JPH10280054A - 金属材料の加熱方法及び加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯状金属材料の表面に付着している油脂分を
連続的に除去しながら、効率よく、しかもスパークを発
生させることなく通電加熱する。 【解決手段】 移動する帯状金属材料１を加熱する通電
加熱装置の入側前方に直接加熱方式のガス加熱装置４〜
７、９〜１２を設ける。ガス加熱装置４〜７、９〜１２
により帯状金属材料１の表面付着油脂分を加熱除去する
とともに予熱した後、通電加熱装置で帯状金属材料１を
加熱・昇温する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄鋼板などの帯状
の金属材料の表面に付着している油脂分を連続的に除去
しながら、効率よく、しかもスパークを発生させること
なく通電加熱する金属材料の加熱方法及び加熱装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属材料を加熱・保温する場合の
加熱方法は、燃焼ガスによる輻射加熱や電気ヒーターに
よる輻射加熱など間接加熱がほとんどであった。しか
し、これらの加熱方法では、被加熱材を表面から間接的
に加熱するため、急速な加熱ができないという問題があ
った。特に、板厚や板幅、加熱温度などが変わる際に
は、生産性に大きく制約を与えていた。

【０００３】この問題を解決するため、通電加熱を採用
することが提唱されている。例えば、特開昭５６−１１
６８３１号公報には鋼板に通電ロールを介して直接通電
し、鋼板自体を発熱体として高温化することが、また、
特開平１−１４２０３２号公報や特開平１−１８７７８
９号公報には、環状トランスを貫通する金属帯板通路の
前後に通電ロールを設け金属帯板を加熱する方法が記載
されている。このように金属帯に直接電流を流しジュー
ル熱で加熱する場合は、燃焼ガスや電気ヒーターの間接
加熱と比べ単位時間当たりの加熱能力が高く、板厚や板
幅、加熱温度などの変更に伴う生産性低下という問題を
なくすことができるとともに、設備をコンパクトにでき
る点で優れている。

【０００４】しかし、通常、帯状の金属材料は、圧延時
についた圧延油が表面に付着しており、例えばめっきを
する場合には、表面に炭化物があるとめっき性が悪くな
る。また、通電加熱装置において、酸化性雰囲気では大
量の白煙が生じ、加熱状況の監視ができなくなるばかり
ではなく、センサー類の故障を引き起こしたりする。還
元性雰囲気では白煙は生じないものの、炭化物が金属材
料の表面に残り、スパークの発生を引き起こしたりする
等の問題がある。そのため、油脂類を除去するために通
常は脱脂設備を設け、化学的に油分を除去する方法が一
般に採られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、脱脂設備で化学的処理を行うため反応に要する十
分な時間が必要であり、そのための十分な設備スペース
が必要なこと、さらに後処理設備も必要なことなど、多
大な設備費を要するという問題があった。

【０００６】また、走行する帯状金属材料を通電加熱す
る場合には、通電ロールと帯状金属材料との間でスパー
クが発生し易いという問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記の課題を有利に解
決し、走行する帯状金属材料を通電ロールで加熱する前
に表面の油脂を除去し、品質を損なうことなく被加熱帯
状金属材料を効率よく連続的に加熱することのできる金
属材料の加熱方法及び加熱装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、移動する帯状金属材料を加熱する方法において、
ガス加熱装置により帯状金属材料の表面付着油分を加熱
除去するとともに該金属材料を予熱した後、通電加熱装
置で該金属材料を加熱・昇温することを特徴とする金属
材料の加熱方法、及び、移動する帯状金属材料を加熱す
る通電加熱装置の入側前方に直接加熱方式のガス加熱装
置を設けたことを特徴とする金属材料の加熱装置であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の加熱装置を帯状金属材料
１の走行方向の縦断面で模式的に説明する図である。走
行する帯状金属材料１は、始めにゴムロール２、３で余
分な油分を落とし、ガス加熱装置４、５、６、７を備え
た上部加熱装置８とガス加熱装置９、１０、１１、１２
を備えた下部加熱装置１３との間を通過する。このと
き、帯状金属材料１に付着してきた油分は、ガス加熱装
置４〜７、９〜１２で加熱されながら燃焼し、除去され
る。油分の燃焼・除去は油分の種類にもよるが２００℃
程度から始まるため、それ以上の温度まで必要に応じて
加熱すれば良い。

