JPH1071473A - 鋼帯のオンラインフラッシュバット溶接装置および溶接 方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼帯のオンラインフラッシュバット溶接にお
いて、溶接部の酸化を効率よく防止して、高品質の溶接
部を得る。 【解決手段】 上下のクランプダイ１ａ、１ｂ、２ａ、
２ｂおよびクランプダイインサート３ａ、３ｂ、４ａ、
４ｂとから構成され、溶接部を非酸化性のガスでガスシ
ールするシールドガス噴出口７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ
を、上下のクランプダイインサート３ａ、３ｂ、４ａ、
４ｂ中の幅方向複数位置に設けた鋼帯のオンラインフラ
ッシュバット溶接装置において、鋼帯の上面側に非酸化
性のガスを噴出する噴出口の噴出方向を、鋼帯３１ａお
よび３１ｂの溶接部に向かうように構成した鋼帯のオン
ラインフラッシュバット溶接装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼帯の処理ライ
ンにおいて、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを突合
せ溶接するときに、溶接部が酸化しないように溶接部を
ガスシールドすることのできる鋼帯のオンラインフラッ
シュバット溶接装置、およびこの溶接装置を使用した鋼
帯のオンラインフラッシュバット溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所における鋼帯の処理ライン（例え
ば酸洗ライン）においては、処理能力を高めるために、
先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とをオンラインで突合
せ溶接して、連続して処理するようにしている。

【０００３】このようにして鋼帯を処理する際に、突合
せ溶接部が溶接不良のために破断すると、ラインを停止
しなければならないようなトラブルとなるため、突合せ
溶接部は溶接欠陥のない健全な溶接が施されている必要
がある。

【０００４】突合せ溶接部の溶接欠陥は、溶接部が酸化
することにより発生することが多いので、一般には溶接
部周辺を非酸化性の雰囲気で覆って溶接するようにして
いる。

【０００５】上述した先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端
とをオンラインで突合せ溶接する従来の技術としては、
特開昭５９−５４４７６号公報に開示されたフラッシュ
バット溶接装置がある。

【０００６】この溶接装置は、（１）溶接動作中に、ス
トリップ端部の上方および下方に保護ガス層（非酸化性
のガスであり、一般にシールドガスという）を施すため
に、可燃性ガス源から供給されるガスの排出ポートを設
けたものであり、（２）排出ポートが、突合せ溶接され
るストリップの幅に沿って、クランプダイインサートの
中の複数の位置に配置されているものであり、（３）可
燃性ガスがプロパン、天然ガスまたは水素であるもので
あり、（４）クランプダイインサートの対向面に沿って
摺動可能である外側カッターバーを有するスペーサプレ
ートを具備し、各溶接部が作られる前に、ダイ部材から
溶接フラッシュを除去し、これにより排出ポートをふさ
ぐ傾向のあるフラッシュ粒子を除去するようにしたもの
であり、（５）各一対の対向ダイインサートの一方の排
出ポートが、他方のものに食い違い関係に配置されてい
るものであり、（６）ダイとインサートとの間にスペー
スが設けられて、ガスを排出ポートへ供給するためのマ
ニホルドの役目をし、排出ポートがマニホルドに対して
垂直方向に食い違いに配置されているものであり、
（７）溶接動作中に、可燃性ガスフレームを突合せ溶接
部に施すことからなるフラッシュバット溶接装置による
フラッシュバット溶接方法であり、（８）フレームが溶
接動作中に、ストリップ端の上方および下方の複数の離
間した排出ポートにおいて与えられるフラッシュバット
溶接装置によるフラッシュバット溶接方法である。

【０００７】また、同じような技術としては、実開昭５
９−１９０４８０号公報に開示されたフラッシュバット
溶接機がある。この溶接機は、酸化物の発生にともなっ
て生ずる溶接部の欠陥を無くするようにしたフラッシュ
バット溶接機であり、溶接作業を行うに先立って、シー
ルによって溶接作業空間を大気空間から隔絶形成し、そ
の後溶接作業空間を不活性ガス雰囲気にして溶接を行
い、アップセット完了時点まで隔絶状態を維持でき、酸
化物を発生させずに、溶接を完了させようとするもので
ある。

【０００８】また、実開昭５８−１３７５８３号公報に
開示されたフラッシュバット溶接用電極がある。この電
極は、電極内にガス導入路が設けてあるので、溶接部の
電極近傍からイナートガスを吹き付けることができ、溶
接部に酸化スケールが生成されることがないので、品質
良好な溶接部が得られるというものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のフラッシュバット溶接機およびフラッシュバッ
ト溶接方法には、次のような問題点があった。すなわ
ち、これらの従来技術においては、溶接部の酸化を防止
するために必要な不活性ガス等のシールドガスの供給方
法が具体的に示されておらず、場合によっては過剰にシ
ールドガスを供給することとなり、ランニングコストが
過大になるという問題点があった。

