JPH10249404A - 熱間圧延における鋼片の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対向式誘導加熱方法で先行鋼片と後行鋼片を
加熱し接合する場合、両鋼片の鋼種の異なる場合でも確
実に接合する。 【解決手段】 先行鋼片Ｓ1 の後端部と後行鋼片Ｓ2 の
先端部とを間隔を隔てて対向させ、これら両鋼片の対向
端部近傍に、その厚み方向に貫通する交番磁界を印加
し、前記両鋼片の対向端部を誘導加熱した後、該両端部
を押圧して接合する熱間圧延における鋼片の接合方法に
おいて、先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 それぞれの成分量
に基づいて、これら両鋼片間の昇温速度の比を求め、先
行鋼片と後行鋼片の厚みの比の２乗の逆数が、前記比に
等しくなるよう先行鋼片と後行鋼片の厚みＤを変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延における
鋼片の接合方法、特に誘導加熱による鋼片の効率的な加
熱制御に適用して好適な、熱間圧延における鋼片の接合
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼片の熱間圧延に際しては、加熱
炉から抽出した鋼片を一本ずつ圧延していたため、特に
仕上圧延工程において、以下のような種々のトラブルを
生じていた。

【０００３】ａ）鋼片先端の噛み込み不良。

【０００４】ｂ）鋼片後端の絞り込み不良。

【０００５】ｃ）鋼片先端のランナウトテーブル上での
走行トラブル。

【０００６】ｄ）鋼片前後端の寸法不良。

【０００７】上記問題の解決策として、熱間仕上圧延機
の入側搬送ラインにおいて、先行する鋼片の後端部と後
行する鋼片の先端部とを順次接合してから仕上圧延に供
する連続圧延方法が提案され、これに伴い鋼片の接合方
法についても種々の方法が開発されている。

【０００８】その中でも比較的短時間で接合を終了でき
る方法として、特開昭６０−２４４４０１号公報に開示
されている誘導加熱圧接法が知られている。この方法
は、加熱手段としてソレノイド型コイルを用い、先行鋼
片の後端部と後行鋼片の先端部である接合部を誘導加熱
した後、その両端部を押圧することによって、先行、後
行両鋼片を接合するものである。

【０００９】ところが、上記公報に開示されている方法
は、先行鋼片の後端面及び後行鋼片の先端面それぞれの
全体を接合面とし、かかる接合面全域にわたって加熱が
行われることから、 １）加熱に大量の電力投入を必要とする、 ２）所望の接合温度まで昇温させるに要する加熱時間が
長い、 ３）このため加熱設備を停止した状態で加熱する場合
は、鋼片を一旦蓄えた後、それを徐々に払い出すことに
より圧延を連続させるために、長いループが必要とな
る、 ４）一方、加熱を走間で行う場合には、長い走間距離を
必要とするため、設備長が長くなる、等という問題があ
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、最適な接合技術を開発するべく種々検討を行った。
即ち、先行−後行鋼片間の接合に際して無駄なエネルギ
を消費することなく、簡便且つ速やかに、しかも確実に
接合できる接合方法について研究、開発を重ねた結果、
先行鋼片の後端部と後行鋼片の後端部との間に数〜数十
ｍｍの間隔を開けて対向させて設置し、この対向両端部
近傍の接合領域に位置する鋼片に、その厚み方向に貫通
する交番磁界を印加して加熱する処理（以下、これを対
向式誘導加熱ともいう）と、これら鋼片の少なくとも一
方を互いに接近する方向に移動させ、押圧する処理とを
組み合わせることが特に有効であるとの知見を得た。

【００１１】そして、この方法によれば、前記接合領域
の両鋼片に交番磁界によって渦電流が誘導され、この渦
電流に由来した発熱によって、特に鋼片の接合させる面
が昇温することから、効率良く極めて短時間で加熱する
ことができ、確実に鋼片を接合することが可能となっ
た。

【００１２】ところで、このような誘導加熱方法により
２つの鋼片の対向端部を加熱し、その後接合するために
は、両鋼片それぞれの加熱完了温度が重要である。この
加熱完了温度に関しては、本出願人が既に特開平７−１
７８４１８号公報において、接合該当部の加熱完了温度
Ｔを次の（１）式により設定することにより、良好な接
合面を得ることができるようにした技術を開示してい
る。

