JPH0763724B2

JPH0763724B2 - 熱間鋼片の連続熱間圧延方法及び装置

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Publication number: JPH0763724B2
Application number: JP59100544A
Authority: JP
Inventors: 充雄二瓶
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1984-05-21
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPS60244401A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は熱間鋼片の連続熱間圧延方法及び装置に関し、
特に、連続熱間圧延工程において熱間鋼片を接合する工
程を備えた連続熱間圧延方法及び装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図に、一般的な従来のホツトストリツプミルの配置
図を示す。

１はNo.1粗圧延機で通常可逆式が多い。２はNo.2粗圧延
機で一方向圧延機の場合が多い。３は仕上圧延機群４の
入側に設けられる熱間鋼片であるストリツプ８又は９の
先端或いは後端をも切断するクロツプシヤである。５は
仕上圧延機の間に設けられているルーパ、６は巻取機で
あるダウンコイラ７の入側に設けられるピンチローラで
ある。10,11,12,13はそれぞれローラテーブルである。
仕上圧延機群４は通常５〜７台で構成され、ストリツプ
は全仕上圧延機に同時にまたがつて圧延される。然し、
圧延は一スラブ毎、出側で言えば、一コイル毎に間けつ
的に圧延される。従つて、一スラブ毎に先端通板、後端
尻抜作業が行なわれ、多くの不具合を発生させる。多く
のスラブが一本の長いスラブにまとめられればこの問題
はなくなる。これが現在実現していないのは次の理由に
よる。すなわち、スラブが分塊圧延機によつて製造され
る場合は、スラブの大きさは鋼塊の大きさに限定される
ので、これを接合して長大なスラブを造るためには、20
0mm前後の厚みのものを短時間に経済的に接合する方法
が必要であるが、これは困難なことでまだ実現していな
い。

一方、連続鋳造では実用上無限に長いスラブが得られる
が連続鋳造一ストランドの生産量はホツトストリツプミ
ルの生産量の1/3〜1/4であり、従つて、ホツトストリツ
プミル一基に対し三〜四ストランドの連続鋳造設備から
スラブを交互に供給さねばならないことになり、折角の
連続スラブを適当な長さに切断してホツトストリツプミ
ルに供給せざるを得ない。

所で、若し、スラブが連続化されると次のような効果が
期待出来る。

（１）設備の小型化と省エネルギａ）連続化により噛込・尻抜がなくなるので噛込性能の
ため作業ロール径をこの理由で大きくする必要がない。
（圧下量制限 D_W:作業ロール径、μ：ロール−材料間マサツ係数）ｂ）噛込・尻抜時に生じる衝撃トルクがなくなるため駆
動系、従つて、作業ロール径も小さく出来る。

ｃ）熱間圧延でも最近は油潤滑によりロールの寿命延長
・圧延荷重や圧延動力の減少を狙つているが、通板噛込
時には噛込失敗を防ぐために油切りを行なう必要があり
通板前の或る時間は給油を中断せねばならないし、又、
複雑な油切り装置を設けねばならない。連続スラブにな
ると、これらが不要となり、充分油潤滑を常時行ないう
ることになる。

このため、より圧延機が小型になりうる。

このａ）,b）,c）の理由により、作業ロール径は大巾に
小さくでき、それ自身による圧延荷重の減少と油潤滑に
よる圧延荷重低減効果によつて、補強ロール径も小さく
でき、圧延機全体を小型にしうる。尚、小型化を計らず
に一スタンド当りの圧下を大きくすることにより、スタ
ンド数を減少させて設備費を減少させることも可能であ
る。

又、圧延動力は作業ロール径の平方根にほぼ比例するた
め、例えば、作業ロール径を従来の800mm位から64％の5
12mmにしたとすると圧延動力は20％の節約となり１スタ
ンド１万kWの駆動モータが2000kW節約出来る。

一般に、この様に作業ロールを小径化すると、作業ロー
ルの横剛性が小さくなり、圧延荷重の変化や板幅の変化
による作業ロールの軸撓が大きくなり、製品ストリツプ
の板クラウン形状（平たん度）が悪化する欠点がある
が、これには公知の、中間ロール軸移動可能な六段圧延
機や、作業ロール軸移動の四段圧延機に有効なロールベ
ンデイング（作業ロール又は中間ロール）を作用させて
対応出来る。

