JPS60244401A - 熱間鋼片の連続熱間圧延方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は鋼片（スラブ、ブルーム、ビレット及びそれら
の生成品段階のバー）における熱間圧延法を一変させ、
品質向上、歩留向上、省エネルギ化を図る圧延法に関す
る。

〔発明の背景〕

第１図に、一般的な従来のホットストリップミルの配置
図を示す。

１はＮα１粗圧延機で通常可逆式が多い。２はＮα２粗
圧延機で一方向圧延機の場合が多い。３は仕上圧延機群
４の入側に設けられるストリップ８又は９の先端或いは
後端をも切断するクロップシャである。５は仕上圧延機
の間に設けられているルーバ、６はダウンコイラフの入
側に設けられるピンチローラである。１０，１１，１２
．１３はそれぞれローラテープるである。仕上圧延機群
４は通常５〜７台で構成され、ストリップは全仕上圧延
機に同時にまたがって圧延される。然し、圧延は−スラ
ブ毎、出側で言えば、−コイル毎に間けつ的に圧延され
る。従って、−スラブ毎に先端通板、後端灰抜作業が行
なわれ、多くの被害を発生させる。多くのスラブが一本
の長いスラブにまとめられればこの問題はなくなる。こ
れが現在実現していないのは次の理由による。すなわち
、スラブが分塊圧延機によって製造される場合は、スラ
ブの大きさは鋼塊の大きさに限定されるので、これを接
合して長大なスラブを造るためには、２００団前後の厚
みのものを短時間に経済的に接合する方法が必要である
が、これは困難なことでまだ実現していない。

一方、連続鋳造では実用上無限に長いスラブが得られる
が連続鋳造−ストランドの生産量はホットストリップミ
ルの生産量の１／３〜１／４であり、従って、ホットス
トリップミル−基に対し三〜四ストランドの連続鋳造設
備からスラブを交互に供給さねばならないことになり、
折角の連続スラブを適当な長さに切断してホットストリ
ップミルに供給せざるを得ない。

所で、若し、スラブが連続化されると次のような効果が
期待出来る６ （１）設備の小型化と省エネルギ ａ）連続化により噛込・尻抜かなくなるので噛込性能の
ため作業ロール径をこの理由で大きくすｗ る必要がない。（圧下量制限ｔｈ−＝μ２−Ｄ７：作業
ロール径、μ：ロールー材料間マサツ係数） ｂ）噛込・灰抜時に生じる衝撃トルクがなくなるため駆
動系、従って１作業ロール径も小さく出来る。

Ｃ）熱間圧延でも最近は油潤滑によりロールの寿命延長
・圧延荷重や圧延動力の減少を狙っているが１通板噛込
時には噛込失敗を防ぐために油切りを行なう必要があり
通板前の成る時間は給油を中断せねばならないし、又、
複雑な油切り装置を設けねばならない。連続スラブにな
ると、これらが不要となり、充分油潤滑を常時性ないう
ろことになる。

このため、より圧延機が小型になりうる。

このａ）、ｂ）、ｃ）の理由により、作業ロール径は大
巾に小さくでき、それ自身による圧延荷重の減少と油潤
滑による圧延荷重低減効果によって、補強ロール径も小
さくでき、圧延機全体を小型にしうる。尚、小型化を計
らずに−スタンド当りの圧下を大きくすることにより、
スタンド数を減少させて設備費を減少させることも可能
である。

又、圧延動力は作業ロール径の平方根にほぼ比例するた
め、例えば１作業ロール径を従来の８００ｍ位から６４
％の５１２１１Ｉ１１にしたとすると圧延動力は２０％
の節約となり１スタンド１万ｋＷの駆動モータが２００
０　ｋ　Ｗ節約出来る。

一般に、この様に作業ロールを小径化すると、作業ロー
ルの横剛性が小さくなり、圧延荷重の変化や板幅の変化
による作業ロールの軸撓が大きくなり、製品ストリップ
の板クラウン形状（平たん度）が悪化する欠点があるが
、これには公知の、中間ロール軸移動可能な人殺圧延機
や、作業ロール軸移動の四段圧延機に有効なロールベン
ディング（作業ロール又は中間ロール）を作用させて対
応出来る。

（２）品質及び歩留りの向上 従来の圧延法では、仕上圧延機の通板灰抜ではストリッ
プに張力がかからずそれ以外では張力が作用するため、
板厚・板巾の変化が起こり、又、先端・後端は無張力の
ため板曲りが発生しやすく、これが歩留り品質を低下さ
せていた。これが連続化により解消出来る。さらに、通
板・灰抜時の無張力と出来るだけ差を少なくするため通
常圧延時にも出来るだめ低張力にせざるを得なかったが
。

