(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続送給される被加熱材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置において、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロールが水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設され、前記被加熱材をはさんで前記通電ロールと対向する押さえロールがヒートパイプを内蔵した均温ロールである通電加熱装置であって、該水冷式または油冷式バックアップロールの軸から冷却用の水または油を流入し、冷却後の水または油を該軸の端部に排出するように該軸の外周面に沿って螺旋状に設けた通液路を有する通電加熱装置。
【請求項２】
連続送給される被加熱材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置において、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する押さえロールが水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設され、前記被加熱材をはさんで前記押さえロールと対向する通電ロールがヒートパイプを内蔵した均温ロールである通電加熱装置であって、該水冷式または油冷式バックアップロールの軸から冷却用の水または油を流入し、冷却後の水または油を該軸の端部に排出するように該軸の外周面に沿って螺旋状に設けた通液路を有する通電加熱装置。
【請求項３】
連続送給される被加熱材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置において、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロール、および前記被加熱材をはんさで前記通電ロールと対向する押さえロールがそれぞれ水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設されてなる通電加熱装置であって、該水冷式または油冷式バックアップロールの軸から冷却用の水または油を流入し、冷却後の水または油を該軸の端部に排出するように該軸の外周面に沿って螺旋状に設けた通液路を有する通電加熱装置。
【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間に電圧を印加して被加熱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、加熱出側の通電ロールおよび押さえロールは、通電加熱によって高温になった被加熱材によって加熱されるが、このとき、通電ロールおよび押さえロールのロール幅は、被加熱材の幅よりも大きいので、通電ロールおよび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、該通電ロールおよび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、通電ロールおよび押さえロールには、その製造時の直径寸法が完全であっても、稼動中にロール幅方向に温度偏差が生じ、ロール中央部分で直径偏差（以下、サーマルクラウンという）が発生する。
【０００４】
このように、通電ロールおよび押さえロールのロール中央部分でサーマルクラウンが発生したばあいには、被加熱材が該ロール中央部分でのみ接触し、さらに該ロール中央部分が過加熱されるようになる。その結果、通電ロールおよび押さえロールのロール中央部分でのサーマルクラウンがより一層大きくなって被加熱材の中央部分が通電ロールおよび押さえロールから集中的に圧下を受けることになり、該被加熱材の形状悪化が生じたり、また通電ロールおよび押さえロールと被加熱材との間、とくに両者の間隙が大きくなる被加熱材のエッジ部で接触不良によるスパークが発生することがある。このようにスパークが発生したばあいには、通電ロールおよび押さえロールの表面ならびに被加熱材の表面にスパーク疵が入り、とくに通電ロールおよび押さえロールのスパーク疵は、以降継続的に被加熱材に転写疵を生じさせてしまうことがある。そして、この結果、通電ロールおよび押さえロールの寿命の低下や被加熱材の品質低下などがひきおこされる原因となる。
【０００５】
そこで、前記通電ロールのサーマルクラウンの発生を防止するために、通電ロール内にヒートパイプが装着された通電用均温ロールが提案されている（特開平６−１００６２号公報）。
【０００６】
前記通電用均温ロールを用いたばあいには、確かに該通電用均温ロールにサーマルクラウンが発生することを防止することができるが、前記通電用均温ロールには、ヒートパイプが用いられているため、高価であり、経済性に難点がある。
【０００７】
【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、連続送給される被加熱材を通電加熱する際に、通電ロールおよび押さえロールに有害なサーマルクラウンが発生することを防止し、かつヒートパイプが装着され均温ロールの使用本数を減少させることにより、経済性が高められた通電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】
