CN1907588A - 金属板带的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属板带的连接方法，它在热精轧之前，加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接，其中，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在该互相相对的端部区域上，借助于感应器产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，改变感应器的磁极与各金属板带在长度方向上的相对位置，以调整上述交变磁场穿过每一片金属板带的磁通量。

Description

金属板带的连接方法

本申请是申请日为1994年12月15日、申请号为03145270.1且发明名称为“金属板带的连接方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的端部加热、连接之后，进行连续的热精轧，能够采用连续热轧的金属板带的连接方法，以及直接使用这一方法的连接装置。

背景技术

以往，在金属板带(例如，钢、铝或铜等)的热轧加工线上，由于每次只从加热炉中抽出一根坯料来进行轧制，特别在精轧工序中会产生下列各种缺陷：

1)金属板带前端部分的咬合不良。

2)金属板带后端折痕(薄金属板带后端的角部折叠起来的现象)。

3)金属板带的前端部分在输出辊道上移动时的划伤。

4)金属板带的前端和后端的尺寸不精确。

作为上述这些问题的解决方案，提出了在精轧时预先把正在轧制的金属板带的后端与后一条金属板带的前端重叠在一起，连续地送进，进行轧制，即所谓无端部轧制的方案。

与此有关的现有文献已经有很多了，例如：特开昭60-244401号公报、特开昭61-144203号公报、特开昭62-234679号公报、特开平4-89109号公报、特开平4-89115号公报、以及特开平4-89110号公报。

在实施无端部轧制时，一般都是先在轧制设备的进口一侧，把走在前面的金属板带和后面的金属板带在它们的端部开一个小的开口，使它们大致平行地相对，同时用夹子把各金属板带端部附近的区域夹持住，然后用加热装置把作为预定要连接的金属板带各相对的端部区域加热，把这两片金属板带互相压紧，使它们连接在一起。经过这样的工序连接起来的金属板带中，还残留有以下所述的种种缺陷需要改进。这样缺陷包括：

(1)当采用这种连接形式时，要布置具有一对上下夹着金属板带预定连接部分的磁极的感应器，在这里施加穿过金属板带的板厚方向的交变磁场，借助于此时产生的感应电流，集中加热预定连接部分的，特别是紧挨着的表面的表层，但是这种感应电流很难流到金属板带前端、后端的角部去，所以预定连接部分的加热温度越靠近端部越低，在压紧金属板带的时候会产生不能把预定连接部分的全部宽度都连接上的缺点。

这样，如果预定连接部分的温度达不到目标加热温度，那么在压紧金属板带的时候，由于宽度的端部温度低，变形阻力大，除了必须设置超过必需的能力的压紧装置之外，还不能确保充分的连接强度，在以后进行轧制时，这一部分会分离开来，有造成板材断裂那样的重大事故的危险。

要解决上述问题，虽然最有效的措施是继续加热，一直到金属板带的角部达到目标温度，但是，这样不但除了角部以外的区域(宽度方向的中央区域)会达到熔融的温度而完全熔化掉，不能获得良好的连接部分，并且也会成为板材的连接部分及其附近在这次轧制后的表面质量恶化的原因，而且电力消耗增加也是不合算的。

(2)使用感应器的感应加热法，磁力线的变化率(磁力线根数的变化率)和所感应的电流之间是有比例关系的，在流过感应器的线圈里的交变电流为峰值时，穿过金属板带的磁力线的根数多，因而其变化率就大，所以感应电流也大。此外，在由感应器所产生的磁力线中，只有垂直于金属板带表面的垂直分量才对产生感应电流有效，所以越是在垂直方向靠近穿过金属板带的磁力线，所得到的感应电流就越大。

可是，在适合于用这种感应加热方法的金属板带的加热、连接中，感应器与各金属板带的端部之间的关系(特别是感应器在金属板带长度方向的位置上)不恰当的时候，不但穿过金属板带的磁力线的数量不够，而且磁力线的垂直分量也变少了，这是不利的。因此，在上面所述的特开昭62-234679号公报所公开的以往的方法中，由于没有考虑到这一点，就不能根据感应器与金属板带之间的位置关系获得各种满意的加热速度，因此存在着不但加热时间长，而且走在前面的金属板带与走在后面的金属板带上的加热不均匀，难以实现良好的连接等问题。

(3)在金属板带加热的时候，当走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的初始温度不同，或者板的厚度不同，或者作为连接对象的金属板带的熔点不同时，就不能按照各种金属板带进行适当的加热，不能使金属板带之间具有很好的连接强度。此时，就有在轧制过程中发生板材从连接部分断开的重大事故的危险。

(4)在走在前面和走在后面的金属板带之间拉开间隔的状态下进行感应加热，然后再加压连接起来，即，提出了利用所谓非接触式加热的连接方法(特开昭60-244401号公报)，按照这种方法，必须在金属板带的整个宽度上给以均匀的磁场，但是，主要在感应器的电源部分的制造方面，要能产生这种均匀的磁场，其最宽的限度是1000mm，大于这个限度，例如当宽度为1900mm时，至少需要两组感应器(一个感应器中的功率的限度是2000-3000KW，要制造能与1900mm的宽度相对应的4000KW以上感应器，实际上是很困难的)，这样就很难使金属板带的整个宽度上具有均匀的磁场。

(5)在比较短的时间内将走在前面的金属板带和走在后面的金属板带加热后连接的方法，有特开昭60-244401号公报中的感应加热压接法，它的加热装置是采用空心型的线圈，把走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部进行感应加热之后，使各金属板带的两个端部互相压紧而连接在一起。这种方法因为要把需要连接的金属板带插进该线圈里面去进行加热，所以，不能用于比线圈内侧尺寸大的金属板带，另一方面，在加热尺寸特别小的宽度窄的金属板带时，虽然不存在上述问题，但是有一部分磁力线并没有对金属板带进行加热，与所投入的电力相比，热效率很差。此外，与上述第(4)点有关，当用多个感应器加热金属板带的时候，在相邻的感应器之间要隔开相当的间隔，不能产生磁力线，所以在局部上穿过金属板带的磁力线减少了，这一部分的升温就不充分。虽然极力缩小这种布置的间隔是很重要的，但是由于设备的互相妨碍，感应器的布置间隔不能再小了，所以不可避免地使金属板带在宽度方向的温度分布不能均匀。

(6)金属板带的对接面(端面)上最适宜的温度通常是1350-1400℃左右，在这样的温度下连接起来的金属板带，用后面的由若干台轧机组成的精轧机，以大于10的压缩比进行轧制时，对于所有的钢种来说，都不可能在轧制完成之前使连接部分不断裂。

而在金属板带的无端部轧制的情况下，必须使金属板带的连接过程与轧制工序在时间上同步，因此通常都把配置在精轧机组进口处的连接装置做成移动式的，能跟着金属板带移动，或者在连接装置与轧制设备之间设置具有时间缓冲功能的活套之类的机构，这样一来，不可避免地必须延长生产线，必须设置新的机构，使设备费用增加。不过对于这一缺点已经在特开平4-89120号公报所提出的方案中改进了。

发明内容

本发明能达到下述各项目的：

(1)在热精轧设备的进口一侧，在走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的宽度方向进行全面而均匀的加热，在金属板带互相压紧的过程中，能使之获得充分的连接强度(确保在轧制过程中板材不会断裂的强度)，实现稳定的轧制工序。

(2)不论要连接的两块金属板带的温度、板厚和板材的种类如何，都能使两块金属板带加热到适宜的温度区域，在具有充分强度的状态下连接在一起。

(3)即使在使用多个产生磁场的感应器时，借助于使供给各感应器的电流的相位互相一致，也能实现稳定的加热和连接。

(4)不论金属板带的尺寸，特别是宽度的尺寸如何不同，都能高效地只用很短的时间就把金属板带加热连接起来。

(5)不论要连接的金属板带是什么种类的，由于是在良好的条件下加热，在以后精轧时，不会发生板材断裂等事故，实现优质的连接。

本发明由于采用了如下的措施，成功地解决了上面所记述的各种问题。这些措施为：

(1)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并使得在金属板带的互相相对的端部区域上产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热，同时，借助于在金属板带互相相对的端部区域上，以及在金属板带所占据的区域内和金属板带宽度之外(金属板带宽度端部的外侧)的区域内的某些局部上，产生与上述交变磁场的方向相反的逆交变磁场，用以调整上述两金属板带互相相对的端部区域的宽度方向的温度分布。

(2)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并使得在金属板带的互相相对的端部区域上产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，在各金属板带互相相对的端部区域上，沿着该区域的宽度方向，并排地布置着具有逆磁场产生部分和与该逆磁场产生部分相连的开关的，若干个产生逆磁场的回路的逆磁场产生部分，借助于控制各个产生逆磁场的回路的开关的通断，在金属板带所占据的区域内和金属板带宽度之外的区域内的某些局部上，产生与上述交变磁场的方向相反的逆交变磁场，用以调整上述两金属板带互相相对的端部区域的宽度方向的温度分布。

(3)希望让它产生逆交变磁场的区域是在金属板带的宽度方向上比其他区域能更快地到达目标加热温度的区域，或者说，最好是金属板带宽度方向的中央区域和金属板带宽度端部的外侧区域中至少一处。

(4)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并使得在金属板带的互相相对的端部区域上产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，至少在走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部的一方的两个端部上，设置与金属板带隔开缝隙的导电部件，借助于该部件来提高金属板带宽度的端部的加热效率。

(5)上述(4)中的导电部件最好设置成跨过走在前面的金属板带和走在后面的金属板带。

(6)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并使得在金属板带的互相相对的端部区域上产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，至少在走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部的一方的两个端部上，让导电部件与这两端接触，借助于该部件来提高金属板带宽度的端部的加热效率。

(7)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在金属板带的互相相对的端部区域上，借助于感应器产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，在金属板带与感应器之间的缝隙中，以及在从金属板带宽度的端部向里，用下列公式表示的感应电流渗透深度d#＜0十倍以内的范围内，设置宽度为渗透深度d#＜0的2-10倍的，用导磁体制成的部件，借助于该部件增加交变磁场磁力线的密度，提高金属板带宽度端部的加热效率。

                        公式

d₀＝[ρ×10⁷/(μ×f)]^1/2/2π

d₀：感应电流的渗透深度(m)

f：交变磁场的频率(Hz)

ρ：电阻(Ω·m)

μ：比磁导率

(8)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在各金属板带的互相相对的端部区域上，借助于感应器产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，分别调整各金属板带与在各金属板带长度方向上的感应器的磁极之间的重叠量L_(m)，使其满足下列公式：

                    公式

L≥2·d₀

D₀：感应电流的渗透深度(m)

