(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行圧延材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と、後続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同時に斜めに切削加工する傾斜加工装置と、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圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合する圧接装置と、を備え、
前記傾斜加工装置は、圧延材の幅方向の軸心を中心に回転する円筒形カッタと、該カッタを圧延方向に対して斜めに往復動させる復動装置と、からなる、ことを特徴とする圧延材接合装置。
【請求項２】
前記圧接装置は、先行圧延材の後端部上面に接する下面を有する上型と、後続圧延材の先端部下面に接する上面を有する下型と、上型及び下型を挟持して圧縮するプレス装置と、からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の圧延材接合装置。
【請求項３】
前記還元保持装置は、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状態を形成する還元炎バーナである、ことを特徴とする請求項１に記載の圧延材接合装置。
【請求項４】
前記還元炎バーナは、ローラのフレームに又は固定スタンドを介して台座に固定され、これにより切削面を常に還元状態に保持する、ことを特徴とする請求項３に記載の圧延材接合装置。
【請求項５】
先行圧延材の後端部と後続圧延材の先端部が部分的に重なりかつ先行圧延材が後続圧延材より高い高さに、先行圧延材の後端部と後続圧延材の先端部を水平に保持し、
重なり部分を還元状態に保持したまま、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を同時に斜めに切削加工し、
次いで、重なり部分を還元状態に保持したまま、重なり部分を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して先行圧延材の後端部と後続圧延材の先端部を接合する、ことを特徴とする圧延材接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、圧延材の端部を相互に接合する圧延材の接合装置及び接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備（ホットストリップミル）では、粗圧延機で圧延されたバー材を、それぞれ別々に仕上圧延機に供給し、所望の板厚のストリップ材を得ていた。しかし、かかる手段では、圧延材全体を均一に圧延できず、前端部と後端部に欠陥が生じやすくこれにより圧延材の歩留りを低下させ、かつ噛込み／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。
【０００３】
かかる問題点を解決するため、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給するために先行圧延材の後端と後続圧延材の前端とを接合する接合装置が従来から提案されていた（例えば、特開昭６２−２５２６０３号公報、特開昭６３−９３４０８号公報、特公平５−１３９号公報）。
【０００４】
【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。
【０００５】
また、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問題点があった。
更に、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、後端と先端を単に圧接しても、圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保するのが難しい問題点があった。また、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給して接合部も均一に圧延するには、重ね合わせた部分を１枚の圧延材の厚さまで圧縮する必要があり、この圧接に非常に大きな力（例えば約１０００トン）を必要とし圧接装置が大型になる問題点があった。
【０００６】
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、比較的小型小出力の設備で圧延材の端部を相互に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圧延材の接合装置及び接合方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、先行圧延材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と、後続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同時に斜めに切削加工する傾斜加工装置と、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圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合する圧接装置と、を備え、前記傾斜加工装置は、圧延材の幅方向の軸心を中心に回転する円筒形カッタと、該カッタを圧延方向に対して斜めに往復動させる復動装置と、からなる、ことを特徴とする圧延材接合装置が提供される。
【０００８】
本発明の好ましい実施例によれば、前記圧接装置は、先行圧延材の後端部上面に接する下面を有する上型と、後続圧延材の先端部下面に接する上面を有する下型と、上型及び下型を挟持して圧縮するプレス装置と、からなる。また、前記還元保持装置は、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状態を形成する還元炎バーナである、ことが好ましい。更に、前記還元炎バーナは、ローラのフレームに又は固定スタンドを介して台座に固定され、これにより切削面を常に還元状態に保持する、ことが好ましい。
