(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を、圧延材下面を支持するローラ部と圧延材上面を押さえるクランプとで水平に挟持し上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置とを備え、
前記還元保持装置は、加工面に還元性ガスを吹き付ける複数のノズルと、該ノズルを植設し圧延材の幅方向に配置された第１ヘッダーと第２ヘッダーとを備え、第１ヘッダーと第２ヘッダーは前記後端クランプ装置のローラ部に取り付けられており、第１ヘッダーのノズルは先行圧延材下面の加工面に向き、第２ヘッダーのノズルは後続圧延材上面の加工面に向いていることを特徴とする圧延材接合装置。
【請求項２】
前記第２ヘッダーのノズルは、前記ローラ部の降下に応じてその方向が後続圧延材上面の加工面を向くようにする回転機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の圧延材接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱間圧延設備において、先行する圧延材と後続する圧延材の先端を圧接接合する設備に係わり、特に圧接面の酸化を防止する還元保持装置を備えた圧延材接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備では加熱炉から供給されるスラブを粗圧延機及び仕上圧延機で圧延し、所望の板厚のストリップ材を得ている。しかしかかる方法ではスラブ単位ごとに圧延作業が行われることになるので、連続した圧延作業を行うことが要望されていた。またこのようにスラブ単位で圧延する場合、圧延材の端部（前端部と後端部）に欠陥を生じ易く圧延材の歩留まりを低下させ、かつ噛込みや尻抜け等のため圧延速度を高速化しにくい問題点があった。このため粗圧延機で圧延された圧延材の後端と次の圧延材の前端とを接合して仕上圧延機に供給する接合装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６２−２５２６０３号の「板接合方法」は接合すべき板の端部相互間に、継手を打ち込んで接合するものであるが、圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保するには多数の継手を短時間で打ち込む必要があり、自動化（機械化）が困難であり、かつ継手部を均一に圧延できない問題点があった。また、特開昭６３−９３４０８号の「バー接合設備」は、圧延材にループを形成して、後端と先端を圧接するものであるが、比較的厚いバー材をループに形成するため、バー材に曲げ癖が付きやすくかつ十分な接合時間を確保できず、また後端と先端を圧接しても圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保できない問題点があった。更に、特公平５−１３９号の「帯板の走間溶接装置」は、圧延材とともに走行しながら後端と先端を溶接接合する装置であるが、幅広の圧延材を溶接するには時間がかかるため設備全体が長くなりやすく、かつ接合部に凸凹が生じやすく、接合部を均一に圧延することが困難であるという問題点があった。また、上記の接合装置を既存のラインに追加する場合、既存ラインの改造が大掛かりとなり、生産休止時間も長くなるという問題が生じる。
【０００４】
重ね合わせ圧接接合する場合、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを重ね合わせて圧縮接合するが、圧延材の表面は酸化膜で覆われている。このため接合面の酸化膜を除去した後、圧接する。機械的にカッターなどで酸化膜を除去する場合、除去中に還元性の燃焼ガスを加工面に吹き付ける。このような吹き付けは還元炎バーナヘッダーに設けられたノズルにより行われる。接合面は一方の圧延材の端部下面と、他方の圧延材の端部上面となるため、両圧延材の上下方向の間隔を広げ、この間に加工面を加工するカッターを挿入できるようにし、加工後、カッターを退避位置に戻し、加工面を重ね合わせ圧縮する。この間加工面にノズルより還元炎を吹き付ける必要があるが、加工する圧延材の上下間隔を設定する装置やカッター装置等と干渉して還元炎を加工面に十分供給できない場合が発生する。
【０００５】
