JPH0773073B2

JPH0773073B2 - 通電加熱方法

Info

Publication number: JPH0773073B2
Application number: JP24058291A
Authority: JP
Inventors: 勝福山; 茂登藤井; 忠志石元; 貴之内田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH0554958A

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ための通電加熱方法に
係り、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼なまし等の各種熱処
理のために加熱する際に用いられる通電加熱方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば帯状鋼板を焼入れ、焼
なまし等の各種熱処理のために加熱する方法として、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
電加熱方法がある。このような通電加熱方法において
は、通電ロールと帯状鋼板との間で加熱に必要な通電能
力を確保するため、一般的に、通電ロールに圧下力を付
与して通電ロールと帯状鋼板とを確実に接触させるよう
にしている。例えば、特開昭６１−２４２７６８号公報
には、通電ロールを用いて帯状鋼板（圧延材）に通電し
てこの帯状鋼板を加熱する際、通電ロールによって帯状
鋼板を１％以上の圧下率で圧下し、帯状鋼板を塑性変形
させて通電ロールと帯状鋼板との接触面積を増大させる
ことが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公知例のように、通電ロールによって帯状鋼板を塑性
変形させるような圧下力を加える方法には、次のような
問題があった。即ち、図６に示すように、連続送給され
る帯状鋼板１を通電ロール２及び対向ロール３によって
挟持し、通電ロール２によって帯状鋼板１に圧下力Ｐを
付与して塑性変形させる。この場合、帯状鋼板１と通電
ロール２との接触面において、通電ロール２の周速と帯
状鋼板１の移動速度とが同一になるのは、一点（中立
点）Ｂだけで、この点Ｂよりも入側Ａでは通電ロール２
の周速の方が速く、出側Ｃでは帯状鋼板１の移動速度の
方が速い。このため、通電ロール２と帯状鋼板１との間
にすべり（ミクロスリップ）が生じ、通電ロール２が激
しく磨耗する。そして、通電ロール２が磨耗すると、通
電ロール２と帯状鋼板１との幅方向における接触が不均
一になり、これらの間にスパークが発生する。これによ
り、通電ロール２の表面及び帯状鋼板１の表面にスパー
ク疵が入り、特に通電ロール２のスパーク疵は以後継続
的に帯状鋼板１に転写疵を生じさせてしまう。

【０００４】このように、通電ロール２によって帯状鋼
板１を塑性変形させるような圧下力を加えると、その通
電ロール２が激しく磨耗し、通電ロール２の寿命が著し
く短くなってしまう。このため、通電ロール２を短期間
で取替或いは研磨する必要があり、維持コストが大幅に
増大するという問題があった。また、特に薄板などの最
終段階の製品加工においては、塑性変形させると板形状
が著しく悪化するので、公知例の方法の適用は好ましく
ないという問題があった。

【０００５】そこで本発明は、連続送給される被加熱材
を通電ロールを用いて通電加熱する際、その通電ロール
によって被加熱材を塑性変形させることなく最適な圧下
力で圧下することができるようにした通電加熱方法を提
供することを目的とする。

【０００６】

【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前記被加熱材を通電加熱
する通電加熱方法において、前記両通電ロールのうち少
なくとも加熱出側の通電ロールと前記被加熱材との単位
接触面積当りの圧下力を、その被加熱材の所定加熱温度
における降伏点の値から被加熱材にかかる単位面積当り
の張力の値を差し引いた値以下にするものである。

【０００７】

【作用】通電ロールと被加熱材との単位接触面積当りの
圧下力が、その被加熱材の降伏点を超えなければ、被加
熱材の塑性変形を防止することができる。しかしなが
ら、被加熱材の降伏点は温度によって変化し、しかも、
被加熱材には送給方向（長手方向）に張力が加わってい
る。そこで本発明においては、通電ロールと被加熱材と
の単位接触面積当りの圧下力Ｐs と、被加熱材の所定加
熱温度における降伏点σと、被加熱材にかかる単位面積
当りの張力Ｔs との間の関係を検討し、Ｐs≦σ−Ｔs
にすると、被加熱材を塑性変形させずに圧下できること
を明らかにした。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による通電加熱方法の一実施例
を図１〜図５を参照して説明する。まず、図１は本発明
方法を実施するための通電加熱装置全体を示すものであ
り、被加熱材である帯状鋼板１０の送給路Ｌに沿って所
定間隔を隔てて一組のロール対２０、３０が配置されて
いる。これらロール対２０、３０は、それぞれ押えロー
ル２１と通電ロール２２との対、押えロール３１と通電
ロール３２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。なお、各ロール２１、２２、
３１、３２はそれぞれ軸２１１、２２１、３１１、３２
１を中心に回転自在であり、通電ロール２２、３２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。そして、押えロール２
１、３１は、例えばシリンダ４０等からなる圧下手段に
より軸２１１、３１１に後述する所定の圧下力Ｐが付与
されることによって、帯状鋼板１０に圧着されている。

