(57)【要約】【課題】冷間圧延前の圧延材の先端部及び尾端部にサービステールを接合してから圧延するに際し、圧延材とサービステールとを確実に接合可能な接合部材、及び接合部材の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の接合部材７は、圧延材Ｗと当該圧延材Ｗの端部に続くサービステールＳとを接続する接合部材７であって、圧延材Ｗと同材料で構成された第１部材８と、サービステールＳと同材料で構成された第２部材９とが金属的結合により一体化されてなることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材と当該圧延材の端部に続くサービステールとを接続する接合部材であって、
前記圧延材と同材料で構成された第１部材と、前記サービステールと同材料で構成された第２部材とが金属的結合により一体化されてなることを特徴とする接合部材。
【請求項２】
前記第１部材と前記第２部材との間に第３部材が配備されていて、当該第３部材を介して第１部材と第２部材とが接合していることを特徴とする請求項１に記載の接合部材。
【請求項３】
圧延材と当該圧延材の端部に続くサービステールとを接続する接合部材の製造方法であって、
板状であって前記圧延材と同材料で構成された第１部材の表面と裏面とに、前記サービステールと同材料で構成された板状の第２部材を配備した元材を用意し、
前記元材を板厚方向に熱間圧延することで、第１部材と第２部材とが金属的結合により一体化したクラッド材を形成し、
製造されたクラッド材を、当該クラッド材の長手方向に沿って前記圧延材又はサービステールの板厚と略同じ寸法をもって、板厚方向に切断し、
切断されたクラッド材の厚み方向略中央部を水平方向に切断することで、
前記圧延材と同材料で構成された第１部材と、前記サービステールと同材料で構成された第２部材とが金属的結合により一体化されてなる接合部材を製造することを特徴とする接合部材の製造方法。
【請求項４】
前記第１部材と前記第２部材との間に第３部材を配置した元材を用意し、
前記元材を板厚方向に熱間圧延することで、第３部材を介して第１部材と第２部材とが金属的結合により一体化したクラッド材を形成することを特徴とする請求項３に記載の接合部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の接合部材の第１部材に圧延材の先端部及び／又は尾端部を接続すると共に、請求項１又は２に記載の接合部材の第２部材にサービステールの端部を接続することで、圧延材とサービステールとを連結し、前記サービステールが連結された圧延材を冷間リバース圧延することを特徴とする圧延材の冷間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延材を連続的に圧延したり圧延材に熱処理を施すに際して、圧延材とサービステール（ダミー材）とを接合するために用いる接合部材、この接合部材の製造方法、及びこの接合部材を用いた圧延材の冷間圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薄鋼板や薄チタン板等の製品板材は、熱間圧延工程、冷間圧延工程、焼鈍工程などを経て製造されている。
例えば、熱間圧延工程においては、熱間圧延機により圧延が行われ、圧延材は所定の寸法に圧下された後、巻取リールにより巻き取られ、コイルという形になる。このコイルは次工程である冷間圧延工程に搬送される。
【０００３】
次に、冷間圧延工程に導入されたコイルは、図１に示すような冷間圧延機によりリバース圧延が行われ、圧延材は製品板材としての板厚まで圧下される。
この際、図４に示す如く、巻出リールに設置されたコイルは通常自動で巻取リールに巻きつくことはなく、作業員による手動作業で、冷間圧延機のワークロール間やデフロールなどを通過させ、巻取リールに数巻きほど巻きつかせる。その後、巻取リールに確実に巻きついていることを確認した後に、徐々に圧下を動作させ冷間圧延機による圧延を行いつつ、圧延速度を上げていき、自動圧延モードに切り替わる。そして、圧延が安定状態になった後に板厚、張力などの自動制御が動作を開始する。なお、同様の作業（手動による圧延材の通過、巻取リールへの圧延材の巻き掛け）は、焼鈍工程や表面処理工程においても存在する。
【０００４】
上記のことから明らかなように、冷間圧延工程においては、各種自動制御が動作するまでの間は全く制御が行われず、ひどい場合は圧延もされてないという場合がある。このため、自動制御開始までの圧延材の先端部（冷延先端部）の寸法などは、目標寸法とは全く異なることになり、結果的に規格外の商品、すなわちオフゲージとなって廃棄せざるを得ない。
【０００５】
