(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片の先行材の後端部・後行材の先端部をそれぞれ上下からクランプし突き合わせ可能な出側クランプ・入側クランプと、該後端部・先端部を加熱可能な加熱装置とを備えた鋼片接合装置において、前記鋼片の先行材・後行材の幅方向両側のインダクタ間に、前記出側・入側両クランプに跨がって配設され、一端を入側クランプに回転可能に軸着され他端には間隔・押力調整手段が取り付けられてなるエプロンを上下に少なくとも一対備え、該上下のエプロンの先行材後端部挟持部はとがり角が鈍角の楔形状をしていることを特徴とする鋼片の接合装置。
【請求項２】
前記間隔・押力調整手段は、油圧シリンダと、該油圧シリンダの油圧を逃がし可能な減圧弁とを備える請求項１記載の接合装置。
【請求項３】
請求項１記載の接合装置を用いて鋼片を接合する方法であって、前記後端部・先端部をそれぞれ前記出側・入側両クランプで上下からクランプしてこれら後端部・先端部の端面を突き合わせるにあたり、前記間隔・押力調整手段の押力を所定値とし、先行材の後端部を前記出側クランプでクランプした後、前記上下のエプロンの間に後行材の先端部を案内し、該先端部を前記入側クランプでクランプし、次いで前記加熱装置により後端部・先端部を加熱して押圧・接合することを特徴とする鋼片の接合方法。
【請求項４】
前記間隔・押力調整手段は、油圧シリンダと、該油圧シリンダの油圧を逃がし可能な減圧弁とを備えるものとし、該減圧弁を所定押力で油圧が逃げるように設定する請求項３記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼片の接合装置および接合方法に関し、詳しくは、鋼片の先行材に後行材を順次つなぎ合わせて連続的に圧延する連続熱間圧延に用いて好適な鋼片の突き合わせ接合装置および接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼片を１本毎に加熱、粗圧延、仕上げ圧延して所望の厚さになる鋼板に仕上げる、いわゆるバッチ式の熱間圧延ラインでは、特に仕上げ圧延工程において、鋼片先端の噛込み不良、鋼片後端の絞り込み、鋼片先端のランナウトテーブル上での走行トラブル、鋼片先後端の寸法不良などの問題があった。
【０００３】
このため、最近では仕上げ圧延機の入側搬送ラインで、先行する鋼片の後端部と後行する鋼片の先端部とを順次接合してから仕上げ圧延に供する連続圧延方法（エンドレス圧延法）が提案され、これに伴い鋼片の接合方法についても種々の方法が開発されている。
その中でも比較的短時間で接合を終了できる方法として、特開昭60-244401 号公報や特開平8-1204号公報に開示の誘導加熱圧接法が知られている。この方法は、誘導加熱により先行鋼片（先行材）の後端部と後行鋼片（後行材）の先端部との接合予定部を急速加熱したのち力を加えて互いに突き合わせる（押圧（アップセット）する）ことによって接合するものである。
【０００４】
ところで、上記の接合方法を含めた従来の連続熱間圧延方式においては、鋼片の加熱・押圧処理に際してその端面同士を確実に合致させる必要があるところ、鋼片の加熱・押圧時にその端部が変形して上下にずれたり、座屈を引き起こす（鋼片の接合部においてはその温度は1300〜1500℃にも達し部分的には溶融しているところもあり、このような部位では接合界面の摩擦係数が低下しており、押圧条件にわずかな不整があっても板が上下にずれたりする）ことがあり、このような場合には充分な強度（接合強度）が確保できないために圧延中にその部分から破断分離することがある。
【０００５】
これに対して、クランプに際し先行材と後行材の端面同士を整合させる技術がいくつか提案され、例えば特開平7-024504号公報に記載されるように、先行材の後端部とこれに続いて搬送される後行材の先端部とに跨がって鋼片を挟持する一対の挟持板を有する水平レベル保持機構を備えたクランプ装置が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のクランプ装置（従来装置）では、先行材をクランプし、次いで継続して搬送されてくる後行材を突き合わせる時に以下に述べるような問題があった。
