(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップのバット溶接部の熱サイクルを自動制御する方法であって、処理プラントのバット溶接機（Ｍ１）による、第１のストリップの一方の端部の、第２のストリップの別の端部への溶接を制御する、方法において、
−  前記熱サイクルの制御器（Ｃ１）と前記処理プラントの中央自動化システム（Ａ１）との間で少なくとも１つのストリップデータの第１の交換を行うステップと、
−  前記熱サイクルの前記制御器（Ｃ１）と前記バット溶接機（Ｍ１）との間で少なくとも１つの動作データの第２の交換を行うステップと、
−  前記ストリップデータ及び前記動作データから、前記溶接部の金属組織を制御するための、前記溶接部の熱パラメータを求めるステップと、
−  少なくとも前記熱パラメータに依存して前記溶接を制御し、前記熱パラメータの計算及び制御を介して前記溶接部の金属組織を制御するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
各前記ストリップを、少なくとも１つの基準データにより特徴付けられる少なくとも１つの基準材料を含む少なくとも１つの材料群に自動的に分類するステップを有し、前記基準データは、少なくとも１つの臨界金属学的パラメータを含み、前記溶接の制御を、前記熱パラメータ及び前記臨界金属学的パラメータに少なくとも依存して行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱パラメータをリアルタイムで自動的に前記臨界金属学的パラメータと比較する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶接の制御を、目標値から決まる前記臨界金属学的パラメータに依存して行う、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記熱パラメータの値が前記臨界金属学的パラメータの値をオーバーシュートした場合には、少なくとも１つの溶接パラメータの値を変更する、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記オーバーシュートを報告する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
相次ぐストリップの端部をバット溶接する方法であって、処理プラントのバット溶接機（Ｍ１）によって第１のストリップの一方の端部を第２のストリップの別の端部にバット溶接する方法において、
請求項１に記載の溶接部の熱サイクルの前記自動制御を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
第１のストリップの一方の端部を第２のストリップの別の端部にバット溶接する溶接部の熱サイクルを制御する制御器（Ｃ１）であって、該制御器はストリップ処理プラントのバット溶接機（Ｍ１）に適合しており、さらに下記の手段を含んでいる、すなわち、
−  少なくとも１つのストリップデータの交換と少なくとも１つの動作データの交換とを可能にするために、前記制御器（Ｃ１）を前記ストリップ処理プラントの中央自動化システム（Ａ１）と前記バット溶接機（Ｍ１）とに接続する接続手段（Ｃ１５）と、
−  前記ストリップデータ及び前記動作データから、前記溶接部の少なくとも１つの熱パラメータを計算するコンピュータ（Ｃ１１）であって、前記溶接部の少なくとも１つの熱パラメータは、前記熱パラメータの計算及び制御を介して前記溶接部の金属組織を制御するためのものである、コンピュータ（Ｃ１１）と、
−  前記熱パラメータに依存して前記溶接を制御する、前記溶接部の溶接の制御及び評価手段（Ｃ１４）と
を含んでいる、ことを特徴とする制御器（Ｃ１）。
【請求項９】
各前記ストリップを、少なくとも１つの基準データにより特徴付けられる少なくとも１つの基準材料を含む少なくとも１つの材料群に分類するデータベース（Ｃ１３）を含んでおり、前記基準データは、少なくとも１つの臨界金属学的パラメータを含み、前記制御及び評価手段は、前記熱パラメータ及び前記臨界金属学的パラメータに応じて前記溶接を制御する、請求項８に記載の制御器（Ｃ１）。
【請求項１０】
前記コンピュータ（Ｃ１１）は分類モジュール（Ｃ１１２）を含んでおり、該分類モジュールは、各ストリップを前記データベース（Ｃ１３）の少なくとも１つの材料群に分類し、且つ、少なくとも１つの臨界金属学的パラメータを少なくとも１つの基準材料の少なくとも１つの基準データから抽出又は計算する、請求項９に記載の制御器（Ｃ１）。
【請求項１１】
前記分類モジュール（Ｃ１１２）は前記臨界金属学的パラメータを前記熱パラメータと比較する、請求項１０に記載の制御器（Ｃ１）。
【請求項１２】
前記コンピュータ（Ｃ１１）は、前記熱パラメータの値が前記臨界金属学的パラメータの値を超えた場合、前記熱パラメータの値を前記臨界金属学的パラメータの値よりも低く保つために少なくとも１つの溶接パラメータの新規値を自動的に計算する、請求項１０又は１１に記載の制御器（Ｃ１）。
【請求項１３】
前記制御及び評価手段（Ｃ１４）は前記溶接パラメータの前記新規値を報告する、請求項１２に記載の制御器（Ｃ１）。
【請求項１４】
前記制御及び評価手段（Ｃ１４）は前記溶接パラメータの前記新規値に基づいて前記溶接を管理する、請求項１２に記載の制御器（Ｃ１）。
【請求項１５】
ストリップ処理プラントからの相次ぐストリップの端部をバット溶接するバット溶接機（Ｍ１）であって、請求項８に記載の、熱サイクルを制御する前記制御器（Ｃ１）を含んでいることを特徴とするバット溶接機（Ｍ１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１から８の上位概念に属す、圧延設備内を又は加工設備内を移動する鋼ストリップの端部のバット溶接部の熱サイクルを制御する方法と装置に関する。
【０００２】
本発明はとりわけ、冷間圧延設備内を又は表面酸洗い、連続焼鈍、電気メッキ、浸漬被覆のような処理のための設備内を連続的に移動する鋼ストリップの端部のバット溶接部に、特にストリップの一方の端部と別のストリップの別の端部との溶接部に関する。尚、この溶接部は溶接ユニットが溶接線に沿って少しずつ動くことによって形成される。以下では、圧延プラント又は上記加工プラントを指すために、「処理プラント」という表現を用いる。
【０００３】
鋼ストリップ処理プラントの生産性を上げるために、特に前記ストリップがコイルごとに変態するのを防ぐことによって生産性を上げるために、現在の高性能処理プラントは、ストリップを相次いでバット溶接することによって連続的に動作することが可能である。すなわち、第１のストリップの一方の端部を、例えば処理済みのストリップのテール部を、第２のストリップの別の端部に、例えば処理プラントの入口に挿入されるロールの形態で供給される新しいストリップのヘッド部に結合することによって連続的に動作することが可能である。
【０００４】
このバット溶接動作の間は、溶接すべきストリップの２つの端部の、すなわち第１のストリップのテール部と第２のストリップのヘッド部の、処理プラント内への移動は停止され、処理プラントの下流部分（すなわち、ストリップ移動方向において第１のストリップの前記テール部の後に位置する部分）には、順次行われる２つのバット溶接の間の期間に予め充填されたストリップ蓄積装置によってストリップがフィードされる。このようなバット溶接動作は、ストリップ端部の停止時間を制限するためにバット溶接動作の速度及び結果的に蓄積装置の性能とコストを改善しようとしている当業者には周知である。
