(57)【要約】【課題】多様な金属材を高効率で加熱することができる予備加熱部を備えた熱処理装置、およびそのような熱処理装置を圧延装置とともに備えた金属加工装置を提供する。【解決手段】金属材よりなる被加熱物Ｗを加熱して熱処理を行う熱処理炉２０と、熱処理炉２０に導入される被加熱物Ｗを赤外線により加熱する予備加熱部１０と、を有する熱処理装置１とする。また、金属材を圧延する圧延部と、そのような熱処理装置１よりなり、圧延部で圧延された金属材に熱処理を施す熱処理部と、を有する金属加工装置とする。圧延部は、金属材の圧延を行う圧延本体部と、圧延本体部に導入される金属材を赤外線により加熱する圧延前加熱部と、を有する。【選択図】図１
2018070922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材よりなる被加熱物を加熱して熱処理を行う熱処理炉と、
前記熱処理炉に導入される前記被加熱物を赤外線により加熱する予備加熱部と、を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記熱処理装置は、長尺板状の前記被加熱物を熱処理炉に向かって順次送る、送り装置をさらに備え、
前記予備加熱部は、前記送り装置が前記被加熱物を送る方向に沿って前記熱処理炉の上流に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記予備加熱部において、加熱に用いる赤外線は、超近赤外線成分を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記予備加熱部において、加熱に用いる赤外線は、中赤外線成分を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記予備加熱部は、厚さ０．０１ｍｍ以上の金属材料よりなる前記被加熱物を、１０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記予備加熱部は、厚さ０．０１ｍｍ以上の金属材料よりなる前記被加熱物を、５０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
金属材を圧延する圧延部と、
請求項１から６のいずれか１項に記載の熱処理装置よりなり、前記圧延部で圧延された前記金属材に熱処理を施す熱処理部と、を有し、
前記圧延部は、前記金属材の圧延を行う圧延本体部と、前記圧延本体部に導入される前記金属材を赤外線により加熱する圧延前加熱部と、を有することを特徴とする金属加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置および金属加工装置に関し、さらに詳しくは、金属材を予備加熱したうえで熱処理する熱処理装置、および金属材を圧延して、そのような熱処理装置によって熱処理する金属加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状鋼板等の板状の金属材の製造工程において、金属材の特性を調整するために、熱処理炉を用いて熱処理が行われることが多い。金属材に所望したとおりの特性を付与するためには、雰囲気を制御した熱処理炉において、被加熱物である金属材を、所定の温度に、所定の時間だけ維持することが重要となる。そこで、熱処理炉内での熱処理に必要な目標温度にまで被加熱物を早期に加熱するために、熱処理炉の上流に予備加熱部が設けられる場合がある。予備加熱部にて被加熱物をある程度の温度まで加熱してから、熱処理炉に導入することで、熱処理炉に導入された被加熱物を、早期に目標温度に到達させることができる。
【０００３】
