JPH0810618B2 - 通電加熱装置 - Google Patents

通電加熱装置

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JPH0810618B2
JPH0810618B2 JP3245274A JP24527491A JPH0810618B2 JP H0810618 B2 JPH0810618 B2 JP H0810618B2 JP 3245274 A JP3245274 A JP 3245274A JP 24527491 A JP24527491 A JP 24527491A JP H0810618 B2 JPH0810618 B2 JP H0810618B2
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heating
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strip
heat
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忠志 石元
尚 吉村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性を有する被加熱
材を連続送給しつつ通電加熱するようにした通電加熱装
置に係り、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼なまし等の各種
熱処理のために加熱する際に用いられる通電加熱装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼
なまし等の各種熱処理のために加熱する装置として、連
続送給される帯状鋼板をその送給路に沿って所定間隔を
隔てて配置された通電ロールに接触させ、これら両通電
ロールの間に電圧を印加して帯状鋼板を通電加熱する通
電加熱装置がある。図4はこの種の通電加熱装置の一従
来例における加熱出側の通電ロール部分を示す断面図で
あり、帯状鋼板1が押えロール2と通電ロール3とによ
って挟持され、通電ロール3から帯状鋼板1に給電され
る。この場合、通電ロール3を帯状鋼板1の幅方向の全
域に亘って確実に接触させて、加熱に必要な通電能力を
確保する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような加熱出側の通電ロール3は、通電加熱により高
温となった帯状鋼板1によって加熱される。この場合、
通電ロール3の軸方向長さは帯状鋼板1の幅よりも長い
ので、通電ロール3の中央近傍の接触部分Aが直接かつ
集中的に加熱され、通電ロール3の両端近傍の非接触部
分Bはそれほど加熱されない。このため、通電ロール3
には、製造時の直径寸法が完全であっても、運転中に軸
方向における温度偏差が生じ、直径偏差(サーマルクラ
ウン)が発生する。図4は説明のために誇張して描いて
あるが、一般的に、帯状鋼板1からの伝熱による熱膨脹
によって、通電ロール3の中央近傍の直径が大きくなり
両端近傍の直径はそれほど変化しない。このような通電
ロール3のサーマルクラウンによって、通電ロール3と
帯状鋼板1との間、特に、隙間が大きくなる帯状鋼板1
のエッジ部分で接触不良が生じ、両方の間にスパークが
発生する。これにより、通電ロール3の表面及び帯状鋼
板1の表面にスパーク疵が入り、特に通電ロール3のス
パーク疵は以後継続的に帯状鋼板1に転写疵を生じさせ
てしまう。この結果、通電ロール3の寿命低下、帯状鋼
板1の品質低下などが問題となっていた。
【0004】ところで、通電加熱は、帯状鋼板1自体の
抵抗によって発熱させるため、設備の運転開始及び運転
停止が容易であり、運転を開始して直ちに帯状鋼板1の
急速加熱が可能である。しかし、設備の運転を長時間停
止した後では通電ロール3が常温になっており、この状
態で運転を開始すると、高温となった帯状鋼板1によっ
て常温の通電ロール3が急激に加熱される。従って、運
転開始直後においても、通電ロール3のサーマルクラウ
ンによってスパークが発生し易いという問題があった。
【0005】そこで本発明は、帯状金属板からなる被加
熱材を連続送給しつつ通電加熱する際、さらに設備の運
転開始直後においても、通電ロールのサーマルクラウン
に起因する通電ロールと被加熱材との間でのスパーク発
生を効果的に防止することができるようにした通電加熱
装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、連続送給される帯状金属板からなる被加
