(57)【要約】【課題】接合界面における酸化物の介在を抑止して接合部の強度を確保するシートバーの接合方法およびシートバーの接合装置を提供する。【解決手段】シートバーの連続熱間圧延を行うに際して先行シートバー１ｂの後端と後行シートバー１ａの先端とを接合するシートバーの接合方法であって、先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを突き合せ、上下をクランプ装置と一体に取り付けた目違い防止板で覆った隙間を、不活性ガスを用いてシールドした後、先行シートバー１ｂの後端の接合面と後行シートバー１ａの先端の接合面についてドライアイスブラストによる酸化物の除去を行った後、誘導加熱装置による加熱、押圧装置によるアップセットを行い、接合することを特徴とするシートバーの接合方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートバーの連続熱間圧延を行うに際して先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを接合するシートバーの接合方法であって、前記先行シートバーの後端と前記後行シートバーの先端とを突き合せ、上下をクランプ装置と一体に取り付けた目違い防止板で覆った隙間を、不活性ガスを用いてパージした後、前記先行シートバーの後端の接合面と前記後行シートバーの先端の接合面についてドライアイスブラストによる酸化物の除去を行った後、誘導加熱装置による加熱、押圧装置によるアップセットを行い、接合することを特徴とするシートバーの接合方法。
【請求項２】
シートバーの連続熱間圧延を行うに際して先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを接合するシートバーの接合装置であって、前記先行シートバーの後端と前記後行シートバーの先端とを突き合せ、上下をクランプ装置と一体に取り付けた目違い防止板で覆った隙間に、不活性ガスを用いてパージするガスパージ装置を有し、さらに接合界面に生成した酸化物を除去するドライアイスブラスト装置を有することを特徴とするシートバーの接合装置。
【請求項３】
ガスを吐出するノズル孔を有するガスパージ装置の枝管とドライアイスを吐出するノズル孔を有するドライアイスブラスト装置の枝管とが目違い防止板の棒状部材間に形成されていることを特徴とする請求項２記載のシートバーの接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートバーの連続熱間圧延において、先行するシートバーの後端と後行するシートバーの先端を接合するシートバーの接合方法およびシートバーの接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼帯の熱間圧延に対しては、加熱炉から取出した鋼片を粗圧延してシートバーとし、さらにそのシートバーを被圧延材として１本ずつ仕上げ圧延して、熱間圧延鋼帯としていた。そのため、特に仕上げ圧延において下記のような種々の問題が生じていた。
（１）被圧延材先端の噛み込み不良
（２）被圧延材後端の絞り込み
（３）ランナウトテーブル上での鋼帯先端の走行不良トラブル
（４）鋼帯先端および後端の寸法、形状、材質不良
これらの問題の解決策として、シートバーの連続熱間圧延技術が開発されている。すなわち熱間仕上げ圧延機の入側搬送ライン上で先行するシートバーの後端と後行するシートバーの先端とを接合した後、その接合したシートバーを仕上げ圧延に供する技術である。一般に連続熱間圧延におけるシートバーの接合では、粗圧延機と接合装置の間に配置されたクロップ切断装置で先行シートバーの後端のクロップを切断した後、接合装置へ搬送する。先行シートバーを接合装置へ搬送中に後行シートバーの先端のクロップを切断し、後行シートバーが先行シートバーに追い付くように接合装置へ搬送する。接合装置には先行シートバーと後行シートバーとを挟持するクランプ装置、シートバーを加熱する誘導加熱装置、先行シートバーと後行シートバーとを突き合わせて押圧する押圧装置等が配設されている。接合装置は搬送中のシートバーに追随して走行しながら、クランプ装置で先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを挟持し、誘導加熱装置によって加熱した後、押圧装置によって先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを押圧して接合する。
【０００３】
