上圧延が可能となり、圧延ラインの歩留り
と生産性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧延ライン上の熱延
鋼板を高歩留りでしかも高能率に接合する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場の圧延工程では、歩留りの向上
と生産性の向上とを主目的にラインの連続化が進められ
ている。

【０００３】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では、特に板厚
が薄い圧延の場合、熱延鋼板の先端がガイドロールに突
っ掛けたり、熱延鋼板の後端が圧延機を抜けるときに絞
り込まれたりすることが多い。従って、それらの問題を
解決しようとすれば、圧延速度を遅くして圧延工程の能
率を下げなければならない。また、熱延鋼板の先端およ
び後端では、その中央部に比べて圧延速度のバランスが
崩れたり、適正な圧延温度範囲から外れる場合が多く、
それに伴って寸法外れが発生し易い。従って、製品とし
て寸法不良になる熱延鋼板の先端および後端は切り捨て
られる。その結果、圧延工程の歩留りが低下する。

【０００４】近年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行
熱延鋼板の後端と後続熱延鋼板の先端を接合し、連続仕
上圧延する方法が提案されている。例えば、特開昭58−
151971号公報には、走行する熱延鋼板と同期させて溶接
機を走行させながら、先行熱延鋼板の後端と後続熱延鋼
板の先端を突き合わせて溶接する方法が開示されてい
る。しかし、この方法では電極が損傷し易く、また溶接
部にスケールが付着したままであるから通電が安定せ
ず、溶接が不十分になるので十分な接合強度が得られな
いという問題がある。さらに大規模な溶接機を高速で走
行する熱延鋼板と精度よく同期させることは、実質的に
困難である。また、特開昭61−1489号公報には、走行中
の先行熱延鋼板の後端および後続熱延鋼板の先端を重ね
合わせて圧接する方法が開示されている。しかし、この
方法では圧接する前にスケール除去を行うものの、熱延
鋼板が高温であるから瞬間的に接合部が酸化され、再び
スケールが生じるので十分な接合強度が得られないとい
う問題がある。さらに重ね合わせの方法として、後続熱
延鋼板の先端を先行熱延鋼板の後端の上に重ね合わせる
ために熱延鋼板の搬送用テーブルを上下に昇降させるの
で、重ね合わせのタイミングに応じた搬送用テーブルの
昇降制御が極めて難しい。しかも、スケールが落下する
高温の厳しい環境下においては、昇降装置の誤作動が生
じ易い。

【０００５】熱延鋼板を静止させて溶接または圧接によ
り接合する方法も提案されている。

【０００６】しかし、この方法では接合機と仕上圧延機
の間に長大なルーパを必要とする。さらに熱延鋼板が静
止中にロールと長時間接触するので、熱延鋼板が局部的
に冷却され、その後の仕上圧延において板厚が変動する
原因にもなる。

【０００７】特開昭61−1489号公報に開示されているよ
うな圧接法では、従来、接合面のスケ−ルを事前に除去
して清浄化することが必須であると考えられていた。し
かし、本出願人は還元雰囲気下で圧接を行うならば、事
前の脱スケ−ルを必ずしも行わなくてもよいという知見
を基にして、先に「鋼材の熱間接合方法」の発明を特許
出願した（特願平 2−268748号、以下、これを先願発明
という）。先願発明は、熱延鋼板の重ね合わせ部または
突き合わせ部を還元雰囲気下で加熱し、熱延鋼板の幅方
向方向に圧接する方法である。還元雰囲気下で圧接すれ
ば、積極的にスケールを除去しなくとも圧接できるので
熱延鋼板の接合を簡単な方法で能率よく行うことができ
る。しかし、この方法では接合部の圧下率が通常50％で
あり、圧下による熱延鋼板の幅方向に塑性変形が生じて
仕上圧延時に破断等のトラブルを招くことがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４は、熱延鋼板の幅
方向に接合部を圧接している状況を示す図である。図４
の(a) は接合部の平面図であり、(b) は(a) のＡ−Ａ断
面図であり、(c) は圧接前の(a) のＡ−Ａ断面図であ
る。図４において、１および２は粗圧延後の熱延鋼板で
あり、３および４は加圧ロールである。加圧ロール３、
４で熱延鋼板１、２の接合部を上下から加圧しつつ、図
４の(a) に示す矢印Ｙの方向へ加圧ロール３、４を移動
させて熱延鋼板１、２を接合すると、圧下による塑性変
形のため接合部の側面で口が開いてしまう（以下、この
現象を「口開き」という）。この口開きが大きいと接合
強度が低下し、熱間接合後の連続圧延工程において接合
部に亀裂が発生し、最悪の場合には接合部から破断す
る。

