JP2618301B2 - 通電加熱装置 - Google Patents
通電加熱装置Info
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- JP2618301B2 JP2618301B2 JP3212691A JP21269191A JP2618301B2 JP 2618301 B2 JP2618301 B2 JP 2618301B2 JP 3212691 A JP3212691 A JP 3212691A JP 21269191 A JP21269191 A JP 21269191A JP 2618301 B2 JP2618301 B2 JP 2618301B2
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- Japan
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- annular transformer
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- heating
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大量生産される導電性
を有する被加熱材を連続的に高速送給しつつ、通電加熱
する通電加熱装置、たとえば鋼材を亜鉛メッキのための
予熱処理として加熱する通電加熱装置に関する。
を有する被加熱材を連続的に高速送給しつつ、通電加熱
する通電加熱装置、たとえば鋼材を亜鉛メッキのための
予熱処理として加熱する通電加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】導電性を有する被加熱材、たとえば鋼材
を、メッキのための予熱、焼きなまし、焼き入れ等の各
種目的のために連続的に高速送給しつつ被加熱材に交流
を通電し、通電加熱によって被加熱材を加熱する装置が
知られている。このような装置としてたとえば、被加熱
材を挟んで対向するロールの対を連続送給される被加熱
材の送り通路において所定の間隔を隔てて２組設け、２
組のロールの間において被加熱材の周囲に環状トランス
を配置したものが知られている。このような装置におい
ては、環状トランスの環内が被加熱材の送り通路となる
ように形成され、環状トランスに電源から一次電圧が印
加されることにより被加熱材に２次電圧が誘起されて被
加熱材が通電加熱されるものである。
を、メッキのための予熱、焼きなまし、焼き入れ等の各
種目的のために連続的に高速送給しつつ被加熱材に交流
を通電し、通電加熱によって被加熱材を加熱する装置が
知られている。このような装置としてたとえば、被加熱
材を挟んで対向するロールの対を連続送給される被加熱
材の送り通路において所定の間隔を隔てて２組設け、２
組のロールの間において被加熱材の周囲に環状トランス
を配置したものが知られている。このような装置におい
ては、環状トランスの環内が被加熱材の送り通路となる
ように形成され、環状トランスに電源から一次電圧が印
加されることにより被加熱材に２次電圧が誘起されて被
加熱材が通電加熱されるものである。
【０００３】図３には、従来の通電加熱装置の例が示さ
れている。被加熱材Ｗの送り通路Ｌの入り側には、被加
熱材Ｗを挟んで対向する補助ロールＲ１１および導電性
のロールＲ１２が、出側には同様に補助ロールＲ２１お
よび導電性のロールＲ２２が設けられている。
れている。被加熱材Ｗの送り通路Ｌの入り側には、被加
熱材Ｗを挟んで対向する補助ロールＲ１１および導電性
のロールＲ１２が、出側には同様に補助ロールＲ２１お
よび導電性のロールＲ２２が設けられている。
【０００４】２組のロール対Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ２
１、Ｒ２２の間において被加熱材Ｗは環状トランス２０
の内部を通過するようにされている。電源１０から環状
トランス２０に所定の電圧が印加されると、被加熱材Ｗ
に２次電圧が誘起され、被加熱材Ｗが通電加熱される。
１、Ｒ２２の間において被加熱材Ｗは環状トランス２０
の内部を通過するようにされている。電源１０から環状
トランス２０に所定の電圧が印加されると、被加熱材Ｗ
に２次電圧が誘起され、被加熱材Ｗが通電加熱される。
【０００５】ロールＲ１２とロールＲ２２の間には、慴
動子Ｓ１２、Ｓ２２を介して導電部材１４が接続されて
いる。また、送り通路の入り側にはチョークＣＨおよび
接地ロールＲ０１、Ｒ０２が設けられ、被加熱材Ｗの加
熱ゾーンから入り側に電圧が漏れないようにしている。
動子Ｓ１２、Ｓ２２を介して導電部材１４が接続されて
いる。また、送り通路の入り側にはチョークＣＨおよび
接地ロールＲ０１、Ｒ０２が設けられ、被加熱材Ｗの加
熱ゾーンから入り側に電圧が漏れないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の通
電加熱装置においては、被加熱材を十分に加熱するた
め、環状トランスを前記の２組のロールの間の全長、す
なわち被加熱材の加熱長さの全長にわたって配置し、被
加熱材の加熱長さの全長について２次電圧を誘起させ、
被加熱材を加熱していた。
電加熱装置においては、被加熱材を十分に加熱するた
め、環状トランスを前記の２組のロールの間の全長、す
なわち被加熱材の加熱長さの全長にわたって配置し、被
加熱材の加熱長さの全長について２次電圧を誘起させ、
被加熱材を加熱していた。
【０００７】しかし、このように被加熱材の加熱長さの
全長にわたって環状トランスを配置した場合には、被加
熱材の送り通路の出側においては被加熱材の温度が高い
ため、被加熱材からの放射熱により環状トランスのコイ
ルの絶縁破損等が発生する。このため、環状トランスに
放射熱防止用の断熱材を用いているが、このような断熱
