JPH09260028A - 通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 押さえロールと被加熱帯材との接触を確保す
ることができ、バックアップロールから押さえロールに
応力が加わっても該押さえロールの金属シェルが破損し
たり、被加熱帯材の形状の悪化を招くことがない通電加
熱装置を提供すること。 【解決手段】 連続送給される被加熱帯材１をその送給
路に沿って所定間隔を隔てて配置されたロール対に接触
させ、前記ロール対の間で前記被加熱帯材１を通電加熱
するための通電加熱装置において、少なくとも前記被加
熱帯材１の高温領域で該被加熱帯材１に接触する通電ロ
ール３が前記被加熱帯材１をはさんで押さえロール５お
よびバックアップロール１１と対向し、前記押さえロー
ル５が式：ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２
を満足するヒートパイプを内蔵する金属シェルを有し、
前記金属シェルと軸との間に柔軟性材料が設けられてな
る通電加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通電加熱装置に関
する。さらに詳しくは、たとえば帯状鋼板などの被加熱
帯材に焼入れ、焼なましなどの熱処理を施す際に用いら
れる通電加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、帯状鋼板などの被加熱帯材に焼入
れ、焼なましなどの熱処理を施すための通電加熱装置と
して、連続送給される被加熱帯材をその送給路に沿って
所定間隔を隔てて配置されたロール対に接触させ、前記
ロール対の通電ロール間に電圧を印加して前記被加熱帯
材を通電加熱するための通電加熱装置が知られている。

【０００３】前記通電加熱装置において、前記ロール対
の押さえロールは、通電加熱によって高温になった被加
熱帯材によって加熱されるが、このとき、押さえロール
の軸方向の長さは、被加熱帯材の幅よりも長いので、押
さえロールの中央近傍の接触部分が直接かつ集中的に加
熱され、該押さえロールの両末端近傍の非接触部分は、
それほど加熱されない。したがって、押さえロールに
は、その製造時の直径寸法が完全であっても、稼働中に
軸方向に温度偏差が生じ、直径偏差（以下、サーマルク
ラウンという）が発生する。

【０００４】このように、押さえロールにサーマルクラ
ウンが発生したばあいには、通電ロールと被加熱帯材と
の間、とくに両者の間隙が大きくなる被加熱帯材のエッ
ジ部分で接触不良が生じ、両者間でスパークが発生し、
通電ロールの表面および被加熱帯材の表面にスパーク疵
が入り、とくに通電ロールのスパーク疵は、以降継続的
に被加熱帯材に転写疵を生じさせてしまうという問題が
ある。そして、その結果、通電ロールの寿命の低下や被
加熱帯材の品質の低下などをひきおこす原因となってい
た。

【０００５】そこで、近年、通電ロールと被加熱帯材と
の間でスパークが発生するのを防止することができる通
電加熱装置として、押さえロールのシェル厚を小さく
し、シェルの径方向への弾性変形による偏平を利用し
て、押さえロールと被加熱帯材との接触および被加熱帯
材と通電ロールとの接触を確保することができるように
した通電加熱装置が提案されている（特開平５−２９５
４２２号公報、特開平５−３６４６７号公報）。

【０００６】前記通電加熱装置を用いたばあいには、確
かに押さえロールと被加熱帯材との接触および被加熱帯
材と通電ロールとの接触を確保することができるように
なるが、稼働中に押さえロールの通板部分が過熱される
ため、該押さえロール自身にサーマルクラウンが生じ、
押さえロールと被加熱帯材との接触が確保されなくな
り、通電ロールと被加熱帯材のエッジ部分との間でスパ
ークが発生することがあった。

【０００７】そこで、押さえロールと被加熱帯材との接
触が確保されるようにするために、押さえロールのシェ
ル厚を小さくし、押さえロールをバックアップロールで
押圧し、押さえロールのシェルのサーマルクラウンを変
形させて被加熱帯材に密着させることが考えられてい
る。しかしながら、かかる手段を採用したばあいには、
押さえロールのシェルに過大な応力が加わって該シェル
が破損したり、該押さえロールのシェルが変形すること
に起因して、被加熱帯材の形状の悪化を招くことがあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、押さえロールをバック
アップロールで押圧し、押さえロールの金属シェルを変
形させて被加熱帯材に密着させる際に、バックアップロ
ールから押さえロールの金属シェルに加わる応力が小さ
くても、押さえロールと被加熱帯材との接触を確保する
ことができ、またバックアップロールから押さえロール
に応力が加わっても該押さえロールの金属シェルが破損
したり、被加熱帯材の形状の悪化を招くことがない通電
加熱装置を提供することを、第１の目的とする。

