JP2006281275A - フラッシュバット溶接による接合部のレベル違い判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱延鋼板のフラッシュバット溶接を行なう際に多量の粉塵が発生しても、レベル違いの有無を精度良く判定する方法を提供する。
【解決手段】 接合部の上下両面にそれぞれ上面渦電流センサーと下面渦電流センサーとを接近させて上下両面に渦電流を発生させつつ、上面渦電流センサーと下面渦電流センサーとを接合部に沿って片方の側端部から他方の側端部へ同一速度で移動させ、上面渦電流センサーと下面渦電流センサーに生じる電圧変動をそれぞれ測定して、電圧変動の振幅と予め設定された規定範囲を比較する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱間圧延した鋼帯（以下、熱延鋼帯という）を連続処理する設備の入側で、先行する熱延鋼帯（以下、先行鋼帯という）と後行する熱延鋼帯（以下、後行鋼帯という）とを突き合わせてフラッシュバット溶接した接合部のレベル違いの有無を判定する方法に関するものである。

熱延鋼帯を連続処理する際には、その設備（たとえば圧延機等）の入側で先行鋼帯と後行鋼帯とを接合して連続的に装入する。以下に、先行鋼帯と後行鋼帯との接合について説明する。
まず先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部とをロータリーシャーで切断し、次いで先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部をそれぞれクランプ装置で把持する。さらに、先行鋼帯の後端の切断面（以下、先行鋼帯の後端面という）と後行鋼帯の先端の切断面（以下、後行鋼帯の先端面という）とを突き合わせてフラッシュバット溶接を行なう。

このフラッシュバット溶接は、先行鋼帯の後端面と後行鋼帯の先端面とに電圧をかけた状態で接近させ、双方が接触したときに大電流が流れて接合部を加熱溶融する工程（いわゆるフラッシュ工程）と、アプセット電流を流して接合部をさらに加熱溶融する工程（いわゆるアプセット工程）とからなる。つまり、フラッシュ工程で先行鋼帯の後端面と後行鋼帯の先端面とが瞬間的に接合されるため、レベル違いと呼ばれる接合不良が発生しやすい。

レベル違いは、厚さの異なる熱延鋼帯を接合する場合は、図７に示すように先行鋼帯１の中心軸と後行鋼帯２の中心軸が一致しない状態で接合される接合不良を指す。一方、図８に示すように先行鋼帯１の中心軸と後行鋼帯２の中心軸が一致した状態で接合されるのが正常である。
また、同じ厚さの熱延鋼帯を接合する場合は、図示を省略するが、接合部の段差となって現われる。

図７に示すようなレベル違いが生じると、熱延鋼帯を連続処理（たとえば圧延等）する際に、接合部の近傍で品質（特に溶接品質）が変動するばかりでなく、接合部が破断する惧れがある。接合部の近傍で品質が変動すると、溶接強度低下を招き、接合部が破断する惧れがある。また接合部が破断すれば、稼動率の低下や設備の故障を招く。したがってレベル違いが発生すると、接合部を切断除去し、再度フラッシュバット溶接を行なう必要がある。

そこで、フラッシュバット溶接の接合部におけるレベル違いの有無を判定する技術が種々検討されている。
たとえば特許文献１には、２次元距離計を用いて接合部のレベル違い量を測定する技術が開示されている。しかしながら、フラッシュバット溶接を行なう際には、多量のヒュームが発生する。また、接合が困難な鋼種は油を塗布してフラッシュバット溶接を行なうので、塗布された油が燃焼して、煤や煙が発生する。そのため、特許文献１に開示された技術では、２次元距離計の測定精度が低下し、その結果、レベル違いの有無の判定精度も低下する。
特開平10-6017 号公報

本発明は上記のような問題を解消し、熱延鋼板のフラッシュバット溶接を行なう際に多量の粉塵が発生しても、レベル違いの有無を精度良く判定する方法を提供することを目的とする。

本発明は、先行鋼板の後端部と後行鋼板の先端部とをクランプ装置で把持し、先行鋼板の後端面と後行鋼板の先端面とを突き合わせてフラッシュバット溶接を行ない、接合部のトリミングを行なった後、接合部の上下両面にそれぞれ上面渦電流センサーと下面渦電流センサーとを接近させて上下両面に渦電流を発生させつつ、上面渦電流センサーと下面渦電流センサーとを接合部に沿って片方の側端部から他方の側端部へ同一速度で移動させ、上面渦電流センサーと下面渦電流センサーに生じる電圧変動をそれぞれ測定して、電圧変動の振幅が予め設定された規定範囲を満足する場合にレベル違いが発生していないと判定し、電圧変動の振幅が規定範囲を外れた場合にレベル違いが発生したと判定する接合部のレベル違い判定方法である。

本発明によれば、熱延鋼板のフラッシュバット溶接を行なう際に多量の粉塵が発生しても、レベル違いの有無を精度良くできる。

図１は、本発明を適用する装置と熱延鋼板の配置の例を模式的に示す断面図である。図２は、本発明を適用する装置と熱延鋼板の配置の例を模式的に示す斜視図である。
熱延鋼帯を連続的に処理するにあたって、ロータリーシャー（図示せず）を用いて先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部をそれぞれ切断する。次いで先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部をクランプ装置（図示せず）で把持し、さらに先行鋼帯の後端面と後行鋼帯の先端面とを突き合わせてフラッシュバット溶接を行なう。フラッシュバット溶接では、溶接金属が先行鋼帯と後行鋼帯の押圧力を受けて盛り上がり、凸を有する形状になる。そこで、溶接金属の凸を削り、その形状を整える処理（以下、トリミングという）を施す。

