JPH0547451A - 通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加熱材の通電範囲内に方向転換ロールがあ
る場合に、導電部材を被加熱材の両側に近接して配設し
ても、方向転換ロールが無用に誘導加熱されるのを防止
することができるようにする。 【構成】 通電ロール２２及び金属浴３０に接続される
導電部材７０を被加熱材１０の両側に近接して配設し、
かつ、方向転換ロール２５が配置された部分において
は、被加熱材１０を挟んで方向転換ロール２５の反対側
のみに導電部材７０を配設する。方向転換ロール２５
は、被加熱材１０と導電部材７０とを流れる往復電流に
よって生じる強い磁界の外部に位置することになり、そ
の方向転換ロール２５が誘導加熱されることは殆どな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性を有する被加熱
材を連続送給しつつ通電加熱するようにした通電加熱装
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で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は、交流
電源から供給される交流電圧をトランスによって変圧し
て導電部材を介して両通電ロールに印加する、いわゆる
外部トランス方式がある。また、両通電ロールの間で帯
状鋼板の外周囲に環状トランスを配置すると共に両通電
ロールの間を導電部材によって電気的に接続し、交流電
源から環状トランスに一次電圧を印加することにより帯
状鋼板に二次電圧を誘起させる、いわゆる内部トランス
方式がある。上記外部トランス方式では、導電部材がト
ランスから両通電ロールにそれぞれ給電するための給電
線として用いられ、また、上記内部トランス方式では、
導電部材が帯状鋼板に発生した二次電流の帰線として用
いられている。そして従来は、何れも導電部材が単に帯
状鋼板の片側に対向するように配設されていた。

【０００３】上述のような構成の場合、帯状鋼板と導電
部材とには往復電流が流れるため、帯状鋼板と導電部材
との間に電磁力が働き、この電磁力によって帯状鋼板に
振動が発生するという問題があった。これよって帯状鋼
板が通電ロールとの挟持接触部分から少し離れた部分で
通電ロールと接触し、スパーク発生の原因となる。な
お、電磁力は帯状鋼板と導電部材との間の距離に反比例
するから、電磁力を小さくするには距離を大きくすれば
よいが、距離を大きくするとインダクタンスが大きくな
る。このため、力率が悪くなって加熱の効率が低くな
り、所定電流を流すために余分の電圧を必要とするた
め、設備容量が大きくなると共に設備費用も増大すると
いう問題があった。また、環状トランスを用いる場合に
おいては、導電部材が環状トランスの片側のみに配設さ
れていたため、一次回路と二次回路との磁気結合が悪く
なり、インダクタンスが大きくなる。このため、力率が
悪くなって加熱の効率が低くなり、所定電流を流すため
に余分の電圧を必要とするため、設備容量が大きくなる
と共に設備費用も増大するという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような問題の解
決策として、本発明者は、導電部材を帯状鋼板の両側に
近接して配設することを検討した。これによれば、詳し
くは本発明の実施例において説明するが、帯状鋼板と導
電部材との間の電磁力が帯状鋼板の両側で釣り合うの
で、導電部材を片側のみに配設した場合に生じる帯状鋼
板の振動を防止することが可能となる。さらに、導電部
材を帯状鋼板の両側に配設すると、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にな
るので、加熱の効率を高めることができる。また、環状
トランスを用いる場合には、導電部材を環状トランスの
両側に近接して配設すると、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ので、
加熱の効率を高めることができる。

【０００５】ところで、この種の通電加熱装置において
は、両通電ロールの間即ち帯状鋼板に通電電流が流れて
いる範囲内で、その帯状鋼板を金属製の方向転換ロール
に接触させて送給方向を変えることが多々行われる。し
かしながら、上記検討例のように、導電部材を帯状鋼板
及び環状トランスの両側に近接して配設すると、次のよ
うな問題が生じる。即ち、図５に示すように、方向転換
ロール１は必ず帯状鋼板２に接触するものなので、導電
部材３ａ、３ｂを帯状鋼板２の両側に配設すると、方向
転換ロール１は、帯状鋼板２を流れる電流Ｉと導電部材
３ｂを流れる電流Ｉ／２との往復電流によって生じる強
い交番磁界内に位置することになる。このため、その強
い交番磁界によって方向転換ロール１にうず電流が生じ
て誘導加熱されてしまう。しかも、方向転換ロール１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２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１の温度上昇は著しいもので
ある。このため、検討例の構成においては、方向転換ロ
ール１は水冷が必要となり、構造が極めて複雑になる上
に、この方向転換ロール１に発生した熱は帯状鋼板２の
加熱に対しては損失熱であり、加熱効率を大幅に低下さ
せるという問題が生じてきた。

【０００６】そこで本発明は、被加熱材の通電範囲内に
方向転換ロールがある場合に、導電部材を被加熱材の両
側に近接して配設しても、方向転換ロールが無用に誘導
加熱されるのを防止することができるようにした通電加
熱装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、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
段に電気的に接続された導電部材と、前記通電ロール及
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
熱装置において、前記導電部材を前記通電ロールと通電
手段との間のほぼ全長に亘って前記被加熱材の両側に近
接して配設し、かつ、前記方向転換ロールが配置された
部分においては前記被加熱材を挟んで方向転換ロールの
反対側のみに前記導電部材を配設したものである。