【０００９】次に、この装置においては、帯状鋼板１０
への通電手段として、ロール対２０、３０の間において
帯状鋼板１０の外周囲に環状トランス５０が配置されて
いる。この環状トランス５０は、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。

【００１０】また、この装置で、前記通電ロール２２、
３２は例えばそれらの軸２２１、３２１に受電部を有
し、これら受電部にそれぞれ摺動子７１が摺接されてい
る。そして、これら一対の摺動子７１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、３２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、３
２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。なお、導電部材７０は、環状トランス５０及
び帯状鋼板１０の上下にほぼ等間隔で近接して配置さ
れ、通電ロール２２、３２の近傍で一体に結合されて摺
動子７１に接続されている。

【００１１】上記のように構成された通電加熱装置にお
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、３２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、３２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。

【００１２】上記通電加熱の際、帯状鋼板１０は長手方
向に所定の張力Ｔが加えられた状態で送給されている。
また、押えロール２１、３１はシリンダ４０によって所
定の圧下力Ｐで圧下され、帯状鋼板１０を通電ロール２
２、３２に圧着させる。即ち、張力Ｔを有する帯状鋼板
１０が相対的に通電ロール２２、３２によって圧下力Ｐ
で圧下されていることになる。そこで、上記圧下力Ｐの
設定についての実験及び検討を以下に説明する。

【００１３】まず、図２の断面図に示すように、前記装
置で用いた加熱出側の押えロール３１（直径４５０mm程
度）は、直径１５０mm程度の軸３１１と、厚さ１５mm程
度の金属製のボビン３１２と、この外周に積層された厚
さ２５mm程度の弾性ゴム層３１３と、さらにこの外周に
積層された厚さ１０mm程度の金属製のシェル３１４とに
よって構成されている。なお、弾性ゴム層３１３は冷却
水路付きであり、シェル３１４は機械構造用炭素鋼鋼管
を用いた。また、加熱出側の通電ロール３２（直径４５
０mm程度）は、直径１５０mm程度の軸３２１と、厚さ３
０mm程度の心金３２２と、この外周に積層された厚さ２
５mm程度の金属製のシェル３２３とによって構成されて
いる。なお、心金３２２は冷却水路付きであり、シェル
３２３は機械構造用炭素鋼鋼管を用いた。なお、加熱入
側の押えロール２１は上記加熱出側の押えロール３１と
ほぼ同様で、そのシェル３１４がないゴムライニングロ
ールであり、加熱入側の通電ロール２２は上記加熱出側
の通電ロール３２とほぼ同様である。

【００１４】通電ロール３２と帯状鋼板１０との単位接
触面積当りの圧下力は、次のようにして計測した。図３
（Ａ）に示すように、帯状鋼板１０と通電ロール３２と
の間に感圧紙８０を挟み、押えロール３１に圧下力Ｐ
（kg）をかける。図３（Ｂ）に示すように、感圧紙８０
は圧下力Ｐのかかった部分が赤変する。帯状鋼板１０の
板幅をｗ（mm）、赤変部分の幅（送給方向における帯状
鋼板１０と通電ロール３２との接触長さ寸法、即ちニッ
プ長）をｂ（mm）とすると、帯状鋼板１０と通電ロール
３２との接触面積Ｓは、Ｓ＝ｗｂ（mm²）であり、通電
ロール３２と帯状鋼板１０との単位接触面積当りの圧下
力Ｐs は、Ｐs ＝Ｐ／Ｓ（ kg/mm²）である。

【００１５】次に、この実験で用いた帯状鋼板１０の材
料は普通鋼（中炭素鋼）であり、この普通鋼の温度−降
伏点の特性は図４に示すグラフとなる。但し、降伏点は
０．２％の永久歪を生ずる応力をとってある。また、こ
の実験で用いた帯状鋼板１０は、厚さ：０．３〜０．８
mm、板幅：７５０〜１２５０mmであり、帯状鋼板１０に
かかる単位面積当りの張力（送給方向のライン張力）Ｔ
s を１．５ kg/mm²として運転した。そして、加熱出側
における帯状鋼板１０の加熱温度は９００℃であり、こ
の温度における帯状鋼板１０の降伏点σは図４より５．
６ kg/mm²である。

【００１６】上記のような条件で、通電ロール３２によ
る帯状鋼板１０への圧下力Ｐを変えながら実験したとこ
ろ、通電ロール３２の磨耗量と単位接触面積当りの圧下
力Ｐs との間の関係が、図５のグラフに示すように得ら
れた。但し、通電ロール３２の磨耗量は帯状鋼板１０の
送給長さ１００km当りの量である。この図５によって、
通電ロール３２と帯状鋼板１０との単位接触面積当りの
圧下力Ｐs が、（帯状鋼板１０の所定加熱温度における
降伏点σ）−（帯状鋼板１０にかかる単位面積当りの張
力Ｔs ）を超えると、通電ロール３２の磨耗量が急激に
増加することが明らかとなった。従って、通電ロール３
２を殆ど磨耗させないための条件、即ち帯状鋼板１０を
塑性変形させないための条件は、Ｐs ≦σ−Ｔs にする
ことである。このように、Ｐs ≦σ−Ｔs にして帯状鋼
板１０を塑性変形させることなく圧下すると、通電ロー
ル３２と帯状鋼板１０との間にすべりが生じないので、
通電ロール３２の磨耗は殆ど生じない。従って、通電ロ
ール３２の磨耗に起因するスパークの発生を防止するこ
とができる。

