專利名稱：鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將移動的鋼管材作為被加熱材料，通過電磁感應(yīng)或直接給電來連續(xù)地 加熱焊接區(qū)的技術(shù)。特別地涉及以下的加熱裝置和方法，所述裝置和方法適合于不論被加 熱材料的形狀、材質(zhì)如何都可進行加熱使得焊接區(qū)的溫度分布、焊接區(qū)的熔融形狀和焊接 時的焊接頻率變動為所希望的值。
背景技術(shù)：
電阻加熱是通過在作為金屬材料的被加熱材料內(nèi)部產(chǎn)生的電流和該被加熱材料 的比電阻產(chǎn)生的焦耳熱來加熱被加熱材料，作為清潔的加熱方法，以鋼鐵業(yè)為首廣泛地在 產(chǎn)業(yè)界使用。電阻加熱有以下方法，即對電磁線圈通交 流的勵磁電流，將由電磁線圈產(chǎn)生 的交變磁通施加于被加熱材料，在被加熱材料內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法(記為感應(yīng)加熱法)； 和使觸頭(兩個電極)接觸被加熱材料來進行直接通電的方法(記為直接通電加熱法)。感應(yīng)加熱法中的由電磁線圈產(chǎn)生的交變磁通、或直接通電法中的直接通電的電流 的頻率，如(1)式所示決定流通于被加熱材料的電流的距被加熱材料表面的深度(滲透深 度δ)。因此，為了將被加熱材料加熱至所希望的溫度分布，必須根據(jù)被加熱材料的直徑和 厚度等的形狀和電磁物性值，將該電流的頻率設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠Ｌ貏e是鋼管材通常在強磁 性體中具有比ι大很多的比導(dǎo)磁率μ r (例如為10 1000)，滲透深度δ很大地依賴于頻 率的變化。δ oc { ρ / ( μ r . f)}1/2<1>在此，P 被加熱材料的比電阻，μ r 被加熱材料的比導(dǎo)磁率，f 交變磁通或直接 通電的電流的頻率。但是，通過加熱電源將感應(yīng)加熱用的電磁線圈進行勵磁時，構(gòu)成將電容器(容量 C)與電磁線圈并聯(lián)或串聯(lián)地配置從而接線的共振電路，在<2>式所表示的共振頻率(f)附 近的頻率下進行通電的情況較多(例如參照特開2004-127854號公報和特開平03-1478號 公報。)。f = 1/{2 3i (L · C)172}<2>在此，L表示被加熱材料的電磁物性值，在感應(yīng)加熱法的情況下，是通過電磁線圈 的匝數(shù)、尺寸等形狀以及電磁線圈與被加熱材料的配置而決定的電磁線圈系的感應(yīng)系數(shù) (inductance) 0另外，為了將上述共振電路能量效率良好地進行勵磁，有時在共振電路和加熱用 電源之間設(shè)置改善功率因數(shù)用的阻抗匹配器(例如，參照特開2004-127854號公報、特開平 03-1478號公報和特開平06-124775號公報。)。特開平03-1478號公報和特開平06-124775號公報公開了以下技術(shù)，即以相對于 被加熱材料的厚度、寬度、鋼種等的特性和形狀預(yù)先決定適當(dāng)?shù)念l率并進行固定的方式進 行加熱。特開平03-1478號公報中公開了一種變換器方式的電源裝置，其是用于鋼管等的 局部退火的高頻感應(yīng)加熱裝置，可根據(jù)電磁線圈的形狀等預(yù)先設(shè)定勵磁電流的頻率，在過負荷時不破損。另外，在特開平06-124775號公報中公開了下述的變換器方式的高頻感應(yīng) 加熱電源裝置在鋼管等的對接焊接中，在焊接區(qū)設(shè)置多個電磁線圈，切換多個電磁線圈從 而效率良好地流通高頻電流，用于予熱或后熱處理。在鋼管等的制造線上，一邊在使用電磁線圈的感應(yīng)加熱裝置或使用觸頭的直接通 電加熱裝置內(nèi)移動鋼管等的被加熱材料，一邊加熱被加熱材料的焊接區(qū)從而連續(xù)地進行焊 接時，使焊接區(qū)板厚方向的溫度分布、焊接區(qū)的熔融形狀和/或焊接時的焊接頻率變動為 所希望的形狀和/或值，這對于焊接區(qū)及其附近的強度等的材質(zhì)而言為獲得均勻的品質(zhì)是 必要的。但是，被加熱材料的感應(yīng)加熱時的感應(yīng)系數(shù)L，根據(jù)被加熱材料的形狀和/或材質(zhì) 的變動而大大變化。另外，由于被加熱材料的形狀差異而導(dǎo)致加熱電流的流動方式發(fā)生變 化的結(jié)果，焊接區(qū)中的發(fā)熱量及其分布、以及由此引起的焊接區(qū)的板厚方向溫度分布、焊接 區(qū)的熔融形狀和焊接時的焊接頻率變動也較大地變化
發(fā)明內(nèi)容
上述特開2004-127854號公報和特開平03-1478號公報記載的電源裝置，為了調(diào) 節(jié)被加熱材料的溫度而控制加熱線圈的勵磁電壓或觸頭的電壓，另外如上所述，由于被加 熱材料和電磁線圈所構(gòu)成的電磁線圈系的感應(yīng)系數(shù)L變化，因此在加熱電源和電磁線圈之 間配置高頻變壓器從而取得阻抗匹配。但是，存在在通電狀態(tài)下的調(diào)整較困難，并且相應(yīng)于 被加熱材料的厚度、寬度、鋼種需要調(diào)整作業(yè)的問題。此外，由于高頻變壓器的配置，成為降 低加熱效率的一個原因。另外，使用上述共振電路構(gòu)成時，對于各頻率f如<2>式所示，需 要可改變匹配電容器(C)。但是，在加熱中匹配電容器的調(diào)整非常難，將被加熱材料連續(xù)地 感應(yīng)加熱時，存在難以對應(yīng)于被加熱材料的直徑、厚度等形狀和物性值的變化而改變勵磁 頻率的問題。另一方面，作為可改變對電磁線圈的通電頻率的方法，特開2004-127854號公報 中公開了以下技術(shù)，即將加熱線圈分割配置成多個單元線圈，對每個單元線圈通過選定通 電頻率而使頻率可變的感應(yīng)加熱裝置的技術(shù)。