JP5966705B2 - 金属板接合装置および金属板接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の金属板を接合する金属板接合装置および金属板接合方法に関するものである。

従来から、鋼スラブの粗圧延によって得られた板状の鋼材（以下、鋼板という）を仕上圧延して熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインにおいて、粗圧延後の各鋼板同士は、仕上圧延前に順次、加熱接合されている。一般に、上述した各鋼板同士の加熱接合においては、熱間圧延ラインの粗圧延設備から仕上圧延設備に向かって先行する鋼板（以下、先行板という）の尾端部と、この先行板に後続する鋼板（以下、後行板という）の先端部とを加熱し、押圧する。この結果、先行板の尾端部と後行板の先端部とが加熱接合される。このような先行板と後行板との先尾端部同士の加熱接合を、粗圧延後の複数の鋼板に対して順次行うことにより、これら複数の鋼板は、連続した一連の鋼板に加工される。この一連の鋼板は、鋼板の仕上圧延を切れ目なく連続して行う連続熱間圧延（エンドレス圧延）に有用である。

また、上述した加熱接合における鋼板の加熱手法として、例えば、トランスバース方式の誘導加熱法が用いられる。トランスバース方式の誘導加熱法では、鋼板をその厚さ方向（以下、板厚方向という）に挟んで対向する一対のコイルに電流を供給し、これによって、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させ、この板厚方向の交番磁界を鋼板に印加する。この結果、鋼板に渦電流が誘導され、この渦電流に由来するジュール熱によって、鋼板が加熱される。

なお、熱間圧延ラインにおける各鋼板同士の加熱接合に関する従来技術として、例えば、トランスバース方式の誘導加熱法によって先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱しながら押圧する接合技術がある（特許文献１、２参照）。この特許文献２には、先行板の尾端部と後行板の先端部との接触領域を鋼板の幅方向（以下、板幅方向という）の両端域とする構造が開示されている。また、先行板の尾端部と後行板の先端部との接触領域を板幅方向の一部の領域とし、この尾端部と先端部との接触領域に電極を介して交流電流を供給して、先行板の尾端部と後行板の先端部とを接合する方法もある（特許文献３参照）。さらに、先行板および後行板のうちの少なくとも一方の鋼種が、鋼より高い融点の酸化物を生成する元素を含む鋼種であり、トランスバース方式の誘導加熱法によって、先行板と後行板との各接合面から鋼板厚みの２０％の長さ以下の領域を鋼板の液相線温度以上に加熱し、且つ、先行板と後行板との押圧量を鋼板厚みの５０％以上とする接合方法もある（特許文献４参照）。

特開昭６２−２３４６７９号公報 特開平４−８９１０９号公報 特開平７−１２４６０６号公報 特開２０００−２７１６０５号公報

しかしながら、上述した従来技術では、鋼板等の金属板をその板厚方向に貫通する交番磁界によって、金属板の先尾端部に渦電流を誘導しても、通電経路が渦状であるという渦電流の性質上、金属板の板幅方向の両端部、特に、先尾端部の両角部に、渦電流が流れ難い。このため、渦電流に由来するジュール熱によって、先尾端部の両角部を十分に加熱することは困難である。これに起因して、たとえ先尾端部の中央部側を接合に適した温度まで加熱しても、先尾端部の両角部は、殆どの場合、接合に適した温度まで上昇していない。この結果、金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合することが困難であるという問題点があった。

なお、特許文献４に例示されるように、金属板の先尾端部を液相線温度以上に加熱した場合であっても、先尾端部の両角部に渦電流が流れ難いという現象は回避されない。このため、先尾端部の両角部を十分に加熱することが困難であることに変わりはなく、この結果、上述した問題点を解消するに至らない。

一方、特許文献２、３に例示されるように、金属板の先尾端部における板幅方向の両端部同士を接触させた場合、先尾端部の中央部側を十分に加熱することは困難である。具体的には、渦電流は、互いに接触した金属板同士の導通領域の外周側に集中して流れ易い。このため、渦電流由来のジュール熱によって、金属板の先尾端部をその角部側から中央部側に向けて加熱することは困難である。この結果、先尾端部の中央部側の加熱接合が不十分になることから、上述した問題点を解消するに至らない。

なお、上述したように金属板の先尾端部同士の加熱接合が不十分である場合、この加熱接合によって複数の金属板を帯状に連ねた一連の金属板の各接合部分の強度が不十分となる。このことは、エンドレス圧延等の一連の金属板の加工工程において、金属板同士の接合部分の破断を招来する可能性が高い。具体的には、上述した加熱接合に続いて行われる仕上圧延工程において、接合部分で金属板が破断して金属板の仕上圧延が不能になることが多い。すなわち、金属板の先尾端部同士を確実に加熱接合することは、エンドレス圧延等の一連の金属板の加工工程を能率よく行う上で極めて重要である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、複数の金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合でき、この結果、金属板同士の接合部分の破断を抑制できる金属板接合装置および金属板接合方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる金属板接合装置は、搬送経路に沿って搬送される複数の金属板を加熱接合する金属板接合装置において、前記複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とに対し、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を印加して、前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱する誘導加熱部と、前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧する押圧部と、互いに離間した状態で対向する前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱するように前記誘導加熱部を制御し、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧するように前記押圧部を制御し、押圧後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とをさらに押圧しつつ誘導加熱するように前記誘導加熱部および前記押圧部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記制御部は、互いに離間した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部との誘導加熱を停止するように前記誘導加熱部を制御し、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧するように前記押圧部を制御し、前記押圧部の押圧によって互いに接触した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対して誘導加熱を再開するように前記誘導加熱部を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記押圧部が前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧して接触させた状態において、前記先行金属板および前記後行金属板の板幅方向の両端部および中央部に前記尾端部と前記先端部との隙間が生じるように、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方を凹凸状に切断成形する切断部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記切断部は、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方に前記板幅方向に沿って複数、前記尾端部および前記先端部の一方から他方に向けて曲線状に突出する凸曲部を形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合装置は、上記の発明において、前記切断部は、前記板幅方向の中央部を境にして前記両端部の近傍に前記凸曲部を各々形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合方法は、搬送経路に沿って搬送される複数の金属板を加熱接合する金属板接合方法において、前記複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とに対し、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を印加して、互いに離間した状態で対向する前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱する誘導加熱ステップと、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧する押圧ステップと、押圧後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とをさらに押圧しつつ誘導加熱する加熱押圧ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、互いに離間した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対する誘導加熱を停止する誘導加熱停止ステップと、前記押圧ステップによって互いに接触した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対して誘導加熱を再開する誘導加熱再開ステップと、を含み、前記押圧ステップは、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧し、前記加熱押圧ステップは、互いに接触した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧しつつ、前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対して再開した誘導加熱を継続することを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧して接触させた状態において、前記先行金属板および前記後行金属板の板幅方向の両端部および中央部に前記尾端部と前記先端部との隙間が生じるように、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方を凹凸状に切断成形する成形ステップをさらに含み、誘導加熱ステップは、前記成形ステップ後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱することを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、前記成形ステップは、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方に前記板幅方向に沿って複数、前記尾端部および前記先端部の一方から他方に向けて曲線状に突出する凸曲部を形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板接合方法は、上記の発明において、前記成形ステップは、前記板幅方向の中央部を境にして前記両端部の近傍に前記凸曲部を各々形成することを特徴とする。

