JP3036871B2 - ホットストリップ圧延用バー材接合方法及び装置 - Google Patents

ホットストリップ圧延用バー材接合方法及び装置

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JP3036871B2
JP3036871B2 JP6016591A JP6016591A JP3036871B2 JP 3036871 B2 JP3036871 B2 JP 3036871B2 JP 6016591 A JP6016591 A JP 6016591A JP 6016591 A JP6016591 A JP 6016591A JP 3036871 B2 JP3036871 B2 JP 3036871B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はホットストリップを連続
的に仕上圧延するため、先行するバー材と後行するバー
材を仕上圧延前に接合するホットストリップ圧延用バー
材接合方法及び接合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バー材の接合方法及び接合装置について
は多数の手法が発表されている。その代表的な例は特開
昭60−40601号公報に見られる。この例では、2
つのバー材の先・後端が接合機内に設けられた2つの切
断機で同時に切断され、その直後に2つの切断面がバー
材の突き合わせ装置により押圧され、接合される。
【0003】接合機内に切断機を設けず、接合機前で1
つの切断機でバー材の先・後端を切断する場合には、各
々のバー材を接合機内に通板する際に、バー材の傾きや
バー材の端部の曲りため、接合機内で2つのバー材の切
断面を板幅方向に隙間なく突き合わせるのが困難であ
る。従って、特開昭61−165286号公報、あるい
は特開昭59−141302号公報に開示されているよ
うに、バー材の先・後端面を突き合わせることを断念し
て、両バー材の先・後端部を重ね合せて接合する方法が
とられている。そして、重ね合せた部材の接合を特開昭
61−165286号公報では重ね部の圧延により、特
開昭59−141302号公報は重ね部に釘状材を打込
むことにより行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特開昭60−4060
1号公報に示されるように接合機内に2つの切断機を設
ければ、接合のためのバー材の先・後端面の突き合わせ
を極めて確実に行うことが可能である。しかし、実際の
バー材の寸法は厚さ30〜50mm、板幅は最大2,0
00mmに及び、これの切断には1台当り1500トン
程度の切断力が必要である。このような切断機を2台共
接合機内に搭載することは、装置が極めて大がかりなも
のになり実用的でない。このため、従来のように仕上圧
延機の前に固定的に配置された1台の切断機で、先・後
行のバー材の端部を切断した後に、次ステージに設けら
れた接合機内にこの2つの切断部を移送し、2つの両端
面を突き合わせて接合することが望まれる。しかし、2
つのバー材は各々独立して移送されるから、必ず2つの
バー材間には傾きが生じ、またバー材の先・後端はしば
しば曲っていることが多いため、この2つのバー材の切
断面を板幅方向に全面について突き合わせることは困難
である。このため、切断面の突き合わせ接合を断念し、
2つのバー材の切断部を重ねて接合する方法がとられて
いることは前述した通りである。しかし、この重ね合せ
る方法では、この部分の圧延量が瞬時的に急増するため
圧延ロールを疵つける欠点を有している。
【0005】本発明の目的は、以上の欠点を解消し、確
実な接合を行えるホットストリップ圧延用バー材接合方
法及び装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、1台の切断機、バー材の接合機及び仕
上圧延機の順に機器を配置する。そして、1台の切断機
で先行するバー材の後端及び後行するバー材の先端部を
切断する。そして、この2つのバー材の端部を接合機内
に移送し、両端面を突き合わせる。この突き合わせ作業
を行う前に、両バー材を接合機内に設けた2つのクラン
プ装置により狭圧支持する。そして、少なくとも一方の
バー材を狭圧支持したクランプ装置を他方のバー材を狭
圧支持するクランプ装置に対して、回転運動を許容しな