【０００５】
通常、バット溶接動作はウェルダーとも呼ばれるバット溶接機によって行われる。バット溶接機は、溶接機自体に加えて、バット溶接中にストリップ端部を固定するための２対のクランピングジョーを含んでいる。これら２対のクランピングジョーのうち、第１の対はストリップ移動方向において第１のストリップの下流に位置する処理プラントの部分に挿入される第１のストリップのテール部を固定するためのものであり、第２の対はバット溶接機の上流に挿入された第２のストリップのヘッド部を固定するためのものである。当業者には、様々な溶接機によって使用される様々な溶接方法が公知である。これらの中には、例えばフラッシュバット溶接、抵抗シーム溶接、ＭＴＧ、ＴＩＧ、レーザ又はレーザハイブリッド溶接が含まれている。
【０００６】
バット溶接機は高品質な溶接部を形成することができなければならない。実際、低品質な溶接部は溶接処理プラント内をストリップが移動している間に破裂することがあり、あるいはさらに、不正確又は低品質な溶接部はやり直さなければならないため、深刻な生産性損失と比較的高いコストが生じかねない。
【０００７】
溶接部の金属学的品質、特に溶接動作によって熱的に影響を受ける部分が金属学的変態を受けやすい鋼の溶接部の金属学的品質は、使用される溶接方法と、この溶接方法が前記熱影響部に生じさせる熱サイクルと、溶接機自体又は溶接機のすぐ下流で局所的に行われる様々な予熱及び後熱処理又は焼鈍処理とに依存する。さらに、溶接部の品質を決める溶接部の連続性とコンパクトさは基本的に使用する溶接パラメータに依存する。これらの溶接パラメータの値は、溶接すべきストリップの２つの端部が溶融により過不足のない厚さで完全に接合されるように選ばれる。溶接部の連続性とコンパクトさは、クラックなどの金属学的変態に起因する欠陥が存在しないことにも依存している。
【０００８】
処理プラントで処理される鋼の鋼種と厚さの幅が特に自動車メーカの要求に応えるために著しく広がったため、益々、金属学的変態を許す高度な特性をもつ鋼種の溶接が行われるようになっていった。そのため、溶接部の硬度が著しく上がり、それと相関して、溶接部が脆化した。その結果、処理プラント内を移動中にバット溶接部に亀裂が生じやすくなった。
【０００９】
このように溶接部が脆化するのを防ぐために、溶接部を熱処理する方法が当業者によって開発されており、これらの熱処理方法はストリップ端部又は前記溶接部を特に電磁誘導で加熱する熱処理ユニットによって実行される。これらの熱処理方法には、特に、許容できる延性を金属学的に回復することを目的とした溶接後焼鈍の方法、又は、溶接部の冷却速度を下げて溶接部の硬化を制限するために、溶接すべきストリップ端部を予熱する方法さえ含まれる。
【００１０】
溶接部の熱処理はオペレータが溶接パラメータテーブルに基づいて手動で制御する。一般に、これらのテーブルは、鋼群の間に存在しうる正確な化学的又は物理的な差を考慮せずに、大きな鋼群の一般的な材料特性に従って経験的に作成される。このオペレータによる手動の熱処理制御は多くの欠点を有している。特に、前記テーブルから溶接パラメータを選択する際にゼロではない誤り確率が存在する。実際、前記テーブルによる様々な鋼の不精確なサンプリングのせいで、オペレータは、溶接すべきストリップの鋼に正確に対応する溶接パラメータではなく、ストリップの鋼の特性に類似した化学的又は物理的特性を有する鋼に対応する溶接パラメータをオペレータが選択することを余儀なくされる。この選択はつねに適切なわけではなく、低品質の溶接部が得られることもある。その一方で、これらのテーブルは、溶接方法に適切な熱処理とストリップの物理的及び／又は化学的特性、特に予熱の場合には、ＭＴＧ、ＴＩＧ、レーザ、レーザハイブリッド又は「マッシュラップ」溶接のような段階的に実行される溶接方法によって行われる溶接を、確実かつ正確に決定することができない。
【００１１】
従って、ストリップの材料特性（物理的及び／又は化学的）が前記テーブル中の鋼群の一般的材料特性にもはや対応しなくなるとすぐに、不正確な溶接パラメータが選択されやすく、前記溶接パラメータの選択はそれ故に低品質な溶接部を生じる可能性がある。溶接パラメータの最適値を、特に溶接部の予熱条件に関連する溶接パラメータの最適値を決定する難しさのため、熱処理ユニットを含むバット溶接機のユーザは予熱による熱処理の方法を使用せず、溶接後焼鈍を使用するよう促される。予熱を使用すれば、溶接部の金属組織を上手く処理することができるが、あいにく溶接後焼鈍は、溶接と焼鈍の間に自然発生的な、局所化された亀裂が生じるという欠点を有している。
【００１２】
溶接後焼鈍のシステムの他の重要な欠点は、非常に高温（予熱の１００〜３００℃に代わって例えば８００℃）の処理温度で動作することである。このため、バット溶接機は特にクランピングジョーに関して特別な設計を要するか、又は、溶接の実行が完全に終わり、この溶接部が前記クランピングジョーのグリップ部から離れた後に、焼鈍が行われなければならない。溶接完全終了後のこの焼鈍とこの運動は溶接サイクル時間を延ばすので、処理プラントの蓄積装置のストリップ蓄積能力の向上が必要となる。従って、さらなるコストが発生する。
【００１３】
本発明の１つの課題は、バット溶接機に適した、ストリップのバット溶接部の熱サイクルを制御する方法と装置であって、バット溶接機の機能特性を考慮しながら、少なくとも１つの溶接パラメータを、特に前記溶接部の熱冷却パラメータを、溶接すべきストリップの材料パラメータと幾何学的パラメータに合わせて決定し、その一方で、溶接すべき前記ストリップの溶接を前記溶接パラメータに従ってリアルタイムで実行できる方法と装置を提案することである。
【００１４】
この目的のために、バット溶接部の熱サイクルを制御する方法及び装置が請求項１〜８の記載内容によって提案される。また、従属請求項にも本発明の利点が示されている。
【００１５】
従って、本発明の目標は、処理プラントのバット溶接機による第１のストリップの一方の端部の、第２のストリップのもう一方の端部への溶接を制御するために、ストリップのバット溶接部の熱サイクルを自動制御する方法であって、下記の特徴を有する。
−  前記熱サイクルを制御するための装置と前記処理プラントの中央自動化システムとの間で、少なくとも１つのストリップデータの第１の交換を行う。前記ストリップデータは、第１のストリップの少なくとも１つの特性及び／又は第２のストリップの少なくとも１つの特性に関するものであるか、又は、前記ストリップが同一ならば、前記ストリップの少なくとも１つの特性に関するものである。ストリップデータは、例えば各ストリップの少なくとも１つの厚さ及び／又はストリップの化学的分析の少なくとも１つの要素、例えば炭素含有量又は炭素当量に関するデータを含んでいる。
−  前記熱サイクルを制御するための前記装置と前記バット溶接機との間で、少なくとも１つの動作データの第２の交換を特にリアルタイムで行う。前記動作データは前記バット溶接機の動作に関するものである。動作データは例えばバット溶接機の溶接ユニット設定に関するデータ、例えば、前記溶接機の溶接エネルギー源の出力部で得られる少なくとも１つの溶接エネルギー値と溶接機の移動速度を含んでいる。