【０００９】本発明の目的は、熱延鋼板の熱間接合にお
いて、接合部にスケールを付着させたまま、口開きを生
じさせることなく熱延鋼板の走行中に圧接し、しかも高
い接合強度を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、重ね合わせを
行う前に、先行熱延鋼板の後端または後続熱延鋼板の先
端に上反り形状の曲げを施し、次いで走行中の先行熱延
鋼板および後続熱延鋼板を重ね合わせ、その後重ね合わ
せ部を還元雰囲気下で加熱し、熱延鋼板の長手方向に圧
延して接合する熱延鋼板の熱間接合方法を要旨とする。

【００１１】ここで、還元雰囲気とは、 A_rとH₂の混合
ガスのような還元性ガスで囲まれた雰囲気、または可燃
性ガスが完全燃焼する量よりも少ない酸素でアセチレ
ン、プロパンガス、ＬＰＧ、コークス炉ガス等を燃焼さ
せる場合に生じる炎（「還元炎」という）を用いて接合
部を加熱するときに得られる雰囲気を意味する。

【００１２】熱間接合というのは、熱延鋼板を、例えば
圧延ライン上で熱いままの状態で接合することを意味す
る。

【００１３】

【作用】本発明の方法の大きな特徴は、熱延鋼板の端部
を積極的に上反り形状に曲げ、しかも脱スケールを行う
ことなく重ね合わせ、その後重ね合わせ部を熱延鋼板の
長手方向に圧延することにより熱延鋼板の熱間接合を行
うことにある。

【００１４】重ね合わせを行う前に、先行熱延鋼板の後
端または後続熱延鋼板の先端のいずれか一方に一定の寸
法および形状の曲げを施すことによって、重ね合わせが
容易になる。

【００１５】図２は、熱延鋼板の後端または先端に曲げ
を施す方法を示したものである。図２の(a) はロールベ
ンダー方式、(b) はプレス方式によるものである。図２
の(a) では、固定ロール６を基準の高さにし、熱延鋼板
１、２の後端または先端をベンディングロール５で押下
げると同時にベンディングロール７で押上げることによ
り曲げるものである。図２の(b) では、上金型８を基準
の高さにし、熱延鋼板１、２の後端または先端を下金型
９で押上げることにより曲げるものである。

【００１６】先行熱延鋼板の後端に曲げを施す場合、走
行している熱延鋼板に同期させてロールベンダーまたは
プレスを摺動させる必要がある。後続熱延鋼板の先端に
曲げを施す場合、後端の場合と同様に走行している熱延
鋼板に同期させてロールベンダーまたはプレスを摺動さ
せて曲げを付与してもよいし、あるいは走行している熱
延鋼板を瞬間的に停止させて、即ち、ロールベンダーま
たはプレスを定位置に設置したままで曲げを付与しても
よい。

