JP3126745B2

JP3126745B2 - 熱間圧延における鋼片の接合方法

Info

Publication number: JP3126745B2
Application number: JP03077180A
Authority: JP
Inventors: 敏明天笠; 正則海老原; 敏貞武智; 富士男青木
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH04288913A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、先行して搬送される
シートバーの如き鋼片と、これに引き続いて搬送される
後続の鋼片とを、熱間圧延の入側にて突き合わせ接合
し、この接合鋼片を連続的に圧延ラインに供給するため
に特に有用な鋼片の接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱間圧延ラインでは、圧延すべき
鋼片を目標温度に加熱したのち、一本ずつ粗圧延工程、
引き続き仕上げ圧延工程に供して所望の厚みを持った熱
延板に仕上げていたが、かような圧延方式では、特に仕
上げ圧延での、圧延素材の噛み込み不良によるライン停
止等のトラブルが生じやすく、また圧延素材の先端、後
端部の形状不良に起因した歩留まりの低下が大きい。こ
のような問題の早期解決が望まれる所以である。

【０００３】熱間圧延ラインにおける上記の如きトラブ
ルを解消し、生産性のより一層の改善を図るために、熱
間仕上げ圧延機の入側搬送ラインにおいて、先行する鋼
片の後端部とこれに引き続いて搬送される後続の鋼片の
先端部とを、順次接合して仕上圧延に供する圧延技術が
提案され、これに伴い鋼片の接合方法についても種々の
方法が開発された。例えば特開昭60-244401 号公報に、
いわゆるソレノイド型コイルを用いた誘導加熱圧接法が
開示され、また特開昭61-159285 号公報に電極ロールを
用いた通電加熱圧接法が開示されている。このように鋼
片を接合して圧延する技術に従えば、鋼片を一本ずつ圧
延ラインに供給する場合に生じていた噛み込み不良等を
起こすことがなく、生産性を改善することが可能にな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋼片を接合しつつ連続
的な圧延を行うためには、先行する鋼片の後端と後続の
鋼片の先端とを迅速かつ確実に安定して接合する必要が
ある。しかしながら、上掲特開昭60-244401 号公報に開
示されているように、鋼片の接合部を高周波誘導加熱す
るものでは、比較的短時間で目標とする接合温度に加熱
できる利点はあるものの、鋼片の接合に関わらない余計
な領域まで加熱するため、これに消費されるエネルギー
量が大きいという問題があり、一方、前掲特開昭61-159
285 号公報に開示の技術の如き通電加熱によるもので
は、鋼片表面にスケールが付着している場合に電極ロー
ルと鋼片との間の接触電気抵抗によってアークが発生
し、電極ロールが損傷するおそれがあり、結局のところ
何れの方式においても鋼片の連続熱間圧延を実現するに
は不十分なものであった。

【０００５】鋼片の接合に際して無駄なエネルギーを消
費することなく、簡便かつ速やかに、しかも圧延中に鋼
片の接合部分が分離・破断することがないよう確実に接
合できる新規な接合方法を提案することがこの発明の目
的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、鋼片の熱間
圧延設備の入側にて、先行して搬送される鋼片の後端部
と、これに引き続いて搬送される後続の鋼片の先端部と
を接触状態で突き合わせ、次いで加熱、接合する方法で
あって、上記先行して搬送される鋼片の後端部とこれに
引き続いて搬送される後続の鋼片の先端部とを突き合わ
せたとき、少なくとも鋼片幅方向の両端部を含む接触領
域とこれを除く非接触領域とが形成される形状に各鋼片
の先端部及び後端部を整形してから、各鋼片の先端部と
後端部とを突き合わせ接触させて、少なくとも鋼片幅方
向の両端部を含む接触領域とこれを除く非接触領域とを
形成し、鋼片の厚み方に向貫通する交番磁界を磁極から
印加して生起する誘導電流によりこの幅方向両端部を加
熱する処理と、少なくとも一方の鋼片を他方の鋼片に向
けて押圧する処理との組合せからなり、かつ、上記磁極
は、鋼片幅方向に沿う磁極幅が鋼片の長手方向に沿う磁
極長さに比べて大きく、かつ鋼片の幅を超えない細長形
状になることで、この磁極直下の鋼片に生起する短絡誘
導電流を抑制することを特徴とする熱間圧延における鋼
片の接合方法である。