このとき接合するシートバーの接合面（クロップを切断した切断面）が大気と接触すると切断面に酸化物が生成するので、シートバー接合部に当該酸化物が残留して十分な強度が得られなくなる。また、多量の酸化物が接合面に生成するとシートバーの接合自体ができなくなることもある。そのため、これまでにも種々の方法で接合面の酸化物対策が取られている。特許文献１には、クロップの切断装置からシートバーの接合装置に至るまでの搬送装置を不活性ガスまたは還元性ガスでシールドする方法が開示されている。また、特許文献２には、クロップ切断装置から接合装置までの搬送時間を短くし酸化物の生成量を少なくし、かつ接合装置内で先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを突き合せた箇所のみを不活性ガスでシールドする方法が開示されている。また、特許文献３では、接合装置での加熱工程において接合面を鋼の融点以上まで加熱し、生成した酸化物を溶融した鋼と一緒にアップセット（押圧）工程で排出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１３１２号公報
【特許文献２】特開２０００−２７１６１１号公報
【特許文献３】特開２０００−２７１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された方法では、クロップ切断装置からシートバー接合装置までの非常に大きな空間をシールドガスで置換する必要があり、膨大なガス量が必要になるとともに、当該空間をガス置換するためには多大な時間が要するといった問題がある。
【０００６】
特許文献２に記載された方法では、特許文献１の欠点を改善する為の方法であり、クロップ切断から接合開始までの時間を短くし接合面に生成する酸化物の量を減らし、かつ接合面の加熱中の酸化を抑制するために不活性ガスでシールドを行うことで接合性を改善するものである。この方法は一定の効果があるものの、酸化速度が速い合金元素（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ａｌ）が多量に添加される高張力鋼やステンレス鋼では効果が不十分といった問題がある。
【０００７】
特許文献３に記載された方法では、接合界面を鋼の融点以上の温度まで加熱することでステンレス鋼や高張力鋼でも接合界面に生成する酸化物を排出しやすくすることは可能であるが、逆に排出性が良いためアップセット時に溶鋼が飛散する場合がある。接合部の上面側に排出された溶鋼は鋼片に付着し、その後にバリ取り処理が行われる為に問題とはならないが、接合部の下面側に排出された溶鋼の一部（ノロ）はアップセット時の圧力によって大きく飛散して、鋼片に付着しない場合には接合装置の下部に堆積する。連続的にエンドレス圧延を行う場合、このノロの堆積量が徐々に多くなっていき、最悪の場合には接合界面に噛みこまれ、接合部の強度を著しく低下させ、仕上げ圧延中に破断が発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、接合界面における酸化物の介在を抑止して接合部の強度を確保するシートバーの接合方法およびシートバーの接合装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ね、連続熱間圧延におけるシートバーの接合において、接合界面における酸化スケール（以下、単に酸化物とも記す。）の介在を抑止して接合部の強度を確保し、もって接合後の鋼片の圧延中の破断を確実に防止する方法を考案した。本発明は、以下のような特徴を有する。
［１］シートバーの連続熱間圧延を行うに際して先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを接合するシートバーの接合方法であって、前記先行シートバーの後端と前記後行シートバーの先端とを突き合せ、上下をクランプ装置と一体に取り付けた目違い防止板で覆った隙間を、不活性ガスを用いてパージした後、前記先行シートバーの後端の接合面と前記後行シートバーの先端の接合面についてドライアイスブラストによる酸化物の除去を行った後、誘導加熱装置による加熱、押圧装置によるアップセットを行い、接合することを特徴とするシートバーの接合方法である。
［２］シートバーの連続熱間圧延を行うに際して先行シートバーの後端と後行シートバーの先端とを接合するシートバーの接合装置であって、前記先行シートバーの後端と前記後行シートバーの先端とを突き合せ、上下をクランプ装置と一体に取り付けた目違い防止板で覆った隙間に、不活性ガスを用いてパージするガスパージ装置を有し、さらに接合界面に生成した酸化物を除去するドライアイスブラスト装置を有することを特徴とするシートバーの接合装置である。
