(57)【要約】【課題】簡単な設備によって、接合が困難な特殊鋼であっても、確実に信頼性の高い溶接により接合された接合鋼帯及び鋼帯接合方法を提供するものである。【解決手段】本発明の接合鋼帯は、連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接することにより得られる接合鋼帯であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とは油脂を塗布した上で溶接されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接することにより得られる接合鋼帯であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とは油脂を塗布した上で溶接されていることを特徴とする接合鋼帯。
【請求項２】
連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接して接合鋼帯を製造する方法であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とを油脂を塗布した上で溶接することを特徴とする鋼帯接合方法。
【請求項３】
前記油脂を塗布する範囲は、先行鋼帯の後端部及び後続鋼帯の先端部から１００ｍｍ以内の表裏両面であって、この油脂の塗布量は、５００ｇ／ｍ２以上２０００ｇ／ｍ２以下であり、更に、前記油脂の４０℃における動粘度は１００ｃｓｔより高く２５０ｃｓｔ以下である請求項２に記載した鋼帯接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続酸洗処理ラインにおいて先行する鋼帯（以下、先行鋼帯と称する）の後端部と、先行鋼帯に後続する鋼帯（後続鋼帯と称する）の先端部とを突き合わせて接合することによって製造される接合鋼帯及び鋼帯接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特に厚物の鋼帯の連続酸洗処理ラインにおいては、ライン内で個々の鋼帯を接合するために、ライン入側からライン内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを突き合わせて接合することが行われている。
接合方法としては、突き合わせ溶接法のうち、特にフラッシュバット溶接法が一般的に用いられるが、他の接合方法が用いられる場合もある。
一方、鋼帯は一般に炭素量（以下、Ｃ量と称する）が低いものを軟鋼、高いものを特殊鋼と称し区別しているが、Ｃ量の高い特殊鋼は軟鋼に比して溶接が難しく、軟鋼で形成された張り板を特殊鋼鋼帯の間に介在させ、特殊鋼鋼帯同士を直接的に溶接しない接合方法が用いられてきた。
【０００３】
また、自動車をはじめ、特殊鋼が使用される様々な分野において、更なる軽量化、長寿命化の観点から、より高強度の特殊鋼鋼帯の供給を要請されており、それによって強化合金元素を更に多量に含んだ特殊鋼鋼帯を安定的に製造、供給することが求められている。しかしながら従来の軟鋼で形成された張り板を介在させ特殊鋼鋼帯同士を直接溶接しない方法では接合力に限界が有り、一部の特殊鋼鋼帯、特にＳｉ（シリコン）を多量に含みかつ、鋼帯板厚が４．５０ｍｍを超えるものではライン通板時に接合部が破断し、長時間のライン停止による生産性低下、製品に充当するのが困難な鋼帯の発生を余儀なくされていた。
【０００４】
このため、Ｓｉを多量に含み、かつ、鋼帯板厚が４．５０ｍｍを超える特殊鋼鋼帯の接合面に強靭な接合力を与え、安定した製造を行うことが可能となる接合技術の確立が必要である。
【０００５】
鋼帯の端部接合に常用されるフラッシュバット溶接は、通常大気中で行われる為、高温となる鋼帯端面は常に酸化の危険に曝されている。特にＳｉ、Ｍｎ（マンガン）、Ｖ（バナジウム）等の強化合金元素は酸素と結合しやすく、これらを含む鋼帯をフラッシュバット溶接した際、接合端面にこれら強化合金元素の酸化物が生成しやすく、これが端面に残留して溶接接合部の強度が低下し通板や圧延時に破断が生じ易い。
【０００６】
そこで、特許文献１に開示されているように、溶接接合部の品質、信頼性を向上させる為に、連続フラッシングやアップセット電流による酸化物の溶融・分断・微細化する方法や、ガスシールドなどにより酸化物の残留を極小にする方法が採られている。また、特許文献２では、強化合金元素を多量に含む軟鋼に対して動粘度５〜１００ｃｓｔ（センチストークス）の低動粘度油脂を接合部端面に供給する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−５０７８９号公報
【特許文献２】特開平９−２６２６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、連続フラッシングやアップセット電流による酸化物除去方法では、特殊鋼鋼帯を接合する場合、溶接条件を厳しく管理する必要があるため操業上に難が有り、酸化物の生成の抑制効果も十分とは言えない。またガスシールドによる酸化物除去方法では、設備コストが大きく、ランニングコストも高い。更に低動粘度油脂を接合部端面に供給する方法では、確かに簡単な設備で行うことが可能であるが、低動粘度であるために油脂そのもののシールド効果を期待し難く、軟鋼より溶接が困難な特殊鋼においては十分な効果を得られないという課題がある。
