JPH09216008A

JPH09216008A - 熱間鋼材接合機のプレス機構

Info

Publication number: JPH09216008A
Application number: JP2031896A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakamoto; 浩一坂本; Seiji Okada; 誠司岡田; Toshihiro Mori; 俊博森; Masami Oki; 正海沖; Nobuhiro Tazoe; 信広田添; Norio Iwanami; 紀夫岩波
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】厚さの異なる鋼材の接合するに際し圧延荷重
の変動を極力抑えることのできるプレス機構を提供す
る。【解決手段】（ａ）にて、薄い先行鋼材３１を厚い後
行鋼材３２に臨ませる。（ｂ）にて、後行鋼材３２に先
行鋼材３１を重ね、パンチ１３で押圧を開始する。
（ｃ）は圧接完了状態を示し、先行鋼材３１と後行鋼材
３２とが接合面３０を介して接続したことを示すととも
に、厚い後行鋼材３２にテーパ面３２ａ，３２ａとが形
成できたことを示す。【効果】板厚の変化がゆるやかとなったので、次工程
での圧延における圧延荷重の変化が小さくなり、鋼材の
破断を有効に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱間鋼材接合機のプ
レス機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱間圧延において、スラブを一枚
ずつ粗圧延機並びに仕上圧延機に供給して、間欠的に圧
延を行なっていた。このような間欠圧延では、それ自体
が非能率的なだけでなく特に被圧延材の板厚が薄い圧延
の場合には、被圧延材の先端部が変形してガイドロール
に突っかかる虞れ、また、後端部が圧延機を抜けるとき
に絞り込まれて圧延ロールを傷める虞れがある。これら
の不都合が発生すると、損傷箇所を修理するために圧延
ラインを止めなければならない。そこで、従来は、先・
後端部の圧延速度を遅くするという対策を講じている
が、これでは圧延能率が低下する。

【０００３】また、熱延鋼板の先・後端部は、中央部に
比べて圧延速度のバランスが崩れ、従って、適正な圧延
温度範囲から外れるため、寸法外れが発生し易い。これ
は、熱延鋼板の先端が巻取り機に巻取られるまではテー
ブルローラ上を低速の無張力で通板し、巻取り開始直後
に急激な張力が作用して板幅が狭くなる。その後、一定
速度・一定張力で巻取られる。さらに、鋼板が圧延機を
抜けた後、低速にして無張力で巻取られるためである。
このように、仕上圧延後の鋼板の先・後端部は、圧延速
度、張力の影響によって板幅及び鋼材の冷却が変動し、
寸法が外れたり温度が外れ、その部分を切り捨て及び格
落として処理しなければならず、生産歩留りの低下が大
きくなる。

【０００４】上記のような問題を解決するために、近
年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済み
鋼板（以下「先行鋼材」という）と、後続する粗圧延済
み鋼板（以下「後行鋼材」という）とを互いに接合し、
仕上圧延を連続して実施すると云う技術が提案され、実
用に供されつつある。このときに重要なことは、先・後
鋼材の接合技術であり、圧延の際にデスケーリング装置
でスケールを除去するが、接合場所に至る間に新たにス
ケールが生成し、このスケールが接合の妨げになる。そ
こで、接合の直前にこの新スケールを除去しつつ接合面
を形成し、プレス機構で圧接する。この種の技術の一例
を次に示す。

【０００５】図１２は従来の熱間鋼材の接合方法説明図
であり、先行鋼材１０１をロール１０２で一定距離持上
げ、この先行鋼材１０１の後端下方に後行鋼材１０３を
臨ませ、バーナ１０４で発生した還元性ガス中で、ロー
タリカッタ１０５にて、先行鋼材１０１の後端１０１ａ
下面及び後行鋼材１０３の先端１０３ａ上面を斜めにカ
ットして接合面を形成し、パンチ１０７ａ，ダイ１０７
ｂにて先行鋼材１０１の後端と後行鋼材１０３の先端と
を圧接すると云うものである。

