JPH08290203A - Method for joining hot rolled slab - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To provide a method for joining a hot rolled slab without requiring descaling when joining preceding slab and succeeding slab such as slab or sheet bar. CONSTITUTION: In this method for joining by butting the rear end part of a preceding slab 1 and the top end part of a succeeding slab 3, tack-welding a butted part 5 by laser welding, and pressure-welding the preceding slab 1 and the succeeding slab 3, the butted part 5 of the slabs is laser-welded with the power density of 5×10<6> to 1×10<8> W/cm<2> .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、シートバーやスラブ
などの熱間圧延鋼片の接合方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for joining hot rolled steel pieces such as a sheet bar and a slab.

【０００２】[0002]

【従来の技術】熱間圧延ラインにおいて、先行鋼片と後
行鋼片とを接合して連続的に熱間圧延を行う方法があ
る。例えばＷＯ．９４−１６８３８号公報には、圧延中
の先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端とを突き合わせた
のち、突合せ部をレーザビームにより仮付溶接して連続
圧延を行う方法が開示されている。2. Description of the Related Art In a hot rolling line, there is a method in which a preceding steel piece and a following steel piece are joined together and continuously hot rolled. For example, WO. Japanese Patent No. 94-16838 discloses a method in which the trailing end portion of the preceding steel piece being rolled and the leading end of the trailing steel piece are butted, and then the butted portion is tack welded with a laser beam to perform continuous rolling. ing.

【０００３】熱間圧延ライン上の鋼片は９００〜１２０
０℃と高温であるため、鋼片の表面にスケールが発生す
る。例えば、走間シャーによって端部を切り落として突
合せ部の形状を整えたのち鋼片を接合する場合、シャー
切断から圧延接合までの所要時間は約３０〜６０秒であ
る。表１に示す主成分の熱間圧延鋼片の場合、発生する
スケールは酸化クロム、酸化マンガン、酸化ケイ素など
が主であり、上記所要時間に発生するスケール層の厚み
は３０〜４０μｍである。Steel billets on the hot rolling line are 900 to 120.
Since the temperature is as high as 0 ° C, scale is generated on the surface of the steel slab. For example, when joining the steel pieces after trimming the ends by a running shear to adjust the shape of the butt portion, the time required from shear cutting to rolling joining is about 30 to 60 seconds. In the case of the hot-rolled steel slab as the main component shown in Table 1, the scale that is generated is mainly chromium oxide, manganese oxide, silicon oxide, etc., and the thickness of the scale layer that is generated during the above required time is 30 to 40 μm.

【表１】 [Table 1]

【０００４】圧接では清浄な金属面どうしが密着して接
合されるが、接合面にスケールがあると、圧接が十分に
行われず、接合強度が低下する。このために従来は、接
合面である鋼片前端部および後端部の少なくとも一方
に、水または鉄粉を吹き付けてデスケーリングを行い、
鋼片接合部のスケールを除去して仮付溶接および圧接を
行っていた。そのため圧延ラインにデスケーリング工程
が加わり、ライン速度が低下し、したがって生産性も低
下していた。また、鋼片前端部および後端部の温度降下
は他の部分に比べて大きくなる。この結果、鋼片前端部
および後端部の変形抵抗が他の部分に比べて大きくな
り、接合強度および圧延製品の板厚精度が低下するとい
う問題もあった。In pressure welding, clean metal surfaces are brought into intimate contact with each other to be joined. However, if there is a scale on the joining surface, the pressure welding cannot be performed sufficiently and the joining strength is lowered. For this reason, conventionally, at least one of the front end portion and the rear end portion of the steel piece that is the joint surface is sprayed with water or iron powder to perform descaling,
The scale of the steel slab joint was removed and tack welding and pressure welding were performed. Therefore, a descaling process is added to the rolling line, the line speed is reduced, and the productivity is also reduced. Further, the temperature drop at the front end portion and the rear end portion of the billet is larger than that at other portions. As a result, there is a problem that the deformation resistance of the front end portion and the rear end portion of the steel slab becomes larger than that of the other portions, and the joint strength and the plate thickness accuracy of the rolled product decrease.