但是，由于每個單元線圈需要電源供給單元， 因此存在作為加熱裝置的裝置成本變高的問題。鑒于上述以往技術(shù)的問題，本發(fā)明在將鋼管材作為被加熱材料進行連續(xù)地加熱從 而焊接時，為了無論被加熱材料的加熱部位的形狀、被加熱材料的材質(zhì)如何都實現(xiàn)良好的 焊接品質(zhì)，將以比以往高的精度和高的效率獲得焊接區(qū)的溫度分布作為第1目的，并且將 控制焊接區(qū)的熔融形狀和焊接時的焊接頻率變動分別作為第2目的和第3目的。(1)本發(fā)明的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，是用于一邊將移動的鋼板彎曲成圓筒狀 一邊制成管狀的鋼管材，并利用在規(guī)定的頻率區(qū)域頻率可變的交流電源在該鋼管材的端面 附近流通交流電流從而產(chǎn)生焦耳熱，連續(xù)地使該鋼管材的焊接區(qū)熔融并進行壓接的鋼管材 的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，具有與上述鋼管材的端面的焊接區(qū)對向地配置，檢測該 焊接區(qū)的自發(fā)光并輸出輝度圖像的第1攝像單元；基于該輝度圖像進行圖像處理，通過輻 射光測溫來運算上述焊接區(qū)的板厚方向溫度分布的焊接區(qū)溫度分布運算單元；使用預(yù)先根 據(jù)鋼管材的尺寸和電磁特性設(shè)定的交流電流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基 準，基于該板厚方向溫度分布決定上述交流電流的頻率的加熱控制單元；和用于使采用該加熱控制單元決定的頻率的交流電流在上述鋼管材中流通的頻率可變的交流電源。(2)另外，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，還具有將上述鋼管材的焊接區(qū)從其上側(cè)進行攝像，輸出剛壓接鋼管材后的熔融了的鋼材的平面圖像的第2攝像 單元；和基于該平面圖像求出熔融形狀并輸出熔融部的寬度值的焊接區(qū)熔融形狀測量單 元，上述加熱控制單元使用預(yù)先設(shè)定的該熔融部的寬度的評價基準以及上述交流電 流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基準，基于該熔融部的寬度值和上述板厚方向 溫度分布決定上述交流電流的頻率。(3)另外，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，還具有測定上述交流 電流的電流波形的焊接電流波形測定單元；和以由該焊接電流波形測定單元輸出的電流波 形為基礎(chǔ)，求出作為該電流波形的頻率的時間變動寬度的焊接頻率時間變動值并進行輸出 的焊接頻率變動測量單元，上述加熱控制單元進一步將上述焊接頻率時間變動值與預(yù)先設(shè)定的容許值比較 從而決定上述交流電流的頻率。(4)另外，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，具有加熱用電磁線圈，該 加熱用電磁線圈沿上述鋼管材的外側(cè)圓周方向與該鋼管材大致同軸地配置，由上述頻率可 變的交流電源供給勵磁電流，使上述交流電流對該鋼管材進行感應(yīng)從而進行加熱。(5)另外，上述加熱控制單元，也可以決定上述加熱用電磁線圈的勵磁電流的頻率 和電流值，從而控制上述頻率可變的交流電源。(6)進而，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，也可以具有隔著上述焊接區(qū)配置于鋼 板的兩側(cè)端部的每一端部的一對直接通電用觸頭來作為用于流通來自上述交流電源的交 流電流的電極。(7)另外，上述加熱控制單元，也可以決定向上述直接通電用觸頭供給的交流電流 的頻率和電流值，從而控制上述頻率可變的交流電源。(8)進而，上述頻率可變的交流電源可以是磁能量再生型的交流電源裝置，其頻率 可連續(xù)地或離散地改變。(9)本發(fā)明的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，是用于一邊將移動的鋼板彎曲成圓筒狀 一邊制成管狀的鋼管材，并利用在規(guī)定的頻率區(qū)域頻率可變的交流電源在該鋼管材的端面 附近流通交流電流從而產(chǎn)生焦耳熱，連續(xù)地使該鋼管材的焊接區(qū)熔融并進行壓接的鋼管材 的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，包括采用與上述鋼管材的端面的焊接區(qū)對向地配置的第 1攝像單元檢測該焊接區(qū)的自發(fā)光并輸出輝度圖像的第1攝像工序；基于該輝度圖像進行 圖像處理，通過輻射光測溫來運算上述焊接區(qū)的板厚方向溫度分布的焊接區(qū)溫度分布運算 工序；使用預(yù)先根據(jù)鋼管材的尺寸和電磁特性設(shè)定的交流電流的頻率與板厚方向溫度分布 的關(guān)系的評價基準，基于該板厚方向溫度分布決定上述交流電流的頻率的加熱控制工序； 和采用上述頻率可變的交流電源使上述鋼管材中流通在該加熱控制工序中決定的頻率的 交流電流的工序。(10)另外，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，還具有采用第2攝像 單元將上述鋼管材的焊接區(qū)從其上側(cè)進行攝像，輸出剛壓接鋼管材后的熔融了的鋼材的平 面圖像的第2攝像工序；和基于該平面圖像求出熔融形狀并輸出熔融部的寬度值的焊接區(qū)熔融形狀測量工序，在上述加熱控制工序中，使用預(yù)先設(shè)定的該熔融部的寬度的評價基準以及上述交 流電流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基準，基于該熔融部的寬度值和上述板厚 方向溫度分布決定上述交流電流的頻率。