JP3090496B2 - 熱間圧延材の接合方法及び装置並びに連続熱間圧延設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続熱間圧延設備に係わ
り、特に、熱間圧延材を接合して連続的に熱間圧延を行
う連続熱間圧延設備及びその連続熱間圧延設備における
熱間圧延材の接合方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、熱間圧延設備は連続鋳造機、加熱
炉、粗圧延設備及び仕上圧延設備を備え、連続鋳造機で
製造された熱間鋼帯は加熱炉での加熱工程、粗圧延設備
及び仕上圧延設備での熱間圧延工程を経て製品となる。
加熱工程では熱間鋼板はスラブとして処理され、従って
熱間圧延工程ではスラブ１個宛断続的に圧延される。

【０００３】熱間圧延では断続圧延に代わって連続圧延
が検討されている。連続圧延は圧延前あるいは圧延途中
の圧延材を接合できれば可能となる。連続圧延が可能に
なると、生産性の向上の外に、省エネルギー、歩留り向
上、省力化等、非常に大きな利益が期待できる。それ
故、今日まで種々の圧延材の接合方法が提案されてい
る。例えば、特開昭６０−１７０５８１号公報及び特開
昭６２−２３４６７９号公報には接合面を高周波誘導加
熱により溶接する接合方法が、特開昭６１−２５３１７
８号公報には直流電流によりアークを発生させて接合面
を溶接する接合方法が記載され、また特開昭６２−１２
７１８５号公報には酸素ガスに必要に応じて鉄粉を混入
して接合面を加熱溶解すると共に、接合面から酸化スケ
ールを吹き飛ばし、接合面を圧着接合する方法が記載さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの従来技術も圧延材を確実に接合するには不十分で
あり、これまで連続圧延は実用化されるに至っていな
い。その理由は、後述するように、圧延材を確実に接合
するには、圧延材端面、即ち、接合面の全体を約１４
００℃以上の十分な温度に加熱すること、接合面表面
に酸化スケールが接合のための限界量以上存在しないこ
と、接合面形状が可能な限り平坦であることの少なく
とも３つの条件が必要であるが、従来技術ではこれらの
条件を満たしていないことによる。

【０００５】即ち、上述した従来技術のうち、特開昭６
２−１２７１８５号公報に記載のものは酸化スケールを
除去する上記の点を配慮しているが、の条件につい
ては接合面に酸素ガスが当たるだけであり、接合面全体
を接合に必要な十分な温度に加熱することはできない。
高周波誘導加熱による接合方法及びアークによる接合方
法も接合面中央部位まで十分に加熱するには大掛かりな
装置を必要とし、かつスケールによる障害により、実用
化が困難である。

【０００６】さらに、上記従来技術のいずれも上記の
点については何ら配慮がされていない。即ち、一般に接
合すべき圧延材の端面は、ドラム型剪断機により剪断さ
れており、剪断面は厚み方向及び幅方向とも真直面とは
なっておらず凹凸状の形状になっている。このため、こ
れら端面をそのまま加熱して接合しただけでは、両圧延
材の端面は全面に亘って接合できず、しばしば局部的な
接合になりがちである。このような局部的な接合では、
圧延中、圧延材には張力が負荷されるため、切断する事
故が生じる。

【０００７】また、局部的な接合を避けるには大きな押
付力が必要であり、このため接合部に大きなふくらみが
発生したり、圧延材が曲がって接合されるなどの難点を
生じ、接合後の圧延に問題を生じる。

【０００８】本発明の目的は、接合面の適切な温度まで
の加熱、酸化スケールの除去、接合面の平坦度の向上の
全ての条件を満足させることにより、圧延材を確実に接
合し連続圧延を可能とする熱間圧延材の接合方法及びそ
の装置並びに連続熱間圧延設備を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の概念によれば、連続熱間圧延設備の
ラインで先行圧延材の後端と後行圧延材の先端とを接合
する熱間圧延材の接合方法において、（ａ）切断ガスの
噴射流を形成する複数の溶削トーチを準備する第１のス
テップと；（ｂ）前記複数の溶削トーチを前記先行圧延
材の後端と後行圧延材の先端に対して所定の位置関係に
設定する第２のステップと；（ｃ）前記複数の溶接トー
チを前記圧延材の板幅方向に横行させながら、前記先行
圧延材の後端と後行圧延材の先端の少なくとも一方のも
のの端面から所定幅の部分を前記切断ガスの噴射流を吹
き当てることによって溶削する第３のステップと；
（ｄ）前記溶削された先行圧延材の後端と後行圧延材の
先端を互いに押圧することによって該後端と先端とを突
き合わせ接合する第４のステップと；を備えるものが提
供される。

【００１０】なお、本願明細書において、「溶削」と
は、切断ガスの噴射流で圧延材の表面母材を高温溶融状
態にし、噴射流のガス圧力により接合面のスケールを吹
き落とし、新しい高温溶融状態の母材を露出させること
である。