D₀＝[ρ×10⁷/(μ×f)]^1/2/2π

f：交变磁场的频率(Hz)

ρ：电阻(Ω·m)

μ：比磁导率

(9)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在该互相相对的端部区域上，借助于感应器产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，改变感应器的磁极与各金属板带在长度方向上的相对位置，以调整上述交变磁场穿过每一片金属板带的磁通量。

(10)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在该互相相对的端部区域上，借助于设置在金属板带宽度方向上的若干个感应器，产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，同步控制各感应器的线圈中的相位，使在各线圈中流过的电流同相。

(11)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在该互相相对的端部区域上，借助于设置在金属板带宽度方向上的若干个感应器，产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，把相邻感应器的磁极之间的间隔定在用下列公式表示的感应电流渗透深度d₀的5倍以下。

                        公式

d₀＝[ρ×10⁷(μ×f)]^1/2/2π

d₀：感应电流的渗透深度(m)

f：交变磁场的频率(Hz)

ρ：金属板带的电阻(Ω·m)

μ：金属板带的比磁导率

(12)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，走在前面的金属板带与走在后面的金属板带的加热区域的温度T(℃)在下列公式的范围内调整。

                        公式

T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

T_S：金属板带的固相线温度(℃)

T_L：金属板带的液相线温度(℃)

(13)采用这样的金属板带的连接方法：

在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接的时候，走在前面的金属板带与走在后面的金属板带的加热区域的温度T(℃)在下列公式的范围内调整。

                        公式

当T_C≤T_S

(T_C+T_S)/2≤T≤(T_S+T_L)/2

当T_C＞T_S时

T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

式中：T_S：金属板带的固相线温度(℃)

      T_L：金属板带的液相线温度(℃)

      T_C：氧化铁皮的熔化温度(℃)

(14)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少具有一对磁极的感应器，这一对磁极把金属板带夹在中间，并且在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，在上述感应器的两个磁极之间，设置具有能产生与该感应器所产生的交变磁场方向相反的交变磁场的电路的产生逆磁场的部件。

(15)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少具有一对磁极的感应器，这一对磁极把金属板带夹在中间，并且在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙；并且在上述感应器的两个磁极之间配备分别从上下两面夹住走在前面的金属板带和走在后面的金属板带，并使之保持固定的夹钳，并且，上述夹钳从金属板带保持固定的区域向着金属板带的端部突出的同时，在金属板带的宽度方向有许多隔开间隔的梳齿状缺口，在这样缺口中设置具有能产生与该感应器所产生的交变磁场方向相反的交变磁场的电路的产生逆磁场的部件。

(16)产生逆磁场的部件最好在沿着感应器的宽度方向设置很多个。此外，产生逆磁场的部件是由绕一圈或者多圈的线圈或U字形的导电部件做成，最好还具有用磁性材料制成的部件。

(17)产生逆磁场的电路最好具有使该电路断通用的开关和可变电阻器。

(18)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少具有一对磁极的感应器，这一对磁极把金属板带夹在中间，并且在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，该装置具有产生与感应器的交变磁场方向相反的交变磁场的产生逆磁场的部件、开关、与该开关及产生逆磁场的部件连接的导线、以及由使开关断通的开关控制器组成的产生逆磁场的电路。

(19)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少具有一对磁极的感应器，这一对磁极把金属板带夹在中间，并且在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，该装置具有由布置在磁极的间隔中，使得由该感应器所产生的交变磁场磁力线的密度在金属板带宽度的端部增大的磁性材料制成的部件。

(20)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少具有一对磁极的感应器，这一对磁极把金属板带夹在中间，并且在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，该装置具有布置在磁极的间隔中，并且与金属板带宽度方向的端部外侧隔开间隔，或者接触的导电部件。

(21)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少具有一对磁极的感应器，这一对磁极把金属板带夹在中间，并且在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，该装置具有能使感应器在金属板带的长度方向移动的移动机构。

(22)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少两组具有一对把金属板带夹在中间的磁极的感应器，并且这对磁极在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，在各感应器中设置导入电力用的变压器，而把各个导入电力用的变压器与控制相位用的电路连接。

(23)采用这样的金属板带的连接装置，它配备至少两组具有一对把金属板带夹在中间的磁极的感应器，并且这对磁极在金属板带的厚度方向上与金属板带之间留有间隙，在感应器的磁极的相邻的表面上具有使该两相邻表面互相接触，或者使其相互之间的间隙变窄的凸起。

附图说明

图1是说明按照本发明的加热要点的说明图；

图2是现有技术的加热要点的说明图；

图3是金属板带加热状况的说明图；

图4是在金属板带的连接部分产生龟裂的情况的说明图；

图5是示范表示电路的构成图；

图6是实施本发明的适当的装置的构成图；

图7是表示金属板带连接状态的图；

图8是已经连接好的金属板带的断裂情况的说明图；

图9是表示按照本发明的装置的构成的图；

图10是表示按照本发明的装置的主要部分的图；

图11是按照本发明的连接金属板带的要点的说明图；

图12是按照本发明的连接金属板带的要点的说明图；

图13是表示导电部件的例子的图；

图14是表示由磁性材料制成的部件的例子的图；

图15是表示由磁性材料制成的部件的例子的图；

图16是表示由磁性材料制成的部件的例子的图；

图17是表示由磁性材料制成的部件的例子的图；

图18是表示电路的产生逆磁场的部分的图；

图19是表示电路的产生逆磁场的部分的图；

图20是表示连续热轧金属板带的设备的构成图；

图21是表示按照本发明的连接装置主要部分的构成图；

图22是金属板带加热状况的说明图；

图23是表示按照本发明的连接装置主要部分的构成图；

图24是连接不同宽度的金属板带的说明图；

图25(a)(b)(c)是按照本发明的加热以及连接金属板带的情形的说明图；

图26(a)(b)(c)是按照本发明的加热以及连接金属板带的情形的说明图；

图27是按照本发明的连接金属板带的要点的说明图；

图28是使用单独一个感应器加热金属板带的例子的图；

图29是使用单独一个感应器加热金属板带的例子的图；

图30是表示在金属板带宽度方向的端部，升温速度的分布图；

图31(a)(b)是表示设置用磁性材料制成的部件加热和连接金属板带时的示例图；

图32是表示设置用磁性材料制成的部件加热和连接金属板带时的示例图；

图33是表示用磁性材料制成的部件的宽度尺寸/感应电流的渗透深度与连接不良的长度之间的关系图；

图34是设置有用磁性材料制成的部件的连接装置的主要部分的构成图；

图35是用磁性材料制成的部件的移动要点的说明图；

图36(a)(b)(c)是感应器构成的示例图；

图37(a)(b)(c)是感应器构成的示例图；

图38(a)(b)是感应器构成的示例图；

图39是表示磁力线的分布状况的图；

图40是表示磁力线的分布状况的图；

图41是表示L/d₀与升温速度比的关系曲线图；

图42是金属板带加热状况的说明图；

图43是调整磁通量的情况的说明图；

图44是调整磁通量的情况的说明图；

图45是升温速度比与L/d#＜0(间隔g)的关系图；

图46是表示感应器的移动机构的构成图；

图47是表示感应器的移动机构的构成图；

图48是表示感应器的移动机构的构成图；

图49(a)(b)是金属板带加热、连接的要点的说明图；

图50是表示感应器的布置状况的图；

图51(a)(b)是表示使用多台感应器时感应器的构成图；

图52是按照本发明的感应器的控制系统的方框图；

图53是表示使用多台感应器时感应器的构成图；

图54是表示金属板带的连接装置的构成图；

图55是表示金属板带的加热状况的图；

图56是表示感应器布置状况的图；

图57是表示W₁/d₀与升温速度在90％以下的长度之间的关系，以及与升温速度比例之间的关系的图；

图58是按照本发明的装置的特殊感应器的图；

图59是表示含碳量与加热温度之间的关系的曲线图；

图60是表示含碳量与加热温度之间的关系的曲线图；

图61是表示切断机切断的金属板带端部的断面图；

图62是表示电路的构成图；

图63是表示板宽与连接面温度的关系的曲线图；

图64是表示板宽与升温速度比的关系的曲线图；

图65是表示离开板端部的距离与升温速度比之间的关系的曲线图；

图66是表示金属板带宽度方向的距离与连接面温度之间的关系的曲线图；

图67是表示金属板带宽度方向的距离与连接面温度之间的关系的曲线图；

图68是表示金属板带宽度方向的距离与连接面发热量比之间的关系的曲线图；

图69是表示感应器布置状况的图；

图70是表示标准的感应器的图；

图71是表示金属板带的宽度尺寸与加热热量的比例之间的关系的曲线图；

图72是表示金属板带的宽度方向的长度与加热热量的比例之间的关系的曲线图；

图73是表示实施本发明时所采用的最佳感应器的一个例子的图。

具体实施方式

本发明是为使在金属板带的厚度方向产生贯穿的交变磁场，使它们连接起来的加热过程中，在金属板带的某一区域，或者在其宽度端部以外区域的某一部分，产生与上述交变磁场方向相反的交变磁场，来调整宽度方向的温度分布，下面，参照附图详细说明。

图1是在加热连接金属板带时，调整其端部宽度方向温度分布的适用的连接装置的构成。图中的标号1是在前面输送的金属板带(以下称为前面的金属板带)，2是在前面的金属板带后接着输送的金属板带(以下称为后面的金属板带)，3是至少一对加热用的感应器，由线圈C和铁芯t组成，它把前面的金属板带1和后面的金属板带2夹在中间，并在厚度方向留出间隙D(但这一间隙D既可以是空隙，也可以在间隙中设置电绝缘物)，由该感应器产生穿过金属板带厚度方向的交变磁场，将相对两侧的端部加热升温到预定的温度。

此外，4是感应器3的电源，5是产生逆磁场电路的产生逆磁场的部件，在环形逆磁场产生部件5的两端连接有导线5a，形成包括该逆磁场产生部件5在内的封闭回路，当用感应器3加热时，借助于在该部件内流动的感应电流，或者主动地从另一个电源通入电流，使它产生与感应器3的交变磁场反向的交变磁场。6是带有通断控制器r的开关，7是可变电阻。

如图2所示，将前面的金属板带1与后面的金属板带2相对地设置，中间隔开间隔g(间隔可从几毫米到几十毫米，这个间隔可以是空隙，也可以在其中放置电绝缘物)，用感应器3产生穿过板厚方向的交变磁场，于是，在预定连接的金属板带两相对的端部区域内，由交变磁场感应出如图3所示的电流e，借助于此时所产生的热量，可在极短时间内将该部位加热。

