熱連軋中的薄板坯的接合方法
2023-07-06 05:03:16 3
熱連軋中的薄板坯的接合方法
【專利摘要】本發明提供能夠大幅降低熱連軋中的薄板坯的斷裂發生頻率的薄板坯的接合方法。一種薄板坯接合方法，在熱精軋機的入口側夾持在前薄板坯的尾端和在後薄板坯的前端，在開始鐓鍛的同時進行感應加熱，達到目標鐓鍛量後，打開夾鉗，所述接合方法中，使從達到所述目標鐓鍛量開始至打開夾鉗為止的時間即鐓鍛後的保持時間為從鐓鍛開始至打開夾鉗為止的時間即總接合時間的25%以上且60%以下。
【專利說明】熱連軋中的薄板坯的接合方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱連軋中的薄板坯的接合方法，詳細而言，涉及使用感應加熱裝置對在前薄板還的後端和在後薄板還的前端進行加熱、擠壓(繳鍛)而進行接合、將其依次連接而連續進行軋制的熱連軋中的薄板坯的接合方法。
【背景技術】
[0002]在對每一條薄板坯進行加熱、粗軋、精軋而精加工成期望厚度的鋼板的、所謂間歇式的熱軋生產線中，特別是在精軋工序中，存在鋼片前端的咬入不良、鋼片後端的縮窄、鋼片前端在輸出輥道上的輸送故障、薄板坯前後端的尺寸不合格等故障。
[0003]因此，提出了在精軋機的入口側輸送線上將在前薄板坯的後端與在後薄板坯的前端依次接合後供於精軋的連軋方法，隨之，關於薄板坯的接合方法也開發了各種方法。
[0004]其中，作為能夠以較短的時間完成接合的方法，已知專利文獻1、專利文獻2中公開的感應加熱壓接法。該方法為通過感應加熱對在前薄板坯的後端與在後薄板坯的前端的接合預定部快速加熱、然後施加力使其相互對接(鐓鍛)由此進行接合的方法。
[0005]另外，專利文獻3中公開了能夠防止薄板坯的對接接合時發生的薄板坯的上下錯位、接合裝置的絕緣材料的破損等、能夠進行穩定的熱連軋的薄板坯的接合裝置及接合方法。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開昭60-244401號公報
[0009]專利文獻2:日本特開平08-001204號公報
[0010]專利文獻3:日本特開平10-286607號公報
【發明內容】
[0011]發明所要解決的問題
[0012]但是，已知以往的熱連軋中的薄板坯的接合方法中存在以下的問題。即，通過過去的連軋操作實際成績的分析可知，在薄板坯為具有以質量％計含有0.038~0.120%的C、0.01 ~1.40% 的 S1、0.80 ~1.40% 的Μη、0.005 ~0.024% 的 P、0.001 ~0.054% 的 S、0.002 ~
0.005%的Ν、0.024~0.050%的Al且餘量為Fe及不可避免的雜質的組成(組成Cl)的鋼種的情況下或者為具有在組成Cl的基礎上進一步含有0.01~0.03%的Cu、0.01~0.02%的 N1、0.02 ~0.90% 的 Cr、0.001 ~0.010% 的 Μο、0.002 ~0.005% 的 V、0.002 ~0.055%的T1、0.004%以下 的Nb中的一種或兩種以上的組成(組成C2)的鋼種的情況下，存在接合後的薄板坯在精軋中或精軋後該接合部發生斷裂的頻率高的問題。
[0013]用於解決問題的方法
[0014]本發明人為了解決上述問題進行了深入研究，得到了以下的見解。
[0015](I)上述組成中S1、Mn量的上限高。該成分元素經過薄板還接合時的感應加熱暴露於大氣中而易被氧化，該成分元素的熔點比鋼的熔點低，因此，在該成分含量高(Si為0.5%以上和/或Mn為1.0%以上)的情況下，在高溫下的薄板坯接合界面處，該成分元素凝聚為液態並被氧化，生成大量該成分元素的氧化物。