【００１１】上記接合方法において、好ましくは、前記
第２のステップは、前記切断ガスの噴射流の各々が前記
先行圧延材の後端と後行圧延材の先端の少なくとも一方
に少なくとも部分的に吹き当たって当該端部に対応する
切欠きが形成されるように前記設定を行う。

【００１２】

【００１３】

【００１４】また、上記接合方法において、前記第２の
ステップは、前記先行圧延材の後端と後行圧延材の先端
の間に隙間を形成し、かつ前記切断ガスの噴射流の各々
が前記後端と先端の両方に吹き当たるように前記設定を
行うようにしてもよい。

【００１５】さらに、前記複数の溶削トーチより切断ガ
スだけでなく微細鉄粉も噴出させてもよい。

【００１６】また、上記目的を達成するため、本発明の
第２の概念によれば、連続熱間圧延設備のラインで先行
圧延材の後端と後行圧延材の先端とを接合する熱間圧延
材の接合装置において、前記圧延材の板幅方向に少なく
とも１列に配置され、それぞれ切断ガスの噴出流を形成
する複数個の溶削トーチを含む溶削手段と；前記先行圧
延材と後行圧延材とを前記ラインの方向に独立して相対
移動させ、前記先行圧延材の後端と後行圧延材の先端を
前記溶削トーチ列に対して所定の位置関係に設定する位
置設定手段と；前記複数個の溶接トーチの少なくとも一
部を前記圧延材の板幅方向に横行させる移動手段と；前
記先行圧延材の後端と後行圧延材の先端を互いに押圧す
る押圧手段と；を備えるものが提供される。

【００１７】更に、上記目的を達成するため、本発明の
第３の概念によれば、連続鋳造機、粗圧延機群及び仕上
圧延機群を有する連続熱間圧延設備において、上記接合
装置を前記連続鋳造機と前記粗圧延機群との間に配置し
たものが提供される。接合装置は粗圧延機群と仕上圧延
機群との間に配置してもよい。

【００１８】

【作用】本発明において、上記（ａ）〜（ｄ）のステッ
プからなる接合方法は本願発明者等の以下の検討結果に
よるものである。

【００１９】即ち、本願発明者等の検討によれば、圧延
材を確実に接合するには少なくとも以下の３つの条件が
必要である：圧延材端面、即ち、接合面の全体が約１
４００℃以上の十分な溶融状態となる温度まで加熱され
ていること；接合面表面に酸化スケールが存在しない
こと；接合面形状が可能な限り平坦であること。

【００２０】先行圧延材の後端と後行圧延材の先端の少
なくとも一方の端面を溶削することにより、約１４００
℃以上の溶融状態の接合面が得られる。この溶削によ
り、圧延材端面がドラム型剪断機による剪断のため凹凸
状の形状があったとしてもその凹凸形状は整形され、平
坦度の高い端面形状が得られる。また、この整形により
圧延材端面の酸化スケールも除去され、清浄な接合面が
得られる。従って、圧延材端面を小さな押圧力で均質か
つ高精度に接合することが可能となり、高強度の接合が
得られる。

【００２１】また、圧延材の板幅方向に複数個の溶削ト
ーチを配置し、この複数個の溶削トーチにより溶削を行
うことにより、溶削開始から終了までの時間が短縮さ
れ、溶削面に酸化スケールが再発生する前に接合面を圧
着することができ、接合が一層確実となる。

【００２２】

【００２３】複数個の溶削トーチの少なくとも一部を圧
延材の板幅方向に横行させて溶削を行うことにより、溶
削時間が更に短縮する。また、この場合、圧延材端部の
設定時に、圧延材端部に溶削による切欠が形成されてお
り、切断ガスの噴射流がこの切欠を通して圧延材の板厚
を通過している。したがって、この切欠を起点として溶
削するので、板幅方向の溶削が容易かつ迅速に行える。

【００２４】溶削は板幅方向に連続的に行うことが好ま
しい。溶削を断続的に行う場合は、接合も断続的となる
が、板端部が接合されていれば、それ以外の部分に断続
的に非接合部があっても、後の圧延に際して十分な強度
が確保できる。溶削トーチより切断ガスだけでなく微細
鉄粉も噴出させることにより、切断能力が増すと共に、
ステンレス材の接合をも可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を図面を参照して
説明する。

【００２６】まず、本発明の接合方法を実施する連続熱
間圧延設備の全体概要を図１及び図２により説明する。

【００２７】図１及び図２において、本発明が適用され
る連続熱間圧延設備には連続鋳造機５１、加熱炉５２、
粗圧延機群５３、剪断機６０、仕上圧延機群５４、冷却
炉５５、剪断機５６、巻取機５７がこの順序で配置され
ている。連続鋳造機５１では板厚１２０〜３００ｍｍ、
板幅７００〜２０００ｍｍのスラブ材が製造され、この
スラブ材が粗圧延機群５３で板厚２０〜８０ｍｍのバー
材に圧延され、仕上圧延機群５４で板厚１〜１２ｍｍの
薄板製品に圧延される。剪断機６０は一般には仕上圧延
機群５４に供給されるバー材の先後端のクロップをカッ
トして、噛込性を良好にするためのものである。また剪
断機５６は巻取り機５７に巻き取られる薄板製品をカッ
トし、製品コイルにするためのものである。

