JP5843847B2 - 接合溶接部の誘導熱処理に適した、鋼ストリップの端部を接合する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１、８及び１０の前提部において請求された、鋼ストリップを接合するための溶接部の誘導による熱処理に適した接合機械に関する。

本発明は、特に、冷間圧延設備において、又は表面酸洗い、連続焼きなまし、電気めっき又は浸漬被覆のような処理のための設備において、連続的に走行する鋼ストリップを接合するための溶接部、特に、レーザビームを用いて形成される溶接部、特に、前記溶接部の形成の前及び／又は直後の熱処理に関する。この文書の残りの部分において、"処理設備"という表現は、圧延設備又は上述の処理設備を指すために用いられる。

鋼ストリップ処理設備の生産性を高めるために、特に、リールごとの前記ストリップの変換を回避するために、現代の大容量処理設備は、リールの形態で連続的に供給される鋼ストリップの端部を処理設備への入口において接合することにより連続的に作動することができ、ストリップの後端は処理の最後に、処理設備の入口に挿入された新たなストリップの前端に接合される。

この接合作業の間、溶接されるストリップの２つの端部、つまり処理の最後におけるストリップの後端と、処理される新たなストリップの前端との処理装置内への移動は、停止させられ、処理設備の下流のセクション（つまり、ストリップ走行方向で見てストリップの前記後端の後に配置されたセクション）が、２つの連続する接合部を分離する時間の間に前もって充填されたストリップ蓄積装置によって供給される。このような接合作業は、当業者に公知であり、当業者の努力は、ストリップ端部の停止時間を制限するための、結果として、蓄積装置の能力及びコストを制限するための、接合作業の速度に関する。

接合作業は、溶接接合機械又は溶接機によって行われる。溶接機は、溶接装置自体に加えて、溶接によって接合する間にストリップを固定するよう意図された２対の締付部材、つまり、ストリップの走行方向で下流に配置された処理設備のセクションにおいて係合されるストリップの後縁を固定するよう意図された第１の対の締付部材と、接合機械の上流に導入される新たなストリップの前端を固定するよう意図された第２の対の締付部材とを有する。様々な溶接装置によって用いられる様々な溶接方法が当業者に知られている。これは、例えば、火花突合せ溶接、抵抗シーム溶接、ＭＩＧ、ＴＩＧ又はレーザ溶接又はレーザハイブリッド溶接を含む。

溶接接合機械は、高品質溶接部を形成することができなければならない。実際、処理設備におけるストリップの移動中の低品質溶接部の破断、又は、不正確であると考えられる又は低品質の溶接部を再形成する必要性は、重大な製造損失を生ぜしめる恐れがある。溶接部の品質の決定的な要素は基本的に：
・特に、溶接作業によって熱的に影響されるゾーンの冶金学的変化を受けやすい鋼の場合の、溶接される接合部の冶金学的品質
・溶接されるセクションの幾何学的形状であって、理想的にはストリップの前記セクションに対する過剰厚さ及び／又は過少厚さを有するべきでない、幾何学的形状
・溶接される接合部の連続性及び緻密度。

溶接される接合部の又は溶接部の冶金学的品質は、基本的に、用いられる溶接方法、及びこの溶接方法が、溶接によって影響されるゾーンにおいて誘発する熱サイクル、さらに、溶接機自体において又は溶接機のすぐ下流において局所的に適用される様々な予熱及び後熱又は焼きなまし処理、に依存する。

溶接されるセクションの幾何学的形状は、溶接方法、及び溶接後に形成された溶接部を完成させる手段に依存する。例えば、火花突合せ溶接は、平坦化されなければならないビードを形成し、火花突き合わせ溶接機には、概して、溶接機に一体化された平坦化ユニットが装備されている。抵抗シーム溶接は、溶接されるシートの重なりによる過剰厚さをも生ぜしめ、この過剰厚さは、通常、溶接機に一体化されたローラ装置によって平坦化されなければならない。レーザ溶接は、熱によって影響される極めて制限されたゾーンにも関連した溶接セクションの精密な管理を許容する。

溶接された接合部の連続性及び緻密度は、基本的に、使用される溶接パラメータに依存する。これらの溶接パラメータは、ほとんどは、容易にかつ確実に管理可能な電気的パラメータである。しかしながら、別のパラメータは、溶接された接合部の連続性及び緻密度を保証するために決定的である。これは、溶接されるエッジの直線度、及び溶接中のそれらのエッジの相対的な位置決めを含む。溶接されるエッジとは、処理設備に係合させられる新たなストリップの端部と向き合った、処理の最後におけるストリップの後端の端部をいう。

接合溶接部の品質を保証するためには、溶接されるストリップの端部は完全に位置合わせされ、かつ直線的である必要がある。このために、溶接機は、概して、溶接によって接合されるストリップの端部を固定するための前記２対の締付部材を有する。概して、ストリップの前記端部は、締付部材において固定され、この場合、溶接機に一体化されたせん断機による端部の正確でかつクリーンなクロッピングによって、又はある場合にはレーザビームによる端部の切断によって生じた、僅かなオーバハング（突出し部）を有する。また、溶接機に一体化された又は溶接機に取り付けられたセンタリング装置は、締付部材においてストリップの端部を固定する前に、これらのストリップの端部を位置合わせすることを可能にする。

処理設備において処理される鋼グレード及び厚さの範囲の著しい広がり、及びさらに高まる生産性要求は、レーザ溶接法を用いる溶接機のますます頻繁な利用につながっている。このレーザ法は、実際、溶接することができる製品の範囲を、極めて微細な厚さに向けて拡大することを可能にする。また、このレーザ法は、自動車産業用に開発された特殊冶金鋼を含む、極めて広範囲の鋼グレードに対して、熱的に影響されるゾーンを制限することを可能にする。しかしながら、レーザビームの小さな厚さを考慮すると、溶接されるエッジの相対的な位置決めは、本出願人による出願である欧州特許第１５９１１９０号明細書に記載されているように、極めて正確でなければならない。