(11)另外，上述鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，還具有測定上述交流電 流的電流波形的焊接電流波形測定工序；和以在該焊接電流波形測定工序中輸出的電流波 形為基礎(chǔ)，求出作為該電流波形的頻率的時間變動寬度的焊接頻率時間變動值并進行輸出 的焊接頻率變動測量工序，在上述加熱控制工序中，進一步將上述焊接頻率時間變動值與預(yù)先設(shè)定的容許值 比較從而決定上述交流電流的頻率。(12)進而，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，由上述頻率可變的交流 電源向沿上述鋼管材的外側(cè)圓周方向與該鋼管材大致同軸地配置的加熱用電磁線圈供給 勵磁電流，使上述交流電流對該鋼管材進行感應(yīng)從而進行加熱，或者，利用隔著上述焊接區(qū) 而配置于鋼板的兩側(cè)端部的每一端部的用于流通來自上述交流電源的交流電流的直接通 電用觸頭，對該鋼管材流通上述交流電流從而進行加 熱。(13)另外，在上述加熱控制工序中，也可以決定上述加熱用電磁線圈的勵磁電流 的頻率和電流值從而控制上述頻率可變的交流電源，或者，決定向上述直接通電用觸頭供 給的交流電流的頻率和電流值從而控制上述頻率可變的交流電源。(14)進而，上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其中，上述頻率可變的交流電源可以 使用磁能量再生型的交流電源裝置，其頻率可連續(xù)地或離散地改變。(15)本發(fā)明的鋼管，其特征在于，是采用上述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置或焊接 區(qū)加熱方法來制造的。


圖1 (a)是感應(yīng)加熱方式的鋼管材的加熱部的配置的概略圖。圖1 (b)是直接通電加熱方式的鋼管材的加熱部的配置的概略圖。圖2(a)是本發(fā)明實施方式的感應(yīng)加熱方式的鋼管材的焊接區(qū)感應(yīng)加熱裝置的概 略圖。圖2(b)是本發(fā)明實施方式的直接通電加熱方式的鋼管材的焊接區(qū)感應(yīng)加熱裝置 的概略圖。圖3是焊接區(qū)的板厚方向溫度分布(輝度分布)的概略圖。圖4(a)是表示本發(fā)明實施方式的頻率和升溫量模式的關(guān)系情況的概略圖，表示 鋼種A的情況。圖4(b)是表示本發(fā)明實施方式的頻率和升溫量模式的關(guān)系情況的概略圖，表示 鋼種B的情況。圖5是本發(fā)明實施方式的頻率可變裝置的一例。圖6是本發(fā)明中的鋼管的焊接區(qū)立體圖的概略圖。圖7(a)是用于說明本發(fā)明中的鋼管的剛焊接區(qū)后的熔融形狀的概略圖，表示Z < (Zo-Δ Z)的情況。
圖7(b)是用于說明本發(fā)明中的鋼管的剛焊接區(qū)后的熔融狀況的概略圖，表示Z = (Zo 士 ΔΖ)的情況。圖7(c)是用于說明本發(fā)明中的鋼管的剛焊接區(qū)后的熔融狀況的概略圖，表示Z > (Zo+Δ Z)的情況。
具體實施例方式以下一邊參照附圖一邊對于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。另外，在本說 明書和附圖中，對于具有實質(zhì)上相同的功能構(gòu)成的構(gòu)成要素，賦予相同的標號，由此省略重 復(fù)說明。加熱作為被加熱材料的鋼管時，如<1>式所示，改變通過勵磁線圈產(chǎn)生的交變磁 通的頻率，或者，改變頻率來進行直接通電加熱，由此滲透深度δ變化，可改變在被加熱材 料的厚度方向產(chǎn)生的熱量。對于所希望的發(fā)熱量，設(shè)定通電功率和滲透深度δ，使由<1>式 決定的頻率的勵磁電流通電于電磁線圈或觸頭即可。本發(fā)明是著眼于此點，高精度地控制 鋼管材的焊接區(qū)的發(fā)熱量及其分布的技術(shù)。采用圖，以作為在鋼管的制造線中移動的鋼管材的被加熱材料的加熱方法和裝置 為例 來詳細說明本發(fā)明的實施方式。另外，在各圖中指示相同要素的標號，由于容易理解而 使其相同。圖1表示在鋼鐵制造工藝中以鋼管材為被加熱材料的焊接鋼管的電磁焊接的一 例的概要。在此，圖1(a)為通過感應(yīng)加熱方式加熱被加熱材料時的構(gòu)成的概略圖，圖1(b) 為通過直接通電加熱方式加熱被加熱材料時的構(gòu)成的概略圖。(第1實施方式)以下，首先，作為第1實施方式，對于圖1 (a)的感應(yīng)加熱方式時的焊接區(qū)加熱裝置 進行說明。在本實施方式中，作為在制造線上沿其縱向移動的鋼管材料的厚度t的鋼板，在 其橫向使用輥順次彎曲變形為管狀，加熱已彎曲的兩側(cè)的端面部12，從端部開始順序連續(xù) 地進行焊接。沿鋼管10的外側(cè)圓周方向配置加熱用電磁線圈2使得線圈大致平行，即與鋼 管10大致同軸，在鋼管10的內(nèi)部沿該鋼管的縱向配置作為強磁性體的比導(dǎo)磁率大的阻抗 器磁心11，由此降低由在加熱用電磁線圈2中流通的交流電流產(chǎn)生的交變磁通向外部的泄 漏，提高加熱效率。通過采用勵磁用的電源裝置對加熱用電磁線圈2通規(guī)定的頻率的交流 電流來產(chǎn)生交變磁通，利用該交變磁通使鋼管10產(chǎn)生感應(yīng)電流。將鋼管10的焊接區(qū)20加 熱至規(guī)定的溫度以上使其熔融，利用在焊接區(qū)加熱裝置的下游側(cè)設(shè)置的壓接機(未圖示) 將端面彼此壓接從而進行焊接。圖6是與鋼管的行進方向傾斜地觀察焊接區(qū)及其附近時的 概略的立體圖。在接合線21處左右的鋼板端面被壓接。