JP7006632B2 - 鋼帯の接合方法および鋼帯の接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯の接合方法に関し、特に、接合部における破断発生リスクを適切に評価することができ、破断の発生をより確実に防止できる鋼帯の接合方法に関する。また、本発明は、鋼帯の接合装置に関する。

製鉄所等の鋼板製造ラインにおいては、生産性向上のために圧延などの処理を連続的に行うことが一般的である。その際、複数の鋼帯を連続的に処理するために、先行する鋼帯の後端と後続する鋼帯の先端とを溶接により接合することが行われている。

連続圧延ラインなどで用いられる、鋼帯を接合する溶接方法としては、フラッシュバット溶接（Flash butt welding）やレーザー溶接（Laser Beam welding）などが挙げられる。中でも、レーザー溶接は、エネルギー密度が高く入熱量が少ないため、フラッシュバット溶接に比べて優れた品質特性が得られる。そのため、近年、鋼帯の接合にはレーザー溶接が広く用いられている。

しかし、レーザー溶接では、レーザー照射された部位が局所的に加熱され、その後、急速に冷却されるため、溶接金属部が低温変態組織（マルテンサイトおよびベイナイトの一方または両方を含む組織）となる問題があった。低温変態組織が生成すると、溶接部の硬度が上昇するとともに靭性が低下してしまう。

図１は、第１の鋼帯と第２の鋼帯とをレーザー溶接した際の、ビッカース硬さ分布を示す模式図である。ここで、図１の横軸は、鋼帯の長手方向における位置を表している。また、図１に示したＨＡＺとは、溶接の熱影響を受けた部分（Heat Affected Zone）を示している。なお、連続製造ラインにおいては、異なる鋼種からなる鋼帯を接合して連続処理することが一般的に行われている。そのため、図１においても、第１の鋼帯と第２の鋼帯とは異なる母材硬度を有するものとした。

図１に模式的に示したように、低温変態組織が生成すると溶接金属部の硬度が上昇し、その結果、溶接部とその周囲との硬度差が増大する。そして、硬度差が増大すると、その後の処理において溶接部に破断が生じやすくなる。連続圧延ラインなどの途中で破断が生じると生産効率が著しく低下してしまうため、溶接部とその周囲との硬度差を低減し、破断を防止する方法が検討されてきた。

例えば、特許文献１では、レーザー溶接後、溶接部を８００～１１００℃に加熱して熱処理する技術が提案されている。

特開２００７－１７５７７４号公報

特許文献１で提案されているような溶接部を熱処理する技術によれば、溶接部に生成したマルテンサイトを焼戻しマルテンサイトに変化させ、それによって、溶接部の硬度を低下させることができる。

図２は、上記熱処理を行った後のビッカース硬さ分布を示す模式図である。図２に示したように、熱処理を行うことによって溶接金属部の硬度を低下させれば、溶接金属部とその周囲との硬度差を低減できるため、破断の発生を抑制できると考えられる。

しかし、本発明者らの検討によると、特許文献１で提案されているような熱処理を行った場合でも、接合部において破断が発生する場合があることが分かった。上述したように、ラインの途中で破断が生じると生産効率が著しく低下してしまうため、鋼帯の接合時に、接合部における破断発生リスクを適切に評価することができ、製造ラインにおける破断の発生をより確実に防止できる手法が求められる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、接合部における破断発生リスクを適切に評価することができ、破断の発生をより確実に防止できる鋼帯の接合方法を提供することを目的とする。また、本発明は、接合部における破断発生リスクを適切に評価することができ、破断の発生をより確実に防止できる鋼帯の接合装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために検討を行った結果、以下の知見を得た。

（１）従来の技術においては、溶接部の硬度を低下させることにのみ注意が払われていた。そのため、熱処理を行う際には、溶接部の温度が所望の範囲内となるように加熱条件が決定されていた。

（２）また、熱処理の際の加熱には誘導加熱が一般的に用いられている。これは、誘導加熱によれば、溶接部を局所的に加熱できるためエネルギー効率に優れることに加え、短時間で急速に昇温することができるためである。しかし、誘導加熱を用いた場合であっても、完全に溶接部のみを選択的に加熱することは不可能であり、溶接部に隣接する鋼帯の母材部分（母板部）も熱影響を受けて硬度が変化する。