レーザ溶接法は、溶接エネルギの極端な集中により、影響されるゾーンを縮小するが、それにもかかわらず、高い特性を備える多くの鋼グレードは、依然として、硬化、また相関的に、脆化を受けやすい。この脆化及び硬化を防止するために、溶接部の熱処理が必要である。許容できる延性を溶接部に冶金学的に回復させる目的で溶接後に焼きなましすることによって、又は溶接部の冷却率を減じることができ、ひいては溶接部の硬化を制限することができる予熱によって、溶接部の様々なタイプの熱処理が用いられてよい。

特に、電磁誘導による熱処理による接合溶接部の焼きなましは、当業者に知られている。このために、電磁誘導を用いる熱処理装置は、溶接機の下流に配置されている。接合部が溶接されると、ストリップの端部を所定の位置に保持する締付部材は開放され、溶接された接合部は、ストリップの走行方向で電磁誘導熱処理装置へ移動させられ、この電磁誘導熱処理装置において、前記溶接された接合部は焼きなましによって処理される。溶接機の下流に配置された電磁誘導熱処理装置による接合溶接部の焼きなましは、あいにく、溶接時間の大きな延長を暗示し、集積装置の下流の走行速度の減少又はより大きな集積容量を必要とする。また、溶接された接合部の完了と、電磁誘導熱処理装置による焼きなましの開始との間の時間の経過は、溶接部の品質を害する恐れがある。

電磁誘導による熱処理は、例えば特開平０８−１７４２５４号公報において、鋼ストリップからの溶接された金属チューブの連続的な製造のための特許にも記載されている。この場合、電磁誘導熱処理装置は、溶接ヘッドによる溶接の直後に溶接部を焼きなましするためにレーザ溶接ヘッドの移動に追動する。しかしながら、溶接機の溶接ヘッドに追動するこのような電磁誘導熱処理装置の手段は、ストリップ接合溶接機によるストリップの前端及び後端の溶接接合には適用できない。

実際、ストリップの接合は、前記締付部材の使用に依存するが、締付部材は、チューブ溶接の場合には存在しない。前記締付部材は、溶接部の品質を保証するために、溶接されるストリップの端部の正確な位置決めのために必要とされる。また、特に薄いストリップ（例えば１ｍｍ未満の厚さ）の場合に、互いに溶接される２つのエッジの可能な限り最良の位置決めを保証するために、溶接されるエッジのオーバハング、つまり締付部材に対するエッジの突き出し、ひいては締付部材の前記対の互いからの分離量、若しくはジョー間スペースは、できるだけ小さくなければならない。

ジョー間スペースのこの最小化により、電磁界（つまり渦電流）によって誘発される電流の循環による締付部材の加熱の大きなリスク、その結果としての溶接部の加熱の妨害の大きなリスクを誘発することなく、又は溶接されるストリップの端部の位置決め精度を低下させることなく、溶接部を加熱することができる電磁誘導熱処理装置を溶接部の近くに位置決めすることは困難である。実際、薄いストリップを接合する場合、締付部材の前記加熱を制限することを可能にする、又は単に誘導処理装置の位置決めのためのスペースを空けることを可能にするジョー間スペースの選択は、溶接されるエッジの過剰なオーバハングを生じ、これは、結果として、溶接される前記エッジの正確な相対的位置決めをもはや許容しない。特に、例えば０．１〜０．４ｍｍの厚さを有する極めて薄いストリップを接合する場合、溶接されるストリップの端部は、せん断を用いるのではなく、レーザによって切断される。したがって、前記端部を切断するためのせん断ブレードの通過を許容するためのスペースは、下側締付部材（つまり接合されるストリップの下方に位置決めされている）の間に配置されていない。その結果、以下のことなしには、電磁誘導加熱装置をストリップの下方に位置決めすることは不可能である。つまり、前記熱処理装置のためのスペースを空けるために、締付部材を溶接部から離れて位置決めしなければならず、これは、溶接されるエッジの位置決めの質に対する破局的結果を伴うか、又は溶接後に締付部材を開放及び分離させなければならず、これは、完全な溶接及び焼きなましサイクル時間のための結果を伴い、この場合、溶接されるゾーンの予熱を行うことを不可能にする。

本発明の課題は、溶接部の前記質を低下させる恐れのある前記問題を回避しながら、溶接部の質を保証するためにストリップの端部の正確な位置決めを可能にする、別のストリップの別の端部へのストリップの端部の溶接部の誘導熱処理に適したストリップ接合機械を提案することである。特に、前記接合機械は、溶接の前又は後における熱処理のための磁界と、前記磁界と相互作用することができる前記接合機械の部分との間の電磁的な相互作用を制限することができるべきである。前記磁界は、機械の締付部材を劣化させる恐れがある渦電流を発生し、前記溶接部の処理を妨害する。

このために、接合機械と、前記接合機械の締付部材と、前記接合機械の誘導熱処理装置とが、請求項１、８及び１０の内容によって提案される。サブクレーム群も、発明の利点を提供する。