[0016](2)上述組成中Al、Cr、Ti的上限高。該成分元素在煉鋼階段在鋼水中形成氧化物，在該成分含量高的情況下，該成分元素的氧化物大量殘留在鑄片內，在薄板坯接合界面處也大量出現。
[0017](3)在(I)、(2)中記述的氧化物均缺乏延展性，因此，在薄板坯接合界面處大量存在時，會使薄板坯的接合強度降低，由於精軋中的張力而成為接合部斷裂的原因。
[0018](4)通過將上述氧化物在薄板坯接合中從接合界面充分排除，能夠使接合強度提高，能夠大幅降低上述斷裂的發生頻率。因此，薄板坯接合工序中，對鐓鍛後保持原狀態的時間相對於總接合時間的比例進行適當管理的對策非常有效。
[0019](5) (4)的對策在作為被接合材料的薄板坯為具有上述組成Cl、C2以外的組成的低合金鋼(合金元素的總量為5質量％以下的鋼)、中合金鋼(合金元素的總量超過5質量％且低於10質量％的鋼)、高合金鋼(合金元素的總量為10質量％以上的鋼(包括不鏽鋼))中的任一鋼種的情況下也有效。
[0020]本發明基於上述見解而完成，其主旨如下所述。
[0021](I) 一種熱連軋中的薄板坯的接合方法，在熱精軋機的入口側夾持在前薄板坯的尾端和在後薄板坯的前端，在開始鐓鍛的同時進行感應加熱，達到目標鐓鍛量後，打開夾鉗，所述接合方法的特徵在於，
[0022]使從達到上述目標鐓鍛量開始至打開夾鉗為止的時間即鐓鍛後的保持時間為從鐓鍛開始至打開夾鉗為止的時間即總接合時間的25%以上且60%以下。
[0023](2)如(I)所述的熱連軋中的薄板坯的接合方法，其特徵在於，上述薄板坯具有如下組成:以質量％計，含有0.038~0.120%的C、0.01~1.40%的3丨、0.80~1.40%的Mn、
0.005 ~0.024% 的 P、0.001 ~0.054% 的 S、0.002 ~0.005% 的 N、0.024 ~0.050% 的 Al，餘量為Fe及不可避免的雜質。
[0024]另外，更顯著地顯示出本發明的效果的是(2)中Si為0.5%以上和/或Mn為1.0%以上的情況，因此，更優選上述薄板坯具有(2)中代替0.01~1.4%的Si而使Si為0.50~
1.4%的組成或(2)中代替0.80~1.40%的Mn而使Mn為1.0~1.40%的組成。
[0025](3)如⑵所述的熱連軋中的薄板坯的接合方法，其特徵在於，代替上述Fe的一部分，以質量 ％ 計含有 0.01 ~0.03% 的 Cu、0.01 ~0.02% 的 N1、0.02 ~0.90% 的 Cr、0.001 ~
0.010% 的 Mo、0.002 ~0.005% 的 V,0.002 ~0.055% 的 Ti,0.004% 以下的 Nb 中的一種或兩種以上。
[0026]發明效果
[0027]根據本發明，發揮如下效果:在將在前薄板坯尾端與在後薄板坯前端接合的接合工序中，能夠有效地排除薄板坯接合界面的氧化物，使薄板坯接合強度大幅提高，能夠有效地減少下一工序即精軋工序(從精軋開始至卷取結束的工序)中的接合部斷裂。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是表示本發明的實施中使用的熱連軋生產線的一例的概略圖。[0029]圖2是表示圖1中的接合裝置的一例的概略圖。
[0030]圖3是在利用FEM分析得到的接合強度比與鐓鍛量的關係圖中疊加顯示出設備約束的極限線的圖。
[0031]圖4是表示使用本發明範圍外的接合方法接合的薄板坯接合部的一例的概略圖。
