JPH07256305A - 連続熱間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザによる整形切断を効率良く行うため
に、シャー切断形状を限定することにより、レーザ切断
に必要な部分に減少し、レーザ切断の時間を少なくし、
熱延材連続工程での時間を短縮した連続熱間圧延方法を
提供する。 【構成】 熱間圧延装置の圧延機の仕上げ入側で、先行
の圧延材の後端部と後行の圧延材の先端を突き合わせ接
合した後、この接合した圧延材を連続圧延する連続圧延
方法において、該先行材の後端部と該後行材の先端部を
切断した後先行材と後行材を突き合わせたとき、両材間
の最大ギャップがバー厚の１／５以下になるような曲率
半径Ｒをもつ曲刃シャーにより先行材、後行材端部を湾
曲状に切断し、その後レーザビームにより板幅両端部を
各々バー全幅に４〜１０％の長さに切断成形し、該先行
材と後行材を突合わせ、切断成形した部位をレーザビー
ムにより溶接接合した後熱延材を圧接し、熱延材を連続
圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホットストリップを完全
連続圧延によって製造できるようにした連続熱間圧延方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱間圧延ラインはスラブを加熱炉
から１本ずつ抽出して粗圧延機群により、所要厚のシー
トバーに圧延し、このシートバーを仕上圧延機群により
所要厚のストリップに圧延した後コイラーによってコイ
ルに巻取るようになっている。この従来の熱間圧延ライ
ンにあっては圧延材を１本ずつ粗圧延機および仕上げ圧
延することから次のような問題があった。

【０００３】すなわち、各圧延材をそれぞれ粗圧延機群
および仕上圧延機群の上下の圧延ロールに円滑に噛込ま
せる必要があるため、各圧延材毎に先端部形状および板
厚等の調整が必要であり、先端から後端にまで均一な品
質が得られない。また、圧延材の先端部と後端部での温
度差が生じ製品材質の不均一となること。特に薄物圧延
において、ストリップの先端がコイラーに達するまでの
間にはストリップ速度を大きくすることが出来ず生産性
が悪いし、更には、先端の圧延材と後行の圧延材との間
に圧延作業に全く関与しない空間が存在するので、設備
の利用有効度が低く、生産能率が悪いという問題があ
る。

【０００４】これら従来の熱間圧延ラインの問題を解決
すべく、近年、シートバーを連続的に熱間圧延するた
め、圧延中の走行先行圧延材の後端部と後行圧延材の先
端部とをシャー切断の切断面のまま突合わせ接合し、こ
の接合したシートバーを連続圧延する方法が提案されて
いる。しかし、切断面のままのため、突き合わせ状態が
悪く、大きなギャップが存在するため、細いビームを絞
る（通常１ｍｍ以下）必要があるレーザを用いた接合は
不可能であった。このためレーザ以外の方法として、例
えば、特開平４−８９１０９号公報には、両端部のみが
突き合う形にし、そこに高周波加熱を施し、圧接するも
ので加熱時間の短縮あるいは投入電力の節減を狙ったも
のである。また、特開平４−３６７３８４号公報は熱延
鋼板等を２つのレーザ加工ヘッドで切断し、その後レー
ザ接合する方法や特開昭５６−１６３０８８号公報は鋼
板の一方のみをレーザ切断で整形し、その後レーザ接合
することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した、特開平４−
８９１０９号公報は高周波加熱を前提としているので、
高周波加熱接合に効果的な切断形状を規定しているに過
ぎない。また、高周波加熱した端部を押し付けて接合す
るため先行材と後行材の初期のギャップが縮小すること
を前提としているため、初期ギャップについても、特に
限定していない。また、特開平４−３６７３８４号公報
や特開昭５６−１６３０８８号公報は熱延材を連続化す
るに当たり、従来はシャー切断の切断面のまま接合され
るものの改良ではあるが、しかし、先行材、後行材の両
端部を全幅切断するので、レーザ切断の時間が長く熱延
材の連続化までの工程時間が長くなり、過大な設備コス
トが必要となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な問題を解決したもので、レーザによる整形切断を効率
良く行うためのシャー切断形状を限定したもので、必要
なレーザ接合面積、圧接可能な熱延材間のギャップを実
験的に算出し、シャー切断形状を限定することにより、
レーザ切断に必要な部分を減少し、レーザ切断の時間を
少なくし、熱延材連続工程での時間を短くした連続熱間
圧延方法を提供するものである。その発明の要旨とする
ところは、熱間圧延装置の圧延機の仕上げ入側で、先行
の圧延材の後端部と後行の圧延材の先端を突き合わせ接
合した後、該接合した圧延材を連続圧延する連続圧延方
法において、該先行材の後端部と該後行材の先端部を切
断した後先行材と後行材を突き合わせたとき、両材間の
最大ギャップがバー厚の１／５以下になるような曲率半
径Ｒをもつ曲刃シャーにより先行材、後行材端部を彎曲
状に切断し、その後レーザビームにより板幅両端部を各
々バー全幅の４〜１０％の長さに切断成形し、該先行材
と後行材を突き合わせ、切断成形した部位をレーザビー
ムにより溶接接合した後熱延材を圧接し、熱延材を連続
圧延することを特徴とする連続熱間圧延方法にある。

