JPH04361882A - 複合金属板製造装置における加熱温度の制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の金属板を通電加熱
により連続的に加熱し、連続的に加圧接合する複合金属
板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは先に複数の金属板を不活性
雰囲気中で連続的に通電加熱し、圧着ロールで圧着する
ことにより複合金属板すなわちクラッド材を製造する方
法を開発した（特開平２−３０７６８７号公報）。

【０００３】これは図２に示すように素材の金属板１、
２それぞれに通電ロール１１、１２を設け、通電ロール
間に電流を流しつつ素材の金属板が重なるように圧着ロ
ール４間に送り込むことにより複合金属板５を製造する
ものである。電源２１は低周波の交流電源、直流電源等
いずれも使用できる。電流は一方の通電ロール１１から
一方の素材の金属板１を通り、圧着ロール４の部分を経
て他方の素材の金属板２を通り他方の通電ロール１２に
至る。すなわち各素材の金属板１、２における電流値は
同一である。

【０００４】この方法は電源としては商用周波数のもの
で済むので高周波加熱などに比べて電気設備の費用が著
しく安いこと、また圧着装置には通電機構を有しないの
でこの部分の設計が容易である等の特徴を有している。 また、適用できる材料の種類が多く、製品の特性も優れ
ておりクラッド材の製造方法として優れた方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
通電加熱による複合金属板の製造方法は素材の各金属板
が電気的には直列に接続されて通電されることになり、
別個独立に加熱温度を調節することが困難である。クラ
ッド材は本来的に異種の材料を接合するものであり、素
材の各金属板の抵抗率は異なる。また各素材の板厚の相
違によっても電気抵抗が変化する。これにより電気抵抗
の高い方の素材金属板の方がより強く加熱されることに
なる。

【０００６】この対策として本発明者等は前記公開公報
において一方の素材の金属板に２本の通電ロールを設け
、この間にも通電することにより他方の素材の金属板と
は別個の予備加熱を行なう方法を開示している。図３は
この方法を示すもので、３枚の金属板を重ねて複合金属
板を製造する場合で示している。たとえば芯材の金属板
２として軟鋼を用い、表面の金属板１、３としてステン
レス鋼を用いた場合、ステンレス鋼の方が抵抗率が大で
、しかも表面材の方が芯材よりも薄いのでステンレス鋼
板の方が電気抵抗が高く温度上昇が大となる。

【０００７】電源として単相の交流電源を用い、通電ロ
ール１１、１２間の電源２１と通電ロール１２、１３間
の電源２２を図３にｕ相、ｖ相として示す極性で接続す
れば芯材の金属板２には電源２１と電源２２の電流値の
和の電流が流れる。しかしそれでも芯材の金属板２の温
度上昇が不足するので補助加熱用通電ロール１４を設け
、これと通電ロール１２間に電源２３により電流を通じ
金属板２のみ補助的に加熱する。

【０００８】この方法は素材の各金属板をそれぞれ所要
温度に加熱することが可能ではあるが、補助加熱用通電
ロールと圧着ロールとの中間の通電ロール（図３では通
電ロール１２）への電流が大きくなるとスパークの発生
による板面の荒れ発生等の問題があることが判明した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、複数の金属板それぞれに１または２
以上の通電ロールを設け、前記通電ロール間に電流を流
しつつ前記複数の金属板が重なるように圧着ロール間に
連続的に送り込んで複合金属板を製造する方法において
、少なくとも１の通電ロールと圧着ロール間の距離を調
節することにより加熱速度及び接合温度を制御すること
を特徴とする複合金属板製造装置における加熱温度の制
御方法である。

【００１０】

【作用】一方の素材の金属板に複数の通電ロールを設け
この間にも電流を流したときに中間の通電ロールからス
パークが発生する原因について本発明者等は追求した。 その結果、温度が上昇した板が通電ロールに接触すると
通電ロール自体が熱膨張により変形し、板幅に亘って均
等な接触が得られなくなることが判明した。

【００１１】この対策としては通電ロール自体の熱変形
の防止ないしは補償等も考えられるが、設備としては対
応が難しい。最も現実的な対策としては中間の通電ロー
ルの電流値をなるべく小さくするような条件設定をする
ことがよいといえる。

【００１２】このためにとられるべき対策の一つとして
電源の極性がある。すなわちすべての電源を単相とし図
３で示すように補助加熱の電源２３のｖ相と他の電源２
１、２２のｕ相を接続し、直列関係になるようにする。 これにより中間の通電ロール１２には補助加熱の電源２
３の電流値と他の電源２１、２２の合計電流値との差の
電流のみが流れることになる。すなわち電源２１と電源
２２の電流値の和と電源２３の電流値が同じなら通電ロ
ール１２には電流は流れないことになる。なお現実には
回路のインダクタンスの相違のため力率が完全に一致せ
ず、ベクトル的な差による電流が多少は流れるのが通常
であるが、これについては以下の議論でも無視する。

【００１３】しかし、補助加熱の電流値そのものは必要
な加熱温度から定めるべきものであり、上記対策のみで
は常に満足できるとは限らない。そこで本発明において
は、通電ロールと圧着ロール間の距離を変えることによ
り加熱速度及び接合温度を制御する。すなわち図１に示
すように一方の金属板２の通電ロール１５がガイドレー
ル（図示せず）等によりパスラインに沿って移動可能に
なっている。すなわち、たとえば矢印Ａの方向に移動さ
せ１５ａの位置にすれば、Ｉ　１を増加させるが可能と
なりＩ　２が小さくでき、通電ロール１１の熱変形もス
パークが発生しない領域となる。なお、通電ロール１５
の移動にかかわらずパスラインを一定にするためアイド
ラロール６が設けられている。

