JPH01142032A - 帯材通電加熱装置 - Google Patents

帯材通電加熱装置

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JPH01142032A
JPH01142032A JP62300127A JP30012787A JPH01142032A JP H01142032 A JPH01142032 A JP H01142032A JP 62300127 A JP62300127 A JP 62300127A JP 30012787 A JP30012787 A JP 30012787A JP H01142032 A JPH01142032 A JP H01142032A
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strip
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rolls
transformer
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は鋼、鉄あるいは非鉄金属等の広巾帯材を加熱す
る場合に使用する帯材通電加熱装置に関する。
(従来の技術および問題点) 長尺材を通電加熱する例としては、例えば電線メーカ等
が銅、アルミニュウム線材等をより線の材料とすべく極
細にまで伸線する伸線工程の途中で、当該線材に通電加
熱、所謂焼なましを施す場合、あるいは得られたより線
や伸線の表面にプラスチックコーテングするために通電
で予熱する場合などが挙げられる。この種の加熱に使用
される通電加熱装置の基本構成を第4図(a)に示す。
当該構成では、導電性シーブESI、ES2を使用する
ことが特徴とされる。上記シーブESIは線材送り通路
L゛が接線となる如く、またシーブES2は上記線材送
り通路L′から離間してシーブESIと所定間隔を隔て
る如く配置され、被伸線材W゛が両シーブESI、ES
2それぞれの周面外側半周面および両シーブESI、E
S2間の所定間隔をつなぐ9例えば図示の如く同径の両
シーブES1.ES2が共有する並行な接線taおよび
tbを走路として1周回ないし2周回走行するようにし
、かつ所定の走路上9例えば走路ta上に図示しない電
源と接続する環状のトランスT°を配設する構成とし、
他方側走路口を走行する被伸線材W゛が二次電流の帰線
となる如く設定し、被伸線材W゛を通電加熱するように
している。
ところ′で、上記構成は可撓性のある線材W゛を対象と
する場合に限り適用可能である。何故ならば、広巾の帯
材の場合には、たとえ可撓性があっても2例えばシーブ
ESI、ES2それぞれを導電性の広巾ロールERI、
ER2に替えても、第4図(b)に示される如く、ロー
ルERIには帯材Wが2巾分横並びに接触することとな
り、当該帯材Wの巾の広・狭および可撓性の良・不良に
より差はあるものの、帯材Wに捻九が生ずるので、帯材
WをロールERI、ER2それぞれの表面に密着させつ
つ走行させることは極めて困難である。
特に帯材Wの巾が500mm前後ともなると密着走行は
不可能といってよい。
帯材Wと各ロールERとの密着不良は加熱の均一性を阻
害するばかりか、スパーク発生原因となってスパーク疵
のある不良品を製造してしまうなどの種々問題点を生ず
る虞があるとして、シーブ方式は帯材Wの加熱にはこれ
まで実施されなかった。
他方、鋼線を熱処理により高強度化する場合にも通電加
熱が用いられている。この種の高強度化熱処理では、素
材鋼線自体が可撓性に乏しく、かっは仕上がりが高強度
化した直線となっているので、熱処理ラインが直線的と
ならざるを得ない。
それ故、外部への漏電が比較的少ない前掲のシーブ方式
が採れず、例えば第5図(−a)に示されるように、線
材W”の送り通路L”を挟んで周面が所定間隙を隔てて
相対向するロールa、bからなる対ロール電極RO’l
およびRO2を送り通路L”上に所定間隔隔てて配置し
