(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの圧延鋼材の端部を接合して連続化熱間圧延を行うに際し、高温の圧延鋼材を脱スケールした後、重ね合わせて圧接を行う方法であって、圧延鋼材を上下の圧接用金型の間に設置するとき、把持装置の金具で圧延鋼材を把持するとともに、圧延鋼材に曲げ変形を与え、圧接用金型に当接させ、圧延鋼材端部の曲がりを矯正することを特徴とする熱間圧接方法。
【請求項２】
２つの圧延鋼材の端部をそれぞれ把持する把持装置、脱スケールするための回転切削装置および圧接するためのプレス装置を備える熱間圧接装置であって、上記の把持装置は、上金具の幅（圧延方向の長さ）と下金具との幅に差を設けた装置であり、後行鋼材を把持する把持装置の下金具上面の高さを圧接プレスの下金型上面の高さよりも高い位置に設け、かつ先行鋼材を把持する把持装置の上金具下面までの高さを圧接プレスの上金型下面までの高さよりも低い位置に設けたことを特徴とする連続化熱間圧延設備における熱間圧接装置。
【請求項３】
２つの圧延鋼材の端部をそれぞれ把持する把持装置、脱スケールするための回転切削装置および圧接するためのプレス装置を備える熱間圧接装置であって、上記の把持装置は、上下金具の対向する面の幅方向に凸部または凹部が形成された金具を備え、後行鋼材を把持する把持装置の下金具上面の高さを圧接プレスの下金型上面の高さよりも高い位置に設け、かつ先行鋼材を把持する把持装置の上金具下面までの高さを圧接プレスの上金型下面までの高さよりも低い位置に設けたことを特徴とする連続化熱間圧延設備における熱間圧接装置。
【請求項４】
２つの圧延鋼材の端部をそれぞれ把持する把持装置、脱スケールするための回転切削装置および圧接するためのプレス装置を備える熱間圧接装置であって、上記の把持装置は、上下金具の対向する部分がロールであり、それぞれのロール軸を含む垂直面を離間させて設けた装置であり、後行鋼材を把持する把持装置の下金具上面の高さを圧接プレスの下金型上面の高さよりも高い位置に設け、かつ先行鋼材を把持する把持装置の上金具下面までの高さを圧接プレスの上金型下面までの高さよりも低い位置に設けたことを特徴とする連続化熱間圧延設備における熱間圧接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粗圧延された鋼材を接合した後、仕上げ圧延する連続化熱間圧延を行うための熱間圧接方法と熱間圧接装置に関し、特に圧延鋼材の端部を脱スケールするために切削と接合を行うための把持に特徴のある上記方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼製造工場では、省エネルギー、製品歩留りの向上、生産性の向上等を目的として、製造工程の連続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板（ホットコイル）を製造する熱間圧延工程の連続化は重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
近年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済みの鋼材（以下、先行鋼材という）と、後続する粗圧延済みの鋼材（以下、後行鋼材という）とを接合し、熱間仕上圧延を連続的に行う方法が提案されている。
【０００４】
たとえば、熱延鋼板の重ね合わせ部を還元炎雰囲気の下で加熱し、スケールを還元して熱延鋼板の全幅を厚さ方向に圧接する方法（特開平6-312277号公報、参照）。また、厚いスケールが生成している鋼板、あるいは還元されにくい組成のスケールが生成している鋼板の場合には、回転切削工具などによって機械的に脱スケールして圧接する方法（特開平6-335785号公報、同8-19804号公報、同9-57302号公報、参照）などがある。
【０００５】
図１は、熱間圧接装置を配置した熱間連続圧延設備の概要を示す図である。
【０００６】
鋳片のスラブ9は、粗圧延機1によって圧延され圧延鋼材Sとなり、一旦中間コイラー2においてコイルに巻き取られる。そして仕上げ圧延機群6に送られる前に巻き戻され、レベラー3によってコイルの巻き癖が矯正され、クロップシャー4で端部の不良部分が切断される。その後、走行する熱間圧接装置5において先行鋼材S1の後端部と後行鋼材S2の先端部とを圧接した後、仕上げ圧延機群6によって仕上げ圧延が行われ、ダウンコイラー8に巻き取られる。そして高速シャー7で切断され、熱延鋼板コイルとなる。
【０００７】
図２は、回転切削工具を用いた熱間圧接装置を示す縦断面図である。
【０００８】