【０００７】

【作用】以下、本発明について図面に従って詳細に説明
する。図１は本発明に係る先行材後端部と後行材先端部
の突合わせ部をレーザビームで切断する形状を示す図で
ある。図１（Ａ）はレーザビームで切断しない前の状態
を示す図で、先行材後端コイル１ａと後行材先端コイル
１ｂが突合わされた場合に先行材後端部２ａと後行材先
端部２ｂの幅方向に凹凸形状をなし、両端部に大きな間
隙を生ずることになる。

【０００８】図１（Ｂ）はレーザビームにて先端部を切
断した後のエッジの形状を示している。図１（Ｂ）に示
すように、先行材の後端コイル１ａと後行材先端コイル
１ｂをレーザビームにより切断することにより、圧延材
の幅方向平行に切断されて、突き合わせ形状を形成す
る。図２は突合わせ状態の横断面図である。図２（Ａ）
は図１（Ａ）のＡ−Ａ´断面図、図２（Ｂ）はＢ−Ｂ´
断面図であり、図１（Ａ）のように切断線が波打った状
態を示している。また、横の断面形状においてはＡ−Ａ
´、Ｂ−Ｂ´断面図で示しているようにギャップの状態
が全く異なる部位が存在してしまい、エッジの上部では
間隙（Ｇａｐ−Ｕ）が少ないが、エッジの下部では間隙
（Ｇａｐ−Ｌ）では大きくなる。このままでは次の工程
のレーザ溶接による接合が困難である。そこでレーザ切
断により切断面を形成し圧延全幅に渡って図２（Ｃ）に
示すような平行の突き合わせ部を持つ状態にする必要が
ある。

【０００９】すなわち、図２（Ｃ）はレーザビームにて
先端部を切断した後のエッジの形状を示している。先行
材の後端部と後行材の先端をレーザビームにより切断す
ることにより、圧延材の幅方向平行に切断されている。
この図でも判るように、平行の突き合わせ部をもつ状態
にする。ここで前述したように、シャー切断の切断形状
を板長手方向に対して直線的に垂直に切断した場合、図
２（Ａ）のように切断線が波打ったり、ギャップ状況が
場所毎に違う可能性があり、レーザ接合を可能とするギ
ャップの小さな突合わせを実現するためには板全幅に渡
ってレーザによる成形切断を行う必要がある。

【００１０】この時、シャー切断の切断形状を板長手方
向に対して直線的に垂直に切断した場合、図１（Ａ）の
ように切断線が波打ったり、ギャップ状況が場所毎に違
う可能性があり、レーザ接合を可能とするギャップの小
さな突合わせを実現するためには板全幅に渡ってレーザ
による成形切断を行う必要がある。しかし、熱延材連続
化に当たっては、レーザ溶接が必要なのはロール圧接ロ
ールにて破断しない強度を確保する強度レベルで板全断
面積の僅か８％の面積比である（しかも接合部位は両端
が好ましい）。従って、従来法では、レーザ溶接を必要
としない部分まで成形切断するので工程時間を浪費す
る。また、工程時間の増大はライン長さに密接に関係
し、熱延ラインのような大型設備ではライン長さを長く
し設備費の大幅な増加をもたらす。

【００１１】図３は圧延材の両端を中心部より凸状に切
断した切断面を示す図である。図３（Ａ）はシャーに曲
刃を用い熱延材の両端部が中心部に対して凸状に切断
し、全体として彎曲状とした状態で先行材、後行材を突
合わせた状態を示している。この場合熱延材の両端をレ
ーザにて切断部３を切り落とせば、図３（Ｂ）に示すよ
うにレーザ溶接が必要な部分の長さに対する成形切断加
工が完了する。中心部刃両端に対して凹部になっている
ので両端を成形切断すればレーザ接合をする部位に関し
て、突合わせのギャップが発生しない状態が作れる。す
なわち、中心部において両端部より先に突合わされる部
分はないので、突合わせは両端に限定される。