、各対ロール電極R〇1、RO2それぞれの何れか一方
または両方のロールーーーーーーー図ではb−・−をS
として示す慴動子を介して電源Eに接続し、走行する線
材W”が各対になって相対向するロールa、bの周面と
接触しつつ通過する構成とし、対ロール電極ROI・R
02間にある線材W”が抵抗加熱されるにうに設定して
いる。また、第5図(b)の如く、対ロール電極ROI
〜RO3を配置して2つの電源Eから給電する場合もあ
る。
当該外部電源方式の通電加熱装置では、加熱ゾーンにあ
る線材W゛の両端に加熱電圧が現れ、通電電流が走行す
る線材w”を介して対ロール電極ROI・RO2ないし
ROa間外に漏洩し、当該漏洩電流が他の機器を損傷し
たり、線材W”を過熱したり、あるいは付近の作業者に
危険を与えたりするが如き不測の事故を防止するため、
線材送り通路L”の人、出側対ロール電極ROの外側片
方または両方に環内が線材W”の通路となる限流リアク
タCHを配置する構成としている。
外部電源方式通電加熱装置は限流リアクタCHの配置を
必須とし、かつ限流リアクタCHの配置により装置が長
大化し、設備コスト高および製造コスト高を招来すると
いう欠点があった。
(発明の目的) 本発明は、これまで実施困難とされていた広巾帯材につ
いて、スパークを発生させず、高効率で均一な通電加熱
が可能であり、そのうえ外部への漏電が殆どなく、従っ
て限流リアクタを不要とする極めてな安全性に優れ、か
っは設備スペースをコンパクト化し得る帯材通電加熱装
置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本願第1発明の構成は、 (1)帯材を通電加熱する装置が、 (2)帯材送り通路沿いに所定間隔を隔てて配置した第
1.第2ロール電極、当該第1・第2ロール電極間に配
設した環状のトランス、当該トランスの長手方向外周添
いに近接配置した導電部材からなり、 (3)上記帯材は各ロール電極それぞれの周面と密着走
行可能に構成され、 (4)上記トランスは環内が帯材送り通路を形成可能な
形状と所定長さに形成するとともに、それぞれの一次コ
イルは帯材送り通路に対称を維持する如く巻回され、 (5)上記導電部材は帯材送り通路に対称かつ平行して
上記一次コイルに対向配置するとともに2両端を摺動子
を介してそれぞれのロール電極に接続し、(6)通電電
流に対する帯材の抵抗R1と導電部材の抵抗R2との関
係が R1>>R2 となる如く設定した ことを特徴とする帯材通電加熱装置にある。
(第1発明の実施例) 本願第1発明を第1図(a)〜(C)に示す一実施例装
置に従って以下に詳述する。
第1図の(a)は実施例通電加熱装置の正面図。
(b)は(a)におけるX−X線断面図である。
図において、帯材Wの送り通路り沿いに所定間隔を隔て
て配置された1および2それぞれは第1=9− および第2ロール電極であり、当該実施例では。
各ロール電極1,2は被加熱帯材Wの中以上の軸方向長
さを有する導電材からなるロールa、bを、それぞれの
周面が送り通路りを挟んで所定間隙を隔てて相対向させ
た構成としている。上記所定間隙とは帯材Wがロールa
、b周面に挟着・接触しつつ通過可能な設定をいう。
3は上記第1ロール電極1・第2ロール電極2間に配置
された環状のトランスであり、例えば磁路として好適な
性質を有する珪素鋼板等を第1図(b)に31として示
す如く、その環内が線材送り通路りとなるごとき形状と
して積層し、所定長さに形成した鉄心と、当該環の内外
周にかけて線材送り通路りと対称を維持する如く巻回し
た一次コイル32とから構成され、上記一次コイル32
の両端端子は図示しない電源に接続されている。
トランス3の外周の上記一次コイル32に近接して対向
する位置には、41および42として示す鋼材等の良導
電材で形成された所定中、厚みを有する導電部材4が配
置される。導電部材41゜=10− 42は帯材Wの送り通路りに対称であり、かつ平行であ
る。而して、導電部材41.42それぞれの両端はトラ