このため、冷間圧延前の圧延材の先端部及び尾端部にそれぞれ余長部（ダミー材、サービステールなどと呼ばれる）を接合してから圧延することにより、圧延歩留りの低下防止が図られている。サービステールと圧延材の接合方法としては、作業効率の点から溶接が一般的に用いられるため、サービステールには圧延材本体との溶接が容易であるように圧延材と同質の材料を用い、サービステールは冷間圧延完了後に取り外すことで繰り返し使用される。しかし、サービステールは消耗品であり、チタンのような高価な材料の場合、圧延材と同じチタン材のサービステールを用いることは不経済となる。
【０００６】
このような不都合を回避するために、例えば、特許文献１に開示された技術を利用することが考えられる。特許文献１には、チタン材とステンレス鋼板とを重ね合わせて鋲で結合した接合部材を用い、この接合部材を利用して、圧延材であるチタン板と、安価なステンレス鋼板からなるサービステールとを接続するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−３９１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された接合部材は、同文献の図２、図３などに開示されているように、重ね合わせ部分で厚みが厚く、そのハンドリングが難しい側面があった。例えば、冷間圧延機を通過させる際には、必要以上にロール間ギャップを確保する必要があったり、デフレクタロールに巻き掛ける際に、上手く巻きつかない等のトラブルが発生する虞がある。加えて、鋲接合部に段差ができるためコイル巻取り時の内周部に疵が入ってしまい、コイル内周側の数ラップ分が製品不良部となる虞があり、実際の現場で使用するには困難を有する技術となっている。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、冷間圧延前の圧延材の先端部及び尾端部にサービステールを接合してから圧延するに際し、圧延材とサービステールとを確実に接合可能な接合部材、及び接合部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る接合部材は、圧延材と当該圧延材の端部に続くサービステールとを接続する接合部材であって、前記圧延材と同材料で構成された第１部材と、前記サービステールと同材料で構成された第２部材とが金属的結合により一体化されてなることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記第１部材と、前記第２部材との間に、第３部材が配備されていて、当該第３部材を介して第１部材と第２部材とが接合しているとよい。
本発明における接合部材の製造方法は、板状であって前記圧延材と同材料で構成された第１部材の表面と裏面とに、前記サービステールと同材料で構成された板状の第２部材を配備した元材を用意し、前記元材を板厚方向に熱間圧延することで、第１部材と第２部材とが金属的結合により一体化したクラッド材を形成し、製造されたクラッド材を、当該クラッド材の長手方向に沿って前記圧延材又はサービステールの板厚と略同じ寸法をもって板厚方向に切断し、切断されたクラッド材の厚み方向略中央部を水平方向に切断することで、前記圧延材と同材料で構成された第１部材と、前記サービステールと同材料で構成された第２部材とが金属的結合により一体化されてなる接合部材を製造することを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記第１部材と前記第２部材との間に第３部材を配置した元材を用意し、
前記元材を板厚方向に熱間圧延することで、第３部材を介して第１部材と第２部材とが金属的結合により一体化したクラッド材を形成するとよい。
本発明における圧延材の冷間圧延方法は、接合部材の第１部材に圧延材の先端部及び／又は尾端部を接続すると共に、上記した接合部材の第２部材にサービステールの端部を接続することで、圧延材とサービステールとを連結し、前記サービステールが連結された圧延材を冷間リバース圧延することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の技術を用いることで、冷間圧延前の圧延材の先端部及び尾端部にサービステールを接合してから圧延するに際し、圧延材とサービステールとを確実に接合可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】冷間圧延工程で用いられる圧延機（冷間リバース圧延機）の全体構成を示す図である。
【図２】圧延材とサービステールとを接続する状況を模式的に示した図であり、（ａ）は従来の手法を示し、（ｂ）は本発明の手法を示したものである。
【図３】本発明の接合部材の製造方法を示した図である。
