JP2771101B2 - 鋼ストリップのスポット溶接による接続方法 - Google Patents

鋼ストリップのスポット溶接による接続方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ホットストリップの連
続処理ラインにおいて、先行ストリップの尾端と後行ス
トリップの先端をスポット溶接により接続する接続方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、調質圧延ライン等においては
ストリップコイルを1個ごとにバッチ処理するのではな
く、ストリップ同志を順次接続しながら連続的に処理す
ることにより、スレッディングの手間を省き生産性の向
上を図っている。この場合、先行ストリップの尾端と後
行ストリップの先端とを溶接することにより接続してい
る。
【0003】前述のように冷間ストリップコイルの通板
では、連続溶接方式が主流として採用されており、この
ときの溶接方法としては、先行ストリップと後行ストリ
ップを突き合わせるフラッシュバットや、先行ストリッ
プと後行ストリップを重ね合わせて溶接するマッシュシ
ームおよびレーザービームウェルダ等が知られている。
【0004】突き合わせ溶接はストリップの切断精度が
厳しく要求され、誤差が大きくなるとすぐに溶接不良に
つながる。また、マッシュシームにおいても、わずかな
重ね代で溶接するため、十分な切断精度が必要となる。
前述のようにフラッシュバットやマッシュシームウェル
ダではストリップ形状や、機械的精度に大きく左右さ
れ、溶接不良となるケースが多く発生する。この点スポ
ットウェルダでは先行ストリップと後行ストリップとの
重ね代が十分に確保できるため、機械的精度による溶接
への影響は少なくウェルダ自体も比較的簡単で、溶接時
間も短い利点があるが、溶接面積が母板の断面積に比べ
て著しく小さいことから、接続部の強度に不安が残る。
【0005】特に近年は品質に対する要望から、ストリ
ップの形状を良くするために調質圧延機の入側に入側ブ
ライドルロールを、出側にテンションレベラと出側ブラ
イドルロールを設置し、高張力の下で形状の良い製品を
調質圧延するようにしている。その例を図7に示す。図
において、調質圧延機1はペイオフリール2のストリッ
プコイルCから巻戻されたストリップSを調質圧延し、
テンションリール3により再度コイルに巻取る。調質圧
延機1の入側には入側ブライドルロール4が、そして出
側にはテンションレベラ5と出側ブライドルロール4’
が設置され、両ブライドルロール4、4’によってスト
リップSに所望の張力が付与されるとともにテンション
レベラ5により形状の矯正が行われる。
【0006】ここで6は溶接機を示し、先行ストリップ
の尾端と後行ストリップの先端とを溶接によって接続す
る。また7、7’は入側、出側のピンチロールであり、
8、8’は同様にシャーである。このような調質圧延ラ
インでは、前述の如くストリップコイルから巻戻された
ストリップを順次先行ストリップと接続することにより
連続的に調質圧延を行う。この場合、溶接機としてスポ
ットウェルダを使用すると接続部の強度に不安が残る。
この対策として開発された技術に例えば特開平2−2528
2 号公報の如き溶接方法がある。この溶接方法はシーム
溶接用電極ロールを使用して、先ず仮止めのスポット溶
接を行い、次いで同電極によりシーム溶接を行うもので
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平2−25282
号公報に示された溶接方法は、接続部の強度も十分で、
しかも滑らかな溶接部が得られる等の利点がある反面、
スポット溶接とシーム溶接の2行程を要するため、溶接
時間が長くなる点で問題があり、特に図7に示すが如き
入側、出側にルーパを設置していないラインでは、溶接
に費やす時間は直ちに生産能率に影響を及ぼすため問題
が大きい。
【0008】ところで、通常のスポットウェルダを使用
し、電極間に挟んだ重ね板に大電流を流して碁石状の溶
融部を形成させストリップ同志を接続するに際し、黒皮
材あるいは準黒皮材でしかも高テンション下でのホット
ストリップに対するスポットウェルダの実績はなく、し
たがってその溶接条件が確立しておらず、スポットウェ
ルダのホットコイルへの適用には問題があった。
【0009】本発明は黒皮材でしかも高いテンション下
でのホットストリップのコイルにも適用することが可能
なホットストリップのスポット溶接による接続方法を提
供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、ホットストリップの連続処理ラインで先行
