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WO1992002313A1 - Procede et dispositif d'assemblage de billettes - Google Patents

Procede et dispositif d'assemblage de billettes Download PDF

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Publication number
WO1992002313A1
WO1992002313A1 PCT/JP1991/001029 JP9101029W WO9202313A1 WO 1992002313 A1 WO1992002313 A1 WO 1992002313A1 JP 9101029 W JP9101029 W JP 9101029W WO 9202313 A1 WO9202313 A1 WO 9202313A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slab
joining
magnetic field
sheet bar
alternating magnetic
Prior art date
Application number
PCT/JP1991/001029
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masanori Ebihara
Toshiaki Amagasa
Toshisada Takechi
Fujio Aoki
Hideo Takekawa
Naoki Hatano
Junzou Nitta
Kunio Yoshida
Hiroyuki Yoshimura
Original Assignee
Kawasaki Steel Corporation
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Filing date
Publication date
Family has litigation
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Priority claimed from JP2203994A external-priority patent/JPH0692001B2/ja
Priority claimed from JP2203997A external-priority patent/JPH0489178A/ja
Priority claimed from JP03077180A external-priority patent/JP3126745B2/ja
Priority claimed from JP7717991A external-priority patent/JP3020635B2/ja
Priority to EP91913815A priority Critical patent/EP0495993B2/en
Priority to CA002067494A priority patent/CA2067494C/en
Priority to DE69119393T priority patent/DE69119393T3/de
Application filed by Kawasaki Steel Corporation filed Critical Kawasaki Steel Corporation
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Priority to US07/844,638 priority patent/US5396050A/en
Publication of WO1992002313A1 publication Critical patent/WO1992002313A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/01—Welding by high-frequency current heating by induction heating
    • B23K13/015—Butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0085—Joining ends of material to continuous strip, bar or sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill

Definitions

  • the present invention relates to a method in which a previously conveyed steel slab (sheet bar, slab. Billet or bloom, etc.) and a subsequent conveyed steel slab are joined at the entrance side of a hot rolling facility.
  • a previously conveyed steel slab sheet bar, slab. Billet or bloom, etc.
  • a subsequent conveyed steel slab are joined at the entrance side of a hot rolling facility.
  • a steel slab to be rolled was heated to a target temperature, and then passed one by one through a rough rolling process and a finish rolling process to finish a hot-rolled sheet having a desired thickness.
  • troubles such as line stoppage due to poor rolling material penetration, especially in finish rolling, are likely to occur, and yields due to the good shape of the leading and trailing edges of the rolling material Because of the large decline, it was hoped that such problems would be resolved early.
  • Japanese Patent Laid-Open No. Reference is made to a rolling technique disclosed in 44401 or JP-A-61-159285.
  • the conventional one cannot be applied to the existing line because the size of the existing one cannot be avoided.
  • the present invention relates to a method of joining a rear end of a previously conveyed slab and a front end of a subsequent slab conveyed subsequently to the front end of a slab conveyed at the entrance side of a hot rolling facility.
  • a method of joining billets in hot rolling characterized in that the billets are brought into close contact with each other by combining with pressing.
  • FIG. 1 shows an example of rolling equipment suitable for use in the practice of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a group of hot finishing rolling mills
  • reference numeral 2 denotes a conveyer preceding the hot rolling mill 1 on the entry side.
  • a preceding sheet bar 3 is a subsequent billet following the preceding sheet bar 2 (hereinafter referred to as a succeeding sheet bar)
  • 4 is a carriage of the sheet bars 2 and 3.
  • a pinch roll for pressurizing the feed and joining of them, 5 is an alternating magnetic field that serves to heat the contact area a between the rear end of the preceding sheet bar 2 and the front end of the subsequent sheet bar 3
  • This alternating magnetic field generating coil 5 is composed of a core 5a forming a magnetic pole E, a coil 5b, and a power supply 5c.
  • Reference numeral 6 denotes a looper for absorbing the bonding time of the sheet bar, and the looper 6 is omitted in a format in which the alternating magnetic field generating coil 5 can move in synchronization with the sheet bar conveyance. Is done.
  • the contact area a is formed in the contact area a in a contact state by abutment of the rear end of the preceding sheet bar 2 and the front end of the succeeding sheet bar 3, and the center of the sheet bar in the width direction.
  • an alternating magnetic field d is applied by the arranged alternating magnetic field generating coil 5
  • an eddy current e as shown in FIG. 2 is induced in each end of the sheet bars 2 and 3 along the width direction.
  • Each end of the sheet bars 2 and 3 is heated by the heat generated by the circulation of the eddy current e (hereinafter referred to as the circulation induction current e).
  • the temperature of the contact surface at each end rises preferentially as shown in Fig. 3 due to the Joule heat generated by this resistance. Therefore, at least one of the seat bars 2 and 3 is pressed toward the sheet bar to be joined while the temperature is raised in this contact state, or the heating is performed as described above in a state where the sheet is pressed in advance.
  • the contact area can be efficiently adhered and bonded in a very short time, and since the coil 5 is a non-contact type, there is no possibility that damage to the equipment due to arc generation will occur. I don't.
  • the contact area between the preceding sheet bar 2 and the succeeding sheet bar 3 is desirably at least both end areas in the width direction.
  • Figs. 4 (a) to (g) show examples in which the contact area a between the preceding sheet bar 2 and the succeeding sheet bar 3 is at least the both end areas of each sheet bar, and a gap is provided in the other area. Show.
  • FIGS. 4 (a) to (g) be used, for example, when joining a sheet bar having a planar shape as shown in FIG. 5 (a).
  • the joint of each sheet bar is heated and pressed, the area expands from both ends to the center in the width direction with a relatively small pressing force, as shown in Fig. 5 (b).
  • the reason for this is that, under the joint allowance, the joint does not separate and break even in the subsequent finish rolling.
  • Fig. 6 shows the results of an investigation of the joint allowance in joining a sheet bar having the above-mentioned planar shape and the state of fracture of the joint during finish rolling.
  • the joint allowance in the contact area is different from the width B of the sheet bar. If it is 0.1 times or more and the total of both sides is 0.2 times or more, the joints will not be separated and broken by the reduction in the subsequent finish rolling, which is extremely advantageous for shortening the joining time. It is.
  • Fig. 4 (a) shown in Fig. 4 above shows the case where the rear end of the leading seat 2 and the leading end of the trailing seat 3 are cut into a concave shape with the same curvature. ) Is concave at both the front and rear ends of each of the seat bars 1 and 3, but their curvatures are different.
  • Fig. 3 (c) shows that one of them is flat and the other is concave.
  • Figure (d) shows a case in which one is convex and the other is concave, and the concave curvature is slightly larger than the convex curvature.In each case, the width of the shutter bar is shown.
  • the cut shape suitable for the present invention is not limited to this, and is shown in FIGS. As shown in the figure, contact may be made at three points at both ends and at the center, and a gap may be provided between them. Or the more, it may be such as provided Giyappu during it. Further, as shown in FIG. 7 (g), the central portion in the width direction may be cut out in a rectangular shape.
  • a cutting method for forming the shape as described above shearing, gas cutting, laser cutting, and the like can be applied.
  • a drive having two curved blades is used. Musier is particularly advantageously fitted.
  • the size of the magnetic pole along the width direction of the sheet bar (hereinafter referred to as the horizontal size) is determined by the vertical size along the longitudinal direction (hereinafter referred to as the vertical size).
  • the alternating magnetic field is applied by a magnetic pole having a flattened shape larger than that of the magnetic pole.
  • the magnetic pole is expressed by the following formula based on the relationship between the aspect ratio and the area.
  • the magnetic pole satisfies the above conditions because, in this type of joining method, the larger the induced current circulating through both ends in the width direction of the sheet bar, the more advantageous the joining time is.
  • a short-circuit induction current e just below the pole as shown in Fig. 7, occurs.
