JPH0957302A

JPH0957302A - 熱間鋼材の接合方法および接合装置

Info

Publication number: JPH0957302A
Application number: JP21563195A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakamoto; 浩一坂本; Toshihiro Mori; 俊博森; Seiji Okada; 誠司岡田; 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: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】粗圧延後の熱間鋼材を圧延ライン中で切削して
接合し、仕上圧延を連続化する。【解決手段】熱間鋼材の端部を圧接する方法であって、
圧接に先立ち先行材の後端部と後行材の端部を還元雰囲
気の下で切削または切断し、還元雰囲気の下で切削面ま
たは切断面を重ね合わせた後、または突き合わせた後、
還元雰囲気の下で圧接する熱間鋼材の接合方法。上記重
ね合わせて圧接する場合、両端部の全幅を厚さが端部に
向かって漸減するように斜めに切削する方法と装置、ま
たは階段状に切削する方法と装置。上記突き合わせて圧
接する場合、両端部を同一平面内に配置し、切削された
面が平行になるように切削する方法と装置、または両端
部を重ね合わせ、重ね合わせ部を回転鋸歯で切断する方
法と装置。【効果】接合面の切削と圧接とが還元雰囲気の下で迅速
かつ確実に実施され、強固な接合部が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼材の連続熱間
圧延ライン等において、熱間鋼材（たとえば900℃以上
というような熱いままの鋼材）を効率よく、しかも確実
に接合する方法、および接合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場では、省エネルギー、製品歩留
りの向上、生産性の向上等を目的として、製造工程の連
続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板
（ホットコイル）を製造する熱間圧延工程の連続化は重
要な課題の一つとなっている。

【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場合
には、その先端が変形してガイドロールに突っ掛けた
り、後端が圧延機を抜けるときに絞り込まれて圧延ロー
ルを損傷することが多い。これらのトラブルが発生する
と、圧延ラインを停止して補修やロール交換を行うこと
を余儀なくされる。このようなトラブルを防止するには
圧延速度を遅くしなければならず、圧延の能率は一層低
下する。

【０００４】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、適正な圧
延温度範囲から外れるので、寸法外れが発生し易い。更
に、熱延鋼板の先端では、板幅方向の中央部が圧延方向
に突き出して板幅が狭くなり、後端では逆に板幅中央部
が窪むフィッシュテイルという現象が起きる。その外、
先端が圧延ロールに噛み込む時やダウンコイラーによる
巻取り開始時に、急激な張力の上昇があり板幅が狭くな
るという問題もある。このように仕上圧延後の鋼板の先
端および後端は、製品として寸法不良になるから、その
部分は切り捨てなければならず、生産歩留りの低下が大
きい。

【０００５】上記のような問題を解消するために、近
年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済み
の鋼材（以下、先行鋼板という）と、後続する粗圧延済
みの鋼材（以下、後行鋼板という）とを接合し、仕上圧
延を連続的に行う方法が提案されている。この場合の接
合は、スケールを除去 (脱スケール) した鋼板の端部を
突き合わせ、または重ね合わせて圧接することによって
行うのが最も実際的である。

【０００６】本出願人は、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の下で加熱し、およびスケ
ールを還元し、熱延鋼板の幅方向に圧接する方法を特開
平５−8058号公報で提案した。還元雰囲気の下で加熱す
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に能率よく行うことができる
のである。

【０００７】しかし、還元雰囲気の下での加熱だけで還
元できるスケールの厚さには限界があり、数10μｍ以上
の厚いスケールが生成している鋼板、あるいは還元され
にくい組成のスケールが生成している鋼板の場合には、
圧接の前に積極的に脱スケールすることが必要となる。
本出願人の一人は、この脱スケールを行う方法について
も次に示すような提案を行った。

【０００８】1) 熱間鋼材の接合面のスケールをホット
スカーフィングによって除去し、直ちに圧接する方法
（特開平5-50111 号公報参照）。

【０００９】2) 先行鋼材の後端部と後行鋼材の先端部
をそれぞれ上下一対の金型で挟み、両材の接合面同士を
すり合わせてスケールを除去した後、金型を電極として
通電加熱し、圧接する方法（特開平5-245507号公報参
照）。

【００１０】3) 熱間鋼材の突き合わせ部をホットスカ
ーファーで脱スケールした後、突き合わせ面を含まない
突き合わせ両端部の板幅を、厚さ方向に圧下して接合す
る方法（特開平6-7805号公報参照）。

【００１１】4) 熱間鋼材表面のスケールをホットスカ
ーファーで除去し、還元炎でシールドしながら圧接する
方法（特開平6-114575号公報参照）。

【００１２】5) 熱間鋼材同士を突き合わせた後、先行
材と後行材を押しつけながら、その突き合わせ部に酸素
を吹き付けて溶削しつつ（非酸化性雰囲気で）圧接する
方法(特開平6-155046号公報参照）。

