JPH11181528A - 連続鋼帯通板設備の溶接部焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼帯通板設備で先行材と後行材を溶接で接続し
た溶接部を焼鈍する方法において、溶接部全長にわたっ
て均一な加熱焼鈍を可能とする焼鈍方法の提供をする。 【解決手段】多孔質部材（６２）が通気性を有する金属
合金繊維の積層焼結体、或いは通気性を有するセラミッ
クス又は耐火物の焼結体である表面燃焼バーナ（６０）
を、鋼帯（１）溶接部に沿って両面に配置して、鋼帯
（１）溶接部を輻射及び対流加熱により焼鈍する。ま
た、供給する燃料及び支燃ガスは、予め混合器（２１）
で混合されて表面燃焼バーナ（６０）へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続焼鈍ライ
ン、連続酸洗ライン等、連続鋼帯通板設備の先行材と後
行材を溶接した後の溶接部焼鈍方法であって、特に通板
時の鋼帯の折り曲げや張力に対して鋼帯が破断すること
なく、溶接部全長にわたって均一焼鈍する連続鋼帯通板
設備の溶接部焼鈍方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続酸洗ライン等、連続鋼帯通板設備で
は、鋼板の通板に先だって先行材の尾端と後行材の先端
を溶接して接合する。その際、高炭素鋼溶接のままであ
るとマルテンサイト組織が発生し、溶接部強度が不均一
となり炭素量によって脆さが大きくなる。そこで、溶接
部溶接強度の均一化を図るため、溶接後焼き戻しによる
熱処理が行われる。従来の溶接後の熱処理方法として
は、溶接機外において高周波誘導加熱による方法やガス
火炎バーナによる加熱方法やトリーミングと一体化した
抵抗加熱による熱処理方法が知られている。（特開昭５
６−２３０号公報参照）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焼鈍方法は、次のような問題点があった。高周波誘導加
熱による方法は、渦電流による加熱のため加熱時間が長
くなり、鋼帯の幅方向のエッジ部分と中央部分では加熱
温度差が発生する等の問題があり、これを改善しようと
すると大容量の設備が必要となり不経済である。

【０００４】ガス火炎バーナによる加熱方法は、加熱時
間は高カロリーのガスを使用すれば改善できるが、火炎
部分に近い部分と遠い部分が必然的に発生し、溶接部に
加熱温度差が発生して鋼帯の硬さにバラツキが発生す
る。そのため、本出願人による特願平９−７９３４８号
のように多数の炎孔を有し幅方向に長い形のバーナによ
る方法もあるが、溶接部全長にわたって均一焼鈍するに
はまだ十分ではない。

【０００５】トリーミングと一体化した抵抗加熱による
熱処理方法は、溶接時に発生するバリをトリーム後ロー
ラ電極を溶接部の両側から押圧して電流を流し抵抗加熱
する方法である。この方法は溶接時の熱歪みにより鋼板
溶接部が板形状を崩し、ローラ電極を均一に鋼帯へ接触
させることが困難で、ローラ電極の接触抵抗の違いから
熱処理温度むらが発生する。このようになると目標焼鈍
温度に相当する電圧・電流を加えても温度の高いところ
では鋼帯のＡ１変態点以上になる場合があり、変態点以
下の均一な焼鈍が困難であった。

【０００６】このように溶接部の熱処理は、溶接温度
（Ａ１変態点以上）まで加熱されマルテンサイト組織化
した部分をＡ１変態点温度（６５０℃程度）以下で焼き
戻してソルバイト組織（軟化組織）にすることを目的と
するが、焼き戻し温度がＡ１変態点以上となった場合、
冷却後再びマルテンサイト組織化し硬度が硬くなる。こ
のように鋼帯溶接部が硬くなると、連続鋼帯通板設備に
鋼帯を通板中に繰り返し曲げ応力を受けた際、溶接部の
破断を招くこととなる。図５に焼鈍温度と硬度の関係を
示す。