【０００９】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な設備によって、接合が困難な特殊鋼であっても、確実に信頼性の高い溶接により接合された接合鋼帯及び鋼帯接合方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の接合鋼帯は、連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接することにより得られる接合鋼帯であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とは油脂を塗布した上で溶接されている。
【００１１】
本発明の鋼帯接合方法は、連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接して接合鋼帯を製造する方法であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とを油脂を塗布した上で溶接する。
【００１２】
また、前記油脂を塗布する範囲は、先行鋼帯の後端部及び後続鋼帯の先端部から１００ｍｍ以内の表裏両面であって、この油脂の塗布量は、５００ｇ／ｍ２以上２０００ｇ／ｍ２以下であり、更に、前記油脂の４０℃における動粘度は１００ｃｓｔより高く２５０ｃｓｔ以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の接合鋼帯は、連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接することにより得られる接合鋼帯であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とは油脂を塗布した上で溶接されているので、接合部の接合力が非常に高い。
【００１４】
本発明の鋼帯接合方法は、連続酸洗処理装置内で先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを溶接して接合鋼帯を製造する方法であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有しており、前記先行鋼帯の後端部と前記後続鋼帯の先端部とを油脂を塗布した上で溶接するので、接合の際、油脂被膜によるシールド効果により接合部端面への酸素供給が遮断される。また接合中は、油脂は高温に曝され燃焼するが、これにより接合部周囲の酸素が奪われると共に、ＣＯ２ガス、ＮＯ２ガスなどの非酸化性ガスが発生し、接合部がガスシールドされる為、酸化され易いＳｉ、Ｍｎ、Ｖ等を多量に含む鋼帯を接合する場合であっても、突き合わせ接合部界面において酸化物の生成が抑制され酸化物がほとんど残留しない高品質の接合部が形成された接合鋼帯を製造することができる。
【００１５】
また、前記油脂を塗布する範囲は、先行鋼帯の後端部及び後続鋼帯の先端部から１００ｍｍ以内の表裏両面であって、この油脂の塗布量は、５００ｇ／ｍ２以上２０００ｇ／ｍ２以下であり、更に、前記油脂の４０℃における動粘度は１００ｃｓｔより高く２５０ｃｓｔ以下である。１００ｍｍより外側に塗布するとフラッシュバット溶接機が鋼帯に電圧を掛ける為の電極に油脂が付着し、電極と鋼帯間でショートする可能性がある。更に鋼帯先尾端から１００ｍｍを超える位置は接合時の発熱の影響範囲外であること、接合端面から十分離れている為、接合部シールド効果は期待できない。また油脂の塗布量が５００ｇ／ｍ２未満では、油脂被膜厚及びガス発生量が不足し、接合部のガスシールドが不十分になる。一方２０００ｇ／ｍ２を超えると、不完全燃焼になり易く、その時に発生する炭素などの不純物が接合部界面に巻き込まれ易くなり、接合部の健全性が劣化する傾向が生じる。さらに、４０℃における動粘度が１００ｃｓｔ以下では油脂が塗布面から流出し易くなり、滞留油脂量が減少し、油脂被膜厚の減少及び燃焼ガスの発生が不十分となり易い。また、動粘度が２５０ｃｓｔより高くなると、鋼帯端面に塗布した際に油脂の均一塗布が困難となり、シールド効果の度合いを決定する油脂被膜の厚み及び燃焼ガスの発生量にムラが生じ易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の鋼帯を接合する際の構成を概略的に示す構成図である。
特に図１（ａ）は接合前の状態を示し、図１（ｂ）は接合後の状態を示す。
表１は、先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とをフラッシュバット溶接法により接合する場合の各鋼帯の組成及び組合せを表す表である。
表２は、フラッシュバット溶接を行う際の塗油量と鋼板の組合せを表す表である。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、先行する鋼帯１と後続する鋼帯２には、電極４が両面に取り付けられている。両方の鋼帯１，２の接合部分には油脂が塗布してある。後続する鋼帯２を電極４と共に移動させ、図１（ｂ）に示すように接合させてフラッシュバット溶接を行う。先行する鋼帯１と後続する鋼帯２との間には溶接接合部３が生じる。
【００１８】