（２）品質及び歩留りの向上従来の圧延法では、仕上圧延機の通板尻抜ではストリツ
プに張力がかからずそれ以外では張力が作用するため、
板厚・板巾の変化が起こり、又、先端・後端は無張力の
ため板曲りが発生しやすく、これが歩留り品質を低下さ
せていた。これが連続化により解消出来る。さらに、通
板・尻抜時の無張力と出来るだけ差を少なくするため通
常圧延時にも出来るだめ低張力にせざるを得なかつた
が、連続化によりその必要がなく、適切な張力をかける
ことにより圧延荷重の減少、強圧下、より薄物圧延が可
能になる他、必要によつては張力を意識的に制御し板幅
の制御を利用することも出来る。

このように、連続化は多大の経済的効果があるが、その
実現は極めて困難であつた。冷間帯鋼圧延機（コールド
ストリツプミル）での連続化は既に実現している。これ
は先行コイルの尾端と後続コイルの先端とを溶接により
接合して連続化を実現したものであるが、板が薄く、常
温であるため、圧延機と溶接機の間にストリツプルーパ
を設け、このルーパから圧延機にストリツプを供給し圧
延を続行しながら溶接機は停止の状態で溶接を行ないう
る。これに対し、熱間圧延設備ではスラブ厚みは200mm
前後、仕上圧延機入側でも30〜50mmの厚さであり、ルー
プを作ることが困難であり、又、出来たとしても圧延時
間が短いため、スラブ相互の溶接時間が僅かしかとれな
い憾みがある。因みに冷間では１コイルの圧延時間が３
〜５分、溶接時間が１〜２分なのに対し熱間では、１ス
ラブの圧延時間は精々１分以内である。従つて、溶接法
で連続化を図るとすれば走間溶接機で数秒単位で溶接完
了しなければ実現しない。

しかるに、従来連続熱間圧延方法として特開昭48−6715
9号で提案されている「加熱素材の接合並びに連続圧延
方法」では、粗圧延機入口に接近して粗圧延中の加熱素
材尾部の進行と追従しながら、後続の単位素材の頭部を
接触させつつ接触面周囲を電溶又は圧切により接合し、
順次、この接合方法を継続して、連続圧延する。

しかし、電溶では、分の単位の時間を要し、たとえば、
材料が30m/分の速度で進行し、溶接時間がたとえ１分と
しても、溶接機自体30m程度材料としても動く必要があ
り、スペース的及び機械構造として困難な諸問題をかか
えている。

一方、圧接にしても、ただ単に、端部同志を圧接して
も、断面形状、スケール付着状況によつて接合に長時間
を要し、接合の信頼性は低く、後工程の熱間圧延中に、
分離される可能性が大である。

一方、特開昭51−59748号で提案されている「鋼片の熱
間圧延方法」によれば、鋼片を順次連続的に熱間圧延す
るにあたり、予め、長手方向の前端及び後端において鋼
片を巾方向に剪断した際に生じる剪断端面が鋼片に交わ
る角度を一定角（20゜〜85゜）となるように剪断し、こ
の剪断面を脱スケールし、同一角度で剪断されている先
行鋼片の後端面に対して、押圧しながら圧延する事によ
つて両鋼片を互いに圧接し、順次接合する。

