(57)【要約】【課題】軟鋼に比べ溶接が難しい特殊鋼のフラッシュバット溶接方法において、先行鋼帯と後続鋼帯の少なくとも一方が板厚４．５ｍｍ以上、Ｓｉ含有量１．５％以上の特殊鋼である鋼帯を突き合わせて溶接する場合、接合部の引張り強度が３００N/mm２以上あるような接続方法を提供する。【解決手段】フラッシュバット溶接による突き合せ溶接後、鋼帯同士を突き合せる方向にアップセット代が板厚の１．５〜２．０倍となるように加圧する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、板厚４．５mm以上、Ｓｉ含有量１．５％以上である鋼帯を突き合せてフラッシュバット溶接する場合において、溶接後、両鋼帯を突き合せ方向に加圧したときのアップセット代を両鋼帯の平均板厚の１．５〜２．２倍とすることを特徴とする鋼帯の接続方法。
【請求項２】
接続される両鋼帯の端部をそれぞれ上下よりクランプする電極を備えたフラッシュバット溶接機と、各鋼帯を上下よりクランプするロールと、該ロールを正或いは逆方向に回転駆動するモータよりなる送り装置とを有することを特徴とする請求項１記載の鋼帯の接続方法を実施する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルより繰出された先行鋼帯の後端に新たなコイルより繰出される後行鋼帯の前端を突き合せてフラッシュバット溶接することにより接続する鋼帯の接続方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯の接続が行われる分野の一つに連続酸洗処理ラインがあり、個々の鋼帯を繋いで連続化するためにライン入側からライン内で鋼帯同士を突き合せて溶接、一般にはフラッシュバット溶接を行っている。この際、炭素Ｃを多く含む特殊鋼、或いはシリコンＳｉ、マンガンＭｎ、バナジウムＶ等の強化合金元素を多く含む特殊鋼では、Ｃ量の少ない軟鋼に比べ溶接が難しい。しかも特殊鋼の鋼帯と張り板を溶接する際には、特殊鋼中のＳｉ、Ｍｎ、Ｖ等の強化重合元素が酸化し易く、生成した酸化物によって接続部分の強度の低下を招き、ラインでの通板時に破断し易い。接続部分の破断は、ラインの長時間にわたる停止を余儀なくされ、生産性の低下をもたらす。
【０００３】
溶接による接続部分の強度を向上させる方法に関しては、下記特許文献１に溶接をガスシールド下で行って鋼帯に含まれる強化重合元素の酸化物の生成を抑制する方法が開示され、また下記特許文献２には、強化重合元素を多く含む特殊鋼の鋼帯同士を接続する際、先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部に動粘度５〜１００cstの低動粘度油脂を供給し、溶接時に油脂を燃焼させた状態で接続する方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭５６−５０７８９号
【特許文献２】特開平９−２６２６８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、特殊鋼を接続するもので、それには接続部の強度上の問題を解決する必要があるが、前記特許文献１に開示される方法では、ガスシールドのため設備費が嵩み、ランニングコストも高くなる。また前記特許文献２に開示される方法では、設備費は嵩まないが、油脂が低動粘度であるため、シールド効果が期待できない。
【０００５】
本発明者らは、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、板厚４．５mm以上、Ｓｉ含有量１．５％以上である鋼帯を接続する方法について種々検討を重ねた結果、Ｓｉ含有量が少ない鋼やＳｉ含有量は多くても板厚の薄い特殊鋼については、接続部に強度上の問題はないものの、Ｓｉ含有量が１．５％以上で、かつ板厚が４．５mm以上の特殊鋼に関しては、接続部に満足すべき結果が得られないことを見出した。
【０００６】
本発明者らは、こうした板厚が４．５mm以上で、かつＳｉ含有量が１．５％以上の特殊鋼について更に検討を重ねた結果、溶接後、鋼同士を突き合せて加圧する際のアップセット代（詳細は後述する）を板厚の１．５倍以上にすると、接続部の強度上の問題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち請求項１に係わる発明は、先行鋼帯または後続鋼帯の少なくとも一方が、板厚４．５mm以上、Ｓｉ含有量１．５％以上である鋼帯を突き合せてフラッシュバット溶接し、溶接後、両鋼帯を突き合せ方向に加圧したときのアップセット代を両鋼帯の平均板厚の１．５〜２．２倍、好ましくは１．５〜２．０倍とし、溶接時に生成したＳｉ、Ｍｎ、Ｖ等の強化合金元素の酸化物を溶接部分から押出して除去することを特徴とし、
請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明を実施する装置に関するもので、接続される両鋼帯の端部をそれぞれ上下よりクランプする電極を備えたフラッシュバット溶接機と、各鋼帯を上下よりクランプするロールと、該ロールを正或いは逆方向に回転駆動するモータよりなる送り装置とを有することを特徴とする。
【０００８】