【００１７】なお、図４から明らかなように、普通鋼の
降伏点は温度が低いほど大きいので、加熱入側における
通電ロール２２の圧下力は、加熱出側における通電ロー
ル３２の圧下力よりも大きくすることができる。従っ
て、通電ロール３２の圧下力を上述のように設定してお
けば、通電ロール２２の圧下力が降伏点を超えることは
ない。

【００１８】ところで、上述の実験において用いられた
押えロール３１は、弾性ゴム層３１３によって押えロー
ル３１の表面近傍が径方向に弾性変形可能に構成されて
いる。そして、押えロール３１の表面に積層されたシェ
ル３１４は、耐熱性を発揮すると共に弾性変形も可能で
あり、さらに表面の円滑性を良好にする。従って、上記
通電加熱の際、押えロール３１がシリンダ４０によって
圧下されると、弾性ゴム層３１３及びシェル３１４が、
径方向に弾性変形して偏平となる。これにより、帯状鋼
板１０の幅方向における厚み変動、通電ロール３２の軸
方向における直径変化があっても、押えロール３１と帯
状鋼板１０とが、また、帯状鋼板１０と通電ロール３２
とが、帯状鋼板１０の全幅に亘って完全に接触する。ま
た、帯状鋼板１０が通電ロール３２の周面に広い面積で
接触し、帯状鋼板１０の長手方向の接触長さ（ニップ
長）も大きくなる。しかも、加熱出側の押えロール３１
は、表面に耐熱性を有するシェル３１４が積層されてい
るので、非常に高温となる帯状鋼板１０に接触しても、
弾性ゴム層３１３が帯状鋼板１０に融着する等の問題は
全く生じない。

【００１９】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、実施例では押えロールと通電ロー
ルとの対によって帯状鋼板を挟持したが、通電ロールの
対を用いても良い。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方法を説明し
たが、電源供給手段（交流電源及びトランス）から両通
電ロールに直接給電する方法でも良い。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱入側と加熱出側とに配置される両通電ロールのうち
少なくとも加熱出側の通電ロールと被加熱材との単位接
触面積当りの圧下力を、被加熱材の所定加熱温度におけ
る降伏点の値から被加熱材にかかる単位面積当りの張力
の値を差し引いた値以下にすることによって、被加熱材
を塑性変形させることなく最適な圧下力で圧下すること
ができる。これにより、通電ロールと被加熱材との間の
すべりが防止され、スパーク発生の原因となる通電ロー
ルの磨耗が殆ど生じない。従って、通電ロールの大幅な
長寿命化を図ることができ、通電ロールの取替或いは研
磨が殆ど不要またはその期間が大幅に延長されるので、
維持コストを著しく低減することができる。また、被加
熱材を塑性変形させることなく圧下するため、特に薄板
などの最終段階の製品加工においても、板形状の極めて
良好な製品を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための通電加熱装置全体
の正面図である。

【図２】加熱出側のロール対の断面図である。

【図３】圧下力の測定を説明するための図である。

【図４】帯状鋼板（普通鋼）の温度−降伏点の特性を示
すグラフである。

【図５】通電ロールの磨耗量と単位接触面積当りの圧下
力との関係を示すグラフである。

【図６】従来例において通電ロールによって帯状鋼板を
圧下して塑性変形させた状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１０帯状鋼板（被加熱材）２０、３０ロール対２１、３１押えロール２２、３２通電ロール４０シリンダ５０環状トランス６０交流電源７０導電部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内田貴之千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (56)参考文献特開昭61−242768（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−152919（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−119531（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続送給される被加熱材をその送給路に
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前記被加熱材を通電加熱
する通電加熱方法において、前記両通電ロールのうち少なくとも加熱出側の通電ロー
ルと前記被加熱材との単位接触面積当りの圧下力を、そ
の被加熱材の所定加熱温度における降伏点の値から被加
熱材にかかる単位面積当りの張力の値を差し引いた値以
下にすることを特徴とする通電加熱方法。
【請求項２】前記両通電ロールを導電部材によって電
気的に接続すると共に、これら両通電ロールの間で前記
被加熱材の外周囲に環状トランスを配置し、この環状ト
ランスによって前記被加熱材に電圧を誘起させることを
特徴とする請求項１記載の通電加熱方法。
【請求項３】前記両通電ロールを電源供給手段に接続
し、これら両通電ロールを介して前記電源供給手段から
前記被加熱材に給電することを特徴とする請求項１記載
の通電加熱方法。