【００１７】図３は、望ましい上反り形状の寸法を示す
ものである。図３は、熱延鋼板の後端での上反り形状の
寸法を示しているが、熱延鋼板の先端においても全く同
様である。図３の(a) はロールベンダー方式、(b) はプ
レス方式の場合である。肉厚ｔの熱延鋼板の場合、図３
に示すように長手方向にｇ＝ (3 〜10) ×ｔmmで、厚み
方向にｈ＝(1.5〜3)×ｔmmの寸法に曲げるのが好まし
い。長手方向の寸法ｇが3×ｔmmより短いと接合強度が
不十分になり、10×ｔmmより長いと歩留りが悪くなる。
また、厚み方向の寸法ｈが 1.5×ｔmmより短いと後続熱
延鋼板の先端が先行熱延鋼板の後端に衝突し易く、 3×
ｔmmより長いと端部に曲げを有する方の熱延鋼板が圧接
用圧延機に噛み込まなくなる。

【００１８】図１は、後続熱延鋼板の先端に曲げを付与
し、先行熱延鋼板の後端と後続熱延鋼板の先端を重ね合
わせ、そのまま還元雰囲気下で加熱して圧接することを
示す図である。図１では、先行熱延鋼板１は仕上圧延機
12で矢印Ａの方向へ圧延されている。一方、後続熱延鋼
板２は上金型８と下金型９とでその先端に曲げを付与さ
れた後、ピンチロール13で増速されて先行熱延鋼板１に
追いつく。後続熱延鋼板の先端が先行熱延鋼板の後端に
覆い被るように重ね合わされると、その接合部は還元バ
ーナー10で加熱され、還元状態を保たれながら所定の温
度において圧接用圧延機11で圧接される。また、重ね合
わせ前から還元バーナー10で接合予定部を加熱し、還元
状態を保ちつつ重ね合わせ、所定の温度において圧接用
圧延機11で圧接する場合にも本発明の目的を達成でき
る。

【００１９】圧接を還元バーナー10により得られる還元
雰囲気下で行う理由は、熱延鋼板の接合部に付着してい
るスケールを除去しないままで圧接できるからである。
通常、接合部にスケールが付着したまま圧接しても十分
な接合強度が得られない。しかし、圧接を還元雰囲気下
で行うとスケールを構成する酸化物が還元されるので、
スケールを無視して接合部を重ね合わせ、そのまま圧接
できる。接合部の接合強度は、スケールを除去した場合
と同等である。従って、圧延ラインにスケール除去装置
が不要になり、圧延ラインのレイアウトが単純になる。

【００２０】還元雰囲気は、丸型バーナーを熱延鋼板の
幅方向および長手方向の両方に多数配置したり、線状バ
ーナーを熱延鋼板の長手方向に複数段配置して、例えば
アセチレン、プロパンガス等の可燃性ガスを燃焼させ、
そのときの酸素比を適切に制御することにより得られ
る。この還元雰囲気は、水素や一酸化炭素を多量に含有
するガスである。また、この還元雰囲気が接合部の圧接
完了まで維持されるようにするため、バーナーを圧接用
圧延機11の直近にまで配置した方がよい。接合部を還元
するのに必要な時間は、接合部に付着したスケール厚と
接合部の加熱温度に依存する。

【００２１】圧接は、圧接用圧延機11により熱延鋼板の
長手方向に行われる。長手方向（図４に示す矢印Ｘの方
向）に圧延して接合することにより、接合強度を低下さ
せる口開きが生じなくなる。圧接における圧下率は、通
常の重ね合わせの場合の圧下率の範囲内でよい。即ち、
圧接した後の板厚を非圧接部の板厚とほぼ等しくし、次
の仕上圧延工程で支障が生じないようにするために圧下
率を50％程度とする。

【００２２】また、接合強度を確保するためには圧下率
の下限を20％とするのが望ましい。

【００２３】本発明の方法では、原則として熱延鋼板の
端部に元々存在している曲がりを矯正する必要はない。
しかし、熱延鋼板の端部に曲げを付与しない方の端部の
元々の曲がりが大き過ぎる場合には、その端部に曲がり
矯正を施した方が望ましい。