−  前記ストリップデータと前記動作データから前記溶接部の熱パラメータを、特にリアルタイムでとりわけ計算によって求める。
−  少なくとも前記熱パラメータに依存して、前記溶接を特にリアルタイムで制御する。特に、前記制御は、溶接部の少なくとも１つの溶接パラメータを前記熱パラメータに依存してとりわけリアルタイムで調節することを含んでいる。溶接パラメータは、前記溶接を行うためにバット溶接機の溶接ユニットを管理するための動作データである。
【００１６】
本発明は、第１のストリップの一方の端部の、第２のストリップのもう一方の端部へのバット溶接の熱サイクルを制御器であって、前記熱サイクルを制御する方法の実行に適しており、ストリップ処理プラントのバット溶接機に適合しており、前記バット溶接機は特に前記ストリップ端部を溶接する溶接機と、前記ストリップ端部を固定する２対のクランピングジョーと、前記ストリップ端部を熱処理する熱処理ユニットとを含んでおり、前記制御器は以下の特徴を具えている。
−  それぞれ少なくとも１つのストリップデータの交換と少なくとも１つの動作データの交換とが可能となるように、前記制御器を前記ストリップ処理プラントの中央自動化システムと前記バット溶接機とに接続する接続手段。前記ストリップデータは特に第１のストリップの少なくとも１つの特性及び／又は第２のストリップの少なくとも１つの特性に関するものであるか、又は、前記ストリップが同一ならば、前記ストリップの少なくとも１つの特性に関するものであり、前記動作データは前記バット溶接機の動作に関するものである。
−  前記ストリップと動作データから前記溶接の少なくとも１つの熱パラメータを、特にリアルタイムで、計算又は求めるコンピュータ。特に、このコンピュータは下記のデータから少なくとも１つの熱計算を行うことができる：前記ストリップを特徴づける厚さ、密度、熱拡散率及び比熱、ならびに、前記溶接機を特徴づける溶接エネルギー及び変位速度。
−  前記溶接をとりわけリアルタイムで前記熱パラメータに依存して制御する、特にバット溶接機の溶接ユニットの溶接パラメータを制御する、溶接の制御及び評価手段。この目的で、前記制御及び評価手段は特に、溶接ユニットの出力部における溶接エネルギーの量を測定及び調節する手段と、溶接ユニットの移動速度を測定及び調節する手段と、ストリップ端部を熱処理するユニットを調整する手段と、さらに場合によっては、溶接後焼鈍ユニットを調整する手段を含んでいる。特に、制御及び評価手段は、少なくとも１つの誘導子を含む誘導熱処理ユニットと協働し、溶接ユニットの動きと同期して又は同期せずに動くことができる。前記熱処理ユニットは特に前記溶接ユニットの支持体に、又は前記溶接機支持体とは別個の支持体に取り付けることができる。
【００１７】
最後に、本発明のもう１つの対象は、ストリップ処理プラントからの相次ぐストリップ端部をバット溶接するバット溶接機である。当該バット溶接機は、第１のストリップの一方の端部を第２のストリップの別の端部に溶接するユニットと、前記ストリップ端部を互いに溶接するために互いに反対側のストリップ端部を保持及び位置決めするための２対の対称的に配置されたクランピングジョーを含んだバット溶接機であって、熱サイクルを制御するための制御器を含んでいることを特徴としていている。尚、前記２対のクランピングジョーのうち、第１の対のクランピングジョーは第１の上側クランピングジョーと第１の下側クランピングジョーから成り、第１のストリップの前記端部を締め付ける、すなわち、上側クランピングジョーと下側クランピングジョーの間に第１のストリップの前記端部をきつく挟み込むことができ、第２の対のクランピングジョーは第２の上側クランピングジョーと第２の下側クランピングジョーから成り、第２のストリップの前記もう一方の端部を締め付ける。前記バット溶接機はさらに、特に、ストリップのバット溶接部の熱サイクルを自動制御する前記の方法を含んでいるバット溶接方法の実行に適している。
【００１８】
特に、バット溶接機の熱サイクルを本発明に従って制御する前記制御器は、特に、熱処理ユニットの動作とスタートアップを制御することにより前記熱処理ユニットの動作パラメータを調節することによって、前記熱処理ユニットと、例えば前記バット溶接機の予熱ユニット及び／又は焼鈍ユニットと協働することができる。例えば、本発明による制御器は溶接後焼鈍ユニットを調整する手段を制御することができる。ここで、溶接後焼鈍ユニットは、第１の実施形態によれば、溶接ユニットと共用の支持体に沿って前記溶接ユニットの背後を前記溶接ユニットの動きに同期して又は同期せずに移動することができ、第２の実施形態によれば、固定されており、溶接すべきストリップの全幅をカバーすることができる。このような焼鈍ユニットは、前記溶接部の熱処理を前記クランピングジョーから離れた箇所で行うために、例えばクランピングジョーの間に、もしくは、ストリップの下面の下方に、又は、別の実施形態によれば、グリップの外部で前記クランピングジョーの下流に、ストリップの上方及び／又は下方に配置してよい。
【００１９】
本発明によれば、特に溶接部に印加される前記溶接エネルギーを調節する最適な溶接パラメータを溶接前及び／又は溶接中に自動的に決定することによって、ストリップのバット溶接部の熱サイクルの制御が可能である。従って、ストリップ端部を又は溶接部に印加される溶接エネルギーを調節することによって、溶接部の金属組織を制御することが可能である。熱パラメータの決定によって特に、溶接すべき、好ましくは高温で溶接後焼鈍すべき、ストリップ端部に対する最適な低温予熱条件を決定することが可能であり、従って冷却中に溶接部の金属組織の前記制御が容易になる。
【００２０】
特に、前記接続手段は、一方では、制御器のコンピュータと処理プラントの中央自動化システムとの間で、前記ストリップの一方の少なくとも１つの特性に関する少なくとも１つのストリップデータの前記第１の交換を行い、前記ストリップデータを前記コンピュータに伝送することができ、他方では、前記コンピュータとバット溶接機との間で、バット溶接機の動作に関する少なくとも１つの動作データの前記第２の交換を行い、前記動作データを前記コンピュータに伝送することができる。ストリップデータは、互いに溶接されなければならない２つのストリップの各々に関する幾何学的及び／又は物理的及び／又は化学的なデータを含む。動作データは特に、調節又は溶接パラメータ、及び／又は、バット溶接機の、特にバット溶接機及び少なくとも１つの加熱処理ユニットの、溶接機のリアルタイム動作に関連したデータを含む。これには、例えば、非網羅的に、溶接エネルギー源の出力部で得られる溶接すべきストリップ端部を加熱するための溶接エネルギーに関するデータ、又は前記溶接エネルギー源の出力部で得られる最大溶接エネルギーに関するデータ、又は溶接線に沿った溶接機の移動速度もしくはその最高速度及び／又は最低速度に関するデータさえもが含まれるが、同様に、溶接線に沿った熱処理ユニットの移動速度のような、溶接線に沿ったバット溶接機の少なくとも１つの熱処理ユニットに関するデータもしくは調整パラメータ、又は熱処理ユニットの移動速度と溶接機の移動速度との相関、又は熱処理ユニットが発生させることのできる熱エネルギーに関するデータさえも含まれる。
【００２１】