材を用いた場合にはトランスの構造が複雑になる上、加
熱ライン休止中の断熱材の吸湿、運転開始時の断熱材か
らの水蒸気の発生により断熱材そのものが劣化破損し、
コイルの電気絶縁も劣化する。
全長にわたって環状トランスを配置した場合には、被加
熱材の送り通路の出側においては被加熱材の温度が高い
ため、被加熱材からの放射熱により環状トランスのコイ
ルの絶縁破損等が発生する。このため、環状トランスに
放射熱防止用の断熱材を用いているが、このような断熱
材を用いた場合にはトランスの構造が複雑になる上、加
熱ライン休止中の断熱材の吸湿、運転開始時の断熱材か
らの水蒸気の発生により断熱材そのものが劣化破損し、
コイルの電気絶縁も劣化する。
【０００８】このような問題を解決するため、環状トラ
ンスの被加熱材の送り方向の長さを短くし、被加熱材の
送り通路の入り側に近い部分、すなわち被加熱材の温度
の低い部分だけに環状トランスを配置することが考えら
れる。しかし環状トランスの長さを短くすると、同一の
設備容量における環状トランスの重量が増大し、所定の
加熱を行うための設備費用が増大する。
ンスの被加熱材の送り方向の長さを短くし、被加熱材の
送り通路の入り側に近い部分、すなわち被加熱材の温度
の低い部分だけに環状トランスを配置することが考えら
れる。しかし環状トランスの長さを短くすると、同一の
設備容量における環状トランスの重量が増大し、所定の
加熱を行うための設備費用が増大する。
【０００９】本発明は、上記のような問題点を解消し、
被加熱材からの放射熱による環状トランスの破損等を防
止し、かつ環状トランスの重量の増大を抑えた通電加熱
装置を提供することを目的とする。
被加熱材からの放射熱による環状トランスの破損等を防
止し、かつ環状トランスの重量の増大を抑えた通電加熱
装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の通電加熱装置
は、連続送給される被加熱材を、被加熱材の送り通路の
入り側に配置されたロール電極に接触させるとともに、
被加熱材の出側に設けられたロール電極または金属浴に
接触させることにより、通電加熱する。被加熱材の送り
通路の入り側のロール電極と出側のロール電極または金
属浴との間には環状トランスが配置され、環状トランス
の環内が被加熱材の通路となる。
は、連続送給される被加熱材を、被加熱材の送り通路の
入り側に配置されたロール電極に接触させるとともに、
被加熱材の出側に設けられたロール電極または金属浴に
接触させることにより、通電加熱する。被加熱材の送り
通路の入り側のロール電極と出側のロール電極または金
属浴との間には環状トランスが配置され、環状トランス
の環内が被加熱材の通路となる。
【００１１】環状トランスの被加熱材の送り方向の長さ
Ｌ1 は、入り側のロール電極と出側のロール電極または
金属浴との間の前記被加熱材の加熱通路の長さＬ0 に対
して０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0 ≦０．６の関係を満たし、環
状トランスは被加熱材の送り通路の入り側に配置され
る。
Ｌ1 は、入り側のロール電極と出側のロール電極または
金属浴との間の前記被加熱材の加熱通路の長さＬ0 に対
して０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0 ≦０．６の関係を満たし、環
状トランスは被加熱材の送り通路の入り側に配置され
る。
【００１２】
【作用】本発明によれば、入り側のロール電極と出側の
ロール電極または金属浴との間に配置された環状トラン
スに電圧が印加されることにより、被加熱材に２次電圧
が誘起され、被加熱材が通電加熱される。環状トランス
の被加熱材の送り方向の長さＬ1 は、被加熱材の加熱通
路の長さＬ0 に対して１５％以上６０％以下の範囲であ
り、環状トランスは被加熱材の加熱通路の入り側付近に
配置されている。したがって、被加熱材の加熱通路の出
側付近には環状トランスが配置されていないため、被加
熱材からの放射熱による環状トランスの破損等が生じな
い。また、環状トランスは被加熱材の加熱通路の１５％
以上の長さを有しているから、環状トランスの重量が増
大するという問題もない。
ロール電極または金属浴との間に配置された環状トラン
スに電圧が印加されることにより、被加熱材に２次電圧
が誘起され、被加熱材が通電加熱される。環状トランス
の被加熱材の送り方向の長さＬ1 は、被加熱材の加熱通
路の長さＬ0 に対して１５％以上６０％以下の範囲であ
り、環状トランスは被加熱材の加熱通路の入り側付近に
配置されている。したがって、被加熱材の加熱通路の出
側付近には環状トランスが配置されていないため、被加
熱材からの放射熱による環状トランスの破損等が生じな
い。また、環状トランスは被加熱材の加熱通路の１５％
以上の長さを有しているから、環状トランスの重量が増
大するという問題もない。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の通電加熱装置の第１の実施例
を示す図である。被加熱材Ｗの送り通路Ｌの入り側に
は、ゴム材等がライニングされた補助ロールＲ１と導電
性のロール電極Ｒ２とが、被加熱材Ｗを挟んで対向して
配置されている。出側にも同様に補助ロールＲ３とロー
ル電極Ｒ４が対向して設けられており、被加熱材Ｗは矢
印方向に送給される。被加熱材Ｗは、たとえば鋼板など
の導電性を有する金属板である。上記のように補助ロー
ルＲ１、Ｒ３を用いることにより、被加熱材Ｗはロール
電極Ｒ２およびＲ４の所定範囲の周面と接触し、面接触
となるので、スパークを発生させない許容電流値が大き
い。
を示す図である。被加熱材Ｗの送り通路Ｌの入り側に
は、ゴム材等がライニングされた補助ロールＲ１と導電
性のロール電極Ｒ２とが、被加熱材Ｗを挟んで対向して
配置されている。出側にも同様に補助ロールＲ３とロー
