JP4160794B2 - 鋼板連続化設備、鋼板連続化方法及び連続化鋼板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、剪断接合を利用した鋼板連続化設備、鋼板連続化方法及び連続化鋼板に関する。詳しくは、熱延後、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板の連続化（接合）する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例に於いては、図１６に示すように、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板（以後 先行材）１と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板（以後 後行材）２をフラッシュバット法、レーザ法などで接合している。即ち、先行材１は、シャー１０を通過して、クランプ装置１１、レーザー溶接機又はフラッシュバット接合機である接合装置１２、クランプ装置１１を通過し、ノッチ処理、接合部処理を経たのち、ルーパ設備、酸洗設備へ送られる。
後行材２は、先行材１と共にクランプ装置１１間に挟まれた状態で接合装置１２によりレーザー溶接又はフラッシュバット接合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、酸洗槽内で鋼板を止めると過酸洗による鋼板表面性状の劣化が発生するため、鋼板が常に所定の速度で搬送される必要がある。
そのため、上記接合法を利用して鋼板の接合を実施する場合、接合時間が長いために、大型のルーパー設備（鋼板のバッファー設備）が必要となり設備全体が大型化することが問題となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る鋼板連続化設備は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を所定温度まで加熱する鋼板加熱装置と、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する剪断接合装置とを具備する鋼板連続化設備において、前記鋼板加熱装置は、前記後行材を誘導加熱により加熱する装置と、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱する装置から構成されることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る鋼板連続化設備は、請求項１における前記剪断接合装置は、パンチによってプレスされたパンチ側の鋼板が、鋼板の幅方向に任意の点数接合されることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る鋼板連続化設備は、請求項１又は２における前記剪断接合装置は、パンチされる断面形状が円筒形状であることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する鋼板連続化方法において、接合時の鋼板温度３５０℃以上とし、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合を実施することを特徴とする。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、
Ｄ：パンチとダイとの間隔
ｔ1，ｔ2：２枚重ね部の各鋼板の厚さ
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材が挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項７に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなる連続化鋼板において、接合時の鋼板温度が３５０℃以上、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合が実施されたことを特徴とする。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、
Ｄ：パンチとダイとの間隔
ｔ1，ｔ2：２枚重ね部の各鋼板の厚さ
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係る鋼板連続化設備を図１〜図４に示す。
本実施例に係る鋼板連続化設備は、図１に示すように、鋼板加熱装置１００と、剪断接合装置２００から構成されている。
図２〜図３において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。図２〜図４は接合中及び接合後の状態を板厚（ＸＺ面）断面内で図示したものである。
図１中ではクランプ、パンチ、パンチ受けが上下動、ダイが固定となっているが必ずしもダイは固定である必要は無く、条件によってはダイの上下動も認めるものである。
【００１４】
鋼板加熱装置１００は、後行材加熱装置３１、後行材加熱装置３２及び先行材／後行材加熱装置４とから構成され、鋼板１，２を所定温度まで加熱するものである。
ここにいう「所定温度まで加熱」とは、例えば、大気温度（３０℃程度）の鋼板を１０００℃以上まで加熱可能なことを言う。
【００１５】
後行材加熱装置３１は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板（以下、先行材という）１の先端部を誘導加熱により加熱するものであり、後行材加熱装置３２は、次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理を実施される鋼板（以下、後行材という）２の先端部を誘導加熱により加熱するものである。
なお、先行材１の加熱は図示される誘導加熱に限るものでなく、バーナーを利用した直接或いは輻射加熱、加熱物体による接触熱伝導などを利用しても良く、後行材２の加熱も同様である。
【００１６】
