JP6812999B2 - 金属帯の誘導加熱装置、金属帯の製造方法、及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される金属帯を高周波電流により誘導加熱する金属帯の誘導加熱装置であって、
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の片面に対向して配置された第1コイルと、
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の片面に対向し、かつ前記第1コイルとストレート部同士が隣り合うように配置された第2コイルと、
前記第1コイルと前記第2コイルに逆方向の高周波電流を流す交流電源と、
前記第1コイル及び前記第2コイルと、前記金属帯の幅方向両端部との間に配置された一対の磁束減衰材と、
を有し、
前記一対の磁束減衰材は、前記金属帯の片面と対向する第1板状部を備え、前記第1板状部の、前記金属帯の幅方向中央側の端部には、前記金属帯に向かう方向に突出した第1突出部が設けられていることを特徴とする金属帯の誘導加熱装置。
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の他面に対向し、かつ前記第3コイルとストレート部同士が隣り合うように、前記搬送方向において前記第2コイルと重なる位置に配置された第4コイルと、
前記第3コイルと前記第4コイルに逆方向の高周波電流を流す交流電源と、
前記第1コイルが巻き回された第1部分と、前記第2コイルが巻き回された第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とを連結する第1連結部とを備え、前記第1部分、前記第2部分、及び前記第1連結部が前記第1コイル及び前記第2コイルの隣り合うストレート部を囲むように、前記金属帯の片面に対向して前記金属帯よりも広幅に配置された第1鉄心と、
前記第3コイルが巻き回された第3部分と、前記第4コイルが巻き回された第4部分と、前記第3部分と前記第4部分とを連結する第2連結部とを備え、前記第3部分、前記第4部分、及び前記第2連結部が前記第3コイル及び前記第4コイルの隣り合うストレート部を囲むように、前記金属帯の他面に対向して前記金属帯よりも広幅に配置された第2鉄心と、
をさらに有し、
前記一対の磁束減衰材は、前記金属帯の他面と対向する第2板状部と、前記第1板状部と前記第2板状部とを連結する連結部をさらに備え、前記第1板状部、前記第2板状部、及び前記連結部で前記金属帯の幅方向端部を囲い、前記第2板状部の、前記金属帯の幅方向中央側の端部には、前記金属帯に向かう方向に突出した第2突出部が設けられている、上記(1)に記載の金属帯の誘導加熱装置。
前記一対の磁束減衰材を前記金属帯の幅方向に進退させる可動装置と、
前記センサーからの入力を受け、前記一対の磁束減衰材の各第1突出部が、前記金属帯の幅方向において前記金属帯のエッジから一定距離を維持するように前記可動装置を制御する制御部と、
をさらに有する、上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の金属帯の誘導加熱装置。
上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の誘導加熱装置を用いて、幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される前記鋼帯を高周波電流により誘導加熱して、前記鋼帯に施された亜鉛めっきを加熱合金化する工程と、
を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
以下、本発明の一実施形態による金属帯の誘導加熱装置100を説明する。図4(A),(B)を参照して、本実施形態の誘導加熱装置100は、幅方向と直交する搬送方向Tに連続搬送される鋼帯Sを高周波電流により誘導加熱する、いわゆるトランスバース式誘導加熱装置である。本実施形態では、搬送方向Tは鉛直方向であるが、本発明はこれに限定されない。なお、以後、鋼帯Sの幅方向を「板幅方向」と称し、鋼帯Sの幅を「板幅」と称する。
本実施形態の誘導加熱装置100は、磁束減衰材としてのエッジマスク80,90以外は、図1(A),(B)に示す比較例1による誘導加熱装置と同じ構成を前提として有する。そこで、まずは図1(A),(B)を参照して、比較例1による誘導加熱装置の構成を説明する。
次に、図4(A),(B)に示す本実施形態の誘導加熱装置100は、上記図1(A),(B)に示す誘導加熱装置と同じ構成を有し、さらに、鋼帯の両端部EP1,EP2を囲うように配置された一対の磁束減衰材としてのエッジマスク80,90を有する。一対のエッジマスク80,90は、図2に示す鋼帯両端部(非定常部)における温度不均一を抑制するための部材である。エッジマスク80,90は、鉄心と同様に、電磁鋼板を積層したものとしてもよいし、磁性材料であるフェライトコア等を用いてもよい。
図8(A)に示すエッジマスク80の変形例を、図8(B)に示す。図8(B)に示すエッジマスク80Cは、第1切欠き部86が設けられていること以外は、エッジマスク80と同様である。第1切欠き部86は、第1板状部81及び第2板状部82の板幅中央側の端部の、搬送方向中央部(具体的には、搬送方向における第1鉄心の第1連結部66及び第2鉄心の第2連結部76に対応する部位)に設けられる。これにより、鋼帯の蛇行によるLeの変動が多少大きくなっても、非定常部における温度差が大きくなることを抑制することができ、操業の安定性を高めることができる。なお、第1切欠き部86には突出部も存在しない。