本発明の別の目的は、ストリップ処理設備の前記接合機械によって互いに連続的に溶接することができるストリップを締め付けることができるストリップ溶接接合機械の締付部材であって、溶接されるストリップの端部をストリップの別の端部に接触させることができる、特にストリップの前記端部のオーバハングに接触させることができる前記締付部材の少なくとも１つの部分は、
・特に、前記溶接部の誘導熱処理のための装置の誘導ヘッドに適した幾何学的形状と、
・少なくとも１つの構成材料と、を特徴とし、
各々、つまり前記幾何学的形状及び前記構成材料は、電磁誘導により前記締付部材に生ぜしめられることができる渦電流の強さを減じることを可能にするか、又は、言い換えれば、前記部分の前記幾何学的形状及び前記構成材料は、誘導熱処理装置の電磁界の作用下で前記締付部材の加熱を制限することができることを特徴とする。つまり、締付部材の前記部分は、磁界とほとんど相互作用しない部分である。

本発明は、溶接部の形成の前又は後に電磁誘導による、ストリップの２つの連続する端部を接合した溶接部の熱処理に適したストリップ溶接接合機の誘導熱処理装置をも提案し、前記処理装置は、ストリップの前記連続する端部を溶接することができる溶接装置と、ストリップの前記端部を固定することができる２対の締付部材とを有する、前記ストリップを接合するための機械にも適応可能であり、前記２対の締付部材のうちの少なくとも２つの締付部材は、前記締付部材のそれぞれの少なくとも１つの部分であって、該部分は、ストリップの別の端部に溶接されるストリップの端部に接触することができる、部分が、
・特に前記溶接部の誘導熱処理のための装置の誘導ヘッドに適した幾何学的形状と、
・少なくとも１つの構成材料と、を特徴とする、ことを特徴とする締付部材であり、
各々、つまり前記幾何学的形状及び前記構成材料は、前記熱処理装置による電磁誘導によって前記締付部材に生ぜしめられることができる渦電流の強さを減じることができ、前記熱処理装置は、誘導ヘッドであって、該誘導ヘッドの形状が、前記２つの締付部材のそれぞれの前記部分の幾何学的形状に対して相補的である誘導ヘッドを特徴とする。

最後に、本発明の別の課題は、ストリップ処理設備のストリップの連続する端部を接合するための接合機械であり、前記接合機械は、ストリップの第１の端部を別のストリップの第２の端部に接合する装置と、ストリップの前記端部を互いに溶接するために互いに面したストリップの前記第１及び第２の端部を保持しかつ位置決めするために、対称的に配置された２対の締付部材、つまり、第１の上側締付部材及び第１の下側締付部材であって、これらの締付部材の間にストリップの第１の端部を挟持することができる、つまりきつく締め付けることができる、第１の上側締付部材と第１の下側締付部材とを有する第１の対の締付部材と、ストリップの前記第２の端部を挟持することができる第２の上側締付部材及び第２の下側締付部材を有する第２の対の締付部材と、を備え、前記２対の締付部材の少なくとも２つの締付部材は、前記締付部材の各々の少なくとも１つの部分であって、該部分は、ストリップの別の端部に溶接されるためのストリップの端部に接触することができる、部分が、
・特に前記溶接部の誘導熱処理のための装置の誘導ヘッドに適した幾何学的形状と、
・少なくとも１つの構成材料と、
を特徴とする締付部材であることを特徴とし、
各々、つまり前記幾何学的形状及び前記構成材料は、前記熱処理装置による電磁誘導によって前記締付部材に生ぜしめられることができる渦電流の強さを減じることができ、前記熱処理装置は、誘導ヘッドであって、該誘導ヘッドの幾何学的形状は、前記２つの締付部材の各々の前記部分の幾何学的形状に対して相補的である、誘導ヘッドを特徴とする。特に、前記接合機械は、前記熱処理装置を有し、該熱処理装置は、前記締付部材の前記部分に適応されていることを特徴とする。

本発明は、つまり、前記接合機械の前記締付部材と、誘導による熱処理装置によって生ぜしめられることができる磁界との間の電磁相互作用がほとんど生じないことをも保証しながら、前記熱処理装置と、前記接合機械の締付部材との機械的な干渉が存在しないことを保証することができる接合機の構造的配列を提案する。また、本発明は、溶接及び熱処理作業の前及びその間、溶接されるストリップの端部の締付の保持又は維持を可能にする。言い換えれば、本発明による接合機械の構造的配列（つまり、締付部材の前記部分の幾何学的形状及び構成材料、熱処理装置の誘導ヘッドの幾何学的形状）は、溶接されるストリップの端部又はエッジの正確な位置決めを維持するために少なくとも溶接及び熱処理作業中に締付部材の対を互いに近くに保持する必要性に関連した問題を解決することができ、溶接されるストリップの端部又はエッジの位置決めの精度は、溶接の質を支配する。

特に、本発明によれば、締付部材に設けられた前記部分は、前記熱処理中に前記熱処理装置によって生ぜしめられる電磁誘導により前記締付部材に生ぜしめられることができる渦電流の強さを減じることができる。実際、その幾何学的形状及び構成材料、例えば絶縁材料、つまり電気を通さない材料により、前記部分は、一方では、前記ストリップの端部の近くで熱処理装置により誘発されることができる磁界の発生源と、誘導によって（例えば締付部材の金属部分における渦電流の誘導によって）加熱されることにより劣化させられる恐れがある及び／又は溶接部の処理を妨害する恐れがある締付部材の別の部分との間の、分離の距離を必要とし、他方では、前記溶接部の質を低下させる恐れがある誘導による加熱を受けない前記締付部材におけるゾーンを規定する。特に、前記部分は、ストリップの端部の方向に延びることができる突出部を形成し、この突出部は、第１の長さに従って、締付部材の幅全体にわたっており、突出部の前記第１の長さに対して垂直な幅及び長さは、誘導ヘッドの少なくとも１つの寸法に関して規定することができる。