後行材２を加熱した後に、先行材１の尾端と後行材２の先端を重ね合わせ予め誘導加熱により所定の温度まで予熱している加熱クランプ（高温部材）である加熱装置４により２枚重ね状態の鋼板を挟みこみ接触伝熱で加熱する。
加熱装置４による加熱は必ずしも接触伝熱で実施する必要は無く、誘導加熱或いはバーナーなどによる加熱形態をとってもよい。
さらに、後行材２の加熱を別プロセスで実施するのではなく本プロセスで実施しても良い。
【００１７】
剪断接合装置２００は、固定されたダイ６に対して上下動するクランプ５と、上下動するパンチ７及びパンチ受け８とを備えたものである。
従って、図２に示すように、２枚重ねにした鋼板である先行材１及び後行材２をダイ６にクランプ５を押し付けて挟み込み、更に、パンチ受け８に対してパンチを７を押し下げることにより打ち抜き、接合部において２枚重ね鋼板の一方の鋼板破断面がパンチ７によってもう一方の鋼板破断面と接触するものである。
図１２において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。
【００１８】
これにより、図３に示すように、先行材１の尾端と後行材２の先端が加熱後に剪断され互いの新生面同士が接合面（図３中破線で示す）となり高温で酸化皮膜など鋼板表面に存在する不純物が無い状態で接触することになる。
即ち、図１２に示される通り、本実施例の接合では、高温状態で新生面同士が、クランプ５、パンチ７、パンチ受け８及びダイ６によるＸ方向或いは半径方向の押し付け力を受けて接触することで、金属内原子の拡散が生じ接触面が接合される。
本実施例は、図４に示すように、Ｘ−Ｙ平面において接合面形状を直線形状とするために、直線形状の接合面を形成する形状のパンチ７及びダイ６を用いた。
【００１９】
本実施例に係る鋼板を用いた実験においては、図１３に示されるように鋼板温度３５０℃以上で母材強度を越える良好な結果が得られ、また、図１４に示されるように、次式（１）で定義されるクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件で母材強度を越える良好な接合状態が得られた。
図１３及び図１４中の良好な接合条件は、接合部の強度が母材以上でありその後、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される際に鋼板が破断する問題が発生しない強度である。材質により母材強度は変わるが母材強度は各材質固有の値であり、鋼板温度３５０℃及びクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件を満たせば接合部の強度が母材以上となる実験結果から本条件を設定した。ここで云う母材強度とは母材の引張り強さである。図１３は接合時の鋼板温度を実験パラメータとして接合強度を調べた結果であり、図１４は接合時のクリアランスｃ／ｔを実験パラメータとして接合強度を調べた結果である。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、Ｄはパンチ７とダイ６のＸ方向の間隔である。
また、ｔ1，ｔ2は、２枚重ね部の先行材１、後行材２の各鋼板の厚さである。
【００２０】
本実施例による鋼板の接合は、図１５に示される通り従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が１秒以下と非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる。
即ち、従来方式では、図１５（ａ）に破線で示すように後行材の先端部と先行材の後端部とが突き合わせ面となることから、接合準備時間が約２５秒程度であるのに対し、本実施例では、図１５（ｂ）に破線で示すように先行材の後端部と後行材の先端部とを重ね合わせるので接合準備時間が２５秒に比較し大幅に短縮することになる。
【００２１】
更に、従来方式では、全面に電圧付与するフラッシュバット方式や、レーザヘッドを移動するレーザ法を採用するため、接合時間が約１０秒程度と長いのに対し、本実施例では、パンチ７の打ち抜き時間（１秒以下）であるため接合時間が短いという利点がある。
【００２２】
〔実施例２〕
本発明の第２の実施例に係る鋼板連続化設備を図５〜図８に示す。
図６〜図７において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。図６〜図８は接合中及び接合後の状態を板厚（Ｘ−Ｚ面）断面内で図示したものである。なお、図８中には板幅方向の接合状態を説明するために、Ｘ−Ｙ面を鋼板上面から観察した図も合わせて記した。
図５中ではクランプ、パンチ、パンチ受けが上下動、ダイが固定となっているが必ずしもダイは固定である必要は無く、条件によってはダイの上下動も認めるものである。
本実施例に係る鋼板連続化設備は、図５に示すように基本的な構成は実施例１と同様であり、図８に示すように接合面形状をＸ−Ｙ平面内で曲線或いは矩形状としたことに差異がある。
そのため、本実施例では、上記形状の接合面を形成する形状のパンチ７及びダイ６を設けたものであり、その他の構成は前述した実施例１と同様である。
【００２３】
従って、本実施例においても、図６に示すように、２枚重ねにした鋼板である先行材１及び後行材２をダイ６にクランプ５を押し付けて挟み込み、更に、パンチ受け８に対してパンチを７を押し下げることにより打ち抜き、接合部において２枚重ね鋼板の一方の鋼板破断面がパンチ７によってもう一方の鋼板破断面と接触するものである。
【００２４】
これにより、図７に示すように、先行材１の尾端と後行材２の先端が加熱後に剪断され互いの新生面同士が接合面（図７中破線で示す）となり高温で酸化皮膜など鋼板表面に存在する不純物が無い状態で接触することになる。
また、本実施例においても、鋼板温度３５０℃以上で母材強度を越える良好な結果が得られ、また、上式（１）で定義されるクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件で母材強度を越える良好な接合状態が得られたことは実施例１と同様である。
