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【発明の名称】 金属板の接合方法、及び、連続圧延装置
【発明者】 【氏名】宇杉 敏裕

【氏名】堀井 健治

【要約】 【課題】異なる幅の金属板を連続的に圧延することができる金属板の接合方法、及び、連続圧延設備を提供する。

【構成】先行する金属板10の後端の幅を後行する金属板11の先端の幅に合わせて調整し、又は、後行する金属板11の先端の幅を先行する金属板10の後端の幅に合わせて調整し、ほぼ幅のそろった先行する金属板10の後端と後行する金属板11の先端とを接合した。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
先行する金属板の後端の幅を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整し、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整し、
ほぼ幅のそろった先行する金属板の後端と後行する金属板の先端とを接合する
ことを特徴とする金属板の接合方法。
【請求項2】
請求項1に記載の金属板の接合方法において、
先行する金属板が後行する金属板よりも幅が広いときは、先行する金属板の後端を後行する金属板の幅に合わせ、
又は、後行する金属板が先行する金属板よりも幅が広いときは、後行する金属板の先端を先行する金属板の幅に合わせる
ことを特徴とする金属板の接合方法。
【請求項3】
請求項2に記載の金属板の接合方法において、
一方の幅に合わせた、先行する金属板の後端又は後行する金属板の先端は、同幅部とテーパ部とで構成される
ことを特徴とする金属板の接合方法。
【請求項4】
先行する金属板の後端を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整する、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整する幅調整装置としてサイジングプレス又はローラの少なくとも1つを備えた
ことを特徴とする連続圧延装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、金属板の接合方法、及び、連続圧延装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属板の接合方法として、従来からレーザー法や誘導加熱法等のような溶接により金属板を接合する方法が知られている。これら溶接による金属板の接合方法では、接合しようとしている2枚の金属板のうち、圧延機内に先に入る金属板(以下、先行材)の後端と、圧延機内に後に入る金属板(以下、後行材)の先端とを突き合わせ、これら先行材の後端と後行材の先端との突き合わせた部分を加熱することにより溶接して接合している。
【0003】
この他にも、金属板の接合方法として、圧接により金属板を接合する方法も知られている。この圧接による接合方法では、先行材の後端と後行材の先端とを重ね合わせ、上刃物及び下刃物により剪断力を加えて板を切断しながら同時に先行材と後行材とを圧接する特開2001−232403号公報や圧延圧接方法が開示されている。
【0004】
一般に圧延を行う際の圧延の状態は、金属板の先端が圧延機内に入るときと、金属板の後端が圧延機内から出るときが最も不安定になるが、上記の接合方法により先行材と後行材を接合することにより、連続して安定した圧延が可能になる。
【0005】
【特許文献1】特開平10−137808号公報
【特許文献2】特開平5−7907号公報
【非特許文献1】CAMP−JSIJ Vol.10(1997)−1093
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、接合部が圧延機内を通過する際、先行材と後行材のどちらかの幅が大きいと、図6のように幅の大きい方の金属板20の角部21が、Eで示すように上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがある。このような問題が発生した場合、金属板の通板性が低下してしまうため金属板は通板に失敗してしまう場合がある。そして、金属板が通板に失敗した場合には復旧のために圧延を長時間中断しなければならない。また、捲れ現象があると、圧延の際に捲れ部分の荷重が局部的に高くなり、ロールに材料が焼きついたり、ロールが局部的に破損する不具合を生じる。
【0007】
さらに、先行材と後行材の幅の差が大きい場合には、接合部が圧延機内を通過する際、圧延荷重が急変するため、金属板の断面の形状を制御する役割を果たすワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、金属板の板厚を制御する役割を果たす油圧AGC(Automatic Gauge Control)シリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更しなければならないが、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまった場合には圧延の状態が不安定になる。
【0008】
また、図7のように幅に差のある金属板20,22を接合した場合は、接合部の断面が急変するために、Fで示すように圧延張力による応力集中が幅端部に生ずる。応力集中部の応力が接合強度を超えると破断が生じるが、部分的な破断は断面積の減少による応力増加を招き、遂には接合部全体が瞬時に破断に至る。したがって、接合部に応力集中があると接合部の耐破断許容張力が下がってしまう。
【0009】