即，在鋼管的表面觀察時，夾著焊 接區(qū)從左右壓接被加熱材料(鋼板)10從而制成鋼管。所謂焊接區(qū)20，是夾著接合線的端 面部的區(qū)域，其單側(cè)的長度為M。鋼管10的焊接區(qū)板厚方向的溫度分布，在由交流電流的集膚效應(yīng)所引起的感應(yīng) 電流的滲透深度淺時，為與鋼板的板厚表背面的溫度相比板厚中央部的溫度低的溫度分 布。另外在鋼管10中流通的感應(yīng)電流的滲透深度根據(jù)鋼管10的直徑、板厚、和鋼管的材質(zhì) 而不同，因此該溫度分布根據(jù)進行感應(yīng)加熱的鋼材而不同，焊接區(qū)的鋼材熔融了的部分的 形狀即熔融形狀不同。用配置于焊接區(qū)后方的壓接機(未圖示)來壓接具有這樣的板厚方向溫度分布和熔融形狀的鋼管材時，有時發(fā)生起因于鋼管材的板厚方向的溫度分布、熔融形狀的差異和熔融形狀的變動而產(chǎn)生的如下的焊接不良。即，由于在加熱用電磁線圈2 中流通的交流電流的頻率的不同，焊接區(qū)中的鋼材熔融狀態(tài)在板厚方向進行變動，因此，例 如，當(dāng)在用于適當(dāng)?shù)卮_保鋼管10的板厚中央部的溫度和熔融形狀的加熱條件下進行加熱 時，在板厚表背面部的溫度達到規(guī)定值以上而成為過熔融，或者相反地當(dāng)在用于適當(dāng)?shù)卮_ 保板厚表背面部的溫度和熔融形狀的加熱條件下進行加熱時，發(fā)生板厚中央部的溫度不足 和未熔融，成為妨礙焊接區(qū)品質(zhì)的主要因素，產(chǎn)生鋼管制造故障的原因和品質(zhì)不良材料。圖2(a)表示作為本實施方式的感應(yīng)加熱方式的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置的概略 圖。如圖2(a)所示，本加熱裝置采用以沿鋼管10的縱向包圍的方式配置于該鋼管10的外 部的加熱用電磁線圈2 ；用于將該加熱用電磁線圈2勵磁的、在預(yù)先設(shè)定的頻率區(qū)域頻率可 連續(xù)地變化的變頻電源裝置1 ；在加熱用電磁線圈2的工序下游側(cè)且鋼管10的焊接區(qū)的斜 上方設(shè)置，用于將由鋼管10的焊接區(qū)中的板厚方向的自發(fā)光產(chǎn)生的輝度分布進行攝像的、 采集如圖6所示的框構(gòu)成的圖像的第1焊接區(qū)攝像裝置3 ；將由該第1焊接區(qū)攝像裝置3輸 出的焊接區(qū)板厚方向的輝度分布圖像進行圖像處理，使用輻射測溫的技術(shù)輸出以焊接區(qū)的 焊接區(qū)板厚方向和鋼板縱向為軸的焊接區(qū)二維溫度分布的焊接區(qū)溫度分布運算裝置4 ；為 采集從焊接區(qū)的上方(鋼板表面上側(cè))看到的圖像(平面圖像)而在焊接區(qū)的上方配置的 第2焊接區(qū)攝像裝置17 ；以由第2焊接區(qū)攝像裝置17輸出的平面圖像為基礎(chǔ)，導(dǎo)出從上側(cè) 看到的焊接區(qū)的熔融形狀，作為熔融形狀測量值而輸出的熔融形狀測量裝置14 ；將由焊接 電流波形測定裝置16輸出的加熱用電磁線圈2的勵磁電流的焊接電流波形進行信號處理， 輸出該勵磁電流的頻率(焊接頻率值Fo)及其時間變動寬度(AFo)的焊接頻率變動測 量裝置15 ；以及，用于控制變頻電源裝置1來調(diào)節(jié)勵磁電流使得鋼管10的焊接區(qū)的板厚方 向的溫度分布、熔融形狀或焊接頻率達到預(yù)先設(shè)定的條件的值的加熱控制裝置9構(gòu)成。另外，焊接區(qū)溫度分布運算裝置4和焊接頻率變動測量裝置15以及熔融形狀測量 裝置14，統(tǒng)稱為焊接狀況測量裝置5。另外，焊接電流波形測定裝置16，可使用與連接變頻 電源裝置1和加熱用電磁線圈2的配線串聯(lián)地設(shè)置的阻抗器或電流探針等的電流檢測傳感 器構(gòu)成。<1.基于焊接區(qū)板厚方向的溫度分布的勵磁電流控制〉第1焊接區(qū)攝像裝置3，是第1攝像單元的一例，作為該第1焊接區(qū)攝像裝置3，例 如可使用市售的CCD攝像機等高精細攝像機，其采用收納于磁屏蔽用殼體的高精細攝像機 采集焊接區(qū)板厚方向和鋼板端面的縱向的二維輝度分布來作為如圖6所示的框構(gòu)成的圖 像采取(第1攝像工序)。將相對于一維(焊接區(qū)板厚方向)的輝度分布和溫度分布例示 于圖3。將由第1焊接區(qū)攝像裝置3輸出的輝度分布圖像，采用作為焊接區(qū)溫度分布運算單 元的一例的焊接區(qū)溫度分布運算裝置4進行圖像處理并提取焊接區(qū)，利用作為公知技術(shù)的 輻射測溫技術(shù)，例如對每一像素進行從輝度值向溫度的轉(zhuǎn)換，由此可得到焊接區(qū)的板厚方 向和鋼板縱向的溫度分布的焊接區(qū)二維溫度分布(溫度分布測定工序、焊接區(qū)溫度分布運 算工序)。另外，作為焊接區(qū)的溫度分布，也可以使用上述的焊接區(qū)二維溫度分布評價其良 否，但也可以將圖6所示的焊接區(qū)20的長度M設(shè)為例如10mm，在該部分在鋼板的縱向進行 平均化，計算如圖3所示的一維的板厚方向的溫度分布，來評價其良否。以下以一維的板厚方向的溫度分布為例進行說明，但顯然二維時也可同樣地實行良否的評價。在鋼管10的焊接區(qū)，通過采用在加熱用電磁線圈2中流通的勵磁電流產(chǎn)生的交變 磁通，在鋼管的表背面流通如圖2(a)中以虛線表示概略的感應(yīng)電流。利用通過該感應(yīng)電流 和鋼管10的電阻值產(chǎn)生的焦耳熱，加熱鋼管10的焊接區(qū)。在此，感應(yīng)電流的鋼管板厚方向 的滲透深度，如<1>式所示，根據(jù)由流通于加熱用電磁線圈2的電流產(chǎn)生的交變磁通的頻率 和鋼管的尺寸(直徑、厚度)、鋼種(組成、組織)的電磁特性而變化。在本實施方式中，根 據(jù)鋼管的大小、尺寸(直徑、厚度)、材質(zhì)(組成、組織)、電磁特性動態(tài)地控制流通于加熱用 電磁線圈2的電流的頻率，由此控制流通于鋼管10的感應(yīng)電流的滲透深度。