ル電極Ｒ４が対向して設けられており、被加熱材Ｗは矢
印方向に送給される。被加熱材Ｗは、たとえば鋼板など
の導電性を有する金属板である。上記のように補助ロー
ルＲ１、Ｒ３を用いることにより、被加熱材Ｗはロール
電極Ｒ２およびＲ４の所定範囲の周面と接触し、面接触
となるので、スパークを発生させない許容電流値が大き
い。
【００１４】この装置においては、被加熱材Ｗへの通電
手段として環状トランス２０が被加熱材Ｗの送り通路の
一部に設けられている。環状トランス２０は、被加熱材
Ｗの加熱通路の入り側付近に配置され、環状トランス２
０の被加熱材Ｗの送り方向の長さＬ1 は、被加熱材Ｗの
加熱通路の長さＬ0 に対して１５％以上６０％以下の範
囲に設定される。
手段として環状トランス２０が被加熱材Ｗの送り通路の
一部に設けられている。環状トランス２０は、被加熱材
Ｗの加熱通路の入り側付近に配置され、環状トランス２
０の被加熱材Ｗの送り方向の長さＬ1 は、被加熱材Ｗの
加熱通路の長さＬ0 に対して１５％以上６０％以下の範
囲に設定される。
【００１５】環状トランス２０は、たとえば磁路として
好適な性質を有する珪素鋼板を図４に示すようにロ字状
部材２２として形成して積層し、所定の長さとした鉄心
と、環の内外周にかけて巻き回した一次コイル２４とか
ら構成され、環内が被加熱材Ｗの送り通路Ｌを形成して
いる。すなわち、環内断面空間の大きさは移動中の被加
熱材Ｗが巾方向に移動、すなわち横揺れする距離、上下
方向のうねり、たとえば薄鋼板の場合に生じる板の波や
バタツキ等およびカテナリによる被加熱材Ｗのたわみ等
を考慮して、非接触状態で通過可能に設定される。
好適な性質を有する珪素鋼板を図４に示すようにロ字状
部材２２として形成して積層し、所定の長さとした鉄心
と、環の内外周にかけて巻き回した一次コイル２４とか
ら構成され、環内が被加熱材Ｗの送り通路Ｌを形成して
いる。すなわち、環内断面空間の大きさは移動中の被加
熱材Ｗが巾方向に移動、すなわち横揺れする距離、上下
方向のうねり、たとえば薄鋼板の場合に生じる板の波や
バタツキ等およびカテナリによる被加熱材Ｗのたわみ等
を考慮して、非接触状態で通過可能に設定される。
【００１６】環状トランス２０は電源１０に接続され、
電源１０から環状トランス２０に所定の電圧が印加され
ると、トランスの２次側に相当する被加熱材Ｗに２次電
圧が誘起され、被加熱材Ｗが通電加熱される。なお、環
状トランス２０の巻き数は図示しないタップチェンジャ
ーによって任意に変えることができ、被加熱材Ｗに誘起
される電圧を調節することができる。また、環状トラン
ス２０はパワーコントロールスイッチを有する電源１０
から一次コイルに給電される。
電源１０から環状トランス２０に所定の電圧が印加され
ると、トランスの２次側に相当する被加熱材Ｗに２次電
圧が誘起され、被加熱材Ｗが通電加熱される。なお、環
状トランス２０の巻き数は図示しないタップチェンジャ
ーによって任意に変えることができ、被加熱材Ｗに誘起
される電圧を調節することができる。また、環状トラン
ス２０はパワーコントロールスイッチを有する電源１０
から一次コイルに給電される。
【００１７】従来のように環状トランス２０をロール電
極Ｒ２とＲ４との間に挟まれた被加熱材Ｗの加熱通路の
全長にわたって配置した場合の、加熱通路内における被
加熱材Ｗ（普通鋼）の温度分布を図６に示す。同図にお
いて、横軸は加熱通路の入口から出口までの全長に対す
る測定点の入口からの長さの割合（％）を、縦軸はその
点の温度を示す。
極Ｒ２とＲ４との間に挟まれた被加熱材Ｗの加熱通路の
全長にわたって配置した場合の、加熱通路内における被
加熱材Ｗ（普通鋼）の温度分布を図６に示す。同図にお
いて、横軸は加熱通路の入口から出口までの全長に対す
る測定点の入口からの長さの割合（％）を、縦軸はその
点の温度を示す。
【００１８】加熱通路の全長をＬ0 、加熱通路の入口か
ら測定点までの長さをＬ1 、全加熱時間をｔ（ｓ）、加
熱通路の入口から測定点までの被加熱材Ｗの移動時間を
ｔｎ（Ｓ）とすると、測定点までの昇温量Ｔｎは、数１
で示される。
ら測定点までの長さをＬ1 、全加熱時間をｔ（ｓ）、加
熱通路の入口から測定点までの被加熱材Ｗの移動時間を
ｔｎ（Ｓ）とすると、測定点までの昇温量Ｔｎは、数１
で示される。
【００１９】
【数１】
【００２０】ここで、σは被加熱材Ｗの比重、ρ（Ｔ）
は温度Ｔにおける固有抵抗、Ｃ（Ｔ）は温度Ｔにおける
比熱、Ｊは電流密度をそれぞれ示す。図６に示すグラフ
は、時間軸ｔｎ／ｔを距離Ｌ1 ／Ｌ0 に置換して示して
いる。
は温度Ｔにおける固有抵抗、Ｃ（Ｔ）は温度Ｔにおける
比熱、Ｊは電流密度をそれぞれ示す。図６に示すグラフ
は、時間軸ｔｎ／ｔを距離Ｌ1 ／Ｌ0 に置換して示して
いる。
【００２１】図６に示すように、加熱通路の入口から６
０％の位置における被加熱材Ｗの温度は最終到達温度の
約２分の１となっている。被加熱材Ｗからの放射熱は絶
対温度の４乗に比例するため、この位置では出口に比べ
て放射熱は極端に減少する。したがって、環状トランス
２０を加熱通路の６０％以下の長さとすることにより、
前記の通電加熱装置に示す、断熱材なしの金属製コイル
保護筒のみで被加熱材Ｗとの機械的接触保護が可能とな
り、電気絶縁の劣化が非常に少なくなる。
０％の位置における被加熱材Ｗの温度は最終到達温度の
約２分の１となっている。被加熱材Ｗからの放射熱は絶
対温度の４乗に比例するため、この位置では出口に比べ
て放射熱は極端に減少する。したがって、環状トランス
２０を加熱通路の６０％以下の長さとすることにより、
前記の通電加熱装置に示す、断熱材なしの金属製コイル
保護筒のみで被加熱材Ｗとの機械的接触保護が可能とな
り、電気絶縁の劣化が非常に少なくなる。
【００２２】一方、環状トランス２０の長さをさらに短
くして被加熱材Ｗの温度のさらに低い位置のみに配置す
