JPH0557324A - 圧延材の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通電加熱によって圧延材を加熱する装置にお
いて、圧延材の温度分布の偏りを補償する。 【構成】 入り側のロール電極Ｒ２と出側のロール電極
Ｒ４との間隔を、圧延材Ｗのスキッドマーク部の間隔の
４０〜６０％とし、圧延材Ｗのスキッドマーク部が入り
側のロール電極Ｒ２の位置にきた時に通電を開始または
通電電流を増加させ、圧延材Ｗのスキッドマーク部が出
側のロール電極Ｒ４の位置にきた時に通電を停止または
通電電流を減少させる。温度が最も低いスキッドマーク
部を最も長時間加熱し、スキッドマーク部に近接する温
度の低い部分を長い時間加熱するから、圧延材Ｗの温度
分布の偏りを補償することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延工程におい
て、大量生産される導電性を有する圧延材を連続的に高
速送給しつつ、通電加熱する圧延材の加熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】導電性を有する被加熱材、たとえば鋼材
を、連続的に高速送給しつつ被加熱材に交流を通電し、
抵抗加熱によって被加熱材を加熱する装置が知られてい
る。このような装置としてたとえば、被加熱材を挟んで
対向する導電性のロール電極を連続送給される被加熱材
の送り通路において所定の間隔を隔てて２組設け、２組
のロール電極の間に交流電圧を印加することにより、被
加熱材を加熱するものがある。すなわち、送給される被
加熱材は２組のロール電極の間の送り通路において所定
の交流電圧が印加され、これにより加熱される。

【０００３】また、被加熱材の送り通路において所定の
間隔を隔てて被加熱材を挟む導電性のロール電極が２組
設けられ、２組のロール電極の間において被加熱材の周
囲に環状トランスを配置したものが知られている。この
ような装置においては、環状トランスの環内が被加熱材
の送り通路となるように形成され、環状トランスに電源
から一次電圧が印加されることにより被加熱材に２次電
圧が誘起されて被加熱材が通電加熱されるものである。

【０００４】熱間圧延工程における加熱装置としては、
ガス炉による加熱、誘導加熱に加えて、以上のような通
電加熱装置による加熱が知られている。ガス炉による加
熱は加熱速度が低く、また、誘導加熱は効率が悪い上、
高周波数の電流を必要とすることにより設備費が高いた
め、上記の通電加熱による加熱が有利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、熱間圧延工程
に供給される圧延材には、たとえばガス炉の加熱におい
て支持ロール上に位置した部分に発生したスキッドマー
クの部分の温度が低いため、これによって温度分布に偏
りが生じている。したがって、圧延工程の前工程とし
て、このような圧延材の温度分布の偏りを補償して圧延
材の温度を均一にし、圧延後の寸法、材質等を均一化さ
せることが要求される。

【０００６】本発明は、上記のような要求に鑑み、熱間
圧延工程において、圧延材の温度分布の偏りを補償する
ことのできる圧延材の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】本発明による圧延材の加
熱装置は、連続送給される圧延材を、圧延材の送り通路
の入り側および出側に配置されたロール電極に接触させ
ることにより、通電加熱する。

【０００８】加熱装置は、圧延材の最低温度部分が入り
側に配置されたロール電極付近を通過する時を検出する
最低温度部検出手段を有し、圧延材の送り通路の入り側
および出側に配置されるロール電極は、圧延材の最低温
度部分の間隔よりも短い間隔で配置され、最低温度部検
出手段によって圧延材の最低温度部分が入り側に配置さ
れたロール電極付近を通過することが検出された時に通
電を開始または通電電流を増加させ、圧延材の最低温度
部分が出側に配置されたロール電極付近を通過する時に
通電を停止または通電電流を減少させる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、入り側のロール電極と出側の
ロール電極との間に交流電圧が印加され、圧延材が通電
加熱される。また、環状トランスが設けられた場合に
は、環状トランスに電圧が印加されることにより、圧延
材に２次電圧が誘起され、圧延材が通電加熱される。

