JPH01266969A - 薄板コイルのマッシュシーム溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄板コイルのマンシュシーム溶接方法に係り、
詳しくは、製鉄ラインにおいて、熱延コイルや冷延コイ
ル等の薄板コイルを連続焼鈍ライン、めっきライン等に
通板するためのコイル継ぎにおける薄板コイルのマツシ
ュシーム溶接方法に係る。

従　　来　　の　　技　　術 製鉄ラインにおいて薄板コイル（熱延コイル、冷延コイ
ル）を連続処理によって焼鈍やメツキ等が行なわれてい
るが、コイルは一定の長さであるためこれを接合し連続
化をはかっている。

その接合法としては、マツシュシーム溶接法、フラッシ
ュバット溶接法、レーザー溶接法等が適用されている。

これらのうちマツシュシーム溶接法は、２〜３ｍｍ程度
に重ね合せた薄板コイルを一対の銅円板電極若しくは調
定盤と銅円板電極により、板幅方向に銅円板電極を回転
走行させ通電および圧下をかけ重ね部に連続的にナゲツ
ト（＞′８融部）を形成し、重ね部の厚みをコイル板厚
１に比してＴ〜１．５Ｔ程度に圧下（マツシュ）する溶
接法である。その溶接速度として２〜２０ｍｐｍと非常
に高速であり、ごく短時間での接合が可能であり、連続
化ラインの溶接法として幅広く用いられている。

しかしながら、このマツシュシーム溶接は、鋼板の強度
が高いことに起因する溶接不良が発生し易く、連続ライ
ンを通板中に溶接での破断を起し、生産性を阻害する要
因となっている。

この溶接不良は、以下のような原因によるものと考えら
れる。マンシュシーム溶接は第１図に示すように、鋼板
３．４の重ね部７を上側銅電極１と下側銅電極２で圧下
し通電さぜることによりナゲッｌ−を形成さぜるもので
あるが、鋼板３．４の重ね部７が加圧により面接触状態
で十分に密着されていることが不可欠な条件である。例
えば、鋼板の強度が高く、また、板厚が１，０ｍｍ以上
と厚く、加圧により十分に変形できない場合は、鋼板３
．４の重ね部７が第２図に示ず如く、鋼板３．４が部分
的にしが接触していないことになる。このような状態で
溶接を行なうと、部分的に接触している所において通電
されるため溶融メタルの飛び出し所謂散り現象を起し著
しい場合、大きな空孔となって健全な溶接継手が得られ
ない。第２図のような状態は、鋼板の板厚、強度と溶接
機の加圧能力との兼合いで生じるものである。ところで
、高張力薄鋼板やステンレス薄鋼板や冷間圧延後の未焼
鈍板では、８０〜１３０ｋｌＪｆ、’ｍｍ２　と非常に
高強度であり溶接時の加圧で面接触状態にならない場合
が考えられる。

このような問題を解決する方法としては、まず、第３図
（ａ）および（ｌＩ）に示す如、＜、重ね合せる板厚分
を予めキャンセルできるように、第３図（ａ）の如く先
行鋼板３と後行鋼板４のレベル差８をつけておくが、第
３図（１））の如く下側銅電極２のレベルの高さ９を下
げることにより鋼板の反力を低減する方法が考えられる
。しかし、連続ラインにおいては、一定の板厚のものの
みが処理されることはなく、種々の板厚のものが通板さ
れ異厚のものを接合する場合が生じる。つまり、第３図
のような操作は、板厚が変る度に調整を行なう必要があ
り、自動化をはがるなどの設備負担増となるため好まし
いものではない。

また、溶接時の鋼板の重ね代１０を増し、鋼板の変形を
容易にさせる方法が考えられるが、この方法では、板接
触面積の増大を招き、単位面積あたりのｔＪＤ圧力、溶
接電流密度が低下するので良好な溶接継手は得られない
。

また、溶接機の７１０圧力を増大させる方法も考えられ
るが、重ね部の鋼板の反力に打ち勝つだけの加圧力を与
えようとすると溶接機自体の剛性を高める必要があり、
溶接機の構造をより頑強な・ものにする必要があり、溶
接機のコス１へアップの点からも好ましくない。

以上要するに、上記の如く、従来例では引張り強さの強
い鋼板に対して経済的で効率のよい優れたマツシュシー
ム溶接法は全く提案されていない。

発明が解決しようとする課題 本発明はこれらの問題を解決することを目的とし、具体
的には、従来例のマツシュシーム溶接法では、薄板コイ
ルの強度の高いものでは、マツシュシーム溶接法により
溶接しようとしても重ね部を面接触状態で十分に密着す
ることかむづがしいこと、更に、このような鋼板を通電
加熱により、十分に溶接される薄板コイルのマツシュシ
ーム溶接法が未だ研究、開発されていないこと等の問題
を解決することを目的とする引張り強さが８０ｋｇｆ／
ｍｍ２以上、板厚が１，０ｍｍ以上の薄板コイルを良好
なマンシュシーム継手とするマツシュシーム溶接方法を
提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 すなわち、本発明は、引張強さ８０ｋｇｆ／ｍｍ２以上
のＨＭ板をマツシュシーム溶接する際に、予め、シーム
溶接部位に通電加熱して軟化させたのち、ナゲツト形成
最小電流値■。に対してＩ。