本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを圧延材とともに走行しながら接合することができ、短時間に圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度で接合することができ、接合部の凸凹が少なく接合部をほぼ均一に加工できるようにする。さらに還元炎が加工中接合面に十分供給されるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を、圧延材下面を支持するローラ部と圧延材上面を押さえるクランプとで水平に挟持し上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置とを備え、前記還元保持装置は、加工面に還元性ガスを吹き付ける複数のノズルと、該ノズルを植設し圧延材の幅方向に配置された第１ヘッダーと第２ヘッダーとを備え、第１ヘッダーと第２ヘッダーは前記後端クランプ装置のローラ部に取り付けられており、第１ヘッダーのノズルは先行圧延材下面の加工面に向き第２ヘッダーのノズルは後続圧延材上面の加工面に向くようにしている。
【０００７】
請求項２の発明では、前記第２ヘッダーのノズルは、前記ローラ部の降下に応じてその方向が後続圧延材上面の加工面を向くようにする回転機構を備えている。
【０００８】
【作用】
請求項１の発明では、圧延材接合装置は、後端クランプ装置と先端クランプ装置により、先行圧延材と後続圧延材を挟持したままで台車が圧延方向に走行するので、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給できる。また、加工装置により接合面を切削加工し圧延装置により圧縮するが、これにより切削加工と圧接を連続して行えるため短時間に圧接でき高速圧接が可能となる。この際還元保持装置により加工面を還元状態にして圧接するので十分な接合強度が得られる。また、圧接装置は先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮するのでほぼ均一な接合部が得られる。また、還元保持装置の第１ヘッダーと第２ヘッダーは後端クランプ装置のローラ部に取り付けられ、ローラ部と一緒に昇降するので、加工装置等周辺装置と干渉しない。第１ヘッダーのノズルは先行圧延材下面の加工面に向き、第２ヘッダーのノズルは後続圧延材上面の加工面に向いているので、各ノズルからの還元炎はそれぞれの加工面に十分供給される。
【０００９】
請求項２の発明では、第２ヘッダーのノズルはローラ部の降下に応じて、その方向が回転して後続圧延材上面の加工面を向くので、接合面の加工が終了し、両面を接触させるときも加工面には還元炎が供給される。なお、先行圧延材下面と第１ヘッダーは一体で降下するので第１ヘッダーのノズルの向きは先行圧延材下面に常に向いており、還元炎が供給される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお各図において同一の符号は同一の意味を有する。
図１は圧延材接合装置の構成を示す側面図である。図１において、圧延材接合装置１０は、圧延方向に走行する台車１２と、台車１２上に取付けられ先行する圧延材１ａの後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置１４と、台車１２上に取付けられ後続する圧延材１ｂの先端を水平に挟持する先端クランプ装置１６と、先行圧延材１ａの後端部下面と後続圧延材１ｂの先端部上面を切削加工する加工装置１８と、加工面を還元状態に保持する還元保持装置２０と、先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面を重ね合わせて圧延材１ａ、１ｂとほぼ同じ厚さまで圧縮して接合する圧接装置２２とを備えている。
【００１１】
後端クランプ装置１４は、先行圧延材１ａの後端部を水平に支持する複数のローラ部１５ａと、ローラ部１５ａとの間に先行圧延材１ａの後端部を挟持し上下動するクランプ１５ｂと、先行圧延材１ａの後端下面を後述するカッター１９ａの上面に接触させる加工高さＨと、先行圧延材１ａの後端部を後続圧延材１ｂの先端部とほぼ同一高さに保持する圧接高さＬとの間を、ローラ部１５ａ及びクランプ１５ｂを上下動させる昇降シリンダ１５ｃとからなる。かかる構成により、ローラ部１５ａにより先行圧延材１ａの後端部を水平に支持したまま、クランプ１５ｂにより先行圧延材１ａの後端を挟持できる。また、昇降シリンダ１５ｃによりローラ部１５ａ及びクランプ１５ｂを加工高さＨに保持して、単一のカッター１９ａで先行圧延材１ａの後端部下面と後続圧延材１ｂの先端部上面を切削加工することができ、さらに圧接高さＬに保持して先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面を重ね合わせ、圧接装置２２により圧縮して接合することができる。