本発明によれば、複数の金属板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合することができ、この結果、金属板同士の接合部分の破断を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。 図２は、図１に示す金属板接合装置の誘導加熱部を上方から見た上面図である。 図３は、本実施の形態１にかかる金属板接合方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、互いに離間した状態の先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱する状態を示す模式図である。 図５は、初回の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を押圧する状態を示す模式図である。 図６は、初回の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を加熱押圧する状態を示す模式図である。 図７は、実施の形態１における先行板および後行板の先尾端部同士の加熱接合を説明するための模式図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。 図９は、本実施の形態２における切断成形後の先行板および後行板の先尾端部の一形状例を示す模式図である。 図１０は、本実施の形態２にかかる金属板接合方法の一例を示すフローチャートである。 図１１は、初回の誘導加熱後の先行板の凸曲部と後行板の先端部とを加熱接合する状態を示す模式図である。 図１２は、実施の形態２における先行板および後行板の先尾端部同士の加熱接合を説明するための模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる金属板接合装置および金属板接合方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

(実施の形態１)
図１は、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。図２は、図１に示す金属板接合装置の誘導加熱部を上方から見た上面図である。なお、図１には、本実施の形態１にかかる金属板接合装置１０が設置される熱間圧延ラインの一部分が図示されている。以下では、図１、２を参照しつつ、まず、金属板接合装置１０を適用した熱間圧延ラインの概略構成を説明し、つぎに、金属板接合装置１０の構成を説明する。

図１に示すように、本実施の形態１にかかる金属板接合装置１０は、熱間圧延ラインの粗圧延部１と仕上圧延部２との間に設置される。具体的には、熱間圧延ラインの搬送経路３における鋼板の搬送方向（図１の破線矢印参照）に沿って、粗圧延部１と、金属板接合装置１０と、仕上圧延部２とが配置される。なお、搬送経路３は、複数の搬送ロール等を用いて実現される。

粗圧延部１は、加熱炉（図示せず）によって加熱された鋼スラブを板状に粗圧延して鋼板を得る。粗圧延後の鋼板は、搬送経路３に沿って粗圧延部１から金属板接合装置１０へ搬送される。金属板接合装置１０は、トランスバース方式の誘導加熱法によって鋼板を順次誘導加熱し、誘導加熱後の各鋼板の対向端部同士を加熱接合する。これによって、金属板接合装置１０は、複数の鋼板を帯状に一体化した一連の鋼板を得る。このような一連の鋼板は、搬送経路３に沿って金属板接合装置１０から仕上圧延部２へ搬送される。

仕上圧延部２は、上述したように金属板接合装置１０によって帯状に接合された一連の鋼板を仕上圧延して、所望の厚さの熱延鋼板を得る。この場合、仕上圧延部２は、一連の鋼板を形成する複数の鋼板を連続して仕上圧延するエンドレス圧延を行う。仕上圧延部２は、このエンドレス圧延を行うことによって、複数の鋼板を切れ目なく連続して仕上圧延できるとともに、圧延稼働中の仕上圧延部２の入側に仕上圧延前の鋼板を停滞させてしまう事態を防止できる。この結果、仕上圧延部２は、複数の鋼板を能率よく仕上圧延できる。なお、仕上圧延後の熱延鋼板は、仕上圧延部２の出側から送出され、その後、熱間圧延ラインによる各種処理が適宜施される。

つぎに、上述した金属板接合装置１０の構成を説明する。金属板接合装置１０は、搬送経路３に沿って搬送される複数の鋼板を加熱接合する装置であり、図１に示すように、切断部１１と、誘導加熱部１２と、押圧部１６，１７と、制御部１８とを備える。また、図１に示す熱間圧延ラインの搬送経路３に沿って、粗圧延部１の後段に切断部１１が配置され、切断部１１の後段に、押圧部１６，１７および誘導加熱部１２が配置される。

切断部１１は、各鋼板の先端部および尾端部（以下、纏めて、先尾端部という場合がある）を切断成形する。具体的には、切断部１１は、複数の刃１１ｃが設けられた切断ローラ１１ａ，１１ｂを備える。切断ローラ１１ａ，１１ｂは、図１に示すように、搬送経路３を挟んで鋼板の板厚方向に配置されて対をなす。切断ローラ１１ａ，１１ｂの各外周面には、各刃１１ｃが、切断ローラ１１ａ，１１ｂの回転軸を中心にして互いに点対称に配置される。切断部１１は、このような切断ローラ１１ａ，１１ｂをその外周方向に回転させつつ、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各刃１１ｃによって鋼板の先尾端部をその板厚方向に挟み込む。これによって、切断部１１は、鋼板の先尾端部をその板厚方向に切断（剪断）する。切断部１１は、順次搬送される各鋼板の先尾端部に対して、上述した切断処理を繰り返し、これによって、各鋼板の先尾端部同士の各対向面を略平坦状に成形する。このように先尾端部が切断成形された各鋼板は、搬送経路３に沿って切断部１１から誘導加熱部１２側へ順次搬送される。

誘導加熱部１２は、トランスバース方式の誘導加熱法によって各鋼板の先尾端部を誘導加熱する。具体的には、図１、２に示すように、誘導加熱部１２は、コイル１３ａ，１３ｂと、コア１４と、電源１５とを備える。コイル１３ａ，１３ｂは、搬送経路３を挟んで鋼板の板厚方向に対向し且つ各コイル軸方向を互いに略同じ方向にするように配置される。また、コイル１３ａ，１３ｂは、電源１５に対して直列に接続される。これらのコイル１３ａ，１３ｂの各々には、電源１５から略同じ量の交流電流が供給される。コア１４は、図１に示すようにコイル１３ａ，１３ｂを巻回されるＣ型コアである。コア１４は、電磁鋼板等の磁性体を用いて形成され、巻回したコイル１３ａ，１３ｂによる交番磁界の磁束を強化し且つ整える。なお、このようなコア１４に巻回されたコイル１３ａ，１３ｂは、上述したように対向配置されてコイル対１３をなす。電源１５は、高周波または中周波の交流電流をコイル対１３に供給する。

このような構成を有する誘導加熱部１２において、コイル対１３の各コイル１３ａ，１３ｂは、電源１５から供給された交流電流に応じて、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる。誘導加熱部１２は、図１の実線矢印に示されるように、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対し、このコイル対１３による交番磁界を印加する。なお、鋼板の板幅方向について、コイル対１３のサイズ、すなわち、コイル１３ａ，１３ｂの各サイズは、図２に示すように、先行板４および後行板５の先尾端部の板幅に比して長く、先行板４および後行板５の先尾端部は、コイル対１３の内側におさまる。このため、コイル対１３による交番磁界は、先行板４および後行板５の先尾端部の全板幅に亘って印加される。誘導加熱部１２は、このように先行板４および後行板５の先尾端部に交番磁界を印加することによって、先行板４および後行板５の先尾端部に渦電流８ａ，８ｂを誘導する。詳細には図２の破線矢印に示されるように、先行板４の尾端部に渦電流８ａが誘導され、後行板５の先端部に渦電流８ｂが誘導される。渦電流８ａ，８ｂは、コイル対１３に流れる交流電流の通電方向に対して反対方向に流れる。誘導加熱部１２は、このような渦電流８ａ，８ｂに由来するジュール熱によって、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱する。誘導加熱部１２は、搬送経路３に沿って先行板４および後行板５の先尾端部が搬送される都度、上述したように先尾端部を誘導加熱する。

ここで、上述した先行板４および後行板５は、搬送経路３に沿って搬送される複数の鋼板のうちの２つである。詳細には、先行板４は、搬送経路３上において先行する鋼板であり、後行板５は、先行板４に後続する鋼板である。先行板４の尾端部および後行板５の先端部は、図１、２に示すように、鋼板の搬送方向に互いに対向する。