【０００７】またこの発明では、磁極の幅／長さの比と
磁極断面積との関係で次式Ｗ／Ｌ≧0.33＋0.38（１／Ｓ）−0.05（１／Ｓ）²＋0.0024（１／Ｓ）³ ここにＷ：磁極の幅（ｍ）Ｌ：磁極の長さ（ｍ）Ｓ：磁極の断面積（ｍ²）を満足すること（第２発明）とする。

【０００８】この発明に従う磁極の例を図１に鋼片に対
向する断面で示す。同図(a) は矩形、同図(b) は楕円
形、同図(c) は長円形の例を示す。磁極の形状が、同図
(b) 、(c) で示されるような矩形以外の場合の磁極幅
は、磁極面に鋼片の幅方向と平行な線分を引いたとき、
その線分が最長となるときの長さをいい、一方、磁極長
さは、磁極面に鋼片の長手向と平行な線分を引いたと
き、その線分が最長となるときの長さをいう。例えば、
磁極の形状が、同図(b) に示した楕円形の場合の磁極幅
は、楕円の長径のことであり、磁極長さは楕円の短径の
ことである。この発明で磁極は１個に限らず、鋼片の幅
方向に沿って複数個を配設することを可とし、その場合
には磁極の断面積及び磁極の幅、長さはいずれも各磁極
の和とする。

【０００９】

【作用】まず、この発明の鋼片の接合方法を開発するに
至った経緯について説明する。発明者らは鋼片の接合に
際して無駄なエネルギーを消費することなく、簡便かつ
速やかに、しかも確実に接合できる接合方法について研
究、開発を重ねた結果、各鋼片の先端部と後端部とを接
触させ、その領域にて鋼片の厚み方向に貫通する交番磁
界を印加して加熱する処理と、該鋼片の少なくとも一方
を押圧する処理とを組み合わせることが特に有効との知
見を得、先に特許出願を行った（特願平２-203991 号明
細書参照）。この方法によれば、接合領域に交番磁界に
よって渦電流が誘導され、この渦電流の周回に由来した
発熱によって特に鋼片の幅方向両端部が昇温することか
ら、効率よく極めて短時間に該接触領域を密着させるこ
とができ、しかも交番磁界を印加するための磁極は該鋼
片とは非接触なのでアークの発生によって設備に損傷を
与えるようなおそれもなく、確実に鋼片を接合すること
が可能となった。

【００１０】ところで、このような接合方法では、鋼片
の幅方向両端部を通って周回する誘導電流が強いことが
特に肝要であるが、磁界を鋼片へ印加するための磁極の
形状によっては、この周回誘導電流以外の、磁極直下に
生じる短絡誘導電流が強くなって、この磁極直下の鋼片
が融け落ちてしまい、接合設備に損傷を与える問題が生
じるばかりでなく、周回誘導電流がその分小さくなるた
め、端部接合の時間が余計にかかってしまうという不都
合を生じる場合があった。かかる周回誘導電流、短絡誘
導電流を図２にそれぞれ記号ｅ及びｓで示し、また融け
落ち状況を図３に示す。そこでこのことから磁極直下に
生じる短絡誘導電流を抑制すべくさらに研究、開発を重
ね、その結果磁極の幅が長さよりも大きい、細長形状に
することが特に有効であることを見出し、この発明を開
発するに至ったのである。