本実施形態による金属帯の製造方法は、金属帯の製造過程において、上記のような本実施形態による誘導加熱装置100を用いて、幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される金属帯を高周波電流により誘導加熱する工程を含むことを特徴とする。この方法によれば、金属帯を幅方向に均一に加熱することができる。
上記実施形態では、金属帯が鋼帯である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、銅、オーステナイト系ステンレス、アルミニウムなどの非磁性の金属帯を適用することもできる。
本実施形態による誘導加熱装置100は、溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処理に好適に適用することができる。すなわち、本実施形態の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、幅方向と直交する方向に連続搬送される鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す工程と、上記のような本実施形態による誘導加熱装置100を用いて、幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される前記鋼帯を高周波電流により誘導加熱して、前記鋼帯に施された亜鉛めっきを加熱合金化する工程と、を有する。この方法によれば、鋼帯を幅方向に均一に加熱し、亜鉛めっきを加熱合金化することができる。
図1(A),(B)に示す誘導加熱装置を用いて、板厚1.0mmのSUS304製鋼帯を通板速度60mpmで通板しながら誘導加熱を行った。第1鉄心60及び第2鉄心70は、板厚0.3mmの電磁鋼板を積層したものとした。隣り合うコイルに流す電流の周回方向は、互いに逆向きで同位相になるようにし、交流電流は1000Hzとした。また、各種寸法は以下のとおりとした。
仕様最大板幅Ws:1500mm
コイルの搬送方向長さL:300mm
鉄心の幅W:1800mm
コイルの幅Wo:2100mm
隣り合うコイル間の距離D:50mm
コイルと鋼帯との距離G:100mm
図4(A),(B)に示す誘導加熱装置を用いて、比較例1と同じ条件で、板幅1500mmで、板厚1.0mmのSUS304製鋼帯の誘導加熱を行った。また、各種寸法は以下のとおりとした。
鋼帯エッジからエッジマスク内端までの距離Le:150mm
エッジマスクの搬送方向長さLm:900mm
突出部の幅Wm:60mm
突出部の突出長さHm:25mm
エッジマスクの板幅方向深さDm:450mm
図5に示すエッジマスク80B,90Bを設けたこと以外は比較例1と同じ誘導加熱装置を用いて、比較例1と同じ条件で、板幅1500mmで、板厚1.0mmのSUS304製鋼帯の誘導加熱を行った。なお、エッジマスクの寸法は、突出部がないこと以外は、上記本発明例1に示すものと同じとした。
図8(B)に示す変形例のエッジマスク80Cを用いたこと以外は、本発明例1と同じ条件で、板幅1500mmで、板厚1.0mmのSUS304製鋼帯の誘導加熱を行った。第1切欠き部の寸法は、板幅方向の長さを60mm、搬送方向の長さを50mmとした。
図10に示す変形例のエッジマスク80Dを用いたこと以外は、本発明例1と同じ条件で、板幅1500mmで、板厚1.0mmのSUS304製鋼帯の誘導加熱を行った。第1切欠き部の寸法は、本発明例2と同じである。第2切欠き部の寸法は、板幅方向の長さを60mm、搬送方向の長さを125mmとした。
10 第1コイル
12A,12B ストレート部
20 第2コイル
22A,22B ストレート部
30 第3コイル
32A,32B ストレート部
40 第4コイル
42A,42B ストレート部
50 交流電源
60 第1鉄心
62 第1部分
64 第2部分
66 第1連結部
70 第2鉄心
72 第3部分
74 第4部分
76 第2連結部
80,90 エッジマスク(磁束減衰材)
81,91 第1板状部
82,92 第2板状部
83,93 連結部
84,94 第1突出部
85,95 第2突出部
86 第1切欠き部
87A 第2切欠き部
87B 第2切欠き部
S 鋼帯
S1 鋼帯の片面
S2 鋼帯の他面
T 鋼帯の搬送方向
EP1,EP2 鋼帯の幅方向両端部
E1,E2 鋼帯の幅方向両エッジ
Ws 鋼帯の仕様最大板幅
L 一対のストレート部の搬送方向間隔(コイルの搬送方向長さ)
W 鉄心の幅
Wo コイルの幅
D 隣り合うコイル間の距離
G コイルと鋼帯との距離
Le 鋼帯エッジからエッジマスク内端までの距離
Lm エッジマスクの搬送方向長さ
Wm 突出部の幅
Hm 突出部の突出長さ
Dm エッジマスクの板幅方向深さ
M 磁束
C1 隣り合うコイル間の電流ベクトル
C2 鋼帯幅方向端部の電流ベクトル
C3 コイル周辺の電流ベクトル
Ti 初期温度
Wg 定常部
Wx 非定常部
Claims (8)
- 幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される金属帯を高周波電流により誘導加熱する金属帯の誘導加熱装置であって、