【００１０】例えば、溶接部近傍を効果的に非酸化性雰
囲気とするために、被溶接材に対して何度の角度でシー
ルドガスを吹き付ければよいかというような具体例が示
されていないので、必要以上のシールドガスを供給する
ことになっていた。

【００１１】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、必要最小限の
シールドガス供給量で、優れた品質の溶接部を得ること
のできる鋼帯のオンラインフラッシュバット溶接装置お
よび溶接方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る鋼帯のオ
ンラインフラッシュバット溶接装置は、上下のクランプ
ダイおよびクランプダイインサートとから構成され、溶
接部を非酸化性のガスでガスシールするシールドガス噴
出口を、上下のクランプダイインサート中の幅方向複数
位置に設けた鋼帯のオンラインフラッシュバット溶接装
置において、鋼帯の上面側に非酸化性のガスを噴出する
噴出口の噴出方向を、鋼帯の溶接部に向かうように構成
したものである。

【００１３】また、鋼帯上面側のシールドガス噴出口の
設置範囲を、溶接する最大幅の鋼帯の幅よりも大きくし
たものである。

【００１４】また、シールドガスの噴出量を鋼帯の上下
面で調整可能としたものである。また、前後の上部クラ
ンプダイの対向する面の少なくとも一つの面に、上下方
向に回動可能に取り付けられ、スペ−サプレ−ト通過時
にはスペ−サプレ−トの厚さに応じて上方または下方に
回動してスペ−サプレ−トを通過させ、スペ−サ−プレ
−トが上昇した後は、前記上部クランプダイの対向する
面間を閉塞してシ−ルドガスの上昇を阻止するシ−ルド
ガス上昇阻止板を有するものである。

【００１５】また、前記シ−ルドガス上昇阻止板に、複
数の貫通孔を設けたものである。また、前記シ−ルドガ
ス上昇阻止板が回動可能に取り付けられている面との間
にスプリングを配置し、このスプリングの弾発力でシ−
ルドガス上昇阻止板を回動させて、スペ−サ−プレ−ト
上昇後の前記上部クランプダイの対向する面間を閉塞す
るものである。

【００１６】また、この発明に係る鋼帯のオンラインフ
ラッシュバット溶接方法は、上記鋼帯のオンラインフラ
ッシュバット溶接装置のシールドガス噴出口から、可燃
性ガスのみ、または可燃性ガスに空気または不活性ガス
を一定比率で混合した混合ガスを噴出し、可燃性ガスを
溶接のフラッシュ火花で燃焼させて、鋼帯の溶接部近傍
にシールドガス雰囲気を形成させるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の第一の実施の形態の鋼
帯のオンラインフラッシュバット溶接装置を、図１
（ａ）および（ｂ）により説明する。図１（ａ）はこの
溶接装置の正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢
視図である。この溶接装置は、２つの鋼帯３１ａおよび
３１ｂの端部同士をオンラインで突合せ溶接するフラッ
シュバット溶接装置であり、２つの鋼帯３１ａおよび３
１ｂの端部同士を溶接する溶接部１６を挟んで上下に２
列ずつ設けられた上部クランプダイ１ａおよび２ａ、下
部クランプダイ１ｂおよび２ｂと、上部クランプダイ１
ａ、２ａ、下部クランプダイ１ｂ、２ｂのそれぞれと２
つの鋼帯３１ａおよび３１ｂの上面または下面との間に
設けられた上部ダイインサート３ａおよび４ａ、下部ダ
イインサート３ｂおよび４ｂとからなるフラッシュバッ
ト溶接装置に、非酸化性の雰囲気を形成するための可燃
性ガス、可燃性ガスと空気または不活性ガスとの混合ガ
ス（これらは燃焼させて非酸化性のガスとする。以上を
総称してシールドガスという）を供給するシールドガス
供給路５ａ、６ａおよび５ｂ、６ｂを設け、さらにこれ
らのシールドガス供給路から分岐して、鋼帯の幅方向に
沿ってシールドガス噴出口７ａ、８ａおよび７ｂ、８ｂ
を設けたものである。

【００１８】このフラッシュバット溶接装置を詳述する
と、上部のシールドガス噴出口７ａ、８ａは、噴出方向
が２つの鋼帯３１ａおよび３１ｂの端部同士を溶接する
溶接部１６を向くように設けられており、下部のシール
ドガス噴出口７ｂ、８ｂは、水平方向を向くように設け
られている。