【０００９】また、被加熱帯材から押さえロールへの入
熱量を減少させ、押さえロールのサーマルクラウンの低
減がより一層図られた通電加熱装置を提供することを、
第２の目的とする。

【００１０】さらに、被加熱帯材に熱処理を施す際、押
さえロールの開閉時に、バックアップロールと押さえロ
ールとの間で衝撃力が発生しないように構成された通電
加熱装置を提供することを、第３の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続送給され
る被加熱帯材をその送給路に沿って所定間隔を隔てて配
置されたロール対に接触させ、前記ロール対の間で前記
被加熱帯材を通電加熱するための通電加熱装置におい
て、少なくとも前記被加熱帯材の高温領域で該被加熱帯
材に接触する通電ロールが前記被加熱帯材をはさんで押
さえロールおよびバックアップロールと対向し、前記押
さえロールが式： ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２ を満足するヒートパイプを内蔵する金属シェルを有し、
前記金属シェルと軸との間に柔軟性材料が設けられてな
る通電加熱装置に関する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の通電加熱装置は、前記し
たように、連続送給される被加熱帯材をその送給路に沿
って所定間隔を隔てて配置されたロール対に接触させ、
前記ロール対の間で前記被加熱帯材を通電加熱するため
の通電加熱装置であり、少なくとも前記被加熱帯材の高
温領域で該被加熱帯材に接触する通電ロールが前記被加
熱帯材をはさんで押さえロールおよびバックアップロー
ルと対向し、前記押さえロールが式： ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２ を満足するヒートパイプを内蔵する金属シェルを有し、
前記金属シェルと軸との間に柔軟性材料が設けられてい
るものである。

【００１３】本発明においては、押さえロールとして、
ヒートパイプを内蔵する金属シェルを有し、前記金属シ
ェルと軸との間に柔軟性材料が設けられ、なおかつ式： ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２ を満足する押さえロールが用いられている点に、１つの
大きな特徴がある。

【００１４】前記押さえロールには、ヒートパイプが内
蔵された金属シェルが用いられているので、高温の被加
熱帯材によって前記押さえロールの接触部分が直接かつ
集中的に加熱されたばあいであっても、該ヒートパイプ
によって熱が押さえロールの被加熱帯材との非接触部分
に実質的に移動し、押さえロールの軸方向における温度
偏差がごくわずかに抑えられ、その結果、押さえロール
のサーマルクラウンの発生が効果的に防止される。した
がって、押さえロールと被加熱帯材との接触が被加熱帯
材の全幅にわたって確保されるので、通電ロールと被加
熱帯材との間でのスパークの発生を抑制することができ
る。

【００１５】また、本発明においては、前記したよう
に、押さえロールのサーマルクラウンの発生が効果的に
防止されるため、バックアップロールによる押さえロー
ルの押圧が小さくても、押さえロールと被加熱帯材との
接触を確保することができるので、バックアップロール
から押さえロールに加わる応力が小さくてよいため、該
押さえロールの金属シェルが破損したり、被加熱帯材の
形状が悪化することが防止される。

【００１６】さらに、本発明においては、式： ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２ の条件を満足する押さえロールが用いられていることに
より、バックアップロールから押さえロールに応力が加
わった際に、該押さえロールの金属シェルが破損した
り、被加熱帯材の形状が悪化することが、より一層防止
される。

【００１７】また、本発明においては、押さえロールの
ロール径Ｄと金属シェルの厚さｔとの比（Ｄ／ｔ）の値
が１０〜４０である点にも、１つの大きな特徴がある。

【００１８】前記比（Ｄ／ｔ）の値が１０〜４０である
押さえロールが用いられているばあい、金属シェルの撓
み効果が充分に確保されてサーマルクラウンの発生がよ
り効果的に防止されるとともに、金属シェルの破損も、
より効果的に防止されるようになる。

【００１９】また、本発明においては、押さえロールの
表面に熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・℃）以下の断熱層が設
けられている点にも、１つの大きな特徴がある。

【００２０】押さえロールの表面に熱伝導率が２０Ｗ／
（ｍ・℃）以下の断熱層が設けられていることにより、
被加熱帯材から押さえロールへの入熱量が減少するの
で、該押さえロールのサーマルクラウンがより一層低減
するようになる。

