專利名稱：鋼板的接合方法及其接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼板的接合方法及其接合裝置，該方法及裝置特別適用于將先行輸送的鋼板(薄板坯，扁鋼坯、鋼坯或大鋼坯等)和緊接著該先行鋼板而被輸送的后續(xù)鋼板，在熱軋設(shè)備的輸入端對接接合，并將該接合的鋼板連續(xù)地輸送給軋制生產(chǎn)線的場合。
在通常的熱軋生產(chǎn)線中，一般需將每一塊要軋制的鋼板加熱到設(shè)定溫度后，再經(jīng)過粗軋工序、精軋工序才能加工出具有所需厚度的熱軋板。但是，在這樣的軋制方式中，特別是在精軋過程中，存在著一些急待早日解決的問題，如因為被軋材料嚙入不良而容易產(chǎn)生生產(chǎn)線停止等故障的問題，以及因為被軋材料的前、后端部的形狀不良而引起的合格率大大降低的問題。
對于已有的旨在消除熱軋線中存在的上述問題并進一步提高其生產(chǎn)能力的嘗試，可參考如日本公開特許公報昭60-244401或昭61-159285中所公開那樣的軋制技術(shù)。
上述各公報中公開的技術(shù)都是在精軋工序的輸入端，將先行被軋材料的后端和緊接著該先行被軋材料的后續(xù)被軋材料的前端接合，從而實現(xiàn)將幾塊～幾十塊被軋材料連續(xù)地輸送給精軋工序。根據(jù)這樣的軋制方法，不會產(chǎn)生將每一塊鋼板輸送給軋制生產(chǎn)線時所出現(xiàn)的嚙入不良等問題，能夠顯著地提高生產(chǎn)能力。
盡管如日本公開特許公報昭60-244401所公開的那樣的技術(shù)通過對鋼板接合的預(yù)定部位進行高頻加熱，具有在比較短的時間里就能加熱到設(shè)定的接合溫度的優(yōu)點，但由于與鋼板接合無關(guān)的其余區(qū)域也被加熱，因此所需的能量消耗量是相當(dāng)大的，如日本公開特許公報昭61-159285所公開的那樣的技術(shù)采用的是電加熱的方式，由于在鋼板的表面具有氧化皮屑的場合，電極輥和鋼板之間接觸電阻會引起電弧發(fā)生，因此有可能會損傷電極?？梢姡鲜鲞@些技術(shù)都不能十分理想地實現(xiàn)鋼板的連續(xù)熱軋。
此外，通常的鋼板接合裝置由于不能避免自身的大型化，很難適用于已有的生產(chǎn)線，并且還由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在著保養(yǎng)不便的缺點。
本發(fā)明的目的正是要提供一種新的接合方法以及一種直接用于實施該方法的裝置，該方法在鋼板接合時，不需要消耗無用的能量，即可簡便、迅速地，并且保證在鋼板的軋制中接合部分不會分離斷裂，及將鋼板可靠地接合起來。
本發(fā)明的熱軋中鋼板的接合方法，其特征在于，在熱軋設(shè)備的輸入端，在將先行輸送的鋼板的后端部和緊接著該先行鋼板而被輸送的后續(xù)鋼板的前端部對接接合時，使上述各鋼板的前端部和后端部相接觸，通過由外加貫通鋼板厚度方向的交變磁場對該接觸區(qū)域進行加熱的處理和對該鋼板中的至少一個進行壓緊的處理的組合，使鋼板相互貼緊。


圖1所示為適用于實施本發(fā)明的軋制設(shè)備的一個例子，在該圖中，標(biāo)號1為熱精軋機組，2為在熱軋機1的輸入端被先行輸送的鋼板(以下稱為先行薄板坯)，3為緊接該先行薄板坯2的后續(xù)鋼板(以下稱之為后續(xù)薄板坯)，4為輸送薄板坯2、3并在其接合時將其壓緊的夾送輥，5為用于加熱先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板坯3的前端部的接觸區(qū)域a的交變磁場發(fā)生線圈，該交變磁場發(fā)生線圈5由形成磁極E的鐵心5a、線圈5b和電源5c構(gòu)成。6為用于吸收薄板坯的接合時間的防折器，在上述交變磁場發(fā)生線圈5能與薄板坯的輸送同時移動的場合該防折器6可以省略。
在具有上述構(gòu)成的設(shè)備中，在先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板板坯3的前端部處于對接接觸狀態(tài)時，一旦在接觸區(qū)域a上由設(shè)置在該薄板坯寬度方向的中央部的交變磁場發(fā)生線圈5外加了交變磁場d的話，則在薄板坯2、3的各端部會感應(yīng)產(chǎn)生如圖2所示那樣的沿寬度方向的渦電流e。薄板坯2、3的各端部通過該渦電流e(以下稱之為旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流e)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的發(fā)熱而被加熱。特別是在薄板坯的接觸區(qū)域a，由于存在著接觸電阻，各端部的接觸面的溫度會因該電阻產(chǎn)生的焦耳發(fā)熱而如圖3所示那樣優(yōu)先地上升，因此在該接觸狀態(tài)下進行升溫的同時，將各薄板坯2、3中的至少一個向要接合的薄板坯壓緊，或者在預(yù)先壓緊的狀態(tài)下進行上述的加熱、升溫，即可在極短的時間里高效地將該接觸區(qū)域貼緊接合起來。并且，因為該線圈5是非接觸式的，因此根本不用擔(dān)心會產(chǎn)生電弧而損傷設(shè)備。
