(57)【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、この状態で誘導加熱装置を用いて先行鋼片の尾端及び後行鋼片の先端に板厚方向に貫通する交番磁界を印加して該交番磁界によって生起された誘導電流により先行鋼片及び後行鋼片の各接合面を加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片及び後行鋼片の各接合面同士を突き合わせて押圧接合する接合工程とを備えた連続熱間圧延における鋼片の接合方法において、
前記加熱工程で先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度が鋼片の液相線温度以上になるように加熱してから前記接合工程での押圧を行い、且つ、該接合工程での押圧を誘導加熱装置による交番磁界の印加中又は予め把握された誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間内に行う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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の接合方法としては、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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の連続熱間圧延における鋼片の接合方法においては、大気雰囲気中で接合を行う際に次に示す問題がある。
即ち、鋼中にＣｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等のように鋼の融点（１４００〜１６００°Ｃ）より高い融点の酸化物（Ｃｒ酸化物：融点約２０００°Ｃ）を生成する成分を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する等の問題が生じる。
【０００４】
また、一般鋼（極低炭素鋼、低炭素鋼）の場合には誘導加熱時に接合面に生成される酸化物は融点が１３５０°Ｃ程度の酸化鉄であり、鋼の融点（１４００〜１６００°Ｃ）に比べて低いため接合強度の低下を招くことはないが、Ｃの含有量が０．３ｗｔ％以上であるような高炭素鋼の場合には鋼の融点が下がるので酸化物の融点が鋼の融点より高くなって上述したステンレス鋼や高張力鋼等と同様の問題が生じる。
【０００５】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、先行鋼片と後行鋼片との接合強度を大幅に向上させることが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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明に係る連続熱間圧延における鋼片の接合方法は、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、この状態で誘導加熱装置を用いて先行鋼片の尾端及び後行鋼片の先端に板厚方向に貫通する交番磁界を印加して該交番磁界によって生起された誘導電流により先行鋼片及び後行鋼片の各接合面を加熱する加熱工程と、加熱された先行鋼片及び後行鋼片の各接合面同士を突き合わせて押圧接合する接合工程とを備えた連続熱間圧延における鋼片の接合方法において、前記加熱工程で先行鋼片及び後行鋼片の各接合面の温度が鋼片の液相線温度以上になるように加熱してから前記接合工程での押圧を行い、且つ、該接合工程での押圧を誘導加熱装置による交番磁界の印加中又は予め把握された誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間内に行うことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上圧延機の第１スタンドまでの設備配列を示す概略図、図２は高周波誘導加熱装置の概略図、図３は交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説明図、図４は接合面温度が鋼の液相線温度未満の場合の接合状態を模式的に示す図、図５は接合面温度が鋼の液相線温度以上で誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間以内にアップセットした場合の接合状態を模式的に示す図、図６は接合面温度が鋼の液相線温度以上で誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間を超えた場合の接合面の状態を模式的に示す図、図７は接合装置の概略断面図、図８は誘導加熱時に接合面に作用する交番磁束、誘導電流及び電磁力を模式的に示す図である。
【０００８】
図１において符号１は粗圧延機から出た板材を巻き取るコイルボックス、２はコイルボックス１から巻き出された先行鋼片Ｓ1 の尾端及び後行鋼片Ｓ2 の先端を切断するクロップシャー、３は先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の切断面（接合面）同士を接合する接合装置、４はレベラー、５ａ〜５ｃはピンチロール、６は脱スケール装置、７は仕上圧延機の第１スタンドである。
【０００９】
接合装置３は、図７に示すように、クロップシャー２によって後端のクロップが切り落とされた先行鋼片Ｓ1 及び先端のクロップが切り落とされた後行鋼片Ｓ2 の各切断端を接合面同士が互いに非接触で対向配置されるように把持する左右のクランプ装置８，９と、該クランプ装置８，９によって把持された先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端を加熱する誘導加熱装置１０と、クランプ装置８をクランプ装置９側に押して誘導加熱装置１０によって加熱された先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端の接合面同士を突き合わせて押圧接合する押圧シリンダ１１と、該押圧接合時に先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 とが上下方向にずれることを防止する目違い防止板２０とを備える。
【００１０】
なお、接合装置３は、ライン方向に沿って所定長さだけ延在するレール１９上を走行可能な台車１７上に設置されており、また、該台車１７の走行可能範囲の鋼片搬送用テーブルローラ１８は昇降式のテーブルローラとなっており、接合装置３の位置に相当する搬送用テーブルローラ１８は台車１７により押し下げられるようになっている。接合装置３をこうのような構成とすることにより、鋼片の搬送を停止させることなく先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 との接合を行うことができる。
【００１１】
誘導加熱装置１０は先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端の板厚方向に交番磁界を貫通させるためのものであり、図２に示すように、先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端の上下に配設された一対の磁極芯１３と、これらの磁極芯１３に上下方向に連続して巻回されたコイル１４と、電源１５とを備える。かかる構成の誘導加熱装置１０を用いて、図３に示すように、先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端の板厚方向に交番磁界を貫通させることにより、各切断端に渦電流が発生して接合面同士が優先的に加熱されるようになっている。なお、この実施の形態では、加熱・接合処理を鋼片の走行と同期させるいわゆるトランスバース方式の接合装置３を採用したが、接合装置３を停止した状態で加熱・接合処理を行う場合には図１に破線で示すルーパ１６を用いることになる。