【００２１】また、本発明においては、押さえロールと
バックアップロールとが連結バネで連結されている点に
も、１つの大きな特徴がある。

【００２２】押さえロールとバックアップロールとが連
結バネで連結されているばあい、被加熱帯材に熱処理を
施す際、押さえロールの閉時に、バックアップロールと
押さえロールとの間で両者の連結による衝撃力が発生し
ないようになるので、バックアップロールによる圧下が
可能となり、押さえロールの金属シェルが被加熱帯材の
エッジ部分に加える過大応力を大幅に低減させることが
でき、押さえロールの幅方向に均一な圧下がえられるよ
うになる。

【００２３】以下、本発明の通電加熱装置を図面にもと
づいて説明する。

【００２４】図１は、本発明の通電加熱装置の一実施態
様を示す概略説明図である。

【００２５】図１において、被加熱帯材１の下面には、
通電ロール２、３が配置されている。通電ロール２、３
の上部には、被加熱帯材１をはさんで通電ロール２、３
と対向する押さえロール４、５がそれぞれ配置されてい
る。連続送給される被加熱帯材１をその送給路に沿って
所定間隔を隔てて配置されたロール対に接触させる。か
かるロール対は、通電ロール２および押さえロール４
と、通電ロール３および押さえロール５とによって形成
されている。

【００２６】通電ロール２、３および押さえロール４、
５は、それぞれ軸６、７、８、９を中心にして回転自在
であり、通電ロール２、３は、被加熱帯材１の矢印Ａ方
向への連続送給に同調してモータにより回転駆動される
ばあいもある。

【００２７】被加熱帯材１の高温領域で該被加熱帯材１
に接触する通電ロール３と前記被加熱帯材１をはさんで
対向している押さえロール５は、バックアップロール１
１と接触しており、バックアップロール１１による圧下
によって押さえロール５が押圧され、該押さえロール５
は、通電ロール３に発生する微小サーマルクラウンおよ
び被加熱帯材１の形状になじむように変形し、押さえロ
ール５と被加熱帯材１との接触が確保される。

【００２８】なお、本発明においては、図１に示される
ように、被加熱帯材１の低温領域でも、必要により、該
被加熱帯材１に接触する通電ロール２と前記被加熱帯材
１をはさんで対向している押さえロール４は、バックア
ップロール１０と接触していてもよい。このばあい、バ
ックアップロール１０による圧下によって押さえロール
４が押圧され、前記高温領域と同様に、押さえロール４
と被加熱帯材１との接触がより確保されるようになる。

【００２９】図１において、通電ロール２と通電ロール
３との間には、被加熱帯材１の外周囲に環状トランス１
２が配置されている。環状トランス１２は、磁路として
好適な性質を有するケイ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１３と、該環状鉄心１３の
内外周に沿って巻回させた一次コイル１４とによって構
成されている。また、環状トランス１２の一次コイル１
４は、パワーコントロールスイッチを有する交流電源１
５に接続されている。

【００３０】通電ロール２、３には、たとえばそれぞれ
軸６、７などに受電部を有し、該受電部にそれぞれ摺動
子１６、１７が摺接されている。摺動子１６と摺動子１
７との間には、導電部材（ブスバー）１８が架設され、
通電ロール２と通電ロール３とが電気的に接続されてい
る。

【００３１】導電部材１８には、所定の幅および厚さを
有する銅材などの良導電材が用いられる。

【００３２】通電ロール２と通電ロール３との間におけ
る被加熱帯材１の電気抵抗Ｒ₁と、導電部材１８の電気
抵抗Ｒ₂との関係は、Ｒ₁＞＞Ｒ₂となるように設定され
る。導電部材１８は、環状トランス１２および被加熱帯
材１の上下にほぼ等間隔で近接して配置され、通電ロー
ル２、３の近傍で一体に結合され、摺動子１６、１７に
接続されている。

【００３３】以上、被加熱帯材１の外周囲に環状トラン
ス１２を配置し、給電する方法について説明したが、本
発明においては、通電ロール２、３間に直接外部より電
気を供給してもよい。

【００３４】図２は、本発明の通電加熱装置に用いられ
る押さえロールの軸に対して直交方向における概略断面
図である。

【００３５】図２において、押さえロール４、５は、ヒ
ートパイプ２０を内蔵する金属シェル１９を有し、金属
シェル１９と軸２２との間に柔軟性材料２１が設けられ
ている。