ンス3の端面沿いに屈折させたうえ、摺動子Sを介して
ロール電極1および2それぞれのロールaおよびbに接
続している。
上記接続方法は一例であり、導電部材41.42それぞ
れの両端を合一して各ロール電極1.2それぞれのいず
れかのロールに接続してもよい。
この場合、少なくとも電流が導電部材41. 42を均
等に分流するように配慮すればよく、また摺動子Sが摺
動・接触する箇所も図示される如き回転軸周に限らず、
電気的接続が良好に維持されれば場所の如何を問わない
尚、加熱目的に応じて帯材Wの加熱温度は異なるが、加
熱温度が高い場合は一次コイル32として水冷導管が使
用され、昇温した帯材Wからの輻射熱による焼損を防止
する。
第1図(C)は上記実施例の電気回路図である。
図における3はトランスであり、当該トランス3の一次
側は端子3m、3nを介して図示しない電源に接続され
ている。トランス3の二次側の、1および2が第1ロー
ル電極および第2ロール電極、当該第1ロール電極1・
第2ロール電極2間を結び、R1として示す抵抗を含む
回路が両ロール電極1・2間に位置する被加熱帯材W、
Sが各ロール電極1,2それぞれと摺動・接触する摺動
子、当該摺動子Sそれぞれの間を結び、R2として示す
抵抗を含む回路が導電部材4であり、これらにより二次
側閉回路が構成される。当該二次側閉回路上のR1は被
加熱帯材Wの、またR2は導電部材4の等価抵抗分をそ
れぞれ表している。
而して、被加熱帯材Wは比較的電気抵抗が大きく、また
導電部材4は断面積等諸元を任意に設定可能であるので
、帯材Wの抵抗R1と導電部材4の抵抗R2との関係を R1>>R2 とすることは極めて容易である。
(第1発明の作用) 本願第1発明は、トランス3の外周に帯材Wの送り通路
りと対称かつ平行に配置した電気抵抗が十分低い導電部
材4を電流の帰線として閉回路が成立しているので、導
電部材4に比べて遥かに電気抵抗の高い帯材Wを回路と
して流れる電流が当該帯材Wを高効率で加熱する作用が
ある。
また、帰線である導電部材4をトランス3の一次側巻線
32に近接配置、かつ送り通路りと対称かつ平行に配置
しているので、一次側に対して二次側を低インピーダン
スに保ち、これにより電圧変動を小とする作用がある。
さらに、第1.第2ロール電極1・2間にトランス3を
位置させ、抵抗の十分高い帯材Wを二次側としているの
で、給電電圧は負荷電流としてわ一ル電極1・2間にあ
る帯材Wの加熱に殆ど消費され、無負荷電圧が消失して
外部への漏電を殆ど生じさせない作用がある。即ち、外
部に表れる電圧U゛は無負荷電圧をUとすると、 の関係にあるが、R1>>R2であるので、上記作用が
雪される。
尚、付言すれば、第4図(a)として示した従来シーブ
方式線材通電加熱装置では、被伸線材W゛が走路ta、
tbそれぞれを走行するので、走路taの抵抗と走路t
bの抵抗とが同一となり、本発明の場合のように給電電
圧が帯材Wの加熱に全部消費されないため、例えば、第
4図に1として示す電流が矢印方向に流れると、印加電
圧はシーブES2がシーブESIの1/2〜1/3とな
る。
この点で本発明は従来装置と大きく異なる。
(第2発明の構成) 本願第2発明は帯材を3ケの電極を用いて加熱する場合
で、その要旨は、 (7)第1.第2および第3ロール電極、当該第1・第
2ロール電極間および第2・第3ロール電極間それぞれ
に配設した環状の第1および第2トランス、ならびに当
該第1トランスおよび第2トランスそれぞれの長手方向
外周添いに近接配置した導電部材からなり、 (8)上記第1および第2トランスそれぞれの一次コイ
ルは三相電力にスコツト結線された両単相変圧器から給
電される にあり、その他の構成は第1発明と同一とした帯材通電
加熱装置にある。
(第2発明の実施例) 本願第2発明を9例えば帯材Wが可撓性のある場合に適
用した。第2図(a)〜(C)に示す一実施例に従って
以下に詳述する。
第2図(a)は実施例装置の正面図であって、1.2お