【００１４】この例においては他方の金属板１の通電ロ
ール１１は移動せずｌ１は一定であるが、補助加熱用通
電ロール１６が設けられ移動可能になっており（矢印Ｂ
）ｌ３は変えられる。そして通電ロール１１と１５の間
には電源２１が、通電ロール１１と１６との間には電源
２４が直列の位相関係になるよう接続されている。

【００１５】以下加熱温度の具体的な制御方法について
説明する。通電加熱におけるΔｔ時間における温度上昇
をΔＴ、被加熱物断面積Ｓ、通電電流Ｉ、抵抗率ρ、比
熱ｃ、密度δとして数１の関係式が成立する。

【数１】

【００１６】ここで被加熱物が速度ｖで走行している場
合、通電長をｌとするとΔｔ＝ｌ／ｖの関係になるから
数１は数２と変形できる。

【数２】

【００１７】今、被加熱物が一定で速度ｖも一定とする
と、数２はｋを定数として（ρ／ｃは温度で変わるが、
同一温度範囲での比較なら一定とできる）ΔＴ＝ｋ・Ｉ
２　・ｌとなる。したがって、Ｉ２　・ｌが同じなら温
度上昇ΔＴも同じになる。

【００１８】たとえば図１の例においてｌ　１が２．０
ｍ、ｌ　２が１．２ｍ、ｌ　３が０．８ｍとする。この
時ｌ　１の部分すなわちｌ　２の部分の電流Ｉ　１が４
ｋＡ、ｌ　３の部分の電流Ｉ　２が８ｋＡで適当な温度
上昇が得られていた場合（表１の条件１）、ｌ２の距離
を２分の１にすると上記の関係により金属板２に流れる
電流Ｉ　１は４×（ルート２）ｋＡ（＝５．６ｋＡ）と
すれば前と同じ温度上昇を確保できる（表１の条件２）
。

【表１】

【００１９】一方金属板１のｌ　１の部分の電流も同じ
４×（ルート２）ｋＡになるからｌ　２の部分での電力
は２倍になり差引きｌ　３の部分の電流Ｉ　２は４．９
ｋＡで金属板１への電力量は前と同じになる。そして中
間の通電ロールに流れる電流すなわちＩ　１とＩ　２の
差は条件１のとき４ｋＡであったのが、条件２では０．
７ｋＡに減少する。

【００２０】これにより中間の通電ロール１１で発生す
るスパークを防止ないし軽減できる。また、上記表１の
条件２の状態で補助加熱用通電ロールの位置を変えてｌ
　３を０．６１ｍとし、Ｉ　２を５．６ｋＡになるよう
調整すればｌ　３の部分の電力量は条件２の場合と変わ
らず、条件３のようになり、中間の通電ロール１１の電
流をゼロにすることができる。

【００２１】さらに、表１の条件４のごとくｌ　２を０
．４７ｍとして、Ｉ　１を６．４ｋＡにするとＩ　２を
ゼロにすることができる。すなわち補助加熱用通電ロー
ル１６は不用で中間の通電ロール１１のみを使用すれば
良いことになる。この場合、加熱中の金属板が途中でロ
ールに触れることなく圧着ロールに送り込まれるので熱
損失がなく、特に好ましい。

【００２２】以上の説明でわかるように２枚の金属板を
接合する場合、少なくとも一方の金属板の通電ロールと
圧着ロール間の距離を調整できれば２枚の金属板の加熱
温度をそれぞれ制御できる。しかし通電ロールの移動可
能範囲はレイアウト上の制約もあり、たとえば圧着ロー
ルに極端に近づけることはできないから、図１で示した
ように補助加熱用通電ロールを設けたり、さらにこれも
移動可能にしたり、種々の組合せを設けることは有益で
ある。また金属板を３層で接合する場合でも同様にいず
れかの通電ロールの位置を変えることにより、それぞれ
の金属板の温度を自由に変えうることは明らかである。

【００２３】

【実施例】図１の構成で厚さ０．５ｍｍ、幅３００ｍｍ
の銅板１と厚さ０．５ｍｍ、幅３００ｍｍ軟鋼板２の加
圧接合を行なった。当初の条件は表１の条件１の通りで
あったが中間の通電ロール１１からスパークが発生し表
面品質の悪化がみられた。次に表１の条件２に変えたと
ころ、中間ロールのスパークはほとんどなくなり良好な
複合材が製造できた。さらに表１の条件３に変えたとこ
ろ中間ロールの電流値はほぼゼロ（力率の差により少し
流れる）のためスパークは全くなく、さらに良好な結果
が得られた。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば電気抵抗率、板厚が種々
に異なる金属板同士を最適の温度条件に通電加熱しつつ
加圧接合でき、高品質の複合金属板を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱温度の制御方法を説明する原理図

【図２】本発明の加熱温度の制御方法を適用すべき複合
金属板の製造方法の説明図

【図３】本発明の加熱温度の制御方法を適用すべき複合
金属板の製造方法の説明図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の金属板それぞれに１または２以
   上の通電ロールを設け、前記通電ロール間に電流を流し
   つつ前記複数の金属板が重なるように圧着ロール間に連
   続的に送り込んで複合金属板を製造する方法において、
   少なくとも１の通電ロールと圧着ロール間の距離を調節
   することにより加熱速度及び接合温度を制御することを
   特徴とする複合金属板製造装置における加熱温度の制御
   方法。