可是，这一电流e很难流到金属板带1、2的角部f上去，所以该部位的升温程度很低，如果要让它升温到能够连接的程度，那么板材宽度方向的中央区域就有溶化的危险，另一方面，如果只让金属板带的中央区域连接起来，则宽度端部的连接强度就很差，在轧制过程中，如图4所示那样的裂纹就会发展起来，使板材断裂，不能继续进行轧制。

按照本发明，一方面用感应器3加热预定连接的部分，另一方面，在温度升高快的区域(在金属板带的宽度方向上比其它区域更快地达到目标加热温度的区域)，特别是升温快的板宽方向的中央区域，利用图5所示的产生逆磁场的回路，使其产生与感应器3所产生的交变磁场d方向相反的交变磁场(或者因感应器3的主磁力线在该回路中感应出来的电流，或者主动向该回路通入产生逆磁场的电流)，由于该部位的磁场强度减弱了，就能抑制该部位的过热。

在产生逆磁场的状态下加热，虽然多少会延长加热的时间，但不必担心板宽度中央区域的熔化了，能使难以升温的金属板带的角部也能加热到规定的加热温度范围，结果，宽度方向上的温度分布大致均匀了，能确保十分满意的连接强度。

调节温度用的装置的具体结构如图6所示，沿金属板带1、2的宽度方向预先设置若干个逆磁场产生部件5，在加热时，把与设在需要抑制升温的区域内的逆磁场产生部件5连接的开关6接通，使它产生逆磁场，就可以了。

此外，借助于调整图1中的可变电阻器7，改变产生逆磁场的回路上流过的电流，就能调整逆磁场的强弱，进一步正确地调节温度。当设置多个产生逆磁场的回路时，为了调整各回路的阻抗，在各回路上设置可变电阻器7是有效的，但也可以设置线圈或者电容器之类，利用其中的至少一种来调整产生逆磁场的回路中的阻抗。如果用可变电阻器7使各产生逆磁场的回路具有所需要的阻抗，能使逆磁场达到所要求的强度，并且能使各回路的相位趋于一致，能比较自由地调节金属板带宽度方向上的温度。

在图6所示的配置情况下，把逆磁场产生部件5布置在金属板带宽度方向比较靠外的部位，接通该产生逆磁场的回路，由于流过感应电流，能使金属板带角部f上比较靠近宽度外侧的磁力线收敛，所以对于提高该部位的加热效率极为有利。

金属板带互相压紧的操作(可以一边加热一边压紧，或者加热之后再压紧)是伴随着金属板带的加热过程进行的，此时，前面的金属板带1和后面的金属板带2有时会象图7所示的那样，在厚度方向互相错位的状态下连接起来(下面称之为错位)，当这种错位的部分被咬入轧辊之中时，一侧的金属板带端部便倒向另一侧的端部，如图8所示，随着轧制道数的增加，错位越来越深地陷进成为成品的部分中去，形成局部的较薄部分，另一方面，由于轧制过程中机架之间拉力的变化，板材会断裂，轧制有不能再继续下去的危险。

因此，在本发明中设置了沿金属板带1、2的宽度方向有隔开间隔的缺口的，如图9那样的，带有前端开口的缺口部分u的错位防止板8，用来进行金属板带的连接。

图9中，把错位防止板8和具有确定金属板带1、2的位置的功能的夹钳9连接在一起，以防止在压紧金属板带1、2时容易发生的上下高度的变动，把错位限制在最小限度。

为了避免错位防止板8在加热金属板带1、2时自己的温度也上升，并确保作为压板用的强度，所以设置了缺口部分u，把产生逆磁场的部分5配在该缺口部分u内，借助于包含该产生逆磁场的部件所在的产生逆磁场的回路产生适当的逆磁场，就能使金属板带预定连接部分的整个区域内大致均匀地加热。

在错位防止板8中设置产生逆磁场的部件5的状态的主要部分如图10所示。图10中，把想要抑制其加热的位置上的开关6接通，形成回路后，借助于电磁感应作用，而在逆磁场的部件5和导线5a中流过可产生与主磁力线的反方向磁力线(逆向磁力线)的电流e′。由于这种逆向磁力线减弱了主磁力线，就抑制了开关6接通部分的金属板带的升温。

此外，图11中表示在使金属板带1、2宽度中央区域的升温程度减小的同时，又使比较靠近金属板带宽度端部的磁力线收敛到角部f上去的装置的构成，图12则表示只使金属板带1、2宽度中央区域的升温程度减少的装置的构成。

上述错位防止板可以使用SUS304之类的材料，也可以使用钛、钨等具有高温强度的材料。

本发明中，作为产生逆磁场的回路中的产生逆磁场的部件5，举出了U形导电材料(用铜制成)作为例子，但也可以使用图13所示的线圈状部件，此时，匝数越多效率越高，对于匝数并没有限制。

为了不附加多余的设备而又能使流过产生逆磁场的回路的电流更大些，按照本发明，如图14或图15所示，可以在产生逆磁场的部件5的内侧设置用磁性材料(硅钢片等)制成的部件M。

此外，为了防止上述部件M被加热，可以象图16、图17那样部件M用中间绝缘膜隔开的许多片磁性材料重叠起来制成。

在如图17所示的具有线圈状产生逆磁场的部件5的产生逆磁场的回路中，也可以用如图16中所示的板状层叠体(磁性体)来代替圆筒状的层叠体(磁性体)。

把这种用磁性材料制成的部件M组装在产生逆磁场的回路中的产生逆磁场的部件5中的例子，分别示于图18、图19。

图20表示用于金属板带连续热轧的设备，为实施本发明的合适的连接装置布置在金属板带切断装置(剪切机之类)的出口侧夹送辊11、12之间。

图20中，标号13是把成卷的金属板带松开的开卷机，14是夹送辊，15是平板机，16是除氧化铁皮机，17是精轧机组；当在该设备中的连接装置是固定式时，在除氧化铁皮机16的入口侧设置了活套。

用产生逆磁场的部件5构成的产生逆磁场的回路，既可以从加热金属板带的开始阶段就用开关控制器使其接通(开关6接通)，也可以在加热中间阶段接通，对于该回路的使用次序没有特别的规定。

以上所说的是对于在加热金属板带的过程中局部温度升高得太高的区域，抑制其升温程度的情况，但也可以借助于在另一条回路中产生与感应器3所产生的交变磁场方向相同的交变磁场(此时要主动向该回路中输入电流)，使升温程度低的部位的温度优先上升。

下面，说明在采用如图21所示的装置时，改善金属板带宽度端部的加热效率的情况。

图21中，标号18是以平板为例的导电部件，这个部件18与感应器3的磁极之间有间隔，并且与金属板带1、2的宽度方向端部外侧之间也设置了间隔t₁。此间隔t₁可以是空隙，也可以在其间设置电绝缘体。

在前面金属板带1和后面的金属板带2互相相对的端部之间隔开间隔g，即隔开一条小缝的状态下，分别用夹钳19、20将它们夹持住，用从上、下将金属板带夹在中间的、具有一对磁极的感应器3，在这两块金属板带的厚度方向产生贯穿的交变磁场，使金属板带加热，此时，在导电部件18中也有因交变磁场而感应的电流流动，使得难以升温的金属板带的角部也以与中央区域同样的速度升温。

由于把导电部件18布置在靠近金属板带的侧面，而使预定要连接部分的相对两端部整个区域都能以同样的速度加热(全部宽度均匀加热)的理由如下：

首先，在以往的不设置导电部件18的加热、连接方式中，由于金属板带的预定连接部分宽度方向的端部的磁通量少，所以感应电流e的流动如图22所示的那样画圆弧形，虽然在金属板带1、2的端部有感应电流，会产生表面效应，但感应电流却很难流到金属板带宽度方向的端部去，因而该处的温度升高得不够。结果是，即使前面的金属板带的后端部和后面的金属板带的前端部对接上了，在连接部分中，金属板带宽度方向端部的连接强度也很低，在以后的轧制过程中，在该部分开始产生的龟裂会传播到宽度方向的中央部分，最终导致板材断裂。

因此，按照本发明，当如图21所示，在前面的金属板带1与后面的金属板带2的至少一方的宽度两端，隔开间隔t₁设置导电部件18时，在感应器3的磁极之间所产生的交变磁场，也穿过该导电部件18，在导电部件18中也产生了感应电流。由于这一感应电流在与金属板带1、2中所产生的感应电流在它们靠近的部位上流向相反，所以相互吸引，其结果是，金属板带中产生的感应电流便流向更靠近宽度方向的端部，使金属板带宽度方向端部的升温速度接近其中央部分，这样就能使预定要连接部分的整个宽度方向都大致升温到均匀的温度，只要确保在使金属板带相互压紧时有充分的压紧力，就能使包括宽度方向的端部在内的金属板带的整个宽度上完整地连接起来。

适用于本发明的导电部件并没有特别的种类的限制，只要能产生规定大小的感应电流，达到预期的目标就可以。

不过，铜板因感应电流而产生的热量少，而且价格较低，所以比较适用。此外，也可以使用钨板和石墨板之类的高熔点耐热材料，更进一步，在钢板和铝板上附加冷却手段，也能够长期使用。

图21中所示的是将导电部件18设置成跨过金属板带1、2的例子，但本发明并不只限于该图的例子，象图23那样，分别在前面的金属板带的后端部和后面的金属板带的前端部设置各自的导电部件18a、18b，也能取得同样的效果，这种方式特别适合于连接宽度不同的金属板带。

关于导电部件的宽度尺寸，如果宽度过窄，则即使感应器所产生的磁力线能够穿过，也很难产生感应电流，所以必须具有能产生感应电流的宽度。在满足上述条件的情况下，可以适当变化导电部件的宽度。对于导电部件的厚度和长度，则没有特别的限制。

导电部件与金属板带之间的间隔t₁，必须能使在金属板带中产生的感应电流与导电部件中产生的感应电流能够互相吸引，具体说，虽然大于10mm也可以，但以3～5mm为佳。

图24是宽度尺寸不同的金属板带在宽度中心对准的状态下连接的例子。由于感应器3所产生的交变磁场穿过导电部件18，并在该部件18中感应出感应电流，这个感应电流便与在金属板带中产生的感应电流互相作用，使得在金属板带1、2中产生的感应电流向金属板带宽度方向端部附近流去，从而使整个板的宽度方向能均匀加热。

虽然导电部件18象图24那样设置在宽度狭窄的金属板带的端部宽度的两侧也能达到预期的目的，但如果象图24中的虚线所示，把导电部件设置在宽度宽的金属板带的两侧，其效果将更增大。

以上述导电部件18的作用效果可知，在本发明中，由具有至少一对磁极的感应器所产生的磁场必须穿过导电部件。即，导电部件18必须设置在感应器3的磁极之间所产生的磁力线能够穿过的区域。