圖2 (a)表示的加熱控制裝置9，是加熱控制單元的一例，采用基于預(yù)先存儲于加 熱數(shù)據(jù)庫6的鋼管的尺寸(直徑、厚度)、鋼種和鋼管的移動速度的制造數(shù)據(jù)(包含作為各 制造批次的順序的制造計劃和各制造批次的制造條件)，將勵磁電流的頻率f作為變量導(dǎo) 出焊接區(qū)的板厚方向的升溫量的焊接區(qū)升溫量運算單元7 ；和使用由焊接頻率變動測量裝 置15輸入的勵磁電流的頻率(焊接頻率值Fo)、由焊接區(qū)溫度分布運算裝置4輸出的焊接 區(qū)一維溫度分布和該焊接區(qū)升溫量運算單元7的導(dǎo)出結(jié)果計算勵磁電流的頻率決定單元8 構(gòu)成(加熱控制工序)。利用頻率決定單元8，不僅頻率，還可以將施加于加熱用電磁線圈2的電流值或電 壓值一并進行設(shè)定。在本實施方式中，對于將電流值(振幅)實驗性地預(yù)先設(shè)定為能夠?qū)?焊接區(qū)加熱至規(guī)定的溫度區(qū)域的適當(dāng)?shù)囊欢ㄖ档那闆r進行說明。
接著對于加熱控制裝置9的內(nèi)部的構(gòu)成進行說明。對于在制造工藝中實際變動的包含鋼管尺寸(直徑、厚度)、鋼種(電阻等)的制 造條件，預(yù)先實驗性地求出交流的勵磁電流(交流電流)的頻率和升溫量模式的關(guān)系，或 者，通過電磁場計算(通過FEM等進行的計算)和采用傳熱模型計算的焊接區(qū)加熱模擬來 求出對于交流的勵磁電流的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，作為評價基準的一例以表的形式存儲于焊接區(qū) 升溫量計算單元7。例如，鋼材的電阻通常隨溫度變化，但假設(shè)電阻視為一定，僅注目于鋼管 的尺寸(直徑、厚度)進行焊接區(qū)加熱模擬時，將鋼管的直徑和厚度的組合(直徑、厚度)作 為參數(shù)，可得到如圖4(a)和圖4(b)所示的表示勵磁頻率和升溫量的關(guān)系的曲線。圖4(a) 和圖4(b)中例示的鋼種A和鋼種B的情況下的升溫量(假設(shè)以常溫作為基準溫度)，為焊 接區(qū)表面(鋼板表面)的模擬結(jié)果，但在板厚方向例如采取N個點從表面開始順序地設(shè)為
P0,Pl.....Pn，對于正在制造的鋼種A或鋼種B分別通過焊接區(qū)加熱模擬求出該地點的升
溫量T(Pn，f)(在此f為勵磁頻率)并存儲于焊接區(qū)升溫量計算單元7。在實際決定勵磁電流的頻率f的頻率決定單元8，由采用焊接區(qū)溫度分布運算 裝置4輸出的焊接區(qū)一維溫度分布(板厚方向溫度分布的一例)，基于板厚方向的點P0、 Pu...各點Pn的溫度的測定值DT (Pn，f)和存儲于上述的焊接區(qū)升溫量計算單元7的升 溫量T(Pn，f)的曲線，通過回歸計算等的最優(yōu)化運算來決定頻率f使得由式<3>表示的評 價函數(shù)J為最小。 除了如以上說明的預(yù)先設(shè)定交流的勵磁電流的頻率和升溫量模式的關(guān)系并通過最優(yōu)化計算決定勵磁電流的頻率的方法以外，也可以采用以下表示的方法。即，雖然在制造工藝中有時將相同規(guī)格的多個鋼管進行感應(yīng)加熱焊接處理，但可以使頻率決定單元8具有 下述的學(xué)習(xí)功能對于在最初的制造中進行焊接的鋼管暫先設(shè)定升溫量和與其對應(yīng)的頻率 的關(guān)系式，一邊另行監(jiān)控鋼管的感應(yīng)加熱焊接后的結(jié)果的溫度分布和熔融形狀來判定良否 進行學(xué)習(xí)，一邊修正該關(guān)系式使得變?yōu)樗Ｍ臏囟群腿廴谛螤睢?lt;2.基于熔融形狀的勵磁電流的控制〉焊接區(qū)熔融形狀測量裝置14，是焊接區(qū)熔融形狀測量單元的一例，以由作為第2 攝像單元的一例的第2焊接區(qū)攝像裝置17輸出的剛壓接后的熔融了的鋼材的平面圖像 (第2攝像工序)為基礎(chǔ)，進行圖像處理，并利用輝度值來識別和檢測平面圖像中的熔融部 23。另外，也可以以輝度值為基礎(chǔ)求出溫度分布后識別和檢測熔融部23(焊接區(qū)熔融形狀 測量工序)。另外，該熔融部23冷卻而凝固了的部位成為圖6所示的焊縫24。因此，熔融 部23的寬度與焊縫23的寬度大致相同。圖7表示用焊接區(qū)熔融形狀測量裝置14測量的熔融形狀的具體形狀。在圖7(a) 中，剛壓接后的熔融部23的寬度(Z)，比作為預(yù)先設(shè)定的焊接區(qū)寬度的評價基準的一例的 目標值(Zo士 AZ)小，且為未熔融的狀態(tài)，通過增加焊接頻率來增加在鋼管10的焊接區(qū)20 的板厚方向表背面的感應(yīng)電流，或者通過增加投入電流來增加線能量。另一方面，在圖7 (c) 中，剛壓接后的熔融部23的寬度(Z)比目標值(Zo士 AZ)大且為過熔融的狀態(tài)，通過減少 焊接頻率來增加在鋼管10的焊接區(qū)20的板厚方向中央部的感應(yīng)電流，或者通過減少投入 電流來降低線能量。即，用頻率決定單元8修正、控制由焊接頻率變動測量裝置15輸入的 勵磁電流的頻率(焊接頻率值Fo)以使得成為圖7(b)所示的良好的熔融形狀。在此，滿足 剛壓接后的熔融部寬度的目標值(Zo士 AZ)的焊接頻率的操作量或者投入電流的操作量， 為根據(jù)鋼管的尺寸(直徑、厚度)、鋼種(組成、組織)而不同的值，預(yù)先實驗性地求出或者 通過上述的焊接區(qū)加熱模擬來求出，并存儲于加熱數(shù)據(jù)庫6。另外，在加熱數(shù)據(jù)庫6中也記 錄有包含在制造工藝中進行焊接的鋼管和鋼材的種類的信息(包含尺寸(直徑、厚度)、鋼 種(組成、組織))的制造計劃(加熱控制工序的接續(xù))。