これらストリップデータと動作データとに基づいて、前記コンピュータは少なくとも前記溶接部の熱パラメータを計算することができる。この熱パラメータは特に、溶接エネルギーの影響を受けるストリップの部分の冷却を、とりわけ当該部分を加熱するエネルギーの供給の制御による冷却を、決めるものである。その一方で、本発明による制御器は特に、前記ストリップデータの少なくとも１つから、少なくとも１つの材料群の各ストリップを分類するデータベースを含んでおり、各材料群は、特に前記材料群中の前記ストリップを識別及び分類するための少なくとも１つの基準データによって特徴付けられる少なくとも１つの基準材料を含んでいる。前記基準材料は特に、化学的分析の少なくとも１つの要素によって、例えば炭素含有量又は炭素当量によって識別可能である。前記基準データは特に、溶接を左右する基準材料の少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性、例えば炭素含有量又は炭素当量、及び／又は臨界冷却パラメータ、例えば２つの温度の間の臨界冷却速度又は臨界冷却時間を含む。特に、各基準材料に関する少なくとも１つの基準データは、目標値に依存した臨界金属学的パラメータを含んでいるか、又は、前記目標値に依存して前記臨界金属学的パラメータを決定することができるように、金属学的パラメータに依存した金属学的挙動の定義を可能にする。前記臨界金属学的パラメータは特に前記熱パラメータと比較することができる。目標値は特にオペレータがオペレータコンソールからデータベースに入力できるデータであり、溶接部を特徴付けることができる。目標値には、例えば、前記溶接部が超えてはならない最高硬度、溶接部の所望の金属組織、又は臨界冷却時間が含まれる。言い換えれば、基準材料は特に、例えばオペレータによって課された硬度などの目標値に依存した、例えば臨界冷却時間などの臨界金属学的パラメータを含む基準データによって、又は、例えば冷却時間に依存した硬度の変化などの金属学的パラメータに依存した金属学的挙動を規定する基準データによって特徴付けられ、例えばオペレータによって課される硬度などの目標値に依存して臨界金属学的パラメータを決定すること、例えば臨界冷却時間を決定することを可能にする。
【００２２】
前記データベースは特に、少なくとも１つの材料識別基準及び／又は各前記材料の金属学的挙動に従って、また特に前記基準材料の前記基準データに依存して、異なる材料群のリストを作成するのに適している。前記データベースは例えば、各材料群について少なくとも１つの基準材料の化学的及び／又は物理的特性を含んでいる。有利には、各前記ストリップの材料群への分類は、特に前記ストリップデータに基づいて前記コンピュータの分類モジュールによって自動的に行うことが可能である。実際、前記分類モジュールは、前記ストリップデータの少なくとも１つを識別し、識別されたストリップデータを各群の基準材料の前記基準データの少なくとも１つと比較することによって、ストリップと少なくとも１つの材料群との対応関係を決定することができる。従って、本発明によれば、少なくとも１つのストリップデータを、基準材料の物理的及び／又は化学的特性に関する情報を含む少なくとも１つの基準データと比較して、前記ストリップを前記データベースの材料群へ分類することが可能である。
【００２３】
言い換えれば、前記コンピュータは、少なくとも１つのストリップデータの読み取り又は識別に基づいて、各ストリップを前記データベースの少なくとも１つの材料群に分類する分類モジュールを含んでいる。特に、前記コンピュータの分類モジュールは、前記目標値が前記基準データ内にあるならば、前記目標値に依存して、データベース内の基準材料の少なくとも１つの基準データから前記臨界金属学的パラメータを抽出することができる、又は、前記基準データの少なくとも１つが前記金属学的パラメータに依存して前記金属学的挙動を決定できるか否かを計算することができる。この場合、分類モジュールは、前記目標値に依存する前記臨界金属学的パラメータを前記金属学的挙動に依存して決定することができる。
【００２４】
特に、ストリップデータに基づいて、分類モジュールが或るストリップデータに一致する少なくとも１つの基準データを有する基準材料を前記データベース内で同定した場合、すなわち、基準材料の少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性がストリップの少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性と一致した場合、前記分類モジュールは、特に前記臨界金属学的パラメータと前記ストリップとをマッチさせることによって、前記ストリップと前記基準材料とをマッチさせることができる。特に、分類モジュールは前記ストリップに最もマッチする基準材料を、すなわちストリップデータと同一の基準データを最も多く有する基準材料を、あるいは前記ストリップと物理的及び／又は化学的特性を最も多く共有する基準材料も選択することができる。
【００２５】
特に、分類モジュールが、少なくとも１つのストリップデータと同一の少なくとも１つの基準データを有する基準材料を前記データベース内でまったく見つけ出すことができない場合でも、分類モジュールは、ストリップの少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性に類似した又は近い少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性を含む少なくとも１つの基準データを有する少なくとも２つの基準材料を特定することができる。特定された各基準材料に関して、前記分類モジュールは、前記臨界金属学的パラメータを抽出又は計算し、各前記基準材料の各前記臨界金属学的パラメータから、特に少なくとも１つの予め決められた外挿モデルによって、外挿される臨界金属学的パラメータを推定することができる。これらすべてのケースにおいて、分類モジュールは、前記目標値に依存して、前記基準データの少なくとも１つから各ストリップの臨界金属学的パラメータを特定又は計算することができる。
【００２６】
有利には、本発明による前記データベースはアップデート可能である。すなわち、前記コンピュータは特に、新規の基準材料を特徴付ける少なくとも１つの新規の基準データを前記データベースに入力することによって、又は、既に前記データベースに含まれている基準材料を特徴付ける基準データを変更することによって、前記データベースをアップデートすることができる。新規の基準材料は特に、データベース中に現れない物理的及び／又は化学的特性を有する鋼ストリップである。この場合、新規の基準データは特に、前記データベースに含まれている基準材料の物理的及び／又は化学的特性とは異なる少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性に関係するストリップデータである。さらに前記コンピュータは特に、基準材料に関連した、例えばストリップのバット溶接に通常は使用されない基準材料に関連した少なくとも１つの基準データをデータベースから削除することができる。有利には、とりわけ前記コンピュータによってオペレータはオペレータコンソールから基準材料の特性を前記データベースに入力することが可能である。このように、少なくとも１つの新規基準データをデータベースに入力することによって、又は少なくとも１つの既存の基準データの変更によって、有利には、処理プラント自体において又は実験室内で行われる溶接部の制御の結果に応じてデータベースをアップデートすることが可能となるので、前記溶接部の制御の結果に応じて溶接を適合させることができる。
