KR100249663B1 - 금속편의 접합방법 및 접합장치 - Google Patents

Abstract

[청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야]

본 발명은 금속편의 접합방법 및 장치에 관한 것이다.

[발명이 해결하고자 하는 기술적 과제]

종래의 금속편의 열간압연라인에서는 가열로에서 1가닥씩 추출하여 압연함에 따라 마감압연공정에서 발생하는 제반 문제점을 해결하고자 한다.

[발명의 해결방법의 요지]

마감압연에 앞서 압연할 금속편의 후단과 선단을 이어 붙어서 열간압연라인에 연속적으로 공급하여 압연을 실시한다.

[발명의 중요한 용도]

본 발명의 선행금속편과 후행금속편의 단부를 가열, 접합시켜 연속적으로 열간마감압연을 실시하는 연속열간압연에 유용한 금속편을 접합할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

금속편의 접합방법 및 접합장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따른 가열요령의 설명도이다.

제2도는 종래형식의 가열요령의 설명도이다.

제3도는 금속편의 가열상황의 설명도이다.

제4도는 금속편의 접합부에서의 균열발생 상황도이다.

제5도는 회로의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

제6도는 본 발명을 실시하는 데에 적합한 장치의 구성도면이다.

제7도는 금속편의 접합상황을 나타내는 도면이다.

제8도는 접합종료 금속편의 파단상황의 설명도이다.

제9도는 본 발명에 따른 장치의 구성도면이다.

제10도는 본 발명에 따른 장치의 중요부를 나타내는 도면이다.

제11도는 본 발명에 따른 금속편접합요령의 설명도이다.

제12도는 본 발명에 따른 금속편의 접합요령 설명도이다.

제13도는 도전성의 부재의 예를 나타내는 도면이다.

제14도는 자성체로 된 부재의 예시도이다.

제15도는 자성체로 된 부재의 예시도이다.

제16도는 자성체로 된 부재의 예시도이다.

제17도는 자성체로 된 부재의 예시도이다.

제18도는 회로의 역자계 발생부를 나타내는 도면이다.

제19도는 회로의 역자개 발생부를 나타내는 도면이다.

제20도는 금속편의 연속열간압연용설비의 구성도면이다.

제21도는 본발명에 따른 접합장치의 요부구성도면이다.

제22도는 금속편의 가열상황 설명도이다.

제23도는 본발명에 따른 접합장치의 요부구성도면이다.

제24도는 상이한폭의 금속편을 접합하는 경우의 설명도이다.

제25(a), (b), (c)도는 본발명에 따라 금속편을 가열접합하는 경우의 설명도이다.

제26(a), (b), (c)도는 본발명에 따라 금속편을 가열접합하는 경우의 설명도이다.

제27도는 본 발명에 따른 금속편의 접합요령 설명도이다.

제28도는 단일의 인덕터를 사용하여 금속편을 가열하는 예시도면이다.

제29도는 단일의 인덕터를 사용하여 금속편을 가열하는 예시도면이다.

제30도는 금속편의 폭방향단부에 있어서의 승온속도의 분포를 나타내는 도면이다.

제31(a), (b)도는 자성체로 된 부재를 배치하여 금속편을 가열, 접합하는 경우의 예시도면이다.

제32(a), (b)도는 자성체로 된 부재를 배치하여 금속편을 가열, 접합하는 경우의 예시도면이다.

제33도는 자성체로 된 부재의 치수법/유도전류의 침투깊이와 접합불량길이와의 관계를 나타내는 도면이다.

제34도는 자성체로 된 부재를 배치한 접합장치의 구성도면이다.

제35도는 자성체로 된 부재의 이동요령 설명도면이다.

제36(a), (b), (c)도는 인덕터의 구성예를 나타내는 도면이다.

제37(a), (b), (c)도는 인덕터의 구성예를 나타내는 도면이다.

제38(a), (b)도는 인덕터의 구성예를 나타내는 도면이다.

제39도는 자속의 분포상황도면이다.

제40도는 자속의 분포상황도면이다.

제41도는 L/d₀와 승온속도비의 관계도면이다.

제42도는 금속편의 가열상황 설명도면이다.

제43도는 자속관통량의 조정을 하는 경우의 설명도이다.

제44도는 자속관통량의 조정을 하는 경우의 설명도이다.

제45도는 스온속도비와 L/d₀(간격g)의 관계표시 도면이다.

제46도는 인덕터의 이동기구의 구성도면이다.

제47도는 인덕터의 이동기구의 구성도면이다.

제48도는 인덕터의 이동기구의 구성도면이다.

제49(a), (b)도는 금속편의 가열, 접합요령 설명도이다.

제50도는 인덕터의 배치상황을 나타낸 도면이다.

제51(a), (b)도는 여러대를 사용할 경우의 인덕터 구성도이다.

제52도는 본 발명에 따른 인덕터의 제어계통을 나타내는 블록(Block)도면이다.

제53도는 여러대를 사용할 경우의 인덕터의 구성도이다.

제54도는 금속편의 접합장치의 구성도면이다.

제55도는 금속편의 가열상황을 표시한 도면이다.

제56도는 인덕터의 배치상황을 표시한 도면이다.

제57도는 W/d₀와 승온속도가 90％이하일 때 되는 길이 및 승온속도 비율의 관계를 표시하는 그래프이다.

제58도는 본 발명에 따른 장치, 특히 인덕터를 표시한 도면이다.

제59도는 C함유량과 가열온도의 관계를 표시한 그래프이다.

제60도는 크롭셔(Crop shear)에 의해서 절단한 금속편의 끝부위의 단면을 표시한 도면이다.

제62도는 전기회로의 구성도이다.

제63도는 판폭과 접합면온도의 관계를 표시하는 그래프이다.

제64도는 판폭과 승온속도비의 관계를 표시하는 그래프이다.

제65도는 판의 끝부위에서의 거리와 승온속도비의 관계를 표시한 그래프이다.

제66도는 금속편의 폭방향거리와 접합면 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.

제67도는 금속편의 폭방향거리와 접합면 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.

제68도는 rma속편의 폭방향거리와 접합면 발열량비의 관계를 나타내는 그래프이다.

제69도는 인덕터의 배치상황도면이다.

제70도는 인덕터를 모식적으로 표시한 도면이다.

제71도는 금속편의 폭치수와 가열열량의 비율관계를 표시한 그래프이다.

제72도는 금속편의 폭방향길이와 가열열량의 비율관계를 표시한 그래프이다.

제73도는 이 발명을 실시함에 있어서 사용한 적합한 인덕터의 일례를 표시한 예시도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 선행금속편 2 : 후행금속편

3 : 인덕터 5 : 역자계발생부

5a : 도선 6 : 스위치

7 : rk변저항기 8 : 어긋남방지 플레이트

16 : 스케일브레이커 17 : 마감압연기계

18 : 도전성부재 C : 코일

D : 갭 e : 전류

f : 코너부 t : 코아

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 선행금속편과 후행금속편을 그들의 끝부분(이하, 단부로 표기)에 가열, 접합시켜 연속적으로 열간마감압연을 실시하는 연속열간압연에 유용한 금속편의 접합방법 및 그 방법의 실시에 직접 사용하는 접합장치에 관한 것이다.

지금까지 금속편(예 : Steel, 알미늄, 또는 금동합)의 열간압연 라인에서는 가열로에서 1가닥씩 추출하여 압연하고 있었으므로 특히 마감압연공정에서 다음과 같은 문제가 발생하고 있다.

1) 금속편 선단부의 이물림 불량

2) 금속편 후단부의 조임현상 (얇은 금속편의 후단 코-너 부분이 접혀드는 현상)

3) 금속편 선단부의 런아웃테이블(Runout Table)위에서의 주행 트러블

4) 금속편의 선단부 및 후단부의 치수소량

상기와 같은 문제들의 해결책으로서는 마감압연에 앞서 압연할 금속편의 후단과 선단을 이어 붙여서 열간압연라인에 연속적으로 공급하여 압연을 실시하는 이른바 엔드리스 압연이 제안되고 있다.

이점에 관한 선행문헌으로서는 가령 일본국 특개소 60-244401호 공보, 특개소 61-144203호 공보 특개소 62-234679호공보, 특개평 4-89109호 공보, 특개평 4-89115, 또는 특개평 4-89110호등 공보등으로 이미 많이 발표되어 있다.

금속편의 엔드리스 압연을 실시함에 있어서 압연설비의 도입부에서 먼저 선행금속편과 후행금속을 그들의 각각의 끝부분에 작은갭을 열고 거의 평형으로 대향시키면서 각금속편의 끝부분을 클램프로 지지하여 접합예정부인 금속편의 각대향면 측 끝부분을 가열수단으로 가열하여 양금속편을 서로 압압시켜서 접합하는 것이 일반적이었다.

그러나 이와 같은 공정을 거치는 금속편의 접합에서는, 아직도 다음에 기술하는 바와 같은 여러 가지 문제점이 남아 있어서 그 개선이 요망되고 있다.

즉 ① 이같은 공정의 접합형식에서는 금속편의 접합예정부에 위아래로 마주대하는 한쌍의 자극을 갖는 인덕터(Inductor)를 배치하여 여기서 금속편의 판두께방향으로 관통하는 교번자계를 인가하여 이때 발생하는 유도전류에 의해서 접합예정부의 특히 맞대는 면의 표층을 집중적으로 가열하는 바 이같은 유도전류는 금속편의 선단, 후단의 코너부에는 흐르기 어려우므로 접합예정부의 가열온도가 폭끝으로 갈수록 낮아져서 금속편의 압압에 있어서 접합예정부를 폭 전역에 걸쳐서 접합하지 못하는 문제가 있었다.

또한 접합예정부의 온도가 목표하는 가열온도에 미달하게 되면 금속편의 압압에 있어서 온도가 낮은 폭단부가 저항하게 되므로 필요이상의 능력을 갖는 압압장치가 필요하게 될 뿐아니라 충분한 접합 강도를 확보할 수 없기 때문에 압연의 진행과 함께 그 부분이 분리되어 판이 파단되어 중대사고를 초래할 위험이 있었다.

이와 같은 문제의 해결에 있어, 강편의 코너부에 목표온도까지 계속가열하는 것이 가장 유효하지만 그부분을 제외한 영역(판폭방향의 중앙역)은 용융온도에 도달하여 녹아서 떨어져 버리므로 양호한 접합부를 얻기 어려울 뿐아니라 접합부 및 그 근방에 해당하는 압연후의 판 표면성상의 악화원인이 되며 더욱이 투입전력도 늘어나는 불합리함이 있었다.

② 인덕터를 사용한 유도가열법으로는 자속의 변화율(자속본수의 변화율)과 유도되는 전류와는 비례관계에 있기 때문에, 인덕터의 코일에 흐르는 교번전류의 피크(Peak)때 금속편을 관통하는 자석의 본수가 많을수록 그 변화율이 커지므로 유도전류의 크기는 커진다.

또 인덕터로 발생시키는 자속중에도 금속편의 표면에 대한 자속의 수직성분이 유도전류를 발생시키는데 효과적으로 기여하므로 금속편을 관통하는 자속이 수직에 가까워질수록 유도전류를 크게 할 수 있다.

그러나, 이와 같은 유도전류가열법을 적용시킨 금속편의 가열, 접합에 있어서 인덕터와 각 금속편단부와의 위치관계(특히 인덕터의 금속편 길이방향에 있어서의 위치)가 적정치못할 경우 금속편을 관통하는 자속의 수가 부족할 뿐 아니라 자속의 수직성분도 적어지는 불리함이 있다.

그리고 예를 들면 상기 일본국 특개소 62-234679호 공보에 개시한 바와 같은 종래의 방법에 있어서는 이점에 관한 고려가 없었기 때문에 인덕터와 금속편의 위치관계에 따라서는 만족할 만한 가열속도를 낼 수가 없고, 가열시간의 연장을 수반함과 동시에 선행금속편과 후행금속편에 불균일한 가열이 되어 양호한 접합을 실현하기 어려운 등의 문제가 있었다.

③ 금속편의 가열에 있어서 선행금속편과 후행금속편의 초기온도가 상이할 경우나 판두께가 상이한 경우 또는 융점이 상이한 금속편을 대상으로 하는 경우에 있어서는 각 금속편에 적응하는 적절한 가열이 될 수 없고 금속편 상호간에 충분한 접합강도를 줄 수가 없는 일도 있어 이와 같은 경우에는 압연공정중 접합부에서 판이 파단되어 중대사고를 야기할 위험이 있었다.

④ 선행금속편과 후행금속편과의 간극을 열어놓은 채 유도 가열하여 그 후에 업셋(upset)하여 접합하는 이른바 비접촉식가열을 이용한 접합방법이 제안되어 있으며(일본국 특개소 60-244401호 공보)

이 방법에 따르면, 금속편의 전폭에 걸쳐서 균일한 자계를 부여할 필요가 있는 바, 주로 인덕터의 전원제작의 측면에서 이와 같은 균일자계를 부여할 수 있는 것은 1000mm폭 까지가 한도이며 그 이상 예를들면 1900mm폭에서는 적어도 2조의 인덕터가 필요하게 되며(1개의 인덕터로는 2000∼3000KW가 한계로서 1900mm폭의 것에 대응할 수 있는 4000KW이상의 인덕터의 실용화는 곤란)금속편의 전폭에 걸치는 균일한 자계의 부여는 따라서 대단히 곤란하다.

⑤ 선행금속편과 후행금속편을 비교적 단시간에 가열접합시키는 방법으로서는 가열수단으로서 공심형코일을 사용하여 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 유도가열하고 나서 각 금속편의 양단부를 서로 눌러 압압하여 접합시키는 유도가열압접합법(일본국 특개소 60-244401호 공보)이 있는 바, 이 방법은 접합하려는 금속편을 해당코일의 안쪽에 삽입해서 가열하는 것이므로 코일내측치수보다 큰금속편에는 적용하기 어렵고 한편 사이즈가 유난히 작은 협폭의 금속편을 가열할 경우에는 위와 같은 문제가 없지만 자속의 일부가 금속편의 가열에 기여하지 않으므로 투입전력에 비해서 가열효율이 나쁘다.

또 상기의 ④에 관련하여 복수의 인덕터를 사용하여 금속편을 가열할 경우 인접하는 인덕터 상호간에 상당하는 곳에서는 자속이 일어나지 않기 때문에 금속편을 관통하는 자속이 국부적으로 감소하여 그 부위의 승온이 충분치 못하므로 그 배치간극을 극소화시키는 것이 중요하지만 설비의 배치상 인덕터의 배치간극을 작게 할 수 없기 때문에 금속편의 폭방향에서의 온도분포가 불균일하게 됨을 피할 수 없다.

⑥ 금속편의 맞대는 면 (단면)에서의 적정온도는 통상 1350∼1400℃정도로 되어 있으나 이같은 온도로 접합된 금속편을 후속의 복수스탠드로 구성되는 마감압연기에 의해서 내려누르는 비를 10배정도이상으로 하여 압연을 실시할 경우 모든 강종을 압연종료에 이르기까지 접합부의 파단없이 압연을 마칠수가 없다.

또한, 금속편의 엔드리스 압연에 있어서는 금속편의 접합처리와 압연공정과의 타이밍을 맞출 필요성에서 마감압연기의 도입부측에 배치한 접합장치를 이동식으로 하여 강편의 이동에 추종되게 하든지 혹은 접합장치와 압연설비와의 사이에 타이밍 버퍼(Timing Buffer)기능을 갖는 루-퍼(looper)등의 기기를 배치하는 것이 보통이며 이에 수반하여 라인의 연장이 불가피하거나 새로운 기기를 설치할 필요가 있어서 설비비용이 상승하는 등의 불편이 있어 왔지만 이와 같은 불편에 관해서는 예를들어 일본국실개평 4-89120호공보에 개시되어 있는 제안으로 이미 개선되어 있다.