从金属板带的宽度与感应器的宽度之间的关系来看，在本发明中，感应器是与金属板带的宽度重合的，可是，该感应器应设置成其中所产生的磁力线不仅要穿过金属板带，而且至少要穿过导电部件的一部分才好。具体地说，最好使用宽度比金属板带宽度大的感应器(铁芯)，使感应器突出在金属板带宽度的端部，而该感应器中相对的磁极，不仅要对着金属板带，而且要对着设置在金属板带宽度端部的导电部件。这样就意味着金属板带是布置在磁通量少的宽度方向端部的里侧，对于金属板带宽度方向上的均匀加热极为有利。

当要连接的金属板带的宽度尺寸比感应器的宽度尺寸宽时，最好在金属板带的宽度方向布置多个感应器，使其凸出于金属板带宽度的端部。

图25(a)～(c)是从外部主动地将与金属板带中产生的感应电流大致相等的电流流入导电部件的例子。

图25(a)表示前面的金属板带的后端部和后面的金属板带的前端部互相相对区域的平面图；图25(b)是图25(a)中的A-A断面图；图25(c)是图25(a)中的B-B断面图。

图25中的感应器3是由在一对中间夹着金属板带的构成磁极的铁芯t上卷绕了线圈C而成的，而且其宽度要比金属板带1、2的宽度更宽。使用这种构造的感应器，由于金属板带宽度方向的全部区域都处在两个磁极的中间位置，所以感应器3所产生的磁场能有效地作用在金属板带上。上面所描述的感应器公开在特开平4-89109号公报上。

图25中，当从外部电源22向导电部件18供入相位与感应电流的相同而方向相反的电流(交流)时，在金属板带中回流的感应电流就能流到金属板带宽度的端部去，使宽度方向的全部区域都能被加热。

图26(a)～(c)与上述图25一样，表示从外部向导电部件18供入电流后，使金属板带宽度方向的全部区域都均匀地进行加热的例子。

图26是加热并连接宽度比感应器3宽的金属板带的例子。在该例中，准备了两组如图25所示的感应器3，将这两组感应器布置在金属板带的宽度方向，进行加热。

图26(a)是加热装置的平面图；图26(b)是图26(a)的A-A断面图；图26(c)是图26(a)的B-B断面图。

图26中所示的例子也是把与图25中的相同的、具有大致呈C形的铁芯t的感应器3设置在打算连接的金属板带的端部，在金属板带宽度的两端则设置了隔开间隔的导电部件18，同时，由外部电源22向该导电部件18供入与金属板带中所产生的感应电流相位相同的电流。

在上述图25、图26中，说明了使用尺寸比要连接的金属板带的宽度尺寸还大的感应器，或者使用至少两组感应器，来加热金属板带的情形，但本发明并不限定于这两个图所示的例子。

因为从外部电源向导电部件供入电流的大小是没有限制的，所以就有可能在导电部件中流过为使金属板带端部整个宽度方向区域均匀加热的足够大的电流，而没有使用宽度比金属板带的宽度窄的感应器时所发生的那些问题。

在本发明中，按照上述要点就能加热和连接金属板带，其组合方式可以是：将前面的金属板带的后端部和后面的金属板带的前端部隔开间隔(小的缝隙)靠近布置后，将此处加热到目标温度之后，停止向感应器供电，而进行压紧的方法，或者采用在预定连接部分的温度到达目标温度时，减少供入的电力到不致产生火花的程度继续加热，并在这样的状态下开始压紧的方法。

下面，说明使导电部件与在前面的金属板带的后端部和在后面的金属板带的前端部中至少一方的宽度的两端接触，借助于该部件来改善金属板带宽度端部的加热效率的情况。

如图27所示，在加热前面的金属板带1和后面的金属板带2时，当把导电部件23压紧在至少一方的金属板带端部的宽度的两端上时，在金属板带1、2中产生的感应电流就会流向该部件23中去，借助于此时的焦耳热，使得金属板带宽度的两端，即角部以与其它区域同样的速度升温，消除了因连接不良的部分，或者因加热得不好的部分阻力大而造成连接强度差等情况。

图27中所示的导电部件23，如果其熔点与金属板带相同，或者比金属板带还低的话，那么，在金属板带加热时，部件23就有熔化和熔接起来的危险，所以要用熔点比金属板带高的材料，例如钨或碳等。

此外，关于导电部件的尺寸，其厚度最好与要连接的金属板带相同，其宽度要使得在设有导电部件时金属板带宽度方向端部的升温不足部分消失，而长度则要长于从平面上看盖过感应器的铁芯和被加热的金属板带的长度。

在金属板带加热的过程中，还要考虑到导电部件与金属板带之间产生电火花的情形，所以导电部件压向金属板带的单位压力最好超过2kg/mm²。

图27表示使用两组感应器加热金属板带的例子，但，不言而喻，使用图28那样的单独一个感应器加热，也能取得同样的效果。

图30表示采用图29中的具有尺寸为240mm×1000mm的铁芯的感应器，加热两块厚30mm的用SUS304不锈钢制成的金属板带时(金属板带与铁芯的距离：上方90mm，下方90mm，通入的电力：980KW)，板材宽度方向上升温度速度的分布情况(在离开端面1.5mm处的板厚方向的中央点上测得)，其中，特别是金属板带的角部比其它区域的升温程度低，因此，如果用具有这样的加热特性的感应器，在金属板带连接起来后进行连续轧制时，连接部分上的龟裂会随着轧制的进程而发展，接着，会不可避免地使连接部分整个宽度上都断裂。

下面，利用图31(a)、(b)和图32，说明在加热金属板带时，借助于在金属板带与感应器之间的间隙中设置用磁性材料制成的部件，以提高交变磁场的磁力线密度，改进金属板带宽度端部的加热效率，使整个宽度方向的区域都能均匀加热的情况。

在用感应器3加热金属板带时，在升温程度低的角部设置用磁性材料制成的部件24，借助于该部件24，提高该部位的磁力线密度，而使感应电流流近该部位，就能使加热的程度增高，从而能在不使板宽中央区域有熔化的危险的条件下，确保宽度两端十分满意的连接强度。

本发明中的用磁性材料制成的部件24，必须布置在离开金属板带宽度的端部的距离在感应电流的渗透深度d₀的10倍以内的位置上，其理由是这一区域是导致升温不足的部分，如果把用磁性材料制成的部件布置在这一部分的内侧，那么这一区域的金属板带的升温程度就过高了，会发生熔化之类的问题。

部件24的宽度尺寸W可定为渗透深度d₀的2～10倍。其理由是，如不足渗透深度d₀的2倍，加热与升温程度能增大的范围狭窄，设置磁性体的效果就不大，另一方面，如果超过10倍的话，那么超过部分的升温速度就太高了，会产生熔化的部分。为了使金属板带的宽度方向都获得与中央区域同样的升温速度，使整个宽度方向在加热时温度分布基本上均匀，本发明的用磁性材料制成的部件24的宽度W限定在渗透深度d₀的2～10倍范围内。

图33中表示了用磁性材料制成的部件24的宽度尺寸/渗透深度d₀与连接不良的长度之间的关系。

图20中所示的，设置在夹送辊之间，使成卷的金属板带开卷时间的安排与轧制工序的时间安排相符，以便能够连接金属板带的设备，可以作为装有上述图31所示构成的连接装置的连续热轧设备的例子。

由磁性材料制成的部件24沿金属板带长度方向的尺寸L_m，当连接金属板带时最初形式的相互之间的间隔为g时，可以定为：2d₀+g+α(α为富余量，可定为100～200mm)。

此外，在加热金属板带1、2的过程中，为了防止用磁性材料制成的部件24的温度升高，可以用若干决涂有绝缘层的薄板重叠起来制成该部件。制造部件24的材料，除了硅钢之外，可以采用纯铁、镍、钴等单独一种元素，或者它们的合金，或者非晶体材料。

图34表示，在配备具有缺口部分u的错位防止板的连接装置中，该缺口部分u中适配一个用磁性材料制成的部件24的例子。

在这种结构的装置中，不但金属板带整个宽度方向的区域内能够基本上均匀地加热，而且对于彻底防止金属板带1、2在压紧时容易产生上下平面高度的变动极为有利。

此外，在图34所示的具有错位防止板8的情况下，可以象图35所示的那样，把用磁性材料做成的部件24从缺口部分u中抽出来，借助于这种结构，在连接不同宽度的金属板带时，就能够很容易地与金属板带的宽度相适应，高效地实施连续热轧。

下面，说明能调整走在前面的金属板带和走在后面的金属板带与感应器的磁极在金属板带长度方向的重合量，以改进预定连接部分上加热效率的例子。

图36到图38中所示的结构是连接金属板带时使用的感应器的有代表性的结构，在向这种感应器输入电力而产生磁力线时，其磁力线的分布状况如图39或40所示。

图39、40可知，在磁极之间产生的磁力线与感应器构造的不同无关，大致可分为以下三种：

(1)从上到下穿过金属板带的磁力线(区域(I))。

(2)通过走在前面的金属板带和走在后面的金属板带之间的间隙的磁力线(区域(II))。

(3)不穿过金属板带也不穿过它们之间的间隙而散失的磁力线(区域(III))。

在这些磁力线中，对于金属板带加热有用的磁力线是上述区域(I)，而且都是垂直的磁力线。因此，对于这种加热方法(感应加热法)来说，确保区域(I)上有更多的磁力线是很重要的。

从上下方向穿过金属板带的磁力线，即穿过厚度方向的磁力线所产生的感应电流，集中在金属板带的端部上形成表面效应，是公知的事实，上述感应电流所流过的区域中从金属板带端部向内部深入的距离(深度)，一般用所谓渗透深度d₀来定义，可用下式表示：

d₀＝{ρ×10⁷/(μ×f)}_1/2/2π

d₀：感应电流的渗透深度(m)

f：交变磁场的频率(Hz)

ρ：电阻率(Ω·m)

μ：比导磁率(-)

此处，检测了决定于交变磁场的频率的渗透深度，和各金属板带长度方向上与感应器磁极的重叠量L(图36～36中L₁、L₂中尺寸小的)，对于加热的影响，当使用图36所示的感应器时，把厚30mm的SUS304金属板带以5mm的间隔相对地放置，并使金属板带与感应器磁极之间的间隙D固定下来，改变磁极与金属板带之间的重叠量L，进行加热实验，检测其升温速度的变化。