【００１３】6) ブラシロールとそのブラシロールを使
用して熱間鋼材を脱スケールした後、熱間圧接する方法
（特開平6-200388号公報参照）。

【００１４】7) 熱間鋼材の接合部を還元雰囲気の下で
脱スケールした後、その接合部を重ね合わせて圧接する
方法（特開平6-312277号公報参照）。

【００１５】8) 粗圧延後の熱間鋼材を圧延ライン中
で、回転切削工具によって機械的に脱スケールして圧接
する方法（特開平6-335785号公報参照）。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】熱間圧延ラインの粗圧
延機から仕上圧延機までの間にある鋼材は、およそ 900
〜1150℃の高温である。従って、この間で脱スケールを
行っても、接合までに時間がかかれば再びスケールが生
成してしまう。還元雰囲気の下でホットスカーファーや
ブラシロールを用いて脱スケールする方法も提案されて
いる。しかし、ホットスカーファーでは再酸化し、ブラ
シロールは脱スケールが十分でなく、接合強度を低下さ
せることになる。また、回転切削工具による脱スケール
の方法は、工具を高速度鋼製にしても耐熱性が不十分
で、先端が摩耗し、実用的でない。

【００１７】本発明の目的は、高温の鋼材の接合すべき
面を、還元雰囲気の下で切削加工または切断加工を行
い、還元雰囲気の下で圧接して、健全な接合部を得る方
法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示す下
記〜の熱間鋼材の接合方法と、図２から図８までに
示す下記〜の熱間鋼材の接合装置を要旨とする。

【００１９】熱間鋼材の端部を圧接する方法であっ
て、圧接に先立ち先行材(1、先行鋼板)の後端部(11)と
後行材(2、後行鋼板) の先端部(21)を還元雰囲気(51)の
下で切削または切断し、還元雰囲気の下で切削面または
切断面(12,22) を重ね合わせた後、または突き合わせた
後、還元雰囲気の下で圧接する熱間鋼材の接合方法。

【００２０】両鋼材の端部を重ね合わせて圧接する方
法であって、両端部の全幅を厚さが端部に向かって漸減
する斜め切削を行い、切削された両傾斜面(12,22) を重
ね合わせて還元雰囲気の下で圧接する熱間鋼材の接合方
法（図１(a) 参照）。

【００２１】上記の切削加工は、両端部をそれぞれ階段
状に還元雰囲気の下で切削する加工でもよい。この場合
は還元雰囲気の下で階段状に切削された切削面(12,22)
を重ね合わせて圧接する（図１(b) 参照）。

【００２２】両鋼材の端部を突き合わせて圧接する方
法であって、両端部を同一平面内に配置し、還元雰囲気
の下で両材料の端部（突き合わせ部）を平行に切削し、
還元雰囲気の下で両切削面(12,22) を突き合わせて圧接
する熱間鋼材の接合方法（図１(d) 参照）。

【００２３】上記の切削加工は、両端部を重ね合わせ、
重ね合わせ部を回転鋸歯で還元雰囲気の下で同時に切断
する加工であってもよい（図８参照）。

【００２４】熱間鋼材の端部を重ね合わせて圧接する
装置であって、先行材(1) の後端部(11)と後行材(2) の
先端部(21)とをそれぞれ把持する把持装置(3,3')と、前
記把持装置で上下段違い状に平行に置かれた先行材の後
端部と後行材の先端部との間に配設された回転切削装置
(61,61')と、それぞれの熱間鋼材先端部の片面を厚さが
端部に向かって漸減する方向に斜めに切削する前記回転
切削装置を移動させる装置(8) と、前記斜め切削された
面(12,22) を重ね合わせ押圧する装置(4,4')と、熱間鋼
材の切削部(12,22) および押圧部を還元雰囲気に保つ装
置、たとえば還元性ガスなどを吹き付ける装置(5) とか
らなる熱間鋼材の接合装置（図２、図３および図４参
照）。

【００２５】熱間鋼材の端部を重ね合わせて圧接する
装置であって、先行材の後端部と後行材の先端部とをそ
れぞれ把持する把持装置と、前記把持装置で上下段違い
状に平行に置かれた先行材の後端部と後行材の先端部と
の間に配設され、先行材後端部と後行材先端部をそれぞ
れ階段状に切削する装置(62,61) と、階段状に切削する
装置を熱間鋼材の幅方向に移動させる装置(7) と、階段
状に切削された端部を重ね合わせて押圧する装置と、熱
間鋼材の切削部および押圧部を還元雰囲気に保つ装置と
からなる熱間鋼材の接合装置（図５および図６参照）。

