JPH07144203A - 鋼片の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導加熱による鋼片の接合にあたり、広幅鋼
片の接合や狭幅鋼片の高効率的な接合を可能にする。 【構成】 誘導加熱コイルとして、磁極面における鋼片
幅方向と平行な方向の長さが実操業可能な最大幅になる
ものを複数個用意する。接合しようとする鋼片の幅に対
応して、接合領域における誘導加熱コイルの配列を調整
する。例えば、接合しようとする鋼片２ａ，２ｂの幅が
この磁極面の最大幅以下の場合には一個の誘導加熱コイ
ル１ａを鋼片に配置してそれ以外の誘導加熱コイル１ｂ
を退避させ、接合しようとする鋼片の幅がこの磁極面の
最大幅を超える場合には２個又はそれ以上の誘導加熱コ
イル１ａ，１ｂを鋼片幅方向に沿い鋼片に対称に近接配
置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼片の接合方法、な
かでも誘導加熱を利用した鋼片の接合方法に関し、広幅
鋼片の接合や狭幅鋼片の高効率的な接合を可能にする方
法を提案しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼片相互を誘導加熱により接合す
る技術についての研究が進められている。例えば、熱間
圧延ラインの入り側にて、先行して搬送する鋼片（以
下、先行鋼片という）の後端部とこの鋼片に追随して搬
送する鋼片（以下、後行鋼片という）の先端部とを誘導
加熱により接合し、数本〜数十本の圧延素材を連続的に
圧延ラインに供し、かくしてライン停止等のトラブルの
解消や歩留まりの向上を図ることが試みられている。こ
のような接合方法については、例えば特開昭６２−２３
４６７９号公報や特開昭６２−２３８０８３号公報に提
案がある。これらの方法は、先行鋼片の後端と後行鋼片
の先端とを非接触状態で対向させ、この先行鋼片の後端
及び後行鋼片の先端を挟むように配設した誘導加熱コイ
ルに中周波又は高周波の電力を供給して鋼片の厚み方向
に貫通する交番磁界を印加し、誘導加熱しながら該鋼片
を押圧することで接合するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような誘導加
熱によって鋼片を接合するに際して、生産効率の向上を
図る目的で、より短時間での接合を目指す場合には、必
然的に誘導加熱コイルに投入する電力を増大させる必要
があるが、投入する電力は、鉄心の許容磁束密度によっ
て制限され、たとえ磁化特性に優れた方向性けい素鋼板
を鉄心に用いたとしても許容磁束密度が飽和点に達した
ところまでが限度であり、それ以上の電力を投入できず
に満足する結果が得難いという問題があった。

【０００４】また、接合しようとする鋼片が広幅の場合
には、鋼片幅方向にわたる均一加熱を図るべく、それに
対応して誘導加熱コイルも磁極幅の大きいものを用いる
必要があるにもかかわらず、増大した磁極面積に比例し
た大電力を投入することは、誘導加熱コイルに過大な電
流を流すことになり、その電流により誘導加熱コイルが
ジュール発熱するため、限られたスペース内の冷却方法
では冷却不足となり、誘導加熱コイルが過熱され、コイ
ル融け落ち等の理由から困難であった。また、特に設置
スペース上の制約から、図２に示すような一対の磁極を
鉄心で接続してなるＣ型フレームの鉄心を採用せざるを
得ない場合などでは、大電力の投入により、鉄心が折れ
曲がるネック部等で磁束密度が局部的に高くなって、融
け落ちが生じてしまうため、図３に示すように磁束が通
過する断面積を部分的に拡大する等の措置を講ずる必要
が生じる結果、鉄心が大型化し設置スペースとの兼ね合
いで設備としては成立しないなどの問題があった。かと
いって、磁極幅の小さいものを用いた場合には、鋼片幅
方向での均一加熱が困難となるばかりでなく、前述のよ
うに短時間で接合することを指向した場合と同様に、鉄
心の許容磁束密度が飽和点に達してしまうという問題が
あった。

【０００５】以上述べたような問題の解決が、とりわけ
熱間圧延ラインにおいて、圧延機の入り側にて先行圧延
材の後端と後行圧延材の先端とを誘導加熱によって接合
した後、圧延に供する場合に強く望まれているのであ
り、すなわち短時間で接合することにより、ライン延長
による建設費の増大を回避しかつ圧延材の温度低下を防
止するべく、全体のライン長及び先行圧延材、後行圧延
材といった両鋼片の接合に要するライン長を可能な限り
短縮することを可能にすること、また、600 mm程度の狭
幅の圧延材から、2000mmを超える広幅の圧延材に至るま
で、あらゆる幅の鋼片の接合に対応することが要望され
ていた。