【００１０】ロール電極は、圧延材の最低温度部分の間
隔よりも短い間隔で配置されているから、加熱装置によ
って加熱される長さは圧延材の最低温度部分の間隔より
も短い。このような装置において、最低温度部検出手段
によって圧延材の最低温度部分が入り側に配置されたロ
ール電極付近を通過することが検出された時に通電を開
始または通電電流を増加させ、圧延材の最低温度部分が
出側に配置されたロール電極付近を通過する時に通電を
停止または通電電流を減少させるから、圧延材の最低温
度部分は他の部分に比較して、最も長い時間加熱され
る。したがって、最低温度部分の温度を他の部分に比較
して最も大きく上昇させるとともに、これに近接する温
度の低い部分を長い時間加熱することができるから、温
度分布の偏りを補償することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の加熱装置の第１の実施例を示
す図である。圧延材Ｗの送り通路Ｌの入り側には、ゴム
材等がライニングされた補助ロールＲ１と導電性のロー
ル電極Ｒ２とが、圧延材Ｗを挟んで対向して配置されて
いる。出側にも同様に補助ロールＲ３とロール電極Ｒ４
が対向して設けられている。入り側のロール電極Ｒ２と
出側のロール電極Ｒ４との間隔は、圧延材Ｗのスキッド
マーク部分の間隔の２分の１の間隔にされている。圧延
材Ｗは、たとえば鋼板などの導電性を有する金属板であ
り、ガス炉などであらかじめ加熱されており、この装置
による加熱の後、圧延工程へ送られる。ロール電極Ｒ２
およびＲ４の間には慴動子Ｓ１、Ｓ２を介して導電部材
１４が接続されている。

【００１２】トランス１２の１端に接続された導電部材
１４は、圧延材Ｗの上下に配置された導電部材１４ａ1
及び１４ａ2 に接続される。さらにトランス１２の他端
に接続された導電部材１４は、導電部材１４ｂ1 および
１４ｂ2 に接続される。導電部材１４ａ1 及び１４ｂ1
はそれぞれ通電ロールＲ２，Ｒ４近傍で導電部材１４ａ
2 ，１４ｂ2 に接続される。導電部材１４ａ2 は通電ロ
ールＲ２の慴動子Ｓ１に、１４ｂ2 はＲ４の慴動子Ｓ２
に接続される。トランス１２は交流電源１０に接続さ
れ、交流電源１０から供給される電圧がトランス１２に
よって変圧され、導電部材１４を通してロール電極Ｒ２
およびＲ４に供給される。

【００１３】圧延材Ｗには補助ロールＲ１、ロール電極
Ｒ２および補助ロールＲ３、ロール電極Ｒ４に挟まれた
送り通路において、ロール電極Ｒ２およびＲ４から供給
された交流電圧が印加され、圧延材Ｗが通電加熱され
る。

【００１４】ロール電極Ｒ２付近には、圧延材Ｗの最低
温度部分、すなわちガス加熱炉において圧延材Ｗに付け
られたスキッドマークの部分を検出するための温度セン
サ３２が配置されている。温度センサ３２の出力は制御
部３０に接続されている。制御部３０は電源１０に接続
され、後述するように、電源１０からの電力の供給の開
始および停止を制御する。

【００１５】本装置においては導電部材１４が圧延材Ｗ
の両側に設けられているから、圧延材Ｗの振動を防止で
きる。また、送り通路の入り側にチョークＣＨを設け、
加熱ゾーンから入り側に電圧が漏れないようにしてい
る。さらに、チョークＣＨの直前には接地ロールＲ０
１、Ｒ０２が設けられ、入り側を接地して安全を保って
いる。

【００１６】ロール電極Ｒ２、Ｒ４および補助ロールＲ
１、Ｒ３は、圧延材Ｗの巾以上の軸方向長さを有し、そ
れぞれの周面が送り通路Ｌを挟んで圧延材Ｗがそれぞれ
の周面と接触しつつ通過可能な所定間隙を隔てて相対向
させて配置されている。導電部材１４は、所定の巾、厚
みを有する銅材等の良導電材により形成されている。

【００１７】慴動子Ｓ１、Ｓ２は導電部材１４の両端に
それぞれ接続されるとともに、ロール電極Ｒ２およびロ
ール電極Ｒ４それぞれを構成するロールの回転軸に設け
た受電部と慴動接触可能にされている。

【００１８】なお、図示しないが、金属ロール、セラミ
ックコーティングロール、セラミックロール等のサポー
トロールを圧延材Ｗの送り通路に設けてもよい。

【００１９】この装置において、電源１０から交流電圧
が供給され、トランス１２で所定の電圧に変換され、導
電部材１４を通してロール電極Ｒ２および４に供給され
る。これによりロール電極Ｒ２およびロール電極Ｒ４間
の送り通路を通過する圧延材Ｗには交流電圧が印加さ
れ、圧延材Ｗが通電加熱される。