【００１１】一方、油分の除去時には、帯状金属材料１
自体も加熱され、温度が上昇する。ガスによる帯状金属
材料１の加熱は、対流伝熱もあるが大部分は燃焼ガスか
らの輻射により行われる。輻射加熱の効率は、ガス温度
の４乗と帯状金属材料１の温度の４乗との差に比例する
ため、温度が低い領域では帯状金属材料１の温度は急速
に上昇するが、温度が上がるとともに次第に熱吸収効率
は下がってゆく。そのため、輻射による加熱は、帯状金
属材料１の温度が低い領域で有効となる。

【００１２】一方、電流によるジュール加熱は、発熱量
が電流の２乗に比例し抵抗の１乗に比例する。また、金
属の固有抵抗は正の温度係数を持つことから、温度が低
いときは抵抗が低く、温度が高くなると抵抗も高くなる
という性質を有する。そのため、同じ電流を流すのであ
れば、温度が高い領域で加熱した方が発熱量も多く効率
が良い。

【００１３】本発明では、帯状金属材料１は低温部をガ
スで、高温部を電気で加熱して、高い加熱効率を実現す
るものである。また、低温部をガスで加熱するため、通
電電流は低温から所定温度まで全てを電流で加熱する場
合に比べ大幅に少なくて済むことから、通電ロールと帯
状金属材料１との間で発生するスパークを抑制すること
ができる。

【００１４】ガス加熱装置としては、通常の可燃性ガス
と空気を混合するバーナーを用いれば良い。例えば、熱
効率を重視する場合は熱交換器を持った切り替え式バー
ナー等を用いればよいし、或いはスケールの発生を抑え
積極的にスケールを還元するのであれば、還元燃焼ので
きるバーナーを用いる等目的に応じて適宜選択すればよ
い。

【００１５】油脂分が表面から取り除かれ予備加熱され
た帯状金属材料１は、シール装置１４、１５を通り、通
電ロール１６、１７で挟持され通電される。一般に、帯
状金属材料１の表面に炭化物や油分が残っていると電流
を通じたときにスパークし易くなるが、本発明では、予
め除去しているためその心配は無い。

【００１６】一次電源１９から一次電圧をリングトラン
ス１８に加えると、変圧器の効果により帯状金属材料１
に直接２次電圧、２次電流が誘起される。この２次電流
が、通電ロール１６、１７と通電ロール２２、２３を銅
等の導電部材２０、２１で短絡することにより作られる
閉回路を流れることにより、帯状金属材料１の通電加熱
が行われる。

【００１７】通電ロール１６、１７、２２、２３として
は、鉄系の金属をベースに表面に耐摩耗性の金属やセラ
ミックス、サーメット等を溶射したものやカーボンなど
の良接触材等を用いれば良い。ここでは、上下から帯状
金属材料１を挟持する例を示しているが、スパークの問
題がなければ１本の通電ロールに巻き付けて通電する方
法や、上下通電ロールのどちらか一方を非導電性の押さ
えロールにしてもよい。

【００１８】また、本例はリングトランス１８を用いた
例であるが、電流を直接通電ロールに供給しても構わな
い。

【００１９】加熱された帯状金属材料１は、ダクト２４
を通り次工程へ送られる。本例では、ガス加熱装置を大
気雰囲気にし、酸化が問題となる温度域以降の通電加熱
部分を雰囲気調整室２５内に設置し、入り側をシール装
置１４、１５でシールし、そのまま次工程へ送ることに
しているが、酸化が問題なければ特に通電加熱装置を雰
囲気調整室に入れる必要は無い。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。

【００２１】（実施例１）図２は、本発明の加熱装置を
溶融亜鉛めっき工程に適用した例である。走行する帯状
金属材料１は、ゴムロール２、３で挟持され、表面に付
着している油分がある程度取り除かれる。その後、ガス
加熱装置２６に入り、燃焼炎とともに油分が取り除かれ
るとともに予熱される。

【００２２】スケールの発生が懸念される高温領域で
は、その発生を抑えるように非酸化性雰囲気にする必要
があるため、高温領域を加熱する通電加熱装置は雰囲気
調整室２５内に配設している。