【００１１】このように磁極を細長形状にすることによ
り、短絡誘導電流が抑制されることで、鋼片の接合をさ
らに確実かつ安全に行うことが可能になる。磁極の断面
形状は図１に挙げた矩形、楕円形及び長円形に限ること
はなく、鋼片幅方向に沿って測った磁極幅が鋼片の長手
方向に沿って測った磁極長さに比べて大きい形状を満足
すればいかなる形状でもよい。

【００１２】磁極の位置は、磁極が１個の場合は、鋼片
の幅方向中央部とし、２個以上の場合は、鋼片の幅方向
中央に対して対称になるように配置するのが好ましい。

【００１３】第２発明では磁極を幅／長さの比と磁極断
面積との関係で次式Ｗ／Ｌ≧0.33＋0.38（１／Ｓ）−0.05（１／Ｓ）²＋0.0024（１／Ｓ）³ ここにＷ：磁極の幅（ｍ）Ｌ：磁極の長さ（ｍ）Ｓ：磁極の断面積（ｍ²）を満足させることとする。図４に磁極断面積と磁極の幅
／長さ比をそれぞれ種々の値に変化させて、磁極直下部
の鋼片の融け落ちに及ぼす影響を調べた結果を示す。な
おこの際の磁極の断面形状は矩形であったが、形状が異
なっても同様の結果を得た。同図から明らかなように、
磁極直下の鋼片が融け落ちないためには磁極を幅Ｗ
（ｍ）／磁極の長さＬ（ｍ）の比と磁極断面積Ｓ
（ｍ²）との関係式でＷ／Ｌ≧0.33＋0.38（１／Ｓ）−0.05（１／Ｓ）²＋0.0024（１／Ｓ）³ を満足させることが必要である。したがって第２発明で
は磁極を幅／長さの比と磁極との関係で次式Ｗ／Ｌ≧0.33＋0.38（１／Ｓ）−0.05（１／Ｓ）²＋0.0024（１／Ｓ）³ ここにＷ：磁極の幅（ｍ）Ｌ：磁極の長さ（ｍ）Ｓ：磁極の断面積（ｍ²）を満足させることにした。

【００１４】なお磁極の大きさの上限については、磁極
の幅が接合しようとする鋼片の幅を超えないことが鋼片
の幅方向端部の過剰加熱を避ける観点から好ましく、こ
の磁極の幅の上限から磁極の長さ、磁極の断面積も上限
がおのずから計算される。

【００１５】以上述べたような磁極を用いた鋼片の接合
に適用する圧延設備の一例を図５に示す。同図における
番号４は熱間仕上げ圧延機群、５は熱間仕上げ圧延機４
の入側で先行して搬送される鋼片（以下、先行シートバ
ーと記す）、６はこの鋼片５に引き続く後続の鋼片（以
下、後続シートバーと記す）、７はシートバー５，６の
搬送とこれらの接合の際の加圧を行うピンチロール、８
は先行シートバー５の後端部と後続シートバー６の先端
部の接触領域ａを加熱する役目をもった交番磁界発生装
置であって、この交番磁界発生装置８は磁極を形成する
コア８ａ、コイル８ｂ及び電源８ｃからなる。ここで、
この交番磁界発生装置８を単体で適用する場合には、シ
ートバーの幅方向の中央部に配置される。また、９はシ
ートバーの接合時間を吸収するためのルーパーであっ
て、このルーパー９は、上記交番磁界発生装置８が、シ
ートバーの搬送に同期して移動できる形式の場合には省
略される。