（３）加えて、鋼帯の連続処理においては、成分組成や組織の異なる鋼帯を接合することが一般的であり、成分組成や組織が異なれば、温度による鋼帯の硬度変化も異なる。そのため、仮に熱処理時の熱影響部における温度（加熱温度）が同じであったとしても、接合される２つの鋼帯の熱処理後の硬度は異なってくる。

（４）熱処理によって溶接部の硬度を低下させたとしても、接合された２枚の鋼帯の、溶接部に隣接する母材部分における硬度差が大きいと、破断が発生しやすい。したがって、接合部の破断の起こりやすさを正確に評価するためには、溶接部の加熱温度のみではなく、熱処理による熱影響を受けた母材部分の硬度差を考慮する必要がある。

（５）さらに、誘導加熱による温度上昇量は鋼帯の抵抗値に依存する。鋼帯の成分組成や組織が異なれば抵抗値も異なるため、一定の出力（電流）で誘導加熱を行ったとしても、接合される２つの鋼帯の実際の温度は異なることになる。

（６）接合する鋼帯それぞれにおける加熱温度と硬度の関係を予め求めておけば、熱処理時に鋼帯の熱影響部において測定した温度から熱影響部の硬度を見積もることができる。

ここで、上記知見を得るに到った実験結果の一例について説明する。

図３は、２つの鋼帯をレーザー溶接により接合した後（熱処理は未実施）におけるビッカース硬さ分布の一例を示すグラフである。図３における横軸は、溶接された鋼帯の長手方向における位置を示しており、２つの鋼帯を突き合わせた位置、すなわち溶接金属部の中央をゼロとした。この例では、第１の鋼帯（図中、右側）として低炭素当量材を、第２の鋼帯（図中、左側）として高炭素当量材を、それぞれ用いた。図３から分かるように、レーザー溶接後は溶接部の硬度が母材に比べて高くなっており、破断が生じやすい。

一方、図４は、図３に示したレーザー溶接後の部材に対して、熱処理を施した後のビッカース硬さ分布を示すグラフである。前記熱処理においては、定格出力４０ｋＷの誘導加熱装置を用いて、周波数：３０ｋＨｚで加熱を行った。また、前記加熱は、レーザー溶接の加工ヘッドの移動に追随する形で、誘導加熱装置を鋼帯の幅方向に４ｍ／ｍｉｎの速度で移動させながら行った。

図４より分かるように、熱処理によって溶接金属部の硬度は低下しているが、同時に、第２の鋼帯の溶接部に近い領域（熱影響部）の硬度が、母材硬度に比べて大幅に高くなっていることが分かる。一方、第１の鋼帯の硬度は、熱影響部においてもあまり変化していない。このようなケースでは、熱処理を行ったことによって、第１の鋼帯の熱影響部の硬度と第２の鋼帯の熱影響部の硬度との差が増大し、その結果、熱処理を行ったにもかかわらず破断を防止することができない。なお、図３と図４とで、母材部分のビッカース硬さにも違いが見られるが、これは、鋼帯製造工程における加熱・冷却ムラに起因するばらつきであると考えられる。

なお、図３、４における曲線ａは、鋼帯の断面における、板厚中心位置におけるビッカース硬さを示している。曲線ｂは、鋼帯の断面における、鋼帯の表面（一方の面）から深さ２００μｍの位置におけるビッカース硬さを示している。曲線ｃは、鋼帯の断面における、鋼帯の裏面（他方の面）から深さ２００μｍの位置におけるビッカース硬さを示している。図３、４から分かるように、鋼帯の深さ方向の位置に限らず、ビッカース硬さは同様の傾向を示す。

本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は次のとおりである。

１．第１の鋼帯の一端と第２の鋼帯の一端とを接合する鋼帯の接合方法であって、
前記第１の鋼帯の一端と前記第２の鋼帯の一端とを突き合わせてレーザー溶接する溶接工程と、
前記レーザー溶接で形成された溶接部を誘導加熱する熱処理工程とを含み、
前記誘導加熱による加熱温度を、（１）前記第１の鋼帯の熱影響部、（２）前記第２の鋼帯の熱影響部、および（３）前記溶接部の、少なくとも３点において測定し、
予め求めた前記第１の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第１の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第１の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
予め求めた前記第２の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第２の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
前記溶接部の加熱温度と、前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差とが、それぞれ所定の条件を満たすか否かを判断する、鋼帯の接合方法。