【００２０】次に、この装置において行われる、圧延材
Ｗの温度の偏りに対する温度補償について説明する。圧
延材Ｗは、ガス加熱炉における加熱において、支持ロー
ル上に位置した部分が加熱される程度が少ないため、こ
の部分がスキッドマーク部として最低温度となってい
る。本装置においては、このスキッドマーク部を他の部
分よりも多く加熱し、温度ムラを補償する。

【００２１】図５に示すように、スキッドマーク部４０
が入り側のロール電極Ｒ２の位置にくると、温度センサ
３２がこれを検出し、制御部３０へ検出信号を出力す
る。制御部３０は、温度センサ３２から検出信号を受け
ると、電源１０へ制御信号を出力し、電源１０からの電
力の供給を開始させる。これにより電源１０から交流電
圧が供給され、トランス１２で所定の電圧に変換され、
導電部材１４を通してロール電極Ｒ２および４に供給さ
れ、圧延材Ｗの加熱が開始される。

【００２２】圧延材Ｗが送給され、図６に示すようにス
キッドマーク部４０が出側のロール電極Ｒ２の位置にく
ると、制御部３０は圧延材Ｗの送給される速度に基づい
てこれを検出し、電源１０へ制御信号を出力する。電源
１０はこれにより電力の供給を停止する。したがって、
図６に示すようにスキッドマーク部４０が出側のロール
電極Ｒ４の位置にきた時に圧延材Ｗの加熱が停止され
る。なお、出側のロール電極Ｒ４の位置にも温度センサ
を設け、これによってスキッドマーク部４０が出側のロ
ール電極Ｒ４の位置にきたことを検出し、電力の供給を
停止するようにしてもよい。

【００２３】ロール電極Ｒ２およびＲ４の間隔は圧延材
Ｗのスキッドマークの間隔の２分の１の間隔に設定され
ているから、図６に示すようにスキッドマーク部４０が
出側のロール電極Ｒ４の位置にきた時には、次のスキッ
ドマーク部４２はまだ入り側のロール電極Ｒ２の位置に
達していない。図７に示すように次のスキッドマーク部
４２が入り側のロール電極Ｒ２の位置に達すると、温度
センサ３２はこれを検出し、検出信号を制御部３０へ出
力する。制御部３０は電源１０からの電力の供給を開始
させ、再び圧延材Ｗが加熱される。この場合にもスキッ
ドマーク部４２が出側のロール電極Ｒ４の位置に達する
と電源１０からの電力の供給が停止される。

【００２４】このようにスキッドマーク部が入り側のロ
ール電極Ｒ２の位置に達した時に通電を開始し、出側の
ロール電極Ｒ４の位置に達した時に通電を停止するか
ら、スキッドマーク部が最も長い時間加熱され、スキッ
ドマーク部から離れた部分ほど加熱される時間が減少す
る。したがって、図８に示すようなスキッドマーク部が
入り側のロール電極Ｒ２の位置に達した時の圧延材Ｗの
温度分布は、スキッドマーク部が出側のロール電極Ｒ４
の位置に達した時には加熱がなければ図９に示すように
なるが、本装置による加熱によって上昇する温度分布が
図１０に示すようになるため、加熱後の圧延材Ｗの温度
は図９および図１０の温度を合わせた温度となる。した
がって、最も温度の低いスキッドマーク部が最も温度上
昇が大きいため、スキッドマーク部の温度が加熱によっ
て補償され、加熱後の温度分布はほぼ均一となる。

【００２５】図１１には加熱前の圧延材Ｗの温度分布、
図１２には加熱による上昇温度分布が、それぞれ示され
ている。これらの図からわかるように、加熱前の圧延材
Ｗの温度に加熱による上昇温度を加えた温度はほぼ一定
となるから、加熱によって温度分布の偏りを補償するこ
とができる。

【００２６】なお、本装置においては、入り側のロール
電極Ｒ２と出側のロール電極Ｒ４との間隔を、圧延材Ｗ
のスキッドマーク部の間隔の２分の１としているが、ロ
ール電極Ｒ２およびＲ４の間隔はスキッドマーク部の間
隔の２分の１に限られず、スキッドマーク部の間隔の４
０〜６０％の範囲となるようにすればよい。６０％を越
える間隔にすると、スキッドマーク部の間の高温部分の
上昇温度量が大きくなり、温度の均一化が困難となるた
め、６０％以下とするのが望ましい。また、４０％に満
たない間隔にすると、スキッドマーク部およびこれに近
接する低温部分の温度上昇が不足するため、４０％以上
とするのが望ましい。

