(57)【要約】【課題】接合装置の大型化を伴うことなく、シートバー接合部のエッジ部周辺の接合性を改善することにより、完全連続熱間圧延での板破断を防止する。【解決手段】本発明に係る熱延鋼板の製造方法は、粗圧延後の先行シートバーあるいは後行シートバーの少なくとも一方の接合端面の板幅端の形状を、切削加工にてテーパ形状、あるいは曲面形状に成形した後、誘導加熱・アップセット接合を行う。【選択図】図１
2014180694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインの仕上圧延直前にて、先行シートバーの尾端部と後行シートバーの先端部をシャーにてせん断した後に加熱、アップセット接合して連続的に仕上圧延することにより、複数本のスラブから連続して複数の熱延鋼板コイルを製造する完全連続熱間圧延方法において、
粗圧延後の先行シートバーあるいは後行シートバーの少なくとも一方の接合端面の板幅端の形状を、切削加工にて、平面視において、テーパ形状、あるいは外側に凸の曲線形状に成形した後、誘導加熱・アップセット接合を行うことを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
略円錐形状のトリマー刃を回転させながら、先行シートバーあるいは後行シートバーの少なくとも一方の接合端面の板幅両端部に、トリマー刃の略円錐形状の斜面を当接させることにより、接合端面の板幅端の形状を、切削加工にて平面視においてテーパ形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートバー接合時のエッジ部周辺の接合性を改善することにより、完全連続熱間圧延での板破断を防止することが可能なシートバーの接合方法を用いた熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼板の製造プロセスでは、仕上板厚が薄いほど仕上圧延中に先端部の突っかけや尾端部の絞りや折れ込みといったトラブルが発生しやすく、復旧のためのロール組み替えや板切れした材料の除去に要する時間によって、ラインの能率は大きく悪化する。先端部の突っかけや尾端部の絞りや折れ込みは、板圧延では圧延機各部のガタや圧延ロール磨耗などのハード的な非対称性、材料の非対称な温度分布、そしてシートバーの鼻曲がりと呼ばれる局所曲がりやキャンバと呼ばれる全長にわたる大曲り等により、圧延方向に対して圧延機が非対称性に変形することが主な発生原因である。
【０００３】
特に張力のかからない先尾端部で不安定な圧延状態となりやすく、かつ仕上板厚が薄くなるほど影響を受けやすくなる。また、仕上板厚が薄くなるほど、仕上圧延後の冷却テーブル上にて先端部のフライング現象（空気抵抗による浮き上がり現象）が発生しやすいことから圧延速度を低下させる必要があり、圧延能率上のネックとなっている。このようなことから、従来の１本のスラブより１つ熱延鋼板コイルを順番に製造するバッチ圧延プロセスでは、製造可能な最小板厚が１．２ｍｍ程度に限られていた。
【０００４】
このような状況を打開するための対策として、熱間スラブを粗圧延した後、先行シートバーの尾端部と後行シートバーの先端部を接合して仕上圧延することにより、複数本のスラブから連続して複数の熱延鋼板コイルを製造する完全連続熱間圧延方法が実用化されている。完全連続熱間圧延方法では、最先端のコイルの先端部と連続化最後のコイルの尾端部以外では、仕上圧延中は張力を負荷した状態でほぼ定常的な圧延状態となるため、仕上圧延機内での通板が非常に安定し、絞り等のトラブルもほとんど発生することなく圧延が可能である。そして、走間板厚変更技術や走間コイル切断、巻き取り技術等と組合せ、１．０ｍｍ以下の薄物熱延鋼板を含め、異なる仕上板厚の熱延鋼板コイルの連続製造も可能となっている。
【０００５】