【０００６】なお、プレス機構はパンチ１０７ａとダイ
１０７ｂとからなり、パンチ１０７ａは大きな平底面１
０７ｃ、ダイ１０７ｂは大きな平頂面１０７ｄを有す
る。ところで、生産計画によって、後行鋼材１０３の板
厚を、先行鋼材１０１の板厚に対して変更することがあ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１３（ａ），（ｂ）
は従来のプレス機構で厚さの異なる鋼材を接合するとき
の説明図であり、先行鋼材１０１が薄く、後行鋼材１０
３が厚いものとする。（ａ）は薄い先行鋼材１０１と厚
い後行鋼材１０３とを下面を揃えて接合する場合であ
り、図から明らかな如く、後行鋼材１０３に段１０３ａ
が出きる。（ｂ）は薄い先行鋼材１０１と厚い後行鋼材
１０３とを上面を揃えて接合する場合であり、図から明
らかな如く、後行鋼材１０３の先に端段１０３ｂが出き
る。

【０００８】上記の段１０３ａ，１０３ｂの箇所で鋼材
の厚さが急変するため、圧延機に異常な圧延反力が発生
する。また、圧下量が急激に変化することにより、鋼材
に大きな張力が作用し、鋼材が破断することがある。そ
こで、本発明の目的は厚さの異なる鋼材の接合するに際
し圧延荷重の変動を極力抑えることのできるプレス機構
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、互いに厚さの異なる先行鋼材の
端部と後行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下で
脱スケール後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接合
するプレス機構において、前記プレス及びダイの入側及
出側に、勾配を形成したことを特徴とする。板厚の変化
がゆるやかとなったので、次工程での圧延における圧延
荷重の変化が小さくなり、鋼材の破断を有効に防止する
ことができる。

【００１０】請求項２は、互いに厚さの異なる先行鋼材
の端部と後行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下
で脱スケール後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接
合するプレス機構において、前記プレスの入側及出側又
はパンチの入側及出側に、勾配を形成したことを特徴と
する。

【００１１】請求項３は、互いに厚さの異なる先行鋼材
の端部と後行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下
で脱スケール後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接
合するプレス機構において、前記プレスの入側又は出側
に勾配を形成し且つ前記ダイの出側又は入側に勾配を形
成したことを特徴とする。板厚の変化がゆるやかとなっ
たので、次工程での圧延における圧延荷重の変化が小さ
くなり、鋼材の破断を有効に防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る熱間圧延ラインのレイ
アウト図であり、熱間圧延ラインは、粗圧延機１、圧延
材を巻取って保温しつつ巻戻すコイルボックス２、レベ
ラ３、圧延材をクロス方向に切断するクロップシャー
４、本発明に係る走間接合機１０、仕上圧延機６、高速
シャー７、巻取り機８をこの順に配列してなる。

【００１３】粗圧延機１でスラブ９から圧延した鋼材は
コイルボックス２に巻取られたのちに巻き戻されて、レ
ベラ３で先後端部の巻き癖を直す。接合する面を確保す
るために鋼材の先後端をクロップシャー４で切断する。
その後、走間接合機１０で先行鋼材の後端と後行鋼材の
先端とを接合し、仕上圧延機６にて仕上圧延をしたのち
巻取り機８で巻き取り、巻取り量が一定量に達したら高
速シャー７で切断して熱延コイルにする。

【００１４】図２〜図５にて走間接合機の構成及び作用
を説明するが、これらの図中のパンチ及びダイの形状に
ついては図６以降に示す形状が優先する。図２は本発明
に係る走間接合機の側面図であり、走間接合機の一例を
示す。走間接合機１０は走行台車１１と、プレスのため
のプレスシリンダ１２，パンチ１３及びダイ１４と、こ
のダイ１４の出側（図右側）に配置した第１クランパ１
５、ピンチロール１６、ロール１７，１７及びバーナ２
１と、これらを一括して上下動させるための昇降フレー
ム１８及び昇降シリンダ１９，１９と、ダイ１４の入側
に配置した第２クランパ２２、ピンチロール２３及びロ
ール２４，２４と、バーナ２５と、ロータリカッタ２６
からなる。２７は第１クランパ作動シリンダ、２８は第
２クランパ作動シリンダである。