また、上記特許文献2では、先行材と後行材の接合部の端部幅を両方とも変化させているが、幅が狭いほうの金属板の幅を広げる場合、広げることができる幅は小さなものであり、さらに、幅を広げる際の精度も低いという問題がある。
【0010】
また、誘導加熱接合法の上記非特許文献1では、板幅両端部の低接合強度部が開口して破断することを防止するためには、接合部の低張力圧延、及び、耳伸び形状圧延が有効と記述されている。このように、板幅両端部の低接合強度は圧延条件に制約を加えることになる。この問題に加えて、前述の幅差による板幅端部の応力集中が重なると、破断しないように圧延する難易度が飛躍的に高くなってしまう。
【0011】
これらのことから、本発明は、異なる幅の金属板を連続的に圧延することができる金属板の接合方法、及び、連続圧延設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の課題を解決するための第1の発明(請求項1に対応)に係る金属板の接合方法は、
先行する金属板の後端の幅を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整し、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整し、
ほぼ幅のそろった先行する金属板の後端と後行する金属板の先端とを接合する
ことを特徴とする。
【0013】
上記の課題を解決するための第2の発明(請求項2に対応)に係る金属板の接合方法は、第1の発明に係る金属板の接合方法において、
先行する金属板が後行する金属板よりも幅が広いときは、先行する金属板の後端を後行する金属板の幅に合わせ、
又は、後行する金属板が先行する金属板よりも幅が広いときは、後行する金属板の先端を先行する金属板の幅に合わせる
ことを特徴とする。
【0014】
上記の課題を解決するための第3の発明(請求項3に対応)に係る金属板の接合方法は、第2の発明に係る金属板の接合方法において、一方の幅に合わせた、先行する金属板の後端又は後行する金属板の先端は、同幅部とテーパ部とで構成されることを特徴とする。
【0015】
上記の課題を解決するための第4の発明(請求項4に対応)に係る連続圧延装置は、先行する金属板の後端を後行する金属板の先端の幅に合わせて調整する、又は、後行する金属板の先端の幅を先行する金属板の後端の幅に合わせて調整する幅調整装置としてサイジングプレス又はローラの少なくとも1つを備えたことを特徴とする連続圧延装置。
【発明の効果】
【0016】
第1の発明に係る金属板の接合方法によれば、先行材と後行材のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の調整を行うため幅の大きい方の金属板の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。これにより、金属板の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板が通板に失敗することがなくなる。
【0017】
また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、先行材と後行材の幅の差が大きい場合であっても、ワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、油圧AGCシリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更する必要がない。これにより、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまうということがなく、安定した圧延を行うことができる。
【0018】
また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。
【0019】
また、どのような幅の金属板であっても、また、どのような順番でも連続して圧延することができる。これにより、スケジュールフリーとなり圧延の作業効率が向上し、コストを低減することができる。
【0020】
第2の発明に係る金属板の接合方法によれば、先行する金属板が後行する金属板よりも幅が広いときは、先行する金属板の後端を後行する金属板の幅に合わせ、又は、後行する金属板が先行する金属板よりも幅が広いときは、後行する金属板の先端を先行する金属板の幅に合わせることにより、先行する金属板と後行する金属板との幅の差が大きい場合にも適用することが可能である。
【0021】
第3の発明に係る金属板の接合方法によれば、一方の幅に合わせた、先行する金属板の後端又は後行する金属板の先端は、同幅部とテーパ部とで構成されることにより、先行材と後行材の幅を合わせることが容易であり、また、幅合わせの精度も高めることができる。
【0022】
第4の発明に係る連続圧延装置によれば、先行材と後行材のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の調整を行うため幅の大きい方の金属板の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。これにより、金属板の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板が通板に失敗することがなくなる。
【0023】
また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、先行材と後行材の幅の差が大きい場合であっても、ワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、油圧AGCシリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更する必要がない。これにより、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまうということがなく、安定した圧延を行うことができる。