実用化されているシートバーの接合方式としては、シートバーの接合面を融点近傍まで加熱し、接合面をアップセットすることにより接合するものである。この際、接合面近傍の加熱は誘導加熱方式にてシートバーの板厚方向に磁束を貫通させ、誘導電流によるジュール熱により急速に昇温し、わずか数秒の間で加熱、アップセットを終了する技術が提案されている（例えば特許文献１）。また、接合部の板幅方向エッジ周辺の温度を上げて接合性を向上させるため、接合部の両エッジの外側にエッジ加熱専用の高周波コイルを設置することが提案されている（例えば特許文献２）。また、同じくエッジ部周辺の接合性を向上させる技術として、板厚方向に貫く交番磁界を印加して接合部を幅方向の全域にわたって加熱・昇温するとともに、温度変動の大きい領域には該交番磁束と逆向きの交番磁束を発生させることにより、エッジ部の温度分布を改善する技術が提案されている（例えば特許文献３）。そして、接合部のエッジ部周辺に磁性体を配置して板厚方向に貫く交番磁界を印加することにより、エッジ部の温度分布を改善する技術が提案されている（例えば特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２３４６７９号公報
【特許文献２】特開平７−１６４０１８号公報
【特許文献３】特開平８−１２０３号公報
【特許文献４】特開平８−１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記したような誘導加熱によるシートバー接合加熱方式に関する従来技術では、以下のような問題点を有していた。
【０００８】
特許文献１に開示されている技術では、交番磁界によって発生する周回電流が接合部のエッジ部付近を迂回する現象が発生するため、エッジ部近傍の温度が上がらないことから半溶融状態となっている板幅中央部にくらべて低温で硬度が高くなる。このため、接合面を突合せてアップセットする際、このエッジ周辺の未溶融部分が抵抗となってアップセット荷重が増大し、全体の接合状態に悪影響を及ぼすことが不可避であり、仕上圧延の通板中に板破断が起こる確率が高くなるという問題点があった。
【０００９】
また、特許文献２〜特許文献４に開示されている技術は、特許文献１にて問題となるエッジ部温度の改善方法として考案された技術であり、まず、特許文献２は接合部全域に交番磁束を印加するための誘導加熱コイルとは別のエッジ部専用の誘導加熱コイルを配置してエッジ部温度の改善を図るものであり、確実にエッジ部の温度を改善する効果は認められるものの、設備の大型化と建設コストの増大が不可避であった。
【００１０】
そして、特許文献３ではエッジ部温度の改善は認められるものの、依然として再エッジ部近傍では迂回電流により温度上昇がほとんど得られないことから、エッジ部の接合性に問題を残していた。また、特許文献４ではエッジ部周辺に磁性体を配置し、磁束密度を高めることによりエッジ部周辺の温度上昇量を改善するものであるが、エッジ部の温度を改善する効果は認められるものの、磁性体の配置のために加熱用コイルの上下位置調整等が必要であり、設備の大型化が不可避であった。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題点を克服すべく鋭意検討を重ねてなされたものであり、接合装置の大型化を伴うことなく、シートバー接合部のエッジ部周辺の接合性を改善することにより、完全連続熱間圧延での板破断を防止することが可能な熱延鋼板の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記のような課題を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］熱間圧延ラインの仕上圧延直前にて、先行シートバーの尾端部と後行シートバーの先端部をシャーにてせん断した後に加熱、アップセット接合して連続的に仕上圧延することにより、複数本のスラブから連続して複数の熱延鋼板コイルを製造する完全連続熱間圧延方法において、
粗圧延後の先行シートバーあるいは後行シートバーの少なくとも一方の接合端面の板幅端の形状を、切削加工にて、平面視において、テーパ形状、あるいは外側に凸の曲線形状に成形した後、誘導加熱・アップセット接合を行うことを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