熱材に通電ロールにより通電してその被加熱材を加熱す
る通電加熱装置において、通電加熱される前記被加熱材
の加熱出側でその被加熱材に接触する通電ロールを、熱
媒を使用するヒートパイプをロール基材の外周近傍で軸
方向に沿いかつ周方向に複数備えた均温ロールによって
構成したものである。また、本発明は、連続送給される
帯状金属板からなる被加熱材に通電ロールにより通電し
てその被加熱材を加熱する通電加熱装置において、通電
加熱される前記被加熱材の加熱出側でその被加熱材に接
触する通電ロールを、熱媒を使用するヒートパイプをロ
ール基材の外周近傍で軸方向に沿いかつ周方向に複数備
えた均温ロールによって構成すると共に、設備の運転開
始時に前記均温ロールを加熱して前記複数のヒートパイ
プの熱媒の温度を予め所定の作動温度まで上昇させるた
めの加熱手段を設けたものである。
【0007】
【作用】上記のように構成された本発明によれば、高温
の帯状金属板からなる被加熱材によって加熱出側の通電
ロールの接触部分が直接かつ集中的に加熱されても、熱
媒を使用する複数のヒートパイプによって熱が通電ロー
ルの非接触部分に実質的に移動されるので、通電ロール
の軸方向における温度偏差が極く僅かに抑えられる。こ
れにより、通電ロールのサーマルクラウン発生が効果的
に防止される。しかも、ヒートパイプを、ロール基材の
外周近傍で軸方向に沿いかつ周方向に複数設けたので、
通常、この種の装置において一般的な大径の通電ロール
であっても、均温化が効率的に行われる。ところで、設
備の運転開始直後には、高温となった被加熱材によって
常温の通電ロールが急激に加熱される。しかも、上記ヒ
ートパイプの熱媒には最適な作動温度の範囲があるの
で、熱媒の温度が所定の作動温度に到達するまで、上記
熱移動の機能が発揮されない。しかしながら、本発明に
よれば、設備の運転開始時に加熱手段によって均温ロー
ルが加熱されて複数のヒートパイプの熱媒の温度が予め
所定の作動温度まで上昇されるので、その運転開始直後
における通電ロールのサーマルクラウン発生も効果的に
抑制される。しかも、熱媒の温度が予め所定の作動温度
まで上昇されるヒートパイプが複数なので、運転開始時
における上記の均温化も効率的に行われる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を適用した通電加熱装置の一実
施例を図1〜図3を参照して説明する。まず、図3は装
置全体を示すものであり、被加熱材である帯状鋼板10
の送給路Lに沿って所定間隔を隔てて一組のロール対2
0、30が配置されている。これらロール対20、30
は、それぞれ押えロール21と通電ロール22との対、
押えロール31と通電ロール32との対によって構成さ
れ、帯状鋼板10を挟んで対向配置されている。押えロ
ール21はゴム材等がライニングされた非導電性のロー
ル、押えロール31はゴム材等のライニングに耐熱層が
積層された非導電性のロールであり、通電ロール22、
32は導電性のロールである。なお、各ロール21、2
2、31、32はそれぞれ軸211、221、311、
321を中心に回転自在であり、通電ロール22、32
は帯状鋼板10の矢印方向への連続送給に同期してモー
タにより回転駆動される場合もある。そして、押えロー
ル21、31は、例えばシリンダ40等からなる圧下手
段により軸211、311に圧下力Pが付与されること
によって、帯状鋼板10に圧着されている。
【0009】次に、この実施例装置においては、帯状鋼
板10への通電手段として、ロール対20、30の間に
おいて帯状鋼板10の外周囲に環状トランス50が配置
されている。この環状トランス50は、例えば磁路とし
て好適な性質を有する珪素鋼板を矩形環状に形成して所
定の長さに積層した環状鉄心51と、この環状鉄心51
の内外周に沿って巻回させた一次コイル52とによって
構成されている。その環状鉄心51の環内に帯状鋼板1
0が挿通されている。そして、環状トランス50の一次
コイル52は、パワーコントロールスイッチを有する交
流電源60に接続されている。
【0010】また、この装置では、前記通電ロール2
2、32は例えばそれらの軸221、321に受電部を
有し、これら受電部にそれぞれ摺動子71が摺接されて
いる。そして、これら一対の摺動子71の間に導電部材
(いわゆるブスバー)70が架設され、これによって通
電ロール22、32の間が電気的に接続されている。こ
の導電部材70は、所定の幅及び厚さを有する銅材など
の良導電材が用いられる。ここで、通電ロール22、3