本発明は、
第１に、連続送給される被加熱材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置において、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロールが水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設され、前記被加熱材をはさんで前記通電ロールと対向する押さえロールがヒートパイプを内蔵した均温ロールである通電加熱装置であって、該水冷式または油冷式バックアップロールの軸から冷却用の水または油を流入し、冷却後の水または油を該軸の端部に排出するように該軸の外周面に沿って螺旋状に設けた通液路を有する通電加熱装置（以下、第１発明という）、
第２に、連続送給される被加熱材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置において、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する押さえロールが水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設され、前記被加熱材をはさんで前記押さえロールと対向する通電ロールがヒートパイプを内蔵した均温ロールである通電加熱装置であって、該水冷式または油冷式バックアップロールの軸から冷却用の水または油を流入し、冷却後の水または油を該軸の端部に排出するように該軸の外周面に沿って螺旋状に設けた通液路を有する通電加熱装置（以下、第２発明という）、ならびに
第３に、連続送給される被加熱材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置において、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロール、および前記被加熱材をはんさで前記通電ロールと対向する押さえロールがそれぞれ水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設されてなる通電加熱装置であって、該水冷式または油冷式バックアップロールの軸から冷却用の水または油を流入し、冷却後の水または油を該軸の端部に排出するように該軸の外周面に沿って螺旋状に設けた通液路を有する通電加熱装置（以下、第３発明という）
に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１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材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置であり、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロールが水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設されており、前記被加熱材をはさんで前記通電ロールと対向する押さえロールがヒートパイプを内蔵した均温ロールである、という構成を有するものである。
【００１０】
第１発明においては、被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロールが、水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配置されている点に、１つの大きな特徴がある。
【００１１】
第１発明においては、通電ロールとして、従来用いられている通電ロールをそのまま用いることができるので、高価なヒートパイプが装着された均温ロールを通電ロールに使用することによって発生する経済面での問題点が解消される。このように、第１発明において、従来用いられている通電ロールをそのまま用いてもサーマルクラウンの発生が抑制される理由は、定かではないが、おそらく被加熱材の通板時に通電ロールにサーマルクラウンが発生し、通電ロールが被加熱材を押さえつける力が大きくなって被加熱材から該通電ロールへの入熱量が増大するが、これと同時に通電ロールがバックアップロールを押しつける力も大きくなり、被加熱材からの該通電ロールへの入熱が速やかに該バックアップロールによって除去され、フラットなプロフィールへ矯正された該通電ロールがロール回転によって被加熱材と接触することにもとづくものと考えられる。
【００１２】
以下、第１発明の通電加熱装置を図面にもとづいて説明する。
【００１３】
図１は、第１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。
【００１４】
図１において、被加熱材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。また、バックアップロール６は、通電ロール３と接触して配設されている。
【００１５】
被加熱材１は、通電ロール２上から通電ロール３上へ矢印Ａ方向に通板され、通板時には、電源７からの通電により、自らジュール熱を発して発熱する。したがって、通電ロール２は、低温側の通電ロール、通電ロール３は、高温側の通電ロールとなり、通電加熱によるサーマルクラウンは、低温側の通電ロール２ではあまり発生しないが、高温側の通電ロール３で大きく発生するようになる。
