JPH0523482U

JPH0523482U - 方向転換ロール及びこのロールを備えた通電加熱装置

Info

Publication number: JPH0523482U
Application number: JP8105591U
Authority: JP
Inventors: 明人岡崎; 初雄平; 裕和芳賀
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1993-03-26
Anticipated expiration: 2006-09-10
Also published as: JP2532825Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】連続送給される被加熱材の通電範囲内に方向
転換ロールがある場合に、被加熱材の振動だけでなく、
方向転換ロール内での通電電流のショートパスや、方向
転換ロールの誘導加熱による発熱などに起因するスパー
クの発生も防止することができるようにする。【構成】方向転換ロール２５のロール基材２６を被磁
性材料によって構成すると共に、ロール基材２６の表面
に電気絶縁性被膜２７を形成する。方向転換ロール２５
の前後で帯状鋼板１０が振動しても、帯状鋼板１０と方
向転換ロール２５との接触開始点Ａ及び接触終了点Ｂに
おいてスパークは発生しない。さらに、帯状鋼板１０の
通電電流Ｉが接触開始点Ａで分流して方向転換ロール２
５の中をショートパスして接触終了点Ｂまで流れるよう
な現象が阻止され、その接触終了点Ｂでのスパークの発
生も防止される。また、帯状鋼板１０の通電電流Ｉによ
る磁界によって方向転換ロール２５が誘導加熱されるこ
とは殆どなく、方向転換ロール２５のサーマルクラウン
発生が抑制されて、スパークの発生が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、連続送給される被加熱材の通電範囲内でその被加熱材の送給方向を変えるための方向転換ロール及びこのロールを備えた通電加熱装置に係り、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼なまし、メッキ用予熱などの各種熱処理のために加熱する際に用いられる方向転換ロール及び通電加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼なまし、メッキ用予熱などの各種熱処理のために加熱する装置として、連続送給される帯状鋼板をその送給路に沿って所定間隔を隔てて配置された通電ロールに接触させ、これら両通電ロールの間に電圧を印加して帯状鋼板を通電加熱する通電加熱装置がある。この種の通電加熱装置においては、例えば図６に示すように、通電ロール１、２の間即ち帯状鋼板３に通電電流が流れている範囲内で、その帯状鋼板３を金属製の方向転換ロール４に接触させて送給方向を変えることが多々行われる。このように、帯状鋼板３が方向転換ロール４の表面に所定角度で巻き付けられている場合、方向転換ロール４の前後で帯状鋼板３が振動することによって、帯状鋼板３と方向転換ロール４との接触開始点Ａ及び接触終了点Ｂにおいて、帯状鋼板３と方向転換ロール４との間でスパークが発生し易い。これにより、方向転換ロール４の表面及び帯状鋼板３の表面にスパーク疵が入り、特に方向転換ロール４のスパーク疵は以後継続的に帯状鋼板３に転写疵を生じさせてしまう。この結果、方向転換ロール４の寿命低下、帯状鋼板３の品質低下などが問題となっていた。このような問題の対策として、例えば実公平１−１６７６５号公報には、帯状鋼板と通電ロールとの間でのスパーク防止に関するものではあるが、通電ロールの近傍に帯状鋼板の振動を防止するための押えロールを設けることが開示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したようなスパークの原因は、帯状鋼板３の振動だけでなく、次のような現象にも起因する。即ち、帯状鋼板３を流れる電流Ｉが接触開始点Ａで分流し、この分流した電流Ｉ′が方向転換ロール４の中を矢印で示すようにショートパスして接触終了点Ｂまで流れる。そして、この接触終了点Ｂで電流Ｉ′が再び帯状鋼板３に流れようとする際に、スパークが発生するのである。また、帯状鋼板３の通電電流Ｉにより磁界が発生し、この磁界によって方向転換ロール４が誘導加熱されて発熱する。しかも、方向転換ロール４は円柱状で最も誘導加熱され易い形状である上に、帯状鋼板３に無理な変形力を与えないように直径が相当大きいので、この方向転換ロール４の温度上昇は著しいものである。この結果、方向転換ロール４にサーマルクラウン（温度偏差によるロール軸方向における直径偏差）が生じ、特に帯状鋼板３のエッジ部では微妙に方向転換ロール４に接触しない場合が起こり、スパークが発生するのである。

