(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行する圧延材の後端及び後続する圧延材の先端を切断する切断装置と、該切断装置の下流に設けられ先行する圧延材の後端部と後続する圧延材の先端部を重ね合わせ圧接する圧延材接合装置とからなり、
前記切断装置は先行圧延材後端部、後続圧延材先端部の少なくとも何れかを凹状円弧の形状に切断し、
前記圧延材接合装置は先行圧延材後端部と後続圧延材先端部を板幅の両端から中央にゆくに従い重ね合わせ代が少なくなるようにして圧延材の全幅に亘って圧接することを特徴とする圧接接合設備。
【請求項２】
前記切断装置は、外周に刃を有し互いに噛み合う１対の回転ドラムよりなり、各回転ドラムにはほぼ１８０度離れて刃が配置され各刃は両端を結んだ線が回転ドラムの回転軸に平行でかつ円弧状となっており、各回転ドラム上の２つの刃は回転軸に対して対称となっていることを特徴とする請求項１記載の圧接接合設備。
【請求項３】
前記圧延材接合装置は、圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置とを備え、前記圧接装置は、先行圧延材後端部と後続圧延材先端部を板幅の両端から中央にゆくに従い重ね合わせ代が少なくなるようにして圧接することを特徴とする請求項１記載の圧接接合設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱間圧延設備において、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを切断した後圧接接合する設備に係わり、特に圧接接合する圧延材の重ね合わせ面積を少なくした圧接接合設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備では加熱炉から供給されるスラブを粗圧延機及び仕上圧延機で圧延し、所望の板厚のストリップ材を得ている。しかしかかる方法ではスラブ単位ごとに圧延作業が行われることになるので、連続して圧延作業を行うことが要望されていた。またこのようにスラブ単位で圧延する場合、圧延材の端部（前端部と後端部）に欠陥を生じ易く圧延材の歩留まりを低下させ、かつ噛込みや尻抜け等のため圧延速度を高速化しにくい問題点があった。このため粗圧延機で圧延された圧延材の後端と次の圧延材の前端とを接合して仕上圧延機に供給する接合装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
圧接接合する場合、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを重ね合わせて圧縮するが、従来は図７に示すように直線に切断した端部どうしを重ね合わせていた。重ね代として圧延材の板幅の端部では板厚に応じて３０〜６０ｍｍは必要となるが、中央部では少なくてよい。また、圧縮する際使用するプレスの能力は重ね合わせ面積によってきまる。このため重ね合わせ面積を少なくし、圧縮するプレスの能力を少なくするように重ね合わせることが要望されていた。
【０００４】
また、特開昭６２−２５２６０３号の「板接合方法」には接合すべき板の端部相互間に、継手を打ち込んで接合する技術が示されているが、圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保するには多数の継手を短時間で打ち込む必要があり、自動化（機械化）が困難であり、かつ継手部を均一に圧延できない問題点があった。また、特開昭６３−９３４０８号の「バー接合設備」には、圧延材にループを形成して、後端と先端を圧接する技術が示されているが、比較的厚いバー材をループに形成するため、バー材に曲げ癖が付きやすくかつ十分な接合時間を確保できず、また後端と先端を圧接しても圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保できない問題点があった。更に、特公平５−１３９号の「帯板の走間溶接装置」には、圧延材とともに走行しながら後端と先端を溶接接合する装置が示されているが、幅広の圧延材を溶接するには時間がかかるため設備全体が長くなりやすく、かつ接合部に凸凹が生じやすく、接合部を均一に圧延することが困難であると言う問題点があった。また、上記の接合装置を既存のラインに追加する場合、既存ラインの改造が大掛かりとなり、生産休止時間も長くなるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上述の要望および問題点に鑑みてなされたもので、圧延材を圧接接合する際の重ね合わせ面積を少なくする装置を備えた圧接接合設備を提供することを目的とする。