がら併進運動により接近させて2つのバー材の端面を突
き合わせる。
【0007】このようにして突き合わせた2つのバー材
の端面を加熱して接合する。バー材端面の加熱には、2
つのバー材の突き合わせ端面において、板幅方向に閉じ
られたループ状の非接触の空隙を少なくとも2個以上設
ける。そして、このループ状空隙部に板厚方向に向って
交番磁界を流す。なお、隣り合う空隙部に流される交番
磁界は互いに位相が180度ずれているものとする。所
定時間(3〜5秒)交番磁界を付与した後に、2つのバ
ー材の突き合わせ端面を押圧して接合する。
【0008】なお、バー材の突き合わせ端面に設けられ
るループ状空隙部は、両端面間に所定形状のゲージを差
し込み、このゲージを挾んで2つのバー材を押圧し突き
合わせることにより形成される。
【0009】
【作用】2つのバー材の突き合わせ作業は、2つのバー
材を各々クランプ装置により狭圧支持し、かつ少なくと
も一方のクランプ装置をバー材を狭圧支持した状態で、
他方のバー材を狭圧支持したクランプ装置の側に併進移
動により前進させ、2つのバー材の端面を突き合わせ
る。このとき、併進移動するクランプ装置は回転運動を
許容するので、バー材の端面の当りが片当り状態であれ
ば、クランプ装置の併進力によりモーメント力を生じ、
これによりクランプ装置が回転して他方の側の端面も接
触し始め、全面にわたり良好な接触状態になる。
【0010】この2つのバー材の端面の突き合わせ作業
を行うに当り、2つのバー材の端面間に、所要のループ
状空隙を形成するためのゲージを挿入しておけば、前記
2つのバー材の突き合わせ作業により、バー材の突き合
わせ端面には対応する凹みが形成される。従って、突き
合わせ端面部よりゲージを解放すれば、2つのバー材間
の境界の突き合わせ端面にはループ状の非接触空隙が生
じる。本発明においては、この空隙を突き合わせ端面の
板幅方向に非連続的に2個以上形成する。
【0011】そして、このループ状空隙にて板厚方向に
交番磁界を付与する。このとき、隣接する空隙部への交
番磁界の付与は互いに位相を180度ずらすので、例え
ば空隙が2個の場合には2つのバー材の突き合わせ境界
面は3箇所になるが、板幅端側の2つの境界面は勿論、
中央部の境界面にも誘導電流が流れ、突き合わせ端面が
加熱昇温される。そして、鋼材の接合ではこの境界面が
ほぼ1350°C以上に加熱されると酸化スケール(F
eO)が融解し流出するので、2つの接触面が接合でき
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を図1〜図16に
より説明する。図1に本発明の一実施例による接合装置
を備えた連続熱間圧延設備の主要部の機器の配置を示
す。この連続熱間圧延設備では、代表的な鋼材を処理す
る場合、粗圧延あるいは薄スラブ連鋳機より製造される
1000〜1100°C程度の厚み30〜50mm、板
幅700〜2000mm、板長60〜80mのバー材が
順次接合され、仕上圧延機11により連続的な圧延作業
が行われる。
【0013】即ち、先行するバー材8の後端90は剪断
機1内の刃物3を備える2つのドラム2を図示矢印方向
に回転して切断される。そして、このバー材8の後端9
0は接合機4内のクランプ装置14に狭圧支持される。
そして、この間にも仕上圧延機11によるバー材の圧延
は進められるが、この際のバー材8の仕上圧延機11へ
の供給は入出側ピンチローラ6,7の速度を調整し、ル
ープ11を放出することにより行われる。圧延速度とこ
のループ供給速度の差分は接合機4の車輪12をシリン
ダ5で引張り回転させ、接合機4を移動させて補われ
る。このような状態において後行するバー材の先端91
も前記の剪断機1により切断され、接合機4内に移送さ
れ、クランプ装置15により狭圧支持される。
【0014】2つのバー材8,9の突き合わせ及び接合
機4のバー材8との同調移動は図2に示すように行われ
る。即ち、接合機4の入側でのバー材の到着状態は入側
のカメラ92で検出され、接合機4内のバー材の突き合
わせ状況は中間に配置されるカメラ93により検出され
る。この検出信号に基づき制御器80より2つのバー材
のクランプ信号をクランプシリンダ16に与え、バー材
8,9を接合機4内で狭圧支持する。また、前述の圧延
とループ速度の差分を補うため、制御器80からの信号