【００１６】
第１発明においては、通電ロール３がバックアップロール６と接触して設けられていることにより、被加熱材１から該通電ロール３への入熱は、該バックアップロール６によって速やかに除去されるので、通電ロール３の被加熱材１の通板部分が過加熱されがたくなり、その結果、通電ロール３のサーマルクラウンの発生が抑制される。
【００１７】
通電ロール３としては、従来用いられている通電ロールを用いることができる。かかる通電ロール３としては、たとえば低合金鋼などの一般ロール用鋼材などの材質からなり、直径２００〜６００ｍｍ程度、ロール長１０００〜１８００ｍｍ程度を有するロールなどがあげられる。
【００１８】
なお、被加熱材１から通電ロール３への入熱をバックアップロール６で支配的に抜熱することが、サーマルクラウンの発生の抑制の点で好ましい。これは、被加熱材１からのロール幅方向の入熱分布に対して、従来の軸水冷方式では、水冷軸でロール幅方向に均一な拒熱形態しかとりえないのに対し、バックアップロール冷却方式では、該入熱分布に対応した抜熱分布となることにもとづくものである。すなわち、バックアップロール冷却方式では、被加熱材１からの入熱分布によって発生するサーマルクラウンと、かかるサーマルクラウンに起因する押しつけ力分布とがドライビングフォースとして抜熱が起こるので、抜熱したいサーマルクラウンの発生部分を、発生したサーマルクラウン量に見合った抜熱量で自動的に抜熱することができるという利点がある。かかる観点から、前記通電ロール３としては、たとえば軸を冷却させるための冷却水路などの冷却機能を有しないロールや、軸とシェルとの間に断熱材が配設された断熱性を有するロールを用いることが好ましい。
【００１９】
通電ロール３と接触して用いられるバックアップロール６としては、水冷式または油冷式バックアップロールが用いられる。
【００２０】
前記水冷式または油冷式バックアップロールとしては、たとえば図２に示されるような水冷式または油冷式のバックアップロールを用いることができる。
【００２１】
図２は、水冷式または油冷式のバックアップロールの軸方向における概略縦断面図である。通液路８は、バックアップロール６の軸９の中央部分から冷却用の水または油が流入し、シェル１０の内面と接触して水または油が通過するように、軸９の外周面に沿って螺旋状に設けられており、冷却後の水または油が軸９の端部から排出されるように構成されている。前記水冷式または油冷式バックアップロール６を用いたばあいには、一般に、たとえば８００〜９００℃程度に加熱された被加熱材１を通板させると、軸水冷などを行なわないばあい、その通電ロール３の表面が７００〜８００℃程度に加熱されるところが、該バックアップロール６の表面温度が３０〜５０℃程度となるように、通液路８に水または油を導入して冷却したばあいには、通電ロール３の表面温度を５００℃以下に冷却させることができる。
【００２２】
バックアップロール６のロール幅は、被加熱材１から通電ロール３への入熱を充分に抜熱することができるようにするために、通電ロール３の被加熱材１の通板部の幅以上であることが好ましく、また通電ロール３への圧下に偏りが生じないようにするために、通電ロール３のロール幅と同等であることがより好ましい。なお、通電ロール３に悪影響を与えない範囲内であれば、バックアップロール６のロール幅は、通電ロール３のロール幅よりも大きくてもよく、また小さくてもよい。
【００２３】
バックアップロール６を通電ロール３に接触させる際には、被加熱材１から通電ロール３への入熱を充分に除去するためには、バックアップロール６による通電ロール３の圧下は、０．１ｋｇ／ｍｍ以上、なかんづく１ｋｇ／ｍｍ以上であることが好ましいが、あまりにも該圧下が大きいばあいには、被加熱材１が圧延（塑性変形）によってプロフィール変化を受けたり、ロール接触部での疲労強度の低下によって主に通電ロール３の耐久性が低下するようになる傾向があるので、７ｋｇ／ｍｍ以下、なかんづく５ｋｇ／ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
第１発明においては、押さえロール５には、バックアップロールが接触されていないため、ヒートパイプを内蔵した均温ロールが用いられる。
【００２５】
図３は、第１発明の押さえロール５として用いられる均温ロール１１の一実施態様を示し、その軸に対して直交方向における概略断面図である。
【００２６】
図３において、均温ロール１１は、ヒートパイプ１２を内蔵する金属シェル１３を有し、その中心部分に軸１４が設けられている。
【００２７】
金属シェル１３に内蔵されたヒートパイプ１２は、該金属シェル１３内で軸１４方向に沿って複数本設けられている。
【００２８】
ヒートパイプ１２は、密閉管体内に熱媒が封入されたものであり、熱媒が密閉管体内の高温側で蒸発し、生成した蒸気が該密閉管体内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。
【００２９】
なお、ヒートパイプ１２に用いられる熱媒は、被加熱材１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。
【００３０】