【００２５】
〔実施例３〕
本発明の第３の実施例に係る鋼板連続化設備を図９〜図１１に示す。
図１０において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。
図１０〜図１１は接合中及び接合後の状態を板厚（Ｘ−Ｚ面）断面内で図示したものである。なお、図１１中には板幅方向の接合状態を説明するために、Ｘ−Ｙ面を鋼板上面から観察した図も合わせて記した。
図９中ではクランプ、パンチ、パンチ受けが上下動、ダイが固定となっているが必ずしもダイは固定である必要は無く、条件によってはダイの上下動も認めるものである。
本実施例に係る鋼板連続化設備は、図９に示すように基本的な構成は実施例１と同様であり、図１１に示すように、接合面が鋼板幅方向（Ｙ方向）において任意の点数設定されているものであり、接合面が鋼板幅方向に連続的に存在していないものである。
【００２６】
そのため、本実施例では、剪断接合装置２００として、上下動するパンチ７の前後に、固定されたダイ６に対して上下に動くクランプ５を配置し、図１０に示すように、パンチ７を押し下げることにより、先行材１と後行材２が剪断され互いの新生面同士が接合することになる。
【００２７】
また、本実施例においても、鋼板温度３５０℃以上で母材強度を越える良好な結果が得られ、また、上式（１）で定義されるクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件で母材強度を越える良好な接合状態が得られたことは実施例１と同様である。
尚、本実施例では円筒形状で接合されているが、必ずしも円筒形状で接合される必要はなく四角形状など任意の形状で良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る鋼板連続化設備は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を所定温度まで加熱する鋼板加熱装置と、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する剪断接合装置とを具備する鋼板連続化設備において、前記鋼板加熱装置は、前記後行材を誘導加熱により加熱する装置と、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱する装置から構成されるため、従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
【００３５】
また、本発明の請求項２に係る鋼板連続化設備は、請求項１における前記剪断接合装置は、パンチによってプレスされたパンチ側の鋼板が、鋼板の幅方向に任意の点数接合されるため、新生面同士が確実に接合することになる。
【００３６】
また、本発明の請求項３に係る鋼板連続化設備は、請求項１又は２における前記剪断接合装置は、パンチされる断面形状が円筒形状であるため、新生面同士が確実に接合することになる。
また、本発明の請求項４に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合するので、従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
また、本発明の請求項５に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する鋼板連続化方法において、接合時の鋼板温度３５０℃以上とし、かつ、式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合を実施するため、母材強度を越える良好な接合状態が得られる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
また、本発明の請求項６に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材が挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなるので、従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
また、本発明の請求項７に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び後行材を挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなる連続化鋼板において、接合時の鋼板温度が３５０℃以上、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合が実施されたため、母材強度を越える良好な接合状態が得られる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る鋼板連続化設備の全体図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る剪断接合装置（接合前）を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る剪断接合装置（接合後）を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る接合面を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る鋼板連続化設備の全体図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る剪断接合装置（接合前）を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る剪断接合装置（接合後）を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る接合面を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る鋼板連続化設備の全体図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る剪断接合装置（接合後）を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係る接合面を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係る剪断接合面を示す説明図である。