【００１２】
先端クランプ装置１６は、後続圧延材１ｂの先端部を水平に支持するローラ部１７ａと、ローラ部１７ａとの間に後続圧延材１ｂの先端部を挟持するクランプ１７ｂとからなる。この構成により、ローラ部１７ａにより後続圧延材１ｂを水平に保持したまま、クランプ１７ｂにより後続圧延材１ｂの先端部を挟持することができる。
【００１３】
加工装置１８は、圧延材１ａ、１ｂの幅方向の軸心を中心に回転する円筒形のカッター１９ａと、カッター１９ａを斜め方向に揺動させる揺動装置１９ｂと、カッター１９ａを圧延方向に前後進させる往復動装置１９ｃとからなる。カッター１９ａは揺動装置１９ｂのアーム先端に取付けられ、図示しない回転駆動装置により回転する。カッター１９ａは揺動装置１９ｂと往復動装置１９ｃにより図１で太い方の線で示す加工位置で先行圧延材１ａの後端部下面と後続圧延材１ｂの先端部上面を切削加工し、加工後細い方の線で示す位置に退避する。
【００１４】
圧接装置２２では、先行圧延材１ａの後端部上面に接する下面を有する上型２３ａと、後続圧延材１ｂの先端部下面に接する上面を有する下型２３ｂと、上型２３ａ及び下型２３ｂを挟持して圧縮するプレス装置２３ｃとからなる。下型２３ｂは台車１２に固定されている。また、上型２３ａはプレス装置２３ｃのラム２３ｅの下面に取付けられ、ラム２３ｅとともに昇降する。かかる構成により、加工装置１８による加工中に、先行圧延材１ａの後端部と後続圧延材１ｂの先端部を、上型２３ａ及び下型２３ｂで支持することができ、かつプレス装置２３ｃによりラム２３ｅを降下させることにより、先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面を重ね合わせて圧縮し、圧延材１ａ、１ｂとほぼ同一の厚さにすることができる。
【００１５】
還元保持装置２０は、コークス炉ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させて還元炎を生成し、加工面に吹き付けて酸化を防ぐ。図１において台車１２は、複数の車輪１３を有し、圧延方向に延びたレール３上を走行する。圧接時は矢印で示すように図面上で左側に走行する。Ｂは圧延装置の圧延高さであり、複数のローラ４が圧延材１を圧延高さＢで支持し圧延方向に移動させる。レール３はローラ４を跨ぐ位置に配置され、圧接高さＬを圧延高さＢより高くして、レール３より高い位置で台車１２が走行できるようにしている。圧延材１ａ、１ｂを圧延装置の圧延高さＢから先端クランプ装置１６に案内し、かつ後端クランプ装置１４から圧延高さＢに案内する上下に揺動可能な傾斜ガイド２４、２５が設けられている。これにより既存の圧延装置をそのまま稼働させることができる。
【００１６】
図２は還元保持装置２０を説明する図である。還元保持装置２０は図示しない還元ガス供給装置と、第１ヘッダー２１ａ、第２ヘッダー２１ｂおよび第１ヘッダー２１ａに設けられた第１ノズル２１ｃ、第２ヘッダー２１ｂに設けられた第２ノズル２１ｄから構成される。第１ヘッダー２１ａと第１ノズル２１ｃは先行圧延材１ａの後端下面の加工面に還元炎を吹き付け、第２ヘッダー２１ｂと第２ノズル２１ｄは後続圧延材１ｂの先端上面の加工面に還元炎を吹き付ける。第１ヘッダー２１ａと第２ヘッダー２１ｂは、軸方向を圧延材１の板幅方向とし、後端クランプ装置１４のローラ部１５ａに取り付けられ、昇降シリンダ１５ｃにより加工高さＨと圧接高さＬの間を上下する。第１ヘッダー２１ａに取り付けられた第１ノズル２１ｃの向きは固定され昇降中も変わらない。これは、先行圧延材１ａはローラ部１５ａとクランプ１５ｃに挟持され、昇降中も第１ノズル２１ｃとの相対関係が変わらないからである。一方第２ヘッダー２１ｂは回転可能にローラ部１５ａに取り付けられ、昇降位置に対応して第２ノズル２１ｄの方向を変え、後続圧延材１ｂの先端上面の加工面に向くようにしている。
【００１７】