【０００７】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、表面燃焼バーナにより燃料ガスが多孔質部材表層部
で燃焼し、その表層部からの輻射熱で溶接部を加熱する
ことにより、溶接部全長にわたって均一な加熱焼鈍を可
能とする連続鋼帯通板設備の溶接部焼鈍方法を提供する
ことを目的としている。請求項２記載の発明は、請求項
１の発明の目的に加えて、事前に燃料ガスを均一混合
し、表面燃焼バーナの燃焼温度を多孔質部材全表面にお
いて、更に均一化可能とする連続鋼帯通板設備の溶接部
焼鈍方法を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、鋼帯通板設備で先行材と
後行材を溶接で接続した溶接部を焼鈍する方法におい
て、多孔質部材６２が通気性を有する金属合金繊維の積
層焼結体、或いは通気性を有するセラミックス又は耐火
物の焼結体である表面燃焼バーナ６０を、鋼帯１溶接部
に沿って両面に配置して、鋼帯１溶接部を輻射及び対流
加熱により焼鈍するようにしたものである。さらに請求
項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、供給
する燃料及び支燃ガスを、予め混合器２１で混合して表
面燃焼バーナ６０へ供給するようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき連続酸洗ラインを例として詳細に説明する。図
1は本発明を適用する設備の概略構成の一例を示す概略
構成図である。巻戻機２から送り出される鋼帯１の後行
材と先行材は、シャー４で先尾端を剪断し、溶接機５で
先尾端を突き合わせて溶接し鋼帯１の先行材と後行材は
連続接続される。この溶接部は溶接時の温度上昇のため
硬化する。次に本発明が適用される焼鈍設備６にて変態
点以下の温度で焼鈍し、以降のテンションブライドルロ
ール７、ルーパー８等での繰り返し曲げに絶えるように
溶接部を軟化させる。このように接続された鋼帯１は、
Ｎｏ．１酸タンク１０、Ｎｏ．２酸タンク１１、Ｎｏ．
３酸タンク１２、スプレータンク１３、中和タンク１
４、温水タンク１５等を経て、図示しない巻取機によっ
て巻き取られ連続酸洗される。

【００１０】図２は本発明の方法を説明する焼鈍設備６
の概略構成図である。表面燃焼バーナ６０への燃料ガス
供給は、ガス貯蔵設備２２、ブロワー２０、均圧ミキサ
ー２１、ガス供給経路である配管２３、及び燃焼ガスカ
ロリー等を制御するためのバルブ２４等から構成され
る。また表面燃焼バーナ６０は、鋼帯１幅方向の溶接部
に沿って両面対象に設置され、混合ガス室６１の燃料ガ
スは多孔質部材６２の気孔から染み出し、多孔質部材６
２表層部で点火トランス６３で引火されて燃料ガスが燃
焼する仕組みとなっている。

【００１１】ガス貯蔵設備２２に貯えられた燃料ガス、
例えばＬＰＧ等の液化ガスは図示しない集合装置の加熱
装置により気化され、配管２３を経て均圧ミキサー２１
に送られる。一方支燃ガスとしての空気はブロワー２０
から送られて、均圧ミキサー２１で混合されて表面燃焼
バーナ６０へ送られる。燃料ガスと空気の混合比は最適
燃焼状態が得られる混合比に流量制御され、燃焼時間は
タイマー制御される。この燃焼時間は、指定された燃焼
ガスカロリーのもとで予め鋼帯の板厚と加熱時間の関係
を図示しない制御装置に入力しておき演算決定される。
該当通板材の情報からタイマーへ信号が送られて加熱焼
鈍に要する表面燃焼バーナ６０の燃焼時間を制御する。

【００１２】溶接部の焼鈍をより短時間に且つ均一に行
うため、表面燃焼バーナ６０は溶接部の上面と下面に、
鋼帯１の板幅より若干長いバーナ幅で設置する。また、
板と表面燃焼バーナ６０の距離については、多孔質部材
６２表面での燃焼による対流と輻射熱で溶接部を加熱す
るためできるだけ板にバーナを近づけるのが良いが、近
づけすぎると板と接触の懸念があるため、間隔は５０ｍ
ｍ程度が適当である。また、表面燃焼バーナ６０の鋼帯
通板方向の長さは、溶接部の４０〜８０ｍｍを焼きなま
し出来ればよいが、より確実に焼鈍するためには５倍程
度の長さが好ましい。