【０００４】そこで本考案は、連続送給される被加熱材の通電範囲内に方向転換ロールがある場合に、被加熱材の振動だけでなく、方向転換ロール内での通電電流のショートパスや、方向転換ロールの誘導加熱による発熱などに起因するスパークの発生も防止することができるようにした方向転換ロール及び通電加熱装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、連続送給されつつ通電加熱される被加熱材の通電範囲内で、前記被加熱材に接触してその被加熱材の送給方向を変える方向転換ロールであって、ロール基材を非磁性材料によって構成すると共に、前記ロール基材の表面に電気絶縁性被膜を形成したものである。また、本考案は、連続送給される被加熱材の送給路に沿って所定間隔を隔てて配置された加熱入側の通電ロール及び加熱出側の通電手段と、これら通電ロール及び通電手段の間で前記被加熱材に接触してその被加熱材の送給方向を変える方向転換ロールとを具備する通電加熱装置であって、前記方向転換ロールのロール基材を非磁性材料によって構成すると共に、前記ロール基材の表面に電気絶縁性被膜を形成したものである。

【０００６】

【作用】

上記のように構成された本考案によれば、ロール基材の表面に形成された電気絶縁性被膜によって、被加熱材の振動による方向転換ロールとの接触開始点及び接触終了点でのスパークの発生が防止されると共に、被加熱材を流れる電流が接触開始点で分流して方向転換ロールの中をショートパスするような現象も阻止されるので、接触終了点でのスパークの発生も防止される。また、ロール基材が非磁性材料によって構成されているので、被加熱材の通電電流による磁界によって方向転換ロールが誘導加熱されることは殆どなく、方向転換ロールのサーマルクラウン発生が抑制され、これに起因するスパークの発生が防止される。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案による方向転換ロール及び通電加熱装置の一実施例を図面を参照して説明する。なお、この実施例は、帯状鋼板を亜鉛メッキするために予熱する装置である。

【０００８】図２は装置全体の部分切欠き正面図であり、帯状鋼板１０の送給路Ｌに沿って、加熱入側の通電用のロール対２０、方向転換ロール２５、加熱出側の通電手段である金属浴３０が配置されている。

【０００９】まず、加熱入側のロール対２０は、ゴム材等がライニングされた押えロール２１と導電性の通電ロール２２との対によって構成され、帯状鋼板１０を挟んで対向配置されている。押えロール２１及び通電ロール２２はそれぞれ回転自在であり、通電ロール２２は帯状鋼板１０の矢印方向への連続送給に同期してモータにより回転駆動される場合もある。押えロール２１は例えばシリンダ４０等からなる圧下手段により圧下力が付与されて帯状鋼板１０に圧着されている。なお、ロール対２０は同一のものが２組配置されており、一方が故障等した場合は他方が代用される。

【００１０】次に、帯状鋼板１０の送給方向を変えるための方向転換ロール２５は、円柱状に形成され、回転自在に構成されている。なお、方向転換ロール２５は帯状鋼板１０に無理な変形力を与えないように充分に大きな直径となっている。図１において、方向転換ロール２５のロール基材２６は、比透磁率μ_Sが小さい（例えばμ_S≦２）非磁性材料によって構成されており、この例では、μ_S≒ １のオーステナイト系ステンレス材が用いられている。そして、ロール基材２６の表面には電気絶縁性皮膜２７が形成されている。この電気絶縁性皮膜２７は非磁性かつ高硬度で、耐剥離性、耐熱性、耐磨耗性を有する材料が用いられ、例えばアルミナ系（Ａｌ₂Ｏ₃）、アルミナ−ジルコニア系（Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂）、ジルコニア−イットリア系（ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃ ）等のセラミック材料を溶射することによって形成することができる。また、電気絶縁性被膜２７が厚いほど磨耗に対する寿命は長いが、過度に厚くするとロール基材２６の表面に対する密着性が悪くなるので、電気絶縁性皮膜２７の厚みは１０〜５００μｍ程度、好ましくは２００μｍ程度とする。

【００１１】次に、加熱出側の金属浴３０は、浴槽３１に溶融亜鉛３２を満たすことにより構成されている。帯状鋼板１０は溶融亜鉛３２の中に浸されて送給され、ロール３３を介して上方に引き上げられる。

