(57)【要約】【課題】易酸化性の合金元素含有の酸化物に影響されることなく、複数の金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合でき、この結果、金属板同士の接合部分の破断を抑制できること。【解決手段】本発明の一態様である金属板接合装置１０は、電気溶接部１６と、押圧部１７，１８と、制御部１９とを備える。電気溶接部１６は、誘導加熱後の先行板４および後行板５の先尾端部間に溶接材を送給する。押圧部１７，１８は、この先尾端部の押圧によって先尾端部間の溶接材を挟圧する。電気溶接部１６は、このように挟圧された溶接材に電流を流して溶接材を加熱溶融する。制御部１９は、少なくとも溶接材が加熱溶融する期間、先尾端部間に溶接材を挟圧しつつ、誘導加熱後の先尾端部同士を押圧して接合するように押圧部１７，１８を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送経路に沿って搬送される複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とを誘導加熱し、誘導加熱後の前記尾端部と前記先端部とを加熱接合する金属板接合装置において、
誘導加熱後の前記尾端部の板幅方向両端部と誘導加熱後の前記先端部の板幅方向両端部との各間に溶接材を送給する溶接材送給部と、
誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧する押圧部と、
双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材に電流を流して前記溶接材を加熱溶融する加熱部と、
少なくとも前記加熱部が前記溶接材を加熱溶融する期間、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧しつつ、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して接合するように前記押圧部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする金属板接合装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を前記尾端部と前記先端部とに印加して、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材を誘導加熱する誘導加熱部であることを特徴とする請求項１に記載の金属板接合装置。
【請求項３】
前記誘導加熱部は、互いに離間した状態で対向する前記尾端部と前記先端部とを前記交番磁界の印加によって誘導加熱することを特徴とする請求項２に記載の金属板接合装置。
【請求項４】
前記制御部は、互いに離間した状態の前記尾端部と前記先端部との誘導加熱を停止するように前記誘導加熱部を制御し、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧するように前記押圧部を制御し、前記溶接材を介して互いに接続した状態の前記尾端部と前記先端部とに前記交番磁界を印加して前記溶接材を誘導加熱するように前記誘導加熱部を制御することを特徴とする請求項３に記載の金属板接合装置。
【請求項５】
前記加熱部は、複数の電極を用い、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材に電流を流して、前記溶接材を通電加熱する通電加熱部であることを特徴とする請求項１に記載の金属板接合装置。
【請求項６】
前記金属板は、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のシリコンを含有する合金鋼であり、
前記溶接材は、低炭素鋼であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の金属板接合装置。
【請求項７】
搬送経路に沿って搬送される複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とを誘導加熱し、誘導加熱後の前記尾端部と前記先端部とを加熱接合する金属板接合方法において、
誘導加熱後の前記尾端部の板幅方向両端部と誘導加熱後の前記先端部の板幅方向両端部との各間に溶接材を送給する溶接材送給ステップと、
誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧する溶接材挟圧ステップと、
双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧しつつ、前記溶接材に電流を流して前記溶接材を加熱溶融する加熱溶融ステップと、
を含むことを特徴とする金属板接合方法。
【請求項８】
前記加熱溶融ステップは、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を前記尾端部と前記先端部とに印加して、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材を誘導加熱することを特徴とする請求項７に記載の金属板接合方法。
【請求項９】
互いに離間した状態で対向する前記尾端部と前記先端部とを前記交番磁界の印加によって誘導加熱する誘導加熱ステップをさらに含み、
前記溶接材送給ステップは、前記誘導加熱ステップによる誘導加熱後の前記板幅方向両端部の各間に溶接材を送給することを特徴とする請求項７または８に記載の金属板接合方法。
【請求項１０】
互いに離間した状態の前記尾端部と前記先端部とに対する誘導加熱を停止する誘導加熱停止ステップをさらに含み、
前記溶接材挟圧ステップは、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧し、
前記加熱溶融ステップは、前記溶接材を介して互いに接続した状態の前記尾端部と前記先端部とに前記交番磁界を印加して前記溶接材を誘導加熱することを特徴とする請求項９に記載の金属板接合方法。
【請求項１１】
前記加熱溶融ステップは、複数の電極を用い、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材に電流を流して、前記溶接材を通電加熱することを特徴とする請求項７に記載の金属板接合方法。
【請求項１２】
前記金属板として、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のシリコンを含有する合金鋼を用い、
前記溶接材として低炭素鋼を用いることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一つに記載の金属板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の金属板を接合する金属板接合装置および金属板接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼スラブの粗圧延によって得られた板状の鋼材（以下、鋼板という）を仕上圧延して熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインにおいて、粗圧延後の各鋼板同士は、仕上圧延前に順次、加熱接合されている。一般に、上述した各鋼板同士の加熱接合においては、熱間圧延ラインの粗圧延設備から仕上圧延設備に向かって先行する鋼板（以下、先行板という）の尾端部と、この先行板に後続する鋼板（以下、後行板という）の先端部とを加熱し、押圧する。この結果、先行板の尾端部と後行板の先端部と（以下、適宜、尾端部と先端部とを纏めて先尾端部という）が加熱接合される。このような先行板と後行板との先尾端部同士の加熱接合を、粗圧延後の複数の鋼板に対して順次行うことにより、これら複数の鋼板は、連続した一連の鋼板に加工される。この一連の鋼板は、鋼板の仕上圧延を切れ目なく連続して行う連続熱間圧延（エンドレス圧延）に有用である。
【０００３】
また、上述した加熱接合における鋼板の加熱手法として、例えば、トランスバース方式の誘導加熱法が用いられる。トランスバース方式の誘導加熱法では、鋼板をその厚さ方向（以下、板厚方向という）に挟んで対向する一対のコイルに電流を供給し、これによって、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させ、この板厚方向の交番磁界を鋼板に印加する。この結果、鋼板に渦電流が誘導され、この渦電流に由来するジュール熱によって、鋼板が加熱される。
【０００４】
なお、熱間圧延ラインにおける各鋼板同士の加熱接合に関する従来技術として、例えば、トランスバース方式の誘導加熱法によって先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱しながら押圧する接合技術がある（特許文献１参照）。また、先行板の尾端部と後行板の先端部との接触領域を鋼板の幅方向（以下、板幅方向という）の一部領域とし、この先尾端部同士の接触領域に対して電極を介した通電を行い、これによって、先行板の尾端部と後行板の先端部とを接合する方法もある（特許文献２参照）。或いは、先行板および後行板のうちの少なくとも一方の鋼種が、鋼より高い融点の酸化物を生成する合金元素を含む鋼種であり、トランスバース方式の誘導加熱法によって、先行板と後行板との各接合面から鋼板厚みの２０％の長さ以下の領域を鋼板の液相線温度以上に加熱し、且つ、先行板と後行板との押圧量を鋼板厚みの５０％以上とする接合方法もある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２３４６７９号公報
【特許文献２】特開平７−１２４６０６号公報
【特許文献３】特開２０００−２７１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、鋼板の高張力化が要望されるようになり、これに応じて、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等の合金元素を所定量以上、鋼中に添加した鋼材、所謂、合金鋼が、熱延鋼板の鋼種として用いられている。また、鋼板の高張力化が進むに伴い、合金鋼中の合金元素の含有量は、多量化する傾向にある。このような合金鋼の鋼板同士を加熱接合する場合、易酸化性の合金元素を含む酸化物が鋼板同士の接合界面に介在してしまう。この酸化物に起因して、先行板および後行板の先尾端部同士の接合強度は著しく低下し、この結果、仕上圧延時に鋼板同士の接合部分は破断する場合が多い。なお、上述した特許文献３に記載の従来技術では、このような合金元素含有の酸化物を鋼板同士の接合界面から排出するために、この接合界面の加熱温度および加熱時間を接合対象の鋼種毎に厳格に管理する必要がある。このため、熱間圧延ライン上において順次搬送される複数の鋼板の各々について、その鋼種別に加熱接合の温度条件および時間条件を変更しなければならず、鋼板同士の加熱接合に多大な労力を要する。
【０００７】
また、上述した特許文献１に記載の従来技術では、合金鋼等の金属板をその板厚方向に貫通する交番磁界によって、金属板の先尾端部に渦電流を誘導しても、通電経路が渦状であるという渦電流の性質上、金属板の板幅方向の両端部、特に、先尾端部の両角部に、渦電流が流れ難い。このため、渦電流に由来するジュール熱によって、先尾端部の両角部を十分に加熱することは困難である。これに起因して、たとえ先尾端部の中央側を接合に適した温度まで加熱しても、先尾端部の両角部は、殆どの場合、接合に適した温度まで上昇していない。この結果、金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合することが困難である。このような問題点は、特許文献２に例示されるように電極を介して通電した場合であっても、先尾端部の両角部に電流が流れ難いため、同様に生じる。
【０００８】
