JP2007175755A

JP2007175755A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2007175755A
Application number: JP2005379755A
Authority: JP
Inventors: Tetsutsugu Doizaki; 哲嗣土斐崎
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12
Also published as: CA2633942C; CA2633942A1; AU2006333894B2; KR20080080664A; KR20110091601A; WO2007077701A1; AU2006333894A1; KR101083914B1; BRPI0621273B1; BRPI0621273A2; CN101346196B; BRPI0621273C8; BRPI0621273B8; CN101346196A

Abstract

【課題】コイルボックス出側において、圧延材に対する加熱装置の加熱能力を向上させることのできる誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】誘導加熱装置１は、コイルボックスＢの下流側に設けられ、コイルボックスＢに巻き取られた圧延材Ｐが排出され下部の送りローラＲによって誘導加熱装置１に搬送されてくるようになっている。この誘導加熱装置１は、上下左右４つを一組として設けられたエッジヒータ２ａ、２ｂが圧延材Ｐの進行方向に対して２箇所設けられ、これらのエッジヒータ２ａ，２ｂにより送られてくる圧延材Ｐの端部を加熱するようになっている。そして、エッジヒータ２ａ，２ｂの近傍には、誘導加熱装置１に対して搬送されてくる圧延材Ｐの反り量を制限する材料矯正装置３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインにおいて、被加熱材料である圧延材を加熱するための加熱装置の加熱能力を向上させることのできる誘導加熱装置に関するものである。

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、この粗バーをコイルボックスによってコイル状に巻取り、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。

従来より、このような熱間圧延ラインでは、コイルボックスから巻き出された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によって、再加熱することが一般的である。

例えば、特許文献１では、コイルボックスとデスケーリング装置の間に、バーヒータ又はエッジヒータからなる加熱用誘導式ヒータを配置し、デスケーリング装置での温度低下を防止するようにした技術が開示されている。
特開平６−３２０２０２号公報

しかしながら、図６に示すように、上記のような従来の誘導加熱装置においては、コイルボックスＢの出側において搬送される圧延材Ｐは、コイルボックスＢにコイル状に巻回されているため、反りが大きい。このような上下方向に反った圧延材Ｐをエッジヒータ２ａ，２ｂによって端部加熱したとしても、エッジヒータ２ａ，２ｂと圧延材Ｐとの距離が、圧延材Ｐの位置によって異なるためインダクタギャップが大きく、全体として加熱能力および効果が低かった。また、圧延材Ｐの反りによって、圧延材Ｐがエッジヒータ２ａ，２ｂのインダクタに衝突することもあった。

本発明は、上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り、その目的は、コイルボックス出側において、被加熱材料に対する加熱装置の加熱能力を向上させることのできる誘導加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、被加熱材料を上下方向から挟んでこれを加熱する誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに被加熱材料を搬送する搬送手段とを備えた誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイルの近傍に、被加熱材料の反り高さを前記加熱コイルのインダクタより低く規制する矯正装置を備えたことを特徴とする。

以上のような態様では、加熱コイルの近傍に、被加熱材料の反り高さを前記加熱コイルのインダクタより低く規制する矯正装置を設け、コイルボックスから巻き出され、誘導加熱装置に搬送されてくる被加熱材料の反り高さを所定の高さに制限することにより、加熱コイルにおけるインダクタ高さを低く設定することができる。したがって、被加熱材料に対して、加熱コイルの電力を大きく印加することが可能になり、被加熱材料に対する加熱コイルの加熱能力を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記矯正装置は、前記誘導加熱コイルの入側に設けられた入側矯正部を備えていることを特徴とする。

以上のような態様では、矯正装置の一部を入側矯正部として加熱コイルの入側に設けることにより、加熱コイルに送り込まれる前の被加熱材料の反り高さを規制することができる。

請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記矯正装置は、前記誘導加熱コイルの入側に設けられた入側矯正部と、前記誘導加熱コイルの出側に設けられた出側矯正部と、を備えることを特徴とする。

以上のような態様では、加熱コイルの入側のみならず、出側にも出側矯正部が設けられていることにより、加熱コイルを通過する被加熱材料を出側でも高さ規制することができるので、後に通過する被加熱材料の部分が入側矯正部により押さえられることにより、それよりも先に通過した部分が再び反り上がるというような弊害を防止することができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記矯正装置は、前記入側矯正部と出側矯正部との間に設けられた中間矯正部を備えていることを特徴とする。