【００１３】 Ｔ2 ≦Ｔ≦（Ｔ2 ＋Ｔ3 ）／２ …（１） ここで、Ｔ2 ：鋼片の固相線温度 Ｔ3 ：鋼片の液相線温度

【００１４】ところが、上記鋼片の固相線温度Ｔ2 や鋼
片の液相温度Ｔ3 は、鋼片の鋼種毎に決まっている成分
量、特に鋼片中の炭素含有量により大きく異なるので、
例えば炭素鋼では炭素含有量に基づいて鋼種を区分する
ことが行われている。従って、接合する先行鋼片と後行
鋼片の鋼種が異なる場合には、前記対向式誘導加熱方法
のように、同様の条件下で加熱を行うと、両鋼片の加熱
完了温度Ｔを同時に上記（１）式を満足する範囲内に入
るようにすることができないという新たな問題があるこ
とが明らかになった。

【００１５】又、前記誘導加熱方法に適用できる加熱用
電源としては、自制式インバータと他制式インバータの
２種類がある。他制式インバータは、負荷電流の如何に
関わらず、電圧、周波数が一定に維持される強力な電源
が交流側に並列にあって、転流に必要な無効電流がこの
並列電源から供給されるものであり、５０−６０Ｈｚの
商用電源がこの代表的な例である。

【００１６】一方、自制式インバータは、上記のような
並列電源をもたず、転流用の無効電力を静電コンデンサ
等の電流装置により供給するものである。この自制式イ
ンバータでは、負荷抵抗、負荷インダクタンスの変化に
より周波数が変化する欠点があるものの、鋼片を接合す
る際の誘導加熱に適用する電源としては、それ自体がコ
ンパクトで、電源出力・周波数の変更・設定が容易であ
ることから、この自制式インバータを用いるのが好適で
ある。

【００１７】この自制式インバータでは、周波数が誘導
加熱の効率を決める最も重要な因子であり、その周波数
が高ければ接合面の表面に誘導電流を集中させることが
できるため、効率的な加熱が可能となる。

【００１８】ところが、このような自制式インバータ
を、前記対向式誘導加熱方法に適用する場合に、鋼片の
幅が交番磁束発生コイル（磁極芯又は鉄心）に比べて小
さい場合には、周波数が高いと鋼片から外れた鉄心部に
磁束が集中し、鉄心内の発熱量（いわゆる鉄損）が増加
して、加熱効率が逆に低下したり、あるいは鉄心内の発
熱によって鉄心が過熱して鉄心が溶損したりするという
新たな問題があることが明らかとなった。

【００１９】本発明は、前記問題点を解決するべくなさ
れたもので、対向式誘導加熱方法で先行鋼片と後行鋼片
との対向端部を加熱し、接合する際、両鋼片の鋼種が異
なる場合でも、確実に接合することができる、熱間圧延
における鋼片の接合方法を提供することを第１の課題と
する。

【００２０】本発明は、又、対向式誘導加熱方法で上記
両鋼片の対向端部を加熱し、接合する際、鋼片の幅の大
小に関わらず、常に安全で、且つ安定した加熱を行うこ
とができる、熱間圧延における鋼片の接合方法を提供す
ることを第２の課題とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、先行
鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを間隔を隔てて対向
させ、これら両鋼片の対向端部近傍に、その厚み方向に
貫通する交番磁界を印加し、前記両鋼片の対向端部を誘
導加熱した後、該両端部を押圧して接合する熱間圧延に
おける鋼片の接合方法において、先行鋼片と後行鋼片そ
れぞれの成分量に基づいて、先行鋼片と後行鋼片の厚み
を変えることにより、前記第１の課題を解決したもので
ある。

【００２２】即ち、本発明者等は、対向式誘導加熱方法
では鋼片の昇温速度がその厚みに大きく依存することに
着目し、前記第１の課題を解決するべく更に研究を進め
た結果、接合しようとする先行鋼片と後行鋼片の鋼種が
異なる場合には、先行鋼片と後行鋼片のそれぞれの鋼種
で決まっている成分量（率）から各鋼片の厚み比を演算
し、例えば接合前の粗圧延機において、先行鋼片と後行
鋼片をそれぞれこの厚み比になるように圧延した後に接
合のために加熱することにより、異鋼種の両鋼片を前記
（１）式の接合可能な温度範囲以内に加熱できることを
知見した。上記請求項１の発明は、この知見に基づいて
なされたものである。