表１に示す２種類の板厚の低Ｓｉ特殊鋼と３種類の板厚高Ｓｉ特殊鋼を実機フラッシュバット溶接機で表２に示す塗油条件の下で、先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とをフラッシュバット溶接により突き合わせ溶接し、各試料につき接合鋼帯を得た。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
2005288469.tif 000004
【００２１】
各接合鋼帯について、鋼帯１，２の溶接接合部３を中心として、鋼帯の長さ方向に２００ｍｍ幅の溶接近傍部を切り出し、更にこの溶接近傍部を溶接接合部３に沿って、両エッジ５０ｍｍ位置、両サイド幅方向１／４位置、幅方向中心位置の５点を切り出し、５枚の引っ張り試験片を作成した。各試験片について、引張り試験を行い溶接接合部が破断に至る引張り応力を測定した。表２の接合部引張強さは、これらの平均値を示す。
【００２２】
この引張り試験は溶接部の接合強度を定量化するために実施したものであり、これまでの調査経験によると、通板中や圧延時に溶接部破断を起こさない為には、接合部引張り強さが３００Ｎ／ｍｍ２以上あることが必要であることが判明している。
【００２３】
表２の試料Ｎｏ．１〜８に示すように、低Ｓｉ量の共試材Ａ〜Ｄでは本発明の油脂の塗油を行わずとも、引張り強さは３６６〜３８１Ｎ／ｍｍ２で、破断限界値の３００Ｎ／ｍｍ２を十分に満足する値が得られているのに対して、高Ｓｉ量の供試材Ｅ〜Ｈは薄物では、破断限界値を満足するものの、中間厚では破断限界値を下回り、さらに、厚物では大きく下回る。つまり溶接接合強度はＳｉ量と板厚に大きく依存し、特許請求の範囲の請求項１に記載してあるＳｉ量と板厚の条件では板破断の確率が極めて高い。
【００２４】
表２より、試料Ｎｏ．８の塗油の無い高Ｓｉ特殊鋼の厚物と本発明実施例の試料Ｎｏ．１１〜１４及び１７〜２２を比較すると、試料Ｎｏ．８では２４２Ｎ／ｍｍ２と３００Ｎ／ｍｍ２を下回っているのに対して、本発明の高Ｓｉ特殊鋼は最低でも３１５Ｎ／ｍｍ２であり全て３００Ｎ／ｍｍ２を上回っている。また、本発明の高Ｓｉ特殊鋼の試料Ｎｏ．９、１０、１５、１６及び２３、２４については、油脂の動粘度及び塗油量が特許請求の範囲の請求項３に記載する範囲から外れており、接合部の強度が特許請求の範囲の請求項３に記載する範囲内のものと比べて低下する傾向が見られる。
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば油脂を接合部端部に塗布するだけで、軟鋼に比して溶接が難しい特殊鋼の中でも特に酸化されやすいＳｉ、Ｍｎ等の元素を多量に含む高合金特殊鋼を接合する場合であっても、鋼帯接合部が高品質の接合鋼帯を容易に得ることができ、生産性に優れ、接合部破断によるラインの休止を未然に防ぐことが可能になる。
【００２６】
本発明において、鋼飯端部の接合手段としては、フラッシュバット溶接が好適である。フラッシュバット溶接によれば、フラッシングの際に鋼帯端部に塗布された油脂がフラッシングの熱で引火し、燃焼する為、点火手段を特に要しないからである。もちろんレーザー溶接、ティグ溶接等の他の接合手段でもよく、接合手段とは別個に油脂を燃焼させるための点火手段を付設しても良い。
【００２７】
本発明の連続接合鋼板は、先行鋼帯の後端部と後続鋼帯の先端部とを接合した連続接合鋼帯であって、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、１．５０重量％以上のシリコン濃度と、４．５０ｍｍ以上の板厚とを有している。４０℃における動粘度が１００ｃｓｔを超えかつ２５０ｃｓｔ以下の粘性を有する油脂を接合前の先行鋼帯の後端部及び後続鋼帯の先端部に塗布し、油脂被膜を形成した上で溶接を行う。一部の油脂は燃焼させた状態で両端部が接合されたものであり、油脂被膜によるシールド効果と、接合の際の油脂の燃焼による接合部周囲の酸素低減効果と、更に非酸化性ガスによるガスシールド効果により接合部界面での酸化物生成が防止され、強度劣化の生じ難い、高品質の接合部を有する接合鋼帯を提供することができる。
【００２８】
本発明において油脂の種類は、通常の潤滑油、鉱油に石けん類を混合撹拌した糊状潤滑油であるグリース、或いは両者を適度に混合し粘度を調整したものなど、接合時に被膜を形成することが可能である。燃焼時に非酸化性の不活性ガスを発生する種類のものならいずれのものでもよく、特に限定はされない。
【００２９】
油脂の塗布方法としては、フェルト等油脂を吸収することが可能な材質を使用したローラに油脂を含ませ、ローラを鋼板端部に接触させながら幅方向に移動させ鋼板端部に均等に塗布する方法、或いは人手により刷毛で塗布する方法がある。塗布方法はこれらに限定されず、油脂が均一に塗布されれば他の塗布方法であってもよい。
【００３０】
また油脂の塗布位置は、先行鋼帯の後端部、及び後続鋼帯の先端部とし、塗布面は上面及び下面とするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の鋼帯を接合する際の構成を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、２  鋼帯、３  溶接接合部。
【図１】
2005288469.tif 000005