言い換えれば、本発明による締付部材は、少なくとも２つの部分を有する。つまり、本発明による締付部材は、一方では、上記で請求され、かつ構成材料とあらゆる磁界との相互作用がほとんどないことを特徴とする前記部分と、他の部分であって、特に著しく加熱することによって誘導磁界と相互作用する恐れがありかつ前記他の部分に近い溶接部に対して劣化のリスクを生ぜしめる恐れがある、他の部分と、を有する。磁界との構成材料の相互作用がほとんどないことは、接合溶接部の誘導によって熱処理のための装置によって発生された磁界が、前記構成材料が劣化させられるための及び／又は溶接部の処理を妨害するための前記構成材料の十分な加熱を誘発しない、ということを意味すると取られる。

締付部材の前記部分は、溶接されるストリップの前記端部と接触することもでき、特に誘導による前記熱処理の間、誘導熱処理装置に最も近く位置することができる締付部材の部分でもある。つまり、締付部材の前記他の部分は、特に、前記部分の幾何学的形状に関連する前記分離距離だけ、前記熱処理装置から分離されている。この分離距離は、前記部分におけるよりも、前記他の部分におけるより弱い磁界を保証する。なぜならば、ある点における磁界の効果は、この点から磁界の発生源までの距離が増大するにつれて低下するからである。前記部分は、前記誘導熱処理の磁界によってほとんど又は全く影響されないので、前記部分は、劣化させられるのに十分に又は溶接部の処理を妨害するのに十分に加熱されない。

前記部分の構成材料は、誘導された電流による構成材料の加熱を回避するために、好適には絶縁材料であり、特に、溶接部と磁気誘導により処理される溶接部のゾーンとの近接による加熱の効果を受けたときの、接合機械の最大作動温度、例えば２０℃〜８００℃において、１０⁹Ω・ｃｍより高いか又は特に１０¹²Ω・ｃｍより高い抵抗率を特徴とする材料である。

また、本発明による締付部材は、特に前記材料が５未満、好適には１に等しい比透磁率を有することを特徴とする。さらに、溶接及び熱処理による熱を除去するために、前記材料の熱伝導度は好適には１０Ｗｍ^-1・Ｋ^-1よりも大きい。また、前記構成材料は好適には、あらゆる熱衝撃効果を回避するために、制限された熱膨張能力を有する。このために、前記材料は特に、２〜１０・１０^-6・Ｋ^-1の熱膨張係数を特徴とする。

特に、前記材料は、例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮのような工業セラミックのファミリの一部を形成する。このタイプのセラミック材料のコストを考慮して、前記部分の幾何学的形状は、前記締付部材の誘導による加熱を最小限に減じながら、前記部分の最小限の体積及び複雑さを保証することができる。前記部分は、例えば、締付部材の１つの端部に配置されたくさびの形状の幾何学的形状を有し、締付部材の残りの部分は、例えば従来の金属構成を特徴とする。

特に、前記部分の前記幾何学的形状は、前記電磁誘導熱処理装置の幾何学的形状に対して相補的な、特に前記熱処理装置の誘導ヘッドの幾何学的形状に対して相補的な幾何学的形状であり、前記熱処理装置は、同様に及び特に、前記接合機械の溶接装置に接続されることができる。前記幾何学的形状は、また、一方では、前記締付部材において前記電磁誘導熱処理装置により誘導することができる磁気誘導束を減じることが意図されており、他方では、ストリップの前記端部に対する前記締付部材のあらゆる移動なしに、ストリップの別の端部へのストリップの端部の溶接の前又は後に電磁誘導による熱処理を提供することが意図されている。前記締付部材の前記部分の寸法は、特に、接合溶接部に対して垂直な方向での誘導処理装置の寸法、及び正確な加熱を保証するための前記熱処理装置の誘導ヘッドとストリップトの間の許容できる空隙、に依存する。

特に、前記熱処理装置の誘導ヘッドは、ストリップ接合溶接部の誘導熱処理に適した、コイル及び電気装置を有することができる。例えば、ストリップであって、前記ストリップは例えば０．１〜４ｍｍの厚さを有するストリップの別の端部への、ストリップの端部の溶接部の３００〜８００℃の温度への加熱と、例えば５〜１５ｍ／ｍｉｎの、溶接部に対して平行な誘導ヘッドの移動速度とを、５〜１０ｍｍの幅（溶接部に対して垂直な寸法）を備えた誘導コイルによって行うことができ、この誘導コイルは、１０〜５００ｋＨｚの周波数及び５０〜１００ｋＷの電力を有する電気的な誘導電流によって通過され、例えば６ｍｍ〜１２ｍｍのストリップを備えた空隙を許容する。

また、本発明による熱処理装置は、特に、前記誘導ヘッドを移動させる手段であって、前記誘導ヘッドの移動を、前記溶接装置、又はより正確には前記溶接装置の溶接ヘッドの移動と相互に関連させることができる、手段を備えることを特徴とする。特に、特に溶接されるストリップのエッジに沿った溶接ヘッドの移動を特徴とする前進溶接の場合、熱処理装置は、例えば溶接ヘッドの上流に配置されておりかつ焼きなましのための又は溶接ヘッドの下流に配置されておりかつ予熱のための、少なくとも１つの可動な誘導ヘッドを備えることを特徴とする。特に、熱処理装置は、２つの誘導ヘッド、つまり、溶接ヘッドの上流に配置されておりかつ前記焼きなましのための第１の可動な誘導ヘッドと、溶接ヘッドの下流に配置されておりかつ予熱のための第２の誘導ヘッドと、を備えることができる。特に、２つの移動方向で溶接するよう設計された溶接機の場合には、可動誘導ヘッドは、これらの可動誘導ヘッドの調節に応じて、予熱又は焼きなましのいずれかを提供することができる。有利には、前記誘導ヘッドを、特に、接続手段によって、溶接ヘッドを移動させるための装置に接続することができるか、又は前記移動手段によって移動させることができる。全ての場合において、誘導ヘッドの移動は、前記溶接ヘッドの移動と同期していても、同期していなくてもよい。