其结果如图41所示。图41是以从金属板带的前端、后端，沿其长度方向以3mm的节距埋设多个大型有壳的温度计，求出用各种交变磁场的频率(100Hz～10KHz)向感应器的线圈通入电流3秒钟时的升温速度，以L/d₀＝4.0的情况作为标准的升温速度比(以频率为100Hz，500Hz，1KHz，10KHz测得的结果的平均值表示之)折算而成的曲线。附带说明一下，渗透深度在100Hz下是49mm，在500Hz下是22mm，在1KHz下是15mm，而在10KHz下是5mm左右。

由图41可知，重叠量L与感应电流的渗透深度d₀之比在2.0时为界，比值小于此值时，加热效率大大地下降。

其理由是，当重叠量L小于渗透深度d₀的两倍时，在金属板带中感应的电流中，流过端部的电流与在比端部更靠内侧处流动的电流方向相反，所以它们互相抵消了。此外，与金属板带加热无关的那一部分磁力线(III)的比例增大了，有效磁力线(I)相对减少也是理由之一。

另一方面，当重叠量L是渗透深度d₀的2.0倍以上时，在任何情况下几乎都能得到同样的升温速度，所以本发明的重叠量L与渗透深度d₀之间的关系，要满足L≥2.0·d₀，更好一些，应满足L≥3.0·d₀。

如上所述，在金属板带加热、连接的过程中，使各金属板带的后端部、前端部与在金属板带长度方向上感应器的磁极的重叠量L(m)，与感应电流的渗透深度d₀(m)之间的关系满足L≥2.0·d₀的关系式，就能进行高效率的加热。

当如图42所示，把前面的金属板带1与后面的金属板带2隔开间隔g相对的放置，并把具有一对从上、下两侧把金属板带夹在中间的磁极的两组感应器3设置在金属板带的宽度方向，使其产生穿过金属板带厚度方向的交变磁场，在各金属板带1、2的端部流过感应电流，借助于由此而产生的热量，加热作为预定连接部分的相对两侧的端部区域，使其升温。如果这时的金属板带1与2之间存在着温度差，由于两者都以大致相同的速度加热升温，温度差不会消失，于是在某一方尚未达到作为目标的连接温度区域时，压紧就开始了，或者与此相反，某一方也可能因加热过度而造成熔化或熔融，就不能获得良好的连接部分了。

此外，当前面的金属板带1和后面的金属板带2的板厚不同时，即使让穿过两块金属板带厚度方向的磁力线相等，也是板厚的一方升温速度比较慢，板薄的一方比较快，这时的情况和上面所说的一样，也不能获得良好的连接状态。

因此，在本发明中，使前面的金属板带1，和后面的金属板带2的端部分别加热升温。首先，测定两块金属板带的温度，掌握其温度差，如图43中所示，用调整金属板带1、2和感应器3的位置(调整间隔g或者调整金属板带长度方向的位置)来调整交变磁场的磁通量，使得在同样的加热时间内达到同样的温度范围。然后，在该状态下使感应器产生穿过金属板带厚度的交变磁场，进行感应加热的同时，或者在加热结束之后，用夹钳9使一侧的金属板带靠近另一侧的金属板带，把两块金属板带1、2互相压紧，使之连接。

由于在使前面金属板带的后端与后面金属板带的前端接近时，产生穿过其厚度方向的交变磁场进行感应加热的过程中，能够分别调整和控制各金属板带中的磁通量和加热升温的速度，所以在两块金属板带温度不同的情况下，或者板厚或钢种的熔点不同的情况下，也能使两块金属板带在同样的时间内加热升温到适合于连接的温度范围，因而使连接部分具有足够的强度，在轧制过程中板材不会断裂。

在使用图42所示的感应器3的情况下，这种感应器所产生的磁力线密度几乎是不变的，通过该磁力线密度与感应器的铁芯在金属板带上覆盖的面积(由感应器3a、3b的布置位置和间隔g求出)的积，就能求出穿过各金属板带的磁通量。

例如，图43中感应器铁芯的面积为76mm×300mm＝0.0228m²，由该感应器产生交变磁场时的磁力线密度为0.5T，在感应器上、下的磁极之间的距离为150mm，前面金属板带1(板厚25mm，C：0.004wt％的低碳钢)与后面金属板带2(板厚28mm，C：0.004wt％的低碳钢)之间隔g为5mm，磁极覆盖前面金属板带1的面积a为0.01065m²，磁极覆盖后面金属板带2的面积b为0.01065m²，交变磁场电源频率为1000Hz，在这样的条件下进行加热时，各金属板带的升温速度都是70℃/sec。

如图44所示，使前面的金属板带1与感应器3固定不动，加热时使后面的金属板带2后退，使金属板带1与金属板带2之间的间隙g从0变化到30mm(即改变感应器的覆盖面积)时与金属的升温速度比具有如图45那样的关系，如果预先掌握了这种关系，就能根据要连接的金属板带的温度差别和钢种的差别，确定适当的磁通量。此外，可以认为金属板带的升温程度与其板厚成反比，在前面的金属板带1与后面的金属板带2的板厚不同时，可以把这一层关系考虑进去，进行加热和升温。

在本发明中，虽然借助于移动金属板带或者移动感应器调整各金属板带中的磁通量，也能够调整各金属板带上个别感应器的布置，从而调整交变磁场的磁力线密度本身，但是，更实际的是使两金属板带之间的间隔g保持不变，用金属板带或感应器的相对移动来调整磁通量。

具有移动感应器而调整磁通量的移动机构的装置的具体例子示于图46～48。

图46～48中的标号25是能沿着金属板带1、2的长度方向移动的框架，26是支承金属板带1、2的输送辊，27、28是在框架25内能沿着金属板带的宽度方向移动的小框架，29、30是设置在小框架27、28上分别夹持住金属板带1、2的夹钳，31是悬挂支承着装有C型铁芯的感应器5′，使它能沿着轴向移动，同时又能和感应器5′一起在沿着金属板带宽度方向设置的轨道1上移动的杆，32是使感应器5′和框架25单独地沿金属板带长度方向移动的移动机构，该移动机构32的主要部分的平面布置如图47中所示，由固定在感应器5′的悬挂支承部分上的固定楔块32a、32b，和带有液压缸32c、32d，使固定楔块32a、32b和轨道1的相对位置发生变化的移动楔块32e、32f组成。

这种结构的连接装置，在维修和紧急事故时，能很容易把它们从金属板带的输送线上移开，并且能够借助于移动机构32在金属板带的长度方向适当移动感应器5′，调整磁通量，以便进行正确的加热。

感应器5′的主要部分示于图47、48，首先，借助于液压缸32c、32d分别使移动楔块32e、32f作相向的移动，使感应器5′移位。此时，悬挂支承部分和轨道便移动，借此便能调整感应器5′在金属板带长度方向的位置。

在图46～48中，虽然说明的是使用移动机构32的移动楔块32e、32f使感应器移动的例子，但是也可以用弹簧，或者具有和弹簧同样功能的平衡缸来代替移动楔块。此外，也能用液压缸直接推动感应器5′来代替楔块，或者也可以使轨道1本身沿金属板带的长度方向移动，而使感应器5′移动。

在本发明中，虽然只描述了配置一组能覆盖两块金属板带的全宽、具有一对从上、下夹着金属板带的磁极的感应器来进行加热、升温的情况，在作为加工对象的金属板带的宽度比感应器的宽度大得多的情形下，可以在各金属板带宽度方向分别设置两组，共计四组感应器来进行加热和升温，而且，加热手段的形式并没有特别的限制。此外，压紧金属板带所用的装置可以用夹钳，也可以用夹紧辊。

下面，描述使用多个感应器来加热、连接金属板带的情形。

将前面的金属板带1和后面的金属板带2隔开间隔互相相对，按图49(a)、(b)所示的那样加热、升温并进行连接时，在借助于感应器3的交变磁场在金属板带内产生感应电流e，分别对在前面的金属板带1的后端部和在后面的金属板带2的前端部进行加热之后，再在金属板带的长度方向施加压紧力，使金属板带互相连接。可是当金属板带的宽度尺寸很大时，感应电流流动的范围相对地少了，因而使端部的升温效果减小。

作为解决此问题的对策，虽然可以考虑长时间的通电，或者增加输入的热量，但延长通电时间的话，处在感应器正下方的部位由于长时间加热会发生因过热而造成熔融；而增加输入的热量受到向1台感应器输入电力的变压器的限制，制造变压器的最大功率是2000～3000Kw。

因此，要解决上述问题，必须象图50所示的那样，沿金属板带的预定连接部分设置若干台感应器，例如，在作业侧(WS)和驱动侧(DS)设置两台感应器。

可是，因为作为感应器的电源，其振荡频率依赖于变压器一方所加的负载阻抗，即大多采用自控式变压器，从变压器一方来看的负载阻抗在WS与DS上不一样的话，振荡频率就会改变。

在实际的连接作业中，WS与DS的连接状态不同的情形很多。负载阻抗由于连接的状态而变化时(实际上，产生电弧时频率就变化)，变压器的振荡频率在WS与DS中就不一样。

当在WS与DS中变压器的振荡频率不同时，WS与DS的相位便反向(例如，当为500Hz与510Hz时，大约0.98秒后相位便反向)，有时会使金属板带中感应出来的感应电流相互抵消，结果，升温效率降低，不能获得预期的加热性能。

本发明中，如图51(a)、(b)所示，每台使用的感应器L10、L20都和专用的变压器连接，而且同步控制其相位，使流入感应器L10、L20中的电流同相，当金属板带中感应出来的环形电流L11、L21、L12、L22都同相时，就能用感应电流实现高效率的加热。

图52是当沿金属板带宽度方向设置两台产生磁场的感应器3时的控制系统的框图。

图中，标号33是电气指令装置，34、35是变压器，而36是相位控制电路。

在图52所示的方框中，变压器34是自控式的，其振荡频率由电路的常数决定(随金属板带的连接长度之类的连接状态而变化)。此外，相位控制电路36具有检测变压器34的振荡频率和相位，产生通往变压器35的点弧脉冲的功能。变压器35是另一种制式的，它由相位控制电路36所给出的点弧脉冲来决定振荡频率。

图51(b)中，如以电容器C在负载侧所造成的电感为Li，则变压器以下式所表示的共振频率f_i进行振荡：

f_i＝1/{2π(LiC)^1/2}

式中，Li决定于金属板带的形状，感应器与金属板带之间的距离，以及金属板带之间的间隔，根据图51(a)、(b)中所示的感应器的Li0，前面金属板带的Li1，后面金属板带Li2，感应器与前、后金属板带之间的互感Mi1，Mi2(i＝1、2)，由下式决定：

Li＝Li0+(Mi1²/Li1)+(Mi2²/Li2)

在此情况下，通电5秒钟，振荡频率的差为0.1Hz，在实用上没有问题。

为使WS与DS的变压器的振荡频率与相位同步，可采用图53所示那样的组成。即，WS、DS的电源都是自控式变压器，接在变压器的次极上。这样，变压器所带的阻抗是共同的，所以WS与DS的变压器的振荡频率与相位都同步。