により油圧源94からの油量をバルブ81で制御して油
圧シリンダ5を作動させ、バー材8,9と接合機4を同
調移動させる。
【0015】図2のB−B線断面を図7に示す。本図に
おいてクランプ装置14は接合台車13にボルト26で
固定されるクランプフレーム14aを有し、先行するバ
ー材8はクランプフレーム14a内に支持される。即
ち、バー材8はシリンダ16のピストン32により昇降
する上押え板33a、シリンダ36により昇降する下押
へ板33bにより狭圧支持される。
【0016】後行するバー材9は図2のC−C線断面を
示す図8のように支持される。即ち、クランプ装置15
はクランプフレーム15aを有し、後行するバー材9は
クランプフレーム15a内で図7の場合と同様上下押え
板35a,35bにより狭圧支持される。但し、このク
ランプフレーム15aは接合台車13に固定されておら
ず、台車の上面34上に滑動できるように座41を介し
て積載される。この座41はガイド28によりガイドさ
れる。また、座41の外側縁部には円弧状の湾曲面97
が形成されている。
【0017】図2におけるA−A線断面を図3に示す。
本図においてバー材8を狭圧支持するクランプフレーム
14aは接合台車13にボルト36により固定的に取り
付けられる。一方バー材9を狭圧支持するクランプフレ
ーム15aは台車13に座41を介して積載される。そ
して、このクランプフレーム15aは、これに設けられ
たフレーム95を台車13の張り出しフレーム29に取
りつけられた左右の2つのシリンダ21により押し引き
し、2つのバー材8,9の端面27を突き合わせる。こ
の突き合わせ作業は2つのバー材が押え板33a,33
b及び35a,35bで狭圧された状態で行われる。
【0018】この2つのバー材8,9の端面の突き合わ
せは2つのシリンダ21により、バー材9を狭圧支持す
るクランプフレーム15aを、先行するバー材8側へ押
し込むことにより行われる。このとき、2つのバー材
8,9の端面の一方の板幅端が最初に当ったとしても座
41の外側縁部が円弧状の湾曲面97となっているの
で、クランプフレーム15aはガイド28内で回転運動
することができ、バー材8,9の端面の当たっていない
側にフレーム15aが回転して、全幅にわたるバー材
8,9の端面の突き合わせが行われる。
【0019】以上においては、図2に示した一方のクラ
ンプ装置14は固定としたが、少なくともこれにバー材
長手方向への併進運動を行えるようにすることも可能で
ある。この場合には、クランプ装置14で先行バー材8
を狭圧支持した後、所定接合位置に対する誤差がある場
合には前記クランプ装置14を併進進退させて位置調整
を行うことが可能である。
【0020】図3において、2つのバー材8,9の突き
合わせ端面には2つのループ状空隙60a,60bが設
けられている。この部分に図6に示すように交番磁界が
与えられる。この図6は図2におけるD−D線の中央断
面を示す図である。本図において、2つの空隙60a,
60b部に左右から磁極17a,17bをシリンダ45
により移動してセットする。一方の磁極17aにはコイ
ル46a,46bが上下に、他の磁極17bにもコイル
18a,18bが上下にセットされる。これらのコイル
にはインバータ46により交番電流が印加される。2つ
の磁極17a,17bのコイルには180度位相の異な
る電流が流されるので、磁極17a,17bに生じる磁
界97,98の方向は互いに逆方向の向きのものとな
る。このため図9に示すように2つのバー材8,9の突
き合わせ端面のループ状空隙60a,60bの回りに相
対する向きの誘導電流ia,ibが流れる。このように
して中央部境界面27bを通過して流れる電流は2つの
電流ia,ibで同方向となり、3つの境界面27a,
27b,27cの全ての部分が加熱昇温される。
【0021】次に、2つのバー材の突き合わせ端面にお
ける空隙の形成方法を図2のE−E線断面を示す図4に
より説明する。本図において、2つのバー材8,9を突
き合わせる前に、シリンダ53の昇降により、アーム5
4によりホーク51及びエンド52を介して懸垂される
ゲージ50を2つのバー材8,9間に設定する。このゲ
ージ50には中央に空孔89が形成され、縁部88は段
階状に形成される。このゲージ50が2つのバー材間に
介在する状態を図5に示す。即ち、バー材の板幅に応じ
図4に示すゲージの階段縁部88の位置が定められる。