【０００６】上記の要請に有利に対応すべく広幅鋼片の
接合や狭幅鋼片の高効率的な接合を可能にする鋼片の接
合方法を提案することがこの発明の目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上掲した短時間接合及び
広幅鋼片接合の両技術的要求に対して、１個の誘導加熱
コイルで対処することに代えて、２個以上の誘導加熱コ
イルを有効に作用させることにより対処するこの発明
は、先行して搬送する鋼片の後端部とこの鋼片に追随し
て搬送する鋼片の先端部とを、間隙を隔てて対向配置
し、この後端部及び先端部を上下に挟む配置になる誘導
加熱コイルの磁極対により鋼片を厚み方向に貫く交番磁
界を印加して上記後端部及び先端部を誘導加熱し、接合
する方法において、上記誘導加熱コイルとして、磁極面
における鋼片幅方向と平行な方向の長さが実操業可能な
最大幅になるものを複数個用意しておき、接合しようと
する鋼片の幅に対応して、接合領域における誘導加熱コ
イルの配列を調整することを特徴とする鋼片の接合方法
（第１発明）である。

【０００８】ここにおいて、誘導加熱コイルが、磁極対
を鉄心で接続してなるＣ型鉄心を有する誘導加熱コイル
であることが好ましい（第２発明）、

【０００９】また、かかる誘導加熱コイル配列の調整の
具体的な例は、接合しようとする鋼片の幅がこの磁極面
の最大幅以下の場合には一個の誘導加熱コイルを鋼片に
配置してそれ以外の誘導加熱コイルを退避させ、接合し
ようとする鋼片の幅がこの磁極面の最大幅を超える場合
には２個又はそれ以上の誘導加熱コイルを鋼片幅方向に
沿い鋼片に対称に近接配置するものである（第３発
明）。

【００１０】さらに誘導加熱コイル配列の具体的な調整
の別の例は、接合しようとする鋼片の幅がこの磁極面の
最大幅以下の場合に、先行して搬送する鋼片の後端部及
びこの鋼片に追随して搬送する鋼片の先端部のそれぞれ
に１個ずつを配置するものである（第４発明）。

【００１１】またさらに、このような鋼片の接合を熱間
圧延設備の入り側で行って、接合後の鋼片を熱間圧延に
供することが望ましい（第５発明）。

【００１２】

【作用】以下、図面に従いこの発明をより具体的に説明
する。図１に、この発明の接合方法に用いる接合装置の
一例を要部の斜視図で示す。図中１ａ，１ｂは誘導加熱
コイルであり、Ｃ型鉄心にコイル導線を巻きかけ、この
コイル導線を交流電源に接続して磁極対のギャップに交
番磁界を発生させ、このギャップ間に鋼片の接合部を搬
送して誘導加熱を図る（コイル導線及び電源については
図示せず）。磁極の、鋼片幅方向と平行な方向の長さ
（幅）は、鋼片を数秒で溶接可能な温度まで昇温可能な
電源の容量、電源設備の大きさ、鉄心を貫通する磁束密
度の限界値、コイルや鉄心の融け落ち、誘導加熱コイル
の大きさと設置スペース等を勘案すると現在ではおよそ
1000mmが限度である。この誘導加熱コイルを、磁極面に
おける鋼片幅方向と平行な方向の長さが、コイルの設置
スペースの制約、飽和磁束密度の制約からみて実操業可
能な最大幅になるものを鋼片幅方向に２個を互いに対向
させて配置し、熱間圧延設備の入り側で接合する際は、
先行鋼片２ａ及び後行鋼片２ｂの移動に追随するよう
に、圧延速度と同期して移動する走行台車３上に載置す
る。そして誘導加熱コイル１は、この走行台車３の上で
鋼片幅方向に進退自在となっている。

【００１３】このような接合装置を用いて、磁極幅より
も狭幅の鋼片（1000mm以下）を接合する場合には、図４
にも示すように一方の誘導加熱コイル１ａを、鋼片の全
幅がこの誘導加熱コイル１ａの磁極幅内になるように移
動させ、この誘導加熱コイル１ａに交流電流を印加して
誘導加熱を行い、鋼片相互を押圧して接合するのであ
る。他方の誘導加熱コイル１ｂは鋼片からは退避させて
おき交流電流を印加しない。