【００２７】
また、本発明による制御方法は特に、前記熱パラメータをリアルタイムで自動的に前記臨界金属学的パラメータと比較することを特徴としている。この目的で、前記コンピュータは特に、臨界金属学的パラメータを特にリアルタイムで自動的に前記熱パラメータと比較する分析モジュールを含んでいる。尚、前記臨界金属学的パラメータは例えば臨界冷却金属学的パラメータであってよく、前記熱パラメータは例えば冷却熱パラメータであってよい。前記分析モジュールは特に、臨界金属学的パラメータ値を熱パラメータ値と比較し、これらの値の間の順序関係（以上、以下、等しい）を決定することができる。
【００２８】
同様に、本発明による制御方法は特に、前記熱パラメータ（例えばストリップデータと動作データとに基づいて計算された冷却時間）の値が前記臨界金属学的パラメータ（例えば臨界冷却時間）の値をオーバーシュートすると、とりわけ自動的にバット溶接機の少なくとも１つの溶接パラメータの値の変更が引き起こされ、前記熱パラメータの値が前記臨界金属学的パラメータの値未満に戻されることを特徴としている。前記オーバーシュートは、例えば前記熱パラメータの値が以前にはそれよりも高かった臨界金属学的パラメータの値を越えて上昇する場合に関しているが、前記熱パラメータの値が以前にはそれよりも低かった臨界金属学的パラメータを越えて低下する（臨界金属学的パラメータよりも低くなる）場合にも関している。有利には、前記オーバーシュートは値の比較の最中に分析モジュールによって識別される。さらに、前記オーバーシュートの際、及び、分析モジュールによる前記オーバーシュートの識別の際、前記コンピュータは特に少なくとも１つの溶接パラメータの新規値を自動的に計算することができる。尚、前記新規値は熱パラメータの値を臨界金属学的パラメータの値よりも低く保つためのものである。例えば、リアルタイムで計算できる熱パラメータは、例えば１０００℃と３００℃の間の２つの基準温度の間の溶接冷却時間であり、臨界金属学的パラメータは、例えば１０００℃と３００℃の間の別の２つの基準温度の間の臨界冷却時間であり、溶接部の少なくとも１つの金属学的特性がこの臨界冷却時間未満で前記目標値に達する。考慮される金属学的特性は金属組織（鋼の場合には、マルテンサイト組織、ベイナイト組織、パーライト組織）であってよい。硬度を金属学的特性として考慮する場合には、その目標値又は許容最大値は３００ＨＶよりも高い値に、好ましくは３８０ＨＶ〜４２０ＨＶの値に設定してよい。
【００２９】
溶接部の冷却時間が溶接部の臨界冷却時間を超えると、分析モジュールによる前記オーバーシュートの識別がトリガとなって、前記コンピュータは、冷却時間の値を臨界冷却時間の値よりも低く保つために、冷却時間を増大又は減少させる少なくとも１つの新しい溶接パラメータを計算する。前記コンピュータは例えば、前記熱パラメータを臨界金属学的パラメータよりも低く保つことのできる溶接部の特に予熱温度を求めることによって、他の溶接パラメータを変化させることなく、バット溶接機の前記熱処理ユニットによる新しい熱エネルギー寄与を計算することができる。また前記コンピュータは、前記熱パラメータを臨界金属学的パラメータよりも低く保つことのできる溶接部の予熱温度を、溶接エネルギー源の出力部で得られるエネルギー及び／又は溶接機の移動速度のような別の少なくとも１つの溶接パラメータを変更することによって求めてもよい。後者の場合、溶接エネルギー源の出力部で得られるエネルギー及び／又は溶接機の移動速度の変更は、特に前記コンピュータの計算プログラムに入力できる限界値によって制限されていてよい。これらの限界値は、例えば、溶接エネルギー源の最大容量又は最長溶接時間であってよい。
【００３０】
本発明はまた、前記オーバーシュートを前記制御器によって前記バット溶接機及び／又はオペレータコンソールへと通信し、オペレータに例えば視覚的及び／又は聴覚的に通知する報告システムも提案する。特に、前記コンピュータは前記溶接パラメータの前記新規値を制御器の前記制御及び評価手段に送信することができる。前記制御及び評価手段は特に、前記溶接パラメータの前記新規値を前記バット溶接機及び／又は前記オペレータコンソールに報告することができる。特に、前記制御及び評価手段は、例えば新しい予熱時間及び／又は新しい移動速度及び／又は新しい溶接エネルギーを勧めることによって、少なくとも１つの提案の形で、前記溶接パラメータの前記新規値をオペレータに送信することができる。
【００３１】
同様に、前記制御及び評価手段は特に前記溶接パラメータの前記新規値に基づいて前記溶接を制御することができる。実際、本発明による制御方法は特に、前記溶接のとりわけリアルタイムでの前記制御が前記目標値に応じて決定される前記臨界金属学的パラメータに依存することを特徴としている。前記臨界金属学的パラメータのおかげで、特に、熱パラメータに対して限界値を定めることができ、それゆえ、熱パラメータの値を制限するために、少なくとも１つの溶接パラメータを制限する少なくとも１つの溶接制約条件を溶接動作に課すことが可能である。特に、前記制御及び評価手段は、バット溶接機に対する少なくとも１つの調整目標値をバット溶接機又は中央自動化システムに供給することができる。尚、前記調整目標値は、例えば熱処理ユニット（予熱ユニット及び／又は焼鈍ユニット）のスタートアップと前記新規溶接パラメータに依存した熱処理ユニットの調整するための目標値である。
【００３２】
従って、本発明による制御器は特に、一方では少なくとも１つの加熱処理ユニットとバット溶接機の溶接ユニットを調整するために前記ストリップデータと前記動作データとに従って溶接パラメータを前もって、すなわち溶接前に、決定することができ、他方では、前記溶接パラメータが事前に設定できる１つ又は複数の臨界金属学的パラメータを反映するように、溶接中に前記溶接パラメータをリアルタイムで変更することができる。その目的で、制御器のコンピュータは特に、溶接中ずっと例えば溶接エネルギー源の出力部において得られるエネルギーの測定値及び／又は溶接機の移動速度の測定値及び／又は前記溶接の時間及び温度の測定値のような溶接パラメータの値を受信することができる。リアルタイムで測定できる溶接パラメータ値に基づいて、前記コンピュータは前記熱パラメータをリアルタイムで計算し、臨界金属学的パラメータと比較し、臨界金属学的パラメータの値を超えている場合には、オペレータ及び／又はバット溶接機に目標値及び／又は提案を与えるために、又は、バット溶接機を制御し、熱パラメータを臨界金属学的パラメータの値よりも低い値に戻す少なくとも１つの新規の溶接パラメータを計算するために、このオーバーシュートを前記制御及び評価手段に通知することができる。
【００３３】