ストリップの尾端と後行ストリップの先端とを重ね合わ
せ、幅方向にスポット溶接を行って両ストリップを接続
する方法において、前記ホットストリップの鋼種、板厚
に基いて、スポットウェルダの電極電流、加圧力および
通電時間の溶接条件を定めてスポット溶接1点当りの溶
接点強度を算出し、さらに板幅、ストリップに付加され
たライン張力およびストリップ形状から溶接打点数、ピ
ッチを算出して、スポット溶接し、ホットストリップの
接続に必要な溶接点強度を得ることを特徴とするホット
ストリップのスポット溶接による接続方法である。
【0011】
【作用】ホットストリップの連続処理ラインで先行スト
リップの尾端と後行ストリップの先端とを重ね合わせ、
幅方向にスポット溶接を行って両ストリップを接続する
際に、スポットウェルダの溶接条件として、電極の溶接
電流、加圧力および通電時間をストリップの鋼種、板厚
に応じて最適にすることにより連続処理ラインのライン
テンションに対して必要な溶接強度を得ることができ
る。
【0012】
【実施例】図1および図2に本発明を実施するためのス
ポットウェルダ10および入側クランプ12、出側クランプ
13等を備えた装置例を示しており、図1は正面図であ
り、図2は側面図である。図1および図2に示すように
スポットウェルダ10における本体フレーム14は車輪16を
介してガイドレール15上を実線で示す待機位置と鎖線で
示す溶接位置とに前後進自在であり、本体フレーム14に
は上下に各4個の電極11、11’を備えている。
【0013】まず先行スポットウェルダS1 の尾端が所
定位置に到達した時点でクランプシリンダ20’を作動し
て出側クランプ13によりこれをクランプする。続いて、
後行ストリップS2 の先端が所定位置に到達したらクラ
ンプシリンダ20を作動して入側クランプ12によりこれを
クランプする。この状態で本体フレーム14を待機位置か
ら溶接位置の方向に移動し、本体フレーム14に配設した
ロータリシャー19により先行ストリップS1 の尾端と後
行ストリップS2 の先端を切断する。引続きストリップ
1 、S2 が干渉しないように図示省略したチルト装置
によりチルトした後、インデックスシリンダ21、21’を
作動して入側クランプ12および出側クランプ13でそれぞ
れ挟持した先行ストリップS1 と後行ストリップS2
をインデックスして所定量ラップさせ、チルトを戻して
両者を重ねる。
【0014】その後、本体フレーム14に配設したローレ
ットローラ18を回転させつつ先行ストリップS1 と後行
ストリップS2 の溶接部近傍の黒皮を軽く破壊させた
後、本体フレーム14と共に上下の電極11、11’をストリ
ップS1 、S2 の所定の位置に移動させ、各々の加圧シ
リンダ17、17’を用いてストリップS1 、S2 のラップ
部を必要な圧力で上下から加圧した後、電極11、11’に
通電してスポット溶接するものである。このような溶接
は、ストリップS1 、S2 の板幅に応じて電極11、11’
を板幅方向に移動させて必要なスポット溶接点数が得ら
れるように行う。なお4個の電極11、11’を互に幅方向
に調節可能にしておけば任意の間隔をもってスポット溶
接することが可能になる。
【0015】図4は、鋼板の板厚 3.2mm、電極電流値 1
6500A(アンペア)、通電時間 1.6秒における電極加圧
力に対するスポット溶接1点当り溶接点強度(トン)と
の関係を示す線図であり、図4からこの条件下では電極
加圧力は1000kgで最大スポット溶接1点当り溶接点強度
(トン)を得ることができることが分かる。図5は、板
厚 3.2mm、電極加圧力1000kg、通電時間 1.6秒における
電極電流値に対するスポット溶接1点当り溶接点強度
(トン)の関係を示す線図であり、図5からこの条件下
では、電極電流値 16500Aが最大溶接強度を得ることが
できることが分かる。
【0016】また図6は板厚 3.2mm、電極電流値 16500
A、電極加圧力1000kgにおける電極通電時間(秒)に対
するスポット溶接1点当り溶接点強度(トン)の関係を
示す線図であり、図6からこの条件下では、電極通電時
間が 1.6秒が最大溶接点強度を得ることができることが
分かる。したがって図4、図5および図6から鋼板の板
厚 3.2mmのスポット溶接においては、電極加圧力1000k
g、電流値 16500A、通電時間 1.6秒が最大溶接点強度
を得るための最適条件と考えることができる。
【0017】図3は鋼種30キロ、40キロ、50キロおよび
60キロ鋼板を対象として板厚(mm)変化に対応するスポ
ット溶接1点当りの溶接点強度(トン)を溶接条件(電
極の電流値、加圧力、通電回数)とを併せて示したもの
