JP2974470B2

JP2974470B2 - 通電加熱装置

Info

Publication number: JP2974470B2
Application number: JP3240583A
Authority: JP
Inventors: 勝福山; 晴雄深沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JPH0554959A

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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、抵抗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導電性のロール電極を連続送給され
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組のロール電極の間に交流電圧を印加すること
により、被加熱材を加熱するものがある。すなわち、送
給される被加熱材は２組のロール電極の間の送り通路に
おいて所定の交流電圧が印加され、これにより加熱され
る。

【０００３】このような装置においては通常、被加熱材
の送り通路において所定の間隔を隔てて設けられた２組
のロール電極の間に交流電圧を印加するためトランスが
用いられ、交流電源から供給される交流電圧をトランス
によって所定の電圧に変換して上記２組のロール電極の
間に印加するようにしている。

【０００４】また、被加熱材の送り通路において所定の
間隔を隔てて被加熱材を挟む導電性のロール電極が２組
設けられ、２組のロール電極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。

【０００５】

【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、被加熱材の送り通路に熱絶縁性
の材料によって形成された管体を設けて、管体の内部が
被加熱材の送り通路となるようにすることが知られてい
る。このようにすることによって、被加熱材からの放射
熱によって環状トランスまたは入り側および出側のロー
ル電極に接続された導電部材が加熱されるのを防止して
いる。

【０００６】このような管体としては、たとえば非磁性
体の材料によって形成された管体に熱絶縁性の材料を被
覆したもの、または非金属の熱絶縁性材料によって形成
された管体が用いられている。

【０００７】しかし、非磁性体の管体の場合には、環状
トランスの一次コイルと被加熱材、または導電部材と被
加熱材により形成される磁界の、管体の表面に垂直な成
分により、管体が誘導加熱されて温度が上昇し、管体自
身が熱変形したり、管体からの放射熱によって環状トラ
ンスの一次コイルまたは導電部材の温度を上昇させ、こ
れらの寿命の低下や故障の発生等の問題があった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解消し、
内部が被加熱材の通路となる管体を設けた通電加熱装置
において、管体の表面に垂直な磁界成分によって管体が
加熱されるのを防止できる通電加熱装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【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。

【００１０】本発明の通電加熱装置は、被加熱材の送り
通路において、管内が被加熱材の送り通路となる管体が
配設され、管体は、少なくとも被加熱材と平行な面に導
電材料の短絡パターンが形成されている。

【００１１】管体は、被加熱材と垂直な面にも導電材料
の短絡パターンが形成されるようにしてもよい。短絡パ
ターンは、たとえば被加熱材と平行な面および被加熱材
と垂直な面の周縁部に形成される。

【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交流電圧が印加され、
被加熱材が通電加熱される。また、環状トランスが設け
られた場合には、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。

【００１３】管体には、少なくとも被加熱材と平行な面
に導電材料の短絡パターンが形成されているから、短絡
パターンに電流が流れることにより、管体の表面に垂直
な磁界の成分を打ち消すことができる。したがって、管
体に垂直な磁界の成分が管体に鎖交しないので、管体が
加熱されるのを防止でき、これにより管体自身の歪みや
劣化を防止できるとともに、環状トランスの一次コイル
の温度上昇による劣化や寿命の低下を防止できる。

【００１４】

【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いる。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。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。

【００１５】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、たとえば
磁路として好適な性質を有する珪素鋼板を図６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の環内空間には、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
状を呈する管体２６が配置されている。管体２６は、図
７に示すように、非磁性体、例えばステンレススチール
等の金属材によって断面を長方形に形成され、その上下
面および側面の周縁部には同図に示すように銅またはア
ルミニウムの短絡パターン２８が形成されている。この
管体２６によって、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。環状トランス
２０の環内空間に配置された管体２６は、環状トランス
２０のない送り通路にも連続して形成され、環状トラン
ス２０のない送り通路においては、図５に示すように導
電部材１４と被加熱材Ｗの間に配置されている。

