JP2005279671A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘導加熱装置に加熱される材料の誘導電流により、誘導加熱装置前後にある搬送テーブルローラと材料の間に発生するアークを低減する構造を持った誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】 誘導加熱装置を、被加熱材料をその全幅にわたって加熱する誘導加熱装置本体と、その前後に配設された搬送テーブルローラ装置から構成する。搬送テーブルローラ装置は、被加熱材料の幅方向に沿って配置された複数の独立した搬送テーブルローラ本体と、各搬送テーブルローラ本体を支持する軸受と、各搬送テーブルローラ本体を回転駆動する駆動モータとを備える。各搬送テーブルローラ本体を支持する軸受を対地絶縁し、搬送テーブルローラ本体とその駆動モータの出力軸とを絶縁継手を介して接続する。被加熱材料の幅方向に伸びる搬送テーブルローラ本体が分割され、誘導電流が搬送テーブルローラ本体に分流することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインにおける圧延材その他の被加熱材料を加熱するための誘導加熱装置に関するものであり、特に、誘導加熱装置本体の前後に被加熱材料の搬送テーブルローラを設けるとともに、誘導加熱装置によって加熱される被加熱材料の誘導電流により、前記搬送テーブルローラと被加熱材料の間に発生するアークを低減する構造を持った誘導加熱装置に係る。

熱間圧延ラインにおいては、加熱炉によって圧延可能温度にまで加熱された圧延材を、粗圧延機において粗圧延して粗バーと呼ばれる状態に成形し、さらにこの粗バーを仕上圧延機にかけて所望の板圧や幅を有する製品を得ている。この場合、粗バーの状態の圧延材に対して、温度低下の防止あるいは各部の温度の均一化のために、バーヒーターと呼ばれる全幅加熱装置や、エッジヒータと呼ばれる端部加熱装置などが使用される。

この圧延材やその他の被加熱材料の加熱装置としては、種々のものが提案されているが、その一つに、被加熱材料の全幅加熱を行うソレノイド型誘導加熱装置が知られている。このソレノイド型誘導加熱装置は、搬送する被加熱材料の全幅にわたって上下に配置した誘導加熱コイルの磁場により、被加熱材料内に渦電流を発生させ、ジュール熱を利用して加熱する方式である。

この加熱電流の大きさは、磁束の量に比例するが、被加熱材料内部ではその磁束密度が一定のため、被加熱材料の幅が広いとその断面積の増大に伴い磁束が大きくなり、それに比例して、加熱電流も増加する。そのため、幅が４−５ｍ程度にも達するような被加熱材料の全幅を加熱する大型の誘導加熱装置にあっては、加熱電流も大きなものになり、被加熱材料の表面に沿って、その幅全域を循環するように流れる。

ところで、このような誘導加熱装置に対して被加熱材料を供給するには、誘導加熱装置の前後に搬送テーブルローラを設けて、被加熱材料をその下方から支持しながら搬送していた。しかし、このような誘導加熱装置においては、誘導加熱時に被加熱材料の幅方向全域にわたってを流れる加熱電流が、図４に示すように、被加熱材料Ｂ下面から搬送テーブルローラＲ側に回り込み、被加熱材料と搬送テーブルローラとの接触部分、特に、被加熱材料の両端部と搬送テーブルローラ表面との間でアークが発生する現象が生じる。

このようなアークの発生は、加工対象である被加熱材料の表面を傷付ける原因となり、製品の品質低下を招く不都合がある。また、アークは、搬送テーブルローラの表面も傷付け、傷付いた搬送テーブルローラが被加熱材料と接触することにより、アーク発生時でなくとも、ローラの傷により被加熱材料が傷付くこともあった。

このような問題を解消するために、特許文献１や特許文献２のように、被加熱材料と搬送テーブルローラ感のアークの発生を防止するための提案がなされている。
実開平４−１３４２０３号公報 特開平９−３８７１２号公報

前記特許文献１および特許文献２に記載の発明は、いずれも、被加熱材料の端部加熱装置に関するものであり、図５に示すように、エッジ加熱用の誘導加熱装置（エッジヒータ）Ｈによって被加熱材料Ｂの端部を加熱した場合に生じる誘導電流に起因する、被加熱材料Ｂと搬送テーブルローラＲ間のスパークの発生を防止するものである。

このようなエッジヒータにおいてスパーク防止のためには、加熱誘導電流が発生するエッジ部分のみを被加熱材料と接触させないようにすれば十分であり、例えば、特許文献２の発明のように、搬送テーブルローラにおける被加熱材料のエッジ部分に対応する範囲のみに段部をつけて被加熱材料との接触を避けるようにしていた。

しかし、本発明のように、被加熱材料の幅全域にわたって誘導加熱を行う装置においては、図Ａに示すように、搬送テーブルローラ側に回り込む加熱電流も、被加熱材料の幅全域に発生しているので、搬送テーブルローラのエッジ部分のみを段付きとして被加熱材料と接触しないような構成としても、加熱電流の回り込みを防止することはできない。