【００２８】なお、本明細書においては、連続鋳造機５
１で製造されるスラブ材と粗圧延機群５３で圧延した後
のバー材を総称して「圧延材」と言う。

【００２９】本発明による圧延材の接合は、図１に示す
ように加熱炉５２と粗圧延機５３との間に接合装置５８
を配置し、加熱工程後、粗圧延工程前にスラブ材を接合
する場合と、図２に示すように粗圧延機５３と仕上圧延
機５４との間に接合装置５８を配置し、粗圧延工程後、
仕上圧延工程前にバー材を接合する場合との２通りがあ
る。前者のスラブ接合は、スラブの移動に合わせて接合
装置５８を移動させながら接合する。後者のバー材接合
は、スラブ接合の場合と同様に接合装置５８を移動させ
ながら接合してもよいが、圧延材の移動速度が速いた
め、先行圧延材と後行圧延材との移動速度のアンマッチ
を吸収するためルーパ装置５９を設けることが有利とな
る。ルーパ装置５９を設けた場合は、移動速度を遅くし
て接合することができることは勿論、圧延材を停止状態
にして接合することも可能である。また、後者の場合、
接合装置５８は剪断機６０と仕上圧延機群５４の間に配
置し、バー材の先後端を剪断機６０でクロップカットし
た後、接合装置５８で先後端を接合する。

【００３０】次に、本発明の接合装置の実施例を図３〜
図６により説明する。

【００３１】図３において、１は先行圧延材、２は後行
圧延材で、先行圧延材１及び後行圧延材２はテーブルロ
ーラ３上に支持されて搬送され、かつ所望の位置に停止
される。先行圧延材１の後端と後行圧延材２の先端に隣
接して２組のピンチローラ４，５が設置されている。こ
のピンチローラ４，５は先行圧延材１及び後行圧延材２
をそれぞれ狭持し、両者の相対位置を固定する位置設定
機能と、両圧延材１，２を互いに向けて相対移動させ、
両端面間に押圧力を加える押圧機能とを有している。

【００３２】圧延材１，２の上方の所定高さ位置に多数
の溶削トーチ６が圧延材板幅方向に所定間隔を隔てて配
置され、これら溶削トーチ６はフレーム７にサポート８
により固定されている。フレーム７は連結バー９を介し
てクランクシャフト１０に連結され、クランクシャフト
１０は軸受１１に回転自在に支持されかつモータ１２に
連結されている。モータ１２が回転するとクランクシャ
フト１０によりフレーム７が圧延材板幅方向に往復移動
し、これに対応して多数の溶削トーチ６も往復移動す
る。

【００３３】また、溶削トーチ６は、各々、ホース１
３，１４を介して酸素ボンベ１５及びアセチレンボンベ
１６に接続され、これらボンベよリ酸素１７（図４参
照）及びアセチレン１８（図４参照）がガス化されて供
給される。また、溶削トーチ６は、各々、微細鉄粉の給
粉管１９を有し、この給粉管１９はホース２０を介して
微細鉄粉２１（図４参照）を入れた給粉器２２及び空気
又は窒素のボンベ２３に接続され、ボンベ２３から空気
又は窒素をガス化して給粉器２２を通すことにより微細
鉄粉２１が溶削トーチ６に供給される。

【００３４】図４に溶削トーチ６の詳細及び噴射流の状
況を示す。溶削トーチ６の中央孔６ａより酸素１７が切
断ガスとして噴射され主噴射流２４ａを形成する。ま
た、中央孔６ａの周囲に複数の孔６ｂが円周状に配置さ
れ、これら孔６ｂに酸素１７及びアセチレン１８が供給
され、この孔６ｂの中でそれらが混合され補助噴射流２
４ｂとして主噴射流２４の周囲に噴射され、全体として
１つの噴射流２４が形成される。補助噴射流２４ｂは主
噴射流２４ａが圧延材端部に到達するまで周囲雰囲気か
ら隔離し、主噴射流２４ａの切断ガスとしての機能を維
持するためのものである。また、必要に応じ、給粉管１
９に接続されたノズル１９ａより噴射流２４に微細鉄粉
２１が噴射されて、その切断能力を高める。このような
噴射流２４により圧延材１，２の突き合わせ端部の母材
は短時間で高温溶融状態になり、主噴射流２４ａのガス
圧力によりその径にほぼ対応した部分の溶融母材が吹き
落とされ、新しい高温溶融状態の母材が露出する。即
ち、主噴射流２４ａに対応した部分が溶削される。この
溶削と同時に圧延材端部表面の酸化スケールも除去され
る。