【００２６】熱間鋼材の端部を突き合わせて圧接する
装置であって、熱間鋼材の先行材の後端部と後行材の先
端部を同一平面内に把持する把持装置と、熱間鋼材の先
行材後端部と後行材先端部との間に挿入し、両材料を同
一平面内で平行に切削する切削装置(61)と、前記切削装
置を熱間鋼材の厚さ方向または幅方向に移動させる装置
と、切削された端面を突き合わせ押圧する装置と、熱間
鋼材の切削部および押圧部を還元雰囲気に保つ装置とか
らなる熱間鋼材の接合装置（図７参照）。

【００２７】熱間鋼材の端部を突き合わせて圧接する
装置であって、熱間鋼材の先行材の後端部と後行材の先
端部とをそれぞれ把持し重ね合わせて把持する装置と、
重ね合わせ部を幅方向に進行する回転鋸歯装置(63)と、
回転鋸歯装置を熱間鋼材の幅方向に移動させる装置(7)
と、鋸断された端面を突き合わせ押圧する装置と、熱間
鋼材の下面の鋸断部および押圧部を還元雰囲気に保つ装
置とからなる熱間鋼材の接合装置（図８参照）。

【００２８】上記の本発明方法で行う「切削または切
断」というのは、剪断加工でなく回転切削工具などを用
いた切削加工である。例えば、回転切削工具は、図2(b)
および図3(b)に示すような円筒状または円板状の回転体
の表面に、刃（バイト）が配設されているものであり、
タングステンカーバイドなどの超硬合金、セラミックス
などの使い捨て工具（スローアウェイチップ）を組み込
んだものが望ましい。

【００２９】この発明に用いる切削工具は、高温の鋼板
を切削し、直火還元炎による高温にさらされる場合もあ
るので、耐熱性に優れた材料を用いるのが好ましく、超
硬合金やセラミックスなどが用いられる。従来鋼材の切
削に広く使用されている高速度鋼では、高温の鋼材に接
触する刃先が直ぐに損耗してしまう。

【００３０】スローアウェイチップは、バイトホルダー
に機械的に取り付けられている。従って、刃先まで所定
の高さを有しているので、切削中に吹き付ける還元雰囲
気の流れをよくするとともに、刃先の交換が容易で作業
の効率向上とコスト削減の効果が得られる。

【００３１】この発明の装置に用いる鋼板の把持装置の
把持部および押圧装置の押圧治具は、高温の鋼板と接触
するので耐熱性に優れた材料を用いる。耐熱性に優れた
材料には、Si₃N₄、Al₂O₃などのセラミックスが用いら
れる。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明方法の接合の態様
を示す図であり、(a) 〜(c) は鋼板を重ね合わせてその
厚さ方向に押圧して接合する状態を示す図、(d) は鋼板
を突き合わせてその長手方向に押圧して接合する状態を
示す図である。１は先行鋼板、11は先行鋼板の後端部、
２は後行鋼板、21は後行鋼板の先端部、３は先行鋼板を
把持する把持装置、3'は後行鋼板を把持する把持装置、
４は接合のための押圧力を加える下押圧装置、4'は４と
同作用をもつ上押圧装置、５は還元雰囲気ガス51などを
吹き付ける吹き付け装置である。また、５は還元炎を発
生させるバーナーであってもよい。

【００３３】接合は、鋼板の接合部の形状によって重ね
合わせて行う方法と、突き合わせて行う方法とがある。

【００３４】重ね合わせて行う方法は、図１(a) に示す
ように接合部を斜めに切削したもの、同図(b) のように
階段状に切削したもの、同図(c) のように溝状の切欠を
つけたものなどがある。いずれも把持装置３、3'で鋼板
1,2 を把持し、切削面12,22を重ね合わせ、いずれかの
押圧装置（例えば上押圧装置4'）で鋼板の厚さ方向に圧
下する。圧下と同時に、いずれかの把持装置（この場合
には後行鋼板把持装置3'）を圧下量に応じて移動させる
か、または把持装置を開放する。なお、接合の際には、
吹き付け装置５から還元雰囲気ガス51などを吹き付け、
酸化を防止する。ここで還元雰囲気ガスを吹き付けるの
は、切削面をそのまま放置すると１秒間に約10μｍのス
ケールが発生するので、これを防止し高い接合強度を得
るためである。

【００３５】突き合わせて行う方法は、図１(d) に示す
ように切削または切断後、鋼板を把持装置で把持し、切
削部または切断面12,22 を同一平面に突き合わせ、さら
に把持装置を鋼板の長手方向に移動し、押圧して接合す
る。また、接合の際には、吹き付け装置５から還元雰囲
気ガス51などを吹き付け、酸化を防止する。