本発明は、接合機械の前記第１及び第２の上側締付部材及び／又は前記第１及び第２の下側締付部材が、特に、各々が、磁界とほとんど相互作用しない少なくとも前記部分を有することを特徴とする、つまり、前記締付部材の少なくとも部分であって、前記部分は、ストリップの別の端部に溶接されるためのストリップの端部に接触することができる、部分が、電磁誘導によって前記締付部材に生ぜしめられることができる渦電流の強さの低下をそれぞれ提供する幾何学的形状及び少なくとも１つの構成材料を特徴とする締付部材である、ことを特徴とする。

また、誘導熱処理装置の誘導ヘッドは、特に溶接されるストリップ又は前記溶接部の端部の上方又は下方において有利には移動することができる。好適には、溶接の間、下側せん断ブレードのために解放されたスペースを満たすための支持体を保持し、かつ溶接されるエッジの正確な相対的位置決めを保証する必要があるならば、前記誘導ヘッドは、接合機械の上側締付部材であって、前記上側締付部材はそれぞれ、磁界とほとんど相互作用しない前記部分を有する、上側締付部材の間を、移動することができる。さもなければ、前記誘導ヘッドは、接合機械の上側又は下側締付部材の間を移動することができる。全ての場合において、前記誘導ヘッドに近い（つまり、誘導によって、溶接部を損傷するように十分に加熱されることができる）締付部材は、磁界とほとんど相互作用しない前記部分を有する。また、本発明による接合機械は、磁界とほとんど相互作用しない前記部分の前記構成材料から少なくとも部分的に形成され、かつ溶接中に、溶接されるストリップの前記第１及び第２の端部の下方に位置決めすることができる支持体を備え、前記支持体は、ストリップの前記第１及び第２の端部の締付を提供するために、磁界とほとんど相互作用しない前記部分を有する前記締付部材と協働するようになっている、ことを特徴とする。

本発明の典型的な実施の形態及び適用例を以下の図面を用いて提供する。

従来技術による接合機械であって、溶接前のストリップの切断端部の構成において示されている。 従来技術による接合機械であって、第１の態様によるストリップ溶接のための構成において示されている。 従来技術による接合機械であって、第２の態様によるストリップ溶接のための構成において示されている。 熱処理装置を有する、従来技術による接合機械を示す図である。 本発明による接合機械の典型的な実施の形態を示す図である。 レーザ接合溶接のための典型的な誘導加熱サイクルを示す図である。

図１は、ストリップせん断構成における従来技術による接合機械の典型的な実施の形態を示している。ストリップの端部、より正確に言うと、第１のストリップ１の後端は、接合機械からの出口において第１の対の締付部材、つまり第１の上側締付部材２１と第１の下側締付部材３１とに締め付けられている。別のストリップの別の端部、より正確に言うと、前記第１のストリップの後に続く第２のストリップ１２の前端は、接合機械への入口において第２の対の締付部材、つまり第２の上側締付部材２２と第２の下側締付部材３２との間に締め付けられている。接合機械の構成は、特に、２つのストリップの２つの端部をせん断するための位置における前記締付部材を示している。このために、接合機械のせん断ユニットは、上側ブレード４１，４２を保持することができる上側ブレードホルダ４と、下側ブレード５１，５２を保持することができる下側ブレードホルダ５とを有する。第１のストリップ１１の後端は、上側ブレード４１と下側ブレード５１との間でせん断される。これらのブレードは、ストリップの１つの端部をせん断するための上側ブレード４２と下側ブレード５２との間で第２のストリップ１２の前端をせん断するのと同時に、前記後端をせん断することができる。上側ブレード４１及び４２に対する２つの下側ブレード５１，５２の位置は、下側締付部材３１，３２が上側締付部材２１，２２に対してセットバックされていることを要求する。

図２は、図１に示されたものと同じストリップ接合機械を、第１の態様による、ストリップの端部を溶接するための構成において示している。締付部材２１，３１，２２，３２は、閉鎖溶接位置を占めている。後退可能な支持体８１は、上側締付部材２１，２２と協働して、第２のストリップ１２の前端と第１のストリップ１１の後端との締付を提供する。レーザビーム７は、第１のストリップ１の後端への第２のストリップ１２の前端の溶接接合を提供する。

図３は、図２に示されたものと同じストリップ接合機械を、ストリップの端部を溶接するための構成の第２の態様にしたがって示している。この第２の態様によれば、前述の後退可能な支持体８１の代わりに、上側締付部材２１，２２と協働して第２のストリップ１２の前端と第１のストリップ１１の後端との締付を提供する２つの押圧ローラ８２が用いられている。

図４は、図１において前述した接合機械に設けられた、従来技術による誘導熱処理装置の典型的な実施の形態を示している。前記誘導処理装置の誘導ヘッド９は、図１に示したように、下側せん断ブレード５１，５２の通過により要求される下側締付部材３１，３２の間のスペースにおいて、第２のストリップ１２の前端と第１のストリップ１１の後端との下方に配置されている。ストリップの端部と誘導ヘッド９との間には小さな空隙が存在している。誘導ヘッドの配置は、第１のストリップ１１の後端に対する第２のストリップ１２の前端の正確な相対的位置決めのために必要とされる締付に、支持体８１が寄与することを許容しない。