이 발명은 다음과 같은 목적을 달성함에 있다.

① 열간마감 압연설비의 도입부에서 선행금속편과 후행금속편의 폭영향의 전역을 균일하게 가열하여 금속편끼리의 압압에 있어 충분한 강도가 될 정도(압연중에 판이 파단하지 않는 강도가 확보되는 정도)로 접합하여 안정된 압연조업을 실시한다.

② 접합하려는 2개의 금속편의 온도, 판두께, 또는 판재의 종류를 불문하고 두 금속편을 적절한 온도영역까지 가열하여 충분한 강도를 갖는 상태로 접합한다.

③ 자계 발생용 인덕터를 복수로 사용할 경우에서도 각 인덕터에 공급하는 전류의 위상을 갖춤으로써 안정된 가열과 접합을 실현한다.

④ 금속편의 치수, 특히 폭치수의 상이에 관계없이 효율이 좋고 또한, 단시간으로 금속편을 가열, 접합한다.

⑤ 접합하려는 금속편의 종류가 어떤 것이라도 그 후의 마감압연과정에서 판이 파단되는 등의 문제가 발생하지 않는 유리한 가열조건을 부여함으로써 양호한 접합을 실현한다.

본 발명의 과제로서 개시한 상기의 제문제는 다음과 같은 구성을 채택함으로써 유리하게 성취된다.

즉, (1) 열간 마감 압연에 앞서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서, 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부 사이에 간극을 두어, 서로 대향시키고 각 금속편의 대향면 측단부에서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열함과 동시에 그 교번자계와 역방향의 교번자계를 금속편의 대향면 측단부역에서나, 또 금속편이 존재하는 영역과 금속편의 폭단보다 바깥쪽(금속편 폭단의 외측)의 영역, 어디에서나 부분적으로 발생시키므로써 금속편의 대향면 측단부의 폭방향에서의 온도분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

(2) 열간 마감압연에 앞서, 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부 사이에 간극을 두어 서로 대향시키고 각 금속편의 대향면 측단부에서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열할 때에 역자계 발생부와 이 역자계 발생부로 연결된 스위치를 갖는 복수개의 역자계 발생회로의 각 역자계 발생부를 각각 금속편의 대향면 측단부에서 그 폭방향을 따라 배열하여 각 역자계 발생회로의 스위치를 개폐제어함으로써 금속편이 존재하는 영역과 금속편의 폭단보다 외측의 어느 영역에서나 부분적으로 상기 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생케하여 금속편의 대향면 측단부역의 폭방향에 있어서의 온도분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

(3) 역방향의 교번자계를 발생시키는 영역으로 바람직한 것은 금속편의 폭방향에 있어서 다른 영역과 비교하여 더 빨리 목표 가열온도에까지 이르는 영역, 혹은 금속편의 폭방향의 중앙영역 및 금속편의 폭단보다 외측의 영역중에서 적어도 1개소로 함이 적절하다.

(4) 열간 마감 압연에 앞서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부 사이에 간극을 두어 서로 대향시키고 각 금속편의 대향면 측단부역에서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열할 때에 선행금속편의 후단부 및 후행금속편의 선단부의 적어도 한쪽의 양폭단에 금속편과 틈새를 두고 도전성의 부재를 배치하고 이 부재에 의해서 금속편의 폭단부에 있어서의 가열효율의 개선을 꾀하는 것을 특징으로 하는 금속편 접합방법이다.

(5) 상기 (4)의 바람직하게는 선행금속편과 후행금속편에 걸쳐 배치하는 것으로 한다.

(6) 열간압연에 앞서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부 사이에 간극을 두어 대향시키고 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 그 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열할 때에 선행금속편의 후단부 및 후행금속편의 선단부에 적어도 한쪽의 양폭단에 도전성의 부재를 접촉시켜 이 부재에 의해서 금속편의 폭단부에 있어서의 가열효율을 개선하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

(7) 열간마감 압연에 앞서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서,

선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부 사이에 간극을 두어 대향시키고 각금속의 대향면 측단부에 인덕터에 의해서 그 금속의 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열할 때에 금속편과 인덕터사이의 틈새에 또한 금속편의 폭단부에서 내측의 다음식으로 표시되는 유도전류의 침투깊이 d₀의 10배 이내의 영역에, 폭이 침투깊이 d₀의 2∼10배가 되는 자성체로 구성되는 부재를 배치하여 이 부재에 의하여 교번자계의 자속밀도를 높여 금속편의 폭단부에 있어서의 가열효율의 개선을 꾀하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

d₀= {9×10⁷/(μ×f))^1/2/2π

d₀= 유도전류의 침투깊이(m)

f = 교번자계의 주파수(Hz)

p = 전기저항율 (Ω.m)

μ = 비투자율(比透磁率)

(8) 열간마감압연에 앞서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압시켜 접합함에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부사이에 간극을 두어 대향시키고 각금속편의 대향면 측단부영역에 인덕터에 의해서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열할 때에 각금속편과 각금속편의 길이방향에 있어서의 인덕터의 자극과 겹치는 정도 L(m)을 각각 다음식을 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

L2·d₀

d₀= 유도전류의 침투깊이(m)

(d₀={9×10⁷/(μ×f)}^1/2/2π

f = 교번자계의 주파수(Hz)

p = 전기저항율 (Ω.m)

μ = 비투자율

(9) 열간마감 압연에 앞서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부사이에 간극을 두어 대향시키고 그 대향면 측단부에서 인덕터에 의해 금속편의 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열할 때에 인덕터의 자극과 각 금속편과의 길이방향에 있어서 상대위치를 변경하여 상기 교번자계의 자속관통량을 각 금속편마다 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편 접합방법이다.

(10) 열간마감압연에 앞서서, 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각 금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부에 간극을 두고 대향시켜 그 대향면 측단부영역에서 금속편의 폭방향에 배치한 복수개의 인덕터에 의해서 금속편의 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 각금속편을 가열할때에 각인덕터의 코일에 동상의 전류가 흐르도록 위상의 동기제어를 행하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

(11) 열간마감압연에 앞서서 선행금속의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각금속편을 서로 압압케하여 접합시킴에 있어서,

선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부사이에 간극을 두어 서로 대향시키고 그 대향면 측단부 영역에서 금속편의 폭방향으로 배치한 복수개의 인덕터에 의해서 금속편의 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜서 가열할때에 서로 인접하는 인덕터의 자극간극을 하기식으로 나타내는 유도전류의 침투깊이 d₀의 5배이하를 설정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

d₀={p×10⁷/(μ×f)}^1/2/2π

d₀= 유도전류의 침투깊이(m)

p = 교번자계의 주파수(Hz)

p = 금속편의 전기저항율 (Ω.m)

μ = 금속편의 비투자율

(12) 열간마감압연에 앞서서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열하여 각강편을 서로 압압시켜 접합함에 있어서 선행금속편 및 후행금속편의 가열영역의 온도 T(℃)를 다음시기의 범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

TsT(Ts+Tl)/2

Ts : 금속편의 고상선온도(℃)

Tl : 금속편의 액상선온도(℃)

(13) 열간마감압연에 앞서서 선행금속편의 후단부의 후행금속편의 선단부를 가열하여 각금속편을 서로 압압하여 접합시킴에 있어서 선행금속편 및 후행금속편의 가열영역의 온도 T(℃)를 다음식의 범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법이다.

TcTs의 경우

(Tc+Ts)×2T(Ts+T_L)×2

Tc＞Ts의 경우

TsT(Ts+T_L)×2

여기에 Ts : 금속편의 고상선온도(℃)

T_L: 금속편의 액상선온도(℃)

Tc : 산화철 스케일(Scale)의 용융온도(℃)

(14) 금속편을 그 두께 방향으로 갭(gap)을 두고 마주보는 적어도 1쌍이상의 자극을 갖는 인덕터를 구비한 금속편접합용 장치로서 인덕터의 자극상호간에 그 인덕터에 의해서 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키는 회전의 역자계 발생부를 배치하여 구성한 금속편의 접합장치이다.

(15) 금속편을 그 두께방향으로 갭을 두고 마주보는 적어도 1쌍이상의 자극을 갖는 인덕터와 이 인덕터의 자극상호간 사이에서 선행금속편 및 후행금속편을 각각 위, 아래로 맞대고 고정유지하는 클램프를 구비한 금속편의 접합용장치로서 상기 클램프를, 금속편의 고정유지하는 영역에서 그 끝부근을 향해서 돌출시킴과 동시에 금속편의 폭방향으로 간극을 두어 빗살형으로 잘라낸 복수의 절결부(切決部)를 갖도록 하여 이에 인덕터에서 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키는 역자계 발생회로의 역자계 발생부를 배치하여 구성되는 금속편접합장치이다.

(16) 역자계 발생부는 인덕터의 폭방향을 따라서 복수로 배치하는 것이 바람직하다.

역자계 발생부는 권선 또는 복수의 권선의 코일 또는 U자형의 도전성부재로 되며 이에 다시 자성체로 되는 부재를 갖는 것이 바람직하다.

(17) 역자계 발생회로는 그 회로의 개폐용 스위치와 바람직하게는 가변저항기를 갖는 것이 좋다.

(18) 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주보는 적어도 한쌍의 자극을 갖는 인덕터를 구비한 금속편접합용장치로서 이 장치는 인덕터에 의해서 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키는 역자계 발생부와 스위치, 이 스위치 및 역자계 발생부를 이어주는 도선과 스위치를 개폐하는 개폐제어기로 구성되는 역자계 발생회로를 갖는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치이다.

(19) 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주보게 하는 적어도 한쌍의 자극을 갖는 인덕터를 구비한 금속편접합용장치로서 이 장치는 자극의 상호사이에 배치되어 그 인덕터에 의해서 발생시킨 교번자계의 자속 밀도를 금속편의 폭단부에서 크게 하는 자성체로 된 부재를 갖는 금속편접합장치.

(20) 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주보게 하는 적어도 한쌍의 자극을 갖는 인덕터를 구비한 금속편접합용장치로서 이장치는 자극의 상호간과 또 금속편의 폭방향의 단부외측에 간극을 띄어서 배치하든가 또는 금속편의 접합장치이다.

(21) 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주보게 하고 적어도 한쌍의 자극있는 인덕터를 구비한 금속편접합용장치로서 이장치는 인덕터를 금속편의 길이 방향으로 이동가능한 이동기구를 갖는 금속편의 접합장치이다.

(22) 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주보게 하고 적어도 한쌍의 자극이 있는 인덕터를 적어도 2개조(2set)구비한 금속편의 접합용장치로서 각인덕터에 전력투입용 인버터(Inverter)를 배치하고 각각의 전력투입용 인버터를 위상제어회로에 접속시켜 구성되는 금속편접합장치이다.

(23) 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주보는 한쌍의 자극이 있는 인덕터를 적어도 2개조 구비한 금속편의 접합용장치로서 인덕터의 자극인접면에 서로 접촉시키든지 혹은 그 상호간극을 좁혀주는 돌기부가 있는 금속편의 접합장치이다.

[발명을 실시하기 위한 최적의 형태]

본 발명을 금속편의 길이방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜서 접합하려는 금속편을 가열함에 있어서, 이 교번자계와 역방향의 교번자계를 금속편의 존재하는 영역 및 그 폭끝부위보다 외측의 영역 어느부위에서나 부분적으로 발생시켜 판의 폭방향에 있어서의 온도분포를 조정하는 것으로서 다음은 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠다.

제1도는, 금속편의 가열, 접합에 있어서 그 끝부위의 폭방향에서의 온도분포를 조정하는데에 적합한 접합장치의 구성도면이다.

도면의 번호 1은 선행하여 반송되는 금속편(이하, 선행금속편으로 표기함), 번호 2는 선행금속편(1)에 이어서 반송되는 금속편(이하 후행금속편으로 표기함), 번호 3은 코일(c)와 코아(t)로 되어 선행금속편(1)과 후행금속편(2)를 그 두께방향에 갭(D)(단, 이 갭(D)은 공극이지만 여기에 전기절연물을 배치하여도 좋다)를 두고 맞보는 적어도 1쌍의 가열용 인덕터이며 이 인덕터(3)으로서 금속편에 대하여 그 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 그 대향면 측단부역을 소정의 온도로 가열-승온한다.

또 번호 4는 인덕터(3)의 전원, 번호 5는 역자계 발생회로(전기회로)의 역자계 발생부이며 루-프형상의 역자계 발생부(5)의 양끝에는 이를 포함해서 폐회로를 형성하도록 도선(5a)가 접속되어 있어 인덕터(3)에 의한 가열 때 여기에 유도전류를 흐르도록 하거나, 혹은 적극적으로 전류를 흘려주므로써 (예 : 다른전원으로부터) 인덕터(3)에서 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시킨다.

또 번호 6은 개폐제어기(r)를 갖는 스위치, 번호 7은 가변저항기이다.

제2도에 나타난 바와 같이 선행금속편(1)과 후행금속편(2)와의 간격(g)(수mm∼수십mm정도의 간격이며 이 공극으로도 좋고 전기절연물을 배치할 수도 있다)를 두고 대향배치하여 인덕터(3)에서 판두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생시키면 접합예정부인 금속편의 대향면 측단부에는 교번자계에 의해서 제3도에 나타낸 바와 같은 전류(e)가 유도되어 그때의 발열에 의해서 극히 짧은 시간내에 그 부위가 가열된다.

그런데 이와 같은 전류(e)는 금속편(1), (2)의 코-너부(f)에서 흐름이 좋지 않으므로 그 부위의 승온정도는 적고, 접합가능온도까지 가열, 승온시키려하면 판폭방향의 중앙부가 녹아서 떨어질 우려가 있고 한편 중앙부 영역에서만의 금속편접합을 시도한다해도 폭단부영역에서는 접합강도가 충분치 못하므로 압연중에 제4도에 나타낸 바와 같은 균열이 진전되어 판이 파단되므로 압연을 계속할 수 없게 되는 불리함이 있었다.

본 발명에 있어서 인덕터(3)으로 접합예정부를 가열하는 한편으로 온도변동이 큰 영역(금속편의 폭방향에서 다른 영역에 비교해서 더 빨리 목표하는 가열온도에 까지 도달하는 영역) 특히 승온정도가 큰 판폭방향의 중앙부영역에 대하여 제5도에서 표시한 바와 같은 역자계 발생회로에 인덕터(3)에 의한 교번자계(d)와는 역방향의 교번자계를 발생시켜(인덕터(3)의 주자속에 의해 회로에 유도전류가 흐르도록 하거나 역자계가 발생할 수 있도록 적극적으로 전류를 흘리는)그 부위에 자계의 강도가 약화되도록 하였으므로 이 부위의 과열은 억제된다.

이와 같이 역자계를 발생시킨 상태로 가열함으로써 가열시간이 다소 연장되는 것을 수반하지만 판폭방향중앙부영역에서의 녹아서 떨어지는 걱정없이 승온시키기 어려운 금속편의 코-너부를 소정의 온도영역까지 가열할 수가 있는 결과를 얻어 폭방향에 있어서 거의 균일한 온도분포가 되어 만족할만한 접합강도를 확보할 수 있다.