【００３５】図５に上記接合装置の駆動及び制御系の概
要を示す。ピンチローラ４，５はそれぞれ別個のモータ
２６，２７に連結され、独立して駆動される。また、ピ
ンチローラ４，５は接合時のみ圧延材１，２を支持し、
その他のときは開状態とするため、ピンチローラ４，５
の上ローラはシリンダ２８，２９により昇降可能に支持
され、下ローラはシリンダ３０，３１により昇降可能に
支持されている。シリンダ２８〜３１はバルブスタンド
３２の対応するバルブを制御することにより駆動され
る。また、ピンチローラ４と５の間には、必要に応じ圧
延材１，２の端面間の隙間ｇを検出するためのギャップ
センサ３３が配置されている。ギャップセンサ３３から
の信号はコントローラ３４に送られる。また、コントロ
ーラ３４には、ピンチローラ４，５の動作タイミングを
決定するための情報として、上流側で圧延材１，２の端
部の通過を検出するセンサからの信号等も入力される。
コントローラ３４からはモータ１２，２６，２７及びバ
ルブスタンド３２に指令信号が送られる。

【００３６】以上は圧延材を停止しながら接合する場合
の接合装置の構成であるが、圧延材を移動させながら接
合する場合は、上述の接合装置全体を走行台車上に設置
し、圧延材と共に走行させるようにすればよい。なお、
この場合は、ピンチローラ４，５とテーブルローラ３と
の干渉を避けるため、接合装置の走行範囲に位置するテ
ーブルローラ３を昇降可能とし、接合時はテーブルロー
ラを干渉しない位置に降下させておくことが好ましい。

【００３７】次に、上述の接合装置を用いた接合方法の
実施例を説明する。

【００３８】まず、本実施例の接合方法の原理を図６に
より説明する。溶削トーチ６より切断ガスの噴射流２４
を形成した状態で先行圧延材１の後端と後行圧延材２の
先端をその噴射流２４に近付け、噴射流２４の直径のほ
ぼ中心で両端部の端面が当接するように先行圧延材１と
後行圧延材２の相対位置を固定し、保持する。これによ
り、各端面から噴射流２４の直径のほぼ１／２の幅の部
分に溶削トーチの噴射流２４が吹き当たる状態となり、
前述したように噴射流２４のうち主噴射流２４ａに対応
する部分が溶融、除去される。即ち、主噴射流２４ａの
直径をＤとすると、各端部には端面からほぼＤ／２の幅
の切欠３５が形成される。次いで、溶削トーチの噴射流
２４を矢印の圧延材板幅方向に移動することにより、切
欠３５を起点として端面から約Ｄ／２の幅の部分が溶削
され、その後に約１４００℃以上の溶融状態の接合面が
形成される。これにより、圧延材１，２の端面にその前
工程でのドラム型剪断機による剪断のため凹凸状の形状
があったとしても、この凹凸形状は整形され、平坦度の
高い端面形状が得られる。また、この整形により圧延材
端面の酸化スケールも除去され、清浄な接合面が得られ
る。したがって、圧延材１，２を互いに押圧することに
より、圧延材は小さな押圧力で均質かつ高精度に接合さ
れ、高強度の接合が得られる。

【００３９】上記では、両端面を突き合わせ、それ等の
端面が噴射流２４の径の中心付近を横切るように位置決
めしたが、噴射流２４に対してそれ以外の関係で位置設
定してもよい。例えば、両端面が噴射流２４の直径の円
周に近い位置を横切るように位置設定してもよいし、両
端面が当接せず、それ等の間に隙間ｇを設けて位置設定
してもよい。また、圧延材端部の押圧は端面の溶削後に
行ってもよいし、溶削しながら行ってもよい。後者の場
合、溶削しながら押圧、接合するので、溶削面でのスケ
ールの再発生が最小となり、更に清浄な接合面が確保で
きると共に、接合時間が一層短縮する効果がある。

【００４０】また、溶削トーチ６を図３に示すように多
数設置することにより、圧延材の端面全長を溶削する溶
削トーチの移動量が短くなり、端面全体の溶削時間が短
くなる。このため、溶削後の溶削面の温度低下が少なく
なって、溶削後の酸化スケールの再発生が防止され、高
精度な接合面の溶削が可能であり、接合が一層確実とな
る。