［３］ガスを吐出するノズル孔を有するガスパージ装置の枝管とドライアイスを吐出するノズル孔を有するドライアイスブラスト装置の枝管とが目違い防止板の棒状部材間に形成されていることを特徴とする前記［２］記載のシートバーの接合装置である。
【００１０】
なお、本発明において、不活性ガスによるパージとは、不活性ガスを流して空気等の不純物を流しだして、酸素濃度を低減させることを指す。
【００１１】
また、本発明において、ドライアイスブラストとは、圧縮エアーによって加速されたドライアイス粒子を接合面に噴射することにより、接合部の酸化物を除去することを指す。
【００１２】
また、本発明において対象とする酸化物は、特に限定されないが、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等の酸化物（具体的には、Ｃｒ酸化物、その他ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）である。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明によれば、連続熱間圧延におけるシートバーの接合用クランプの構成に工夫を加えることで、被接合界面における酸化スケールの介在を抑止して接合部の強度を確保し、もって接合後のシートバーの圧延中の破断を確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】連続熱間圧延設備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】目違い防止板の概略図
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明のシートバー接合装置を用いた連続熱間圧延設備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を示す図である。粗圧延機から出てきたシートバー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シートバー１ｂの尾端および後行シートバー１ａの先端を切断するクロップシャー３、先行シートバーと後行シートバーを接合する接合装置４、接合後のシートバー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スタンドである。
【００１６】
接合装置４は、図２に示すように、クロップシャーによって先尾端が切り落とされた先行シートバー１ｂと後行シートバー１ａ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シートバー１ａ、１ｂ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、該押圧接合時にシートバー１ａ、１ｂ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。
【００１７】
図３は目違い防止板１０ａの構造を示した図である。図３（ａ）は目違い防止板１０ａの斜視図であり、図３（ｂ）は、接合させるシートバー１ａ、１ｂのうちシートバー１ｂの側から目違い防止板１０ａの棒状部材が配列した状態を見た図である。シートバー１ａ、１ｂは櫛歯形状の目違い防止板１０ａによって上下から挟持されている。互いに隣り合う目違い防止板１０ａの間には磁性材１１が装着されている。目違い防止板１０ａと磁性材１１のシートバーと対向する面には耐熱と誘導加熱時のスパーク抑制を目的にセラミックス等の絶縁材１２が装着される。目違い防止板１０ａ、１０ｂと磁性材１１に装着される絶縁材１２は厚みが異なるため、接合面の直上直下では幅方向にシートバー１ａ、１ｂに絶縁材１２を介して目違い防止板が接触している部分（凸部）３０と鋼片と接触していない部分（凹部）３１が交互に存在する。押圧接合時に接合界面から排出されるノロは、シートバー１ａ、１ｂと接触していない凹部３１から排出される。
【００１８】