［２］略円錐台形状のトリマー刃を回転させながら、先行シートバーあるいは後行シートバーの少なくとも一方の接合端面の板幅両端部に、トリマー刃の略円錐台形の斜面を当接させることにより、接合端面の板幅端の形状を、切削加工にてテーパ形状に形成することを特徴とする［１］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、接合装置の大型化を伴うことなく、シートバー接合部のエッジ部周辺の接合性を改善することにより、完全連続熱間圧延での板破断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱延鋼板の製造方法に用いる切削加工装置の周辺を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る熱延鋼板の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱延鋼板の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱延鋼板の製造方法を示す図である。
【図６】切削加工装置によって加工された後のシートバーを示す図である。
【図７】切削加工装置によって加工された後のシートバーを誘導加熱する際の誘導電流を示す図である。
【図８】従来のシートバー接合方法を示す図である。
【図９】従来のシートバー接合方法によって接合されたシートバーの誘導電流の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図８は、従来のシートバー接合法を示す図である。従来では、先行シートバー１の尾端部と後行シートバー２の先端部を、各々、シャーにて板幅方向に一直線に切断し、矩形形状となったシートバーの接合面同士を数ｍｍ隔てた状態に保ちながら誘導加熱コイル３にて交番磁束を印加する（トランスバース誘導加熱方式）。
【００１７】
この際、各々のシートバー端近傍に誘導電流５（図９）が発生して接合面近傍の温度が急激に上昇する。通常、シートバーの板厚は２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、仕上圧延前の温度は１０００℃〜１１００℃程度である。この温度よりシートバー端を加熱して接合を行うが、鋼の溶融が始まる温度（固相線）は含有する炭素量によって変化するものの、薄板用途として使われる成分の鋼種を半溶融状態として接合するためには、少なくとも１４５０℃〜１５００℃程度まで加熱する必要がある。
【００１８】
完全連続熱間圧延では、先行シートバー１を仕上圧延しながら後行シートバー２との接合を行う必要があることから、設備スペースや加熱効率の観点から少なくとも２００℃／ｓｅｃ程度以上の昇温能力を持つ誘導加熱装置を用い、アップセットまで含めて数秒の間に接合を完了することが望ましい。
【００１９】
しかしながら、本方式によって発生する誘導電流５は、特性上、図９に示すように矩形シートバーのエッジ部６を迂回してしまうため、板幅中央部を固相線以上の温度まで加熱したとしても、板幅方向エッジ部６周辺の温度を大きく上昇させることは困難である。誘導加熱装置の出力を極端に上げてエッジ部６周辺温度を固相線以上とした場合、板幅中央部付近の温度が液相線を超えて溶け落ちてしまうため、通常は、板幅中央部の温度が固相線以上、液相線未満の間となるように加熱条件を設定している。
【００２０】
図８の右図は、従来のシートバー接合法にて接合面近傍を加熱し、両シートバーをアップセットして接合する状況を示す図である。図８の右図及び左図において、ハッチング領域は半溶融状態である半溶融部４を表している。通常、エッジから５０ｍｍ程度までは、迂回電流による昇温不足領域７であり、アップセット時にも完全な固体の状態である。
【００２１】
アップセットにより、半溶融部４は上下方向に押し出されながら変形が進行して接合状態となるが、エッジ部６（昇温不足領域７）は完全な固体状態のまま強接触するため、板幅方向の外側に向かって両エッジが張り出す方向に塑性変形する。このような状況では、エッジ部の強接触部がアップセット変形に抗する抵抗となっており、必要以上に大きなアップセット力が必要となる。
【００２２】
このため、特に高張力鋼などの硬質材や広幅材ではアップセット荷重が高荷重となってしまうことから、仕上圧延を実施するために十分な接合強度を得るためのアップセット変形を加えることが困難となる。特に、近年、地球環境問題により自動車軽量化のニーズが急拡大し、薄板の高張力化に対する要求が急速に高まっており、強度を上げるためにＳｉ、Ｃｒ、Ｍｏといった合金成分が多用されている。これら強化合金の酸化物の融点は鋼の融点より数百℃も高いことから、シートバーの接合時には接合界面に固体として残存しやすく、接合強度を低下させる要因となっている。