【００１４】次に、図５及び図６に示すように、磁極幅
よりも広幅の鋼片（1000mm超）２ｃ，２ｄを接合する場
合には、鋼片の幅方向中央に対して対称となるように誘
導加熱コイル１ａ，１ｂを近接配置して鋼片の全幅がこ
の誘導加熱コイル１ａ，１ｂの磁極幅内になるようにし
た状態で誘導加熱コイル１ａ，１ｂの両方に交流電流を
印加して誘導加熱を行う。この際、誘導加熱コイル１
ａ，１ｂの間の隙間は、できるだけ小さい方が望まし
い。このように磁極幅よりも鋼片幅が大きい場合に、複
数個の誘導加熱コイルを幅方向に配置して用いるように
したから、１個の誘導加熱コイルでは困難だった広幅鋼
片の加熱接合が効率良くできるようになったのである。

【００１５】次に、磁極幅よりも狭幅の鋼片（1000mm以
下）を、より短時間で接合する場合について図７を用い
て説明する。この場合は、誘導加熱コイル１ｃ，１ｄを
それぞれ先行鋼片２ｅの後端部，後行鋼片２ｆの先端部
に配置し、誘導加熱コイル１ｃ，１ｄの両方に交流電流
を印加して誘導加熱を行うものである。かくして、図１
に示したように狭幅の鋼片を１個の誘導加熱コイルで誘
導加熱した場合に比べて、鋼片を貫通する磁束が増大す
ることになるから、より短時間で所定の温度まで加熱で
きるようになる。

【００１６】なお、準備した誘導加熱コイルの数が２個
の場合には、図５で示したような広幅鋼片を誘導加熱・
接合することと、図７で示したように狭幅鋼片の端部の
それぞれに誘導加熱コイルを配置して誘導加熱・接合す
ることとを両立させるためには、誘導加熱コイルを鋼片
長手方向に移動させる手段が必要であり、例えば走行台
車３上に誘導加熱コイル毎の副台車を配置し、この副台
車を鋼片長手方向に移動可能にすることで、この副台車
上の誘導加熱コイルを鋼片長手方向に移動させればよ
い。図７に３個目の誘導加熱コイル１ｅを示したよう
に、準備した誘導加熱コイルの数が３個又はそれ以上の
場合には、このような長手方向の移動手段は不要であ
る。

【００１７】また、先行鋼片と後行鋼片とで幅が異なる
場合には、幅が狭い方の鋼片の幅に基づいてこれまで述
べたような誘導加熱コイルの配列の調整を行えば良い
が、幅が広い方の鋼片が、誘導加熱コイルの幅よりも広
幅で、かつＣ型鉄心に干渉するような場合には、広幅鋼
片の幅に基づいて誘導加熱コイルの配列の調整を行う。

【００１８】この発明は、これまで図面を用いて説明し
た事項に限定されず、幾多の変形が可能である。例え
ば、誘導加熱コイルについてはＣ型鉄心を有するものに
限らず、図８に示すような上下で個別の鉄心を有するも
のであってもよい。また、鋼片幅が2000mmを超える場合
で、図５に示した２個の誘導加熱コイルの間隙が大きく
なるような場合には、この間隙に、図８に示した誘導加
熱コイルを配置してもよい。

【００１９】

【実施例】

実施例１ 図１に示す装置を用いて、熱間圧延設備の入り側にて、
先行鋼片（幅1000mm、厚み30mm）の後端部と後行鋼片
（幅1000mm、厚み30mm）の先端部とを、ギャップをおよ
そ５mm設けたた状態で、60mpm で通板しながら、誘導加
熱を行った。ここに誘導加熱コイルの磁極サイズは、幅
1000mm、長さ240mm であり、投入電力は２×10⁶W、周波
数640Hz として一方の誘導加熱コイルを移動させて鋼片
の全幅がこの誘導加熱コイルの磁極幅内になるようにし
てこの誘導加熱コイルに交流電流を印加し、他方の誘導
加熱コイルは鋼片からは退避させておき交流電流を印加
しなかった。かくして先行鋼片、後行鋼片の誘導加熱開
始前温度を950 ℃として目標温度1500℃まで加熱した
後、かかる後端部及び先端部を押圧力2.0kgf/mm²にて相
互に密着させることによって接合した。電力投入時から
鋼片が目標温度に達するまでの時間は５秒であった。

【００２０】次に先行鋼片、後行鋼片として広幅鋼片を
用いた接合を行った。ここに、先行鋼片の幅は、1900m
m、後行鋼片の幅は1900mmであった。先行鋼片、後行鋼
片の厚さ、誘導加熱開始前温度誘導加熱コイルのサイズ
は同じである。

【００２１】誘導加熱コイルは、鋼片幅方向中央に対し
て対称となるように近接して鋼片の全幅がこの誘導加熱
コイルの磁極幅内になるように配置し、両誘導加熱コイ
ルに交流電流を印加して誘導加熱を行った。コイルに投
入する電力、周波数は前述と同一であり、また誘導加熱
コイル相互の間隙は100mm であった。電力投入時から鋼
片が目標温度に達するまでの時間は５秒であり、鋼片の
全幅にわたって良好に接合できた。

