JPH04339576A - 突き合わせ溶接用誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板同志を突き合わ
せ溶接するのに用いる誘導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼板を連続熱間圧延機によって
熱間圧延する場合には、図４に例示する如き圧延機を用
いていた。これは、圧延加工前の厚板材料（以下ラフバ
という）１を熱間圧延して鋼板を製造するものである。 ラフバ１は例えば厚みが２０〜５０ｍｍ、巾が１９００
ｍｍ程度の断面を有する有限長の厚板で、前工程の加熱
炉によって１１００〜１３００℃近辺に加熱されている
。このラフバ１を圧延機ロール２，２…に通して例えば
２ｍｍ以下の厚さにまで熱間圧延するものである。この
図４に例示する圧延機では、加熱炉で１３００℃程度に
加熱された有限長のラフバ１を順次１個づつ熱間圧延機
に送り込んで圧延を行うものである。

【０００３】ところで、上記のように有限長のラフバ１
を１個づつ圧延するのではなく、加熱炉から取り出した
ラフバ１の先端を前のラフバ１の後端にすばやく溶接し
て連続した一体のラフバ１として圧延機に送り込むよう
にすると、熱間圧延機による圧延が連続化されて圧延機
ロール２，２…がほぼ一定の負荷で操業され、圧延操業
が効率化される。その結果、圧延中のラフバ１の温度降
下を最小限におさえることができるので、最終の圧延限
界をより薄い板厚までにできる（有限長のラフバである
と圧延中の温度降下により、圧延できる板厚はかなり厚
いものとなる）などの大きなメリットがある。

【０００４】そこで、従来より、ラフバ１同志を誘導加
熱装置を用いて突き合わせ溶接し、連続した一体のラフ
バとするための図５乃至図９に例示する本願出願人の出
願に係る特願昭６１−７７８４５号に記載された誘導加
熱装置が提案されている。この装置では、互いに接合し
ようとするラフバ１の突き合わせ面１ａ，１ａ同志を例
えば２〜３ｍｍ程度の隙間をあけて対向せしめる。この
突き合わせ面１ａ，１ａを挾んでラフバ１の上面と下面
に対向させて直行磁束型の誘導加熱コイル３を配設する
。なお、この誘導加熱コイル３は１回巻きでもよいし、
又は夫々２回巻き以上の複数巻きのコイルとしてもよい
。４は中周波または高周波電源装置である。また、図５
、及び図６において５はラフバ１の突き合わせ面１ａ同
志を押圧するためのクランプであって、上下面よりラフ
バ１をクランプするとともに、図示矢印のＸ方向に移動
してラフバ１同志を押圧する。クランプ５および押圧を
行うための機構については、図示を省略するが、例えば
液圧シリンダ等を使用した装置であれば良い。

【０００５】上述の如き従来装置では、電源装置４より
コイル３に給電するとき、コイル３に流れる交番電流ｉ
ｃによる磁束φがラフバ１と鎖交するので、左右の各ラ
フバ１には夫々誘起電流ｉｗ１，ｉｗ２が流れる。ラフ
バ１は、突き合わせ面１ａに隙間をあけて置かれている
ので、誘起電流ｉｗ１，ｉｗ２は図６，図７に示す経路
を流れる。つまり、対向した突き合わせ面１ａでは、ち
ょうど逆方向の電流となるので、近接効果が働いて対向
する突き合わせ面１ａに集中して流れる。そして、図９
にも示す如く突き合わせ面１ａの表面からほぼ滲透深さ
△に相当する深さまでの狭い範囲を流れ、その範囲が加
熱される（つまり、誘起電流が流れる範囲は、表面から
滲透深さ△＝５．０３（ρ／μｆ）１／２の関係になる
。なお、ρ：固有抵抗値、μ：透磁率、ｆ：周波数）で
ある。ここで、１１００℃程度の鋼板を加熱する場合、
電源装置４から誘導加熱コイル３に供給される交番電流
の周波数を例えば１０ＫＨｚとすると誘起電流ｉｗ１，
ｉｗ２の滲透深さ△は５ｍｍ、また２００ＫＨｚにする
と１．１ｍｍとなり誘起電流は突き合わせ面１ａの表面
からこの深さに相当する狭い範囲を流れて表面部分のみ
を集中的に加熱する。