予備加熱装置としては、特許文献１に示されるように、バーナ等を熱源とした雰囲気加熱を利用するものが多い。なお、特許文献１においては、予備加熱を、被加熱物の昇温のみならず、表面処理の目的にも利用するものである。従来の予備加熱装置においては、雰囲気加熱の他に、誘導加熱が用いられる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２７２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱処理炉の上流に予備加熱装置を設けたとしても、予備加熱部で被加熱物を高効率で加熱することができなければ、予備加熱部での加熱に長い時間を要することになる。あるいは、予備加熱部における加熱が十分でない状態で、被加熱物を熱処理炉に導入せざるを得なくなり、熱処理炉に導入された被加熱物を目標温度に加熱するまでに、熱処理炉内において、長時間の加熱が必要となる。すると、熱処理炉のうち、比較的上流側の領域の大部分を、目標温度での熱処理ではなく、目標温度までの鋼材の加熱を行う加熱装置として実質的に使用せざるを得なくなり、熱処理炉を大型化する必要や、熱処理炉内で被加熱物の処理時間を長くする必要が生じうる。
【０００６】
予備加熱を雰囲気加熱によって行う場合には、昇温効率が悪いため、上記のように、予備加熱に長時間を要する事態や、十分に被加熱物を予備加熱できないまま熱処理炉に導入せざるをえない事態が生じやすい。一方、予備加熱に誘導加熱を用いれば、磁性を有する鋼材等に対しては、ある程度の高効率で昇温を行うことができるが、被加熱物が非磁性金属である場合等、被加熱物の種類によっては、加熱効率が非常に悪くなってしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、多様な金属材を高効率で加熱することができる予備加熱部を備えた熱処理装置を提供すること、またそのような熱処理装置を圧延装置とともに備えた金属加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱処理装置は、金属材よりなる被加熱物を加熱して熱処理を行う熱処理炉と、前記熱処理炉に導入される前記被加熱物を赤外線により加熱する予備加熱部と、を有するものである。
【０００９】
ここで、前記熱処理装置は、長尺板状の前記被加熱物を熱処理炉に向かって順次送る、送り装置をさらに備え、前記予備加熱部は、前記送り装置が前記被加熱物を送る方向に沿って前記熱処理炉の上流に設けられているとよい。
【００１０】
前記予備加熱部において、加熱に用いる赤外線は、超近赤外線成分を含むとよい。また、前記予備加熱部において、加熱に用いる赤外線は、中赤外線成分を含む形態とすることもできる。
【００１１】
前記予備加熱部は、厚さ０．０１ｍｍ以上の金属材料よりなる前記被加熱物を、１０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱可能であるとよい。さらに、前記予備加熱部は、厚さ０．０１ｍｍ以上の金属材料よりなる前記被加熱物を、５０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱可能であるとよい。
【００１２】
本発明にかかる金属加工装置は、金属材を圧延する圧延部と、上記のような熱処理装置よりなり、前記圧延部で圧延された前記金属材に熱処理を施す熱処理炉と、を有し、前記圧延部は、前記金属材の圧延を行う圧延本体部と、前記圧延本体部に導入される前記金属材を赤外線により加熱する圧延前加熱部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記発明にかかる熱処理装置においては、熱処理炉に導入する被加熱物に対して、予備加熱部において、赤外線を用いた加熱を行う。赤外線加熱によれば、被加熱物を高効率で加熱することができる。また、誘導加熱と比較すると、金属の種類に対する加熱効率の依存性も小さい。このような赤外線加熱を予備加熱に利用することで、短時間で熱処理の目標温度に近い高温にまで被加熱物を予備加熱しておいた状態で、その被加熱物を熱処理炉に導入することができる。また、熱処理炉において、目標温度における被加熱物の熱処理を効率的に実施することができ、目標温度までの加熱のために、熱処理炉を不要に大型化する必要や、熱処理炉内に被加熱物を滞在させる時間を長くする必要もなくなる。
【００１４】
ここで、熱処理装置が、長尺板状の被加熱物を熱処理炉に向かって順次送る、送り装置をさらに備え、予備加熱部が、送り装置が被加熱物を送る方向に沿って熱処理炉の上流に設けられている場合には、予備加熱部をインライン型で設けることになり、熱処理装置全体を簡素に構成できる。また、予備加熱部で加熱した被加熱物を高温の状態に保ったまま、連続的に熱処理炉に導入することができるので、熱処理装置全体の熱効率を高くすることができる。
