JP2012130931A

JP2012130931A - 鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダー

Info

Publication number: JP2012130931A
Application number: JP2010283935A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Uehara; 壮一郎上原
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】鋼帯面の品質を悪化させることなく、電極端面へのスパッタ溶着を防止する鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーを提供する。
【解決手段】被溶接材の突き合わせ方向に設けた左右一対の電極と、該電極を支持するホルダーを有する。さらに、前記電極および前記ホルダーの被溶接材が突き合う側の端面には、液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマー層とシリケートセラミック塗料からなる上層の２層の塗料が塗布されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼帯どうしを溶接により接続するための鋼帯のつき合わせ溶接機に備えられる鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーに関するものである。

例えば、熱間圧延により製造された鋼帯に対し、酸洗、焼鈍、調質圧延などの処理を連続して行う場合、鋼帯どうしを溶接により接続して鋼帯を連続化させる。このような溶接には、溶接材料が必要ないなどの理由から鋼帯のつき合わせ溶接機（フラッシュバット溶接機とも称す）が使用されている。
フラッシュバット溶接とは、先行鋼帯と後行鋼帯の溶接すべき端部をカット・シャーにより平行な溶接面が得られるように切断し、鋼帯端部をクランプする上下一対の電極に電圧を印加しつつ切断後の鋼帯端部どうしを近接させ、接触局部を放電により加熱・溶融させた後、アップセット（圧接）する溶接方法であり、放電時には大量のスパッタが溶接部より飛散する。スパッタは高温の鉄粉（溶融金属）であるため、溶接電極の端面に付着すると、電極に溶着し、溶接を繰り返すうちに電極端面に塊状に成長する。この塊が電極と被溶接材の間に挟まって通電を阻害したり、電極間に挟まり、絶縁性を阻害するため、溶接品質に悪影響を及ぼす。また、鋼帯上へスパッタの塊が落下し、板にかみこむことにより、鋼帯面の外観品質にも悪影響を及ぼす。このように、放電過程で発生するスパッタへの対応が溶接品質管理上、重要なポイントとなっている。

スパッタの溶接電極への溶着を防止するための技術として、スパッタ付着防止板や、スパッタ付着防止剤がある（例えば、特許文献１、２）。いずれも、耐熱性の材料を板や膜として電極の表面に設け、スパッタの溶着を防止するものであり、耐熱物質としては、樹脂や無機材料が用いられている。

スパッタ付着防止剤として一般的に商品として販売され使用されているものとして、耐熱樹脂を揮発性の溶媒に溶かした液体をスプレーで塗布するタイプがある。しかしながら、これらは、アーク溶接のノズルやトーチといった部品の高寿命化、または溶接部付近の母材へのスパッタ付着防止を目的としており、例えば酸洗ラインに設置されるフラッシュバット溶接機の電極のように大面積への使用は想定されていない。また、スプレー塗布により樹脂膜を形成するタイプのスパッタ付着防止剤は、酸洗ラインのフラッシュバット溶接機で使用する場合には、樹脂膜の耐久性、耐磨耗性が足りず、過去の使用実績では、1週間程度で付着防止効果が消失してしまう。効果が消失した場合、電極面に塗布し直す必要があるが、オンラインの溶接機内は、狭く、操業能率を低下せずに、高頻度に防止剤を塗布することが困難である。

上記を受けて、オンラインの溶接機内で、電極にスパッタ付着防止剤を塗布する技術が考案されている。例えば、特許文献３では、カット・シャーにスパッタ付着防止剤の噴霧装置を設け、溶接毎に電極に自動でスパッタ付着防止液を塗布する技術が開示されている。しかしながら、オンラインの溶接機内にこのような装置を設けることはスペースの問題があり、特に後付けで設置するのは難しい。

以上を受けて、本発明者らは、高頻度で電極に塗布できてスパッタ付着防止効果の得られる防止剤として、機械油を電極に塗る方法を用いることを考案した。しかしながら、上側クランプの電極から板面に油がぼた落ちすると、品質不適合を発生させてしまうなどの問題がある。