[0032]圖5是表示使用本發明範圍內的接合方法接合的薄板坯接合部的一例的概略圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，參考附圖對本發明的實施方式進行說明。圖1是表示本發明的實施中使用的熱連軋生產線的一例的概略圖，示出了從卷箱I至精軋機第一機架7的設備列。該設備列包括對從粗軋機(未圖示)出來的板材(薄板坯)進行卷取的卷箱1、將從卷箱I開卷的在前薄板坯SI的後端和在後薄板坯S2的前端切斷的切頭剪2、將在前薄板坯SI與在後薄板坯S2的切斷面(接合面)相互接合的接合裝置3、矯直機4、夾輥5a、5b、5c、除氧化皮裝置6、精軋機第一機架7。
[0034]如圖2中示出一例所示，接合裝置3包括:對由切頭剪2切掉後端的端頭而得到的在前薄板坯S1和由切頭剪2切掉前端的端頭而得到的在後薄板坯S2的各切斷端以接合面之間相互不接觸且相對配置的方式進行把持(夾持)的左右夾鉗裝置8、9、對由該夾鉗裝置
8、9把持的在前薄板坯S1和在後薄板坯S2的各切斷端進行加熱的感應加熱裝置10、將夾鉗裝置8向夾鉗裝置9側擠壓以使由感應加熱裝置10加熱後的在前薄板坯S1和在後薄板坯S2的各切斷端的接合面之間對接並擠壓(鐓鍛)而進行接合的擠壓缸11、在該鐓鍛時防止在前薄板坯S1和在後薄板 坯S2在上下方向錯位的防錯位板12。
[0035]在此，本實施方式中，利用感應加熱裝置10對在前薄板坯S1和在後薄板坯S2的各切斷端進行加熱時，將在前薄板坯S1和在後薄板坯S2的各接合面的溫度加熱至使鋼片的固相率為25%的溫度，在該狀態下利用擠壓缸11將夾鉗裝置8擠壓24_，即，使鐓鍛量為24mm，對接合面之間進行鐓鍛。由此，接合面之間的鐓鍛時在接合界面處生成的熔點比鋼的熔點高的氧化物、熔點比鋼的熔點低的氧化物均成為液相而與熔化的鋼一起從接合界面排出到外側，結果，能夠避免該氧化物殘留在接合界面而使接合強度降低。
[0036]圖3是對利用有限元法(FEM)分析接合部行為而得到的固相率和鐓鍛量與作為接合部相對於母材的強度比的接合強度比的相關性作圖而得到的圖。固相率越低，另外鐓鍛量越大，則接合部強度越高。但是，固相率過低時，液相增加，由於鋼片焊穿而成為不完全接合。另外，鐓鍛量過大時，接合載荷受到設備上的約束，不能進行充分的鐓鍛。
[0037]但是，僅通過如上所述在不發生焊穿且滿足設備約束的範圍內(參考圖3)設定固相率和鐓鍛量來進行薄板坯接合，不能得到充分的接合強度。為了得到充分的接合強度，按照本發明，需要使上述鐓鍛後的保持時間為上述總接合時間的25%以上且60%以下。
[0038]另外，關於鐓鍛後的保持時間相對於上述總接合時間的比例，該比例超過60%時，提高接合強度的效果飽和，只會導致軋制效率的降低，因此，優選設定為60%以下。
[0039]圖4、圖5均為對在固相率為25%、鐓鍛量為24mm的條件下對具有上述組成Cl的薄板坯實施接合後的接合部分沿薄板坯長度方向施加張力而使接合部明確的例子。其中，圖4中，相對於總接合時間4.5秒，將鐓鍛後的保持時間設定為0.5秒(總接合時間的11%)，另一方面，圖5中，相對於總接合時間4.7秒，將鐓鍛後的保持時間設定為1.5秒(總接合時間的32%)。圖4的例中，在精軋中發生接合部斷裂。圖5能夠正常地結束精軋。薄板坯寬度方向的接合率在保持時間0.5秒時為36%，與此相對，在保持時間1.5秒時為77%，得到大幅改善。
[0040]同樣地對上述組成C2或上述(5)中列舉的鋼種的薄板坯改變固相率、鐓鍛量進行了考察，結果可知，鐓鍛後的保持時間相對於總接合時間的比例為25%以上時，接合後的薄板坯寬度方向接合率顯著良好，即使直接進行精軋也不會在接合部發生斷裂，能夠正常地進行軋制。