ヒートパイプ１２の外径には、とくに限定がない。通常、外径が３〜１２ｍｍ程度、なかんづく５〜８ｍｍ程度のヒートパイプ１２を用いることができる。
【００３１】
金属シェル１３に設けられるヒートパイプ１２の数は、該金属シェル１３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することが好ましい。
【００３２】
ヒートパイプ１２の金属シェル１３の表面からの深さは、あまりにも浅いばあいには、被加熱材１との接触圧により、該ヒートパイプ１２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、ロール幅方向の均温効果が低下し、サーマルクラウンの発生、ひいては被加熱材１との間で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。
【００３３】
金属シェル１３の材質としては、たとえば低合金鋼などの一般ロール用鋼材などがあげられる。
【００３４】
金属シェル１３の直径は、たとえば被加熱材１を８００〜９００℃程度の温度に通電加熱するばあいには、３５０〜６００ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
前記のように構成された第１発明の通電加熱装置においては、通電ロール３として、従来のように高価なヒートパイプが装着された均温ロールを用いる必要がなく、通電ロール３と、比較的安価な水冷式または油冷式バックアップロール６とを接触させるだけで通電ロール３に発生するサーマルクラウンを効果的に抑制することができる。
【００３６】
したがって、第１発明の通電加熱装置は、通電ロール３に、高価なヒートパイプが装着された均温ロールを必要としないので、経済的価値にすぐれた装置である。
【００３７】
第２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材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置であり、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する押さえロールが水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設され、前記被加熱材をはさんで前記押さえロールと対向する通電ロールがヒートパイプを内蔵した均温ロールである、という構成を有するものである。
【００３８】
第２発明においては、被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する押さえロールが、水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配置されている点に、１つの大きな特徴がある。
【００３９】
第２発明においては、押さえロールとして、従来用いられている押さえロールをそのまま用いることができるので、高価なヒートパイプが装着された均温ロールを押さえロールに使用することによって発生する経済面での問題点が解消される。このように、第２発明において、従来用いられている押さえロールをそのまま用いてもサーマルクラウンの発生が抑制される理由は、定かではないが、おそらく第１発明と同様に、被加熱材の通板時に押さえロールにサーマルクラウンが発生し、押さえロールが被加熱材を押さえつける力が大きくなって被加熱材から該押さえロールへの入熱量が増大するが、これと同時に押さえロールがバックアップロールを押しつける力も大きくなり、被加熱材からの該押さえロールへの入熱が速やかに該バックアップロールによって除去され、フラットなプロフィールへ矯正された該押さえロールがロール回転によって被加熱材と接触することにもとづくものと考えられる。
【００４０】
以下、第２発明の通電加熱装置を図面に基づいて説明する。
【００４１】
図４は、第２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。
【００４２】
図４において、被加熱材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。また、バックアップロール６は、押さえロール５と接触して配設されている。
【００４３】
被加熱材１は、通電ロール２上から通電ロール３上へ矢印Ａ方向に通板され、通板時には、電源７からの通電により、自らジュール熱を発して発熱する。したがって、通電ロール２は、低温側の通電ロール、通電ロール３は、高温側の通電ロールとなり、通電加熱によるサーマルクラウンは、低温側の通電ロール２ではあまり発生しないが、高温側の通電ロール３で大きく発生するようになる。
【００４４】
第２発明においては、押さえロール５がバックアップロール６と接触して設けられていることにより、被加熱材１から該押さえロール５への入熱は、該バックアップロール６によって速やかに除去されるので、押さえロール５の被加熱材１の通板部分が過加熱されがたくなり、その結果、押さえロール５のサーマルクラウンの発生が抑制される。
【００４５】
押さえロール５としては、従来用いられている押さえロールを用いることができる。かかる押さえロール５としては、たとえば低合金鋼などの一般ロール用鋼材などの材質からなり、直径２００〜６００ｍｍ程度、ロール長１０００〜１８００ｍｍ程度を有するロールなどがあげられる。
【００４６】