【００２３】請求項３の発明は、先行鋼片の後端部と後
行鋼片の先端部とを間隔を隔てて対向させ、これら両鋼
片の対向端部近傍に、その厚み方向に貫通する交番磁界
を印加し、前記両鋼片の対向端部を誘導加熱した後、該
両端部を押圧して接合する熱間圧延における鋼片の接合
方法において、前記交番磁界の周波数を、前記鋼片の幅
に応じて変えることにより、前記第２の課題を解決した
ものである。

【００２４】即ち、本発明者等は、種々検討した結果、
鋼片に印加する交番磁界の周波数は、鋼片の幅が大きい
場合は高く、幅が小さい場合は低くすることが望ましい
ことを知見した。上記請求項３の発明は、この知見に基
づいてなされたものである。

【００２５】又、請求項４の発明は、先行鋼片の後端部
と後行鋼片の先端部とを間隔を隔てて対向させ、これら
両鋼片の対向端部近傍に、その厚み方向に貫通する交番
磁界を印加し、前記両鋼片の対向端部を誘導加熱した
後、該両端部を押圧して接合する熱間圧延における鋼片
の接合方法において、交番磁界の発生電源と誘導加熱コ
イルとの間の整合コンデンサの容量を、接合する鋼片の
幅から最大の際に最大周波数となる値に設定することに
より、同様に前記第２の課題を解決したものである。

【００２６】即ち、本発明者等は、前記第２の課題を解
決するべく、更に研究を進めた結果、交番磁界発生用の
電源（自制式インバータ）の周波数は鋼片幅に大きく依
存し、鋼片幅が大きい場合にはインダクタンスは小さく
なることを見出した。そこで、最大幅の鋼片を誘導加熱
する際に、上記電源が最大周波数となるように、該電源
と交番磁界発生コイルとの間にある整合コンデンサの容
量を一定値に設定することにより、鋼片幅が小さくなっ
た場合には周波数が自動的に低下し、その結果鉄損の増
加によるインダクター効率の低下や鉄心の溶損を防止で
きることを知見した。上記請求項４の発明は、この知見
に基づいてなされたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明に係る第１実施形態に適用
して好適な接合装置を組み込んだ、仕上圧延機の入側搬
送ラインを中心とする設備配置を模式的に示したもので
ある。

【００２９】図中、右端に先行鋼片Ｓ1 を圧延しつつあ
る仕上圧延機の第１スタンド１０が、又、その左端には
後行鋼片Ｓ2 を払い出しつつあるコイルボックス１２が
それぞれ位置しており、これら両者のほぼ中間位置に先
行鋼片Ｓ1 の後端と後行鋼片Ｓ2 の先端とを接合するた
めの上記接合装置１４が配設されている。

【００３０】又、この接合装置１４の前後には、その要
所要所で鋼片を支持するためのピンチロール１６Ａ〜１
６Ｃと、コイルボックス１２から払い出された鋼片Ｓ2
を平坦にするためのレベラ１８と、先行鋼片Ｓ1 の後端
や後行鋼片Ｓ2 の先端を揃えるために切断する切断装置
２０と、鋼片の接合部等の表面に付着しているスケール
を除去するデスケーラ（ＦＳＢ）２４とが、それぞれ配
設されている。

【００３１】本実施形態で採用する上記接合装置１４
は、加熱、接合処理を鋼片Ｓの走行と同期して行うため
に該装置１４自体が移動する、いわゆる走間接合装置で
ある。但し、これに限定されず、停止した状態で加熱、
接合処理を行う固定式の接合装置であってもよく、この
場合は鋼片の長さを調整するために、図中破線で示した
鋼片を蓄える機能を持つルーパ２２を利用する。

【００３２】図２は、先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 とを
接合する状態にあるトランスバース方式の上記接合装置
１４が有する誘導加熱装置の要部を拡大して示す概略側
面図である。