2の間における帯状鋼板10の電気抵抗R1と導電部材
70の電気抵抗R2との関係は、R1>>R2に設定さ
れている。なお、導電部材70は、環状トランス50及
び帯状鋼板10の上下にほぼ等間隔で近接して配置さ
れ、通電ロール22、32の近傍で一体に結合されて摺
動子71に接続されている。
【0011】ところで、図1の断面図に示すように、加
熱出側の通電ロール32は、ヒートパイプ80を備えた
均温ロールによって構成されている。ヒートパイプ80
は、通電ロール32のロール基材322の外周近傍にお
いて軸方向に沿って複数本埋設されている。図2の断面
図に示すように、各々のヒートパイプ80は、パイプ状
の密閉管体81と、この密閉管体81の内面に貼付され
た芯材82と、密閉管体81の中に封入された熱媒83
とによって構成されている。なお、ロール基材322に
設けた円孔を密閉管体として直接利用しても良い。
【0012】これらのヒートパイプ80においては、熱
媒83が密閉管体81の高温側で蒸発して密閉管体81
内に充満する。この蒸気は密閉管体81の低温側で凝縮
して液体に戻る。そして、この凝縮液は毛細管作用によ
り芯材82の中を通って高温側へ戻ってくる。このと
き、高温側では蒸発に必要な潜熱が熱媒83に供給さ
れ、低温側ではその熱が放出される。なお、ヒートパイ
プ80に使用する熱媒83は、帯状鋼板10の目標加熱
温度によって異なり、例えば、水、ナフタリン、ナトリ
ウム等を用いることができる。そして、それぞれの熱媒
83には最適な作動温度の範囲があり、水は100℃位
まで、ナフタリンは300±100℃位まで、ナトリウ
ムは1000℃程度までである。
【0013】次に、図1に示すように、通電ロール32
の外側近傍には、通電ロール32を加熱してヒートパイ
プ80の熱媒83の温度を所定の作動温度まで上昇させ
る加熱手段、例えば誘導加熱用コイル90が配置されて
いる。このコイル90への電流供給制御は図外の制御部
によって行われ、設備の運転開始が指示されると、コイ
ル90に電流が一定時間供給される。このコイル90に
より発生する磁界によって通電ロール32が誘導加熱さ
れる。
【0014】上記のように構成された通電加熱装置にお
いては、交流電源60から環状トランス50の一次コイ
ル52に一次電圧が印加されると、一次コイル52の環
内に挿通された帯状鋼板10が二次コイルとして機能す
るので、その帯状鋼板10に二次電圧が誘起される。通
電ロール22、32の間が導電部材70によって電気的
に接続されているので、通電ロール22、32を介して
帯状鋼板10及び導電部材70によって短絡回路が形成
され、帯状鋼板10に発生した二次電流は導電部材70
を帰線として流れることになる。帯状鋼板10に誘起さ
れた二次電圧は、帯状鋼板10における電圧降下と導電
部材70における電圧降下とによって消費されるが、
(帯状鋼板10の電気抵抗)>>(導電部材70の電気
抵抗)に設定されているので、二次電圧の殆どが帯状鋼
板10の加熱のために消費され、導電部材70における
損失は極めて少ない。これにより、帯状鋼板10が極め
て効率良く通電加熱される。
【0015】上述の通電加熱の際、図2において、高温
となった帯状鋼板10によって通電ロール32が加熱さ
れる。通電ロール32の中央近傍の接触部分Aが直接か
つ集中的に加熱されるので、その接触部分Aがヒートパ
イプ80の密閉管体81の高温側に相当する。また、通
電ロール32の両端近傍の非接触部分Bはそれほど加熱
されないので、その非接触部分Bが密閉管体81の低温
側に相当する。従って、前述した熱媒83の蒸発・凝縮
作用によって、接触部分A(高温側)の熱が実質的に非
接触部分B(低温側)に移動される。熱媒83の蒸発・
凝縮は極く小さい温度差でも起こる相変化過程であり、
これによって、通電ロール32の軸方向における温度偏
差が極く僅かに抑えられる。従って、通電ロール32に
サーマルクラウンが発生することは殆どなく、通電ロー
ル32と帯状鋼板10との間でのスパークの発生を効果
的に防止することができる。
【0016】ところで、設備の運転開始直後には、高温
となった帯状鋼板10によって常温の通電ロール32が
急激に加熱される。しかも、上記ヒートパイプ80の熱
媒83には最適な作動温度の範囲があるので、熱媒83
の温度が所定の作動温度に到達するまで、上記熱移動の
機能が発揮されない。しかしながら、この装置によれ
ば、設備の運転開始時、即ち運転開始が指示されてから
実際に帯状鋼板10の通電加熱が始まるまでに、誘導加
熱用コイル90で発生する磁界によって通電ロール32
が誘導加熱され、ヒートパイプ80の熱媒83の温度が