【００２３】
このことから、アップセット変形による上下方向の材料流れにより、接合界面付近の酸化物を接合界面より排出することが望ましく、必要十分なアップセット量を実現することが重要である。なお、ここでのアップセット量は、両シートバーの圧縮方向の移動量と定義する。
【００２４】
本発明者らは、このエッジ低温部の未接合状態を改善して安定した接合状態を確保する手段として、先行シートバーの尾端部あるいは後行シートバーの先端部の少なくとも一方の板幅方向端部の形状がテーパ形状あるいは曲線形状になるように加工し、先行シートバーの尾端部あるいは後行シートバーの先端部を付き合せて誘導加熱、アップセットして接合する方法を提案する。具体的には、本発明では、シートバーの板幅端部を、平面視において、粗圧延工程後において、切削加工装置によってテーパ形状あるいは外側に凸のＲ形状（曲線形状）に形成する。
【００２５】
シートバーの接合面の両端部を、粗圧延工程後においてテーパ形状とすることで、電磁誘導にて誘起される誘導電流の流路が変化し、迂回現象による昇熱不足領域７を大幅に縮小させることが可能である。また、板幅端近傍ではアップセットにより接合界面の半溶融部４が板幅方向外側に流れて排出されやすくなるため、より一層、板幅端部の接合強度を上昇させることが可能である。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る熱延鋼板の製造方法に用いる切削加工装置の周辺を示す図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。１０１は、切削加工装置である。切削加工装置１０１は、先行シートバーと後行シートバーを接合する誘導加熱装置よりも上流に設けられている。切削加工装置１０１は、１対の切削装置からなり、シートバー２の両側面に１つずつ配置される。
【００２７】
１０２は、シートバー２を送るためのテーブルロールである。テーブルロール１０２は、切削加工装置１０１の上流側及び下流側に複数設けられている。１０３、１０４はシートバー２を押さえるための上下ピンチロールである。
【００２８】
切削加工装置１０１は、シートバー２を切削加工するための略円錐台形状のトリマー刃１０５と、トリマー刃１０５を回転させる回転駆動装置１０６と、回転駆動装置１０６を板幅方向に移動させる駆動装置１０７を有している。トリマー刃１０５は、円錐形状の回転体である。トリマー刃１０５の回転軸は、シートバー２の搬送方向と略直行する。トリマー刃１０５は、シートバー２の幅方向中心に向って、径が小さくなるように形成されている。換言すれば、トリマー刃１０５は、平面視において台形形状を有している。駆動装置１０７には、トリマー刃１０５の鉛直方向中心と、シートバー２の厚み中心を合わせるための上下昇降機構を設けてもよい。
【００２９】
次に、図３乃至５を用いて、上記のように構成された切削加工装置を用いた熱延鋼板の製造方法について説明する。粗圧延されたシートバー２は、先端をシャー（図示せず）により切断される。図３に示すように、先端が切断されたシートバー２は、テーブルロール１０２により切削加工装置１０１側に搬送される。このとき、上下ピンチロール１０３、１０４は、シートバー２を上下方向から挟み込み、シートバー２を拘束する。そして、回転駆動装置１０６により両側のトリマー刃１０５を回転させる。
【００３０】
図４に示すように、さらに、シートバー２を下流側に送り、両側の駆動装置１０７によって、両側の１対のトリマー刃１０５を、シートバー２の幅方向の中心側に移動させる。そして、略円錐形状のトリマー刃を回転させながら、シートバー２の接合端面となる先端のエッジ部（板幅両端部）に、トリマー刃の略円錐形状の斜面を当接させる。これにより、接合端面となる板幅端の形状を、切削加工にて、平面視においてテーパ形状に加工する。
【００３１】
切削加工中は、上下ピンチロール１０３、１０４でシートバー２を挟圧しながら送る。切削加工完了後、上ピンチロール１０４は上昇する。図５に示すように、トリマー刃１０５は、シートバー２と干渉しないように駆動装置１０７により、幅方向外側に退避する。このように切削加工装置１０１が動作することで、シートバー２の先端は、平面視においてテーパ形状に切削される。なお、シートバー２のテーパの長さ（斜辺の長さ）は、２０ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。また、切削後の板幅を、定常部の板幅より５０〜１００ｍｍの範囲で狭く、かつ、その板幅部の搬送方向の長さを、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下となるように加工することが好ましい。