【００３６】金属シェル１９に内蔵されたヒートパイプ
２０は、該金属シェル１９内で軸方向に沿って複数本設
けられている。

【００３７】ヒートパイプ２０は、密閉管体内に熱媒が
封入されたものであり、熱媒が密閉管体の高温側で蒸発
し、生成した蒸気が該密閉管体の低温側で冷却され、凝
縮して液体に戻るという機能を有するものであり、凝縮
液は、毛細管作用または遠心力により、高温側に戻る。
このとき、高温側では、蒸発に必要な潜熱が熱媒に供給
され、低温側でその熱が放出される。

【００３８】なお、ヒートパイプ２０に用いられる熱媒
は、被加熱帯材の目的とする加熱温度によって異なる。
かかる熱媒の具体例としては、たとえば水、ナフタリ
ン、ナトリウムなどがあげられる。前記熱媒には、最適
な作動温度範囲があり、たとえば水のばあいで３００℃
程度まで、ナフタリンのばあいで３００〜４００℃程度
まで、ナトリウムのばあいで１０００℃程度までであ
る。

【００３９】ヒートパイプ２０の外径は、金属シェル１
９の厚さの１／２をこえると、機械的強度不足から金属
シェル１９が破損を起こす傾向があり、またあまりにも
小さいと、加工性が低下する傾向があることを考慮する
と、通常、３〜２０ｍｍ程度、なかんづく５〜１０ｍｍ
程度であることが好ましい。

【００４０】金属シェル１９に設けられるヒートパイプ
２０の数は、該金属シェル１９の外径などによって異な
るので、一概には決定することができず、通常、サーマ
ルクラウンが発生しない範囲内で適宜選定されることが
好ましい。

【００４１】ヒートパイプ２０の金属シェル１９の表面
からの深さは、あまりにも浅いばあいには、被加熱帯材
との接触圧やバックアップロールとの接触圧により、金
属シェル１９の表面が塑性変形するようになり、またあ
まりにも深いばあいには、幅方向の均温効果が低下し、
サーマルクラウンの発生、ひいてはスパークの発生を招
くようになるため、通常、５〜３０ｍｍ程度であること
が好ましい。

【００４２】また、本発明においては、サーマルクラウ
ンの発生を効果的に防止するために、ヒートパイプ２０
の長さは、金属シェル１９の幅と同一であるか、または
該金属シェル１９の幅に近い長さであることが好まし
い。

【００４３】金属シェル１９の材質としては、たとえば
普通鋼、低合金鋼などがあげられる。

【００４４】金属シェル１９の直径は、押さえロール
４、５の用途などによって異なるので、一概には決定す
ることができないが、たとえば、被加熱帯材として帯状
鋼板を７５０〜９００℃程度の温度で熱処理する際に、
該押さえロール４、５を用いるばあいには、３５０〜６
００ｍｍ程度とすることが好ましい。

【００４５】また、本発明においては、ヒートパイプ２
０の外径と金属シェル１９の厚さとの関係が、式： ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２ を満足するように設定される。したがって、前記したよ
うに、バックアップロールから圧下を加えた際に、押さ
えロール４、５の金属シェル１９が破損したり、被加熱
帯材の形状が悪化することが防止される。

【００４６】押さえロール４、５の軸２２の素材として
は、たとえば普通鋼、低合金鋼などがあげられる。軸２
２の外径は、充分な機械的強度を有し、かつバックアッ
プロールからの圧下によって軸２２が撓み、幅方向の圧
下力の分布が不均一となり、とくに中央付近が圧下力不
足とならないようにするために、２００〜４００ｍｍ程
度であることが好ましい。

【００４７】前記金属シェル１９と前記軸２２との間に
は、柔軟性材料２１が設けられている。かかる柔軟性材
料２１は、バックアップロールからの圧下を受けた際
に、金属シェル１９を撓ませるために設けられたもので
ある。バックアップロールから圧下を受けた際に柔軟性
材料２１によって金属シェル１９が撓むことにより、金
属シェル１９が被加熱帯材の形状になじむようになる。