在本發(fā)明中，為了使上述的加熱接合更加有利地進行，先行薄板坯2和后續(xù)薄板坯3的接觸區(qū)域最好至少包括其寬度方向的兩邊緣處。
將各薄板坯的至少兩邊緣處作為先行薄板坯2和后續(xù)薄板坯3的接觸區(qū)域a，而除此之外的區(qū)域則設(shè)計成縫隙的例子。如圖4(a)～(g)所示。
這里之所以可以使用如上圖4(a)～(g)所示的形狀的薄板坯，其原因是，在接合例如，如圖5(a)所示那樣的平面形狀的薄板坯時，在對各薄板坯的接合預(yù)定部進行加熱，壓緊的場合，該接觸區(qū)域如圖5(b)所示，能在較小的壓緊力的作用下從薄板坯的兩邊緣處向其寬度方向的中央部擴大，在特定的接合量的條件下該接合部在隨后的精軋中不會分離斷裂。
圖6是表示作成上述那樣的平面形狀的薄板坯在接合時的接合量和精軋中接合部的斷裂狀況之間關(guān)系的試驗結(jié)果的曲線圖。如圖6明顯所示那樣，如果接觸區(qū)域中的接合量B1相對于薄板坯的寬度B分別在0.1倍以上，兩側(cè)合計在0.2倍以上的話，則在隨后的精軋中不但接合部不會因軋制壓下而分離斷裂，而且對縮短接合時間還極為有利。
上述圖4(a)所示為先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板坯3的前端部被切割成具有同樣曲率的凹狀的場合。圖4(b)為各薄板坯2、3的前端、后端部是具有不同曲率的凹狀的場合。圖4(c)為一個是扁平狀，另一個的是凹狀的場合。圖4(d)是一個凸?fàn)?，另一個是凹狀，并且凹狀曲率比凸?fàn)畹那噬源蟮膱龊?。雖然這里所示的這些例子都是使薄板坯寬度方向的兩邊緣處的鋼板相接觸，使其中央?yún)^(qū)域具有縫隙，但是，適用于本發(fā)明的切割形狀并不僅限于此。如圖4(e)、(f)所示，本發(fā)明還可以是在兩邊緣處及中央部的3點使鋼板接觸，并在接觸點之間設(shè)置縫隙。本發(fā)明還可以設(shè)置4個或4個以上接觸點，并在接觸點間設(shè)置縫隙，雖然這在圖中并沒有畫出。本發(fā)明還可以如圖4(g)所示那樣，將鋼板寬度方向的中央部切割成矩形缺口。
雖然可以使用剪刀機、氣割及激光切割等作為切割上述形狀的切割手段，但是，在特別是切割具有特定曲率的凹狀的場合，使用具有2把曲線刀的滾筒式剪刀機是特別有利的。
根據(jù)本發(fā)明，在外加交變磁場時，使用磁極沿薄板坯的寬度方向的尺寸(以下稱之為橫尺寸)比磁極沿薄板坯的長度方向的縱尺寸(以下稱之為縱尺寸)大的扁平狀磁極來外加交變磁場，特別是，該磁極的縱橫比和面積之間的關(guān)系最好滿足下述關(guān)系式。
W/L≥0.33+0.38(1/s)-0.05(1/s)2+0.0024(1/s)3式中W磁極的橫尺寸(m)L磁極的縱尺寸(m)S磁極的面積(m2)這里之所以希望磁極滿足上述條件，其原因是，雖然在這種接合方式中，通過薄板坯寬度方向的兩邊緣處的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流越大，對縮短接合時間越有利，但是，根據(jù)用于外加磁場的磁極的形狀，除該旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流e以外，如圖7所示在磁極的正下方還會產(chǎn)生短路感應(yīng)電流e1，一旦該短路感應(yīng)電流e1變大的話，如圖8所示在薄板坯的接合預(yù)定部達到設(shè)定的接合溫度之前，就會發(fā)生熔化現(xiàn)象(y)，這不僅會損傷接合設(shè)備，而且因旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流e因此而變小還會使接合時間花得多。
根據(jù)本發(fā)明，為了抑制上述短路感應(yīng)電流e1的發(fā)生，最好是使用沿薄板坯寬度方向的橫尺寸比沿其長度方向的縱尺寸大的具有扁平割面形狀的磁極E來外加交變磁場。磁極的形狀除圖9(a)～(c)所示那樣的外，還可以是在滿足上述條件的范圍內(nèi)的所有的形狀。
圖10所示為有關(guān)磁極的縱橫比和面積的關(guān)系對磁極正下方薄板坯熔化的影響的試驗結(jié)果。在薄板坯接合時，為了完全防止由短路感應(yīng)電流e1引起的薄板坯的熔化，最為有效的辦法就是使磁極的橫尺寸W、縱尺寸L、面積S滿足下述關(guān)系式。