【００３２】
図６は、切削加工装置によって加工された後のシートバーを示す図である。上記に示すように、本発明では、シートバー２の端部をテーパ形状に切削する。シートバー２は、先端になるに従って、板幅が小さくなるように加工されている。このように切削されたシートバー２の先端は、先行シートバーの尾端に接合される。具体的には、シートバー２の先端と、先行シートバーの尾端を突き合わせ、シートバーの接合面を融点近傍まで加熱する。そして、接合面をアップセットすることにより接合する。この際、接合面近傍の加熱は誘導加熱方式にてシートバーの板厚方向に磁束を貫通させ、誘導電流によるジュール熱により急速に昇温し、加熱及びアップセットを行う。
【００３３】
なお、上記の説明では、後行シートバー２の先端を、テーパ形状に切削するとして説明したが、接合する先行シートバーの尾端及び後行シートバーの先端の少なくとも一方の幅方向端部を、テーパ形状に加工すればよい。
【００３４】
図７は、切削加工装置によって切削加工された後のシートバーを誘導加熱する際の誘導電流を示す図である。エッジ部がテーパ形状に切削された後行シートバー２を、先行シートバー１（図７では図示せず）と接合すると、電磁誘導にて誘起される誘導電流の流路が変化し、迂回現象による昇熱不足領域を大幅に縮小させることができる。また、板幅端近傍ではアップセットにより接合界面の溶融部が板幅方向外側に流れて排出されやすくなるため、より一層、板幅端部の接合強度を上昇させることが可能となる。
【００３５】
これにより、先行シートバー１と後行シートバー２の接合部のエッジ部周辺の接合性を改善することにより、完全連続熱間圧延での板破断を防止することができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の設計変更を実施することができる。例えば、上記の説明では、シートバー２の端部を、平面視においてテーパ形状としたが、シートバー２の端部は、平面視において、外側に凸のＲ形状（曲線形状）に加工してもよい。シートバー２の端部を外側に曲線形状に切削する場合には、回転体であるトリマー刃１０５の形状を、シートバー２に接触する部分を、平面視において、内側に凸のＲ形状の曲線形状とすればよい。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例について説明する。本発明の熱延鋼板の製造方法を、以下のようなシートバーに実施した。先行シートバー及び後行シートバーは、常温での引張強さ５９０ＭＰａ級の高張力鋼であり、２６０ｍｍ厚み、１７５０ｍｍ幅のスラブを、粗圧延加工工程を経て、厚み２８ｍｍ、板幅１０００ｍｍのシートバーに圧延した。アップセット・接合前のシートバー温度が１０５０℃程度となるように、粗圧延工程の上流にある加熱炉でのスラブの加熱温度を設定した。
【００３８】
後行材に切削加工を行い、シートバーの先端の幅方向両端部に、斜辺が２５ｍｍのテーパを形成した。シートバー接合部を加熱するための誘導加熱条件は、周波数１ｋＨｚ、投入電力は１０６０ｋＷである。アップセット量は２５ｍｍである。そしてアップセット接合の後、仕上圧延を行った。
【００３９】
その結果、テーパを形成しなかった従来方法では、仕上圧延ラインの中盤にて接合部が破断したのに対し、本発明例では仕上圧延中に破断することなく、安定したエンドレス圧延が可能となった。
【符号の説明】
【００４０】
１  先行シートバー
２  後行シートバー
３  誘導加熱コイル
４  半溶融状態の領域
５  誘導電流
６  エッジ部
７  昇温不足領域
１０１  切削加工装置
１０２  テーブルロール
１０３、１０４  上下ピンチロール
１０５  トリマー刃
１０６  回転駆動装置
１０７  駆動装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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