【００４８】柔軟性材料２１としては、たとえばステン
レス鋼製線材からなる不織布または織布の巻付け、ステ
ンレス鋼製薄板の多層巻などの弾性金属、すぐれた耐熱
性を有する６フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重
合体で代表されるフッ素ゴムなどの弾性ゴムなどがあげ
られる。これらのなかでも、弾性ゴムは、弾性復元性に
すぐれ、ヤング率が小さいことから、金属シェル１９の
撓みを拘束する作用もほとんどないので、本発明におい
ては、好適に使用しうるものである。

【００４９】なお、本発明においては、柔軟性材料２１
が過加熱されないようにするために、図３に示された押
さえロール４、５の軸方向の縦断面に示されるように、
冷却水路２３を設けてもよい。冷却水路２３は、押さえ
ロール４、５の軸２２の中央部分から冷却水が流入し、
押さえロール４、５の中央部分から柔軟性材料２１の外
周面に沿って螺旋状に設けられており、軸２２の端部か
ら排水されるように構成されている。

【００５０】また、本発明においては、図２に示される
ように、押さえロール４、５の表面上には、熱伝導率が
２０Ｗ／（ｍ・℃）以下の断熱層２４が設けられている
ことが好ましい。このように熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・
℃）以下の断熱層２４が設けられているばあいには、前
記したように、被加熱帯材から押さえロール４、５への
入熱量が減少するので、該押さえロール４、５のサーマ
ルクラウンをより一層抑制することができる。

【００５１】熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・℃）以下の断熱
層２４に用いることができる材料としては、熱伝導率２
０Ｗ／（ｍ・℃）以下を有し、高耐熱性を有するもので
あればとくに限定がないが、その代表的なものとして、
たとえばタングステンカーバイド、クロムカーバイドな
どのサーメット、アルミナ系セラミック、ジルコニア系
セラミックなどがあげられる。なお、前記熱伝導率は、
好ましくは１５Ｗ／（ｍ・℃）以下、さらに好ましくは
１０Ｗ／（ｍ・℃）以下である。

【００５２】前記断熱層２４の厚さは、断熱性を充分に
高めるために、１００μｍ以上、なかんづく２００μｍ
以上であることが好ましく、またあまりにも厚いばあい
には、押さえロールの表面から剥離しやすくなるという
点から、１０００μｍ以下、なかんづく５００μｍ以下
であることが好ましい。

【００５３】なお、押さえロール４、５のロール径Ｄお
よび金属シェル１９の厚さｔは、両者の関係で決定され
る。通常、押さえロール４、５のロール径Ｄ（熱伝導率
が２０Ｗ／（ｍ・℃）以下の断熱層が設けられているば
あいには、該断熱層の厚さを含む）と金属シェル１９の
厚さｔとの比（Ｄ（ｍｍ）／ｔ（ｍｍ））の値は、金属
シェル１９の撓み効果を確保するという点から１０以上
であることが好ましく、また金属シェル１９の破損を防
止するという点から４０以下であることが好ましい。

【００５４】また、柔軟性材料２１の厚さは、押さえロ
ール４、５のロール径および金属シェル１９の厚さと、
軸２２の直径とによって自ずと決定される。

【００５５】前記のようにして、押さえロール４、５が
構成されるが、図１に示されるように、押さえロール
４、５の上方には、それぞれバックアップロール１０、
１１が設けられており、押さえロール４、５は、それぞ
れバックアップロール１０、１１からの圧下を受ける。

【００５６】バックアップロール１０、１１としては、
たとえば普通鋼、低合金鋼などの素材からなるロールが
あげられる。かかるバックアップロール１０、１１の直
径は、とくに限定がないが、通常、ロールの軸方向の撓
みが防止され、経済的なサイズであるという点から、３
００〜６００ｍｍ程度であることが好ましい。また、バ
ックアップロール１０、１１のロール幅は、少なくとも
押さえロール４、５の通板部分を押圧することができる
ようにするために、押さえロール４、５の通板部分と同
等以上の幅を有することが好ましい。バックアップロー
ル１０、１１のロール幅は、通常、押さえロール４、５
のロール幅と同等であればよいが、通電加熱する際に、
押さえロール４、５に悪影響を与えないかぎり、押さえ
ロール４、５のロール幅よりも大きくてもよく、また小
さくてもよい。

【００５７】なお、バックアップロール１０、１１によ
る押さえロール４、５の圧下は、被加熱帯材１から押さ
えロール４、５が開放されているときには、０．３ｋｇ
／ｍｍ程度以上付与することが好ましく、押さえロール
４、５と被加熱帯材１とを圧下するときには、スパーク
の発生を防止するために５ｋｇ／ｍｍ程度以下、通常１
〜５ｋｇ／ｍｍ程度付与することが好ましい。