そして、図5に示すようにゲージ50の実部が2つのバ
ー材8,9の突き合わせ端面に断続したループ状の空隙
60a,60bを形成する。
【0022】図5において、2つのバー材8,9は各々
の押え板33a,33b及び35a,35bでクランプ
されているが、この例では、図示下方の押え板33a,
33bが矢印方向に移動され、ゲージ50の実部に凹み
を形成する。従って、図5の状態よりゲージ50を解放
して再びバー材8,9を突き合わせることにより、図9
に示すように2つのループ状の空隙60a,60bが形
成される。
【0023】ゲージの他の形状の例を図10に示す。図
10に示すゲージ62は中央に空孔を有しておらず、こ
のゲージ62を図11に示すように2つのバー材8,9
間に挿入して境界面を押圧し、その後このゲージ62を
抜き去り、再び突き合わせれば図13に示すように1つ
のループ状空隙64が形成される。この空隙部64に図
12に示すように1つの磁極63をセットし、かつコイ
ル64a,64bに交番電流を流せば上下方向に磁界が
生じる。従って、図13に示すように誘導電流が流れ、
板幅端側の境界面87a,87bが加熱され、接合され
る。ところで、上記手法での接合は板幅端部のみに行わ
れるので、次工程の圧延を十分な張力を加えて行うこと
は困難である。
【0024】以上の欠点を解消する実施例を図14〜図
16により説明する。図14のゲージ70は2点鎖線で
示すバー材9の断面に対して図のような状態でセットで
きる形状をしている。即ち、板幅中央は全板厚分だけ中
実のゲージとなっており、その他の部分は板厚の一部の
みが中実のゲージが存在する形状、配置である。図15
はこのようなゲージ70を2つのバー材8,9間に挿入
して押圧作業を行っている状況を示す。このゲージ70
を取り去った後、2つのバー材8,9を再び突き合わせ
れば図16に示すような状態となる。
【0025】即ち、中央にはループ状の空隙72が設け
られるが、突き合わせ端面の他の部分は板厚の一部が凹
んだU字状の溝となっており、接合面積が少なくなって
いる。このようにすれば、板幅方向の接合区間が大きく
なり有利である。
【0026】なお、本発明における誘導加熱電流の周波
数は100〜1000Hz 、使用する電流は扱う板材に
より異なるが、通常2000アンペアの電源が用意され
る。
【0027】
【発明の効果】(1)ホットストリップ仕上圧延を実施
する前の先行及び後行の2つのバー材の接合に当って、
2つのバー材の接合面の突き合せを、2つのバー材を各
々のクランプ装置で狭圧支持し、かつ少なくとも一方の
クランプ装置を他方のクランプ装置側に回転運動を許容
しながら併進運動により前進させ、突き合せるので、バ
ー材全般にわたる一様な突き合せが可能である。
【0028】(2)2つのバー材の突き合わせ端面に、
断続する2つ以上のループ状の空隙を設け、隣り合う各
々の空隙に対し板厚方向に180度位相の異なる交番磁
界を付加することにより、前記ループ状の隣り合う空隙
において相対する向きに循環する誘導電流が誘起される
ので、板幅方向での突き合わせ端面において、幅方向両
端部以外にも中央部での接合が可能になり、接合強度を
増加することができ、接合バー材の安定な連続圧延が可
能になる。
【0029】(3)バー材の誘導加熱式接合方式におい
て必要にされる、2つのバー材の突き合わせ端面のルー
プ状の空隙を、2つのバー材間にゲージを挿入しかつ2
つのバー材の突き合せ手段の押圧力を利用して突き合
せ、その後このゲージを抜き取り再び2つのバー材を突
き合せることにより容易に形成することができる。ま
た、ゲージの形状を変えることにより各種のループ状空
隙を形成できる。
【0030】(4)上記(1)項で述べたように、接合
すべきバー材の両端面の突き合せを全板幅間にわたって
極めて正確に行うことができるので、上記(2)項で述
べた誘導加熱方式の接合のみに限らず、アーク溶接方
式、高周波誘導加熱方式、ガスバーナ切断溶接方式等あ
らゆる接合方式に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるバー材接合装置を備え
た連続熱間圧延設備を示す図である。
【図2】図1に示すバー材接合装置の正面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図2のE−E断面で見た、バー材接合装置のゲ