押圧部１６，１７は、誘導加熱部１２によって誘導加熱された鋼板の先尾端部同士を押圧する。具体的には、押圧部１６，１７は、クランプ機構および押圧機構等を用いて各々実現される。図１に示すように、押圧部１６は、誘導加熱部１２の入側に配置され、押圧部１７は、誘導加熱部１２の出側に配置される。押圧部１６は後行板５をクランプし、押圧部１７は先行板４をクランプする。また、押圧部１６は、図１の太線矢印に示されるように、誘導加熱部１２によって誘導加熱された後行板５の先端部を先行板４の尾端部に向けて押圧する。これに並行して、押圧部１７は、図１の太線矢印に示されるように、誘導加熱部１２によって誘導加熱された先行板４の尾端部を後行板５の先端部に向けて押圧する。すなわち、押圧部１６，１７は、誘導加熱後の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを互いに押圧する。これによって、押圧部１６，１７は、先行板４と後行板５とを接合する。押圧部１６，１７は、搬送経路３に沿って搬送される複数の鋼板に対して、上述した押圧処理を順次行う。

制御部１８は、切断部１１、誘導加熱部１２、および押圧部１６，１７を制御する。具体的には、制御部１８は、搬送経路３上の各鋼板の搬送情報（搬送速度等）をもとに、搬送経路３における各鋼板の位置を把握する。制御部１８は、把握した各鋼板の位置をもとに、切断部１１、誘導加熱部１２、および押圧部１６，１７の各動作タイミングを制御する。例えば、制御部１８は、鋼板の先端部が切断部１１へ搬送されるタイミングに、この先端部を切断成形するように切断部１１を制御し、鋼板の尾端部が切断部１１へ搬送されるタイミングに、この尾端部を切断成形するように切断部１１を制御する。一方、制御部１８は、誘導加熱部１２のコイル対１３（図２参照）の内側に先行板４および後行板５の先尾端部が位置するタイミングに、先行板４をクランプするように押圧部１７を制御し且つ後行板５をクランプするように押圧部１６を制御する。制御部１８は、このクランプ動作によって位置固定され且つ互いに離間した状態で対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱するように誘導加熱部１２を制御する。なお、このように先行板４の尾端部と後行板５の先端部とが互いに離間した状態において行われた誘導加熱は、この先行板４および後行板５に対する初回の誘導加熱である。

また、制御部１８は、時間情報をもとに誘導加熱部１２および押圧部１６，１７の各動作を制御する。具体的には、制御部１８は、互いに離間した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部との誘導加熱を所定の時間、実行したタイミングに、この誘導加熱を停止するように誘導加熱部１２を制御する。ついで、制御部１８は、この誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧するように押圧部１６，１７を制御する。制御部１８は、押圧部１６，１７の押圧によって先行板４の尾端部と後行板５の先端部とが互いに接触したタイミングに、この互いに接触した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対して誘導加熱を再開するように誘導加熱部１２を制御する。ついで、制御部１８は、上述した押圧後の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とをさらに押圧しつつ誘導加熱するように、誘導加熱部１２および押圧部１６，１７を制御する。この場合、制御部１８は、押圧部１６，１７によって押圧された状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対し、上述したように再開した誘導加熱を所定の時間、継続するように誘導加熱部１２を制御する。これに並行して、制御部１８は、この再開した誘導加熱の継続時間以上の時間、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との押圧を継続するように押圧部１６，１７を制御する。

さらに、制御部１８は、誘導加熱部１２による先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱強度を制御する。具体的には、制御部１８は、誘導加熱部１２のコイル対１３（コイル１３ａ，１３ｂ）に対する交流電流の供給量を増減するように電源１５を制御し、この電源１５の制御を通して、コイル対１３による交番磁界の強度を制御する。これによって、制御部１８は、先行板４および後行板５の先尾端部に誘導する渦電流８ａ，８ｂ（図２参照）の強度を制御し、この渦電流８ａ，８ｂの制御を通して、先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱強度を制御する。例えば、制御部１８は、誘導加熱部１２の制御により、先行板４および後行板５の先尾端部に対する初回の誘導加熱時に比して再開後の誘導加熱時の交番磁界を強め、これにより、初回の誘導加熱に比して再開後の誘導加熱を強める。

つぎに、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合方法について説明する。図３は、本実施の形態１にかかる金属板接合方法の一例を示すフローチャートである。図４は、互いに離間した状態の先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱する状態を示す模式図である。図５は、初回の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を押圧する状態を示す模式図である。図６は、初回の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を加熱押圧する状態を示す模式図である。図７は、実施の形態１における先行板および後行板の先尾端部同士の加熱接合を説明するための模式図である。

図１に示した金属板接合装置１０は、図３に示す各処理ステップを順次行って、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを加熱接合する。すなわち、金属板接合装置１０は、図３に示すように、まず、先行板４と後行板５との対向端部、すなわち先尾端部を成形する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、切断部１１は、切断ローラ１１ａ，１１ｂを回転させつつ、各刃１１ｃによって先行板４の尾端部を上下方向から挟み込み、これら各刃１１ｃの作用によって、先行板４の尾端部をその板厚方向に切断する。ついで、切断部１１は、先行板４の尾端部の場合と同様に、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各刃１１ｃによって後行板５の先端部をその板厚方向に切断する。この結果、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との各対向面は、略直線状に成形される。

つぎに、金属板接合装置１０は、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、誘導加熱部１２は、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対し、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を印加して、互いに離間した状態で対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱する。

詳細には、図２に示したように先行板４の尾端部がコイル対１３の内側に位置するタイミングに、押圧部１７は、先行板４をクランプして先行板４の位置を固定する。これに並行して、押圧部１６は、後行板５の先端部がコイル対１３の内側に位置し且つ先行板４の尾端部と所定の距離だけ離間するタイミングに、後行板５をクランプして後行板５の位置を固定する。この状態において、コイル対１３は、電源１５から供給された交流電流に応じて、先行板４および後行板５の先尾端部をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる。このような交番磁界は、図４に示すように、コイル対１３の内側において互いに離間し且つ対向する先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに印加される。これによって、この交番磁界に由来する渦電流８ａが先行板４の尾端部に誘導されるとともに、この交番磁界に由来する渦電流８ｂが後行板５の先端部に誘導される。誘導加熱部１２は、渦電流８ａのジュール熱によって先行板４の尾端部を誘導加熱するとともに、渦電流８ｂのジュール熱によって後行板５の先端部を誘導加熱する。

ここで、先行板４の尾端部および後行板５の先端部は、上述したようにコイル対１３の内側において互いに離間している。このため、渦電流８ａ，８ｂは、互いに結合せず、図４に示すように、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに別れて各々渦状に流れる。この場合、渦電流８ａ，８ｂは、互いに同じ方向に周回する。また、渦電流８ａ，８ｂは、先行板４および後行板５の先尾端部同士の対向面近傍に集中して流れる。一方、渦電流８ａは、渦状に周回するため、先行板４の尾端部の板幅方向の両端部、すなわち、両角部４ａ，４ｂに流れない。これと同様に、渦電流８ｂは、後行板５の先端部の板幅方向の両端部、すなわち、角部５ａ，５ｂに流れない。このような渦電流８ａ，８ｂのジュール熱によって、誘導加熱部１２は、図４の斜線部に示されるように、先行板４の尾端部のうちの両角部４ａ，４ｂに挟まれた中間部分と、後行板５の先端部のうちの両角部５ａ，５ｂに挟まれた中間部分とを十分に加熱する。なお、これら先行板４および後行板５の各中間部分は、先行板４および後行板５の先尾端部における板幅方向の大部分を占める。誘導加熱部１２は、上述したステップＳ１０２において、先行板４および後行板５の先尾端部のうちの両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを除く大部分を、鋼板同士の加熱接合に十分な温度まで誘導加熱する。