【００３６】Ｉ．鋼板を重ね合わせて接合する場合：Ａ．接合部を斜めに切削する方法；図２は、圧接に先立
って行う接合部の切削状態を示す図であり、(a) は正面
図、(b) は回転切削装置の平面図である。61は回転切削
装置、611 は回転切削装置の回転刃として配置された刃
（バイト）、４は切削の背力を支えるとともに接合のた
めの押圧力を加える下押圧装置、4'は４と同作用をもつ
上押圧装置である。

【００３７】回転切削装置61は、強靱鋼などで製作され
た円筒状のバイト取付け治具612 の円周面に、超硬合金
またはセラミックスなどの使い捨て工具（スローアウェ
イチップ）を取り付けたバイト611 を組み込んだもので
ある。

【００３８】図２に示す装置を使用して、次のように本
発明の切削方法が実施される。

【００３９】まず、先行鋼板１の後端部11が下押圧装置
４の位置に送られたとき、先行鋼板把持装置３で先行鋼
板を把持する。一方、後行鋼板２の先端部21を後行鋼板
把持装置3'で把持し、図１(a) に示すように先行鋼板と
接合すべき長さだけ、所定の間隔をもって上下段違い状
に平行となるように、後行鋼板を移動させる。所定の間
隔とは、回転切削装置61に設けられた刃611 の刃先が描
く軌跡の直径から最大切削深さｄを差し引いた値に相当
し、最終的には上押圧装置4'を押し下げて調節する。

【００４０】両鋼板が所定の間隔に配置されると、回転
切削装置61の回転軸が一点鎖線で示す軌跡に沿って移動
させられ、傾斜をもった軌跡部（切削の系内）で、両鋼
板の端部11,21 の片面を厚さが端部に向かって漸減する
方向に斜めに切削する。切削中は、吹き付け装置５から
還元雰囲気ガスなどを吹き付け、切削面が酸化されない
ようにする。また、同図に示すように両鋼板を同時に切
削してもよく、別々に切削してもよい。切削した後には
回転切削装置は、切削の系外に離れる。なお、切削の系
に入るとき、および離れるときに両鋼板の先端端部を切
削するのが好ましい。

【００４１】回転切削装置は、図2(b)に示すように、鋼
板の幅よりも長い円筒状のバイト取付け治具612 の円周
上に、バイト611 を千鳥状または螺旋状に組み込まれ、
回転することによって鋼板の全幅を切削することができ
る。バイト611 は、超硬合金やセラミックス製のスロー
アウェイチップをバイトホルダーに機械的に取り付けた
ものであり、公知のものが使用できる。バイト取付け治
具612 は、上記バイトホルダーを千鳥状または螺旋状に
固定するもので、回転・移動装置によって回転・移動で
きるようになっている。

【００４２】両鋼板の切削が終わると、例えば図1(a)に
示すように、後行鋼板把持装置3'と上押圧装置4'によっ
て後行鋼板を下に移動し、上下の押圧装置４、4'で押圧
して、圧接する。なお、押圧する際には、前記吹き付け
装置５から還元雰囲気ガスなどを吹き付けながら行い、
切削から圧接が完了するまで還元雰囲気ガスなどの中で
行って、酸化を防止する。

【００４３】図３は、円板状回転切削装置を使用した場
合の切削状態を示す図であり、(a)は正面図、(b) は円
板状回転切削装置の平面図である。円板状回転切削装置
61'は、円板状バイト取付け治具612'の両表面に、バイ
ト611 を組み込んだものである。図のように回転軸が所
定の角度（斜め切断の傾斜角）をもった円板状回転切削
装置61' を、回転させながら鋼板の幅方向に送ることに
よって、鋼板の端部を斜めに切削することができる。

【００４４】斜め切削する前の鋼板の端面は、剪断機で
切断され、その切断部は鋼板の上面が剪断刃で押し込ま
れて傾斜部（ダレ）が発生する。斜め切削は、この傾斜
部に沿って行うことができ、これによって切削動力を小
さく、また装置も簡単なものにできるという利点があ
る。

【００４５】図４は、回転切削装置の移動装置を示す図
である。回転切削装置61は、移動アーム81によって支持
され、伝導装置を介して電動機（図示せず）で回転する
構造となっている。移動アームは、移動用圧力装置82に
よって角移動し、回転切削装置を円弧状に移動する。移
動台83は、移動アームを支持し、傾斜面84に沿って油圧
などの圧力装置によって摺動する。