【００１６】前述したとおり、先行シートバー５の後端
部と、後続シートバー３の先端部の突き合わせによる接
触状態で、接触領域ａに、該シートバーの幅方向の中央
部に配置した交番磁界発生装置８によって交番磁界ｄを
印加すると、シートバー５，６の各端部には、幅方向に
沿って図６に示すような渦電流ｅが誘導される。シート
バー５，６の各端部は、この渦電流ｅの周回に由来した
発熱によって加熱されることになるが、とくにシートバ
ーの接触領域ａには接触電気抵抗が存在するため、この
抵抗によるジュール発熱によって各端部の接触面の温度
が図７に示すように優先的に上昇する。したがってこの
接触状態で昇温しながら各シートバー５、６の少なくと
も一方を、接合すべきシートバーへ向けて押圧するか、
または予め押圧した状態で上記の如き加熱昇温すること
により効率よく極めて短時間で該接触領域を密着させる
ことができ、しかも交番磁界発生装置５は非接触式なの
でアークの発生によって設備に損傷を与えるようなおそ
れは全くない。

【００１７】この発明においては、上記の加熱をより有
利に行うため、すなわち接合の際の加熱時間の短縮やこ
れに要する投入電力の軽減のために、先行シートバー２
と後続シートバー３の接触領域ａを、図８(a) 〜(g) に
示すように各シートバーの幅方向の少なくとも両端域と
し、それを除く領域にはギッャプを設けることとした。
ここに、上掲図７に示すような形状になる鋼片の接合が
より有利に適合するのは、例えば図９(a) に示すような
平面形状になる鋼片を接合するに当たって各鋼片の接合
端部を加熱、押圧した場合に、鋼片の接合領域は図９
(b) に示す如く、その両端部から中央部へと比較的小さ
な押圧力でもって拡大し、特定の接合代のもとではその
後の仕上げ圧延によっても鋼片の接合部が破断分離する
ようなことがないからである。

【００１８】図10は、上記のような鋼片の接合における
接合代と仕上げ圧延時における破断状況を調査した結果
を示したものである。同図より明らかなように接触領域
における接合代Ｗが、鋼片幅Ｂに対しそれぞれ0.1 倍以
上、合計で0.2 倍以上であれば、その後の仕上げ圧延時
において接合部分が破断分離するようなおそれは全くな
い。

【００１９】上掲図８に示したところの図(a) は、先行
シートバー５の後端部と後続シートバー６の先端部を同
じ曲率で凹状に切断した場合、同図(b) は各シートバー
５，６の先、後端部とも凹状ではあるがそれらの曲率が
異なる場合、同図(c) は一方は平面形状がフラットな状
態とし、他方のみ凹状とした場合、同図(d) は一方を凸
状、他方を凹状とし、凹状の曲率を凸状の曲率よりも幾
分大きくした場合であり、ここで示した例は何れの場合
もシートバーの幅方向両端部のみを接触させ、その中央
域にギャップをもたせた例として示してあるが、この発
明に適合する切断形状はこれだけに限られるものではな
く、同図(e) ，(f) に示すように両端部および中央の３
点で接触させ、その間にギャップを設けてもよく、また
図示はしないが、接触部を４点ないしはそれ以上とし、
その間にギャップを設けたようなものであってもよい。
さらに同図(g) に示すように幅方向中央部を矩形状に切
欠いてものでもよい。

【００２０】上記のような形状とするための切断手法と
しては、シャー、ガス切断およびレーザー溶断などが適
用できるが、とくに特定の曲率で凹状に切断する場合に
は、２枚の曲線刃を有するドラムシャーがとりわけ有利
に適合する。

【００２１】次に鋼片を接合する場合の接合形態として
は、接合予定部を目標とする接合温度まで加熱・昇温
し、該加熱を停止した後に押圧するような接合形態、
加熱・昇温を継続したまま（ただし接合部が溶融する温
度を超えない) で目標とする接合温度に達した時点で押
圧するような接合形態、あるいは予め鋼片を押圧した
状態で加熱するような接合形態など種々考えられるが、
通常、接合過程における鋼片の温度は1000〜1100℃程度
であり、単なる押圧だけでも各鋼片の接合は幾分進行す
る。このためとくに鋼片を押圧しながら加熱することに
よって接合時間の短縮や加熱・昇温に要する投入電力の
低減を図ることが好ましい。