【0024】
また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。
【0025】
また、どのような幅の金属板であっても、また、どのような順番でも連続して圧延することができる。これにより、スケジュールフリーとなり圧延の作業効率が向上し、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
本発明に係る連続圧延装置及び金属板の接合方法の実施例について、図1から図7を用いて説明する。図1は連続圧延装置の模式図、図2は金属板の幅調整を示す平面図、図3は金属板の接合状態の平面図、図4はサイジングプレスによる幅調整を示す平面図、図5はエッジャによる幅調整を示す平面図である。
【実施例1】
【0027】
本実施例で使用する先行する金属板と後行する金属板を接合し連続して圧延を行う連続圧延装置の模式図である図1に基づいて連続圧延装置の構成を説明する。連続圧延装置は、金属板1が流れる方向を基準として見たとき、最上流に加熱炉2を設置し、以下、第1幅調整装置3a、粗圧延機4、第2幅調整装置3b、コイルボックス5、接合装置6、仕上げ圧延機7、ストリップシヤ8の順に各装置を設置し、最下流にダウンコイラー9を設置してなる。
【0028】
以下に連続圧延装置における金属板1の接合方法を説明する。加熱炉2では圧延を行うために金属板1を加熱する。加熱した金属板1は加熱炉2から幅調整装置3へと送られる。
【0029】
加熱炉2から幅調整装置3aへと送られてきた金属板1は、幅調整装置3aで幅を調整される。図2に金属板1の幅調整の一例を示す。点線Aaで示すように先行材10の幅よりも後行材11の幅の方が広い場合、後行材11の端部の幅が矢印Ac(同幅部)で示す幅になるように幅差を調整し、かつ矢印Abで示すようなテーパ部を設けることにより、後行材11の先端の角部が折れ曲がることにより通板に失敗することがなくなる。
【0030】
逆に、後行材11の幅よりも先行材10の幅の方が広い場合、先行材10の後端の幅を調整する。矢印Acで示す同幅部は省略してもよい。幅調整を施した金属板1は幅調整装置3aから粗圧延機4へと送られる。幅調整装置3bにより、金属板1の幅調整を十分に行えるのであれば、幅調整装置3aでの幅調整を省略してもよい。
【0031】
幅調整装置3aから粗圧延機4へと送られてきた金属板1は、粗圧延機4で圧延される。このとき、金属板1の板厚を接合装置6で接合や仕上げ圧延機7で圧延できるような板厚に粗圧延する。金属板1の板厚を薄くするために必要に応じて粗圧延機4を1台又は複数台設置してもよいが、金属板1の板厚を薄くする必要が無い場合には粗圧延機4は設置しなくてもよい。圧延を施した金属板1は、粗圧延機4から幅調整装置3bへと送られる。
【0032】
粗圧延機4から幅調整装置3bへと送られてきた金属板1は、幅調整装置3aと同様に、幅調整装置3bで幅を調整される。つまり図2に示すように、点線Aaで示すように先行材10の幅よりも後行材11の幅の方が広い場合、後行材11の先端と先行材10の後端の幅差が接合装置6において接合したときに、後行材11の先端の角部が折れ曲がることにより通板に失敗することがないように角部を矢印Abで示すようなテーパ状にし、かつ端部の幅が矢印Acで示す幅になるように幅差を調整する。
【0033】
逆に、後行材11の幅よりも先行材10の幅の方が広い場合、先行材10の後端の幅を調整する。矢印Acで示す同幅部は省略してもよい。幅調整装置3bは1台又は複数台設ける。幅調整を施した金属板は幅調整装置3bからコイルボックス5へと送られる。幅調整装置3aで金属板1の幅調整を十分に行ったのであれば、幅調整装置3bでの幅調整を省略してもよい。
【0034】
コイルボックス5へと送られてきた金属板1は、コイルボックス5で巻き取られてコイルとされる。コイルボックス5で巻き取られたコイルは、その後展開され、展開された金属板1は接合装置6へと送られる。
【0035】
コイルボックス5から接合装置6へと送られてきた金属板1は、接合装置6で接合される。図3に金属板1の接合の一例を示す。後行材の先端と先行材の後端とをBに示すように接合する。接合の方法は溶接による接合方法でも圧接による接合方法等でもよい。接合装置6で接合された金属板1は、接合装置6から仕上げ圧延機7へと送られる。
【0036】
接合装置6から仕上げ圧延機7へと送られてきた金属板1は、仕上げ圧延装置7で仕上げ圧延される。仕上げ圧延機7は1台又は複数台設置する。仕上げ圧延機7で圧延された金属板1は、仕上げ圧延機7からダウンコイラー9へと送られる。
【0037】
仕上げ圧延機7からダウンコイラー9へと送られてきた金属板1は、ストリップシヤ8により適当な長さに切断された後、ダウンコイラー9で巻き取られてコイルとされる。
【0038】
本実施例では幅調整装置3aを加熱炉2と粗圧延機4との間、幅調整装置3bを粗圧延機4とコイルボックス5との間に設置したが、金属板1の幅調整を十分に行えるのであれば必要に応じて、加熱炉2と粗圧延機4との間にある幅調整装置3bを設置しても良い。又は、粗圧延機4とコイルボックス5との間にある幅調整装置3bのどちらか一方のみを設置すればよい。また、幅調整装置3a又は幅調整装置3bを設置する場所についても金属板1の幅調整を十分に行えるのであれば連続圧延装置のどの場所に設置してもよい。
【0039】
また、先行材と後行材の幅の差が大きい場合であっても、ワークロールベンダー等の板断面形状制御装置の設定と、油圧AGCシリンダー等の板厚制御装置の設定を急激に変更する必要がない。このため、これらの装置が持っている制御能力の限界を超えてしまうということがなく、安定した圧延を行うことができる。