【００４６】先行鋼板1 が押圧装置4 の上にセットされ
ると、移動アーム81が角移動され、続いて傾斜面84に沿
って切削開始点まで移動される。次に後行鋼板2 を所定
の位置にセットし、回転切削装置を回転させながら、傾
斜面84に沿って引上げ、両鋼材の端部を斜めに切削す
る。

【００４７】Ｂ．接合部を階段状に切削する場合；図５
は、接合部を階段状に切削する状態を示す図であり、
(a) は切削の状態を示す正面図、(b) は階段状に切削す
る切削装置の平面図、(c) は同切削装置の断面図であ
る。62は二枚の鋼板の先端部を同時に階段状に切削する
階段状切削装置、621 は階段状切削装置に組み込まれた
平削りバイト、624 はバイト取付け治具、７は階段状切
削装置を送り方向に移動する移動装置、71は移動装置の
ネジ棒、72は移動装置の案内棒である。階段状に切削す
る切削装置62は、同図(b) 、(c)に示すようにバイト取
付け治具624 の基準面625,626 からの高さが切削の時期
が遅くなる方向に漸増する平削りバイト621 を、例えば
千鳥状に配置して構成する。

【００４８】切削は、図5(a)に示すように階段状に切削
する切削装置62を、鋼板１、２の幅方向（紙面の垂直方
向）に移動させ、端部の切削部12,13,22,23 を同時に平
面削り的に切削する。幅方向の移動は、公知の手段、例
えば案内棒72（または案内板）などを摺動させながら、
回転するネジ棒71または油圧装置（図示せず）で行うこ
とができる。切削に際し、鋼板の把持方法、押圧装置お
よび還元雰囲気ガスなどの吹き付け装置の使用方法は、
図２で説明した場合と同様である。

【００４９】階段状に切削した場合の接合方法は、図１
(b) に示すように図１(a) と同様な手順で行う場合と、
板厚方向の押圧と鋼板を把持した装置で長手方向の押圧
を併用して圧接することもできる。

【００５０】図６は、階段状に切削する別の態様を示す
図であり、３つの回転切削装置を回転させながら鋼板の
幅方向に送り、切削する状態を示す図であり、(a) は正
面図、(b) は後行鋼板の前方から見た図である。この装
置は、鋼板の端面を切削する２つの回転切削装置と、鋼
板の上・下面を切削する１つの回転切削装置を図のよう
に配置し、それぞれの回転切削装置を回転させながら鋼
板の幅方向に送ることによって、鋼板の端面と鋼板の上
・下面を階段状に切削するものである。

【００５１】図１(c) に示す接合方法は、例えば図５お
よび図６で示す切削装置に、先端を鋭角に尖らしたバイ
トを、上下に１列に配置した切削装置を用いて切削する
ことによって、また先端を鋭角とした楔を上下に設け、
圧痕を付けることによって製作することができる。

【００５２】II．鋼板を突き合わせて接合する場合：Ａ．鋼板を同一平面内に配置し、両材料の端部（突き合
わせ部）が平行になるように切削する場合；図７は、鋼
材を突き合わせて接合する場合の接合部の切削状態を示
す図であり、(a) は回転切削装置を鋼板の厚さ方向に移
動させ切削する状態を示す図、(b)および(c) は回転切
削装置を鋼板の幅方向に移動させ切削する状態を示す図
である。回転切削装置は、図２で示したものと同様であ
るが、幅方向に移動する平削りバイトタイプであっても
よい。

【００５３】切削は、図7(a)に示すように、鋼板１、２
を把持装置３、3'によって同一平面となるように把持
し、例えば板幅よりも長い切削部を有する回転切削装置
61を、鋼板の板厚方向に移動して切削する。また、同図
(b) および(c) に示す切削は、板厚よりも長い切削部を
有する回転切削装置61を、鋼板の板幅方向に移動して切
削する。なお、切削に際し、鋼板の把持方法および還元
雰囲気ガスなどの吹き付け装置の使用方法などは、図２
で説明した場合と同様である。また、切削した場合に
は、切削部が直線となりダレが生じない。このため接合
面積が大きくなり、高い接合強度が得られる。

【００５４】接合は、図１(d) に示すように、鋼板１、
２を把持装置３、3'によって同一平面となるように突き
合わせ、いずれかの把持装置に、公知の手段、例えば油
圧などの推力（鋼板を長手方向に押圧する力）を加え、
接合する。推力を加えることによって、接合面の凹凸を
均し、新生面を発生させて熱拡散を活発にして高い接合
力が得られる。

【００５５】Ｂ．鋼板を重ね合わせ、重ね合わせ部を鋸
断する方法；図８は、重ね合わせた鋼板を鋸断する状態
を示す図である。63は回転鋸歯装置、７は公知の鋸歯移
動装置である。