しかし、この方法では、剪断端面が鋼片に交わる角度を
20〜85゜となるように剪断する必要があるが、この様な
作業を圧延途中で得ることは困難であり、加熱炉又は昇
熱炉挿入前のオフライン作業となる。かつ、角度をもつ
剪断自体高精度での剪断は難しい。又本方法では、鋼片
の両剪断端面を押圧しながら圧延ロールに噛込ませるが
これら押込力、圧下率の設定が困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、先行する熱間鋼片の後端部と後行する
熱間鋼片の先端部を短時間で、且つ経済的に溶接するこ
とを可能にして、連続的にこれら熱間鋼片の熱間圧延を
実現する熱間鋼片の連続熱間圧延方法及び装置を提供す
るところにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明の熱間鋼片の連続熱
間圧延方法では、粗圧延機で圧延された後の、先行して
走行する熱間鋼片の後端部と、後行して走行する熱間鋼
片の先端部とを近接した状態でクランプする工程と、前
記先行して走行する熱間鋼片の後端部と、後行して走行
する熱間鋼片の先端部の夫々を、刃物を該熱間鋼片の板
厚方向に沿って進行させて切断する工程と、前記先行し
て走行する熱間鋼片の後端部と、前記後行して走行する
熱間鋼片の先端部の夫々の切断部を高周波加熱により12
50℃〜1450℃の温度範囲に加熱昇温する工程と、前記先
行して走行する熱間鋼片の後端部の切断面に対して前記
後行して走行する熱間鋼片の先端部の切断面を押圧して
接合する工程と、前記接合された熱間鋼片を仕上圧延機
にて熱間圧延する工程と、前記熱間圧延された熱間鋼片
を巻取機により巻取る工程と、から構成するものであ
る。

つまり、上記工程を備えることにより、先行する熱間鋼
片の後端部と後行する熱間鋼片の先端部を短時間で、且
つ経済的に溶接することが可能となり、熱間鋼片の連続
熱間圧延が実現できるものとなる。

また、上記目的を達成するために、本発明の熱間鋼片の
連続熱間圧延装置では、粗圧延機と仕上圧延機との間に
設けられ、熱間鋼片の進行方向に沿って移動可能な接合
装置を備えた熱間鋼片の連続熱間圧延装置において、前
記接合装置は、該熱間鋼片の進行方向に沿って延設され
たレール上に移動可能に載置された台車に設けられると
共に、前記接合装置は、先行して走行する熱間鋼片の後
端部と後行して走行する熱間鋼片の先端部を夫々クラン
プするクランプ装置と、前記先行して走行する熱間鋼片
の後端部と後行して走行する熱間鋼片の先端部との夫々
の上下方向に刃物を備え、該刃物を油圧シリンダ装置に
より該熱間鋼片の板厚方向に沿って進行させる切断装置
と、前記先行して走行する熱間鋼片の後端部と後行して
走行する熱間鋼片の先端部との夫々の切断部を加熱昇度
する高周波加熱器と、前記先行及び移行して走行する熱
間鋼片のうち、一方の熱間鋼片を挟持して移送し該熱間
鋼片の切断面を、他方の熱間鋼片の切断面に対して押圧
する押圧装置と、から構成したものである。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明である熱間鋼片の連続熱間圧延装置の一
実施例であるホットストリップミルを示す。第２図にお
いて、機器の基本的な配置構成で第１図に示す従来のホ
ットストリップミルと共通した部分については説明を省
略する。図において、先行する熱間鋼片８の後端部と後
行する熱間鋼片９の先端部を接合する接合装置である台
車20が仕上圧延機４の入側に配置されている。また、接
合され仕上圧延機４で連続して圧延された熱間鋼片のス
トリップを巻取機であるダウンコイラ７に所望量だけ巻
取らせるためのクロップシャー14及びピンチローラ６、
15が仕上圧延機４出側でダウンコイラ７入側に設置され
ている。この第２図では仕上圧延機入側で熱間鋼片であ
るストリップを接合して連続化する場合を示している。
ストリツプの連続化は、仕上圧延機入側に、短時間で先
行と後続ストリツプの接合が可能な装置を配置し、スト
リツプ進行速度を追従して、ある短い距離を移動するも
のである。（切断、接合他を含め５秒とすると2.5m）次に、短時間でのストリツプ接合方法について示す。ス
トリツプを接合するには、溶接ロウ接、鍛接、圧接及び
機械的に接合する方法等があるが、（１）短時間（数秒以内）で接合しなければならない。
（スケール発生の問題）（２）後工程の仕上圧延機における圧延中、接合がはず
れぬ程度の接合強度をもつていなければならない。

という条件を考慮すると、フラツシユバツト溶接、
高周波誘導加熱＋押圧、圧接に絞られるが、につい
ては溶接時間は数10秒〜分のオーダであり、について
は、次の種々の問題がある。