つぎに、金属板接合装置１０は、上述したように互いに離間した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対する誘導加熱を停止する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、制御部１８は、ステップＳ１０２の誘導加熱を開始してからの経過時間が所定の時間に達したタイミングに、コイル対１３に対する交流電流の供給を停止するように電源１５を制御する。制御部１８は、この電源１５の制御を通して、コイル対１３による先行板４および後行板５の先尾端部への交番磁界の印加を停止する。この制御部１８の制御に基づいて、誘導加熱部１２は、ステップＳ１０２の誘導加熱、すなわち、先行板４および後行板５の先尾端部に対する初回の誘導加熱を停止する。

その後、金属板接合装置１０は、上述したステップＳ１０２による初回の誘導加熱後の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、押圧部１６，１７は、先行板４および後行板５の先尾端部に対する誘導加熱の停止期間に、上述した初回の誘導加熱によって部分的に加熱された先行板４および後行板５の先尾端部同士を押圧する。押圧部１６，１７は、この先尾端部同士の押圧によって、この先尾端部のうちの初回の誘導加熱によって十分に加熱された部分同士（図５の斜線部参照）を加熱接合する。この結果、先行板４および後行板５の先尾端部同士は、図５に示すように、この加熱接合による接合部分６を介し、互いに接触して導通可能な状態になる。

なお、この接合部分６は、図５の斜線部に示されるように、先行板４および後行板５の先尾端部のうちの一方の角部４ａ，５ａと他方の角部４ｂ，５ｂとの間の部分であり、この先尾端部の板幅方向の大部分を占める。すなわち、ステップＳ１０４において、角部４ａ，５ａ同士および角部４ｂ，５ｂ同士は、加熱接合されておらず、若干離間した状態である。

つぎに、金属板接合装置１０は、ステップＳ１０４の押圧によって互いに接触した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とに対して誘導加熱を再開する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、制御部１８は、上述したステップＳ１０４によって先行板４および後行板５の先尾端部同士が押圧され始めてからの経過時間が所定の時間に達したタイミングに、コイル対１３に対する交流電流の供給を再開するように電源１５を制御する（図６参照）。制御部１８は、この電源１５の制御を通して、コイル対１３による先行板４および後行板５の先尾端部への交番磁界の印加を再開する。この結果、先行板４および後行板５の先尾端部には、図６に示すように、この先尾端部を跨いで大きく周回する渦電流９の周回路が形成される。誘導加熱部１２は、この渦電流９のジュール熱によって、互いに部分接触した状態の先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱を再開する。

ここで、渦電流９は、図４に示した先行板４の渦電流８ａと後行板５の渦電流８ｂとが接合部分６の導通に基づいて互いに結合したものである。このような渦電流９は、図６に示すように、接合部分６の板幅方向の両端部、すなわち、接合部分６の角部４ａ，５ａ側の端部と角部４ｂ，５ｂ側の端部とを通って、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを周回する。なお、この接合部分６の両端部は、接合部分６の導通領域と角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの離間領域（すなわち非導通領域）との境界部分である。

ついで、金属板接合装置１０は、ステップＳ１０４の押圧後の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とをさらに押圧しつつ誘導加熱して、この先行板４および後行板５の先尾端部同士を加熱押圧する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０６において、制御部１８は、先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧を継続するように押圧部１６，１７を制御する。これとともに、制御部１８は、この押圧によって互いに接触した状態の先行板４および後行板５の先尾端部に対して再開した誘導加熱を継続するように誘導加熱部１２を制御する。また、制御部１８は、ステップＳ１０２の誘導加熱（初回の誘導加熱）に比してコイル対１３に対する交流電流の供給量を増加させるように、電源１５を制御する。これによって、コイル対１３は、初回の誘導加熱に比して強い交番磁界を先行板４および後行板５の先尾端部に印加する。この結果、図６に示す渦電流９は、初回の誘導加熱時の渦電流８ａ，８ｂに比して強力になる。

このような制御部１８の制御に基づいて、押圧部１６，１７は、図６に示すように、接合部分６において互いに接触した状態の先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧し続ける。これと同時に、誘導加熱部１２は、この押圧されている先行板４および後行板５の先尾端部に対してコイル対１３による交番磁界を印加し続ける。この交番磁界由来の渦電流９のジュール熱によって、誘導加熱部１２は、この先行板４の尾端部と後行板５の先端部との誘導加熱をその再開以後、継続する。

ここで、先行板４および後行板５の先尾端部は、図６に示すように、その全板幅に亘ってコイル対１３の内側に位置する。このため、コイル対１３による交番磁界は、この先尾端部の全板幅以上の領域に広く分布する。この結果、渦電流９は、図６に示すように、接合部分６の角部４ａ，５ａ側の端部と角部４ｂ，５ｂ側の端部とに集中して流れつつ、先行板４および後行板５の先尾端部を周回する。また、この渦電流９の周回路（通電経路）は、先行板４と後行板５との導通領域の外周側に集中して流れ易い。

このような性質の渦電流９のジュール熱と押圧部１６，１７による押圧との相乗作用（以下、加熱押圧作用という）によって、先行板４および後行板５の先尾端部は、その全板幅に亘って加熱接合される。具体的には、図７に示すように、先行板４および後行板５の先尾端部同士が押圧されつつ、渦電流９は、この先尾端部における接合部分６の角部４ａ，５ａ側の端部に集中して流れる。この結果、この接合部分６の端部において部分的に、この先尾端部同士が加熱接合される。この加熱押圧作用による新たな接合部分７は、先の接合部分６と連続する部分であるとともに、先行板４と後行板５とを導通可能にする導通領域でもある。このような接合部分７は、図７に示すように、接合部分６の端部から角部４ａ，５ａに向けて広がり始める（状態Ｌｖ１）。この接合部分７の拡張に追随して、渦電流９の通電経路は外周側へ移行する。すなわち、渦電流９は、図７に示すように、接合部分７の角部４ａ，５ａ側の端部に集中して流れる。この結果、この接合部分７の端部において部分的に、この先尾端部同士が加熱接合される。このように接合部分７に対して加熱押圧作用を繰り返すことにより、接合部分７は、図７に示すように、角部４ａ，５ａに向けてさらに広がり（状態Ｌｖ２）、最終的には、接合部分７は、角部４ａ，５ａに達する（状態Ｌｖ３）。なお、このような接合部分７の拡張現象は、図６に示す接合部分６の角部４ｂ，５ｂ側の端部においても同様に発生する。

金属板接合装置１０は、上述した加熱押圧作用によって、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合を、先の接合部分６の両端部から両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂまで進行させる。この結果、金属板接合装置１０は、この先尾端部同士をその全板幅に亘って良好に加熱接合する。その後、金属板接合装置１０は、この先行板４および後行板５の先尾端部同士の加熱接合を完了する。この場合、制御部１８は、ステップＳ１０４の押圧から所定の時間が経過したタイミングに、先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧を停止して、先行板４および後行板５のクランプを解除するように押圧部１６，１７を制御する。また、制御部１８は、ステップＳ１０５の誘導加熱の再開から所定の時間が経過したタイミングに、先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱を停止するように誘導加熱部１２を制御する。なお、上述したように先尾端部同士の加熱接合が完了した先行板４および後行板５は、図１に示した搬送経路３に沿って仕上圧延部２側へ搬送される。