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の片面に対向して配置された第1コイルと、
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の片面に対向し、かつ前記第1コイルとストレート部同士が隣り合うように配置された第2コイルと、
前記第1コイルと前記第2コイルに逆方向の高周波電流を流す交流電源と、
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の他面に対向し、かつ前記搬送方向において前記第1コイルと重なる位置に配置された第3コイルと、
前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在するストレート部を有し、少なくとも前記金属帯の他面に対向し、かつ前記第3コイルとストレート部同士が隣り合うように、前記搬送方向において前記第2コイルと重なる位置に配置された第4コイルと、
前記第3コイルと前記第4コイルに逆方向の高周波電流を流す交流電源と、
前記第1コイルが巻き回された第1部分と、前記第2コイルが巻き回された第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とを連結する第1連結部とを備え、前記第1部分、前記第2部分、及び前記第1連結部が前記第1コイル及び前記第2コイルの隣り合うストレート部を囲むように、前記金属帯の片面に対向して前記金属帯よりも広幅に配置された第1鉄心と、
前記第3コイルが巻き回された第3部分と、前記第4コイルが巻き回された第4部分と、前記第3部分と前記第4部分とを連結する第2連結部とを備え、前記第3部分、前記第4部分、及び前記第2連結部が前記第3コイル及び前記第4コイルの隣り合うストレート部を囲むように、前記金属帯の他面に対向して前記金属帯よりも広幅に配置された第2鉄心と、
前記第1コイル、前記第2コイル及び前記第1鉄心と、前記第3コイル、前記第4コイル及び前記第2鉄心との間に、前記金属帯の幅方向両端部をそれぞれ囲うように配置された一対の磁束減衰材と、
を有し、
前記一対の磁束減衰材は、前記金属帯の片面と対向する第1板状部と、前記金属帯の他面と対向する第2板状部と、前記第1板状部と前記第2板状部とを連結する連結部と、を備え、前記第1板状部、前記第2板状部、及び前記連結部で前記金属帯の幅方向端部を囲い、前記第1板状部の、前記金属帯の幅方向中央側の端部には、前記金属帯に向かう方向に突出した第1突出部が設けられ、前記第2板状部の、前記金属帯の幅方向中央側の端部には、前記金属帯に向かう方向に突出した第2突出部が設けられていることを特徴とする金属帯の誘導加熱装置。 - 前記第1乃至第4コイルは、前記金属帯の幅方向に沿って前記金属帯よりも広幅に延在する一対のストレート部を有する、請求項1に記載の金属帯の誘導加熱装置。
- 前記第1乃至第4コイルにおいて、前記一対のストレート部の搬送方向間隔が、前記金属帯の幅の40%以下である、請求項2に記載の金属帯の誘導加熱装置。
- 前記一対の磁束減衰材において、前記第1板状部及び前記第2板状部の、前記金属帯の幅方向中央側の端部は、前記搬送方向における前記第1鉄心の第1連結部及び前記第2鉄心の第2連結部に対応する部位に第1切欠き部を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属帯の誘導加熱装置。
- 前記一対の磁束減衰材において、前記第1板状部及び前記第2板状部の、前記金属帯の幅方向中央側の端部は、前記搬送方向における両端部に第2切欠き部を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の金属帯の誘導加熱装置。
- 前記金属帯の両エッジの位置を検出するセンサーと、
前記一対の磁束減衰材を前記金属帯の幅方向に進退させる可動装置と、
前記センサーからの入力を受け、前記一対の磁束減衰材の各第1突出部が、前記金属帯の幅方向において前記金属帯のエッジから一定距離を維持するように前記可動装置を制御する制御部と、
をさらに有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の金属帯の誘導加熱装置。 - 金属帯の製造過程において、請求項1〜6のいずれか一項に記載の誘導加熱装置を用いて、幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される前記金属帯を高周波電流により誘導加熱する工程を含むことを特徴とする金属帯の製造方法。
- 幅方向と直交する方向に連続搬送される鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す工程と、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の誘導加熱装置を用いて、幅方向と直交する搬送方向に連続搬送される前記鋼帯を高周波電流により誘導加熱して、前記鋼帯に施された亜鉛めっきを加熱合金化する工程と、
を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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