２．上記１に記載の鋼帯の接合方法において、
前記判断の結果に基づいて、接合品質の合否を判定する、鋼帯の接合方法。

３．上記１に記載の鋼帯の接合方法において、
前記判断の結果に基づいて、前記熱処理工程における誘導加熱条件を制御する、鋼帯の接合方法。

４．上記１に記載の鋼帯の接合方法において、
前記加熱温度の測定を、前記鋼帯の幅全体にわたって行う、鋼帯の接合方法。

５．第１の鋼帯の一端と第２の鋼帯の一端とを接合する鋼帯の接合装置であって、
前記第１の鋼帯の一端と前記第２の鋼帯の一端とを突き合わせてレーザー溶接する溶接手段と、
前記レーザー溶接で形成された溶接部を誘導加熱する熱処理手段と、
前記誘導加熱による加熱温度を、（１）前記第１の鋼帯の熱影響部、（２）前記第２の鋼帯の熱影響部、および（３）前記溶接部の、少なくとも３点において測定する温度測定手段と、
予め求めた前記第１の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第１の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第１の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
予め求めた前記第２の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第２の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
前記溶接部の加熱温度と、前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差とが、それぞれ所定の条件を満たすか否かを判断する判断手段とを備える、鋼帯の接合装置。

６．上記５に記載の鋼帯の接合装置において、
前記判断手段が、前記判断の結果に基づいて接合品質の合否を判定する、鋼帯の接合装置。

７．上記５に記載の鋼帯の接合装置において、
前記判断手段が、前記判断の結果に基づいて前記熱処理手段における誘導加熱条件を制御する、鋼帯の接合装置。

８．上記５に記載の鋼帯の接合装置において、
前記温度測定手段が、鋼帯の幅全体にわたって加熱温度を測定する、鋼帯の接合装置。

本発明によれば、鋼帯の接合部における破断発生リスクを適切に評価することができ、破断の発生をより確実に防止できる。また、本発明は、接合品質の合否判定や、誘導加熱条件の制御に利用することができる。加えて、本発明によれば、従来接合品質の評価に用いられているエリクセン試験などを行うことなくインラインで接合品質を評価することができるため、生産性向上に極めて有効である。したがって、本発明は、連続圧延ラインを初めとする鋼帯の連続処理ラインに極めて好適に適用できる。

レーザー溶接後のビッカース硬さ分布を示す模式図である。 熱処理後のビッカース硬さ分布を示す模式図である。 レーザー溶接後のビッカース硬さ分布の一例を示すグラフである。 熱処理後のビッカース硬さ分布の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態における鋼帯の接合方法と、そのための装置の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における制御方法について示すフローチャートである。

次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施態様を示すものであり、本発明は以下の説明によって何ら限定されるものではない。

本発明の一実施形態における鋼帯の接合方法は、第１の鋼帯の一端と第２の鋼帯の一端とを接合する鋼帯の接合方法であって、溶接工程と、熱処理工程とを必須の工程として含む。

［鋼帯］
前記第１の鋼帯および第２の鋼帯（以下、両者をまとめて「鋼帯」と呼ぶ）としては、特に限定されることなく任意の鋼帯を用いることができる。前記第１の鋼帯の成分組成および組織は、前記第２の鋼帯と同じであってもよく、異なっていてもよい。同様に、前記第１の鋼帯の寸法（厚さ、幅など）は、前記第２の鋼帯と同じであってもよく、異なっていてもよい。

上述したように、鋼帯の材質はとくに限定されないが、レーザー溶接後に熱処理を行うことの効果を十分に得るというという観点からは、前記第１の鋼帯および第２の鋼帯の一方または両方が、低温変態組織の発生する鋼材からなる鋼帯であることが好ましい。低温変態組織の発生する鋼材からなる鋼帯を用いた場合、該鋼帯をレーザー溶接することにより形成される溶接部には低温変態組織（マルテンサイト、ベイナイトが含まれた組織）が生成する。