なお、上述したように金属板の先尾端部同士の加熱接合が不十分である場合、この加熱接合によって複数の金属板を帯状に連ねた一連の金属板の各接合部分の強度が不十分となる。このことは、エンドレス圧延等の一連の金属板の加工工程において、金属板同士の接合部分の破断を招来する可能性が高い。具体的には、上述した加熱接合に続いて行われる仕上圧延工程において、接合部分で金属板が破断して金属板の仕上圧延が不能になることが多い。すなわち、金属板の先尾端部同士を確実に加熱接合することは、エンドレス圧延等の一連の金属板の加工工程を能率よく行う上で極めて重要である。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、易酸化性の合金元素含有の酸化物に影響されることなく、複数の金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合でき、この結果、たとえ易酸化性の合金元素を含有する合金鋼の金属板の場合であっても、金属板同士の接合部分の破断を抑制できる金属板接合装置および金属板接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる金属板接合装置は、搬送経路に沿って搬送される複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とを誘導加熱し、誘導加熱後の前記尾端部と前記先端部とを加熱接合する金属板接合装置において、誘導加熱後の前記尾端部の板幅方向両端部と誘導加熱後の前記先端部の板幅方向両端部との各間に溶接材を送給する溶接材送給部と、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧する押圧部と、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材に電流を流して前記溶接材を加熱溶融する加熱部と、少なくとも前記加熱部が前記溶接材を加熱溶融する期間、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧しつつ、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して接合するように前記押圧部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記加熱部は、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を前記尾端部と前記先端部とに印加して、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材を誘導加熱する誘導加熱部であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記誘導加熱部は、互いに離間した状態で対向する前記尾端部と前記先端部とを前記交番磁界の印加によって誘導加熱することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記制御部は、互いに離間した状態の前記尾端部と前記先端部との誘導加熱を停止するように前記誘導加熱部を制御し、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧するように前記押圧部を制御し、前記溶接材を介して互いに接続した状態の前記尾端部と前記先端部とに前記交番磁界を印加して前記溶接材を誘導加熱するように前記誘導加熱部を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記加熱部は、複数の電極を用い、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材に電流を流して、前記溶接材を通電加熱する通電加熱部であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記金属板は、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のシリコンを含有する合金鋼であり、前記溶接材は、低炭素鋼であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる金属板接合方法は、搬送経路に沿って搬送される複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とを誘導加熱し、誘導加熱後の前記尾端部と前記先端部とを加熱接合する金属板接合方法において、誘導加熱後の前記尾端部の板幅方向両端部と誘導加熱後の前記先端部の板幅方向両端部との各間に溶接材を送給する溶接材送給ステップと、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧する溶接材挟圧ステップと、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧しつつ、前記溶接材に電流を流して前記溶接材を加熱溶融する加熱溶融ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、前記加熱溶融ステップは、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を前記尾端部と前記先端部とに印加して、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材を誘導加熱することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、互いに離間した状態で対向する前記尾端部と前記先端部とを前記交番磁界の印加によって誘導加熱する誘導加熱ステップをさらに含み、前記溶接材送給ステップは、前記誘導加熱ステップによる誘導加熱後の前記板幅方向両端部の各間に溶接材を送給することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、互いに離間した状態の前記尾端部と前記先端部とに対する誘導加熱を停止する誘導加熱停止ステップをさらに含み、前記溶接材挟圧ステップは、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記尾端部と誘導加熱後の前記先端部とを押圧して、双方の前記板幅方向両端部の各間に前記溶接材を挟圧し、前記加熱溶融ステップは、前記溶接材を介して互いに接続した状態の前記尾端部と前記先端部とに前記交番磁界を印加して前記溶接材を誘導加熱することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、前記加熱溶融ステップは、複数の電極を用い、双方の前記板幅方向両端部の各間に挟圧された前記溶接材に電流を流して、前記溶接材を通電加熱することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、前記金属板として、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のシリコンを含有する合金鋼を用い、前記溶接材として低炭素鋼を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、易酸化性の合金元素含有の酸化物に影響されることなく、複数の金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合でき、この結果、たとえ易酸化性の合金元素を含有する合金鋼の金属板の場合であっても、金属板同士の接合部分の破断を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す誘導加熱部を鋼板の搬送方向から見た図である。
【図３】図３は、本実施の形態１にかかる金属板接合装置の電気溶接部の一構成例を示す模式図である。
【図４】図４は、本実施の形態１にかかる金属板接合方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、互いに離間した状態の先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱する状態を示す模式図である。
【図６】図６は、誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部間に挟圧された溶接材を通電加熱する状態を示す模式図である。
【図７】図７は、溶接材の加熱溶融後の先行板および後行板の先尾端部同士を接合する状態を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、本実施の形態２にかかる金属板接合装置の溶接材送給部の一構成例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２における先行板および後行板の先尾端部同士の加熱接合を説明するための模式図である。
【図１１】図１１は、溶接材の通電加熱に用いる複数の電極配置の別例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、溶接材の送給態様の別例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる金属板接合装置および金属板接合方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００２５】
(実施の形態１)
図１は、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図１には、本実施の形態１にかかる金属板接合装置１０が設置される熱間圧延ラインの一部分が図示されている。以下では、図１を参照しつつ、まず、金属板接合装置１０を適用した熱間圧延ラインの概略構成を説明し、つぎに、金属板接合装置１０の構成を説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態１にかかる金属板接合装置１０は、熱間圧延ラインの粗圧延部１と仕上圧延部２との間に設置される。具体的には、熱間圧延ラインの搬送経路３における鋼板の搬送方向（図１の破線矢印参照）に沿って、粗圧延部１と、金属板接合装置１０と、仕上圧延部２とが配置される。なお、搬送経路３は、複数の搬送ロール等を用いて実現される。
【００２７】
粗圧延部１は、加熱炉（図示せず）によって加熱された鋼スラブを板状に粗圧延して鋼板を得る。粗圧延後の鋼板は、搬送経路３に沿って粗圧延部１から金属板接合装置１０へ搬送される。金属板接合装置１０は、トランスバース方式の誘導加熱法によって鋼板を順次誘導加熱し、誘導加熱後の各鋼板の対向端部同士（先尾端部同士）を、溶接材を用いて加熱接合する。これによって、金属板接合装置１０は、複数の鋼板を帯状に一体化した一連の鋼板を得る。このような一連の鋼板は、搬送経路３に沿って金属板接合装置１０から仕上圧延部２へ搬送される。
【００２８】
仕上圧延部２は、上述したように金属板接合装置１０によって帯状に接合された一連の鋼板を仕上圧延して、所望の厚さの熱延鋼板を得る。この場合、仕上圧延部２は、一連の鋼板を形成する複数の鋼板を連続して仕上圧延するエンドレス圧延を行う。仕上圧延部２は、このエンドレス圧延を行うことによって、複数の鋼板を切れ目なく連続して仕上圧延できるとともに、圧延稼働中の仕上圧延部２の入側に仕上圧延前の鋼板を停滞させてしまう事態を防止できる。この結果、仕上圧延部２は、複数の鋼板を能率よく仕上圧延できる。なお、仕上圧延後の熱延鋼板は、仕上圧延部２の出側から送出され、その後、熱間圧延ラインによる各種処理が適宜施される。
【００２９】