図４は、接合装置４が有するガスパージ装置およびドライアイスブラスト装置の構成を示す図であり、図４（ａ）がそれらの上面図であり、図４（ｂ）がそれらの側面図（一部透過図）である。ガスパージ装置は、不活性ガスを用いて、先行シートバー１ｂと後行シートバー１ａの隙間をパージする装置であり、図中、ガスパージ装置が有するノズル孔１３、不活性ガス供給配管（主管）１４、不活性ガス供給配管（枝管）１５を示す。また、ドライアイスブラスト装置は、ドライアイスブラストによりシートバー１ａ、１ｂの接合面の酸化物の除去を行う装置であり、図中、ドライアイスブラスト装置が有するコンプレッサー１６、ドライアイスキャリアガス供給配管１７、ドライアイス供給管１８、ドライアイス供給管（枝管）１９、ノズル孔２０を示す。
【００１９】
目違い防止板１０ａには、図４に示すような先行シートバー１ｂの後端と後行シートバー１ａの先端と目違い防止板１０ａで形成された隙間に不活性ガスを吐出するノズル孔１３が配設されている。不活性ガスは主管１４を通して供給され、枝管１５によって目違い防止板の櫛歯形状部分に分岐されて幅方向全体に供給され、その後ノズル孔から吐出されることで隙間の雰囲気を不活性ガスでパージして、酸素濃度を低減する。不活性ガスとしては、窒素やアルゴン等を用いる。また、不活性ガスでパージすることで、先行シートバー１ｂと後行シートバー１ａの隙間をシールドすることもできる。
【００２０】
また、本発明では上記の不活性ガスの供給系統以外に接合面に形成した酸化物を除去するドライアイスブラストを供給する配管が存在する。ドライアイスを加速するキャリアガスはコンプレッサー１６から供給され、主管１７によって目違い防止板１０ａに接続され、ドライアイスペレットを混合するドライアイス供給管１８から供給されたドライアイスと一緒に枝管１９によって目違い防止板の櫛歯形状部分に分岐されて幅方向全体に供給され、その後ノズル孔２０から接合面に噴射される。なお、図４では、不活性ガスおよびドライアイスを一方の目違い防止板１０ａから供給しているが、他方の目違い防止板１０ｂから供給してもよいし、１０ａ、１０ｂ双方の目違い防止板からそれぞれ供給してもよく、目違い防止板の上下いずれからでもよい。
【００２１】
次に本発明の設備を用いた接合方法について説明する。本発明の最大のポイントはクロップ切断後に接合面に形成された酸化物をドライアイスブラストで除去することにある。ドライアイス以外に高圧水等も考えられるが、高圧水では誘導加熱装置等の電気機器の防水処理が必要となる上、蒸発した水蒸気によって雰囲気の酸素濃度が増加する。一方、ドライアイスを用いた場合、接合界面に噴射されたドライアイスはすぐに昇華し、二酸化炭素ガスとなる為、前述の防水対応や雰囲気中の酸素濃度増加を気にする必要が無い。
【００２２】
また実際の接合においては不活性ガスによるパージと併用して使用する。ドライアイスブラストで酸化物を除去した場合、このとき除去された時点で接合面近傍の酸素濃度が高いままだと、再度接合面に酸化物が形成される為、ドライアイスブラストの効果が小さくなる。そこで本発明では、まず先行シートバーの後端と後行シートバーの先端を突き合せた状態で不活性ガスパージによって接合面近傍の酸素濃度を低減させる。ついでドライアイスブラストによって、クロップ切断から接合装置までの搬送時間内で接合面に形成された酸化物（スケール）を除去する。このとき接合面近傍の雰囲気は不活性ガスパージによって酸素濃度が著しく低減されている為、その後の加熱、押圧工程でわずかしか再酸化されることはなく、接合面に酸化物が残留しにくくて良好な接合強度を得ることが可能となる。また接合前の接合面に酸化物が無い状態も作れる為、従来のような接合面を鋼の融点以上に加熱して酸化物の排出を促進させる必要もなくなって、連続的にエンドレス圧延を行う場合の課題であるノロの堆積も問題とはならない。
【００２３】
このときドライアイスを加速するキャリアガスとしては、窒素やアルゴン等の不活性ガスが好ましいが、不活性ガスパージの流量を大きくとって接合面近傍の酸素濃度を２．０ｖｏｌ％以下程度までさげれば、空気等も併用することができる。また今回は不活性ガスパージの配管ならびに、ドライアイスブラストの配管を目違い防止板の櫛歯形状部分に配設する例で説明したが、配管は磁性材に配設されても問題無い。
【００２４】
また、本発明では、酸化物の除去の精度をより高めるためにも、ドライアイスブラストは、３ｍｍ角以上のペレットを用い、噴射圧力１ＭＰａ以上で、１．０ｓｅｃ以上噴射することが好ましい。また、不活性ガスによるパージは、不活性ガス噴射後１．０ｓｅｃ以内に接合面近傍の酸素濃度を２．０％以下とするように活量を制御することが好ましい。
【００２５】