【０００５】特開昭６２−１２７１８５号公報には、鋼
片の突合せ部を酸素ガスで加熱し、先行鋼片と後行鋼片
を押圧して圧着接合することにより上記問題を解決する
方法が開示されている。しかしこの方法では、鋼片に押
圧力を加えるクランパーが鋼片表面に疵をつけること、
接合押圧部にバリが生じて製品疵に繋がるといった欠点
がある。ＷＯ．９４−１６８３８号公報記載の方法は、
これら鋼片を押圧して圧着接合することに伴う問題は解
決している。しかし、デスケーリングは必要であり、鋼
片接合前にデスケーリング工程を加えることに伴う接合
強度および板厚精度の低下という問題は解決されていな
い。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-127185 discloses a method for solving the above-mentioned problem by heating the butt portion of the steel piece with oxygen gas and pressing the preceding steel piece and the following steel piece to perform pressure bonding. It is disclosed. However, in this method, the clamper that applies a pressing force to the steel piece scratches the surface of the steel piece,
There is a drawback in that burrs are generated in the bonding and pressing portion, which leads to product defects. WO. The method described in Japanese Patent Publication No. 94-16838,
The problems associated with pressing and crimping these steel pieces have been solved. However, descaling is necessary, and the problem of reduction in joint strength and plate thickness accuracy associated with the addition of a descaling step before joining steel slabs has not been solved.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、スラブまた
はシートバーなどの先行鋼片と後行鋼片とを接合する際
に、デスケーリングを行う必要のない熱間圧延鋼片の接
合方法を提供するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method for joining hot-rolled steel pieces which does not require descaling when joining a preceding steel piece and a following steel piece such as a slab or a sheet bar. It is provided.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の熱間圧延鋼片の
接合方法は、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を突
き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付溶接し、
先行鋼片と後行鋼片を圧接により接合する方法におい
て、５×１０⁶ 〜１×１０⁸ W/cm² のパワー密度で突合
せ部をレーザ溶接する。The method for joining hot-rolled steel slabs according to the present invention is such that the trailing end of the preceding slab and the leading end of the following slab are butted, and the butted part is tack welded by laser welding. ,
In the method of joining the preceding steel piece and the following steel piece by pressure welding, the butt portion is laser-welded with a power density of 5 × 10 ⁶ to 1 × 10 ⁸ W / cm ² .

【０００８】この発明において接合する熱間圧延鋼片
は、厚み２０〜５０mmのシートバーもしくはスラブであ
り、温度は９００〜１２００℃である。走間シャーやレ
ーザ切断装置などによって先行鋼片の後端部と後行鋼片
の先端部の形状を整えたのち、両鋼片を突き合わせてレ
ーザ溶接を行うようにしてもよい。The hot-rolled steel pieces to be joined in the present invention are sheet bars or slabs having a thickness of 20 to 50 mm and a temperature of 900 to 1200 ° C. After the shapes of the trailing end portion of the preceding steel piece and the leading end portion of the following steel piece are adjusted by a running shear or a laser cutting device, the two steel pieces may be butted and laser welded.

【０００９】レーザ溶接には、例えば出力２５〜５０kW
の連続波ＣＯ₂ レーザ発振器を用いる。圧延ライン上を
走行する鋼片の突合せ部に沿って、レーザビーム照射位
置を開先を倣いながら走査させて行うようにしてもよ
い。この場合、レーザビームの走査速度は従来のレーザ
溶接と同様に３〜２０m/min 程度である。For laser welding, for example, an output of 25 to 50 kW
Continuous wave CO ₂ laser oscillator is used. Alternatively, the laser beam irradiation position may be scanned along the abutting portion of the steel piece traveling on the rolling line while following the groove. In this case, the scanning speed of the laser beam is about 3 to 20 m / min as in the conventional laser welding.

【００１０】レーザビームのパワー密度が５×１０⁶ W/
cm² 未満であると、鋼片の表面は十分に蒸発せずスケー
ル層を除去できないので、パワー密度の下限を５×１０
⁶ W/cm² とした。また、１×１０⁸ W/cm² を超えるパワ
ー密度とするには、鋼片表面でのビームスポット径を相
当小さくしなければならない。例えば、出力４５kWの連
続波ＣＯ₂ レーザ発振器といった、高出力のレーザ発振
器を用いても、ビームスポット径を０．２５mm以下にし
なければならず、それに伴い溶融幅が狭くなり、ビーム
照射位置の鋼片突合せ部からの目外れの問題が無視でき
ない。そこでパワー密度の上限を１×１０⁸ W/cm² とし
た。The power density of the laser beam is 5 × 10 ⁶ W /
If it is less than cm ² , the surface of the billet does not evaporate sufficiently and the scale layer cannot be removed. Therefore, the lower limit of the power density is 5 × 10 5.
^{It was set to 6} W / cm ² . Further, in order to obtain a power density exceeding 1 × 10 ⁸ W / cm ² , the beam spot diameter on the surface of the billet must be considerably reduced. For example, even if a high-power laser oscillator such as a continuous-wave CO ₂ laser oscillator with an output of 45 kW is used, the beam spot diameter must be 0.25 mm or less, and the melting width becomes narrower accordingly. The problem of misalignment from the one-sided joint cannot be ignored. Therefore, the upper limit of the power density is set to 1 × 10 ⁸ W / cm ² .