このような金属板接合装置１０は、搬送経路３（図１参照）に沿って順次搬送される複数の鋼板に対し、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０６の各処理ステップを行う。これによって、金属板接合装置１０は、これら複数の鋼板の各対向端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合する。この結果、金属板接合装置１０は、これら複数の鋼板を帯状に一体化した一連の鋼板を得る。

つぎに、本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置１０および金属板接合方法の具体的な実施例１を説明する。本実施例１では、接合対象の先行板４および後行板５として、厚さが３０〜４４［ｍｍ］であり、幅が１２００〜１８００［ｍｍ］である鋼板を用いた。一方、金属板接合装置１０（図１参照）において、電源１５は、周波数が１１００［Ｈｚ］であり、出力が３［ＭＷ］である高周波電源を用いた。また、誘導加熱部１２のコイル１３ａ，１３ｂとして、鋼板の板幅方向に２２００［ｍｍ］の長さを有し且つ鋼板の搬送方向（板幅方向に対する垂直方向）に８００［ｍｍ］の長さを有する電磁コイルを用いた。

上述した条件の下、図１に示した熱間圧延ラインの搬送経路３に沿って、先行板４および後行板５を順次搬送し、この先行板４および後行板５の先尾端部に対して、図３に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理ステップを行った。

詳細には、先行板４および後行板５の先尾端部に対する初回の誘導加熱（ステップＳ１０２）において、図４に示したように、先行板４および後行板５の先尾端部に渦電流８ａ，８ｂを各々誘導した。この先尾端部のうちの両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの間の中間部分（図４の斜線部分参照）には、渦電流８ａ，８ｂが集中して流れた。このため、渦電流８ａ，８ｂのジュール熱によって、この中間部分を加熱接合に十分な温度に誘導加熱できた。一方、このステップＳ１０２において、渦電流８ａ，８ｂは、両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂまで流れなかった。このため、両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは、温度上昇しなかった。

その後、初回の誘導加熱後の先行板４および後行板５の先尾端部同士の押圧（ステップＳ１０４）において、この先尾端部のうち、上述した初回の誘導加熱によって十分に温度上昇した中間部分同士は、押圧後に直ちに接合できた。この結果、図５に示したように、一方の角部４ａ，５ａと他方の角部４ｂ，５ｂとの間に接合部分６が形成された。一方、このステップＳ１０４において、角部４ａ，５ａ同士および角部４ｂ，５ｂ同士は結合できなかった。

ステップＳ１０４による押圧後の先行板４および後行板５の先尾端部同士は、接合部分６において部分的に接合されるとともに、接合部分６を介して導通可能になった。このような先尾端部に対して交番磁界の印加を再開して、先尾端部の各々に渦電流８ａ，８ｂを再度誘導した。この結果、先行板４の渦電流８ａと後行板５の渦電流８ｂとが、接合部分６の接合面を通じて結合し、これによって、図６に示したような一つの周回路をなす渦電流９が生じた。この渦電流９のジュール熱によって、先行板４および後行板５の先尾端部の誘導加熱を再開した。

その後、ステップＳ１０６によって、先行板４および後行板５の先尾端部同士の加熱押圧を継続した。このステップＳ１０６の開始直後において、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とは接合部分６を介して電気的に導通しているが、角部４ａ，５ａ同士および角部４ｂ，５ｂ同士は、接合が不十分であるため、電気的に導通していない。このため、渦電流９は、図６、７に示したように、接合部分６の両端部を通電するように大きく屈曲して流れる。この場合、渦電流９の通電経路のうち、接合部分６の両端部近傍において、渦電流９の電流密度が大きくなった。渦電流９の電流密度の増加に伴い、渦電流９のジュール熱が増加するため、接合部分６の両端部は強く加熱される。この結果、この接合部分６の両端部は高温になり、継続的な加熱押圧作用によって、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合が、接合部分６の両端部から板幅方向に広がった（図７の状態Ｌｖ１，Ｌｖ２参照）。最終的には、この先尾端部同士の接合は、その板幅方向の両端部、すなわち、両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂまで進行した（図７の状態Ｌｖ３参照）。このようにして、接合すべき先行板４および後行板５の先尾端部同士をその全板幅に亘って良好に加熱接合できた。

以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、互いに離間した状態で対向する先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘導加熱し、この誘導加熱後の先行板の尾端部と後行板の先端部とを押圧し、この押圧後の先行板の尾端部と後行板の先端部とをさらに押圧しつつ誘導加熱している。

このため、先行板および後行板の先尾端部に対する初回の誘導加熱によって、この先尾端部のうちの両角部を除く対向部分を、加熱接合に十分な高温状態にし、これら両角部に先行して、高温状態の対向部分同士を加熱接合できる。これによって、先行板および後行板の先尾端部のうちの両角部の間に導通可能な接合部分を形成でき、この接合部分の板幅方向の両端部に渦電流を集中して流すことができる。この渦電流のジュール熱と先尾端部同士の押圧との相乗作用によって、この接合部分の両端部に対する誘導加熱と押圧とを繰り返すことができる。これにより、この接合部分の両端部から両角部に向かって、先行板および後行板の先尾端部同士の接合を進行させて、この先尾端部同士の接合面積を板幅方向に増加できる。この結果、先行板および後行板の先尾端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合できることから、この先尾端部同士の十分な接合強度を確保でき、これによって、先行板と後行板との接合部分の破断を抑制できる。

本発明の実施の形態１にかかる金属板接合装置および金属板接合方法を用いることによって、搬送される複数の鋼板の先尾端部同士を順次、その全板幅に亘って良好に加熱接合することができる。これによって、これら複数の鋼板を一体的に連続した一連の鋼板に能率よく加工できるとともに、この一連の鋼板における各鋼板同士の十分な接合強度を確保して、この一連の鋼板の破断を抑制できる。このような一連の鋼板は、例えば、複数の鋼板を途切れることなく連続して仕上圧延するエンドレス圧延に有用である。

一方、先行板の尾端部と後行板の先端部とを誘電加熱しつつ押し付けた場合、先行板側の渦電流と後行板側の渦電流とが瞬間的に結合し、この結果、先尾端部における渦電流の通電経路が瞬間的変化する。これに起因して、誘導加熱部の電源電圧が急激に変化することから、各コイルに過大な交流電流が流れるとともに、電源に過度な負荷変動が発生する。この結果、意図せず誘導加熱部の電源遮断が発生して先尾端部の誘導加熱に支障を来たす可能性がある。また、上述したような過度な負荷に起因して各コイルまたは電源が破損する可能性もある。

これに対し、本発明の実施の形態１では、先行板の尾端部と後行板の先端部とを互いに離間させて誘導加熱した後、この離間状態の先行板および後行板の先尾端部同士を押圧する前に、この先尾端部に対する誘導加熱を停止し、この誘導加熱の停止期間に、この離間状態の先行板の尾端部と後行板の先端部とを互いに押し付けて、初回の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を接触させている。このため、上述した渦電流の通電経路の瞬間的変化を引き起こすことなく、初回の誘導加熱後の先行板および後行板の先尾端部同士を押圧して接触させることができる。これによって、誘導加熱部の意図しない電源遮断を防止できるとともに、過大な負荷変動に起因する各コイルおよび電源の破損を防止できる。この結果、電源遮断や設備破損等に起因して意図せず誘導加熱を中断することなく、先行板および後行板の先尾端部同士を安全且つ能率よく加熱接合できる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、先行板４および後行板５の先尾端部同士の対向面を略平坦上に切断成形していたが、本実施の形態２では、先行板４および後行板５の先尾端部同士の対向面を凹凸状に切断成形して、この対向面に凸曲部を形成している。