【図４】サービステールを使用する理由を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、チタン板などの圧延材Ｗを冷間リバース圧延することを念頭に置き説明を進める。以下の説明にいては、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
薄チタン板などの製品板材は、熱間圧延工程、冷間圧延工程、焼鈍工程などを経て製造される。熱間圧延工程においては、熱間圧延機により圧延が行われ、チタン材からなる圧延材Ｗは所定の寸法に圧下された後、巻取リール３により巻き取られ、コイルという形になる。このコイルは、次工程である冷間圧延工程に搬送される。ここで、チタンとは、ＪＩＳ１種やＪＩＳ２種といった工業用純チタンのほか、特性向上のため各種の添加元素を加えたチタン合金も含む。
【００１７】
図１は、冷間圧延工程で用いられる冷間圧延機１（冷間リバース圧延機）を示している
。冷間圧延機１は、圧延材Ｗを圧延する上下一対のワークロール４と、このワークロール４を支える上下一対のバックアップロール５を備える。また、圧延材Ｗを巻き出す巻出リール２と、圧延後の圧延材Ｗを巻き取る巻取リール３とを備えている。
冷間圧延機１では、制御部（図示せず）からの指令に基づき、ワークロール４間のギャップ量が変更可能となっている。また、ワークロール４は、制御部からの指令に基づき、自由に回転速度を調整できるようになっている。冷間圧延機１の出側には、圧延材Ｗの板厚を検出する板厚計（図示せず）が設けられる。
【００１８】
この冷間圧延機１においては、巻出リール２から巻き出された圧延材Ｗが、ワークロール４で圧延されることで、所望の板厚、板幅、板クラウンの製品板へとリバース圧延され、巻取リール３で巻き取られる。なお、冷間圧延機１の型式はシングルスタンドであってもよく、タンデムスタンドであってもよく、バッチ式圧延を行うものであれば、以下説明する本発明の技術は適用可能である。
【００１９】
ところで、「発明が解決しようとする課題」において詳説したが、冷間圧延機１において、圧延材Ｗの先端部は巻出リール２に巻き付けられ、圧延開始の準備が行われる。この際、先端部は、作業員による手動作業で各圧延スタンドなどを通過させ、巻取リール３に数巻きほど巻回されることになる。その後、巻取リール３に確かに巻きついていることを確認した後に、徐々に圧下を動作させ各圧延スタンドによる圧延を行いつつ、圧延速度を上げていき、自動圧延モードに切り替わる。そして、圧延が安定状態になった後に板厚、張力などの自動制御を開始する。
【００２０】
このことから明らかなように、冷間圧延工程においては、圧延材Ｗの先端部及び尾端部は、オフゲージ部分となり、廃棄せざるを得ない部分となる。なお、先端部の状況と尾端部の状況は略同じである故、以降は、先端部のみに着目し説明を進める。
上述の状況に対応するために、圧延材Ｗの先端部に、安価な材料の板材、言い換えれば、廃棄したとしてもコスト的に見合う材料の板材を接続した上で、圧延を進める手法が開発されている。先端部に接続される板材は、サービステールＳといわれ、チタン材である圧延材Ｗに比して安価な鋼板材などが用いられる。すなわち、冷間圧延前の圧延材Ｗの先端部にそれぞれ余長部を接合してから圧延することにより、圧延歩留りの低下防止が図られている。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、圧延材ＷとサービステールＳとの接合方法としては、作業効率の点から溶接が一般的に用いられるため、従来は、サービステールＳには圧延材Ｗ本体との溶接が容易であるように圧延材Ｗと同質の材料を用い、サービステールＳは冷間圧延完了後に取り外すことで繰り返し使用されていた。しかし、サービステールＳは消耗品であり、チタンのような高価な材料の場合、圧延材Ｗと同じチタン材のサービステールＳを用いることは不経済となる。
【００２２】
このような不都合を回避するために、本実施形態では、圧延材Ｗと同材料で構成された第１部材８と、サービステールＳと同材料で構成された第２部材９とが金属的結合により一体化されてなる接合部材７を用いるようにしている。
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の接合部材７は、チタン材である圧延材Ｗと溶接される第１部材８を有しており、この第１部材８はチタン材で構成され、圧延材Ｗと略同幅、略同厚みを有している。一方、接合部材７は、サービステールＳと溶接される第２部材９を有しており、この第２部材９は一般鋼やステンレス鋼材で構成され、サービステールＳと略同幅、略同厚みを有している。第１部材８と第２部材９とは、金属的結合にて結合している。なお、「金属的結合」は、結合しようとする異種金属間が金属組織レベルで密着した結合界面を形成させ、その結果として機械的結合強度を「圧延材Ｗを巻き取りリールまで誘導する際に圧延材ＷとサービステールＳとが破断・分断しない程度の値」にまで高めた状態を言うものとする。接合部材７においては、第１部材８と第２部材９とが固相拡散接合していると考えることもできる。