このようにして酸化物を除去した後、誘導加熱装置による加熱、押圧装置によるアップセットを行い、シートバーを接合する。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の効果について、実施例をもとに説明する。粗圧延後の寸法が板幅１１００〜１２００ｍｍ、厚み３０ｍｍからなる高張力鋼（１．５％Ｓｉ−２．７％Ｍｎ）の鋼片を図１に示した連続熱間圧延ラインで連続圧延を実施した。このとき接合装置４内で先行シートバーと後行シートバーの接合面を５ｍｍの間隔を隔てて対向配置した後、誘導加熱装置によって接合面を加熱した。加熱条件は投入電力１０００ｋＷ、周波数１０００Ｈｚは一定とし、加熱時間を変えることで接合面の温度を変更した。接合された鋼片は切削装置５でノロを除去した後に、仕上げ圧延機において板厚２．０ｍｍまで熱間圧延を実施した。上記の基本条件のもと、加熱前に、目違い防止板に配設されたガスパージ装置とドライアイスブラスト装置の使用条件を変更してガスパージおよびドライアイスブラストを実施し、１〜１０本の連続圧延を行った。このとき、仕上げ圧延後の接合部外観を表面検査計でモニタリングし、接合部に割れ等の欠陥が生じていた場合には連続圧延を中止した。
【００２７】
表１にそれぞれの条件に対する連続圧延が可能だった本数を示す。条件Ａは従来技術に相当するもので、接合時の加熱時間を４．５ｓｅｃとし接合面の温度を鋼の融点以下とし、かつガスパージ（窒素パージ）によって接合装置内で誘導加熱中の接合面近傍の酸素濃度は０．１％以下としている。この条件では１本目の圧延から接合部に割れが検出され、安定的な連続圧延は困難であった。これはクロップ切断から接合装置へ搬送までの時間で接合面に形成された酸化物が残存した為と考えられる。
【００２８】
条件Ｂも従来例に相当するもので、接合時の加熱時間を６．０ｓｅｃとし、接合面の温度を鋼の融点以上まで加熱し、接合面を溶融させ接合界面に形成された酸化物の排出性を向上させた条件である。またこのとき、条件Ａと同じガスパージ機構も合わせて使用したが、パージガスはアルゴンとした。この条件では、１、２本目の圧延は問題無く実施できたが、３本目の圧延時に接合部で割れが検出された。３本目終了後の接合装置内を観察すると大量のノロが飛散しており、複数本の連続圧延によって堆積したノロが接合界面に挟まれたことで割れが発生したと考えられる。
【００２９】
条件Ｃは本発明例に相当するものである。接合装置内でクランプ後にガスパージ（アルゴンパージ）機構を使用し、接合面近傍の酸素濃度を０．１％以下とした後、ドライアイスブラストを接合面に噴射した。ドライアイスブラストの噴射条件は研掃材として３ｍｍ×８ｍｍのドライアイスペレットを用い、直径１０ｍｍのノズル孔からコンプレッサー圧力１ＭＰａの条件で２．０ｓｅｃ噴射した。その後、誘導加熱装置で５．０ｓｅｃの加熱を行った。条件Ａと比較して加熱時間がわずかに長くなっているが、これはドライアイスブラストによる温度低下を補償する為であり、接合面の温度は鋼の融点以下となる条件である。この条件では１０本の連続圧延を実施しても、接合部での割れ等は検出されず、安定的に連続熱間圧延を行うことができ、本発明の有効性が確認できた。
【００３０】
条件Ｄは比較例であり、ドライアイスブラストのみを用い、不活性ガスパージ機構を使用しなかった場合である。加熱時間は５．０ｓｅｃであり、ドライアイスブラストによる温度低下を補償しているが、接合面の温度は融点以下である。この条件ではドライアイスブラスト後の接合面の再酸化によって、接合面の強度が低下し、３本の連続圧延本数であった。
【００３１】
【表１】
2018149549.tif 000003
【符号の説明】
【００３２】
１ａ  後行シートバー
１ｂ  先行シートバー
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
７ａ、７ｂ  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  磁性材
１２  絶縁材
１３  ノズル孔（不活性ガス用）
１４  不活性ガス供給配管（主管）
１５  不活性ガス供給配管（枝管）
１６  コンプレッサー
１７  ドライアイスキャリアガス供給配管（主管）
１８  ドライアイス供給管
１９  ドライアイスキャリアガス供給配管（枝管）
２０  ノズル孔（ドライアイス用）
３０  凸部
３１  凹部
【図１】
2018149549.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018149549.tif 000007