【００１９】また、上部のシールドガス噴出口７ａと８
ａは、鋼帯幅方向の設置位置をずらして千鳥状に配置さ
れている。同じように、下部のシールドガス噴出口７ｂ
と８ｂも、鋼帯幅方向の設置位置をずらして千鳥状に配
置されている。これは、できるだけ少ないシールドガス
により、シールドガス雰囲気を形成しようとするもので
ある。

【００２０】噴出口の設置間隔または設置数は、鋼帯の
上面側と下面側とで異なるようにしてもよい。例えば、
ガスシールド用の可燃性のガスが燃焼しているときに、
鋼帯の上面側は高温燃焼ガス自体の密度が装置周辺の常
温大気よりも小さいため、高温燃焼ガスの上昇流が発生
し、特に鋼帯の幅方向両端部では、大気が容易に侵入し
やすい。このため、図２（ａ）に示すように、鋼帯の上
面側のシールドガスの覆う範囲Ｌ₁ を、図２（ｂ）に示
す下面側を覆う範囲Ｌ₂ よりも大きくする等の工夫をす
るとよい。

【００２１】また、同じような理由から、鋼帯の上下面
の幅方向端部に近いシールドガスの噴出口を、その噴出
方向が幅方向端部に向かうように形成してもよい。

【００２２】シールドガス供給路５ａ、６ａおよび５
ｂ、６ｂは、ダイインサート３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂの
位置決めに使用されるクランプダイ上のキー溝の深さを
深くすることによって形成することができる。

【００２３】なお、シールドガス供給路５ａ、６ａおよ
び５ｂ、６ｂへは、それぞれシールドガス供給管９ａ、
１０ａおよび９ｂ、１０ｂが接続されている。

【００２４】図３は、上部シールドガス供給路５ａ、６
ａに供給するシールドガス源と下部シールドガス供給路
５ｂ、６ｂに供給するシールドガス源の供給量を、別々
に調整できるようにした場合の配管系統図である。この
場合シールドガス源としては、可燃性ガスと空気の混合
ガスを使用するようにしている。そして、可燃性ガス供
給配管１１には、可燃性ガス流量調整弁１２ａおよび１
２ｂを、空気供給配管１３には空気流量調整弁１４ａお
よび１４ｂを設けて、上下のシールドガス源の供給量
を、別々に調整できるようにしている。なお、図３中符
号１５ａおよび１５ｂは遮断弁である。

【００２５】次に、この発明の第二の実施の形態の鋼帯
のオンラインフラッシュバット溶接装置を、図４（ａ）
〜（ｄ）により説明する。図４（ａ）〜（ｄ）はこの溶
接装置の側面図であり、図４（ａ）および（ｂ）は２枚
のシ−ルドガス上昇阻止板２１および２２を設置した場
合を、図４（ｃ）および（ｄ）は１枚のシ−ルドガス上
昇阻止板２１Ａを設置した場合を示している。

【００２６】溶接中にシ−ルドガスが燃焼しているとき
には、鋼帯の上面側は高温燃焼ガス自体の密度が装置周
辺の常温空気よりも小さいため、高温ガスの上昇流が発
生する。このため、特に鋼帯３１ａおよび３１ｂの幅方
向端部では、大気がシ−ルドガス中に侵入しやすくな
り、溶接部を酸化させないというガスシ−ルドの効果が
低減されることになる。

【００２７】このような問題に対処するため、この鋼帯
のオンラインフラッシュバット溶接装置においては、シ
−ルドガスの上昇を阻止するシ−ルドガス上昇阻止板２
１および２２または２１Ａを、前後の上部クランプダイ
１ａおよび２ａの対向する面の両面または片面に設けて
いる。

【００２８】まず、２枚のシ−ルドガス上昇阻止板２１
および２２を設けた場合について、図４（ａ）および
（ｂ）について説明すると、２枚のシ−ルドガス上昇阻
止板２１および２２は、前後の上部クランプダイ１ａお
よび２ａのそれぞれに設けた支持部材２３に、ピン２４
を介して垂直方向に回動可能に取り付けてある。

【００２９】上述したシ−ルドガス上昇阻止板２１およ
び２２の回動機構を説明すると、シ−ルドガス上昇阻止
板２１および２２と前後の上部クランプダイ１ａおよび
２ａの対向する面とは、それぞれスプリング２５および
２６により接続されている。また、前後の上部クランプ
ダイ１ａおよび２ａの対向する面それぞれには、ストッ
パ−２７および２８が設けられており、シ−ルドガス上
昇阻止板２１はスプリング２５の弾発力により、ストッ
パ−２７に押しつけられ、シ−ルドガス上昇阻止板２２
はスプリング２６の弾発力により、ストッパ−２８に押
しつけられるようになっている。また、シ−ルドガス上
昇阻止板２１および２２の先端には、回転ロ−ル２９お
よび３０が設けられており、鋼帯３１ａの後端と鋼帯３
１ｂの先端との間の距離や、溶接電極の位置を調整する
ために、スペ−サプレ−ト（下方から上方に沿って段階
的に板厚が大きくなっている）３２が下降していくとき
には、図４（ａ）に示すように、シ−ルドガス上昇阻止
板２１および２２が、スペ−サプレ−ト３２によりスプ
リング２５および２６の弾発力に逆らって押し下げられ
る。そして、その間回転ロ−ル２９および３０はスペ−
サプレ−ト３２の両面に接触して回転し、シ−ルドガス
上昇阻止板２１および２２（１点鎖線で示す）が回動し
ながらスム−ズに押し下げられるのを助ける。