【００３３】図中、下流側（右側）には先行鋼片Ｓ1
が、又、上流側には後行鋼片Ｓ2 がそれぞれ位置し、そ
のほぼ中央にこれら先行鋼片Ｓ1 の後端と後行鋼片Ｓ2
の先端が所定の間隔（数ｍｍ〜数十ｍｍ）を隔てて対向
配置され、突き合わせ部Ａが形成されていると共に、こ
の突き合わせ部（対向端部）Ａには、交番磁界を発生さ
せるための交番磁界発生コイル（誘導加熱コイル）３２
が配設されている。このコイル３２は、鋼片Ｓ1 、Ｓ2
を上下方向からそれぞれ挟む位置に配された一対の磁極
芯（鉄心又はコア）３４と、これら磁極芯３４をそれぞ
れ巻回する一本の導線３６と、該導線３６に交流電圧を
印加するための交番電源３８とを備えている。

【００３４】図３は、上記突き合せ部の近傍を概念的に
示した平面図であり、この図３に示すように、上記交番
磁界発生コイル３２により、先行鋼片Ｓ1 、後行鋼片Ｓ
2 の突き合わせ部Ａに、破線で示す範囲の交番磁界Ｄm
を印加すると、これら鋼片Ｓ1 、Ｓ2 の対向端部近傍に
渦電流Ｅが誘発され、それぞれの接合される面が優先的
に加熱できるようになっている。

【００３５】本実施形態は、前記請求項１の発明に係る
もので、前記図２に示した誘導加熱装置３０において、
間隔を隔てて対向させた前記先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ
2 の対向端部を誘導加熱する際、先行鋼片Ｓ1 と後行鋼
片Ｓ2 それぞれの成分量に基づいて、これら両鋼片Ｓ1
とＳ2 の厚みを変えるようにしたものである。具体的に
は、請求項２のように先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 の成
分量に基づいて、これら両鋼片の昇温速度の比を求め、
先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 の厚みの比の２乗の逆数
が、この昇温速度比に等しくなるように両鋼片の厚みを
変えるようにする。

【００３６】次に、本発明者等が知見し、本実施形態の
根拠となった基本原理について詳細に説明する。

【００３７】図４は、前記図２に示した突き合わせ部Ａ
に位置する先行鋼片Ｓ1 及び後行鋼片Ｓ2 と、誘導加熱
装置３０が有する誘導加熱コイル３２の上側の磁極芯
（鉄心）３４との関係を示す概略斜視図であり、図５は
この誘導加熱装置３０の等価回路を示す回路図である。

【００３８】この回路図で、Ｌc は上下磁極芯（コア）
３４から鋼片Ｓ1 、Ｓ2 を貫かず通り抜ける漏れインダ
クタンス、Ｒw は鋼片抵抗、Ｒi は鉄損抵抗であり、Ｃ
はこれらに並列に接続された整合コンデンサである。

【００３９】上記漏れインダクタンスＬc は、図４に示
した鋼片幅Ｗworkと磁極芯３４の幅（鋼片幅方向の寸
法）Ｗとの関係により決まり、鋼片厚みＤにはほとんど
影響を受けない。一方、鋼片抵抗Ｒw は、次の（２）式
で与えられるが、この式に示されるように板厚Ｄにより
変化する。

【００４０】 Ｒw ＝ρs ｛Ｗwork／（δ・Ｄ）｝ …（２） ここで、ρs ：鋼片の体積抵抗率 δ：浸透深さ Ｄ：鋼片厚み Ｗwork：鋼片幅

【００４１】ところで、通常の誘導加熱では漏れインダ
クタンスＬc は、鋼片抵抗Ｒw に比較して非常に大き
く、鋼片厚みＤが等価回路に及ぼす影響はほとんど無視
できるので、鋼片厚みＤが変化しても同一のコイル電圧
Ｖc を印加した場合に流れるコイル電流Ｉc はほぼ等し
い。

【００４２】一方、鋼片の発熱は、（鋼片抵抗Ｒw ）×
（コイル電流Ｉc ）² で与えられる。ところが、鋼片接
合部の昇温速度は、単位厚み当りの発熱量によるので、
次の（３）式に示すように、鋼片接合部の昇温速度は
（コイル電流密度）² 、即ち、（Ｉc ／Ｄ）² に比例す
る。つまり、昇温速度は、鋼片の（１／板厚）² に比例
することが知見された。