【００４１】次に、上記原理に基づく接合方法の実施例
の具体的手順を図７により説明する。

【００４２】まず、先行圧延材１の後端が多数配置した
溶削トーチ６の下方を通過した後、先行圧延材１の移動
を停止させ、溶削トーチ６より切断ガスを放出して噴射
流２４を形成する。次いで、この状態でシリンダ２９，
３１（図５参照）を駆動して先行圧延材１をピンチロー
ラ５で保持し、次いでモータ２７を駆動してピンチロー
ラ５を回転させ、先行圧延材１を逆方向に移動させ、そ
の後端を溶削トーチの噴射流２４に近付ける。そして、
図７（ａ）に示すように先行圧延材１の端面が噴射流２
４のほぼ中心を通る位置でモータ２７の駆動を停止し、
先行圧延材１をピンチローラ５で固定保持する。次い
で、後行圧延材２の先端がピンチローラ４を通過した
後、モータ２６及びシリンダ２８，３０（図５参照）を
駆動してピンチローラ４により後行圧延材２を先行圧延
材１の後端に向けて移動させ、後行圧延材の先端を先行
圧延材の後端に突き合わせ接触させる。これにより、図
７（ｂ）に示すように、両圧延材１，２の端面には溶削
トーチの噴射流２４による溶削部位、即ち、切欠３５が
形成される。この切欠３５は前述のように主噴射流２４
ａの直径Ｄにほぼ対応し、この切欠３５を通して噴射流
２４ａが圧延材１の厚みを通過している。この切欠３５
の形成により、これを起点としてその後の噴射流２４に
よる迅速かつ確実な溶削が可能となる。

【００４３】上記のように両圧延材１，２の端面が突き
合わせ接触した状態になると、モータ１２（図３参照）
を駆動することにより多数配置した溶削トーチ６を支持
するフレーム７を移動させ、図７（ｃ）に示すように溶
削トーチの噴射流２４を板幅方向に移動させる。この噴
射流２４の移動により圧延材１，２の端面の図７（ｃ）
に斜線で示す部分が板幅方向全長に亘って溶削され、溶
融状態の接合面が形成される。次いでモータ２６を更に
駆動しかつモータ２７を再び駆動してピンチローラ４，
５により両端面間に押圧力を加える。この押圧力により
溶融状態の接合面は圧着され、図７（ｄ）に示すように
圧延材１，２の端部は直ちに接合される。所定時間保持
後、モータ２６，２７の回転を停止し、かつシリンダ２
８〜３０を駆動してピンチローラ４，５を開放する。

【００４４】なお、以上の接合を圧延材１，２を移動し
ながら行う場合は、これら圧延材１，２の移動に同期し
て接合装置を走行させればよい。

【００４５】本実施例によれば、先行圧延材１の後端と
後行圧延材２の先端の両端面を多数の溶削トーチ６の噴
射流２４により溶削するので、端面全体を短時間で接合
に適した状態に溶削し、清浄な接合面を得ることがで
き、小さな押圧力で均質かつ高精度な接合を達成し、高
強度の接合を得ることができる。また、このとき、溶削
トーチ６からの噴射流に微細鉄粉２１を混入すれば、切
断能力が増すと共に、ステンレス材の接合をも可能とな
る。

【００４６】図２に示すように粗圧延機５３で圧延され
たバー材を接合する場合、接合装置５８と仕上圧延機群
５４との距離を小さくしようとすれば、接合作業は時間
的に大きな制約を受ける。このため、先行圧延材１を位
置決めしてからピンチローラ４，５による押圧後そのク
ランプを解放するまでの接合作業を、一例として好まし
くは２０秒以下、より好ましくは１５秒以下の短時間で
実施することが望まれる。本願発明者等の実験によれ
ば、上記実施例による接合方法は接合作業を２０秒以下
にできることが確認された。

【００４７】なお、上記実施例では、先行圧延材１を最
初に噴射流２４に対して位置決めし、その後、後行圧延
材２を先行圧延材１に近付けて位置決めしたが、後行圧
延材２を最初に位置決めしてもよい。また、先行圧延材
１を戻して噴射流２４に対する位置決めを行ったが、溶
削トーチ６を圧延材の搬送方向にも移動できる構成とす
れば、先行圧延材１を固定し、溶削トーチ６を先行圧延
材の後端に向けて移動して位置決めを行ってもよい。更
に、圧延材１，２の両端面が噴射流の中心を横切るよう
に位置決めしたが、両端面が噴射流の中心からずれた位
置を通るように位置決めを行ってもよい。

【００４８】また、両圧延材１，２の端面が当接後、溶
削トーチの横行を開始し噴射流を移動させたが、端面間
の距離が所定距離になったら溶削トーチの横行を開始
し、溶削しながら隙間を狭めてもよい。更に、溶削完了
後に押圧力を加えたが、溶削しながら押圧するようにし
てもよく、これによりスケールの再発生を最小とし、か
つ接合完了までの時間を更に短縮できる。