なお、被加熱材１から押さえロール５への入熱をバックアップロール６で支配的に抜熱することが、サーマルクラウンの発生の抑制の点で好ましい。これは、被加熱材１からのロール幅方向の入熱分布に対して、従来の軸水冷方式では、水冷軸でロール幅方向に均一な拒熱形態しかとりえないのに対し、バックアップロール冷却方式では、該入熱分布に対応した抜熱分布となることにもとづくものである。すなわち、バックアップロール冷却方式では、被加熱材１からの入熱分布によって発生するサーマルクラウンと、かかるサーマルクラウンに起因する押しつけ力分布とがドライビングフォースとして抜熱が起こるので、抜熱したいサーマルクラウンの発生部分を、発生したサーマルクラウン量に見合った抜熱量で自動的に抜熱することができるという利点がある。かかる観点から、前記押さえロール５としては、たとえば軸を冷却されるための冷却水路などの冷却機能を有しないロールや、軸とシェルとの間に断熱材が配設された断熱性を有するロールを用いることが好ましい。
【００４７】
押さえロール５と接触して用いられるバックアップロール６としては、水冷式または油冷式バックアップロールが用いられる。
【００４８】
前記水冷式または油冷式バックアップロールとしては、たとえば第１発明に用いることができる図２に示されるような水冷式または油冷式のバックアップロール６を用いることができる。前記水冷式または油冷式バックアップロール６を用いたばあいには、第１発明と同様に、一般に、たとえば８００〜９００℃程度に加熱された被加熱材１を通板させると、軸水冷などを行なわないばあい、その押さえロール５の表面が７００〜８００℃程度に加熱されるところが、該バックアップロール６の表面温度が３０〜５０℃程度となるうように、通液路８に水または油を導入して冷却したばあいには、押さえロール５の表面温度を５００℃以下に冷却させることができる。
【００４９】
バックアップロール６のロール幅は、被加熱材１から押さえロール５への入熱を充分に抜熱することができるようにするために、押さえロール５の被加熱材１の通板部の幅以上であることが好ましく、また押さえロール５への圧下に偏りが生じないようにするために、押さえロール５のロール幅と同等であることがより好ましい。なお、押さえロール５に悪影響を与えない範囲内であれば、バックアップロール６のロール幅は、押さえロール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。
【００５０】
バックアップロール６を押さえロール５に接触させる際には、被加熱材１から押さえロール５への入熱を充分に除去するためには、バックアップロール６による押さえロール５の圧下は、０．１ｋｇ／ｍｍ以上、なかんづく１ｋｇ／ｍｍ以上であることが好ましいが、あまりにも該圧下が大きいばあいには、被加熱材１が圧延（塑性変形）によってプロフィール変化を受けたり、ロール接触部での疲労強度の低下によって主に押さえロール５の耐久性が低下するようになる傾向があるので、７ｋｇ／ｍｍ以下、なかんづく５ｋｇ／ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
第２発明においては、通電ロール３には、バックアップロールが接触されていないため、ヒートパイプを内蔵した均温ロールが用いられる。
【００５２】
図５は、第２発明の通電ロール３として用いられる均温ロール１１の一実施態様を示し、その軸に対して直交方向における概略断面図である。
【００５３】
図５において、均温ロール１１は、ヒートパイプ１２を内蔵する金属シェル１３を有し、その中心部分に軸１４が設けられている。
【００５４】
金属シェル１３に内蔵されたヒートパイプ１２は、該金属シェル１３内で軸方向に沿って複数本設けられている。
【００５５】
ヒートパイプ１２には、第１発明に用いられている押さえロール５に内蔵されているヒートパイプと同様のものを用いることができる。
【００５６】
金属シェル１３に設けられるヒートパイプ１２の数は、該金属シェル１３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す、通常、サーマルクラウンが発生しない範囲内で適宜選定することが好ましい。
【００５７】
ヒートパイプ１２の金属シェル１３の表面からの深さは、あまりにも浅いばあいには、被加熱材１との接触により、該ヒートパイプ１２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、ロール幅方向の均温効果が低下し、サーマルクラウンの発生、ひいては被加熱材１との間で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。
【００５８】
金属シェル１３としては、通電加熱を行なうため、たとえば低合金鋼などの一般ロール用鋼材などを材質とするものを好適に使用することができる。
【００５９】
金属シェル１３の直径は、たとえば被加熱材１を８００〜９００℃程度の温度に通電加熱するばあいには、３５０〜６００ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００６０】
また、均温ロール１１の軸１４の中央部分には、図５に示されるように、該均温ロール１１を冷却するために、冷却水路１５が設けられていてもよい。
【００６１】
