JPH0959723A - 鋼板の通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼板を通電加熱する装置において、全ての鋼
種に適用可能な形状不良防止手段を提供する。 【解決手段】 低温側通電ロール２と高温側通電ロール
４との間に、鋼板１を挟持する装置としてピンチロール
１１，１２を設け、低温側通電ロール２とピンチロール
１１間およびピンチロール１１と高温側通電ロール４間
の各鋼板張力を独立に制御しながら、鋼板１を通電加熱
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板を連続熱処理
するため、鋼板に直接通電して所定の温度に加熱する鋼
板の通電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷延薄鋼板等の金属帯を連続熱処理する
ための加熱方法としては、ガス焚きの輻射管加熱や電気
ヒーターによる間接加熱が一般的である。しかし、これ
らの加熱方法は、加熱速度が遅いこと、通板サイズ変更
時に生産性が低下すること等の問題がある。

【０００３】この問題を解決するために通電加熱を採用
することが提唱されており、たとえば、特公昭６０−２
６８１８号公報に記載されているように、鋼板に通電ロ
ールを介して直接通電し、鋼板自体のジュール熱により
加熱する方法がある。また、特開平１−１４２０３２号
公報、特開平１−１８７７８９号公報に記載されている
ように、環状トランスを貫通する鋼板通路の前後に通電
ロールを設け、両通電ロールを導電性部材で接続して鋼
板、通電ロールおよび導電性部材により閉回路を構成
し、環状トランスに外部電源から交流電流を通電するこ
とにより上記閉回路を二次コイルとして誘導電流を発生
させ、この誘導電流によるジュール熱で鋼板を加熱する
方法がある。

【０００４】これら鋼板に直接電流を通し、ジュール熱
で加熱する方法は、直火型無酸化加熱、輻射管加熱、間
接電気加熱等と比較して、単位時間当たりの加熱能力が
高く、設備をコンパクトにすることができ、また熱応答
性が非常に良いことから加熱制御が容易である等の点で
優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記通電加熱方法はい
ずれも通電ロールを介して鋼板に通電する。そして、通
電ロールは加熱開始側の端と終了側の端とで鋼板に接触
して通電する必要があるが、スパーク発生を防止するた
めに鋼板と通電ロールとの均一な接触を保持しなければ
ならない。そのためには、特開平１−１４２０３２号公
報に記載されているように鋼板を押さえロールで挟持
し、一定の圧下を加えることが有効である。しかし、こ
の方法では鋼板に形状不良が発生するという問題が生じ
る場合がある。特に、鋼板として板厚０．５mm以下の薄
鋼板を焼鈍温度６００〜９００℃で連続焼鈍する場合な
ど形状不良が発生しやすい。

【０００６】そこで本発明は、上記の通電加熱方式にお
いて、全ての鋼種に適用可能で鋼板の形状不良防止を図
ることができる通電加熱装置を提供することを目的とし
たものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】通電加熱に伴う鋼板形状
不良の発生原因は主に次の２点が考えられる。第一に高
温側通電ロールと鋼板との接触による鋼板の急冷による
形状不良である。この原因については、特願平５−１０
１８０８号明細書において、通電ロールとの接触伝熱に
よる鋼板の温度降下量を規定することによって形状不良
を防止できることが記載されている。

【０００８】第二に加熱装置内で鋼板の両端を挟持され
たまま急速加熱されることにより、鋼板の熱膨脹が拘束
されていることに伴う圧縮応力が鋼板にかかり、これに
より降伏応力の低い高温側の鋼板が座屈して縦波を発生
させ、それが高温側通電ロール通過後に筋として残る形
状不良である。この対策として、特願平６−１０７３９
４号明細書には高温側通電ロール部でロール圧下または
鋼板張力で鋼板を延伸させる方法が記載されている。