[0041]這是因為，為上述組成Cl、C2或上述(5)中列舉的鋼種時，鋼成分中S1、Mn等的量多，這些元素經過感應加熱暴露於大氣中而易被氧化，這些元素的熔點比鋼的熔點低，因此，在薄板坯接合界面處以液態大量生成，凝聚而形成氧化物。
[0042]結果，在鐓鍛後的保持時間相對於總接合時間的比例低至小於25%的情況下，這些氧化物的一部分殘留在接合界面處並固化，氧化物不具有延展性，因此，裂紋以這些氧化物為起點在整個薄板坯寬度方向上發展從而容易斷裂。
[0043]另一方面，鐓鍛後的保持時間相對於總接合時間的比例高達25%以上時，能夠將上述的液態元素凝聚而成的氧化物從接合界面充分地排出，結果，接合界面能夠充分熔敷，延展性也得以確保，能夠在不發生斷裂的情況下穩定地進行精軋。
[0044]實施例
[0045]將作為在前薄板還、在後薄板還的寬度各自為1100mm、厚度各自為30mm的薄板還供給到圖1所示的熱連軋生產線中。薄板坯的鋼種為含有S1、Mn、Cr、Ti等的表1所示的合金鋼。在接合裝置3內將在前薄板坯SI和在後薄板坯S2的各接合面相對配置後，使用感應加熱裝置10對各接合面進行加熱，利用鐓鍛缸11擠壓夾鉗裝置8對接合面之間進行擠壓(鐓鍛)直至達到表2所示的目標鐓鍛量而使其接合後，恰好保持表2所示的鐓鍛後的保持時間，然後，打開利用左右夾鉗裝置8、9的鐓鍛。接合結束後，利用精軋機的七機架軋機實施軋制直至板厚為1.6mm。對這些軋制材料，目視判定薄板坯寬度方向的接合率，進而，考察接合後的精軋中有無斷裂。
[0046]將這些結果示於表2。
[0047]比較例中，鐓鍛後的保持時間相對於總接合時間的比例小於25%，接合後的薄板坯寬度方向界面的接合率為48%以下，在精軋中發生斷裂。
[0048]與此相對，本發明例中，鐓鍛後的保持時間相對於總接合時間的比例為25%以上，接合後的薄板坯寬度方向界面的接合率為68%以上，在精軋工序中完全未發生斷裂。
[0049]【表1】
[0050]質量％
[0051]
【權利要求】
1.一種熱連軋中的薄板坯的接合方法，在熱精軋機的入口側夾持在前薄板坯的尾端和在後薄板坯的前端，在開始鐓鍛的同時進行感應加熱，達到目標鐓鍛量後，打開夾鉗，所述接合方法的特徵在於， 使從達到所述目標鐓鍛量開始至打開夾鉗為止的時間即鐓鍛後的保持時間為從鐓鍛開始至打開夾鉗為止的時間即總接合時間的25%以上且60%以下。
2.如權利要求1所述的熱連軋中的薄板坯的接合方法，其特徵在於，所述薄板坯具有如下組成:以質量％計，含有0.038~0.120%的C、0.01~1.40%的S1、0.80~1.40%的Mn、0.005 ~0.024% 的 P、0.001 ~0.054% 的 S、0.002 ~0.005% 的 N、0.024 ~0.050% 的Al，餘量為Fe及不可避免的雜質。
3.如權利要求2所述的熱連軋中的薄板坯的接合方法，其特徵在於，代替所述Fe的一部分，以質量％計含有0.01~0.03%的Cu、0.01~0.02%的N1、0.02~0.90%的Cr、.0.001 ~0.010% 的 Μο、0.002 ~0.005% 的 V、0.002 ~0.055% 的 T1、0.004% 以下的 Nb 中的一種或兩種以上。
【文檔編號】B21B1/26GK103842104SQ201280048629
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年10月1日 優先權日:2011年10月3日
【發明者】森和哉 申請人:傑富意鋼鐵株式會社