【００５８】なお、本発明においては、被加熱帯材１に
熱処理を施す際、高温領域での押さえロール５の開閉時
に、バックアップロール１１と押さえロール５との間で
衝撃力が発生しないようにするために、押さえロール５
は、バックアップロール１１に連結されていることが好
ましい。このように、押さえロール５とバックアップロ
ール１１とを連結させる手段としては、たとえば、通板
方向における概略説明図である図４に示されるように、
押さえロール５の軸９の軸受２５と、バックアップロー
ル１１の軸２６の軸受２７とを、たとえば板バネ、スプ
リングなどの連結バネ２８で連結する手段などがあげら
れる。なお、押さえロール５とバックアップロール１１
とを連結し、被加熱帯材から開放した際には、両者の間
で常に、前記したように、０．３ｋｇ／ｍｍ程度以上の
圧下がかかっているように調整することが好ましい。

【００５９】なお、押さえロール５と被加熱帯材との開
閉は、バックアップロール１１の軸２６の上方に設けら
れたシリンダ２９などにより、押さえロール５およびバ
ックアップロール１１を上下動させることによって行な
うことができる。

【００６０】また、本発明において、前記被加熱帯材の
低温領域でも、図１に示されるように、必要により押さ
えロール４と接触してバックアップロール１０が設けら
れているばあい、前記高温領域と同様に、押さえロール
４の開閉時にバックアップロール１０と押さえロール４
との間で衝撃力が発生しないようにするために、押さえ
ロール４とバックアップロール１０とが連結されている
ことが好ましい。押さえロール４とバックアップロール
１０とを連結させる手段としては、高温領域のばあいと
同様に、図４に示されるような連結バネで連結する手段
があげられる。

【００６１】本発明に用いられる通電ロール２、３に
は、とくに限定がなく、通常、通電加熱装置に用いられ
ているものを適用することができる。その一例として、
たとえば普通鋼、低合金鋼などの材質からなる外径が３
００〜６００ｍｍ程度の導電性のロールなどがあげられ
る。

【００６２】前記のように構成された押さえロール４、
５が用いられた本発明の通電加熱装置においては、図１
に示されるように、交流電源１５から環状トランス１２
の一次コイル１４に一次電圧が印加されると、一次コイ
ル１４の環内に挿入された被加熱帯材１が二次コイルと
して機能するので、該被加熱帯材１に二次電圧が誘起さ
れる。

【００６３】通電ロール２と通電ロール３との間は、導
電部材１８によって電気的に接続されているので、通電
ロール２、３を介して被加熱帯材１および導電部材１８
によて短絡回路が形成され、被加熱帯材１に発生した二
次電流は、導電部材１８を帰線として流れることにな
る。被加熱帯材１に誘起された二次電圧は、被加熱帯材
１における電圧降下と導電部材１８における電圧降下と
によって消費されるが、「被加熱帯材１の電気抵抗＞＞
導電部材１８の電気抵抗」となるように設定されている
ので、二次電圧のほとんどが被加熱帯材１の加熱のため
に消費され、導電部材１８における損失がきわめて少な
い。したがって、これにより、被加熱帯材１がきわめて
効率よく通電加熱される。

【００６４】通電加熱の際、高温となった被加熱帯材１
によって押さえロール４、５が加熱されるが、このと
き、押さえロール４、５の中央付近が直接かつ集中的に
加熱されるので、かかる中央付近がヒートパイプ２０の
高温側に相当する。また、押さえロール４、５の両端近
傍は、それほど加熱されないので、ヒートパイプ２０の
低温側に相当する。

【００６５】したがって、ヒートパイプ２０内の熱媒の
蒸発・凝縮作用によって高温側の熱が実質的に低温側に
移動される。熱媒の蒸発・凝縮は、ごく小さい温度差で
も起こる相変化過程であり、これによって、押さえロー
ル４、５の軸方向における温度偏差がごくわずかに抑え
られる。このことにより、押さえロール４、５でのサー
マルクラウンの発生が抑制される。とくに、押さえロー
ル４、５の表面に熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・℃）以下の
断熱層２４が設けられているばあい、押さえロール４、
５への入熱量が抑制されるため、押さえロール４、５で
のサーマルクラウンの発生がより一層抑制される。した
がって、押さえロール４、５は、サーマルクラウンの発
生がほとんどない状態にあるので、バックアップロール
１０、１１による圧下により、押さえロール４、５が押
圧されたときには、該押さえロール４、５は被加熱帯材
１の形状にならうように変形するため、押さえロール
４、５を被加熱帯材１に密着させることができ、ひいて
は押さえロール４、５と被加熱帯材１との接触をバック
アップロール１０、１１による軽い圧下で確保すること
ができる。