図５は、本発明による接合機械の典型的な実施の形態を示している。前記接合機械は、ストリップ処理設備のストリップの相前後した端部を接合するためのものである。前記接合機械は、ストリップ１２の第１の端部、例えば第１のストリップの前端を、別のストリップ１１の第２の端部、例えば第２のストリップの後端に溶接するための装置（図示せず）と、２対の対称的に配置された締付部材とを有する。この２対の対称的に配置された締付部材とは、つまり、第１の上側締付部材２２及び第１の下側締付部材３２であって、これらの締付部材の間にストリップ１２の前記第１の端部を挟持することができる、つまりきつく締め付けることができる、第１の上側締付部材２２及び第１の下側締付部材３２を含む第１の対の締付部材と、ストリップ１１の前記第２の端部を挟持することができる第２の上側締付部材２１及び第２の下側の締付部材３１を含む第２の対の締付部材とである。締付部材の前記対は、特に、ストリップの前記端部を互いに溶接するために、互いに面したストリップの前記第１及び第２の端部を保持しかつ位置決めするために働く。

特に、少なくとも一方の締付部材は、少なくとも１つの部分３２２，２２２，３１２，２１２であって、該部分は、幾何学的形状及び少なくとも１つの構成材料を特徴とする、部分を備え、各々、つまり、前記幾何学的形状及び前記少なくとも１つの構成材料は、熱処理装置による電磁誘導によって前記締付部材に生ぜしめられることができる渦電流の強さを減じることができ、前記熱処理装置は、誘導ヘッド９であって、該誘導ヘッド９の幾何学的形状は、前記締付部材の前記部分の幾何学的形状に対して相補的である、誘導ヘッド９を特徴とする、ことを特徴とする。前記部分は、誘導磁界とほとんど相互作用しない部分であり、溶接されるストリップの端部に接触することもできる。例えば、第１の上側締付部材２２の部分２２２は、第２のストリップ１２の前端の第１の面に接触することができ、第１の下側締付部材３２の部分３２２は、第２のストリップ１２の前端の第２の面に接触することができる。また、第２の上側締付部材２１の部分２１２は、第１のストリップ１１の後端の第１の面に接触することができ、第２の下側締付部材３１の部分３１２は、第１のストリップ１の後端の第２の面に接触することができる。

特に、前記接合機械は、ストリップの２つの端部を接合する溶接部の形成の前又は後に誘導により熱処理するための前記熱処理装置を備え、前記熱処理装置は、前記締付部材の前記部分２２２，３２２，２１２，３１２に適応させられていることを特徴とする。前記部分の幾何学的形状は、特に、前記溶接部の誘導熱処理のための装置の誘導ヘッド９に適応させられている。好適には、前記接合機械は、誘導磁界とほとんど相互作用しない前記部分を有する締付部材である、前記２対の締付部材のうちの少なくとも２つの締付部材を有する。

特に、前記接合機械は、リールにおけるストリップのための処理設備に一体化することができる。前記接合機械において、前記処理設備における繰り出されたストリップの端部（つまり第１のストリップ１１の後端）は、接合機械の"出口"として知られる締付部材（つまり第２の上側締付部材２１と第２の下側締付部材３１）の間において停止させられる。これに対して、新たなストリップの前端（つまり第２のストリップ１２の前端）は、接合機械の"入口"として知られる締付部材（つまり第１の上側締付部材２２と第１の下側締付部材３２）の間に位置させられる。締付部材においてこのように締め付けられたストリップの２つの端部は、レーザ溶接に適した幾何学的特徴を示すように切断することができ、最小限のオーバハングを生じながら、締付部材を互いに近づくように溶接位置へ移動させることによって搬送され、次いで、溶接されるエッジに沿って移動するレーザビームによって溶接される。

特に、本発明による接合機械は、締付部材の前記対を分離する間隙においてストリップの前記端部の僅かなオーバハングを生じながら、ストリップの端部が、溶接位置において、閉鎖状態にある各々の対の締付部材に締め付けられているときに、磁気誘導による熱処理を行うことができることを特徴とする。また、図５に示された接合機械は、極めて薄いストリップを接合するのに特に適している。この極めて薄いストリップの前端及び後端は、溶接部の形成の前にレーザによって切断される。その結果、第１及び第２の上側締付部材を分離するスペースは、第１及び第２の下側締付部材を分離するスペースと同じであることができる。ストリップの端部の切断がせん断の使用を要求するならば、第１及び第２の下側締付部材を分離するスペースは、第１及び第２の上側締付部材を分離するスペースよりも大きくなっていることができ、これにより、各々の下側の締付部材は、この下側の締付部材が接触することができるストリップの端部に関連した上側の締付部材に対して、セットバックさせられることができる。

処理設備において繰り出された第１のストリップを、処理設備への入口において繰り出すことができる第２のストリップに溶接する前に、本発明による接合機械は、第２のストリップ１２の前端及び第１のストリップ１１の後端をそれぞれ第１の対及び第２の対の締付部材２１，２２，３１，３２に締め付け、前記締付部材の対を、ストリップの端部を溶接するための位置へ、互いに近づけることができる。特に、前記接合機械は、溶接されるストリップのエッジのよりよい相対的位置決めを保証するために、締付部材から突き出すストリップの前記端部の減じられたオーバハングを保証しながら、ストリップの前記端部を位置決めすることができる。

特に、閉鎖位置にあるときの、ストリップの同じ側に配置された前記締付部材を分離するスペース、例えば上側締付部材の間の間隙２１２２を、ストリップ接合溶接部の熱処理のための誘導ヘッドの誘導コイルの幅に相互に関連させることができる。また、磁界とほとんど相互作用しない部分２２２，２１２，３２２，３１２の各々を、この部分が属する締付部材の別の部分２２１，３２１，２１１，３１１、特に金属、に結合することができる。つまり、本発明による各々の締付部材は、少なくとも２つの部分から形成されており、一方では、前記部分は、その構成材料があらゆる磁界とほとんど相互作用しないことを特徴とし、前記別の部分は、磁気誘導界と相互作用することができ、これらの部分は互いにリンクさせることができる。