【図１３】接合（鋼板）温度と強度との関係を示すグラフである。
【図１４】クリアランスと強度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明と従来方式の接合時間を比較した説明図である。
【図１６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１ 先行材
２ 後行材
４ 先行材／後行材加熱装置
５ クランプ
６ ダイ
７ パンチ
８ パンチ受け
３１ 後行材加熱装置
３２ 後行材加熱装置
１００ 鋼板加熱装置
２００ 剪断接合装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、剪断接合を利用した鋼板連続化設備、鋼板連続化方法及び連続化鋼板に関する。詳しくは、熱延後、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板の連続化（接合）する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例に於いては、図１６に示すように、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板（以後 先行材）１と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板（以後 後行材）２をフラッシュバット法、レーザ法などで接合している。即ち、先行材１は、シャー１０を通過して、クランプ装置１１、レーザー溶接機又はフラッシュバット接合機である接合装置１２、クランプ装置１１を通過し、ノッチ処理、接合部処理を経たのち、ルーパ設備、酸洗設備へ送られる。
後行材２は、先行材１と共にクランプ装置１１間に挟まれた状態で接合装置１２によりレーザー溶接又はフラッシュバット接合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、酸洗槽内で鋼板を止めると過酸洗による鋼板表面性状の劣化が発生するため、鋼板が常に所定の速度で搬送される必要がある。
そのため、上記接合法を利用して鋼板の接合を実施する場合、接合時間が長いために、大型のルーパー設備（鋼板のバッファー設備）が必要となり設備全体が大型化することが問題となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る鋼板連続化設備は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を所定温度まで加熱する鋼板加熱装置と、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する剪断接合装置とを具備する鋼板連続化設備において、前記鋼板加熱装置は、前記後行材を誘導加熱により加熱する装置と、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱する装置から構成されることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る鋼板連続化設備は、請求項１における前記剪断接合装置は、パンチによってプレスされたパンチ側の鋼板が、鋼板の幅方向に任意の点数接合されることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る鋼板連続化設備は、請求項１又は２における前記剪断接合装置は、パンチされる断面形状が円筒形状であることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する鋼板連続化方法において、接合時の鋼板温度３５０℃以上とし、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合を実施することを特徴とする。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、
Ｄ：パンチとダイとの間隔
ｔ1，ｔ2：２枚重ね部の各鋼板の厚さ
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材が挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項７に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなる連続化鋼板において、接合時の鋼板温度が３５０℃以上、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合が実施されたことを特徴とする。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、
Ｄ：パンチとダイとの間隔
ｔ1，ｔ2：２枚重ね部の各鋼板の厚さ
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係る鋼板連続化設備を図１〜図４に示す。
本実施例に係る鋼板連続化設備は、図１に示すように、鋼板加熱装置１００と、剪断接合装置２００から構成されている。
図２〜図３において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。図２〜図４は接合中及び接合後の状態を板厚（ＸＺ面）断面内で図示したものである。
図１中ではクランプ、パンチ、パンチ受けが上下動、ダイが固定となっているが必ずしもダイは固定である必要は無く、条件によってはダイの上下動も認めるものである。