本発明はまた、相次ぐストリップの端部をバット溶接する方法であって、ストリップ処理プラントのバット溶接機によって第１のストリップの一方の端部を第２のストリップの別の端部にバット溶接し、特に下記のステップを有する、すなわち、バット溶接機のクランピングジョーでストリップの各端部を挟み込むステップ、前記端部をバット溶接するための準備として前記端部を例えば鋏で切断するステップ、バット溶接機の溶接ユニットによる溶接が可能となるように前記端部を位置決めするステップ、場合により熱処理ユニットによる前記端部の予熱及び／又は後熱と協働して、前記端部を溶接ユニットによって溶接するステップを有するバット溶接方法を提案する。このバット溶接方法は、特に前記ストリップ端部の前記溶接と協働した、とりわけ前記端部の予熱及び／又は後熱と協働した、溶接部の熱サイクルの前記自動制御を含むことを特徴としている。実際、溶接部の熱サイクルを制御して高品質の溶接部を保証するために、本発明による前記溶接は前記制御器の調整及び評価手段によってリアルタイムで制御することができる。
【００３４】
下記の図面を用いて、本発明の実施例と使用を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】２つのストリップ端部を溶接する時の、溶接部からの熱の空間分布の一例を示す。
【図２】溶接部の熱サイクルと温度の横断分布の一例を示す。
【図３】鋼溶接部によって影響受ける部分の金属組織と硬度とに帯する冷却速度の影響の一例を示す。
【図４】本発明によるバット溶接部の熱サイクルを制御する装置の実施形態を示す。
【００３６】
図１には、２つのストリップ端部を溶接する時の、溶接部からの熱の空間分布の例が示されている。溶接ユニットの溶接エネルギー源は特に熱源、例えばアーク、レーザビーム又は電気抵抗であり、ストリップＢ１、Ｂ２の各端部の少なくとも一部分を含む少なくとも１つの領域を加熱することができ、溶接線ＣＳに従って前記ストリップ端部のエッジに沿って動くことができる。尚、前記端部は加熱され互いに溶接されるように互いに反対側にある。この熱源の作用の下、各前記ストリップＢ１、Ｂ２の溶融材料を含む、場合によってはさらに金属ワイヤの形態の金属フィラーも含む溶融浴ＢＦが、前記ストリップを連続的に付着させ、前記ストリップのエッジを密に接合させる。こうして２つのストリップＢ１、Ｂ２は１つの連続したストリップを形成することができる。溶融浴からの熱は伝導によって溶融浴の周りに伝わる。等温曲線θxは、溶接ユニットの（ｘに沿った）移動方向から見て溶融浴ＢＦの後方に向かって典型的な長卵形で溶融浴ＢＦの周りに開展する。溶融浴ＢＦの周りの温度の全体的な空間分布の３次元表現は、ｘ軸が溶接線ＣＳを通り、ｙ軸が前記溶接線に対して垂直、従ってストリップの移動方向に平行であり、ｚ軸が温度を表し、ストリップによって形成される移動平面に対して垂直であり、且つ溶融浴ＢＦの中心点Ｏを通る、溶融浴の中心点Ｏを原点とする直交基準系を考えることで構築される。この温度立体ＳＴを、溶接線ＣＳに平行（つまりｘ軸に平行）でストリップの移動方向に垂直な平面で切断することによって、溶接ユニットの溶接エネルギー源の移動に依存する前記平行面内にストリップのある点における温度の変化の曲線が得られる。この溶接エネルギー源の移動に応じた温度変化は通常その点の熱サイクルＣＴと呼ばれる。
【００３７】
図２には、溶接部の熱サイクルと温度の横断分布の一例が示されている。曲線ＣＩは温度の横断分布を表している。これは、図１に示されている温度立体ＳＴの横断面、すなわち、ストリップＢ１、Ｂ２の表面に垂直かつ溶接エネルギー源の移動方向に垂直かつ溶融浴を通る平面による温度立体ＳＴの横断面に関している。曲線ＣＩは、前記ストリップＢ１、Ｂ２の表面に垂直かつ前記ストリップＢ１、Ｂ２の溶接線を通る平面に関して対称である。曲線ＣＩは特に、ｙ軸に平行で溶融浴の中心点を通り、且つ、溶接線に垂直な線の各点によって到達される最高温度の変化を表している。この最高温度はｙ軸に沿って溶融浴から遠ざかるにつれて低下し、領域によっては、下記の複雑な金属学的変化をもたらす：
−  溶融浴の近傍において、第１の温度θ1とこの第１の温度θ1よりも低い第２の温度θ2との間で、例えば約１５００℃と約１２００℃の間で、オーステナイト結晶粒度の非常に大きな上昇が一般に非常に高い焼入れ性を金属に与え、硬くて脆い針状組織が成長する。
−  第２の温度θ2、例えば１２００℃とこの第２の温度θ2よりも低い第３の温度θ3との間で、標準組織から硬化成分を有する粗い組織までの組織が一般に見られる。
−  第３の温度θ3とこの第３の温度θ3よりも低い第４の温度θ4との間で、変態区間における急速な変態に典型的な複雑で微細な組織が現れる。
−  第４の温度θ4とこの第４の温度θ4よりも低い第５の温度θ5との間で、及び、例えばほぼ６００℃の温度において、例えばある種の分散質の凝結、調質された組織の焼戻しのようなある種の金属学的現象が見られることがある。
−  第５の温度θ5よりも低い温度では、通常、組織の目立った変態は生じないと考えられる。
【００３８】
熱サイクルＣＴが第１の温度θ1と第２の温度θ2の間の最高温度θmaxに達する前記ストリップの一方の端部の或る点又は溶接の或る点は、溶接が脆化する高い危険性のある点である。実際、前記点が冷却するまでの時間に応じて、様々な溶接品質に対応した種々の金属組織が現れる。溶接の脆化を防ぐために、本発明は、とりわけ例えば溶接の冷却速度のような熱パラメータを制御することによって、溶接の金属組織を制御することを提案する。実際、与えられた或る点に関して、前記熱パラメータを計算及び制御すること、例えば、瞬時冷却速度ＶＲθ又は第１の基準温度θRMからこの第１の基準温度よりも低い第２の基準温度θRmまでの冷却時間ＴＲを計算及び制御することが可能である。尚、前記基準温度は特に１０００℃〜３００℃の温度区間を、例えば８００℃〜５００℃又は７００℃〜３００℃の温度の集合を定める。この瞬時冷却速度ＶＲθ又はこの冷却時間ＴＲを計算するために、温度立体上で、前記最高温度θmaxに服している領域を同定し、この領域に例えばＲｙｋａｌｉｎｅモデルのような前記瞬時冷却速度ＶＲθ又は前記冷却時間ＴＲを推定ことのできる数学的モデルを適用することが可能である。
【００３９】
特に、溶接ユニットの溶接エネルギー源の出力部において得られる溶接エネルギーと前記溶接ユニットの（溶接エネルギー源が例えばストリップに対して固定された溶接ユニットから独立して移動する場合には、溶接エネルギー源の）移動速度を知ることによって、ストリップの前記点の前記第１の基準温度θRMから前記第２の基準温度θRmまでの冷却時間ＴＲを計算することが可能である。冷却時間ＴＲのこの計算は例えば、前記第１の基準温度θRMと前記第２の基準温度θRmの間の瞬時冷却速度ＶＲθの変化の数式（１）を、前記第１の基準温度θRMと前記第２の基準温度θRmの間で積分することによって可能である。第１ストリップと第２のストリップが同じである（すなわち、同じ材料、同じ幾何学的特徴を有する）場合には、前記数式（１）は例えば
【数１】
0005642263.tif 000002
となる。ここで、
ＶＲθ＝ストリップの前記点が第１の基準温度θRMと前記第２の基準温度θRmの間の任意の温度θを通過している最中の、ストリップの前記点の瞬時冷却速度。瞬時冷却速度ＶＲθはケルビン毎秒で表され、前記任意の温度はケルビンで表される。言い換えれば、瞬時冷却速度ＶＲθは任意の温度θにおける冷却速度である。
Ｅq＝溶接エネルギー源の出力部で得られる溶接エネルギーの、溶接の単位長さ当たりの量。ジュール毎メートルで表される。
ρ＝任意の温度θにおけるストリップの材料の密度。キログラム毎立方メートルで表される。
Ｃv＝任意の温度θにおけるストリップの材料の熱容量。ジュール毎キログラム毎ケルビンで表される。