  • burn-through y
  • burn-through y
  • the short-circuit induction current e! In order to suppress the generation of the magnetic field, it is preferable to apply an alternating magnetic field by a magnetic pole having a flat cross-sectional shape whose horizontal size along the width direction of the sheet bar is larger than its vertical size along its longitudinal direction. Regarding the shape of the magnetic pole, any shape can be applied as long as the above conditions are satisfied, in addition to those shown in FIGS. 9) to (c).
  • Figure 10 shows the results of an investigation into the relationship between the aspect ratio and the area of the magnetic pole, and the effect on the burn-through of the sheet bar just below the magnetic pole.
  • the size of the magnetic pole In order to completely prevent the burnout of the sheet bar due to the short-circuit induction current e i when joining the sheet bar, the size of the magnetic pole
  • the upper limit of the lateral size W of the magnetic pole is desirably set so that the lateral size does not exceed the width of the sheet bar to be joined from the viewpoint of avoiding excessive heating of the part to be joined. If the short-circuit induction current caused by the overlap of the magnetic pole with the sheet bar poses a problem, it is necessary to minimize the overlap, and the upper limit of the vertical size L and area S of the magnetic pole about, Calculated naturally from the upper limit of the horizontal size W.
  • the contact area between the preceding sheet bar 2 and the succeeding sheet bar 3 is at least both end areas in the width direction, the generation of the short-circuit induced current at the joint portion of the sheet bar is reduced. If a problem arises, as shown in Fig. 11, the overlap t of the magnetic pole with the sheet bar is determined by the contact length K (length before heating) or the joint allowance B i ( It is desirable to keep it within 0.3 times the length after heating is completed).
  • the magnetic pole, overlapping generations t increases with the sheet bar when depending planar shape and heating conditions of the sheet bar is short induction current e 2 as shown in FIG. 12 to the predetermined joining portion of the sea Tovar flow, its Ryo
  • the entire area may melt away locally before reaching the target bonding temperature, which may not only damage the equipment, but also prevent a good bonding condition from being obtained.
  • Fig. 13 shows the results of investigating the effect on the heating efficiency of the joint to be joined by varying the overlap t of the magnetic pole with respect to the joint allowance at one of the end portions in the width direction of the sheet bar.
  • the width of the sheet bar is 100 mm for the I OO OMK joint allowance B i (one side).
  • the number of magnetic poles E is 2, the size of the magnetic poles is 250 mm, and the length is 300 bandages.
  • the magnetic pole E is close to the widthwise end of the sheet bar.
  • the heating efficiency improves as soon as possible, the magnetic pole E and the seat bar overlap, and when the overlap t exceeds 0.3 times the junction allowance, a short-circuit current e 2 as shown in Fig. 12 occurs.
  • the heating efficiency is extremely reduced.
  • the overlap t of the magnetic pole E with the seat bar is set to one side of the sheet bar to be joined. Contact length K or joining margin B after joining is completed! Do not exceed 0.3 times of.
  • the magnetic pole In order to apply an alternating magnetic field using a plurality of magnetic poles, when a plurality of alternating magnetic field generating coils are arranged along the width of the sheet bar as shown in FIG. It is necessary to adopt a configuration in which the induced current flows in almost the same way at both ends of the sheet bar in the width direction. If a set of alternating magnetic field generating coils is used, the short-circuit Needless to say, in order to prevent the occurrence, the magnetic pole has a flat shape in which the horizontal size is larger than the vertical size.
  • the joining form is such that the part to be joined is heated and heated to the target joining temperature, the heating is stopped and then pressed, and the heating and heating are continued. (However, it does not exceed the temperature at which the part to be joined will melt.)
  • bonding such as heating while the bar is pressed, but usually the temperature of the sheet bar in the bonding process is about 1000 to 11 oo ° c. Some progress. For this reason, in the present invention, it is desirable to heat while pressing the sheet bar in particular, so that the joining time can be shortened and the electric power required for heating / heating can be reduced.
  • a C-shaped core 5a as shown in FIG. 15 is used as a material suitable for a so-called transverse method in which an alternating magnetic field penetrating the sheet bar in the thickness direction is applied. It is desirable to use an alternating magnetic field generating coil.
  • Such a transversal type coil may be a split type or a homopolar horseshoe type alternating magnetic field generating coil which is individually arranged vertically above and below the sheet bar so as to sandwich the sheet bar in its thickness direction.
  • those having the C-shaped core 5a have an advantage that the moving operation in the case of heating while synchronizing with the movement of the sheet bar is easy, and the alignment of the magnetic pole can be performed simply and accurately.
  • a single alternating magnetic field generating coil When a single alternating magnetic field generating coil is used in joining the sheet bar with the entire joint to be joined in the width direction, the joint is to be heated in the width direction so that the joint to be joined can be heated uniformly. It is desirable to be able to move along.
  • Fig. 16 (a) and (b) In the case where a plurality of portions to be joined are provided along the width direction of the sheet bar and an alternating magnetic field is applied to the portions as described above, it is necessary to provide an alternating magnetic field generating coil corresponding to the number.
  • the alternating magnetic field varies depending on the size of the sheet bar to be joined, but it is desirable to apply the input power under conditions of about 500 to 3000 kw and the heating time at about 2 to 8 seconds.
  • the heating temperature desirably to 1250 to 1450 ° C.
  • FIG. 17 shows an example of a high-frequency heating method using a solenoid type coil, which is different from the transverse method using a C-type alternating magnetic field generating coil according to the present invention.
  • an alternating magnetic field for heating the contact area of the seat bar is provided. It is advantageous to apply the field with at least one alternating magnetic field generating coil having a C-shaped core sandwiching the sheet bar in the thickness direction, especially when the thickness of the scale on the surface of the sheet bar is small.
  • a current having the same phase as the circulating induction current induced by the alternating magnetic field may be applied between the joints of each sheet bar and heated.
  • Fig. 18 shows an example in which the electrodes 7a and 7b are arranged between the joints of each sheet bar.
  • each end of sheet bars 2 and 3 has a circulating induction current e along the width direction of the sheet bar, and between electrodes 7a to 7a and between electrodes 7b to 7b.
  • the current I which has the same phase as the circulating induction current e, flows in the contact area a where the contact electrical resistor exists. As shown, it will rise preferentially.
  • the invention relates to a method for controlling the rear end of a preceding sheet bar and the front end of a succeeding sheet bar conveyed subsequently to the front end of a preceding sheet bar on the entry side of a hot rolling facility-in synchronization with the conveyance of each tenth bar.
  • This is a joining device that heats and presses while moving, and makes close contact with each other.It has at least two sets of fixed pinch rolls that sandwich the sheet bar up and down and press the sheet bar by its rotational drive.
  • a main bogie that is movable between the pinch roll installation areas along the transport direction of the sheet bar, and a sub bogie that is disposed on the main bogie and that can move forward and backward along the width direction of the sheet bar.
  • a transverse type alternating magnetic field generating coil having a C-shaped core fixedly held on the sub-cart and sandwiching the seat bar in its thickness direction.
  • Fig. 20 (a) and (b) show an example of the structure of the joining device having the above structure.
  • the numbers 8 and 9 in the figure press the preceding sheet bar 2 and the succeeding sheet bar 3 together, and convey them.
  • a pinch roll 10 is a main bogie laid along the transport direction of the sheet bars 2 and 3 and is movable on, for example, a track K (drive system is omitted).
  • 11 is a sub bogie, and 11 is a sub bogie.
  • an alternating magnetic field generating coil 5 composed of a core 5a, a coil 5b wound around the core 5a, and a power supply 5C.
  • the pinch rolls 8 and 9 are shown as an example of the fixed type in which two sets are arranged on the sheet bar conveying line. Two sets may be installed. Also, the alternating magnetic field generating coil 5 is shown as a single unit, but this can be increased as necessary.
  • FIG. 21 illustrates the joining apparatus having the above configuration in an easily understandable manner
  • FIG. 22 shows an example in which the apparatus according to the present invention is applied to a hot rolling facility.
  • reference numeral 12 denotes a box for accommodating a coiled sheet bar
  • reference numeral 13 denotes a box of the box 12.
  • the leading end of the leading seat bar 2 and the leading end of the trailing seat bar 3 are each cut by a shear 14 into, for example, a flat shape or a shape as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (g) above. .