連続化によりその必要がなく、適切な張力をかけること
により圧延荷重の減少、強圧下、より薄物圧延が可能に
なる他、必要によっては張力を意識的に制御し板幅の制
御を利用することも出来る。

このように、連続化は多大の経済的効果があるが、その
実現は極めて困難であった。冷間帯鋼圧延機（コールド
ストリップミル）での連続化は既　゛に実現している。

これは先行コイルの尾端と後続コイルの先端とを溶接に
より接合して連続化を実現したものであるが、板が薄く
、常温であるため、圧延機と溶接機の間にストリップル
ーパを設け。

このルーパから圧延機にストリップを供給し圧延を続行
しながら溶接機は停止の状態で溶接を行ないうる。これ
に対し、熱間圧延設備ではスラブ厚みは２００ｍａ＋前
後、仕上圧延機入側でも３０〜５０Ｉｆｆ１１の厚さで
あり、ループを作ることが困難であり、又、出来たとし
ても圧延時間が短いため、スラブ相互の溶接時間が僅か
しかとれない憾みがある。因みに冷間では１コイルの圧
延時間が３〜５分、溶接時間が１〜２分なのに対し熱間
では、１スラブの圧延時間は精々１分以内、である。従
って、溶接法で連続化を図るとすれば走間溶接機で数秒
単位で溶接完了しなければ実現しない。

しかるに、従来連続熱間圧延方法として特開昭４８−６
７１５９号で提案されている「加熱素材の接合並びに連
続圧延方法」では、粗圧延機入口に接近して粗圧延中の
加熱素材尾部の進行と追従しながら、後続の単位素材の
頭部を接触させつつ接触面周囲を電溶又は圧接により接
合し、順次、この接合方法を継続して、連続圧延する。

しかし、電溶では、分の単位の時間を要し、たとえば、
材料が３０ｍ／ａｎの速度で進行し、溶接時間がたとえ
１分としても、溶接機自体３０ｍ程度材料とともに動く
必要があり、スペース的及び機械構造として困難な諸問
題をかかえている。

一方、圧接にしても、ただ単に、端部同志を圧接しても
、断面形状、スケール付着状況によって接合に長時間を
要し、接合の信頼性は低く、後工程の熱間圧延中に１分
離される可能性が大である。

一方、特開昭５１−５９７４８号で提案されている「鋼
片の熱間圧延方法」によれば−ｍ片を順次連続的に熱間
圧延するにあたり、予め、長手方向の前端及び後端にお
いて鋼片を巾方向に剪断した際に生じる剪断端面が鋼片
に交わる角度を一定角（２０”〜８５＠）となるように
剪断し、この剪断面を脱スケールし、同一角度で剪断さ
れている先行鋼片の後端面に対して、押圧しながら圧延
する事によって両鋼片を互いに圧接し、順次接合する。

しかし、この方法では、剪断端面が鋼片に交わる角度を
２０〜８５″となるように剪断する必要があるが、この
様な作業を圧延途中で得ることは困難であり、加熱炉又
は昇熱炉挿入前のオフライン作業となる。かつ、角度を
もつ剪断自体高精度での剪断は難しい。又本方法では、
鋼片の両剪断端面を押圧しながら圧延ロールに噛込ませ
るがこれら押込力、圧下率の設定が困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、短時間、で鋼片の接合が可能で連続的
に鋼片の熱間圧延を行ない得るようにした鋼片の連続熱
間圧延方法並びに装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、熱間圧延装置の圧延機の入側で、先行
して走行する鋼片の後端部と、後続して走行する鋼片の
先端部とが、鋼片の進行方向に沿って近接して存在する
状態あるいは接触した鋼片の後端部及び先端部を切断し
、この切断直後に両端部切断面を急速加熱昇温した後、
先行鋼片の後端部切断面に対して後続鋼片の先端部切断
面に押圧することにより接合し、次に、この接合された
鋼片を連続して圧延するようにした鋼片の連続熱間圧延
方法にある。

