JP2532825Y2

JP2532825Y2 - 方向転換ロール及びこのロールを備えた通電加熱装置

Info

Publication number: JP2532825Y2
Application number: JP1991081055U
Authority: JP
Inventors: 明人岡崎; 初雄平; 裕和芳賀
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2006-09-10
Also published as: JPH0523482U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、連続送給される被加熱
材の通電範囲内でその被加熱材の送給方向を変えるため
の方向転換ロール及びこのロールを備えた通電加熱装置
に係り、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼なまし、メッキ用
予熱などの各種熱処理のために加熱する際に用いられる
方向転換ロール及び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、メッキ用予熱など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。この種の通電加熱
装置においては、例えば図６に示すように、通電ロール
１、２の間即ち帯状鋼板３に通電電流が流れている範囲
内で、その帯状鋼板３を金属製の方向転換ロール４に接
触させて送給方向を変えることが多々行われる。このよ
うに、帯状鋼板３が方向転換ロール４の表面に所定角度
で巻き付けられている場合、方向転換ロール４の前後で
帯状鋼板３が振動することによって、帯状鋼板３と方向
転換ロール４との接触開始点Ａ及び接触終了点Ｂにおい
て、帯状鋼板３と方向転換ロール４との間でスパークが
発生し易い。これにより、方向転換ロール４の表面及び
帯状鋼板３の表面にスパーク疵が入り、特に方向転換ロ
ール４のスパーク疵は以後継続的に帯状鋼板３に転写疵
を生じさせてしまう。この結果、方向転換ロール４の寿
命低下、帯状鋼板３の品質低下などが問題となってい
た。このような問題の対策として、例えば実公平１−１
６７６５号公報には、帯状鋼板と通電ロールとの間での
スパーク防止に関するものではあるが、通電ロールの近
傍に帯状鋼板の振動を防止するための押えロールを設け
ることが開示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなスパークの原因は、帯状鋼板３の振動だけでな
く、次のような現象にも起因する。即ち、帯状鋼板３を
流れる電流Ｉが接触開始点Ａで分流し、この分流した電
流Ｉ′が方向転換ロール４の中を矢印で示すようにショ
ートパスして接触終了点Ｂまで流れる。そして、この接
触終了点Ｂで電流Ｉ′が再び帯状鋼板３に流れようとす
る際に、スパークが発生するのである。また、帯状鋼板
３の通電電流Ｉにより磁界が発生し、この磁界によって
方向転換ロール４が誘導加熱されて発熱する。しかも、
方向転換ロール４は円柱状で最も誘導加熱され易い形状
である上に、帯状鋼板３に無理な変形力を与えないよう
に直径が相当大きいので、この方向転換ロール４の温度
上昇は著しいものである。この結果、方向転換ロール４
にサーマルクラウン（温度偏差によるロール軸方向にお
ける直径偏差）が生じ、特に帯状鋼板３のエッジ部では
微妙に方向転換ロール４に接触しない場合が起こり、ス
パークが発生するのである。

【０００４】そこで本考案は、連続送給されつつ通電加
熱される帯状鋼板の通電範囲内に方向転換ロールがある
場合に、帯状鋼板の振動だけでなく、方向転換ロール内
での通電電流のショートパスや、方向転換ロールの誘導
加熱による発熱などに起因するスパークの発生も防止す
ることができるようにした方向転換ロール及び通電加熱
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案は、連続送給されつつ通電加熱される被加熱
材である特に帯状鋼板の通電範囲内で、前記帯状鋼板に
接触してその帯状鋼板の送給方向を変える方向転換ロー
ルであって、ロール基材を非磁性材料である特にステン
レス材によって構成すると共に、前記ロール基材の表面
に電気絶縁性被膜である特にセラミック溶射被膜を形成
したものである。また、本考案は、連続送給される帯状
鋼板の送給路に沿って所定間隔を隔てて配置された加熱
入側の通電ロール及び加熱出側の通電手段と、これら通
電ロール及び通電手段の間で前記帯状鋼板に接触してそ
の帯状鋼板の送給方向を変える方向転換ロールとを具備
する通電加熱装置であって、前記方向転換ロールのロー
ル基材をステンレス材によって構成すると共に、前記ロ
ール基材の表面にセラミック溶射被膜を形成したもので
ある。