【００３０】逆に、スペ−サプレ−ト３２が上昇するに
つれて、シ−ルドガス上昇阻止板２１および２２は、ス
ペ−サプレ−ト３２の厚さが薄くなった分だけ、スプリ
ング２５および２６の弾発力によって回動しながら引き
上げられる。そして、スペ−サプレ−ト３２が完全に上
昇してしまうと、回転ロ−ル２９および３０はスペ−サ
プレ−ト３２の両面から離れ、シ−ルドガス上昇阻止板
２１および２２は、図４（ａ）に実線で示すように、ス
トッパ−２７および２８に当たり水平状態になるまで、
引き上げられる。

【００３１】この後、溶接のために前後のクランプダイ
１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂは、図４（ｂ）に示すよう
に接近するが、このときシ−ルドガス上昇阻止板２１と
２２とは、回転ロ−ル２９と３０とが接触または重なり
あった状態、すなわちクランプダイ１ａおよび２ａの対
向する面間を閉塞した状態となり、溶接中にシ−ルドガ
スが上昇するのを阻止することができる。

【００３２】したがって、溶接中のシ−ルドガスの上昇
流は抑制され、この部分に大気が侵入して、溶接部が酸
化されることはない。

【００３３】次に、シ−ルドガス上昇阻止板が１枚の場
合について、図４（ｃ）および（ｄ）により説明する
と、次のとおりである。シ−ルドガス上昇阻止板２１Ａ
は、上部クランプダイ１ａに設けた支持部材２３Ａに、
ピン２４Ａを介して垂直方向に回動可能に取り付けてあ
る。

【００３４】上述したシ−ルドガス上昇阻止板２１Ａの
回動機構を説明すると、シ−ルドガス上昇阻止板２１Ａ
と上部クランプダイ１ａの面とは、スプリング２５Ａに
より接続されている。また、上部クランプダイ１ａの面
には、ストッパ−２７Ａが設けられており、シ−ルドガ
ス上昇阻止板２１Ａはスプリング２５Ａの弾発力によ
り、ストッパ−２７Ａに押しつけられるようになってい
る。また、シ−ルドガス上昇阻止板２１Ａの先端には、
回転ロ−ル２９Ａが設けられており、スペ−サプレ−ト
３２が下降していくときには、図４（ｃ）に示すよう
に、シ−ルドガス上昇阻止板２１Ａが、スペ−サプレ−
ト３２によりスプリング２５Ａの弾発力に逆らって押し
下げられる。そして、その間回転ロ−ル２９Ａはスペ−
サプレ−ト３２の両面に接触して回転し、シ−ルドガス
上昇阻止板２１Ａ（１点鎖線で示す）が回動しながらス
ム−ズに押し下げられるのを助ける。

【００３５】逆に、スペ−サプレ−ト３２が上昇するに
つれて、シ−ルドガス上昇阻止板２１Ａは、スペ−サプ
レ−ト３２の厚さが薄くなった分だけ、スプリング２５
Ａの弾発力によって回動しながら引き上げられる。そし
て、スペ−サプレ−ト３２が完全に上昇してしまうと、
回転ロ−ル２９Ａはスペ−サプレ−ト３２の両面から離
れ、シ−ルドガス上昇阻止板２１Ａは、図４（ｃ）に実
線で示すように、ストッパ−２７ａに当たり水平状態に
なるまで、引き上げられる。

【００３６】この後、溶接のために前後のクランプダイ
１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂは、図４（ｄ）に示すよう
に接近するが、このときシ−ルドガス上昇阻止板２１Ａ
は、回転ロ−ル２９Ａが上部クランプダイ１ｂの面と接
触する状態、すなわちクランプダイ１ａおよび２ａの対
向する面間を閉塞した状態となり、溶接中にシ−ルドガ
スが上昇するのを阻止することができる。