特に、前記締付部材が閉鎖位置にあるときの、第１の上側締付部材２２（又は下側締付部材３２）の前記他方の部分２２２（又は３２１）と、第２の上側締付部材２１（又は下側締付部材３１）の前記他方の部分２１１（又は３１１）との間の間隔２１１１は、前記誘導ヘッド９の自由通路を残しておくために、誘導ヘッド９の少なくとも１つの寸法と相互に関連させられている。前記誘導ヘッド９は、少なくとも、幅９２１を備える前記誘導コイル９２を有することができる。この幅９２１は、特に、締付部材が閉鎖位置にあるとき、つまり締付部材が溶接部の形成又は熱処理のための空間的構成を示すときに磁界とほとんど相互作用しない前記部分２２２，２１２の間の間隙２１２２と相互に関連させることができる。誘導ヘッド９は、幅９１１を備える構造体９１も有する。特に、磁界とほとんど相互作用しない前記部分の幾何学的形状は、前記間隙２１２２と前記間隔２１１１との差の半分に等しい長さで、締付部材の外側への前記部分の突出を許容する。また、前記部分２１２，２２２の前記突出部の厚さ２１２１は、熱処理の前及び熱処理の間に前記ストリップを締め付けるための機械的及び熱的条件に適応させられており、誘導ヘッド９とストリップとの間の空隙を決定する。前記空隙、つまり、溶接させられることができるストリップの平面と、誘導ヘッドとの間の距離は、前記突出部の厚さに、前記誘導ヘッド９と、前記誘導ヘッド９に向けられた前記突出部の面、つまり、前記突出部の上面との間の僅かな間隙２１２３を加えたものと等しい。

特に、第１及び第２の下側締付部材３１，３２は、第１及び第２の上側締付部材２２，２１のように、各々、前記部分３２２，３１２によって形成された突出部を有することができ、前記下側締付部材の各々の突出部の間の距離は、多くとも前記遊び２１２２と等しい値を有する。つまり、本発明による締付部材は、少なくとも１つの突出部、つまり、ストリップの端部の側部を超えて延びることができかつ磁界とほとんど相互作用しない前記部分に含まれる部分、を有する。言い換えれば、磁界とほとんど相互に作用しない前記部分は、ストリップの端部の方向、つまり溶接ゾーンの方向で締付部材の外側に延びることができる突出部を形成することができ、ストリップの移動方向での突出部の長さは、２つの上側又は下側の締付部材の磁界とほとんど相互作用しない部分の誘導電流を発生することができる部分を分離する距離の差の半分によって決定される。

例えば、間隙２１２２は少なくとも３ｍｍであり、誘導ヘッドのコイルの幅９２１は４〜１５ｍｍであり、誘導ヘッドの幅９１１は１５〜３０ｍｍであり、間隔２１１１は、少なくとも、誘導ヘッドの幅９１１に１ｍｍを加えたものに等しく、前記突出部の厚さ２１２１は、４〜１０ｍｍであり、前記誘導ヘッド９と、前記誘導ヘッド９に向けられた前記突出部の面との間の間隙２１２３は、０．５〜５ｍｍである。

最後に、本発明による前記締付部材の同じ設計は、特に、図１に示したような機械的なせん断手段を有する溶接機に適用可能である。特に、図３に示された前記支持体８１の少なくとも一部は、前記構成材料から形成することができる。有利には、前記構成材料は、機械的衝撃及び熱衝撃に対して耐性であり、特に、磁界によって容易に分極させられることはない。例えば、この材料は、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡＩＮのような工業用セラミックである。

図６は、レーザ接合溶接のための誘導加熱サイクルの例を示している。ストリップの第１の端部を別のストリップの第２の端部と接合するために矢印によって示された方向に移動するレーザビーム７の下方において、熱サイクルＣ１は、溶融浴Ｂの前方における加熱段階Ｃ１１と、溶接される端部の溶融と溶融浴の組成とに対応する最大温度段階Ｃ１２と、溶融浴の後の冷却段階Ｃ１２とを示している。

ビーム７に先行する、本発明による誘導熱処理装置の第１の誘導ヘッド９３の誘導効果により、冷却速度Ｃ１３をペースＣ′１３まで低速にする効果を有する熱的予熱サイクルＣ２が生じる。この冷却速度の低下は、溶接部によって影響されるゾーンの材料の構造に直接の効果を有する。例えば、この減少は、Ｃ１３におけるマルテンサイト組織の形成を防止すること及びＣ′１３におけるベイナイト又は真珠状組織を促進することを可能にする。

本発明による熱処理装置の第２の誘導ヘッド９４であって、前記第２の誘導ヘッド９４は、ビーム７に追従することによって移動することができる、第２の誘導ヘッド９４の誘導効果により、熱的再熱サイクルＣ３が生じる。この熱的再熱サイクルＣ３は、再熱段階Ｃ３１、温度維持段階Ｃ３２及び冷却段階Ｃ３３を含み、これらの段階は、溶接部によって影響されるゾーンの材料の構造に対する軟化処理、例えばマルテンサイト組織の焼きもどし、を提供する効果を有する。

与えられた冶金学的構造を得るために、各々の誘導ヘッド９３，９４は別々に又は共同で使用することができる。

結論として、本発明による接合機械の１つ以上の締付部材に設けることができる、磁界とほとんど相互作用しない前記部分の電気的、磁気的、幾何学的及び物理的特性、及び誘導熱処理装置との前記部分の協働は、誘導熱処理装置を備えない機械におけるように前記締付部材をより近づける可能性を維持しながら、ひいては、溶接されるエッジの極めて正確な位置決め及び高品質の溶接を保証し続けながら、締付部材と誘導熱処理装置との機械的及び電磁的干渉の全ての問題を解決することを可能にする。