すなわち、熱間圧延ストリツプは、それ自体の温度が接
合位置で1000〜1100℃程度であるため、この温度レベル
で圧接できれば、エネルギ消費なしの接合が可能であ
る。

そこで、発明者は小さなモデル（材料大きさ：厚み9m
m、幅60mm）でのテストを実施した。

しかし、押圧力〜3kg/mm²までのテストでは接合は不可
能であることが判明した。ここで押圧力を５〜10kg/mm²
と大きくすることも考えられるが、実機大の熱間鋼片、
たとえば、50mm厚×1500mm幅の材料の場合、押圧荷重は
（50×1500）×（５〜10）＝375ton〜750tonと非常に大
となり、設備的にも大きくなるとともに、熱間鋼片自体
に曲がりが生じ、実現不可能である。

さらに、発明者は、の方法の可能性を追求するため
に、前述のモデルによつて種々のテスト、検討を重ね、
第６図に示すような加熱温度と押圧力の組合せ範囲（ハ
ツチング部）が接合可能領域であることを確認した。即
ち、加熱温度は1250℃〜1450℃の範囲であり、このう
ち、低い温度側では押圧力を大としなければならず、一
方高温側では、押圧力は小でもよいことが明らかであ
る。

要するに、接合可能な条件として熱間鋼片温度は、その
材料の融点付近まで加熱し、押圧することが必要であ
る。

又、高周波電源容量を適宜選べば（1000℃〜1100℃）→
（1250℃〜1450℃）の加熱昇温時間は５〜20secにする
ことが可能である。

さらに、後工程の熱間圧延工程で、良好な接合状態は、完全接合周囲のみ接合内部のみ接合があげられ、は最も良好であるが、それだけ加熱時間
が大となり、経済効果（電力消費）及び短時間接合を考
慮すると、が有効となる。一方、別のテスト（100mm
厚×1400mm幅実スラブ）では、周囲接合率（溶接）30％
でシートバーまで問題なく圧延できた例がある。につ
いては、表面切欠効果のため熱間圧延中に破断してしま
う。

このように、周囲接合は、経済的にも短時間接合の観点
からも有利であり、高周波加熱は、正にこの点からも最
適といえる。

この方法によれば５〜20秒の短時間で、かつ、大気中で
接合可能であり、鋼片の連続熱間圧延が可能となる。

第３図及び第４図には、前述の第２図に示した熱間鋼片
の連続熱間圧延装置の一実施例であるホットストリップ
ミルに適用される熱間鋼片の接合装置の一実施例を示
す。

第３図において、台車20は鋼片の移動速度に合わせて走
行し得るように、レール41上を走行出来るようになつて
いる。この台車20には先行鋼片８の後端近傍と後続鋼片
９の先端近傍とをそれぞれクランプして固定保持するよ
うに、ストリツプ押え装置22,21が装置されている。そ
して、これらストリツプ押え装置22,21は、先行鋼片８
後端部の位置を検知する検知装置62及び後続鋼片９の先
端部の位置を検知する検出装置61からの検知信号により
動作され、内蔵する油圧シリンダ装置22a,21aによって
それぞれ各鋼片端部をクランプ操作されるように構成さ
れている。また、ストリツプ押え装置21,22との間には
刃物42をもつ下刃物台23,24及び刃物43をもつ上刃物台2
5,26により構成される切断装置が配置されており、上刃
物台25,26はそれぞれ油圧シリンダ装置25a,26aの操作に
よつて下降し、先行鋼片８の後端部及び移送鋼片９の先
端部を所定寸法だけ垂直方向に切断する。しかも、上刃
物台25,26の下方、即ち鋼片の下方位置には上刃物台25,
26の下降と同調して操作される油圧シリンダ装置27aを
備えた架台27が設置されており、この架台27により鋼片
8,9の端部を切断する際にある一定の力を鋼片に付与し
ながら上刃物台25,26の下降と共に架台27を下降させて
鋼片の切断が確実、且つ、高精度に行なえるようになつ
ている。

