(57)【要約】【課題】連続熱間圧延において、後工程の仕上圧延にて接合部の破断を防止できる鋼片の接合方法を提供する。【解決手段】連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置し、先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを誘導加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを含む、連続熱間圧延における鋼片の接合方法であって、  先尾端が切り落とされた先行鋼片１ａと後行鋼片１ｂの各切断面に、無機物の粉末を塗布して大気を遮断し、融点が鋼片の融点より高い酸化物を生成する鋼片成分元素の酸化を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置し、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを誘導加熱する加熱工程と、加熱された前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを含む、連続熱間圧延における鋼片の接合方法であって、
先尾端が切り落とされた前記先行鋼片と前記後行鋼片の各切断面に、無機物の粉末を塗布して大気を遮断し、融点が鋼片の融点より高い酸化物を生成する鋼片成分元素の酸化を防止することを特徴とする連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
【請求項２】
融点が鋼片の融点より低い無機物の粉末を塗布して大気を遮断し、融点が鋼片の融点より高い酸化物を生成する鋼片成分元素の酸化を防止することを特徴とする請求項１に記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続熱間圧延において、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片と後行鋼片とを接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片と後行鋼片とを接合する方法として、例えば、連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置して、この状態で誘導加熱装置によって先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを急速加熱し、次いで、加熱された先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧（アップセット）接合する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、大気雰囲気中で接合を行う際に、鋼中にＣｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等のように鋼の融点（１４００〜１６００℃）よりも高い融点の酸化物（例えば、Ｃｒ酸化物：融点約２０００℃）を生成する成分を多く含むステンレス鋼や高張力鋼等については、誘導加熱時に接合面に生成されるこれらの酸化物が、アップセット後も接合部に固相として残って接合強度を著しく低下させ、後工程の仕上圧延にて接合部が破断して圧延の続行が不能になったり、破断片で鋼片に疵が入ったりすること等の問題が生じる。
【０００４】
この問題に対し、誘導加熱装置を用いて先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度を鋼片の液相線温度以上にする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、鋼片が高い融点の酸化物を生成する成分を多く含む場合、接合面の温度を鋼片の液相線温度以上に加熱しても、酸化物は固相のままであり、アップセット時に溶鋼と共に十分排除できず接合部に固相として残って接合強度を著しく低下させることがある。
【０００６】
また、接合機に接合面周辺にガスを吐出できるガス吐出口を設け、ガス吐出口より非酸化性ガスを吐出し、接合面間の雰囲気の酸素濃度を許容値以下とし、酸化物の生成を防止する方法がある（特許文献２参照）。しかし、当方法を使用しても、クロップシャーによって先尾端が切り落とされた後、接合機まで接合面が搬送される間に接合面に酸化物が生成し、その酸化物がアップセット後も接合部に残存して接合強度を著しく低下させる。
【０００７】
上記のような接合部の破断を防止するために、例えば、接合前の端面に材料を塗布しておくことも考えられる。この点、特許文献３には、熱間圧延用鋼材をレーザにより接合する際、炭素を含むスラリーを接合部に塗布する技術が示されている。しかしながら、特許文献３に記載の技術は、レーザ溶接時のブローホールを抑制するものであって、スラリー中の炭素と酸化スケールの酸素によりＣＯガスを発生させて、酸化鉄を残存させない作用を有する。この酸化鉄の融点は１５６０〜１５９０℃であり、鋼の融点と同等である。従って、特許文献３では、本発明の粉末を塗布して融点が鋼片の融点より高い酸化物を生成させないことにより、接合部の破断を防止するということについては着目されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２７１６０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７１６１０号公報
【特許文献３】特開２０００−３０１２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述した問題点を解消するためになされたものであり、後工程の仕上圧延にて接合部の破断を防止できる、連続熱間圧延における鋼片の接合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】