θ0＝ストリップの前記点の初期温度。ケルビンで表される。この初期温度θ0は例えばストリップの前記点の予熱温度又は周囲温度であってよい。
ｋ＝ストリップの材料の熱伝導率。ジュール毎メートル毎秒毎ケルビンで表される。
ｅ＝溶接すべきストリップの厚さ。メートルで表される。
【００４０】
冷却時間ＴＲの計算は、ストリップの前記点からバット溶接機のクランピングジョーへの熱移動による冷却作用を考慮して行ってもよい。数式（１）によれば、例えば、溶接エネルギー源の出力部で得られるエネルギーＥq及び／又はθ0を変更することによって、初期温度ストリップの或る点の前記基準温度θRM、θRm間での冷却時間を制御することが可能である。
【００４１】
図３には、金属学的挙動を概略的に示す４つの異なるグラフが示されている。最初の３つのグラフ（図３ａ、３ｂ及び３ｃ）はそれぞれ、横軸上に増大していく冷却時間ＴＲの時間スケールを表す第１の軸を有しており、縦軸上に原点から増大していく温度スケールθを表す第２の軸を有している。４番目のグラフ（図３ｄ）には、鋼ストリップの溶接の硬度の変化が前記溶接の冷却時間ＴＲの関数として示されている。これら４つの異なるグラフは、鋼溶接によって影響を受ける領域の冷却速度がこの領域の金属組織と硬度とに対して果たす役割を強調したものである。
【００４２】
１番目のグラフには、溶接が最高温度θmaxから冷却していく過程における前記溶接の金属組織の変化が示されている。このグラフは簡単に区分された３つの領域、オーステナイト領域Ａとマルテンサイト領域Ｍとベイナイト領域Ｃを含んでいる。非常に短い第１の冷却時間ＴＲ1に対応する第１の冷却曲線ＣＲ1は、オーステナイト領域Ａとマルテンサイト領域Ｍを横切り、事によると硬くて脆い、溶接の最終的なマルテンサイト組織に通じている。
【００４３】
２番目のグラフ（図３ｂ）は図３ａに示されている領域と同じ領域を有しており、最終的にベイナイト組織に通じる第２の冷却曲線ＣＲ2によって、溶接が最高温度θmaxから冷却していく過程と前記第１の冷却時間ＴＲ1よりも長い第２の冷却時間ＴＲ2の間の前記溶接の金属組織の変化が示されている。
【００４４】
３番目のグラフ（図３ｃ）には、第１の冷却曲線ＣＲ1に対応する第１の熱サイクルＣＴ1と第２の冷却曲線ＣＲ2に対応する第２の熱サイクルＣＴ2が示されている。冷却時間ＴＲを推定する数学的モデルの適用を通して、例えば瞬時冷却速度ＶＲθを推定する数式（１）を２つの温度θRMとθRmの間で積分することによって、本発明によるコンピュータは特に、冷却時間ＴＲが第２の冷却曲線ＣＲ2に対応する第２の冷却時間ＴＲ2に等しくなるように冷却時間ＴＲを延ばすためには、必要とされる予熱温度θ0及び／又は溶接エネルギー源の出力部で得られる溶接エネルギーの溶接単位長当たりの量Ｅqはどのくらいかを求めることができる。この場合、金属学的パラメータは冷却時間ＴＲであり、臨界金属学的パラメータは冷却時間ＴＲ2である。冷却時間ＴＲ2は、基準温度θRM及びθRm並びに目標値として選ばれたベイナイト金属組織に依存して、図３ｂに示されている金属学的パラメータ（冷却時間ＴＲ）の金属学的挙動から求めることができる。
【００４５】
４番目のグラフ（図３ｄ）には、冷却時間ＴＲに従って最高温度θmaxから冷却される溶接部の硬度ＨＶの変化が示されている。第１の冷却曲線ＣＲ1は、例えば目標値であってよい固定された最高硬度ＨＶmaxよりも高い第１の硬度ＨＶ1に通じる。その一方で、第２の冷却曲線ＣＲ2は最高硬度ＨＶmaxよりも少し低い第２の硬度ＨＶ2に通じる。本発明による制御器は、エネルギーＥqや予熱温度θ0のような、この冷却時間ＴＲが依存しているパラメータを変更及び制御することによって、冷却時間ＴＲを制御することができる。これらのパラメータを変更するために、本発明による制御器は特に、バット溶接機を前記パラメータに依存して調整及び制御することができる。特に、この４番目のグラフは本発明との関連で次のように理解してよい。すなわち、硬度ＨＶは金属学的パラメータであり、最高硬度ＨＶmaxは、一方では、基準材料の冷却時間ＴＲに依存する基準材料の硬度ＨＶを特徴付ける基準データから、他方では、最高硬度ＨＶmaxを通して超えることのできない硬度限界値を定める、オペレータによってデータベースに入力された目標値から求められる臨界金属学的パラメータである。
【００４６】
図４には、ストリップのバット溶接部の熱サイクルを自動制御する方法を実行するのに適した、バット溶接部の熱サイクルを制御する本発明の制御器Ｃ１の実施形態が示されている。
【００４７】
制御器Ｃ１はストリップ処理プラント（図示せず）のバット溶接機Ｍ１に適しており、このバット溶接機Ｍ１は特に、第１のストリップの一方の端部を第２のストリップの他方の端部に溶接する溶接ユニットＭ１１と、ストリップの前記端部を固定する２対のクランピングジョーと、ストリップの前記端部を熱処理する少なくとも１つの熱処理ユニットＭ１２、Ｍ１３、例えば誘導予熱ユニットＭ１２及び焼鈍ユニットＭ１３を含んでおり、下記の手段を有することを特徴としている：
−  前記ストリップ処理プラントの中央自動化システムＡ１との間で、及び、前記バット溶接機Ｍ１との間で少なくとも１つのストリップデータの交換ができるように、前記前記中央自動化システムＡ１と前記バット溶接機Ｍ１とに制御器Ｃ１を接続する接続手段Ｃ１５。ストリップ処理プラントの中央自動化システムＡ１は特に、処理されるストリップに関する様々なデータ／情報を含んでおり、前記接続手段Ｃ１５を使用してこの情報／データを前記制御器Ｃ１との間で交換することができる。
−  前記ストリップデータと動作データとから前記溶接の少なくとも１つの熱パラメータを計算又は決定するコンピュータＣ１１。この熱パラメータは例えば前記溶接の冷却時間であり、前記ストリップデータ及び動作データの少なくとも一部のパラメータを積分する数式から求めることができる。
−  前記溶接を前記熱パラメータに依存して制御することができ、特に使用できる溶接エネルギーの溶接単位長当たりの量を測定及び調節する手段と、溶接ユニットの移動速度を測定及び調節する手段と、ストリップの端部を熱処理する熱処理ユニットを調整する手段と、場合によってはさらに、溶接後焼鈍ユニットの調整可能な手段を含んだ、前記溶接部の溶接の制御及び評価手段Ｃ１４。
【００４８】
特に、コンピュータＣ１１は溶接すべきストリップに関するデータを処理プラントの自動化システムＡ１から受信することができる。コンピュータＣ１１はまた、バット溶接機Ｍ１から少なくとも１つのデータを、例えば溶接ユニットＭ１１の溶接エネルギー源の出力部において得られる溶接エネルギー値と前記溶接エネルギー源を含む溶接ユニットＭ１１の移動速度を受信することができる。コンピュータＣ１１は特に、例えば前記ストリップデータ及び動作データから前記熱パラメータを得るための数式（１）のような、少なくとも１つの熱モデルから、少なくとも１つの熱計算を行うことができる。この熱パラメータは例えば図２及び３で既に示した第１の基準温度θRMとこの第１の基準温度よりも低い第２の基準温度θRmの間の冷却時間ＴＲである。
【００４９】