【００３７】したがって、この場合も溶接中のシ−ルド
ガスの上昇流は抑制され、この部分に大気が侵入して、
溶接部が酸化されることはない。

【００３８】図５は、上述したシ−ルドガス上昇阻止板
を２枚設けたときのシ−ルドガス上昇阻止板２１および
２２に、複数の貫通孔２１ａおよび２２ａを設けた例を
示している。貫通孔２１ａおよび２２ａは、シ−ルドガ
ス上昇阻止板２１および２２を設けたことにより、鋼帯
幅方向へのシ−ルドガスの吹き出しが過度にならないよ
うにするために設けたものである。

【００３９】なお、当然のことながら、シ−ルドガス上
昇阻止板を１枚設けたときにも、貫通孔２１ａまたは２
２ａに匹敵する貫通孔を設ければ上記効果があるのはい
うまでもない。

【００４０】また、上述したシ−ルドガス上昇阻止板２
１および２２の鋼帯幅方向の長さは、溶接される鋼帯の
最大幅よりも大きくする。

【００４１】また、シ−ルドガス上昇阻止板２１および
２２の材質は、電気的に十分な絶縁性を有し、かつ高温
のシ−ルドガスにさらされても熱変形や溶損しない十分
な耐熱性を有するものが望ましく、例えばセラミックス
やセラミックスファイバ−を焼成する等して製造される
セラミックスファイバ−ボ−ド等を使用するとよい。

【００４２】次に、本発明の実施の形態の鋼帯のオンラ
インフラッシュバット溶接方法を説明する。この溶接方
法においては、上述した本発明の鋼帯のオンラインフラ
ッシュバット溶接装置を使用して、シールドガス噴出口
から、可燃性ガスのみ、または可燃性ガスに空気または
不活性ガスを一定比率で混合した混合ガスを噴出し、可
燃性ガスを溶接のフラッシュ火花で燃焼させて、鋼帯の
溶接部近傍にシールドガス雰囲気を形成させるものであ
るが、その理由を以下に述べる。

【００４３】従来、鋼帯の溶接部近傍を非酸化性保護ガ
ス雰囲気にするシ−ルドガスとして、常温の不活性ガス
のみを溶接部近傍に供給する方法が多用されてきたが、
この場合非酸化性保護ガス雰囲気にする必要がある空間
容量を、すべて不活性ガスで置換するため、多量の不活
性ガスを必要としてきた。

【００４４】これに対して、可燃性ガスをフラッシュ火
花で燃焼させた高温燃焼ガスをシ−ルドガスとして使用
すると、燃焼反応による温度上昇分だけガス体積が膨張
するので、非酸化性保護ガス雰囲気にする必要がある空
間容量を、すべて燃焼ガスで置換するのに必要な可燃性
ガスは、非酸化性保護ガス雰囲気にする必要がある空間
容量よりも少量でよいことになる。

【００４５】また、溶接部近傍の大気（以下、空気とい
う）に含まれる酸素を、可燃性ガスとの燃焼反応によっ
て消費することにより、燃焼反応によって生成される燃
焼ガス中の酸素濃度を極低濃度にすることができ、溶接
部近傍を非酸化性保護ガス雰囲気にすることができるの
である。

【００４６】さらに、可燃性ガスに空気または不活性ガ
スを一定比率で混合した混合ガスを使用する場合の比較
について、以下に述べる。

【００４７】まず、可燃性ガスと空気とを一定比率で混
合した混合ガスを使用する場合、この混合ガスの燃焼形
態は一般に予混合燃焼と呼ばれるもので、燃焼反応速度
が速く、単位空間体積当たりの発熱率が高くなる。そし
て、発熱率が高い分だけ鋼帯溶接部は高温になり、溶接
効率が高く、言い換えれば溶接に必要な電気エネルギ−
を低減することができる。

【００４８】しかし、一方でこの燃焼形態においては、
燃焼に必要な酸素を溶接部近傍の空気に含まれるものに
加えて、混合ガス中の空気に含まれる酸素からも取り込
むことになるので、鋼帯幅方向に安定した非酸化性保護
ガス雰囲気を形成するためには、例えば鋼帯上面側への
シ−ルドガスの上昇流を阻止するためのシ−ルドガス上
昇阻止板を設置し、周辺空気の巻き込みを抑制すること
が必要になる。

【００４９】また、混合ガス中の火炎の伝搬速度に見合
うように、シ−ルドガス噴出口での混合ガスの流速を調
整しないと、シ−ルドガス供給管への火炎の逆火、火炎
の吹き飛びまたは吹き消えが発生しやすいため、燃焼の
範囲が狭くなるという問題がある。

【００５０】これに対して、可燃性ガスと不活性ガスと
を一定比率で混合した混合ガスを使用する場合、基本的
には可燃性ガスを不活性ガスで希釈して、可燃性ガスの
組成を変化させただけのものであり、この混合ガスの燃
焼形態は、一般に可燃性ガスを空気中に噴出させ、拡散
によって徐々に混合させながら燃焼させる拡散燃焼と呼
ばれるものである。