【００５６】移動装置７は、先端に回転鋸歯装置が取り
付けられたブラケット73を、２本の案内棒72で支え、ネ
ジ棒71を回転させることによってブラケットを移動さ
せ、回転鋸歯装置を移動させるものである。

【００５７】切断は、両鋼板１、２を重ね合わせ、重ね
合わせ部を把持装置３、3'によって把持し、回転する鋸
歯装置63を鋸歯移動装置７によって鋼板の幅方向に移動
して切断する。鋸断に際して、鋼板の下側に吹き付け装
置５を設け、還元雰囲気ガスなどを吹き付け、切断され
た面の酸化を防止する。

【００５８】鋸断した場合の接合は、切断完了後に把持
装置を開放し、鋼板の端部（切り捨て部）14,24 を除去
した後、再び把持装置で把持し、鋼板を鋼板の厚さ方向
に移動させ、図１(d) に示すように同一平面に突き合わ
せ、鋼板の長手方向に押圧して行う。なお、接合作業中
は還元雰囲気ガスなどを吹き付け、酸化を防止する。

【００５９】これら上述の本発明の接合方法は、鋼板の
接合すべき部分を還元雰囲気中で切削し、還元雰囲気中
で接合するので接合力が高まり、圧延に際して破断など
の不具合が発生しない。

【００６０】

【実施例】

〔実施例１〕板厚さ30mm、板幅 300mm、板長さ1000mmの
鋼板（Ｃ:0.1重量％、Si:0.5重量％、Mn:1.2重量％）を
1050℃に加熱して、図２に示す切削装置を用い、重ね合
わせ部の斜め切削を行った。

【００６１】切削装置は、図２に示すような円筒状回転
切削装置であり、長さが350 mmの円筒状バイト取付け治
具の表面に、刃先の軌跡が示す直径が308 mmとなるよう
にバイトを千鳥状に取り付けたものである。切削条件
は、回転速度1000rpm 、送り速度83.3 mm/s(5000mm/mi
n) として、重ね合わせ代30mmを勾配1/20の傾斜切削を
行った。

【００６２】切削に先立ち、直火還元炎を切削部に吹き
付け、切削は還元雰囲気の下で行なった。還元炎は、ノ
ズル内混合方式のバーナーを鋼板の幅方向に配置し、リ
ング状のスリットノズルからＬＰＧガス（６Ｎm³/hr ）
と酸素濃度60％の酸素富化空気（空気比ｍ＝0.6 ）の混
合ガスを燃焼させ、生成させた。なお、空気比ｍは、実
際に使用した空気量を完全燃焼に必要な空気量で除した
値である。

【００６３】切削後、還元炎を吹き付けたまま切削部を
重ね合わせ、300 トンプレスを用い鋼板の厚さ方向に押
圧し、重ね合わせ部が元の厚さとほぼ等しくなるまで圧
下し、接合した。このときの接合に必要な加圧力は210
トンであった。

【００６４】接合後、冷却して接合部および母材から引
張試験片（幅15mm、厚さ30mm、長さ400 mm）を採取し、
室温で引張試験を行ったところ、全て母材部で破断し
た。破断強度は 250〜300 Ｎ/mm²であった。また、接合
部断面の顕微鏡観察を行った結果、接合界面には有害な
酸化物や介在物が観察されなかった。

【００６５】上記のように引張試験の結果、接合部で破
断しないことは、圧延中に接合部で破断することがな
く、圧延の連続化が可能となる。

【００６６】〔実施例２〕実施例１に使用した鋼板を10
50℃に加熱して、図５に示す切削装置を用い、重ね合わ
せ部の階段状切削を行った。

【００６７】切削装置は、図５に示すような高さの異な
る平削りバイト621 を、バイト取付け治具624 の直交す
る基準面625 、626 に、千鳥状に多数組み込んだ階段状
切削装置62である。刃幅10mmの平削りバイト４本を２
列、15mmの４本を１列に千鳥状に組み込み、基準面から
刃先までの高さを、それぞれ0.75mm（切り込み量に相
当）違わせた。

【００６８】この階段状切削装置を板幅方向に100 mm/s
の切削速度で移動させることによって、全板幅にわたり
重ね合わせ代30mm、鋼板の厚さ方向３mmの切削を行っ
た。なお、切削は、実施例１と同様に直火還元炎を吹き
付けて行った。

【００６９】切削後、還元炎を吹き付けたまま、切削部
を重ね合わせ、300 トンプレスを用い鋼板の厚さ方向に
押圧し、重ね合わせ部が元の厚さとほぼ等しくなるまで
圧下し、接合した。このときの接合に必要な加圧力は21
0 トンであった。