【０００９】
また、本発明によれば、先行圧延材の後端部と後続圧延材の先端部が部分的に重なりかつ先行圧延材が後続圧延材より高い高さに、先行圧延材の後端部と後続圧延材の先端部を水平に保持し、重なり部分を還元状態に保持したまま、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を同時に斜めに切削加工し、次いで、重なり部分を還元状態に保持したまま、重なり部分を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して先行圧延材の後端部と後続圧延材の先端部を接合する、ことを特徴とする圧延材接合方法が提供される。
【００１０】
【作用】
上記本発明の装置及び方法によれば、傾斜加工装置により、先行圧延材と後続圧延材の端面を圧延方向に対して斜めに同時切削加工するので、圧延材がそのまま重なる場合に比較して圧接前の重ね合わせ部の厚さが薄くなり、圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合するための圧縮力が小さくなり、比較的小型小出力の設備で、かつ接合部の凸凹がほとんどなく、圧延材の端部を相互に接合することができる。
【００１１】
また、傾斜加工装置による切削加工と圧接装置による圧接の２工程で圧延材の幅全体を接合できるため、接合時間を大幅に短縮することができる。更に、還元保持装置により加工面を還元状態に保持したまま、切削加工しかつ圧接するので、加工面の酸化がほとんどなくかつ加工面を隙間なく密着させて圧接することができ、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る。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明による圧延材接合装置の全体構成図である。この図において、本発明の圧延材接合装置１０は、先行圧延材１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、後続圧延材２の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置１６と、先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面を同時に斜めに切削加工する傾斜加工装置１８と、加工面１ａ、２ａを還元状態に保持する還元保持装置２０と、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面１ａ、２ａを重ね合わせて圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合する圧接装置２２と、を備えている。
【００１３】
傾斜加工装置１８は、圧延材１、２の幅方向の軸心Ｚを中心に回転する円筒形カッタ１９ａと、カッタ１９ａを圧延方向に対して斜めに往復動させる復動装置１９ｂとからなる。カッタ１９ａは、図示しない駆動装置により回転するようになっている。カッタ１９ａは、圧延材１、２の全幅より長く、その外周部には複数の刃が同径に設けられ、圧延材１、２の全幅にわたり単一のカッタ１９ａにより同時に切削加工するようになっている。
【００１４】
かかる構成により、カッタ１９ａを斜めに往復動させることにより、先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面の両方を同時に斜めに切削加工することができる。またこれにより、単に重ね合わせた部分を１枚の圧延材の厚さまで圧縮する場合に較べて圧接前の重ね合わせ部の厚さが薄くなり、圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合するための圧縮力を小さくすることができ、比較的小型小出力の設備で、かつ接合部の凸凹がほとんどなく、圧延材の端部を相互に接合することができる。
【００１５】
図２は、圧延材の圧接に必要な荷重Ｐと対数歪εとの関係を模式的に示した図である。圧延材の圧接に必要な荷重Ｐは対数歪εのｎ乗に比例することが知られており（Ｐ∝εｎ  ：ｎ≒０．２１）、図２（Ａ）の２枚の圧延材を（Ｂ）のように１枚の厚さまで圧縮する場合には、ε＝ｌｎ（２ｔ／ｔ）＝０．６９３であり、圧接力Ｐは約１０００トン必要となる。これに対し、図２（Ｃ）のように圧延材の端部を斜めに切削加工して重ね合わせることにより、例えば図でｔ＝４０ｍｍ、Ｓ＝５ｍｍの場合に対数歪はε＝ｌｎ（（ｔ＋Ｓ）／ｔ）＝０．１１８程度まで減少し、圧接力Ｐを約４５％程度低減することができる。
【００１６】
後端クランプ装置１４は、先行圧延材１の後端部を水平に支持する複数のローラ１５ａと、上下動してローラ１５ａとの間に先行圧延材１の後端部を挟持するクランプ１５ｂと、先行圧延材１の後端部下面をカッタ１９ａの上面に接触させる加工高さＨと先行圧延材１の後端部を後続圧延材２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１５ａにより先行圧延材１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１の後端部を挟持することができる。また、昇降シリンダ１５ｃによりローラ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１９ａにより先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面を同時に斜めに切削加工することができ、かつ圧接高さＬに保持して先行圧延材１と後続圧延材２の加工面１ａ、２ａ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。
【００１７】
先端クランプ装置１６は、後続圧延材２の先端部を水平に支持する複数のローラ１７ａと、上下動してローラ１７ａとの間に後続圧延材２の先端部を挟持するクランプ１７ｂと、からなる。かかる構成は、昇降機構がない点を除き、後端クランプ装置１４と同様である。かかる構成により、ローラ１７ａにより後続圧延材２の先端部を水平に支持したまま、クランプ１７ｂにより後続圧延材２の先端部を挟持することができる。
【００１８】
