JPH10317065A - 板状金属材料の通電加熱装置および通電加熱方法 - Google Patents

板状金属材料の通電加熱装置および通電加熱方法

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JPH10317065A
JPH10317065A JP14459197A JP14459197A JPH10317065A JP H10317065 A JPH10317065 A JP H10317065A JP 14459197 A JP14459197 A JP 14459197A JP 14459197 A JP14459197 A JP 14459197A JP H10317065 A JPH10317065 A JP H10317065A
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JP
Japan
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plate
metal material
shaped metal
electrode
current
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JP14459197A
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Yoshiaki Hirota
芳明 広田
Junichi Hayashi
順一 林
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動する板状金属材料に交流電流を通じジュ
ール熱により加熱する際、長さ、幅、厚みによらず、先
端から後端まで均一に制御性良く連続して加熱する。 【解決手段】 板状金属材料1の移動方向の長さが長短
異なる電極8、9を一対として板状金属材料1の両幅端
部に設置する。このような電極8、9および電極10、
11の対を板状金属材料1の移動方向に二対以上長短の
組合せを換えて交互に配置する。各電極対を挟んで板状
金属材料1を囲むように良磁性材リング状コア5、6、
7を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、鉄やアル
ミニウム、銅、またはそれらの合金のスラブや厚板、薄
板などの板状金属材料を連続的に効率よく通電加熱する
板状金属材料の通電加熱装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金属材料を加熱する場合、加熱・
保温はガス加熱による輻射や電気ヒーターによる間接加
熱がほとんどであった。しかし、これらの加熱方法は間
接的に被加熱材を表面から加熱するため、急速な加熱が
できないという問題があり、板厚や板幅などが変わると
きには、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。たとえば、特開昭61−8
2954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1−187
789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。
【0004】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、ガスや電気の間接加熱と比べ
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、設備がコンパクトにできる点で優れている。
【0005】上記のように進行方向に電極ロールを設
け、比較的板厚の薄い金属材料が続けて供給される場合
には、連続的に通電加熱できるため生産性が良いが、ス
ラブや厚板などの場合、先端と後端部分はどうしても通
電ロールからはずれることになり、加熱できない部分が
生じてしまい歩留り落ちが生じてしまうという問題があ
る。また、たとえば厚板材などでは幅が大きく変化する
とともに、幅自体が広いため通電ロールの胴長も長くな
ってしまい、ロールがたわみやすくなることに加え通電
電流量も多大になるため、被加熱材と通電ロールの間で
スパークが発生しやすいという問題もある。
【0006】このような有限長材の先端部と後端部の加
熱不足やスパーク発生の問題に対し、例えば特開昭63
−123522号公報などにみられるように、電極を被
加熱材の先端と後端に密着させ、材料全体をバッチ的に
加熱する方法や、特開平2−111818号公報記載の
ように、被加熱材の先端と後端にダミー材をつけて加熱
する方法などが提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
のように電極を被加熱材の先端と後端に密着させ材料全
体を材料毎に加熱する方法では、例えば厚鋼板などの場
合のように材料の長さが数m〜20数mまで大きく変わ
る材料などでは、電極も材料の長さに合わせて大きく変
化させなければならず、設備・スペース上の問題があっ
た。また、全長にわたって加熱を行うためには設備容量
を大きくする必要があるとともに、加熱時間が長大にな
ることから、熱放散の影響が大きくなり加熱効率が低下
してしまうという問題、さらに長時間電極を被加熱材に
接触しつづけるため電極と鋼材の間で溶着が起こりやす
いという問題が生じていた。
【0008】そこで、本発明は、上記課題を有利に解決
し、長さ、幅、厚みによらず板状金属材料を効率よく連
続的に加熱できる、板状金属材料の通電加熱装置および