よび5はそれぞれ第1ロール電極、第2ロール電極およ
び第3ロール電極、5a、5bおよび6Cは補助ロール
、3aおよび3bは環状の第1および第2トランス、4
aおよび4bは上記各トランス3a、3bそれぞれの外
周に近接配置した導電部材、7は帯材Wが巻回されてい
るアンコイラ、8は矯直ロール群、9a、9bはピンチ
ロールである。
上記各ロール電極1.2および5それぞれは、帯材Wの
送り通路り沿いに所定間隔を隔てて2図示の如き位置に
配置されて処理ラインを形成する。
各ロール電極1,2および5は、第2図(b)に示され
るように、駆動源MOにより所定回転速度で矢印方向へ
回転駆動される。駆動軸の上記駆動源MOの反対側は受
電部erとなっていて、導電部材4に接続する慴動子S
と接触する。
上記補助ロール6a〜6Cは各ロール電極1゜2および
5とそれぞれ所定間隙を隔てて対向配置され、自由回転
可能な非導電性と耐熱性とを備えた2例えば硬質ゴム等
からなるロールであり、上記所定間隙とは帯材Wを各電
極の周面に密着して走行せしめることが可能な設定をい
う。
矯直ロール群8はアンコイラフに巻回されて巻癖のつい
た帯材Wを矯直可能である。
ピンチロール9aおよび9bは走行する帯材Wを緊張状
態とし、かつ補助ロール6bと協同して第2ロール電極
2の周面所定円弧範囲に密着・走行させる。
尚、各ロール電極1,2.5および導電部材4a、4b
の構造ならびに両者の配置関係は前記第1発明と同一で
あるが、第2ロール電極2には導電部材4a、4bそれ
ぞれが慴動子Sを介して接続する設定とされている。
以上の構成では、アンコイラ5から巻戻しされる帯材W
は矯直ロール群8を経て第1ロール電極1に密着・接触
しつつ走行し、次いで第1トランス3aの環内を通過し
たのち、第2わ一ル電極2の周面所定範囲に密着しつつ
回って第2トランス3bへと進行し、当該第2トランス
3bの環内を通過のうえ、第3ロール電極5に密着・接
触しつつ走行可能である。
当該実施例装置における電気回路構成を第2図(c)に
示す。
同図において、MおよびTはそれぞれ単相変圧器であり
、当該単相変圧器M、Tの一次側は図示の如く三相電力
とスコツト結線で接続される。変圧器Mの二次側は第1
トランス3aに、また変圧器Tの二次側は第2トランス
3bにそれぞれパワーコントロール用スイッチSUを介
して接続される。
上記第1トランス3aの二次側は第1ロール電極1・第
2ロール電極2間にある走行中の帯材Waであり、また
第1ロール電極1と第2ロール電極2とにそれぞれ接続
する慴動子S−8間は導電部材4aからなる回路であっ
て、Rlaは帯材Waの、R2aは導電部材4aの等価
抵抗分をそれぞれ表す。
上記第2トランス3bの二次側は第2ロール電極2・第
3ロール電極5間にある走行中の帯材Wbであり、また
第2ロール電極2と第3ロール電極5とにそれぞれ接続
する慴動子S−S間は導電部材4bからなる回路であっ
て、Rlbは帯材Wbの、R2bは導電部材4bの等価
抵抗分をそれぞれ表す。
(第2発明の作用) 本願第2発明は、第1発明が奏する作用に、さらに三相
電力にスコツト結線された両単相変圧器から給電される
構成が三相電圧の不平衡を発生させない作用を加重する
。即ち、取扱が複雑なバランサーを使用せず、簡易に三
相負荷とすることができる。
(他の実施例) 上記各実施例では、トランス3ないし3a、3bは一次
コイル32の巻回を鉄心31における上下側の環内・外
とした例であったが、例えば第3図(a)に示すように
、一次コイル32の巻回を鉄心31における上下および
左右側の環内・外としてもよく、この場合には導電部材
4を41〜44として示すように上下、左右側に配置し
て、送り通路りに対称を維持する構造とする。
さらに第3図(b)に40として示す如(導電部材を筒
状に形成し、かつトランス3の両端面で筒壁を縮小して
トランス3を内包するが如き形状に形成し、さらに縮小
された筒壁内を帯材Wの送り通路となる如く電極近傍ま
で延長し、当該延長端を慴動子Sを介して電極に接続す