【０００６】

【作用】上記のように構成された本考案によれば、ロー
ル基材の表面に形成されたセラミック溶射被膜によっ
て、帯状鋼板の振動による方向転換ロールとの接触開始
点及び接触終了点でのスパークの発生が防止されると共
に、帯状鋼板を流れる電流が接触開始点で分流して方向
転換ロールの中をショートパスするような現象も阻止さ
れるので、接触終了点でのスパークの発生も防止され
る。また、ロール基材がステンレス材によって構成され
ているので、帯状鋼板の通電電流による磁界によって方
向転換ロールが誘導加熱されることは殆どなく、方向転
換ロールのサーマルクラウン発生が抑制され、これに起
因するスパークの発生が防止される。

【０００７】

【実施例】以下、本考案による方向転換ロール及び通電
加熱装置の一実施例を図面を参照して説明する。なお、
この実施例は、帯状鋼板を亜鉛メッキするために予熱す
る装置である。

【０００８】図２は装置全体の部分切欠き正面図であ
り、帯状鋼板１０の送給路Ｌに沿って、加熱入側の通電
用のロール対２０、方向転換ロール２５、加熱出側の通
電手段である金属浴３０が配置されている。

【０００９】まず、加熱入側のロール対２０は、ゴム材
等がライニングされた押えロール２１と導電性の通電ロ
ール２２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及び通電ロール
２２はそれぞれ回転自在であり、通電ロール２２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。押えロール２１は例えば
シリンダ４０等からなる圧下手段により圧下力が付与さ
れて帯状鋼板１０に圧着されている。なお、ロール対２
０は同一のものが２組配置されており、一方が故障等し
た場合は他方が代用される。

【００１０】次に、帯状鋼板１０の送給方向を変えるた
めの方向転換ロール２５は、円柱状に形成され、回転自
在に構成されている。なお、方向転換ロール２５は帯状
鋼板１０に無理な変形力を与えないように充分に大きな
直径となっている。図１において、方向転換ロール２５
のロール基材２６は、比透磁率μ_Sが小さい（例えばμ
_S≦２）非磁性材料によって構成されており、この例で
は、μ_S≒１のオーステナイト系ステンレス材が用いら
れている。そして、ロール基材２６の表面には電気絶縁
性皮膜２７が形成されている。この電気絶縁性皮膜２７
は非磁性かつ高硬度で、耐剥離性、耐熱性、耐磨耗性を
有する材料が用いられ、例えばアルミナ系（Ａｌ
₂Ｏ₃）、アルミナ−ジルコニア系（Ａｌ₂Ｏ₃−Ｚｒ
Ｏ₂）、ジルコニア−イットリア系（ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ
₃）等のセラミック材料を溶射することによって形成す
ることができる。また、電気絶縁性被膜２７が厚いほど
磨耗に対する寿命は長いが、過度に厚くするとロール基
材２６の表面に対する密着性が悪くなるので、電気絶縁
性皮膜２７の厚みは１０〜５００μｍ程度、好ましくは
２００μｍ程度とする。

【００１１】次に、加熱出側の金属浴３０は、浴槽３１
に溶融亜鉛３２を満たすことにより構成されている。帯
状鋼板１０は溶融亜鉛３２の中に浸されて送給され、ロ
ール３３を介して上方に引き上げられる。

【００１２】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、通電ロール２２と金属浴３
０との間において帯状鋼板１０の外周囲に複数の環状ト
ランス５０が配置されている。これら環状トランス５０
は、図３にも示すように、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１０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。