온도조절을 위한 장치의 구체적 구성으로는 제6도에 표시한 바와 같이 역자계 발생부(5)를 금속편(1), (2)의 폭방향에 따라 미리 복수로 배치해 놓고 가열시에 승온을 억제하고자 하는 영역에 존재하는 역자계 발생부(5)에 접속하는 스위치(6)을 닫아서 역자계를 발생시키면 된다.

또 상기 제1도에 표시한 바와 같은 가변저항기(7)을 조정하여 역자계회로에 흐르는 전류량을 변환시키므로써 역자계의 크기를 조정하여 한층 정확한 온도조절이 가능하다.

여기서 역자계 발생회로를 복수로 설치할 경우 각회로의 임피던스(Impedance)의 조절을 위해 각각의 회로에 가변저항기(7)을 설치하는 것이 유효하지만 그밖에 코일혹은 컨덴서등을 설치할 수도 있으므로 이들 가운데 적어도 하나를 이용하여 역자계 발생회로의 임피던스를 조정하면 된다.

가변저항(7)과 같은 것으로 각 역자계 발생회로에 소망하는 임피던스를 갖게 하면 역자계를 소망하는 강도로 할 수 있으며 또한 각회로의 위상을 갖추게 될 수 있어 금속편의 폭방향에 있어서의 온도조절이 비교적 자유스러워진다.

상기 제6도에 표시한 바와 같은 배열상황에 있어서, 역자계 발생부(5)를 금속편의 판폭끝부위보다 외측으로 배열하여 이 역자계 발생회로를 닫힘으로 하여 유도전류를 흐르게 하여 금속편의 코-너부(f)에 있어서 금속편의 폭단부보다 외측의 자속을 수속시킬 수가 있으므로 이들 부위의 가열효율을 높이는데 극히 유리하다.

금속편의 가열에 있어서 금속편서로서의 압압조작(압압은 가열하면서 압압하는 경우 혹은 가열후 압압하는 경우등이 있다)을 수반하나 이때 선행금속편(1)과 후행금속편(2)가 제7도와 같이 그 두께방향 어긋난 상태로 접합(이하 이를 어긋남이라고 칭함)되는 경우도 있고 이같은 어긋남은 그부분이 압연롤에 물렸을 때 금속편의 한편의 끝부위가 다른 편의 끝부위로 넘어져 이것이 제8도에 나타난 바와 같이 압연패스(pass)수의 증가와 함께 제품이 되는 건전한 부분에 깊이 파고 들어가 국부적인 박판부분을 형성하는 한편 압연중에 스탠드사이의 장력변동으로 판이 파단되어 압연을 계속 할 수 없게 되는 우려가 있다.

그렇기 때문에 본 발명에서는 금속편(1), (2)의 폭방향에 따라 간격을 두고 절단한 선단개방형의 절결부(u)를 갖는 제9도와 같은 어긋남방지 플레이트(8)을 배치하여 금속편의 접합을 행하려고 한다.

제9도에 있어서 어긋남 방지 플레이트(8)을 금속편(1), (2)의 자리매김 기능을 갖는 클램프(9)에 접속하도록 하여 금속편(1), (2)의 압압시에 생기기 쉬운 상, 하 레벨(level)의 변동을 억제하여 어긋남을 극소화할 수 있게 하였다.

어긋남 방지 플레이트(8)은 금속편(1), (2)의 가열시에 있어서, 그 자신의 온도상승을 피할 수 있으며 압판으로서의 강도를 확보하기 위해 절결부(u)를 갖는 것으로 하였으며 이 절결부(u)에 역자계 발생부(5)를 적합시켜 이 역자계 발생부를 포함한 역자계 발생회로로 역자계를 적절히 발생케하므로써 금속편의 접합예정부 전역을 거의 균일하게 가열할 수 있게 된다.

어긋남 방지 플레이트(8)에 역자계 발생부(5)를 배치한 상황의 요부를 제10도에 도시한다.

제10도에 있어 가열을 억제하고자 하는 위치의 스위치(6)를 닫고 루-프를 형성한 상태로 하면 전자유도작용에 의해 역자계 발생부(5), 도선(5a)안에 주자속을 제거하는 방향의 자속(역방향자속)을 발생시키는 방향으로 전류(e)가 흐른다.

이때 역방향자속에 의해 주자속은 약화되어 스위치(6)을 닫은 부분의 금속편의 승온이 억제된다.

다시 금속편(1), (2)의 폭방향중앙부영역에 있어서의 승온정도를 적게함과 동시에 금속편의 폭끝보다 외측의 자속을 코-너부(f)에서 수속시키게 한 장치의 구성예를 제11도에, 금속편(1), (2)의 폭방향중앙부영역만을 승온정도가 적게 하게 하는 장치의 구성예를 제12도에 각각 표시한다.

상기의 어긋남 방지 플레이트는 sus304등이 적용되지만 그 밖에 티탄이나 텅스텐 등의 고온강도를 갖는 재료를 적용하여도 무방하다.

본 발명에 있어서, 역자계 발생 회로의 역자계 발생부(5)로 하여 u자형의 도전성부재(Cu등)을 예시하였으나 제13도와 같은 코일형의 것도 적용되며 이 경우 권선의 수에 대해서는 많으면 많을수록 효과가 높지만 특별히 권선수는 한정되는 것은 아니다.

역자계 발생회로중에 흐르는 전류의 값을 무익한 기기를 부가하지 않음으로써 더 크게 하기 위해 본 발명에서는 제14도 또는 제15도에 도시한 바와 같이 역자계 발생부(5)의 내측에 자성체(규소강판등)로 된 부재(M)을 배치할 수 있다.

또 이 부재(M)의 가열을 방지하기 위해 제16도, 제17도와 같이 부재(M)을 절연피막을 끼워 여러장으로 적층한 구성으로 하는 것이 좋다.

또한 제17도에 도시한 코일형의 역자계 발생부(5)를 갖는 역자계 발생회로에서 원통의 적층체(자성체)대신으로 제16도에 도시한 바와 같은 판상태의 적층체(자성체)를 사용하여도 좋다.

이와 같은 자성체로 된 부재(M)을 역자계 발생회로의 역자계 발생부(5)에 편입시킨 예를 제18도, 제19도에 각각 표시하였다.

제20도는 금속편의 연속열압연용설비를 표시한바, 본 발명을 실시하는데 적절한 접합장치(A)는 예를 들어 금속편의 절단장치(shear등)(10)의 배출부 핀치롤(Pinch Roll)(11), (12)사이에 배치된다.

제20도의 번호 13은 코일상태로 두루감은 금속편을 되돌려감는 기계, 번호 14는 핀치롤, 번호 15는 레벨러(leveler), 번호 16은 스케일브레이커 (Scale Breaker), 번호 17은 마감압연기계이며 이 설비에 있어서 접합장치(A)가 고정식인 경우에는 스케일브레이커(16)의 도입부에 루퍼가 배치된다.

역자계 발생부(5)에 의해서 구성되는 역자계 발생회로는 금속편을 가열할 때의 초기단계부터 개폐제어기(r)에 의해서 닫힘(스위치(6)을 닫다)으로 해도 좋고 또 가열중에 닫힘으로 해도 좋으며 특별히 그 회로의 사용순서에 규제는 없다.

또한 상술한 설명에서는 금속편의 가열시 특히 국부적으로 온도가 높아지는 영역은 그 승온정도를 억제하는 경우를 예로 하였으나 인덕터(3)에 의해서 발생시키는 교번자계와 같은 방향의 교번자계를 회로에서 발생시키는 (이 경우는 회로에 적극적으로 전류를 흘리는)것으로서 그 부위의 온도를 우선적으로 상승시킬 수도 있다.

다음으로 제21도에 도시한 바와 같은 구성으로 된 장치를 사용하여 금속편의 폭단부에서 가열효율의 개선을 꾀하는 경우에 관해서 설명한다.

제21도의 번호 18은 플레이트를 예시한 도전성부재인 바 이 부재(18)은 인덕터(3)의 자극상호간 그리고 금속편(1), (2)의 폭방향의 끝부위의 외측에 간격(t₁)을 띄어서 배치된다.

이 간극(t₁)은 공극이어도 좋고 전기절연물을 배치하여도 좋다.

선행금속편(1)과 후행금속편(2)은 그들 대향면 측단부에 간격(g)를 둔 상태 즉 작은 갭을 개방한 상태로 각각 클램프(19), (20)에 의해서 지지되어 금속편을 상하로 마주보는 한쌍의 자극을 갖는 인덕터(3)에서 금속편의 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생케하여 가열되거니와 그때 도전성의 부재(18)에서도 교번자계로 인해서 유도전류가 흐르게 되어 승온하기 어려운 금속편의 코-너부도 그 중앙부영역과 동등한 속도로 승온된다.

도전성의 부재(18)을 금속편의 측방에 근접배치하므로써 접합예정부인 대향면 측단부영역의 전면에 걸쳐 동등한 속도로 가열(전폭균일가열)할 수 있는 이유는 다음과 같이 생각할 수 있다.

우선 도전성부재(18)을 배설하지 않은 종래의 가열접합방식의 경우, 금속편의 접합예정부의 폭방향 끝부의에는 자속의 량이 적기 때문에 유도전류는 제22도와 같이 원호를 그리듯이 흘러서 금속편(1), (2)의 각단부에 흐르는 유도전류에 의해서 표피효과가 기대된다고 하여도 금속편의 폭방향의 끝부위에는 그 유도전류가 흐르기 어려워서 결국 승온부족이 된다.

그래서 그 결과로서 선형금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 맞대고 접합을 해도 접합부 가운데 강편의 폭방항 끝 부위에서는 접합강도가 낮고 그 후의 압연공정에서 이 부분에 발생한 균열이 폭방향 중앙부까지 전파하여 결국에 가서 파단(破斷)에 이르고 만 것이다.

그렇지만 본 발명에 따라 제21도에 도시한 바와 같이 선행금속편 (1)과 후행금속편(2)의 적어도 한편의 양폭 끝에 간극(t₁)을 띄워서 도전성부재(18)을 배치하면 인덕터(3)의 자극 상호간에 생기는 교번자계가 이 도전성부재(18)마저 관통하게 되므로 부재(18)에도 유도전류(e)가 발생한다.

이 유도전류와 금속편(1), (2)에 생긴 유도전류와는 그들 근접부에서는 흐름의 방향이 역방향이므로 서로 끌어당겨져서 그 결과 금속편에 생기는 유도전류가 폭방향 끝부위에 더 가까이 흐르게 되어 금속편의 폭방향 단부에는 승온속도가, 폭방향중앙부의 승온속도에 근접하여 접합예정부의 폭방향전역을 거의 균일한 온도로 승온시키는 것이 가능하게 되어 금속편 상호간 압압시에 충분한 압압력이 확보되므로써 폭방향단부를 포함한 금속편 전폭에 걸친 완전접합이 가능하게 된다.

본 발명에 적합한 도전성부재로서는 소정의 크기의 유도전류를 발생시키는 것이면 소기의 목적을 달성할 수 있으므로 특별히 그 종류는 한정된 것이 없으나 동제(銅製)판이 유도전류에 의한 발열이 적고 또한 가격이 싸기 때문에 적합하다.

텅스텐 판이나 그라파이트(graphite)판과 같은 고융점재료도 열에 대한 내구성이 있으므로 사용가능하고 더욱이 강판이나 Al판도 냉각수단을 부설하면 장시간 사용이 가능하다.

상기 제21도에서는 도전성의 부재(18)을 선행금속편(1)과 후행금속편(2)에 걸쳐서 배치한 예를 표기했지만 이 발명에서는 그 도면의 예시에 한한 것이 아니고 제23도에 도시한 바와 같이 선행금속편의 후단부, 후행금속편의 선단부 각각에 따로따로 도전성부재(18a), (18b)를 배설하여도 같은 효과가 얻어지며 이 경우에는 특히 상이한 폭의 금속편 접합을 실시할 때 더욱 유리하다.

도전성부재의 폭치수는 너무 작으면 인덕터로부터의 자속이 관통해도 유도전류가 발생하기 어려우므로 유도전류가 생길만큼의 폭이 필요하게 된다. 이 조건을 충족시키는 한 도전성부재의 폭은 적절히 변경할 수 있다.

이 부재의 길이, 두께에는 특히 한정된 것이 없다.

도전성부재와 금속편과의 간극(t₁)은 금속편에 생긴 유도전류와 도전성부재에 생긴 유도전류가 서로 끌어당길만큼의 간극으로 근접배치할 필요가 있으며 구체적으로 10mm를 초과해도 좋으나 3∼5mm 정도로 하는 것이 가장 바람직하다.

제24도는 폭치수가 상이한(서로 다른) 금속편을 그들 폭방향의 중심을 합한 상태로 접합한 것을 예시한 것이다. 인덕터(3)에 의해서 발생시킨 교번자계가 도전성부재(18)을 관통하면 이 부재(18)에는 유도전류가 발생하는 바, 이 유도전류와 금속편에 생긴 유도전류와의 상호작용에 의해서 금속편(1), (2)에 생긴 유도전류는 금속편의 폭방향 단부근처를 흐르게 되며 판폭방향의 전역에 걸쳐 균일한 가열이 가능해진다.

도전성부재(18)은 상기 제23도에 도시한 바와 같이 협폭(俠幅) 금속편의 단부의 양폭단에만 배치하더라도 소기의 목적이 달성되나 동도의 2점사슬선으로 나타낸 바와 같이 광폭의 금속편 양폭끝에도 도전성부재를 배치하므로서 그 효과를 한층 증가시킬 수 있다.

그러면 상기한 도전성부재(18)의 작용효과로 알 수 있듯이 이 발명에 있어서는 적어도 한쌍의 자극을 갖는 인덕터에서 발생시키는 자계는 도전성부재(18)을 관통하는 것이 필수가 된다. 즉 도전성부재(18)은 인덕터(3)의 자극상호간에 생기는 자속이 관통할 수 있는 영역에 배치할 필요가 있다.

이것을 금속편의 폭과 인덕터의 폭과의 관계로 보면, 이 발명에서는 인덕터는 금속편에 포개져서 이 인덕터로서 발생시키는 자속이 금속편뿐 아니라 도전성 부재의 적어도 일부를 관통하도록 배치하는 것이 바람직하다.

구체적으로는 접합하려는 금속편의 폭치수보다 넓은 폭의 인덕터(코어)를 사용하여 인덕터를 금속편의 폭끝에서 빠져 나오게 하여 이 인덕터의 서로 대향하는 자극이 금속편뿐 아니라 금속편의 폭 끝에 배치한 도전성부재에 마주보게 하는 것이 바람직하다.

이는 인덕터의 자속량이 저하하기 쉬운 폭방향 단부보다 안쪽으로 금속편이 배치된다는 것을 의미하므로 금속편의 폭방향에서의 균일한 가열에 극히 유리하다.

접합에 사용하는 금속편의 폭치수가 인덕터의 폭치수보다 넓을 경우에는 복수의 인덕터를 금속편의 폭방향으로 배열하여 금속편의 폭끝보다 외측으로 빠져 나오게 하는 것이 바람직하다.

제25(a)∼(c)도는 금속편에 생기는 유도전류와 거의 같은 상(相)의 전류를 도전성부재의 외부에서 적극적으로 흘리는 예를 들었다.

도면(a)는 선행금속편의 후단부 및 후행금속편의 선단부의 맞대는 영역의 평면을, 또 제25(b)도는 제25(a)도의 A-A단면도를, 제25(c)도는 역시 제25(a)도의 B-B단면도를 각각 도시한 것이다.