【００４３】 ｄＴ／ｄｔ＝Ｋ（Ｉc ／Ｄ）² ＝Ｋ・Ｉc ² ・（１／Ｄ² ） …（３） ここで、ｄＴ／ｄｔ：昇温速度 Ｋ ：比例定数

【００４４】本実施形態は、以上の知見に基づくもので
あり、具体的には前記誘導加熱装置３０を用いて以下の
ように誘導加熱を実行することを中心としている。

【００４５】まず、先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 の、鋼
種成分の情報を予め作成してあるデータベース等から入
力し、各成分値を用いて常法に基づいて先行鋼片Ｓ1 、
後行鋼片Ｓ2 それぞれの固相線温度Ｔ2 と液相線温度Ｔ
3 を演算し、同時に前記（１）式を満足する好適な両鋼
片の加熱完了温度Ｔがない場合には、これらの温度値Ｔ
2 、Ｔ3 と溶融潜熱とを用いて目標とする加熱完了温度
Ｔを計算する。次いで、上記データベース等から入力さ
れる圧延情報により、両鋼片接合前（誘導加熱前）の各
鋼片温度を入力し、加熱時間をΔｔとして目標昇温速度
を演算する。

【００４６】先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 との目標昇温
速度の比に基づいて、粗圧延機（図示せず）により先行
鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 とをそれぞれ異なる厚み比に圧
延し、それぞれを鋼種に応じた厚み比の鋼片とする。

【００４７】その後、前記図１に示した切断装置１０に
よって先行する鋼片Ｓ1 の後端部と後行鋼片Ｓ2 の先端
部とを切断し、次いで先行鋼片Ｓ1 の後端部と後行鋼片
Ｓ2の先端部とを所定の間隔を隔てて対向させると共
に、これら両鋼片Ｓ1 、Ｓ2 の対向端部を覆うように交
番磁界発生コイルを配置した後、鋼片厚み方向に交番磁
界を印加する。このようにすることにより、上記先行鋼
片Ｓ1 の後端部及び後続の鋼片Ｓ2 の先端部に鋼片幅方
向にわたって加熱することが可能となる。

【００４８】次に、本実施形態の具体例である実施例１
を説明する。

【００４９】

【実施例１】先行鋼片Ｓ1 、後行鋼片Ｓ2 として、いず
れも幅１０００ｍｍ、厚み２００ｍｍからなるスラブ
を、図１に示したラインに供した。先行鋼片Ｓ1 は低炭
素鋼（炭素０．０３％）、後行鋼片は高炭素鋼（炭素
０．８５％）であった。

【００５０】先行鋼片Ｓ1 の固相線温度Ｔ2 は１５００
℃、液相線温度Ｔ3 は１５３５℃で、後行鋼片Ｓ2 のＴ
2 は１３５０℃、Ｔ3 は１４７０℃であった。又、圧延
条件から、先行鋼片、後行鋼片共に接合開始温度は１０
００℃、溶融潜熱は２７０ｋＪ／ｋｇであった。又、鋼
片の比熱は０．６７ｋＪ／ｋｇ℃であることから、この
溶融潜熱は２７０／０．６７＝４０３℃の昇温量と等し
い計算となる。

【００５１】上記両鋼片Ｓ1 、Ｓ2 の加熱完了温度を固
相率７５％とした場合、それぞれの鋼片の溶融潜熱を考
慮した目標昇温速度は、以下の計算により求められる下
記表１に示した結果のΔＴと、両鋼片の加熱時間Δｔと
を用いて、先行材が６１０／Δｔ（℃／秒）、後行材が
４８０／Δｔ（℃／秒）として求められた。

【００５２】

【表１】

【００５３】但し、 鋼片の比熱：０．０６７ｋＪ／ｋｇ℃ 鋼片の溶融潜熱を温度換算した上昇温度：４０３℃（＝
２７０／０．０６７） 液相線潜熱換算温度：Ｔ4 ＝Ｔ3 ＋４０３ 固相線温度Ｔ2 と液相線潜熱換算温度Ｔ4 との差：ΔＴ
s ＝Ｔ4 −Ｔ2 固相率７５％の潜熱換算温度差：ΔＴ1 ＝ΔＴs ×（１
−０．７５） 目標加熱完了温度（固相率７５％の潜熱換算温度）：Ｔ
＝Ｔ2 ＋ΔＴ1 加熱時間当りの目標昇温量：ΔＴ＝Ｔ−１０００ 目標昇温速度：ΔＴ／Δｔ 両鋼片の加熱時間：Δｔ