以上のような態様では、入側矯正部と出側矯正部との間に中間矯正部が設けられていることにより、加熱コイル間を通過中の被加熱材料の搬送方向中心部分を規制することができ、請求項３同様、後に通過する被加熱材料の部分が入側矯正部により押さえられることにより、それよりも先に通過した部分が再び反り上がるというような弊害を防止することができる。

請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記入側矯正部は、被加熱材料の搬送方向に対して下向きに傾斜したガイド部と、被加熱材料の搬送面と平行に設けられた矯正面とを備えたことを特徴とする。

以上のような態様では、入側矯正部が、被加熱材料の搬送方向に対して下向きに傾斜したガイド部と、被加熱材料の搬送面と平行に設けられた矯正面とを備えることにより、所定の高さを超える反り量の被加熱材料が搬送されてきた場合に、被加熱材料をガイド部の傾に沿って搬送面と平行な矯正面に導くことにより、被加熱材料の反り量制限をスムースに行うことができるとともに、そり上がった被加熱材料が加熱コイルに接触することを防止することができる。

請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記入側矯正部は、被加熱材料に当接する矯正位置の高さを可変にする調整機構を備えることを特徴とする。請求項７の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記出側矯正部は、被加熱材料に当接する矯正位置の高さを可変にする調整機構を備えることを特徴とする。

以上のような態様では、高さ調整機構により、非加熱材料に当接する矯正位置の高さを可変に設定することができるので、被加熱材料の搬送面からの矯正位置の高さを、被加熱材料の厚さや加熱コイルのインダクタ高さに基づいて、常に最適な設定値を確保することが可能となる。

請求項８の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記入側の矯正部は、搬送方向の入側と出側とが開口した開口面を備える６面体を形成し、被加熱材料を前記入側の開口面から出側の開口面に向けて搬送することにより、被加熱材料の反り高さを前記加熱コイルのインダクタより低く規制するものであって、前記入側の開口面の高さは、前記インダクタの高さより高く形成され、前記出側の開口面の高さは、前記インダクタの高さより低く形成されていることを特徴とする。

以上のような態様では、入側矯正部が、搬送方向の入側と出側とが開口した開口面を備える６面体を形成し、入側の開口面の高さが前記インダクタの高さより高く形成され、前記出側の開口面の高さが前記インダクタの高さより低く形成されていることにより、コイルボックスより巻き出された被加熱材料は、加熱コイルによって加熱される前段階で、この入側開口面より入側矯正部内に入り、入側開口面から出側開口面に向かう入側矯正部の内面の傾斜に沿って、被加熱材料の反り量を所定の制限高さに規制されながら、出側開口面より排出される。これにより、コイルボックスから巻き出され、誘導加熱装置に搬送されてくる被加熱材料の反り高さを所定の高さに制限し、加熱コイルにおけるインダクタ高さを低くすることにより、被加熱材料に対して、加熱コイルの電力を大きく印加することが可能になり、被加熱材料に対する加熱コイルの加熱能力を向上させることができる。

本発明によれば、誘導加熱装置に搬送されてくる被加熱材料の反り量を制限することによって、加熱装置への被加熱材料の衝突を防止するとともに、加熱装置のインダクタの開口高さを低くし、被加熱材料に対する加熱装置の加熱能力を向上させる誘導加熱装置を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」と呼ぶ）について図面を参照して具体的に説明する。

（１）第１の実施形態
（１−１）構成
本発明の第１の実施形態の誘導加熱装置１は、図１に示すように、コイルボックスＢの下流側に設けられ、コイルボックスＢに巻き取られた被加熱材料である圧延材Ｐが排出され下部の送りローラＲによって誘導加熱装置１に搬送されてくるようになっている。この誘導加熱装置１は、上下左右４つを一組として設けられた加熱コイルのエッジヒータ２ａ、２ｂが圧延材Ｐの進行方向に対して２箇所設けられ、これらのエッジヒータ２ａ，２ｂに送られてくる圧延材Ｐの端部を加熱するものである。そして、エッジヒータ２ａ，２ｂの近傍には、誘導加熱装置１に対して搬送されてくる圧延材Ｐの反り量を制限する材料矯正装置３が設けられている。