【００１３】次に、前記通電ロール２２は例えばその軸
２２ａに受電部を有し、この受電部に摺動子７１が摺接
されている。そして、この摺動子７１と前記金属浴３０
との間に導電部材（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と金属浴３０との間が
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と金属浴３０との間における帯
状鋼板１０の電気抵抗Ｒ１と導電部材７０の電気抵抗Ｒ
２との関係は、Ｒ１＞＞Ｒ２に設定されている。帯状鋼
板１０は比較的電気抵抗が大きく、銅材などからなる導
電部材７０は電気抵抗が極めて小さい上に断面積などを
任意に設定可能であるので、Ｒ１＞＞Ｒ２にすることは
極めて容易である。

【００１４】そして、摺動子７１に接続された導電部材
７０の接続部７０ａは環状トランス５０の直前で上側部
７０ｂと下側部７０ｃとに分岐され、図３にも示すよう
に、これら上側部７０ｂと下側部７０ｃとが環状トラン
ス５０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されてい
る。さらに、図４及び図５にも示すように、上側部７０
ｂと下側部７０ｃとは方向転換ロール２５及び帯状鋼板
１０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されてい
る。そして、上側部７０ｂ及び下側部７０ｃの先端が電
極部材７２に接続され、この電極部材７２が前記溶融亜
鉛３２に浸されている。なお、導電部材７０の上下の分
岐は帯状鋼板１０の左右両外方で行われる。また、導電
部材７０の各部要所には可撓性導電部材が結合されてお
り、導電部材７０の熱膨脹を吸収可能となっている。

【００１５】なお、実施例装置においては、加熱出側の
金属浴３０が接地されており、加熱入側の通電ロール２
２の直前には、漏れ電圧を防止するためのチョーク８０
が設けられている。チョーク８０は、珪素鋼板などを積
層した環状鉄心によって構成され、帯状鋼板１０の外周
囲に近接配置されている。さらに、チョーク８０の直前
には帯状鋼板１０を挟持する接地ロール８１が配置され
ており、この接地ロール８１は接地専用ケーブル（図示
せず）によって金属浴３０に接続されて、無用な迷走電
流が他の部分に流れないようにしている。また、通電ロ
ール２２の直後には帯状鋼板１０を挟持するシールロー
ル８５が配置され、このシールロール８５の直後から金
属浴３０近傍までは、帯状鋼板１０が密封管体８６内を
送給されるように構成されている。密封管体８６の内部
には主に窒素ガス等が封入され、帯状鋼板１０を無酸素
状態で加熱してメッキ前に酸化膜が生じないようにして
いる。なお、密封管体８６は非磁性材料により形成さ
れ、その先端に前記電極部材７２が取付けられている。

【００１６】上記のように構成された実施例装置におい
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と金属浴３０との間が導電部材７０によって
電気的に接続されているので、通電ロール２２と金属浴
３０とを介して帯状鋼板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。そして、所定
の温度に加熱された帯状鋼板１０は金属浴３０において
溶融亜鉛３２が付着されて亜鉛メッキされる。

【００１７】なお、この内部トランス方式の場合、帯状
鋼板１０の内部で発生した電圧が帯状鋼板１０自身の電
圧降下により消費されるので、通電ロール２２及び金属
浴３０にかかる電圧は導電部材７０の内部で発生する電
圧降下に等しくなる。導電部材７０の電気抵抗は極めて
小さいので、通電ロール２２及び金属浴３０にかかる電
圧は極めて小さな電圧になる。例えば、この実施例のよ
うに接地された金属浴３０側を基準にすると、通電ロー
ル２２に現れる電圧は僅か数ボルトである。従って、付
近の作業者の感電事故や周辺機器の損傷などを未然に防
止することができ、安全性を著しく向上させることがで
きる。さらに、漏れ電圧がチョーク８０部分の帯状鋼板
１０に現れると、チョーク８０のリアクタンスによって
帯状鋼板１０に逆向きの電圧が発生し、電圧の漏れが阻
止されるが、通電ロール２２にかかる電圧が非常に低い
ので、小型軽量のチョーク８０を用いることができる。