另外，基于采用焊接區(qū)熔融形狀測量裝置14測量的熔融形狀，在該熔融形狀顯著 大或顯著小時，作為發(fā)生焊接異常而發(fā)出警告，可以輸出警報音或在顯示畫面顯示警報。<3.基于焊接頻率變動的勵磁電流的控制〉以往方式之一，固定勵磁電流的頻率，借助于阻抗匹配電路而構(gòu)成勵磁用電源和 勵磁線圈，但此時已知伴隨焊接區(qū)的熔融形狀的變化，焊接頻率變動。利用該情況，在本實 施方式中，通過采用作為焊接電流波形測定單元的一例的焊接電流波形測定裝置16和作 為焊接頻率變動測量單元的一例的焊接頻率變動測量裝置15觀測焊接頻率的變動(焊接 電流波形測定工序)，可更明確地把握形狀的變化，能夠作為用于進行用于得到良好的焊接 品質(zhì)的加熱控制的有效指標。通過將上述的熔融形狀控制為作為目標的形狀，可抑制該焊接頻率變動，但焊接 頻率變動量也相應(yīng)于鋼管的尺寸(直徑、厚度)、鋼種(組成、組織)而具有不同的值，因此 對于采用焊接頻率變動測量裝置15測量的焊接頻率變動測量值(AFo)，將相應(yīng)于鋼管的 尺寸(直徑、厚度)、鋼種(組成、組織)預(yù)先設(shè)定的閾值D (容許值的一例)存儲于加熱數(shù) 據(jù)庫6，采用頻率決定單元8比較該閾值D和焊接頻率變動測量值(AFo)，并作為實施上述焊接區(qū)的熔融形狀控制時的判定指標，由此可進行精度更高的焊接品質(zhì)控制。例如，在焊接 頻率變動測量值(AFo)大于閾值D時，熔融部23的寬度變得過大，僅合預(yù)先設(shè)定了頻率的 比率(例如30% )較小。以上說明了采用頻率決定單元8進行的、1.基于焊接區(qū)板厚方向的溫度分布的勵 磁電流的控制、2.基于熔融形狀的勵磁電流的控制、和3.基于焊接頻率變動的勵磁電流的 控制。這些控制可分別單獨使用來決定勵磁電流的頻率，也可以各種各樣地組合使用來決 定勵磁電流的頻率。另外，優(yōu)選例如，主要使用基于焊接區(qū)板厚方向的溫度分布的勵磁電 流的控制，將基于熔融形狀的勵磁電流的控制或基于焊接頻率變動的勵磁電流的控制作為 輔助來修正基于溫度分布的頻率的值。另外，該頻率在預(yù)先設(shè)定的頻率區(qū)域中連續(xù)地可變 或者近似地看作連續(xù)的程度的離散地柔和可變(加熱控制工序的接續(xù))。在上述的說明中，對于由加熱數(shù)據(jù)庫6、焊接區(qū)升溫量計算單元7和頻率決定單元 8構(gòu)成的加熱控制裝置9，記載了控制勵磁電流的頻率的情況下的構(gòu)成。作為其他的構(gòu)成， 也能夠作為除了頻率以外還應(yīng)該控制勵磁電流或電壓的值的參數(shù)而構(gòu)成加熱控制裝置9。 此時，加熱控制裝置9處理的數(shù)據(jù)的容量增大，可更加動態(tài)地調(diào)節(jié)焊接品質(zhì)。接著對于變頻電源裝置1進行說明。變頻電源裝置1，通過采用上述的頻率決定單 元8決定了的頻率來控制，向加熱用電磁線圈2供給勵磁電流。圖5是本實施方式中的頻率在規(guī)定的頻率區(qū)域(例如1kHz 500kHz)中連續(xù)地 可變的變頻電源裝置的一例，可使用如日本特開2004-260991號公報中公開的“再生磁能 量的交流電源裝置”。即，將來自線路的交流電源(焊接區(qū)一次電源)100的交流電壓通過 交流電抗器101利用二極管整流裝置102進行整流，對作為變頻電源裝置的再生磁能量的 變頻電源裝置1施加直流電壓。構(gòu)成變頻電源裝置1的開關(guān)元件S2、S4斷開(OFF)時，電流在加熱用電磁線圈2 中從紙面下向上流通，通過S1和S3的二極管來對電容器C進行充電。電容器C 一完成充 電，電流就變?yōu)?。其次，若接通(ON)開關(guān)元件S1、S3(S2、S4斷開)直到電容器C完成充電，則充電 到電容器C中的能量通過S1、S3進行放電，電流在加熱用電磁線圈2中從紙面上向下流通。電容器C 一完成放電，電容器電壓就變?yōu)?，由于S2、S4的二極管變得不是逆電壓， 因此導(dǎo)通，通過從S4到S1和從S3到S2這二個通路，電流在加熱用電磁線圈2中從紙面上 向下增加而流通。該期間，電流在加熱用電磁線圈2和變頻電源裝置1之間回流，因此電流 根據(jù)由加熱用電磁線圈2和鋼管的阻抗決定的時間常數(shù)而衰減。其后同樣地，斷開S1和S3 并接通S2和S4，通過S2、S4來將電容器C充放電，電流在加熱線圈2中從紙面下向上流通。這樣，通過調(diào)整開關(guān)元件S1和S3以及S2和S4的各個閘門的接通和斷開定時，可 在加熱用電磁線圈2中流通頻率不同的電流，可實現(xiàn)頻率可變型的感應(yīng)加熱。即，以焊接狀 況測量裝置5的信號為基礎(chǔ)，利用調(diào)整開關(guān)元件的導(dǎo)通定時的加熱控制裝置9，可改變流通 于加熱用電磁線圈2的電流的頻率。另一方面，加熱用電磁線圈2的電流，根據(jù)鋼管的尺寸(直徑、厚度)、鋼種預(yù)先采 用輸出電流設(shè)定裝置103進行設(shè)定，將流通于加熱用電磁線圈2的電流值進行反饋，控制晶 閘管功率調(diào)整裝置104的電壓以使得流通于加熱用電磁線圈2的電流變?yōu)橐欢?。此時，在變頻電源裝置1和加熱用電磁線圈2之間不需要匹配被加熱材料和加熱用電磁線圈的阻抗的匹配變壓器，被加熱材料的加熱效率提高，因此從高效率且能量節(jié)約 的觀點出發(fā)是優(yōu)選的。另外，鋼管材的焊接區(qū)感應(yīng)加熱時，有時頻率變?yōu)?00kHz左右的高 頻，因此對于開關(guān)元件S1 S4可采用功率M0SFET (加熱工序)。(第2實施方式)在第1實施方式中對于使用了圖2(a)所示的焊接區(qū)感應(yīng)加熱用電磁線圈時的構(gòu) 成進行了記載，但作為本發(fā)明的第2實施方式，如圖2(b)所示，也可以是采用隔著焊接區(qū)而 配置于鋼板的兩側(cè)端部的每一端部的作為電極的一對焊接區(qū)直接通電用觸頭2’直接通交 流電流，來加熱焊接鋼管的構(gòu)成。