W/L≥0.33+0.38(1/s)-0.05(1/s)2+0.0024(1/s)3從避免接合預(yù)定部過份加熱的觀點出發(fā)，磁極的橫尺寸W的上限最好不要超過要接合的薄板坯的寬度，但是，如后所述，在由磁極和薄板坯的重疊量引起的短路感應(yīng)電流作為問題的場合，又必須使該重疊量盡可能地小，磁極的縱尺寸L，面積S的上限可根據(jù)橫尺寸W的上限值自然而然地計算出來。
根據(jù)本發(fā)明，在先行薄板坯2和后續(xù)薄板坯3的接觸區(qū)域是寬度方向至少為兩邊緣處的場合，若薄板坯的接合預(yù)定部中的短路感應(yīng)電流的發(fā)生成為問題的話，如圖11所示，最好將磁極和薄板坯的重疊量t限制在薄板坯的接合預(yù)定部的接觸長度K(加熱前的長度)或接合量B1(加熱后的長度)的0.3倍以內(nèi)。
一旦磁極和薄板坯的重疊量t變大的話，根據(jù)薄板坯的平面形狀和加熱條件，在薄板坯的接合預(yù)定部中就可能會有如圖12所示那樣的短路感應(yīng)電流e2流動，在該區(qū)域的全體達到設(shè)定的接合溫度之前，就可能發(fā)生局部的熔化，這不僅會損傷設(shè)備，而且還可能得不到良好的接合狀態(tài)。
圖13所示為在薄板坯寬度方向的一側(cè)邊緣處，磁極的重疊量t相對于接合量B1的種種變化對接合預(yù)定部的加熱效率的影響的試驗結(jié)果。
在該試驗中，薄板坯的寬度為1000mm，接合量B1(一側(cè))為100mm、磁極E的個數(shù)為2個、磁極的尺寸為寬250mm、縱300mm。
根據(jù)上述圖13，磁極E越是靠近薄板坯的寬度方向的邊緣處，加熱效率越是好;但是，當(dāng)磁極E和薄板坯重疊后，一旦該重疊量t超過接合量B1的0.3倍，就會產(chǎn)生如圖12所示那樣的短路電流e2，加熱效率將極大地降低。因此根據(jù)本發(fā)明，在擔(dān)心會產(chǎn)生這樣的短路感應(yīng)電流e2的場合，磁極E和薄板坯的重疊量t在一側(cè)不應(yīng)超過薄板坯的接合預(yù)定部的接觸長度K或接合后的接合量B1的0.3倍。
在需要用多個磁極來外加交變磁場，因而需如圖14所示那樣沿薄板坯的寬度方向配置多個交變磁場發(fā)生線圈的場合，必須采用使外加交變磁場產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流在薄板坯寬度方向的兩邊緣處大致相同地流動的結(jié)構(gòu);在采用一組交變磁場發(fā)生線圈的場合，為了防止在磁極的正下方產(chǎn)生短路感應(yīng)電流，采用磁極的橫尺寸比縱尺寸大的扁平狀的磁極是不用說的。
對于接合薄板坯時的接合方式，盡管有多種選擇方案，如將接合預(yù)定部加熱升溫到設(shè)定的溫度，在加熱停止后即進行壓緊的接合方式;在繼續(xù)加熱升溫的情況下(但是不要超過接合預(yù)定部熔融的溫度)在達到設(shè)定的接合溫度時才進行壓緊的接合方式;或者是在預(yù)先壓緊薄板坯的狀態(tài)下進行加熱的接合方式。但是，通常在接合過程中薄板坯的溫度在1000～1100°左右，單純地壓緊，薄板坯間的接合只能稍微進行。因此根據(jù)本發(fā)明，最好是在壓緊薄板坯的同時進行加熱，這樣不僅能縮短接合時間，而且還能降低加熱升溫所需輸入的電功率。
根據(jù)本發(fā)明，最好使用具有能外加貫通薄板坯厚度方向的交變磁場、適合于所謂橫向通過方式的、如圖15所示那樣的C形鐵心5a的交變磁場發(fā)生線圈。
對于這種橫向通過方式的線圈，盡管可以采用能沿厚度方向夾住薄板坯的分別在上下個別設(shè)置的分隔型，或者是同極馬蹄型交變磁場發(fā)生線圈，但是，具有C形鐵心5a的交變磁場發(fā)生線圈，在薄板坯移動的同時進行加熱的場合，移動操作容易，具有磁極的定位能簡便、準(zhǔn)確地進行的優(yōu)點。
對于薄板坯寬度方向的全體作為接合預(yù)定部的薄板坯的接合來說，在使用單個交變磁場發(fā)生線圈的場合，最好使交變磁場發(fā)生線圈能沿薄板坯的寬度方向移動，使其能均勻地加熱接合預(yù)定部。
如圖16(a)(b)所示，在沿薄板坯的寬度方向設(shè)置有多個接合預(yù)定部的外加交變磁場時，只要在與之對應(yīng)的部分設(shè)置交變磁場發(fā)生線圈即可。
雖然外加交變磁場根據(jù)要接合的薄板坯的尺寸不同而有所差異，但最好其輸入電功率大致為500～3000kw左右、加熱時間在2-8秒左右。
接合時的壓緊力在表面壓力為3～8kgf/mm2時已足夠，加熱溫度最好為1250～1450℃，隨便地說一下，圖17所示為使用螺線管形線圈的高頻加熱方式的例子，它與根據(jù)本發(fā)明的使用C形交變磁場發(fā)生線圈的橫向通過方式是不相同的。