【００１５】以上の構成からなる走間接合機１０の作用
を次に述べる。図３（ａ），（ｂ）〜図５（ａ），
（ｂ）は走間接合機の作用説明図である。図３（ａ）に
おいて、先行鋼材３１が所定位置に達したら、第１クラ
ンパ作動シリンダ２７を作動して、第１クランパ１５を
下げ、この第１クランパ１５で先行鋼材３１を固定す
る。図３（ｂ）において、矢印の如く昇降シリンダ１
９，１９を作動して、第１クランパ１５などを所定高さ
持上げる。次に、矢印の如く後行鋼材３２の先端を所
定位置まで進め、第２クランパ２２で固定する。図４
（ａ）において、バーナ２１，２５を作動して還元性火
炎で先行鋼材３１の後端及び後行鋼材３２の先端を包
む。図４（ｂ）において、図時計方向に回動したロータ
リカッタ２６を、矢印の如く平行四辺形を描くように
移動して、後行鋼材３２の先端及び先行鋼材３１の後端
を斜めにカットする。この工程は後に詳しく説明する。

【００１６】図５（ａ）において、矢印の如く先行鋼
材３１を下げて、その後端を後行鋼材３２の先端に重ね
る。つづいて矢印の如くパンチ１３を下降して、先・
後行鋼材３１，３２同士を圧接する。なお、矢印と矢
印とを同時に実行して先・後行鋼材３１，３２同士を
圧接しても良い。図５（ｂ）において、パンチ１３並び
に第１・第２クランパ１５，２２を開放して、繋がった
状態の先・後行鋼材３１，３２を前進させる。３３は接
合部である。以上の工程は、走行台車１１を適宜走行さ
せながら実施する。先行鋼材３１及び後行鋼材３２を停
止する必要がないので、圧延作業が継続できる。

【００１７】図６は本発明に係るプレス機構の側面断面
図（第１実施例）であり、鋼材の流れ方向を矢印ａとし
たときに、このプレス機構は、パンチ１３の入側に勾配
１３ａ、出側に勾配１３ｂを備え、ダイ１４の入側に勾
配１４ａ、出側に勾配１４ｂを備えたものである。

【００１８】以上の構成のプレス機構の作用を次に述べ
る。図７（ａ）〜（ｄ）は第１実施例の作用説明図であ
る。（ａ）にて、薄い先行鋼材３１を厚い後行鋼材３２
に臨ませる。（ｂ）にて、後行鋼材３２に先行鋼材３１
を重ね、パンチ１３で押圧を開始する。（ｃ）は圧接完
了状態を示し、先行鋼材３１と後行鋼材３２とが接合面
３０を介して接続したことを示すとともに、厚い後行鋼
材３２にテーパ面３２ａ，３２ａとが形成できたことを
示す。テーパ面３２ａ，３２ａの作用で板厚の変化率が
緩和されたので、圧延機に及ぼす影響は少なくなる。

【００１９】（ｄ）は厚い先行鋼材３１と薄い後行鋼材
３２を接合した例であり、厚い先行鋼材３１にテーパ面
３１ａ，３１ａが形成できるので、同様に板厚の変化率
が緩和されたので、圧延機に及ぼす影響は少なくなる。

【００２０】図８は本発明に係るプレス機構の側面断面
図（第２実施例）であり、このプレス機構は、パンチ１
３の入側に勾配１３ａ、出側に勾配１３ｂを備え、ダイ
１４は平坦のままとしたものである。

【００２１】図９（ａ），（ｂ）は第２実施例の作用説
明図である。（ａ）は圧接完了状態を示し、薄い先行鋼
材３１と厚い後行鋼材３２とが接合面３０を介して接続
したことを示すとともに、厚い後行鋼材３２にテーパ面
３２ａとが形成できたことを示す。テーパ面３２ａの作
用で板厚の変化率が緩和されたので、圧延機に及ぼす影
響は少なくなる。（ｂ）は厚い先行鋼材３１と薄い後行
鋼材３２を接合した例であり、厚い先行鋼材３１にテー
パ面３１ａが形成できるので、同様に板厚の変化率が緩
和されたので、圧延機に及ぼす影響は少なくなる。この
第２実施例ではパンチ１３を平坦のままとして、ダイ１
４に勾配を付けても同様の作用効果が得られる。

【００２２】図１０は本発明に係るプレス機構の側面断
面図（第３実施例）であり、鋼材の流れ方向を矢印ｂと
したときに、このプレス機構は、パンチ１３の入側に勾
配１３ａを備え、ダイ１４の出側に勾配１４ｂを備えた
ものである。なお、パンチ１３の出側に勾配を備え、ダ
イ１４の入側に勾配を備えてもよい。