該情況下，采用頻率決定單元8控制直接通電于焊接鋼管 的電流的頻率。該情況下，不僅控制頻率還可以控制施加于觸頭的電壓。(其他實施方式)以上說明的包括焊接區(qū)溫度分布運算裝置4、焊接區(qū)熔融形狀測量裝置14和焊接 頻率變動測量裝置15的焊接狀況測量裝置5以及包括加熱數(shù)據(jù)庫6、焊接區(qū)升溫量計算單 元7和頻率決定單元8的加熱控制裝置9，可分別各別地或一起地使用具有例如A/D轉(zhuǎn)換 板、HDD等的存儲裝置、鍵盤 鼠標等輸入裝置和用于輸出操作或處理結(jié)果并進行顯示的顯 示器的通用微機、和使其工作并執(zhí)行上述處理的計算機程序來構(gòu)成。另外，也可以具備連接 于制造設(shè)備內(nèi)的LAN的用于輸入制造計劃等的操作數(shù)據(jù)或在檢測到焊接異常時通知操作 者的網(wǎng)絡(luò)連接單元。以上一邊參照附圖一邊對于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了詳細說明，但不用說本 發(fā)明并不限定于這些例子。只要是具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的通常知識的人，在記載于 權(quán)利要求書的技術(shù)思想的范疇內(nèi)，顯然可想到各種變更例或修正例，對于這些例子當(dāng)然可 理解為屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法和裝置，考慮被加熱材料的直徑和厚度等 的形狀和物性值，測定被加熱材料的焊接區(qū)板厚方向的溫度分布、焊接區(qū)的熔融形狀和焊 接時的焊接頻率變動，基于此連續(xù)地或離散地改變和控制頻率，從而加熱被加熱材料，因此 可將被加熱材料控制為所希望的溫度分布、熔融形狀和焊接頻率變動。另外，可提供能夠進行遍及鋼管材的焊接區(qū)全長的均勻的溫度分布、熔融形狀和 焊接頻率變動控制的加熱方法，因此可作為提高制品成品率、提高制造鋼管時的生產(chǎn)率的 措施來應(yīng)用。進而，能夠提供不依賴于被加熱材料的直徑、厚度、鋼種的加熱方法，因此可通 過鋼管焊接區(qū)的板厚方向溫度分布、焊接區(qū)的熔融形狀和焊接時的焊接頻率變動的最優(yōu)化 來進行品質(zhì)制造，對于鋼鐵制品等的高功能化有很大貢獻。
權(quán)利要求
一種鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，是用于一邊將移動的鋼板彎曲成圓筒狀一邊制成管狀的鋼管材，并利用在規(guī)定的頻率區(qū)域頻率可變的交流電源在該鋼管材的端面附近流通交流電流從而產(chǎn)生焦耳熱，連續(xù)地使該鋼管材的焊接區(qū)熔融并進行壓接的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，具有與所述鋼管材的端面的焊接區(qū)對向地配置，檢測該焊接區(qū)的自發(fā)光并輸出輝度圖像的第1攝像單元；基于該輝度圖像進行圖像處理，通過輻射光測溫來運算所述焊接區(qū)的板厚方向溫度分布的焊接區(qū)溫度分布運算單元；使用預(yù)先根據(jù)鋼管材的尺寸和電磁特性設(shè)定的交流電流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基準，基于該板厚方向溫度分布決定所述交流電流的頻率的加熱控制單元；和用于使采用該加熱控制單元決定的頻率的交流電流在所述鋼管材中流通的頻率可變的交流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，還具有將所述鋼管 材的焊接區(qū)從其上側(cè)進行攝像，輸出剛壓接鋼管材后的熔融了的鋼材的平面圖像的第2攝 像單元；和基于該平面圖像求出熔融形狀并輸出熔融部的寬度值的焊接區(qū)熔融形狀測量單 元，所述加熱控制單元使用預(yù)先設(shè)定的該熔融部的寬度的評價基準以及所述交流電流的 頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基準，基于該熔融部的寬度值和所述板厚方向溫度 分布決定所述交流電流的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，還具有測定所 述交流電源的電流波形的焊接電流波形測定單元；和以由該焊接電流波形測定單元輸出的 電流波形為基礎(chǔ)，求出作為該電流波形的頻率的時間變動寬度的焊接頻率時間變動值并進 行輸出的焊接頻率變動測量單元，所述加熱控制單元進一步將所述焊接頻率時間變動值與預(yù)先設(shè)定的容許值比較從而 決定所述交流電流的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，具有 加熱用電磁線圈，該加熱用電磁線圈沿所述鋼管材的外側(cè)圓周方向與該鋼管材大致同軸地 配置，并由所述頻率可變的交流電源供給勵磁電流，使所述交流電流對該鋼管材進行感應(yīng) 從而進行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，所述加熱控制單元 決定所述加熱用電磁線圈的勵磁電流的頻率和電流值，從而控制所述頻率可變的交流電 源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，具有 隔著所述焊接區(qū)配置于鋼板的兩側(cè)端部的每一端部的一對直接通電用觸頭來作為用于流 通來自所述交流電源的交流電流的電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，所述加熱控制單元 決定向所述直接通電用觸頭供給的交流電流的頻率和電流值，從而控制所述頻率可變的交 流電源。