【００１２】次に、この実施例装置においては、帯状鋼板１０への通電手段として、通電ロール２２と金属浴３０との間において帯状鋼板１０の外周囲に複数の環状トランス５０が配置されている。これら環状トランス５０は、図３にも示すように、例えば磁路として好適な性質を有する珪素鋼板を矩形環状に形成して所定の長さに積層した環状鉄心５１と、この環状鉄心５１の内外周に沿って巻回させた一次コイル５２とによって構成されている。その環状鉄心５１の環内に帯状鋼板１０が挿通されている。そして、環状トランス５０の一次コイル５２は、パワーコントロールスイッチを有する交流電源６０に接続されている。

【００１３】次に、前記通電ロール２２は例えばその軸２２ａに受電部を有し、この受電部に摺動子７１が摺接されている。そして、この摺動子７１と前記金属浴３０との間に導電部材（いわゆるブスバー）７０が架設され、これによって通電ロール２２と金属浴３０との間が電気的に接続されている。この導電部材７０は、所定の幅及び厚さを有する銅材などの良導電材が用いられる。ここで、通電ロール２２と金属浴３０との間における帯状鋼板１０の電気抵抗Ｒ１と導電部材７０の電気抵抗Ｒ２との関係は、Ｒ１＞＞Ｒ２に設定されている。帯状鋼板１０は比較的電気抵抗が大きく、銅材などからなる導電部材７０は電気抵抗が極めて小さい上に断面積などを任意に設定可能であるので、Ｒ１＞＞Ｒ２にすることは極めて容易である。

【００１４】そして、摺動子７１に接続された導電部材７０の接続部７０ａは環状トランス５０の直前で上側部７０ｂと下側部７０ｃとに分岐され、図３にも示すように、これら上側部７０ｂと下側部７０ｃとが環状トランス５０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されている。さらに、図４及び図５にも示すように、上側部７０ｂと下側部７０ｃとは方向転換ロール２５及び帯状鋼板１０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されている。そして、上側部７０ｂ及び下側部７０ｃの先端が電極部材７２に接続され、この電極部材７２が前記溶融亜鉛３２に浸されている。なお、導電部材７０の上下の分岐は帯状鋼板１０の左右両外方で行われる。また、導電部材７０の各部要所には可撓性導電部材が結合されており、導電部材７０の熱膨脹を吸収可能となっている。

【００１５】なお、実施例装置においては、加熱出側の金属浴３０が接地されており、加熱入側の通電ロール２２の直前には、漏れ電圧を防止するためのチョーク８０が設けられている。チョーク８０は、珪素鋼板などを積層した環状鉄心によって構成され、帯状鋼板１０の外周囲に近接配置されている。さらに、チョーク８０の直前には帯状鋼板１０を挟持する接地ロール８１が配置されており、この接地ロール８１は接地専用ケーブル（図示せず）によって金属浴３０に接続されて、無用な迷走電流が他の部分に流れないようにしている。また、通電ロール２２の直後には帯状鋼板１０を挟持するシールロール８５が配置され、このシールロール８５の直後から金属浴３０近傍までは、帯状鋼板１０が密封管体８６内を送給されるように構成されている。密封管体８６の内部には主に窒素ガス等が封入され、帯状鋼板１０を無酸素状態で加熱してメッキ前に酸化膜が生じないようにしている。なお、密封管体８６は非磁性材料により形成され、その先端に前記電極部材７２が取付けられている。

【００１６】上記のように構成された実施例装置においては、交流電源６０から環状トランス５０の一次コイル５２に一次電圧が印加されると、一次コイル５２の環内に挿通された帯状鋼板１０が二次コイルとして機能するので、その帯状鋼板１０に二次電圧が誘起される。通電ロール２２と金属浴３０との間が導電部材７０によって電気的に接続されているので、通電ロール２２と金属浴３０とを介して帯状鋼板１０及び導電部材７０によって短絡回路が形成され、帯状鋼板１０に発生した二次電流は導電部材７０を帰線として流れることになる。帯状鋼板１０に誘起された二次電圧は、帯状鋼板１０における電圧降下と導電部材７０における電圧降下とによって消費されるが、（帯状鋼板１０の電気抵抗）＞＞（導電部材７０の電気抵抗）に設定されているので、二次電圧の殆どが帯状鋼板１０の加熱のために消費され、導電部材７０における損失は極めて少ない。これにより、帯状鋼板１０が極めて効率良く通電加熱される。そして、所定の温度に加熱された帯状鋼板１０は金属浴３０において溶融亜鉛３２が付着されて亜鉛メッキされる。