【０００９】通電加熱に伴う鋼板の形状不良を防止する
ためには、前記２つの原因に対する対策がいずれも必要
であるが、特に後者の対策は降伏応力が低下する高温域
での鋼板の変形にならざるを得ず、その際形状不良が十
分に改善されなかったり、材質に悪影響を及ぼす場合が
あり、全ての鋼種に適用できるわけではない。

【００１０】本発明は、通電ロールとこれに対向して設
けた押さえロールとからなるロール対を、鋼板の進行方
向に２対設け、該ロール対の通電ロールと押さえロール
とで鋼板を挟持して、該通電ロールを介して鋼板に電流
を流し、ジュール熱により鋼板を加熱する鋼板の通電加
熱装置において、低温側通電ロールと高温側通電ロール
との間に鋼板を挟持する装置を設け、低温側通電ロール
と該装置間および該装置と高温側通電ロール間の各鋼板
張力を独立に制御しながら、通電することにより、形状
の優れた鋼板を製造することを特徴とする鋼板の通電加
熱装置である。また、前記鋼板を挟持する装置は、ピン
チロール、ブライドルロールまたは圧延機のいずれかが
工業的に安価でよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、鋼板を通電加熱する
に際し、低温側通電ロールと高温側通電ロールとの間で
の温度上昇に伴う鋼板形状不良の発生を防止するため
に、両通電ロール間で張力を付与するものである。通
常、鋼板を通電加熱すると、高温側通電ロール近傍で鋼
板に波が生じ、それが高温側通電ロール通過後に筋状の
形状不良となって残る。鋼板は昇温に伴って熱膨脹して
いくが、高温側通電ロール部を熱膨張前の板幅で通過さ
せようとするために、熱膨張分が波となってあらわれる
ものと思われる。従って、鋼板に発生する波を解消する
ために、高温側ロール付近で鋼板に高張力をかけ、熱膨
張分を鋼板進行方向に延伸させ吸収させればよい。

【００１２】低炭素鋼板を通電加熱すると、低炭素鋼板
の固有抵抗の温度依存性が高いために高温側通電ロール
近傍で急激に熱膨脹し、波の発生も高温側通電ロール近
傍に限られる。しかし、ステンレス鋼板や電磁鋼板の通
電加熱のように固有抵抗の温度依存性の小さな材料に対
しては、鋼板の温度上昇に伴ってほぼ比例的に熱膨張し
ていくので、鋼板の波は高温側ロールからかなり離れた
位置から発生し始める。この場合、その波を解消するた
めには低温側と高温側でそれぞれ張力をかけることによ
り容易に形状不良を防止できる。特に、高温側では鋼板
の降伏応力も下がるために容易に変形しやすいが、同時
に鋼板の再結晶が進行する温度域であることから、歪み
が加わることにより材質に悪影響を及ぼす鋼種もあり、
そのような鋼種は高温側で高張力をかけることはできな
い。

【００１３】以上の理由から、鋼板に張力をかけ鋼板を
延伸させる位置は鋼種によって選択できることが効果的
である。そこで、本発明では、低温側通電ロールと高温
側通電ロールとの間に鋼板を挟持する装置を設け、低温
側通電ロールと該装置間および該装置と高温側通電ロー
ル間とで各々独立に鋼板張力を制御できるようにした。
鋼板張力は、ロールの圧下力と鋼板とロール表面間の摩
擦係数との積で表される摩擦力を超えない範囲で、駆動
ロールで鋼板に力を加えることにより発生させることが
できる。

【００１４】鋼板を挟持する装置はピンチロール、ブラ
イドルロールまたは圧延機のいずれかが有効であり、鋼
板を必要な量だけで延伸させる張力を付与できる圧下力
や装置の設置スペースに基づき選択すればよい。本発明
では、低温側通電ロール，鋼板の挟持装置，高温側通電
ロールともに駆動させ、各々３本の駆動ロールのトルク
から各ロール間の張力が目標の値となるように調整す
る。