【００５４】上記先行鋼片Ｓ1 、後行鋼片Ｓ2 の各昇温
速度の値より、昇温速度の比は６１０／４８０＝１．２
７となることから、先行鋼片Ｓ1 と後行鋼片Ｓ2 の厚み
の比の２乗の逆数である板厚自乗比が、この１．２７に
なるように、先行鋼片Ｓ1 を３０ｍｍに、後行鋼片Ｓ3
を３３．８８ｍｍにそれぞれ粗圧延機により圧延を行っ
た｛（３３．８８／３０）² ＝１．２７｝。

【００５５】その後、前述した如く、切断装置２０によ
って先行鋼片Ｓ1 の後端部と後行鋼片Ｓ2 の先端部とを
切断し、これら後端部及び先端部を５ｍｍの間隙（間
隔）を隔てて対向させた後、この間隙を覆うように交番
磁界発生コイル３２（幅１３００ｍｍ、長さ２４０ｍ
ｍ）を配置し、その状態で前記誘導加熱装置３０により
交番磁界を印加して加熱した。このときの加熱条件は、
投入電力が各々１０００ｋＷ、周波数が１０００Ｈｚ、
加熱時間が１２．５秒であった。

【００５６】引き続き、上記両鋼片を押圧力２ｋｇ／ｍ
ｍ² 押圧して接合を完了させ、その接合後、７スタンド
ミルにより板厚２ｍｍまで圧延を施したところ、その際
に接合面が分離することなく良好な連続圧延を継続でき
た。

【００５７】以上詳述した第１実施形態によれば、熱間
仕上圧延機の入側において接合する先行鋼片Ｓ1 と後行
鋼片Ｓ2 の鋼種が異なる場合に、これら両鋼片の鋼種の
成分量に基づいて鋼片厚みを演算し、接合前に行う粗圧
延機により、上記両鋼片をその厚みになるように圧延
し、その後、先行鋼片Ｓ1 の後端部と後行鋼片Ｓ2 の先
端部との接合領域（対向端部近傍）に、鋼片厚み方向に
貫通する交番磁界を印加して加熱することにより、接合
する鋼片の種類によらず、安定した均一な接合面を得る
ことが可能となり、しかも所定の時間内に接合が完了
し、安定した連続圧延が可能となった。

【００５８】次に、本発明に係る第２実施形態について
説明する。

【００５９】本実施形態に適用される誘導加熱装置の基
本構成は、前記第１実施形態に適用された前記図３等に
示したものと実質的に同一であり、その等価回路も前記
図５の回路図に示したものと同一である。

【００６０】この図５に示した鉄損抵抗Ｒi は、誘導加
熱装置３０の誘導加熱コイル３２が有する磁極芯（鉄
心）３４を構成する珪素鋼板の特性により、交番磁界の
周波数、鉄心内磁束に大きく依存し、周波数の１．５〜
２乗と、鉄心内磁束の２乗とに比例する。

【００６１】図６は、漏れインダクタンスＬc を説明す
るために、上下両鉄心３４、３４の側面図（Ａ）と、平
面図（Ｂ）とを概念的に示したもので、この漏れインダ
クタンスＬc は、鉄心間よりも外側の周囲に漏れる磁路
Ｌp と、鉄心間で鋼片から外れた部分における磁路の和
で与えられ、次の（４）式で表わされる。

【００６２】 Ｌc ＝Ｌp ＋｛μ0 （Ｗ・Ｌ）／Ｇ｝Ｎc ² （１−Ｓgw／Ｓ） …（４） Ｓgw＝Ｗwork×（Ｌ−Ｗg ） Ｓ＝Ｗ×Ｌ ここで、Ｌp ：漏れる磁路 μ0 ：空気の透磁率 Ｗ ：鉄心の幅 Ｌ ：鉄心の長さ Ｇ ：鉄心の間隔 Ｎc ：コイル巻き数 Ｗwork：鋼片の幅 Ｗg ：鋼片の間隔

【００６３】上記（４）式に示されるように、周囲に漏
れる磁路Ｌp はほぼ一定と見做すことができるので、鋼
片幅Ｗworkが鉄心幅Ｗに比較して小さいほど、漏れイン
ダクタンスＬc は大きくなる。