【００１７】なお、管体２６は２層として上記非磁性体
の金属材を内側層に、断熱材、例えば断熱ファイバー等
を外側層にして、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
ようにしてもよい。また、短絡パターン２８は、図８に
示すように管体２６の上下面のみに設け、側面には設け
ないようにしてもよい。また図８に示すように周縁部に
交差するブリッジ状のパターン２８ａを合わせて設けて
もよい。

【００１８】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。

【００１９】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には、パワーコントロールスイッチを有する電源
１０から給電される。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】また、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Ｒ
０１、Ｒ０２が設けられ、入り側を接地して安全を保っ
ている。

【００２５】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、ロール電極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。

【００２６】本装置によれば、環状トランス２０の環内
空間に被加熱材Ｗの送り通路Ｌを囲むように管体２６が
設けられているから、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ことができ
る。また、環状トランス２０の環内空間を含む被加熱材
Ｗの送り通路Ｌに被加熱材Ｗを囲むように設けられた管
体２６には、導電材料の短絡パターン２８が形成されて
いるから、短絡パターン２８に電流が流れることによ
り、管体２６の表面に垂直な磁界の成分を打ち消すこと
ができる。

【００２７】短絡パターン２８が形成されていない場合
には、図９に示すように被加熱材Ｗに流れる電流によっ
て発生する磁界２９の管体２６に垂直な成分が管体２６
に鎖交するため、管体２６が加熱されるという問題があ
った。本装置によれば、短絡パターン２８に電流が流れ
ることにより、管体２６の表面に垂直な磁界の成分を打
ち消すことができるから、図１０に示すように管体２６
に鎖交する垂直な磁界の成分が大幅に減少するので、管
体２６が加熱されるのを防止でき、これにより管体自身
の歪みや劣化を防止できるとともに、環状トランス２０
の一次コイル２４の温度上昇による劣化や寿命の低下を
防止できる。

【００２８】この装置においては環状トランス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。また、導電部材１４が被
加熱材Ｗの両側に設けられているから、被加熱材Ｗの振
動を防止できる。

【００２９】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、トランス１２
の２次巻線の１端に接続された導電部材１４は、被加熱
材Ｗの上下に配置された導電部材１４ａ1 及び１４ａ2
に接続される。さらにトランス１２の２次巻線の他端に
接続された導電部材１４は、導電部材１４ｂ1 および１
４ｂ2 に接続される。導電部材１４ａ1 及び１４ｂ1 は
それぞれ通電ロールＲ２，Ｒ４近傍で導電部材１４ａ2
，１４ｂ2 に接続される

【００３０】導電部材１４ａ2 は通電ロールＲ２の慴動
子Ｓ１に、１４ｂ2 はＲ４の慴動子Ｓ２に接続される。
トランス１２の１次巻線は交流電源１０に接続され、交
流電源１０から供給される電圧がトランス１２によって
変圧され、導電部材１４を通してロール電極Ｒ２、Ｒ４
間に供給される。

【００３１】被加熱材Ｗには補助ロールＲ１、ロール電
極Ｒ２および補助ロールＲ３、ロール電極Ｒ４に挟まれ
た送り通路において、ロール電極Ｒ２、Ｒ４間に供給さ
れた交流電圧が印加され、被加熱材Ｗが通電加熱され
る。

【００３２】この装置においては、電源１０から交流電
圧が供給され、トランス１２で所定の電圧に変換され、
導電部材１４を通してロール電極Ｒ２、Ｒ４間に供給さ
れる。これによりロール電極Ｒ２およびロール電極Ｒ４
間の送り通路を通過する被加熱材Ｗには交流電圧が印加
され、被加熱材Ｗが通電加熱される。

【００３３】本装置においても、被加熱材Ｗの送り通路
Ｌに被加熱材Ｗを囲むように設けられた管体２６には、
導電材料の短絡パターン２８が形成されているから、短
絡パターン２８に電流が流れることにより、管体２６の
表面に垂直な磁界の成分を打ち消すことができる。した
がって、管体２６に鎖交する垂直な磁界の成分が大幅に
減少するので、管体２６が加熱されるのを防止でき、こ
れにより管体自身の歪みや劣化を防止できるとともに、
環状トランス２０の一次コイル２４の温度上昇による劣
化や寿命の低下を防止できる。