在使用這樣的螺線管形線圈的感應(yīng)加熱進行薄板坯接合的場合中，由于特別是面向線圈的區(qū)域1(包括薄板坯的長度方向)被加熱時，能量損失很大;在為了縮短接合時間而提高頻率進行加熱的場合中，由于薄板坯表面區(qū)域的局部溫度的上升，在達到設(shè)定的接合溫度之前，表層部分的薄板坯就有可能會融熔。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，在使薄板坯相互貼緊時，雖然使用至少一個具有在其厚度方向?qū)⒈“迮鲓A住的C形鐵心的交變磁場發(fā)生線圈來對薄板坯的接觸區(qū)域進行加熱是有利的，但是，特別是在薄板坯表面上的氧化皮屑的厚度比較薄的情況下，為了更進一步地縮短接合時間，還可以通過在各薄板坯接合部之間分別通上與交變磁場感應(yīng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流同相位的電流來進行加熱。
圖18所示為在各薄板坯的接合部之間設(shè)置了電極7a、7b的例子。在先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板坯3的前端部處于對接接觸狀態(tài)時，一旦在接觸區(qū)域a上由交變磁場發(fā)生線圈外加了貫通薄板坯厚度方向的交變磁場d的話，則在薄板坯2、3的各端部中就會有如圖19所示那樣的沿薄板坯寬度方向的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流e流動，并且在電極7a～7a之間、7b～7b之間還分別會有與旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流e同相位的電流I流動，在存在著接觸電阻的接觸區(qū)域a，由該電組產(chǎn)生的焦耳熱使接觸部的溫度如圖3所示那樣優(yōu)先地上升。在該接觸狀態(tài)下進行加熱升溫的同時，將各薄板坯2、3中的至少一個向要接合的薄板坯壓緊，或者在預(yù)先壓緊的狀態(tài)下進行上述的加熱升溫，即能在極短的時間里高效地將薄板坯相互接合起來。雖然在上述圖18、圖19中，所示的薄板坯的接合預(yù)定部的平面形狀為扁平狀，但是，薄板坯的接合區(qū)域是寬度方向至少兩邊緣處的場合，不僅有利于縮短加熱時間，而且還能更進一步減少加熱所需輸入的電功率。
下面對本發(fā)明的接合裝置進行說明。
本發(fā)明的接合裝置，其特征在于，該裝置在熱軋設(shè)備的輸入端，一方面和各薄板坯的輸送同時移動，一方面對先行薄板坯的后端部和緊接著該先行薄板坯而被輸送的后續(xù)薄板坯的前端部進行加熱、壓緊，使其相互貼緊，該裝置具有至少2組用于上下夾住薄板坯并靠其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動將薄板坯壓緊的固定式夾送輥，在該夾送輥的設(shè)置區(qū)域之間，設(shè)置有可沿薄板坯的輸送方向移動的主臺車，在該主臺車上設(shè)置有可沿薄板坯的寬度方向進行移動的副臺車，以及在副臺車上固定設(shè)置有具有沿其厚度方向?qū)⒈“迮鲓A住的C形鐵心的橫向通過方式的交變磁場發(fā)生線圈。在具有上述構(gòu)成的裝置中，設(shè)置將先行薄板坯的后端部附近的區(qū)域和后續(xù)鋼板的前端部附近的區(qū)域分別上下夾住，使各薄板坯位于同一水平面的夾緊機構(gòu)是有利的。
圖20所示為具有上述構(gòu)成的接合裝置的例子，圖中標(biāo)號8、9為用于輸送先行薄板坯2及后續(xù)薄板坯3，并將其相互壓緊的夾送輥，10為可在沿薄板坯2、3的輸送方向鋪設(shè)的例如軌道K上移動的主臺車(驅(qū)動系統(tǒng)省略)，11為副臺車，該副臺車11搭載在主臺車10上，可在主臺車10上設(shè)置的例如沿薄板坯寬度方向鋪設(shè)的軌道11a上進退移動，并且在該副臺車11上固定設(shè)置了由C形鐵心5a、卷繞在該鐵心上的線圈5b和電源5c構(gòu)成的交變磁場發(fā)生線圈5。
在具有上述構(gòu)成的裝置中，雖然所示的是夾送輥8、9為設(shè)置在薄板坯輸送線上的2組固定式的例子，但是，還可以以薄板坯的接合部為境分別各設(shè)置2組。并且，雖然所示的是交變磁場發(fā)生線圈5只有1個的例子，但是根據(jù)需要其設(shè)置個數(shù)可以增加。
圖21容易理解地說明了具有上述構(gòu)成的接合裝置，圖22所示為將本發(fā)明的裝置應(yīng)用于熱軋設(shè)備的場合的例子。在圖22中，標(biāo)號12表示用于收裝卷成線圈狀的薄板坯的箱子，13為用于將箱子12的薄板坯開卷的壓送輥，14為用于矯正已開卷的薄板坯的矯平機，15為用于將薄板坯切割成所定的接合形狀的剪切機。