  • a shear 14 is each cut by a shear 14 into, for example, a flat shape or a shape as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (g) above.
  • Each of the sheet bars 2 and 3 whose front and rear ends have been cut is continuously conveyed.
  • at least one of the rotational driving speeds is controlled so that the rear end of the preceding sheet bar 2 and the front end of the succeeding sheet bar 3 are kept in contact with each other.
  • the sheet bars 2 and 3 are moved so that the magnetic pole of the alternating magnetic field generating coil 5 is located at the center in the width direction of the sheet bar and in the contact area of each sheet bar. Then, while maintaining this state, an alternating magnetic field penetrating in the thickness direction of the sheet bar is applied. In the area where the alternating magnetic field is applied, the circulating induction current e is induced as described above, and the heat generated at that time heats the bonding apparatus body to the target bonding temperature in a short time before reaching the pinch roll 9. You.
  • the target joining temperature is reached.
  • the rotation speed of at least one of the pinch rolls 8 and 9 may be controlled to press the sheet bars together, or the sheet bars may be pre-pressed and maintained in this state. Heating may be performed slightly.
  • the main bogie 10 and the sub bogie 11 are individually moved between the pinch rolls 8 and 9 for transporting the seat bar, respectively, so that the alternating magnetic field generating coil 5 is connected to the seat bar.
  • it is configured to move appropriately along the width direction of the sheet bar, so not only the joining operation at the time of heating and pressing the sheet bar can be performed easily and reliably, but also In particular, when it becomes necessary to retreat the joining device from the transfer line, the sub-cart 11 can be quickly moved by retreating.
  • the device according to the present invention has an advantage that the structure of the device itself is very simple and compact, maintenance can be performed easily, and the device can be easily applied to existing facilities.
  • the installation interval f (see FIG. 22) is set to about 5 to 8 m because there is a possibility that good joining cannot be achieved due to the shape.
  • Fig. 23 (a) and (b) show the configuration of the clamp mechanism.
  • reference numeral 16 denotes a frame
  • reference numerals 17 to 20 denote hydraulic lifting / lowering blocks fixed to and held by the frame 16. This constitutes a clamping mechanism.
  • the frame 16 for fixedly holding the lifting blocks 17 to 20 may be formed integrally with the sub-dolly 11 or may be separated as shown in the figure.
  • the lifting blocks 17 to 20 do not interfere with the pressing of the sheet bar even if the sheet bar in the conveying process is sandwiched. It is desirable to connect to the frame 16 via a moving means such as a ball joint J so as not to cause the problem. In addition, it is desirable to arrange a position changing means for the clamp mechanism so that it can move along the width direction of the billet so that it can cope with a change in the size of the billet to be joined.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of equipment suitable for implementing the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the joining state of the billets.
  • FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution in a joining area of a billet.
  • 4 (a) to 4 (g) are diagrams showing the plan shapes of the billets.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) are views for explaining the state of joining of billets.
  • Fig. 6 is a graph showing the composition ratio of B! / B and the presence or absence of breakage.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a state of occurrence of a short-circuit induced current.
  • FIG. 8 is a view showing the situation of burn-through of the sheet bar.
  • FIGS. 9 (a), (b) and (c) are diagrams showing the shapes of the magnetic poles.
  • FIG. 10 is a graph showing the effect of changing the size and area of the magnetic pole on the burn-through of the steel slab immediately below the magnetic pole.
  • FIG. 11 is a diagram showing the overlap margin t with the sheet bar.
  • FIG. 12 is a diagram showing a situation in which a short-circuit induced current flows.
  • Fig. 13 shows the joint allowance B at one end of the sheet bar in the width direction.
  • 6 is a graph showing the relationship between the overlap of the magnetic poles and the heating efficiency with respect to FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a positional relationship between a magnetic pole and a sheet bar.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of an alternating magnetic field generating coil having a C-shaped core.
  • FIGS. 16 (a) and (b) are diagrams showing an example of the arrangement of alternating magnetic field generating coils.
  • ⁇ FIG. 17 is an explanatory diagram of a conventional heating method.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of a joining procedure in which heating by the transverse method and heating by energization are combined.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a heating state by energization.
  • FIGS. 20 (a) and (b) are explanatory views of the configuration of the joining device according to the present invention.
  • FIG. 21 is a perspective view of a joining device according to the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example in which the joining device according to the present invention is applied to a hot rolling facility of a seat bar.
  • FIGS. 23 (a) and 23 (b) are views showing a configuration of a suitable clamp mechanism which is installed at the joint.
  • a sheet bar (low carbon steel) with a width of 1000 mm and a thickness of 30 as shown in Fig. 2 is continuously rolled while joining under the following conditions. It was supplied to a press and finished into a hot-rolled sheet with a thickness of 3 mm.
  • the joint of the sheet bar did not break apart during rolling, and stable rolling was possible.
  • the power consumption can be reduced by about 50% compared to the joining of the same conditions and the same shape of the sheet bar in the conventional high-frequency heating method.
  • the heating time required for joining is 12 seconds, and the same conditions It was confirmed that the welding time could be shortened by about 20% compared to the conventional welding method of 15 seconds.
  • Heating / pressing joint allowance 2 200 mra (100 mm on one side) e. Joining form: pre-press and heat
  • the joint did not break at all by rolling.
  • the time required for joining was also shortened to about 2.4 seconds, which is shorter than when joining the sheet bar where the front and rear ends are flat.
  • the case where the sheet bar was contacted, heated, and then pressed was examined assuming that only the joining mode of the sheet bar was changed. It took some time because the temperature of the joint surface was less likely to rise compared to the form, but by increasing the heating time by about 1.6 seconds ( (A total of 4 seconds during the period) A predetermined joining margin was obtained.
  • a sheet with a width of 1000 and a thickness of 30 has both the front and rear ends of the sheet bar with a radius of curvature of 20 m with the flat shape shown in Fig. 4 (a).
  • Bars (low carbon steel) were continuously supplied to a rolling mill while joining under the following conditions to finish them into a hot-rolled sheet with a thickness of 3 mm, and the state of breakage of the sheet bars at that time was investigated.
  • Heating time 2.4 seconds
  • the sheet bar did not melt down immediately below the magnetic pole during heating. Also following the joining of the sheet bar Rolling was able to be performed stably without breaking the joints during rolling.
  • the sheet bar was joined under the same conditions as described above using a magnetic pole having an elliptical shape.
  • the sheet bar just below the magnetic pole was heated during heating. No burn-through was observed and the joints did not break apart during rolling.
  • the sheet bar having the same size as above except that the width is 1.2 m is heated by applying an alternating magnetic field by two magnetic poles along the width direction.
  • Example 2 Using the same equipment as in Example 1, a sheet bar with a width of 1000 mm, a thickness of 30 and a radius of curvature at the leading and trailing ends of 20 m, both of which are 20 m, has a planar shape as shown in FIG. Carbon steel) was continuously supplied to a rolling mill while joining under the following conditions to finish a hot-rolled sheet with three thicknesses. -a. Alternating magnetic field
  • Magnetic pole shape and number Two rectangular ones along the width of the sheet bar
  • the heating electrode of the seat bar was placed in the same equipment as in Example 1, and a low-carbon steel sheet bar having a width of lOOOrnm and a thickness of 30 mm and a planar shape as shown in Fig. 2 was obtained under the following conditions. It was continuously supplied to a rolling mill while joining according to the procedure described above to finish a hot-rolled sheet with a thickness of 3 faces.
  • Heating time 3.8 seconds
  • Heating time 3.8 seconds
  • the joint of the sheet bar does not break apart during rolling and can be rolled stably. It has been confirmed that the power consumption can be reduced by about 25% as compared with the joining of sheet bars having the same conditions and the same shape in the method, and that the heating time required for joining can be reduced by about 1 to 4 times.
  • the strength of the joint was also examined, but the strength of the joint was the same as that of the base metal, and no difference in strength in the width direction was observed.