【００１２】
ここで、この実施の形態では、先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の内の少なくとも一方が鋼の融点より高い融点の酸化物を生成する元素、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等を単独又は合計で０．５ｗｔ％以上含む鋼種である場合に、上述した誘導加熱装置１０によって先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端を加熱する際に、先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各接合面の温度が鋼片の液相線温度以上になるようにし、この状態で押圧シリンダ１１によってクランプ装置８を押して接合面同士を押圧接合するようにしている。
【００１３】
これにより、接合面同士の押圧時に接合界面に生成された鋼の融点より高い融点の酸化物が液相となって融けた鋼と共に排出され、該酸化物による接合強度の低下を回避することができる。
ところで、接合面を液相線温度以上に加熱した後に接合面で融けた鋼が下方へ流れ出すと、接合装置３の破損や、図６に示すように、鋼が融け落ちた後の面に酸化物が再生成されて接合部の強度が低下することが懸念される。
【００１４】
図８に誘導加熱時に接合面に作用する交番磁束、誘導電流及び電磁力を模式的に示す。
誘導加熱装置１０による加熱時には先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各切断端には板厚方向に貫く交番磁束（図８（ａ））が発生し、この交番磁束により生起された誘導電流（図８（ｂ））は板巾方向に流れる。従って、電磁力（ローレンツ力）は、図８（ｃ）に示すように、板の圧延方向へ作用して接合面で液相となった鋼を平行力により保持する。このときの電磁力は重力の数十倍〜数百倍の力であり、これにより、接合面で融けた鋼が下方に流れ出すのを防いでいる。
【００１５】
そこで、この実施の形態では、誘導加熱装置１０  によって先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 の各接合面の温度を鋼片の液相線温度以上に加熱してから接合装置３で接合面同士を押圧接合する際に、該押圧を上記電磁力が作用している間（誘導加熱装置１０による交番磁界の印加中）又は予め把握された誘導加熱装置１０の電源１５を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間内に行うようにしている。
【００１６】
これにより、接合面で融けた鋼が下方に流れ出すことによる接合装置３の破損や接合界面に酸化物等が残存することによる接合部の強度低下を確実に防止することができる。
図４は接合面の温度が鋼の液相線温度未満の場合であり、この条件では、アップセット後に接合部に鋼の融点より高い融点の酸化物（スケール）が固相として残って接合強度を著しく低下させ、仕上圧延機の第４スタンド出側にて接合部が分離した。
【００１７】
これに対し、図５は接合面を鋼の液相線温度以上の温度まで加熱し、且つ、接合装置３による接合面同士を押圧接合を予め把握された誘導加熱装置１０の電源１５を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間内に行った場合であり、この条件では、アップセット後に鋼の融点より高い融点の酸化物（スケール）が液相となった鋼と共に接合面から排出され、仕上圧延機の第７スタンドミルにより所定の板厚まで圧延を施したが、接合部が分離することなく良好な連続圧延を継続できた。なお、誘導加熱装置１０の電源１５を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間は、２０〜４０ｍｍ厚程度のシートバーの場合で１秒であることを確認した。
【００１８】
【実施例】
先行鋼片、後行鋼片としてそれそれ巾１３００ｍｍ、厚み３０ｍｍになるシートバー（１１ｗｔ％Ｃｒ鋼）を図１に示した連続熱間圧延ラインに供した。また、接合装置３内で先行シートバーと後行シートバーの各接合面を５ｍｍの間隙を隔てて対向配置した後、誘導加熱装置１０（鋼片の幅方向の寸法１３００ｍｍ、同長手方向の寸法２４０ｍｍ）によって各接合面を加熱した。このときの加熱条件は投入電力が１０００ｋＷ、周波数１０００Ｈｚで１２．５秒間加熱し、接合面の温度が鋼の液相線温度以上になるようにした。
【００１９】
また、接合面に働く電磁力は、誘導加熱装置１０の電源１５を切った後もコイル１４を流れる電流は瞬時に遮断することなく約０．６秒間働き、また、電磁力が消失してから接合面の溶鋼が流れ出すまでの時間は０．４秒であった。従って、誘導加熱装置１０の電源１５を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間は１秒であり、本実施例では誘導加熱装置１０の電源１５を切ってから０．５秒で押圧シリンダ１１によってクランプ装置８を押圧力２ｋｇ／ｍｍ2 で押して接合面同士の接合を完了させた。
【００２０】
接合完了後、仕上圧延機の７スタンドミルにより板厚２ｍｍまで圧延を施したが、その際に接合部が分離することなく良好な連続圧延を継続することができた。
【００２１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、先行鋼片及び後行鋼片の内の少なくとも一方が鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種である場合の連続熱間圧延における鋼片の接合方法において、先行鋼片と後行鋼片との接合強度を大幅に向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続熱間圧延ラインのコイルボックスから仕上圧延機の第１スタンドまでの設備配列を示す概略図である。
【図２】高周波誘導加熱装置の概略図である。
【図３】交番磁界と誘導電流の流れを説明するための説明図である。
【図４】接合面温度が鋼の液相線温度未満の場合の接合状態を模式的に示す図である。
【図５】接合面温度が鋼の液相線温度以上で誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間以内にアップセットした場合の接合状態を模式的に示す図である。
【図６】接合面温度が鋼の液相線温度以上で誘導加熱装置の電源を切ってから接合面の鋼が融け落ちるまでの時間を超えた場合の接合面の状態を模式的に示す図である。
【図７】接合装置の概略断面図である。
【図８】接合面に作用する交番磁束、誘導電流及び電磁力を模式的に示す図である。
【符号の説明】
Ｓ1 …先行鋼片
Ｓ2 …後行鋼片
３…接合装置
７…仕上圧延機の第１スタンド
１０…誘導加熱装置
【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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