このように、従来の全幅誘導加熱装置においては、前記のような技術を使用してもアークの発生を防止できないため、アークによる被加熱材料の傷つき防止に重点を置いて搬送テーブルローラを誘導加熱装置出入り口から離れた箇所に配置するか、あるいは、搬送安定性を重視して搬送テーブルローラを誘導加熱装置出入り口近傍に配置するかの、二律背反を迫られていた。

特に、被加熱材料を７００℃以上の高温で加熱する加熱誘導装置においては、被加熱材料も非磁性体となり、誘導加熱装置の出口から離れるに従って磁束密度が急速に低下するが、被加熱材料全域の特性を向上させるための熱処理を目的とした全幅誘導加熱装置においては、その加熱温度も７００℃程度以下と低温であり、被加熱材料も磁性体としての性質を維持することから、そこに加わる磁束は大きなものとなり、加熱装置出口から離れても高温加熱時に比較して、その減衰率は小さい。

そのため、この種の磁性体としての性質が残る程度の低温加熱領域を対象とした誘導加熱装置においては、搬送テーブルローラを誘導加熱装置の出入口の近傍に設けた場合には、搬送テーブルローラと被加熱材料間にスパークが発生し、このスパークにより被加熱材料表面が傷付くことは避けられなかった。

さらに、これらの問題を解決するために、特許文献２に示すように、ローラの全域を絶縁セラミックスで被覆する提案もなされているが、そのような絶縁ローラを使用した場合には、ローラが支持する被加熱材料の荷重や搬送時の振動による衝撃で絶縁セラミックスが破損したり剥離して、絶縁性が短期間で低下する問題があった。

以上のように従来技術では、幅広の加熱された厚板材料の搬送テーブルローラにおいて、ローラ表面の絶縁を取り、かつ、耐衝撃性があり絶縁の寿命の長いアーク対策を施したローラを供給することは、困難であった。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、誘導加熱装置に加熱される材料の誘導電流により、誘導加熱装置前後にある搬送テーブルローラと材料の間に発生するアークを低減する構造を持った誘導加熱装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、被加熱材料をその全幅にわたって加熱する誘導加熱装置本体と、その前後に配設された搬送テーブルローラ装置を備えた誘導加熱装置において、前記搬送テーブルローラ装置が、被加熱材料の幅方向に沿って配置された複数の独立した搬送テーブルローラ本体と、各搬送テーブルローラ本体を支持する軸受と、各搬送テーブルローラ本体を回転駆動する駆動モータとを備え、前記各搬送テーブルローラ本体を支持する軸受が対地絶縁され、搬送テーブルローラ本体とその駆動モータの出力軸とが絶縁継手を介して接続されていることを特徴とする。
また、前記誘導加熱装置本体が、被加熱材料を磁性体領域の温度で加熱するものであることも本発明の実施の形態の一つである。

本発明において、搬送テーブルローラ装置を構成する各搬送テーブルローラ本体は、被加熱材料の幅方向にそれぞれ独立して配置され、しかも各搬送テーブルローラ本体間は絶縁継手によって接続されるか、あるいは全く離れた位置に配置されることになるので、被加熱材料の一端から各搬送テーブルローラ本体を経由して被加熱材料の他端に向かって流れる電流路が形成されることがない。同時に、各搬送テーブルローラ本体も軸受や駆動モータとの間で絶縁されているので、被加熱材料および各搬送テーブルローラ本体の対地絶縁も確保される。

その結果、被加熱材料内部の電流は搬送テーブルローラ側に分流することなく、被加熱材料の表面に沿って最短経路を流れることになるので、搬送テーブルローラと被加熱材料との接触部分において、アークが発生する現象が効果的に防止される。よって、被加熱材料表面やテーブルローラ表面がアークで傷付いたり、傷付いたローラ表面により被加熱材料表面が傷付くおそれが解消される。

以下、本発明の実施の形態の一つを図面に従って具体的に説明する。

１．実施の形態の構成
本発明の誘導加熱装置は、基本的な構成としては、図２に示すように、被加熱材料の全幅を加熱する誘導加熱装置Ｈ本体の前後に配設された搬送テーブルローラ装置１と、これを駆動するモータ２とから構成され、搬送テーブルローラ装置１の構成は図１に示す通りである。

この搬送テーブルローラ装置１と駆動モータ２とは、床面に固定された基台３上に支持されている。搬送テーブルローラ装置１は、前記基台３上に所定の間隔で設けられた複数（本実施の形態では５個）の軸受４と、これらの軸受４によって支持された複数の搬送テーブルローラ本体５とを備えている。また、各軸受４とその基台３との間には絶縁部材６が設けられ、搬送テーブルローラ本体５及び左右の軸受４が基台３から絶縁されている。

各搬送テーブルローラ本体５は、被加熱材料の幅方向に沿って直線状に配置され、互いに絶縁継手７を介して接続され、その中でもっとも端部に位置する搬送テーブルローラ本体５の軸端には、前記駆動モータ２の出力軸８が連結されている。また、搬送テーブルローラ本体５とモータ２の出力軸８との間にも絶縁継手７が設けられ、各搬送テーブルローラ本体５とモータ２とが絶縁されている。この場合、絶縁継手７としては、一般にタイヤカップリングと呼ばれるゴム製の継手や、金属製のカップリングの内部に絶縁材料を挟み込んだものが使用される。