圧接装置２２は、先行圧延材１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２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、台座１２の所定位置に固定されている。また、上型２３ａはプレス装置２３ｃのラム２３ｅの下面に取付られ、ラム２３ｅとともに昇降するようになっている。かかる構成により、傾斜加工装置１８による切削加工中に、先行圧延材１の後端部と後続圧延材２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を下降させることにより、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面１ａ、２ａを切削加工完了後すぐさま重ね合わせて圧縮することができる。また、この圧縮により重ね合わせ部分を圧延材１、２とほぼ同一の厚さまで圧縮することにより、接合部の凸凹がほとんどなく接合部をほぼ均一に圧延することができる。
【００１９】
還元保持装置２０は、ＣＯＧ（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、水素ラジカル、ＣＨ２  Ｏラジカル等還元性ラジカルを含有する還元炎にて還元状態を形成する還元炎バーナ２０ａ、２０ｂであり、図に示すように還元炎バーナ２０ａは、ローラ１５ａのフレームに、還元炎バーナ２０ｂは、固定スタンド２１を介して台座１２に取付られ、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面１ａ、２ａに向けて還元炎ガスを吹きつけ、切削面を常に還元状態に保持するようになっている。かかる構成により、傾斜加工装置１８による切削加工工程、及び圧接装置２２による圧接工程の間、加工面１ａ、２ａを還元状態に保持し、その酸化を防止し、上述した比較的小さい圧接力で高い接合強度を確保することができる。
【００２０】
なお、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給しながら、先行圧延材の後端と後続圧延材の前端とを接合するために、上述した台座１２が走行台車であり、この走行台車上に図１に示した接合装置を設置するのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、例えば圧延材をループ状に形成する装置と共に圧延設備に固定して組み込んでもよい。
【００２１】
図３は、本発明による圧延材接合方法の作動説明図である。図３（Ａ）において、後端クランプ装置１４により先行圧延材１の後端部が水平に挟持され、先端クランプ装置１６により後続圧延材２の先端部も水平に挟持されている。先行圧延材１の後端部と後続圧延材２の先端部は接合部分が上下に重複した位置にあり、先行圧延材１の後端部は後端クランプ装置により加工高さＨにある。傾斜加工装置１８と圧接装置２２は待機状態にあり、上型２３ａの下面が先行圧延材１の後端部上面に接し、下型２３ｂの下面が後続圧延材２の先端部下面に接している。
【００２２】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、傾斜加工装置１８の復動装置１９ｂによりカッタ１９ａを圧延方向（図で左右）に斜めに往復動させて先行圧延材１の後端部下面と後続圧延材２の先端部上面を同時に斜めに切削加工する。加工中、還元保持装置により加工面は還元状態に保持される。
次いで、図３（Ｃ）に示すように、カッタ１９ａが待機位置に戻り、後端クランプ装置１４により先行圧延材１の後端部を圧接高さＬまで下降させ、同時に圧接装置２２により、先行圧延材１と後続圧延材２の加工面を重ね合わせて圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合を完了する。圧接中も、還元保持装置２０により加工面は還元状態に保持されている。
【００２３】
かかる接合方法によれば、圧延材の端面を斜めに同時切削加工するので、圧延材がそのまま重なる場合に比較して圧接前の重ね合わせ部の厚さが薄くなり、圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮して接合するための圧縮力を小さくすることができ、比較的小型小出力の設備で、かつ接合部の凸凹がほとんどなく、圧延材の端部を相互に接合することができる。
【００２４】
また、切削加工と圧接の２工程で圧延材の幅全体を接合できるため、接合時間を大幅に短縮することができる。更に、加工面を還元状態に保持したまま、切削加工しかつ圧接するので、加工面の酸化がほとんどなくかつ加工面を隙間なく密着させて圧接することができ、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る。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように、本発明の圧延材の接合装置及び接合方法は、比較的小型小出力の設備で圧延材の端部を相互に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、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧延材接合装置の全体構成図である。
【図２】圧延材の圧接に必要な荷重Ｐと対数歪εとの関係を示す図である
【図３】本発明による圧延材接合方法の作動説明図である。
【符号の説明】
１  先行圧延材
１ａ  加工面
２  後続圧延材
２ａ  加工面
３  レール
４  ローラ
１０  圧延材接合装置
１２  台座
１４  後端クランプ装置
１５ａ  ローラ
１５ｂ  クランプ
１５ｃ  昇降シリンダ
１６  先端クランプ装置
１７ａ  ローラ
１７ｂ  クランプ
１８  傾斜加工装置
１９ａ  カッタ
１９ｂ  復動装置
２０  還元保持装置
２０ａ、２０ｂ  還元炎バーナ
２１  固定スタンド
２２  圧接装置
２３ａ  上型
２３ｂ  下型
２３ｃ  プレス装置
２３ｅ  ラム
Ｈ  加工高さ
Ｌ  圧接高さ
【図１】
0003596626.tif 000002
【図２】
0003596626.tif 000003
【図３】
0003596626.tif 000004