【００１４】
鋼板加熱装置１００は、後行材加熱装置３１、後行材加熱装置３２及び先行材／後行材加熱装置４とから構成され、鋼板１，２を所定温度まで加熱するものである。
ここにいう「所定温度まで加熱」とは、例えば、大気温度（３０℃程度）の鋼板を１０００℃以上まで加熱可能なことを言う。
【００１５】
後行材加熱装置３１は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板（以下、先行材という）１の先端部を誘導加熱により加熱するものであり、後行材加熱装置３２は、次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理を実施される鋼板（以下、後行材という）２の先端部を誘導加熱により加熱するものである。
なお、先行材１の加熱は図示される誘導加熱に限るものでなく、バーナーを利用した直接或いは輻射加熱、加熱物体による接触熱伝導などを利用しても良く、後行材２の加熱も同様である。
【００１６】
後行材２を加熱した後に、先行材１の尾端と後行材２の先端を重ね合わせ予め誘導加熱により所定の温度まで予熱している加熱クランプ（高温部材）である加熱装置４により２枚重ね状態の鋼板を挟みこみ接触伝熱で加熱する。
加熱装置４による加熱は必ずしも接触伝熱で実施する必要は無く、誘導加熱或いはバーナーなどによる加熱形態をとってもよい。
さらに、後行材２の加熱を別プロセスで実施するのではなく本プロセスで実施しても良い。
【００１７】
剪断接合装置２００は、固定されたダイ６に対して上下動するクランプ５と、上下動するパンチ７及びパンチ受け８とを備えたものである。
従って、図２に示すように、２枚重ねにした鋼板である先行材１及び後行材２をダイ６にクランプ５を押し付けて挟み込み、更に、パンチ受け８に対してパンチを７を押し下げることにより打ち抜き、接合部において２枚重ね鋼板の一方の鋼板破断面がパンチ７によってもう一方の鋼板破断面と接触するものである。
図１２において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。
【００１８】
これにより、図３に示すように、先行材１の尾端と後行材２の先端が加熱後に剪断され互いの新生面同士が接合面（図３中破線で示す）となり高温で酸化皮膜など鋼板表面に存在する不純物が無い状態で接触することになる。
即ち、図１２に示される通り、本実施例の接合では、高温状態で新生面同士が、クランプ５、パンチ７、パンチ受け８及びダイ６によるＸ方向或いは半径方向の押し付け力を受けて接触することで、金属内原子の拡散が生じ接触面が接合される。
本実施例は、図４に示すように、Ｘ−Ｙ平面において接合面形状を直線形状とするために、直線形状の接合面を形成する形状のパンチ７及びダイ６を用いた。
【００１９】
本実施例に係る鋼板を用いた実験においては、図１３に示されるように鋼板温度３５０℃以上で母材強度を越える良好な結果が得られ、また、図１４に示されるように、次式（１）で定義されるクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件で母材強度を越える良好な接合状態が得られた。
図１３及び図１４中の良好な接合条件は、接合部の強度が母材以上でありその後、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される際に鋼板が破断する問題が発生しない強度である。材質により母材強度は変わるが母材強度は各材質固有の値であり、鋼板温度３５０℃及びクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件を満たせば接合部の強度が母材以上となる実験結果から本条件を設定した。ここで云う母材強度とは母材の引張り強さである。図１３は接合時の鋼板温度を実験パラメータとして接合強度を調べた結果であり、図１４は接合時のクリアランスｃ／ｔを実験パラメータとして接合強度を調べた結果である。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、Ｄはパンチ７とダイ６のＸ方向の間隔である。
また、ｔ1，ｔ2は、２枚重ね部の先行材１、後行材２の各鋼板の厚さである。
【００２０】
本実施例による鋼板の接合は、図１５に示される通り従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が１秒以下と非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる。
即ち、従来方式では、図１５（ａ）に破線で示すように後行材の先端部と先行材の後端部とが突き合わせ面となることから、接合準備時間が約２５秒程度であるのに対し、本実施例では、図１５（ｂ）に破線で示すように先行材の後端部と後行材の先端部とを重ね合わせるので接合準備時間が２５秒に比較し大幅に短縮することになる。
【００２１】
更に、従来方式では、全面に電圧付与するフラッシュバット方式や、レーザヘッドを移動するレーザ法を採用するため、接合時間が約１０秒程度と長いのに対し、本実施例では、パンチ７の打ち抜き時間（１秒以下）であるため接合時間が短いという利点がある。
【００２２】
〔実施例２〕
本発明の第２の実施例に係る鋼板連続化設備を図５〜図８に示す。
図６〜図７において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。図６〜図８は接合中及び接合後の状態を板厚（Ｘ−Ｚ面）断面内で図示したものである。なお、図８中には板幅方向の接合状態を説明するために、Ｘ−Ｙ面を鋼板上面から観察した図も合わせて記した。
図５中ではクランプ、パンチ、パンチ受けが上下動、ダイが固定となっているが必ずしもダイは固定である必要は無く、条件によってはダイの上下動も認めるものである。
本実施例に係る鋼板連続化設備は、図５に示すように基本的な構成は実施例１と同様であり、図８に示すように接合面形状をＸ−Ｙ平面内で曲線或いは矩形状としたことに差異がある。