制御器Ｃ１は特に材料群のデータベースＣ１３を含んでおり、データベースＣ１３は前記ストリップデータに基づいてストリップを当該データベースの少なくとも１つの材料群に分類する。例えば、鋼は鋼群に分類され、各鋼群は１つの基準データによって特徴付けられる少なくとも１つの基準鋼を含んでおり、例えば、前記基準鋼は少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性によって、例えば炭素含有量又は炭素当量のような化学分析の一要素によって識別される。このデータベースＣ１３は特に、直接にオペレータコンソールＯＰから及び／又は中央自動化システムＡ１を通して及び／又はコンピュータＣ１１を通してアップデートを受信することができる。各材料群の各基準材料は、例えば各鋼群の各基準鋼は、少なくとも１つの臨界金属学的パラメータと関連していてよい。臨界金属学的パラメータは特に臨界冷却パラメータ、例えば、図２及び３に記載されているように、第１の基準温度θRMと予め決められた最高硬度値に応じた第２の基準温度θRmの間の臨界冷却時間である。前記臨界金属学的パラメータは特に、データベース中の基準材料の基準データであるか、又は、前記基準データの少なくとも１つによって、前記基準材料に関して金属学的パラメータに依存して金属学的挙動を規定できる場合に、分類モジュールＣ１１２によって基準材料の少なくとも１つの基準データから計算されるデータのいずれかである。
【００５０】
分類モジュールＣ１１２は特にコンピュータＣ１１内にある。さらに、分類モジュールＣ１１２は特に、ストリップの材料を特定する前記ストリップデータを受信することができ、前記データに基づいてストリップを前記データベースの材料群に分類することができる。特に、分類モジュールＣ１１２は、データベースＣ１３中に、前記ストリップが属している可能性のある少なくとも１つの材料群を探し出し、この材料群中で、少なくとも１つの基準データによって特徴付けられる少なくとも１つの基準材料を、例えば鋼群の基準鋼を特定することができる。尚、前記基準データは、ストリップの物理的及び／又は化学的特性と同じ又は比較できる、言い換えれば、前記ストリップデータの１つと同じ又は比較できる少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性である。分類モジュールＣ１１２は特に、前記基準データの少なくとも１つに基づいて、データベースＣ１３から前記臨界金属学的パラメータを抽出することができる。この臨界金属学的パラメータは例えばストリップの或る点の冷却時間であり、前記点が第１の基準温度θRMから第２の基準温度θRmまで変化するのに要する時間を特徴付ける。尚、第２の基準温度θRmは例えば予め決められた最高硬度に対応させることができる。前記臨界金属学的パラメータは特に、基準材料の前記基準データの少なくとも１つから抽出又は計算することができる。同様に、本発明による分類モジュールＣ１１２は特に、少なくともそれぞれストリップの物理的及び／又は化学的特性に比較しうる少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性を有する第１及び第２の基準材料の第１及び第２の基準データから、前記臨界金属学的パラメータを求めるための、溶接部の金属学的挙動に対応しうる平均的な金属学的挙動を求めることができる。同様に、分類モジュールＣ１１２は特に、それぞれ溶接すべきストリップの物理的及び／又は化学的特性に近い少なくとも１つの物理的及び／又は化学的特性を有する、例えば炭素含有量又は炭素当量を有する少なくとも２つの基準材料の少なくとも２つの臨界金属学的パラメータから、ストリップの金属学的挙動を特徴付け、前記熱パラメータの限界値として役立つ中間の金属学的パラメータを外挿することができる。
【００５１】
コンピュータＣ１１は特に、リアルタイムで臨界金属学的パラメータを当該コンピュータＣ１１の計算により求められる前記熱パラメータと自動的に比較する分析モジュールＣ１１３を含んでいる。例えば、熱パラメータは第１の基準温度θRMと第２の基準温度θRmの間の冷却時間ＴＲであり、前記溶接エネルギー源を含んだ溶接ユニットＭ１１の溶接エネルギーと移動速度とに従って計算される。この冷却時間は、前記分析モジュールＣ１１３によって、データベース中の基準データから抽出又は外挿された臨界金属学的パラメータと比較される。ここで、データベース中の基準データは特に臨界冷却パラメータ、例えば臨界冷却時間であってよい。有利には、熱パラメータ値が臨界金属学的パラメータ値を超えた場合、例えば冷却時間ＴＲの値が臨界冷却時間の値を超えた場合、コンピュータＣ１１は、溶接を管理及び／又は制御する少なくとも１つの溶接パラメータをリアルタイムで計算し、熱パラメータを臨界金属学的パラメータ値よりも低く維持することができる。さらに、前記コンピュータＣ１１は特に前記新しい溶接パラメータを制御器Ｃ１の前記制御及び評価手段Ｃ１４に通信することができ、前記制御及び評価手段Ｃ１４は、前記新しい溶接パラメータを考慮して、溶接すべきストリップの端部の溶接をリアルタイムで制御する。前記制御及び評価手段Ｃ１４は特に、前記熱パラメータと溶接中に測定されるデータ（溶接部温度、使用可能エネルギー等）とに依存して決まる熱サイクルに従ってバット溶接機をリアルタイムで管理することができる。
【００５２】
第１の実施形態によれば、前記制御及び評価手段Ｃ１４は特にオペレータコンソールＯＰに情報を供給することができる。この情報は、オペレータが例えば熱処理ユニットＭ１２による予熱又は溶接エネルギーの変更のようなオペレータコンソールＯＰからの溶接パラメータを調節できるように、前記値が超過されていることをオペレータに知らせるためのものである。第２の実施形態によれば、前記制御及び評価手段Ｃ１４は特に、前記新しい溶接パラメータを取り込むことによって、溶接ユニットの溶接パラメータを自動的に変更することができる。実際、本発明による自動制御方法は、前記制御及び評価手段Ｃ１４が、中央自動化システムＡ１に、又は直にバット溶接機Ｍ１に、又は特に直に溶接機Ｍ１に、前記新しい溶接パラメータを含んだ新しい一連の溶接パラメータを含む調整目標値を送信することができることを特徴としている。新しい一連の溶接パラメータは、熱パラメータが臨界金属学的パラメータよりも低い値に戻ることができるように、バット溶接機を調整するためのものである。
【００５３】
最後に、本発明による制御方法及びこれを実行する制御器は、従来技術に対して多くの改善点を有している。すなわち、
−  溶接部の金属組織を少なくとも１つの熱パラメータの計算と制御を介して制御するために、バット溶接部の熱サイクルを制御し、最適溶接条件を求めることが可能である。
−  溶接部の熱サイクルとストリップの材料の金属学的特性（物理的及び／又は化学的）とを正確にマッチさせることができる。
−  高温での溶接後焼鈍の代わりに適度な温度での予熱動作を優先させることができる。
−  オペレータ側での誤った推定の危険性を無くす。
−  オペレータの仕事を複雑化させることなく、基準材料のデータベースを連続的にアップデートすることができる。
−  溶接パラメータをリアルタイムに適応調節することができ、従って溶接すべきストリップの熱サイクルのリアルタイム制御が可能である。
【図１】
0005642263.tif 000003
【図２】
0005642263.tif 000004
【図３ａ】
0005642263.tif 000005
【図３ｂ】
0005642263.tif 000006
【図３ｃ】
0005642263.tif 000007
【図３ｄ】
0005642263.tif 000008
【図４】
0005642263.tif 000009