る構成としてもよい。当該構成では、筒内は酸欠状態と
なり、加熱昇温した帯材Wの酸化が防止可能である。必
要に応じて筒内に不活性ガスを導入・充填するようにす
れば、より酸化防止が完全となり、その上帯材Wの表面
酸化に起因する帯材W・電極間のスパーク発生が防止さ
れ、帯材Wの高品質維持と、電極の耐用時間の延長に資
する。
帯材Wを各電極に密着・接触せしめつつ走行させる構成
として、第1図ではロールa、bを帯材Wの送り通路り
を挟んで対向させる対ロール電極1.2の構成を、また
第2図では補助ロール6a〜6Cを各ロール電極1,2
.5それぞれに対向配置する構成、および帯材Wをピン
チロール9 a +9bにより緊張状態とするとともに
補助ロール6bで帯材Wを第2ロール電極2に圧着して
帯材Wが周面所定円弧範囲を回るようにした構成を示し
たが、本発明は上記開示構成に限定されるものではない
。例えば、帯材Wに十分可撓性があって曲率半径を小と
し得て電極周面との接触が良好ならば、第2ロール電極
2に対向する補助ロール6bは不要である。
尚、第1発明の対ロール電極1.2の構成を第2発明に
、逆に第2発明の補助ロール6を用いる構成を第1発明
に適用してもよいこと勿論である。
第2発明実施例は帯材Wに可撓性があって送り通路りを
U字状にした装置例であったが、帯材Wに可撓性のない
場合や可撓性があっても設備スペースに余裕がある場合
ならば直線的配置構成とすればよいこと勿論である。
(応用例) 上記実施例ならびに説明では、連続する板状の帯材に重
点をおいたが、本発明は広義において。
例えば連続するパイプ材または型材等、特殊な断面形状
の帯材が被加熱対象である場合の加熱にも施用可能であ
る。即ち、1−ランスを被加熱対象材が通過可能な環内
形状に形成するとともに、ロール電極の周面形状を被加
熱対象材と良好に接触して通電し得る如く設定のうえ、
前述した要件に副う如く構成すればよ(、板状の帯材の
場合と同様な7作用・効果が得られる。
(発明の効果) 本発明にかかる帯材通電加熱装置は従来実施が困難であ
った広巾帯材を捻れなく各電極に密着して通電加熱可能
なので、スパーク疵のない、かつ均一加熱された高品質
加熱帯材を得ることができる。しかも加熱効率は極めて
良好である。また、従来のシーブ方式通電加熱装置では
シーブを絶縁構造とするので、電圧が大きくなると危険
が増大して扱い難かったが、本発明は二次側の電圧が極
めて低く、かつ外部への漏電が殆どなく安全性に優れて
いる。さらに従来の外部電源方式通電加熱装置で必須の
限流リアクタを本発明は不要とするので、装置のコンパ
クト化が達成され、処理ラインの短縮、ないし加工ライ
ンの加工装置間への挿入・設置の容易等の利点がマされ
る。その上、本願第2発明は以上の効果に加え、簡易に
三相電圧の不平衡を防止可能であり、この面での設備コ
スト番逓減させるとともに、装置をコンパクト化するこ
ととなる。
このように、本発明の奏する効果は顕著であり、また利
用範囲が極めて広いとして賞用される。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は第1発明の一実施例装置の正面図、第1
図(b)は第1図(a)におけ゛るx−X線断面側面図
、第1図(C)は第1発明の電気回路図、第2図(a)
は第2発明の一実施例装置の正面図、第2図(b)は第
2図(a)におけるY−Y線側面図、第2図(c)は第
2発明の電気回路図、第3図(a)および(b)それぞ
れは本発明におけるトランスの他の実施例を示す断面図
、第4図(a)は従来シーブ方式による線材加熱装置の
正面図、第4図(b)は従来シーブ方式の装置が帯材加
熱に転用困難なことを説明する斜視図、第5図(a)お
よび(b)それぞれは従来外部電源方式による線材通電
加熱装置の正面図である。 i、2. 5−・−第1.第2.第3ロール電極3 、
 3 a 、  3 b−−−−−−−)ランス、第1
.第2トランス 32 −−−−−−−−−−−−−−−−−一次コイル