［１］連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端とを互いに非接触で対向配置し、前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを誘導加熱する加熱工程と、加熱された前記先行鋼片の尾端と前記後行鋼片の先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを含む、連続熱間圧延における鋼片の接合方法であって、
先尾端が切り落とされた前記先行鋼片と前記後行鋼片の各切断面に、無機物の粉末を塗布して大気を遮断し、融点が鋼片の融点より高い酸化物を生成する鋼片成分元素の酸化を防止することを特徴とする連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
［２］融点が鋼片の融点より低い無機物の粉末を塗布して大気を遮断し、融点が鋼片より高い酸化物を生成する鋼片成分元素の酸化を防止することを特徴とする前記［１］に記載の連続熱間圧延における鋼片の接合方法。
【００１１】
なお、本発明において、「大気を遮断する」とは、好ましくは、当該接合面の面積の９０％以上が大気に接触しない状態であり、無機物の粉末により当該接合面の面積の９０％以上が覆われている状態である。
【００１２】
また、本発明において、「酸化を防止する」とは、好ましくは、当該接触面を構成する成分の酸化物濃度が２０質量％以下である状態である。
【発明の効果】
【００１３】
先尾端が切り落とされた先行鋼片と後行鋼片の各切断面に、無機物の粉末を塗布することで、接合面と空気との接触を遮断し、接合機まで接合面が搬送されるまでの間に接合面に酸化物が生成するのを防ぎ、その酸化物がアップセット後も接合部に残存して接合強度を低下させることを防ぐ。
これにより後工程の仕上圧延にて接合部の破断を有利に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上げ圧延機の第１スタンドまでの設備配列の概略図
【図２】接合装置の設備構成の概略を示す図
【図３】先行鋼片への化合物塗布の形態
【図４】後行鋼片への化合物塗布の形態
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について、図面を参照しながらその一例を説明する。
【００１６】
図１は、連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上げ圧延機の第１スタンドまでの設備配列の概略の一例を示す図である。図１では、粗圧延機から出てきた鋼片を巻き取るコイルボックス２、コイルボックス２から巻き出された先行鋼片１ａの尾端および後行鋼片１ｂの先端を切断するクロップシャー３、先行鋼片と後行鋼片を接合する接合装置４、接合後の鋼片接合部に付着しているノロを除去する切削装置５、そして６は仕上げ圧延機の第１スタンドを示す。
【００１７】
接合装置４は、図２に示すように、クロップシャー３によって先尾端が切り落とされた先行鋼片１ａと後行鋼片１ｂの各切断面が互いに非接触で対向配置されるように保持する左右のクランプ装置７ａ、７ｂと、該クランプ装置によって保持された鋼片の接合面を加熱する誘導加熱装置８と、クランプ装置７ａをクランプ装置７ｂ側に押して、接合面を突き合せて押圧接合する押圧シリンダ９と、該押圧接合時に鋼片が上下方向にずれることを防止する目違い防止板１０ａ、１０ｂとを備える。
【００１８】
ここで、本実施形態では、先行鋼片１ａ及び後行鋼片１ｂの鋼種については特に限定されず、例えば、先行鋼片１ａ及び後行鋼片１ｂの内の少なくとも一方が鋼の融点（１４００〜１６００℃）よりも高い融点の酸化物を生成する元素を含有する鋼種であってもよい。鋼の融点よりも高い融点の酸化物とは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等の酸化物（具体的には、Ｃｒ酸化物：融点約２０００℃、その他ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）のことを指す。
【００１９】
本実施形態の鋼片の接合方法は、上述した連続熱間圧延ラインの仕上圧延機の入側で先行鋼片１ａ及び後行鋼片１ｂの先端とを互いに非接触で対向配置し、先行鋼片１ａ及び後行鋼片１ｂの先端とを加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片１ａ及び後行鋼片１ｂの先端とを突き合わせて押圧接合する接合工程とを含む。
【００２０】
本発明は上記加熱工程において、先尾端が切り落とされた先行鋼片と後行鋼片の各切断面に、切り落とし後、前記先行鋼片と前記後行鋼片の切断面に対して、無機物の粉末を塗布し、粉末によって接合面とその近傍の大気を遮断して、接合面に存在して、酸化物になると融点が鋼片の融点より高くなる鋼片成分元素の酸化を防止する。
【００２１】
塗布する粉末は、融点が鋼片の融点より低いことが望ましい。粉末の融点が鋼片の融点より低いと鋼片の温度によって液状化して接合面に濡れ拡がり、大気を遮断しやすい。また、粉末の融点が鋼片の融点より高い場合、塗布された粉末が溶落せず、アップセット後も接合部に残存し、接合強度を低下させる可能性も懸念される。
【００２２】
塗布する粉末の無機物としては、Ｂ、Ｔｉ、Ｃａ等の元素を含有する化合物が挙げられる。より具体的に、無機物としては、Ｂ２Ｏ３、Ｂ（ＯＨ）３、ＣａＯ、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＴｉＯ２、ＴｉＯｘが挙げられ、中でも融点がより低いＢ２Ｏ３、Ｂ（ＯＨ）３、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２が好ましい。
【００２３】
無機物の粉末を塗布する箇所としては、先行鋼片と後行鋼片の各切断面に塗布する必要があり、効果を得るためには幅方向の５０〜１００％の領域に塗布することが望ましい。また、粉末塗布時に上面や下面に塗布されてもよい。
【００２４】
無機物の粉末を塗布する量は、接合面と空気との接触を遮断する効果を得るために十分な量として接合面の単位面積当たり０．０５μｇ／ｍｍ２以上が望ましい。また、塗布量が多すぎると、アップセット後も残存して接合強度が低下する可能性があるため、１０００μｇ／ｍｍ２以下が望ましい。