前記低温変態組織の発生する鋼材としては、とくに限定されないが、例えば、炭素鋼、ＤＰ鋼（Dual Phase鋼）、ＴＲＩＰ鋼（Transformation Induced Plasticity、変態誘起塑性鋼）、およびＣＰ鋼（Composite Phase鋼）からなる群より選択される１または２以上を用いることができる。前記炭素鋼としては、とくに限定されないが、例えば、Ｃ含有量が０．１質量％以上である炭素鋼を用いることができる。前記炭素鋼としては、高炭素鋼を用いることもできる。

また、本発明のたの実施形態においては、前記低温変態組織の発生する鋼材として、下記の（ａ）式で定義される炭素当量Ｃｅｑが０．２以上である鋼材を用いることが好ましい。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／５０＋Ｍｎ／２５＋Ｃｒ／５０＋Ｐ／２…（ａ）
ここで、上記（ａ）式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）であり、当該元素が含まれない場合にはゼロとする。

本発明においては、前記第１の鋼帯の一端と第２の鋼帯の一端とが接合される。接合される部位はとくに限定されず、鋼帯の任意の端部とすることができる。例えば、連続圧延ラインなど、鋼帯の連続処理ラインにおいて接合を行う場合には、当該ラインの下流側に位置する鋼帯（先行板）の後端（下流側端部）と、当該ラインの上流側に位置する鋼帯（後行板）の先端とを接合すればよい。

［溶接工程］
まず、溶接工程において、前記第１の鋼帯の一端と前記第２の鋼帯の一端とを突き合わせてレーザー溶接する。前記レーザー溶接に用いるレーザー溶接手段としては、特に限定されることなく、任意のレーザー溶接機を用いることができる。

図５は、本発明の一実施形態における鋼帯の接合方法と、そのための装置の一例を示す斜視図である。この例においては、先行板である第１の鋼帯Ｓ１の、進行方向（矢印Ａ）における後端と、後行板である第２の鋼帯Ｓ２の先端とが接合される。接合される端面は、鋼帯の進行方向（長手方向）に対し、略垂直である。

図５に示したように、第１の鋼帯Ｓ１の後端と第２の鋼帯Ｓ２の先端を付き合わせた状態で、レーザー溶接後の溶接ヘッド１０を鋼帯の幅方向（矢印Ｂ）に走査しながらレーザーを照射して、突き合わせ部を溶接する。その結果、レーザーが照射された部位に溶接部が形成される。

なお、レーザー溶接においては、溶接品質をさらに向上させるためにフィラーワイヤを用いることが好ましい。フィラーワイヤを用いて溶接部を希釈することにより、レーザー溶接に起因する硬度上昇を抑制することができる。したがって、接合装置は、レーザー溶接する部位にフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給手段を備えることが好ましい。

レーザー溶接によって加熱された部位の温度は、その部位へのレーザー照射が終了すると、周囲の雰囲気（空気）による冷却や、鋼帯母材部への熱伝導などにより急激に低下する。その際、レーザー溶接部に気体を吹き付けるなどの方法により強制的に冷却することもできる。

この急激な温度低下により溶接部にマルテンサイト、ベイナイトまたはそれらの混合組織を含む低温変態組織が形成され、溶接部の硬度が上昇する。言い換えると、レーザー溶接による加熱とその後の急冷により、溶接部が焼き入れられ、硬度が上昇する。

［熱処理工程］
次の熱処理工程においては、前記レーザー溶接で形成された溶接部を誘導加熱する。前記熱処理を行うことにより、レーザー溶接によって硬度が上昇した溶接部を焼き戻して、硬度を低下させることができる。前記熱処理後の溶接部組織は、例えば、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、およびそれらの混合組織を含む。

