ＨＤＲ式連続圧延方法

【課題】製造設備を長大化させることなく省エネルギー・高能率の連続圧延を可能にする。
【解決手段】連続鋳造機１により連続鋳造されたビレット１０を順次接続ライン１２に直送し、ビレットのスケールをスケール除去装置３において除去した後、先行ビレットの後端面と後行ビレットの先端面を走間フラッシュバット溶接装置４においてフラッシュバット溶接し、その溶接部１５のバリを走間バリ取り装置５においてグラインダー５１〜５３により削除し、連続ビレットを誘導加熱装置６で加熱し、圧延機列７で連続圧延する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造されたビレットを高温下で直送し、連続的に接続し圧延することにより条鋼及び線材を製造するＨＤＲ式連続圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】線材、棒鋼、あるいは形鋼を省エネルギー・高能率に製造する圧延方法として、直送圧延法（ＨＤＲ，Hot Direct Rollingの略）が知られている。これは、連続鋳造されたビレットをそのまま圧延機に直送、または加熱炉で適宜の温度に昇温したのち、圧延機列に送り込んで連続的に圧延するものである。しかし、この方法は、ビレットを１本ずつ圧延するものであるため、製品の短尺が出るなど歩留りが悪く、このため最近ではより一層の高能率化を可能にするべく、ビレットを連続的に接続してから圧延する連続圧延法が試みられている。この連続圧延法には、例えば特開昭５２−４３７５４号公報がある。この方法は、連続鋳造されたビレットは一旦冷却されたのち加熱炉で適宜の温度に加熱され、加熱炉からの抽出ビレットの後端と次の抽出ビレットの先端を走間フラッシュバット溶接機でフラッシュバット溶接し、スカーフアで溶接部のバリ取りを行い、このように接続した連続ビレットを誘導加熱装置で再加熱したのち、圧延機列で連続的に圧延するものである。
【０００３】しかしながら、従来の連続圧延法では、ビレットの鋳造ラインと圧延ラインとが直結されていないためにビレットの加熱工程と再加熱工程の２つの工程が必要不可欠なものとなっている。その結果、省エネルギー化に逆行する一面を持つばかりでなく、製造設備が極めて長大化する不利益を招く。また、ビレットの加熱と再加熱を一台の加熱炉で共用するものも提案されている（特公昭５７−１１７２２号）が、この方法でもビレットの加熱と再加熱の２工程を必要とする点では同じであり、しかもビレットを接続する前に一旦圧延方向と反対方向に加熱炉から搬出し、ついで方向転換してから、接続工程、溶接部のバリ取り工程、再加熱工程（同じ加熱炉による）、圧延工程と続くものであるから、熱損失が大きく、製造設備の長大化も免れない。さらに、前記特開昭５２−４３７５４号、特公昭５７−１１７２２号公報の方法では、溶接部のバリを総形バイト等の工具で強引に剥ぎ取るような方法であるから、バイトの摩滅が激しく、実用には適しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造設備の長大化を極力おさえて省エネルギー・高能率の連続圧延を実現することを課題としており、いわば前述した直送圧延法と連続圧延法の各々の特長を活かすよう両方法の組み合わせに係るＨＤＲ式連続圧延方法を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため、本発明に係るＨＤＲ式連続圧延方法は、連続鋳造機により連続的に鋳造されたビレットを順次直送し、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端を走間においてフラッシュバット溶接で連続的に接続する工程と、前記フラッシュバット溶接による溶接部のバリを走間においてグラインダーにより削除する工程と、この連続ビレットを誘導加熱装置により所定温度に昇温する工程と、加熱された連続ビレットを圧延機列により圧延する工程とを有することを特徴とするものである。