4 、 4 a 、  4 b −−−−−−−−一導
電部材6a〜5 c−−−−−−一補助ロールa 、 
 b  −−−−−−−・−ロールs −−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−一摺動子w−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−一帯材L −−−
−−−−−−−−−−−−−一・−帯材送り通路M 、
 T −−−−−−−−−−−−−−一単相変圧器」 第 3m n 飄才 シ ↑ 」 ↑ 手続補正書(自発) 平成1年2月 8日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)帯材を通電加熱する装置が、帯材送り通路沿いに所
    定間隔を隔てて配置した第1、第2ロール電極、当該第
    1・第2ロール電極間に配設した環状のトランス、当該
    トランスの長手方向外周添いに近接配置した導電部材か
    らなり、上記帯材は各ロール電極それぞれの周面と密着
    走行可能に構成され、上記トランスは環内が帯材送り通
    路を形成可能な形状と所定長さに形成するとともに、そ
    れぞれの一次コイルは帯材送り通路に対称を維持する如
    く巻回され、上記導電部材は帯材送り通路に対称かつ平
    行して上記一次コイルに対向するとともに、両端を摺動
    子を介してそれぞれのロール電極に接続し、通電電流に
    対する帯材の抵抗R1と導電部材の抵抗R2との関係が R1>>R2 となる如く設定したことを特徴とする帯材通電加熱装置
    。 2)帯材を通電加熱する装置が、帯材送り通路沿いに所
    定間隔を隔てて配置した第1、第2および第3ロール電
    極、当該第1・第2ロール電極間および第2・第3ロー
    ル電極間それぞれに配設した環状の第1および第2トラ
    ンス、ならびに当該第1トランスおよび第2トランスそ
    れぞれの長手方向外周添いに近接配置した導電部材から
    なり、上記帯材は各ロール電極それぞれの周面と密着走
    行可能に構成され、上記第1および第2トランスそれぞ
    れは環内が帯材送り通路を形成可能な形状と所定長さに
    形成するとともに、それぞれの一次コイルは帯材送り通
    路に対称を維持する如く巻回して三相電力にスコット結
    線された両単相変圧器から給電され、上記導電部材それ
    ぞれは帯材送り通路に対称かつ平行して一次コイルに対
    向配置するとともに、両端を摺動子を介して相隣るロー
    ル電極に接続し、通電電流に対する帯材の抵抗R1とそ
    れぞれの導電部材の抵抗R2との関係が R1>>R2 となる如く設定したことを特徴とする帯材通電加熱装置
    。 3)帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、ロー
    ル電極それぞれを対の構造とし、対向する周面間に帯材
    を挟着するようにしたことからなる特許請求の範囲第1
    項および第2項記載の帯材通電加熱装置。 4)帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、補助
    ロールをロール電極に対向配置し、当該補助ロールが帯
    材をロール電極方向へ押圧するようにしたことからなる
    特許請求の範囲第1項および第2項記載の帯材通電加熱
    装置。 5)帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、帯材
    を緊張状態でロール電極の周面所定角度範囲に一側表面
    を接触させて回動可能としたことからなる特許請求の範
    囲第1項および第2項記載の帯材通電加熱装置。
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