下面，说明与上述使用多个感应器的情况相关的、布置各感应器的要点。

要使前面的金属板带与后面的金属板带不白白耗费能量，简便而快速地加热、连接起来，把前面的金属板带与后面的金属板带相对放置，在它们的端部(前端、后端)之间留出几毫米到几十毫米的缝隙，再在这地方设置如图54所示构造的感应器3，进行加热，即采用所谓横向感应加热法是特别合适的。这样，金属板带连接区域的平面图就如图55所示，各金属板带端部分别有感应电流e流过，借助于该电流e所产生的热量，使金属板带预定连接的表面优先升温，然后用压紧操作就能简单地使用金属板带连接起来。对于感应器磁极的宽度相对于金属板带的宽度很大的情况而言，使用这种连接方法是没有任何问题的，可是当连接的金属板带的宽度比磁极的宽度还宽时，穿过金属板带宽度端部的磁力线减少了，感应电流不能流遍金属板带相对端部的整个区域，造成宽度方向的温度分布不均匀，难以实现牢固的连接。可是，如果为了适应金属板带的宽度而加大磁极的宽度，那末为了获得足够的穿过金属板带单位面积的磁力线，必须增大供给感应器的电流，而这时又必须控制组成感应器的线圈和铁芯，特别是金属板带中央区域产生的焦耳热，不使它们熔化，而且，通入感应器的电力也有限制，结果，即使磁极的宽度大了，单位面积上的磁通量在宽度方向上也是不均匀的，不可能使金属板带端部整个宽度都以相同的速度加热。

为了解决这个问题，采用上述图50中那样的多个感应器是非常有效的。

可是，如果只是在金属板带预定连接的部位沿其宽度方向设置多个感应器，而相邻感应器的磁极的间隔很大时，与这个间隔相对应部位的金属板带的升温速度就比其它区域低，即使其它部位达到了目标加热温度，也存在着这一部位的温度比目标加热温度低的缺点。

但，如果继续加热，一直到与磁极的间隔相对应的升温速度低的区域也达到能够连接的温度，则其他部分就会熔化了，给金属板带连接作业带来困难。

要解决使用多个感应器加热金属板带时的上述问题，把上述间隔定在感应电流的渗透深度d₀(m)的5倍以下就可以了，d₀可用下式表示：

d₀＝(ρ×10⁷/(μ×f)^1/2/2π(感应器磁极之间没有间隔，即间隔为0当然好，但实际上感应器上安装有防护盖之类，间隔不可能是零)。上式中：f是交变磁场的频率(Hz)，ρ是金属板带的电阻率(Ω·m)，μ是金属板带的比导磁率。

图56表示在金属板带1、2的端部沿其宽度方向设置两个感应器3a、3b的例子。感应器3a、3b布置如图所示，相邻磁极之间的间隔W₁定在上述范围内，各感应器3a、3b所产生的感应电流总起来达到很大的数值，结果，实现了宽度方向的全部区域内均匀的加热。

在金属板带宽度方向设置两个感应器，在只改变相邻感应器的磁极之间的间隔时，检查间隔与渗透深度d₀的比值对于以下两点的影响：

(1)以预定连接部分上与磁极相对的部分的升温速度为100％时，与磁极间隔相对应部分的升温速度所达到的百分比；

(2)在预定连接部分的宽度方向，相对于与磁极对应的部分，升温速度不足90％的区域的长度。此时的连接条件为：金属板带宽：1500mm，磁极宽：1000mm×2，所用电力：1000KW，交变磁场的频率：1KHz。

由图57可知，当磁极之间的间隔大于渗透深度5倍以上时，与间隔相对的部分的升温速度，要低于与磁极相对应部分的升温速度的90％，在实际操作中会产生令人十分担忧的问题，另一方面，升温速度不足90％的区域也是从0开始逐渐增大的。因此，当用多个感应器加热、升温和连接金属板带时，相邻磁极之间的间隔，在交变磁场的频率一定的条件下，可以定为渗透深度d₀的5倍以下。

为实施上述加热方式的装置的结构示于图58。

图58是沿金属板带宽度方向设置两个感应器的例子，在各感应器3a、3b相邻磁极的邻接面上设有凸台37，以便使各感应器3a、3b在铁芯处互相接触，或者，使其间隔缩小。

以上说明了在连接金属板带时如何使其整个宽度方向的区域都能均匀地加热。即使满足了在此之前所提出的各种条件，当把加热到1350～1400℃并且连接起来的金属板带用多机架精轧机以10倍以上的压下比进行轧制时，还不能说所有的钢种都能在轧制完成前连接部分不断裂的状态下完成轧制。

如果举出具体的例子，则特别是SS400和含碳量100ppm以下的低碳钢，在轧制过程中常可看到板材断裂的事故。

不管什么钢种，都必须在以后精轧时不发生板材断裂之类事故的条件下给予适当加热，下面，说明这种加热条件。

为实现金属板带良好的连接，在连接时，必须使预定连接部分的升温到能使表面的氧化铁皮熔化而清除掉的温度，或者至少把预定连接部分相对的端面加热到母材的熔融状态，这些都是使连接成功的条件。

本发明的发明人研究了含碳量1.3wt％～5ppm的各种碳素钢的特别合适的加热温度范围，其条件是连接后要能承受压下率5倍以上的轧制。

连接是否良好，是以连接后精轧时板材是否断裂，以及轧制后的连接状态来判断的。在判断时，不用说，在精轧中要不发生任何问题，而且在轧制后虽然有一部分连接产生了裂纹，但实际上却不妨碍时，才能说是良好的连接。

研究的结果示于图59。

如图59所示，合适的温度范围是随含碳量的不同而变化的，含碳量少时，此温度要比以往认为良好的温度1350～1400℃高得多，而含碳量多时，则温度应该低些。

这里，合适的温度范围可以很好地利用氧化铁皮的熔化温度，金属板带的固相温度线和液相温度线作为参数来进行判断。

图60中示出金属板带的含碳量与其液相温度线和固相温度线之间的关系(此图是利用丸善株式会社出版的“钢铁便览”第3版第I编基础编中第205页上的公式画出来的)。在图60中还一并表示了氧化铁皮的熔化温度和用图59得出的轧制状态。

从比较图59与图60可知，随含碳量变化的最佳加热温度范围可以用金属板带的固相温度线上的温度(T_S)和液相温度线上的温度(T_L)作参数，适当地用下式来表示预定连接部分的温度(T)：

T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

式中：T_S：金属板带的固相线上的温度(℃)

      T_L：金属板带的液相线上的温度(℃)如果满足上述温度范围，精轧时不会出现任何问题。

虽然上述温度范围是不会出现任何问题的最佳加热温度范围，但不产生任何实际问题的合适的加热温度范围可按下述方式表示：

即，研究表明，合适的加热温度范围能确切地用上述金属板带的固相线上的温度(T_S)和液相线上的温度(T_L)，以及氧化铁皮的熔化温度(T_C)作为参数来表示，当金属板带的固相线上的温度(T_S)高于氧化铁皮的熔化温度(T_C)时，预定连接部分的温度(T)要比氧化铁皮的熔化温度(T_C)和金属板带的固相线上的温度(T_S)的中间温度高，并且要比金属板带的固相线上的温度(T_S)和液相线上的温度(T_L)的中间温度低，即，要在下式所示的温度范围内：

(T_C+T_S)/2≤T≤(T_S+T_L)/2另一方面，当金属板带在固相线上的温度(T_S)低于氧化铁皮的熔化温度(T_C)时，预定连接部分的温度(T)要比金属板带在固相线上的温度(T_S)高，而要比金属板带在固相线上的温度(T_S)与液相线上的温度(T_L)的中间温度低，即在下式所示的温度范围内：

T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

此外，(T_S)、(T_L)是随着主要成分的变化而多少有些变化的，但无论什么钢钟，如能满足上述温度条件，已被证实都能实现良好的连接。

因此，在热轧生产线上将前面金属板带的后端部与后面金属板带的前端部加热、压紧，使两块金属板带连接起来时，按照本发明，该预定连接部位的温度T(℃)应在满足下式的条件下压紧：

T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

或者在满足下列条件下压紧：

(1)当T_C≤T_S时

     (T_C+T_S)/2≤T≤(T_S+T_L)/2

(2)当T_C＞T_S时

     T_S≤T≤(T_S+T_L)/2。

关于在连接前面的金属板带和后面的金属板带时的压紧量，它必须能确保充分的连接强度。当用剪切机切断时，金属板带长度方向的垂直断面如图61所示，在用感应加热器加热这种形状断面的金属板带时，要连接得牢固，最好保证有8～10mm的压紧量。

第一类实施例

实例(1)

将宽1000mm，厚30mm，温度为1000℃的薄板坯(低碳钢)，使用上述图20所示的设备(设置在连接装置中的错位防止板是厚度为40mm的SUS304不锈钢板，其缺口部分的尺寸为宽30mm，长900mm(抑制板变形部分的宽度为20mm)，缺口的数量共计20个，精轧机组有7个机架)，按照下述条件进行连接，并热精轧成3mm厚的精轧板，检测了连接完成时刻薄板坯宽度方向的温度分布状况和轧制过程中板材的断裂状况。

条件：

a.走在前面的薄板坯与走在后面的薄板坯之间的间隔：5mm

b.感应器铁芯的尺寸：宽1000mm，沿着薄板坯长度方向的尺寸240mm

c.感应器所使用的电力：1000kw，频率：650Hz

d.感应器与薄板坯之间的间隙设置尺寸为a＝200mm，b＝2mm，c＝20mm(参见图62)的10个构成部件，它们沿板宽方向的间隔为50mm，将位于板宽方向中央部位的产生逆磁场的回路(从宽度的端部向内侧250mm处的回路)接通，加热、升温12秒种

e.压紧力：2kg/mm²(加热、升温之后压紧)

结果确认，板宽方向的温度分布改进到如图63所示，轧制过程中没有发生板材断裂，热轧过程稳定。

实例(2)

将宽1000mm，厚30mm，温度为1000℃的薄板坯(低碳钢)，使用上述图20所示的设备(设置在连接装置中的错位防止板是厚度为40mm的SUS304不锈钢板，其缺口部分的尺寸为宽30mm，长900mm(抑制板变形部分的宽度为20mm)，缺口的数量共计20个，精轧机组有7个机架)，按照下述条件进行连接，并热精轧成1.2mm厚的精轧板，检测了加热过程中薄板坯宽度方向的升温速度比和轧制过程中板材的断裂状况。