〜１．６ＩＯの電流値でシーム溶接することを特徴とす
る。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用について
更に具体的に説明すると、次の通りである。

まず、本発明者等は、薄板コイルのマツシュシーム溶接
法において、鋼板の重ね部の接合が均一に行なわれない
ことについて検問したところ、高張力薄鋼板、ステンレ
ス薄鋼板、冷間圧延後の未焼鈍板では８０ｋｇｆ／ｍｍ
２以上の非常に高強度であり、また、板厚が１，０ｍｍ
以上と厚い場合等溶接時の加圧で面接触状態にならない
場合があるためであり、これに適する溶接条件を求めた
ところ、次の条件を満足することが必要であることがわ
かった。

（１）シーム溶接部位の重ね部が加圧により面接触状態
で十分に密着されること、 （２）シーム溶接部位に通電加熱して薄板コイルを軟化
させること、 （３）　’ＰＩ接電流値がある値以上に高いこと、であ
った。

更に進んで、このような条件を満足するシーム溶接条件
を研究し、この研究にもとずいて本発明は成立したもの
である。

更に、第１図によって本発明について詳しく説明すると
、次の通りである。

なお、第１図は本発明法を製鉄ラインにおいて実施する
際に用いる薄板コイルのマツシュシーム溶接装置の一例
の説明図であり、第２図は従来例のマツシュシーム溶接
法における重ね部の状態を示す説明図であり、第３図（
ａ）および（ｂ）はそれぞれ他の従来例の重ね部の状態
を示す説明図である。

符号１は上側銅電極、２は下側銅電極、３は先行鋼板、
４は後行鋼板、５はクランプ、６はクランプ、７は重ね
部、８はレベル差、９は高さ、１０は重ね代を表わす。

まず、第１図に示すようにクランプ５に挾持された先行
鋼板３の一端とクランプ６に挾持された後行鋼板４の一
端とを上側銅電極１と下側銅電極２どの間の重ね部７に
おいて、所定の重ね代１０となるように重ね、第２図に
示すように部分接触している部分に溶融が生じない程度
に通電加圧して、薄板コイルを軟化させ面接触状態とな
るように予備溶接処理をする。

この予備溶接処理後に、本溶接としてナゲツト形成に十
分な電流により通電加圧することにより、良好な継手が
得られる。

すなわち、予備溶接において鋼板３．４はナゲッ１−を
形成しうる溶接条件の最小下限値ＩＯに対して０．２Ｉ
。〜０．８１ｏの範囲の溶接電流において通電加圧する
と、重ね部７においては第２図のような部分接触してい
る部分のみが通電により加熱され加圧により十分に変形
が可能となるが、鋼板同士は接合は行なわれない。この
ことが本発明法においては重要な点であり、鋼板同士が
一部接合されるような高い電流では、本溶接によりナゲ
ツト形成に十分な溶接電流を与えても、既に接合されて
いる部分からの分流により電流密度が下がり良好な継手
は得られない。

このような状態は、後記の実施例において示すように溶
接電流が０．８ＩＯをこえる範囲起るため、予備溶接に
お（プる溶接電流は０．８１０以下であることが必要で
ある。また、予備溶接において溶接電流が低ずぎる場合
には、十分な加熱による軟化がなしえないため、予備溶
接における溶接電流は０．２Ｉ゜以上であることが必要
である。

つまり、予備溶接においては、部分接触部にお（プる通
電加熱と加圧により鋼板を軟化させ変形させることが重
要な点であり、これにより本溶接における通電加圧にお
いて従来強度の鋼板と同様に、十分な面接触状態での溶
接が可能となり、良好な継手が得られるのである。本溶
接での溶接電流範囲は、面接触状態が実現されているの
で、１０以上の値であればナゲツトが形成されるが、高
い電流を通電してもその効果は少なく、逆に、敗り発生
限界を越え、溶融メタルの飛出しや過大電流による鋼板
の溶融や銅電極への溶着が起こるため、溶接電流値は１
．６ＩＯ以下に限定される。

なお、本発明法は板厚１．０〜１．６ｍｍ程度の厚さあ
るいは引張り強さ８０〜１３０ｋｇｆ／…ｍ２程度の強
度のものに適用されるが、板厚が１，０ｍｍ未満あるい
は強度が８０ｋｌＪｆ／ｍｍ２未満のものでも適用は可
能である。