【０００６】また、加熱に先立ってクランプ５によって
ラフバ１を夫々クランプしておく。コイル３に通電し加
熱することによって突き合わせ面１ａの温度が例えば１
３５０〜１４００℃近辺まで昇温したとき、左右のクラ
ンプ５（又は片方のクランプ）を図６矢印Ｘ方向に移動
させて突き合わせ面１ａ同志を接触させ更に押圧する。 この押圧によって溶接が行われたならば、コイル３への
通電を停止し、更にクランプ５による押圧も解除し、接
続され一体化したラフバ１をクランプ５から解放して図
示省略する搬送装着により圧延機等の次工程に送り込む
。加熱およびクランプ５による突き合わせ面１ａの押圧
のタイミングを図８に示している。なお、ラフバ１のご
とき厚板は加熱炉において一定の温度によって加熱され
ているので、前記溶接装置において加熱開始から接合一
体化までに要する時間は数秒（例えば３秒程度）である
。そして、順次、次のラフバ１を同様に接合するが、熱
間圧延、工程に何ら支障を来すことはない。このように
して、接合一体化したラフバ１を連続して熱間圧延機に
送り込むものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した如き従来の装
置では、図７，及び図９に例示するように、ラフバ１に
おける加熱コイル３の直下部位１ｂにも電流が流れ、こ
の部分が発熱することになる。このため、誘導加熱後、
突き合わせ面１ａ，１ａを押し合わせて溶接する際に、
ラフバ１のコイル直下部位１ｂの温度が上がって強度が
下がっているため、溶接時の必要な押付け圧力を突き合
わせ面１ａに加えられなくなり、適正に溶接できないこ
とがあるという問題があった。また、誘導加熱のためラ
フバ１に投入された電力のうち、コイル直下部位１ｂの
加熱に消費される電力が大きくなる分だけ、突き合わせ
面１ａを加熱するエッジヒータとしての総合効率が低下
するという問題があった。

【０００８】本発明は上述の点に鑑み、所要の圧力で加
熱部を突き合わせて適正に溶接でき、しかも誘導加熱に
消費される電力の総合効率が良好な、突き合わせ溶接用
誘導加熱装置を新たに提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の突き合わせ溶接
用誘導加熱装置は、突き合わせ溶接すべき２つの板材に
おける各突き合わせ面を、小間隔を開けて相対向せしめ
、相対向する突き合わせ面の板巾方向両端部にそれぞれ
通電チップを挾持せしめた状態にセットし、この相対向
する突き合わせ面部分の上下位置に配置した誘導コイル
に給電して突き合わせ面部分を加熱し、相対向する突き
合わせ面部を圧着して溶接するように構成したことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】上述のように構成することにより、誘導コイル
で誘起された誘導電流が２つの突き合わせ面部分と２つ
の通電チップとで閉ループ状に構成された電流通路を流
れ、２つの突き合わせ面部分を効率良く誘導加熱するも
のである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の突き合わせ溶接用誘導加熱装
置の一実施例を図１ないし図３によって説明する。なお
、この図１ないし図３において、前述した図４ないし図
９に示す従来例に対応する部分には同一符号を付すこと
とし、その詳細な説明を省略する。図１は本例装置によ
る誘導加熱時の要部を示す概略斜視図、図２はその要部
縦断面概略説明図、そして図３はその要部平面図であり
、図で１はラフバ、４は電源装置、５はクランプ、６は
誘導コイルである。２つのラフバ１における相互に突き
合わせ溶接すべき、突き合わせ面１ａ，１ａの間には、
２つの通電チップ７，７を挾持させて配置する。各通電
チップ７は、ラフバ１と同一材質で作られたものである
。これら通電チップ７は相対向する突き合わせ面１ａ，
１ａにおける両端部にそれぞれ配置する。

【００１２】これらラフバ１の溶接すべき突き合わせ面
１ａ，１ａの上下部位には、誘導コイル６を上下で対向
するよう配置する。なお、誘導コイル６はパイプ状に形
成し、その中空内部に冷却水を通すようにするとともに
、所定箇所の周囲に鉄心を配置して構成しても良い。 また、本例装置の誘導コイル６は、突き合わせ面１ａ，
１ａの近傍上部位置に配置するもので、従来の加熱コイ
ル３に比較して、より突き合わせ面１ａ，１ａに近い位
置に配置する。さらに、誘導コイル６には、電源装置４
を接続し、装置を構成する。