【００１５】
予備加熱部において、加熱に用いる赤外線が、超近赤外線成分を含む場合には、金属材を特に高速で昇温することができ、高い加熱効率を達成することができる。
【００１６】
また、予備加熱部において、加熱に用いる赤外線が、中赤外線成分を含む場合には、超近赤外線を用いる場合ほど加熱効率は高くないものの、赤外線源の発熱が少ないので、予備加熱部の構成を簡素にすることができる。
【００１７】
予備加熱部が、厚さ０．０１ｍｍ以上の金属材料よりなる被加熱物を、１０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱可能である場合には、予備加熱部における被加熱物の加熱を効果的に行うことができる。このような昇温速度は、中赤外線あるいは超近赤外線を用いて加熱を行う場合に、達成されやすい。
【００１８】
さらに、予備加熱部が、厚さ０．０１ｍｍ以上の金属材料よりなる被加熱物を、５０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱可能である場合には、予備加熱部における被加熱物の加熱を特に効果的に行うことができる。このような昇温速度は、超近赤外線を用いて加熱を行う場合に、達成されやすい。
【００１９】
本発明にかかる金属加工装置においては、熱処理部だけではなく、熱処理部の前段に設けられる圧延部においても、圧延本体部の上流の圧延前加熱部において、赤外線を用いた金属材の加熱を行う。これにより、多様な金属材を高効率で加熱した状態で温間圧延を行い、さらに熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる熱処理装置の概略を示す図である。
【図２】上記熱処理装置における予備加熱部内の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図３】上記予備加熱部の制御系統および冷却系統を説明するブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる金属加工装置を構成する圧延部の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態にかかる熱処理装置および金属加工装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
［熱処理装置の概略］
本発明の一実施形態にかかる熱処理装置は、帯状鋼板等、長尺板状の金属材よりなる被加熱物を連続的に加熱し、熱処理を行う装置である。例えば、圧延等の加工を行った金属材に対する焼鈍処理に用いることができる。
【００２３】
図１に、本発明の一実施形態にかかる熱処理装置１の概略を、透視側面図として示す。熱処理装置１は、予備加熱部１０と、熱処理炉２０と、送り装置３０と、を備えている。
【００２４】
熱処理装置１においては、被加熱物Ｗが、送り装置３０によって、順次、送り方向Ｄへと送られる。送り方向Ｄに沿って、上流側から、予備加熱部１０および熱処理炉２０が設けられている。予備加熱部１０および熱処理炉２０は、それぞれ、内部を移動する被加熱物Ｗを、その移動中に加熱することができる。これにより、送り装置３０によって送られる被加熱物Ｗの各部位が、予備加熱部１０、そして熱処理炉２０内を通過しながら、順次加熱される。予備加熱部１０と熱処理炉２０は、隣接して設けられており、予備加熱部１０で加熱を受け、予備加熱部１０から出た被加熱物Ｗは、そのまますぐに熱処理炉２０に入り、熱処理炉２０で加熱を受ける。
【００２５】
熱処理装置１の本体部となる熱処理炉２０は、被加熱物Ｗに対して雰囲気加熱を行うものである。具体的には、熱処理炉２０において、被加熱物Ｗが通過する炉内空間２０ａの雰囲気を制御するとともに、グローヒータ、バーナ等の熱源を用いて雰囲気を加熱する。これにより、炉内空間２０ａの中を送られる被加熱物Ｗが、制御された雰囲気の中で加熱を受けることになる。具体的な雰囲気は、所望される熱処理の形態に応じて適宜選択することができ、鋼板の焼鈍処理の場合、大気雰囲気や非酸化性雰囲気を例示することができる。被加熱物の加熱温度も、所望される熱処理の形態に応じて適宜選択することができ、鋼板の焼鈍処理の場合、８００〜１２００℃を例示することができる。なお、加熱温度は、熱処理の形態によって、６５０〜１２００℃の範囲で適宜選択しうる。