在熱軋設(shè)備中，特別是精軋組1的輸入端，在將來自箱子12的已開卷的先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板坯3的前端部接合起來時，首先用剪切機15將先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板坯3的前端分別切割成例如扁平狀或如上述圖(a)～(g)所示那樣的形狀。在前后端部的切割結(jié)束后各薄板坯2、3照其樣被繼續(xù)輸送。為了通過夾送輥8、9來保持使先行薄板坯2的后端部和后續(xù)薄板坯3的前端部相接觸的狀態(tài)，需控制其中至少一個的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動速度;對于接合裝置來說，該夾送輥帶動薄板坯2、3的移動，使交變磁場發(fā)生線圈5的磁極位于薄板坯寬度方向的中央和各薄板坯的接觸區(qū)域。在維持該狀態(tài)的情況下外加貫通薄板坯厚度方向的交變磁場。如上所述，在外加了交變磁場的區(qū)域會感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電流e;在接合裝置本體到達夾送輥9之前的短時間內(nèi)，利用該短時間內(nèi)的發(fā)熱即可加熱到設(shè)定的接合溫度。
在接合薄板坯時，既可以在達到設(shè)定的接合溫度時通過控制夾送輥8、9中的至少一個的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動速度，將薄板坯相互壓緊，也可以在維持預(yù)先壓緊的狀態(tài)下進行加熱。
在使用這樣的裝置進行薄板坯的接合的場合，將薄板坯至少寬度方向的兩邊緣處接合也能令人滿意地縮短接合時間。
由于在本發(fā)明的裝置中，在用于輸送薄板坯的夾送輥8、9之間，通過分別移動主臺車10及副臺車11，即可使交變磁場發(fā)生線圈5在隨著薄板坯的運動而移動的同時，還能沿著薄板坯寬度方向適宜地移動，因此，該裝置不僅能簡便、可靠地進行薄板坯加熱和壓緊時的接合操作，而且在特別是必須使接合裝置從輸送線上避開時，通過后移副臺車11應(yīng)能迅速地滿足要求。本發(fā)明的裝置具有裝置本身的結(jié)構(gòu)非常簡單、緊湊，保養(yǎng)簡便，容易適用于已有的設(shè)備的優(yōu)點。
在構(gòu)成接合裝置的夾送輥8、9為固定在薄板坯的輸送線上所定的位置的形式的場合，如果其間隔相當(dāng)大的話，由于薄板坯自重引起的變形，就有可能得不到良好的接合，因此，在夾送輥8、9為固接方式的場合，其設(shè)置間隔f(參考圖22)最好在5～8m左右。
即使將上述設(shè)置間隔f調(diào)整在允許范圍內(nèi)，由于操作條件和薄板坯的輸送狀況，接合預(yù)定部仍有可能上下不齊，以致各薄板坯端部的水平面不一致，因此，為了克服這種狀況，根據(jù)本發(fā)明，最好設(shè)置將各薄板坯端部上下夾住的夾緊機構(gòu)。
圖23(a)、(b)示出了夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。圖中標(biāo)號16為機架，17～20為固定在機架16上的液壓裝置的升降塊。該升降塊17～20構(gòu)成了從上下分別夾住薄板坯的上下為一組的夾緊機構(gòu)。用于固定支持升降塊17～20的機架16即可以作成和副臺車11為一體，也可以作成如圖所示那樣的分離形式。設(shè)置這樣的夾緊機構(gòu)后，通過對各薄板坯端部的限制，即使薄板坯的前端、后端因自重而發(fā)生變形的話，也能夠容易地矯正該變形，使薄板坯在壓緊時的水平面不會變動。為了使上述升降塊17～20在即使將正在輸送過程中的薄板坯夾住時也不會成為該薄板坯壓緊的障礙，最好通過例如球窩接合了那樣的移動手段將上述升降塊17～20與機架16連接。為了使該夾緊機構(gòu)即使在要接合的鋼板的尺寸發(fā)生變化時也能對此適應(yīng)，最好設(shè)置能沿鋼板的寬度方向移動那樣位置變更裝置。
附面說明如下。
圖1是適用于實施本發(fā)明的設(shè)備的構(gòu)成的示意圖。
圖2是鋼板接合狀況的說明圖。
圖3是鋼板接合區(qū)域溫度分布的示意圖。
圖4(a)～(g)是鋼板的平面形狀的示意圖。
圖5(a)(b)是鋼板的接合狀況的說明圖。
圖6是表示B1/B和有無斷裂的構(gòu)成比例的曲線圖。
圖7是短路感應(yīng)電流的發(fā)生狀況的說明圖。
圖8是薄板坯熔化狀況的示意圖。
圖9(a)(b)(c)是磁極形狀的示意圖。
圖10是表示磁極尺寸、面積的變化對磁極正下方鋼板的熔化的影響的曲線圖。
圖11是磁極和薄板坯的重疊量t的示意圖。
圖12是短路感應(yīng)電流的流動狀況的示意圖。
圖13是表示磁極相對于薄板坯寬度方向邊緣處一側(cè)的接合量B1的重疊量與加熱效率之間的關(guān)系的曲線圖。
圖14量磁極和薄板坯的位置關(guān)系的示意圖。
圖15是具有C形鐵心的交變磁場發(fā)生線圈的模式圖。