図８は、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合装置の一構成例を示すブロック図である。図９は、本実施の形態２における切断成形後の先行板および後行板の先尾端部の一形状例を示す模式図である。図８に示すように、本実施の形態２にかかる金属板接合装置２０は、上述した実施の形態１にかかる金属板接合装置１０の切断部１１に代えて切断部２１を備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

切断部２１は、各鋼板の先尾端部のうちの少なくとも一方を凹凸状に切断成形する。具体的には、図８に示すように、切断部２１は、上述した実施の形態１における切断部１１（図１参照）の一対の刃１１ｃに代えて一対の曲線刃２１ｃを備える。その他の構成は実施の形態１における切断部１１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

すなわち、切断部２１は、図８に示すように、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各外周面に、刃１１ｃと曲線刃２１ｃとを有する。切断ローラ１１ａ，１１ｂ上の各曲線刃２１ｃは、切断ローラ１１ａ，１１ｂの回転軸を中心に各々、刃１１ｃに対して点対称に配置される。このような切断ローラ１１ａ，１１ｂ上の各曲線刃２１ｃは、搬送経路３を挟んで対をなす。なお、残りの各刃１１ｃは、曲線刃２１ｃの場合と同様に、搬送経路３を挟んで対をなす。切断部２１は、このような切断ローラ１１ａ，１１ｂをその外周方向に回転させつつ、一対の刃１１ｃまたは一対の曲線刃２１ｃによって鋼板の先尾端部をその板厚方向に順次挟み込む。切断部２１は、一対の刃１１ｃの剪断作用によって、鋼板の先尾端部の一方をその板厚方向に直線状に切断し、一対の曲線刃２１ｃの剪断作用によって、この先尾端部の他方をその板厚方向に曲線状に切断する。切断部２１は、順次搬送される各鋼板の先尾端部に対して、上述した直線状および曲線状の各切断処理を繰り返し、これによって、各鋼板の先尾端部同士の各対向面を略平坦状と曲線状とに各々成形する。

より具体的には、本実施の形態２において、切断部２１は、図９に示すように、先行板４の尾端部を一対の曲線刃２１ｃによって曲線状に切断成形する。これによって、切断部２１は、先行板４の尾端部における両角部４ａ，４ｂの間に、その板厚方向に沿って、２つの凸曲部４ｃを含む曲線状の凹凸部を形成する。一方、切断部２１は、上述した実施の形態１の切断部１１と同様に、一対の刃１１ｃによって、後行板５の先端部を直線状に切断成形する。

ここで、２つの凸曲部４ｃの各々は、先行板４の尾端部の一部分であって、この尾端部から後行板５の先端部に向けて曲線状に突出する部分である。切断部２１は、先行板４の尾端部における板幅方向の中央部を境にして、この尾端部における板幅方向の両端部（すなわち両角部４ａ，４ｂ）の近傍に凸曲部４ｃを各々形成する。このような先行板４の曲線的な凹凸形状の尾端部と後行板５の直線状の先端部とを、押圧部１６，１７（図８参照）が押圧して互いに接触させた状態において、先行板４および後行板５の先尾端部における板幅方向の両端部および中央部に、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との隙間が生じる。すなわち、図９に示すように、先行板４の尾端部の角部４ａと後行板５の先端部の角部５ａとの間に隙間２５ａが生じ、先行板４の尾端部の角部４ｂと後行板５の先端部の角部５ｂとの間に隙間２５ｂが生じる。また、この先行板４の尾端部における中央部（具体的には２つの凸曲部４ｃ間の凹曲部）と後行板５の先尾端部における中央部との間に、隙間２５ｃが生じる。

つぎに、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合方法について説明する。図１０は、本実施の形態２にかかる金属板接合方法の一例を示すフローチャートである。図１１は、初回の誘導加熱後の先行板の凸曲部と後行板の先端部とを加熱接合する状態を示す模式図である。図１２は、実施の形態２における先行板および後行板の先尾端部同士の加熱接合を説明するための模式図である。

図８に示した金属板接合装置２０は、図１０に示す各処理ステップを順次行って、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを加熱接合する。すなわち、金属板接合装置２０は、図１０に示すように、まず、先行板４と後行板５との対向端部を曲線状に成形する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１において、切断部２１は、切断ローラ１１ａ，１１ｂを回転させつつ、各曲線刃２１ｃによって先行板４の尾端部を上下方向から挟み込み、これら各曲線刃２１ｃの作用によって、先行板４の尾端部をその板厚方向に切断する。これによって、切断部２１は、先行板４の尾端部を曲線的な凹凸状に切断成形する。この結果、先行板４の尾端部には、図９に示したように、その板幅方向に沿って２つ、この尾端部から後行板５の先端部に向けて曲線状に突出する凸曲部４ｃが形成される。このような凸曲部４ｃは、先行板４の尾端部のうち、その板幅方向の中央部を境にして両端部、すなわち、両角部４ａ，４ｂの近傍に各々形成される。ついで、切断部２１は、切断ローラ１１ａ，１１ｂの各刃１１ｃの作用によって後行板５の先端部をその板厚方向に切断する。この結果、先行板４に対する後行板５の先端部の対向面は、略直線状に成形される。

上述したステップＳ２０１によって切断成形された先行板４および後行板５の先尾端部の間には、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧して接触させた状態において、この先尾端部の板幅方向の両端部および中央部に隙間が生じる。詳細には図９に示したように、この状態において、先行板４および後行板５の一方の角部４ａ，５ａ間に隙間２５ａが生じ、他方の角部４ｂ，５ｂ間に隙間２５ｂが生じる。また、この先行板４の尾端部における中央部と後行板５の先尾端部における中央部との間に、隙間２５ｃが生じる。

ステップＳ２０１を実行後、金属板接合装置２０は、上述した実施の形態１におけるステップＳ１０２〜Ｓ１０６（図３参照）と同様に、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理ステップを実行する。すなわち、金属板接合装置２０は、ステップＳ１０２と同様に、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを誘導加熱し（ステップＳ２０２）、ついで、ステップＳ１０３と同様に、このステップＳ２０２の誘導加熱を停止する（ステップＳ２０３）。続いて、金属板接合装置２０は、ステップＳ１０４と同様に、誘導加熱の停止期間に先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧し（ステップＳ２０４）、ステップＳ１０５と同様に、この押圧後の先行板４および後行板５の先尾端部に対して誘導加熱を再開する（ステップＳ２０５）。その後、金属板接合装置２０は、ステップＳ１０６と同様に、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを加熱押圧する（ステップＳ２０６）。

特に、ステップＳ２０２において、先行板４の尾端部は、その両角部４ａ，４ｂの間の中間部分であって、２つの凸曲部４ｃを含む曲線的な凹凸部分を、加熱接合に十分な温度に誘導加熱される。なお、後行板５の先端部は、実施の形態１の場合と同様に、その両角部５ａ，５ｂの間の中間部分を十分に誘導加熱される。