この絶縁継手７は、加熱された被加熱材料の近傍に配設されることから、その耐熱性を考慮して、冷却装置９を設けることが望ましい。冷却装置９としては、搬送テーブルローラ本体５の駆動中に常時冷却水を直接散布するものでも良いし、絶縁継手７の外周に熱の遮蔽板１０を設け、その内部に冷却水が循環するコイル１１を設けたものが利用できる。

２．実施の形態の作用効果
このような構成を有する本実施の形態における搬送テーブルローラ装置１は、被加熱材料の幅方向に沿って複数の搬送テーブルローラ本体５を設けて被加熱材料を支持し、しかも各搬送テーブルローラ本体５間は絶縁継手によって絶縁したので、被加熱材料内部の電流は搬送テーブルローラ本体５側に分流することなく、被加熱材料の表面に沿って流れることになる。その結果、搬送テーブルローラ本体５と被加熱材料との接触部分において、アークが発生する現象が効果的に低減される。

その上、搬送テーブルローラ本体５を支持する軸受４や駆動モータ２の出力軸８との間には、絶縁部材６や絶縁継手７が設けられているので、搬送テーブルローラ本体５は対地絶縁されていることになり、被加熱材料から搬送テーブルローラ本体５やその駆動モータ２を介して被加熱材料内部の電流が接地されることもなく、その点でも十分な絶縁性が確保される。

さらに前記の実施の形態のように、搬送テーブルローラ本体５や駆動モータ２との継手部分に冷却装置９を設けるようにすれば、ゴム製のタイヤカップリングなどを使用した場合であっても十分な耐熱性を確保できるので、搬送テーブルローラ装置１を誘導加熱装置の近傍に配置することが可能となり、誘導加熱装置の出入口部分に設ける搬送テーブルローラ装置１の間隔を狭くすることができ、搬送時における被加熱材料の振動などを効果的に防止できる。

３．他の実施の形態
図３は、本発明の他の実施の形態を示す正面図である。この実施の形態は、被加熱材料の幅方向に沿って離れて配置した複数の搬送テーブルローラ本体５を、それぞれ独立の駆動モータ２によって駆動したことを特徴とする。

この実施の形態のおいても、各搬送テーブルローラ本体５を絶縁性を確保できるだけの距離を保って配置するとともに、それぞれの搬送テーブルローラ本体５とその駆動モータ２の出力軸８とは絶縁継手７を設け、また、軸受４と基台３との間にも絶縁部材６を設けることにより、絶縁性を確保する。

このような構成を有する図３の実施の形態においても、被加熱材料の幅方向に配置された搬送テーブルローラ本体が分割されることとなり、被加熱材料の幅方向に流れる電流が搬送テーブルローラ本体側に分流することが防止される。その結果、被加熱材料と搬送テーブルローラ本体との接触部分におけるアークの発生が低減され、被加熱材料やローラの傷付きが防止される。

本発明の誘導加熱装置に使用される段付きローラの実施の形態を示す正面図。 本発明の誘導加熱装置の基本的な構成を示す側面図。 本発明の誘導加熱装置の他の実施の形態を示す正面図。 誘導加熱装置の段付きローラ部分における被加熱材料と段付きローラの間の電流の回り込みの状態を示す断面図。 従来のエッジヒータにおいて生じる加熱誘導電流の状態を示す平面図。

符号の説明

１…搬送テーブルローラ装置
２…駆動モータ
３…基台
４…軸受
５…搬送テーブルローラ本体
６…絶縁部材
７…絶縁継手
８…出力軸
９…冷却装置
１０…遮蔽板
１１…コイル

Claims (5)

1. 被加熱材料をその全幅にわたって加熱する誘導加熱装置本体と、その前後に配設された搬送テーブルローラ装置を備えた誘導加熱装置において、
   前記搬送テーブルローラ装置が、被加熱材料の幅方向に沿って配置された複数の独立した搬送テーブルローラ本体と、各搬送テーブルローラ本体を支持する軸受と、各搬送テーブルローラ本体を回転駆動する駆動モータとを備え、
   前記各搬送テーブルローラ本体を支持する軸受が対地絶縁され、搬送テーブルローラ本体とその駆動モータの出力軸とが絶縁継手を介して接続されていることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記誘導加熱装置本体が、被加熱材料を磁性体領域の温度で加熱するものである請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 独立して配置された各搬送テーブルローラ本体が、互いに絶縁継手を介して接続され、同一の駆動モータによって駆動されるものである請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 独立して配置された各搬送テーブルローラ本体が、それぞれ異なる駆動モータによって駆動されるものである請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
5. 前記絶縁継手がゴム製のタイヤカップリングにより構成され、かつその冷却装置を備えたものである請求項３または請求項４に記載の誘導加熱装置。

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