予め所定の作動温度まで上昇される。これにより、運転
開始直後における通電ロール32のサーマルクラウン発
生も効果的に抑制される。
【0017】なお、加熱手段としては各種の構成を採用
することができるが、特に本実施例のように誘導加熱用
コイル90を用いた場合、通電ロール32を無接触で加
熱することができるので、通電ロール32自体に加熱手
段を設けるものに比較して、通電ロール32及び加熱手
段の構造を極めて簡単にすることができる。
【0018】以上、本発明の一実施例に付き説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が
可能である。例えば、実施例では環状トランスによって
帯状鋼板に電圧を誘起させて加熱する構成を説明した
が、電源供給手段(交流電源及びトランス)から両通電
ロールに直接給電する構成でも良い。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通電加熱により高温となる帯状金属板からなる被加熱材
に接触する加熱出側の通電ロールを、熱媒を使用する複
数のヒートパイプを備えた均温ロールにより構成するこ
とによって、被加熱材から通電ロールの接触部分への直
接かつ集中的な伝熱を通電ロールの非接触部分へ実質的
に移動させることができるので、通電ロールのサーマル
クラウン発生を抑制することができる。しかも、ヒート
パイプを、ロール基材の外周近傍で軸方向に沿いかつ周
方向に複数設けたことによって、通常、この種の装置に
おいて一般的な大径の通電ロールであっても、均温化を
極めて効率的に行うことができる。従って、通電ロール
と被加熱材との間でのスパークの発生を効果的に防止し
て双方のスパーク疵の発生を防止することができ、通電
ロールの長寿命化並びに被加熱材の品質向上を図ること
ができる。また、本発明によれば、運転開始時に均温ロ
ールを加熱して複数のヒートパイプの熱媒の温度を予め
最適な作動温度まで上昇させることによって、運転開始
直後においても複数のヒートパイプの機能を充分に発揮
させることができ、通電ロールのサーマルクラウン発生
を効果的に防止することができる。しかも、熱媒の温度
が予め所定の作動温度まで上昇されるヒートパイプが複
数なので、運転開始時における上記の均温化も極めて効
率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における通電ロール部分の断面
図である。
【図2】実施例におけるヒートパイプ部分の断面図であ
る。
【図3】実施例における通電加熱装置全体の一部切欠き
正面図である。
【図4】通電加熱装置の一従来例における通電ロール部
分の断面図である。
【符号の説明】
10 帯状鋼板(被加熱材) 20、30 ロール対 21、31 押えロール 22、32 通電ロール 40 シリンダ 50 環状トランス 60 交流電源 70 導電部材 80 ヒートパイプ 81 密閉管体 82 芯材 83 熱媒 90 誘導加熱用コイル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続送給される帯状金属板からなる被加
    熱材に通電ロールにより通電してその被加熱材を加熱す
    る通電加熱装置において、 通電加熱される前記被加熱材の加熱出側でその被加熱材
    に接触する通電ロールを、熱媒を使用するヒートパイプ
    をロール基材の外周近傍で軸方向に沿いかつ周方向に複
    数備えた均温ロールによって構成したことを特徴とする
    通電加熱装置。
  2. 【請求項2】 連続送給される帯状金属板からなる被加
    熱材に通電ロールにより通電してその被加熱材を加熱す
    る通電加熱装置において、 通電加熱される前記被加熱材の加熱出側でその被加熱材
    に接触する通電ロールを、熱媒を使用するヒートパイプ
    をロール基材の外周近傍で軸方向に沿いかつ周方向に複
    数備えた均温ロールによって構成すると共に、設備の運
    転開始時に前記均温ロールを加熱して前記複数のヒート
    パイプの熱媒の温度を予め所定の作動温度まで上昇させ
    るための加熱手段を設けたことを特徴とする通電加熱装
    置。
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JPH0562762A JPH0562762A (ja) 1993-03-12
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