また、本発明の他の特徴は、先行して走行する鋼片の後
端部及び後続して走行する鋼片の先端部をそれぞれ固定
する鋼片クランプ装置と、鋼片をクランプした状態でこ
れら鋼片の両端部をそれぞれ切断する切断装置と、切断
後、鋼片両端部を接触あるいは、ある間かくを保った状
態で急速加熱昇温せしめた後、先行鋼片の後端部切断面
に対して後続鋼片の先端部切断面を押圧接合するように
、後続鋼片を挾持し、且つ、走行方向に後続鋼片を移送
する抑圧装置を設け、切断加熱昇温及び接合動作を鋼片
の進行方向速度にほぼ一致させて行なえるよう、各装置
を走行可能な台車に備え、この台車を圧延機の入側に配
置した鋼片の連続熱間圧延装置にある。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明による一実施例を示す。第２図は仕上圧
延機入側でストリップを連続化する場合を示している。

ストリップの連続化は、仕上圧延機入側に、短時間で先
行と後続ストリップの接合が可能な装置を配置し、スト
リップ進行速度を追従して、ある短い距離を移動するも
のである。

（切断、接合他を含め５秒とすると２．５ｍ）次に、短
時間でのストリップ接合方法について示す。ストリップ
を接合するには、溶接ロウ接、鍛接、圧接及び機械的に
接合する方法等があるが、（１）短時間（数秒以内）で
接合しなければならない。（スケール発生の問題） （２）後工程の仕上圧延機における圧延中、接合がはず
れぬ程度の接合強度をもっていなければならない。

という条件を考慮すると、■フラッシュバット溶接、■
高周波誘導加熱＋押圧、■圧接睡に絞られるが、■につ
いては溶接時間は数１０秒〜分のオーダであり、■につ
いては、次の種々の問題がある。

すなわち、熱間圧延ストリップは、それ自体の温度が接
合位置で１０００〜１１００℃程度あるため、この温度
レベルで圧接できれば、エネルギ消費なしの接合が可能
である。

そこで、発明者は小さなモデル（材料大きさ：厚み９誼
、幅６０ｍｎ）でのテストを実施した。

しかし、押圧力〜３　ｋｇ　／　ｙａ　”までのテスト
では接合は不可能であることが判明した。ここで押圧力
を５〜１０ｋｇ／ｍｍ２と大きくすることも考えられる
が、実機大の熱間鋼片、たとえば、５０ｎｗｎ厚Ｘ１５
００＋ａｍ幅の材料の場合、抑圧荷重は（５ｏ×１５０
０）　Ｘ　（５〜　１　０）　＝　３　７　５ｔｏｎ〜
　７５０　七〇ｎと非常に大となり、設備的にも大きく
なるとともに、熱間鋼片自体に曲がりが生じ、実現不可
能である。

さらに、発明者は、■の方法の可能性を追求するために
、前述のモデルによって種々のテスト、検討を重ね、第
６図に示すような加熱温度と押圧力の組合せ範囲（ハツ
チング部）が接合可能領域であることを確認した。即ち
、加熱温度は１２５０’Ｃ〜１４５０℃の範囲であり、
このうち、低い温度側では押圧力を大としなければなら
ず、一方高温側では、押圧力は小でもよいことが明らか
である。

要するに、接合可能な条件として熱間鋼片温度は、その
材料の融点付近まで加熱し、押圧することが必要である
。

又、高周波電源容量を適宜選べば（ｉｏ００’ｃ〜１１
００℃）→（１２５０℃〜１４５０℃）の加熱昇温時間
は５〜２０ｓｅｃにすることが可能である。

さらに、後工程の熱間圧延工程で、良好な接合状態は、 ■　完全接合 ■　周囲のみ接合 ■　内部のみ接合 があげられ、■は最も良好であるが、それだけ加熱時間
が大となり、経済効果（電力消費）及び短時間接合を考
慮すると、■が有効となる。一方、別のテスト（１００
ｎｎ厚Ｘ　１４００ｎｙｎ幅実スラブ）では、＃Ｊ囲接
合率（溶接）３０％でシートバーまで問題なく圧延でき
た例がある。■については、表面切欠効果のため熱間圧
延中に破断してしまう。