つぎに、本実施の形態１にかかる金属板接合装置１０の構成を説明する。金属板接合装置１０は、搬送経路３に沿って搬送される複数の鋼板を加熱接合する装置であり、図１に示すように、切断部１１と、誘導加熱部１２と、電気溶接部１６と、押圧部１７，１８と、制御部１９とを備える。また、図１に示す熱間圧延ラインの搬送経路３に沿って、粗圧延部１の後段に切断部１１が配置され、切断部１１の後段に、押圧部１７と、誘導加熱部１２および電気溶接部１６と、押圧部１８とが配置される。
【００３０】
切断部１１は、各鋼板の先尾端部を切断成形する。具体的には、切断部１１は、複数の刃１１ｃが設けられた切断ローラ１１ａ，１１ｂを備える。切断ローラ１１ａ，１１ｂは、図１に示すように、搬送経路３を挟んで鋼板の板厚方向に配置されて対をなす。また、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各外周面には、各刃１１ｃが、切断ローラ１１ａ，１１ｂの回転軸を中心にして互いに点対称に配置される。切断部１１は、このような切断ローラ１１ａ，１１ｂをその外周方向に回転させつつ、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各刃１１ｃによって鋼板の先尾端部をその板厚方向に挟み込む。これによって、切断部１１は、鋼板の先尾端部をその板厚方向に切断（剪断）する。切断部１１は、順次搬送される各鋼板の先尾端部に対して、上述した切断処理を繰り返し、これによって、各鋼板の先尾端部同士の各対向面を互いに係合可能な形状に成形する。このように先尾端部が切断成形された各鋼板は、搬送経路３に沿って切断部１１から誘導加熱部１２側へ順次搬送される。
【００３１】
誘導加熱部１２は、トランスバース方式の誘導加熱法によって加熱対象体を誘導加熱する。図２は、図１に示す誘導加熱部を鋼板の搬送方向から見た図である。図１、２に示すように、誘導加熱部１２は、コイル１３ａ，１３ｂと、コア１４と、電源１５とを備える。コイル１３ａ，１３ｂは、搬送経路３を挟んで鋼板の板厚方向に対向し且つ各コイル軸方向を互いに略同じ方向にするように配置される。また、コイル１３ａ，１３ｂは、電源１５に対して直列に接続される。これらのコイル１３ａ，１３ｂの各々には、電源１５から略同じ量の交流電流が供給される。コア１４は、図２に示すようにコイル１３ａ，１３ｂを巻回されるＣ型コアである。コア１４は、電磁鋼板等の磁性体を用いて形成され、巻回したコイル１３ａ，１３ｂによる交番磁界の磁束を強化し且つ整える。なお、このようなコア１４に巻回されたコイル１３ａ，１３ｂは、上述したように対向配置されてコイル対１３をなす。電源１５は、高周波または中周波の交流電流をコイル対１３に供給する。
【００３２】
このような構成を有する誘導加熱部１２において、コイル対１３の各コイル１３ａ，１３ｂは、電源１５から供給された交流電流に応じて、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる。誘導加熱部１２は、図２の実線矢印に示されるように、先行板４および後行板５の先尾端部に対し、このコイル対１３による交番磁界を印加する。なお、鋼板の板幅方向について、コイル対１３のサイズ、すなわち、コイル１３ａ，１３ｂの各サイズは、図２に示すように、先行板４および後行板５の先尾端部の板幅に比して長く、先行板４および後行板５の先尾端部は、コイル対１３の内側におさまる。このため、コイル対１３による交番磁界は、先行板４および後行板５の先尾端部の全板幅に亘って印加される。誘導加熱部１２は、このように先行板４および後行板５の先尾端部に交番磁界を印加することによって、先行板４および後行板５の先尾端部に渦電流を誘導し、この渦電流に由来するジュール熱によって、先行板４および後行板５の先尾端部を誘導加熱する。誘導加熱部１２は、搬送経路３に沿って先行板４および後行板５の先尾端部が搬送される都度、上述したように先尾端部を誘導加熱する。
【００３３】
ここで、上述した先行板４および後行板５は、搬送経路３に沿って搬送される複数の鋼板のうちの２つである。先行板４は、搬送経路３上において先行する鋼板であり、後行板５は、先行板４に後続する鋼板である。先行板４の尾端部および後行板５の先端部は、図１に示すように、鋼板の搬送方向に互いに対向する。一方、先行板４および後行板５の鋼種は特に問わないが、本実施の形態１において、先行板４および後行板５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の易酸化性の合金元素を所定量以上含有する合金鋼であってもよい。
【００３４】
電気溶接部１６は、先行板４および後行板５の先尾端部を電気溶接によって接合する。図３は、本実施の形態１にかかる金属板接合装置の電気溶接部の一構成例を示す模式図である。なお、図３には、鋼板の板厚方向から見た電気溶接部１６の構成が図示されている。図３に示すように、電気溶接部１６は、溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂと、電極Ｐ１〜Ｐ６と、溶接電源１６ｅ〜１６ｇとを備える。
【００３５】
溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂは、先行板４および後行板５の先尾端部を挟んで、その板幅方向の両端部に各々配置される。図３に示すように、溶接材送給ローラ１６ａは、回動することによって、先行板４および後行板５の先尾端部のうちの一方の板幅端部４ａ，５ａ間に溶接材１６ｃを送給する。溶接材送給ローラ１６ｂは、回動することによって、先行板４および後行板５の先尾端部のうちの他方の板幅端部４ｂ，５ｂ間に溶接材１６ｄを送給する。なお、溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂは、駆動機構（図示せず）等の作用によって回動する。このような溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂは、上述した誘導加熱部１２による誘導加熱後の先行板４の尾端部における両板幅端部４ａ，４ｂと、同様の誘導加熱後の後行板５の先端部における両板幅端部５ａ，５ｂとの各間に溶接材１６ｃ，１６ｄを各々送給する溶接材送給部を構成する。
【００３６】
複数の電極Ｐ１〜Ｐ６のうち、電極Ｐ１，Ｐ２は、溶接電源１６ｅと電気的に接続される。電極Ｐ１は、後行板５の先端部のうちの板幅端部５ａ近傍に配置され、電極Ｐ２は、先行板４の尾端部のうちの板幅端部４ａ近傍に配置される。溶接電源１６ｅは、これら一対の電極Ｐ１，Ｐ２を介して先行板４および後行板５の先尾端部に給電し、板幅端部４ａ，５ａ間に挟圧された状態の溶接材１６ｃを通じて、この先尾端部間に電流を流す。電極Ｐ３，Ｐ４は、溶接電源１６ｆと電気的に接続される。電極Ｐ３は、後行板５の先端部のうちの板幅端部５ｂ近傍に配置され、電極Ｐ４は、先行板４の尾端部のうちの板幅端部４ｂ近傍に配置される。溶接電源１６ｆは、これら一対の電極Ｐ３，Ｐ４を介して先行板４および後行板５の先尾端部に給電し、板幅端部４ｂ，５ｂ間に挟圧された状態の溶接材１６ｄを通じて、この先尾端部間に電流を流す。電極Ｐ５，Ｐ６は、溶接電源１６ｇと電気的に接続される。電極Ｐ５は、後行板５の先端部のうち、その板幅方向の中間部５ｃ近傍に配置される。電極Ｐ６は、先行板４の尾端部のうち、その板幅方向の中間部４ｃ近傍に配置される。溶接電源１６ｇは、これら一対の電極Ｐ５，Ｐ６を介して先行板４および後行板５の先尾端部に給電し、上述したように挟圧状態の溶接材１６ｃ，１６ｄを通じて、この先尾端部間に電流を流す。上述したような溶接電源１６ｅ〜１６ｇは、複数の電極Ｐ１〜Ｐ６を用い、先行板４および後行板５双方の板幅端部４ａ，４ｂと板幅端部５ａ，５ｂとの各間に挟圧された溶接材１６ｃ，１６ｄに電流を流して溶接材１６ｃ，１６ｄを通電加熱し、これによって、溶接材１６ｃ，１６ｄを加熱溶融する通電加熱部を構成する。なお、このような通電加熱部によって溶接材１６ｃ，１６ｄに流れる電流は、交流電流であってもよいし、直流電流であってもよい。
【００３７】
ここで、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂは、先行板４の尾端部の板幅方向両端部であって、この尾端部の両角部およびその近傍を含む部分である。後行板５の板幅端部５ａ，５ｂは、後行板５の先端部の板幅方向両端部であって、この先端部の両角部およびその近傍を含む部分である。また、図３に示すように、先行板４の中間部４ｃは、先行板４の尾端部のうちの両板幅端部４ａ，４ｂ間に挟まれた部分である。後行板５の中間部５ｃは、後行板５の先端部のうちの両板幅端部５ａ，５ｂ間に挟まれた部分である。
【００３８】
一方、溶接材１６ｃ，１６ｄは、その金属種が先行板４および後行板５の鋼種に対応して設定されればよいが、先行板４および後行板５と異なる金属種、例えば、先行板４および後行板５中に含有の合金元素と同じ合金元素であって炭素（Ｃ）以外のものを含有しない低合金の鋼材であることが望ましい。特に、先行板４および後行板５が、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のＳｉを含有する合金である場合、溶接材１６ｃ，１６ｄは、Ｓｉを含有しない低合金鋼、例えば低炭素鋼であることが望ましい。また、溶接材１６ｃ，１６ｄの形状および寸法は、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂと後行板５の板幅端部５ａ，５ｂとの各間に挟み込まれた際に、先行板４および後行板５の先尾端部の対向端面と溶接材１６ｃ，１６ｄとの接触面積が可能な限り小さくなるように設定されることが望ましい。例えば、溶接材１６ｃ，１６ｄの厚みは、先行板４および後行板５の板厚に比して設定してもよいし、溶接材１６ｃ，１６ｄの横断面形状は、円形、楕円形、矩形等にしてもよい。
【００３９】
押圧部１７，１８は、先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧する。具体的には、押圧部１７，１８は、クランプ機構および押圧機構等を用いて各々実現される。図１に示すように、押圧部１７は、誘導加熱部１２の入側に配置され、押圧部１８は、誘導加熱部１２の出側に配置される。押圧部１７は後行板５をクランプし、押圧部１８は先行板４をクランプする。また、押圧部１７は、図１の太線矢印に示されるように、誘導加熱部１２によって誘導加熱された後行板５の先端部を先行板４の尾端部に向けて押圧する。これに並行して、押圧部１８は、図１の太線矢印に示されるように、誘導加熱部１２によって誘導加熱された先行板４の尾端部を後行板５の先端部に向けて押圧する。すなわち、押圧部１７，１８は、誘導加熱後の先行板４の尾端部と誘導加熱後の後行板５の先端部とを互いに押圧する。これによって、押圧部１７，１８は、誘導加熱後の先行板４の両板幅端部４ａ，４ｂと誘導加熱後の後行板の両板幅端部５ａ，５ｂとの各間に溶接材１６ｃ，１６ｄ（図３参照）を挟圧する。また、押圧部１７，１８は、上述した溶接材１６ｃ，１６ｄの加熱溶融後に、誘導加熱後の先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧して接合する。押圧部１７，１８は、搬送経路３に沿って搬送される複数の鋼板に対して、上述した押圧処理を順次行う。
【００４０】
制御部１９は、切断部１１、誘導加熱部１２、電気溶接部１６、および押圧部１７，１８を制御する。具体的には、制御部１９は、搬送経路３上の各鋼板の搬送情報（搬送速度等）をもとに、搬送経路３における各鋼板の位置を把握する。制御部１９は、把握した各鋼板の位置をもとに、切断部１１、誘導加熱部１２、電気溶接部１６、および押圧部１７，１８の各動作タイミングを制御する。
【００４１】