제25도에서의 인덕터(3)은 금속편을 마주보는 한쌍의 자극을 구성하는 코어 t에 코일(c)을 감은 것이며 또한 선행금속편(1), 후행금속편(2)의 폭보다 넓은 폭을 갖는 것이다. 이와 같은 구조로 된 인덕터로는 금속편의 폭방향의 전역이 자극상호간에 상기치하게 되므로 인덕터(3)에서 발생시킨 자계를 유효하게 금속편에 작용시킬 수 있다. 특히 이와 같은 인덕터는 일본국 특개평 4-89109호 공보에도 개시되어 있다.

제25도에는, 도전성부재(18)에 외부전원에서 유도전류와 같은 상이며 방향이 역이 되는 전류(교류)를 공급하면 금속편에서 주회(周回)하는 유도전류가 그 폭단부에 돌아서 들어가게 되어 폭방향의 전역에 걸쳐서 가열가능하다.

제26(a)∼(c)도는 상기의 제25도와 같이 도전성부재(18)에 외부전류를 공급하여 금속편의 폭방향에 걸치는 균일한 가열이 가능한 경우를 예시한 것이다.

제26도는 인덕터(3)으로 폭이 넓은 금속편을 가열하여 접합하는 경우다. 여기 예시한 것은 제25도의 인덕터(3)을 두벌 준비하여 이것을 금속편의 폭방향에 따라 배치하여 가열하는 경우이다.

제26(a)도는 장치의 평면, 제26(b)도는 제26(a)도의 A-A단면, 제26(c)도는 제26(a)도의 B-B단면을 각각 표시한 것이다.

제26도의 예시도도 제25도와 같이 개략 c형상의 코어(t)를 갖는 인덕터(3)을 접합하려는 금속편의 끝부위에 배치하여 금속편의 두폭 끝에 도전성부재(18)을 빈틈을 두고 배치함과 동시에 이 부재(18)에 금속편에서 생기는 유도전류와 같은 상의 전류를 외부전원(22)로부터 공급하는 구조이다.

상기의 제25도, 제26도에 있어서는 접합하여는 금속편의 폭 치수보다 큰 규격의 인덕터를 사용하거나 혹은 적어도 두벌의 인덕터를 써서 금속편을 가열하는 경우를 설명하였으나, 이 발명은 도시한 예에 한정된 것은 아니다.

외부전원에서 도전성부재에 공급하는 전류의 크기는 제약이 없으므로 금속편의 끝부위를 폭방향의 전역에 걸쳐 균일하게 가열하는데 충분한 크기의 전류를 흘릴 수 있으며 금속편의 폭보다 좁은 폭의 인덕터를 사용하더라도 아무런 문제가 없다.

이 발명에 있어서는 상기한 바와 같은 요령에 따라서 금속편을 가열-접합하게 되는 바, 그 구성은 선행금속편의 후단 및 후행금속편의 선단부를 간극(작은틈)을 벌리고 근접배치하여 여기서 목표온도에 도달할때까지 가열한 후 인덕터의 투입전력을 끊어서 압압하는 방법, 혹은 접합예정부의 온도가 목표온도에 도달하면 스파크가 안생길정도로 투입전력을 저하시켜 가열을 계속한 채로 압압을 개시하는 방법 등이 적용된다.

다음은, 선행금속편의 후단부 및 후행금속편의 선단부의 적어도 한쪽의 양쪽끝부에 도전성부재를 접촉시켜 이 부재에 의해서 금속편의 폭끝부상기 있어서의 가열효율의 개선을 꾀하는 경우에 관해서 설명한다.

제27도에 예시한 바와 같이 선행강편(1)과 후행금속편(2)를 가열할 때, 적어도 한편의 금속편의 끝부분의 양폭 끝에 도전성부재(23)을 붙여두면 선행금속편(1), 후행금속편(2)에 발생하는 유도전류는 이 부재(23)에서도 흐르게 되어 그때 주울발열(Joule Heat)에 의해서 금속편의 양폭끝부 즉, 코너부는 그곳을 제외한 영역과 동등한 속도로 승온하게 되어 접합불량부가 발생하거나 열 불량부분의 저항으로 인한 접합부의 감도부족을 초래하는 일이 없어진다.

상기 제27도에 도시한 바와 같은 도전성부재(23)은 그 융점이 금속편과 같거나 그보다 낮은 것으로는 금속편의 가열시에 용융하여 융착(融着)되어 버리는 염려도 있으므로 금속편보다 융점이 높은 것, 예를 들면 텅스텐이나 카본 등으로 사용하는 것이 바람직하다.

또 도전성부재의 규격으로 그 두께는 접합하려는 금속편과 동등의 두께를 갖는 것이, 폭치수는 도전성부재없이 가열할 경우와 같은 금속편의 폭방향 끝부상기의 승온이 부족하지 않을 정도의 폭을 갖는 것이, 또 길이는 인덕터의 코어와 가열하려는 금속편을 평면으로 볼 때 감쌀 수 있는 길이 이상으로 하는 것이 적절하다.

금속편의 가열시는 도전성부재와 금속편과의 사이에 스파크가 발생할 경우도 고려되므로 면압(面壓)을 2kg/㎟ 이상으로 하여 도전성부재를 금속편에 붙여 놓는 것이 특히 바람직하다.

제27도에 있어서는 두벌의 인덕터를 써서 금속편을 가열하는 경우를 예시하였는 바, 제28도에 도시한 바와 같은 단일 인덕터를 써서 가열하여도 같은 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

SUS304의 스테인레스 강으로 된 두께 30mm 소매의 금속편을 240mm×1000mm 규격의 코어를 갖는 제29도에 도시한 것과 같은 인덕터를 사용하여 금속편과 코어의 거리 : 상부 90mm, 하부 90mm, 투입전력 : 980Kw의 조건하에 가열한 경우의 판폭방향에 있어서의 승온속도의 분포(끝면에서 1.5mm 격리된 판두께 방향의 중앙점에서 측정)를 참고용으로 제30도에 도시하지만 특히 금속편의 코너부는 다른 영역과 비교해서 승온의 정도가 작고 따라서 이와 같은 가열 특성을 갖는 인덕터로서 금속편을 접합하고 나서 연속압연을 실시하였다 하여도 접합부에서의 균열이 압연의 진행에 따라 진전되어 드디어 접합부 전폭에 걸쳐 파단되는 것을 피할 수 없다는 것은 명백하다.

다음, 금속편의 가열이 금속편과 인덕터의 틈사이에 자성체로 되는 부재를 배치하여 이 부재에 의해서 교번자계의 자속의 밀도를 높여 금속편의 폭끝부위에 대한 가열효율의 개선을 꾀하여 폭방향의 전역에 걸쳐 균일가열을 행하는 경우에 대해서 제31(a), (b)도, 제32도를 참조하여 설명한다.

인덕터(3)으로 금속편을 가열할 때 승온정도가 작은 코너부에 자성체로 된 부재(24)를 배치하여 이 부재(24)에 의해서 그 부위에 있어서 자속밀도를 높여주므로써 유도전류가 그 부위에 가까이 흐르게 하여 가열정도가 커지고 이 때문에 판폭방향중앙부 영역에 용락(녹아떨어짐)의 우려없이 양폭끝에도 만족할 만한 접합강도를 확보할 수 있게 된다.

이 발명에 있어서는 자성체로 된 부재(24)는 금속편의 폭끝부에서 유도전류의 침투깊이(d₀)의 10배 이내의 위치에 배치할 필요가 있으나 그 이유는 이 영역이 승온부족을 일으키는 부분이어서 이보다 내측에 자성체로 된 부재를 배치하면 그 배치영역에 있어서의 금속편의 승온정도가 너무 크게 되어 용락 등의 문제가 생기기 때문이다.

부재(24)의 폭치수(W)에 대해서는 침투깊이(d₀)의 2-10배로 한다.

그 이유는 침투깊이(d₀)의 2배미만에서는 가열승온정도를 크게 할 수 있는 범위가 좁기 때문에 자성체를 배치하는 효과가 작아지기 때문이며 한편 10배를 초과하면 그 초과하는 부분에서의 승온속도가 극단적으로 커져서 용락부분이 생기기 때문이다.

금속편의 폭방향중앙부 영역과 같은 정도의 승온속도가 얻어지고 폭방향전역에 거의 균일한 온도분포가 되도록 가열하여야 할 것이므로 이 발명에서는 자성체로 된 부재(24)의 폭(W)을 침투깊이(d₀)의 2∼10배의 범위로 한정한 것이다.

제33도에서는 자성체로 된 부재(24)의 폭치수/침투깊이d₀와 접합불량길이와의 관계를 설명한다.

상기 제31도에 도시한 구성으로 된 접합장치를 도입한 연속열간압연설비의 예로서는 핀치롤(Pinch Roll)의 상호간에 배치되어 코일형의 금속편을 되감는 타이밍과 압연공정의 타이밍을 맞추면서 금속편을 접합할 수 있는 제20도에 도시하는 것을 적용할 수 있다.

자성체로 된 부재(24)의 금속편 길이방향으로 따라가는 치수(Lm)은 금속편을 접합함에 있어서 최초에 형성되는 상호간의 간격을 g로 한 경우 2d₀+g+a(a는 여유분이며 100∼200mm 정도로 한다)로 하는 것이 좋다.

또 금속편(1), (2)의 가열시 자성체로 된 부재(24) 그 자체의 승온을 막기 위해 이들 부재는 절연시킨 얇은 판을 여러장 겹쳐진 것으로 하는 것이 좋다.

부재(24)로는 규소강 외에 철, 니켈, 코발트 등 단체(單體)나 그 합금 또는 비정질의 것이 적용된다.

절결부u를 갖는 어긋남방지 플레이트(8)을 구비한 접합장치에 있어서 그 절결부u에 자성체로 된 부재(24)를 적합(適合)시킨 예를 제34도에 도시한다.

이와 같은 구성의 장치에 있어서는 금속편의 폭방향전역을 거의 균일하게 가열할 수 있을 뿐 아니라 금속(1), (2)의 압압때에 생기기 쉬운 상하레벨의 변동을 완전히 방지하는 데에 극히 유리하다.

제34도에 도시한 바와 같은 어긋남 방지플레이트(8)을 갖는 경우에 자성체인 부재(24)를 제35도의 도시하는 바와 같이 절결부u에서 일단 빼어내어 금속편(1), (2)의 폭방향에 평행으로 이동시킨 다음 소정의 상기치에서 다시 절결부u에 삽입하는 구조로 하므로서 폭이 상이한 금속편의 접합때에도 용이하게 대응되며 효율적 연속열간압연이 실시된다.

다음은 선행금속편 및 후행금속편과 이들 각 금속편의 길이방향에 있어서의 인덕터의 자극과의 겹치는 정도를 조정하여 접합예정부에서의 가열효율의 개선을 꾀하는 경우에 대해서 설명한다.

금속편의 접합때에 사용되는 인덕터로서는 제36도∼제38도에 도시한 바와 같은 구성이 되는 것이 대표적이며 이들 인덕터에 전력을 공급하여 지속을 발생하게 하는 경우의 자속의 분포상황은 제39도 혹은 제40도와 같이 되어 있다.

제39, 40도에서 알게되는 바와 같이 자극간에 발생하는 자속은 인덕터의 구성이 상이함에도 불구하고 다음의 3개로 대별할 수 있다.

① 금속편을 상하로 관통하는 것 (영역(1))

② 선행금속편과 후행금속편과의 간극을 통과하는 것(영역(11))

③ 금속편 및 그들 간극을 관통치 않고 흩어지는 것(영역(111))이들 자속 가운데 금속편의 가열에 기여하는 것은 상기 (1)이며 그것도 수직성분의 것이다.

따라서 이같은 가열법(유도가열법)에서는 (1)의 자속의 수를 더 많이 확보하는 것이 중요하다.

금속편을 상하로 관통하는 자속, 즉 두께 방향으로 관통하는 자속으로 발생한 유도전류는 금속편의 끝부위를 따라서 집중적으로 흐르는 것은 표피효과로 알려져 있는 바 있지만 이 유도전류의 흐르는 영역은 금속편의 끝부위에서 금속편 내부에의 거리(깊이), 이른바 침투깊이 d₀(m)로서 일반적으로 정의(定義)되어 다음 식으로 표시할 수 있다.

d₀={p×10⁷/(μ×f)}^1/2/2π

f = 교번자계의 주파수(Hz)

p = 전기저항률 (Ω.m)

μ = 비투자율(-)

여기서 교번자계의 주파수로 결정되는 침투깊이, 각 금속편의 길이방향에서의 인덕터의 자극과의 겹치는 정도 L(제36∼38도의 L₁, L₂중에서 치수가 작은 것)에 대한 가열에 미치는 영향을 조사하기 위해 제36도에 나타난 인덕터로서 깊이 30mm의 SUS304의 금속편을 5mm 간극을 두고 대향배치함과 동시에 금속편과 인덕터의 자극과의 차(D)를 일정하게 두고 자극과 금속편과의 겹치는 정도 L을 여러 가지로 변화시켜서 가열하는 실험을 하여 그때의 승온속도 변화를 조사하였다.

그 결과를 제41도에 도시한다.

제41도는 금속편의 선단부, 후단부에서 그들의 길이방향에 K형 쉬스(sheath)온도계를 피치 3mm로 여러개 매설(埋設)하여 여러 교번자계주파수(100Hz∼10KHz)에서 인덕터의 코일에 전류를 3초간 공급하였을 때의 승온속도를 구하여 L/d₀= 4.0의 경우를 기준으로 한 승온속도비(주파수를 100Hz, 500Hz, 1KHz, 10KHz로 한 결과의 평균치로 표시)로 정리한 것이다. 덧붙이면 침투깊이는 100Hz에서 49mm, 500Hz에서 22mm, 1KHz에서 15mm 그리고 10KHz에서 5mm 정도가 된다.

제42도에서 유도전류의 침투깊이(d₀)의 2.0배를 경계(境界)로 하여 겹치는 정도(L)이 그보다 작게 되는 경우에 가열효율의 저하가 현저하다.

그 이유는 겹치는 정도(L)이 침투깊이(d₀)의 2.0배보다 작으면 금속편에 유도되는 전류는 끝부위를 흐르는 전류와 그보다 내부에서 흐르는 전류와는 흐르는 방향이 역방향이 되므로 서로 약화시키는 것으로 생각되며 또 금속편의 가열에 관여하지 않은 자속(111)이 비율이 크게 되어 유효한 자속(1)이 절대적으로 적게 되는 것도 이유중의 하나로 생각된다.

한편 겹치는 정도(L)이 침투깊이(d₀)의 2.0배 이상에서는 어떤 경우든 거의 동일한 승온속도가 얻어지는 것에서 이 발명에서는 겹치는 정도(L)이 침투깊이(d₀)와의 관계에서 L3.0·d_o를 충족하게 한다.

이상과 같이 금속편의 가열 접합을 할 때 각 금속편의 후단부와 선단부 각 금속편의 길이방향에 있어서의 인덕터의 자극과의 겹치는 정도 L(m)을 유도전류의 침투깊이 d₀(m)와의 관계에서 L2.0·d_o을 만족시키는 것으로서 효율이 좋은 가열이 될 수 있다.

그런데 제4도에 도시한 바와 같이 선행금속편(1)과 후행금속편(2)를 간극(G)를 두고 대향시켜 여기에 금속편을 마주보고 상하로 한쌍이 되는 자극을 갖는 인덕터(3)을 판폭방향에 두벌배치하여 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시키면 각 금속편(1), (2)의 끝부위는 유도전류가 흘러 이로 인한 발열에 의해서 접합예정부인 대향면 측단부영역이 가열-승온되게 되는 바 여기에 선행금속편(1)과 후행금속편(2)와의 사이에 예를들어 온도차이가 있을 경우에는 양자가 모두 거의 동등한 속도로 가열 승온할 수 있게 되므로 온도차는 없어지지 않고 어느 한편이 목표로 하는 접합온도영역에 도달하지 못한채 압압을 개시하게 되거나, 혹은 이와는 반대로 어느 한편에 과가열되어 용융, 녹아 떨어지는 용락을 일으키는 일이 있어 양호한 접합부를 얻을 수 없게 되는 경우도 있다.