ると、加熱通路内の被加熱材Ｗに誘起される電圧を一定
にする場合に、環状トランス２０の重量が増加する。次
に、誘起すべき電圧を一定とする場合の環状トランス２
０の被加熱材Ｗの送り方向の長さと環状トランス２０の
重量との関係について説明する。
くして被加熱材Ｗの温度のさらに低い位置のみに配置す
ると、加熱通路内の被加熱材Ｗに誘起される電圧を一定
にする場合に、環状トランス２０の重量が増加する。次
に、誘起すべき電圧を一定とする場合の環状トランス２
０の被加熱材Ｗの送り方向の長さと環状トランス２０の
重量との関係について説明する。
【００２３】板の通路となる鉄芯の窓の高さ＝ｈ 板の通路となる鉄芯の窓の巾 ＝ｗ 環状トランスの鉄芯の長さ＝ＣL 環状トランスの鉄芯の巾 ＝Ｃｗ 周波数＝ｆ 鉄芯の使用磁束密度＝Ｂ とすると、 鉄芯の断面図Ａ＝Cw×CLは、 Ａ＝ V2 ／(4.44f・B ×10-8) となりＶ2 , ｆ，Ｂが一
定の時、常に同一面積でなければならない。
定の時、常に同一面積でなければならない。
【００２４】一方鉄芯の重量ｗは鉄芯の比重をρとする
と、 ｗ＝ρ｛(2Cw＋w)×(2Cw＋h)−wh｝CL ＝ρ2CwCL(2Cw ＋h ＋w) ＝ρ2A(2・A ／CL＋h ＋w) ＝ρ・4A2 ／CL＋ρ・2A(h＋w) となる。環状トランスの鉄芯の窓寸法、ｈ及びｗ、は、
帯材の寸法により決まるもので、これを一定とすると、 ｗ＝ｋ＋ρ・4A2 ／CL ｋ＝ρ・2A(h＋w) となり、CLが小さくなると、ｗが大きくなる。
と、 ｗ＝ρ｛(2Cw＋w)×(2Cw＋h)−wh｝CL ＝ρ2CwCL(2Cw ＋h ＋w) ＝ρ2A(2・A ／CL＋h ＋w) ＝ρ・4A2 ／CL＋ρ・2A(h＋w) となる。環状トランスの鉄芯の窓寸法、ｈ及びｗ、は、
帯材の寸法により決まるもので、これを一定とすると、 ｗ＝ｋ＋ρ・4A2 ／CL ｋ＝ρ・2A(h＋w) となり、CLが小さくなると、ｗが大きくなる。
【００２５】加熱長から、入側及び出側通電ロールの半
径を差し引いた寸法、後述する金属浴電極の場合には入
側通電ロールの半径を差し引いた長さをｓとし、この長
さ全長に鉄芯を配置した時の鉄芯重量ｗs と、S 内の一
部に鉄芯長さをC として鉄芯を配置した時の鉄芯の重量
ｗc との比は ｗC ／ｗs ＝｛ρ・2A(2A ／C ＋h ＋w)｝／｛ρ・2A(2A ／S ＋h ＋w)｝ ＝（2A/C＋ｈ＋w)／（2A/S＋ｈ＋w) で与えられる。鉄芯に電磁鋼板を使った時、Ｂは１５０
００ガウス程度の値で使われるので、商用周波数である
６０Ｈｚで加熱した時、鉄芯断面積Ａは、 Ａ＝Ｖ2 ／(4.44 ×60×15000 ×10-8) ＝ 25 ×Ｖ2 （cm2 ) となる。
径を差し引いた寸法、後述する金属浴電極の場合には入
側通電ロールの半径を差し引いた長さをｓとし、この長
さ全長に鉄芯を配置した時の鉄芯重量ｗs と、S 内の一
部に鉄芯長さをC として鉄芯を配置した時の鉄芯の重量
ｗc との比は ｗC ／ｗs ＝｛ρ・2A(2A ／C ＋h ＋w)｝／｛ρ・2A(2A ／S ＋h ＋w)｝ ＝（2A/C＋ｈ＋w)／（2A/S＋ｈ＋w) で与えられる。鉄芯に電磁鋼板を使った時、Ｂは１５０
００ガウス程度の値で使われるので、商用周波数である
６０Ｈｚで加熱した時、鉄芯断面積Ａは、 Ａ＝Ｖ2 ／(4.44 ×60×15000 ×10-8) ＝ 25 ×Ｖ2 （cm2 ) となる。
【００２６】一方、ｈ，ｗは、加熱帯材寸法、通板の容
易性、（板の垂れによる板と環状トランスの接触回避
等）から定められる。一般的な例として、所要電圧、通
板材寸法と重量比の例は次の如くなる。 通板サイズ（厚さ）０．２７mm （巾）１，０００mm ライン速度 ３００mpm 加熱温度 ５０℃→９００℃ ｈ＝６０(cm) ｗ＝１４０(cm) ｓ＝４００(cm) Ｖ2 ＝１５０(V) で普通鋼を加熱する場合 Ａ＝２５×Ｖ2 ＝３７５０（cm2 ) となる。
易性、（板の垂れによる板と環状トランスの接触回避
等）から定められる。一般的な例として、所要電圧、通
板材寸法と重量比の例は次の如くなる。 通板サイズ（厚さ）０．２７mm （巾）１，０００mm ライン速度 ３００mpm 加熱温度 ５０℃→９００℃ ｈ＝６０(cm) ｗ＝１４０(cm) ｓ＝４００(cm) Ｖ2 ＝１５０(V) で普通鋼を加熱する場合 Ａ＝２５×Ｖ2 ＝３７５０（cm2 ) となる。
【００２７】鉄芯長さＣを、全長に鉄芯を配置した場合
に対して所定の割合とした場合の鉄芯重量比ｗC ／ｗs
は、 １５％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.15) ＋60＋140 ｝／｛(2×3750／400 ) ＋60＋140 ｝ ＝325 ／218.75＝1.486 １０％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.1)＋200 ｝／218.75｝＝387.5 ／218.75＝ 1.77 ５％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.05) ＋200 ｝／218.75｝＝575 ／218.75＝ 2.63 ２０％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.2)＋200 ｝／218.75｝＝293.75／218.75＝ 1.343 ３０％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.3)＋200 ｝／218.75｝＝262.5 ／218.75＝ 1.2 となる。このようにして求めた種々の鉄芯長さ比Ｃ／Ｓ
に対する鉄芯重量比ｗC ／ｗs が図８に示されている。
に対して所定の割合とした場合の鉄芯重量比ｗC ／ｗs