圖16(a)(b)是交變磁場發(fā)生線圈的配置例的示意圖。
圖17是通常的加熱方式的說明圖。
圖18是將橫向方式的加熱和利用通電的加熱組合在一起的接合方法的說明圖。
圖19是利用通電的加熱狀況的說明圖。
圖20(a)(b)是根據(jù)本發(fā)明的接合裝置的構(gòu)成說明圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明的接合裝置的透視圖。
圖22是將根據(jù)本發(fā)明的接合裝置應(yīng)用于熱軋設(shè)備的一個例子的示意圖。
圖23(a)(b)是適合設(shè)置在接合裝置上的夾緊機構(gòu)的構(gòu)成的示意圖。
下面說明實施本發(fā)明的最佳方式。
實施例1使用如上述圖1所示那樣的具有7臺串聯(lián)式(連續(xù))軋機的軋置設(shè)備，將寬度100mm、厚度30mm、形狀如圖2所示那樣的平面形狀的薄板坯(低碳鋼)，按照下述條件進行接合，并連續(xù)地輸送給軋機，加工出極厚為3mm的熱軋板。
a、交變磁場(使用具有C形鐵心的交變磁場發(fā)生線圈)輸入電功率2000kw加熱時間12秒頻率500Hzb、加熱溫度1400℃c、壓緊力表面壓力為3kgf/cm2d、加壓時間3秒e、接合方式薄板坯接觸加熱后壓緊f、交變磁場沿接合面移動。
其結(jié)果為，在軋制中薄板坯的接合部沒有分離斷裂，能夠穩(wěn)定地進行軋制。并且，與采用通常的高頻加熱方式的同一條件，同一形狀的薄板坯的接合相比，消耗的電功率能減少50%左右，而且，接合所需的加熱時間僅為12秒，與同樣條件的采用通常的接合方式的加熱時間15秒相比，接合時間能夠縮短20%左右。
實施例2使用和實施例1同樣的設(shè)備，將寬度為1000mm、厚度為30mm、前端部、后端部的曲率半徑部為20m、具有如上述圖4(a)所示那樣的平面形狀的薄板坯(低碳鋼)，按照下述條件進行接合，并對其接合狀況進行調(diào)查。
a、交變磁場輸入電功率2000kw頻率500Hzb、加熱溫度1400℃c、壓緊力表面壓力為3kgf/cm2d、加熱壓緊的接合量2B1＝200mm(一側(cè)為100m)e、接合方式在預(yù)先壓緊的情況下加熱其結(jié)果為，由于進行了這樣的接合，接合部在軋制中完全不會分離斷裂。接合所需的時間與薄板坯的前端部、后端部為扁平狀時的接合時間相比還要縮短，大約2.4秒。在該實施例中還改變了薄板坯的接合方式，對薄板坯在接觸加熱后再進行壓緊的場合也進行了調(diào)查，與在壓緊的同時進行加熱的接合方式相比，在該場合中，由于接合面的溫度較難上升，需要稍微多花些時間，將加熱時間延長約1.6秒(加熱時間合計為4秒)，即能得到所定的接合量。
實施例3
使用和實施例1同樣的設(shè)備，將寬度為1000mm、厚度為30mm、薄板坯的前端部、后端部的曲率半徑都為20m、具有如上述圖4(a)所示那樣的平面形狀的薄板坯(低碳鋼)，按照下述條件進行接合，并連續(xù)地輸送給軋機，加工出板厚為3mm的熱軋板，并對其間薄板坯的斷裂狀況進行調(diào)查。
a、交變磁場輸入電功率2000kw加熱時間2.4秒頻率500Hz磁極數(shù)1磁極的形狀矩形磁極的橫尺寸0.48m磁極的縱尺寸0.3mb、加熱溫度1400℃c、壓緊力表面壓力為3kgf/cm2d、接合方式薄板坯接觸壓緊的同時進行加熱。
其結(jié)果為，加熱中磁極正下方的薄板坯沒有發(fā)生熔化。而且，在緊接著薄板坯的接合的軋制中，接合部也沒有分離斷裂，能夠穩(wěn)定地進行軋制。
在該實施例中，在和上述同樣的條件下，還使用了橢圓形磁極來進行薄板坯的接合，在該場合中，加熱中磁極的正下方也沒有見到薄板坯的熔化，在軋制中接合部也沒有分離斷裂。
在該實施例中，還對寬度為1.2m、其它尺寸和上述的相同的薄板坯通過由2個沿其寬度方向的磁極外加的交變磁場進行了加熱，并對加熱期間薄板坯的熔化狀況進行了調(diào)查，加熱中磁極正下方?jīng)]有見到熔化，并且在軋制中接合部也沒有分離斷裂。
實施例4使用和實施例1同樣的設(shè)備，將寬度為1000mm、厚度為30mm、前端部、后端部的曲率半徑都為20m、具有如上述圖4(a)所示那樣的平面形狀的薄板坯(低碳鋼)，按照下述條件進行接合，并連續(xù)地輸送給軋機，加工出板厚為3mm的熱軋板。
a、交變磁場輸入電功率2000kw加熱時間2.4秒頻率500Hz磁極的形狀及個數(shù)使用2個沿薄板坯寬度方向布置的矩形形狀的磁極磁極的橫、縱尺寸0.25m、0.3mb、接合量B1一側(cè)0.1mC、從薄板坯寬度方向的邊緣到磁極的端部的距離0.2md、加熱溫度1400℃e、壓緊力表面壓力為3kgf/cm2f、接合力方式薄板坯相互接觸壓緊的同時進行加熱。
其結(jié)果為，在薄板坯的加熱中，在接合預(yù)定部沒有見到熔化，并且，在緊接其后的軋制中，接合部沒有分離斷裂。