【００２６】
熱処理炉２０の上流に設けられている予備加熱部１０は、熱処理炉２０に導入される被加熱物Ｗを、予備加熱し、熱処理炉２０での熱処理に要求される目標温度にあらかじめ近づけておく役割を果たす。本実施形態において、予備加熱部１０では、被加熱物Ｗを赤外線照射によって加熱する。
【００２７】
具体的には、図２に示すように、予備加熱部１０は、被加熱物Ｗが通過する収容空間１０ａに、赤外線ヒータ１１を備えている。赤外線ヒータ１１は、複数の赤外線ランプ１１ａと、基部１１ｂとを有している。複数の赤外線ランプ１１ａは、基部１１ｂの面に、相互に略平行に並べて固定されている。赤外線ランプ１１ａを固定した基部１１ｂの面には、赤外線を反射する反射板を設けてもよい。
【００２８】
赤外線ランプ１１ａは、予備加熱部１０の収容空間１０ａを通過する板状の被加熱物Ｗの面に略平行になるように配置されており、赤外線ランプ１１ａから出射された赤外線ＩＲが、被加熱物Ｗの面に照射される。そして、その赤外線ＩＲによって、被加熱物Ｗが加熱される。赤外線ヒータ１１は、被加熱物Ｗの面の一方側にのみ配置されてもよいが、被加熱物Ｗ全体を効率よく、また高い均一性で加熱する観点から、図２に示すように、被加熱物Ｗの両面から略同一距離だけ離れた位置に、１対の赤外線ヒータ１１を設けることが好ましい。予備加熱部１０の収容空間１０ａは、大気雰囲気としても、雰囲気制御を行って、非酸化性雰囲気等としてもよい。
【００２９】
図３に示すように、予備加熱部１０は、収容空間１０ａの外側に、赤外線ヒータ１１の赤外線ランプ１１ａに電源を供給するための電源装置１２を備えている。また、電源装置１２を制御するための制御装置１３を備えている。制御装置１３は、電源装置１２に対して、例えばＯＮ／ＯＦＦ制御、あるいは出力電圧を連続的に制御するサイリスタ制御を行うことで、赤外線ヒータ１１の出力を制御し、被加熱物Ｗの加熱速度や加熱温度の調整を行うことができる。また、制御装置１３は、赤外線ランプ１１ａおよびその電気系統において断線や漏電が起こった際に、それらを検知することができる。
【００３０】
さらに、予備加熱部１０は、必要に応じて、赤外線ヒータ１１を冷却するための水冷ユニット１４および／または空冷ユニット１５を備えることができる。水冷ユニット１４は、ポンプ１４ａと、熱交換器１４ｂを備え、予備加熱部１０の収容空間１０ａを区画する壁面および／または赤外線ヒータ１１の基部１１ｂに設けられた冷却管（不図示）に、液体の冷媒、例えば低温の水を循環させる。空冷ユニット１５は、送気ファン１５ａと排気ファン１５ｂを備え、予備加熱部１０の壁面および／または赤外線ヒータ１１の基部１１ｂに対して、低温の気体、例えば外気を接触させる。赤外線ランプ１１ａの波長分布等、予備加熱部１０の詳細については、後述する。
【００３１】
送り装置３０は、送り方向Ｄの最上流に設けられた給材リール３１と、最下流に設けられた集材リール３２と、予備加熱部１０および熱処理炉２０の内外に適宜配置された複数のローラ３３と、を有している。給材リール３１は、ロール状に巻き取られた被加熱物Ｗを順次繰り出すものであり、集材リール３２は、繰り出された被加熱物Ｗをロール状に巻き取るものである。ローラ３３は、給材リール３１と集材リール３２の間で、被加熱物Ｗを支持し、送り方向Ｄに沿った被加熱物Ｗの円滑な移動を補助する。給材リール３１、集材リール３２、ローラ３３の協働により、長尺の被加熱物Ｗが順次送り方向Ｄに沿って送られ、予備加熱部１０および熱処理炉２０を通過させられる。
【００３２】
熱処理装置１は、上記した各部以外の構成要素も、適宜備えることができる。例えば、熱処理炉２０の下流側に、熱処理炉２０に連続して、水冷室等、熱処理を受けた被加熱物Ｗに対して他の処理を行う設備を配置することができる。また、予備加熱部１０の上流側に、洗浄装置等、加熱を行う前の被加熱物Ｗに必要な処理を行う設備を配置することができる。
【００３３】
［予備加熱部の詳細］