また、ステップＳ２０４において、先行板４および後行板５の先尾端部同士は、図１１に示すように、ステップＳ２０２によって十分に誘導加熱された部分（図１１の斜線部参照）において部分的に加熱接合される。すなわち、先行板４の尾端部における２つの凸曲部４ｃと後行板５の先端部における加熱部分とが、互いに加熱接合される。この結果、先行板４および後行板５の先尾端部同士は、図１１に示すように、後行板５の先端部と２つの凸曲部４ｃとの各接合部分６を介し、互いに接触して導通可能な状態になる。なお、この接合状態において、先行板４および後行板５の先尾端部は、これら２箇所の接合部分６以外、離間した状態である。すなわち、先行板４の尾端部の角部４ａと後行板５の先端部の角部５ａとの間には隙間２５ａが生じ、先行板４の尾端部の角部４ｂと後行板５の先端部の角部５ｂとの間には隙間２５ｂが生じている。且つ、先行板４および後行板５の先尾端部における中央部には、隙間２５ｃが生じている。

さらに、ステップＳ２０５において、先行板４および後行板５の先尾端部には、２つの凸曲部４ｃにおける２箇所の接合部分６を介してこの先尾端部を跨ぐ渦電流９の周回路（図１２参照）が形成される。このように２箇所の接合部分６を通って先行板４および後行板５の先尾端部を周回する渦電流９のジュール熱によって、この先尾端部の誘導加熱は再開される。なお、これら２箇所の接合部分６は、先行板４および後行板５の先尾端部同士の導通領域と非導通領域（具体的には図１１に示す隙間２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）との境界部分である。

また、ステップＳ２０６において、渦電流９は、図１２に示すように、２箇所の接合部分６に集中して流れつつ、先行板４および後行板５の先尾端部を周回する。また、この渦電流９の周回路（通電経路）は、先行板４と後行板５との導通領域の外周側に集中して流れ易い。このような性質の渦電流９のジュール熱と押圧部１６，１７による押圧との加熱押圧作用によって、先行板４および後行板５の先尾端部は、その全板幅に亘って加熱接合される。

具体的には、上述した加熱押圧作用によって各接合部分６の角部４ａ，５ａ側の端部と角部４ｂ，５ｂ側の端部とが新たに加熱接合され、この結果、図１２に示すように、各接合部分６と連続する新たな接合部分７が、各接合部分６の両端部に形成される。このような接合部分７は、上述した加熱押圧作用の繰り返しによって、接合部分６の端部から両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂに向けて各々広がり（状態Ｌｖ２１）、最終的には、両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂに各々達する（状態Ｌｖ２２）。これと並行して、各接合部分６の他端部は、上述したステップＳ２０２によって既に、加熱接合に十分な温度まで誘導加熱されているため、上述した加熱押圧作用の繰り返しによって、その接合面積を増加させる。すなわち、先行板４および後行板５の先尾端部は、図１２に示すように、隙間２５ｃ側に向かって各接合部分６の接合を進行し、最終的に、その板幅方向の中央部まで接合部分６を広げて隙間２５ｃを埋める。以上の結果、先行板４および後行板５の先尾端部同士は、その全板幅に亘って良好に加熱接合される。

なお、金属板接合装置２０は、上述した実施の形態１の場合と同様の制御に基づいて、先行板４および後行板５の先尾端部同士の加熱接合を完了し、その後、搬送経路３（図８参照）に沿って順次搬送される複数の鋼板に対し、上述したステップＳ２０１〜Ｓ２０６の各処理ステップを行う。これによって、金属板接合装置２０は、これら複数の鋼板の各対向端部同士をその全板幅に亘って確実に加熱接合し、この結果、先行板４および後行板５を含む複数の鋼板を帯状に一体化した一連の鋼板を得る。なお、このような一連の鋼板は、搬送経路３に沿って仕上圧延部２側へ搬送される。

つぎに、本発明の実施の形態２にかかる金属板接合装置２０および金属板接合方法の具体的な実施例２を説明する。本実施例２では、切断部２１の曲線刃２１ｃとして、図９に示したように、先行板４の尾端部にその板幅方向に沿って２つの凸曲部４ｃを形成できるように、曲線的な凹凸形状の刃を用いた。また、この曲線刃２１ｃの曲線形状の凹凸差は、２０［ｍｍ］に調整した。その他の条件は、上述した実施例１と同じに設定した。このような条件の下、図８に示した熱間圧延ラインの搬送経路３に沿って、先行板４および後行板５を順次搬送し、この先行板４および後行板５の先尾端部に対して、図１０に示したステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理ステップを行った。

詳細には、先行板４および後行板５の先尾端部の切断成形（ステップＳ２０１）において、図９に示したように、先行板４の尾端部の中央部を境にして角部４ａ，４ｂ寄りに凸曲部４ｃを各々形成できた。また、これら各凸曲部４ｃの間に形成される後行板５との隙間２５ｃは、曲線刃２１ｃの刃物形状の凹凸差（＝２０［ｍｍ］）に相当するサイズとなった。

このように切断成形した先行板４および後行板５の先尾端部のうち、両角部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを除く先尾端部の大部分を誘導加熱し、その後、先行板４および後行板５の先尾端部同士を部分的に接合した。この結果、図１１に示したように、先行板４の尾端部における２つの凸曲部４ｃと後行板５の先端部とを他の部分に先行して加熱接合できた。この場合、先尾端部の角部４ａ，５ａ間および角部４ｂ，５ｂ間に隙間２５ａ，２５ｂを各々形成でき、且つ、先尾端部の中央部に隙間２５ｃを形成できた。

その後、上述した部分接合後の先行板４および後行板５の先尾端部に対して誘導加熱を再開し、この誘導加熱を継続しつつ、この先尾端部同士を加熱押圧した。この結果、継続的な加熱押圧作用によって、先行板４および後行板５の先尾端部の接合部分６，７は、図１２に示したように、その板幅方向に各々進行し、最終的に、先尾端部間の隙間２５ａ，２５ｂ，２５ｃを全て埋めるまで進行した。このようにして、接合すべき先行板４および後行板５の先尾端部同士をその全板幅に亘って良好に加熱接合できた。

以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、先行板の尾端部と後行板の先端部とを押圧して接触させた場合に、先行板および後行板の板幅方向の両端部および中央部に先尾端部間の隙間が生じるように、この先行板および後行板の先尾端部同士の対向面を曲線状に切断成形し、その他を実施の形態１と同様に構成した。

このため、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、先行板および後行板の先尾端部のうちの他の部分に先行して加熱接合した部分に渦電流を集中して通電することができる。すなわち、先尾端部同士の対向面の曲線形状によって、先尾端部間の境界における渦電流の導通位置を容易に決定することができる。これによって、先尾端部同士の対向面の中から渦電流の導通位置を容易に特定できるとともに、たとえ鋼に比して高い融点の酸化物（スケール）が先尾端部間に生成されて導通位置が不確定になり易い場合であっても、この特定した導通位置に渦電流を確実に集中通電することができる。この結果、加熱接合時にスケールを生成し易いステンレス鋼や高張力鋼等を含む各種鋼材について、先行板および後行板の先尾端部同士の部分的な接合端部からその板幅方向に向かって確実に接合面積を増やすことができ、最終的に、その全板幅に亘って先尾端部同士を良好に加熱接合することができる。

なお、上述した実施の形態１，２では、一対のコイル１３ａ，１３ｂおよび単一のコア１４を備えた誘導加熱部１２を例示したが、これに限らず、誘導加熱部１２は、鋼板をその板厚方向に貫通する交番磁界を用いて鋼板を誘導加熱するものであれば、コイルおよびコアの各保有数は問わない。例えば、誘導加熱部１２は、搬送経路３を挟んで鋼板の板厚方向に対向する複数対のコイルを備えてもよいし、これら複数対のコイルに対応して、複数のコアを備えてもよい。