は、 １５％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.15) ＋60＋140 ｝／｛(2×3750／400 ) ＋60＋140 ｝ ＝325 ／218.75＝1.486 １０％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.1)＋200 ｝／218.75｝＝387.5 ／218.75＝ 1.77 ５％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.05) ＋200 ｝／218.75｝＝575 ／218.75＝ 2.63 ２０％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.2)＋200 ｝／218.75｝＝293.75／218.75＝ 1.343 ３０％にした場合 ｗC ／ｗs ＝｛(2×3750／400 ×0.3)＋200 ｝／218.75｝＝262.5 ／218.75＝ 1.2 となる。このようにして求めた種々の鉄芯長さ比Ｃ／Ｓ
に対する鉄芯重量比ｗC ／ｗs が図８に示されている。
【００２８】鉄芯重量比ｗC ／ｗs が１．５倍以下の場
合にはイニシャルコストは若干増大するが、高温部にさ
らされることによる故障の発生に伴う生産阻害、復旧コ
ストよりも安くなる。したがって、帯材通電加熱に於い
ては環状トランス２０の長さＬ1 を加熱通路の長さＬ0
に対して、０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0 ≦０．６となるように
構成するのが最も経済的である。
合にはイニシャルコストは若干増大するが、高温部にさ
らされることによる故障の発生に伴う生産阻害、復旧コ
ストよりも安くなる。したがって、帯材通電加熱に於い
ては環状トランス２０の長さＬ1 を加熱通路の長さＬ0
に対して、０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0 ≦０．６となるように
構成するのが最も経済的である。
【００２９】なお、環状トランス２０は図５に示すよう
な構成のものでもよい。即ち、鉄心２２の環内空間をや
や大としたうえ、当該環内に被加熱材Ｗの送り通路Ｌを
囲む如く、かつ鉄心２２と同心の環状を呈する防護隔壁
２６を設ける。当該防護隔壁２６は１層ないし図示の如
く２層である。１層とした場合の防護隔壁２６は非磁性
体、例えばステンレススチール等の金属材が用いられ、
被加熱材Ｗがトランス２０内通過に際する揺れ、あるい
は破断等の事故時の撥ねで一次コイル２４に接触して破
損するのを防止する。２層とした場合の防護隔壁２６は
上記非磁性体の金属材を内側層２６ａに、断熱材、例え
ば断熱ファイバー等を外側層２６ｂにしてあり、トラン
ス破損防止とともに、被加熱材Ｗからの放射熱による一
次コイル２４の焼損を防止する。また、被加熱材Ｗが一
次コイル２４を破損する恐れのない場合には、断熱材の
みで１層を形成して一次コイル２４の焼損防止をするよ
うにしてもよい。
な構成のものでもよい。即ち、鉄心２２の環内空間をや
や大としたうえ、当該環内に被加熱材Ｗの送り通路Ｌを
囲む如く、かつ鉄心２２と同心の環状を呈する防護隔壁
２６を設ける。当該防護隔壁２６は１層ないし図示の如
く２層である。１層とした場合の防護隔壁２６は非磁性
体、例えばステンレススチール等の金属材が用いられ、
被加熱材Ｗがトランス２０内通過に際する揺れ、あるい
は破断等の事故時の撥ねで一次コイル２４に接触して破
損するのを防止する。２層とした場合の防護隔壁２６は
上記非磁性体の金属材を内側層２６ａに、断熱材、例え
ば断熱ファイバー等を外側層２６ｂにしてあり、トラン
ス破損防止とともに、被加熱材Ｗからの放射熱による一
次コイル２４の焼損を防止する。また、被加熱材Ｗが一
次コイル２４を破損する恐れのない場合には、断熱材の
みで１層を形成して一次コイル２４の焼損防止をするよ
うにしてもよい。
【００３０】尚、一次コイル２４を管材とし、管内に当
該一次コイル２４冷却用の冷却水を通水する構成として
もよい。
該一次コイル２４冷却用の冷却水を通水する構成として
もよい。
【００３１】図１のロール電極Ｒ２およびＲ４の間には
慴動子Ｓ１、Ｓ２を介して導電部材１４が接続されてい
る。導電部材１４は、補助ロールＲ１およびロール電極
Ｒ２と補助ロールＲ３およびロール電極Ｒ４との間、す
なわち被加熱材Ｗの加熱ゾーンにおいて、環状トランス
２０の周囲近傍または被加熱材Ｗの両側の近傍に対向す
るように配置されている。導電部材１４は、入り側のロ
ール電極Ｒ２の直後において上側部分１４ａが下側部分
１４ｂから分かれ、出側のロール電極Ｒ４の直前におい
て下側部分１４ｂと接続される。
慴動子Ｓ１、Ｓ２を介して導電部材１４が接続されてい
る。導電部材１４は、補助ロールＲ１およびロール電極
Ｒ２と補助ロールＲ３およびロール電極Ｒ４との間、す
なわち被加熱材Ｗの加熱ゾーンにおいて、環状トランス
２０の周囲近傍または被加熱材Ｗの両側の近傍に対向す
るように配置されている。導電部材１４は、入り側のロ
ール電極Ｒ２の直後において上側部分１４ａが下側部分
１４ｂから分かれ、出側のロール電極Ｒ４の直前におい
て下側部分１４ｂと接続される。
【００３２】被加熱材Ｗの送り通路には若干の電圧が発
生するため、送り通路の入り側にチョークＣＨを設け、
加熱ゾーンから入り側に電圧が漏れないようにしてい
る。さらに、チョークＣＨの直前には接地ロールＲ０
１、Ｒ０２が設けられ、入り側を接地して安全を保って
いる。
生するため、送り通路の入り側にチョークＣＨを設け、
加熱ゾーンから入り側に電圧が漏れないようにしてい
る。さらに、チョークＣＨの直前には接地ロールＲ０
１、Ｒ０２が設けられ、入り側を接地して安全を保って
いる。
【００３３】ロール電極Ｒ２、Ｒ４および補助ロールＲ
１、Ｒ３は、被加熱材Ｗの巾以上の軸方向長さを有し、