【０００６】連続鋳造されたビレットを直送しフラッシュバット溶接することにより、ビレットの加熱昇温が最小限で済むため、製造設備を長大化させることなく省エネルギー・高能率の連続圧延が可能である。連続鋳造機からの直送ビレットは８００〜９００℃の高温下にあり、直ちに走間においてフラッシュバット溶接を行うようにしているので、フラッシュバット溶接に必要な予熱時間を短くすることができ、溶接時間も短くなる。また、フラッシュバット溶接であるため、アプセットにより不純物が溶接部に介在する恐れがなく、組織変化も微少であり、接合強度を母材（ビレット）とほぼ同等にすることができる。さらに、アプセットによりビレット外周上に隆起した溶接部のバリを走間においてグラインダーにより削除することにしているので、バリ取りを容易に行うことができるとともに、バリ取り時間が短く、また砥石研削の特徴としてグラインダーが摩耗してもその切れ味を長期間一定に保つことができる。このように接続された連続ビレットは、誘導加熱装置により９５０〜１０５０℃に加熱された後、圧延機列で連続圧延される。
【０００７】また、フラッシュバット溶接を行う際には、電極を通じて大電流の通電を良好にするため、好ましくはその溶接前にビレットのスケールを水圧式または機械式により除去するものとする。この場合において、ビレットのスケールを除去する部分をフラッシュバット溶接用の電極が接触する先端部及び後端部に限定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明のＨＤＲ式連続圧延装置の一構成例を示す概要図で、各構成装置の平面的な配置関係を示している。同図において、１は連続鋳造機であり、この例では２ストランドの連続鋳造機として示してある。また、鋳造ライン１１と圧延ライン１３とは平行になっている。連続鋳造機１により連続鋳造されたビレット１０は、ビレットの接続ライン１２に対し直交する方向に設置されたチェーンコンベア２上に移載される。ビレットの接続ライン１２は圧延ライン１３の上流側に直線状に接続されており、接続ライン１２上には、上流側より順次、スケール除去装置３、走間フラッシュバット溶接装置４、走間バリ取り装置５、及び誘導加熱装置６が配置されている。７は圧延ライン１３を構成する多数の圧延機スタンドからなる圧延機列である。
【０００９】スケール除去装置３は、例えば高圧水の吹き付け、または回転ブラシにより、ビレット１０のスケールを除去するようになっている。これにより、フラッシュバット溶接時の通電を良くするとともに、電極面の損傷を防止することができる。また、ビレット１０のスケールを除去する部分は、必ずしもビレットの全長とする必要はなく、フラッシュバット溶接用の電極が接触するビレット１０の先端部及び後端部に限定することができる。また、ビレット１０の端面もスケールを除去した方が良い。
【００１０】図２は走間フラッシュバット溶接装置４の概要図、図３は同溶接装置の内部のクランプ装置の部分断面側面図、図４は同クランプ装置の正面図である。この溶接装置４は、走行機体４０の内部に固定ヘッド４１と移動ヘッド４２を設け、各ヘッドに、先行ビレット１０ａ及び後行ビレット１０ｂをそれぞれクランプするための油圧シリンダ４３ａ、４４ａ、４３ｂ、４４ｂを複数装備してなるものである。これらのうちビレットの端面に近い方の油圧シリンダ４３ａと油圧シリンダ４３ｂのクランプ体は電極４５、４６となっている。また、固定ヘッド４１と移動ヘッド４２は複数のアプセット用油圧シリンダ４７で結合されている。なお、電極駆動用の油圧シリンダ４３ａ、４３ｂはビレットの端面にできるだけ近い位置にセットされる。図中、４８は固定ヘッド４１を取り付ける架台である。
【００１１】上記溶接装置４により、先行ビレット１０ａの後端面と後行ビレット１０ｂの先端面をフラッシュバット溶接したときの溶接部１５の断面形状を図５（ａ）に模式的に示す。フラッシュバット溶接時のアプセットにより、溶接部１５が外周上に隆起するので、このバリ１５ａを次に述べる走間バリ取り装置５によって削除する。バリ取りした後の状態を図５（ｂ）に示す。