【００２２】次に、この発明を実施するのに用いて好適
な交番磁界発生装置８の模式を図11に示し、このような
交番磁界発生装置８を用いて、鋼片の厚み方向に対し、
それを貫くような交番磁界を印加する方式を以下、トラ
ンスバース方式と記すこととする。上記のトランスバー
ス方式に適合し得る交番磁界発生装置８としては、鋼片
をその厚み方向に挟むよう、それぞれ上下に個別配置し
た分割型あるいは同極馬蹄型の交番磁界発生装置などの
適用も考えられるが、鋼片の厚み方向を挟むＣ型のコア
をもった交番磁界発生装置が好ましい。このような形式
の交番磁界発生装置は、鋼片の移動に同期させつつ接合
する場合における操作を容易にするとともに、磁極のア
ライメントを簡便かつ正確に行える。なお、端部の平面
形状がフラットになる鋼片同士を接合するに当って、交
番磁界発生装置を単体で用いるような場合には、接合面
を均一に加熱できるよう、その幅方向に沿って移動する
のが望ましい。また鋼片の幅方向に沿って複数個の交番
磁界ｄを印加するような場合には、交番磁界発生装置を
それに対応した分だけ設けることによって対処できる。

【００２３】図12(a)(b)に、鋼片の幅方向に沿って複数
の交番磁界ｄを印加した場合の例を示す。

【００２４】また、鋼片に印加する交番磁界は、接合対
象とする鋼片のサイズによっても異なるが、ほぼ投入電
力500 〜3000kW、加熱時間２〜８秒の条件で印加するの
が望ましく、接合の際の押圧力に関しては面圧にして３
〜８kgf/mm²程度で十分であり、また、加熱温度として
は1250〜1450℃とするのが望ましい。

【００２５】

【実施例】７スタンドのタンデム圧延機を備えた上掲図
５に示したような設備を適用して、幅1000mm，厚み30m
m、先端部、後端部の曲率半径が何れも20ｍになる図８
(a)に示した如き平面形状になるシートバー (低炭素鋼)
を、下記の条件に従って接合しつつ連続的に圧延機に
供給して板厚３mmの熱延板に仕上げた。ａ．交番磁界 (Ｃ型磁極）：投入電力：2000 kＷ加熱時間：2.4 秒、周波数：500 Hz、磁極数：１個磁極形状：矩形磁極幅：0.48ｍ磁極長さ：0.3 ｍｂ．加熱温度： 1400℃、ｃ．押圧力：面圧にして３kgf/mm² 、ｄ. 接合形態：鋼片を接触させ押圧しつつ加熱その結果、圧延中にシートバーの接合部の幅方向中央部
に融け落ちが生じることがなく、かつ該接合部が破断す
るようなことはなく安定して圧延することができた。

【００２６】次に磁極の形状を楕円形にして鋼片を接触
させ加熱した後押圧をし、他は上記と同一条件で実験を
行ったが、この場合も圧延中にシートバーの接合部の幅
方向中央部に融け落ちが生じることがなく、かつ該接合
部が破断するようなことはなく安定して圧延することが
できた。

【００２７】さらに磁極を２個、鋼片の幅方向に沿って
配設した場合について実験を行った。この際の磁極形状
は長円形であり、また各磁極の幅及び長さはそれぞれ0.
24×２ｍ、0.3 ｍである。それ以外の条件は鋼片幅が1.
2 ｍである他は上記と同一である。その結果もまた、圧
延中にシートバーの接合部の幅方向中央部に融け落ちが
生じることがなく、かつ該接合部が破断するようなこと
はなく安定して圧延することができた。