【００２４】曲がり矯正を施すと、基本的に熱間接合に
とって負の因子となるスケ−ル（薄いスケ−ルまたは浮
いたスケ−ル）をも同時に除去できるからである。また
圧接の前の熱延鋼板の脱スケールは必須ではないが、極
端に厚いスケールは予め除去しておく方が望ましい。

【００２５】

【実施例】板厚10mm、幅 300mm、長さ 700mmの低炭素鋼
板を加熱炉で1150℃に加熱した。

【００２６】加熱炉から同鋼板を抽出後、先行熱延鋼板
１、後続熱延鋼板２の順に図１に示す圧延ラインへ搬送
した。圧延ラインでは、先行熱延鋼板１を仕上圧延機12
で圧延中に、後続熱延鋼板２に上金型８と下金型９とを
有するプレス方式の曲げ成形機で曲げを付与し、その後
ピンチロール13で増速して後続熱延鋼板２を先行熱延鋼
板１に追い付かせた。後続熱延鋼板２の先端に付与した
曲げは、図３に示す寸法（長手方向ｇ×厚み方向ｈ）の
範囲内の表１に示す値とした。後続熱延鋼板２の先端が
先行熱延鋼板１の後端に重ね合わされると、プロパンガ
スを主たる燃焼ガスとする還元バーナー10による還元炎
を直接接合部に吹きつけて所定の圧接温度（1200℃）に
なるまで加熱しつつ、接合部を15秒間還元した。圧接温
度に到達した直後に、接合部を圧接用圧延機11で圧接し
た。このときの圧下率を20〜50％の範囲内で変化させ
た。次いで、接合部が仕上圧延機12で圧延される前に圧
延ラインを停止し、接合部を切断した。その後接合部の
常温引張り試験を行い、破断状況を観察した。常温引張
り試験において、非接合部で破断した場合には接合部は
良好な接合強度を有していたとみなし、一方接合部で破
断した場合には接合部の接合強度は不十分であったとみ
なした。

【００２７】その結果を表１に示すが、この実施例にお
いてはすべて非接合部で破断し、接合部は良好な接合強
度を有していたことがわかった。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、熱延鋼板の接合
部にスケールを付着させたまま、かつ熱延鋼板を走行さ
せたまま比較的簡便に圧接できる。しかも接合部の接合
強度が極めて高い。従って、連続仕上圧延が可能とな
り、圧延ラインの歩留りと生産性を向上できる。

【００３０】本発明の方法に示すように、熱延鋼板の後
端または先端のいずれか一方に曲げを施しておけば、苛
酷な環境下でしかも複雑なタイミング制御を要求される
装置により熱延鋼板のパスラインを変更しなくとも熱延
鋼板の重ね合わせが可能になる。従って、圧延ラインの
構造およびレイアウトが極めて単純になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱延鋼板の熱間接合方法を説明する圧
延ラインの概略図である。

【図２】熱延鋼板の後端または先端に曲げを施す方法を
示した図であり、(a) はロールベンダー方式、(b) はプ
レス方式によるものである。

【図３】望ましい上反り形状の寸法を示す図であり、
(a) はロールベンダー方式、(b)はプレス方式の場合で
ある。

【図４】熱延鋼板の幅方向に接合部を圧接している状況
を示す図であり、(a) は接合部の平面図であり、(b) は
(a) のＡ−Ａ断面図であり、(c) は圧接前の(a) のＡ−
Ａ断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重ね合わせを行う前に、先行熱延鋼板の
後端または後続熱延鋼板の先端に上反り形状の曲げを施
し、次いで走行中の先行熱延鋼板および後続熱延鋼板を
重ね合わせ、その後重ね合わせ部を還元雰囲気下で加熱
し、熱延鋼板の長手方向に圧延して接合することを特徴
とする熱延鋼板の熱間接合方法。