また、下刃物台23と24との間には、第４図に示すよう
に、モータ31、ラツク32、ピニオン33をもち、モータ31
の駆動によつてピニオン33に係合したラツク32の移動に
つれて鋼片の走行方向に対して直角の水平方向に移動す
るクロツプ押出装置30が設置されている。そして切断装
置によつて切断された鋼片８の後端部分と鋼片９の先端
部分を次の接合作業の障害とならないように、鋼片の走
行ラインから外部に除去する。

又、台車20には鋼片8,9の端部を切断装置で切断し、次
に、クロツプ押出装置30によつて切断鋼片を除去した
後、先行鋼片８の後端及び後続鋼片９の先端位置を高周
波加熱装置63（本図では、高周波誘導加熱装置を図示）
の位置に進め、加熱昇温し、加熱部鋼片温度の1250℃〜
1450℃に到達したことを同度センサ64で検知した後、先
行鋼片８をクランプシリンダ65でクランプした状態で、
第４図及び第５図に示すように、後続鋼片９を先行鋼片
に押圧接合させる押圧装置35が設置されている。この押
圧装置35は、後続鋼片９を上下から加圧する上下の加圧
板51,52及びこれら加圧板51,52の間隙を調節する油圧シ
リンダ36、並びに、鋼片の進行方向に移動して鋼片８の
後端部切断面に対し鋼片９の先端部切断面を押圧可能に
した油圧シリンダ装置37及びレール47から構成される。

次に、連続熱間圧延装置の作用について説明する。

第３図において、熱間鋼片である先行ストリツプ８の後
端と後続ストリツプ９の先端が切断位置に設定すべく台
車20を材料速度に追従させ、ストリツプ抑え装置21,22
でクランプすると同時に、下刃物台23,24及び上刃物台2
5,26により構成される切断装置で先行ストリツプの後端
部と後続ストリツプの先端部を、同時、あるいは、短い
時間差内に切断する。このとき、ストリツプ8,9をはさ
んで上刃物25,26の下には、切断する時に、上下方向に
ある一定の力でストリツプ8,9を保持しながら、上刃物2
5,26の下降とともに下降する架台27が設けてある。

二点鎖線で示す切断されたクロツプ28,29は、第４図に
示す、たとえば、モータ31、ラツク32、ピニオン33によ
り構成されるクロツプ押出装置30により、圧延ストリツ
プ進行方向と直角の水平方向に押出される。

先行ストリツプ８の後端と後続ストリツプ９の先端部が
切断された後、クロツプ28,29が押出された後、先行ス
トリツプ９の抑えクランプ22を開き、後端位置が、高周
波加熱装置63の位置となるように、走行台車20の速度を
制御し、後行ストリツプ９の抑えクランプ21を開き、ス
トリツプ９を、押圧装置35により、先行ストリツプ８の
先端部を同じく高周波加熱装置63の位置で、ストリツプ
９の後端に軽く接触するか、ある距離を保つて設定す
る。設定後、高周波加熱装置63によつて加熱昇温し、ス
トリツプ８の後端部並びにストリツプ９の先端部温度が
1250℃〜1450℃に達した状態で、ストリツプ８を抑えク
ランプ65でクランプした後、押圧装置35で押圧接合す
る。押圧力は3kg/mm²以下がのぞましい。