【００１５】通常、降伏応力が小さく歪み付与による材
質への影響が小さい低炭素鋼板では高温側を高張力にす
ればよいが、ステンレス鋼板や電磁鋼板等をむしろ鋼板
の降伏応力に比例させて低温側を高張力にした方が良好
な鋼板形状が得易い。また、方向性電磁鋼板は一次再結
晶が開始する６００℃以上で歪みを加えることは、結晶
集合組織が変化し、材質へ悪影響が出るために、６００
℃以上の高温側の張力はできるだけ低く保持することが
望ましい。鋼板を挟持する装置を設置する位置は前記の
ように再結晶の開始する位置か、あるいは、材質への影
響が少なければできるだけ高温側がよい。また、通常、
鋼板を挟持する装置は１対で十分に効果を発揮できる
が、鋼板を確実に拘束したいときは、該装置を複数対設
けてもよい。

【００１６】本通電手段は両通電ロール間で鋼板に電流
を流すために、通電ロール間で鋼板と接触する鋼板の挟
持装置には電気が流れにくくする工夫が必要である。通
常、ロール表面に電気抵抗の大きい被膜を被覆したり、
あるいは軸受け部に絶縁性物質をはさみこんで電気的絶
縁状態を維持する。また、鋼板を挟持する装置は鋼板と
均一な接触が保持できるようにサーマルクラウンを抑制
することが必要な場合もある。具体的には、熱膨張の少
ないセラミックスロールや熱伝導性の良好なカーボン製
ロールあるいはヒートパイプ内蔵ロールに、その表層に
は絶縁性と断熱性を兼ねたジルコニアやアルミナ等の酸
化物セラミックスを被覆させたロールなどがよい。また
電磁力を用いる非接触で鋼板を保持する方法を用いても
よい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は通電ロール間の鋼板を挟持する装置としてピ
ンチロールを用いた場合の通電加熱装置を示したもので
ある。通電加熱装置は低温側通電ロール２，低温側押さ
えロール３と高温側通電ロール４，高温側押さえロール
５で鋼板１を挟持し、環状トランス７に外部電源６より
交流電流を通し、導電部材８で接続された通電ロール
２，４を介して鋼板１に誘導電流を発生させジュール熱
で加熱する装置である。通電ロール２，４間にはピンチ
ロール１１，１２が備えられている。通電ロール２，４
およびピンチロール１１には駆動モータが、また、押さ
えロール３，５及びピンチロール１２にはそれぞれ圧下
用油圧シリンダ９，１０，１３が備えられている。

【００１８】低温側通電ロール２では油圧シリンダ９で
圧下をかけ押さえロール３とで鋼板をピンチし、駆動モ
ータ１４により鋼板進行方向と逆向きに張力を、また高
温側通電ロール４では油圧シリンダ１０で押さえロール
５に圧下をかけて鋼板１をピンチし、駆動モータ１５に
より鋼板進行方向と同じ向きに張力を与える。その結
果、通電ロール２，４間の張力はその前後のライン張力
とは切り放して任意に設定可能となる。更に、通電ロー
ル２，４間に設けられたピンチロール１１でも同様に油
圧シリンダ１３でピンチロール１２を圧下し、ピンチロ
ール１１に備えられた駆動モータ１６で張力を加えれ
ば、張力を加える向きと大きさによって低温側通電ロー
ル２とピンチロール１１間およびピンチロール１１と高
温側通電ロール４間の張力をそれぞれ任意に設定するこ
とができる。例えば、ピンチロール１１による張力を鋼
板進行方向と逆向きに付与すれば、ピンチロール１１と
高温側通電ロール４間がより高張力にすることができ、
逆に鋼板進行方向と同じ向きに張力を付与すれば、低温
側通電ロール２とピンチロール１１間を高張力にするこ
とができる。