この材料矯正装置３は、エッジヒータの入り側に設けられた入側矯正部４と、エッジヒータの出側に設けられた出側矯正部５と、これらの間であって加熱対象材料の進行方向中心線上に設けられた中間矯正部６とからなる。入側矯正部３、出側矯正部４及び中間矯正部６とは、図１（ａ）の平面図に示すように圧延材Ｐの搬送方向方向を右手として「Ｈ」の字を成すように配置されている。

入側矯正部４と出側矯正部５とは、同様の構成であり、圧延材の幅より大きな幅を有し、その断面形状は、図１（ｂ）に示すように、逆台形状である。すなわち、反った圧延材Ｐがこの矯正部４又は５によって上側に跳ね上げられないように上方を向いたガイド部４ａ，５ａと、圧延材Ｐの反り量を矯正するため圧延材Ｐの搬送面と平行な矯正面を形成する矯正面４ｂ、５ｂとからなる。

中間矯正部６は、図１（ｂ）に示すように、側面から見て略長方形の板状体であって、図１（ａ）に示すように入側矯正部４と出側矯正部５との間を埋めるように設けられており、圧延材Ｐの搬送方向中心部分に対して棒状の矯正面を形成している。

入側矯正部４、出側矯正部５及び中間矯正部６との圧延材Ｐの矯正面は、圧延材Ｐの搬送面、すなわち送りローラＲの搬送面Ｆから共通の所定高さに設けられており、エッジヒータ２ａ，２ｂのインダクタ高さより低く設けられている。例えば、搬送面Ｆからのエッジヒータ２ａ，２ｂのインダクタ高さが１２０ｍｍの場合に、入側矯正部４、出側矯正部５及び中間矯正部６との圧延材Ｐの矯正面を搬送面Ｆから略１００ｍｍの位置に設けることが可能である。この搬送面Ｆからの矯正面の高さは、図２のグラフに示すように、エッジヒータの加熱効率が最も高い位置を算定し（このグラフでは「１２０ｍｍ」）、その位置の近傍に設定する。したがって、加熱対象の圧延材Ｐの厚さやエッジヒータ２ａ，２ｂのインダクタの高さに基づいて適宜設定変更されるものである。

（１−２）作用効果
以上のような構成からなる本実施形態の誘導加熱装置１は、次のように作用する。
コイルボックスＢから巻き出された圧延材Ｐは、送りローラＲによって誘導加熱装置１に搬送されてくる。

この巻き出され搬送されてきた圧延材Ｐの反り量が搬送面Ｆから高さ１２０ｍｍ以上の場合には、エッジヒータ２ａ，２ｂのインダクタギャップが大きく加熱能力が低く、またエッジヒータ２ａ，２ｂに接触することとなるが、本実施形態では、このような圧延材Ｐは、誘導加熱装置１の入側において、まず入側矯正部４のガイド部４ａに接触し、ガイド部４ａの傾に沿って矯正面である矯正面４ｂ側に導かれる。この矯正面４ｂにより、圧延材Ｐの反り量が抑えられ、反り量が矯正面の高さ１００ｍｍに制限されることとなる。

また、圧延材Ｐの、この入側矯正部４を通過する部分が所定の高さに制限されたとしても、後に通過する圧延材Ｐの部分が抑えられることにより、それよりも先に通過した部分が再び反り上がることもあるため、中間矯正部６により、エッジヒータ２ａ，２ｂを通過中も、搬送方向中心部分を棒状の矯正面により高さ規制を行うことで、圧延材Ｐを所定高さに制限する。また、出側矯正部５においても、圧延材Ｐ全体を所定の高さに制限する。

以上のような本実施形態によれば、エッジヒータ２ａ，２ｂ近傍に、材料矯正装置３を設け、コイルボックスＢから巻き出され、誘導加熱装置１に搬送されてくる圧延材Ｐの反り高さを所定の高さに制限することにより、エッジヒータ２ａ，２ｂにおけるインダクタ高さを低く設定することができる。したがって、圧延材Ｐに対して、エッジヒータ２ａ，２ｂの電力を大きく印加することが可能になり、圧延材に対するエッジヒータの加熱能力を向上させることができる。

特に、材料矯正装置３の一部を入側矯正部４としてエッジヒータ２ａの入側に設けることにより、エッジヒータに送り込まれる前の圧延材Ｐの反り量を規制することができる。また、この入側矯正部４が、ガイド部４ａと矯正面４ｂとで逆台形状を形成していることにより、所定の高さを超える反り量の圧延材Ｐが搬送されてきた場合に、圧延材Ｐをガイド部４ａの傾に沿って搬送面Ｆと平行な矯正面４ｂに導くことのより、圧延材Ｐの反り量制限をスムースに行うことができるとともに、反り上がった圧延材Ｐがエッジヒータ２ａに接触することを防止することができる。