従来装置の問題点を図５を用いて説明する。従来装置では、先行材１を出側クランプ３でクランプした後に、後行材２を突き合わせる場合、入側クランプ４の待機開度Ｈ0 は板厚ｈの1.5 倍程度にしなければならなかった。
【０００７】
このとき、後行材２の進入状態によっては、例えば図示のように後行材２の先端が下方に傾斜して進入してきたような場合は入側上クランプ４ｂに設けたクランプ突起10ｄにより後行材２にスリキズ（接触疵）５が発生し、また逆に上方に傾斜した場合は入側下クランプ４ａに設けた突起10ｃにより後行材２にスリキズが発生し、あるいは、後行材２の先端が入側上下いずれかのクランプに衝突し、挟持板14（14ａ，14ｂ）のクランプ部に設けた絶縁材11（11ａ，11ｂ）が欠損する（13は欠損で生じた絶縁材破片）という問題があった。なお、図５において、12はクランプ３を昇降させるクランプシリンダであり、端面アップセット用の油圧シリンダは図示を省略した。
【０００８】
本発明の目的は、前記問題を解決し、鋼片の突き合わせ接合の際に発生していた板の上下のズレ、絶縁材の破損等を防止でき安定した連続熱間圧延を行うことができる鋼片の接合装置および接合方法を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討の結果、クランプ装置とは独立に昇降可能な上下で対をなすエプロンの一対以上を入側・出側のクランプに渡って設け、先行材のクランプ後に後行材を先行材に突き合わせる際に、該エプロンを用いて後行材の先端を案内するとともに、前記エプロンの押力を板厚・鋼種に応じて最適なる値に制御してやれば、突き合わせクランプ時の鋼片の上下ズレを小さくできることに想到し、以下の構成になる本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、鋼片の先行材の後端部・後行材の先端部をそれぞれ上下からクランプし突き合わせ可能な出側クランプ・入側クランプと、該後端部・先端部を加熱可能な加熱装置とを備えた鋼片接合装置において、前記鋼片の先行材・後行材の幅方向両側のインダクタ間に、前記出側・入側両クランプに跨がって配設され、一端を入側クランプに回転可能に軸着され他端には間隔・押力調整手段が取り付けられてなるエプロンを上下に少なくとも一対備え、該上下のエプロンの先行材後端部挟持部はとがり角が鈍角の楔形状をしていることを特徴とする鋼片の接合装置である。
【００１１】
前記間隔・押力調整手段は、油圧シリンダと、該油圧シリンダの油圧を逃がし可能な減圧弁とを備えることが好ましい。また、本発明は、前記本発明の接合装置を用いて鋼片を接合する鋼片接合方法であって、前記後端部・先端部をそれぞれ前記出側・入側両クランプで上下からクランプしてこれら後端部・先端部の端面を突き合わせるにあたり、前記間隔・押力調整手段の押力を所定値とし、先行材の後端部を前記出側クランプでクランプした後、前記上下のエプロンの間に後行材の先端部を案内し、該先端部を前記入側クランプでクランプし、次いで前記加熱装置により後端部・先端部を加熱して押圧・接合することを特徴とする鋼片の接合方法である。
【００１２】
前記接合方法において、前記間隔・押力調整手段は、油圧シリンダと、該油圧シリンダの油圧を逃がし可能な減圧弁とを備えるものとし、該減圧弁を所定押力で油圧が逃げるように設定するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の接合装置の一例を示す平面図、図２は図１のＸＸ矢視図である。図１、図２において、１は先行材、２は後行材、３は出側クランプ、４は入側クランプ、６はエプロン、７はエプロン駆動用油圧シリンダ、８はリリーフ付比例減圧弁（減圧弁）、９はインダクタ（加熱装置）、10はクランプ突起、11は絶縁材である。なお、鋼片の端面アップセット用の油圧シリンダは図示を省略した。