そのため、本実施例では、上記形状の接合面を形成する形状のパンチ７及びダイ６を設けたものであり、その他の構成は前述した実施例１と同様である。
【００２３】
従って、本実施例においても、図６に示すように、２枚重ねにした鋼板である先行材１及び後行材２をダイ６にクランプ５を押し付けて挟み込み、更に、パンチ受け８に対してパンチを７を押し下げることにより打ち抜き、接合部において２枚重ね鋼板の一方の鋼板破断面がパンチ７によってもう一方の鋼板破断面と接触するものである。
【００２４】
これにより、図７に示すように、先行材１の尾端と後行材２の先端が加熱後に剪断され互いの新生面同士が接合面（図７中破線で示す）となり高温で酸化皮膜など鋼板表面に存在する不純物が無い状態で接触することになる。
また、本実施例においても、鋼板温度３５０℃以上で母材強度を越える良好な結果が得られ、また、上式（１）で定義されるクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件で母材強度を越える良好な接合状態が得られたことは実施例１と同様である。
【００２５】
〔実施例３〕
本発明の第３の実施例に係る鋼板連続化設備を図９〜図１１に示す。
図１０において先行材が上、後行材が下となっているが先行材及び後行材の位置関係はこれに限定するものではなく、先行材が下、後行材が上になっても良い。
図１０〜図１１は接合中及び接合後の状態を板厚（Ｘ−Ｚ面）断面内で図示したものである。なお、図１１中には板幅方向の接合状態を説明するために、Ｘ−Ｙ面を鋼板上面から観察した図も合わせて記した。
図９中ではクランプ、パンチ、パンチ受けが上下動、ダイが固定となっているが必ずしもダイは固定である必要は無く、条件によってはダイの上下動も認めるものである。
本実施例に係る鋼板連続化設備は、図９に示すように基本的な構成は実施例１と同様であり、図１１に示すように、接合面が鋼板幅方向（Ｙ方向）において任意の点数設定されているものであり、接合面が鋼板幅方向に連続的に存在していないものである。
【００２６】
そのため、本実施例では、剪断接合装置２００として、上下動するパンチ７の前後に、固定されたダイ６に対して上下に動くクランプ５を配置し、図１０に示すように、パンチ７を押し下げることにより、先行材１と後行材２が剪断され互いの新生面同士が接合することになる。
【００２７】
また、本実施例においても、鋼板温度３５０℃以上で母材強度を越える良好な結果が得られ、また、上式（１）で定義されるクリアランスｃ／ｔが５％以下の条件で母材強度を越える良好な接合状態が得られたことは実施例１と同様である。
尚、本実施例では円筒形状で接合されているが、必ずしも円筒形状で接合される必要はなく四角形状など任意の形状で良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る鋼板連続化設備は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を所定温度まで加熱する鋼板加熱装置と、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する剪断接合装置とを具備する鋼板連続化設備において、前記鋼板加熱装置は、前記後行材を誘導加熱により加熱する装置と、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱する装置から構成されるため、従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
【００３５】
また、本発明の請求項２に係る鋼板連続化設備は、請求項１における前記剪断接合装置は、パンチによってプレスされたパンチ側の鋼板が、鋼板の幅方向に任意の点数接合されるため、新生面同士が確実に接合することになる。
【００３６】
また、本発明の請求項３に係る鋼板連続化設備は、請求項１又は２における前記剪断接合装置は、パンチされる断面形状が円筒形状であるため、新生面同士が確実に接合することになる。
また、本発明の請求項４に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合するので、従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
また、本発明の請求項５に係る鋼板連続化方法は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する鋼板連続化方法において、接合時の鋼板温度３５０℃以上とし、かつ、式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合を実施するため、母材強度を越える良好な接合状態が得られる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
また、本発明の請求項６に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材が挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなるので、従来のフラッシュバット法、レーザ法などでの接合に比べ接合準備時の面精度が低くてよいこと及び接合自体の時間が非常に短いために接合時間の大幅な短縮が図れることとなりルーパー設備の大幅な簡素化が図れる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