Claims (13)

1. 薄ストリップを溶接によって接合する機械の締付部材（２２，３２，３１，２１）であって、
   該締付部材（２２，３２，３１，２１）は、それぞれ、
   前記接合機械の熱処理装置によって生じる電磁誘導によって前記締付部材に生じうる渦電流の強さを減じることができる第１の部分（２２２，２１２，３１２，３２２）と、
   誘導加熱による影響を受けることができる前記第２の部分（２２１，２１１，３１１，３２１）と
   の少なくとも２つの部分を有し、
   前記第１の部分は、別の薄ストリップ（１２または１１）の端部に溶接されるようにするため、一の薄ストリップ（１１または１２）の端部に接触させて構成され、
   前記第１の部分は、１つの幾何学的形状と、１つの構成材料とをもち、前記幾何学的形状及び前記構成材料の各々は、前記熱処理装置からの電磁誘導によって前記締付部材の前記第２の部分に生じうる渦電流の強さを減じることができるように構成され、
   前記第１の部分は、前記締付部材の外側に突出しかつ薄ストリップの端部の方向に延びる突出部を画定し、前記少なくとも２つの部分の中で、前記熱処理装置に最も近くに位置することを特徴とする、薄ストリップを溶接によって接合するための機械の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
2. 前記構成材料は、絶縁材料である、請求項１記載の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
3. 前記構成材料は、５未満の比透磁率を特徴とする、請求項１又は２記載の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
4. 前記構成材料は、１０^９Ω・ｃｍより高い抵抗率を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
5. 前記構成材料は、１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1を超える熱伝導率及び２〜１０・１０^-6・Ｋ^-1の熱膨張率を特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
6. 前記第１の部分（２２２，２１２，３１２，３２２）の前記幾何学的形状は、電磁誘導による前記熱処理装置の幾何学的形状に対して相補的な幾何学的形状であり、前記幾何学的形状は、前記締付部材（２２，３２，３１，２１）において電磁誘導により前記熱処理装置によって誘導されることができる磁気誘導流を減じ、かつ前記薄ストリップ（１１，１２）の前記端部に対する前記締付部材（２２，３２，３１，２１）のあらゆる移動を生じることなく、前記一の薄ストリップ（１１または１２）の端部を前記別の薄ストリップ（１２または１１）の端部に溶接する前又は後に電磁誘導による熱処理を提供するように形成される、請求項１から５までのいずれか１項記載の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
7. 前記突出部は、第１の長さに従って、締付部材（２２，３２，３１，２１）の幅全体にわたっており、前記突出部の前記第１の長さに対して垂直な幅及び長さは、誘導ヘッドの少なくとも１つの寸法に関して規定することができる、請求項１から６までのいずれか１項記載の締付部材（２２，３２，３１，２１）。
8. 薄ストリップ（１１，１２）の２つの相前後する端部を接合した溶接部を、電磁誘導により、前記溶接部の形成の前又は後に熱処理し、前記薄ストリップを接合する機械に適応可能な前記熱処理装置であって、
   前記熱処理装置は、
   前記薄ストリップ（１１，１２）の前記相前後する端部を溶接するように構成された溶接装置と、
   前記薄ストリップ（１１，１２）の前記端部を固定するように構成され、請求項１に記載の締付部材からなる少なくとも２つの締付部材を含む２対の締付部材（２２，３２，３１，２１）と、
   前記少なくとも２つの締付部材の各々の前記第１の部分の幾何学的形状に対して相補的である誘導ヘッド（９１）と
   を有することを特徴とする、熱処理装置（９）。
9. 前記誘導ヘッド（９１）を移動させ、前記誘導ヘッド（９１）の移動を前記溶接装置の移動と相互に関連づけるように構成される装置をさらに有する、請求項８記載の熱処理装置（９）。
10. ストリップ処理設備の薄ストリップ（１１，１２）の相前後する端部を接合するための接合機械であって、
    該接合機械は、
    第１の薄ストリップ（１１）の端部を、別の薄ストリップである第２の薄ストリップ（１２）の端部に溶接するように構成された装置と、
    請求項１に記載の締付部材を対称に配置してなる２対の締付部材であって、前記第１の薄ストリップ（１１）と前記第２の薄ストリップ（１２）の端部を互いに溶接するために互いに面する前記第１および第２の薄ストリップ（１１，１２）の端部を保持及び位置決めするため、前記第１の薄ストリップ（１１）の端部を把持するように構成される、第１の上側締付部材（２１）及び第１の下側締付部材（３１）を含む第１の対の締付部材（２１，３１）、ならびに前記第２の薄ストリップ（１２）の端部を把持するように構成される、第２の上側締付部材（２２）及び第２の下側締付部材（３２）を含む第２の対の締付部材（２２，３２）の前記２対の締付部材（２２，３２，３１，２１）と、
    を備えることを特徴とする、接合機械。
11. 少なくとも部分的に、請求項１記載の前記締付部材の前記構成材料から形成された支持体をさらに備え、該支持体を、溶接中に、溶接される前記ストリップ（１１，１２）の前記第１及び第２の薄ストリップ（１１，１２）の端部の下方に位置決めすることができ、前記支持体は、前記第１及び第２の薄ストリップ（１１，１２）の端部の締付を提供するために、請求項１記載の前記締付部材（２１，２２）と協働するように構成される、請求項１０記載の接合機械。
12. 請求項８記載の前記熱処理装置を備える、請求項１０または１１に記載の接合機械。
13. 前記熱処理装置は、前記溶接装置に接続されるように構成される、請求項１２記載の接合機械。

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