【００２３】
この接合部材７を利用して、圧延材Ｗであるチタン板とサービステールＳであるステンレス鋼板を接続するようにしている。
次に、図３を基に、上記した接合部材７の好ましい製造方法について述べる。
まず、接合部材７を製造するに際しては、図３に示す如く、平板状であって圧延材Ｗと同材料（例えば、チタン材）で構成された第１部材８を用意する。合わせて、サービステールＳと同材料（例えば、一般鋼）で構成された平板状の第２部材９を用意する。第１部材８の板形状（幅、長さ）と第２部材９の板形状は、略同じとする。第１部材８の厚みは、第２部材９の厚みの略２倍程度とする。
【００２４】
その上で、第１部材８の表面と裏面とに第２部材９を積層するように配備し、これを元材とする。その後、元材を約８３０℃程度に加熱しておいて、「最終的な合計圧下比（圧下率）が2以上（50%以上）」となるように板厚方向に熱間圧延することで、第１部材８と第２部材９とが金属的結合により一体化したクラッド材６を形成する。圧延には、一対のワークロールを備えた熱間圧延機（図示せず）が使用される。
【００２５】
熱間圧延機により熱間圧延されて製造されたクラッド材６は、当該クラッド材６の長手方向に沿って、接続される対象である圧延材Ｗ又はサービステールＳの板厚と略同じ寸法をもって板厚方向に切断される。これは、料理における「短冊切り」に相当する切断である。
切断されたクラッド材６は、その厚み方向略中央部を水平方向に切断される。このように切断することで、圧延材Ｗと同材料で構成された第１部材８と、サービステールＳと同材料で構成された第２部材９とが金属的結合により一体化されてなる接合部材７を製造することができる。
【００２６】
なお、より強固な金属的結合を有する接合部材７を製造するために、第１部材８と第２部材９との間に、両部材の拡散接合強度が向上させるためのインサート部材（第３部材）を挿入することは好ましい。インサート部材としては、例えば、ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３０のようなＮｉ，Ｍｏ等を含まないＣｒ系ステンレスを用いるチタン（第１部材８）と一般鋼（第２部材９）、若しくは、チタン（第１部材８）とＣｒ系以外のステンレス鋼（第２部材９）との接合強度が向上する。
【００２７】
また、接合部材７を圧延クラッド法で製造する際の圧下比は高いほど接合強度は増すが、製造したクラッド材６を前記のように厚み方向に切断して接合部材７とするため、クラッド材６の厚みは接合部材７として使用する際の長さとなる。したがって、クラッド材６の厚みが薄いと接合部材７として使用する際の長さが不足するため、必要な接合強度および寸法を得るための圧下比ならびにクラッド寸法を設定する必要がある。
【００２８】
上記した製造方法で、本実施形態の接合部材７を製造することで、一度に大量の接合部材７を採取できるといったメリットがある。
最後に、図４を基に、上記した接合部材７を用いてサービステールＳを接続した圧延材Ｗの圧延方法について述べることにする。圧延材Ｗとしてはチタン材を考え、サービステールＳとしては一般鋼を想定する。
【００２９】
まず、前述した製造方法により、接合部材７を製造しておく。製造された接合部材７の一方側（第１部材８）はチタンであり、製造された接合部材７の他方側（第２部材９）は一般鋼若しくはステンレス鋼である。
圧延材Ｗの冷間圧延前に、圧延材Ｗの先端部と接合部材７の第１部材８の端部を共金溶接するとともに、接合部材７の第２部材９の端部をサービステールＳと共金溶接し、圧延材Ｗの先端部にサービステールＳを接合した状態とする。同様に、圧延材Ｗの尾端部と接合部材７の第１部材８の端部を共金溶接するとともに、接合部材７の第２部材９の端部をサービステールＳと共金溶接し、圧延材Ｗの尾端部にもサービステールＳを接合した状態とする。
【００３０】
なお、サービステールＳとしては、安価な金属材料が選択されることになるが、ステンレス鋼などをサービステールＳとして使用すれば、耐熱性や耐酸性に優れることから、冷間圧延の前後工程である酸洗、焼鈍工程もチタンコイル本体と接合したまま通板できるため、溶接回数を必要最小限に抑制可能となる。また、接合部材７自体も第１部材８と第２部材９とが金属的結合をしている故に耐熱性や耐酸性に優れることから、冷間圧延工程の前後工程である酸洗工程、焼鈍工程も圧延材Ｗと接合したまま通板可能である。
【００３１】
また、接合部材７と圧延材Ｗの溶接方法、及び接合部材７とサービステールＳの溶接方