前記誘導加熱後は、とくに限定されないが、誘導加熱された部分を放冷すればよい。

前記熱処理工程を実施するための熱処理手段としては、特に限定されることなく、誘導加熱装置を備えた任意の装置を用いることができる。

例えば、図５に示したように、レーザー溶接を行っている面（表面）とは反対の面（裏面）側に、誘導加熱装置２０を配置し、レーザー溶接された部位を誘導加熱することができる。図５に示した例では、溶接ヘッド１０を鋼帯の幅方向（矢印Ｂ）に走査しながらレーザー溶接を行うとともに、溶接ヘッド１０に追従する形で、同じ速度で誘導加熱装置２０を鋼帯の幅方向（矢印Ｂ）に走査する。誘導加熱によれば急速加熱が可能であるため、この例のように誘導加熱装置を走査させながらでも熱処理に必要な加熱温度を達成することができる。

上記のように誘導加熱装置２０を溶接ヘッド１０と同様に走査する場合には、誘導加熱装置２０と溶接ヘッド１０が一体的に移動可能となるように構成することが好ましい。また、誘導加熱装置２０は溶接ヘッド１０と同じ側に設けることもできるが、両者の干渉を防ぐという観点からは、図５に示したように反対側に設けることが好ましい。

［加熱温度の測定］
本発明においては、上記誘導加熱による加熱温度を、（１）前記第１の鋼帯の熱影響部、（２）前記第２の鋼帯の熱影響部、および（３）前記溶接部の、少なくとも３点において測定する。

まず、熱処理による溶接部の硬度低下を達成するためには、誘導加熱による溶接部の加熱温度を適切な範囲内とする必要がある。したがって、溶接部における加熱温度を測定する。

さらに、先に述べたように、誘導加熱を用いた場合であっても、完全に溶接部のみを選択的に加熱することは不可能であり、溶接部に隣接する鋼帯の母材部分（母板部）も熱影響を受けて硬度が変化する。加えて、鋼帯の成分組成によって抵抗値が異なるため、誘導加熱による温度上昇も異なる。そのため、本発明では、前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部とにおける加熱温度を実際に測定する。

前記加熱温度の測定に用いる温度測定手段としては、特に限定されることなく任意の温度測定装置を用いることができる。例えば、放射温度計など、非接触式の温度測定装置を用いることが好ましい。前記温度測定装置は、少なくとも上記３点における温度を測定できるものであればよい。例えば、ファイバ式放射温度計などの温度測定装置を測定する点ごとに設置してもよく、また、サーモグラフィカメラやアレイ型放射温度計のように、二次元的に温度分布を測定することのできる装置を用いてもよい。

前記熱影響部における温度の測定においては、例えば、熱影響部全体の温度を測定し、その中での最高温度を熱影響部の温度として用いることもできる。また、溶接金属部の端部から、鋼帯長手方向に所定の距離離れた位置における温度を熱影響部の温度として用いることもできる。前記所定の距離は、例えば、１ｍｍなどとすればよい。

例えば、図５に示したように、誘導加熱装置２０とは反対の面（表面）側に、温度測定装置３０を配置し、誘導加熱された後の加熱温度を測定することができる。図５に示した例では、誘導加熱装置２０に追従する形で、同じ速度で温度測定装置３０を鋼帯の幅方向（矢印Ｂ）に走査している。温度測定装置３０は、誘導加熱直後の温度を測定できるように誘導加熱装置２０のすぐ後に設けることが好ましい。

なお、誘導加熱装置２０と同じ側で温度を測定してもよいが、誘導加熱によって鋼帯を加熱する場合、加熱温度とそれによって決まる硬度は鋼帯の厚さ方向において概ね等しいため、図５に示したように誘導加熱装置２０と反対側で温度を測定しても本発明を実施する上で支障ないことを確認した。

［判断］
次いで、本発明では、前記溶接部の加熱温度と、前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差とが、それぞれ所定の条件を満たすか否かを判断する。

［溶接部の加熱温度］
溶接部の加熱温度は、熱処理による焼戻し効果を得ることができる温度範囲内であることが求められる。そのため、まず、溶接部の加熱温度が、予め定めた条件を満たすか否かを判断する。これにより、熱処理による溶接部硬度の低下が適切に行われているかどうかを判断することができる。

理論的には、前記加熱温度がＭｓ点以上、Ａｃ１点以下であることが望ましいが、これらの冶金的特性を決定する溶接部の成分組成は、接合される２つの鋼帯の成分組成や、レーザー溶接時に使用するフィラーワイヤの組成や希釈量などによって変動する。そのため、上記判断においては、具体的な目標温度範囲を定め、測定された加熱温度が、該目標温度範囲内であるか否かを判断することが好ましい。前記温度範囲は、特に限定されないが、例えば、５００℃以上、６５０℃以下とすることができる。