また、エッジヒータ２ａ，２ｂの出側に出側矯正部５を設け、また中間矯正部６の棒状の矯正面を設けてエッジヒータ２ａ，２ｂ間を通過中の圧延材Ｐの搬送方向中心部分を規制することによって、後に通過する圧延材Ｐの部分が抑えられるようになり、それよりも先に通過した部分が再び反り上がるのを防止することができる。

さらに、出側矯正部５によって圧延材Ｐの幅方向全体の反りを規制することによって、エッジヒータ２ａ，２ｂの通過中を通して圧延材Ｐの反り量を制限することができる。このように、入側矯正部４、出側矯正部５、中間矯正部６によって、圧延材Ｐがエッジヒータ２ａ，２ｂを通過している間、反り量を制限することによって、エッジヒータ２ａ，２ｂにおけるインダクタ高さを低くすることができ、圧延材Ｐに対するエッジヒータの加熱能力を向上させることが可能となるとともに、圧延材Ｐのエッジヒータ２ａ，２ｂへの衝突も防止することができる。

（２）第２の実施形態
本発明の第２の実施形態の誘導加熱装置１０は、第１の実施形態とエッジヒータの構成や材料矯正装置の配置構成に変更はないが、入側矯正部、出側矯正部及び中間矯正部の具体的な構成に改良を加えたものである。なお、第１の実施形態と変更のない構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態における入側矯正部１１と出側矯正部１２とは、図３に示すように、同様の構成からなり、高さ調整機構１１ａ，１２ａと圧延材Ｐの幅方向より高さのある円柱状の矯正ロール１１ｂ，１２ｂとを備え、矯正ロール１１ｂ，１２ｂの矯正接点、すなわち、圧延材Ｐとの接触点の、搬送面Ｆからの高さを高さ調整機構１１ａ，１２ａによって可変に調整するものである。この高さ調整機構１１ａ，１２ａは、例えば、モータやボールねじ等の機構を用いて矯正ロールの高さを変更するものであり、その機構には公知のあらゆる手段を適用可能である。

また、中間矯正部１３は、第１の実施形態と同様に板状体で構成され、入側矯正部１１と出側矯正部１２との高さ調整機構１１ａ，１２ａに取り付けられている。すなわち、中間矯正部１３の下端部である棒状の矯正面の搬送面Ｆからの高さは、矯正ロール１１ｂ，１２ｂの接点と同じ高さになっており、高さ調整機構１１ａ，１２の上下移動に伴って中間矯正部１３自体が上下移動することによって、矯正ロール１１ｂ，１２ｂと中間矯正部１３の矯正面の高さは常に同じに保たれるようになっている。

以上のような本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、高さ調整機構１１ａ，１２ａにより、矯正ロール１１ｂ，１２ｂの矯正点と中間矯正部１３の矯正面との高さを可変に設定することができるので、搬送面Ｆからの矯正点又は矯正面の高さを、圧延材の厚さやエッジヒータのインダクタ高さに基づいて、常に最適な設定値を確保することが可能となる。

これにより、コイルボックスから巻き出され、誘導加熱装置に搬送されてくる圧延材の反り高さを所定の高さに制限し、エッジヒータにおけるインダクタ高さを低くすることにより、圧延材に対して、エッジヒータの電力を大きく印加することが可能になり、圧延材に対するエッジヒータの加熱能力を向上させることができる。

（３）第３の実施形態
本発明の第３の実施形態の誘導加熱装置２０は、第１、第２の実施形態とエッジヒータの構成や材料矯正装置の配置構成に変更はないが、入側矯正部の具体的な構成に改良を加えたものである。なお、上記実施形態と変更のない構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の誘導加熱装置２０における入側矯正部２１は、図４に示すように、圧延材Ｐの搬送方向両面が開口した６面体であって、搬送方向に対する側面が台形状で形成される。すなわち、圧延材Ｐの搬送方向入側に広口開口部２１ａが形成され、搬送方向出側に狭口開口部２１ｂが形成されている。また、広口開口部２１ａの高さはエッジヒータ２ａ，２ｂのインダクタ高さと略同一であり、狭口開口部２１ｂの高さは圧延材Ｐの反り量制限高さに設定されている。また、入側矯正部２１の底面位置は、圧延材Ｐの搬送面と同平面を形成している。