条件：

a.走在前面的薄板坯与走在后面的薄板坯之间的间隔：5mm

b.感应器铁芯的尺寸：宽1000mm，沿着薄板坯长度方向的尺寸240mm

c.感应器所使用的电力：1060kw，电流：6120A，频率：1000Hz磁力线密度：0.21T

d.感应器与薄板坯之间的间隙中，把装有磁性体(用70片涂有绝缘薄膜的硅钢片重叠而成)，尺寸为a＝200mm，b＝1mm，c＝20mm如图62所示的构成部件布置在错位防止板的缺口部分中(参见图11)，从开始加热起8秒钟时，将所有的产生逆磁场的回路切断进行加热，然后，将位于板宽方向中央部位的回路(从板宽端部向内250mm处的回路)接通，加热2秒钟

e.压紧力：50吨(加热、升温之后压紧)

图64是比较升温速率比的曲线图，特别当在构成部件中设置用磁性体制成的部件的情况下，在高效率地加热的同时，确认在轧制过程中完全没有板材断裂的情况。

第二类实施例

实例(1)

在热轧设备的入口侧，使用如图21的装置，进行连接宽度尺寸相同的两块金属板带的试验。走在前面的金属板带、走在后面的金属板带都是低碳钢，其尺寸为厚30mm、宽800mm、长6000mm。

将上述走在前面的金属板带和走在后面的金属板带互相相对，中间隔开5mm的间隔，并且，在其宽度两端，在离开4mm间隙的近旁，设置用作导电部件的铜板，在向图示的感应器供应交流电之后，就产生穿过金属板带厚度方向的交变磁场，对两块金属板带进行加热。

金属板带加热之前的温度为1000℃，跨过走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的铜板的尺寸为：厚30mm，宽200mm，长600mm，感应器的铁芯在与金属板带平行的断面上的尺寸为长240mm，宽1000mm。

从金属板带到磁极之间的距离，上侧90mm，下侧90mm，交变磁场的频率为1000Hz，通入的电力为900Kw。

在这样的条件下进行10秒钟感应加热之后，用夹钳把走在前面的金属板带和走在后面的金属板带以40吨的压紧力互相相向地压紧，完成连接。

作为比较的例子，除了在金属板带的两侧不设置铜板之外，以与上述实例同样的条件进行了金属板带的连接。

在上述实例和比较例中测定的结果示于图65(温度的测量是在从金属板带端部向其长度方向的内侧1.5mm的位置上，埋设K形包壳的温度计来进行的)。

图65是以金属板带宽度方向的中央部分的升温速度为1来显示宽度方向靠近端部处的升温速度比的。

从图65可以明了，按照本发明，在靠近金属板带的侧面设置导电部件的情况下，宽度方向端部的升温速度接近中央部分的升温速度。这是因为直接在感应器的铁芯的上方和下方所产生的感应电流，一直流到宽度方向的端部的缘故，这样，就能把金属板带宽度方向的端部加热、软化到能获得具有充分强度的连接部分的温度，而宽度方向的中央区域不会熔化。而且，在以后拿去轧制的时候，没有从该连接部分发展起来的龟裂，以致断裂，可以确认，能够顺利地进行轧制。

实例(2)

如图23所示，在靠近走在前面的金属板带宽度的两端和走在后面的金属板带宽度的两端分别设置了单独的铜板。铜板的尺寸都是厚30mm，宽200mm，长300mm，金属板带与铜板之间的间隙都是4mm。其他连接条件，例如：走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的钢钟、尺寸，感应器的尺寸，通入的电力和频率等，都和实例(1)相同。测定了加热过程中靠近金属板带预定连接部分的升温速度，在计算宽度两端相对于宽度方向中央部分的升温速度比时发现，其结果与实例(1)相同。在以后的轧制过程中，没有产生和发展龟裂，轧出了优质的连续板材。

实例(3)

本实例是研究从外部向导电部件输入与感应电流同相的电流时的情形的。

采用如图25所示的感应器，对宽度都是800mm的走在前面的金属板带和走在后面的金属板带进行连接。在加热的过程中，采用具有大致呈C形的铁芯的感应器(与金属板带平行的断面尺寸：长1000mm，宽240mm)，导电部件铜板与感应器磁极重叠布置。

走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的钢种是SUS304，加热前的温度是900℃，在靠近金属板带宽度的两端，设置跨过走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部的铜板。

铜板的尺寸为：厚30mm，宽200mm，长600mm。此外，交变磁场的频率在500Hz～10KHz之间的各种频率中选定，例如：500Hz，1KHz，和10KHz，通入的电力是780Kw。按照这样的条件感应加热10秒钟，然后，用夹钳把走在前面的金属板带和走在后面的金属板带以40吨的压紧力互相压紧，完成连接。

测定了在各种频率下的加热过程中，靠近走在后面的金属板带的连接部分的升温速度，以其平均值算出了宽度方向端部相对于宽度方向中央部分的升温速度比。

其结果是，宽度方向端部的升温速度比上述实例(1)更接近中央部分的升温速度。

因此，走在前面的金属板带和走在后面的金属板带在整个宽度方向的区域内都连接起来了，在以后的轧制过程中，没有发生从该连接部分开始发展的龟裂，以致于断裂。

第三类实施例

实例(1)

对板厚、板宽都是30mm，800mm，材质都是低碳钢的走在前面的金属板带和走在后面的金属板带进行连接，在图28所示的状态下加热(加热升温的条件：铁芯的长向尺寸为240mm，宽度尺寸为1000mm，上下磁极之间的间隔为210mm，通入电力200Kw，交变磁场的频率为2000Hz，导电部件：材质是石墨，厚30mm，宽200mm，长250mm，把该导电部件压接在走在前面的金属板带和走在后面的金属板带宽度的两个端部，共计四处)，压紧(压紧的条件：压紧力60吨)后，把两块金属板带连接在一起。然后，将该金属板带供给热轧设备进行精轧，检查了轧制后板材的断裂情况。

结果，确认完全没有发现由于连接部分上的龟裂发展而造成板材的断裂。

第四类实施例

实例(1)

板宽1000mm，厚30mm的薄板坯(低碳钢)，使用配备上述图34所示那样结构的装置的设备，按照下列条件连接起来之后，热精轧成3mm厚的精轧板材，在轧制过程中检查板是否断裂，以及在薄板坯连接之后立即测定板宽方向的温度分布。

薄板坯的连接条件

a.精轧前的薄板坯的温度大约是900～1000°，无论什么钢种，在该温度区域的电阻大约是120×10^-8Ωm，所以在加上频率500Hz的交变磁场时，渗透深度d₀大约是25mm，把用磁性材料制成的部件(尺寸为宽100mm×长150mm×高30mm)设置在离开板端部10～110mm的位置上。

b.走在前面的金属板带与走在后面的金属板带之间的间隔：10mm

c.感应器的铁芯的尺寸：沿薄板坯宽度方向的尺寸为1000mm，沿其长度方向的尺寸为240mm

d.感应器使用的电力：1500kw，频率：500Hz

e.加热时间：10秒

f.压紧力：3kg/mm²

按照本发明把两块薄板坯加热连接起来时，薄板坯宽度方向的温度分布在加热前后的比较示于图66，而用通常的方法加热时(比较用的例子：不设置用磁性材料制作的部件时)的温度分布则示于图67。

由图66、图67可以确认，由于按照本发明加热金属板带，使得造成留下没有连接的原因的加热不充分的部分非常短。

图68表示薄板坯连接面的发热量的比较。

第五类实施例

实例(1)

将经过热粗轧的宽1000mm，厚40mm的低碳钢(C＝20ppm)薄板坯(900℃)隔开5mm的间隔对置，在该对置的薄板坯的后端部和前端部上设置如图37所示的感应器(与薄板坯相对的磁极的宽240mm，长1000mm)，感应器与薄板坯之间的距离D：120mm，薄板坯与磁极的重合量L：70mm，使用的电力1350kw，频率650Hz。借助于感应器所产生的交变磁场进行加热。此时的渗透深度为22mm，升温速度为70℃/s，到达目标加热温度的时间大约10秒。

实例(2)

将经过热粗轧的宽1000mm，厚30mm的高碳钢(C＝0.75％.)薄板坯(950℃)隔开10mm的间隔对置，在该对置的薄板坯的后端部和前端部上设置如图38所示的感应器(与薄板坯相对的磁极的宽100mm，长1200mm)，感应器与薄板坯之间的距离D：60mm，薄板坯与线圈的重合量L：45mm，使用的电力1000kw，频率650Hz。借助于感应器所产生的交变磁场进行加热。此时的渗透深度为22mm，升温速度为70℃/s，到达目标加热温度的时间大约7.5秒。

第六类实施例

实例(1)

连接宽600mm，厚28mm，熔点1532℃的走在前面的金属板带(钢种：含碳量0.002wt％的低碳钢)和宽600mm，厚28mm，熔点1485℃的走在后面的金属板带(钢种：含碳量0.7wt％的碳钢)，感应器铁芯的面积A：76mm×300mm＝0.0228m²，交变磁场的磁力线密度：0.5T，在感应器上下的磁极之间的距离：150mm，走在前面的金属板带开始加热之前的温度：1000℃，走在后面的金属板带开始加热之前的温度：1000℃，走在前面的金属板带与走在后面的金属板带之间的间隔g：5mm，走在前面的金属板带上的磁极的覆盖面积a：0.01050m²，走在后面的金属板带上的磁极的覆盖面积b：0.01080m²，交变磁场的频率：1000Hz，感应器的布置状况：准备两个感应器布置在板宽的两端，加热时间：6.5秒，压紧力：2kgf/mm²(面压)，在加热升温之后，压紧两块金属板带，使其连接，在完全冷却后测定该部位的拉伸强度。

按照上述条件加热金属板带时，走在前面的金属板带和走在后面的金属板带加热后的温度分别低于其熔点55℃，即到达1475℃，1430℃。结果，取得了良好的效果，连接部分的拉伸强度大约是走在前面的金属板带拉伸强度(31kgf/mm²)的90％，达到28kgf/mm²。

第七类实施例

实例(1)

采用上述图51所示的装置，在金属板带的宽度方向设置两个产生磁场的感应器(感应器铁芯的尺寸：长240mm，宽1000mm)，每个感应器所用的电力为1000kw，在控制其相位同步的同时，对宽：1000mm，厚30mm的普通钢金属板带进行加热(900℃)后，进行连接操作工序。

结果，可以确认，以往连接时，由于金属板带的宽度尺寸大，造成感应电流被抵消，升温效率低，不可能获得所期望的加热性能，而按照本发明，使两个感应器同步运转，即使金属板带的宽度再大，也不会使升温效率降低，能够进行稳定的连接。

第八类实施例

实例(1)