【００７０】接合後、鋼板温度が1000℃のとき引張試験
を行ったところ、破断は接合部でなく母材であった。そ
のときの接合強度は40〜50Ｎ/mm²であった。また、接合
部断面の顕微鏡観察を行った結果、接合界面には酸化物
や介在物が観察されなかった。なお、熱間仕上げ圧延機
では、鋼板にかかる張力は40Ｎ/mm²未満であり、1000℃
での接合強度が40Ｎ/mm²あれば十分である。

【００７１】〔実施例３〕実施例１に使用した鋼板を10
50℃に加熱して、図７に示す切削装置を用い、ある間隔
を設け、同一平面内に突き合わせて配置された２つの鋼
板の端面を、同時に平行に切削した。

【００７２】切削装置は、図7(a)に示すように、実施例
１に使用したのと同様な円筒状回転切削装置61を、回転
させながら板厚方向に移動させるものを使用した。ま
た、切削条件は、実施例１と同様である。

【００７３】切削後、把持装置３、3'で同一平面内に突
き合わせ、鋼板の長手方向に180 トンの推力を加え、ア
プセット量が６mmおよび15mmの接合を行った。

【００７４】接合後、冷却して接合部から引張試験片を
採取し、室温で引張試験を行ったところ、破断強度は20
0 Ｎ/mm²および250 Ｎ/mm²であった。また、接合部断面
の顕微鏡観察を行った結果、接合界面には酸化物や介在
物が観察されなかった。

【００７５】〔実施例４〕実施例１に使用した鋼板を10
50℃に加熱して、図８に示す切削装置を用い、２つの鋼
板の端部を重ね合わせ、回転鋸歯装置で同時に切断し
た。

【００７６】切削装置は、図８に示すように、回転鋸歯
装置64の鋸歯を回転させながら、鋸歯移動装置７によっ
て板幅方向に移動させるものである。回転鋸歯は、刃先
の直径1000mm、歯数314 、幅６mmとして、回転速度200r
pm（切削速度628 ｍ/min）、送り速度100 mm/sで移動さ
せた。

【００７７】切削後、把持装置３、3'で同一平面内に突
き合わせ、鋼板の長手方向に180 トンの推力を加え、ア
プセット量が６mmおよび15mmの接合を行った。

【００７８】接合後、冷却して接合部から引張試験片を
採取し、室温で引張試験を行ったところ、破断強度は20
0 Ｎ/mm²および250 Ｎ/mm²であった。また、接合部断面
の顕微鏡観察を行った結果、接合界面には有害な酸化物
や介在物が観察されなかった。

【００７９】

【発明の効果】本発明方法の接合によれば、接合部の切
削または切断が還元雰囲気の下で確実に、しかも迅速に
実施でき、この酸化物のない切削面と還元炎による直火
加熱との相乗的な効果によって、接合強度の高い熱間鋼
材の接合ができる。こうして接合された鋼板は、次の仕
上圧延で破断することなく、連続的に圧延ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の接合の態様を示す図であり、(a)
〜(c) は鋼板を重ね合わせてその厚さ方向に押圧して接
合する状態を示す図、(d) は鋼板を突き合わせてその長
手方向に押圧して接合する状態を示す図である。

【図２】圧接に先立って行う接合部の切削状態を示す図
であり、(a) は正面図、(b) は回転切削工具の平面図で
ある。

【図３】回転切削装置に円板状回転切削装置を使用した
場合の切削状態を示す図であり、(a) は正面図、(b) は
円板状回転切削工具の平面図である。

【図４】回転切削装置とその移動装置を示す図である。

【図５】接合部を階段状に切削する状態を示す図であ
り、(a) は切削の状態を示す図、(b) は階段状に切削す
る切削装置の平面図、(c) は同切削装置の断面図であ
る。

【図６】階段状に切削する別の態様を示す図であり、３
つの回転切削装置を回転させながら鋼板の幅方向に移動
し切削する状態を示す図であり、(a) は正面図、(b) は
後行鋼板の前方から見た図である。

【図７】鋼材を突き合わせて接合する場合の接合部の切
削状態を示す図であり、(a) は回転切削装置21を鋼板の
厚さ方向に移動させ切削する状態を示す図、(b) および
(c) は回転切削装置21を鋼板の幅方向に移動させ切削す
る状態を示す図である。

【図８】重ね合わせた鋼板を鋸断する状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：先行鋼板２：後行鋼板３：先行鋼板把持装置 3'：後行鋼板把持装置４：下押圧装置 4'：上押圧装置５：吹き付け装置 61：回転切削装置 611:バイト 612:円筒状バイト取付け治具 62：階段状切削装置 621:平削りバイト 624:バイト取付け治具 625,626:バイト取付け治具基準面 63：回転鋸歯装置７：鋸歯移動装置 71: ネジ棒 72: 案内棒 73: ブラケット 74：案内棒固定治具 75: ネジ棒駆動装置８：回転切削装置の移動装置 81：移動アーム 82：移動用圧力装置 83：移動台 84：傾斜面