接下來，在磁極的重疊量t為0.3，其它條件和上述的相同的情況下，進行了薄板坯的接合，并對這時接合預(yù)定部的熔化狀況進行了調(diào)查，在該場合中也沒有見到因短路感應(yīng)電流引起的熔化，并且在隨后的軋制中也能得到良好的結(jié)果。
在該實施例中，還對在接合寬度為1500mm、其它尺寸相同的薄板坯時，接合量在一側(cè)為0.2m，磁極的重疊量t＝0的場合中的熔化狀況進行了調(diào)查，在該場合中，也沒有發(fā)生熔化，并且在隨后的軋制中也能得到良好的結(jié)果。
實施例5在和實施例1相同的設(shè)備中配置用于加熱薄板坯的電極，將寬度為1000mm、厚度為30mm、具有如圖2所示那樣的平面形狀的低碳鋼薄板坯，按照下述條件進行接合，并連續(xù)地輸送給軋機，加工出板厚為3mm的熱軋板。
a、通過外加交變磁場進行加熱輸入電功率2000kw加熱時間3.8秒頻率500Hzb、通過向電極通電進行加熱輸入電功率1000kw加熱時間3.8秒頻率500Hzc、加熱溫度1400℃d、壓緊力表面壓力為3kgf/cm2e、加壓時間5秒f、接合方式在預(yù)先壓緊的情況下加熱。
其結(jié)果為，在軋制中薄板坯的接合部沒有分離斷裂，能夠穩(wěn)定地進行軋制。并且，與采用通常的高頻加熱方式的同一條件，同一形狀的薄板坯的接合相比，消耗的電功率能減少25%左右，而且，接合所需的加熱時間能夠縮短約1/4左右。對接合部的強度也進行了調(diào)查，其結(jié)果為，接合部的強度和母材的相同，并且沒有見到寬度方向的強度差。
將寬度為1000mm、厚度為30mm前端部、后端部的曲率半徑都為20m、具有如上述圖4(a)所示那樣的平面形狀的低碳鋼薄板坯，按照下述條件進行接合，并對其接合狀況進行調(diào)查。
a、通過外加交變磁場進行加熱輸入電功率2000kw加熱時間1.9秒頻率500Hzb、通過向電極通電進行加熱輸入電功率1000kw頻率500Hz加熱時間1.9秒c、加熱溫度1400℃壓緊力表面壓力為3kgf/cm2d、加熱、壓緊后的接合力2B1＝200mm(一側(cè)100mm)e、接合方式在預(yù)先壓緊的情況下加熱其結(jié)果為，由于進行了這樣的接合，接合部在軋制中沒有分離斷裂;與薄板坯的前端部、后端部為扁平狀時的接合相比，接合所需的加熱時間能夠縮短50%左右。在該實施例中，還改變了接合方式，使薄板坯在的接合部為其寬度方向的邊緣處，對薄板坯加熱到設(shè)定的溫度后再進行壓緊的場合也進行了調(diào)查，與在壓緊的同時進行加熱的方式相比，在該場合中，由于接合面的溫度較難上升，需要稍微多花些時間，將加熱時間延長才能得到所定的接合量。
實施例6
在如上述圖22所示那樣的具有7臺串聯(lián)式(連續(xù))精軋機的軋制設(shè)備中，配置設(shè)置間隔f調(diào)整為6m的夾送輥8、9，在其之間設(shè)置沿薄板坯輸送方向的移動距離為5m的、根據(jù)本發(fā)明的接合裝置，將寬度為1000mm;厚度為30mm的薄板坯(低碳鋼)，按照下述條件，在壓緊的同時進行加熱、接合，并連續(xù)地輸送給軋機，加工出板厚為3mm的熱軋板。
作業(yè)條件(加熱條件)輸入電功率2000kw加熱時間2.4秒頻率500Hz壓緊力表面壓力為3kgf/mm2(夾送輥)加壓時間3秒精軋速度(軋機的輸入端速度)60mpm對此期間的軋制狀況的調(diào)查的結(jié)果表明，在軋制中接合的薄板坯沒有斷裂，能夠進行良好的軋制。
對于特別是使用了夾緊機構(gòu)的薄板坯的接合來說，接合部處的薄板坯不會相互交錯，能夠得到良好的接合形狀。
下面說明本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)上利用的可能性。
根據(jù)本發(fā)明，在將先行輸送的鋼板的后端部和后續(xù)鋼板的前端部接合并進行連續(xù)的熱軋時，能夠得到如下所述的效果。
①由于先行鋼板和后續(xù)鋼板能夠迅速、可靠地接合，因此能夠縮短在停止鋼板的輸送來進行接合作業(yè)的場合中生產(chǎn)線的停止時間，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)能力效高的連續(xù)的熱軋。
②對于在鋼板輸送的同時進行接合作業(yè)的場合來說，不需要長的設(shè)備。
③由于能夠防止鋼板在加熱、接合時熔化，因此沒有由此而引起的設(shè)備損傷，能夠穩(wěn)定地進行接合作業(yè)。
本發(fā)明的接合裝置的構(gòu)成為，在精軋機的輸入端，在2組固定式夾送輥之間，設(shè)置能夠沿鋼板的輸送方向以及沿與該方向垂直的方向個別地進退移動的交變磁場發(fā)生線圈，對于該接合裝置來說，能夠得到如下所述的效果。