【００１９】図２は通電ロール間の鋼板を挟持する装置
としてブライドルロールを用いた場合の通電加熱装置を
示したものである。図２では２本セットのブライドルロ
ールを示したが、３本セットのブライドルロールでもよ
い。通電ロール２，４間に設けられたブライドルロール
１７の摩擦力で鋼板を拘束し、ブライドルロール１７に
備えられた駆動モータ１８で張力を加えれば、低温側通
電ロール２とブライドルロール１７間およびブライドル
ロール１７と高温側通電ロール４間の張力をそれぞれ任
意に設定することができる。

【００２０】図３は通電ロール間の鋼板を挟持する装置
として圧延機を用いた場合の通電加熱装置を示したもの
である。通電ロール２，４間に設けられた圧延機１９に
よっても、圧延機前後の張力を任意に制御することが可
能である。

【００２１】図１に示す通電加熱装置を用い、板厚０．
２２mm，板幅８５０mmの低炭素アルミキルド鋼板，オー
ステナイト系ステンレス鋼板および方向性電磁鋼板を７
５０℃に加熱した。低温側は金属製通電ロールとゴム製
押さえロールの組み合わせ、高温側はヒートパイプ内蔵
金属製通電ロールと金属被覆カーボン製押さえロールの
組み合わせ、そしてピンチロールには上下ともに表層に
絶縁性のジルコニアコーティングを施した金属被覆カー
ボン製ロールを用いた。また、ピンチロールは低温側通
電ロールより通電ロール間距離の３／４の位置に設け
た。

【００２２】その結果を表１に示す。低炭素アルミキル
ド鋼板は、降伏応力が高温側通電ロール近傍で急激に下
がるために、高温側張力を上げた方が形状改善効果は大
きい。ステンレス鋼板は変形抵抗が大きいために張力を
高くする必要があるが、低温側と高温側ともに形状矯正
可能な張力をかけることにより形状改善に効果がある。
また、電磁鋼板は低温側を高張力にしても高温側を高張
力にしても良好な形状を得ることができるが、高温側高
張力の場合には材質が劣化する傾向にあるため、低温側
でできるだけ形状矯正することが望ましい。以上の実験
結果から、通電ロール間を分割して張力をかけることに
より、材質と形状が両立しうる鋼板の通電加熱が可能と
なる。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明の鋼板の通電加熱装置により、鋼
板の種類に拘わらず鋼板の材質確保と形状を常に良好に
保持することができ、安定した連続熱処理が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのピンチロールを使った
通電加熱装置を示す図である。

【図２】本発明を実施するためのブライドルロールを使
った通電加熱装置を示す図である。

【図３】本発明を実施するための圧延機を使った通電加
熱装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 低温側通電ロール ３ 低温側押さえロール ４ 高温側通電ロール ５ 高温側押さえロール ６ 電源 ７ 環状トランス ８ 導電材料 ９ 低温側押さえロール昇降用油圧シリンダ １０ 高温側押さえロール昇降用油圧シリンダ １１，１２ ピンチロール １３ ピンチロール昇降用油圧シリンダ １４ 低温側通電ロール用駆動モータ １５ 高温側通電ロール用駆動モータ １６ ピンチロール用駆動モータ １７ ブライドルロール １８ ブライドルロール用駆動モータ １９ 圧延機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電ロールとこれに対向して設けた押さ
   えロールとからなるロール対を、鋼板の進行方向に２対
   設け、該ロール対の通電ロールと押さえロールとで鋼板
   を挟持して、該通電ロールを介して鋼板に電流を流し、
   ジュール熱により鋼板を加熱する鋼板の通電加熱装置に
   おいて、低温側通電ロールと高温側通電ロールとの間に
   鋼板を挟持する装置を設け、低温側通電ロールと該装置
   間および該装置と高温側通電ロール間の各鋼板張力を独
   立に制御しながら通電することにより、形状の優れた鋼
   板を製造することを特徴とする鋼板の通電加熱装置。
2. 【請求項２】 鋼板を挟持する装置が、ピンチロール、
   ブライドルロール、または圧延機のいずれかであること
   を特徴とする請求項１記載の鋼板の通電加熱装置。