【００６６】また、本発明においては、押さえロール
４、５のサーマルクラウンの発生がほとんどないので、
バックアップロール１０、１１による軽い圧下により、
押さえロール４、５を被加熱帯材１に密着させることが
できるが、さらにヒートパイプの外径と金属シェルの厚
さとの間に式：ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ
／２を満足する関係が成立していることにより、バック
アップロール１０、１１による圧下を受けたときに、押
さえロール４、５の金属シェル１９の破損を防止するこ
とができる。

【００６７】

【実施例】つぎに本発明の通電加熱装置を実施例にもと
づいて詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。

【００６８】実施例１ 外径４００ｍｍ、内径３７０ｍｍ、幅１５００ｍｍのニ
ッケル・クロム・モリブデン鋼製シェル（シェルの厚さ
１５ｍｍ）を用意した。該シェルの表面から６ｍｍ深さ
の位置に媒体が水であるヒートパイプ（外径６ｍｍ）を
幅方向に等間隔で１００本装着した。

【００６９】つぎに、外径が３００ｍｍであり、その内
部に直径２０ｍｍの冷却水路が形成されたニッケル・ク
ロム・モリブデン鋼製パイプを軸として用い、この軸上
にフッ素樹脂（硬度Ｈｓ７０°）製の柔軟性材料を設
け、図３に示されるように、前記金属シェル１９と柔軟
性材料２１が設けられた軸２２とを一体化させて押さえ
ロール４、５を形成させた。

【００７０】また、直径４００ｍｍ、幅１５００ｍｍの
低合金鋼製ロールを通電ロールおよびバックアップロー
ルとして用いた。

【００７１】つぎに、高温領域および低温領域ともに、
図４に示されるように連結バネで連結された前記押さえ
ロールと前記バックアップロールとを、図１に示された
通電加熱装置に組み込み、軸の冷却水路の内面の中央部
分の表面温度が８０℃となるように、軸の冷却水路に導
入する水の温度と流量を調整し、バックアップロール１
０、１１による圧下を３．０ｋｇ／ｍｍに調整しなが
ら、板厚０．２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの帯状鋼板を板
温が８５０℃となるように通電加熱したところ、線電流
密度１０Ａ／ｍｍではまったくスパークが発生せず、さ
らにライン速度を上げて線電流密度を３０Ａ／ｍｍに調
整したが、それでもスパークは発生しなかった。さら
に、ライン速度を上げて線電流密度を４０Ａ／ｍｍに調
整したところ、帯状鋼板のエッジ付近からわずかにスパ
ークが時々発生するようになった。このとき、押さえロ
ールの幅方向の温度偏差（ロールの中央部分と端部との
温度差）は約８℃、ロールプロフィール（ロール幅方向
の凹凸部分の最大の差）は約２０μｍと、ごく僅かのサ
ーマルクラウンが認められた。

【００７２】このことから、線電流密度を３０Ａ／ｍｍ
に設定しても、充分に被加熱帯材を通電加熱することが
できることがわかる。

【００７３】実施例２ 実施例１と同様にして押さえロールを作製した。

【００７４】つぎに、この押さえロールに、ジルコニア
系セラミック（熱伝導率１．０Ｗ／（ｍ・℃））を厚さ
が３００μｍとなるように溶射し、該押さえロールの表
面に断熱層を設けた。

【００７５】この表面に断熱層が設けられた押さえロー
ルを実施例１と同様にして通電加熱装置に組み込み、実
施例１と同様にして帯状鋼板の板温が８５０℃となるよ
うに、線電流密度を４０Ａ／ｍｍに設定して通電加熱し
たが、スパークの発生がまったくみられなかった。この
とき、押さえロールの軸方向の温度偏差は約２℃、ロー
ルプロフィールは約６μｍであり、サーマルクラウンの
発生がほとんどなかった。

【００７６】このことから、押さえロールの表面に断熱
層を設けたばあいには、高線電流密度で通電加熱を行な
っても、サーマルクラウンの発生を充分に抑制すること
ができることがわかる。