①裝置非常緊湊，能夠容易地適用于已有的設(shè)置中②由于裝置的結(jié)構(gòu)簡化，能夠簡便地進行保養(yǎng)③由于即使鋼板的寬度尺寸發(fā)生變化，交變磁場發(fā)生線圈也能夠迅速地移動，因此;在鋼板移動的同時，能夠迅速、準(zhǔn)確地在所需的位置上外加上交變磁場，從而不需要用于吸收鋼板接合時所花時間的防折器等多余的設(shè)備，能夠簡化生產(chǎn)線④由于在鋼板接合時，各端部能夠被夾緊機構(gòu)確實地固定，因此不會有端部不齊的接合。
權(quán)利要求
1.一種熱軋中鋼板的接合方法，其特征在于，在熱軋設(shè)備的輸入端，在將先行輸送的鋼板的后端部和緊接著先行鋼板而被輸送的后續(xù)鋼板的前端部對接接合時，使上述各鋼板的前端部對接接合時，使上述各鋼板的前端部和后端部相接觸，通過由外加貫通鋼板厚度方向的交變磁場對該接觸區(qū)域進行加熱的處理和對該鋼板中的至少一個進行壓緊的處理的組合，使鋼板相互貼緊。
2.一種熱軋中鋼板的接合方法，其特征在于，在熱軋設(shè)備的輸入端，在將先行輸送的鋼板的后端部和緊接著該先行鋼板而被輸送的后續(xù)鋼板的前端部和后端部至少在鋼板寬度方向的兩邊緣處相接觸，通過由外加貫通鋼板厚度方向的交變磁場對該接觸區(qū)域進行加熱的處理和對該鋼板中的至少一個進行壓緊的處理的組合，使鋼板相互貼緊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用沿鋼板寬度方向的尺寸比沿鋼板長度方向的尺寸大的扁平狀磁極來外加交變磁場。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，磁極的縱橫比和面積之間的關(guān)系滿足下述關(guān)系式W/L≥0.33+0.38(1/s)-0.05(1/s)2+0.0024(1/s)3式中W磁極的橫尺寸(m)L磁極的縱尺寸(m)S磁極的面積(m2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，使用和鋼板的重疊量限制在各鋼板接合預(yù)定部的接觸長度或接合量的0.3倍以內(nèi)的磁極來外加交變磁場。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于，在壓緊鋼板的狀態(tài)下進行加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其特征在于，使用至少一個具有沿鋼板的厚度方向?qū)摪鍔A住的C形鐵心的交變磁場發(fā)生線圈來外加用于對鋼板的接觸區(qū)域進行加熱的交變磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、或7所述的方法，其特征在于，通過在鋼板寬度方向的兩邊緣處在鋼板相互之間分別通上與交變磁場感應(yīng)產(chǎn)生的渦電流同相位的電流來進行加熱。
9.一種鋼板的接合裝置，其特征在于，該裝置在熱軋設(shè)備的輸入端，一方面和各鋼板的輸送同時移動，一方面對先行輸送的鋼板的后端部和緊接著該先行鋼板而被輸送的后續(xù)鋼板的前端部進行加熱、壓緊，使其相互貼緊，該裝置具有至少2組用于上下夾住鋼板并靠其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動將鋼板壓緊的固定式夾送輥，在該夾送輥的設(shè)置區(qū)域之間，設(shè)置有可沿鋼板的輸送方向移動的主臺車，在該主臺車上設(shè)置有可沿鋼板的寬度方向進退移動的副臺車，以及在副臺車上固定設(shè)置有具有沿其厚度方向?qū)摪鍔A住的C形鐵心的橫向通過方式的交變磁場發(fā)生線圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接合裝置，其特征在于，設(shè)置有將先行鋼板的后端部附近的區(qū)域和后續(xù)鋼板的前端部附近的區(qū)域分別上下夾住，使各鋼板位于同一水平面的夾緊機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明為了進行高生產(chǎn)能力的連續(xù)熱軋，在熱軋設(shè)備的輸入端，使先行輸送的鋼板的后端部和緊接著先行鋼板而被輸送的后續(xù)鋼板的前端部相接觸，通過由外加貫通鋼板厚度方向的交變磁場對該區(qū)域進行加熱的處理和對該鋼板中的至少一個進行壓緊的處理的組合，使鋼板相互迅速、可靠地接合起來。
文檔編號B21B1/26GK1059489SQ9110856
公開日1992年3月18日 申請日期1991年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月2日
發(fā)明者海老原正則, 天笠敏明, 武智敏貞, 青木富士男, 竹川英夫, 秦野直樹, 新田純?nèi)? 吉田邦雄, 吉村宏元 申請人:川崎制鐵株式會社