例えば、制御部１９は、先行板４等の鋼板の尾端部が切断部１１へ搬送されるタイミングに、この尾端部を切断成形するように切断部１１を制御し、後行板５等の鋼板の先端部が切断部１１へ搬送されるタイミングに、この先端部を切断成形するように切断部１１を制御する。一方、制御部１９は、誘導加熱部１２のコイル対１３（図２参照）の内側に先行板４および後行板５の先尾端部が位置するタイミングに、先行板４をクランプするように押圧部１８を制御し且つ後行板５をクランプするように押圧部１７を制御する。制御部１９は、このクランプ動作によって位置固定され且つ互いに離間した状態で対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱するように誘導加熱部１２を制御する。また、制御部１９は、この誘導加熱後の先行板４および後行板５双方の板幅端部４ａ，４ｂと板幅端部５ａ，５ｂとの各間に溶接材１６ｃ，１６ｄを各々送給するように、電気溶接部１６の溶接材送給部を制御する。この場合、制御部１８は、電気溶接部１６の駆動機構（図示せず）を制御して溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂの回動を制御し、この溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂの制御を通して、溶接材１６ｃ，１６ｄの送給タイミングおよび送給量を制御する。
【００４２】
また、制御部１９は、時間情報をもとに誘導加熱部１２、電気溶接部１６、および押圧部１７，１８の各動作を制御する。具体的には、制御部１９は、互いに離間した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部との誘導加熱を所定の時間、実行したタイミングに、この誘導加熱を停止するように誘導加熱部１２を制御する。ついで、制御部１９は、この誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の先行板４の尾端部と誘導加熱後の後行板５の先端部とを押圧して板幅端部４ａ，４ｂと板幅端部５ａ，５ｂとの各間に溶接材１６ｃ，１６ｄを挟圧するように押圧部１７，１８を制御する。制御部１９は、押圧部１７，１８の押圧によって先行板４の尾端部と後行板５の先端部とが溶接材１６ｃ，１６ｄを介して互いに接続されたタイミングに、溶接材１６ｃ，１６ｄを通電加熱するように電気溶接部１６の通電加熱部を制御する。この場合、制御部１９は、溶接材１６ｃ，１６ｄの通電加熱を所定の時間、継続するように溶接電源１６ｅ〜１６ｇを制御する。これに並行して、制御部１９は、電気溶接部１６が溶接材１６ｃ，１６ｄを加熱溶融する期間、板幅端部４ａ，４ｂと板幅端部５ａ，５ｂとの各間に溶接材１６ｃ，１６ｄを挟圧しつつ、誘導加熱後の先行板４の尾端部と誘導加熱後の後行板５の先端部とを押圧して接合するように押圧部１７，１８を制御する。この場合、制御部１９は、電気溶接部１６による溶接材１６ｃ，１６ｄの通電加熱の継続時間以上の時間、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との押圧を継続するように押圧部１７，１８を制御する。
【００４３】
さらに、制御部１９は、誘導加熱部１２による先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱強度と、電気溶接部１６による溶接材１６ｃ，１６ｄの通電加熱強度とを制御する。具体的には、制御部１９は、誘導加熱部１２のコイル対１３（コイル１３ａ，１３ｂ）に対する交流電流の供給量を増減するように電源１５を制御し、この電源１５の制御を通して、コイル対１３による交番磁界の強度を制御する。これによって、制御部１９は、先行板４および後行板５の先尾端部に誘導する渦電流の強度を制御し、この渦電流の制御を通して、先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱強度を制御する。一方、制御部１９は、電気溶接部１６の電極Ｐ１〜Ｐ６に対する給電量を増減するように溶接電源１６ｅ〜１６ｇを制御し、この溶接電源１６ｅ〜１６ｇの制御を通して、溶接材１６ｃ，１６ｄの通電加熱強度を制御する。
【００４４】
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合方法について説明する。図４は、本実施の形態１にかかる金属板接合方法の一例を示すフローチャートである。図５は、互いに離間した状態の先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱する状態を示す模式図である。図６は、誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部間に挟圧された溶接材を通電加熱する状態を示す模式図である。図７は、溶接材の加熱溶融後の先行板および後行板の先尾端部同士を接合する状態を示す模式図である。
【００４５】
図１に示した金属板接合装置１０は、図４に示す各処理ステップを順次行って、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを加熱接合する。すなわち、本実施の形態１にかかる金属板接合方法において、金属板接合装置１０は、図４に示すように、まず、先行板４と後行板５との対向端部、すなわち先尾端部を成形する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、切断部１１は、切断ローラ１１ａ，１１ｂを回転させつつ、各刃１１ｃによって先行板４の尾端部を上下方向から挟み込み、これら各刃１１ｃの作用によって、先行板４の尾端部をその板厚方向に切断する。ついで、切断部１１は、先行板４の尾端部の場合と同様に、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各刃１１ｃによって後行板５の先端部をその板厚方向に切断する。この結果、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との各対向面は、略直線状等、互いに係合可能な形状に成形される。
【００４６】
つぎに、金属板接合装置１０は、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、誘導加熱部１２は、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対し、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を印加して、互いに離間した状態で対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱する。
【００４７】
詳細には、図５に示したように先行板４の尾端部がコイル対１３の内側に位置するタイミングに、押圧部１８は、先行板４をクランプして先行板４の位置を固定する。これに並行して、押圧部１７は、後行板５の先端部がコイル対１３の内側に位置し且つ先行板４の尾端部と所定の距離だけ離間するタイミングに、後行板５をクランプして後行板５の位置を固定する。この状態において、コイル対１３は、電源１５から供給された交流電流に応じて、先行板４および後行板５の先尾端部をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる。このような交番磁界は、コイル対１３の内側において互いに離間し且つ対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに印加される。これによって、図５に示すように、この交番磁界に由来する渦電流８ａが先行板４の尾端部に誘導されるとともに、この交番磁界に由来する渦電流８ｂが後行板５の先端部に誘導される。誘導加熱部１２は、渦電流８ａのジュール熱によって先行板４の尾端部を誘導加熱するとともに、渦電流８ｂのジュール熱によって後行板５の先端部を誘導加熱する。なお、このステップＳ１０２の誘導加熱は、加熱接合対象の先行板４および後行板５の先尾端部に対する第１段階の加熱処理である。
【００４８】
ここで、先行板４の尾端部および後行板５の先端部は、上述したようにコイル対１３の内側において互いに離間している。このため、渦電流８ａ，８ｂは、互いに結合せず、図５に示すように、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに別れて各々渦状に流れる。この場合、渦電流８ａ，８ｂは、互いに同じ方向、具体的には、コイル対１３に流れる交流電流の通電方向に対して反対方向に周回する。また、渦電流８ａ，８ｂは、先行板４および後行板５の先尾端部同士の対向面近傍に集中して流れる。一方、渦電流８ａは、渦状に周回するため、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂに流れない。これと同様に、渦電流８ｂは、後行板５の先端部の板幅端部５ａ，５ｂに流れない。このような渦電流８ａ，８ｂのジュール熱によって、誘導加熱部１２は、先行板４の尾端部のうちの中間部４ｃと後行板５の先端部のうちの中間部５ｃとを、鋼板同士の加熱接合に十分な温度、例えば先行板４および後行板５の固相線を上回る温度に加熱する（図５の斜線部参照）。
【００４９】
つぎに、金属板接合装置１０は、上述したように互いに離間した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対する誘導加熱を停止する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、制御部１９は、ステップＳ１０２の誘導加熱を開始してからの経過時間が所定の時間に達したタイミングに、コイル対１３に対する交流電流の供給を停止するように電源１５を制御する。制御部１９は、この電源１５の制御を通して、コイル対１３による先行板４および後行板５の先尾端部への交番磁界の印加を停止する。この制御部１９の制御に基づいて、誘導加熱部１２は、ステップＳ１０２の誘導加熱、すなわち、先行板４および後行板５の先尾端部に対する誘導加熱を停止する。
【００５０】
続いて、金属板接合装置１０は、上述したステップＳ１０２による誘導加熱後の先行板４の尾端部と誘導加熱後の後行板５の先端部との板幅方向両端部間に溶接材１６ｃ，１６ｄを送給する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、電気溶接部１６は、制御部１９の制御に基づいて、誘導加熱部１２による誘導加熱後の先行板４および後行板５の先尾端部間に溶接材１６ｃ，１６ｄを送給する。具体的には、図３、６に示すように、溶接材送給ローラ１６ａは、誘導加熱後の先行板４の板幅端部４ａと誘導加熱後の後行板５の板幅端部５ａとの間に、先行板４および後行板５の側方から溶接材１６ｃを送給する。これに並行して、溶接材送給ローラ１６ｂは、誘導加熱後の先行板４の板幅端部４ｂと誘導加熱後の後行板５の板幅端部５ｂとの間に、先行板４および後行板５の側方から溶接材１６ｄを送給する。
【００５１】
その後、金属板接合装置１０は、誘導加熱後の先行板４および後行板５の板幅方向両端部間に溶接材１６ｃ，１６ｄを挟圧する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、押圧部１７，１８は、先行板４および後行板５の先尾端部に対する誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の先行板４の尾端部と誘導加熱後の後行板５の先端部とを押圧する。これによって、押圧部１７，１８は、図６に示すように、この先行板４の板幅端部４ａと、この後行板５の板幅端部５ａとの間に溶接材１６ｃを挟圧するとともに、この先行板４の板幅端部４ｂと、この後行板５の板幅端部５ｂとの間に溶接材１６ｄを挟圧する。なお、この状態において、先行板４および後行板５の先尾端部同士は、溶接材１６ｃ，１６ｄを介して部分的に接続している。
【００５２】