さらに、先行する圧延材の後端と後続する圧延材の先端とを圧延材とともに走行しながら接合することができ、短時間に圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度で接合することができ、接合部の凸凹が少なく接合部をほぼ均一に加工できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、先行する圧延材の後端及び後続する圧延材の先端を切断する切断装置と、該切断装置の下流に設けられ先行する圧延材の後端部と後続する圧延材の先端部を重ね合わせ圧接する圧延材接合装置とからなり、前記切断装置は先行圧延材後端部、後続圧延材先端部の少なくとも何れかを凹状円弧の形状に切断し、前記圧延材接合装置は先行圧延材後端部と後続圧延材先端部を板幅の両端から中央にゆくに従い重ね合わせ代が少なくなるようにして圧延材の全幅に亘って圧接するようにする。
【０００７】
また、前記切断装置は、外周に刃を有し互いに噛み合う１対の回転ドラムよりなり、各回転ドラムにはほぼ１８０度離れて刃が配置され各刃は両端を結んだ線が回転ドラムの回転軸に平行でかつ円弧状となっており、各回転ドラム上の２つの刃は回転軸に対して対称としている。
【０００８】
また、前記圧延材接合装置は、圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後続する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後続圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置とを備え、
前記圧接装置は、先行圧延材後端部と後続圧延材先端部を板幅の両端から中央にゆくに従い重ね合わせ代が少なくなるようにしている。
【０００９】
【作用】
上記構成により、先行圧延材後端部、後続圧延材先端部の少なくても一方は凹状円弧の形状となるので圧延材接合装置で両者を重ね合わせた場合、板幅の両端から中央にゆくに従い重ね合わせ代は少なくなる。圧延材の端部がともに直線となっている従来のものに比べ重ね合わせ面積は減り、これに応じて圧縮に使用する圧縮装置の能力を減少させることができる。先行圧延材後端部、後続圧延材先端部の両方を凹状円弧の形状とすれば、重ね合わせ面積はさらに減り、これに応じて圧縮に使用する圧縮装置の能力をさらに減少させることができる。
【００１０】
切断装置の刃は円弧状になっており、先行圧延材後端部、または後続圧延材先端部に応じてその回転方向を考慮すれば、切断した端部の形状は凹状の円弧となる。先行圧延材後端部を凹状の円弧に切断した後、同じ回転方向で後続圧延材先端部を切断すると、同様に凹状の円弧となる。これは２つの刃が回転軸に対して対称に配置されているためである。
【００１１】
圧延材接合装置は、後端クランプ装置と先端クランプ装置により、先行圧延材と後続圧延材を挟持したままで台車が圧延方向に走行するので、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給できる。また、加工装置により接合面を切削加工し圧延装置により圧縮するが、これにより切削加工と圧接を連続して行えるので短時間に圧接でき高速圧接が可能となる。この際還元保持装置により加工面を還元状態にして圧接するので十分な接合強度が得られる。また、圧接装置は先行圧延材と後続圧延材の加工面を重ね合わせてほぼ同一厚さまで圧縮するのでほぼ均一な接合部が得られる。また、圧延の際先行圧延材後端部と後続圧延材先端部を板幅の両端から中央にゆくに従い重ね合わせ長さが少なくなるようにしているので、重ね合わせ面積が少なくなり圧縮力を少なくすることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお各図において同一の符号は同一の意味を表す。
図１は熱間圧延設備における本実施例の配置を示す図である。加熱炉５から送出されたスラブは粗圧延機列Ｒで圧延され、この圧延材１は本実施例の切断装置６で先端部、及び後端部を凹状円弧状に切断される。本実施例の圧延材接合装置１０は走行しながら先行する圧延材１ａの後端部と、後続する圧延材１ｂの先端部を重ね合わせ圧縮して圧接接合する。接合された圧延材１は仕上圧延機列Ｆで仕上圧延され所望の板厚となりダウンコイラＤＣに巻き取られる。なおダウンコイラＤＣに巻き取られる圧延材１の量は一定であるので、その量に対応する圧延材１の切断位置では圧延材接合装置１０は接合を行わない。
【００１３】
図２は切断装置６の構成を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は回転ドラムの展開図である。切断装置６は圧延材１を挟んで配置される１対の回転ドラム６ａと、回転ドラム６ａの表面にほぼ１８０度離れ両端を結ぶ線が回転軸７に平行で、回転軸７に対して対称となるように配置されている円弧状の刃６ｂ、６ｃとを備えている。回転ドラム６ａには逃げ面６ｄが設けられ、圧延材１を通過できるようになっている。