【００１３】表面燃焼バーナ６０は、バーナ表面を均一
に加熱する必要があるため、多孔質部材６２の気孔は多
孔質部材６２全面にわたって均一である必要がある。そ
のためには耐熱性の金属合金繊維の積層焼結体が有効で
ある。多孔質部材６２は鉄、クロム、ケイ素、アルミニ
ウム、イツトリウム等の合金からなる長繊維の焼結体を
マット状にし、それを積層張設することによりランダム
で気孔の均一なものが製造できる。また、アトマイズ法
で析出硬化型Ｎｉ基合金粉末を用いて圧縮成形し、平均
気孔径２０μｍの通気性を有するマットとして焼結して
もよい。

【００１４】また、一方金属繊維では酸化腐食が発生す
るため表面燃焼バーナ６０を長寿命化するため、セラミ
ックス又は耐火物の焼結体で多孔質部材６２を構成して
もよい。耐火物としては熱膨張率が低いアルミナ粉末の
粒径が２ｍｍ以下の素材を用い、バインダーとしてフェ
ノール樹脂を３〜２．５％と、有機質の短い繊維を１〜
２％添加配合して、十分混練後成形枠に充填して成形体
を得る。その後この成形体を乾燥させて温度を１７００
〜１７５０℃で５時間焼成する。この焼成によりフェノ
ール樹脂と有機質の短い繊維は焼失して均一な気孔をも
つ多孔質部材６２を得ることが出来る。また、前記耐火
物の素材としてアルミナ粉末にジルコニア粉末を２０％
程度配合して液体バインダーを添加後混合し、２〜０．
５ｍｍに造粒して予め仮焼したものを用いてもよい。こ
の場合前述と同様にフェノール樹脂と有機性の短い繊維
を加えて混練した後、厚みを１０ｍｍ程度のマット状に
加圧成形し乾燥した後１７３０℃で焼成して多孔質部材
６２を得る。前述の場合、バインダーとしてフェノール
樹脂を用いたが高軟化点ピッチやタールピッチを添加し
てもよい。

【００１５】次に溶接部の熱処理を短時間で均一に行う
方法として、ガス燃焼の対流加熱と輻射加熱とで行うこ
とを特徴としている。この場合、１０００〜１２００℃
の燃焼温度となるよう燃料ガスに予め空気を混合して使
用する。このガスは、燃料ガスに直接酸素混合すると燃
焼温度が２２００〜２７００℃と高過ぎ、最適な焼鈍温
度６００〜６５０℃への調整が困難となるためである。
また、本発明では燃料ガスと空気を予め均圧ミキサー２
１で混合している。これは、前記燃焼温度を制御するた
めの空気との混合制御が行い易く、また表面燃焼バーナ
６０の混合ガス室で混合させるのと比較して燃料ガスと
空気が均一に混合でき多孔質部材６２から染み出るガス
が表面全域で均一化し、燃焼温度も均一化するためであ
る。燃料ガスとしては、ＬＰＧ、ＬＮＧや製鉄所で発生
する副生ガスであってもよく、混合ガスの発熱量と混合
する空気量を指定する燃焼温度になるよう混合制御すれ
ばよく、更に加熱時間を予め求めておけばよい。

【００１６】

【実施例】次に、本発明を用いて実際に溶接部の焼鈍を
行った場合について述べる。本実施例では、多孔質部材
６２が耐熱性の金属合金繊維の積層焼結体のものを使用
し、大きさは１５００＊３５０ｍｍの表面燃焼バーナ６
０を使用する。燃料ガスとしては、ＬＰＧガスを１０．
６Ｎｍ３／Ｈｒの流量に空気を混合制御し、熱量が２３
＊１０４Ｋｃａｌ／Ｈｒで燃焼させる。また、加熱時間
については、図３の板厚と６５０℃まで昇温するに要す
る加熱時間の関係を使用する。また、板と表面燃焼バー
ナ６０との距離は５０ｍｍとする。そこで、供試材とし
て鋼種ＳＫ５を用い、板幅１２００ｍｍ、板厚６ｍｍの
熱延鋼帯をフラッシュパット溶接し、その後図３の関係
に基づき、前記表面燃焼バーナ６０の設置条件の下で７
０秒加熱した。