前記のように構成された第２発明の通電加熱装置においては、押さえロール５として、従来のように高価なヒートパイプが装着された均温ロールを用いる必要がなく、押さえロール５と、比較的安価な水冷式または油冷式バックアップロール６とを接触させるだけで押さえロール５に発生するサーマルクラウンを効果的に抑制することができる。
【００６２】
したがって、第２発明の通電加熱装置は、押さえロール５に、高価なヒートパイプが装着された均温ロールを必要としないので、経済的価値にすぐれた装置である。
【００６３】
第３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材に通電し、該被加熱材を通電加熱するための通電加熱装置であり、前記被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロール、および前記被加熱材をはさんで前記通電ロールと対向する押さえロールがそれぞれ水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配設された構成を有するものである。
【００６４】
第３発明においては、被加熱材の高温領域で該被加熱材と接触する通電ロールおよび押さえロールが、いずれも水冷式または油冷式バックアップロールと接触して配置されている点に、１つの大きな特徴がある。
【００６５】
第３発明においては、通電ロールおよび押さえロールとして、従来用いられている通電ロールおよび押さえロールをそのまま用いることができるので、高価なヒートパイプが装着された均温ロールを通電ロールおよび押さえロールに使用するこによって発生する経済面での問題点が解消される。第３発明においては、ヒートパイプが装着された均温ロールが必要とされないので、第３発明は、第１〜３発明のなかでもとくに経済的価値が高い発明である。
【００６６】
第３発明において、従来用いられている通電ロールおよび押さえロールをそのまま用いてもサーマルクラウンの発生が抑制される理由は、定かではないが、おそらく第１〜２発明と同様に、被加熱材の通板時に通電ロールおよび押さえロールにサーマルクラウンが発生し、通電ロールおよび押さえロールが被加熱材を押さえつける力が大きくなって被加熱材から該通電ロールおよび該押さえロールへの入熱量が増大するが、これと同時に通電ロールおよび押さえロールがバックアップロールを押しつける力も大きくなり、被加熱材からの該通電ロールおよび該押さえロールの入熱が速やかにそれぞれバックアップロールによって除去され、フラットなプロフィールへ矯正された該通電ロールおよび該押さえロールがロール回転によって被加熱材と接触することにもとづくものと考えられる。
【００６７】
以下に、第３発明の通電加熱装置を図面にもとづいて説明する。
【００６８】
図６は、第３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。
【００６９】
図６において、被加熱材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。また、バックアップロール６ａ、６ｂは、それぞれ通電ロール３および押さえロール５と接触して配設されている。
【００７０】
被加熱材１は、通電ロール２上から通電ロール３上へ矢印Ａ方向に通板され、通板時には、電源７からの通電により、自らジュール熱を発して発熱する。したがって、通電ロール２および押さえロール４は低温側、また通電ロール３および押さえロール５は高温側となり、通電加熱によるサーマルクラウンは、低温側の通電ロール２および押さえロール４ではあまり発生しないが、高温側の通電ロール３および押さえロール５で大きく発生するようになる。
【００７１】
第３発明においては、通電ロール３および押さえロール５がそれぞれバックアップロール６ａ、６ｂと接触して設けられていることにより、被加熱材１から通電ロール３および押さえロール５への入熱は、それぞれバックアップロール６ａ、６ｂによって速やかに除去されるので、通電ロール３および押さえロール５の被加熱材１の通板部分が過加熱されがたくなり、その結果、通電ロール３および押さえロール５のサーマルクラウンの発生が抑制される。
【００７２】
通電ロール３としては、従来用いられている通電ロールを用いることができる。かかる通電ロール３としては、たとえば第１発明に用いられている通電ロールなどがあげられる。
【００７３】
また、押さえロール５にも通電ロール３と同様に、従来用いられている押さえロールを用いることができる。かかる押さえロール５としては、たとえば第２発明に用いられている押さえロールなどがあげられる。
【００７４】
通電ロール３および押さえロール５と接触して用いられるバックアップロール６ａ、６ｂとしては、水冷式または油冷式バックアップロールが用いられる。
【００７５】
前記水冷式または油冷式バックアップロールとしては、第１〜２発明に用いることができるバックアップロール、たとえば図２に示されるような水冷式または油冷式バックアップロール６を用いることができる。バックアップロール６ａ、６ｂとして、図２に示された水冷式または油冷式バックアップロール６を用いたばあいには、第１〜２発明と同様に、一般に、たとえば８００〜９００℃程度に加熱された被加熱材１を通板させると、軸水冷などを行なわないばあい、その通電ロール３および押さえロール５の表面が７００〜８００℃程度に加熱されるところが、該バックアップロール６ａ、６ｂの表面温度が３０〜５０℃程度となるように、通液路８に水または油を導入して冷却したばあいには、通電ロール３および押さえロール５の表面温度を５００℃以下に冷却させることができる。