上記のように、本実施形態にかかる熱処理装置１においては、熱処理炉２０での熱処理に先立って、予備加熱部１０において、被加熱物Ｗをある程度の高温まで加熱しておく。これにより、熱処理炉２０に導入された被加熱物Ｗが、熱処理炉２０内で短時間の加熱を受けるだけで、熱処理に必要な所定の目標温度まで加熱される。特に、予備加熱部１０における加熱を、赤外線加熱によって行うことで、雰囲気加熱や誘導加熱を用いる場合と比較して、速い昇温速度で、また高温まで、被加熱物Ｗを加熱することができる。また、赤外線加熱は、誘導加熱の場合よりも、被加熱物Ｗを構成する金属の種類に対する加熱効率の依存性が小さい。よって、多様な金属よりなる被加熱物Ｗに対して、高効率で加熱を行うことができる。
【００３４】
予備加熱部１０において、被加熱物Ｗを高効率で加熱できることで、被加熱物Ｗを熱処理の目標温度に近接した高温にまで加熱した状態で、熱処理炉２０に導入することができる。その結果、熱処理炉２０において、炉内空間２０ａの大部分の領域を、目標温度までの加熱ではなく、目標温度に達した状態での熱処理に利用することができ、目標温度までの加熱を目的として、熱処理炉２０を過度に大型化させることや、送り装置３０による送り速度を下げて熱処理炉２０内での被加熱物Ｗの滞在時間を長くすることを、避けることができる。熱処理炉２０を小型化し、送り装置３０による送り速度を速くすることで、熱処理装置１における作業効率を向上させ、熱処理工程全体における生産性の向上およびコストの低減を達成することができる。
【００３５】
赤外線加熱を用いて予備加熱を行うことで、例えば、鉄基合金をはじめとする種々の金属材料よりなる厚さ０．０１ｍｍ以上の被加熱物Ｗに対して、例えば、１０℃／ｓ以上、さらには５０℃／ｓ以上のような速い昇温速度を達成することができる。鉄基合金等、材料によっては、被加熱物Ｗの厚さが１ｍｍ以上であっても、そのような昇温速度を達成可能である。その結果、例えば、鋼板の焼鈍を行う場合等、熱処理炉２０における熱処理の目標温度が１０００℃程度である場合に、予備加熱部１０で７００℃以上の高温まで予備加熱を行っておくことが可能となる。同様の被加熱物Ｗに対して、一般的な雰囲気加熱や誘導加熱によって予備加熱を行う場合には、昇温速度は、たかだか数℃／ｓから２０℃／ｓ程度である。
【００３６】
このように、赤外線加熱を用いることで、高効率で金属材よりなる被加熱物Ｗを加熱することができるが、超近赤外線を用いることで、特に高効率で加熱を行うことができる。超近赤外線は、赤外線の中で最も可視光に近い短波長の領域にあり、高いエネルギー密度を有し、金属による吸収率も高いため、高速で金属材料を加熱することができる。赤外線ランプ１１ａとして、超近赤外域で高出力が得られるものが、近年利用可能になってきている。
【００３７】
特に、鉄を主成分とする金属材料においては、近赤外域で非常に高い吸収率が得られ、高効率で加熱を行うことができる。例えば、鉄基合金よりなる厚さ１ｍｍ以上の被加熱物Ｗに対して、後の実施例でも示すように、５０℃／ｓ以上のような高昇温速度であっても、超近赤外線を用いることで、比較的容易に達成することができる。条件を適切に選択すれば、１００℃／ｓ以上もの昇温速度も達成可能である。また、４０％以上のような高い装置効率を達成することができる。ここで、装置効率は、「装置効率（％）」＝「被加熱物Ｗの加熱必要量（ｋＷ）」／「装置容量（ｋＷ）」×１００として定義される。超近赤外線による加熱を行う場合には、赤外線ランプ１１ａを超近赤外域での発光させるために、フィラメントに大電流を流し、高温にする必要がある。その結果、赤外線ヒータ１１が高温になりやすいので、水冷ユニット１４を用いて赤外線ヒータ１１の冷却を行うことが好ましい。空冷ユニット１５を併用すると、さらに好ましい。
【００３８】
ここで、超近赤外線の発生源としては、強度分布において、１．２μｍ以下、さらには１．０μｍ以下の短波長成分を有する赤外線ランプ１１ａを用いることが、特に高い加熱効率を達成する観点から、好ましい。特に、強度分布のピークが、１．２μｍ以下、さらには１．０μｍ以下の短波長域に存在することが好ましい。なお、赤外線ランプ１１ａの強度分布において、超近赤外線以外の波長成分が超近赤外線とともに含まれていてもよい。
【００３９】