また、本発明の請求項７に係る連続化鋼板は、酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び後行材を挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなる連続化鋼板において、接合時の鋼板温度が３５０℃以上、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合が実施されたため、母材強度を越える良好な接合状態が得られる他、特に、先行材及び後行材を確実に加熱できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る鋼板連続化設備の全体図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る剪断接合装置（接合前）を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る剪断接合装置（接合後）を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る接合面を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る鋼板連続化設備の全体図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る剪断接合装置（接合前）を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る剪断接合装置（接合後）を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る接合面を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る鋼板連続化設備の全体図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る剪断接合装置（接合後）を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係る接合面を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係る剪断接合面を示す説明図である。
【図１３】接合（鋼板）温度と強度との関係を示すグラフである。
【図１４】クリアランスと強度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明と従来方式の接合時間を比較した説明図である。
【図１６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１ 先行材
２ 後行材
４ 先行材／後行材加熱装置
５ クランプ
６ ダイ
７ パンチ
８ パンチ受け
３１ 後行材加熱装置
３２ 後行材加熱装置
１００ 鋼板加熱装置
２００ 剪断接合装置
Claims (7)
- 酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材と次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を所定温度まで加熱する鋼板加熱装置と、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する剪断接合装置とを具備する鋼板連続化設備において、前記鋼板加熱装置は、前記後行材を誘導加熱により加熱する装置と、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱する装置から構成されることを特徴とする鋼板連続化設備。
- 前記剪断接合装置は、パンチによってプレスされたパンチ側の鋼板が、鋼板の幅方向に任意の点数接合されることを特徴とする請求項１記載の鋼板連続化設備。
- 前記剪断接合装置は、パンチされる断面形状が円筒形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼板連続化設備。
- 酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合することを特徴とする鋼板連続化方法。
- 酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理されている鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材を誘導加熱により所定温度まで加熱した後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込んで接触熱伝導で加熱し、そして、前記先行材と前記後行材とを重ね合わせてダイ及びクランプで挟むと共にパンチで剪断して互いの新生面を接触させることにより接合する鋼板連続化方法において、接合時の鋼板温度３５０℃以上とし、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合を実施することを特徴とする鋼板連続化方法。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、
Ｄ：パンチとダイとの間隔
ｔ1，ｔ2：２枚重ね部の各鋼板の厚さ - 酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材が挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなることを特徴とする連続化鋼板。
- 酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理された鋼板である先行材の次に酸洗及び酸洗・冷延工程にて処理される鋼板である後行材が誘導加熱により所定温度まで加熱された後、誘導加熱により予熱された加熱クランプで前記先行材及び前記後行材を挟み込まれて接触熱伝導で加熱され、そして、重ね合わせてダイ及びクランプで挟まれると共にパンチで剪断されて互いの新生面が接触されることにより接合されてなる連続化鋼板において、接合時の鋼板温度が３５０℃以上、かつ、下式（１）で定義される接合時のパンチとダイとのクリアランスｃ／ｔが５％以下の状態で鋼板の接合が実施されたことを特徴とする連続化鋼板。
ｃ／ｔ＝Ｄ／（ｔ1＋ｔ2）×１００ …（１）
但し、
Ｄ：パンチとダイとの間隔
ｔ1，ｔ2：２枚重ね部の各鋼板の厚さ
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