【００３４】また、導電部材１４を被加熱材Ｗの送り通
路において被加熱材Ｗの上下両側に被加熱材Ｗからほぼ
同じ距離で対向して設けているから、被加熱材Ｗの振動
を防止できる。

【００３５】図３は本発明の通電加熱装置の第３の実施
例を示す図である。この装置においては、被加熱材Ｗの
送り通路のほぼ全体に環状トランス２０が設けられてい
る。したがって、管体２６は環状トランス２０の環内空
間のみに配置される。また、導電部材１４は環状トラン
ス２０の上下両側に配置される。

【００３６】この装置においても、管体２６には、導電
材料の短絡パターン２８が形成されているから、管体２
６に鎖交する垂直な磁界の成分が大幅に減少するので、
管体２６が加熱されるのを防止できる。また、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
を防止することができる。

【００３７】図４は本発明の通電加熱装置の第４の実施
例を示す図である。この装置においては、図３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。

【００３８】したがって、金属浴３０は図３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に誘起される電流はロール電極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。

【００３９】この装置においても、管体２６には、導電
材料の短絡パターン２８が形成されているから、管体２
６に鎖交する垂直な磁界の成分が大幅に減少するので、
管体２６が加熱されるのを防止できる。また、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
を防止することができる。

【００４０】なお、図示しないが、図２または図３の装
置においても、ロール電極Ｒ４に代えて金属浴３０を用
いるようにしてもよい。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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要電力、所要電流、所要電
圧のいずれかを被加熱材Ｗに与えるようトランス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、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、電
流、電圧のいずれか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。

【００４４】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。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、管体には、少なくとも
被加熱材と平行な面に導電材料の短絡パターンが形成さ
れているから、短絡パターンに電流が流れることによ
り、管体の表面に垂直な磁界の成分を打ち消すことがで
きる。したがって、管体に垂直に鎖交する磁界の成分が
大幅に減少するので、管体が加熱されるのを防止でき、
これにより管体自身の歪みや劣化を防止できるととも
に、環状トランスの一次コイルの温度上昇による劣化や
寿命の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】本発明の通電加熱装置の第３の実施例を示す概
略構成図である。

【図４】本発明の通電加熱装置の第４の実施例を示す概
略構成図である。

【図５】管体の配置を示す断面図である。

【図６】環状トランスおよび管体の配置を示す断面図で
ある。

【図７】管体の例を示す斜視図である。

【図８】管体の他の例を示す斜視図である。

【図９】従来の装置における磁界を示す図である。

【図１０】本発明の装置による磁界を示す図である。

【符号の説明】

１０電源１２トランス１４導電部材２０環状トランス２２ロ字状部材２４一次コイル２６管体２８短絡パターン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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、前記被加熱材の送り通路において、管内が前記被加熱材
の送り通路となる管体が配設され、前記管体は、少なくとも前記被加熱材と平行な面に導電
材料の短絡パターンが形成されていることを特徴とする
通電加熱装置。
【請求項２】前記管体は、前記被加熱材と垂直な面に
も導電材料の短絡パターンが形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の通電加熱装置。
【請求項３】前記短絡パターンは前記被加熱材と平行
な面および前記被加熱材と垂直な面の周縁部に形成され
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。
【請求項４】前記通電加熱装置はさらに、前記ロール
電極および前記導電機構の間に交流電圧を供給する電
源、トランスおよび導電部材からなる電源供給手段を有
し、前記電源供給手段から前記ロール電極および前記導電機
構を通して前記被加熱材に通電することにより、前記被
加熱材を加熱することを特徴とする請求項１から３のい
ずれかに記載の通電加熱装置。
【請求項５】前記通電加熱装置はさらに、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、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、前記管体は、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、前記環状トランス内に配置さ
れることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
の通電加熱装置。
【請求項６】前記導電部材は、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送り通路のほぼ全長に
わたって前記管体の両側に近接して配置されることを特
徴とする請求項４または５に記載の通電加熱装置。
【請求項７】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から６のいずれかに記載の通電加熱装置。
【請求項８】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４から６
のいずれかに記載の通電加熱装置。