図１は、本装置の概略図を示すもので、先行鋼帯１の後端近くを上下よりクランプする上電極２及び下電極３と、後行鋼帯４の前端近くを上下よりクランプする上電極２及び下電極３よりなるフラッシュバット溶接機と、鋼帯１及び４を上下よりクランプするロール５、５と、各ロール５、５を正或いは逆方向に回転駆動するモータ（図示しない）よりなる送り装置とからなっており、送り装置により両鋼帯１及び４を図２に示すように突き合せて接合したのち、フラッシュバット溶接機にて突き合せ溶接し、溶接後、送り装置で両鋼帯を突き合せ方向に強く加圧する（図３）。この加圧はアップセット代が両鋼帯の平均板厚の１．５〜２．２倍となるまで行われる。本発明のアップセット代は、図２に示す電極間の距離Ｄと加圧後の電極間の距離ｄの差Ｄ−ｄで表わすことができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係わる発明によると、アップセット代を前後の平均板厚の１．５倍以上、２．２倍以下に設定してフラッシュバット溶接するだけで、軟鋼に比べ溶接が難しい特殊鋼のなかでも特に酸化され易いＳｉ、Ｍｎ等を多く含む特殊鋼であっても破断限界値を超えた接合強度の接合鋼帯を容易に得ることができ、そのため接合部の破断によるラインの休止を未然に防ぐことができ、生産性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係わる発明においては、鋼帯の送り装置に既存の搬送装置を用いれば、フラッシュバット溶接機以外に鋼帯を接続するための特別な設備を必要とせず、設備費が嵩むこともない。
【実施例】
【００１１】
以下の表１に示す２種類の板厚の高Ｓｉ特殊鋼Ｇ及びＨについで、同鋼種の鋼帯（板厚４．５mm）同士を図１および図２に示す方法でフラッシュバット溶接により突き合せて溶接し、溶接後アップセット代を１．５〜２．２の範囲内で変えて突き合せ方向に加圧した。その後、図３に示す鋼帯１、４の溶接接合部６を中心としてその前後の鋼帯の長さ方向に２００mm幅の溶接近傍部を切取り、更に溶接近傍部６に沿って両エッジから５０mm位置、幅方向１／４位置、幅方向中心位置で５０mm×２００mmに切取った試験片、計５枚を作成した。そして各試験片について、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の接合部引張り強度は５枚の試験片の平均値を示すものである。
【００１２】
比較例
表１に示す２種類の板厚の低Ｓｉ特殊鋼Ａ〜Ｄと、３種類の板厚の高Ｓｉ特殊鋼Ｅ〜Ｈについて、実施例と同様にして突き合せ溶接し、溶接後、セットアップ代を１又は１．２にして突き合せ方向に加圧した。そして実施例と同じ方法で計５枚の試験片を作成し、それぞれ引張り試験を行って破断に至る引張り応力を測定した。５枚の試験片の平均値を表２に示す。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【表２】
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【００１５】
これまでの調査や経験から通板中や圧延時に溶接接合部が破断しないようにするためには、接合部の引張り強さは３００N/mm２以上必要であることが判明している。この観点から表２を見ると、試料Ｎｏ．９〜１２の低Ｓｉ量の供試材では、アップセット代が板厚と同一でも引張り強さは３６６〜３８１N/mm２で、破断限界値の３００N/mm２を十分に満足し、また試料Ｎｏ．１３の高Ｓｉ鋼であっても板厚が２．３mmの薄板鋼では引張り強さが３２４N/mm２で破断限界値を満足しているが、試料Ｎｏ．１４〜１６の高Ｓｉ鋼で、板厚が４．５〜６mmの厚板鋼では、引張り強さが２４２〜２９７N/mm２で破断限界値を満足せず、また試料Ｎｏ．１７及び１８の試料Ｎｏ．１５及び１６と同じ厚板鋼について、アップセット代を板厚の１．２倍に上げても引張り強さは２８０〜３０２N/mm２となったものの十分に満足すべき結果が得られなかった。以上のことから接合部の強度はＳｉ量と板厚に大きく依存し、Ｓｉ量が１．５％以下の特殊鋼、Ｓｉ量が１．５％以上でも板厚が４．５mm未満の薄板では接合部強度に問題を生じないこと、板厚４．５mm以上、Ｓｉ量１．５％以上の高Ｓｉ鋼では、アップセット代を板厚の１．２倍に上げても満足できる接合強度が得られないことが判明した。
【００１６】
試料Ｎｏ．１〜８の実施例に関しては、板厚４．５mm以上、Ｓｉ量１．５％以上の高Ｓｉ鋼であってもアップセット量を板厚の１．５〜２．２倍にすると、満足できる接合部強度が得られ、ことにアップセット代を板厚の１．５〜２．０倍にすると、十分に満足できる接合部強度が得られることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】フラッシュバット溶接の開始前の状態を示す図。
【図２】フラッシュバット溶接を開始したときの状態を示す図。
【図３】溶接後、加圧したときの状態を示す図。
【符号の説明】
【００１８】
１・・先行鋼帯
２・・上電極
３・・下電極
４・・後行鋼帯
５・・ロール
６・・溶接接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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