通電加熱方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記の通
りである。
【0010】(1)移動する板状金属材料に交流電流を
通じジュール熱により加熱する装置において、板状金属
材料の移動方向の長さが長短異なる電極を一対として板
状金属材料の両幅端部に設置し、この電極対を板状金属
材料の移動方向に二対以上長短の組合せを換えて交互に
配置し、各電極対を挟んで前記板状金属材料を囲むよう
に良磁性材リング状コアを設けたことを特徴とする板状
金属材料の通電加熱装置。
【0011】(2)移動する板状金属材料に交流電流を
通じジュール熱により加熱する装置において、板状金属
材料の両幅端部に一対以上の電極を設置し、各電極対を
挟んで前記板状金属材料を囲むように良磁性材リング状
コアを設け、良磁性材リング状コアの板状金属材料の移
動方向に対する角度を変更自在としたことを特徴とする
板状金属材料の通電加熱装置。
【0012】(3)前記(1)または(2)の通電加熱
装置の進行方向電極出側に板状金属材料の表面温度検出
装置を設け、該表面温度検出装置からの温度情報に基づ
いて電極の電流を調整し、所定の温度に加熱することを
特徴とする板状金属材料の通電加熱方法。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
【0014】図1は、本発明による板状金属材料の通電
加熱装置を示す図である。
【0015】搬送ロール2、3、4上を移動する板状金
属材料1は、図2の断面図に示すように磁気特性に優れ
た珪素鋼板等でできたリング状コア5、6、7の開口部
を通過する。このリング状コア5、6の間には、板状金
属材料1の移動方向の長さが長短異なる電極8、9を一
対として板状金属材料1の両幅端部に設置し、また、リ
ング状コア6、7の間には、板状金属材料1の移動方向
の長さが長短異なる電極10、11を電極8、9に対し
て長短の組合せを換えて一対として配置する。さらに電
極対の数を増やす場合は、このように電極の板状金属材
料1の移動方向の長さの長短の組合せを換えて交互に配
置する。電極8、9および電極10、11はそれぞれ電
源12、13に導電部材で接続されている。各電極には
摺り板などを用いればよく、特にその形状を規定するも
のではない。材質的には、鉄やステンレス鋼等の導電性
に優れる金属、あるいはカーボンや導電性セラミックス
などを用いても良い。また、電極表面には導電性のセラ
ミックスやサーメット等の被覆層を設けても構わない。
【0016】ここで、リング状コア5、6、7が無い場
合に板状金属材料1内を流れる電流について、電極8、
9を例に図3で説明する。板状金属材料1には電極8、
9間で電流14が流され、ジュール加熱される。電極
8、9間で流される電流14は、板状金属材料1が低温
のときは最短のパスを通って流れるが、温度が高くなる
につれて板状金属材料1の抵抗値が高くなり板断面内で
抵抗分布が生じるため、電流14は抵抗の低い部分を通
り流れるため必ずしも最短のパスを通らず、図3に示す
ように放射状に広がって流れる。そのため、断面内の電
流密度は電極近傍以外は極端に小さくなり、温度上昇量
が小さくなる。加熱時間を短縮しようとすると、大電流
を流さなければならないだけでなく、電極近傍のみが極
端に温度上昇してしまい、また、板状金属材料1に接触
している搬送ロール2、3、4を通って迷走電流が流
れ、ロールのベアリング等を焼損してしまう等の問題が
生じる。
【0017】本発明の加熱装置は、通電電流を交流と
し、磁気特性に優れた珪素鋼板等によるリング状コア
5、6、7を用いることにより、電磁誘導によりリング
状コア5、6、7の中にある板状金属材料1を流れる交
流電流と逆位相の電流を板状金属材料1に誘起させて通
電電流路を限られた範囲に制限するものである。電流路
を定めることができれば、過大な電流を流さなくて済む
とともに、板状金属材料1を通じて迷走電流がラインに
流れる問題もなくなる。しかし、実際には電流はリング
状コア5、6、7の直下で切れるわけではなく、実験の
結果コア幅の約半分程度から遮断するようになることが
分かった。そのため、電流路はコア部で制限した幅より
も若干広がって流れ、温度を比較すると板状金属材料1
の中央部と電極近傍とでは、電極近傍の温度の方が高く
なる傾向がある。そのため、より板幅方向で温度の均一
性をもたらすためには、電流密度を幅方向で平均化させ
る必要がある。平均化は、特に電流が集中しやすい電極
近傍の電流密度を分散化させるために、図1に示すよう
に板状金属材料1の移動方向の長さが長短異なる電極を
一対として板状金属材料1の両幅端部に設置し、この電
極対を板状金属材料1の移動方向に二対以上長短の組合
せを換えて交互に配置し、各電極対を挟んで板状金属材
料1を囲むように良磁性材リング状コア5、6、7を設
けることにより実現することができる。すなわち、長い
電極8、11では電流が分散することから昇温量が小さ
く、短い電極9、10では電流が集中しやすくなるので
昇温量が大きくなる。従って、この昇温特性を利用して
所定の時間で最終的に全段面をほぼ均一な温度にするこ
とができる。
【0018】板状金属材料1の移動方向の電極の長さを
自在に変更することは困難であるから、板状金属材料1
の移動方向に対するリング状コア5、6、7の傾きを変
えてやることによっても、電流路の幅を変化させること
ができ、温度制御が可能となる。リング状コア5、6、
7の角度は、リング状コア5、6、7の乗っている台座
を油圧シリンダ等で押し引きする方法や、台座の中心部
を回転させる方法等で変えることができる。