また、上述した実施の形態１，２では、本発明にかかる金属板接合装置を熱間圧延ラインに適用した場合を例示したが、これに限らず、本発明にかかる金属板接合装置は、熱間圧延ライン以外の鉄鋼材加工ラインまたは鉄鋼材処理ラインに適用してもよい。

さらに、上述した実施の形態２では、先行板４の尾端部を曲線状に切断成形していたが、これに限らず、後行板５の先端部を曲線状に切断成形してもよいし、先行板４の尾端部および後行板５の先端部の双方を曲線状に切断成形してもよい。この場合、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧して接触させた状態において、先行板４および後行板５の板幅方向の両端部および中央部に尾端部と先端部との隙間が生じるように、先行板４の尾端部および後行板５の先端部の少なくとも一方を曲線状に切断成形すればよい。

また、上述した実施の形態２では、先行板４の尾端部に２つの凸曲部４ｃを形成していたが、これに限らず、３つ以上の凸曲部４ｃを先行板４の尾端部に形成してもよい。あるいは、後行板５の先端部から先行板４の尾端部に向けて曲線状に突出する凸曲部を、後行板５の先端部の板幅方向に沿って複数、形成してもよいし、先行板４および後行板５の先尾端部の双方に、互いの対向方向に曲線状に突出する複数の凸曲部を形成してもよい。また、上述した凸曲部に限らず、先行板４および後行板５の先尾端部同士の対向方向に尖形な複数の凸部を、これら先尾端部の少なくとも一方に形成してもよい。すなわち、これら先尾端部の少なくとも一方に、互いの対向方向に凹凸する凹凸部を形成することが重要であって、その凹凸部の形状が曲線であることは重要ではない。例えば、このような凹凸部分は、一対の屈曲刃等を用いた直線状の切断によって形成されてもよいし、直線状の切断と曲線状の切断とを組み合わせて形成されてもよい。何れの場合であっても、先行板４の尾端部と後行板５の先端部とを押圧して接触させた状態において、先行板４および後行板５の板幅方向の両端部および中央部に尾端部と先端部との隙間が生じるように、これら先尾端部のうちの少なくとも一方を凹凸状に切断成形すればよい。

さらに、上述した実施の形態２では、先行板４の尾端部を曲線状の凹凸部に切断成形していたが、これに限らず、この尾端部に形成される凹凸部は、直線状の凹部と凸曲部とを組み合わせたものでもよいし、曲線状の凹部と直線状の凸部（例えば尖形の凸部）とを組み合わせたものでもよい。このことは、後行板５の先端部に凹凸部を形成する場合も同様である。

また、上述した実施の形態２では、先行板４の尾端部の両角部４ａ，４ｂの近傍に凸曲部を各々形成していたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、先行板４および後行板５の先尾端部同士の接合の進行し易さという観点から、両角部４ａ，４ｂの近傍に凸曲部を各々形成することが望ましい。しかし、先行板４の尾端部の中央部寄りに凸曲部４ｃを形成してもよいし、この尾端部の中央を境にしていずれか一方側のみに凸曲部４ｃを形成してもよい。このことは、後行板５の先端部に複数の凸曲部を形成する場合も同様である。

さらに、先行板４の尾端部および後行板５の先端部のいずれか一方に形成する凸曲部の曲率半径等のサイズは、先行板４の尾端部と後行板５の先端部との接触面積、渦電流の電流密度、接合部分に発生させる渦電流のジュール熱量等を考慮して適宜設定すればよい。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、加熱接合対象の金属板は、上述したように鋼板であってもよいし、交番磁界によって渦電流を誘起可能な金属板であれば、銅板または鉄板等の鋼板以外の金属板であってもよい。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

１ 粗圧延部
２ 仕上圧延部
３ 搬送経路
４ 先行板
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ 角部
４ｃ 凸曲部
５ 後行板
６，７ 接合部分
８ａ，８ｂ，９ 渦電流
１０，２０ 金属板接合装置
１１，２１ 切断部
１１ａ，１１ｂ 切断ローラ
１１ｃ 刃
１２ 誘導加熱部
１３ コイル対
１３ａ，１３ｂ コイル
１４ コア
１５ 電源
１６，１７ 押圧部
１８ 制御部
２１ｃ 曲線刃
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 隙間

Claims (10)

1. 搬送経路に沿って搬送される複数の金属板を加熱接合する金属板接合装置において、
   前記複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とに対し、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を印加して、前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱する誘導加熱部と、
   前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧する押圧部と、
   互いに離間した状態で対向する前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱する初回の誘導加熱を行うように前記誘導加熱部を制御し、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧するように前記押圧部を制御し、押圧後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とをさらに押圧しつつ前記初回の誘導加熱に比して強く誘導加熱するように前記誘導加熱部および前記押圧部を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする金属板接合装置。
2. 前記制御部は、互いに離間した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部との誘導加熱を停止するように前記誘導加熱部を制御し、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧するように前記押圧部を制御し、前記押圧部の押圧によって互いに接触した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対して誘導加熱を再開するように前記誘導加熱部を制御することを特徴とする請求項１に記載の金属板接合装置。
3. 前記押圧部が前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧して接触させた状態において、前記先行金属板および前記後行金属板の板幅方向の両端部および中央部に前記尾端部と前記先端部との隙間が生じるように、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方を凹凸状に切断成形する切断部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の金属板接合装置。
4. 前記切断部は、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方に前記板幅方向に沿って複数、前記尾端部および前記先端部の一方から他方に向けて曲線状に突出する凸曲部を形成することを特徴とする請求項３に記載の金属板接合装置。
5. 前記切断部は、前記板幅方向の中央部を境にして前記両端部の近傍に前記凸曲部を各々形成することを特徴とする請求項４に記載の金属板接合装置。
6. 搬送経路に沿って搬送される複数の金属板を加熱接合する金属板接合方法において、
   前記複数の金属板のうちの先行する先行金属板の尾端部と、前記先行金属板に後続する後行金属板の先端部とに対し、前記金属板の板厚方向に前記金属板を貫通する交番磁界を印加して、互いに離間した状態で対向する前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱する誘導加熱ステップと、
   誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧する押圧ステップと、
   押圧後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とをさらに押圧しつつ前記誘導加熱ステップに比して強く誘導加熱する加熱押圧ステップと、
   を含むことを特徴とする金属板接合方法。
7. 互いに離間した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対する誘導加熱を停止する誘導加熱停止ステップと、
   前記押圧ステップによって互いに接触した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対して誘導加熱を再開する誘導加熱再開ステップと、
   を含み、
   前記押圧ステップは、前記誘導加熱の停止期間に、誘導加熱後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧し、
   前記加熱押圧ステップは、互いに接触した状態の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧しつつ、前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とに対して再開した誘導加熱を継続することを特徴とする請求項６に記載の金属板接合方法。
8. 前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを押圧して接触させた状態において、前記先行金属板および前記後行金属板の板幅方向の両端部および中央部に前記尾端部と前記先端部との隙間が生じるように、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方を凹凸状に切断成形する成形ステップをさらに含み、
   誘導加熱ステップは、前記成形ステップ後の前記先行金属板の尾端部と前記後行金属板の先端部とを誘導加熱することを特徴とする請求項６または７に記載の金属板接合方法。
9. 前記成形ステップは、前記尾端部および前記先端部のうちの少なくとも一方に前記板幅方向に沿って複数、前記尾端部および前記先端部の一方から他方に向けて曲線状に突出する凸曲部を形成することを特徴とする請求項８に記載の金属板接合方法。
10. 前記成形ステップは、前記板幅方向の中央部を境にして前記両端部の近傍に前記凸曲部を各々形成することを特徴とする請求項９に記載の金属板接合方法。

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