【００２３】図１１（ａ），（ｂ）は第３実施例の作用
説明図である。（ａ）は圧接完了状態を示し、薄い先行
鋼材３１と厚い後行鋼材３２とが接合面３０を介して接
続したことを示すとともに、厚い後行鋼材３２にテーパ
面３２ａとが形成できたことを示す。テーパ面３２ａの
作用で板厚の変化率が緩和されたので、圧延機に及ぼす
影響は少なくなる。（ｂ）は厚い先行鋼材３１と薄い後
行鋼材３２を接合した例であり、厚い先行鋼材３１にテ
ーパ面３１ａが形成できるので、同様に板厚の変化率が
緩和されたので、圧延機に及ぼす影響は少なくなる。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。しか
し、本発明は実施例に限るものではない。実施例１〜実施例３及び比較例１；（１）供試材；炭素鋼板（Ｃ：０．１％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：１．
２％）一方の鋼材の板厚２５ｍｍ、板幅３００ｍｍ、長さ１，
０００ｍｍ他方の鋼材の板厚３０ｍｍ、板幅３００ｍｍ、長さ１，
０００ｍｍ温度１，２５０℃

【００２５】（２）直火還元炎条件；バーナの形式；ノズル内混合方式燃料；ＬＰＧ６Ｎｍ³／ｈｒ／１バーナ酸素富加率；６０％空気比ｍ；０．６バーナ配列；鋼材の幅方向に複数本配列。なお、バーナはリング状スリットノズルから混合気を吹
き出して還元炎を発生するものである。

【００２６】（３）切削条件；カッタの種類；円筒ロータリカッタ（最大外径３００ｍ
ｍ）チップの配列；千鳥配置回転数；１，５００ｒｐｍ送り速度；６，０００ｍｍ／ｍｉｎ切削面の幅；３０ｍｍなお、切削はバーナ点火１秒後に開始した。

【００２７】（４）圧接条件；圧接温度；１，０５０℃ 重ね合せ量（幅）；２５ｍｍ使用プレス機構；３００トンプレス雰囲気；還元炎噴射なお、切削を終えて切削装置を退避させた後、１秒後に
圧接を開始した。

【００２８】（５）仕上圧延条件；圧延機数；３段（４０％，３５％，３０％の圧下率）張力：第１段〜第２段間約２．０ｋｇｆ／ｍｍ² 張力：第２段〜第３段間約４．０ｋｇｆ／ｍｍ² 鋼材温度；１，０００℃ 仕上り厚さ；８．２ｍｍ

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例１；２５ｍｍの先行鋼材と３０ｍｍ
の後行鋼材を、パンチ、ダイ共に両勾配を備えた図６の
プレス機構で接合した。なお、図６において勾配角θは
７．５゜、入側の勾配の長さＬ１は２０ｍｍ、出側の勾
配の長さＬ２は２０ｍｍ、残りの長さＬ３は６０ｍｍと
した。接合後、鋼材を仕上圧延機に掛けたところ、圧延
荷重は１６０トンから１９０トンに滑らかに上昇し、そ
れに応じて圧延速度を制御し、設定の張力で圧延するこ
とができたので、評価は○である。

【００３１】比較例１；２５ｍｍの先行鋼材と３０ｍｍ
の後行鋼材を、パンチ、ダイ共に両勾配を備えていない
図１３のプレス機構で接合した。接合後、５ｍｍの段の
ついて鋼材を仕上圧延機に掛けたところ、圧延荷重は１
６０トンから２１０トンに急激に上昇し、張力が８ｋｇ
ｆ／ｍｍ²を超えて破断した。従って、評価は×であ
る。

【００３２】実施例２；２５ｍｍの先行鋼材と３０ｍｍ
の後行鋼材を、パンチに両勾配を備えた図８のプレス機
構で接合した。なお、図８において勾配角θは１５゜、
入側の勾配の長さＬ１は２０ｍｍ、出側の勾配の長さＬ
２は２０ｍｍ、残りの長さＬ３は６０ｍｍとした。接合
後、鋼材を仕上圧延機に掛けたところ、圧延荷重は１６
０トンから１９０トンに滑らかに上昇し、それに応じて
圧延速度を制御し、設定の張力で圧延することができた
ので、評価は○である。