予備加熱に使用する赤外線が、超近赤外線から、近赤外線、中赤外線と長波長側に移行するにつれ、被加熱物Ｗの昇温速度が小さくなり、加熱効率が低下してしまう。しかし、中赤外線であっても、被加熱物Ｗの予備加熱を行うのに十分に高い加熱効率を得ることが可能であり、例えば、鉄基合金よりなる厚さ１ｍｍ以上の被加熱物Ｗに対して、１０℃／ｓを上回る程度の昇温速度ならば達成することができる。中赤外線域の赤外線ランプ１１ａであれば、発熱量はそれほど大きくないので、水冷ユニット１４や空冷ユニット１５による冷却を必ずしも行わなくてもよい。冷却を行う場合にも、連続使用時に空冷ユニット１５による空冷を行う程度で足りる場合が多い。よって、中赤外線を利用することで、予備加熱部１０の全体構成を簡素にすることができる。なお、予備加熱部１０の構成の簡素化などの点から、中赤外線を予備加熱に用いる場合に、赤外線ランプ１１ａの強度分布において、中赤外線以外の波長成分が中赤外線とともに含まれていてもよい。
【００４０】
上記で説明したように、本実施形態においては、予備加熱部１０が熱処理炉２０に隣接して設けられ、共通の送り装置３０によって被加熱物Ｗが連続的に予備加熱部１０および熱処理炉２０を通過するインライン型の配置を採用している。これにより、予備加熱部１０で加熱した被加熱物Ｗを、高温に保ったまま、直接、熱処理炉２０に導入することができ、熱処理装置１全体としての加熱効率を高くすることができる。また、熱処理装置１全体の構成を簡素にすることができる。一方で、共通の送り装置３０を用いず、予備加熱部１０を、熱処理炉２０とは独立させ、熱処理炉２０の近傍に設けるオフライン型の配置とすることもできる。この場合には、予備加熱部１０で予備加熱を行った長尺板状の被加熱物Ｗをロール状に巻き取った状態で、熱処理炉２０に移動させ、熱処理を行うことになる。また、予備加熱部１０をオフライン型とする場合には、長尺板状以外の形状の被加熱物Ｗの熱処理にも、熱処理装置１を用いることができる。
【００４１】
また、本実施形態においては、被加熱物Ｗとして、鋼板等、鉄基合金を主に想定しているが、種々の金属よりなる被加熱物Ｗの予備加熱を赤外線加熱によって行うことができる。赤外線加熱における加熱効率は、金属材料の放射率や表面状態に依存するが、上記のように、誘導加熱と比較すると、金属の種類や状態に対する依存性が小さい。例えば、被加熱物Ｗが鉄基合金よりなる場合に、ニッケル等、鉄以外の元素がある程度の割合で含まれていても、高効率で予備加熱を行うことができる。また、鉄基合金以外に、アルミニウム系やマグネシウム系の金属材料よりなる被加熱物Ｗに対しても、赤外線加熱による予備加熱を効果的に利用することができる。これらの金属材料は、磁性を有さず、誘導加熱を用いる場合には、鉄基合金等の磁性材料の場合と比較して、加熱効率が著しく劣るが、赤外線加熱を用いる場合には、加熱効率にそれほど大きな差は生じない。
【００４２】
［金属加工装置］
次に、本発明の一実施形態にかかる金属加工装置について説明する。本実施形態にかかる金属加工装置は、上記で説明した本発明の実施形態にかかる熱処理装置１よりなる熱処理部と、圧延部５と、を有している。圧延部５で圧延した金属材を、被加熱物Ｗとして熱処理部１に導入して、熱処理を行うものである。熱処理部１と圧延部５は、独立して設けることができ、圧延部５にて圧延を行った金属材を一旦ロール状に巻き取り、熱処理部１に導入すればよい。
【００４３】
図４に、圧延部５の概略を示す。圧延部５は、金属材Ｗの圧延を行う圧延本体部６０と、圧延前加熱部５０と、を有している。また、第一リール７１、第二リール７２、複数のローラ７３よりなる送り装置７０を有している。送り装置７０によって、金属材Ｗが、第一リール７１から第二リール７２に向かって送られる間に、金属材Ｗは、圧延前加熱部５０と、圧延本体部６０をこの順に通過する。これにより、圧延本体部６０に導入される金属材Ｗが圧延前加熱部５０によって加熱されることになり、圧延本体部６０で温間圧延が行われる。
【００４４】
圧延前加熱部５０は、赤外線ヒータ５１を備え、赤外線によって、金属材Ｗの加熱を行う。圧延前加熱部５０としては、上記で詳細に説明した熱処理装置１の予備加熱部１０と同様の構成を採用することができる。ただし、温間圧延を行うための金属材Ｗの加熱としては、一般的には、鋼板の焼鈍等の熱処理のための予備加熱の場合ほど、高温までの加熱を行う必要はなく、高くても２００〜３００℃程度で足りる。