  • Heating time 1.9 seconds
  • Heating time 1.9 seconds
  • the pinch rolls 8 and 9 whose installation interval f is adjusted to 6 m are arranged in the rolling equipment shown in Fig. 22 above with a 7-stand tandem finishing rolling mill, during which the sheet bar moves along the transport direction of the sheet bar.
  • Heating time 2.4 seconds
  • an alternating magnetic field generating coil that can advance and retreat individually in the direction in which the slab is conveyed and in the direction perpendicular thereto is arranged.
  • the equipment is very compact and can be easily adapted to existing equipment.
  • the alternation magnetic field generating coil can be quickly moved even if the width of the slab is changed, so that the alternating magnetic field can be quickly and accurately applied to a desired position in synchronization with the movement of the slab.
  • each end can be securely fixed by the clamp mechanism, but the ends are not shifted and joined.

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Description

明 細 書 鋼片の接合方法およびその接合装置 技術分野
この発明は、 先行して搬送される鋼片 （シートバー、 スラブ. ビレツ 卜あるいはブルーム等） と、 これに引き続いて搬送され る後続の鋼片とを、 熱間圧延設備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場合にとくに有 用な鋼片の接合方法およびその接合装置に関するものである。 背景技術
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、 仕上げ圧延工程に通して所 望の厚みをもつた熱延板に仕上げていたが、 かような圧延方式 のもとでは、 とくに仕上げ圧延での、 圧延素材の嚙み込み不良 によるライン停止など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 良に起因した歩留りの低下が大きいた め、 かかる問題の早期解決が望まれていた。
熱間圧延ラインにおける上記の如き トラブルを解消するとと もに生産性のより一層の改善を図る試みとしては、 特開昭 60 - 2 44401 号公報、 あるいは特開昭 61- 159285 号公報に開示されて いるような圧延技術が参照される。
上記各公報に開示の技術は、 何れも仕上げ圧延工程の入側で. 先行する圧延素材の後端とこれに引き続く後続の素材の先端と を接合し、 数本〜数十本の圧延素材を連続的に仕上げ圧延工程 に供給しょうとするものであって、 かかる圧延手法にしたがえ 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嚙み 込み不良などを起こすことがなく、 生産性を著しく改善するこ とができた。
ところで、 特開昭 60- 244401 号公報に開示されているような、 鋼片の接合予定部に高周波加熱を施すものでは、 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 接合に係わらない余計な領域までも加熱されるため、 これに使 われるエネルギーの消費量が大きく、 また特開昭 61 - 159285 号 公報に開示のような、 通電加熱を利用したものでは、 鋼片の表 面にスケ一ルが付春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 Tこ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、 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。
また、 鋼片の接合装置に関しても、 従来のものはそれ自体の 大型化が避けられないため既設のラインに適用し難く、 しかも 構造が複雑になることから保守の面で劣る欠点があった。
この発明の目的は、 鋼片の接合に際してむだなエネルギーを 消費することなく簡便かつ速やかに、 しかも鋼片の圧延中に接 合部分が分離破断することがないように確実に接合できる新規 な接合方法およびその方法の実施に直接使用する装置を提案す るところにある。 発明の開示
この発明は、 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 端部とを突き合わせて接合するに当たり、 上記各鋼片の先端部 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によって鋼片を相互に 密着させることを特徴とする熱間圧延における鋼片の接合方法 こ、、のる
第 1図に、 この発明の実施に用いて好適な圧延設備の一例を 示し、 同図における番号 1は熱間仕上げ圧延機群、 2は熱間圧 延機 1の入側で先行して搬送される鋼片 （以下、 先行シートバ 一と記す） 、 3 はこの先行シートバー 2に引き続く後続の鋼片 (以下、 後続シ一 卜バーと記す） 、 4はシー トバー 2， 3の搬 送とこれらの接合の際の加圧を行うピンチロール、 5は先行シ —トバー 2の後端部と後続シ一卜バー 3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コイルであって、 この交 番磁界発生コイル 5は磁極 Eを形成するコア 5 a、 コイル 5 b および電源 5 cからなる。 また、 6はシ一卜バーの接合時間を 吸収するためのルーパーであって、 このルーパー 6は上記の交 番磁界発生コイル 5が、 シートバーの搬送に同期して移動でき る形式においては省略される。
上記のような構成になる設備にて、 先行シー トバー 2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 交番磁界発生コイル 5によって交番磁界 dを印加すると、 シー トバー 2 , 3の各端部には、 幅方向に沿って第 2図に示すよう な渦電流 eが誘導される。 シー トバー 2， 3の各端部は、 この 渦電流 e (以下、 周回誘導電流 eと記す） の周回に由来した発 熱によって加熱されることになる。 とくにシ一トバーの接触領 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一 ル発熱によって各端部の接触面の温度は第 3図に示すように優 先的に上昇し、 したがつてこの接触状態で昇温しながら各シ一 トバ一 2 , 3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、 昇温を行うことにより効率よく極めて短時間で該接触領域を密 着 ·接合させることができ、 しかも該コイル 5は非接触式なの でァークの発生によつて設備に損傷を与えるようなおそれは全 くない。
この発明においては、 上記の加熱 ·接合をより有利に行うた めに、 先行シートバー 2と後続シー トバー 3との接触領域は、 その幅方向の少なく とも両端域とするのが望ましい。
先行シートバー 2と後続シー トバー 3 との接触領域 aを、 各 シートバーの少なく とも両端域として、 それを除く領域にギヤ ップを設けた例を第 4図 (a)〜(g)に示す。
ここに、 上掲第 4図 (a)〜(g)に示すような形状とするのがよい のは、 例えば、 第 5図 (a)に示すような平面形状になるシートバ 一を接合するに当たって各シートバーの接合予定部を加熱、 押 圧した場合に、 その領域は第 5図 (b)の如く、 その両端部から幅 方向の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つても接合部が分離 破断するようなことがないからである。