또 선행금속편(1)과 후행금속편(2)가 서로 판두께가 상이한 경우는 금속편의 깊이 방향으로 관통하는 자속을 두금속편이 동등하게 할 수는 있지만 승온속도는 판두께의 두꺼운 쪽이 늦고 얇은 쪽은 빨라지므로 이 경우에도 상기와 같은 상태가 되어 역시 양호한 접합부를 얻을 수 없게 된다.

그렇기 때문에 이 발명에서는 선행금속편(1) 및 후행금속편(2)의 각각의 끝부상기를 가열, 승온시킴에 있어 우선 양금속편의 온도를 측정하여 그 온도차이를 파악하여 제43도에 도시한 바와 같이 동일 가열시간으로 동일한 온도역에 도달할 수 있도록 교번자계의 자속관통량을 조정하기 상기해 금속편(1), (2) 또는 인덕터(3)의 위치조정을 한다(간극(g)의 조정 또는 금속편의 길이 방향의 위치조정). 그리고 이 상태로 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜서 유도가열하여 이 가열과 동시에 혹은 가열을 마친후에 크램프(9)의 적어도 한쪽을 다른쪽의 금속편에 접근시켜 각 금속편(1), (2)를 상호 압압하는 것으로 접합한다.

선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 근접시켜서 그 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 유도가열함에 있어서 각 금속편마다 자속관통량을 조정하면 각 금속편의 가열승온을 각각 개별적으로 제어할 수 있으므로 선행금속과 후행금속이 서로 온도가 상이하거나 판의 두께 혹은 융점이 상이한 강종을 대상으로 하는 경우에도 양금속편을 거의 동일시간으로 금속편의 접합에 적당한 온도역으로 가열승온이 되므로 충분한 강도를 갖는 접합이 가능하며 따라서 압연중에 판이 파단되는 일도 없게 된다.

상기 제42도에 도시하는 바와 같은 인덕터(3)을 사용하는 경우에 있어서는 이 인덕터에 의해서 발생하는 자속의 밀도는 거의 일정하므로 이 자속밀도와 인덕터의 코아가 금속편에서 랩(lap)하는 면적(인덕터(3a), (3b)의 배치 위치와 간극(g)에서 구해지는)과의 곱으로 각 금속편에 관통하는 자속량을 산출하면 된다.

예를들면 제43도에서 인덕터의 코어의 면적이 76mm×300mm=0.028㎡, 이 인덕터에 의해서 교번자계를 발생시키는 때의 자속밀도는 0.5T, 인덕터의 상하에서의 간극간 거리가 150mm, 선행금속편(1)(판두께 28mm, C : 0.004wt％가 도는 극저탄소강(極低炭素鋼))과 후행금속편(2)(판두께 28mm, C : 0.004wt％가 되는 극저탄소강)와의 사이의 간극(g)가 5mm, 선행금속편(1)에 있어서의 자극의 랩면적(a)가 0.01065㎡, 후행금속편(2)에 있어서의 자극의 랩면적(b)가 0.01065㎡, 교번자계의 전원주파수가 1000Hz의 조건하에서 가열을 하였을 때의 각 금속편의 승온속도는 공히(共)70℃/sec이다.

선행금속편(1)과 인덕터(3)을 고정한 채로 가열함에 있어서 후행금속편(2)를 후퇴시키는 제44도의 도시와 같은 상태로 선행금속편(1)과 후행금속편(2)와의 사이의 갭(g)을 0∼33mm까지 변경한 경우(인덕터의 랩면적을 변경한 경우)에 있어서의 금속편의 승온속도비(比)는 제45도와 같은 관계에 있으면 이와 같은 관계를 미리 파악해두면 접합을 할 금속편의 온도의 상이 강종의 상이에 응해서 적절한 자속관통량이 결정될 수 있다.

또한 금속편의 승온량은 판두께에 역비례의 관계에 있다고 생각하고 선행금속편(1)과 후행금속편(2)의 판두께가 상이한 경우는 이와 같은 관계를 고려하여 가열, 승온을 행하면 된다.

이 발명에 있어서는 각 금속편에서의 자속관통량을 금속편의 이동 혹은 인덕터의 이동에 의해서 조절하는 바, 각 금속편에 개별적으로 인덕터를 배치하여 교번자계의 자속밀도 그 자체를 조정할 수도 있으나 상기와 같이 금속편 상호의 간극(g)을 일정하게 유지하면서 금속편과 인덕터의 상대이동에 의해서 자속관통량의 조정을 행하는 것이 현실적이다.

인덕터를 이동시켜서 자속관통량을 조정하는 이동기구를 갖는 장치의 구체적예를 제46도∼제48도에 도시했다.

제46도∼제48도에서의 번호 25는 금속편(1), (2)의 길이방향에 따라서 이동 가능한 후레임, 번호 26은 금속편(1), (2)를 지지하는 반송롤라, 번호 27, 28은 후레임(25)안에서 금속편의 폭방향으로 이동가능한 서브후레임(subframe), 번호 29, 30은 서브후레임(27), (28)에 배치되어 금속편(1), (2)를 각각 협압(挾壓)지지하는 클램프, 번호 31은 C형으로 된 코어를 구비한 인덕터(5)를 그 축방향에 따라서 접동(摺動)이 가능하게 현수지지함과 동시에 금속편의 폭방향을 따라서 설치한 레일(I)위를 인덕터(5)와 함께 이동할 수 있는 로드(Rod), 번호 32는 인덕터(5)를 후레임(25)와는 개별로 금속편의 길이방향으로 이동시키는 이동기구로서, 이 이동기구(32)는 제47도에 그 요부를 평면으로 도시한 바와 같이 인덕터(5)의 현수지지부에 유지되는 고정 지(wedge)(32a), (32b)와 액압(液壓)실린더(32c), (32d)를 갖고 이 고정 지(32a), (32b) 및 레일(I)의 상호간에 배치되는 방향이 상기한 이동 지(32e), (32f)로 구성된다.

이와 같은 구성이 되는 접합장치에서 클램프(29), (30) 및 인덕터(5)는 영선이나 긴급시에 그것들을 금속편의 반송라인에서 용이하게 제거시킬수 있도록 한 것을 예시하고 있는 바, 이동기구(32)에 의해서 인덕터(5)를 금속편의 길이방향으로 적절히 이동시켜 자속관통량을 조정하므로써 더욱 적절한 가열이 가능하게 된다.

인덕터(5)는 그 요부를 도시한 제47도, 제48도에서 우선 이동 지(32e), (32f)를 각각 액압실린더(32c), (32d)에 의해서 서로 역방향으로 이동시켜 인덕터(5)를 이동한다.

이때 현수지지부와 레일(I)는 섭동하게 되어 이에 의해서 금속편의 길이 방향에 있어서의 인덕터(5)의 위치가 조정된다.

제46도∼제48도에서는, 이동기구(32)의 이동 지(32e), (32f)를 사용하여 이동시키는 경우를 예시한 것인바, 이동 지의 한쪽은 용수철(spring)을 사용하여도 좋고 용수철과 기능이 있는 균형실린더(Balance cylinder)를 사용하여도 좋다.

또 지를 사용하는 대신 액압실린더를 써서 이에 의해서 인덕터(5)를 직접 이동시킬 수도 있으며 또는 레일(I) 그 자체를 금속편의 길이방향으로 움직여서 인덕터(5)를 이동시키도록 하여도 무방하다.

이 발명에 있어서는 금속편을 마주보고 상, 하에서 한쌍이 되는 자극을 가진 인덕터를 양금속편의 전폭에 대해서 커버할 수 있는 것을 한벌 배치하여 가열, 승온하는 경우에 대해서 설명하였으나 인덕터의 폭보다 더 큰 폭을 가진 금속편을 대상으로 하는 경우에는 각 금속편의 판폭방향에 각각 2개소씩 합계 4개조를 배치하여 가열, 승온하도록 하여도 좋고, 특별히 한정된 가열 수단의 형식은 없다.

또한 금속편을 압압할 때 사용하는 수단으로서는 클램프를 사용하고 있으나, 이는 핀치롤을 사용하여도 된다.

다음의 복수의 인덕터를 써서 금속편의 가열, 접합을 행하는 경우에 대하여 설명한다.

선행금속편(1)과 후행금속편(2)을 간극을 두고 대향배치하여 가열, 승온하는 제49(a), (b)도에 도시한 바와 같은 접합에 있어서는 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 각각 인덕터(3)의 교번자계에 의해서 금속편에 유도되는 전류(e)로서 가열한 후 금속편의 길이방향에서 압압력을 부가하므로써 금속편끼리를 접합하는 것인바, 금속편의 폭치수가 커지면 유도전류가 흐르는 범위가 감소하여 그에 수반하여 끝부위의 승온 효율이 저하한다.

이 해결책으로는 장시간의 전력투입 혹은 입열량(入熱量)의 증대 등이 고려되나, 전력투입시간을 연장하면 인덕터직하(直下)가 장시간 가열되므로 과열로 인한 용락이 생기고 또 입열량을 증대하려고 해도 인덕터 1대당 투입전력은 인버터(Inverter)의 제작한계인 2000∼3000Kw가 최대이므로 스스로 한계가 있다.

따라서 상기의 문제를 해결함에 있어서는 제50도에 도시하는 바와 같이 금속편의 예정접합부에 따라서 복수 대, 예를 들면 작업측(WS)와 구동측(DS)에 2대의 인덕터를 설치할 필요가 생긴다.

그런데 인덕터의 전원으로서는 발진주파수는 인버터의 측에서 보는 부하 임피던스에 의존하는, 이른바 자제식 임피던스를 채용하는 일이 많기 때문에 인버터측에 보는 부하임피던스가 WS와 DS에서 상이하면 발진주파수가 바뀌게 된다.

그런데 실제의 접합작업에서는 WS와 DS의 접합상황은 상이한 경우가 많다.

부하임피던스가 접합상황에 따라 바뀐 경우(실제로 아크발생시에 주파수가 변동한다)에는 인버터의 발진주파수는 WS와 DS에서 서로 틀리게 된다.

WS와 DS에서 인버터의 발진주파수가 상이한 경우 WS와 DS의 위상이 반전하여(예를들면 500Hz와 510Hz의 경우에는 약 0.98초후에 위상이 반전된다)

금속편에 유기(誘起)되는 유도전류를 서로 소각시키는 경우도 있으며 그 결과 승온효율이 저하하여 소기의 가열성능을 얻지 못하게 되는 것이다.

이 발명에 있어서는 제51(a), (b)도에 도시하는 바와 같이 사용하는 인덕터(L10), (L20)에 같은 상의 전류가 흐르도록 위상을 동기제어하여 금속편에 유기되는 와전류(L11), (L21), (L12), (L22)를 동상으로 하여 유도전류에 의한 효과적인 가열을 실현한다.

제52도는 금속편의 폭방향에 2대의 자계 발생용 인덕터(3)을 설치한 경우에 있어서의 제어계통을 블록도면으로 도시한 것이다.

도면의 번호 33은 전력지령장치, 34, 35는 인버터, 그리고 36은 위상제어회로이다.

제52도에 도시된 바로는, 인버터(34)는 자제식(自制式)이며 발진주파수는 회로정수에 의해서 결정된다(금속편의 접합길이등 접합상황에 따라 변화한다). 또 위상제어회로(36)은 인버터(34)의 발진주파수와 위상을 검출하여 인버터(35)에 주는 점호 펄스를 발생시키는 기능을 갖는다.

또한 인버터(35)는 타제식(他制式)으로서 위상제어회로(36)에서 주어지는 점호펄스에 의해서 발진주파수가 결정된다.

제51(b)도에 있어서 컨덴서 c에서 부하측을 본 인덕턴스(Inductance)를 Li로 하면 다음식으로 나타내는 공진주파수(fi)

fi=1/{2π(Lic)^1/2}로서 인버터는 발진한다.

여기서 Li는 금속편의 형상, 인덕터와 금속편과의 거리 및 금속편 사이의 간극으로 정해지고 제51(a), (b)도에 도시하는 인덕터의 Li0, 선행금속편의 Li1, 후행금속편의 Li2), 인덕터와 선행, 후행금속편 사이의 상호 인덕턴스 Mi1, Mi2(i=1, 2)에서 Li=Li0+(Mi1²/Li1)+(Mi2²/Li2)로서 결정된다.

또한 이 경우 5초간의 통전(通電 : 전력투입)에 있어서 실용상 문제가 없다고 생각되는 발진주파수의 차이는 0.1Hz이다.

WS와 DS이 인버터의 발진주파수와 위상을 동기(同期)시키는데는 제53도의 도시와 같은 구성을 적용하여도 좋다. 즉, WS, DS의 전원을 자제식 인버터로 하고 인버터의 2차측을 접속한다.

이에 의해서 인버터에서 본 임피던스가 공통으로 되기 때문에 WS와 DS의 인버터의 발진주파수와 위상은 동기할 수 있다.

다음은 상기한 복수개의 인덕터를 사용하는 경우와 관련하여 각 인덕터의 배치요령을 설명한다.

선행금속편과 후행금속편과를 무용의 에너지 소비없이 간편하고 신속하게 가열, 접합하는데는 선행금속편과 후행금속편을 그들의 끝부위(선단후단)를 수∼수 10mm의 갭을 두고 마주보게 하여 여기에 제54도로 도시하는 바와 같은 구조로 된 인덕터(3)을 배치하여 가열하는 이른바 트랜스버스방식의 유도가열법이 특히 적합하며 이에 의하면 금속편의 접합영역의 평면도를 제55도의 도시와 같이 각 금속편의 단부에 각각 유도전류(e)가 흘러 이 전류(e)로 인한 발열에 의해서 금속편의 접합에 정면이 우선적으로 승온되어 그후의 압압조작에 의해서 금속편을 간단히 접합하는 것이 가능하다.

그러나, 이와 같은 접합방법에는 금속편의 폭에 대해 인덕터의 지극의 폭이 충분히 큰 경우에는 특별히 문제될 것은 없으나 인덕터의 자극의 폭보다 폭이 넓은 금속편의 접합을 대상으로 할 경우에는 금속편의 폭 끝부위에 있어서의 자속의 관통량이 감소됨으로 금속편의 대향면 측단부역의 전역에 걸쳐 유도전류를 흘릴수가 없으며 폭방향의 온도분포가 균일치 못하여 확실한 접합을 실현키 어렵다.

그렇다고 금속편의 폭에 대응시켜서 자극의 폭을 키우게 되는 경우는 금속편의 단위면적당 관통하는 자속으로서의 만족할 수 있는 양을 얻기 위하여 인덕터에 공급하는 전류를 증대시킬 필요가 있는 터에 이 인덕터에 공급하는 전류는 이를 구성하는 코일이나 코어 혹은 금속편의 특히 중앙부역이 주울(Joule)열로 용락하지 않은 범위로 억제할 필요가 있으므로 인덕터에 투입할 수 있는 전력에도 제한이 있으며 결국에 가서 자극의 폭을 크게 하여도 단위 면적당의 자속량은 폭방향에 있어서 균일치 못하여 금속편의 끝부위에 있어서 전역을 동등의 속도로 가열할 수가 없다.