［硬度差］
さらに本発明では、前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差とが、それぞれ所定の条件を満たすか否かを判断する。ここで、前記硬度差は以下の方法で求める。

まず、予め求めた前記第１の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第１の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第１の鋼帯の熱影響部の硬度を求める。同様に、予め求めた前記第２の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第２の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度を求める。次いで、得られた前記熱影響部の硬度の差を算出する。

このように、第１の鋼帯および第２の鋼帯のそれぞれについて、加熱温度と硬度との関係を予め求めておくことにより、実測した加熱温度から熱影響部の硬度を推定することが可能となる。

前記加熱温度と硬度との関係は、特に限定されることなく、任意の方法で求めておくことができる。例えば、処理対象である鋼帯に対して、実際に様々な加熱温度まで加熱する熱処理を施して、加熱温度と、該加熱温度で熱処理を行った場合の熱処理後の硬度を求めておけばよい。

前記加熱温度と硬度との関係は、複数の加熱温度（例えば、一定の温度間隔）における離散的なデータであってもよく、また、そのような測定データから求めた近似式であってもよい。

このようにして得られた高度さが、所定の条件を満たすか否かを判断する。ここで、硬度差の判断条件は特に限定されず、要求される水準に応じて決定すればよい。前記硬度差は小さければ小さいほど破断発生リスクが低下するため望ましい。そのため、例えば、前記硬度差が、予め定めた基準値以下であるか否かを判断することが好ましい。前記基準値は特に限定されず、要求水準に応じて決定すればよいが、例えば、ビッカース硬さで８０Ｈｖとすることができる。

［接合品質の合否判定］
本発明の一実施形態においては、上記判断の結果に基づいて、接合品質の合否を判定することができる。すなわち、溶接部の加熱温度と、第１の鋼帯の熱影響部と第２の鋼帯の熱影響部の硬度差の両者が、それぞれ所定の条件を満たす場合には合格とし、前記加熱温度および硬度差の少なくとも一方が前記条件を満たさない場合には不合格とする。

上記合否判定を行った場合には、その結果に基づいて、接合された鋼帯の取り扱いを決定することができる。例えば、連続圧延ラインなどの連続処理ラインにおいて、合格の判定であった場合には、そのまま鋼帯をラインに流して処理を継続し、一方、不合格の判定であった場合には、処理を中止することができる。言い換えると、合否判定の結果に基づいて、通板の可否を決定することができる。なお、処理を中止した場合には、例えば、溶接部を含む接合部を切断除去し、再度、条件を変更して接合し直すことが好ましい。

［制御］
また、本発明の他の実施形態においては、上記判断の結果に基づいて、前記熱処理工程における誘導加熱条件を制御することができる。ここで、誘導加熱条件としては、例えば、誘導加熱装置の出力（電流）を制御することができる。これにより、誘導加熱条件をフィードバック制御し、破断の発生をさらに確実に防止することができる。

例えば、溶接部の加熱温度が基準値または基準範囲よりも低い場合には加熱温度を上げる制御を行うことができる。また、溶接部の加熱温度が基準値よりも高い場合には加熱温度を下げる制御を行うことができる。同様に、前記硬度差が基準値または基準範囲よりも大きい場合には、硬度差を低減するように加熱温度を調整することができる。

なお、前記制御は、１回の熱処理の間で行ってもよく、複数回の接合の間で行ってもよい。１回の熱処理の間で制御を行う場合には、誘導加熱を行いながら加熱温度を測定し、測定結果に基づいてその場で誘導加熱条件を制御する。例えば、図５に示したように、誘導加熱装置２０を鋼帯の幅方向に走査しながら熱処理を行い、その際の加熱温度を温度測定装置３０で測定し、鋼帯幅方向全体を熱処理する間にリアルタイムで誘導加熱条件を制御することができる。複数回の接合の間で制御を行う場合には、接合を行った際に加熱温度を測定しておき、次に接合を行う際に前記測定結果に基づいて誘導加熱条件を制御する。