つぎに、金属板接合装置１０は、ステップＳ１０５において先行板４および後行板５の板幅方向両端部間の溶接材１６ｃ，１６ｄを挟圧しつつ加熱溶融する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、押圧部１７，１８は、上述したステップＳ１０５から継続して、板幅端部４ａと板幅端部５ａとの間に溶接材１６ｃを挟圧し、且つ、板幅端部４ｂと板幅端部５ｂとの間に溶接材１６ｄを挟圧する（図６参照）。これと同時に、電気溶接部１６は、挟圧状態の溶接材１６ｃ，１６ｄを通電加熱によって加熱溶融する。すなわち、図６に示すように、溶接電源１６ｅは、電極Ｐ１，Ｐ２を介して先行板４および後行板５の各板幅端部４ａ，５ａの近傍に給電し、溶接電源１６ｆは、電極Ｐ３，Ｐ４を介して先行板４および後行板５の各板幅端部４ｂ，５ｂの近傍に給電する。また、溶接電源１６ｇは、電極Ｐ５，Ｐ６を介して先行板４および後行板５の各中間部４ｃ，５ｃの近傍に給電する。この結果、溶接電源１６ｅ〜１６ｇは、溶接材１６ｃ，１６ｄを介して先行板４および後行板５の先尾端部に電流を流す。例えば図６に示すように、溶接電源１６ｅ，１６ｇによる電流９ａは、後行板５の板幅端部５ａを通って溶接材１６ｃに集中して流れ、その後、先行板４の板幅端部４ａに流れる。このように溶接材１６ｃに集中して電流９ａが流れることにより、溶接材１６ｃはジュール発熱し、この電流９ａに由来するジュール熱により、溶接材１６ｃは加熱溶融される。これと同時に、溶接電源１６ｆ，１６ｇによる電流９ｂは、後行板５の板幅端部５ｂを通って溶接材１６ｄに集中して流れ、その後、先行板４の板幅端部４ｂに流れる。このように溶接材１６ｄに集中して電流９ｂが流れることにより、溶接材１６ｄはジュール発熱し、この電流９ｂに由来するジュール熱により、溶接材１６ｄは加熱溶融される。
【００５３】
また、このステップＳ１０６において、溶接電源１６ｆ〜１６ｇは、電流９ａ，９ｂに由来するジュール熱によって、溶接材１６ｃ，１６ｄとともに、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂと後行板５の板幅端部５ａ，５ｂとを通電加熱する。すなわち、先行板４の板幅端部４ａおよび後行板５の板幅端部５ａは、電流９ａに由来するジュール熱によって、鋼板同士の加熱接合に十分な温度、例えば先行板４および後行板５の固相線を上回る温度に加熱される。同様に、先行板４の板幅端部４ｂおよび後行板５の板幅端部５ｂは、電流９ｂに由来するジュール熱によって、鋼板同士の加熱接合に十分な温度に加熱される。なお、このステップＳ１０６の通電加熱は、加熱接合対象の先行板４および後行板５の先尾端部に対する第２段階の加熱処理である。
【００５４】
続いて、金属板接合装置１０は、上述したステップＳ１０６における溶接材１６ｃ，１６ｄの加熱溶融を継続しつつ、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧して接合する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において、押圧部１７，１８は、溶接電源１６ｆ〜１６ｇが溶接材１６ｃ，１６ｄを加熱溶融する期間、先行材４および後行材５の先尾端部同士を押圧し続ける。さらに、押圧部１７，１８は、溶接電源１６ｆ〜１６ｇが先行板４および後行板５の板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを通電加熱する期間、この先尾端部同士の押圧を継続する。これら両期間の押圧作用によって、溶融状態の溶接材１６ｃは、先行板４および後行板５の板幅端部４ａ，５ａ間の全領域に流れ広がるとともに、この板幅端部４ａ，５ａ同士の対向端面に存在する酸化物を、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合面外へ洗い流す。これと同様に、溶融状態の溶接材１６ｄは、先行板４および後行板５の板幅端部４ｂ，５ｂ間の全領域に流れ広がるとともに、この板幅端部４ｂ，５ｂ同士の対向端面に存在する酸化物を、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合面外へ洗い流す。
【００５５】
また、押圧部１７，１８は、上述した両期間、先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧し続けることにより、この先尾端部同士をその全板幅に亘って接合する。すなわち、図７に示すように、押圧部１７，１８は、先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧により、溶接材１６ｃを介して先行板４の板幅端部４ａと後行板５の板幅端部５ａとを接合するとともに、溶接材１６ｄを介して先行板４の板幅端部４ｂと後行板５の板幅端部５ｂとを接合する。これに続いて、押圧部１７，１８は、先行板４および後行板５の先尾端部のうち、上述したステップＳ１０２の誘導加熱によって既に適温に加熱された状態の中間部４ｃ，５ｃ同士を押圧する。なお、中間部４ｃ，５ｃは、上述した溶接材１６ｃ，１６ｄの溶融変形後に、互いに接触可能になる。押圧部１７，１８は、このような中間部４ｃ，５ｃ同士を押圧によって接合する。この結果、金属板接合装置１０は、図７に示すように、先行板４および後行板５の先尾端部同士をその板幅方向の全領域に亘って良好に加熱接合する。
【００５６】
その後、金属板接合装置１０は、この先行板４および後行板５の先尾端部同士の加熱接合を完了する。具体的には、制御部１９は、ステップＳ１０７の押圧から所定の時間が経過したタイミングに、先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧を停止して、先行板４および後行板５のクランプを解除するように押圧部１７，１８を制御する。また、制御部１９は、ステップＳ１０６の通電加熱の開始から所定の時間が経過したタイミングに、先行板４および後行板５の先尾端部に対する給電を停止するように溶接電源１６ｅ〜１６ｇを制御する。なお、上述したように先尾端部同士の加熱接合が完了した先行板４および後行板５は、図１に示した搬送経路３に沿って仕上圧延部２側へ搬送される。
【００５７】
このような金属板接合装置１０は、搬送経路３（図１参照）に沿って順次搬送される複数の鋼板に対し、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７の各処理ステップを行う。これによって、金属板接合装置１０は、これら複数の鋼板の各対向端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合する。この結果、金属板接合装置１０は、これら複数の鋼板を帯状に一体化した一連の鋼板を得る。
【００５８】
ここで、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７においては、加熱接合対象の先行板４および後行板５として、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の易酸化性の合金元素を所定量以上含有する合金鋼を用いた場合、溶接材１６ｃ，１６ｄとして、先行板４および後行板５に含有の合金元素と同じ合金元素であって炭素以外のものを含有しない低合金の鋼材を用いればよい。例えば、先行板４および後行板５として、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のＳｉを含有する合金鋼を用いた場合、溶接材１６ｃ，１６ｄとして、Ｓｉを含有しない低炭素鋼等の低合金鋼を用いればよい。
【００５９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、互いに離間した状態で対向する先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱し、この誘導加熱後の尾端部の両板幅端部と先端部の両板幅端部との各間に溶接材を挟圧しつつ、複数の電極から各板幅端部間の溶接材を通じて先行板の両板幅端部と後行板の両板幅端部とに電流を流して、これら挟圧状態の各溶接材を加熱溶融し、これに並行して、先行板および後行板の先尾端部同士を押圧している。
【００６０】
このため、先行板および後行板の先尾端部に対する第１段階の加熱処理、すなわち先尾端部の誘導加熱によって、この先尾端部のうちの板幅端部を除く対向部分（図７等に示す中間部４ｃ，５ｃ）を、先行板および後行板の固相線を上回る温度に高温化できる。また、この誘導加熱後の先尾端部の各板幅端部間に挟圧された溶接材に集中して電流を流すことができ、この溶接材の挟圧と溶融との相乗作用によって、先尾端部の各板幅端部間の全領域に溶接材を流し込めるとともに、板幅端部同士の対向端面に存在する酸化物を先尾端部同士の接合面外へ流し出すことができる。さらには、各板幅端部間の溶接材の溶融変形後に、既に第１段階の加熱処理によって高温化した先尾端部の中間部同士を押圧して接合できる。これらの結果、先尾端部同士をその板幅方向の全領域に亘って接合できるとともに、板幅端部同士の接合界面に介在する溶接材の延性等の塑性によって、先尾端部同士の接合強度を向上できる。さらには、先尾端部同士の接合界面の酸化物（例えば易酸化性の合金元素含有の酸化物）を起点として生じた割れの進行を、この溶接材の塑性によって止めることができる。以上より、易酸化性の合金元素含有の酸化物に影響されることなく、複数の鋼板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合できることから、たとえ易酸化性の合金元素を含有する合金鋼同士の加熱接合であっても、先尾端部同士の接合部分の破断を抑制することができる。
【００６１】
本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置および金属板接合方法を用いることによって、易酸化性の合金元素を含有する鋼板であるか否かを問わず、搬送される複数の鋼板の先尾端部同士を順次、その全板幅に亘って良好に加熱接合することができる。これによって、これら複数の鋼板を一体的に連続した一連の鋼板に能率よく加工できるとともに、この一連の鋼板における各鋼板同士の十分な接合強度を確保して、この一連の鋼板の破断を抑制できる。このような一連の鋼板は、例えば、複数の鋼板を途切れることなく連続して仕上圧延するエンドレス圧延に有用である。
【００６２】
また、本発明の実施の形態１では、先行板および後行板の先尾端部の対向端面と溶接材との接触面積が可能な限り小さくなるように溶接材の形状および寸法を設定している。このため、先行板および後行板の各板幅端部間に溶接材を挟圧した際、各板幅端部間の対向端面に印加される溶接材からの面圧を強化することができる。これによって、各板幅端部間の対向端面上の酸化物を溶接材によって容易に押し破ることができる。この結果、溶融・挟圧状態の溶接材の流れとともに、各板幅端部同士の接合面外へ酸化物を一層容易に流し出せることから、先尾端部同士の接合強度の向上と、その接合部分の破断進行の抑止との両効果を促進できる。
【００６３】
特に、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のＳｉを含有する合金鋼を先行板および後行板として用いた場合、これら先行板および後行板の各板幅端部間に挟圧する溶接材として、低炭素鋼等の低合金鋼を用いている。これによって、溶融・挟圧状態の溶接材の流れとともに、各板幅端部同士の接合面外へＳｉの酸化物を容易に流し出すことができる。この結果、Ｓｉの酸化物に影響されることなく、複数の鋼板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合できるとともに、Ｓｉの酸化物を起点とする先尾端部同士の接合部分の破断進行を確実に止めることができる。
【実施例１】
【００６４】