【００４９】本発明の接合方法の他の実施例を図８によ
り説明する。本実施例は端面間に間隙を設けて溶削を行
うものである。

【００５０】まず、シリンダ２９，３１（図５参照）を
駆動して先行圧延材１をピンチローラ５で保持し、次い
でモータ２７を駆動してピンチローラ５を回転させ、先
行圧延材１の後端を溶削トーチの噴射流２４に向けて移
動する。そして、図８（ａ）に示すように先行圧延材１
の端面が噴射流２４の一部を横切る位置でモータ２７の
駆動を停止し、先行圧延材１をピンチローラ５で固定保
持する。次いで、後行圧延材２の先端がピンチローラ４
を通過した後モータ２６及びシリンダ２８，３０（図５
参照）を駆動してピンチローラ４により後行圧延材２を
先行圧延材１の後端に向けて移動させ、後行圧延材２の
先端を先行圧延材１の後端に近づける。先行圧延材１の
後端と後行圧延材２の先端の両端面間の隙間ｇはギャッ
プセンサ３３（図５参照）により継続的に監視され、そ
の隙間ｇが図８（ｂ）に示すような隙間になるとモータ
２６の回転を停止し、後行圧延材２の移動を停止して、
両圧延材をピンチローラ４，５で固定保持する。ここ
で、隙間ｇは主噴射流２４ａの直径Ｄに対してｇ＜Ｄの
関係になるようにし、これにより、各端面から（Ｄ−
ｇ）／２の所定幅の部分に溶削トーチの主噴射流２４ａ
が吹き当たる状態となる。なお、好ましくは隙間ｇは
０．２Ｄ〜０．８Ｄの範囲とする。

【００５１】次に、モータ１２（図３参照）を回転させ
ることにより多数配置した溶削トーチ６を支持するフレ
ーム７を移動させ、図８（ｃ）に示すように溶削トーチ
の噴射流２４を隙間ｇに沿って板幅方向に移動させる。
この噴射流２４の移動により圧延材１，２の端面の図８
（ｃ）に斜線で示す部分が板幅方向全長に亘って溶削さ
れ、溶融状態の接合面が形成される。なお、このとき、
一方向への最初の溶削が完了後、先行圧延材１の端面と
後行圧延材２の端面を近ずく方向に相対移動して両端面
間の隙間ｇを再設定し、溶削トーチの移動方向を反対に
して溶削を行い、以後これを必要回数繰り返すことによ
り、複数回の溶削を行ってもよく、これにより溶削面の
精度をさらに向上できる。

【００５２】溶削の完了と同時に、モータ２６，２７を
回転させて圧延材１，２をそれぞれ保持したピンチロー
ラ４，５を回転させる。これにより、圧延材１，２は相
互に近接する方向に移動し、図８（ｄ）に示すように溶
融状態の接合面が押圧され、両圧延材１，２の端部が接
合される。所定時間保持後、モータ２６，２７の回転を
停止し、かつシリンダ２８〜３０を駆動してピンチロー
ラ４，５を開放する。

【００５３】本実施例によっても、先行圧延材１の後端
と後行圧延材２の先端の両端面を溶削するので、短時間
で清浄な接合面を得ることができ、小さな押圧力で均質
かつ高精度な接合を達成し、高強度の接合を得ることが
できる。

【００５４】本発明の接合装置の他の実施例を図９によ
り説明する。本実施例は圧延材を移動させながら接合す
る構成を示すものである。

【００５５】図９において、本実施例の接合装置はその
中央部に、圧延材の移動と直角方向に所定間隔で配置さ
れた多数の溶削トーチ７１を有し、溶削トーチ７１の支
持台７２はシリンダ７３にて横方向に移動される。溶削
トーチ７１はまた酸素ボンベ及びアセチレンボンベから
なるガス発生装置７４と接続されている。溶削トーチ７
１の下部には圧延材の溶削切物を受けるシュート７５が
配置され、溶削切物はシュート７５よりバケット７６に
放出される。また、溶削トーチ７１を挾んで、入側ピン
チローラ７７，７８及び出側ピンチローラ（図示せず）
が設置され、入側及び出側ピンチローラはそれぞれ個別
のモータ７９により駆動機８０及び自在継手８０Ａを備
えた駆動スピンドル８０Ｂを介して回転駆動される。ま
た上ピンチローラ７７はシリンダ８１により昇降及び加
圧の機能を有し、下ピンチローラ７８は油圧ジャッキ８
２により昇降及び位置保持の機能を有する。

【００５６】テーブルローラ８３はモータ８４により回
転駆動され、その組立構造物はシリンダ８５により二点
鎖線で示す圧延材搬送レベルから接合装置が走行時に干
渉しない実線の位置まで昇降可能となっている。また、
接合装置のフレーム構造８６は、モータ８７により回転
されるピニオン８８がラック８９に噛み合うことによ
り、レール９０上をテーブルローラ８３が跨いだ状態で
走行する。

【００５７】なお、以上の実施例では、溶削トーチの噴
射流の形状は断面円形としたが、これに限定されるもの
でなく、移動方向に細長い長円形又はスリット状でもよ
く、また、１個のトーチより２個又はそれ以上の噴射流
を噴射するものとする等、種々変更を加え得ることがで
きる。