【００１８】ところで、図１に示すように、方向転換ロ
ール２５のロール基材２６の表面に電気絶縁性被膜２７
が形成されているので、方向転換ロール２５の前後で帯
状鋼板１０が振動しても、帯状鋼板１０と方向転換ロー
ル２５との接触開始点Ａ及び接触終了点Ｂにおいてスパ
ークが発生することはない。さらに、帯状鋼板１０を流
れる電流Ｉが接触開始点Ａで分流して方向転換ロール２
５の中をショートパスして接触終了点Ｂまで流れるよう
な現象が阻止されるので、その接触終了点Ｂでのスパー
クの発生も防止される。また、方向転換ロール２５のロ
ール基材２６が非磁性材料によって構成されているの
で、帯状鋼板１０の通電電流Ｉによる磁界によって方向
転換ロール２５が誘導加熱されて発熱することは殆どな
い。これにより、方向転換ロール２５のサーマルクラウ
ン発生が抑制され、特に帯状鋼板１０のエッジ部でのス
パークの発生が防止される。

【００１９】なお、実施例装置においては、導電部材７
０が帯状鋼板１０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配
設されているので、上側部７０ｂを流れる電流は下側部
７０ｃを流れる電流とほぼ同一の値となり、何れも帯状
鋼板１０を流れる電流の１／２の値となる。従って、上
側部７０ｂと帯状鋼板１０との間に生じる電磁力は、下
側部７０ｃと帯状鋼板１０との間に生じる電磁力と等し
くて方向が逆になる。これらの電磁力が釣り合うことに
よって、帯状鋼板１０は上下何れにも殆ど動かず、帯状
鋼板１０の振動を防止することができる。さらに、導電
部材７０が帯状鋼板１０の両側に配設された場合、磁気
的並列回路となり、片側のみの配設に比べインダクタン
スが１／２となる。この結果、力率が良くなって加熱の
効率が高くなる。従って、所定電流を流すために余分の
電圧を必要としないため、設備容量を低減することがで
きると共に設備費用も削減することができる。

【００２０】また、導電部材７０が環状トランス５０の
上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されているので、
上側部７０ｂを流れる二次電流と帯状鋼板１０を流れる
二次電流とによる磁束を、これらの間にある環状トラン
ス５０の一次コイル５１を流れる一次電流による磁束で
打ち消し、下側部７０ｃを流れる二次電流と帯状鋼板１
０を流れる二次電流とによる磁束を、これらの間にある
環状トランス５０の一次コイル５１を流れる一次電流に
よる磁束で打ち消すため、一次回路と二次回路との磁気
結合が良くなり、インダクタンスが小さくなる。この結
果、力率が良くなって加熱の効率が高くなる。従って、
所定電流を流すために余分の電圧を必要としないため、
設備容量を低減することができると共に設備費用も削減
することができる。

【００２１】ところで、実施例装置においては、図１に
示すように、方向転換ロール２５の上下両側にも導電部
材７０の上側部７０ｂ及び下側部７０ｃが配設されてい
るので、その方向転換ロール２５は、帯状鋼板１０を流
れる電流Ｉと下側部７０ｃを流れる電流Ｉ／２との往復
電流によって生じる強い交番磁界の内部に位置すること
になる。しかしながら、方向転換ロール２５のロール基
材２６が非磁性材料によって構成されているので、その
強い交番磁界によって誘導加熱されることも殆どない。
以上のように、導電部材７０を帯状鋼板１０及び環状ト
ランス５０の上下両側に近接して配設することによっ
て、帯状鋼板１０の振動が防止されると共に加熱効率が
高められる。それでいて、方向転換ロール２５の最適な
材料選定によって、方向転換ロール２５が無用に誘導加
熱されることも防止することができる。