このように、周囲接合は、経済的にも短時間接合の観点
からも有利であり、高周波加熱は、正にこの点からも最
適といえる。

この方法によれば５〜２０秒の短時間で、かつ、大気中
で接合可能であり、鋼片の連続熱間圧延が可能となる。

第３図、第４図には、この接合を可能とする装置の一実
施例を示す。

第３図において、台車２０は鋼片の移動速度に合わせて
走行し得るように、レール４１上を走行出来るようにな
っている。この台車２０には先行鋼片８の後端近傍と後
続鋼片９の先端近傍とをそれぞれ固定保持するように、
ストリップ抑え装置２２．２１が装置されている。そし
て、これらストリップ抑え装置２２．２１は、先行鋼片
８後端部の位置を検知する検知装置６２及び後続鋼片９
の先端部の位置を検知する検出装置６１がらの検知信号
により動作され、内蔵する油圧シリンダ装置２２ａ、２
１ａによってそれぞれ各鋼片端部をクランプ操作される
ように構成されている。また、ストリップ抑え装置２１
．２２との間には刃物４２をもつ下刃物台２３，２４及
び刃物４３をもつ上刃物台２５．２６により構成される
剪断装置が配置されており、上刃物台２５，２１３はそ
れぞれ油圧シリンダ装置２５ａ、２６ａの操作によって
下降し、先行鋼片８の後端部及び後送鋼片９の先端部を
所定寸法だけ垂直方向に切断する。しかも、上刃物台２
５．２６の下方、即ち鋼片の下方位置には上刃物台２ｓ
、２６の下降と同調して操作される油圧シリンダ装置２
７ａを備えた架台２７が設置されており、この架台２７
により鋼片８゜９の端部を切断する際にある一定の力を
鋼片に付与しながら上刃物台２５．２６の下降と共に架
台２７を下降させて鋼片の切断が確実、且つ、高精度に
行なえるようになっている。

また、下刃物台２３と２４との間には、第４図に示すよ
うに、モータ３１、ラック３２、ビニオン３３をもち、
モータ３１の駆動によってピニオン３３に係合したラッ
ク３２の移動につれて鋼片の走行方向に対して直角の水
平方向に移動するクロップ押出装置３０が設置されてい
る。そして剪断装置によって切断された鋼片８の後端部
分と鋼片９の先端部分を次の接合作業の障害とならない
ように、鋼片の走行ラインから外部に除去する。

又１台車２０には鋼片８，９の端部を剪断装置で切断し
、次に、クロップ押出装置３０によって切断鋼片を除去
した後、先行鋼片８の後端及び後続鋼片９の先端位置を
高周波加熱装置６３（本図では、高周波誘導加熱装置を
図示）の位置に進め、加熱昇温し、加熱部鋼片温度の１
２５０℃〜１４５０℃に到達したことを同慶センサ６４
で検知した後、先行鋼片８をクランプシリンダ６５でク
ランプした状態で、第４図及び第５図に示すように、後
続鋼片９を先行鋼片に押圧接合させる押圧装置Ｗ３５が
設置されている。この抑圧装置３５は、後続鋼片９を上
下から加圧する上下の加圧板５１．５２及びこれら加圧
板５１．５２の間隙を調節する油圧シリンダ３６、並び
に、鋼片の進行方向に移動して鋼片８の後端部切断面に
対し鋼片９の先端部切断面を押圧可能にした油圧シリン
ダ装置３７及びレール４７から構成される。

次に、連続熱間圧延装置の作用について説明する。

第３図において、先行ストリップ８の後端と後続ストリ
ップ９の先端が切断位置に設定すべく台車２０を材料速
度に追従させ、ストリップ抑え装置２１．２２でクラン
プすると同時に、下刃物台２３．２４及び上刃物台２５
．２６により構成される剪断装置で先行ストリップの後
端部と後続ストリップの先端部を、同時、あるいは、短
い時間差内に切断する。このとき、ストリップ８，９を
はさんで上刃物２５．２６の下には、切断する時に、上
下方向にある一定の力でストリップ８，９を保持しなが
ら、上刃物２５．２６の下降とともに下降する架台２７
が設けである。

二点鎖線で示す切断されたクロップ２８．２９は、第４
図に示す、たとえば、モータ３１．ラック３２、ピニオ
ン３３等により構成されるクロップ押出装置３０により
、圧延ストリップ進行方向と直角の水平方向に押出され
る。

先行ストリップ８の後端と後続ストリップ９の先端部が
切断された後、クロップ２８．２９が押出された後、先
行ストリップ９の抑えクランプ２２を開き、後端位置が
、高周波加熱袋Ｎ６３の位置となるように、走行台車２
０の速度を制御し、後行ストリップ９の抑えクランプ２
１を開き、ストリップ９を、押圧装置３５により、先行
ストリップ８の先端部を同じく高周波加熱装置６３の位
置で、ストリップ９の後端に軽く接触するか、ある距離
を保って設定する。設定後、高周波加熱装置６３によっ
て加熱昇温し、ストリップ８の後端′部並びにストリッ
プ９の先端部温度が１２５０°Ｃ１〜１４５０℃に達し
た状態で、ストリップ８を抑えクランプ６５でクランプ
した後、抑圧装置３５で押圧接合する。押圧力は３ｋｇ
／＋ｎｍ２以下がのぞましい。