【００１４】
図３は切断装置６によって先行圧延材１ａの後端を切断する説明図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は圧延材１の平面図である。先行圧延材１ａの後端が回転ドラム６ａから出てゆく際に回転し、（Ｂ）の破線で示すように凹状円弧形に端部を切断する。直線の矢印は圧延材１の走行方向を示す。
【００１５】
図４は切断装置６によって後続圧延材１ｂの先端を切断する説明図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は圧延材１の平面図である。後続圧延材１ｂの先端が回転ドラム６ａに入ってくる際に回転し、（Ｂ）の破線で示すように凹状円弧形に端部を切断する。直線の矢印は圧延材１の走行方向を示す。
【００１６】
図５は圧延材接合装置の構成を示す側面図である。図５において、圧延材接合装置１０は、圧延方向に走行する台車１２と、台車１２上に取付けられ先行する圧延材１ａの後端部を水平に挟持して上下動可能な後端クランプ装置１４と、台車１２上に取付けられ後続する圧延材１ｂの先端を水平に挟持する先端クランプ装置１６と、先行圧延材１ａの後端部下面と後続圧延材１ｂの先端部上面を切削加工する加工装置１８と、加工面を還元状態に保持する還元保持装置２０と、先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面を重合わせて圧延材１ａ、１ｂとほぼ同じ厚さまで圧縮して接合する圧接装置２２とを備えている。
【００１７】
後端クランプ装置１４は、先行圧延材１ａの後端部を水平に支持する複数のローラ１５ａと、ローラ１５ａとの間に先行圧延材１ａの後端部を挟持し上下動するクランプ１５ｂと、先行圧延材１ａの後端下面を後述するカッター１９ａの上面に接触させる加工高さＨと、先行圧延材１ａの後端部を後続圧延材１ｂの先端部とほぼ同一高さに保持する圧接高さＬとの間を、ローラ１５ａ及びクランプ１５ｂを上下動させるる昇降シリンダ１５ｃとからなる。かかる構成により、ローラ１５ａにより先行圧延材１ａの後端部を水平に支持したまま、クランプ１５ｂにより先行圧延材１ａの後端を挟持できる。また、昇降シリンダ１５ｃによりローラ１５ａ及びクランプ１５ｂを加工高さＨに保持して、単一のカッター１９ａで先行圧延材１ａの後端部下面と後続圧延材１ｂの先端部上面を切削加工することができ、さらに圧接高さＬに保持して先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面を重合わせ、圧接装置２２により圧縮して接合することができる。
【００１８】
先端クランプ装置１６は、後続圧延材１ｂの先端部を水平に支持するローラ１７ａと、ローラ１７ａとの間に後続圧延材１ｂの先端部を挟持するクランプ１７ｂとからなる。この構成により、ローラ１７ａにより後続圧延材１ｂを水平に保持したまま、クランプ１７ｂにより後続圧延材１ｂの先端部を挟持することができる。
【００１９】
加工装置１８は、圧延材１ａ、１ｂの幅方向の軸心を中心に回転する円筒形のカッター１９ａと、カッター１９ａを斜め方向に揺動させる揺動装置１９ｂと、カッター１９ａを圧延方向に前後進させる往復動装置１９ｃとからなる。カッター１９ａは揺動装置１９ｂのアーム先端に取付けられ、図示しない回転駆動装置により回転する。カッター１９ａは揺動装置１９ｂと往復動装置１９ｃにより図５で太い方の線で示す加工位置で先行圧延材１ａの後端部下面と後続圧延材１ｂの先端部上面を切削加工し、加工後細い方の線で示す位置に退避する。
【００２０】
圧接装置２２では、先行圧延材１ａの後端部上面に接する下面を有する上型２３ａと、後続圧延材１ｂの先端部下面に接する上面を有する下型２３ｂと、上型２３ａ及び下型２３ｂを挟持して圧縮するプレス装置２３ｃとからなる。下型２３ｂは台車１２に固定されている。また、上型２３ａはプレス装置２３ｃのラム２３ｅの下面に取付けられ、ラム２３ｅとともに昇降する。かかる構成により、加工装置１８による加工中に、先行圧延材１ａの後端部と後続圧延材１ｂの先端部を、上型２３ａ及び下型２３ｂで支持することができ、かつプレス装置２３ｃによりラム２３ｅを降下させることにより、先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面を重ね合わせ圧縮し、圧延材１ａ、１ｂとほぼ同一の厚さにすることができる。
【００２１】