【００７６】
バックアップロール６ａ、６ｂをそれぞれ通電ロール３および押さえロール５に接触させる際には、被加熱材１から通電ロール３および押さえロール５への入熱を充分に除去するためには、バックアップロール６ａによる通電ロール３の圧下およびバックアップロール６ｂによる押さえロール５の圧下は、それぞれ０．１ｋｇ／ｍｍ以上、なかんづく１ｋｇ／ｍｍ以上であることが好ましいが、あまりにも該圧下が大きいばあいには、被加熱材１が圧延（塑性変形）によってプロフィール変化を受けたり、ロール接触部での疲労強度の低下によって通電ロール３および押さえロール５の耐久性が低下するようになる傾向があるので、７ｋｇ／ｍｍ以下、なかんづく５ｋｇ／ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７７】
前記のように構成された第３発明の通電加熱装置においては、通電ロール３および押さえロール５として、従来のように高価なヒートパイプが装着された均温ロールを用いる必要がなく、通電ロール３および押さえロール５をそれぞれバックアップロール６ａ、６ｂと接触させるだけで通電ロール３および押さえロール５に発生するサーマルクラウンを効果的に抑制することができる。
【００７８】
したがって、第３発明の通電加熱装置は、通電ロール３および押さえロール５のいずれにも、高価なヒートパイプが装着された均温ロールを必要としないので、第１〜３発明のなかでもとくに経済的価値が高い装置である。
【００７９】
【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さらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００８０】
実施例１
図１に示されるような通電加熱装置を用いた。
【００８１】
通電ロール２、３として、直径４００ｍｍ、幅１３００ｍｍの低合金鋼製ロールを用いた。低温側の押さえロール４として、直径３００ｍｍ、幅１３００ｍｍのゴムロールを用いた。高温側の押さえロール５には、直径３５０ｍｍ、幅１３００ｍｍのニッケル・クロム・モリブデン鋼製ロールに、該ロールの表面から６ｍｍ深さの位置に媒体が水であるヒートパイプ（外径が６ｍｍ）が幅方向に等間隔で１００本装着されたロールを用いた。また、バックアップロール６として、外径２５０ｍｍ、内径２００ｍｍの鋼製シェルと、螺旋状冷却水路（通液路８）が設けられた鋼製軸とが一体化された、図２に示される構造を有するロールを用いた。
【００８２】
つぎに、バックアップロール６内の冷却水路に冷却水を導入し、稼働時にバックアップロール６の表面温度が４０℃以下となるように調整し、バックアップロール６による通電ロール３の圧下を３．０ｋｇ／ｍｍに調整しながら、板厚０．２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの帯状鋼板が通電ロール３と押さえロール５との間を通過するときに８５０℃に通電加熱されるように、電源７の電流を調整し、通板速度３０ｍ／分で３時間稼働させ、ロール温度を定常状態に安定させた。その結果、通電ロール３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３０℃であった。また、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）を、式：
ロールプロフィール＝ロールの直径×線膨張係数（１２×１０-6(℃-1)）
×ロールの幅方向の温度偏差
にもとづいて求めたところ、約１４０μｍであった。さらに、押さえロール５の幅方向の温度偏差は約１０℃、前記と同様にして求めたロールプロフィールは約５０μｍであった。このように、かかる実施例１では、稼働に悪影響を及ぼす有害なサーマルクラウンの発生が認められなかった。
【００８３】
このことから、通電ロールとして、ヒートパイプが装着された通電用均温ロールを用いなくても、従来の通電ロールを用い、該通電ロールを水冷式または油冷式バックアップロールと接触させて抜熱するだけで、該通電ロールの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。
【００８４】
実施例２
図４に示されるような通電加熱装置を用いた。
【００８５】
通電ロール２として、直径４００ｍｍ、幅１３００ｍｍの低合金鋼製ロールを用いた。また、通電ロール３として、直径４００ｍｍ、幅１３００ｍｍの低合金鋼製ロールに、該ロールの表面から６ｍｍの深さの位置に媒体が水であるヒートパイプ（外径が６ｍｍ）が幅方向に等間隔で１００本装着されたロールを用いた。押さえロール４として、直径３００ｍｍ、幅１３００ｍｍのゴムロールを用い、押さえロール５として、直径２７０ｍｍ、幅１３００ｍｍのハニカムロール（波板内蔵により、クッション性を高めたスリーブ肉厚５ｍｍのロール）を用いた。また、バックアップロール６には、外径２５０ｍｍ、内径２００ｍｍの鋼製シェルと、螺旋状冷却水路（通液路８）が設けられた鋼製軸とが一体化された、図２に示される構造を有するロールを用いた。
【００８６】