【００１２】図６は丸ビレットを対象とした場合の走間バリ取り装置の概要図、図７は角ビレットを対象とした場合の走間バリ取り装置の概要図で、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は正面図である。図６に示す走間バリ取り装置５は、図示しない走行機体上に、独立に回転駆動される複数のグラインダー５１〜５３をビレット１０の外周上に等間隔に配置し、かつ、各グラインダー５１〜５３をビレット１０の中心軸に対し斜めに配置するとともに、ビレット１０の回りに旋回するように構成したものである。さらに、各グラインダー５１〜５３はビレット１０の半径方向に移動可能になっている。各グラインダー５１〜５３をビレット１０の中心軸に対し斜めに配置することにより、比較的厚さの薄いグラインダーを用いても溶接部１５のバリ１５ａを幅広く削除することができる。丸ビレット１０に対しては、このように複数のグラインダー５１〜５３を丸ビレット１０の回りに旋回させることによって、図５（ｂ）に示すようにバリ１５ａを研削することができる。
【００１３】角ビレット１４の場合には、図７に示すようにグラインダー５４〜５７を角ビレット１４の周囲を囲むように配置し、かつ、それぞれ斜めに配置するとともに、左右のグラインダー５４、５５と上下のグラインダー５６、５７とを角ビレット１４の進行方向に対してずらして配置し、機械的に干渉しないようにしている。したがって、この場合にはバリは２段階で削除されることになる。
【００１４】誘導加熱装置６及び圧延機列７は周知のものであるから、それらの詳細な図示は省略する。
【００１５】次に、本発明の方法について動作とともに説明する。連続鋳造機１により連続鋳造されたビレット１０は、例えばチェーンコンベア２上に移載し、または単に１本ずつ切出し、次いで接続ライン１２に順次直送される。この直送ビレット１０は、ほぼ一定の間隔を保って移動し、まず、スケール除去装置３において、水圧式または機械式により、主としてビレット１０の端面、先端部及び後端部のスケールが除去される。次に、走間フッシュバット溶接装置４がビレット１０とほぼ同速度で走行しているときに、先行ビレット１０ａと後行ビレット１０ｂをそれぞれ油圧シリンダ４３ａ、４４ａ、４３ｂ、４４ｂによりクランプし、アプセット用油圧シリンダ４７により後行ビレット１０ｂを先行ビレット１０ａに近づけて接触させ、両端面に電極４５、４６を通じて大電流を流し、短絡・アークを発生させ、両端面を溶融状態にした後、アプセット用油圧シリンダ４７により後行ビレット１０ｂにアプセットをかけ、先行ビレット１０ａと接合する。このフラッシュバット溶接装置４は図１に示す所定のストロークＳ1 をビレット搬送速度とほぼ同一速度で走行する間にフラッシュバット溶接を行い、溶接後は元の位置に復帰し、このように接続した連続ビレット１０ｃに次の後行ビレット１０ｂを接続するために上記と同じ動作を繰り返して、フラッシュバット溶接を行う。このように次々にビレット１０をフラッシュバット溶接で接続していく。
【００１６】各溶接部１５のバリ１５ａは、走間バリ取り装置５において連続的に削除される。すなわち、同装置５は、連続ビレット１０ｃの溶接部１５を検出すると、下流側に走行しながら、定常的に回転しているグラインダー５１〜５３を適当な油圧シリンダ等によりビレット中心側に移動させていき、ビレット１０ｃにプリセットする。そして、ビレット１０ｃが更に下流側に搬送されて、グラインダー５１〜５３の下面にビレット１０ｃの溶接部１５が到達すると、駆動モータの駆動電流が急激に増加するので、それによって溶接部１５の到達を検出する。溶接部１５がグラインダー５１〜５３の下面に到達すると、回転中のグラインダー５１〜５３をプリセットした位置に固定し、更にビレット１０ｃの回りに旋回させることによって、ビレット１０ｃの周方向全体のバリ１５ａを研削することができる。このバリ取り装置５も図１に示す所定のストロークＳ2 を走行する間にバリ取りを行い、バリ取り後は元の位置に復帰して次の溶接部１５に対するバリ取り動作を上記と同様に行う。このようにして各溶接部１５のバリ１５ａが連続的に削除される。また、角ビレット１４を対象とする場合は、グラインダー５４〜５７を図７に示すように配置することによって、各グラインダー５４〜５７を回転させながら上流側のグラインダー５４、５５から順次溶接部に近づけていくことにより、バリの左右部、次いで上下部と、２段階でバリを研削することができる。
