JP4391867B2 - Induction heating device - Google Patents
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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。 The present invention relates to an induction heating device for heating a rolled material or other heated material in a hot rolling line, and in particular, a conveying table roller for the heated material is provided before and after the induction heating device main body, and induction is performed. The present invention relates to an induction heating apparatus having a structure that reduces an arc generated between the transport table roller and the heated material by an induced current of the heated material heated by the heating apparatus.
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。 In a hot rolling line, a rolled material heated to a temperature capable of being rolled by a heating furnace is roughly rolled in a roughing mill and formed into a state called a rough bar. Products with plate pressure and width are obtained. In this case, a full-width heating device called a bar heater or an end heating device called an edge heater is used for the rolling material in a rough bar state in order to prevent a temperature drop or to equalize the temperature of each part. The
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。 Various heating devices for the rolled material and other heated materials have been proposed, and one of them is a solenoid induction heating device that performs full width heating of the heated material. This solenoid induction heating apparatus is a system in which an eddy current is generated in a material to be heated by a magnetic field of an induction heating coil disposed above and below the entire width of the material to be conveyed, and heating is performed using Joule heat.
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。 The magnitude of this heating current is proportional to the amount of magnetic flux, but since the magnetic flux density is constant inside the material to be heated, if the width of the material to be heated is wide, the magnetic flux increases as the cross-sectional area increases. In proportion, the heating current also increases. Therefore, in a large induction heating apparatus that heats the entire width of the material to be heated such that the width reaches about 4-5 m, the heating current becomes large, and the width of the heating material increases along the surface of the material to be heated. It flows so as to circulate throughout the entire area.
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。 By the way, in order to supply a material to be heated to such an induction heating device, a conveyance table roller is provided before and after the induction heating device, and the material to be heated is conveyed while being supported from below. However, in such an induction heating apparatus, the heating current flowing over the entire width direction of the material to be heated during induction heating wraps around from the lower surface of the material to be heated B toward the transport table roller R as shown in FIG. A phenomenon occurs in which an arc is generated between the contact portion between the heating material and the transport table roller, particularly between both ends of the heated material and the surface of the transport table roller.
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。 The occurrence of such an arc causes damage to the surface of the material to be heated, which is the object to be processed, and has the disadvantage of causing a reduction in product quality. Also, the arc may damage the surface of the transport table roller, and the damaged transport table roller may come into contact with the material to be heated, so that the material to be heated may be damaged by the scratch of the roller even when the arc is not generated. .
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。
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。 The inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 both relate to an end heating device for a material to be heated. As shown in FIG. 5, an induction heating device (edge heater) H for edge heating is used. This prevents the occurrence of a spark between the heated material B and the transport table roller R due to the induced current generated when the end portion of the heated material B is heated.
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。 In order to prevent sparks in such an edge heater, it is sufficient not to contact only the edge portion where the heating induction current is generated with the material to be heated. For example, as in the invention of Patent Document 2, a transfer table is used. A step portion is provided only in a range corresponding to the edge portion of the heated material in the roller so as to avoid contact with the heated material.
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。 However, as in the present invention, in an apparatus that performs induction heating over the entire width of the material to be heated, as shown in FIG. Therefore, even if the configuration is such that only the edge portion of the transport table roller is stepped and does not come into contact with the material to be heated, the wraparound of the heating current cannot be prevented.
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。 As described above, in the conventional full width induction heating apparatus, since the generation of the arc cannot be prevented even if the above-described technique is used, the conveyance table roller is induction heated with an emphasis on preventing the material to be heated from being damaged by the arc. There has been a trade-off between placing it at a location away from the entrance / exit of the apparatus, or placing the transport table roller near the entrance / exit of the induction heating apparatus with emphasis on transport stability.
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。 In particular, in a heating induction device that heats a material to be heated at a high temperature of 700 ° C. or higher, the material to be heated also becomes a non-magnetic material, and the magnetic flux density rapidly decreases as the distance from the outlet of the induction heating device decreases. In the full width induction heating apparatus for the purpose of heat treatment for improving the characteristics of the material, the heating temperature is as low as about 700 ° C. or less, and the material to be heated also maintains the properties as a magnetic substance, and therefore, it is added thereto The magnetic flux becomes large, and even when it is away from the outlet of the heating device, the attenuation rate is small as compared with the high temperature heating.
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。 For this reason, in an induction heating apparatus that targets a low-temperature heating area that retains the properties of this kind of magnetic material, if the conveyance table roller is provided near the entrance / exit of the induction heating apparatus, Sparks were generated between the heated materials, and it was inevitable that the surface of the heated material was damaged by the sparks.