また、効果が短期間で消失しないよう、手溶接機のトーチ、ノズル用に販売されている耐熱樹脂をグリス状にした防止剤を電極に塗布することで、液体のスプレー塗布よりも、樹脂の膜厚を増やし、耐久性を確保する方法も考えられる。しかし、グリス状の防止剤は、高温で溶媒が液化するため、上側クランプの電極に塗布すると、板面にスパッタ防止剤がぼた落ちし、鋼板面の品質に悪影響をおよぼしてしまうため、下側の電極にしか使用できない問題がある。

特公昭５１−４０２７９号公報特開２００５−３２４２１７号公報特開昭６１−２７１８４号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、鋼帯面の品質を悪化させることなく、電極端面へのスパッタ溶着を防止する鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーを提供することを目的とする。

発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意研究調査を重ねた結果、液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマー層とシリケートセラミック塗料からなる上層からなる２層の塗料をスパッタ防止剤として電極およびホルダーの被溶接材が突き合う側の端面に塗布することで、溶接スパッタの電極への付着を防止しながら、塗料自身の鋼帯面への剥離、ボタ落ちによる鋼帯面の品質悪化を防止することが可能となることを見いだした。

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
被溶接材の突き合わせ方向に設けた左右一対の電極と、該電極を支持するホルダーを有する、鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーであって、前記電極および前記ホルダーの被溶接材が突き合う側の端面には、液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマー層とシリケートセラミック塗料からなる上層の２層の塗料が塗布されていることを特徴とする鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダー。

本発明によれば、鋼帯面の品質を悪化させることなく、電極端面へのスパッタ溶着を防止する鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーが得られる。

本発明の鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーを示す図である。

本発明の鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーを図１に示す。図１によれば、本発明のつき合わせ溶接機用電極ホルダーは、被溶接材が突き合う方向に設けた上電極と下電極からなる左右一対の電極１、１’と、電極を支持するホルダー２、２’を有しており、被溶接材である鋼帯端部３、３’をクランプする左右一対の電極１、１’に電圧を印加しつつ鋼帯端部３、３’どうしを近接させ、接触局部を放電により加熱・溶融させた後、アップセット（圧接）する。この時、前記電極１、１’および前記ホルダー２、２’の被溶接材が突き合う側の端面には、液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマー層とシリケートセラミック塗料からなる上層の２層の塗料４が塗布されている。そして、このように、塗料４をスパッタ防止剤として電極１、１’およびホルダー２、２’の端面に塗布することで、溶接スパッタの電極への付着を防止しながら、塗料自身の鋼帯面への剥離、ボタ落ちによる鋼帯面の品質悪化を防止する。

さらに、塗料として、液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマー層とシリケートセラミック塗料からなる上層の２層の塗料を用いることで、耐熱性、絶縁性、高硬度の特性を有することとなる。
溶接スパッタは、発生直後では1600℃の高温で飛散する。本発明の耐熱性を有する塗料で電極表面に膜を形成することで、付着したスパッタの熱で電極とスパッタが溶着することを防止する。
本発明の塗料は絶縁性を有するので、電極表面に塗布した場合、溶接時の通電状態が変化し溶接品質に影響を及ぼすことを防止する。また、塗料自身の発熱による塗料の溶融を防止し、板面へのボタ落ちを防止する。
本発明の塗料が高硬度を有することで、塗料の剥離、磨耗がなく、塗料自身の板面への落下、噛みこみを防止し、長期間にわたり効果を得ることができる。

なお、上記塗料の電極１、１’およびホルダー２、２’の被溶接材の突き合わせ面への塗布方法については、特に限定しない。プライマー層の塗料が半乾きの状態で、次に上層を上塗りするのが好ましい。完全に乾燥した後に上層を上塗りすると、塗料と一緒にプライマー層の塗料がはがれる場合があるためである。
塗膜の厚みについては、特に限定しない。製造コストの観点からなるべく薄く塗布することが好ましいが、ムラ無く塗布が可能な厚みで塗布すればよい。