図６は接合部における先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの重ね合わせの状態を示す図である。（Ａ）は先行圧延材１ａの後端を凹状円弧形にし、後続圧延材１ｂは直線としたものである。（Ｂ）は後続圧延材１ｂの先端を凹状円弧形にし、先端圧延材１ａは直線としたものである。（Ｃ）は先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの端部をともに凹状円弧形にしたものである。矢印方向は圧延材１の走行方向を示す。ｍは板幅端における重ね代で、板厚により３０〜６０ｍｍであり、ｎは板幅中央における重ね代で１０ｍｍ程度である。この程度の重ね代とすることにより母材と同等の接合強度を得ることが出来る。重ね合わせ面積は（Ｃ）の場合が最も少なくなり、これに応じてプレス装置２３ｃの容量も最も少なくてよい。図２〜４で示した切断装置６を用いると（Ｃ）の重ね合わせを実現できる。
【００２２】
還元保持装置２０は、コークス炉ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させて還元炎を生成し、加工面に吹き付けて酸化を防ぐ還元炎バーナ２０ａ、２０ｂよりなり、還元炎バーナ２０ａはローラ１５ａのフレームに、還元炎バーナ２０ｂは固定スタンド２１を介して台車１２に取付けられ、先行圧延材１ａと後続圧延材１ｂの加工面に向けて還元ガスを吹きつけ、切削面を常に還元状態に保持している。図５において台車１２は、複数の車輪１３を有し、圧延方向に延びたレール３上を走行する。圧接時は矢印で示すように図面上で左側に走行する。Ｂは圧延装置の圧延高さであり、複数のローラ４が圧延材１を圧延高さＢで支持し圧延方向に移動させる。レール３はローラ４を跨ぐ位置に配置され、圧接高さＬを圧延高さＢより高くして、レール３より高い位置で台車１２が走行できるようにしている。圧延材１ａ、１ｂを圧延装置の圧延高さＢから先端クランプ装置１６に案内し、かつ後端クランプ装置１４から圧延高さＢに案内する上下に揺動可能な傾斜ガイド２４、２５が設けられている。これにより既存の圧延装置をそのまま稼働させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は先行圧延材の後端と後続圧延材の先端の少なくとも一方を凹状円弧形として重ね合わせることにより、重ね合わせ面積を少なくし、圧接に用いるプレス装置の能力を少なくてすむようにしている。両圧延材の端部を凹状円弧形とすることにより、重ね合わせ面積を少なくし、圧接に用いるプレス装置の能力を少なくすることができる。プレス能力を少なくすることにより、プレス装置及びこの関連装置のコンパクト化が可能となり、設備費の節約ができる。さらに、本発明の圧接接合設備は既存の設備に台車を走行させる設備を設ければよいので、既存設備への影響が少なく、既存ラインを停止することなく、設置が可能となる。また、圧接面の加工と圧縮を連続して行うことによる高速圧接、加工面を還元状態して圧接することによる十分な接合強度、および重ね合わせ面を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮しほぼ均一な厚みとすることによる安定した接合強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱間圧延設備における本発明の実施例と他の装置との関係を示す図である。
【図２】（Ａ）は切断装置の断面図、（Ｂ）は回転ドラムの展開図である。
【図３】（Ａ）は切断装置の断面図、（Ｂ）は先行圧延材後端の切断形状を示す図である。
【図４】（Ａ）は切断装置の断面図、（Ｂ）は後続圧延材後端の切断形状を示す図である。
【図５】圧延材接合装置の断面図である。
【図６】重ね合わせ部の形状を示す図である。
【図７】従来の重ね合わせ部の形状を示す図である。
【符号の説明】
１  圧延材
１ａ  先行圧延材
１ｂ  後続圧延材
３  レール
４  ローラ
５  加熱炉
６  切断装置
６ａ回転ドラム
６ｂ、６ｃ  刃
７  回転軸
１０  圧延材接合装置
１２  台車
１３  車輪
１４  後端クランプ装置
１６  先端クランプ装置
１８  加工装置
２０  還元保持装置
２０ａ、２０ｂ  還元炎バーナ
２１  固定スタンド
２２  圧接装置
２３ａ  上型
２３ｂ  下型
２３ｃ  プレス装置
２３ｅ  ラム
２４、２５  傾斜ガイド
Ｈ  加工高さ
Ｌ  圧接高さ
Ｂ  圧延高さ
Ｒ  粗圧延機列
Ｆ  仕上圧延機列
ＤＣ  ダウンコイラ
【図１】
0003781128.tif 000002
【図２】
0003781128.tif 000003
【図３】
0003781128.tif 000004
【図４】
0003781128.tif 000005
【図５】
0003781128.tif 000006
【図６】
0003781128.tif 000007
【図７】
0003781128.tif 000008