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。 Furthermore, in order to solve these problems, as shown in Patent Document 2, it has been proposed to cover the entire area of the roller with insulating ceramics. However, when such an insulating roller is used, the roller is supported. Insulating ceramics are damaged or peeled off due to the impact of the load of the material to be heated or the vibration during transportation, resulting in a problem that the insulating property is lowered in a short period of time.
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。 As described above, according to the prior art, in a wide heated table material transport table roller made of thick plate material, the roller surface is insulated and an anti-arcing roller having impact resistance and long insulation life is supplied. That was difficult.
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。 The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, and the conveying table roller and the material before and after the induction heating device are generated by the induction current of the material heated by the induction heating device. It is an object of the present invention to provide an induction heating apparatus having a structure for reducing arcs generated during heating.
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。
In order to achieve the above object, the present invention provides an induction heating apparatus comprising an induction heating apparatus main body that heats a material to be heated over its entire width, and a conveyance table roller apparatus disposed before and after the induction heating apparatus main body. The roller device includes a plurality of independent transport table roller bodies arranged along the width direction of the material to be heated, a bearing that supports each transport table roller body, and a drive motor that rotationally drives each transport table roller body. A bearing supporting each of the transport table roller bodies is insulated from the ground, and the transport table roller body and an output shaft of a drive motor thereof are connected via an insulating joint.
It is also one of the embodiments of the present invention that the induction heating device main body heats the material to be heated at the temperature of the magnetic region.
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。 In the present invention, the respective transport table roller bodies constituting the transport table roller device are arranged independently in the width direction of the material to be heated, and the respective transport table roller bodies are connected by an insulating joint or not at all. Since they are arranged at separate positions, a current path that flows from one end of the material to be heated to the other end of the material to be heated via each conveyance table roller body is not formed. At the same time, since each transport table roller body is also insulated from the bearings and the drive motor, insulation of the material to be heated and each transport table roller body is also ensured.
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。 As a result, the current inside the heated material flows through the shortest path along the surface of the heated material without being shunted to the conveying table roller side, so in the contact portion between the conveying table roller and the heated material, The phenomenon of arcing is effectively prevented. Therefore, the possibility that the surface of the heated material and the surface of the table roller are damaged by an arc or the surface of the heated material is damaged by the damaged roller surface is solved.
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。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
1. Configuration of Embodiment As shown in FIG. 2, the basic structure of the induction heating device of the present invention is a conveyance table roller disposed before and after the main body of the induction heating device H that heats the entire width of the material to be heated. The apparatus 1 and a motor 2 for driving the apparatus 1 are configured. The configuration of the transport table roller apparatus 1 is as shown in FIG.
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。
The transport table roller device 1 and the drive motor 2 are supported on a base 3 fixed to the floor surface. The transport table roller device 1 includes a plurality of (five in the present embodiment)
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。
Each transport table roller
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。
Since this insulating
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。
2. Effects of Embodiment The transport table roller apparatus 1 in the present embodiment having such a configuration provides a plurality of transport
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。
In addition, since the insulating
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。
Furthermore, if the
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。
3. Other Embodiments FIG. 3 is a front view showing another embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that a plurality of transport
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。
Also in this embodiment, each transport table roller
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。 Also in the embodiment of FIG. 3 having such a configuration, the transport table roller body arranged in the width direction of the material to be heated is divided, and the current flowing in the width direction of the material to be heated is divided into the transport table roller body. The shunting to the side is prevented. As a result, the generation of an arc at the contact portion between the heated material and the transport table roller main body is reduced, and the heated material and the roller are prevented from being damaged.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conveying table roller apparatus 2 ... Drive motor 3 ...
Claims (6)
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ていることを特徴とする誘導加熱装置。 In an induction heating apparatus provided with an induction heating apparatus main body that heats the material to be heated over its entire width, and a transport table roller apparatus disposed before and after the induction heating apparatus main body,
The transport table roller device includes a plurality of independent transport table roller bodies arranged along the width direction of the material to be heated, a bearing that supports each transport table roller body, and a drive that rotationally drives each transport table roller body. With a motor,
An induction heating apparatus, wherein a bearing for supporting each of the transport table roller bodies is insulated from the ground .
独立して配置された複数の搬送テーブルローラ本体は、2つのグループに分割され、このグループごとに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。 Two drive motors are arranged at both ends of the material to be heated in the width direction of the plurality of independent transfer table roller bodies,
The induction heating device according to claim 1 or 2, wherein the plurality of transport table roller bodies arranged independently are divided into two groups, and each group is driven by a different drive motor.
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