つぎに、本発明の実施例１について説明する。本実施例１では、加熱接合対象の先行板４および後行板５（図１、３等を参照）として、易酸化性の合金元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ）を含有する合金鋼を用いた。一方、溶接材１６ｃ，１６ｄとして、鋼中の炭素の含有量が０．０１［％Ｃ］である低炭素鋼を用いた。また、溶接材１６ｃ，１６ｄの横断面の寸法は、５［ｍｍ］×１５［ｍｍ］とした。このような条件の下、図１に示した熱間圧延ラインの搬送経路３に沿って、先行板４および後行板５を順次搬送し、この先行板４および後行板５の先尾端部に対して、図４に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理ステップを行った。
【００６５】
具体的には、上述した合金鋼のスラブを、加熱炉（図示せず）による加熱処理後に粗圧延部１によって粗圧延した。これによって、板厚が４０［ｍｍ］であり、板幅が１８００［ｍｍ］であり、長さが１００［ｍ］であり、温度が１０６０［℃］の先行板４および後行板５を得た。ついで、先行板４および後行板５の先尾端部を切断部１１によって切断して、この先尾端部同士の対向端面を互いに係合可能である滑らかな形状に成形した（ステップＳ１０１参照）。
【００６６】
つぎに、誘導加熱部１２および押圧部１７，１８の作用によって、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを互いに離間した状態で誘導加熱した（ステップＳ１０２参照）。この結果、先行板４の先端部のうちの両板幅端部４ａ，４ｂの間に挟まれた中間部４ｃと、後行板５の尾端部のうちの両板幅端部５ａ，５ｂの間に挟まれた中間部５ｃとを１４４０〜１４９０［℃］（本合金鋼の固相線を上回る温度）の状態にした。この時、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂおよび後行板５の板幅端部５ａ，５ｂの各温度は、図５に示した渦電流８ａ，８ｂの通電経路の特徴に起因して十分に上がらず、本合金鋼の固相線を下回った。例えば、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂのうち、その角部から距離１００［ｍｍ］までの部分の温度は、１４００［℃］以下に留まっていた。このことは、後行板５の板幅端部５ａ，５ｂについても同様であった。
【００６７】
続いて、誘導加熱後の先行板４の板幅端部４ａ，４ｂと後行板５の板幅端部５ａ，５ｂとの各間に、上述した条件の溶接材１６ｃ，１６ｄを送給した（ステップＳ１０４参照）。ついで、押圧部１７，１８による先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧によって、板幅端部４ａ，５ａ間に溶接材１６ｃを挟圧するとともに、板幅端部４ｂ，５ｂ間に溶接材１６ｄを挟圧した（ステップＳ１０５参照）。その後、直ちに、先行板４および後行板５の先尾端部の各所定位置に複数の電極Ｐ１〜Ｐ６を押し付け、これら複数の電極Ｐ１〜Ｐ６からの電流を、溶接材１６ｃ，１６ｄを通して先尾端部に流した（図６参照）。この場合、電極Ｐ１〜Ｐ６からの電流は、板幅端部４ａ，５ａ間の溶接材１６ｃと板幅端部４ｂ，５ｂ間の溶接材１６ｄとに集中して流れ、この電流由来のジュール熱によって、溶接材１６ｃ，１６ｄを加熱溶融した。さらには、挟圧・溶融状態の溶接材１６ｃ，１６ｄを介して双方の板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂに電流が流れ、この電流由来のジュール熱によって、板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを通電加熱した。この結果、板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは、１５００［℃］以上の高温状態になった（ステップＳ１０６参照）。これらを継続しつつ、押圧部１７，１８によって先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧して接合した（ステップＳ１０７参照）。
【００６８】
以上のようにして、先行板４および後行板５の先尾端部同士をその全板幅に亘って接合し、この結果、先行板４と後行板５とをその搬送方向に連結した一連の鋼板を得た。本実施例１では、このような一連の鋼板を複数製造し、含有する合金元素の組成別に４つのサンプル＃１〜＃４に分類した。また、サンプル＃１〜＃４の比較例として、一連の鋼板のサンプル＃５〜＃８を製造した。なお、サンプル＃５〜＃８の加熱接合方法では、溶接材１６ｃ，１６ｄを用いず、ステップＳ１０２の誘導加熱のみによって先行板４および後行板５の先尾端部を加熱して押圧接合した。これ以外の方法は、サンプル＃１〜＃４と同様にした。
【００６９】
本実施例１では、加熱接合後のサンプル＃１〜＃８の各々を仕上圧延部２（図１参照）によって仕上圧延し、この仕上圧延時の破断発生率を評価した。サンプル＃１〜＃８の破断発生率の評価結果を表１に示す。なお、この破断発生率は、発生した破断数を仕上圧延の合計回数（圧延総数）によって除して算出した。また、表１において、「低炭素溶接材使用」の記載は、上述した実施の形態１にかかる金属板接合方法に準拠した加熱方法であることを意味する。すなわち、「低炭素溶接材使用」の記載に対応するサンプルは、実施の形態１にかかる金属板接合方法に従って加熱接合されたものである。一方、「第１段階の加熱のみ」の記載は、先行板４および後行板５の先尾端部を加熱する工程がステップＳ１０２の誘導加熱のみの加熱方法であることを意味する。また、表１の「成分」は、鋼板中の合金元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ）の含有量を示している。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
表１に示すように、サンプル＃１、＃５のＳｉ含有量は０．１［％Ｓｉ］とし、サンプル＃２、＃６のＳｉ含有量は０．２［％Ｓｉ］とし、サンプル＃３、＃７のＳｉ含有量は０．５［％Ｓｉ］とし、サンプル＃４、＃８のＳｉ含有量は１．２［％Ｓｉ］とした。また、Ｃ含有量およびＭｎ含有量は、全サンプル＃１〜＃８について共通にし、各々、０．１２［％Ｃ］、０．８［％Ｍｎ］とした。
【００７２】
上述したようなサンプル＃１〜＃８のうち、サンプル＃１〜＃４を比較した結果、実施の形態１にかかる金属板接合装置１０および金属板接合方法によって鋼板同士を加熱接合した場合は、Ｓｉ含有量が０．１［％Ｓｉ］から１．２［％Ｓｉ］に上昇しても、仕上圧延時の破断発生率を実用的なレベルに低く抑制できることが判った。特に、サンプル＃３、＃４の結果から判るように、Ｓｉ含有量が多量（０．５［％Ｓｉ］、１．２［％Ｓｉ］）であっても、実施の形態１にかかる金属板接合装置１０および金属板接合方法によれば、仕上圧延時の破断発生率を３％に抑制できた。
【００７３】
これに対し、サンプル＃５〜＃８を比較した場合、誘導加熱のみによる鋼板同士の加熱接合では、Ｓｉ含有量の増加に伴って仕上圧延時の破断発生率は増大した。特に、Ｓｉ含有量が０．２［％Ｓｉ］以上の場合、この破断発生率は２０［％］以上という高い値となった。このＳｉ含有量が０．２［％Ｓｉ］以上の場合（サンプル＃６〜＃８）の破断発生率は、上述したサンプル＃１〜＃４と比較して判るように、極めて高いものであった。
【００７４】
以上より、本実施例１では、実施の形態１にかかる金属板接合装置１０を用い、実施の形態１にかかる金属板接合方法に従って鋼板同士を加熱接合することによって、たとえ鋼板中のＳｉ含有量が多量（１．０［％Ｓｉ］強）であっても、仕上圧延時における鋼板同士の接合部分の破断を抑止できることが判った。なお、鋼板中のＳｉ含有量は、一連の鋼板の仕上圧延し易さの観点から、３．５［％Ｓｉ］以下にすることが望ましい。何故ならば、鋼板中のＳｉ含有量が３．５［％Ｓｉ］を上回る場合、鋼板自体の延性が著しく低下し、この結果、鋼板を圧延し難くなるからである。
【００７５】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、複数の電極を用いた通電加熱によって、先行板および後行板の先尾端部間の溶接材を加熱溶融していたが、実施の形態２では、交番磁界の印加による誘導加熱によって、先行板および後行板の先尾端部間の溶接材を加熱溶融している。
【００７６】
図８は、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。図８に示すように、本実施の形態２にかかる金属板接合装置２０は、上述した実施の形態１にかかる金属板接合装置１０の電気溶接部１６に代えて溶接材送給部２６を備え、制御部１９に代えて制御部２９を備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７７】
溶接材送給部２６は、誘導加熱後の先行板４の尾端部における板幅方向両端部と誘導加熱後の後行板５の先端部における板幅方向両端部との各間に溶接材を送給する。図９は、本実施の形態２にかかる金属板接合装置の溶接材送給部の一構成例を示す模式図である。溶接材送給部２６は、実施の形態１における電気溶接部１６と同様の溶接材１６ｃ，１６ｄの送給機能を有する。すなわち、溶接材送給部２６は、図９に示すように、実施の形態１と同様の溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂを備える。このような溶接材送給部２６は、図９に示すように、溶接材送給ローラ１６ａの回動によって、先行板４および後行板５の板幅端部４ａ，５ａ間に溶接材１６ｃを送給し、溶接材送給ローラ１６ｂの回動によって、先行板４および後行板５の板幅端部４ｂ，５ｂ間に溶接材１６ｄを送給する。
【００７８】
制御部２９は、切断部１１、誘導加熱部１２、溶接材送給部２６、および押圧部１７，１８を制御する。この場合、制御部２９は、誘導加熱部１２に対する制御機能のみ、実施の形態１における制御部１９と一部異なる。すなわち、制御部２９は、誘導加熱部１２のコイル対１３（図２参照）の内側において互いに離間した状態で対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱するように、誘導加熱部１２を制御する。その後、制御部２９は、互いに離間した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部との誘導加熱を所定の時間、実行したタイミングに、この誘導加熱を停止するように誘導加熱部１２を制御する。また、制御部２９は、押圧部１７，１８の押圧による溶接材１６ｃ，１６ｄの挟圧後に、溶接材１６ｃ，１６ｄを介して互いに接続した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに交番磁界を印加して溶接材１６ｃ，１６ｄを誘導加熱するように誘導加熱部１２を制御する。この場合、制御部２９は、溶接材１６ｃ，１６ｄの誘導加熱を所定の時間、継続するように誘導加熱部１２を制御する。また、制御部２９は、誘電加熱部１２による溶接材１６ｃ，１６ｄの誘導加熱の継続時間以上の時間、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との押圧を継続するように押圧部１７，１８を制御する。
【００７９】
また、制御部２９は、誘導加熱部１２による溶接材１６ｃ，１６ｄの誘導加熱強度を制御する。具体的には、制御部２９は、実施の形態１における先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱強度の制御の場合と同様に、コイル対１３による交番磁界の強度を制御し、これによって、先行板４および後行板５の先尾端部に誘導する渦電流の強度を制御する。制御部２９は、この渦電流の制御を通して、先行板４および後行板５の先尾端部間の溶接材１６ｃ，１６ｄの誘導加熱強度を制御する。例えば、制御部２９は、誘導加熱部１２の制御により、先行板４および後行板５の先尾端部に対する第１段階の誘導加熱時に比して溶接材１６ｃ，１６ｄに対する誘導加熱時の交番磁界を強め、これにより、第１段階の誘導加熱に比して溶接材１６ｃ，１６ｄに対する誘導加熱を強める。なお、制御部２９は、誘導加熱部１２による先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱強度を、実施の形態１の場合と同様に制御する。