【００６４】本実施形態は、上記図５の等価回路で表わ
される誘導加熱装置３０について、交番磁界の発生電源
３８と、誘導加熱コイル３２との間に配設する整合コン
デンサＣの容量を、接合する鋼片の幅が最大の場合に最
大周波数となるように設定すると共に、その容量を一定
として、前記交番磁界の周波数を、鋼片の幅に応じて変
えることができるようにした以外は、前記第１実施形態
の場合と実質的に同一である。なお、上記等価回路の共
振周波数ｆは、１／２π√（ＬＣ）で与えられる。但
し、ここでのＬはコイルのイダクタンスであり、Ｃはコ
ンデンサの容量を表わす。

【００６５】本実施形態においては、鋼片幅に応じて印
加周波数を自動的に変化させることができるが、この場
合の加熱効率の変化を図７に示す。即ち、整合コンデン
サＣの容量を一定に保つことにより、上記図７に示され
るように、鋼片幅が狭くなると漏れインダクタンスＬc
が増加するが、周波数が下がるため鉄損電力の増加を抑
えることができ、結果としてトータルの電力は鋼片幅に
よらず、ほぼ一定とすることができることが分かる。

【００６６】これに対し、周波数を一定とする従来の制
御方法を適用した場合の鋼片幅による加熱効率の変化を
図８に示す。この従来方法では、周波数を一定に保つた
めに、鋼片幅が変化する場合には、それに伴って漏れイ
ンダクタンスＬc が変化する分を、整合コンデンサＣの
容量を変化させている。この場合は、上記図８に示した
ように、鋼片幅が狭くなると漏れインダクタンスＬc が
増加し、コイル電流Ｉc とコイル電圧Ｖc の位相差、即
ち力率が悪化することになるため、コイル電圧Ｖc を過
剰に投入する必要が生じ、この過剰なコイル電圧Ｖc に
より鉄心内の磁束が増加し、鉄損電力が増加することに
なり、結果としてトータルの電力が増加することにな
る。

【００６７】次に、本実施形態の具体例である実施例２
を説明する。

【００６８】

【実施例２】先行鋼片Ｓ1 、後行鋼片Ｓ2 として、いず
れも幅１３００ｍｍ、厚み３０ｍｍからなるシートバー
（低炭素鋼）を前記図１に示した設備ラインに供して、
先行シートバーの後端部及び後行シートバーの先端部を
５ｍｍの間隔を隔てて対向させた後、本実施形態に適用
される前記誘導加熱装置３０を、この両シートバーの感
激を被うように交番磁界発生コイル（幅１３００ｍｍ、
長さ２４０ｍｍ）を配置し、この状態で交番磁界を印加
して加熱した。このときの加熱条件は、投入電力が各々
１０００ｋＷ、周波数１０００Ｈｚで、加熱時間が１
２．５秒であった。

【００６９】引き続き、前記実施例１の場合と同様に上
記両鋼片を押圧力２ｋｇｆ／ｍｍで押圧して接合を完了
させ、その接合後、７スタンドミルにより板厚２ｍｍ²
まで圧延を施したが、その際に接合面が分離することな
く良好な連続圧延を継続することができた。

【００７０】その後、同一の誘導加熱装置３０により、
整合コンデンサＣの容量は同じままで、先行鋼片Ｓ1 、
後行鋼片Ｓ2 として、いずれも幅８００ｍｍ、厚み３０
ｍｍからなるシートバー（低炭素鋼）を同様に配置し、
交番磁界を印加して加熱した。このときの加熱条件は、
投入電力が各々１０００ｋＷ、周波数７００Ｈｚで、加
熱時間は１２．５秒であった。引き続き、同様に上記両
鋼片を押圧力２ｋｇｆ／ｍｍ² で押圧して接合を完了さ
せ、その接合後、同様に７スタンドミルにより板厚２ｍ
ｍまで圧延を施したが、その際に接合面が分離すること
なく良好な連続圧延を継続することができた。