である。図3から1点当りの溶接強度は板厚に比例して
おり、また板厚に応じて適正な電流値、加圧力および通
電回数が定まることが分かる。
【0018】したがってホットストリップのスポット溶
接は、鋼種、各板厚の組合わせにより、溶接電流、加圧
力、通電時間を設定する。このようにして得られるスポ
ット溶接1点当りの溶接点強度を基準にしてライン張力
に対応して板幅方向に必要な溶接点数を定めて打点する
ことにより所定の溶接点強度を得るものである。必要に
応じて焼戻し通電を行いストリップの溶接部の硬化を押
えることもできる。
【0019】たとえば板厚 2.3mm、板幅1260mmのホット
ストリップ〔30キロ鋼〕をユニットテンション7.6kgf/
mm2 (全張力22000kgf)で処理する場合、スポット溶接
のピッチ58mmに電極の電流値 14500A、加圧力800kg 、
通電時間0.53秒/回通電回数3回として溶接を行えばよ
い。このようにストリップの鋼種板厚に応じて電極の溶
接条件およびストリップ形状、ライン張力に応じて打点
数を調整しながら黒皮状態の熱延鋼板の調質圧延を行っ
た結果、従来月間3〜4回発生していた接続部の溶接破
断がほとんどなくなった。
【0020】なお、本発明では、鋼ストリップの腹伸び
耳伸びなどのストリップ形状を形状検出装置により検出
し、その形状によってスポット溶接の打点ピッチを決め
ることもできる。このようにすればストリップの板幅方
向の張力分布に見合った強度の溶接が可能になる。
【0021】
【発明の効果】本発明によるホットストリップの接続方
法を実施することにより、表面が黒皮状態もしくはロー
レットローラで表面スケールを破壊した程度の準黒皮状
態で、ストリップのライン張力に応じたスポット溶接を
行うことができる。これによってホットストリップの接
続部に所望の溶接強度を得ることができホットコイルに
対するスポットウェルダの採用を可能にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用するスポットウェルダを示す正面
図である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】鋼板の板厚変化に対するスポット溶接1点当り
の溶接点強度の関係を溶接条件を併せて示す線図であ
る。
【図4】電極の加圧力に対するスポット溶接1点当りの
溶接点強度の関係を示す線図である。
【図5】電極の電流値に対するスポット溶接1点当りの
溶接点強度の関係を示す線図である。
【図6】電極の通電時間に対するスポット溶接1点当り
の溶接点強度の関係を示す線図である。
【図7】テンションレベラを組み込んだ調質圧延ライン
の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 調質圧延機 2 ペイオフリール 3 テンションリール 4 ブライドルロール 5 テンションレベラ 6 溶接機 7 ピンチロール 8 シャー 10 スポットウェルダ 11 電極 12 入側クランプ 13 出側クランプ 14 本体フレーム 15 ガイドレール 16 車輪 17 加圧シリンダ 18 ローレットローラ 19 ロータリシャー 20 クランプシリンダ 21 インデックスシリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−8049(JP,A) 特開 平4−270001(JP,A) 特開 平2−25282(JP,A) 特開 平4−89179(JP,A) 特公 平4−6442(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 15/00 B23K 11/11 540 B23K 11/24 394

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホットストリップの連続処理ラインで先
    行ストリップの尾端と後行ストリップの先端とを重ね合
    わせ、幅方向にスポット溶接を行って両ストリップを接
    続する方法において、前記ホットストリップの鋼種、板
    厚に基いて、スポットウェルダの電極電流、加圧力およ
    び通電時間の溶接条件を定めてスポット溶接1点当りの
    溶接点強度を算出し、さらに板幅、ストリップに付加さ
    れたライン張力およびストリップ形状から溶接打点数、
    ピッチを算出して、スポット溶接し、ホットストリップ
    の接続に必要な溶接点強度を得ることを特徴とするホッ
    トストリップのスポット溶接による接続方法。
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