このあと、接合された鋼片は第２図に示すように、仕上
圧延機群４に導かれて連続的に圧延される。

第７図は高周波加熱装置の概略図である。

本実施例の中には、下記機能をもつものをすべて含む。
即ち（１）先行ストリツプの後端部及び後続ストリツプの先
端部の位置検出のための検出器61,62 （２）両端部を切断接合する前に両端部を固定するスト
リツプクランプ装置21,22 （３）クランプ状態で両端部を切断する切断装置23,24,
25,26 （４）切断後、切断クロツプを処理するクロツプ処理装
置30 （５）先行ストリツプの後端部垂直切断面に対して後続
ストリツプの先端部垂直断面を押圧するための押圧装置
35 （６）両断面部を加熱する高周波加熱装置（７）切断、接合及びこれらに付随する動作をストリツ
プ進行に追従しながら行なう可動装置20 このようにして接合したストリツプは巻取機の前で切断
する必要がある。この場合、第２図のように、ピンチロ
ーラ６の出側にフライングシャ14を設ければ、仕上スタ
ンド出口には常に一定の張力がかけられ、板の曲りや張
力変化による板幅変動も少なくなる。なお、連続化によ
る第１図に示す仕上スタンド間の作動ルーパ５は第２図
のように、固定テンシヨンメータ16に置きかえられ、設
備費の低減、保守性の向上が図れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、先行する熱間鋼片の後端部と後行する
熱間鋼片の先端部を短時間で、且つ経済的に溶接するこ
とが可能となり、これら熱間鋼片を連続的して熱間圧延
する熱間鋼片の連続熱間圧延設備を実現出来るという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホツトストリツプミルの配置を示す概略
図、第２図は本発明を適用した連続圧延を可能としたホ
ツトストリツプミルの配置を示す概略図、第３図は本発
明の一実施例の連続ストリツプ接合装置の全体図、第４
図は第３図の平面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視図、
第６図は接合良好な加熱温度（℃）と押圧力（kg/mm²）
を示した図、第７図は高周波加熱装置の概略図である。 35……押圧装置、63……高周波加熱装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗圧延機で圧延された後の、先行して走行
する熱間鋼片の後端部と、後行して走行する熱間鋼片の
先端部とを近接した状態でクランプする工程と、前記先行して走行する熱間鋼片の後端部と、後行して走
行する熱間鋼片の先端部の夫々を、刃物を該熱間鋼片の
板厚方向に沿って進行させて切断する工程と、前記先行して走行する熱間鋼片の後端部と、前記後行し
て走行する熱間鋼片の先端部の夫々の切断部を高周波加
熱により1250℃〜1450℃の温度範囲に加熱昇温する工程
と、前記先行して走行する熱間鋼片の後端部の切断面に対し
て前記後行して走行する熱間鋼片の先端部の切断面を押
圧して接合する工程と、前記接合された熱間鋼片を仕上圧延機にて熱間圧延する
工程と、前記熱間圧延された熱間鋼片を巻取機により巻取る工程
と、から構成されることを特徴とする熱間鋼片の連続熱間圧
延方法。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の熱間鋼片の
連続熱間圧延方法において、前記先行する熱間鋼片の後端部と、前記後行する熱間鋼
片の先端部における、前記切断する工程と、加熱昇温す
る工程と、押圧して接合する工程との夫々は、前記熱間
鋼片の進行方向速度とに略一致するように前記熱間鋼片
の走行に追従させながら行なうことを特徴とする熱間鋼
片の連続熱間圧延方法。
【請求項３】粗圧延機と仕上圧延機との間に設けられ、
熱間鋼片の進行方向に沿って移動可能な接合装置を備え
た熱間鋼片の連続熱間圧延装置において、前記接合装置は、該熱間鋼片の進行方向に沿って延設さ
れたレール上に移動可能に載置された台車に設けられる
と共に、前記接合装置は、先行して走行する熱間鋼片の後端部と後行して走行する
熱間鋼片の先端部を夫々クランプするクランプ装置と、前記先行して走行する熱間鋼片の後端部と後行して走行
する熱間鋼片の先端部との夫々の上下方向に刃物を備
え、該刃物を油圧シリンダ装置により該熱間鋼片の板厚
方向に沿って進行させる切断装置と、前記先行して走行する熱間鋼片の後端部と後行して走行
する熱間鋼片の先端部との夫々の切断部を加熱昇度する
高周波加熱器と、前記先行及び後行して走行する熱間鋼片のうち、一方の
熱間鋼片を挟持して移送し該熱間鋼片の切断面を、他方
の熱間鋼片の切断面に対して押圧する押圧装置と、から構成されており、前記接合装置により接合された熱間鋼片を熱間圧延する
仕上圧延機の下流側に熱間圧延された熱間鋼片を巻取る
巻取機を配置したことを特徴とする熱間鋼片の連続熱間
圧延装置。
【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の熱間鋼片の
連続熱間圧延装置において、前記台車には、前記切断装置により切断された前記熱間
鋼片の各切断部を、該熱間鋼片の走路外に除去する移送
装置を設けたことを特徴とする熱間鋼片の連続熱間圧延
装置。