이와 같은 문제를 해소하는 데는 상기의 제50도에서 이미 도시한 바와 같이 복수의 인덕터를 사용하는 것이 극히 유효하게 된다.

그러나 금속편의 접합예정부에서 그 폭방향에 따라서 복수개의 인덕터를 배치한 것만으로는 서로 인접하는 인덕터의 자극의 간극이 클 경우, 그 틈새부분에 대응하는 부위의 금속편의 승온속도가 다른 영역에 비교해서 적기 때문에 목표하는 가열온도에 도달하더라도 그부분은 그 온도보다 낮다는 불편이 있다.

그리고 이 자극의 간극에 대응하는 승온속도의 저하영역이 접합가능한 온도로 되기까지 계속 가열하면 다른 부분이 녹아 떨어져서 금속편의 접합작업에 지장을 초래한다.

복수의 인덕터를 사용하여 금속편을 가열할 경우의 상기의 문제를 해소하는데는 이와 같은 간극을 d₀(m)의 5배이하로 설정하는 것이 좋다(인덕터의 자극의 간극은 없는 것이 좋다. 즉 0이 되는 것이 좋지만 실제로는 인덕터에는 보호카버등의 설치되어 있어 그 간극을 0으로 할 수가 없다).

여기서 f는 교번자계의 주파수(Hz), ρ:금속편의 전기저항율(Ω·m), μ:금속편의 비투자율이다.

제56도에 2개의 인덕터(3a), (3b)를 금속편(1), (2) 각 끝부위에 그 폭방향에 따라서 배치한 예를 도시하였다.

인덕터(3a), (3b)를 도시한 바와 같이 배치하여 인접하는 자극의 간극(W₁)을 상기의 범위 이내로 하므로서 각 인덕터(3a), (3b)에 의해서 생기는 유도전류는 합체되어 큰 값으로 되며 그결과 폭방향의 전역에 걸쳐 균일한 가열이 실현된다.

금속편의 폭방향에 2개의 인덕터를 배치, 인접하는 인덕터의 자극의 간극만을 여러 가지로 변화시킨 경우의 그 간극의 침투깊이(d₀)의 비(比)의 값이 미치는 영향을

① 접합예정부에 있어서 자극에 대응하는 부분을 100％로 한 경우, 자극간극에 대응하는 부분의 승온속도의 비율 및

② 접합예정부의 폭방향에 있어서 자극에 대응하는 부분에 대해서 승온속도가 90％미만되는 영역의 길이에서 조사한 결과를 제57도에 도시한다.

이때의 접합조건은 금속편의 폭 : 1500mm, 자극의 폭 : 1000×2대, 인가전력 : 1000Kw, 교번자계주파수 : 1KHz이다.

이 그림에서 밝혀진 바와 같이 자극의 간극이 침투깊이(d₀)의 5배보다 클 때는 그에 대응하는 부분에서의 승온속도가, 자극에 대응하는 부분에서의 승온속도의 90％보다 저하하여 실제 조업에 있어서 문제가 생길 우려가 현저한 한편, 승온속도가 90％미만이 되는 영역(0)도 차츰 커지고 있다.

따라서, 복수개의 인덕터를 써서 금속편을 가열, 승온, 접합하는 경우에 있어서는 서로 인접하는 자극의 간극을 교번자계의 주파수의 관련에 있어서 침투깊이(d₀)의 5배이하로 설정하는 것이 좋다.

이와 같은 가열을 실시하기 상기한 장치의 구성을 제58도에 도시한다.

제58도는 금속편(1), (2)를 폭방향에 따라서 인덕터를 2개 배치한 예시이며 각 인덕터(3a), (3b)에 인접하는 자극의 인접면에 돌기(突起)(37)이 설치되어 각 인덕터(3a), (3b)를 코어에서 서로 접촉시키거나 혹은 그 간극을 좁힐수 있게 되어 있다.

이상과 같이 금속편의 접합에 있어서 그 폭방향의 전역을 어떻게 균일하게 가열하는 가에 대하여 설명하여 왔으나 지금까지 상술한 여러 조건에 대하여는 그것을 충족시켰다 하더라도 1350∼1400℃정도의 가열온도로 접합시킨 금속편을 복수의 스탠드로 된 마감압연기에서 압하비(壓下比)가 10배정도 이상의 압연을 행한 경우 모든 강종에 대해서, 압연종료까지 접합부의 파단없이 압연을 완료할 수 있다고는 말할 수 없다.

구체적 예를 들면 특히 SS400이나 탄소함유랑이 100Pppm이하의 극저탄소강에 있어서는 압연중에 판이 파단하는 문제가 때로는 보인다.

강종의 종류를 불문하고 그후의 마감압연에 있어서 판파단등의 문제가 발생하지 않은 가열조건을 부여할 필요가 있으며 이하 이와 같은 가열조건에 대하여 설명한다.

그런데, 양호한 금속편의 접합을 실현하는데는 접합에 있어서, 접합예정부를, 표면의 산화스케일이 용융제거될 수 있는 정도로까지 승온하거나 또는 예정접합부의 최소한 맞대는 단면을 모재용융(母材熔融)상태로 할 필요가 있으며 이 가운데 어느것이든 성립되는 것이 조건으로 된다.

그래서 발명자들은 탄소함유량이 1.3wt％∼5ppm의 각종 탄소강에 대하여 접합 후 압하율이 5배이상의 압연에 견딜수 있는 접합조건, 특히 적정가열온도범위에 대하여 조사를 행하였다.

또한 접합의 양, 불량은 접합후의 마감압연에 있어서 판의 파단유무 및 압연후의 접합상태에서 판단하였다. 이 양, 불량판단에 있어서 아무 문제 없이 마감압연을 실시한 경우는 물론 압연후에 일부접합 끊김이 생긴 경우도 실제로는 문제가 없는 것이므로 양호한 접합이라 할 수 있다.

여기서 얻어진 결과를 제59도에 도시한다, 제59도에 도시한 바와 같이 적정가열온도범위는, 탄소함유량에 따라서 크게 변화하여 탄소함유랑이 적은 경우는 종래에 양호하게 했던 1350∼1400℃보다 훨씬 고온측이며 한편 탄소함유량이 많은 경우는 저온측임이 판명되었다.

여기에 상기의 적정가열온도범위는 산화철스케일의 용융온도, 금속편의 고상선온도 및 금속편의 액상선온도를 파라미터(parameter)로서 이용하면 양호하게 표현할 수 있음이 판명되었다.

제60도에, 금속편의 탄소함유량과 금속편의 액상선온도 및 고상선온도와의 관계를 도시한다(이 도면을 일본국 철강편람 제3판 1기초편(마루젠주식회사)205페이지에 표시된 산출식을 이용하여 도시한 것이다.

또 이 도면에는 산화스케일의 용융온도 및 제59도에서 구한 압연상황도 병기하였다.

제59도 및 제60도를 비교하는데서도 명시한 바와 같이 탄소함유량에 따른 최적가열온도범위는 금속편의 고상선온도(T_S) 및 금속편의 액상선온도(T_L)를 파라미터로 하여 적당히 표현할 수가 있으며 예정접합부의 온도(T)가 다음식

TsT(T_S+T_L)/2

여기에 T_S: 금속편의 고상선온도(℃)

T_L: 금속편의 액상선온도(℃)

의 범위를 만족하면 아무 문제 없이 마감압연을 실시할 수가 있었다.

상기의 온도범위는 아무런 문제 없는 최적가열온도범위이지만, 실제로 문제가 없는 적정가열온도범위는 다음과 같이 표시할 수 있다.

즉, 적정가열온도범위는 상기한 금속편의 고상선온도(T_S) 및 액상선온도(T_L)와 산화스케일의 용융온도(T_C)를 파라미터로 하여 정확히 표현할 수 있으며 금속편의 고상선온도(T_S)가 산화철스케일의 용융온도(T_C)이상인 경우는 접합예정부의 온도(T)는 산화철스케일의 용융온도(T_C)와 금속편의 고상선온도(T_S)와의 중간온도보다 높고 또 금속편의 고상선온도(T_S)와 액상온도(T_L)와의 중간온도보다 낮은 범위

즉 다음의 식

(T_C+T_S)/2T(T_S+T_C)/2

로 나타내는 범위, 한편 금속편의 고상선온도가(T_S)가 산화철스케일의 용융온도(T_C)보다 낮은 경우는 접합예정부의 온도(T)가 금속편의 고상선온도(T_S)보다도 높고 또 금속편의 고상선온도(T_S)와 액상선온도(T_L)와의 중간온도보다 낮은 범위

즉 다음식

T_S T(T_S+T_L)/2

로 표시되는 범위가 적정가열온도 범위라는 것이 규명된 것이다.

또한 T_S, T_L은 주성분에 따라 약간씩 변화하지만 어떠한 강종에 있어서도, 상기한 온도조건을 만족하면 양호한 접합이 실현될 수 있다는 것이 확인되었다.

따라서 이 발명에 있어서는 열간압연라인에 있어서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 가열, 압압하는 것으로서 양금속을 접합함에 있어서 최소한 접합해당부위의 온도(℃)가

T_S T(T_S+T_L)/2를 만족하는 온도조건하에 압압하거나 혹은

(1) T_C T_S의 경우

(T_C+T_S)/2T(T_S+T_L)/2

(2) T_C＞T_S의 경우

T_S T(T_S+T_L)/2를 만족하는 온도조건하에서 압압한다.

선행금속편과 후행금속편과의 접합에 있어서의 압압량에 관해서는 충분한 접합강도가 확보되는 정도는 필요하게 된다.

크롭셔(crop shear)로 절단하는 경우 금속편의 길이방향의 수직단면은 제61도에 도시하는 것과 같이 되는데, 이같은 단면형상이 되는 선행금속편과 후행금속편을 유도가열하여 강고히 접합하는데는 약 8∼10mm정도의 압압량을 확보하는 것이 바람직하다.

[실시예 1]

실시예 (1)

폭 1000mm, 두께 30mm로 된 온도 1000℃의 시이트바(Sheet Bar)(저탄소강)를 위의 제20도에 도시하는 것과 같은 설비(접합장치에 배치되는 어긋남 방지용 플레이트는 두께 40mm의 SUS304로 하고 절결부의 치수는 폭 30mm, 길이 900mm(판의 변형을 억누르는 부분의 폭은 20mm)로 그 수는 합계로 20개 있는 것, 마감압연기군은 7스탠드 갖는 것)을 사용하여 다음의 조건하에서 접합, 마감판두께가 3mm되는 열간마감압연을 하고, 접합완료 시점에 있어서 시이트바의 폭방향의 온도분포 및 압연중에서의 판의 파단상황에 대하여 조사하였다.

조건

a. 선행시이트바와 후행시이트바의 간극 : 5mm

b. 인덕터의 코어의 규격(치수) : 폭 1000mm, 시이트바의 길이방향에 따른 치수 240mm

c. 인덕터의 투입전력 : 1000kw, 주파수 650Hz

d. 인덕터와 시이트바와의 빈틈에 a=220m b=2mm c=20mm

(제62도 참조)로 표시하는 것과 같은 치수로 되는 구성부재를 50mm의 간극으로 판폭방향에 따라서 10개 배치하고 판폭방향 중앙부에 위치하는 역자계 발생회로(단부에서 250mm보다 안쪽의 회로)를 닫힘으로 하여 12초간 가열-승온,

e. 압압력 : 2㎏/㎟(가열, 승온후압압) 그 결과 판폭방향의 온도분포는 제63도와 같이 개선되어 압압중에 판이 파단되는 일없이 안정된 열간압연이 실시될 수 있음이 확인되었다.

실시예 (2)

폭 1000mm, 두께 30mm로 되는 온도 1000℃의 시이트바(저탄소강)을 상기 제20도에 도시한 것과 같은 설비(접합장치에 배치되는 어긋남방지용의 플레이트는 두께 40mm의 SUS304로 하고 절결부의 치수는 폭 30mm, 길이 900mm(판의 변형을 누르는 부분의 폭은 20mm)로 그 수는 합계 20개 있는 것, 마감압연기군(群)은 7스탠드 갖는 것)을 사용하여 다음의 조건하에 접합, 마감판두께가 1.2mm가 되는 열간마감 압연을 실시하여 가열할 때에 있어서의 시이트바의 폭방향의 승온속도비 및 압연중에 있어서의 판의 파단상황을 조사하였다.

조건

a. 선행시이트바와 후행시이트바의 갭 : 5mm

b. 인덕터의 코어의 치수 : 폭 1000m, 시이트바의 길이방향에 따른 치수 240mm

c. 인덕터의 투입전력 : 1,060kw 전류 : 6120A, 주파수 : 1000Hz, 자속밀도 : 0.21T

d. 인덕터와 시이트바의 틈새에 자성체(절연피복을 갖는 규소강판을 70매 겹친것)을 구비하여 a = 220m, b = 1mm, c = 20mm(제62도 참조)에 표시하는 것과 같은 치수로 된 구성부재를 어긋남 방지 플레이트의 절결부에 배치하여 (제11도 참조) 가열개시부터 8초간은 역자계 발생회로를 모두 열림으로 하여 가열하고 이어서 판폭방향 중앙부에 위치하는 회로(폭단에서 250mm보다는 내측의 회로)를 닫힘으로 하여 2초간 가열.

e. 압압력 : 50톤(가열, 승온후 압압)

제64도는 승온속도비를 비교한 그래프인데 특히 구성부재에 자성체로 된 부재를 배치한 경우에는 효율이 좋은 가열이 될 수 있으며, 압연중에 판이 파단하는 일이 전혀 없음이 확인되었다.

[실시예 2]

실시예 (1)

열간압연의 압연설비의 도입부에서 제21도에서 도시한 바와 같은 장치를 사용하여 폭치수가 같은 금속편끼리의 접합을 시도하였다.

선행금속편, 후행금속편은 모두 극저탄소강이며, 2규격은 두께 30mm, 폭800mm, 길이 6000mm이다.

이 선행금속편과 후행금속편과의 사이에 5mm의 간극을 형성한 상태로 양금속편을 대향시키고 그를 양폭단부에 도전성부재로서 동판을 작은 갭 4mm를 두고 근접배치하여 도시한 바와 같은 인덕터에 교류전류를 공급하여 양금속편을 그 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜서 가열하였다.

이 가열전의 금속편의 온도는 1000℃, 선행금속편 및 후행금속편에 주어진 동판의 치수는 두께 30mm, 폭 200mm, 길이 600mm이며 인덕터의 코어의 치수는 금속편과 평행한 단면치수로 길이 240mm, 폭 1000mm이다.

금속편에서 자극에 이르기까지의 거리는 상측이 90mm, 하측이 90mm, 교번자계의 주파수는 1000Hz 투입전력은 980Kw로 하였다.

이와 같은 조건하에서 유도가열을 10초간 한 후 선행금속편과 후행금속편을 크램프에 의해서 압압력 40t으로 서로 마주보게 압압을 가해서 접합을 완료시켰다.

비교예로서는 동판을 양금속편의 측방에 배설하지 아니한 것 이외에는 상기 실시예와 동일조건으로 금속편의 접합을 행하였다.

상기의 실시예 및 비교예에 관해서는 접합예정부의 승온속도를 측정(온도측정은 금속편의 끝부위에서 그 길이방향 내측 1.5mm의 위치에 K형 쉬스온도계(Sheath 溫度計)를 매설하여 행한) 한 결과를 제65도에 도시한다.

제65도는 금속편의 폭방향 중앙부를 1로 하였을 때의 폭방향 끝부위의 근방의 승온속도비를 표시한 것이다.