【００２２】実施例２ 次に先行鋼片（幅1000mm、厚み：30mm）と後行鋼片
（幅：1000mm、厚み：30mm）といった狭幅鋼片の接合に
際して、図７ に示すように２個の誘導加熱コイル（サ
イズは前述と同一）を先行鋼片の後端部，後行鋼片の先
端部にそれぞれ配置し、誘導加熱コイルに交流電流を印
加して誘導加熱を行った。コイルに投入する電力、周波
数、先行鋼片、後行鋼片の誘導加熱開始温度と目標加熱
温度は実施例１と同一であった。電力投入時から鋼片が
目標温度に達するまでの時間は2.5 秒であり、鋼片の全
幅にわたって良好に接合できた。

【００２３】

【発明の効果】この発明の鋼片の接合方法は、誘導加熱
コイルとして、磁極面における鋼片幅方向と平行な方向
の長さが実操業可能な最大幅になるものを複数個用意し
ておき、接合しようとする鋼片の幅に対応して、接合領
域における誘導加熱コイルの配列を調整することから、
あらゆる幅の鋼片を短時間で加熱し、接合することがで
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の接合方法に用いる接合装置の一例を
示す要部の斜視図である。

【図２】誘導加熱コイルの一例を示す正面図である。

【図３】誘導加熱コイルの一例を示す正面図である。

【図４】図１に示す接合装置の要部の正面図である。

【図５】この発明の接合方法に用いる接合装置の他の例
を示す要部の斜視図である。

【図６】図５に示す接合装置の要部の正面図である。

【図７】この発明の接合方法に用いる接合装置の他の例
を示す要部の斜視図である。

【図８】誘導加熱コイルの他の例を示す正面図である。

【符号の説明】

１ａ 誘導加熱コイル １ｂ 誘導加熱コイル １ｃ 誘導加熱コイル １ｄ 誘導加熱コイル １ｅ 誘導加熱コイル １ｆ 誘導加熱コイル ２ａ 先行鋼片 ２ｂ 後行鋼片 ２ｃ 先行鋼片 ２ｄ 後行鋼片 ２ｅ 先行鋼片 ２ｆ 後行鋼片 ２ｇ 先行鋼片 ２ｈ 後行鋼片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 毅 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 二階堂 英幸 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 磯山 茂 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 天笠 敏明 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 林 寛治 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 森本 和夫 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 三登 良紀 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 橋本 学夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 坂本 秀夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 前田 史裕 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社伊丹製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行して搬送する鋼片の後端部とこの鋼
   片に追随して搬送する鋼片の先端部とを、間隙を隔てて
   対向配置し、この後端部及び先端部を上下に挟む配置に
   なる誘導加熱コイルの磁極対により鋼片を厚み方向に貫
   く交番磁界を印加して上記後端部及び先端部を誘導加熱
   し、接合する方法において、 上記誘導加熱コイルとして、磁極面における鋼片幅方向
   と平行な方向の長さが実操業可能な最大幅になるものを
   複数個用意しておき、 接合しようとする鋼片の幅に対応して、接合領域におけ
   る誘導加熱コイルの配列を調整することを特徴とする鋼
   片の接合方法。
2. 【請求項２】 誘導加熱コイルが、磁極対を鉄心で接続
   してなるＣ型鉄心を有する誘導加熱コイルである請求項
   １記載の鋼片の接合方法。
3. 【請求項３】 誘導加熱コイル配列の調整は、接合しよ
   うとする鋼片の幅がこの磁極面の最大幅以下の場合には
   一個の誘導加熱コイルを鋼片に配置してそれ以外の誘導
   加熱コイルを退避させ、接合しようとする鋼片の幅がこ
   の磁極面の最大幅を超える場合には２個又はそれ以上の
   誘導加熱コイルを鋼片幅方向に沿い鋼片に対称に近接配
   置するものである請求項１又は２記載の鋼片の接合方
   法。
4. 【請求項４】 誘導加熱コイル配列の調整は、接合しよ
   うとする鋼片の幅がこの磁極面の最大幅以下の場合に、
   先行して搬送する鋼片の後端部及びこの鋼片に追随して
   搬送する鋼片の先端部のそれぞれに１個ずつを配置する
   ものである請求項１又は２記載の鋼片の接合方法。
5. 【請求項５】 鋼片の接合を熱間圧延設備の入り側で行
   って、接合後の鋼片を熱間圧延に供する請求項１，２，
   ３又は４記載の鋼片の接合方法。