【００１７】なお、この内部トランス方式の場合、帯状鋼板１０の内部で発生した電圧が帯状鋼板１０自身の電圧降下により消費されるので、通電ロール２２及び金属浴３０にかかる電圧は導電部材７０の内部で発生する電圧降下に等しくなる。導電部材７０の電気抵抗は極めて小さいので、通電ロール２２及び金属浴３０にかかる電圧は極めて小さな電圧になる。例えば、この実施例のように接地された金属浴３０側を基準にすると、通電ロール２２に現れる電圧は僅か数ボルトである。従って、付近の作業者の感電事故や周辺機器の損傷などを未然に防止することができ、安全性を著しく向上させることができる。さらに、漏れ電圧がチョーク８０部分の帯状鋼板１０に現れると、チョーク８０のリアクタンスによって帯状鋼板１０に逆向きの電圧が発生し、電圧の漏れが阻止されるが、通電ロール２２にかかる電圧が非常に低いので、小型軽量のチョーク８０を用いることができる。

【００１８】ところで、図１に示すように、方向転換ロール２５のロール基材２６の表面に電気絶縁性被膜２７が形成されているので、方向転換ロール２５の前後で帯状鋼板１０が振動しても、帯状鋼板１０と方向転換ロール２５との接触開始点Ａ及び接触終了点Ｂにおいてスパークが発生することはない。さらに、帯状鋼板１０を流れる電流Ｉが接触開始点Ａで分流して方向転換ロール２５の中をショートパスして接触終了点Ｂまで流れるような現象が阻止されるので、その接触終了点Ｂでのスパークの発生も防止される。また、方向転換ロール２５のロール基材２６が非磁性材料によって構成されているので、帯状鋼板１０の通電電流Ｉによる磁界によって方向転換ロール２５が誘導加熱されて発熱することは殆どない。これにより、方向転換ロール２５のサーマルクラウン発生が抑制され、特に帯状鋼板１０のエッジ部でのスパークの発生が防止される。

【００１９】なお、実施例装置においては、導電部材７０が帯状鋼板１０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されているので、上側部７０ｂを流れる電流は下側部７０ｃを流れる電流とほぼ同一の値となり、何れも帯状鋼板１０を流れる電流の１／２の値となる。従って、上側部７０ｂと帯状鋼板１０との間に生じる電磁力は、下側部７０ｃと帯状鋼板１０との間に生じる電磁力と等しくて方向が逆になる。これらの電磁力が釣り合うことによって、帯状鋼板１０は上下何れにも殆ど動かず、帯状鋼板１０の振動を防止することができる。さらに、導電部材７０が帯状鋼板１０の両側に配設された場合、磁気的並列回路となり、片側のみの配設に比べインダクタンスが１／２となる。この結果、力率が良くなって加熱の効率が高くなる。従って、所定電流を流すために余分の電圧を必要としないため、設備容量を低減することができると共に設備費用も削減することができる。

【００２０】また、導電部材７０が環状トランス５０の上下両側に近接してほぼ等間隔で配設されているので、上側部７０ｂを流れる二次電流と帯状鋼板１０を流れる二次電流とによる磁束を、これらの間にある環状トランス５０の一次コイル５１を流れる一次電流による磁束で打ち消し、下側部７０ｃを流れる二次電流と帯状鋼板１０を流れる二次電流とによる磁束を、これらの間にある環状トランス５０の一次コイル５１を流れる一次電流による磁束で打ち消すため、一次回路と二次回路との磁気結合が良くなり、インダクタンスが小さくなる。この結果、力率が良くなって加熱の効率が高くなる。従って、所定電流を流すために余分の電圧を必要としないため、設備容量を低減することができると共に設備費用も削減することができる。