【００１４】
図２に例示されるように、本発明の接合装置では、出側クランプ３により挟持された先行材１の後端に後行材２を突き合わせるために、入側クランプ４に渡って上下で対をなすエプロン６（このエプロンの先行材後端部挟持部はとがり角が鈍角の楔形状をしている）を少なくとも一対設置して、鋼片突き合わせ位置における上下エプロンスキマｈ’を板厚ｈと同程度にするようにしたので後行材２を上下ズレなく先行材１に突き合わせることができる。
【００１５】
また、上下のエプロン６（６ａ，６ｂ；なお下がａ）の一端を回転可能に入側クランプ４に軸着し、他端には上下のエプロン６ａ，６ｂのすき間を調整可能な間隔・押力調整手段として、クランプシリンダ12ａ，12ｂとは別の独立したエプロン駆動用油圧シリンダ７と該油圧シリンダ７の油圧を逃がし可能なリリーフ付比例減圧弁（減圧弁）８とを設置したので、後行材２進入時の入側クランプ４の待機開度Ｈ0 を板厚ｈの1.5 倍よりも十分に大きくできるようになり、前述の後行材２とクランプ突起10ｃ，10ｄとの接触疵も防止できるようになる。
【００１６】
なお、油圧シリンダ７ａ，７ｂは図示しない出側クランプ本体フレームに取り付けられている。
さらに、後行材２の進入時の下エプロン６ａの上面のレベルを下クランプ４ａに設置された絶縁材11ａの上面レベルより高くしたため、前述の絶縁材の破損も防止できる。また、同様に上エプロン６ｂの下面のレベルを上クランプ４ｃに設置された絶縁材11ｂより低くしたので、絶縁材11ｂの破損を防止できる。
【００１７】
なお、油圧シリンダ７ａの押力はリリーフ付比例減圧弁８ａで適正なる値に調整されているので、後行材２のクランプ動作で下エプロン６ａは下方に押し下げられ下クランプレベルと等しくなるとともに、鋼片（先行材）の幅方向の反りも防止できる。
このときの、上下エプロン６の押力Ｆu ，Ｆd および下エプロンレベル（後行材２進入時に設定すべき鋼片突き合わせ位置における下エプロン上面の下クランプレベルからの距離）を見極めるため、板厚・機械条件を変えて実験を行い、図３、図４に示すような知見を得た。
【００１８】
図３は板厚に応じた上下エプロン押力の適正範囲の説明図であり、同図より、先行材の幅方向の反りによる目違いと下クランプ絶縁材損傷とを同時に防止するには、エプロンの押力は２〜４ton 程度の範囲で板厚に応じて調整すればよい。
また、図４は板厚に応じた下エプロンレベルの適正範囲の説明図であり、同図より、先行材の幅方向の反りによる目違いと下クランプ絶縁材損傷とを同時に防止するには、下エプロンレベルは４〜８mm程度の範囲で調整すればよい。
【００１９】
このように、本発明によれば、上下エプロンを用いて、後行材先端を段差なく先行材後端に突き当てることができるので、引き続き行われる加熱・押圧処理後の端面ズレを確実に防止できる。
【００２０】
【実施例】
図２において、接合する先行材１，後行材２の鋼片厚みをｈ＝25mm〜40mm、幅700 〜1900mmとし、上下エプロン６の押力を
Ｆd ＝Ｆu ＝0.08ｈ＋0.4     ………(1)
Ｆd ：下エプロン押力   (ton)
Ｆu ：上エプロン押力   (ton)
ｈ  ：板厚             (mm)
となるようにし、先行材１クランプ後の鋼片突き合わせ位置での上下エプロンスキマをｈ’＝1.0 〜1.1 ｈとし、後行材２進入前の入側クランプ４の待機開度をＨ0 ＝ｈ＋50〜70mmとした。例えば鋼片の厚みが30mmの場合について詳細に説明する。
【００２１】
入側および出側の両方について、下側のクランプ３ａ，４ａは上下に移動せず、上側のクランプ３ｂ，４ｂのみクランプシリンダによって上下に移動する。
入側および出側の両方のクランプが所定の待機開度、例えば90mmになっている状態から、出側上クランプ４ｂが下降して、先行材１の後端部を出側クランプ部の端から所定の位置でクランプする。
【００２２】