在图20所示的热轧生产线上，把宽1800mm，厚30mm的薄板坯(低碳钢)作为走在前面的金属板带和走在后面的金属板带，以间隔10mm相对，然后用具有如图58所示结构的感应器的连接装置(磁极宽800，磁极长250mm，相邻磁极的间隔：75mm)，在使用电力1500kw，频率500Hz的条件下加热10秒钟，升温到1500℃，接着用3kgf/mm²的力压紧，完成两块薄板坯的连接。然后，在有7台机架的热精轧轧机上轧到板厚为3mm为止，在轧制过程中检查连接区域是否有断裂，结果是板材完全没有断裂现象，顺利地实现了连续轧制。

与此相对应，在使用配备如图70所示的感应器的连接装置时，这种感应器具有如图69所示的C型铁芯，在金属板带的宽度方向设置了两个，其结果如下。

即，在金属板带连接时刻的温度通常大约是900～1000℃，在此温度范围内，金属板带的电阻率ρ与钢种无关，大约是120×10^-8Ω·m，所以在交变磁场的频率为500Hz下进行感应加热时，渗透深度d₀大约可以按25mm计算。这里，在用图70所示的装置加热时，邻近的两个感应器的绝缘界限之间的磁极的空隙的极限是150mm(d₀×6)，金属板带宽度方向的加热的热量的分布状态如图71所示，在磁极的空隙之间的加热热量达不到90％以上的与磁极相对的连接区域，结果该部位的连接就不牢固。

图72是采用具有上述图58中所示的感应器的连接装置时，加热热量的分布图，很明显，感应器之间加热热量低落部分所占的比例要比图70中的少得多。

此外，本实施例中，如果当相邻磁极的空隙(从凸起到凸起的尺寸)定为75mm时(通常，间隔定得无论怎样窄，以150mm为极限)，也能确保所需要的加热能力的话，那么它也能适用于这一间隔为0mm时，例如图73那样的情况。

第九类实施例

实例(1)

在热轧生产线的粗轧轧机的出口侧和精轧轧机的入口侧之间，设置利用感应电流加热的连接装置，在该连接装置的前段，用剪切机把走在前面的金属板带的后端和走在后面的金属板带的前端切成所要的端部形状，用感应电流加热到各种不同温度之后，使其压紧连接，然后供入精轧轧机。

升温速度预先设定为100℃/s，供应给连接装置的粗轧后的薄板坯在加热前的温度，由加热炉的出口温度和粗轧速度等进行调整，使其达到1000℃±20℃。

钢种是含碳量20ppm～1.3wt％的碳素钢。

轧制条件为：粗轧后薄板坯宽：700～1900mm，薄板坯厚：25～50mm，7架精轧轧机组出口侧的钢板厚：0.8～3.5mm。

产生交变磁场的感应器设有一对从上下把金属板带的前、后端部夹在中间的磁极，使得在整个预定连接的区域内都有磁作用。上、下磁极由同一个交流电源供应电力，供应电力的最大容量为3000kw。

本实例中的加热要从金属板带的成分求出固相线上的温度(T_S)和液相线上的温度(T_L)，其加热后到达的温度T要满足下列条件：T_S≤T≤(T_S+T_L)/2。此外本实例中的氧化铁皮的熔化温度T_C为1350℃。

所得到的结果示于表1。

从表1可知，当在满足最佳加热温度范围的条件下进行加热和连接时，总是能顺利地进行精轧工序。

实例(2)

钢种与轧制条件与实例(1)相同。

从金属板带的成分求出氧化铁皮的熔化温度(T_C)、固相线上的温度(T_S)及液相线上的温度(T_L)，在加热条件满足：(T_C+T_S)/2≤T≤(T_S+T_L)/2时，加热到温度T。但，当T_C＞T_S时，应在满足T_S≤T≤(T_S+T_L)/2的条件下进行加热。

所得到的结果示于表2。

No.	含碳量(wt％)	板宽(mm)	板厚(mm)	T(℃)	TC(℃)	TS(℃)	TL(℃)	压下率(％)	轧制结果
										9	1.3	700	30	1375	1365	1300	1460	10.0	轧制良好
10	0.7	900	30	1372	1365	1377	1485	20.0	轧制后一部分连接断裂
										11	0.2	1300	30	1470	1360	1460	1525	10.0	轧制良好
12	0.06	700	30	1440	1360	1510	1532	15.0	轧制后一部分连接断裂
										13	0.05	1500	25	1450	1360	1510	1532	31.3	轧制后一部分连接断裂
14	0.05	1900	50	1512	1360	1510	1532	25.0	轧制良好
										15	0.002	700	25	1450	1355	1520	1535	31.3	轧制后一部分连接断裂
16	0.002	1900	30	1524	1355	1520	1535	15.0	轧制良好
										17	0.002	1300	30	1526	1355	1520	1535	10.0	轧制良好

从表2可知，当在满足最佳加热温度范围的条件下进行加热时，虽然有一部分的连接部有断裂，但实际上所有的轧制都没有发生具体的问题，能够顺利地进行连续轧制。

比较例(1)

钢种和轧制条件与实例(1)相同。

从金属板带的成分求出氧化铁皮的熔化温度(T_C)，固相线上的温度(T_S)和液相线上的温度(T_L)，在加热到达的温度T为：(T_C+T_S)/2＞T的条件下进行加热。

所得到的结果示于表3

No.	含碳量(wt％)	板宽(mm)	板厚(mm)	T(℃)	TC(℃)	TS(℃)	TL(℃)	压下率(％)	轧制结果
										18	0.5	1200	30	1415	1365	1475	1500	10.0	轧制后一部分连接断裂
19	0.002	1000	25	1420	1355	1520	1535	31.3	在轧制过程中断裂
										20	0.002	1900	30	1430	1355	1520	1535	15.0	在轧制过程中断裂

从表3可知，如果不根据本发明所公开的加热条件进行加热、连接时，都未能顺利地实行精轧。

在以上的实施例中，主要是以碳素钢作为对象进行说明的，但对于其他种类的钢板，如硅钢、高合金钢等，可以认为能取得同样的效果。

此外，关于连接的顺序，无论是加热之后再压紧，还是一边加热一边压紧，都能取得同样的效果，更进一步，关于加热方式，即使是采用感应加热之外的任何一种公知的加热方式，也能取得同样良好的结果。

关于含碳量，虽然本发明中揭示的是20ppm以上的钢，但是T_S、T_L这两个温度在20ppm附近几乎都没有什么变化，这是大家都知道的，所以，不言而喻，本发明对于C＜20ppm的钢也是适用的。

(1)由于在金属板带加热、连接的过程中，在金属板带内产生了与加热的交变磁场方向相反的交变磁场，不必担心板材宽度方向中央区域的熔化，而能使角部高效率地加热，结果，由于整个宽度方向的区域都均匀地加热，就能使成为轧制过程中板材断裂的原因的没有连接好的长度减到非常的短，能够进行稳定的连续热轧。特别是由于在连接装置的产生逆磁场的回路中设置了开关，只要使这个开关接通或断开就可以了，装置的结构和控制非常简单。

(2)由于把感应器与设置在金属板带宽度端部的导电部件搭接起来，磁力线也能直接穿过导电部件而产生感应电流，所以能极大地提高金属板带端部的加热效率。

(3)用外部电源主动地向导电部件输入与金属板带中产生的感应电流同相的电流，就能使感应电流向更接近金属板带角部的地方流动，从而更能提高金属板带宽度端部的加热效率。

(4)由于能正确调整感应器(磁极)与金属板带之间的重叠量，在很短的时间，例如10秒钟左右就能升温到连接所需要的温度。此外，借助于适当地设置金属板带与感应加热线圈之间的间隔，也能取得同样的效果。由于这种效果，在避免加热装置过大的同时，还明确了要连接的金属板带端部与感应器之间最适当的位置关系，因而加热时温度分布不均匀的程度非常小。

(5)在对金属板带进行连续热轧时，由于能分别调整走在前面的金属板带和走在后面的金属板带的要连接部分的升温程度，再进行加热和升温，所以，即使两块金属板带有温差时，或者连接板厚不同或熔点不同的钢种时，也能牢固地连接在一起，轧制过程中不会发生连接部分断裂，使生产线停工的事情。

(6)由于可以控制设置在板宽方向若干台产生磁场的感应器的相位，即使金属板带的宽度变化时，也不会降低升温效率，仍然能稳定地连接金属板带。

(7)在借助于穿过金属板带厚度方向的磁力线对金属板带进行感应加热的连接方法中，在金属板带的宽度方向布置若干个感应加热线圈，使它们之间的间隙在规定的范围内，即使是对很宽的金属板带进行加热和连接，也能把整个加热部位加热得很好，得到连接良好的连接部分，能稳定地进行连续热精轧。

(8)由于是在预先设定的条件下对金属板带的要连接的部分进行加热的，所以不论什么钢种都能牢固地连接，在此后的精轧过程中，板材断裂之类的事故大大减少，能稳定地进行连续热轧。

Claims (4)

1.一种金属板带的连接方法，它在热精轧之前，加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接，其特征在于，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在该互相相对的端部区域上，借助于感应器产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，改变感应器的磁极与各金属板带在长度方向上的相对位置，以调整上述交变磁场穿过每一片金属板带的磁通量。

2.一种金属板带的连接方法，它在热精轧之前，在加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接，其特征在于，使走在前面的金属板带的后端部与走在后面的金属板带的前端部隔开一个间隔互相相对，并在该互相相对的端部区域上，借助于设置在金属板带宽度方向上的若干个感应器，产生穿过金属板带的厚度方向的交变磁场而进行加热的时候，同步控制各感应器的线圈中的相位，使在各线圈中流过的电流同相。

3.一种金属板带的连接方法，它在热精轧之前，加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接，其特征在于，走在前面的金属板带与走在后面的金属板带的加热区域的温度T在下列公式的范围内调整，其中温度单位为℃：

T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

T_S：金属板带的固相线温度，单位为℃

T_L：金属板带的液相线温度，单位为℃。

4.一种金属板带的连接方法，它在热精轧之前，加热走在前面的金属板带的后端部和走在后面的金属板带的前端部，并将各金属板带互相压紧使它们连接，其特征在于，走在前面的金属板带与走在后面的金属板带的加热区域的温度T在下列公式的范围内调整，其中温度单位为℃：

当T_C≤T_S

  (T_C+T_S)/2≤T≤(T_S+T_L)/2

当T_C＞T_S时

  T_S≤T≤(T_S+T_L)/2

式中：T_S：金属板带的固相线温度，单位为℃

      T_L：金属板带的液相线温度，单位为℃

      T_C：氧化铁皮的熔化温度，单位为℃。

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