図３はヘッダーとノズルの関係を示す図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。第１ヘッダー２１ａと第２ヘッダー２１ｂにはそれぞれ第１ノズル２１ｃ、第２ノズル２１ｄが一定のピッチで圧延材１の板幅を多少越えた範囲まで設けられ、各ヘッダー２１ａ，２１ｂに供給された還元ガスを各ノズル２１ｃ，２１ｄより燃焼させて各加工面に吹き付ける。図３の場合、第１ノズル２１ｃと第２ノズル２１ｄは交差するが干渉はしない。第２ヘッダー２１ｂは回転し、第２ノズル２１ｄの方向を変えるようにする。
【００１８】
図４はヘッダーとノズルの別の関係を示す図である。（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。第１ヘッダー２１ａは上方、第２ヘッダー２１ｂは下方に設けられ、第１ノズル２１ｃを斜め上方、第２ノズル２１ｄを斜め下方に向け、互いに交差させない。第２ヘッダー２１ｂを回転させ、第２ノズル２１ｄの方向を変えるようにしている。
【００１９】
図５は第２ヘッダー２１ｂを回転し、第２ノズル２１ｄの向きをローラ部１５ａの昇降に応じて変化させるリンク機構３０を示す図である。ｅ点は後続圧延材１ｂの先端上面加工面の中心位置、ｆ点はｅ点の下方の所定位置とし、ｅ点、ｆ点は固定とする。ｇ１点は第２ヘッダー２１ｂの軸中心位置でローラ部１５ｂと共に昇降する。ｈ１点はｇ１点の下方でｇ１〜ｈ１の長さをｅ〜ｆの長さと等しくする。これによりｅ，ｆ，ｇ１，ｈ１を頂点とする平行四辺形を構成し、第２ノズル２１ｄの方向はｇ１〜ｅ線上にあるようにする。ローラ部１５ａが降下し、第２ヘッダー２１ｂが降下すると平行四辺形は破線で示すｅ，ｆ，ｇ２，ｈ２となり、第２ノズル２１ｄの方向はｇ２〜ｅ線上になる。これにより、昇降中第２ノズル２１ｄは常に後続圧延材１ｂ先端上面加工面の中心位置を向くことになる。本リンク機構３０は圧延材１の板幅の外側に配置する。このとき、図３の場合は第２ヘッダー２１ｂを第１ヘッダー２１ａより長くしておき、第１ヘッダー２１ａに干渉しないようにする。なお、このようなリンク機構以外にローラ部１５ａの昇降位置に応じて第２ノズル２１ｄが常に後続圧延材１ｂ先端上面の加工面中心を向くような第２ヘッダー２１ｂの回転角度を求めておき、第２ヘッダー２１ｂをモーター等で回転駆動し、制御装置でローラ部１５ａの位置に応じて、回転位置を制御することにより、リンク機構３０と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は既存の設備に台車を走行させる設備を設ければよいので、既存設備への影響が少なく、既存ラインを停止することなく、本発明の設備の設置が可能となる。また、圧接面の加工と圧縮を連続して行うことによる高速圧接、加工面を還元状態して圧接することによる十分な接合強度、および重ね合わせ面を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮しほぼ均一な厚みとすることによる安定した接合強度を得ることができる。また、還元炎用ヘッダーを後端クランプ装置のローラ部に取り付けることにより、他の装置と干渉することなく加工面を還元炎でシールすることができる。さらに後続圧延材の加工面用のヘッダーをローラ部の昇降に対応して回転することにより、ノズルの方向が加工面に常に向くようになるので、最適還元炎の状態を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延材接合装置の構成を示す側面図である。
【図２】還元保持側面図を説明する図である。
【図３】ヘッダーとノズルの関係を示す図である。
【図４】ヘッダーとノズルの他の関係を示す図である。
【図５】ノズルの向きを変えるリンク機構の説明図である。
【符号の説明】
１  圧延材
１ａ  先行圧延材
１ｂ  後続圧延材
３  レール
４  ローラ
１０  圧延材接合装置
１２  台車
１３  車輪
１４  後端クランプ装置
１６  先端クランプ装置
１８  加工装置
２０  還元保持装置
２１ａ  第１ヘッダー
２１ｂ  第２ヘッダー
２１ｃ  第１ノズル
２１ｄ  第２ノズル
２２  圧接装置
２４、２５  傾斜ガイド
３０  リンク機構（回転機構）
Ｈ  加工高さ
Ｌ  圧接高さ
Ｂ  圧延高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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