【００７１】以上詳述した第２実施形態によれば、熱間
仕上圧延機の入側において、先行鋼片Ｓ1 の後端部と後
行鋼片Ｓ2 の先端部との接合領域に、鋼片厚み方向に貫
通する交番磁界を発生する磁極芯３４を該接合領域に配
置し、交番磁界発生電源の周波数を該鋼片幅に応じて変
化させ、最大鋼片幅のときに上記交番磁界発生電源３８
が最大周波数となるように、該電源３８と交番磁界発生
コイル３２との間にある整合コンデンサＣの容量を設定
することにより、同電源３８の周波数を該鋼片幅に応じ
て変化させることが可能となり、これにより、安定した
鋼片の接合面が得られると共に、所定の時間内で接合が
完了し、安定した連続圧延が可能となった。

【００７２】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【００７３】例えば、本発明を適用する圧延機入側にお
ける設備ラインの具体的構成は、前記実施形態に示した
ものに限定されない。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１の発明に
よれば、対向式誘導加熱方法で先行鋼片と後行鋼片との
対向端部を加熱し、接合する際、両鋼片の鋼種が異なる
場合でも、確実に接合することができる。

【００７５】又、請求項３又は請求項４の発明によれ
ば、同様に対向式誘導加熱方法で上記両鋼片を接合する
際、鋼片の幅の大小に関らず、常に安全且つ安定した加
熱を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態に適用される圧延機
入側設備の要部を示す説明図

【図２】上記実施形態に適用される誘導加熱装置の要部
構成を示す概略側面図

【図３】交番磁界による鋼片の加熱原理を概念的に示す
説明図

【図４】鋼片の突き合わせ端部と磁極芯との関係を概念
的に示す斜視図

【図５】誘導加熱装置の等価回路を示す回路図

【図６】漏れインダクタンスを概念的に示す説明図

【図７】第２実施形態の効果を示す線図

【図８】従来方法の結果を示す線図

【符号の説明】

１０…第１スタンド １２…コイルボックス １４…接合装置 １６Ａ〜Ｃ…ピンチロール １８…レベラ ２０…切断装置 ２２…ルーパ ２４…デスケーラ ３０…誘導加熱装置 ３２…交番磁界発生コイル ３４…磁極芯 ３６…導線 ３８…交番電源 Ｌc …漏れインダクタンス Ｒw …鋼片抵抗 Ｒi …鉄損抵抗 Ｖc …コイル電圧 Ｉc …コイル電流 Ｃ…整合コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 鶴崎 一也 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 坂本 秀夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを
   間隔を隔てて対向させ、これら両鋼片の対向端部近傍
   に、その厚み方向に貫通する交番磁界を印加し、前記両
   鋼片の対向端部を誘導加熱した後、該両端部を押圧して
   接合する熱間圧延における鋼片の接合方法において、 先行鋼片と後行鋼片それぞれの成分量に基づいて、先行
   鋼片と後行鋼片の厚みを変えることを特徴とする熱間圧
   延における鋼片の接合方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 先行鋼片と後行鋼片の成分量に基づいて、これら両鋼片
   間の昇温速度の比を求め、先行鋼片と後行鋼片の厚みの
   比の２乗の逆数が、前記比に等しくなるよう先行鋼片と
   後行鋼片の厚みを変えることを特徴とする熱間圧延にお
   ける鋼片の接合方法。
3. 【請求項３】先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを
   間隔を隔てて対向させ、これら両鋼片の対向端部近傍
   に、その厚み方向に貫通する交番磁界を印加し、前記両
   鋼片の対向端部を誘導加熱した後、該両端部を押圧して
   接合する熱間圧延における鋼片の接合方法において、 前記交番磁界の周波数を、前記鋼片の幅に応じて変える
   ことを特徴とする熱間圧延における鋼片の接合方法。
4. 【請求項４】先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを
   間隔を隔てて対向させ、これら両鋼片の対向端部近傍
   に、その厚み方向に貫通する交番磁界を印加し、前記両
   鋼片の対向端部を誘導加熱した後、該両端部を押圧して
   接合する熱間圧延における鋼片の接合方法において、 交番磁界の発生電源と誘導加熱コイルとの間の整合コン
   デンサの容量を、接合する鋼片の幅が最大の際に最大周
   波数となる値に設定することを特徴とする熱間圧延にお
   ける鋼片の接合方法。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記整合コンデンサの容量を一定とし、前記交番磁界の
   周波数を、前記鋼片の幅に応じて変えることを特徴とす
   る熱間圧延における鋼片の接合方法。