【0040】
また、どのような幅の金属板であってもどのような順番でも連続して圧延することができる。このため、スケジュールフリーとなり圧延の作業効率が向上し、コストを低減することができる。
【0041】
本実施例では幅調整装置としてサイジングプレスを用いた。図4にサイジングプレスによる幅調整の一例を示す。サイジングプレスとは金属板1の幅方向に矢印Cで示すような往復運動が可能な金型12を用いて、金属板1の幅を調整する装置であり、従来は金属板1の幅を先端から後端まで全域にわたって調整するために用いられている。
【0042】
一般的にサイジングプレスで用いられている金型12の形状は幅圧下時の荷重を減らすため矢印Daで示すようなテーパ面を有している。このため、従来全域にわたって行っている幅圧下を後行材11の前端又は先行材10の後端にだけに幅圧下を行うことで、金属板1の角部を矢印Dbで示すようなテーパ状に幅調整することができる。
【0043】
本実施例により、先行材10の後端又は後行材11の先端の幅の調整を行い、かつ、幅を調整した部分をテーパ状に形成することができるため、先行材10と後行材11のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の大きい方の金属板1の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。
【0044】
これにより、金属板1の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板1が通板に失敗することがなくなる。
また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。
また、従来使用しているサイジングプレスを用いることにより、本実施例を適用した場合でもコストを抑制することができる。
【実施例2】
【0045】
本実施例では幅調整装置としてエッジャを用いた。図5にエッジャによる幅調整の一例を示す。エッジャとは金属板1の幅方向に往復運動が可能なローラ13を用いて、金属板1の幅を調整する装置であり、従来は金属板1の幅を全域にわたって調整するために用いられている。
【0046】
図5では幅調整の様子を理解し易いように金属板1の動きに沿ったローラ13の動きを点線で示したが、実際にはローラ13は矢印Hで示すような幅方向にしか動作しない。従来全域にわたって行っている幅圧下を後行材11の前端又は先行材10の後端にだけ幅圧下を行うことで金属板1を矢印Dcで示すようなテーパ状に幅調整を行うことができる。また、金属板1を切断するためのシャー(図示せず)を用いて余分な部分を切断してからローラ13で幅調整を行ってもよい。
【0047】
本実施例により、先行材10の後端又は後行材11の先端の幅の調整を行い、かつ、幅を調整した部分をテーパ状に形成することができるため、先行材10と後行材11のどちらかの幅が大きい場合であっても、幅の大きい方の金属板1の角部が上方又は下方に捲れてしまう等の問題が発生することがない。
【0048】
これにより、金属板1の通板性が低下することを防ぐことができるので、金属板1が通板に失敗することがなくなる。また、圧延の際の局部的な高い荷重が避けられるので、ロールを破損することがなくなる。
また、接合部の断面急変部が無くなるため、応力集中が大幅に緩和される。これにより、接合部の耐破断許容張力を上げることができる。
また、板幅両端の接合強度が弱く、圧延条件に制約を加える必要がある場合でも、同幅の金属板を接合したときとほぼ等価な状態で圧延することができる。
また、従来使用しているエッジャを用いることにより、本実施例を適用した場合でもコストを抑制することができる。
【0049】
ここで、前述のサイジングプレスやエッジャは、先行材の後端や後行材の先端の幅調整だけに用いるのではなく、通常の全長幅調整も行っている。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明は異なる幅の金属板を連続的に圧延する場合に高い効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】連続圧延装置の模式図である。
【図2】金属板の幅調整を示す平面図である。
【図3】金属板の接合状態の平面図である。
【図4】サイジングプレスによる幅調整を示す平面図である。
【図5】エッジャによる幅調整の平面図である。
【図6】金属板の捲れ現象を示す平面図である。
【図7】幅急変部のある金属板の応力分布を示す平面図である。
【符号の説明】
【0052】
1 金属板
3 幅調整装置
6 接合装置
10 先行材(先行する金属板)
10a 先行材後端
11 後行材(後行する金属板)
11a 後行材先端
12 金型(サイジングプレス)
13 ローラ
【出願人】 【識別番号】502251784
【氏名又は名称】三菱日立製鉄機械株式会社
【出願日】 平成18年6月26日(2006.6.26)
【代理人】 【識別番号】100078499
【弁理士】
【氏名又は名称】光石 俊郎

【識別番号】100074480
【弁理士】
【氏名又は名称】光石 忠敬

【識別番号】100102945
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 康幸

【識別番号】100120673
【弁理士】
【氏名又は名称】松元 洋


【公開番号】 特開2008−804(P2008−804A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−174747(P2006−174747)