つぎに、バックアップロール６内の冷却水路に冷却水を導入し、稼働時にバックアップロール６の表面温度が４０℃以下となるように調整し、バックアップロール６による押さえロール５の圧下を３．０ｋｇ／ｍｍに調整しながら、板厚０．２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの帯状鋼板が通電ロール３と押さえロール５との間を通過するときに８５０℃に通電加熱されるように、電源７の電流を調整し、通板速度３０ｍ／分で３時間稼働させ、ロール温度を定常状態に安定させた。その結果、押さえロール５の幅方向の温度偏差は約３０℃、実施例１と同様にして求めたロールプロフィールは約１００μｍ、また通電ロール３の幅方向の温度偏差は約１０℃、実施例１と同様にして求めたロールプロフィールは約５０μｍであり、稼働に悪影響を及ぼす有害なサーマルクラウンの発生が認められなかった。
【００８７】
このことから、押さえロールとして、ヒートパイプが装着された均温ロールを用いなくても、従来の押さえロールを用い、該押さえロールを水冷式または油冷式バックアップロールと接触させて抜熱するだけで、該押さえロールの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。
【００８８】
実施例３
図６に示されるような通電加熱装置を用いた。
【００８９】
通電ロール２、３として、直径４００ｍｍ、幅１３００ｍｍの低合金鋼製ロールを用いた。押さえロール４として、直径３００ｍｍ、幅１３００ｍｍのゴムロールを用い、押さえロール５として、直径２７０ｍｍ、幅１３００ｍｍのハニカムロール（波板内蔵により、クッション性を高めたスリーブ肉厚５ｍｍのロール）を用いた。また、バックアップロール６ａ、６ｂとして、外径２５０ｍｍ、内径２００ｍｍの鋼製シェルと、螺旋状冷却水路（通液路８）が設けられた軸とが一体化された、図２に示される構造を有するロールを用いた。
【００９０】
つぎに、バックアップロール６ａ、６ｂ内の冷却水路に冷却水を導入し、稼働時にバックアップロール６ａ、６ｂの表面温度が４０℃以下となるように調整し、バックアップロール６ａ、６ｂによる通電ロール３および押さえロール５の圧下をそれぞれ３．０ｋｇ／ｍｍに調整しながら、板厚０．２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの帯状鋼板が通電ロール３と押さえロール５との間を通過するときに８５０℃に通電加熱されるように、電源７の電流を調整し、通板速度３０ｍ／分で３時間稼働させ、ロール温度を定常状態に安定させた。その結果、通電ロール３の幅方向の温度偏差は約３０℃、実施例１と同様にして求めたロールプロフィールは約１４０μｍ、また押さえロール５の幅方向の温度偏差は約３０℃、実施例１と同様にして求めたロールプロフィールは約１００μｍであり、いずれのロールにも稼働に悪影響を及ぼす有害なサーマルクラウンの発生が認められなかった。
【００９１】
このことから、通電ロールおよび押さえロールに、ヒートパイプが装着された均温ロールを用いなくても、従来の通電ロールおよび押さえロールを用い、これら通電ロールおよび押さえロールをそれぞれ水冷式または油冷式バックアップロールと接触させて抜熱するだけで、該通電ロールおよび押さえロールの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。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の通電加熱装置は、連続送給される被加熱材を通電加熱する際に、通電ロールおよび押さえロールに有害なサーマルクラウンが発生することを防止することができ、また、従来、サーマルクラウンの発生を防止するために用いられているヒートパイプが装着された均温ロールの使用本数を減少させることができるので、経済性にすぐれたものである。
【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水冷式または油冷式のバックアップロールの軸方向における概略縦断面図である。
【図３】本発明の通電加熱装置に用いられる押さえロールとして用いられる均温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４】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５】本発明の通電加熱装置に用いられる通電ロールとして用いられる均温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６】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。
【符号の説明】
１    被加熱材
３    通電ロール
５    押さえロール
６    バックアップロール
６ａ  バックアップロール
６ｂ  バックアップロール
１２    ヒートパイプ
【図１】
0003650470.tif 000002
【図２】
0003650470.tif 000003
【図３】
0003650470.tif 000004
【図４】
0003650470.tif 000005
【図５】
0003650470.tif 000006
【図６】
0003650470.tif 000007