このあと、接合された鋼片は第２図に示すように、仕上
圧延機群４に導かれて連続的に圧延される。

第７図は高周波加熱装置の概略図である。

本実施例の中には、下記機能をもつものをすべて含む。

即ち （１）先行ストリップの後端部及び後続ストリップの先
端部の位置検出のための検出器６１．６２（２）両端部
を切断接合する前に両端部を固定するストリップクラン
プ装置２１．２２ （３）クランプ状態で両端部を切断する切断装置２３．
２４，２５．２６ （４）切断後、切断クロップを処理するクロップ処理装
置３０ （５）先行ストリップの後端部垂直切断面に対して後続
ストリップの先端部垂直断面を押圧するための押圧装Ｍ
３５ （６）両断面部を加熱する高周波加熱装置（７）切断、
接合及びこれらに付随する動作をストリップ進行に追従
しながら行なう可動装置２０このようにして接合したス
トリップは巻取機の前で切断する必要がある。この場合
、第２図のよう番；、ピンチローラ６の出側にフライン
グシャ１４を設ければ、仕上スタンド出口には常に一定
の張力がかけられ、板の曲りや張力変化による板幅変動
も少なくなる。なお、連続化により第１図に示す仕上ス
タンド間の作動ルーぺ５は第２図のように、固定テンシ
ョンメータＩ６に置きかえられ、設備費の低減、保守性
の向上が図れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、短時間で鋼片の接合が可能となり連続
的に鋼片の熱間圧延が実現出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホットストリップミルの配置を示す概略
図、第２図は本発明を適用した連続圧延を可能としたホ
ットストリップミルの配置を示す概略図、第３図は本発
明の一実施例の連続ストリップ接合装置の全体図、第４
図は第３図の平面図、第５図は第４図の■−■矢視図、
第６図は接合良好な加熱温度（”Ｃ）　と押圧力（ｋｇ
／＋ｎｎ”　）を示し第４　図 第　Ｓ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼片熱間圧延装置の圧延機の入側で先行して走行す
   る鋼片の後端部と、後続して走行する鋼片の先端部とが
   前記鋼片の進行方向に沿って近接して存在する状態で、
   前記鋼片の前記後端部及び前記先端部をそれぞれ切断し
   、この切断直後に両切断部を加熱昇温した後、前記先行
   鋼片の前記後端部の切断面に対し、前記後続鋼片の前記
   先端部の切断面を押圧することにより接合し、次にこの
   接合された前記鋼片を熱間圧延することを特徴とする鋼
   片の連続熱間圧延方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記先行鋼片の前記後端部の切断面に対し、前記後続鋼
   片の前記先端部切断面を押圧するに際し、両切断面を接
   触あるいは、非接触状態で、高周波加熱により昇温せし
   めた後両切断面を押圧することｉより接合することを特
   徴とする鋼片の連続熱間圧延方法。 ３、特許請求の範囲第２項において、 前記高周波加熱による昇温温度を１２５０℃〜１４５０
   ℃とした後、前記両切断面を押圧することにより接合す
   ることを特徴とする鋼片の連続熱間圧延方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、 前記先行鋼片の前記後端部と、前記後続鋼片の前記先端
   部を切断し、押圧接合するに際し、この切断、加熱、昇
   温、押圧、接合の動作を、前記鋼片の進行方向速度にほ
   ぼ一致するように前記鋼片の走行に追従させながら行な
   うことを特徴とする鋼片の連続熱間圧延方法。 ５、＃１片の連続熱間圧延装置において、先行して走行
   する鋼片の後端部及び後続して走行する鋼片の先端部を
   それぞれ固定する鋼片クランプ装置と、前記鋼片をクラ
   ンプした状態で鋼片の端部をそれぞれ切断する切断装置
   と、前記鋼片端部を同時に加熱する高周波加熱装置と前
   記先行鋼片の前記後端部の切断面に対して、前記後続鋼
   片の前記先端部の切断面を押圧接合すべく前記後続鋼片
   を挾持し、且つ、走行方向に前記後続鋼片を移送する押
   圧装置と、前記切断、加熱、昇温接合動作を前記鋼片の
   進行方向速度にほぼ一致させて行なえるよう前記各装置
   をすべて載置した台車とからなることを特徴とする鋼片
   の連続熱間圧延装置。 ６、特許請求の範囲第４項において、 前記台車に前記切断装置により切断された前記鋼片を前
   記鋼片の走行路外に除去する移送装置を設けたことを特
   徴とする鋼片の連続熱間圧延装置。