【００２３】油分が取り除かれた帯状金属材料１は、シ
ール装置を有するダクト２７を通り、雰囲気調整室２５
内にある導電部材２０、２１で短絡された入り側通電ロ
ール１６、１７と出側通電ロール２２、２３の間で、一
次電源１９からの電圧をリングトランス１８に加えるこ
とにより帯状金属材料１に発生する２次電流により所定
の温度に加熱される。

【００２４】所定温度まで通電加熱装置で加熱された帯
状金属材料１は、ダクト２４を通りパネルヒーターやラ
ジアントチューブ等で一定温度に保たれた均熱帯２８に
入り、所要の均熱時間で均熱されるとともに、水素を主
成分とする還元性ガスにより表面が還元される。

【００２５】その後、帯状金属材料１は冷却帯３０でガ
スジェットで冷却され、ロール３１で下向きに方向を変
え、スナウト３２を通り、めっき浴３３に入りめっきさ
れ、ロール３４で上方に向かい、ワイピング装置３５で
余分な溶融金属を落とし所定の厚みにめっきされる。

【００２６】（実施例２）厚み０．１９ｍｍ、幅１２２
０ｍｍの０．０４％炭素鋼を、１６０ｍｐｍで２０℃か
ら７３０℃まで加熱する場合の所要電流を調査した。通
電ロール間長を５ｍとすると、ガス加熱による予備加熱
がない場合、所要電流は約１７６００Ａであった。一
方、ガス加熱により３００℃まで油脂除去を兼用した予
備加熱を行った場合、約９７００Ａと大幅に電流を下げ
ることができた。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、帯状金属材料の表面に
付着している油分を高価な化学式脱脂設備を使わずに簡
単に除去することができる。また、同時に低温域で加熱
効率のやや劣る電気加熱ではなく熱吸収効率の良い輻射
加熱で低温域を加熱し、輻射加熱では熱吸収効率の悪い
高温域を加熱効率の良い電気で加熱することから、トー
タルの加熱効率を高くすることができる。

【００２８】また、電気で内部から加熱できることか
ら、幅や厚みが大きく変化しても生産量を落とさずに加
熱することができるとともに、加熱速度を高くすること
もできることから加熱長を短くすることができ、建設コ
ストを大幅に低減することができる。

【００２９】さらに、表面に付着する油分や炭化物によ
るスパークの発生を回避できるとともに、輻射加熱の予
熱により所要電流が少なくて済み、スパークの発生を防
止することができる。

【００３０】さらに、自在な加熱制御ができることか
ら、金属学的な要求による様々なヒートパターンにも適
応できるため、種々の特性に優れた金属組織を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱装置を帯状金属材料の走行方向の
縦断面で模式的に説明する図である。

【図２】本発明の加熱装置を溶融めっき工程に適用した
実施例を帯状金属材料の走行方向の縦断面で模式的に説
明する図である。

【符号の説明】

１ 帯状金属材料 ２ ゴムロール ３ ゴムロール ４ ガス加熱装置 ５ ガス加熱装置 ６ ガス加熱装置 ７ ガス加熱装置 ８ 上部加熱装置 ９ ガス加熱装置 １０ ガス加熱装置 １１ ガス加熱装置 １２ ガス加熱装置 １３ 下部加熱装置 １４ シール装置 １５ シール装置 １６ 通電ロール １７ 通電ロール １８ リングトランス １９ 一次電源 ２０ 導電部材 ２１ 導電部材 ２２ 通電ロール ２３ 通電ロール ２４ ダクト ２５ 雰囲気調整室 ２６ ガス加熱装置 ２７ ダクト ２８ 均熱帯 ２９ ダクト ３０ 冷却帯 ３１ ロール ３２ スナウト ３３ めっき浴 ３４ ロール ３５ ワイピング装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する帯状金属材料を加熱する方法に
   おいて、ガス加熱装置により帯状金属材料の表面付着油
   分を加熱除去するとともに該金属材料を予熱した後、通
   電加熱装置で該金属材料を加熱・昇温することを特徴と
   する金属材料の加熱方法。
2. 【請求項２】 移動する帯状金属材料を加熱する通電加
   熱装置の入側前方に直接加熱方式のガス加熱装置を設け
   たことを特徴とする金属材料の加熱装置。