【００３３】実施例３；２５ｍｍの先行鋼材と３０ｍｍ
の後行鋼材を、パンチの入側に勾配を備え、ダイの出側
に勾配を備えた図１０のプレス機構で接合した。なお、
図１０において勾配角θは１５゜、入側（又は出側）の
勾配の長さＬ１は２０ｍｍ、残りの長さＬ３は８０ｍｍ
とした。接合後、鋼材を仕上圧延機に掛けたところ、圧
延荷重は１６０トンから１９０トンに滑らかに上昇し、
それに応じて圧延速度を制御し、設定の張力で圧延する
ことができたので、評価は○である。

【００３４】なお、実施例としては説明しないが、前後
の板厚を交換して、３０ｍｍの先行鋼材と２５ｍｍの後
行鋼材との接合についても同様の結果を得た。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、互いに厚さの異なる先行鋼材の端部
と後行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下で脱ス
ケール後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接合する
プレス機構において、前記プレス及びダイの入側及出側
に、勾配を形成したことを特徴とする。板厚の変化がゆ
るやかとなったので、次工程での圧延における圧延荷重
の変化が小さくなり、鋼材の破断を有効に防止すること
ができる。

【００３６】請求項２は、互いに厚さの異なる先行鋼材
の端部と後行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下
で脱スケール後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接
合するプレス機構において、前記プレスの入側及出側又
はパンチの入側及出側に、勾配を形成したことを特徴と
する。請求項１の作用効果に加えて、プレス機構の型代
を下げることができる。

【００３７】請求項３は、互いに厚さの異なる先行鋼材
の端部と後行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下
で脱スケール後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接
合するプレス機構において、前記プレスの入側又は出側
に勾配を形成し且つ前記ダイの出側又は入側に勾配を形
成したことを特徴とする。板厚の変化がゆるやかとなっ
たので、次工程での圧延における圧延荷重の変化が小さ
くなり、鋼材の破断を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱間圧延ラインのレイアウト図

【図２】本発明に係る走間接合機の側面図

【図３】走間接合機の作用説明図

【図４】走間接合機の作用説明図

【図５】走間接合機の作用説明図

【図６】本発明に係るプレス機構の側面断面図（第１実
施例）

【図７】第１実施例の作用説明図

【図８】本発明に係るプレス機構の側面断面図（第２実
施例）

【図９】第２実施例の作用説明図

【図１０】本発明に係るプレス機構の側面断面図（第３
実施例）

【図１１】第３実施例の作用説明図

【図１２】従来の熱間鋼材の接合方法説明図

【図１３】従来のプレス機構で厚さの異なる鋼材を接合
するときの説明図

【符号の説明】

１…粗圧延機、６…仕上圧延機、１０…走間接合機、１
３…パンチ、１３ａ…入側の勾配、１３ｂ…出側の勾
配、１４…ダイ、１４ａ…入側の勾配、１４ｂ…出側の
勾配、３０…接合面、３１…先行鋼材、３２…後行鋼
材、θ…勾配角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 20/02 Ｂ２３Ｋ 20/02 (72)発明者森俊博大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者沖正海大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者田添信広神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリングセンター内 (72)発明者岩波紀夫神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリングセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに厚さの異なる先行鋼材の端部と後
行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下で脱スケー
ル後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接合するプレ
ス機構において、前記プレス及びダイの入側及出側に、
勾配を形成したことを特徴とする熱間鋼材接合機のプレ
ス機構。
【請求項２】互いに厚さの異なる先行鋼材の端部と後
行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下で脱スケー
ル後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接合するプレ
ス機構において、前記プレスの入側及出側又はパンチの
入側及出側に、勾配を形成したことを特徴とする熱間鋼
材接合機のプレス機構。
【請求項３】互いに厚さの異なる先行鋼材の端部と後
行鋼材の端部とを還元性又は無酸化雰囲気下で脱スケー
ル後、重ね合わせてプレス及びダイで狭持接合するプレ
ス機構において、前記プレスの入側又は出側に勾配を形
成し且つ前記ダイの出側又は入側に勾配を形成したこと
を特徴とする熱間鋼材接合機のプレス機構。