【００２７】なお、圧延材Ｗに対する温度制御は、圧延
材Ｗのサイズ、送り速度、比熱、所望の昇温温度等から
予め求める所要電力、所要電流、所要電圧のいずれかを
圧延材Ｗに与えるようトランス１２への入力を予め所定
に設定して運転するプリセット方式、および装置の出側
で圧延材Ｗの温度を測定し、当該測定値が予定された温
度との間に差異がある場合に、パワーコントロールスイ
ッチを操作して、差異に相当する電力、電流、電圧のい
ずれかを調整するフィードバック方式によって行われ
る。

【００２８】図２は本発明による圧延材の加熱装置の第
２の実施例を示す図である。この装置においては、圧延
材Ｗへの通電手段として環状トランス２０が設けられて
いる。環状トランス２０は、たとえば磁路として好適な
性質を有する珪素鋼板を図３に示すようにロ字状部材２
２として形成して積層し、所定の長さとした鉄心と、環
の内外周にかけて巻き回した一次コイル２４とから構成
され、環内が圧延材Ｗの送り通路Ｌを形成している。す
なわち、環内断面空間の大きさは移動中の圧延材Ｗが巾
方向に移動、すなわち横揺れする距離、上下方向のうね
り、たとえば薄鋼板の場合に生じる板の波やバタツキ等
およびカテナリによる圧延材Ｗのたわみ等を考慮して、
非接触状態で通過可能に設定される。

【００２９】なお、環状トランス２０は図４に示すよう
な構成のものでもよい。即ち、鉄心２２の環内空間をや
や大としたうえ、当該環内に圧延材Ｗの送り通路Ｌを囲
む如く、かつ鉄心２２と同心の環状を呈する防護隔壁２
６を設ける。当該防護隔壁２６は１層ないし図示の如く
２層である。１層とした場合の防護隔壁２６は非磁性
体、例えばステンレススチール等の金属材が用いられ、
圧延材Ｗがトランス２０内通過に際する揺れ、あるいは
破断等の事故時の撥ねで一次コイル２４に接触して破損
するのを防止する。２層とした場合の防護隔壁２６は上
記非磁性体の金属材を内側層２６ａに、断熱材、例えば
断熱ファイバー等を外側層２６ｂにしてあり、トランス
破損防止とともに、圧延材Ｗからの放射熱による一次コ
イル２４の焼損を防止する。また、圧延材Ｗが一次コイ
ル２４を破損する恐れのない場合には、断熱材のみで１
層を形成して一次コイル２４の焼損防止をするようにし
てもよい。なお、一次コイル２４を管材とし、管内に当
該一次コイル２４冷却用の冷却水を通水する構成として
もよい。

【００３０】環状トランス２０は電源１０に接続され、
電源１０から環状トランス２０に所定の電圧が印加され
ると、トランスの２次側に相当する圧延材Ｗに２次電圧
が誘起され、圧延材Ｗが通電加熱される。なお、環状ト
ランス２０の巻き数は図示しないタップチェンジャーに
よって任意に変えることができ、圧延材Ｗに誘起される
電圧を調節することができる。また、環状トランス２０
には、パワーコントロールスイッチを有する電源１０か
ら給電される。

【００３１】図１の装置と同様に、電源１０は制御部３
０に接続され、制御部３０は温度センサ３２に接続され
ている。

【００３２】この装置においては、電源１０から環状ト
ランス２０へ給電されると、圧延材Ｗに２次電圧が誘起
され、圧延材Ｗに発生した２次電流は慴動子Ｓ１および
Ｓ２を介して接続される導電部材１４を帰線として流れ
ることになる。この場合、導電部材１４の抵抗は、圧延
材Ｗの抵抗に比べ著しく小さくなるように設定されるた
め、電流はほとんどが圧延材Ｗの加熱のために消費さ
れ、導電部材１４における損失は少ない。したがって、
効率的に圧延材Ｗを通電加熱するとともに、圧延材Ｗに
発生した電圧はほとんど圧延材Ｗの内部で消費されてし
まい、通電ロールＲ２、Ｒ４および導電部材１４にかか
る電圧は非常に低く、加熱装置の周囲に配置された機器
の損傷を防止するとともに、作業者の安全を保つことが
できる。