【0019】さらに、各加熱ゾーン出口温度を計測し、
電流を調整することにより正確な温度調整が可能とな
る。温度の計測は、放射温度計や接触式温度計等を用い
ても良いが、面状で温度計測のできるものが望ましい。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。なお、電源への接続は図示していない。
【0021】代表サイズとして幅2000mm、厚み5
0mm、長さ12000mmの0.04%C鋼材を30
0秒で600℃まで加熱することにした。
【0022】図4に示すように、比較例では、電極2
7、28の長さは100mm、電極間隔は200mmと
し、リング状コア19の幅は150mmとし、電流路の
幅が板幅中央で50mmずつ広がるようにした。図5
は、図4中の電極の部分の拡大図であり、仮想の電流分
布を弧で示す。また、ラインA、B、C、Dは板幅方向
の温度をチェックするためのラインで、ラインAは電極
上で、電流路の幅は100mm、ラインBは板端部より
250mmの位置で電流路の幅は120mm、ラインC
は板端部より500mmの位置で電流路の幅は150m
m、ラインDは板幅中央部で電流路の幅は200mmで
あった。板中央部と電極部との温度差は時間とともに拡
大し、加熱後300秒で約400℃まで拡大した。
【0023】一方、図6は本発明の実施例を示す。長い
方の電極29は長さを400mm、短い方の電極30は
長さを200mmとして、100mm幅のリング状コア
19を配置して100,000〔A〕で加熱した。ライ
ンAは、電流路の幅が200mmと400mmで電極の
ある端部側を、ラインBは端部から500mmの位置で
電流路の幅が228mmと327mmの位置を、また、
ラインCは板中央部で電流路の幅が270mmの位置と
した。最終的に温度偏差は15℃程度と極めて小さくす
ることができ、本発明による加熱が優れていることがわ
かる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、厚みが厚く、長さが大
きく変化する板状の金属材料を、効率良くしかも歩留り
落ちなく加熱することができる。また、大電流通電に伴
うスパークの発生や溶着等の問題が回避できるばかりで
なく、迷走電流による事故や制御装置のエラーなども回
避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による板状金属材料の通電加熱装置を示
す図である。
【図2】本発明の通電加熱装置のリング状コア部の正面
断面を示す図である。
【図3】リング状コアを用いない場合の電流の流れを示
す図である。
【図4】同じ長さの電極とリング状コアとを用いた通電
加熱装置を示す図である。
【図5】同じ長さの電極とリング状コアとを用いた通電
加熱装置の幅方向の電流の流れを示す図である。
【図6】本発明による板状金属材料の通電加熱装置の実
施例を示す図である。
【符号の説明】
1 板状金属材料 2 搬送ロール 3 搬送ロール 4 搬送ロール 5 リング状コア 6 リング状コア 7 リング状コア 8 電極 9 電極 10 電極 11 電極 12 電源 13 電源 14 電流 15 搬送ロール 19 リング状コア 27 電極 28 電極 29 電極 30 電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動する板状金属材料に交流電流を通じ
    ジュール熱により加熱する装置において、板状金属材料
    の移動方向の長さが長短異なる電極を一対として板状金
    属材料の両幅端部に設置し、この電極対を板状金属材料
    の移動方向に二対以上長短の組合せを換えて交互に配置
    し、各電極対を挟んで前記板状金属材料を囲むように良
    磁性材リング状コアを設けたことを特徴とする板状金属
    材料の通電加熱装置。
  2. 【請求項2】 移動する板状金属材料に交流電流を通じ
    ジュール熱により加熱する装置において、板状金属材料
    の両幅端部に一対以上の電極を設置し、各電極対を挟ん
    で前記板状金属材料を囲むように良磁性材リング状コア
    を設け、良磁性材リング状コアの板状金属材料の移動方
    向に対する角度を変更自在としたことを特徴とする板状
    金属材料の通電加熱装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の通電加熱装置の
    進行方向電極出側に板状金属材料の表面温度検出装置を
    設け、該表面温度検出装置からの温度情報に基づいて電
    極の電流を調整し、所定の温度に加熱することを特徴と
    する板状金属材料の通電加熱方法。
JP14459197A 1997-05-20 1997-05-20 板状金属材料の通電加熱装置および通電加熱方法 Withdrawn JPH10317065A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002050316A1 (en) * 2000-12-15 2002-06-27 Avestapolarit Ab A method and a device for partial heating of metal sheets
CN106358323A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 丰田自动车株式会社 电加热设备和电加热方法

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Effective date: 20040803