【００２５】
塗布するタイミングとしては、接合面での酸化物生成を防ぐため、クロップシャーによる切り落とし完了後、５秒以内に塗布することが望ましい。
【００２６】
塗布の方法としては、粉末をスプレーを用いて塗布するとよい。
【００２７】
また、本方法は接合界面を半溶融状態〜溶融状態まで加熱し、アップセットして接合する場合に効果がある。
【００２８】
なお、鋼組成として、Ｃの場合最大１．２質量％、Ｓｉの場合最大７．０質量％、Ｍｎの場合最大７．２質量％、Ｃｒの場合最大３５．０質量％、Ｔｉの場合最大０．５質量％、Ａｌの場合最大０．５質量％、Ｎｉの場合最大２５．０質量％、Ｍｏの場合最大１．０質量％、Ｖの場合最大０．５質量％含有していても、接合部が分離することなく仕上げ板厚２ｍｍまで良好な連続圧延を継続可能である。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の効果について、実施例をもとに説明する。
【００３０】
粗圧延後の寸法が板幅１２００ｍｍ、厚み３０ｍｍからなる鋼（質量％で、Ｓｉ：２．８％、Ｃ：０．０２％、Ｍｎ：０．９％、Ｃｒ：０．１％、Ｔｉ：０．０％、Ａｌ：０．０％、Ｐ：０．０％、Ｓ：０．０％、Ｎｉ：０．０％、Ｍｏ：０．０％、Ｖ：０．０％、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成）の鋼片を、図１に示すような連続熱間圧延ラインで連続圧延を実施した。この鋼片の融点は１４９０℃であった。このとき、図２に示すような接合装置４内で先行鋼片と後行鋼片の接合面を５ｍｍの間隔を隔てて対向配置した後、誘導加熱装置８によって接合面を加熱し、押圧接合した。
【００３１】
加熱条件は、投入電力が１０００ｋＷ、周波数が１０００Ｈｚ、加熱時間を６．０秒、３．０秒の２水準設けた。加熱時間６．０秒の場合は、接合面の温度が対象鋼の融点以上となる条件であり、融点以上の温度となる領域は接合端面からの１２．０ｍｍの範囲となる。アップセット量は１３．０ｍｍとした。加熱時間３．０秒の場合は、接合面が半溶融状態となる条件である。アップセット量は８．０ｍｍとした。
【００３２】
クロップシャーによる鋼片端部の切り落とし完了後、図１に示す化合物塗布装置１１ａ、１１ｂを用い接合部上面に化合物の塗布を行った。
【００３３】
無機物の粉末としては酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）３）、酸化チタン（ＴｉＯ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を用いた。各化合物の融点を表１に示す。
【００３４】
図３に先行鋼片１ａへの粉末塗布の形態、図４に後行鋼片１ｂへの粉末塗布の形態を示す。化合物塗布装置は幅方向に１００ｍｍピッチで配列された１３本のノズルから構成されており、本実施例の条件では鋼片の全幅に塗布が可能である。各ノズルは鋼板上面において直径２００ｍｍの円状の範囲に化合物を塗布した。各ノズル０．１０〜１５０００ｇ／ｓで化合物の塗布量を調整可能であり、ノズルの噴霧範囲ではほぼむらなく化合物の塗布が可能である。ノズルの噴射向きは鉛直方向から４５°傾いている。
【００３５】
本実施例では、化合物塗布装置の位置は固定とし、１ｍ／ｓでライン上を動く先行鋼片の尾端と後行鋼片の先端それぞれが通過するタイミングで塗布を行った。本実施例では、先行鋼片の尾端についてはクロップシャーによる切り落とし完了後３秒、後行鋼片の先端についてはクロップシャーによる切り落とし完了後１秒で塗布が完了した。表２には、同様の塗布を行ったのち接合を行わず空冷し、接合面に塗布された粉末の量を幅方向を１０ｍｍずつの領域に分けて、全幅について調査した結果を示している。
【００３６】
接合された鋼片は、切削装置６でノロを除去した後に仕上げ圧延機において、板厚が２．０ｍｍになるまで熱間圧延を実施した。
【００３７】
連続圧延を４本以上行うことができたものについて、接合強度の低下を防止できたと判断して、合格（○）とし、このうち、連続圧延を１０本全てで行うことができたものを◎とした。連続圧延が３本以下で割れが生じたものを不合格（×）とした。
【００３８】
表２に粉末塗布の使用有無と塗布条件、接合面に塗布された粉末の量およびそれぞれの条件で連続圧延が可能だった本数を示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【表２】
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【００４１】
従来技術に相当する無機物の粉末塗布を行わない場合（試験Ｎｏ．１，Ｎｏ．１５）には、連続圧延の２本目と３本目の接合部に割れが発生し圧延を途中で中止した。無機物の粉末塗布を行った場合は、化合物の種類によらず、連続圧延を４本以上行うことができた。
【００４２】
このうち、本発明のＮｏ．３〜８、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１３、１４、Ｎｏ．１６、１７、Ｎｏ．２０、２１、は、塗布量（表中の塗布された化合物量）を０．０５μｇ／ｍｍ２以上１０００μｇ／ｍｍ２以下とし、さらには粉末の融点が鋼片の融点（１４９０℃）未満であったため、いずれも１０本連続して圧延できて安定した強度の高い接合が可能であることが実証できた。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ  先行鋼片
１ｂ  後行鋼片
２  コイルボックス
３  クロップシャー
４  接合装置
５  切削装置
６  仕上げ圧延機
７  クランプ装置
８  誘導加熱装置
９  押圧シリンダ
１０ａ、１０ｂ  目違い防止板
１１  粉末塗布装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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