위 도면에서 명백히 한 바와 같이 이 발명에 따라 도전성의 부재를 금속편의 측방에 근접배치한 경우에는 폭방향 끝부위의 승온속도가 중앙부의 승온속도에 가까워 졌다. 이것은 인덕터의 코어의 직상, 직하에서 발생하는 유도전류가 폭방향 끝부위에까지 흐르기 때문이며 이로 인해 금속편의 폭방향의 끝부위는 폭방향 중앙영역의 용락현상없이 충분한 강도를 갖는 접합부를 얻을 수 있는 온도까지 가열, 연화(軟化)할 수가 있었다. 그리고 그후 압연에 들어가면 해당 접합부에서 균열이 진전하여 파단에 이르는 일이 없이 양호한 압연이 실시될수 있다는 것이 확인되었다.

실시예 (2)

제23도에 도시한 바와 같이 선행금속편의 양폭단, 후행금속편의 양폭단에 각각 별개의 동판을 근접배치하였다.

동판의 치수는 모두 두께 30mm, 폭200mm, 길이 300mm, 금속편과 동판과의 갭은 모두 4mm였다. 그밖의 접합조건에 대해서는 선행금속편, 후행금속편의 강종치수, 인덕터의 치수, 투입전력 및 주파수 등 모두 실시예 (1)과 동일하게 하였다.

가열중의 금속편 접합예정부위 근방의 승온속도를 측정하여 폭방향 중앙부에 대한 양폭끝의 승온속도비를 조사한 바 실시예 (1)과 동일한 결과가 얻어졌다. 그후의 압연에 있어서도 균열발생, 진전등이 없고 양호한 통판(通板)이 가능하였다.

실시예 (3)

이 실시예는 도전성부재에 유도전류와 같은 상의 전류를 외부에서 흘려주는 경우에 대해서 조사한 것이다.

제25도에 도시한 바와 같은 인덕터를 사용하여 선행금속편, 후행금속편으로 하여 폭이 3800mm의 금속편의 접합을 하였다. 이 가열시에 대략 C형이 되는 코어를 갖는 것(금속편에 평행하는 단면치수 : 길이 1000mm, 폭 240mm)을 사용하여 도전성부재인 동판과 인덕터의 자극은 겹쳐지도록 하여 배치하였다.

선행금속편, 후행금속편의 강종은 SUS304, 가열전의 온도는 900℃이며, 이 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부를 건네주듯이 그 금속편의 양폭 끝에 동판을 근접배치하였다.

동판의 치수는 두께 30mm, 폭 200mm, 길이 600mm였다. 또 교번자계의 주파수는 500Hz∼10KHz사이의 여러종의 주파수로서 500Hz, 1KHz 및 10KHz로 설정하고, 투입전력은 780kw로 하였다. 이와 같은 조건하에서 유도가열을 10초간 하고 그후 선행금속편과 후행금속편을 클램프에 의해서 압압력 40t으로 서로 마주보고 압압을 가해 접합을 완료시켰다.

각 주파수에 있어서의 가열중의 후행금속편의 접합부근방의 승온속도를 측정하여 그 평균치로 잡고 폭방향 중앙부에 대한 폭방향 끝부위의 승온속도비를 조사하였다.

그 결과 상기의 실시예 (1)보다 더 한층 폭방향 끝부위의 승온속도가 중앙부의 승온속도에 가까워졌다.

이렇게 하여 선행금속편과 후행금속편은 폭방향의 전역에서 접합이 되고 그 후의 압연공정에서 해당접합부에서 균열이 진전되어 파단에 이르는 일은 없었다.

[실시예 3]

실시예 (1)

판두께, 판폭이 각각 30mm, 800mm로서 재질이 저탄소강으로 된 선행금속편과 후행금속편을 접합시키기 위해 위의 제28도에 도시한 상태로 가열(가열승온조건 ; 코어의 길이치수 240mm, 폭치수 1000mm, 상, 하 자극간의 간극(gap) 210mm, 투입전력 200kw, 교번자극주파수 2000Hz, 도전성부재; 재질은 그라파이트(Graphite), 두께 30mm, 폭 200mm, 길이 250mm의 것을 선행금속편, 후행금속편 쌍방의 양폭단부 합계 4개소에 눌러댄 상태로 한), 압압(압압조건 ; 압압력 60t)하여 양금속편을 접합하였다.

그리고 이 금속편을 열간압연설비에 공급하여 마감압연을 하고 이같은 압연에서의 판의 파단상황에 대해서 조사하였다.

그 결과 접합부에서의 균열의 진전으로 인한 판의 파단을 전혀 보이지 않는 것을 확인하였다.

[실시예 4]

실시예 (1)

판폭 1000mm, 두께 30mm로 된 시이트바(저탄소강)를 상기 제34도에 도시한 바와 같은 구성이 되는 장치를 갖춘 설비를 사용하여 다음 조건하에서 접합한 후 마감판 두께가 3mm로 되는 열간마감압연을 하고 압연중에 판의 파단유무 및 시이트바의 접합직후의 판폭방향의 온도분포에 대하여 조사하였다.

시이트바의 접합조건

a. 마감압연전의 시이트바의 온도는 약 900∼1000℃이며, 이 온도역은 강종의 상이에도 불구하고 전기저항율은 약 120×10-8Ωm인데서 주파수를 500Hz로 하여 교번자계를 인가(印加)한 경우, 침투깊이 d₀는 약 25mm로 되므로 자성체로 되는 부재(치수는 폭 100m×길이 150mm×높이 30mm)를 판의 끝부위에서 10∼110mm의 위치에 설치하였다.

b. 선행시이트바와 후행시이트바의 간극 ; 10mm

c. 인덕터(코어)의 치수 ; 시이트바의 폭방향에 따라서 치수가 1000mm, 그 길이방향에 따라서 치수가 240mm의 것을 사용.

d. 인덕터의 투입전력 ; 1500kw, 주파수 500Hz

e. 가열시간 ; 10초

f. 압압력 ; 3㎏/㎟

이 발명에 따라 가열하여 양시이트바를 접합하는 경우의 시이트바의 폭방향에서의 온도분포를 가열전, 후의 온도분포와 비교해서 제66도에 또 통상의 가열을 행한 경우 (비교예 ; 자성체로 된 부재를 배치하지 않은 경우)의 온도분포를 제67도에 각각 도시하였다.

제66도, 제67도에서 명백히한 바와 같이 이 발명에 따라서 금속편을 가열하므로써 미접합을 잔존시키는 원인이 되는 가열부족부분이 극히 짧아진다는 것이 확인되었다.

제68도에 시이트바의 접합면의 발열량비를 비교해서 도시한다.

[실시예 5]

실시예 (1)

열간조압연을 실시한 폭1000mm, 두께 40mm의 극저탄소(C = 20ppm)강의 시이트바(900℃)를 5mm의 간극을 두고 대향시켜 이 대향시킨 시이트바의 후단부, 선단부에 상기 제37도에 도시한 인덕터(시이트바와 대향하는 자극의 폭 240mm, 길이 1000mm)를 시이트바와의 거리 D : 120mm, 시이트바와 자극과의 겹치는 정도 L : 70mm로 하여 배치하고 투입전력 1350kw, 주파수 650Hz의 것으로 인덕터로 교번자계를 발생시켜 가열하였다.

이때의 침투깊이는 22mm이며, 승온속도는 70℃/s로서 목적하는 가열온도까지 도달하는 시간은 약 10초 정도였다.

실시예 (2)

열간조압연을 실시한 폭 1000mm, 두께 30mm의 고탄소 (C + 0.75％)강의 시이트바(950℃)를 10mm의 간극을 두고 대향시켜 이 대향시킨 시이트바의 후단, 선단부에 제38도에서 도시한 인덕터(시이트바와 대향하는 자극의 폭 100mm, 길이 1200mm를 시이트바와의 거리 D : 60mm, 시이트바와 코일과의 겹치는 정도 L : 45mm로 하여 배치하고 투입전력 1000kw, 주파수 650Hz의 것으로 인덕터에 교번자계를 발생시켜 가열하였다. 이때의 침투깊이는 22mm, 승온속도는 70℃/s이며, 목표로 하는 가열온도까지 도달하는 시간을 약 7.5초였다.

[실시예 6]

실시예 (1)

폭이 60mm, 두께 28mm로 융점 1532℃로 된 선행금속편(강종 : 탄소함유량이 0.002wt％되는 극저탄소강)과 폭이 600mm, 두께 28mm로 융점이 1485℃로 된 후행금속편(강종 : 탄소함유량 0.7wt％되는 탄소강)을 접합하기 위해 인덕터의 코어의 면적 A : 76mm×300mm=0.0228㎡, 교번자계의 자속밀도 ; 0.5T, 인덕터의 상하에 있는 자극간거리 : 150mm, 선행금속편의 가열개시전 온도 : 1000℃, 후행금속편의 가열개시전 온도 : 1000℃, 선행금속편과 후행금속편의 간극 g : 5mm, 선행금속편에서의 자극의 랩면적 a : 0.0105㎡, 후행금속편에서의 자극의 랩면적 b : 0.01080㎡, 교번자계의 주파수 : 1000Hz, 인닥터의 배치상황 : 인덕터를 2개 준비하여 판의 양쪽 끝에 배치, 가열시간 6.5초, 압압력 : 2㎏f/㎟(면압)로 하여 가열승온시킨 후 양금속을 압압-접합시켜 완전냉각후에 그 부위의 인장강도에 대하여 조사하였다.

상기의 조건에 따른 금속편의 가열에 있어서는 선행금속편 및 후행금속편의 가열후의 온도는 각각의 융점보다는 55℃낮은 1475℃, 1430℃에까지 도달되어 있음이 확인되었다.

그리고 접합부의 인장강도에 있어서는 선행금속편의 인장강도(31㎏f/㎟)의 약 90％에 해당하는 28㎏f/㎟이라는 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

[실시예 7]

실시예 (1)

자계 발생용의 인덕터를 금속편의 폭방향으로 2대 설치한 상기 51도에 도시한 바와 같은 장치(인덕터의 코어의 치수 : 길이 240mm×폭 1000mm)를 사용하여 각각의 인덕터에 1000kw의 전력을 투입하여 위상을 동기제어하면서 폭 : 1000mm, 두께 30mm의 보통강의 금속편(900℃)을 가열, 접합하는 조업을 하였다. 그 결과 종래의 접합에 있어서는 금속편의 폭치수에 따라서는 그것에 유기(誘起)되는 유도전류가 서로 소각시키기 때문에 승온효율이 저하되어 소기의 가열성능을 얻지 못하는 일도 있었으나 이 발명에 따라 2대의 인덕터를 동기 운전시키는 경우에는 금속편의 폭이 큰 것이 되더라도 승온효율은 저하하지 않으며 안정된 접합이 가능하다는 것이 확인되었다.

[실시예 8]

실시예 (1)

제20도에 도시한 바와 같은 열간압연라인에 있어서 선행금속편, 후행금속편을 각각 폭 1800mm, 두께 30mm인 시이트바(저탄소강)를 10mm의 간극을 두고 대향시켜 놓은 다음, 제58도에 도시한 구성의 인덕터를 갖춘 접합장치(자극폭 800mm, 자극길이 250mm, 인접하는 자극의 간극 : 75mm)로서 투입전력 : 1500kw, 주파수 500Hz의 조건하에서 10초간의 가열을 행하여 1500℃까지 승온시키고 이어서 3㎏f/㎟의 힘으로 압압하여 양시이트바를 접합완료시켰다.

그리고 7스탠드의 마감압연기(Finishing Mill)에 의해서 판두께 3mm까지 압연하여 그때 접합영역의 파단 유무를 확인하였으나 판의 파단이 전혀없이 양호한 연속압연이 실시되었다.

한편, 제69도에 도시한 바와 같은 C형의 코어를 같는 인덕터를 금속편의 폭방향에 2개 배치한 제70도에 도시한 바와 같은 인덕터를 갖춘 장치를 사용한 경우에 있어서는 다음과 같았다.

즉, 금속편의 접합시점에 있어서의 온도는 통상 약 900∼1000℃이며, 이 온도역에서는 금속편의 전기저항율(ρ)는 강종을 불문하고 약 120×10^-8Ω.m 이므로 교번자계의 주파수를 500Hz로 하여 유도가열한 경우 침투깊이(d₀)는 약 25mm로 계산된다.

여기서 제70도에 도시한 장치에 의한 가열에서는 근접하는 2개의 인덕터의 절연한계에서 자극의 틈새는 150mm(d₀×6)이 한계이며 금속편의 폭방향의 가열열량 분포는 제71도에 도시한 바와 같이 자극의 틈새에 있어서의 가열열량이 자극에 대응하는 접합영역의 90℃ 이상으로 도달하지 않은 결과 그 부위에서의 접합은 불충분하였다.

제27도는 상기 제58도에 도시한 인덕터를 갖춘 장치를 사용한 경우의 가열열량의 분포를 도시한 것인바, 인덕터 상호간에 있어서의 가열열량의 떨어지는 비율이 제70도의 것에 비교해서 극단적으로 낮다는 것이 명백하다.

더욱이 이 실시예에서는 인접하는 자극의 틈새(돌기에서 돌기에 이르는 치수)를 75mm로 한 경우 (통상적으로는 아무리 간극을 좁히더라도 150mm 정도가 한계이다)에 대하여 도시한 것인바, 소망하는 가열능력이 확보될 수 있으며 이 틈새는 0mm이다.

예를들면 제73도의 도시한 바와 같은 것을 적용할 수도 있다.

[실시예 9]

실시예 (1)

열간압연라인의 조압연 출구와 마감압연기 입구와의 사이에 유도전류에 의한 가열을 이용하는 접합장치를 설치하여 이 접합장치의 앞단에서 크롭셔로서 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부와를 소망하는 끝부분형상으로 절단한 뒤 유도전류로서 여러 가지 온도로 가열한 후, 압압-접합하여 이어서 마감압연기에 넣었다.

승온속도는 미리 100℃/S가 되도록 설정과 함께 접합장치에 들어가는 조압연후의 시이트바의 가열직전온도도 가열로추출온도 조압연속도에 따라 조정하여 1000℃±20℃가 되도록 하였다.

강종은 탄소함유량이 20ppm∼1.3wt％의 탄소강을 사용하였다.

압연조건은 조압연후의 시이트바 폭 : 70mm∼1900mm, 시이트바 두께 : 25∼20mm, 또 7단차 마감압연 출구측 강판두께 : 0.8∼3.5mm로 하였다.

인덕터는 교번자계를 발생시키기 위해 한쌍의 자극이 금속편의 선단, 후단부를 상하로 끼고 들어 접합예정부의 전역에 자장이 작용하도록 배치하였다.

상, 하의 인덕터는 동일한 교류전원에서 전력을 공급하는 것으로 하고 투입전력 용량은 최대 3000kw로 하였다.

여기서 가열처리는 금속편의 성분에서 고상선온도(T_S) 및 액상선온도(T_L)을 구하여 가열도달온도 T가 T_S T(T_S+T_L)/2를 만족하는 조건으로 하였다.

또한 이 실시예에서의 스케일의 용융온도 T_C는 1350℃였다.

여기서 얻어진 결과를 표 1에 게시한다.

[표 1]

위 표에서 명시한 바와 같이 최적가열온도 범위를 만족하는 조건아래에서 가열접합 처리를 하였을 경우에는 모두 양호한 마감압연을 실시할 수가 있었다.

실시예 (2)

강종 및 압연조건은 실시예(1)의 경우와 같다.