【００５８】また、切断ガスの種類は、酸素にアセチレ
ンの加勢ガスを併用したが、他のガスを併用してもよ
く、また多少溶削効果が少ないが酸素のみでもよい。

【００５９】更に、酸素の代わりにプラズマ噴流を用い
ると鉄材のみならず、各種金属材料の溶削及び接合が可
能になる。

【００６０】本発明の溶削トーチの制御方法に関する実
施例を図１０〜図１５により説明する。

【００６１】図１０は、中央部の３本の溶削トーチ６ａ
を取扱う最小板幅に合せて板幅方向に固定的に設定し、
両端部の２本の溶削トーチ６ｂ，６ｃを板幅の大小に応
じて幅方向に移動可能とした実施例である。

【００６２】板幅がＷ1 と比較的広幅の場合は、図１０
に示すように、予め板幅Ｗ1 が分かるので両端部の溶削
トーチ６ｂを板幅部に予め移動しておき、最外側の溶削
トーチ６ｃはコントローラ６３からの信号でストップ弁
６２を閉じしておく。これにより、板幅に応じた溶削が
行える。

【００６３】また、図１１に示すように板幅がＷ2 と狭
くなった場合、溶削トーチ６ｂが板幅Ｗ2 の端部にくる
ように移動させる。これにより、上記と同様の板幅に応
じた溶削ができる。

【００６４】更に、溶融時溶削トーチ６を若干移動して
板幅方向断続接合する場合につき、同一板幅及び異種板
幅につき図１２〜図１５を用いて説明する。

【００６５】図１２及び図１３に示すように、先行圧延
材１と後行圧延材２の板幅が同一の寸法Ｗ1 である場
合、中央の溶削トーチ６ａは一体で板幅方向に移動し、
両端部の溶削トーチ６ｂは、板端部より板中央部に入っ
たところから切断ガスの噴出を開始し、それぞれアクチ
ュエータ６４により幅方向外側に向って移動させ、母材
の溶融を行うものである。これは、母材の溶融開始が板
端部と板中央部では、板端部の方が早くなるため、中央
部の溶削トーチ６ａと同一移動制御を行うため、上述の
ような制御を行うものである。

【００６６】また、板幅がＷ1 とＷ2 の異幅の母材を接
合するためには、図１４及び図１５に示す如く、狭幅Ｗ
2 を基準にして、前述した同幅母材の場合と同様に設
定、溶削を行うことで断続接合を行うことが可能とな
る。

【００６７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、以
下に説明する効果が得られる。

【００６８】（１）圧延材端部を酸化スケールもろとも
溶削するので、面精度の良い高温な接合面が得られ、高
精度、高強度の接合が得られる。

【００６９】（２）多数の溶削トーチを用いて溶削する
ので溶削時間が短縮され、溶削後の酸化スケールの再発
生も最小にでき、さらに強度の高い接合が得られる。

【００７０】

【００７１】（３）複数個の溶削トーチの少なくとも一
部を横行させて溶削を行うので、溶削時間が更に短縮さ
れる。また、このとき、圧延材端部に溶削による切欠を
形成して横行させるので、板幅方向の溶削が容易かつ迅
速に行える。

【００７２】（４）微細鉄粉を切断ガスと併用すること
により溶削能力が更に向上し、またステンレス圧延材へ
の適用も可能になる。

【００７３】（５）圧延材を短時間で接合できるので、
熱間圧延設備全体の圧延速度を高速に維持でき、生産性
の高い連続熱間圧延設備が得られる。

【００７４】（６）圧延材の厚いものから薄いものまで
接合が可能であり、熱間鋼板圧延設備の所望の部位で接
合ができる。即ち、スラブ接合、バー材接合のいずれも
可能であり、既接設備の連続圧延も含め、幅の広い連続
化圧延ができる。

【００７５】（７）連続鋳造より製造したスラブ材を接
合し、熱間圧延する連続熱間圧延設備において、短時間
でスラブ材を接合することができる接合方法及びその装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例による連続熱間圧延設
備の工程区分と接合装置の設置箇所を示す図である。

【図２】図２は接合装置の他の設置箇所を示す図１と同
様な図である。

【図３】図３は本発明の一実施例による接合装置の要部
の斜視図である。

【図４】図４は溶削トーチの断面図である。

【図５】図５は接合装置の駆動及び制御系の概略図であ
る。

【図６】図６は本発明の接合方法の原理を説明する図で
ある。

【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例による
接合方法の各工程を示す図である。

【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実施例によ
る接合方法の各工程を示す図である。

【図９】図９は本発明の他の実施例による接合装置の正
面図である。

【図１０】図１０は溶削トーチの制御方法に関する実施
例を示す図である。

【図１１】図１１は図１０に示す溶削トーチの他の使用
状態を示す図である。

【図１２】図１２は溶削トーチの制御方法に関する他の
実施例を示す図である。

【図１３】図１３は図１２に示す制御方法を実施する溶
削トーチを示す図である。

【図１４】図１４は溶削トーチの制御方法に関する更に
他の実施例を示す図である。

【図１５】図１５は図１４に示す制御方法を実施する溶
削トーチを実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 先行圧延材 ２ 後行圧延材 ４，５ ピンチローラ（位置設定手段；押圧手段） ６ 溶削トーチ １９ａ 給粉器（微細鉄粉供給手段） ３５ 切欠 ５２ 加熱炉 ５３ 粗圧延機 ５４ 仕上圧延機 ５８ 接合装置