【００１２】本発明は、曲刃シャーにより、先行材及び
後行材端部を切断した結果、その切断後に先行材と後行
材を突合わせたときに両材間の最大ギャップが圧延材の
厚さの１／５以下になるような曲率半径Ｒをもつ、いわ
ゆる彎曲状の切断を行うものである。最大ギャップが１
／５を超えると両端部をレーザ接合した後の圧接工程に
おいて、先行材と後行材の圧接がうまく行かず、結果圧
延に耐える接合強度が得られない。従って最大ギャップ
を板厚の１／５以下とした。また、レーザビームにより
板幅両端部を各々バー全幅の４〜１０％の長さに切断成
形した部位を溶接、接合する理由は４％未満ではロール
圧接工程にて破断し、熱延材の連続圧延化が不能にな
る。また、１０％超えるとレーザ溶接を必要としない部
分まで溶接するので溶接工程時間を浪費する。従って各
々バー全幅の４〜１０％を溶接、接合するものである。

【００１３】図３（Ｃ）は図３（Ｂ）のＤ−Ｄ´線の突
合わせ部の断面形状であって、ロール圧接が可能な間隔
と形状であれば問題がない。図３（Ｄ）は図３（Ｂ）の
Ｅ−Ｅ´断面であって、レーザ溶接が可能な突合わせ形
状で間隙も少なく、突合わせ面積が増加した形状であ
る。これにより、レーザ切断の時間が１／５〜１／１０
に短縮できるので、バー接合に関する関連時間がその分
短縮となり、ライン長を短くでき、素材としてのバーの
温度低下を抑制出来ると共に設備費も大幅に削減出来
る。

【００１４】

【実施例】加熱炉で加熱されたスラブを粗圧延機によっ
て圧延された後の板厚６０ｍｍ、幅１９８０ｍｍ、温度
１０００℃、１００ｍｐｍで走行中の先行圧延材の後端
部と同条件の後行圧延材の先端部をそれぞれ曲刃シャー
で切断して、先行材と後行材を突合わせたときの両材間
の最大ギャップは圧延材厚さの１／６である６０ｍの彎
曲状に切断され、その後レーザビームにより板幅両端部
を各々バー全幅の５％の長さに当たる各１００ｍｍに切
断成形して端部形状を備えて突合わせ、レーザ出力２５
ｋｗとし、焦点距離５００ｍｍの集光ミラーで集光し、
切断速度６０ｍｍ／秒で溶接速度３０ｍｍ／秒なる条件
のレーザ装置を用いて、レーザビームにより、それぞれ
３６０ｍｍ（片側接合断面積率は圧延全断面の６％条件
に当たる）接合した。その後仕上げ圧延機で圧延を行っ
た。

【００１５】その結果は先行材の後端部と後行材の先端
部との間隙が縮少されることから、接合断面も少なくて
すみ、それにもかかわらず非接合端面は圧延機により圧
接されて、レーザ接合部と合計すれば接合断面は８０％
以上に達した。この条件で後続の仕上げ圧延機を用いて
連続熱間圧延を行い、板厚６ｍｍの製品を仕上げるも、
全く破断なく良好な圧延が行われた。なお、本発明のシ
ャーによる切断形状は必ずしも曲率の一定の曲刃による
切断に限定されるものではなく、両端をレーザ切断後に
先行材と後行材を突合わた時に突合わせギャップが板厚
の１／５以下になれば、図４のように中心が凹状になっ
たような形状に切断しても良い。すなわち、図４は他の
実施例を示すシャー切断形状図である。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるレーザ
切断形状を改善することにより、レーザ切断が必要な部
分を減らし、レーザ切断の時間が従来に比較して１／５
〜１／１０に短縮でき、バー接合に関する関連時間がそ
の分短縮となり、ライン長を短くでき、素材としてのバ
ーの温度低下を抑制出来、品質の良好な熱間圧延材を得
ることが出来、生産性の向上並びに圧延品質の向上並び
に設備費の大幅な削減を図ることが出来る優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る先行材後端部と後行材先端部の突
合わせ部をレーザビームで切断する形状を示す図、

【図２】突合わせ状態の横断面図、

【図３】成形加工前の突合わせ状態とレーザ切断により
切断面を形成した状態を示す図

【図４】他の実施例を示すシャー切断形状図である。

【符号の説明】

１ａ 先行材後端コイル １ｂ 後行材先端コイル ２ａ 先行材後端部 ２ｂ 後行材先端部 ３ 切断部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延装置の圧延機の仕上げ入側で、
   先行の圧延材の後端部と後行の圧延材の先端を突き合わ
   せ接合した後、該接合した圧延材を連続圧延する連続圧
   延方法において、該先行材の後端部と該後行材の先端部
   を切断した後先行材と後行材を突き合わせたとき、両材
   間の最大ギャップがバー厚の１／５以下になるような曲
   率半径Ｒをもつ曲刃シャーにより先行材、後行材端部を
   彎曲状に切断し、その後レーザビームにより板幅両端部
   を各々バー全幅の４〜１０％の長さに切断成形し、該先
   行材と後行材を突き合わせ、切断成形した部位をレーザ
   ビームにより溶接接合した後熱延材を圧接し、熱延材を
   連続圧延することを特徴とする連続熱間圧延方法。