【００１３】次に上述のように構成した本例装置の作動
を説明する。まず溶接の際には、２つのラフバ１，１の
突き合わせ面１ａ，１ａが通電チップ７，７を挾んで対
向する、図示する状態にセットする。次に、電源装置４
より高周波電力を誘導コイル６に給電する。すると、図
２，図３に示す如く、２つの突き合わせ面１ａ，１ａと
通電チップ７との間をループ状の電流通路に沿って誘起
電流が流れ近接効果と相俟って突き合わせ面１ａ，１ａ
部分を効率良く加熱する。この突き合わせ面１ａ，１ａ
部分が所要温度に昇温したときに、これらの間から通電
チップ７，７を取り外す。これとともに、クランプ５で
、各ラフバ１を挾持して、突き合わせ面１ａ，１ａを押
し合わせて溶接する。なお、この突き合わせ面１ａ，１
ａを圧着する際にも、必要に応じて誘導加熱する。

【００１４】そして、溶接後はクランプ５を外し、ラフ
バ１を次の加工工程に送るものである。なお、本実施例
における以上説明した以外の構成，作用及び効果は前述
した従来例と同等であるのでその説明を省略する。

【００１５】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
その他種々の構成を取り得ることは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の突き合わせ
溶接用誘導加熱装置によれば、突き合わせ溶接すべき２
つの板材における各突き合わせ面を、小間隔を開けて相
対向せしめ、相対向する突き合わせ面の板巾方向両端部
にそれぞれ通電チップを挾持せしめた状態にセットし、
この相対向する突き合わせ面部分の上下位置に配置した
誘導コイルに給電して突き合わせ面部分を加熱し、相対
向する突き合わせ面部を圧着して溶接するように構成し
たので、誘導コイルで誘起された誘導電流が２つの突き
合わせ面部分と２つの通電チップとで閉ループ状に構成
された電流通路を流れ、２つの突き合わせ面部分を効率
良く誘導加熱するという効果がある。よって、従来の如
く、板材の突き合わせ面部分以外に電流通路ができない
ので、板材の余分な部分が加熱されることがない分だけ
、誘導加熱の総合効率を向上できるという効果がある。 さらに、従来は、板材内の電流通路を確保するために広
めに誘導コイルを巻く必要があったが、本発明によれば
突き合わせ面部分に合わせてコイル巾を狭く巻くことが
でき、効率を向上できるものである。また、従来の直接
通電方式のように冷却した接触子を板材に接触させるわ
けではないので、熱伝導ロスによる不均一に加熱される
ことをなくすことができるものである。これととともに
、板材の突き合わせ面部分以外の部分が加熱されて高温
となりその強度が下がることがないので、突き合わせ面
の圧着時に圧着力が低下して溶接不良を生ずるようなこ
とを防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の突き合わせ溶接用誘導加熱装置の一実
施例を示す要部概略斜視図。

【図２】上記実施例の要部縦断面概略説明図。

【図３】上記実施例の要部平面図。

【図４】従来のラフバに対する熱間圧延工程の説明図。

【図５】従来の突き合わせ溶接用誘導加熱装置の概略説
明平面図。

【図６】図５Ｙ−Ｙ線による断面説明線図。

【図７】従来装置の板材の誘起電流経路の説明図。

【図８】従来装置のクランプによる板材の突き合わせ面
の押圧と加熱のタイミングを示す説明線図。

【図９】従来装置の板材の誘導加熱状態を示す縦断説明
線図。

【符号の説明】

１…ラフバ、１ａ…突き合わせ面、５…クランプ、６…
誘導コイル、７…通電チップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２つの板材の所定間隔をおいて相対向
   する突き合わせ面部分を誘導コイルで加熱後圧着して溶
   接する突き合わせ溶接用誘導加熱装置において、上記相
   対向する突き合わせ面部の板巾方向両端部にそれぞれ通
   電可能に挾持されるべき通電チップと、上記相対向する
   突き合わせ面部分の対応位置に配置した誘導コイルとを
   具備することを特徴とする突き合わせ溶接用誘導加熱装
   置。