法は特に限定されるものではなく、溶接する板厚や材種により適切なものを使用すればよい。例えば、板厚４ｍｍならＴＩＧ溶接、板厚１．５ｍｍならシーム溶接を採用するとよい。溶接回数については、従来、圧延材Ｗの先端部、尾端部のそれぞれにサービステールＳを溶接するため、それぞれの１回の溶接が実施されていたが、本実施形態では、各端部で２回の溶接が必要となる係る溶接回数の増加が溶接ラインの生産性に影響する場合には、接合部材７とサービステールＳを別工程で予め溶接するなどの措置を実施するとよい。
【００３２】
その後、図４に示す如く、接合部材７を用いてサービステールＳが接続された圧延材Ｗは、作業員による手動作業で、冷間圧延機１のワークロール４間やデフロールなどを通過させ、巻取リール３に数巻きほどサービステールＳを巻きつかせる。その後、巻取リール３に確実に巻きついていることを確認した後に、徐々に圧下を動作させ冷間圧延機１による圧延を行いつつ、圧延速度を上げていき、圧延を開始する。
【００３３】
なお、圧延において、サービステールＳは、一般鋼、ステンレス鋼を適宜選択可能であるが、サービステールＳとして一般鋼より高価なステンレス鋼を用いるメリットは、その耐食性や耐熱性にある。具体的には、ステンレス鋼であればチタン冷間圧延の前後工程である酸洗、焼鈍工程を通板可能であるため、サービステールＳをチタンコイル本体に接合する回数が一度で済むようになる。ステンレス鋼の耐食性や耐熱性は基本的に添加元素量（コスト）で決まってくるため、ステンレス鋼の素材コストとサービステールＳとしての使用回数のバランスを考慮し適切な材質を用いればよい。
【００３４】
また、サービステールＳは、なるべく板厚・板幅をコイル本体と同寸としつつ、冷間圧延時にリールに掛けてコイルの巻取りが十分に安定し得る長さが必要となる。
コイル巻取りの安定には長いほどよいが、長さに比例してサービステールＳ自体の素材コストも増加するため、適用する冷間圧延機１の実績に応じて適切な長さを設定する必要がある。
【００３５】
以上述べたような圧延を行うことで、通常、チタンからなる圧延材Ｗとの溶接では脆い金属間化合物生成のため溶接困難な一般鋼もしくはステンレス鋼をサービステールＳとして使用できるため、圧延材Ｗをバッチ式でも経済的かつ歩留りよく冷間圧延できるようになる。また、サービステールＳを冷間圧延機１の巻取リール３に巻き付け、接合部材７と圧延材Ｗの溶接部から圧延開始し、圧延材Ｗの尾端部の溶接部で圧延停止することで、圧延材Ｗを極力最先端から最尾端まで冷間圧延できるようになる。なお、接合部材７と圧延材Ｗの溶接部から圧延すると、クラッド材６のチタン側が薄くなってしまい繰り返し使用するには適さない。そのため、溶接部からチタンコイル本体側に少し距離をおいた位置（圧延ロール径によるが５０〜２００ｍｍ程度）から圧延開始、圧延停止する方が望ましい。
【００３６】
このようにすることで、冷間圧延工程で不可避的に発生するオフゲージでの材料ロス量を可能な範囲で低減することができ、製品歩留の向上、つまりは効率的な生産につなげることができる。
以上より、本発明に係る接合部材７は、冷間圧延前の圧延材Ｗの先端部及び尾端部にサービステールＳを接合してから圧延するに際し、圧延材ＷとサービステールＳとを確実に接合可能となる。また、本発明に係る接合部材７用いることにより、サービステールＳにチタンのような高価な材料ではなく、チタンより低コストかつチタンと同等以上の強度を有する一般鋼又はステンレス鋼を用いることができる。本発明の接合部材７を圧延材Ｗ（チタン）とサービステールＳ（一般鋼やステンレス鋼）との間に挟むことで、圧延材Ｗと第１部材、及び、サービステールＳと第２部材、それぞれの共金溶接での接合が可能となる。
【００３７】
また、本発明に係る接合部材７の製造方法は、第１部材８の表面及び裏面に第２部材９を積層させるように配備し、その元材を熱間圧延することで拡散接合されたクラッド材６を形成する。このクラッド材６を当該クラッド材６の長手方向に切断するとともに、その切断されたクラッド材６のその厚み方向略中央部を水平方向に切断する。こうすることで、簡単に且つ大量に本発明の接合部材７を製造することができる。
【００３８】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考
えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００３９】
１    冷間圧延機
２    巻出リール
３    巻取リール
４    ワークロール
５    バックアップロール
６    クラッド材
７    接合部材
８    第１部材
９    第２部材
Ｓ    サービステール
Ｗ    圧延材
【図１】
2014155957.tif 000003
【図４】
2014155957.tif 000004
【図２】
2014155957.tif 000005
【図３】
2014155957.tif 000006