【００５１】拡散燃焼においては、単位空間体積当たり
の発熱率が小さいので、前述した可燃性ガスと空気とを
一定比率で混合した混合ガスを燃焼させるときのよう
な、溶接に必要な電気エネルギ−を低減させるという長
所はないが、燃焼反応が可燃性ガスと空気との拡散混合
によるものであるため、火炎が安定するための混合ガス
の流速等の燃焼条件の範囲が広くとれ、操作性が良好で
シ−ルドガス供給管への火炎の逆火、火炎の吹き飛びま
たは吹き消えは発生しにくく、安全性が高いという長所
を有する。 さらに、この場合の可燃性ガスの性状に着
目すると、燃焼反応は溶接部近傍の空気中の酸素を消費
することによって進行するので、単位体積当たりの燃焼
が完全燃焼するのに必要な空気量［以下、理論燃焼空気
量〔単位Ｎｍ³ （空気）／Ｎｍ³ （燃料）という〕］が
多いほど、効率よく鋼帯の溶接部近傍を非酸化性保護ガ
ス雰囲気にすることができる。

【００５２】例えば、製鉄所の鉄鋼製造プロセスの過程
で得られる代表的な副生ガスとして、コ−クス製造の際
に発生するコ−クス炉ガス（以下ＣＯＧという）がある
が、このＣＯＧの理論燃焼空気量は、約４．７Ｎｍ
³ （空気）／Ｎｍ³ （燃料）である。

【００５３】これに対して、例えばプロパンガスの理論
燃焼空気量は、約２４．２Ｎｍ³ （空気）／Ｎｍ³ （燃
料）であることから、プロパンガスの方が効率よく鋼帯
の溶接部近傍を非酸化性保護ガス雰囲気にすることがで
きるといえる。

【００５４】しかし、プロパンガスのような理論燃焼空
気量が多い可燃性ガスほど密度が大きくなる傾向があ
り、フラッシュバット溶接作業で、鋼帯の溶接部近傍の
空気をあらかじめパ−ジすることを目的として、フラッ
シュ火花発生タイミングより先行して、鋼帯の溶接部近
傍にプロパンガスを供給しようとすると、溶接作業を繰
り返し行っている間に、空気との密度差から特にオンラ
インフラッシュバット溶接装置の下方に、可燃性ガスが
滞留して爆発する危険性がある。

【００５５】これに対しては、フラッシュ火花による点
火ではなく、パイロットバ−ナ、電気ヒ−タ（タングス
テンやニクロム等の電熱コイル、リボンヒ−タ、点火プ
ラグ等）により点火させる方法があるが、機器のレイア
ウト上これらの機器を当該箇所に設けることは困難であ
る。

【００５６】そこで、可燃性ガスの空気との密度差を小
さくし、局所的な滞留を防止するために、空気と密度が
ほぼ等しい不活性ガス（例えば窒素）と混合させるので
ある。例えば、常温ベ−スで空気の密度が約１．３ｋｇ
／Ｎｍ³ であるのに対して、プロパンガスの密度は約
２．０ｋｇ／Ｎｍ³ と差があるが、体積比でプロパンガ
ス３０％、窒素７０％の混合ガスにすると、密度はほぼ
１．５ｋｇ／Ｎｍ³ とほぼ空気と同じ密度となり、密度
差に起因する可燃性ガスの滞留は防止できる。

【００５７】さらに、上述のような可燃性ガスと不活性
ガスとの混合ガスを使用しても、可燃性ガスの一部が不
活性ガスに置き換わるだけなので、可燃性ガスのみを使
用した場合と比較しても鋼帯の溶接部近傍の非酸化性保
護ガス雰囲気の形成状況に顕著な差はなく、一方で極め
て若干ではあるが、可燃性ガス量の減少と不活性ガス量
の増加の影響で、燃焼ガスの温度が低下することから、
燃焼ガスの上昇流が抑制され、鋼帯の幅方向量端部での
大気の侵入傾向が弱まる効果もある。