第 6図は、 上記のような平面形状になるシー トバーの接合に おける接合代と仕上げ圧延時における接合部の破断状況を調査 した結果を示したものである。 同図から明らかなように、 接触 領域における接合代 が、 シートバーの幅 Bに対してそれぞ れ 0. 1 倍以上、 両側合計で 0. 2 倍以上であれば、 その後の仕上 げ圧延における圧下によつて接合部が分離破断するようなこと はなく、 接合時間の短縮化にも極めて有利である。
上掲第 4図に示したところの図 (a)は、 先行シ一トバ一 2の後 端部と後続シ一トバ一 3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 トバ一 2， 3の先端、 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)は一方はフラッ ト のままとし、 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一卜バーの幅 方向の両端部のみを接触させ、 その中央域にギャップをもたせ た例として示したが、 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)， （ί)に示すように両端部およ び中央部の 3点で接触させ、 その間にギヤ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 の間にギヤ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伏に切欠いたものでもよ い。
上記のような形状とするための切断手法としては、 シャ一、 ガス切断およびレーザ一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 ムシヤーがとりわけ有利に適合する。
次に、 この発明においては、 交番磁界を印加するに当たって は、 磁極の、 シートバーの幅方向に沿うサイズ （以下、 横サイ ズと記す） がその長手方向に沿う縦のサイズ （以下、 縦サイズ と記す） よりも大きい偏平形状になる磁極によって交番磁界を 印加するようにし、 とくに、 その磁極は、 その縦横比と面積と の関係で次式
W/L≥ 0.33+ 0.38(1/S) —0.05(l/S)2 + 0.0024(1/S)3
ここに W :磁極の横サイズ （m)
L ：磁極の縦サイズ （m)
S ：磁極の面積 （m2)
を満足させたものとするのが望ましい。
ここで、 磁極が上記の条件を満足するのが望ましいのは、 こ の種の接合方式では、 シートバーの幅方向両端部を通って周回 する誘導電流が大きい程、 接合時間の短縮に有利であるが、 磁 界を印加する磁極の形状によっては、 この周回誘導電流 e以外 に、 第 7図のように 極の直下で短絡誘導電流 e , が生じ、 こ の短絡誘導電流 が大きくなると第 8図に示すように、 シー 卜バーの接合予定部が目標の接合温度に達する前に溶け落ち (y) が生じてしまい接合設備に損傷を与えるだけでなく周回誘 導電流 eがその分小さくなるため接合時間が余計にかかる不具 合もある。
この発明においては、 上記のような短絡誘導電流 e！ の発生 を抑制するために、 シートバーの幅方向に沿う横サイズがその 長手方向に沿う縦サイズよりも大きい偏平の断面形状になる磁 極 Εによって交番磁界を印加するのが好ましい。 磁極の形状に 関しては、 第 9図 )〜 (c)に示したようなものの他、 上記の条件 を満足する範囲内であらゆる形状のものが適用できる。
第 10図は、 磁極の縦横比と面積との関係につき、 磁極直下に おけるシ一トバーの溶け落ちに及ぼす影響を調査した結果であ る。 シートバーの接合に際して、 短絡誘導電流 e i によるシ一 トバーの溶け落ちを完全に防止するためには、 磁極の模サイズ
W、 縦サイズ L、 面積 Sとして、
WX L ^ 0. 33 + 0. 38 ( 1 / S ) —0. 05 ( 1 / S ) 2
+ 0. 0024 ( 1 / S ) 3
の関係を満足するのが最も有効である。
なお、 磁極の横サイズ Wの上限については、 接合予定部の過 剰加熱を避ける観点から、 その横サイズが接合しょうとするシ 一トバーの幅を超えないようにするのが望ましいが、 後述する ように磁極の、 シートバーとの重なり代に起因した短絡誘導電 流が問題となるような場合には、 その重なり代を極力小さくす る必要があり、 磁極の縦サイズ L、 面積 Sの上限については、 横サイズ Wの上限値からおのずと計算される。
次に、 この発明においては、 先行シートバ一 2と後続シー ト バー 3との接触領域を幅方向の少なく とも両端域とする場合に おいて、 シートバーの接合予定部における短絡誘導電流の発生 が問題となる場合に、 第 11図に示すように、 磁極の、 シートバ —との重なり代 tを、 シートバーの接合予定部の接触長さ K (加熱前における長さ） 又は接合代 B i (加熱終了後における 長さ） の 0. 3 倍以内に抑制したものとするのが望ましい。
ここに、 磁極の、 シートバーとの重なり代 tが大きくなると シートバーの平面形状や加熱条件によってはシー トバーの接合 予定部に第 12図に示すような短絡誘導電流 e 2 が流れ、 その領 域の全体が目標の接合温度に達する前に局部的に溶け落ちてし まい、 設備に損傷を与えるだけでなく、 良好な接合状態を得る ことができないおそれがある。
シー トバーの幅方向端部の一方につき、 とくに接合代 に 対する磁極の重なり代 tを種々変化させて、 接合予定部の加熱 効率に及ぼす影響について調査した結果を第 13図に示す。
なお、 こ 験では、 シートバーの幅は I OO OMK 接合代 B i (片側） は 100 mm. 磁極 Eの数は 2、 磁極のサイズは幅 250 mm, 縦 300 匪を例とした。
上掲第 13図において、 磁極 Eがシ一トバーの幅方向端部に近 ずくほど加熱効率がよくなるが、 磁極 Eとシ一トバ一が重なる ようになり、 その重なり代 tが接合代 の 0. 3 倍を超えると 第 12図に示したような短絡電流 e 2 が発生するようになつて、 加熱効率が極端に低下する。 このためこの発明においては、 こ のような短絡誘導電流 e 2 の発生が懸念されるような場合には、 磁極 Eの、 シートバ一との重なり代 tを、 片側でシ一トバーの 接合予定部の接触長さ K又は接合完了後における接合代 B！ の 0. 3 倍を超えないようにする。
なお、 複数の磁極によって交番磁界を印加すべく、 交番磁界 発生ユイルを、 第 14図に示すようにシ一トバーの幅方向に沿い 複数個配置するような場合には交番磁界の印加によって生じる 周回誘導電流がシ一トバーの幅方向の両端部でほぼ同じように 流れるような構成をとるようにする必要があり、 交番磁界発生 コィルを一組とする場合には、 磁極直下における短絡誘導電流 の発生をも防止するために磁極の横サイズが縦サイズよりも大 きい偏平形状よりなるものとするのはいうまでもない。
シートバー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、 該加熱を停止したの ち押圧するような接合形態、 加 ·昇温を継続したまま （ただし 接合予定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、 あるいは予めシ一ト バー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、 接合過程におけるシートバーの温度は 1000〜1 1 oo°c程度であり、 単なる押圧だけでも各シー トバーの接合は幾 分進行する。 このため、 この発明においては、 とく にシートバ —を押圧しながら加熱するのが望ましく、 これによつて接合時 間の短縮化および加熱 ·昇温に要する導入電力の低減を図るこ とできる。
この発明においてはシー トバ一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、 いわゆる トランスバース方式に適 合するものとして、 第 15図に示すような C形のコア 5 aをもつ た交番磁界発生コイルを適用するのが望ましい。 このような ト ランスバース方式になるコイルとしては、 シー トバーをその厚 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コイルなどが考えられるが、 とく に C形のコア 5 aを有するものは、 シートバーの移動に同期さ せつつ加熱するような場合の移動操作が容易であり、 磁極のァ ライメ ントを簡便かつ正確に行える利点がある。