8 根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置，其特征在于，所述 頻率可變的交流電源是磁能量再生型的交流電源裝置。
9.一種鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，是用于一邊將移動的鋼板彎曲成圓筒狀一邊制成管 狀的鋼管材，并利用在規(guī)定的頻率區(qū)域頻率可變的交流電源在該鋼管材的端面附近流通交流電流從而產(chǎn)生焦耳熱，連續(xù)地使該鋼管材的焊接區(qū)熔融并進行壓接的鋼管材的焊接區(qū)加 熱方法，其特征在于，包括采用與所述鋼管材的端面的焊接區(qū)對向地配置的第1攝像單元 檢測該焊接區(qū)的自發(fā)光并輸出輝度圖像的第1攝像工序；基于該輝度圖像進行圖像處理， 通過輻射光測溫來運算所述焊接區(qū)的板厚方向溫度分布的焊接區(qū)溫度分布運算工序；使用 預(yù)先根據(jù)鋼管材的尺寸和電磁特性設(shè)定的交流電流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的 評價基準，基于該板厚方向溫度分布決定所述交流電流的頻率的加熱控制工序；和采用所 述頻率可變的交流電源使所述鋼管材中流通在該加熱控制工序中決定的頻率的交流電流 的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，還具有采用第2 攝像單元將所述鋼管材的焊接區(qū)從其上側(cè)進行攝像，輸出剛壓接鋼管材后的熔融了的鋼材 的平面圖像的第2攝像工序；和基于該平面圖像求出熔融形狀并輸出熔融部的寬度值的焊 接區(qū)熔融形狀測量工序，在所述加熱控制工序中，使用預(yù)先設(shè)定的該熔融部的寬度的評價基準以及所述交流電 流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基準，基于該熔融部的寬度值和所述板厚方向 溫度分布決定所述交流電流的頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，還具有測定 所述交流電流的電流波形的焊接電流波形測定工序；和以在該焊接電流波形測定工序中輸 出的電流波形為基礎(chǔ)，求出作為該電流波形的頻率的時間變動寬度的焊接頻率時間變動值 并進行輸出的焊接頻率變動測量工序，在所述加熱控制工序中，進一步將所述焊接頻率時間變動值與預(yù)先設(shè)定的容許值比較 從而決定所述交流電流的頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求9 11中的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，由 所述頻率可變的交流電源向沿所述鋼管材的外側(cè)圓周方向與該鋼管材大致同軸地配置的 加熱用電磁線圈供給勵磁電流，使所述交流電流對該鋼管材進行感應(yīng)從而進行加熱，或者， 利用隔著所述焊接區(qū)而配置于鋼板的兩側(cè)端部的每一端部的用于流通來自所述交流電源 的交流電流的一對直接通電用觸頭，對該鋼管材流通所述交流電流從而進行加熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，在所述加熱控制 工序中，決定所述加熱用電磁線圈的勵磁電流的頻率和電流值從而控制所述頻率可變的交 流電源，或者，決定向所述直接通電用觸頭供給的交流電流的頻率和電流值從而控制所述 頻率可變的交流電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求9 13中的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法，其特征在于，所 述頻率可變的交流電源是磁能量再生型的交流電源裝置。
15.一種鋼管，是采用權(quán)利要求1 8的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱裝置制造的。
16.一種鋼管，是采用權(quán)利要求9 14的任一項所述的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法制造的。
全文摘要
本發(fā)明在將移動的鋼管材作為被加熱材料連續(xù)地感應(yīng)加熱來進行焊接時，無論被加熱材料的加熱部位的形狀和被加熱材料的材質(zhì)如何，都可高精度且高效率地控制焊接區(qū)溫度和鋼液形狀以及焊接頻率變動。本發(fā)明提供用于使鋼管材的焊接區(qū)熔融從而進行壓接的鋼管材的焊接區(qū)加熱方法及其裝置，所述鋼管材的焊接區(qū)加熱方法包括采用與鋼管材的端面的焊接區(qū)對向地配置的第1攝像單元(3)檢測焊接區(qū)的自發(fā)光并輸出輝度圖像的第1攝像工序；基于輝度圖像進行圖像處理，通過輻射光測溫來運算焊接區(qū)的板厚方向溫度分布的焊接區(qū)溫度分布運算工序；使用預(yù)先設(shè)定的交流電流的頻率與板厚方向溫度分布的關(guān)系的評價基準，基于板厚方向溫度分布決定交流電流的頻率的加熱控制工序；和采用所述頻率可變的交流電源(1)使鋼管材(10)中流通在加熱控制工序中決定的頻率的交流電流的工序。
文檔編號B23K13/00GK101848785SQ20088011472
公開日2010年9月29日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者中村良昭, 北原忠幸, 宮川隆, 山本和人, 嵨田隆一, 梅津健司, 磯部高范, 福谷和彥 申請人:新日本制鐵株式會社