【００１１】[0011]

【作用】従来の工程で鋼片の接合を行う場合、シャー切
断から圧接までの間に切断面に１０〜５０μｍのスケー
ル層が発生する。しかし、本発明ではレーザビームのパ
ワー密度が、５×１０⁶ 〜１×１０⁸ W/cm² と高いの
で、照射部に直径０．７mm、深さ１０mm程度のキーホー
ルを生じ、キーホールに相当する部分の金属および介在
不純物は蒸発する。特に本発明では、レーザビームを鋼
片の突合せ部に集光・照射するが、鋼片の突合せ部には
通常０．１〜０．５mmの間隙がある。レーザビームはこ
の間隙内の鋼片突合せ面に照射されるので、突合せ面の
表面は、レーザビーム照射側から鋼片の厚み方向０．０
〜１５mmにわたって、表面から０．１〜０．３mm程度蒸
発する。この結果、この範囲に存在するスケール層も蒸
発して除去される。したがって、仮付溶接の前にデスケ
ーリングを行う必要がない。When steel pieces are joined in the conventional process, a scale layer of 10 to 50 μm is generated on the cut surface between shear cutting and pressure welding. However, since the power density of the laser beam is as high as 5 × 10 ⁶ to 1 × 10 ⁸ W / cm ² in the present invention, a keyhole with a diameter of 0.7 mm and a depth of about 10 mm is formed in the irradiated portion, Corresponding portions of metal and intervening impurities evaporate. Particularly, in the present invention, the laser beam is focused and irradiated on the abutting portion of the steel slab, but the abutting portion of the steel slab usually has a gap of 0.1 to 0.5 mm. Since the laser beam is applied to the steel piece abutting surface in this gap, the surface of the abutting surface is 0.0 in the thickness direction of the steel piece from the laser beam irradiation side.
Evaporate about 0.1-0.3 mm from the surface over ~ 15 mm. As a result, the scale layer existing in this range is also evaporated and removed. Therefore, it is not necessary to perform descaling before tack welding.

【００１２】[0012]

【実施例】熱間圧延シートバーの接合を例として、この
発明の実施例を説明する。図１は熱間圧延設備に設けら
れたシートバー接合設備を模式的に示す側面図であり、
図２は同設備の平面図である。EXAMPLES Examples of the present invention will be described by taking the joining of hot rolled sheet bars as an example. 1 is a side view schematically showing a sheet bar joining facility provided in a hot rolling facility,
FIG. 2 is a plan view of the equipment.

【００１３】シートバー１、３の先端部および後端部は
走間シャー１１でバー幅方向に沿って切り落とされ、接
合面が形成される。シートバー１、３は、長さが２０m
、幅が１１００ mm 、厚みは３３ mm である。また、
接合面を形成した時点でのシートバー１、３の温度は１
０００℃である。シートバー１、３の送り速度は、８０
m/min である。The front and rear ends of the seat bars 1 and 3 are cut off along the bar width direction by the running shear 11 to form joint surfaces. Seat bars 1 and 3 are 20m long
, The width is 1100 mm and the thickness is 33 mm. Also,
The temperature of the sheet bars 1 and 3 at the time of forming the joint surface is 1
It is 000 ° C. The feeding speed of the seat bars 1 and 3 is 80
m / min.