それぞれの周面が送り通路Ｌを挟んで被加熱材Ｗがそれ
ぞれの周面と接触しつつ通過可能な所定間隙を隔てて相
対向させて配置されている。
１、Ｒ３は、被加熱材Ｗの巾以上の軸方向長さを有し、
それぞれの周面が送り通路Ｌを挟んで被加熱材Ｗがそれ
ぞれの周面と接触しつつ通過可能な所定間隙を隔てて相
対向させて配置されている。
【００３４】導電部材１４は、所定の巾、厚みを有する
銅材等の良導電材により形成されている。
銅材等の良導電材により形成されている。
【００３５】慴動子Ｓ１、Ｓ２は導電部材１４の両端に
それぞれ接続されるとともに、ロール電極Ｒ２およびロ
ール電極Ｒ４それぞれを構成するロールの回転軸に設け
た受電部と慴動接触可能にされている。また被加熱材Ｗ
に発生した電圧はほとんど被加熱材Ｗの内部で消費され
てしまい通電ロールＲ２，Ｒ４および導電部材１４にか
かる電圧は非常に低く、装置の周囲にいる作業者の安全
を保つことができる。
それぞれ接続されるとともに、ロール電極Ｒ２およびロ
ール電極Ｒ４それぞれを構成するロールの回転軸に設け
た受電部と慴動接触可能にされている。また被加熱材Ｗ
に発生した電圧はほとんど被加熱材Ｗの内部で消費され
てしまい通電ロールＲ２，Ｒ４および導電部材１４にか
かる電圧は非常に低く、装置の周囲にいる作業者の安全
を保つことができる。
【００３６】なお、図示しないが、金属ロール、セラミ
ックコーティングロール、セラミックロール等のサポー
トロールを被加熱材Ｗの送り通路に設けてもよい。
ックコーティングロール、セラミックロール等のサポー
トロールを被加熱材Ｗの送り通路に設けてもよい。
【００３７】この装置においては、電源１０から環状ト
ランス２０へ給電されると、被加熱材Ｗに２次電圧が誘
起され、被加熱材Ｗに発生した２次電流は慴動子Ｓ１お
よびＳ２を介して接続される導電部材１４を帰線として
流れることになる。この場合導電部材１４の抵抗は、被
加熱材Ｗの抵抗に比べ著しく小さくなるように設定され
るため、電流はほとんどが被加熱材Ｗの加熱のために消
費され、導電部材１４における損失は少ない。したがっ
て、効率的に被加熱材Ｗを通電加熱するとともに、被加
熱材Ｗに発生した電圧はほとんど被加熱材Ｗの内部で消
費されてしまい、通電ロールＲ２，Ｒ４および導電部材
１４にかかる電圧は非常に低く加熱装置の周囲に配置さ
れた機器の損傷を防止するとともに、作業者の安全を保
つことができる。
ランス２０へ給電されると、被加熱材Ｗに２次電圧が誘
起され、被加熱材Ｗに発生した２次電流は慴動子Ｓ１お
よびＳ２を介して接続される導電部材１４を帰線として
流れることになる。この場合導電部材１４の抵抗は、被
加熱材Ｗの抵抗に比べ著しく小さくなるように設定され
るため、電流はほとんどが被加熱材Ｗの加熱のために消
費され、導電部材１４における損失は少ない。したがっ
て、効率的に被加熱材Ｗを通電加熱するとともに、被加
熱材Ｗに発生した電圧はほとんど被加熱材Ｗの内部で消
費されてしまい、通電ロールＲ２，Ｒ４および導電部材
１４にかかる電圧は非常に低く加熱装置の周囲に配置さ
れた機器の損傷を防止するとともに、作業者の安全を保
つことができる。
【００３８】また、環状トランス２０の上下両側に導電
部材１４が配置されているから、導電部材１４とトラン
ス２０との磁気結合が良く、インダクタンスを小さくす
ることができる。従来の環状トランスを用いた装置にお
いては、環状トランス２０の片側にのみ導電部材１４が
設けられていたため、導電部材１４を流れる電流による
磁束を環状トランス２０を流れる反対方向の電流による
磁束により打ち消すことになり、導電部材１４を流れる
電流による磁束を離れた電流による磁束で打ち消すた
め、導電部材１４と環状トランス２０との磁気結合が悪
く、インダクタンスが大きくなり、力率が低下して加熱
の効率が低くなるという問題があった。
部材１４が配置されているから、導電部材１４とトラン
ス２０との磁気結合が良く、インダクタンスを小さくす
ることができる。従来の環状トランスを用いた装置にお
いては、環状トランス２０の片側にのみ導電部材１４が
設けられていたため、導電部材１４を流れる電流による
磁束を環状トランス２０を流れる反対方向の電流による
磁束により打ち消すことになり、導電部材１４を流れる
電流による磁束を離れた電流による磁束で打ち消すた
め、導電部材１４と環状トランス２０との磁気結合が悪
く、インダクタンスが大きくなり、力率が低下して加熱
の効率が低くなるという問題があった。
【００３９】本装置によれば、環状トランス２０の上下
両側に導電部材１４ａ、１４ｂが配置されているから、
近くの導電部材１４ｂを流れる電流による磁束を環状ト
ランス２０を流れる電流による磁束により打ち消すの
で、導電部材１４と環状トランス２０との磁気結合が良
く、インダクタンスを小さくできる。したがって、力率
が良いため、加熱の効率が高い。
両側に導電部材１４ａ、１４ｂが配置されているから、
近くの導電部材１４ｂを流れる電流による磁束を環状ト
ランス２０を流れる電流による磁束により打ち消すの
で、導電部材１４と環状トランス２０との磁気結合が良
く、インダクタンスを小さくできる。したがって、力率
が良いため、加熱の効率が高い。
【００４０】さらに、本装置によれば、環状トランス２
０が配置されない被加熱材Ｗの送り通路においては被加
熱材Ｗの両側に近接して導電部材１４が配置されるから
２つの導電部材１４を流れる電流と被加熱材Ｗを流れる
電流による電磁力が相殺されて、被加熱材Ｗの振動を防
ぐことができる。
０が配置されない被加熱材Ｗの送り通路においては被加
熱材Ｗの両側に近接して導電部材１４が配置されるから
２つの導電部材１４を流れる電流と被加熱材Ｗを流れる
電流による電磁力が相殺されて、被加熱材Ｗの振動を防
ぐことができる。
【００４１】図２は本発明の通電加熱装置の第２の実施
例を示す図である。この装置においては、図１の装置の