なお、 接合予定部を幅方向の全体とするシー卜バーの接合に おいて、 単一の交番磁界発生コイルを用いるような場合には、 接合予定部を均一に加熱できるようにその幅方向に沿って移動 できるようにしておくのが望ましい。 また、 第 16図 (a)(b)に示す ように、 シートバーの幅方向に沿って接合予定部を複数個設け てここに交番磁界を印加するような場合には、 交番磁界発生コ ィルをそれに対応した分だけ設けることによって対処する。 交番磁界については、 接合するシートバーのサイズによって も異なるが、 投入電力についてはほぼ 500 〜3000kw程度、 加熱 時間については 2〜 8秒程度の条件で印加するのが望ましい。
また、 接合時における押圧力に関しては、 面圧にして 3〜 8 kg f /mm2 程度で十分であり、 加熱温度としては 1250〜1450°Cと するのが望ましい。
ちなみに、 第 17図に、 この発明にしたがう C形の交番磁界発 生コイルを用いたトランスバース方式とは異なる、 ソレノィ ド 形コイルによる高周波加熱方式の例を示す。
このようなソレノィ ド形コイルを用いた誘導加熱によってシ ―トバーを接合する場合には、 とくにコイルに面した領域^ ( シ一トバーの長手方向を含む） が加熱されるためにエネルギー ロスが大きくなり、 接合時間を短縮するためとくに周波数を高 く して加熱するような場合には、 シートバーの表面領域のみの 局所的な温度上昇によって、 目標とする接合温度に達する以前 に表層部分のみが溶融するおそれがある。
この発明においては上述のように、 シ一トバ一を相互に密着 させるに当たって、 シートバ一の接触領域の加熱を担う交番磁 界を、 シー 卜バーをその厚み方向に挟む C形のコアを有する少 なく とも一つの交番磁界発生コイルにて印加するのが有利であ るが、 とくにシ一卜バー表面におけるスケールの厚みが比較的 薄い状況下では接合時間のより一層の短縮化を図るため、 交番 磁界によって誘起される周回誘導電流と同位相になる電流を各 シー トバーの接合部間にそれぞれ通電して加熱することもでき 第 18図に各シ一 トバーの接合部間に電極 7 a， 7 bを配置し た例を示す。 先行シー トバー 2の後端部と、 後続シートバ一 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、 交番 磁界発生コイル 5によって、 シー トバーの厚み方向を貫く交番 磁界 dを印加すると、 シー トバー 2， 3の各端部には第 19図に 示すように、 シートバーの幅方向に沿って周回誘導電流 e力、 また電極 7 a〜7 a間、 7 b〜7 b間のそれぞれには周回誘導 電流 eと同位相になる電流 Iが流れるようになり、 接触電気抵 杭が存在する接触領域 aでは、 該抵抗によるジュール発熱によ つて接触部の温度が上掲第 3図に示すように優先的に上昇する ことになる。 -の接触状 で加熱 ·昇温しながら各シ一 トバ一 2， 3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加熱 ·昇温を行う ことにより効率よく極めて短時間のうちにシ一トバー同士を接 合することができる。 なお、 上掲第 18図、 第 19図においては、 シートバ一の接合予定部における平面形状はフラッ 卜なものと して示したが、 シートバーの接合域を幅方向の少なく とも両端 とした場合には、 加熱時間の短縮化を図るのに有利なだけでな く、 これに要する投入電力をより一層軽減できるのはいうまで もない。
次に、 この発明に従う接合装置について説明する。
この発明は、 熱間圧延設備の入側で、 先行シートバーの後端 部とこれに引き続いて搬送される後続シ一トバ一の先端部とを- 各シ一十バーの搬送と同期して移動させつつ加熱、 押圧して相 互に密着させる接合装置であって、 シ一トバ一を上下に挟みそ の回転駆動によってシ一トバーの押圧を行う少なく とも 2組の 固定式ピンチロールを備え、 このピンチロールの設置領域間に- シ—トバーの搬送方向に沿って移動可能とした主台車と、 この 主台車上に配置されシー卜バーの幅方向に沿って進退移動可能 とした副台車および副台車上に固定保持されシートバーをその 厚さ方向に挟む C形のコアを備えたトランスバース方式になる 交番磁界発生コイルを配置したことを特徴とする接合装置であ り、 上記構成になる装置において、 先行シートバーの後端部近 傍域および後続シ一トバーの先端部近傍域をそれぞれ上下に挟 んで各シートバーの水平レベルを同一にするクランプ機構を備 えたものが有利に適合する。
上記構成になる接合装置の構成例を第 20図 (a)(b)に示し、 図に おける番号 8， 9は先行シートバ一 2および後続シー トバー 3 同士を押圧するとともに、 これらの搬送を行うピンチロール、 10はシー トバー 2， 3の搬送方向に沿って敷設した例えば軌道 K上を移動可能とした主台車 （駆動系は省略） 、 1 1は副台車で あって、 この副台車 1 1は主台車 10に搭載され、 主台車 10に設置 された例えばシートバーの幅方向に沿って敷かれた軌道 1 1 a上 を進退移動できる仕組み （駆動系は省略） になり、 かつ、 C形 のコア 5 a とこのコア 5 aに巻き付けたコィノレ 5 b と電源 5 C からなる交番磁界発生コイル 5を固定保持する。
上記構成になる装置において、 と く にピンチロール 8 , 9は シー卜バーの搬送ラインに 2組み配置した固定式のものを例と して示したが、 シートバーの接合部を境にしてそれぞれ 2組み ずつ設置するようにしてもよい。 また交番磁界発生コイル 5は 単体のものとして示したが、 これは必要に応じてその設置台数 を増やすことができる。
上記構成になる接合装置を第 21図にわかりやすく図解し、 さ らに第 22図にこの発明に従う装置を熱間圧延設備に適用した場 合の例を示す。 なお、 第 21図中、 番号 12はコイル状に巻き取ら れたシ一 トバ一を収容しておくボックス、 13はボックス 12のシ 一トバ一を巻き戻すためのピンチロール、 14は巻き戻したシ一 トバ一の矯正用レベラ、 15はシ一トバ一を所定の接合形状に切 断するためのシャ一である。
熱間圧延設備のとくに仕上げ圧延機群 1の入側で、 ボックス 12より巻き戻された先行シー トバ一 2の後端部と後続シ一トバ ― 3の先端部とを接合するに当たっては、 まず、 先行シ一トバ ― 2の先端部と後続シ一 トバー 3の先端部をそれぞれシヤー 14 によって例えばフラッ ト状あるいは上掲第 4図 (a)〜(g)に示した ような形状に切断する。 先後端部の切断を終えた各シートバー 2， 3はそのまま継続して搬送される。 ピンチロール 8， 9で は、 先行シ一トバー 2の後端部と後続シートバ一 3の先端部を 接触させた状態を保持するようにその少なく とも一方の回転駆 動速度を制御し、 その一方で、 接合装置については、 交番磁界 発生コイル 5の磁極がシ一トバーの幅方向の中央でかつ各シー トバーの接触域に位置するようにシートバー 2， 3の移動に帯 動させる。 そしてその状態を維持したままでシ一トバーの厚み 方向に貫く交番磁界を印加する。 交番磁界を印加した領域では 前述したように周回誘導電流 eが誘導され、 その際の発熱によ つて接合装置本体がピンチロール 9に到達する前の短時間で目 標とする接合温度まで加熱される。
-シ一トバーの接合に当たっては、 目標とする接合温度に達し た時点でピンチロール 8， 9の少なく とも一方の回転駆動速度 を制御してシ一 トバー同士を押圧するようにしてもよいし、 予 め押圧した状態にしておき、 この状態を維持したままで加熱を ί亍ぅようにしてもよい。
かかる装置を用いたシートバーの接合を行う場合においても. とくにシ一 トバーの少なく とも幅方向両端部を接合するのが接 合時間の短縮化を図るうえで好ましい。
この発明に従う装置においては、 シー 卜バーの搬送を司るピ ンチロール 8， 9の相互間で、 主台車 10および副台車 11をそれ ぞれ個別移動させて、 交番磁界発生コイル 5をシー トバ一の動 きに合わせて移動させるとともに、 シ一トバーの幅方向に沿つ て適宜移動させるように構成したので、 シー トバーの加熱 ·押 圧の際の接合操作が簡便かつ確実に行えるだけでなく、 とくに 接合装置を搬送ラインから退避させる必要が生じたとき、 副台 車 11の後退移動によって迅速に対応できる。 またこの発明に従 う装置は、 装置自体の構造が非常に簡単かつコ ンパク トであつ てメ ンテナンスも簡便に行え、 既設の設備にも容易に適用でき る利点がある。
なお、 接合装置を構成するピンチロール 8， 9を、 シー トバ 一の搬送ラインの所定の箇所に固定した形式とした場合におい て、 その設置間隔があまり大きいとシー トバーの自重による変 形で良好な接合ができないおそれもあるので、 ピンチロール 8， 9を固定方式とする場合にはその設置間隔 f (第 22図参照） を 5〜 8 m程度とするのが好ましい。