가열조건은 금속편의 성분에서 산화철 스케일의 용융온도(T_C), 고상선온도(T_S) 및 액상선온도(T_L)를 구하여 가열도달온도 T가 (T_C+T_S)/2T(T_S+T_L)/2를 만족하는 조건으로 하였다.

다만 T_C＞T_S의 경우는 T_S T(T_S+T_L)/2를 만족하는 조건으로 하였다.

얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

위 표에서 명시한 바와 같이 적정가열온도 범위를 만족하는 조건 아래에서 가열처리를 하였을 경우에는 일부분에 접합끊김이 있었지만 이들은 모두 실제적으로는 문제가 없는 양호한 연속압연을 실시할 수가 있었다.

비교예 (1)

강종 및 압연조건은 실시예 (1)의 경우와 같다.

가열조건은 금속편의 성분에서 산화철 스케일의 용융온도(T_C), 고상선온도(T_S) 및 액상선온도(T_L)를 구하여 가열도달온도 T가 (T_C+T_S)/2 ＞T의 조건으로 하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

[표 3]

위 표에서 밝혀진 바와 같이 가열조건이 본 발명에서 게시하고 있는 조건하에 가열접합처리가 되지 않은 경우에는 어느것이나 양호한 마감압연을 실시할 수가 없었다.

이상 실시예에서는 주로 탄소강을 대상으로 하여 실시한 경우에 대하여 설명하였으나 그밖에 규소강판이나 고합금강을 적용한 경우에서도 같은 효과가 얻어지리라고 생각된다.

또 접합순서는 가열후에 압압하거나 압압하면서 가열하더라도 같은 효과가 얻어질 수 있으며 더욱이 가열수단에 있어서도 유도가열 외의 어떤 공지수단에 의해서도 마찬가지로 양호한 결과를 얻을 수가 있다.

c 함유량에 대해 이 발명에서는 20ppm 이상의 강에 대하여 게시한 바 있는 바, T_S, T_L의 온도는 20ppm 근방에서 이미 거의 변화하지 않는다는 것이 명백하므로 C ＞20ppm의 강에도 적용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.

[산업상의 이용가능성]

① 금속편의 가열, 접합에 있어서 금속편에 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키도록 하였기 때문에 폭방향 중앙영역의 용락의 우려없이 코너부는 효율좋게 가열되고, 그 결과 폭방향의 전역에 걸친 균일가열에 의해서 압압중에 판의 파단의 원인이 되는 미접합 길이를 최대한 짧게 하는 것이 가능하여 안정된 연속열간 압연이 실시될 수 있다. 특히 접합장치의 역자계를 발생시키는 역자계 발생회로에는 그것에 설치한 스위치를 개폐하는 것만으로도 되는 장치로서의 구성은 물론이고, 그 제어도 극히 간단하다.

② 인덕터를 금속편의 폭끝부위에 배치하는 도전성의 부재와 겹치는 것으로서 도전성의 부재에도 직접적으로 자속이 관통하게 되므로 유도전류가 흘러 금속편 폭끝부위에서의 가열효율의 비약적 개선을 꾀할 수가 있다.

③ 금속편에 생기는 유도전류와 같은 상의 전류를 외부전원에서 도전성부재에 적극적으로 흐르게 하므로서 금속편의 코너부에 더욱 접근하여 유도전류를 흐르게 할 수 있으므로 금속편의 폭끝부위에서의 가열효율의 개선을 꾀할 수가 있다.

④ 인덕터(자극)와 금속편과의 겹치는 정도가 적정한 값이 되도록 하였으므로 접합에 필요한 온도까지 10초 정도이내라는 단시간에 승온을 할 수 있다. 또 금속편과 유도가열용 코일과의 간극을 적정히 배치하는 것으로서도 같은 효과를 얻을 수 있게 되었다.

이들 효과에 의하여 장치의 대형화를 피할 수 있게 됨과 동시에 접합하려는 금속편의 끝부위와 인덕터와의 적정한 위치관계가 명확히 되었으므로 가열시의 온도의 흩어짐이 극소화된다.

⑤ 금속편의 연속열간 압연을 실시함에 있어서 선행금속편과 후행금속편의 접합하고자 하는 부분의 승온량을 각각 개별적으로 조정하여 가열-승온할 수 있으므로 양금속편에 온도차가 있는 경우나 판두께가 서로 다른 것이거나 융점이 상이한 강종이라도 확실히 접합할 수가 있으며, 압연중에 접합된 부분에서 판이 파단되어 라인을 정지시키는 일이 없어진다.

⑥ 판폭방향에 여러대 배치한 자계 발생용 인덕터의 위상을 제어하므로 금속편의 폭이 변경된 경우라 할지라도 승온효율을 저하시킴이 없이 안정적으로 금속편을 접합할 수가 있다.

⑦ 금속편의 두께방향으로 관통하는 저속에 의해서 유도가열하는 금속편의 접합방법에 있어서 금속편 폭방향에 복수개의 유도가열 코일을 배치하여 그 간극을 소정의 범위 이내로 함에 따라서 넓은 폭의 금속편의 가열, 접합을 대상으로 하는 경우에도 전면에 걸친 양호한 가열이 가능하게 되어 그 결과 양호한 접합부가 얻어지는 안정된 연속열간마감 압연이 가능해졌다.

⑧ 미리 설정한 조건아래에서 금속편의 접합예정부를 가열하도록 하였으므로 강종이 어떤 것이라도 확실한 접합이 가능하여 그 이후의 마감압연에 있어서의 파격단(破格斷)등의 문제를 격감시켜 안정된 연속열간압연이 실시되도록 되었다.

Claims (28)

1. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부에 간극을 두고 서로 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜서 가열함과 동시에 그 교번자계와는 역방향의 교번자계를 금속편의 대향면 측단부영역과, 또 금속편의 존재하는 영역 및 금속편의 폭끝보다 외측의 영역 어느 곳이든 부분적으로 발생시키므로써 그 금속편의 대향면 측단부영역의 폭방향에 있어서의 온도분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
2. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부에 간극을 두고 서로 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜서 가열할 때 역자계 발생부(5)와 이 역자계 발생부에 이어지는 스위치(6)을 갖은 복수개의 역자계 발생회로의 각 역자계 발생부를 각각 금속편의 대향면 측단부에서 그 폭방향에 따라서 배열하고, 각 역자계 발생회로의 스위치를 개폐제어함으로써 금속편의 존재하는 영역 및 금속편의 폭끝보다 외측의 영역 어느 곳이든 부분적으로 상기 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시켜서 그 금속의 대향면 측단부영역의 폭방향에 있어서의 온도분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
3. 제1항 또는 제2항 중의 어느 한항에 있어서 역방향의 교번자계(5)를 발생시키는 영역이 금속편의 폭방향의 중앙부영역인 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
4. 제1항 또는 제2항 중의 어느 한항에 있어서 역방향의 교번자계를 발생시키는 영역이 금속편의 폭단보다는 외측에 있는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
5. 제1항 또는 제2항 중의 어느 한항에 있어서 역방향의 교번자계를 발생시키는 영역이 금속편의 폭방향의 중앙역 및 금속편의 폭끝부위 보다는 외측에 있는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
6. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부에 간극을 두고 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 가열할 때 선행금속편의 후단부 및 후행금속편의 선단부의 적어도 한편의 양폭단에 금속편과 틈새를 두고 도전성부재(18)를 배치하여 이 부재에 의해서 금속편의 폭단부에서의 가열효율의 개선을 꾀하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
7. 제6항에 있어서, 도전성부재(18)는 선행금속편(1)과 후행금속편(2)에 걸쳐 배치되는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
8. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부에 간극을 두고 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 그 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 가열할 때 선행금속편의 후단부 및 후행금속편의 선단부의 적어도 한편의 양폭단에 도전성의 부재를 접촉시켜 이 부재에 의해서 금속편의 폭끝부위에서의 가열효율의 개선을 꾀하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
9. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부에 간극을 두어 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 인덕터(3)에 의해서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 가열할 때 금속편과 인덕터 사이의 틈새와, 또 금속편의 폭끝부위에서 내측의 다음 식으로 나타내는 침투깊이(d₀)의 10배 이내의 영역에, 폭이 침투깊이(d₀)의 2∼10배가 되는 자성체로 된 부재를 배치하고 이 부재에 의해서 교번자계의 자속밀도를 높여 금속편의 폭끝부위에서의 가열효율의 개선을 꾀하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.

   d₀={p×10⁷/(μ×f)}^1/2/2π

   d₀= 유도전류의 침투깊이(m)

   f = 교번자계의 주파수(Hz)

   p = 전기저항율 (Ω.m)

   μ = 비투자율(比透磁率)
10. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 간극을 두고 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 인덕터에 의해서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 가열할 때 각 금속편과 각 금속편의 길이방향에서의 인덕터(3)의 자극과의 겹치는 정도 L(m)를 각각 다음 식을 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.

    L2·d₀

    d₀= 유도전류의 침투깊이(m)

    (d₀={p×10⁷/(μ×f)}^1/2/2π

    f = 교번자계의 주파수(Hz)

    p = 금속편의 전기저항율 (Ω.m)

    μ = 비투자율
11. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부에 간극을 두어 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 인덕터에 의해서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 가열할 때 인덕터의 자극과 각 금속편과의 길이방향에 있어서 상대위치를 변경하여 상기 교번자계의 자속관통량을 각각의 금속편마다 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
12. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부에 간극을 두어 대향시키고, 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 그 폭방향에 배치한 복수개의 인덕터에 의해서 금속편의 두께방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 각 금속편을 가열할 때 각 인덕터(3)의 코일에 같은 상의 전류가 흐르도록 위상의 동기제어를 하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.
13. 열간마감압연에 앞서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편의 후단부와 후행금속편의 선단부에 간극을 두고 대향시켜 각 금속편의 대향면 측단부영역에서 금속편의 폭방향에 배치한 복수개의 인덕터에 의해서 금속편의 두께 방향으로 관통하는 교번자계를 발생시켜 가열할 때 인접하는 인덕터(3)의 자극의 간극을 다음 식으로 나타내는 유도전류의 침투깊이(d₀)의 5배 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.

    d₀={p×10⁷/(μ×f)}^1/2/2π

    d₀= 유도전류의 침투깊이(m)

    f = 교번자계의 주파수(Hz)

    p = 금속편의 전기저항율 (Ω.m)

    μ = 금속편의 비투자율
14. 열간마감압연에 앞서 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 강편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편 및 후행금속편의 가열영역의 온도 T (℃)를 하기의 식의 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.

    T_s T(T_S+T_L)/2

    T_S: 금속편의 고상선온도(℃)

    T_L: 금속편의 액상선온도(℃)
15. 열간마감압연에 앞서, 선행금속편(1)의 후단부와 후행금속편(2)의 선단부를 가열하여 각 금속편을 상호 압압하여 접합함에 있어서, 선행금속편 및 후행금속편의 가열영역의 온도 T(℃)를 하기의 식의 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합방법.

    T_C T_S의 경우,

    (T_C+T_S)/2T(T_S+T_L)/2

    T_C T_S의 경우,

    T_S T(T_S+T_L)/2

    여기서 T_S: 금속편의 고상선온도(℃)

    T_L: 금속편의 액상선온도(℃)

    T_C: 산화철 스케일의 용융온도(℃)이다.
16. 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주대하는 적어도 한쌍의 자극을 보유하는 인덕터(3)를 갖춘 금속편의 접합용장치로서, 인덕터의 자극상호간에 그 인덕터(3)에 의해서 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키는 역자계 발생회로의 역자계 발생부(5)를 배치하여 구성된 금속편의 접합장치.
17. 금속편을 그 두께방향에 갭을 두고 마주 대하는 적어도 한쌍의 자극을 보유하는 인덕터(3)와 이 인덕터의 자극상호간에서 선행금속편(1) 및 후행금속편(2)을 각각 위, 아래로 맞대어 고정유지하는 클램프(19)(20)를 갖춘 금속편의 접합용장치로서, 상기 클램프를 금속편을 고정유지하는 영역에서 그 끝부위로 향해서 돌출시킴과 함께 금속편의 폭방향에 간극을 두고 빗살형으로 절단한 복수의 절결부(u)를 갖는 것으로 하고, 이 빗살형의 절결부에 인덕터에서 발생시키는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키는 역자계 발생회로의 역자계 발생부(5)를 배치하여 구성되는 금속편의 접합장치.
18. 제16항 또는 제17항 중의 어느 한항에 있어서, 역자계 발생부(5)는 인덕터(3)의 폭방향에 따라서 여러개 배치하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치.
19. 제16항 또는 제17항 중의 어느 한항에 있어서, 역자계 발생부(5)가 1권선(卷線) 또는 복수의 권선코일 혹은 M자형의 도전성 부재(18)로 되는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치.
20. 제16항 또는 제17항 중의 어느 한항에 있어서, 역자계 발생부(5)는 자성체로 된 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치.
21. 제16항 또는 제17항 중의 어느 한항에 있어서, 역자계 발생회로는 스위치(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치.
22. 제16항 또는 제17항 중의 어느 한항에 있어서, 역자계 발생회로는 가변저항기(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치.
23. 금속편을 그 두께 방향에 갭을 두고 맞대는 적어도 한쌍의 자극을 보유한 인덕터(3)를 갖춘 금속편의 접합용 장치로서, 이 장치는, 인덕터에 의해서 발생되는 교번자계와는 역방향의 교번자계를 발생시키는 역자계 발생부(5)와, 스위치(6)와, 이 스위치 및 역자계 발생부를 이어주는 도선(5a)과 스위치의 개폐를 하는 개폐제어기(r)로 구성되는 역자계 발생회로를 보유하는 것을 특징으로 하는 금속편의 접합장치.
24. 금속편을 그 두께 방향에 갭을 두고 맞대는 적어도 한쌍의 자극을 보유한 인덕터(3)를 갖춘 금속편의 접합용 장치로서, 이 장치는 자극의 상호간에 배치되어 그 인덕터에 의해서 발생된 교번자계의 자속밀도를 금속편의 폭끝부위에서 크게 하는 자성체로 된 부재(24)를 보유한 금속편의 접합장치.
25. 금속편을 그 두께 방향에 갭을 두고 맞대는 적어도 한쌍의 자극을 보유한 인덕터를 갖춘 금속편의 접합용 장치로서, 이 장치는 자극상호간 그리고 금속편의 폭방향의 끝부위의 외측에 틈새를 두고 배치하거나 또는 접촉시켜서 배치하는 도전성의 부재(18)를 보유하는 금속편의 접합장치.
26. 금속편을 그 두께 방향에 갭을 두고 맞대는 적어도 한쌍의 자극을 보유한 인덕터를 갖춘 금속편의 접합용 장치로서, 이 장치는 인덕터와 금속편을 그 금속편의 길이 방향에 상대적으로 이동이 가능한 이동기구를 보유하는 금속편의 접합장치.
27. 금속편을 그 두께 방향에 갭을 두고 맞대는 한쌍의 자극을 보유한 인덕터를 적어도 2개조를 갖춘 금속편의 접합용 장치로서, 각 인덕터(3)에 전력투입용 인버터를 배치하여 각각의 전력투입용 인버터를 위상제어회로에 접속시켜 구성하는 금속편의 접합장치.
28. 금속편을 그 두께 방향에 갭을 두고 맞대는 한쌍의 자극을 보유한 인덕터(3)를 적어도 2개조 갖춘 금속편의 접합용 장치로서, 인덕터의 자극의 인접면에 서로 접촉시키거나 또는 그 상호간극을 좁혀주는 돌기부분을 갖는 금속편의 접합장치.