ージ挿入による接合面へのループ空隙形成状況を示す図
である。
【図5】図4のゲージ挿入による接合面へのループ空隙
形成状況を上方から見た平面図である。
【図6】図2のD−D線断面図である。
【図7】図2のB−B線断面図である。
【図8】図2のC−C線断面図である。
【図9】2ループ空隙部への誘起電流の発生状況を示す
図である。
【図10】1ループ空隙部を形成するゲージの正面図で
ある。
【図11】1ループ空隙形成状況を示す図である。
【図12】1ループ空隙用の磁極を示す図である。
【図13】1ループ空隙部への誘起電流の発生状況を示
す図である。
【図14】U溝付1ループ空隙を形成するゲージの正面
図である。
【図15】図14に示すゲージの使用状況を示す図であ
る。
【図16】U溝付1ループ空隙の形状及び誘起電流の発
生状況を示す図である。
【符号の説明】
4 接合機 8,9 バー材 13 走行台車 14,15 クランプ装置 17 磁極 21 シリンダ 41 座 50 ゲージ 60a,60b ループ状空隙 62 ゲージ 70 ゲージ 97 湾曲面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−89109(JP,A) 特開 平4−89120(JP,A) 特開 昭63−49307(JP,A) 特開 昭51−95950(JP,A) 特開 昭49−97739(JP,A) 特開 平4−288913(JP,A) 特開 平4−89115(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 15/00 B21B 1/26 B23K 20/00 340 H05B 6/10 381 B23K 101:16

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ホットストリップを連続的に仕上圧延する
    ため、先行するバー材の後端面と後行するバー材の先端
    面を接合するバー材接合方法において、 前記2つのバー材を各々クランプ装置により狭圧支持
    し、これらクランプ装置の少なくとも一方を回転運動を
    許容しながら併進運動により前進させて2つのバー材の
    端面を突き合わせ、その後、両端面の接合を行うことを
    特徴とするバー材接合方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載のバー材接合方法において、
    前記2つのクランプ装置を搭載する接合機を走行可能に
    構成し、先行するバー材後端面が接合機の接合位置に近
    接するとバー材と共に接合機の移動を開始し、先行する
    バー材後端面が接合機の所定位置に到達した時点で先行
    バー材用クランプ装置により当該バー材を狭圧支持しか
    つ先行材と接合機を同調移動させ、次いで接合位置に到
    達する後行するバー材を後行バー材用クランプ装置によ
    り狭圧支持し、後行バー材用クランプ装置を回転運動を
    許容しながら併進運動により前進させて後行バー材の先
    端面を先行バー材の後端面に突き合わせ、その後、両端
    面の接合を行うことを特徴とするバー材接合方法。
  3. 【請求項3】ホットストリップを連続的に仕上圧延する
    ため、先行するバー材の後端面と後行するバー材の線端
    面を接合するバー材接合装置において、 前記2つのバー材をそれぞれ狭圧支持する2つのクラン
    プ装置と、この2つのクランプ装置の少なくとも一方を
    回転運動を許容しながら併進運動により前進させて2つ
    のバー材の端面を突き合わせる移動突き合わせ手段と、
    突き合わされた両端面を接合する接合手段とを備えるこ
    とを特徴とするバー材接合装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載のバー材接合装置において、
    前記2つのクランプ装置、移動突き合わせ手段及び接合
    手段を搭載する走行手段を更に備え、前記移動突き合わ
    せ手段は後行バー材用クランプ装置を回転運動を許容し
    ながら併進運動により前進させて後行バー材の先端面を
    先行バー材の後端面に突き合わせる手段であることを特