以下に酸洗ラインに設置した鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーを用いての実施例を示す。

耐熱性、絶縁性、高硬度を有する塗料として、建材・土木構造物の外装用等に用いられる液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマーとシリケート系セラミック塗料上層の２層塗料を用いた。本来、この塗料は、建材の防錆、耐食、防汚、落書き防止といった目的で外壁等に使用される塗料である。なお、上記２層塗料のうち、プライマーは、主剤として、（株）スリーボンド製、商品名：ＳＬＮｏ．１００主剤、６０ｇに、硬化剤として、（株）スリーボンド製、商品名：ＳＬＮｏ．１００硬化剤、１０ｇを混ぜ合わせ、これに希釈剤として、（株）スリーボンド製、シンナー（商品名：ＳＬＮｏ．１０３）２０ｇを加えたものである。また、上層は、主剤として、（株）スリーボンド製、商品名：ＳＬＮｏ．６００主剤、１００ｇに、硬化剤として（株）スリーボンド製、商品名：ＳＬＮｏ．６００硬化剤、１０ｇを混ぜ合わせ、これに希釈剤として（株）スリーボンド製、シンナー（商品名：ＳＬＮｏ．３０３）１１０ｇを加えたものである。

次に、図１に示す鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーにおいて、電極１、１’およびホルダー２、２’の被溶接材が突き合う側の端面に上記塗料を塗布した。まず、塗布面の金属表面が完全に覆われるようにプライマーを塗布し、塗料が半乾きの状態となったところで、次に、上層をその厚さが均一でかつ滑らかな表面が得られる厚さとなるように塗布し、乾燥させた。一方で、電極１、１’および前記ホルダー２、２’の被溶接材の突き合わせ面に、汎用のギア潤滑油（鉱物油と水の混合グリス）を塗布した比較例、何も塗布しない比較例も準備した。

以上からなる鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーを用いて、先行鋼帯と後行鋼帯の鋼帯端部３、３’をクランプする一対の電極１、１’に電圧を印加しつつ鋼帯端部３、３’どうしを近接させ、接触局部を放電により加熱・溶融させた後、アップセット（圧接）した。そして、スパッタ付着防止効果、効果持続性、板面へのぼた落ち程度、付着スパッタの除去しやすさについて以下に示す方法により調査した。

スパッタ付着防止効果
電極およびホルダーの被溶接材が突き合う側の端面にスパッタ溶着物が目視にて確認できた場合に電極およびホルダーの端面からスパッタ溶着物をかきとる事とし、５０回溶接あたりのかきとり回数を調べた。

効果持続性
電極およびホルダーの被溶接材が突き合う側の端面から塗料がはがれ落ちた場合に再度塗料の塗布を行うこととし、５０回溶接した場合の塗布回数を調査した。

板面へのぼた落ち程度
鋼板面上に塗料または機械油が目視にて観察可能な程度にぼた落ちしたコイルを発生コイルとし、１００コイルあたりの発生コイル数を発生コイル率として求めた。

付着スパッタの除去しやすさ
スパッタが電極またはホルダーに付着した場合にスパッタを除去するに際し、この時の除去のしやすさの程度を調べるために、除去に用いた道具および除去方法を調査した。

以上により得られた結果を表１に示す。

表１より、本発明例では、機械油を塗布した場合と同程度のスパッタ付着防止効果を有している。さらに、板面へのぼた落ちもなく、電極およびホルダーの被溶接材が突き合う側の端面から塗料がはがれ落ちることもなく、効果持続性が高いことがわかる。また、スパッタが鋼板面上に付着した場合でも、布の治具で拭き取り可能であり、スパッタ除去が容易である。
以上の結果から、スパッタが電極に溶着し塊となり溶接品質に悪影響を及ぼす問題、電極に溶着したスパッタが電極からとれにくく治具を用いて掻き落とす作業が作業者の肉体的負荷となる問題、電極のオンライン使用期間に対し効果の持続期間が短い問題、スパッタ付着防止のために電極に塗った保護剤が鋼板面上に落ち品質に悪影響を及ぼす問題がすべて解決される。

１、１’ 電極
２、２’ ホルダー
３、３’ 鋼帯端部
４塗料

Claims

被溶接材の突き合わせ方向に設けた左右一対の電極と、該電極を支持するホルダーを有する、鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダーであって、
前記電極および前記ホルダーの被溶接材が突き合う側の端面には、液硬化型シリコン変性アクリル樹脂からなるプライマー層とシリケートセラミック塗料からなる上層の２層の塗料が塗布されていることを特徴とする鋼帯のつき合わせ溶接機用電極ホルダー。