熱間接合は、次のような工程で実施される。まず、先行鋼材S1の後端部が所定位置（圧接プレス10の位置）にきたとき把持装置11で鋼材を固定し、架台12に設けられたテーブルローラ13を昇降用シリンダー14によって上昇させ、円筒状回転切削工具15によって切削できる位置まで押し上げる。次に、後行鋼材S2を前進させてその先端が下金型16の位置（先行鋼材の後端に重なり合う位置）にきたとき、後行鋼材を把持装置11で固定する。その後、バーナー17を燃焼させて先行鋼材S1および後行鋼材S2の端部のまわりを還元炎雰囲気として円筒状回転切削工具15を矢印で示す方向に移動させ、それぞれの鋼材の端部を切削する。切削が終わると、回転切削工具を退避させ、先行鋼材の架台12を圧接プレス10と同時に下降させて圧接する。この熱間圧接装置5は、走行ローラ18によって圧延方向に走行する。
【０００９】
熱間接合は、鋼板の接合部の形状によって重ね合わせて行う方法と、突き合わせて行う方法とがある。
【００１０】
図３は、接合の態様を示す図であり、(a)〜(c)は鋼板を重ね合わせてその厚さ方向に押圧して接合する図、(d)は鋼板を突き合わせてその長手方向に押圧して接合する図である。
【００１１】
重ね合わせて行う方法は、図3(a) に示すように接合部を斜めに切削したもの、同図(b) のように階段状に切削したもの、同図(c) のように溝状の切欠をつけたものなどがある。いずれも把持装置11で鋼板S1,S2 を把持し、切削面19,20 を重ね合わせ、圧接プレス10で鋼材の厚さ方向に圧下する。圧下と同時に、いずれかの把持装置（この場合には先行鋼材把持装置11）を圧下量に応じて移動させるか、または把持装置を開放する。なお、切削および接合の際には、バーナー17から還元炎を吹き付け、酸化を防止する。
【００１２】
突き合わせて行う方法は、図3(d) に示すように切削または切断後、鋼材S1,S2を把持装置11で把持し、切削部または切断面19,20 を同一平面に突き合わせ、さらに把持装置を鋼板の長手方向に押圧移動して接合する。また、切削および接合の際には、バーナー17から還元炎を吹き付け、酸化を防止する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、これらの熱間接合方法によって得られた接合部の接合強度が低い場合は、圧延時に破断して連続化圧延ができなくなるばかりでなく、圧延設備などに損傷を与えることもある。
【００１４】
本発明の目的は、連続化熱間圧延を安定して行うため、圧延鋼材の熱間圧接を安定に行う方法と装置とを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、熱間接合が不十分なものは、圧延鋼材が圧接プレスの金型にうまく当接していない場合であること。これは、圧延鋼材はシャー切断によって端部に曲がりが生じており、これを矯正するには把持部で曲げてやればよいことを知見し、本発明を完成した。
【００１６】
本発明の要旨は、下記（１）に示す圧延鋼材の把持に特徴のある熱間圧接方法と図５ないし図８に示す（２）の熱間圧接設備にある。
【００１７】
（１）２つの圧延鋼材の端部を接合して連続化熱間圧延を行うに際し、高温の圧延鋼材を脱スケールした後、重ね合わせて圧接を行う方法であって、圧延鋼材を上下の圧接用金型の間に設置するとき、把持装置の金具で圧延鋼材を把持するとともに、圧延鋼材に曲げ変形を与え、圧接用金型に当接させ、圧延鋼材端部の曲がりを矯正する熱間圧接方法。
【００１８】
（２）２つの圧延鋼材の端部をそれぞれ把持する把持装置、脱スケールするための回転切削装置および圧接するためのプレス装置を備える熱間圧接装置であって、後行鋼材を把持する把持装置の下金具上面の高さを圧接プレスの下金型上面の高さよりも高い位置に設け、かつ先行鋼材を把持する把持装置の上金具下面までの高さを圧接プレスの上金型下面までの高さよりも低い位置に設けた連続化熱間圧延設備における熱間圧接装置。
【００１９】
上記の把持装置は、上金具21-1の幅（圧延方向の長さ）と下金具22-1との幅に差を設けた装置（図５、参照）、上下金具の対向する面の幅方向に凸部または凹部が形成された金具を備えた装置（図６、参照）、または上下金具の対向する部分がロールであり、それぞれのロール軸を含む垂直面を離間させて設けた装置（図７または図８、参照）とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に示したように、粗圧延スラブは、接合の前にシャーによって切断される。この切断部には、だれや変形が生じており、脱スケールのための切削を行うと、先行鋼材と後行鋼材との取り代が異なるという現象が生じる。
【００２１】