図６は、本発明の一実施形態における制御方法について示すフローチャートである。この例では、まず、溶接部の加熱温度が予め定めた条件を満たすかどうかを判断する。その結果、溶接部の加熱温度が基準温度（または基準温度範囲）よりも高い場合には、誘導加熱の電流を下げ、溶接部の加熱温度が基準温度（または基準温度範囲）よりも低い場合には、誘導加熱の電流を上げる。

次いで、第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差が、予め定めた条件を満たすかどうかを判断する。その結果、前記硬度差が条件を満たさない場合（例えば、予め定めた基準範囲から外れる場合）には、誘導加熱の電流を下げる。これは、誘導加熱の熱影響により、それ以上硬度が高くなり、硬度差が増大することを防止するためである。

溶接部の加熱温度と、熱影響部の硬度差の両者が条件を満たす場合には、そのまま熱処理を継続することができる。このように制御を行うことにより、母材部分の硬度差が過度に大きくならない範囲で、溶接金属部を軟化させることができる。

Ｓ１ 第１の鋼帯
Ｓ２ 第２の鋼帯
１０ 溶接ヘッド
２０ 誘導加熱装置
３０ 温度測定装置

Claims (8)

1. 鋼帯の連続処理ラインにおいて第１の鋼帯の一端と第２の鋼帯の一端とを接合する鋼帯の接合方法であって、
   前記第１の鋼帯の一端と前記第２の鋼帯の一端とを突き合わせてレーザー溶接する溶接工程と、
   前記レーザー溶接で形成された溶接部を誘導加熱する熱処理工程とを含み、
   前記誘導加熱による加熱温度を、（１）前記第１の鋼帯の熱影響部、（２）前記第２の鋼帯の熱影響部、および（３）前記溶接部の、少なくとも３点において測定し、
   予め求めた前記第１の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第１の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第１の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
   予め求めた前記第２の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第２の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
   前記溶接部の加熱温度が５００℃以上、６５０℃以下であるか否か、および前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差が予め定めた基準値以下であるか否かを判断する、鋼帯の接合方法。
2. 請求項１に記載の鋼帯の接合方法において、
   前記判断の結果に基づいて、接合品質の合否を判定する、鋼帯の接合方法。
3. 請求項１に記載の鋼帯の接合方法において、
   前記判断の結果に基づいて、前記熱処理工程における誘導加熱条件を制御する、鋼帯の接合方法。
4. 請求項１に記載の鋼帯の接合方法において、
   前記加熱温度の測定を、前記鋼帯の幅全体にわたって行う、鋼帯の接合方法。
5. 鋼帯の連続処理ラインにおいて第１の鋼帯の一端と第２の鋼帯の一端とを接合する鋼帯の接合装置であって、
   前記第１の鋼帯の一端と前記第２の鋼帯の一端とを突き合わせてレーザー溶接する溶接手段と、
   前記レーザー溶接で形成された溶接部を誘導加熱する熱処理手段と、
   前記誘導加熱による加熱温度を、（１）前記第１の鋼帯の熱影響部、（２）前記第２の鋼帯の熱影響部、および（３）前記溶接部の、少なくとも３点において測定する温度測定手段と、
   予め求めた前記第１の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第１の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第１の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
   予め求めた前記第２の鋼帯における加熱温度と硬度との関係と、測定された前記第２の鋼帯の熱影響部における加熱温度とから、前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度を求め、
   前記溶接部の加熱温度が５００℃以上、６５０℃以下であるか否か、および前記第１の鋼帯の熱影響部と前記第２の鋼帯の熱影響部の硬度差が予め定めた基準値以下であるか否かを判断する判断手段とを備える、鋼帯の接合装置。
6. 請求項５に記載の鋼帯の接合装置において、
   前記判断手段が、前記判断の結果に基づいて接合品質の合否を判定する、鋼帯の接合装置。
7. 請求項５に記載の鋼帯の接合装置において、
   前記判断手段が、前記判断の結果に基づいて前記熱処理手段における誘導加熱条件を制御する、鋼帯の接合装置。
8. 請求項５に記載の鋼帯の接合装置において、
   前記温度測定手段が、鋼帯の幅全体にわたって加熱温度を測定する、鋼帯の接合装置。

Images