以上のような構成からなる本実施形態の誘導加熱装置２０では、入側矯正部２１が、圧延材Ｐの搬送方向入側に広口開口部２１ａを備え、出側に狭口開口部２１ｂを備えることにより、コイルボックスより巻き出された圧延材Ｐは、エッジヒータ２によって加熱される前段階で、この広口開口部２１ａより入側矯正部２１内に入り、広口開口部２１ａから狭口開口部２１ｂに向かう入側矯正部２１の内面の傾斜に沿って、圧延材Ｐの反り量を所定の制限高さに規制されながら、狭口開口部２１ｂから排出される。

（４）他の実施の形態
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような態様も含むものである。上記実施形態における各部材の形状や寸法などは適宜変更可能である。例えば、上記実施形態における中間矯正部の板状体の厚さはエッジヒータに干渉しない限り、変更することができる。

上記実施形態ではエッジヒータを２箇所設けているが、本発明はこのような構成に限定されるものでなく、材料矯正装置の間に１箇所のみ設けるようにしてもよいし、３箇所設けるように構成することも可能である。また、本発明で用いる加熱装置としては、端部加熱装置であるエッジヒータに限らず、全幅加熱装置であるバーヒータも用いることが可能である。

また、図５に示すように、中間矯正部７を搬送面Ｆと同一面上、すなわち、圧延材Ｐを下部より矯正するように設けてもよい。なお、中間矯正部７の形状、厚さ等の具体的構成は上記実施形態における上部に設けたものと同様でよい。これにより、上下方向からの圧延材Ｐの反り量制限ができるようになる。

本発明の第１の実施形態における誘導加熱装置の全体構成を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）。本発明の第１の実施形態におけるエッジヒータの加熱効率を示すグラフ。本発明の第２の実施形態における誘導加熱装置の構成を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）。本発明の第２の実施形態における誘導加熱装置の要部の構成を示す側面図（ａ）及び斜視図（ｂ）。本発明の他の実施形態における誘導加熱装置の構成を示す側面図。従来の誘導加熱装置の構成を示す図。

符号の説明

１，１０，２０…誘導加熱装置
２，２ａ，２ｂ…エッジヒータ
３…材料矯正装置
４，１１，２１…入側矯正部
４ａ…ガイド部
４ｂ…矯正面
５，１２…出側矯正部
６，７，１３…中間矯正部
１１ａ…高さ調整機構
１１ｂ…矯正ロール
２１ａ…広口開口部
２１ｂ…狭口開口部
Ｂ…コイルボックス
Ｆ…搬送面
Ｐ…圧延材
Ｒ…ローラ

Claims

被加熱材料を上下方向から挟んでこれを加熱する誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに被加熱材料を搬送する搬送手段とを備えた誘導加熱装置において、
前記誘導加熱コイルの近傍に、被加熱材料の反り高さを前記加熱コイルのインダクタより低く規制する矯正装置を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
前記矯正装置は、前記誘導加熱コイルの入側に設けられた入側矯正部を備えていることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
前記矯正装置は、前記誘導加熱コイルの入側に設けられた入側矯正部と、前記誘導加熱コイルの出側に設けられた出側矯正部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
前記矯正装置は、前記入側矯正部と出側矯正部との間に設けられた中間矯正部を備えていることを特徴とする請求項３記載の誘導加熱装置。
前記入側矯正部は、被加熱材料の搬送方向に対して下向きに傾斜したガイド部と、被加熱材料の搬送面と平行に設けられた矯正面とを備えたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
前記入側矯正部は、被加熱材料に当接する矯正位置の高さを可変にする調整機構を備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
前記出側矯正部は、被加熱材料に当接する矯正位置の高さを可変にする調整機構を備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
前記入側の矯正部は、搬送方向の入側と出側とが開口した開口面を備える６面体を形成し、被加熱材料を前記入側の開口面から出側の開口面に向けて搬送することにより、被加熱材料の反り高さを前記加熱コイルのインダクタより低く規制するものであって、
前記入側の開口面の高さは、前記インダクタの高さより高く形成され、
前記出側の開口面の高さは、前記インダクタの高さより低く形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。