図１，図２は、トリミングを行なった後の先行鋼帯１，後行鋼帯２，溶接金属３および上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bを示す。
上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bは、いずれもＥ字形状を有し、その３本の脚部にそれぞれコイルを巻く。図１，図２に示すように、先行鋼帯１と後行鋼帯２の接合部の上面側に上面渦電流センサー4a，下面側に下面渦電流センサー4bを配設し、その脚部を対向させる。そしてコイルに電流を流すことによって、接合部の上面側表層部と下面側表層部に渦電流が発生する。

このようにしてコイルに電流を流しながら（すなわち接合部の上面側表層部と下面側表層部に渦電流を発生させながら）、上面渦電流センサー4aおよび下面渦電流センサー4bを接合部の片方の側端部から他方の側端部へ移動させる。このとき、上面渦電流センサー4aおよび下面渦電流センサー4bは同一速度で移動させる。上面渦電流センサー4aおよび下面渦電流センサー4bの移動中に、上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bに印加される電圧を測定すると、図３のように変動する。

つまり図３は、図１，図８に示すような厚さの異なる先行鋼帯１の中心軸と後行鋼帯２の中心軸が一致した接合部（すなわちレベル違いのない接合部）における電圧変動を示すグラフである。レベル違いがない場合は、上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bともに電圧変動の振幅は安定しており、規定範囲を満足する。
一方、図４は、図７に示すような厚さの異なる先行鋼帯１の中心軸と後行鋼帯２の中心軸が一致しない状態（すなわちレベル違いが発生した接合部）における電圧変動を示すグラフである。つまり、図７に示すように、先行鋼帯１の中心軸が後行鋼帯２の中心軸の下方に位置し、そのレベル違いが接合部の幅全長にわたって発生した場合は、上面渦電流センサー4aの電圧変動の振幅が幅全長で規定範囲の上限を超え、かつ下面渦電流センサー4bの電圧変動の振幅が幅全長で規定範囲の下限より小さくなる。

また、図８に示すような厚さの異なる先行鋼帯１の中心軸と後行鋼帯２の中心軸が一致した接合部の一部で、図７に示すようなレベル違いが発生した場合は、図５に示すように、レベル違いが発生した位置で電圧変動の振幅が変化する。
このようにして上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bを移動させながら電圧を測定し、その電圧変動の振幅と規定範囲とを比較することによって、レベル違いの有無を判定できる。しかも、電圧の測定に粉塵が悪影響を及ぼすことはないので、レベル違いの有無を精度良く判定できる。

なお図９に示すような同一厚さの先行鋼帯１の中心軸と後行鋼帯２の中心軸が一致した接合部では、図６に示すように、電圧は一定になるので、電圧の変動を示す周期的な波形は見られない。ただし、接合部の一部でレベル違いが発生した場合は、そのレベル違いが発生した位置で電圧変動を示す波形が現われる。したがって、レベル違いの有無を判定する規定範囲は、熱延鋼帯の厚さや上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bの感度等に応じて適宜設定する。

熱延鋼板をフラッシュバット溶接で接合し、図１，図２に示すように上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bを用いて先行鋼帯１と後行鋼帯２の接合部におけるレベル違いの有無を判定しながら、連続的に圧延を行なった。レベル違いの判定は、上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bを接合部の片方の側端部から他方の側端部へ移動させながら電圧を測定し、電圧変動の振幅と規定範囲とを比較することによって行なった。レベル違いが発生したと判定されたときは操業を停止して、接合部を切断除去した後、フラッシュバット溶接で先行鋼帯１と後行鋼帯２を再度接合して、圧延を行なった。このようにして30日間、操業を継続した。なお、その期間内に圧延した熱延鋼板の鋼種，寸法は様々であった。これを発明例とする。

一方、従来は、上面渦電流センサー4a，下面渦電流センサー4bを使用せず、作業員が目視でレベル違いの有無を判定していた。レベル違いの判定手段の他は、発明例と同じであるから説明を省略する。これを従来例とする。
発明例の操業の期間中に、レベル違いの発生に起因して圧延機の操業を停止した時間（以下、ダウンタイムという）を調査した。また、従来例では、圧延機の操業実績から30日間のデータを解析して、レベル違いの発生に起因する圧延機のダウンタイムを調査した。

その結果、発明例のダウンタイムは、従来例の25％であり、従来に比べて75％低減された。

本発明を適用する装置と熱延鋼板の配置の例を模式的に示す断面図である。 本発明を適用する装置と熱延鋼板の配置の例を模式的に示す斜視図である。 電圧変動の例を示すグラフである。 電圧変動の他の例を示すグラフである。 電圧変動の他の例を示すグラフである。 電圧変動の他の例を示すグラフである。 レベル違いの例を模式的に示す断面図である。 正常な接合の例を模式的に示す断面図である。 正常な接合の他の例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 先行鋼帯
２ 後行鋼帯
３ 溶接金属
4a 上面渦電流センサー
4b 下面渦電流センサー

Claims (1)

1. 先行鋼板の後端部と後行鋼板の先端部とをクランプ装置で把持し、前記先行鋼板の後端面と前記後行鋼板の先端面とを突き合わせてフラッシュバット溶接を行ない、接合部のトリミングを行なった後、上面渦電流センサーと下面渦電流センサーとを用いて前記接合部の上下両面にそれぞれ渦電流を発生させつつ、前記上面渦電流センサーと前記下面渦電流センサーとを前記接合部に沿って片方の側端部から他方の側端部へ同一速度で移動させ、前記上面渦電流センサーと前記下面渦電流センサーに生じる電圧変動をそれぞれ測定して、前記電圧変動の振幅が予め設定された規定範囲を満足する場合にレベル違いが発生していないと判定し、前記電圧変動の振幅が前記規定範囲を外れた場合にレベル違いが発生したと判定することを特徴とする接合部のレベル違い判定方法。
   

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