図４は、端部が曲がった圧延鋼材を回転切削工具で切削した状態を示す模式図である。圧延鋼材S1,S2の端部は、回転切削工具15の切削力によって圧接プレス10の上金型16-1および下金型16に沿って少しは矯正されるが、切削面19と切削面20とでその長さが異なる。
【００２２】
本発明は、端部が曲がった圧延鋼材を把持装置の位置で屈曲させ、圧接プレス10の上金型16-1および下金型16に当接させ、矯正するものである。
【００２３】
図５は、上金具の幅（圧延方向の長さ）と下金具との幅に差を設けた把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。
【００２４】
先行鋼材側の把持装置11は、下金具22-1の幅B1が上金具21-1の幅Bよりも大きく、また上金具の下面23が圧接プレス上金型16-1の下面23-1の位置よりもｈだけ低い位置に設けられている。後行鋼材側の把持装置11-1は、上金具21-2の幅B1が下金具22-2の幅Bよりも大きく、また下金具の上面24が圧接プレス下金型16の上面24-1の位置よりもｈだけ高い位置に設けられている。
【００２５】
上記の形状の金具で圧延鋼材を把持すると、圧延鋼材は幅の小さい金具の位置で図５に破線で示すように屈曲する。しかし、圧接プレスの金型に拘束されるので実線のように矯正される。
【００２６】
図６は、上金具と下金具との対向面を凹部形状、凸部形状とする把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。この場合も圧延鋼材は、把持部で屈曲されるので、圧接プレスの金型に拘束されて矯正される。
【００２７】
図７は、上金具と下金具とにピンチロールを設けた把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。先行鋼材側の把持装置は、下金具のロール軸を含む垂直面が上金具のそれよりもｄだけ圧接プレス側に離間させて設けられている。また、後行鋼材側の把持装置は、上金具のロール軸を含む垂直面が下金具のそれよりもｄだけ圧接プレス側に離間させて設けられている。この場合も圧延鋼材は、把持部で屈曲されるので、圧接プレスの金型に拘束されて矯正される。
【００２８】
図８は、上金具と下金具とにピンチロールを設けた把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。先行鋼材側の把持装置は、下金具に２つのピンチロールが平行に設けられている。また、後行鋼材側の把持装置は、上金具に２つのピンチロールが平行に設けられている。この場合も圧延鋼材は、把持部で屈曲されるので、圧接プレスの金型に拘束されて矯正される。
【００２９】
図９は、圧延鋼材の位置を検知してその移動を制御する装置の概念図である。位置検出器25は、先行鋼材の後端部が圧接プレス10の上金型16-1の最適位置にきたことを駆動制御装置に入力する。駆動制御装置は、前記入力によって油圧ユニットを駆動して把持装置11で先行鋼材を把持する。また、位置検出器25-1は、後行鋼材の先端部が圧接プレス10の下金型16の最適位置にきたとき、油圧ユニットを駆動して把持装置11-1で後行鋼材を把持する。上下の金型の間に圧延鋼材が配置されたことをカメラ26によって確認し、脱スケールのための切削および圧接のための指令を駆動制御装置から出力する。
【００３０】
【実施例】
厚さ30mm、幅300mm、長さ1000mmの鋼板（Ｃ：0.4重量％、Si：0.015重量％、Mn：0.26重量％）を用意し、図２に示す熱間圧接装置を配置した図１に示す小型の圧延設備により連続化圧延試験を行った。
【００３１】
脱スケールには、刃先の最大外径を300mm、長さ320mmとした円筒状回転工具を用いた。切削条件は、回転速度1500rpm、移動速度を6000mm／分、鋼板の温度を1050℃、鋼板先端部の切削幅を30mm、還元炎点火１秒後に切削を開始し、直火還元炎雰囲気で切削した。
【００３２】
直火還元炎雰囲気は、ノズル内混合方式のバーナーを使用し、リング状のスリットノズルから混合気体を噴射して還元炎を形成させた。バーナーは、板幅方向に複数個並べて配置した。燃料は、バーナー１本当たり６ Nm3/hrのＬＰＧガスを酸素富化率60％、空気比（ｍ）0.6とした。
【００３３】
（実施例１）
上記の熱間圧接装置に図５に示す把持装置を配置した。先行鋼材側の下金具は幅B1を130mm、長さを320mm、上金具は幅Bを100mm、長さを320mmとした。また、後行鋼材側の上金具は幅B1を130mm、長さを320mm、下金具は幅Bを100mm、長さを320mmとした。さらに、金具の高さ位置関係を示すｈは、いずれも30mmとした。
【００３４】