上記の設置間隔 f は許容範囲内に調整しても操業条件ゃシー トバーの搬送状況によっては接合予定部が上下にずれて各シー トバーの端部における水平レベルが合致しないおそれもあるの で、 このような状況に対応できるように、 この発明においては 各シ—トバーの端部を上下に挟むクランプ機構を配置するのが 望ましい。
クランプ機構の構成を第 23図 (a)， （b)に示す。 図における番号 16はフレーム、 17〜20はフレーム 16に固定保持された液圧仕掛 けの昇降ブロックであり、 この昇降ブロック 17〜20はシ一トバ 一を上下からそれぞれ挟むよう上下で一組になるクランプ機構 を構成する。 昇降プロック 17〜20を固定保持するフレーム 16は 副台車 11と一体構造としてもよいし図に示したように分離形式 としてもよい。 かかるクランプ機構を配置して各シートバ一の 端部を拘束することによってシ一トバーの先端、 後端が自重に よって変形しているようなことがあってもその変形を容易に矯 正できるし、 シー 卜バーの押圧時に水平レベルが変動するよう なこともない。 なお、 上記の昇降ブロック 17〜20は、 搬送過程 にあるシ一 トバーを挟み込んでも該シ一トバーの押圧に支障が ないよう例えばボールジョイント Jのような移動手段を介して フレーム 16に接続しておくのが望ましい。 また、 このクランプ 機構は接合する鋼片のサイズに変更があってもそれに対応でき るように、 鋼片の幅方向に沿って移動できるような位置変更手 段を配置しておくのが望ましい。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明を実施するのに用いて好適な設備の構成 を示した図である。
第 2図は、 鋼片の接合状況の説明図である。
第 3図は、 鋼片の接合領域の温度分布を示した図である。 第 4図 (a)〜(g)は、 鋼片の平面形状を示した図である。
第 5図 (a)(b)は、 鋼片の接合状況を説明した図である。
第 6図は、 B ! /Bと破断の有無の構成割合を示したグラフであ る o
第 7図は、 短絡誘導電流の発生状況の説明図である。
第 8図は、 シ一トバーの溶け落ち状況を示した図である。 第 9図 (a)(b)(c)は、 磁極の形状を示した図である。
第 10図は、 磁極のサイズ、 面積を変化させた場合における磁 極直下の鋼片の溶け落ちに及ぼす影響を示したグラフである。 第 1 1図は、 シー トバーとの重なり代 tを示した図である。 第 12図は、 短絡誘導電流の流れる状況を示した図である。 第 13図はシートバーの幅方向端部片側の接合代 B！ に対する 磁極の重なり代と加熱効率の関係を示すグラフである。
第 14図は、 磁極とシ一トバーの位置関係を示した図である。 第 15図は、 C形のコアを有する交番磁界発生コイルの模式図 である。
第 16図 (a)(b)は交番磁界発生コイルの配置例を示した図である < 第 17図は、 従来の加熱方式の説明図である。
第 18図は、 トランスバース方式になる加熱と通電による加熱 とを組み合わせた接合要領の説明図である。
第 19図は、 通電による加熱状況を説明した図である。
第 20図 (a)(b)はこの発明に従う接合装置の構成説明図である。 第 21図は、 この発明に従う接合装置の斜視図である。
第 22図は、 この発明に従う接合装置をシ一トバ一の熱間圧延 設備に適用した例を示した図である。
第 23図 (a)(b)は接合 置に設置して好適なクランプ機構の構成 を示した図であ一る。 発明を実施するための最良の形態
実施例 1
7スタンドのタンデム圧延機を備えた上掲第 1図に示したよ うな設備を適用して、 幅 1000删， 厚み 30誦になる第 2図に示し た平面形状になるシー トバー （低炭素鋼） を、 次の条件にした がって接合しつつ連続的に圧延機に供給して板厚 3 mmの熱延板 に仕上げた。
a . 交番磁界（ C形のコアを備えた交番磁界発生コイル使用） 投入電力 ： 2000kW
加熱時間： 12秒
周波数 ： 500 Hz
b . 加熱温度： 1400°C
c . 押圧力 ：面圧にして 3 kg f /cm2
d . 加圧時間： 3秒
e . 接合形態： シートバーを接触させ加熱した後押圧
f . 交番磁界を接合面に沿って移動
その結果、 圧延中にシートバーの接合部が分離破断するよう なことはなく、 安定して圧延することができた。 また、 従来の 高周波加熱方式における同一条件、 同一形状のシートバーの接 合と比較し、 消費電力にして 50 %程度低減できることが、 また 接合に要する加熱時間は 12秒であって、 同等の条件における従 来の接合方式の加熱時間 15秒に比較し約 20 %程度接合時間を短 縮できることが確かめられた。 実施例 2
実施例 1 と同様の設備を適用して幅 l OOOmm, 厚み 30匪で先端 部および後端部の曲率半径が何れも 20mになる上掲第 4図 (a)に 示したような平面形状になるシートバ一 （低炭素鋼） を、 a · 交番磁界
投入電力 ： 2000kW
周波数 ： 500 Hz
b . 加熱温度： 1400°C
c . 押圧力 ：面圧にして 3 kgf /cni2
d . 加熱 ·押圧の接合代 2 = 200 mra (片側 100 mm ) e . 接合形態：予め押圧して加熱
の条件に従い接合した場合の接合状況について調査した。
その結果、 このような接合を行っても接合部が圧延によって 分離破断するようなことは全くなかった。 接合接合に要する時 間についても、 シートバーの先端部、 後端部がフラ ッ 卜になる ものを接合する場合よりもさらに短縮され約 2. 4 秒であった。 なお、 この実施例ではシ一トバーの接合形態のみを変更した場 合として、 シ一トバーを接触させて加熱したのち押圧する場合 についても調査したが、 この場合には押圧しながら加熱する接 合形態と比較して接合面の温度が上昇しにくいため多少時間が かかったが、 加熱時間を約 1. 6 秒延ばすことによって （加熱時 間合計で 4秒） 所定の接合代を得ることができた。
実施例 3
実施例 1 と同様の設備を適用して幅 1000匪， 厚み 30匪でシ一 トバーの先端、 後端部が何れも曲率半径 20mになる第 4図 (a)に 示した平面形状になるシートバー （低炭素鋼） を、 次の条件に したがって接合しつつ連続的に圧延機に供給して板厚 3 mmの熱 延板に仕上げ、 その際のシ一トバーの破断状況について調査し た。
a . 交番磁界
投入電力 ： 2000kW
加熱時間： 2. 4 秒
周波数 ： 500 Hz
磁極数 ： 1
磁極の形状：矩形
磁極の横幅： 0. 48m
磁極の縦寸法： 0. 3 m
b . 加熱温度： 1400°C
c . 押圧力 ：面圧にして 3 kg f /cm2
d . 接合形態： シー トバーを接触させ押圧しつつ加熱
その結果、 加熱中に磁極直下においてシートバーが溶け落ち るようなことはなかった。 また、 シー トバーの接合に引き続く 圧延において接合部が分離破断するようなこともなく安定して 圧延することができた。
次に、 この実施例においては磁極の形状が楕円形になるもの を用いて上記と同様の条件にてシ—トバーの接合を行ったが、 この場合も加熱中に磁極直下におけるシ一トバーの溶け落ちは 見られず、 圧延中に接合部が分離破断するようなこともなかつ た。
さらに、 この実施例では、 幅を 1. 2 mとする他は上記と同一 のサイズになるシートバ一を、 その幅方向に沿う 2個の磁極に よる交番磁界の印加にて加熱し、 その際のシートバーの溶け落 ち状況についても調査したが、 加熱中に磁極直下において溶け 落ちは見られず、 しかも圧延中に接合部が分離破断するような ことち 7よ力、つた。
実施例 4
実施例 1 と同じ設備を用いて幅 1000mm， 厚み 30匪で先端部、 後端部の極率半径が何れも 20mになる第 4図 (a)に示した平面形 状になるシートバー （低炭素鋼） を、 次の条件にしたがって接 合しつつ連続的に圧延機に供給して板厚 3翻の熱延板に仕上げ た。 - a . 交番磁界
. 投入電力 ： 2000kW 加熱時間 ： 2. 4 秒
周波数： 500 Hz
磁極の形状および数：矩形形状のものをシ一トバーの幅方 向に沿って 2つ
磁極の横， 縦サイズ： 0. 25m， 0. 3m
b . 接合代 B , ：片側 0. 1 m
c . シ一 卜バーの幅端から磁極の端部に至るまでの距離： 0. 2 m d . 加熱温度： 1400°C
e . 押圧力 ：面圧にして 3 kg f /cm2
f . 接合形態： シートバー同士を接触させ押圧しつつ加熱
その結果、 シートバーの加熱中に接合予定部における溶け落 ちは見られず、 またこれに引き続く圧延においても接合部が分 離破断するようなことはなかった。
次に、 磁極の重なり代 tを 0. 3 とした他は上記と同一の条件 でシートバーの接合を行い、 その際の接合予定部における溶け 落ち状況を調査したが、 この場合も短絡誘導電流に起因した溶 け落ちは見られず、 その後の圧延においても良好な結果を得る ことができた。