【００８０】
上述したような制御部２９の制御に基づいて、実施の形態２における誘導加熱部１２は、先行板４および後行板５をその板厚方向に貫通する交番磁界を先行板４および後行板５の先尾端部に印加して、一方の板幅端部４ａ，５ａ間に挟圧された溶接材１６ｃと他方の板幅端部４ｂ，５ｂ間に挟圧された溶接材１６ｄとを誘導加熱する。
【００８１】
なお、制御部２９は、実施の形態１における制御部１９の場合と同様に、切断部１１および押圧部１７，１８を制御する。また、制御部２９は、実施の形態１における電気溶接部１６に対する溶接材送給制御と同様に、溶接材送給部２６を制御する。
【００８２】
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合方法について説明する。図１０は、実施の形態２における先行板および後行板の先尾端部同士の加熱接合を説明するための模式図である。本実施の形態２にかかる金属板接合方法において、先行板４および後行板５の先尾端部間に挟圧された溶接材１６ｃ，１６ｄの加熱方法が、実施の形態１にかかる金属板接合方法と異なる。すなわち、本実施の形態２にかかる金属板接合方法では、実施の形態１と同様にステップＳ１０１〜Ｓ１０５の各処理ステップ（図４参照）を行う。ステップＳ１０６、Ｓ１０７では、電気溶接部１６による通電加熱に代えて、誘導加熱部１２による誘導加熱を行う。
【００８３】
本実施の形態２のステップＳ１０６において、金属板接合装置２０は、先行板４の板幅端部４ａと後行板５の板幅端部５ａとの間に挟圧した溶接材１６ｃと、先行板４の板幅端部４ｂと後行板５の板幅端部５ｂとの間に挟圧した溶接材１６ｄとを誘導加熱部１２によって誘導加熱する。
【００８４】
具体的には、図１０に示すように、押圧部１７，１８は、上述したステップＳ１０５から継続して、板幅端部４ａと板幅端部５ａとの間に溶接材１６ｃを挟圧し、且つ、板幅端部４ｂと板幅端部５ｂとの間に溶接材１６ｄを挟圧する。これと同時に、誘導加熱部１２は、挟圧状態の溶接材１６ｃ，１６ｄを誘導加熱によって加熱溶融する。すなわち、誘導加熱部１２のコイル対１３は、板幅端部４ａ，５ａ間の溶接材１６ｃと板幅端部４ｂ，５ｂ間の溶接材１６ｄとがともに挟圧され始めてから所定の時間が経過したタイミングに、電源１５（図８参照）によって給電される。これによって、コイル対１３は、ステップＳ１０３以降から停止していた先行板４および後行板５の先尾端部への交番磁界の印加を再開する。この時点において、先行板４および後行板５は、溶接材１６ｃを介して板幅端部４ａ，５ａ同士を接続させ、且つ、溶接材１６ｄを介して板幅端部４ｂ，５ｂ同士を接続させている。このような接続状態の先行板４および後行板５の先尾端部には、図１０に示すように、コイル対１３からの交番磁界の印加によって渦電流８ｃが誘導される。
【００８５】
渦電流８ｃは、例えば図１０に示すように、後行板５の先端部の中央近傍から板幅端部５ａに向けて弧状に流れ、続いて、板幅端部５ａから挟圧状態の溶接材１６ｃを通って先行板４の板幅端部４ａに流れる。つぎに、渦電流８ｃは、先行板４の尾端部内において一方の板幅端部４ａから他方の板幅端部４ｂに向けて半周し、ついで、板幅端部４ｂから挟圧状態の溶接材１６ｄを通って後行板５の板幅端部５ｂに流れ、その後、板幅端部５ｂから後行板５の中央近傍に向けて弧状に流れる。このようにして、渦電流８ｃは、溶接材１６ｃ，１６ｄを介して先行板４および後行板５の先尾端部間を周回する。ここで、渦電流８ｃは、先行板４および後行板５の一方の板幅端部４ａ，５ａ間を跨って周回する際、この板幅端部４ａ，５ａ間の溶接材１６ｃに集中して流れる。この結果、溶接材１６ｃはジュール発熱し、この渦電流８ｃに由来するジュール熱により、溶接材１６ｃは加熱溶融される。これと同様に、渦電流８ｃは、先行板４および後行板５の他方の板幅端部４ｂ，５ｂ間を跨って周回する際、この板幅端部４ｂ，５ｂ間の溶接材１６ｄに集中して流れる。この結果、溶接材１６ｄはジュール発熱し、この渦電流８ｃに由来するジュール熱により、溶接材１６ｄは加熱溶融される。
【００８６】
また、このステップＳ１０６において、誘導加熱部１２は、渦電流８ｃに由来するジュール熱によって、溶接材１６ｃ，１６ｄとともに、先行板４の板幅端部４ａ，４ｂと後行板５の板幅端部５ａ，５ｂとを誘導加熱する。すなわち、先行板４の板幅端部４ａおよび後行板５の板幅端部５ａは、渦電流８ｃに由来するジュール熱によって、鋼板同士の加熱接合に十分な温度（先行板４および後行板５の固相線を上回る温度）に加熱される。同様に、先行板４の板幅端部４ｂおよび後行板５の板幅端部５ｂは、渦電流８ｃに由来するジュール熱によって、鋼板同士の加熱接合に十分な温度に加熱される。なお、本実施の形態２におけるステップＳ１０６の誘導加熱は、加熱接合対象の先行板４および後行板５の先尾端部に対する第２段階の加熱処理である。
【００８７】
一方、本実施の形態２のステップＳ１０７において、金属板接合装置２０は、上述したステップＳ１０６における溶接材１６ｃ，１６ｄの加熱溶融を継続しつつ、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧して接合する。具体的には、図１０に示すように、押圧部１７，１８は、誘導加熱部１２が溶接材１６ｃ，１６ｄを加熱溶融する期間、先行材４および後行材５の先尾端部同士を押圧し続ける。さらに、押圧部１７，１８は、誘導加熱部１２が先行板４および後行板５の板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを誘導加熱する期間、この先尾端部同士の押圧を継続する。これら両期間の押圧作用によって、溶融状態の溶接材１６ｃは、先行板４および後行板５の板幅端部４ａ，５ａ間の全領域に流れ広がるとともに、この板幅端部４ａ，５ａ同士の対向端面に存在する酸化物を、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合面外へ洗い流す。これと同様に、溶融状態の溶接材１６ｄは、先行板４および後行板５の板幅端部４ｂ，５ｂ間の全領域に流れ広がるとともに、この板幅端部４ｂ，５ｂ同士の対向端面に存在する酸化物を、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合面外へ洗い流す。また、押圧部１７，１８は、上述した両期間、先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧し続けることにより、実施の形態１の場合と同様に、この先尾端部同士をその全板幅に亘って接合する（図１０参照）。
【００８８】
その後、金属板接合装置２０は、この先行板４および後行板５の先尾端部同士の加熱接合を完了する。具体的には、制御部２９は、ステップＳ１０７の押圧から所定の時間が経過したタイミングに、先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧を停止して、先行板４および後行板５のクランプを解除するように押圧部１７，１８を制御する。また、制御部２９は、ステップＳ１０６の誘導加熱の開始から所定の時間が経過したタイミングに、先行板４および後行板５の先尾端部に対する交番磁界の印加を停止するように誘導加熱部１２を制御する。なお、上述したように先尾端部同士の加熱接合が完了した先行板４および後行板５は、図８に示した搬送経路３に沿って仕上圧延部２側へ搬送される。このような金属板接合装置２０は、搬送経路３（図８参照）に沿って順次搬送される複数の鋼板に対し、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７の各処理ステップを行う。これによって、金属板接合装置２０は、これら複数の鋼板の各対向端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合する。この結果、金属板接合装置２０は、実施の形態１の場合と同様に一連の鋼板を得る。
【００８９】
なお、本実施の形態２にかかる金属板接合方法においても、上述した実施の形態１の場合と同様に、加熱接合対象の先行板４および後行板５がＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の易酸化性の合金元素を所定量以上含有する合金鋼であれば、溶接材１６ｃ，１６ｄは、先行板４および後行板５に含有の合金元素と同じ合金元素であって炭素以外のものを含有しない低合金の鋼材にすればよい。例えば、先行板４および後行板５として、０．２［ｍａｓｓ％］以上、３．５［ｍａｓｓ％］以下のＳｉを含有する合金鋼を用いた場合、溶接材１６ｃ，１６ｄとして、Ｓｉを含有しない低炭素鋼等の低合金鋼を用いればよい。
【００９０】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部の両板幅端部間の各々に溶接材を挟圧しつつ、この先尾端部に交番磁界を印加して渦電流を誘導し、各板幅端部間の溶接材を通じて先尾端部に渦電流を流して、これら挟圧状態の各溶接材を加熱溶融するように構成し、その他を実施の形態１と同様に構成している。
【００９１】
このため、上述した実施の形態１の場合と同様の効果を発揮しつつ、先行板および後行板の先尾端部に対する第１段階の加熱処理と、誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部間に挟圧された状態の溶接材の誘導加熱（第２段階の加熱処理）とに、同一の誘導加熱部を共用できる。この結果、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、装置規模の小型化および装置構成の簡易化を促進することができる。
【００９２】
一方、互いに離間した状態の先行板および後行板の先尾端部同士を誘電加熱しつつ押し付けた場合、先行板側の渦電流と後行板側の渦電流とが瞬間的に結合し、この結果、先尾端部における渦電流の通電経路が瞬間的変化する。これに起因して、誘導加熱部の電源電圧が急激に変化することから、各コイルに過大な交流電流が流れるとともに、電源に過度な負荷変動が発生する。この結果、意図せず誘導加熱部の電源遮断が発生して先尾端部の誘導加熱に支障を来たす可能性がある。また、上述したような過度な負荷に起因して各コイルまたは電源が破損する可能性もある。
【００９３】
これに対し、本発明の実施の形態２では、先行板の尾端部と後行板の先端部とを互いに離間させて誘導加熱した後、この離間状態の先行板および後行板の先尾端部同士を押圧する前に、この先尾端部に対する誘導加熱を停止し、この誘導加熱の停止期間に、この離間状態の先行板の尾端部と後行板の先端部とを互いに押し付けて、第１段階の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を、溶接材を挟んで接続させている。このため、上述した渦電流の通電経路の瞬間的変化を引き起こすことなく、第１段階の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を押圧によって電気的に接続できる。これによって、誘導加熱部の意図しない電源遮断を防止できるとともに、過大な負荷変動に起因する各コイルおよび電源の破損を防止できる。この結果、電源遮断や設備破損等に起因して意図せず誘導加熱を中断することなく、先行板および後行板の先尾端部同士を安全且つ能率よく加熱接合できる。
【実施例２】
【００９４】