    徴とするバー材接合装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載のバー材接合装置において、
    前記2つのクランプ装置、移動突き合わせ手段、接合手
    段及び走行手段を含む接合機と、その接合機の制御手段
    とを備え、前記制御手段は、先行するバー材後端面が前
    記接合機の接合位置に近接すると前記走行手段による接
    合機の移動を開始し、先行するバー材後端面が接合機の
    所定位置に到達した時点で先行バー材用クランプ装置に
    より当該バー材を狭圧支持しかつ先行材と接合機を同調
    移動させ、次いで接合位置に到達する後行するバー材を
    後行バー材用クランプ装置により狭圧支持し、後行バー
    材用クランプ装置を回転運動を許容しながら併進運動に
    より前進させて後行バー材の先端面を先行バー材の後端
    面に突き合わせ、その後、両端面の接合を行うよう接合
    機を動作させることを特徴とするバー材接合装置。
  6. 【請求項6】ホットストリップを連続的に仕上圧延する
    ため、先行するバー材の後端面と後行するバー材の先端
    面を突き合わせ、接合するバー材接合装置において、 前記2つのバー材の突き合わせ端面の板幅方向に少なく
    とも2箇所以上の分離したループ状空隙を形成するゲー
    ジ手段と、隣接するループ状空隙の各々に互いに180
    度位相の異なる交番磁界をバー材の板幅方向に加え、こ
    れにより誘起される誘導電流を前記ループ状空隙の回り
    にループ状に隣接するループ状空隙で逆向きに流して、
    ループ状空隙に隣接する両バー材の突き合わせ端面部分
    をその誘導電流により昇温する加熱手段と、前記昇温と
    同時に両バー材の突き合わせ端面を押圧して両端面を接
    合する突き合わせ手段とを備えることを特徴とするバー
    材接合装置。
  7. 【請求項7】ホットストリップを連続的に仕上圧延する
    ため、先行するバー材の後端面と後行するバー材の先端
    面を突き合わせ、接合するバー材接合方法において、 前記2つのバー材の端面を突き合わせる前に、この2つ
    のバー材の端面間に所定形状のゲージを差し込み、その
    後2つのバー材をゲージを差し込んだ状態で押圧して突
    き合わせ、これにより2つのバー材の突き合わせ端面の
    当該ゲージに対応する箇所に少なくとも1箇所以上のル
    ープ状空隙を形成し、その後押圧力を解放してゲージを
    抜き取り、再び2つのバー材の端面を突き合わせ、その
    後前記ループ状空隙の回りに誘導電流を流してループ状
    空隙に隣接する突き合わせ端面部分を昇温し、同時に両
    バー材の突き合わせ端面を押圧して両端面を接合するこ
    とを特徴とするバー材接合方法。
  8. 【請求項8】請求項7記載のバー材接合方法において、
    前記2つのバー材の突き合わせ端面にループ状空隙を形
    成するとき、同じゲージを用いて当該突き合わせ端面の
    板幅方向に断面U字状の溝を形成することを特徴とする
    バー材の接合方法。
  9. 【請求項9】ホットストリップを連続的に仕上圧延する
    ため、先行するバー材の後端面と後行するバー材の先端
    面を突き合わせ、接合するバー材接合装置において、 前記2つのバー材の突き合わせ端面を突き合わせて押圧
    する突き合わせ手段と、前記2つのバー材の端面間に差
    し込まれ、前記突き合わせ手段による押圧により前記2
    つのバー材の突き合わせ端面に少なくとも1箇所以上の
    ループ状空隙を形成するゲージ手段と、前記2つのバー
    材を前記突き合わせ手段により突き合わせて押圧した状
    態で前記ループ状空隙の回りに誘導電流を流してループ
    形状に隣接する突き合わせ端面部分を昇温する加熱手段
    とを備えることを特徴とするバー材接合装置。
  10. 【請求項10】請求項9記載のバー材接合装置におい
    て、前記ゲージ手段を、前記2つのバー材の突き合わせ
    端面に前記ループ状空隙を形成しかつ当該突き合わせ端
    面の板幅方向に断面U字状の溝を形成する形状としたこ
    とを特徴とするバー材の接合装置。
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