また、 この実施例では、 幅を 1500誦とした他は同様のサイズ になるシー 卜バーの接合に当たって、 接合代を片側で 0. 2 m、 磁極の重なり代 t = 0とした場合についての溶け落ち状況を調 査したが、 この場合も溶け落ちの発生はなくその後の圧延にお いても良好な結果を得ることができた。
実施例 5
実施例 1 と同様の設備にシートバ一の加熱用電極を配置して 幅 lOOOrnm, 厚み 30mmになる第 2図に示したような平面形状にな る低炭素鋼のシ一トバーを、 次の条件にしたがって接合しつつ 連続的に圧延機に供給して板厚 3顏の熱延板に仕上げた。
a . 交番磁界の印加による加熱
投入電力： 2000kW
加熱時間： 3. 8 秒
周波数： 500 Hz
b . 電極への通電による加熱
投入電力： 1000kW
加熱時間： 3. 8 秒
周波数： 500 Hz
c . 加熱温度： 1400°C
d . 押圧力 ：面圧にして. 3 kgf/cm2
e . 加圧時間： 5秒
f . 接合形態：予め押圧しながら加熱
その結果、 圧延中にシートバーの接合部が分離破断するよう なことはなく安定して圧延することができ、 従来の高周波加熱 方式における同一条件、 同一形状のシー卜バーの接合に比較し 消費電力にして 25%程度低減できることが、 また接合に要する 加熱時間にして約 1ノ 4程度短縮できることが確かめられた。 接合部の強度についても調査したが、 接合部の強度は母材と同 等であって、 幅方向における強度差は見られなかった。
また、 幅 lOOOmni, 厚み 30關で先端部、 後端部の曲率半径が何 れも 20mになる上掲第 4図 (a)に示したような平面形状の低炭素 鋼シ—トノく一を、 a . 交番磁界の印加による加熱
投入電力 ： 2000kW
加熱時間： 1.9 秒
周波数： 500 Hz
b . 電極への通電による加熱
投入電力 ： 1000kW
周波数： 500 Hz
加熱時間： 1.9 秒
c . 加熱温度： 1400°C
押圧力 ：面圧にして 3 kgf/cm2
d . 加熱 ·押圧後の接合代 2 B 1 200 mm( 片側 100 mm) e . 接合形態：予め押圧して加熱
の条件にしたがい接合した場合の接合状況についても調査した 力く、 このような接合においても圧延によって接合部が分離破断 するようなことはなく、 シートバーの先端部、 後端部がフラッ 卜になるものを接合する場合よりも、 接合に要する加熱時間を さらに 50%程度短縮することができた。 さらに、 この実施例に おいては、 シ一トバーの接合部をその幅方向の端部とする場合 の接合形態のみを変更した場合として、 シートバーを所定の温 度に加熱したのち押圧する場合についても調査したが、 この場 合には押圧して加熱する方式に比較して接合面の温度が上昇し にくいため多少時間はかかったが、 加熱時間を延ばすことで所 定の接合代を得ることができた。
実施例 6
7スタンドのタンデム仕上げ圧延機を備えた上掲第 22図に示 した圧延設備に、 設置間隔 f を 6 mに調整したピンチロール 8， 9を配置し、 この間にシ一トバーの搬送方向に沿う移動距離が 5 mになる、 この発明に従う接合装置を配設して、 幅 l OOOmnu 厚み 30匪になるシートバ一 （低炭素鋼） を、
操業条件 （加熱条件）
投入電力 ： 2000 kw
加熱時間： 2. 4 秒
周波数 ： 500 Hz
押圧力 ：面圧にして 3 kg/匪2 (ピンチロール） 押圧時間： 3秒
仕上げ圧延速度 （圧延機の入側速度） ： 60 mpm
のもとに、 押圧しながら加熱、 接合して仕上げ圧延機に供給し 板厚 3匪の熱圧延に仕上げた。 その際の圧延状況について調査 した結果、 圧延中接合したシートバーが破断するようなことは なく良好な連続圧延ができることが確かめられた。
とく に、 クランプを適用したシー トバーの接合においては、 接合部でのくいちがいはみられず良好な接合形状が得られた。 産業上の利用可能性
この発明によれば、 先行して搬送される鋼片の後端部と後続 の鋼片の先端部を接合しつつ連続的な熱間圧延を行うに当たつ て次のような効果が得られる。
①先行する鋼片と後続の鋼片を迅速かつ確実に接合できるので- 鋼片の搬送を一たん停止して接合作業を行うような場合にラィ ンの停止時間を短縮化することができ生産性のより高い連続熱 間圧延が実現できる。
②鋼片の搬送に同期させつつ接合作業を行うような場合におい ては、 長大な設備を必要としない。
③鋼片の加熱、 接合に際して溶け落ちを防止することができる ので、 これよる設備の損傷なしに安定した接合作業を行うこと 3Q ができる。
また、 仕上げ圧延機の入側における 2組の固定式ピンチ口一 ルの間に、 鋼片の搬送方向およびこれと直交する向きに個別に 進退移動できる交番磁界発生コイルを配置した構成になるこの 発明の接合装置においては、 次のような効果が得られる。
① 装置が非常にコンパク トであり、 既設の設備にも容易に対 応できる。 '
② 装置の構造が簡素化されているのでメンテナンスを簡便に 行い得る。
③ 鋼片の幅寸法に変更があつても交番磁界発生コィルを迅速 に移動できるので、 鋼片の移動に同期しつつ所望の位置に迅 速かつ的確に交番磁界を印加でき、 したがって鋼片の接合に かかる時間を吸収するためのルーパーなどの余計^:設備を必 要とせず、 ライ ンの簡素化を図ることができる。
④ 鋼片の接合に当たって、 各端部をクランプ機構によって確 実に固定できるの 、 端部がずれて接合されるようなことも ない。 —一

Claims

請 求 の 範 囲 . 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 突き合わせて接合するに当たり、
上記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 ことによって鋼片を相互に密着させることを特徴とする熱間 圧延における鋼片の接合方法。 . 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 突き合わせて接合するに当たり、
上記各鋼片の先^部と後端部とを少なく とも鋼片幅方向の 両端域で接触させ、 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 ことによって鋼片を相互に密着させることを特徴とする熱間 圧延における鋼片の接合方法。
3. 鋼片の幅方向に沿うサイズが、 鋼片の長手方向に沿うサイ ズよりも大きい偏平形状になる磁極によつて交番磁界を印加 する請求の範囲第 2項記載の方法。
4. 磁極は、 その縦撗比と面積との関係で次式
W/L≥ 0.33+ 0.38(1/S) 一 0.05(l/S)2 + 0.0024U/S)3 ここに W :磁極の横サイズ （Hi )
L ：磁極の縦サイズ （m)
S ：磁極の面積 （m2)
を満足するものである請求の範囲第 3項記載の方法。
5. 鋼片との重なり代を各鋼片の接合予定部の接触長さ又は接 合代の 0.3 倍以内に抑制した磁極によって交番磁界を印加す る請求の範囲第 2、 3又は 4項記載の方法。
6. 鋼片を押圧した状態で加熱する請求の範囲第 1、 2、 3、 4又は 5項記載の方法。
7. 鋼片の接触領域の加熱を担う交番磁界を、 鋼片をその厚み 方向に挟む C形のコアを有する少なく とも一つの交番磁界発 生コイルにて印加する請求の範囲第 1、 2、 3、 4、 5又は 6項記載の方法。
8 . 交番磁界によって誘起される渦電流と同位相になる電流を 鋼片幅方向の両端部にて鋼片相互間にわたってそれぞれ通電 して加熱する請求の範囲第 1、 2、 3、 4、 5、 6又は 7項 記載の方法。
9 . 熱間圧延設備の入側で、 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、 各 鋼片の搬送と同期して移動させつつ加熱、 押圧して相互に密 着させる接合装置であって、
鋼片を上下に挟みその回転駆動によって鋼片の押圧を行う 少なく とも 2組の固定式ピンチロールを備え、 このピンチ口 ールの設置領域の間に、 鐦片の搬送方向に沿って移動可能と した主台車と、 この主台車場に配置され鋼片の幅方向に沿つ て進退移動可能とした副台車および副台車場に固定保持され 鋼片をその厚み方向に挟む C形のコアを備えたトランスバ一 ス方式になる交番磁界発生コイルを配置したことを特徴とす る鋼片の接合装置。
10. 先行する鋼片の後端部近傍域および後続の鋼片の先端部近 傍域をそれぞれ上下に挟んで各鋼片の水平レベルを同一にす るクランプ機構を備えた請求の範囲第 9項記載の接合装置。
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