【００１４】ついで、先行シートバー１の後端面と後行
シートバー３の前端面とを突合せ、この突合せ部５に沿
ってレーザ溶接で突合せ部５を仮付溶接７する。走間シ
ャー１１による接合面形成から仮付溶接７開始までの所
要時間は２０秒である。レーザ発振器１３は連続波ＣＯ
₂ レーザ発振器であり、定常出力は４５ kW である。レ
ーザ発振器１３は固定されているが、溶接ヘッド１５は
シートバー１、３と同期して移動し、突合せ部５を倣い
ながら走査する。レーザビームの走査速度は１０ m/min
であり、突合せ部５の仮付溶接７の所要時間は約６秒で
ある。レーザビーム伝送光学系１４を介してレーザ発振
器１３から移動する溶接ヘッド１５にレーザビームが伝
送される。溶接ヘッド１５は伝送されてきたレーザビー
ムを突合せ部５の上面にスポット径０．７ mm となるよ
うに集光する。ビームスポットにおけるパワー密度は、
約１×１０⁷ kW/cm² である。仮付溶接に引き続いて、
圧延機列１７により両シートバー１，３を連続的に圧延
して、シートバー１とシートバー３を接合する。Then, the rear end surface of the preceding sheet bar 1 and the front end surface of the following sheet bar 3 are butted, and the butted portion 5 is temporarily welded 7 along the butted portion 5 by laser welding. The time required from the joining surface formation by the running shear 11 to the start of the tack welding 7 is 20 seconds. The laser oscillator 13 is a continuous wave CO
_{It is a two-} laser oscillator with a steady output of 45 kW. Although the laser oscillator 13 is fixed, the welding head 15 moves in synchronization with the sheet bars 1 and 3, and scans the butting portion 5 while scanning. Laser beam scanning speed is 10 m / min
Therefore, the time required for the tack welding 7 of the butt portion 5 is about 6 seconds. The laser beam is transmitted from the laser oscillator 13 to the welding head 15 that moves via the laser beam transmission optical system 14. The welding head 15 focuses the transmitted laser beam on the upper surface of the abutting portion 5 so that the spot diameter becomes 0.7 mm. The power density at the beam spot is
It is about 1 × 10 ⁷ kW / cm ² . Following tack welding,
Both sheet bars 1 and 3 are continuously rolled by the rolling mill train 17 to join the sheet bars 1 and 3.

【００１５】この実施例では、圧延機列１７に到達した
時のシートバー１，３の温度は１０００℃であり、走間
シャー１１で接合面を形成した時点から、圧延機列１７
で圧延を開始するまでの温度降下も１００℃程度であっ
た。シートバーの温度降下による接合強度および板厚精
度の低下はなかった。In this embodiment, the temperature of the sheet bars 1 and 3 when reaching the rolling mill train 17 is 1000 ° C., and the rolling mill train 17 is started from the time when the joining surface is formed by the running shear 11.
The temperature drop until the start of rolling was about 100 ° C. There was no decrease in joint strength and plate thickness accuracy due to the temperature drop of the sheet bar.

【００１６】なお、上記実施例と同じ鋼片をデスケーリ
ングしたのち、上記実施例と同じ条件でレーザ溶接し、
圧接した。この場合、デスケーリング工程の所要時間は
約２０秒であり、この間の温度降下は３５０℃であっ
た。また、接合強度は上記実施例の場合に比べて約４０
％低下し、板厚のばらつきは約３０％大きくなった。After descaling the same steel piece as in the above embodiment, laser welding was performed under the same conditions as in the above embodiment,
Pressed. In this case, the time required for the descaling step was about 20 seconds, and the temperature drop during this period was 350 ° C. Further, the bonding strength is about 40 compared with the case of the above embodiment.
%, And the variation in plate thickness increased by about 30%.

【００１７】[0017]

【発明の効果】本発明によれば、先行鋼片と後行鋼片の
接合において仮付溶接とデスケーリングとが同時に行わ
れるので、鋼片接合のためのデスケーリング工程を必要
としない。したがって、熱間連続圧延の生産性向上を図
ることができ、また鋼片先端部および後端部の温度降下
による接合強度および板厚精度の低下を防ぐことができ
る。According to the present invention, since tack welding and descaling are simultaneously performed in joining a preceding steel piece and a following steel piece, a descaling step for joining steel pieces is not required. Therefore, it is possible to improve the productivity of the hot continuous rolling, and it is possible to prevent the deterioration of the bonding strength and the sheet thickness accuracy due to the temperature drop of the steel piece front end portion and the rear end portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明の方法を実施する鋼片接合設備の一例
を模式的に示す側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing an example of a steel piece joining facility for carrying out the method of the present invention.

【図２】図１に示す設備の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the equipment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 先行鋼片 ３ 後行鋼片 ５ 突合せ部 ７ 仮付溶接 １１ 走間シャー １３ レーザ発振器 １５ 溶接ヘッド １６ 圧延機列 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Leading steel piece 3 Trailing steel piece 5 Butt portion 7 Temporary welding 11 Running shear 13 Laser oscillator 15 Welding head 16 Rolling mill train

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を
突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付溶接
し、先行鋼片と後行鋼片とを圧接して接合する方法にお
いて、５×１０⁶ 〜１×１０⁸ W/cm² のパワー密度で鋼
片突合せ部をレーザ溶接することを特徴とする熱間圧延
鋼片の接合方法。1. A method in which the trailing end of a preceding steel piece and the leading end of a trailing steel piece are butted, the butted portion is tack welded by laser welding, and the leading and trailing steel pieces are pressure-welded to each other. ^2. A method for joining hot-rolled steel slabs, which comprises laser-welding a steel slab abutting portion at a power density of 5 × 10 ⁶ to 1 × 10 ⁸ W / cm ² .