【００１７】この時の溶接部の焼鈍状態を表したもの
が、図４に示した断面硬度の測定結果を表す図である。
図中のａ線は、板中央部の溶接部から通板方向に１ｍｍ
間隔で硬度を測定したものであり、ｂ線は板のエッジか
ら５０ｍｍ入った個所で前記の測定と同様に１ｍｍ間隔
で硬度を測定したものである。この結果からわかるよう
に溶接部の軟化硬度を均一化するに満足する結果を得
た。また、中央部とエッジ部の鋼帯１の温度差で実施数
を増やした測定結果においても、従来の一般的ガス火炎
バーナでは１５０℃程度であったものが、本発明の方法
では５０℃以下とすることができた。

【００１８】

【発明の効果】この発明にかかる連続鋼帯通板設備の溶
接部焼鈍方法は、以上説明した如き内容のものなので、
鋼帯板幅方向の溶接部の焼き戻しのバラツキを無くすこ
とができ、溶接部の接合強度を均一化することができ
る。したがって連続鋼帯通板設備の操業中の板継ぎ溶接
部の破断事故を防ぐことができ、設備停止による生産性
の低下や再スレッティング作業を無くすことができると
いうの効果がある。以上説明したように、この発明のう
ち請求項１記載の発明は、多孔質部材に通気性を有する
金属合金繊維の積層焼結体、或いは通気性を有するセラ
ミックス又は耐火物の焼結体である表面燃焼バーナを使
用することで、多孔質部材の表層が均一加熱され、その
輻射熱により溶接部を加熱するため均一なエネルギーを
溶接部に付与でき焼鈍むらが生じない効果があり、また
請求項２記載の発明はさらに燃料ガスと空気を事前に混
合するため、表面燃焼バーナ内へ均一な熱量のガスを供
給でき、また、燃焼温度制御を容易にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用する設備の概略構成の一例を示
す概略構成図。

【図２】 図1の焼鈍設備の概略構成図。

【図３】 板厚と加熱時間の関係を示す図。

【図４】 断面硬度の測定結果を表す図。

【図５】 焼鈍温度と硬度の関係を表す図。

【符号の説明】

１ 鋼帯 ２ 巻戻機 ３ ピンチロール ４ シャー ５ 溶接機 ６ 焼鈍設備 ７ テンションブライドルロール ８ ルーパー ９ アイドルロール １０ Ｎｏ．１酸タンク １１ Ｎｏ．２酸タンク １２ Ｎｏ．３酸タンク １３ スプレータンク １４ 中和タンク １５ 温水タンク ２０ ブロワー ２１ 均圧ミキサー（混合器） ２２ ガス貯蔵設備 ２３ 配管 ２４ バルブ ２５ タイマ ６０ 表面燃焼バーナ ６１ 混合ガス室 ６２ 多孔質部材 ６３ 点火トランス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼帯通板設備で先行材と後行材を溶接で接
   続した溶接部を焼鈍する方法において、多孔質部材（６
   ２）が通気性を有する金属合金繊維の積層焼結体、或い
   は通気性を有するセラミックス又は耐火物の焼結体であ
   る表面燃焼バーナ（６０）を、鋼帯（１）溶接部に沿っ
   て両面に配置して、鋼帯（１）溶接部を輻射及び対流加
   熱により焼鈍することを特徴とする連続鋼帯通板設備の
   溶接部焼鈍方法。
2. 【請求項２】供給する燃料及び支燃ガスは、予め混合器
   （２１）で混合されて表面燃焼バーナ（６０）へ供給す
   ることを特徴とする請求項１記載の連続鋼帯通板設備の
   溶接部焼鈍方法。