次いで開いた状態にあるエプロン６の入側端を下降させる。エプロンは、(1) 式から押力2.8tonで鋼片を押さえるように、上シリンダの減圧弁は押力2.8tonで減厚弁から油圧が逃げるように設定され、下シリンダの減圧弁はそれより小さな押力、例えば2.0tonで油圧が逃げるように設定されているので、下エプロンは上エプロンで押し下げられ（下側のエプロンの上面は下クランプの上面レベルに等しくなっている。）、この状態で鋼片の板幅中央を挟圧することとなる。
【００２３】
入側クランプ４の待機開度を90mmと大きくできるので、入側クランプ４に支持されているエプロン６の間隔は入側で大きく、先行材１の後端部を挟持しているところで30mm（鋼片板厚）と小さくなっている。この楔形状（とがり角は鈍角）のエプロン６の間に後行材２の先端部が進入してくる。
したがって、後行材２の先端部に接触疵が発生することなく、また、絶縁材を破損することもなく、確実に後行材２の先端部を先行材１の後端部に突き合わせることができる。
【００２４】
後行材２の先端部の進入に合わせて、入側上クランプ４ｂを下降し、後行材２をクランプする。このクランプを開始するタイミングは、例えば後行材２の先端と先行材１の後端との間隔Ｌx が所定の値になった時点とする。この際、上側のエプロン６ｂの一端が入側上クランプ４ｂに回転可能に軸着され、他端が油圧シリンダ７ｂにより所定の押力で押さえられているので、入側上クランプ４ｂの下降に伴って、後行材２の先端部は所定の力で押さえられ、幅方向の反りが抑制される。
【００２５】
上記要領で先行材・後行材をクランプした後、インダクタ９によって双方の端部を同時に急速に誘導加熱し、図示しないアップセット用の油圧シリンダを用いてアップセットして接合した。
こうして接合された鋼片について、端面のずれの良否、接触疵、絶縁材の損傷について調査した。
【００２６】
その結果、接合成功率を99％確保できるとともに、接触疵、絶縁材の損傷も皆無であった。
なお、図１に示すように、エプロン６は、インダクタ９の走行に支障を来さないようにライン中央に上下一対設置したが、これに限定されるものではなく、エプロンの上下対の数は複数でもよい。
【００２７】
また、本実施例（図１および図２）では、入側クランプ４ａ，４ｂが先行材１と後行材２に跨がるように挟持しているとして説明したが、図６に示すように、入側クランプ４ａ，４ｂが後行材２のみを挟持するようにしても本発明は適用できる。
また、加熱装置は誘導加熱装置（インダクタ９）として説明したが、レーザ溶接装置であってもよい。その場合は、クランプ装置をクランプ４ａ，４ｂが後行材２のみを挟持するようにし、鋼片上方からレーザを照射して接合する。レーザの場合は絶縁材を必要としないが、より高い突き合わせ精度を要するので、とくに本発明が好適である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼片の突合せ接合の際に発生していた板のずれや絶縁材の破損等を確実に防止でき安定した連続熱間圧延を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＸＸ矢視図である。
【図３】板厚に応じた上下エプロン押力の適正範囲の説明図である。
【図４】板厚に応じた下エプロンレベルの適正範囲の説明図である。
【図５】従来装置の問題点を示す側面図である。
【図６】本発明の接合装置の他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
１  先行材
２  後行材
３  出側クランプ
４  入側クランプ
５  スリキズ（接触疵）
６  エプロン
７  エプロン駆動用油圧シリンダ
８  リリーフ付比例減圧弁（減圧弁）
９  インダクタ
10  クランプ突起
11  絶縁材
12  クランプシリンダ
13  絶縁材破片
14  挟持板
【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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