つぎに、本発明の実施例２について説明する。本実施例２では、実施の形態２にかかる金属板接合装置２０を用い、実施の形態２にかかる金属板接合方法に従って先行板４および後行板５の先尾端部同士を加熱接合した。すなわち、先行板４および後行板５の先尾端部間に挟圧した溶接材１６ｃ，１６ｄを渦電流８ｃ（図１０参照）由来のジュール熱によって加熱溶融し、且つ、挟圧・溶融状態の溶接材１６ｃ，１６ｄを介して双方の板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを渦電流８ｃ由来のジュール熱によって誘導加熱した。なお、本実施例２において、その他の条件は、上述した実施例１と略同様とした。本実施例２においても、実施例１の場合と同様に、板幅端部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを１５０５［℃］（先行板４および後行板５の固相線を上回る温度）に高温化でき、且つ、先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧して接合できた。
【００９５】
このようにして、先行板４および後行板５の先尾端部同士をその全板幅に亘って接合し、この結果、先行板４と後行板５とをその搬送方向に連結した一連の鋼板を得た。本実施例２では、このような一連の鋼板を複数製造し、含有する合金元素の組成別に５つのサンプル＃１１〜＃１５に分類した。また、サンプル＃１１〜＃１５の比較例として、一連の鋼板のサンプル＃１６を製造した。なお、サンプル＃１６の加熱接合方法では、溶接材１６ｃ，１６ｄとして、０．８［％Ｓｉ］のＳｉを含有する合金鋼を用いた。これ以外の方法は、サンプル＃１１〜＃１５と同様にした。なお、Ｓｉ含有量が所定値以上（例えば０．２［％Ｓｉ］以上）である鋼板同士を第１段階の誘導加熱のみによって加熱接合した場合、上述した実施例１の評価結果（表１参照）から判るように、仕上圧延時の破断発生率が著しく高い。このことは、本実施例２においても同様であることは明らかであるため、本実施例２では、第１段階の誘導加熱のみのサンプルを評価対象外とした。
【００９６】
本実施例２では、加熱接合後のサンプル＃１１〜＃１６の各々を仕上圧延部２（図８参照）によって仕上圧延し、この仕上圧延時の破断発生率を評価した。サンプル＃１１〜＃１６の破断発生率の評価結果を表２に示す。なお、本実施例２における破断発生率は、上述した実施例１と同様の方法によって算出した。また、表２において、「０．８％Ｓｉ溶接材使用」の記載は、溶接材１６ｃ，１６ｄとして、０．８［％Ｓｉ］のＳｉを含有する合金鋼を用い、このこと以外を実施の形態２にかかる金属板接合方法に準拠した加熱方法であることを意味する。なお、表２中の「低炭素溶接材使用」および「成分」は、実施例１における表１と同様の意味をもつ。
【００９７】
【表２】
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【００９８】
表２に示すように、サンプル＃１１、＃１２、＃１６のＣ含有量は０．１２［％Ｃ］とし、サンプル＃１３〜＃１５のＣ含有量は０．１３［％Ｓｉ］とした。また、サンプル＃１１のＳｉ含有量は０．８［％Ｓｉ］とし、サンプル＃１２、＃１６のＳｉ含有量は１．５［％Ｓｉ］とし、サンプル＃１３のＳｉ含有量は２．１［％Ｓｉ］とし、サンプル＃１４のＳｉ含有量は３．４［％Ｓｉ］とし、サンプル＃１５のＳｉ含有量は３．６［％Ｓｉ］とした。なお、Ｍｎ含有量は、全サンプル＃１１〜＃１６について共通にし、０．８［％Ｍｎ］とした。
【００９９】
上述したようなサンプル＃１１〜＃１６のうち、サンプル＃１１〜＃１５を比較した結果、次のことが判った。すなわち、実施の形態２にかかる金属板接合装置２０および金属板接合方法によって鋼板同士を加熱接合した場合は、Ｓｉ含有量が０．８［％Ｓｉ］から３．４［％Ｓｉ］に上昇しても、仕上圧延時の破断発生率を実用的なレベルに低く抑制できた。しかし、サンプル＃１５の結果から判るように、Ｓｉ含有量が３．６［％Ｓｉ］まで増加した場合、たとえ実施の形態２にかかる金属板接合装置２０および金属板接合方法によって鋼板同士を加熱接合した場合であっても、仕上圧延時の破断発生率は２５［％］という高い値となった。
【０１００】
一方、サンプル＃１１〜＃１４とサンプル＃１６とを比較した場合、Ｓｉ含有量が０．８［％Ｓｉ］である合金鋼を溶接材１６ｃ，１６ｄとして用いた鋼板同士の加熱接合では、溶接材１６ｃ，１６ｄが低炭素鋼である場合に比して、仕上圧延時の破断発生率が極めて高くなることが判った。この破断発生率の上昇は、加熱接合対象の鋼板中に含有の易酸化性の合金元素と同じ合金元素Ｓｉが溶接材１６ｃ，１６ｄに含有されているため、鋼板の板幅端部同士の接合界面からＳｉ酸化物を排除し切れず、この接合界面に残存したＳｉ酸化物に起因して、板幅端部の破断の進行を抑止できなかったから生じたと考えられる。
【０１０１】
以上より、本実施例２では、実施の形態２にかかる金属板接合装置２０を用い、実施の形態２にかかる金属板接合方法に従って鋼板同士を加熱接合することによって、たとえ鋼板中のＳｉ含有量が多量（例えば３．４［％Ｓｉ］）であっても、仕上圧延時における鋼板同士の接合部分の破断を抑止できることが判った。また、一連の鋼板の仕上圧延し易さの観点と、仕上圧延時の破断の進行し易さの観点とから、鋼板中のＳｉ含有量を３．５［％Ｓｉ］以下にすることが望ましいことを確認できた。
【０１０２】
なお、上述した実施の形態１では、溶接材の通電加熱に用いる複数の電極を先行板の尾端部と後行板の先端側とに分けて接触配置していたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、溶接材を通電加熱するための溶接電源に接続される一対の電極のうち、一方の電極を先行板の尾端部または後行板の先端部に接触配置すれば、他方の電極は溶接材に接触配置してもよい。例えば図１１に示すように、溶接電極１６ｅに接続される一対の電極Ｐ１，Ｐ２のうち、一方の電極Ｐ１が後行板５の先端部に接触配置された場合、他方の電極Ｐ２は、溶接材１６ｃに接触配置すればよい。同様に、溶接電極１６ｆに接続される一対の電極Ｐ３，Ｐ４のうち、一方の電極Ｐ３が後行板５の先端部に接触配置された場合、他方の電極Ｐ４は、溶接材１６ｄに接触配置すればよい。
【０１０３】
また、上述した実施の形態１では、溶接材１６ｃ，１６ｄの通電加熱のために、３つの溶接電源１６ｅ〜１６ｇと、その各々に対して対をなす６つの電極Ｐ１〜Ｐ６とを用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、溶接材１６ｃ，１６ｄの通電加熱に用いる溶接電源の配置数は、特に３つに限定されず、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。また、電極の配置数は、溶接電源毎に対をなしていれば、特に６つに限定されず、２つであってもよいし、４つ以上の偶数であってもよい。
【０１０４】
さらに、上述した実施の形態１，２では、先行板４および後行板５の先尾端部のうち、一方の板幅端部４ａ，５ａ間の全領域に溶接材１６ｃを送給し、他方の板幅端部４ｂ，５ｂ間の全領域に溶接材１６ｄを送給していたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、一方の板幅端部４ａ，５ａ間の一部領域に溶接材１６ｃを送給してもよいし、他方の板幅端部４ｂ，５ｂ間の一部領域に溶接材１６ｄを送給してもよいし、これらの組合せであってもよい。例えば図１２に示すように、先行板４および後行板５の斜め上方から、溶接材送給ローラ１６ａの回動作用によって、板幅端部４ａ，５ａ間の一部領域に溶接材１６ｃを送給してもよい。また、先行板４および後行板５の斜め上方から、溶接材送給ローラ１６ｂの回動作用によって、板幅端部４ｂ，５ｂ間の一部領域に溶接材１６ｄを送給してもよい。この場合、溶接材送給ローラ１６ａ，１６ｂは、溶接材１６ｃ，１６ｄの各送給経路に対応して、適切な位置に必要数、配置すればよい。
【０１０５】
また、上述した実施の形態１，２では、先行板４の板幅端部４ａと後行板５の板幅端部５ａとの間に溶融状態の溶接材１６ｃを流し広げ、先行板４の板幅端部４ｂと後行板５の板幅端部５ｂとの間に溶融状態の溶接材１６ｄを流し広げていたが、これに限らず、先行板４および後行板５の先尾端部間の全領域に亘って溶融状態の溶接材１６ｃ，１６ｄを流し広げてもよい。すなわち、先行板４および後行板５の先尾端部のうち、板幅端部４ａ，５ａ間および板幅端部４ｂ，５ｂ間のみならず、中間部４ｃ，５ｃ間にも溶接材１６ｃ，１６ｄを溶かし広げてもよい。このような全領域に流れ広がる溶接材１６ｃ，１６ｄによって、この先尾端部の全領域から、合金元素の酸化物を接合面外へ流し出してもよい。
【０１０６】
さらに、上述した実施の形態１，２では、Ｓｉ含有の鋼板同士の加熱接合に低炭素鋼からなる溶接材を用いるという鋼板と溶接材との組み合わせを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の易酸化性の合金元素を含有する合金鋼である加熱接合対象の鋼板に対し、この含有合金元素と同じ合金元素であって炭素（Ｃ）以外のものを含有しない低合金の鋼材を溶接材として用いればよい。例えば、Ｓｉ含有の鋼板同士の加熱接合に、Ｓｉを含有せず且つＣを含有する低合金の鋼材を溶接材として用いてもよいし、ＳｉおよびＣを含有しない低合金の鋼材を溶接材として用いてもよい。
【０１０７】
また、上述した実施の形態１，２では、一対のコイル１３ａ，１３ｂおよび単一のコア１４を備えた誘導加熱部１２を例示したが、これに限らず、誘導加熱部１２は、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を用いて鋼板を誘導加熱するものであれば、コイルおよびコアの各保有数は問わない。例えば、誘導加熱部１２は、搬送経路３を挟んで鋼板の板厚方向に対向する複数対のコイルを備えてもよいし、これら複数対のコイルに対応して、複数のコアを備えてもよい。
【０１０８】
さらに、上述した実施の形態１，２では、本発明にかかる金属板接合装置を熱間圧延ラインに適用した場合を例示したが、これに限らず、本発明にかかる金属板接合装置は、熱間圧延ライン以外の鉄鋼材加工ラインまたは鉄鋼材処理ラインに適用してもよい。
【０１０９】
また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、加熱接合対象の金属板は、上述したように鋼板であってもよいし、交番磁界によって渦電流を誘起可能な金属板であれば、銅板または鉄板等の鋼板以外の金属板であってもよい。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  粗圧延部
２  仕上圧延部
３  搬送経路
４  先行板
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ  板幅端部
４ｃ，５ｃ  中間部
５  後行板
８ａ，８ｂ，８ｃ  渦電流
９ａ，９ｂ  電流
１０，２０  金属板接合装置
１１  切断部
１１ａ、１１ｂ  切断ローラ
１１ｃ  刃
１２  誘導加熱部
１３  コイル対
１３ａ，１３ｂ  コイル
１４  コア
１５  電源
１６  電気溶接部
１６ａ，１６ｂ  溶接材供給ローラ
１６ｃ，１６ｄ  溶接材
１６ｅ〜１６ｇ  溶接電源
１７，１８  押圧部
１９，２９  制御部
２６  溶接材供給部
Ｐ１〜Ｐ６  電極
【図１】
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【図２】
2014050852.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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