【００１７】上記のように連続ビレット１０ｃは、走間バリ取り装置５において各溶接部１５のバリ取りを行いつつ、次の誘導加熱装置６に搬入され、ここで９５０〜１０５０℃に昇温され、さらに加熱昇温後の連続ビレット１０ｃを圧延機列７によって連続圧延する。
【００１８】以上により明らかなように、連続鋳造されたビレット１０を順次直送し、スケール除去工程、走間フラッシュバット溶接工程、走間バリ取り工程、加熱工程を経て連続圧延するものであるので、ビレットの加熱工程が１工程で済み、省エネルギー化に大いに寄与するとともに、製造設備が長大化することなく高能率の連続圧延を実施することができる。また、フラッシュバット溶接の際には、未だ直送ビレットが８００〜９００℃という高温を保持している間に溶接が行われるので、フラッシュバット溶接に必要な予熱時間を短縮することができ、したがって溶接時間を短くすることができるため、サイクルタイムの短縮化が可能である。強度的にもフラッシュバット溶接であれば何ら問題はない。そしてさらに、溶接部１５のバリ取りをグラインダーで行っているので、時間がかからず、砥石研削の特徴としてグラインダーが摩耗しても、良好な切れ味を長期間保つことができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、連続鋳造された直送ビレットの一連の連続圧延であるので、製造設備を長大化させることなく省エネルギー・高能率の連続圧延が可能である。また、ビレットの溶接時間、溶接部のバリ取り時間の短縮が可能なのでサイクルタイムの短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＨＤＲ式連続圧延装置の概要図である。
【図２】走間フラッシュバット溶接装置の概要図である。
【図３】上記溶接装置の内部のクランプ装置の部分断面側面図である。
【図４】上記クランプ装置の正面図である。
【図５】ビレットの溶接部のバリ取り前及びバリ取り後の状態を示す断面図である。
【図６】丸ビレットの場合の走間バリ取り装置の概略正面図である。
【図７】角ビレットの場合の走間バリ取り装置の概略側面図及び概略正面図である。
【符号の説明】
１連続鋳造機
２チェーンコンベア
３スケール除去装置
４走間フラッシュバット溶接装置
５走間バリ取り装置
６誘導加熱装置
７圧延機列
１０ビレット（丸ビレット）
１０ａ先行ビレット
１０ｂ後行ビレット
１０ｃ連続ビレット
１４角ビレット
１５溶接部
１５ａバリ

【特許請求の範囲】
【請求項１】連続鋳造機により連続的に鋳造されたビレットを順次直送し、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端を走間においてフラッシュバット溶接で連続的に接続する工程と、前記フラッシュバット溶接による溶接部のバリを走間においてグラインダーにより削除する工程と、この連続ビレットを誘導加熱装置により所定温度に加熱する工程と、加熱された連続ビレットを圧延機列により圧延する工程と、を有するＨＤＲ式連続圧延方法。
【請求項２】前記フラッシュバット溶接を行う前に、ビレットのスケールを水圧式または機械式により除去する工程を有する請求項１記載のＨＤＲ式連続圧延方法。
【請求項３】ビレットのスケールを除去する部分は、フラッシュバット溶接用の電極が接触する先端部及び後端部とする請求項２記載のＨＤＲ式連続圧延方法。

【図１】