【００２２】なお、通電加熱の際には、帯状鋼板１０の
サイズ、送給速度、比熱、所定昇温温度などから予め求
められる所要電力、所要電流、所要電圧の何れかを帯状
鋼板１０に与えるように、環状トランス５０への入力を
予め所定の値に設定して運転するプリセット方式が採ら
れる。また、加熱出側で帯状鋼板１０の温度を測定し、
この測定値と予定された温度との間に差異がある場合に
は、その測定値と予定値とに基づいて交流電源６０のパ
ワーコントロールスイッチを制御して、差異に相当する
電力、電流、電圧の何れかを調整するフィードバック方
式が採られても良い。

【００２３】以上、本考案の一実施例に付き説明した
が、本考案は上記実施例に限定されることなく、本考案
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、ロール基材の材料及び電気絶縁性
被膜の材料などは実施例以外にも様々な効果的な材料を
用いることができる。また、実施例では加熱出側の電極
手段を金属浴としたが、一般的な通電ロールであっても
良い。さらに、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（交流電源及び外部トランス）から通電ロール
及び通電手段に直接給電する構成でも良い。なお、本考
案は、帯状鋼板をメッキのために予熱する場合以外に、
各種の被加熱材を各種目的のために通電加熱する際の方
向転換ロール及び通電加熱装置に適用可能である。

【００２４】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
方向転換ロールのロール基材の表面に電気絶縁性被膜を
形成することによって、被加熱材の振動を防止する押え
ロール等を設けることなく、被加熱材の振動に起因する
スパークと共に、方向転換ロール内での通電電流のショ
ートパスに起因するスパークも防止することができる。
また、ロール基材を非磁性材料にて構成することによっ
て、方向転換ロールの誘導加熱による発熱を抑制するこ
とができるので、方向転換ロールのサーマルクラウン発
生を抑えてスパークの発生を防止することができる。従
って、方向転換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と共に、方向転換ロールにおけ
る熱損失がないので被加熱材の加熱効率を大幅に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例における方向転換ロール部分
の断面図である。

【図２】本考案の一実施例における装置全体の部分切欠
き正面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における拡大断面図で
ある。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における拡大断面図であ
る。

【図５】図２のＶ−Ｖ線における拡大断面図である。

【図６】従来の方向転換ロール部分の概略図である。

【符号の説明】

１０帯状鋼板（被加熱材）２２加熱入側の通電ロール２５方向転換ロール２６ロール基材２７電気絶縁性被膜３０加熱出側の金属浴（通電手段）５０環状トランス５１環状鉄心５２一次コイル６０交流電源７０導電部材

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】連続送給されつつ通電加熱される帯状鋼
板の通電範囲内で、前記帯状鋼板に接触してその帯状鋼
板の送給方向を変える方向転換ロールであって、ロール基材をステンレス材によって構成すると共に、前
記ロール基材の表面にセラミック溶射被膜を形成したこ
とを特徴とする方向転換ロール。
【請求項２】連続送給される帯状鋼板の送給路に沿っ
て所定間隔を隔てて配置された加熱入側の通電ロール及
び加熱出側の通電手段と、これら通電ロール及び通電手
段の間で前記帯状鋼板に接触してその帯状鋼板の送給方
向を変える方向転換ロールとを具備する通電加熱装置で
あって、前記方向転換ロールのロール基材をステンレス材によっ
て構成すると共に、前記ロール基材の表面にセラミック
溶射被膜を形成したことを特徴とする通電加熱装置。
【請求項３】前記通電ロールと通電手段との間で前記
帯状鋼板の外周囲に配置された環状トランスと、前記通
電ロールと通電手段との間を電気的に接続する導電部材
とを具備する請求項２に記載の通電加熱装置。
【請求項４】前記通電ロールと通電手段とに電圧を印
加するための電源供給手段を具備する請求項２に記載の
通電加熱装置。