【００３３】上記の各実施例において、ロール電極Ｒ
２、Ｒ４には、雰囲気の塵埃、被加熱材Ｗが持ち込む塵
埃が徐々に推積する場合があって、被加熱材Ｗとの接触
を不良とする際には、ロールクリーナを配置することも
ある。

【００３４】また、補助ロールＲ１、Ｒ３を、導電性の
材料によって形成されるロール電極Ｒ１、Ｒ３に置き換
えてもよい。この場合には、ロール電極Ｒ１およびＲ３
の間に導電部材１４を接続するようにしてもよい。

【００３５】付言ではあるが、本発明装置は水平や垂直
配置のみならず、任意の角度で配置可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、通電加熱によって圧延
材を加熱し、圧延材の最低温度部分が入り側のロール電
極の位置にきた時に通電を開始または通電電流を増加さ
せ、出側のロール電極の位置にきた時に通電を停止また
は通電電流を減少させる。加熱ゾーンの長さは圧延材の
最低温度部分の間隔よりも短くされているから、最低温
度部分を含む温度の低い部分を多く加熱することがで
き、圧延材の温度分布の偏りを補償し、均一の温度分布
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧延材の加熱装置の第１の実施例
を示す概略構成図である。

【図２】本発明による圧延材の加熱装置の第２の実施例
を示す概略構成図である。

【図３】加熱装置に用いられる環状トランスを示す断面
図である。

【図４】加熱装置に用いられる環状トランスを示す断面
図である。

【図５】圧延材の加熱開始の位置を示す図である。

【図６】圧延材の加熱停止の位置を示す図である。

【図７】圧延材の加熱開始の位置を示す図である。

【図８】圧延材の加熱前の温度分布を示す図である。

【図９】圧延材の加熱後の位置における加熱前の温度分
布を示す図である。

【図１０】圧延材の加熱による上昇温度の分布を示す図
である。

【図１１】圧延材の加熱前の温度分布を示す図である。

【図１２】圧延材の加熱後の上昇温度量を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電源 １２ トランス １４ 導電部材 ２０ 環状トランス ３０ 制御部 ３２ 温度センサ ４０、４２ スキッドマーク部 Ｒ１、Ｒ３ 補助ロール Ｒ２、Ｒ４ ロール電極 Ｓ１、Ｓ２ 慴動子 Ｗ 圧延材 Ｌ 送り通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福山 勝 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延工程において、連続送給される
   圧延材を、前記圧延材の送り通路の入り側および出側に
   配置されたロール電極に接触させることにより、材料の
   長手方向に周期性のある温度変動を有する前記圧延材を
   通電加熱する圧延材の加熱装置において、該装置は、 前記圧延材の最低温度部分が前記入り側に配置されたロ
   ール電極付近を通過する時を検出する最低温度部検出手
   段を有し、 前記圧延材の送り通路の入り側および出側に配置される
   ロール電極は、前記圧延材の最低温度部分の間隔よりも
   短い間隔で配置され、 前記最低温度部検出手段によって前記圧延材の最低温度
   部分が前記入り側に配置されたロール電極付近を通過す
   ることが検出された時に通電を開始または通電電流を増
   加させ、 前記圧延材の最低温度部分が前記出側に配置されたロー
   ル電極付近を通過する時に通電を停止または通電電流を
   減少させることを特徴とする圧延材の加熱装置。
2. 【請求項２】 前記圧延材の送り通路の入り側および出
   側に配置されるロール電極は、前記圧延材の最低温度部
   分の間隔の４０〜６０％の間隔で配置されることを特徴
   とする圧延材の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加熱装置はさらに、前記ロール電極
   間に交流電圧を供給する電源供給手段を有し、 前記電源供給手段から前記ロール電極を通して前記圧延
   材に通電することにより、前記圧延材を加熱することを
   特徴とする請求項１または２に記載の圧延材の加熱装
   置。
4. 【請求項４】 前記加熱装置はさらに、前記ロール電極
   間に配置された環状トランスを有し、 前記環状トランスは電源に接続されるとともに環内が前
   記圧延材の送り通路となるように形成され、前記環状ト
   ランスにより前記圧延材に誘起される電圧によって前記
   圧延材が加熱されることを特徴とする請求項１または２
   に記載の圧延材の加熱装置。