【００５８】

【実施例】

（１）実施例１ 上部のシールドガス噴出口７ａと８ａおよび下部のシー
ルドガス噴出口７ｂと８ｂのいずれも直径３ｍｍ、かつ
鋼帯幅方向の設置ピッチ３０ｍｍとし、上部のシールド
ガス噴出口７ａと８ａ、下部のシールドガス噴出口７ｂ
と８ｂとは、それぞれ鋼帯幅方向の設置位置が千鳥状に
なるように設置し、上部のシールドガス噴出口７ａと８
ａとは、噴出方向が鋼帯の溶接部に向かうように構成し
たフラッシュバット溶接装置を使用し、プロパンガスを
上部のシールドガス噴出口７ａと８ａからはそれぞれ
３．５Ｎｍ³ ／Ｈ、下部のシールドガス噴出口７ｂと８
ｂからはそれぞれ０．５Ｎｍ³ ／Ｈ供給し、プロパンガ
スを溶接のフラッシュで着火・燃焼させながら、鋼帯の
溶接を行った。図６（ａ）は、そのときの溶接開始から
の経過時間（横軸、秒）と溶接部雰囲気中の酸素濃度
（縦軸、％）との関係を示すグラフであり、実線が本発
明の場合を示し、点線が参考として示した従来例（この
場合の従来例は、上部のシールドガス噴出口７ａと８ａ
の噴出方向を水平方向としたもので、その他の条件は本
発明例と同じである）である。このグラフから明らかな
ように、本発明を適用すると、鋼帯溶接部周辺の雰囲気
を、少ないシールドガス量で、かつわずか２秒程度で完
全に非酸化性の雰囲気にすることができるので、シール
ドガスの供給量を減らすことができるとともに、溶接部
の酸化が防止でき、優れた品質の溶接部を提供できるこ
とが分かる。

【００５９】（２）実施例２ 上部のシールドガス噴出口７ａと８ａおよび下部のシー
ルドガス噴出口７ｂと８ｂのいずれも直径３ｍｍ、かつ
鋼帯幅方向の設置ピッチ３０ｍｍとし、上部のシールド
ガス噴出口７ａと８ａ、下部のシールドガス噴出口７ｂ
と８ｂとは、それぞれ鋼帯幅方向の設置位置が千鳥状に
なるように設置し、上部のシールドガス噴出口７ａと８
ａとは、噴出方向が鋼帯の溶接部に向かうように構成
し，さらに鋼帯３１ａと鋼帯３１ｂの接続部の上方１５
０ｍｍの位置に、溶接する鋼帯の幅が最大となる１８５
０ｍｍよりも大きい全幅２０００ｍｍのシ−ルドガス上
昇阻止板２１および２２を設けたフラッシュバット溶接
装置を使用し、体積比でプロパンガス３０％、窒素７０
％の混合ガスを上部のシールドガス噴出口７ａと８ａか
らはそれぞれ４Ｎｍ³ ／Ｈ、下部のシールドガス噴出口
７ｂと８ｂからはそれぞれ１Ｎｍ³ ／Ｈ供給し、プロパ
ンガスを溶接のフラッシュで着火・燃焼させながら、鋼
帯の溶接を行った。図６（ｂ）は、そのときの溶接開始
からの経過時間（横軸、秒）と溶接部雰囲気中の酸素濃
度（縦軸、％）との関係を示すグラフであり、実線が本
発明の場合を示し、点線が参考として示した従来例（こ
の場合の従来例は、上部のシールドガス噴出口７ａと８
ａの噴出方向を水平方向としたもので、その他の条件は
本発明例と同じである）である。このグラフから明らか
なように、本発明を適用すると、この場合も鋼帯溶接部
周辺の雰囲気を、少ないシ−ルドガス量で、わずか１秒
程度で完全に非酸化性の雰囲気にすることができるの
で、シールドガスの供給量を減らすことができるととも
に、溶接部の酸化が防止でき、優れた品質の溶接部を提
供できることが分かる。

【００６０】さらに、実施例１の結果と比較しても、シ
−ルドガス上昇阻止板２１および２２を設けたことで、
シ−ルドガス中の可燃性ガスの供給量をより一層削減で
きることが分かる。

【００６１】

【発明の効果】この発明により、必要最小限のシールド
ガスを供給することにより、鋼帯溶接時に溶接部周辺
に、溶接部を酸化させない非酸化性の雰囲気を短時間で
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のフラッシュバット
溶接装置の説明図であり、（ａ）はこの溶接装置の正面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。

【図２】上面側のシールドガスの覆う範囲を下面側のシ
ールドガスの覆う範囲よりも広くすることを説明する説
明図であり、（ａ）は上面側のシールドガスの覆う範囲
を示す平面図、（ｂ）は下面側のシールドガスの覆う範
囲を示す平面図である。

【図３】上部シールドガス供給路に供給するシールドガ
ス源と下部シールドガス供給路に供給するシールドガス
源の供給量を、別々に調整できるようにした場合の配管
系統図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態のフラッシュバット
溶接装置を説明するための側面図であり、（ａ）および
（ｂ）はシ−ルドガス上昇阻止板が２枚の場合、（ｃ）
および（ｄ）はシ−ルドガス上昇阻止板が１枚の場合で
ある。