【００４５】
温間圧延を行うための金属材Ｗの加熱を赤外線加熱によって行うことで、急速に金属材Ｗの温度を上げることができるので、送り装置７０による送り速度を速くして、一連の温間圧延工程を実施することができる。従来一般に、温間圧延前の金属材の加熱は、オフラインで設置した加熱炉を用いて、ロールの状態で、雰囲気加熱によって行っていた。この場合には、金属材の温度が圧延前に低下してしまうと、再加熱を行う必要が生じ、そのためのロールの運搬工程も含め、作業効率の低下につながっていた。しかし、高速での加熱が可能な赤外線加熱を利用して圧延前加熱部５０をオンライン型で設けることにより、金属材の再加熱やそれに伴うロールの運搬の工程を排除し、温間圧延工程全体を、高効率で実施することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。
【００４７】
［試験方法］
図２に示したのと同様の赤外線加熱装置を準備した。この際、赤外線ヒータとしては、超近赤外線域のものと、中赤外線域のものの２通りを用いた。そして、厚さ１ｍｍのＦｅ−Ｎｉ合金よりなる試験片の加熱を行った。この際、試験片に熱電対を取り付けておき、赤外線照射中の試験片の温度をモニターした。熱電対の取り付け位置は、赤外線によって熱電対自体が直接加熱されないように選択した。赤外線の照射は、超近赤外線を用いる場合には、試料片の一方面に対して行い、中赤外線を用いる場合には、試料片の両面に対して行った。また、赤外線ヒータの冷却は、超近赤外線を用いる場合には、水冷と空冷の併用によって行い、中赤外線を用いる場合にはいずれによる冷却も行わなかった。
【００４８】
［試験結果］
表１に、超近赤外線を用いた場合と中赤外線を用いた場合のそれぞれについて、装置容量とともに、昇温速度、室温から表示した代表温度に到達するまでに要した時間、装置効率を示す。ここで、昇温速度は、温度の時間変化の曲線において、全体の平均的な挙動を示す代表的な領域を抽出して算出した。また、装置効率は、上記のように、「装置効率（％）」＝「被加熱物Ｗの加熱必要量（ｋＷ）」／「装置容量（ｋＷ）」×１００として算出した。
【００４９】
【表１】
2018070922.tif 000003
【００５０】
表１の結果によると、超近赤外線を用いた場合でも、中赤外線を用いた場合でも、１０℃／ｓ以上の昇温速度が得られている。特に、超近赤外線を用いた場合には、試料片の一方面からしか赤外線照射を行っていないにもかかわらず、５０℃／ｓ以上の非常に速い昇温速度が得られている。超近赤外線を用いた場合には、中赤外線を用いた場合と比較して、昇温速度が高くなっているだけでなく、各温度への到達時間が短くなり、装置効率も高くなっている。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。また、上記では、赤外線加熱による圧延前加熱部を備えた圧延部を、赤外線加熱による予備加熱部を備えた熱処理装置と組み合わせて用いているが、そのような圧延部を単独で用いても、また、他の形態の熱処理装置と組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１        熱処理装置（熱処理部）
１０      予備加熱部
１０ａ    収容空間
１１      赤外線ヒータ
１１ａ    赤外線ランプ
１１ｂ    基部
１２      電源装置
１３      制御装置
１４      水冷ユニット
１５      空冷ユニット
２０      熱処理炉
２０ａ    炉内空間
３０      送り装置
５        圧延部
５０      圧延前加熱部
５１      赤外線ヒータ
６０      圧延本体部
７０      送り装置
Ｄ        送り方向
ＩＲ      赤外線
Ｗ        被加熱物、金属材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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