ロール電極Ｒ４に代えて金属浴３０が設けられている。
金属浴３０は、浴漕３１に溶融金属３２を満たして構成
され、導電部材１４の端部が溶融金属３２内に浸されて
いる。通電加熱されて送られる被加熱材Ｗは、方向転換
ロールＲ５によって方向を変えられ、溶融金属３２内に
浸され、方向転換ロールＲ６によって方向を転換されて
排出される。また、導電部材１４は、ロール電極Ｒ２の
直後で上側部分１４ａ、下側部分１４ｂに分かれ、方向
転換ロールＲ５の直前で１つにまとめられ、方向転換ロ
ールＲ５の直後で再び上側部分１４ｃ、下側部分１４ｄ
に分かれて、上側部分１４ｃ、下側部分１４ｄがそれぞ
れ溶融金属３２内に浸される。
例を示す図である。この装置においては、図１の装置の
ロール電極Ｒ４に代えて金属浴３０が設けられている。
金属浴３０は、浴漕３１に溶融金属３２を満たして構成
され、導電部材１４の端部が溶融金属３２内に浸されて
いる。通電加熱されて送られる被加熱材Ｗは、方向転換
ロールＲ５によって方向を変えられ、溶融金属３２内に
浸され、方向転換ロールＲ６によって方向を転換されて
排出される。また、導電部材１４は、ロール電極Ｒ２の
直後で上側部分１４ａ、下側部分１４ｂに分かれ、方向
転換ロールＲ５の直前で１つにまとめられ、方向転換ロ
ールＲ５の直後で再び上側部分１４ｃ、下側部分１４ｄ
に分かれて、上側部分１４ｃ、下側部分１４ｄがそれぞ
れ溶融金属３２内に浸される。
【００４２】したがって、金属浴３０は図１のロール電
極Ｒ４と同様の作用を有し、環状トランス２０によって
被加熱材Ｗに誘起される電圧はロール電極Ｒ２および金
属浴３０を介して導電部材１４を帰線として流れ、被加
熱材Ｗが加熱される。
極Ｒ４と同様の作用を有し、環状トランス２０によって
被加熱材Ｗに誘起される電圧はロール電極Ｒ２および金
属浴３０を介して導電部材１４を帰線として流れ、被加
熱材Ｗが加熱される。
【００４３】上記の各実施例において、ロール電極Ｒ
２、Ｒ４には、雰囲気の塵埃、被加熱材Ｗが持ち込む塵
埃が徐々に推積する場合があって、被加熱材Ｗとの接触
を不良とする際には、ロールクリーナを配置することも
ある。
２、Ｒ４には、雰囲気の塵埃、被加熱材Ｗが持ち込む塵
埃が徐々に推積する場合があって、被加熱材Ｗとの接触
を不良とする際には、ロールクリーナを配置することも
ある。
【００４４】また、補助ロールＲ１、Ｒ３を、導電性の
材料によって形成されるロール電極Ｒ１、Ｒ３に置き換
えてもよい。この場合には、ロール電極Ｒ１およびＲ３
の間に導電部材１４を接続するようにしてもよい。
材料によって形成されるロール電極Ｒ１、Ｒ３に置き換
えてもよい。この場合には、ロール電極Ｒ１およびＲ３
の間に導電部材１４を接続するようにしてもよい。
【００４５】上記実施例の説明中では触れなかったが、
被加熱材Ｗに対する温度制御が行われることは勿論であ
る。即ち、被加熱材Ｗのサイズ、送り速度、比熱、所定
昇温温度等から予め求める所定電力又は電流又は電圧を
被加熱材Ｗに与えるよう環状トランス２０への入力を予
め所定に設定して運転するプリセット方式が採られる場
合がある。また、図示してはいないが、装置の出側で被
加熱材Ｗの温度を測定し、当該測定値が予定された温度
との間に差異がある場合には、図示しないパワーコント
ロールスイッチを操作して、差異に相当する電力又は電
流又は電圧を調整するフィードバック方式を採るように
してもよい。
被加熱材Ｗに対する温度制御が行われることは勿論であ
る。即ち、被加熱材Ｗのサイズ、送り速度、比熱、所定
昇温温度等から予め求める所定電力又は電流又は電圧を
被加熱材Ｗに与えるよう環状トランス２０への入力を予
め所定に設定して運転するプリセット方式が採られる場
合がある。また、図示してはいないが、装置の出側で被
加熱材Ｗの温度を測定し、当該測定値が予定された温度
との間に差異がある場合には、図示しないパワーコント
ロールスイッチを操作して、差異に相当する電力又は電
流又は電圧を調整するフィードバック方式を採るように
してもよい。
【００４６】付言ではあるが、本発明装置は水平や垂直
配置のみならず、任意の角度で配置可能である。
配置のみならず、任意の角度で配置可能である。
【００４７】
【発明の効果】本発明の通電加熱装置によれば、環状ト
ランスの被加熱材の送り方向の長さＬ1 が被加熱材の加
熱通路の長さＬ0 に対して、０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0 ≦
０．６を満たし、環状トランスは被加熱材の送り通路の
入り側に配置されている。したがって、環状トランスの
被加熱材の送り方向の長さが加熱通路の長さの６０％以
下であり、加熱通路の出側付近には環状トランスが配置
されないから、加熱通路の出側付近において被加熱材か
らの放射熱によって環状トランスのコイルの絶縁破損等
が発生する恐れがない。また、環状トランスの被加熱材
の送り方向の長さが加熱通路の長さの１５％以上であ
り、環状トランスはある程度の長さをもっているから、
環状トランスの重量の増大や設備費用の増大を防ぐこと
ができる。
ランスの被加熱材の送り方向の長さＬ1 が被加熱材の加
熱通路の長さＬ0 に対して、０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0 ≦
０．６を満たし、環状トランスは被加熱材の送り通路の
入り側に配置されている。したがって、環状トランスの
被加熱材の送り方向の長さが加熱通路の長さの６０％以
下であり、加熱通路の出側付近には環状トランスが配置
されないから、加熱通路の出側付近において被加熱材か
らの放射熱によって環状トランスのコイルの絶縁破損等
が発生する恐れがない。また、環状トランスの被加熱材
の送り方向の長さが加熱通路の長さの１５％以上であ
り、環状トランスはある程度の長さをもっているから、