以上述べた如く、本発明法によると、高強度の薄板コイ
ルのマツシュシーム溶接において、通常強度の鋼板と同
様の良好な継手が得られる。

実　　施　　例 以下、実施例および比較例をあけて本発明を説明する。

実施例１〜６．比較例１〜１４゜ 第１表に示す冷間圧延後の未焼鈍板をマツシュシーム溶
接を行なった。実施例において継手の健全性を評価する
方法として接合部の板幅方向において、溶接開始側端部
近傍（以後０１部とよ・５：）、板幅中央部ＣＣＥ部）
、溶接終了側端部近傍（ＯＲ部）の３位置で、継手引張
試験片（Ｗ４０ｘＬ１２５ｍｍ）、反復曲げ試験片（Ｗ
２ＯＸ　Ｌ１４０ｍｍ　）、断面ミクロ試験片を採取し
評価を行なった。なお、評価の判定は、継手引張試験に
おいてはその破断荷重において評価し母材の破断荷重の
９０％以上のものを良好と判定した。また、反復曲げ試
験においては、連続ラインにおいては、継手は、ルーバ
ーのロールや焼鈍炉内やメツキ槽内でのロールにＪ：り
繰り返しの曲げ変形を受けることを考慮し、ＪＩＳ　Ｚ
　３１２６を準用し、３０　Ｒの治具を用いて反復曲げ
を行ない、破断までの曲げ回数が１０回以上のものを良
好と判定した。

なお、溶接実験を行なうに先立ち溶接実験に用いた鋼板
の面接触状態でのナゲツト形成最小電流値ＩＯは種々溶
接条件を変化させ求め、それを第１表に示ず。また、溶
接機としては３相整流式の直流溶接機を用いた。

次いで、これらの鋼板はいずれも幅１６００ｍｍのもの
を用い、第２表に示す条件で溶接を行ない、その結果を
第３表に示す。

なお、第３表中の継手引張試験の破断荷重および反復曲
げ試験の破断までの回数は針部、ＣＦ部、ＤＲ部の試験
結果の平均値である。

実験例１．１３は予備溶接時の電流値が本発明下限以下
のものであり、面接触状態とはならないため、本溶接で
メタルの飛出し等がみられ、引張および曲げ試験とも不
良であった。実験例４．１６は予備溶接時の電流値が本
発明の上限以上のもので、一部接合状態となっているた
め、本溶接においても未接合部分が残った状態であり、
引張強度と曲げが不良となっている。実験例７は本溶接
時の電流値が本発明下限以下のものであり、ナゲツト形
成がなく、圧着状態で未接合部が児られるため、引張お
よび曲げとも不良であった。実験例１０は本溶接での電
流値が本発明上限以上のもので、入熱過大で母材表面ま
で溶融し銅電極に溶着を起こした。実験例５．６．１１
．１２．１７．１８は板厚が本発明下限以下のものであ
る。本発明法によっても良好な継手が得られているが、
本溶接のみでも良好な継手は得られる。実験例１９．２
０は引張強さの下限以下のものであり、本発明法おＪ：
び本溶接のみいずれの場合も良好な継手が得られている
。実験例２．３．８．９．１４．１５は本発明をずべて
満足するもので、いずれの場合も良好な継手が得られて
いる。

なお、本発明に実施例として具体的には示さなかったが
、熱延コイルおよびメツキコイルにおいても本発明にＪ
：り良好な継手が得られることを確認している。また、
溶接電源においても、単相整流式直流溶接機および交流
溶接機においても本発明と同様な効果が得られることを
確認している。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明した通り、本発明は、引張強さ８０ｋｌ
Ｊｆ／ｌ１ｌｎ１２以上の薄鋼板をマツシュシーム溶接
する際に、予め、シーム溶接部位に通電加熱して軟化さ
せたのち、ナゲツト形成最小電流値Ｉｏに対して■。〜
１，６　Ｉｏの電流値でシーム溶接することを特徴とす
る。

従って、本発明法によれば、高強度鋼板であっても、普
通鋼板と同様に均一な溶接が特別な設備を設（プること
なく行なうことができ、経済的でしがも効率よくかつ優
れた溶接が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を製鉄ラインにおいて実施する際に用い
る薄板コイルのマツシュシーム溶接装置の一例の説明図
、第２図は従来例のマツシュシーム溶接法における重ね
部の状態を示す説明図、第３図（ａ）および（ｂ）はそ
れぞれ他の従来例の重ね部の状態を示す説明図である。 符号１・・・・・・上側銅電極　　２・・・・・・下側
銅電極３・・・・・・先行鋼板　　　４・・・・・・後
行鋼板５．６・・・・・・クランプ　　７・・・・・・
重ね部８・・・・・・レベル差　　　９・・・・・・高
さ１０・・・・・・重ね代

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）引張強さ８０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の薄鋼板をマツ
   シユシーム溶接する際に、予め、シーム溶接部位に通電
   加熱して軟化させたのち、ナゲット形成最小電流値Ｉ＿
   ０に対してＩ＿０〜１．６Ｉ＿０の電流値でシーム溶接
   することを特徴とする薄板コイルのマツシユシーム溶接
   方法。 ２）予めシーム溶接部位に通電する電流値が、ナゲット
   形成最小電流値Ｉ＿０に対して０．２Ｉ＿０〜０．８Ｉ
   ＿０である請求項１記載のマッシユシーム溶接方法。