【００２１】ところで、実施例装置においては、図１に示すように、方向転換ロール２５の上下両側にも導電部材７０の上側部７０ｂ及び下側部７０ｃが配設されているので、その方向転換ロール２５は、帯状鋼板１０を流れる電流Ｉと下側部７０ｃを流れる電流Ｉ／２との往復電流によって生じる強い交番磁界の内部に位置することになる。しかしながら、方向転換ロール２５のロール基材２６が非磁性材料によって構成されているので、その強い交番磁界によって誘導加熱されることも殆どない。以上のように、導電部材７０を帯状鋼板１０及び環状トランス５０の上下両側に近接して配設することによって、帯状鋼板１０の振動が防止されると共に加熱効率が高められる。それでいて、方向転換ロール２５の最適な材料選定によって、方向転換ロール２５が無用に誘導加熱されることも防止することができる。

【００２２】なお、通電加熱の際には、帯状鋼板１０のサイズ、送給速度、比熱、所定昇温温度などから予め求められる所要電力、所要電流、所要電圧の何れかを帯状鋼板１０に与えるように、環状トランス５０への入力を予め所定の値に設定して運転するプリセット方式が採られる。また、加熱出側で帯状鋼板１０の温度を測定し、この測定値と予定された温度との間に差異がある場合には、その測定値と予定値とに基づいて交流電源６０のパワーコントロールスイッチを制御して、差異に相当する電力、電流、電圧の何れかを調整するフィードバック方式が採られても良い。

【００２３】以上、本考案の一実施例に付き説明したが、本考案は上記実施例に限定されることなく、本考案の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が可能である。例えば、ロール基材の材料及び電気絶縁性被膜の材料などは実施例以外にも様々な効果的な材料を用いることができる。また、実施例では加熱出側の電極手段を金属浴としたが、一般的な通電ロールであっても良い。さらに、実施例では環状トランスによって帯状鋼板に電圧を誘起させて加熱する構成を説明したが、電源供給手段（交流電源及び外部トランス）から通電ロール及び通電手段に直接給電する構成でも良い。なお、本考案は、帯状鋼板をメッキのために予熱する場合以外に、各種の被加熱材を各種目的のために通電加熱する際の方向転換ロール及び通電加熱装置に適用可能である。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、方向転換ロールのロール基材の表面に電気絶縁性被膜を形成することによって、被加熱材の振動を防止する押えロール等を設けることなく、被加熱材の振動に起因するスパークと共に、方向転換ロール内での通電電流のショートパスに起因するスパークも防止することができる。また、ロール基材を非磁性材料にて構成することによって、方向転換ロールの誘導加熱による発熱を抑制することができるので、方向転換ロールのサーマルクラウン発生を抑えてスパークの発生を防止することができる。従って、方向転換ロールの長寿命化並びに被加熱材の品質向上を図ることができると共に、方向転換ロールにおける熱損失がないので被加熱材の加熱効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例における方向転換ロール部分
の断面図である。

【図２】本考案の一実施例における装置全体の部分切欠
き正面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における拡大断面図で
ある。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における拡大断面図であ
る。

【図５】図２のＶ−Ｖ線における拡大断面図である。

【図６】従来の方向転換ロール部分の概略図である。

【符号の説明】

１０帯状鋼板（被加熱材）２２加熱入側の通電ロール２５方向転換ロール２６ロール基材２７電気絶縁性被膜３０加熱出側の金属浴（通電手段）５０環状トランス５１環状鉄心５２一次コイル６０交流電源７０導電部材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】連続送給されつつ通電加熱される被加熱
材の通電範囲内で、前記被加熱材に接触してその被加熱
材の送給方向を変える方向転換ロールであって、ロール基材を非磁性材料によって構成すると共に、前記
ロール基材の表面に電気絶縁性被膜を形成したことを特
徴とする方向転換ロール。
【請求項２】連続送給される被加熱材の送給路に沿っ
て所定間隔を隔てて配置された加熱入側の通電ロール及
び加熱出側の通電手段と、これら通電ロール及び通電手
段の間で前記被加熱材に接触してその被加熱材の送給方
向を変える方向転換ロールとを具備する通電加熱装置で
あって、前記方向転換ロールのロール基材を非磁性材料によって
構成すると共に、前記ロール基材の表面に電気絶縁性被
膜を形成したことを特徴とする通電加熱装置。
【請求項３】前記通電ロールと通電手段との間で前記
被加熱材の外周囲に配置された環状トランスと、前記通
電ロールと通電手段との間を電気的に接続する導電部材
とを具備する請求項２記載の通電加熱装置。
【請求項４】前記通電ロールと通電手段とに電圧を印
加するための電源供給手段を具備する請求項２記載の通
電加熱装置。