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 31/00 Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｐ (72)発明者岡田誠司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)発明者沖正海東京都千代田区大手町１丁目１番１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】熱間鋼材の端部を圧接する方法であって、
圧接に先立ち先行材の後端部と後行材の先端部を還元雰
囲気の下で切削または切断し、還元雰囲気の下で切削部
または切断部を重ね合わせた後、または突き合わせた
後、還元雰囲気の下で圧接することを特徴とする熱間鋼
材の接合方法。
【請求項２】熱間鋼材の端部を重ね合わせて圧接する方
法であって、圧接に先立ち先行材の後端部と後行材の先
端部を還元雰囲気の下で全幅の厚さが端部に向かって漸
減する斜め切削を行い、切削された両傾斜面を還元雰囲
気の下で重ね合わせ、還元雰囲気の下で圧接することを
特徴とする熱間鋼材の接合方法。
【請求項３】熱間鋼材の端部を重ね合わせて圧接する方
法であって、圧接に先立ち先行材の後端部と後行材の先
端部を還元雰囲気の下でそれぞれ階段状に切削し、還元
雰囲気の下で階段状に切削された部分を重ね合わせ、還
元雰囲気の下で圧接することを特徴とする熱間鋼材の接
合方法。
【請求項４】熱間鋼材の端部を突き合わせて圧接する方
法であって、圧接に先立ち先行材の後端部と後行材の先
端部を同一平面内に配置し、還元雰囲気の下で両材料の
先端部（突き合わせ部）を平行に切削し、還元雰囲気の
下で両切削面を突き合わせ、還元雰囲気の下で圧接する
ことを特徴とする熱間鋼材の接合方法。
【請求項５】熱間鋼材の端部を突き合わせて圧接する方
法であって、圧接に先立ち先行材の後端部と後行材の先
端部を重ね合わせ、重ね合わせ部を還元雰囲気の下で回
転鋸歯で切断し、還元雰囲気の下で切断面を突き合わ
せ、還元雰囲気の下で圧接することを特徴とする熱間鋼
材の接合方法。
【請求項６】熱間鋼材の端部を重ね合わせて圧接する装
置であって、先行材の後端部と後行材の先端部とをそれ
ぞれ把持する把持装置と、前記把持装置で上下段違い状
に平行に置かれた先行材の後端部と後行材の先端部との
間に配設された回転切削装置と、それぞれの熱間鋼材先
端部の片面を厚さが端部に向かって漸減する方向に斜め
に切削する前記回転切削装置を移動させる装置と、前記
斜め切削された面を重ね合わせ押圧する装置と、熱間鋼
材の切削部および押圧部を還元雰囲気に保つ装置とから
なる熱間鋼材の接合装置。
【請求項７】熱間鋼材の端部を重ね合わせて圧接する装
置であって、先行材の後端部と後行材の先端部とをそれ
ぞれ把持する把持装置と、前記把持装置で上下段違い状
に平行に置かれた先行材の後端部と後行材の先端部との
間に配設され、先行材後端部と後行材先端部をそれぞれ
階段状に切削する装置と、階段状に切削する装置を熱間
鋼材の幅方向に移動させる装置と、階段状に切削された
端部を重ね合わせて押圧する装置と、熱間鋼材の切削部
および押圧部を還元雰囲気に保つ装置とからなる熱間鋼
材の接合装置。
【請求項８】熱間鋼材の端部を突き合わせて圧接する装
置であって、熱間鋼材の先行材の後端部と後行材の先端
部を同一平面内に把持する把持装置と、熱間鋼材の先行
材後端部と後行材先端部との間に挿入し、両材料を同一
平面内で平行に切削する切削装置と、前記切削装置を熱
間鋼材の厚さ方向または幅方向に移動させる装置と、切
削された端面を突き合わせ押圧する装置と、熱間鋼材の
切削部および突き合わせ部を還元雰囲気に保つ装置とか
らなる熱間鋼材の接合装置。
【請求項９】熱間鋼材の端部を突き合わせて圧接する装
置であって、熱間鋼材の先行材の後端部と後行材の先端
部を重ね合わせて把持する把持装置と、重ね合わせ部を
切断する回転鋸歯装置と、回転鋸歯装置を熱間鋼材の幅
方向に移動させる装置と、鋸断された端面を突き合わせ
押圧する装置と、熱間鋼材の鋸断部および突き合わせ部
を還元雰囲気に保つ装置とからなる熱間鋼材の接合装
置。