前記の条件で脱スケール（切削）を行った後、回転切削工具を退避させた１秒後に圧接を開始した。圧接は、重ね合わせ代25mmとし、圧接には能力300トンのプレスを用い、板厚が30mmになるまで押圧して行った。還元炎の噴射は、圧接が終了するまでつづけ、圧接が終わると酸化炎に切り換えた。
【００３５】
上記の圧接を行った後、鋼板の温度が1000℃になったとき３台の仕上げ圧延機によりそれぞれ40％、35％、30％の圧下率と、約5.0 kgf/mm2の張力をかけて圧延を行い、板厚8.2mmのコイルを製造することができた。仕上げ圧延機での圧延張力が５kgf/mm2であっても圧延材は破断することなく正常に圧延ができた。
【００３６】
（実施例２）
上記の熱間圧接装置に図６に示す把持装置を配置した。先行鋼材側の下金具は凹形状とし、支持部の幅Bを100mm、傾斜部の角度を５°、長さを320mm、上金具は凸形状とし、幅Bを100mm、先端部の傾斜部の角度を５°、長さを320mmとした。また、後行鋼材側の上金具は凹形状とし、支持部の幅Bを100mm、傾斜部の角度を５°、長さを320mm、下金具は凸形状とし、幅Bを100mm、先端部の傾斜部の角度を５°、長さを320mmとした。さらに、金具の高さ位置関係を示すｈは、いずれも30mmとした。
【００３７】
実施例１と同様に圧接および連続化圧延を行った結果、圧延材は破断することなく正常に圧延ができた。
【００３８】
（実施例３）
上記の熱間圧接装置に図７に示す金具をピンチロールとした把持装置を配置した。先行鋼材側の下金具のピンチロールは、直径100mmとし、その軸を含む垂直面を上金具のそれよりも10mm圧接プレス側にずらせて設けた。また、金具の高さ位置関係を示すｈは、いずれも30mmとした。
【００３９】
実施例１と同様に圧接および連続化圧延を行った結果、圧延材は破断することなく正常に圧延ができた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の把持方法によれば、シャー切断などで端部に曲げ変形のある圧延鋼材であっても、圧接プレスの間に矯正されて設置されるので、脱スケールのための切削および圧接が安定して行われる。これにより、連続化熱間圧延を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱間圧接装置を配置した熱間連続圧延設備の概要を示す図である。
【図２】回転工具を用いた熱間圧接装置を示す縦断面図である。
【図３】接合の態様を示す図であり、(a)〜(c)は鋼板を重ね合わせてその厚さ方向に押圧して接合する図、(d)は鋼板を突き合わせてその長手方向に押圧して接合する図である。
【図４】端部が曲がった圧延鋼材を回転切削工具で切削した状態を示す模式図である。
【図５】上金具の幅（圧延方向の長さ）と下金具との幅に差を設けた把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。
【図６】上金具と下金具との対向面を凹部形状、凸部形状とする把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。
【図７】上金具と下金具とにピンチロールを設けた把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。
【図８】上金具と下金具とにピンチロールを設けた把持装置を使用した場合の圧延鋼材が矯正される状況を説明するための模式図である。
【図９】圧延鋼材の位置を検知してその移動を制御する装置の概念図である。
【符号の説明】
１．粗圧延機    ２．中間コイラー    ３．レベラー
４．クロップシャー    ５．熱間圧接装置
６．仕上げ圧延機    ７．高速シャー
８．ダウンコイラー    ９．スラブ    10．圧接プレス
11．把持装置    12．架台    13．テーブルローラ
14．昇降用シリンダー    15．円筒状回転切削工具
16．下金型    16-1．上金型    17．バーナー
18．走行ローラ    19,20．接合部    21．上金具
22．下金具    23．上金具の下面    24．下金具の上面
25．位置検出器    26．カメラ
【図１】
0004352188.tif 000002
【図２】
0004352188.tif 000003
【図３】
0004352188.tif 000004
【図４】
0004352188.tif 000005
【図５】
0004352188.tif 000006
【図６】
0004352188.tif 000007
【図７】
0004352188.tif 000008
【図８】
0004352188.tif 000009
【図９】
0004352188.tif 000010