【０００８】

【作用】上記のように構成された本発明によれば、導電
部材が被加熱材の両側に近接して配設されているので、
被加熱材の振動が防止されると共にインダクタンスが小
さくなる。それでいて、方向転換ロールが配置された部
分においては、導電部材が被加熱材を挟んで方向転換ロ
ールの反対側のみに配設されているので、その方向転換
ロールは、被加熱材と導電部材とを流れる往復電流によ
って生じる強い磁界の外部に位置することになり、方向
転換ロールが無用に誘導加熱されることは殆どない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を適用した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。

【００１０】図１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。

【００１１】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２
０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。

【００１２】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、金属材料によって円柱状に形成さ
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。

【００１３】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３
３を介して上方に引き上げられる。

【００１４】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３
０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２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。

【００１５】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Ｒ
２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。

【００１６】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２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。上側部７０ｂと下側部７０ｃとは環状トランス５０
の直後即ち方向転換ロール２５の直前で結合され、図３
にも示すように、上側部７０ｄとなって方向転換ロール
２５の反対側で帯状鋼板１０に近接して配設されてい
る。そして、方向転換ロール２５の直後で上側部７０ｄ
から下側部７０ｅが分岐され、図４にも示すように、こ
れら上側部７０ｄと下側部７０ｅとが帯状鋼板１０の上
下両側に近接してほぼ等間隔で配設されている。そし
て、上側部７０ｄ及び下側部７０ｅの先端が電極部材７
２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の上下の分岐及び結
合は帯状鋼板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。こ
のように、導電部材７０は、環状トランス５０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、
かつ、方向転換ロール２５が配置された部分においては
帯状鋼板１０を挟んで方向転換ロール２５の反対側のみ
に配設されている。

【００１７】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２
２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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】ところで、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７０ｄを流れる電流は下側部７０ｅ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７０ｄと帯状鋼
板１０との間に生じる電磁力は、下側部７０ｅ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。

【００２１】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１
０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。

【００２２】次に、方向転換ロール２５が配置された部
分においては、導電部材７０の上側部７０ｄが帯状鋼板
１０を挟んで方向転換ロール２５の反対側のみに配設さ
れているので、その方向転換ロール２５は、帯状鋼板１
０と上側部７０ｄとを流れる往復電流によって生じる強
い交番磁界の外部に位置することになる。従って、方向
転換ロール２５が誘導加熱されることは殆どない。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、導電部材７０の特殊な配設構造によ
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。

【００２３】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。

【００２４】以上、本発明の一実施例に付き説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明
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、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。
また、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、本発明は、帯
状鋼板をメッキのために予熱する装置以外に、各種の被
加熱材を各種目的のために通電加熱する様々な通電加熱
装置に適用可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通電ロールと通電手段との間におけ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、通電ロール及び通
電手段に接続される導電部材を被加熱材の両側に近接し
て配設する際、方向転換ロールが配置された部分におい
ては導電部材を被加熱材を挟んで方向転換ロールの反対
側のみに配設することによって、その方向転換ロールが
無用に誘導加熱されるのを防止することができる。従っ
て、導電部材を被加熱材（及び環状トランス）の両側に
近接して配設することによる被加熱材の振動防止、加熱
効率の向上等の効果を最大限発揮させながら、方向転換
ロールは水冷が不要となって構造を極めて簡単にするこ
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】本発明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２】図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大断面図であ
る。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における拡大断面図で
ある。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における拡大断面図であ
る。

【図５】本発明に先立つ検討例における方向転換ロール
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 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   段に電気的に接続された導電部材と、前記通電ロール及
   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
   熱装置において、 前記導電部材を前記通電ロールと通電手段との間のほぼ
   全長に亘って前記被加熱材の両側に近接して配設し、か
   つ、前記方向転換ロールが配置された部分においては前
   記被加熱材を挟んで方向転換ロールの反対側のみに前記
   導電部材を配設したことを特徴とする通電加熱装置。
2. 【請求項２】 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を具備し、
   前記導電部材が前記通電ロールと通電手段との間を電気
   的に接続するための部材であり、前記環状トランスが配
   置された部分においては前記導電部材を環状トランスの
   両側に近接して配設したことを特徴とする請求項１記載
   の通電加熱装置。
3. 【請求項３】 前記通電ロールと通電手段とに電圧を印
   加する電源供給手段を具備し、前記導電部材が前記電源
   供給手段から前記通電ロールと通電手段とにそれぞれ給
   電するための部材であることを特徴とする請求項１記載
   の通電加熱装置。
4. 【請求項４】 前記通電手段を金属浴によって構成し、
   前記被加熱材が前記金属浴の中を送給されると共に前記
   導電部材の端部が前記金属浴に浸されていることを特徴
   とする請求項１、２または３記載の通電加熱装置。
5. 【請求項５】 前記通電手段を通電ロールによって構成
   したことを特徴とする請求項１、２または３記載の通電
   加熱装置。