【００７７】比較例１ 押さえロールとして、ヒートパイプを設けなかったほか
は、実施例１と同様の構成を有する押さえロールを用
い、実施例１と同様にして通電加熱を線電流密度を約１
０Ａ／ｍｍに設定して行なったところ、帯状鋼板のエッ
ジ付近からスパークが発生した。このとき、押さえロー
ルの幅方向の温度偏差は約３０℃、ロールプロフィール
は約１００μｍであり、非常に大きなサーマルクラウン
が認められた。

【００７８】実施例１および比較例１の結果から、ヒー
トパイプを所定の条件で押さえロールに用いたばあいに
は、サーマルクラウンの発生を効果的に防止することが
できることがわかる。

【００７９】比較例２ 実施例２において、バックアップロールによる圧下を開
放した状態で通電加熱を行なったところ（バックアップ
ロールを使用せず）、帯状鋼板のエッジ部分の面圧が１
０ｋｇ／ｍｍ²と、通常の約１．５倍に上昇し、押さえ
ロールのシェルの限界強度を越えた。

【００８０】実施例２および比較例２の結果から、バッ
クアップロールを用い、押さえロールにある程度の圧下
を加えることにより、良好に通電加熱を行なうことがで
きることがわかる。

【００８１】

【発明の効果】本発明の通電加熱装置によれば、押さえ
ロールをバックアップロールで押圧し、押さえロールの
金属シェルを変形させて被加熱帯材に密着させる際に、
バックアップロールから押さえロールの金属シェルに加
わる応力が小さくても、押さえロールと被加熱帯材との
接触を確保することができ、またバックアップロールか
ら押さえロールに加わる応力が小さくてよいので、該押
さえロールの金属シェルが破損したり、被加熱帯材の形
状の悪化を招くことがないという効果が奏される。

【００８２】また、本発明の通電加熱装置において、押
さえロールの表面に、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・℃）以
下の断熱層が設けられているばあい、被加熱帯材から押
さえロールへの入熱量を減少させ、押さえロールのサー
マルクラウンの低減をより一層図ることができるという
効果が奏される。

【００８３】また、本発明の通電加熱装置において、押
さえロールとバックアップロールとが連結バネで連結さ
れているばあい、押さえロールと被加熱帯材との閉時に
バックアップロールと押さえロールとの間で衝撃力が発
生しないので、バックアップロールによる圧下が可能と
なり、押さえロールの被加熱帯材のエッジと接触する部
分での過大応力を大幅に低減させることができるという
効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通電加熱装置の一実施態様を示す概略
説明図である。

【図２】本発明の通電加熱装置に用いられる押さえロー
ルの軸に対して直交方向における概略断面図である。

【図３】本発明の通電加熱装置に用いられる押さえロー
ルの軸方向の概略断面図である。

【図４】本発明の通電加熱装置の通板方向における概略
説明図である。

【符号の説明】

１ 被加熱帯材 ２ 通電ロール ３ 通電ロール ４ 押さえロール ５ 押さえロール １０ バックアップロール １１ バックアップロール １９ 金属シェル ２０ ヒートパイプ ２１ 柔軟性材料 ２２ 軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続送給される被加熱帯材をその送給路
   に沿って所定間隔を隔てて配置されたロール対に接触さ
   せ、前記ロール対の間で前記被加熱帯材を通電加熱する
   ための通電加熱装置において、少なくとも前記被加熱帯
   材の高温領域で該被加熱帯材に接触する通電ロールが前
   記被加熱帯材をはさんで押さえロールおよびバックアッ
   プロールと対向し、前記押さえロールが式： ヒートパイプの外径≦金属シェルの厚さ／２ を満足するヒートパイプを内蔵する金属シェルを有し、
   前記金属シェルと軸との間に柔軟性材料が設けられてな
   る通電加熱装置。
2. 【請求項２】 押さえロールのロール径Ｄと金属シェル
   の厚さｔとの比（Ｄ／ｔ）の値が１０〜４０である請求
   項１記載の通電加熱装置。
3. 【請求項３】 押さえロールがその表面に熱伝導率が２
   ０Ｗ／（ｍ・℃）以下の断熱層が設けられたものである
   請求項１記載の通電加熱装置。
4. 【請求項４】 押さえロールとバックアップロールとが
   連結バネで連結されている請求項１記載の通電加熱装
   置。