フロントページの続き (72)発明者 西野 忠 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭61−126983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127185（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−41127（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−258802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−126984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−26204（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 15/00 B23K 7/00 507 B23K 7/00 508 B23K 20/00 340

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続熱間圧延設備のラインで先行圧延材の
   後端と後行圧延材の先端とを接合する熱間圧延材の接合
   方法において、 （ａ）切断ガスの噴射流を形成する複数の溶削トーチを
   準備する第１のステップと； （ｂ）前記複数の溶削トーチを前記先行圧延材の後端と
   後行圧延材の先端に対して所定の位置関係に設定する第
   ２のステップと； （ｃ）前記複数の溶接トーチを前記圧延材の板幅方向に
   横行させながら、前記先行圧延材の後端と後行圧延材の
   先端の少なくとも一方のものの端面から所定幅の部分を
   前記切断ガスの噴射流を吹き当てることによって溶削す
   る第３のステップと； （ｄ）前記溶削された先行圧延材の後端と後行圧延材の
   先端を互いに押圧することによって該後端と先端とを突
   き合わせ接合する第４のステップと； を備えることを特徴とする熱間圧延材の接合方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の熱間圧延材の接合方法にお
   いて、 前記第３のステップは、前記先行圧延材の後端と後行圧
   延材の先端の両方に前記溶削を行うことを特徴とする熱
   間圧延材の接合方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の熱間圧延材の接合方法にお
   いて、 前 記第２のステップは、前記切断ガスの噴射流の各々が
   前記先行圧延材の後端と後行圧延材の先端の少なくとも
   一方に少なくとも部分的に吹き当たって当該端部に対応
   する切欠きが形成されるように前記設定を行うことを特
   徴とする熱間圧延材の接合方法。
4. 【請求項４】請求項１記載の熱間圧延材の接合方法にお
   いて、 前 記第２のステップは、前記先行圧延材の後端と後行圧
   延材の先端の間に隙間を形成し、かつ前記切断ガスの噴
   射流の各々が前記後端と先端の両方に吹き当たるように
   前記設定を行うことを特徴とする熱間圧延材の接合方
   法。
5. 【請求項５】請求項１記載の熱間圧延材の接合方法にお
   いて、前記第３のステップは、前記複数の溶削トーチよ
   り前記切断ガスに加え微細鉄粉を噴出させることにより
   前記溶削を行うことを特徴とする熱間圧延材の接合方
   法。
6. 【請求項６】連続熱間圧延設備のラインで先行圧延材の
   後端と後行圧延材の先端とを接合する熱間圧延材の接合
   装置において、 （ａ）前記圧延材の板幅方向に少なくとも１列に配置さ
   れ、それぞれ切断ガスの噴射流を形成する複数個の溶削
   トーチを含む溶削手段と； （ｂ）前記先行圧延材と後行圧延材とを前記ラインの方
   向に独立して相対移動させ、前記先行圧延材の後端と後
   行圧延材の先端を前記溶削トーチ列に対して所定の位置
   関係に設定する位置設定手段と； （ｃ）前記複数個の溶接トーチの少なくとも一部を前記
   圧延材の板幅方向に横行させる移動手段と； （ｄ） 前記先行圧延材の後端と後行圧延材の先端を互い
   に押圧する押圧手段と；を備えることを特徴とする熱間
   圧延材の接合装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の熱間圧延材の接合装置にお
   いて、前記位置設定手段は２組のピンチローラであり、
   この２組のピンチローラは前記押圧手段を兼ねているこ
   とを特徴とする熱間圧延材の接合装置。
8. 【請求項８】請求項６記載の熱間圧延材の接合装置にお
   いて、前記溶削手段は、前記複数個の溶削トーチに切断
   ガスと微細鉄粉を供給する手段を有することを特徴とす
   る熱間圧延材の接合装置。
9. 【請求項９】連続鋳造機、粗圧延機群及び仕上圧延機群
   を有する連続熱間圧延設備において、請求項６〜８ のいずれか１項記載の熱間圧延材の接合装
   置を前記連続鋳造機と前記粗圧延機群との間に配置した
   ことを特徴とする連続熱間圧延設備。
10. 【請求項１０】連続鋳造機、粗圧延機群及び仕上圧延機
    群を有する連続熱間圧延設備において、請求項６〜８ のいずれか１項記載の熱間圧延材の接合装
    置を前記粗圧延機群と前記仕上圧延機群との間に配置し
    たことを特徴とする連続熱間圧延設備。