環状トランスの重量の増大や設備費用の増大を防ぐこと
ができる。
【図１】本発明の通電加熱装置の第１の実施例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】本発明の通電加熱装置の第２の実施例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図３】従来の通電加熱装置の例を示す概略構成図であ
る。
る。
【図４】通電加熱装置に用いられる環状トランスを示す
断面図である。
断面図である。
【図５】通電加熱装置に用いられる環状トランスを示す
断面図である。
断面図である。
【図６】加熱通路内における普通鋼の長さ方向の温度分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図７】環状トランスの鉄芯を示す図である。
【図８】環状トランスの鉄芯の長さ比に対する鉄芯重量
比を示す図である。
比を示す図である。
１０ 電源 １４ 導電部材 ２０ 環状トランス ２２ ロ字状部材 ２４ 一次コイル ３０ 金属浴 Ｒ１、Ｒ３ 補助ロール Ｒ２、Ｒ４ ロール電極 Ｓ１、Ｓ２ 慴動子 Ｗ 被加熱材 Ｌ 送り通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 9/62 １０１ Ｃ２１Ｄ 9/62 １０１ Ｃ２３Ｃ 2/02 Ｃ２３Ｃ 2/02 (72)発明者 芳賀 裕和 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵 株式会社 広畑製鐵所内 (72)発明者 服部 正志 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 佐藤 裕紀 神奈川県茅ヶ崎市浜竹４−５−58 (72)発明者 八尾 祐吾 神奈川県平塚市入野字宮の腰36−５
Claims (4)
- 【請求項１】 連続送給される被加熱材を、該被加熱材
の送り通路の入り側に配置されたロール電極に接触させ
るとともに、前記被加熱材の出側に設けられた導電機構
に接触させることにより、前記被加熱材を通電加熱する
装置において、該装置は、 前記ロール電極および前記導電機構の間に配置された環
状トランスを有し、 前記環状トランスは電源に接続されるとともに環内が前
記被加熱材の送り通路となるように形成され、前記環状
トランスにより前記被加熱材に誘起される電圧によって
前記被加熱材が加熱され、 前記環状トランスは、前記被加熱材の送り方向の長さＬ
1 が前記ロール電極と前記導電機構との間の前記被加熱
材の加熱通路の長さＬ0 に対して０．１５≦Ｌ1 ／Ｌ0
≦０．６を満たし、前記被加熱材の送り通路の入り側に
配置されることを特徴とする通電加熱装置。 - 【請求項２】 前記通電加熱装置はさらに、前記被加熱
材の送り通路の入り側に配置された前記ロール電極と、
前記被加熱材の出側に設けられた導電機構との間を接続
する導電部材を有し、 前記導電部材は、前記環状トランスが配置された前記被
加熱材の送り通路においては前記環状トランスの外周に
近接して配置され、前記環状トランスが配置されない前
記被加熱材の送り通路においては前記被加熱材の両側に
近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の
通電加熱装置。 - 【請求項３】 前記導電機構は、前記被加熱材の送り通
路の出側に配置されたロール電極であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の通電加熱装置。 - 【請求項４】 前記導電機構は、前記被加熱材の送り通
路の出側に配置された金属浴であり、前記被加熱材は前
記金属浴を通して送給され、前記導電部材は端部を前記
金属浴に浸されていることを特徴とする請求項２に記載
の通電加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3212691A JP2618301B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 通電加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3212691A JP2618301B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 通電加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533040A JPH0533040A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2618301B2 true JP2618301B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=16626833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3212691A Expired - Lifetime JP2618301B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 通電加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2618301B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3212691A patent/JP2618301B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0533040A (ja) | 1993-02-09 |
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