【図５】複数の貫通孔を設けたシ−ルドガス上昇阻止板
の平面図である。

【図６】溶接開始からの経過時間と溶接部雰囲気中の酸
素濃度との関係を示すグラフであり、（ａ）は実施例１
の場合、（ｂ）は実施例２の場合である。

【符号の説明】

１ａ 上部クランプダイ １ｂ 下部クランプダイ ２ａ 上部クランプダイ ２ｂ 下部クランプダイ ３ａ 上部ダイインサート ３ｂ 下部ダイインサート ４ａ 上部ダイインサート ４ｂ 下部ダイインサート ５ａ シールドガス供給路 ５ｂ シールドガス供給路 ６ａ シールドガス供給路 ６ｂ シールドガス供給路 ７ａ シールドガス噴出口 ７ｂ シールドガス噴出口 ８ａ シールドガス噴出口 ８ｂ シールドガス噴出口 ９ａ シールドガス供給管 ９ｂ シールドガス供給管 １０ａ シールドガス供給管 １０ｂ シールドガス供給管 １１ 可燃性ガス供給配管 １２ａ 可燃性ガス流量調整計 １２ｂ 可燃性ガス流量調整計 １３ 空気供給配管 １４ａ 空気流量調整計 １４ｂ 空気流量調整計 １５ａ 遮断弁 １５ｂ 遮断弁 １６ 溶接部 ２１ シ−ルドガス上昇阻止板 ２１Ａ シ−ルドガス上昇阻止板 ２１ａ 貫通孔 ２２ シ−ルドガス上昇阻止板 ２２ａ 貫通孔 ２３ 支持部材 ２３Ａ 支持部材 ２４ ピン ２４Ａ ピン ２５ スプリング ２５Ａ スプリング ２６ スプリング ２７ ストッパ− ２７Ａ ストッパ− ２８ ストッパ− ２９ 回転ロ−ル ２９Ａ 回転ロ−ル ３０ 回転ロ−ル ３１ａ 鋼帯 ３１ｂ 鋼帯 ２１Ａ シ−ルドガス上昇阻止板 ２３Ａ 支持部材 ２４Ａ ピン ２５Ａ スプリング ２７Ａ ストッパ− ２９Ａ 回転ロ−ル

フロントページの続き (72)発明者 高根 茂矩 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石井 正治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下のクランプダイおよびクランプダイ
   インサートとから構成され、溶接部を非酸化性のガスで
   ガスシールするシールドガス噴出口を、上下のクランプ
   ダイインサート中の幅方向複数位置に設けた鋼帯のオン
   ラインフラッシュバット溶接装置において、鋼帯の上面
   側に非酸化性のガスを噴出する噴出口の噴出方向を、鋼
   帯の溶接部に向かうように構成したことを特徴とする鋼
   帯のオンラインフラッシュバット溶接装置。
2. 【請求項２】 鋼帯上面側のシールドガス噴出口の設置
   範囲を、溶接する最大幅の鋼帯の幅よりも大きくしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の鋼帯のオンラインフラ
   ッシュバット溶接装置。
3. 【請求項３】 シールドガスの噴出量を鋼帯の上下面で
   調整可能としたことを特徴とする請求項１または２に記
   載の鋼帯のオンラインフラッシュバット溶接装置。
4. 【請求項４】 前後の上部クランプダイの対向する面の
   少なくとも一つの面に、上下方向に回動可能に取り付け
   られ、スペ−サプレ−ト通過時にはスペ−サプレ−トの
   厚さに応じて上方または下方に回動してスペ−サプレ−
   トを通過させ、スペ−サ−プレ−トが上昇した後は、前
   記上部クランプダイの対向する面間を閉塞してシ−ルド
   ガスの上昇を阻止するシ−ルドガス上昇阻止板を有する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のオンラ
   インフラッシュバット溶接装置。
5. 【請求項５】 前記シ−ルドガス上昇阻止板に、複数の
   貫通孔を設けたことを特徴とする請求項４に記載のオン
   ラインフラッシュバット溶接装置。
6. 【請求項６】 前記シ−ルドガス上昇阻止板が回動可能
   に取り付けられている面との間にスプリングを配置し、
   このスプリングの弾性力でシ−ルドガス上昇阻止板を回
   動させて、スペ−サ−プレ−ト上昇後の前記上部クラン
   プダイの対向する面間を閉塞するようにしたことを特徴
   とする請求項４または５に記載のオンラインフラッシュ
   バット溶接装置。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５または６に記
   載の鋼帯のオンラインフラッシュバット溶接装置のシー
   ルドガス噴出口から、可燃性ガスのみ、または可燃性ガ
   スに空気または不活性ガスを一定比率で混合した混合ガ
   スを噴出し、可燃性ガスを溶接のフラッシュ火花で燃焼
   させて、鋼帯の溶接部近傍にシールドガス雰囲気を形成
   させることを特徴とする鋼帯のオンラインフラッシュバ
   ット溶接方法。