【００２８】

【発明の効果】この発明の鋼片の接合方法は、鋼片の先
端部と後端部とを少なくとも鋼片幅方向の両端部で接触
させ、この接触領域に鋼片の厚み方向に貫通する交番磁
界を磁極から印加して生起する誘導電流によりこの幅方
向両端部を加熱する処理と、少なくとも一方の鋼片を他
方の鋼片に向けて押圧する処理との組合せからなること
により、先行して搬送される鋼片の後端部と後続の鋼片
の先端部を迅速かつ確実に接合できるので、加熱設備の
大型化を伴ったり、連続圧延ラインが延長されるような
ことはなく生産性の高い連続熱間圧延が実現でき、また
磁極は、鋼片幅方向に沿う磁極幅が鋼片の長手方向に沿
う磁極長さに比べて大きい細長形状になることにより、
磁極直下での鋼片の融け落ちもなく設備に損傷を与える
ことなく安定して接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従う磁極の例を示す断面図である。

【図２】鋼片に生じる短絡誘導電流の説明図である。

【図３】鋼片の接合部における融け落ち状況の説明図で
ある。

【図４】磁極断面積と磁極の幅／長さ比をそれぞれ種々
の値に変化させた場合に、磁極直下部の鋼片の融け落ち
に及ぼす影響を示すグラフである。

【図５】この発明の実施をするのに用いて好適な圧延設
備の構成説明図である。

【図６】この発明に従う鋼片の接合要領の説明図であ
る。

【図７】接合領域の温度分布を示した図である。

【図８】鋼片の平面形状を示した図である。

【図９】鋼片の接合状況を示した図である。

【図１０】シートバーの接合部の状況を示したグラフで
ある。

【図１１】この発明の実施をするのに用いて好適なＣ型
の磁極をもった交番磁界発生装置の模式図である。

【図１２】交番磁界発生装置の配置例を示した図であ
る。

【符号の説明】

１先行して搬送される鋼片２先行鋼片に引き続く後続の鋼片３磁極４熱間仕上げ圧延機群５先行シートバー６後続シートバー７ピンチロール８交番磁界発生装置９ルーパー

フロントページの続き (72)発明者青木富士男千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (56)参考文献特開平４−158905（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−234679（ＪＰ，Ａ) 特開平４−89120（ＪＰ，Ａ) 特開平４−89178（ＪＰ，Ａ) 特開平４−288908（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 15/00 B21B 1/26 B23K 20/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼片の熱間圧延設備の入側にて、先行し
て搬送される鋼片の後端部と、これに引き続いて搬送さ
れる後続の鋼片の先端部とを接触状態で突き合わせ、次
いで加熱、接合する方法であって、上記先行して搬送される鋼片の後端部とこれに引き続い
て搬送される後続の鋼片の先端部とを突き合わせたと
き、少なくとも鋼片幅方向の両端部を含む接触領域とこ
れを除く非接触領域とが形成される形状に各鋼片の先端
部及び後端部を整形してから、各鋼片の先端部と後端部
とを突き合わせ接触させて、少なくとも鋼片幅方向の両
端部を含む接触領域とこれを除く非接触領域とを形成
し、鋼片の厚み方向に貫通する交番磁界を磁極から印加
して生起する誘導電流によりこの幅方向両端部を加熱す
る処理と、少なくとも一方の鋼片を他方の鋼片に向けて
押圧する処理との組合せからなり、かつ、上記磁極は、鋼片幅方向に沿う磁極幅が鋼片の長
手方向に沿う磁極長さに比べて大きく、かつ鋼片の幅を
超えない細長形状になることで、この磁極直下の鋼片に
生起する短絡誘導電流を抑制することを特徴とする熱間
圧延における鋼片の接合方法。
【請求項２】磁極が、磁極の幅／長さの比と磁極断面
積との関係で次式Ｗ／Ｌ≧0.33＋0.38（１／Ｓ）−0.05（１／Ｓ）²＋0.0024（１／Ｓ）³ ここにＷ：磁極の幅（ｍ）Ｌ：磁極の長さ（ｍ）Ｓ：磁極の断面積（ｍ²）を満足する請求項１記載の熱間圧延における鋼片の接合
方法。