(57)【要約】【課題】冷却水による冷却効果を高め、通板ガイドの発熱量を抑制することで、一般的な金属材料で通板ガイドを低温に保つことにより過加熱による変形や破損を防止できる通板ガイドを提供する。【解決手段】熱延鋼板のエッジ部を加熱する誘導加熱装置に用いる通板ガイドであって、該通板ガイドの内部に冷却水を通して内部から冷却すると同時に、該通板ガイドの上面に前記冷却水を噴水させることにより外部から冷却することを特徴とする通板ガイド。好ましくは、前記通板ガイドの上面に、鋼板の進行方向に対して斜めに配置される深さが３０ｍｍ以上のスリットを設ける。【選択図】　図３
2004001037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱延鋼板のエッジ部を加熱する誘導加熱装置に用いる通板ガイドであって、該通板ガイドの内部に冷却水を通して内部から冷却すると同時に、該通板ガイドの上面に前記冷却水を噴水させることにより外部から冷却することを特徴とする通板ガイド。
【請求項２】
前記通板ガイドの上面に、深さが３０ｍｍ以上のスリットを設けることを特徴とする請求項１に記載の通板ガイド。
【請求項３】
前記スリットが、鋼板の進行方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通板ガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延鋼板のエッジ部を加熱する誘導加熱装置に用いる通板ガイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱延鋼板のエッジ部を加熱する誘導加熱装置には、鋼板の先端および後端が誘導加熱装置を通過する際に、垂れ下がった鋼板を支えるための通板ガイドが設けられている。
図１は、誘導加熱装置の側面図である。
図１において、鋼板１は誘導加熱コイル２の間を通過する際に、エッジ部に磁束が働いて渦電流が発生して加熱される。この鋼板１はテーブルローラー３により支えられているが、鋼板１の先端および後端はテーブルローラー３により支えることができないので、テーブルローラー３の間に通板ガイド４を設けることにより、鋼板１の先端および後端を支える構造となっている。
【０００３】
図２は、誘導加熱装置の鋼板の長手方向からみた正面図である。
図２において、通板ガイド４は、鋼板１の幅方向の中央に設けられており、テーブルローラー３より３０ｍｍ程度、低い位置に設置されているので通常は鋼板１と接しないが、鋼板１の先端および後端はテーブルローラー３より若干垂れ下がるので、鋼板１の先端および後端が通過する際に、この通板ガイドが鋼板１を支えることができる。
誘導加熱コイル２が発生する磁束５は、熱延鋼板１のエッジ部に矢印のように働いて渦電流を発生させて熱延鋼板１のエッジ部を加熱する。
しかし、同時に、鋼板１の左右に配置されている誘導コイル２の間にも点線の矢印の方向に漏れ磁束６が発生し、この漏れ磁束６が通板ガイド４の上面を過加熱してしまい、熱応力により通板ガイドが変形して破損するという問題点があった。
【０００４】
この通板ガイドの損傷メカニズムは、エプロン上面が漏れ磁束により発熱し、熱膨張しようとするが拘束されているため自由に熱膨張できず、また、冷却時には温度が高かった部分が縮もうとするが拘束されているため残留応力が発生する。このように、昇温降温の繰り返しにより冷却時の残留応力により疲労破壊が生じるものと考えられる。
この対策として、例えば、特開２００１−７１０２０号公報に非磁性材料の通板ガイドを備えた誘導加熱装置が開示されている。
この従来技術は、通板ガイドの材料として非磁性体であるステンレス鋼を使用することにより磁束の集中を防止し、過加熱を低減するものである。
しかし、誘導加熱装置の容量が増加すると発熱量が冷却能力を上回り、熱応力により通板ガイドに亀裂や変形が生じるという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、冷却水による冷却効果を高め、通板ガイドの発熱量を抑制することで、一般的な金属材料で通板ガイドを低温に保つことにより過加熱による変形や破損を防止できる通板ガイドを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するため鋭意検討の結果なされたものであり、冷却水を通板ガイドの上面に噴水させ、好ましくは通板ガイドの上面の斜め方向にスリットを設けることにより冷却水による冷却効果を高め、通板ガイドの発熱量を抑制することで、一般的な金属材料で通板ガイドを低温に保つことにより過加熱による破損を防止できる通板ガイドを提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００７】
（１）熱延鋼板のエッジ部を加熱する誘導加熱装置に用いる通板ガイドであって、該通板ガイドの内部に冷却水を通して内部から冷却すると同時に、該通板ガイドの上面に前記冷却水を噴水させることにより外部から冷却することを特徴とする通板ガイド。
（２）前記通板ガイドの上面に、深さが３０ｍｍ以上のスリットを設けることを特徴とする（１）に記載の通板ガイド。
（３）前記スリットが、鋼板の進行方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の通板ガイド。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図３乃至図５を用いて詳細に説明する。
図３は、本発明における通板ガイドの構造を示す図である。
図３の上側の図は、本発明の通板ガイドの平面図であり、下側の図は側面図である。
まず、本発明の通板ガイド４の内部には冷却水を案内する整流板８が設けられており、通板ガイド内部冷却水循環時に、通板ガイド上部の流速を高めることで通板ガイド上部の冷却効率を高め、通板ガイドが過加熱されない構造となっている。
【０００９】
また、通板ガイドの上面には、３５ｍｍピッチで６０ｍｍ深さのスリット７が設けられており、このスリット７の働きにより、漏れ磁束の集中を低減し、通板ガイド４の上面の過加熱を防止することができる。
即ち、それぞれの材料には渦電流を発生させる固有の直径が存在するので、スリット７を設けることにより渦電流を発生させる固有の直径以下に分断することができるため、通板ガイド上面の渦電流の発生を低減でき、その結果として通板ガイド上面の発熱が抑制できるものと考えられる。
【００１０】
スリットの深さを変えたシュミレーションを行った結果を表１に示す。
【表１】
2004001037.tif 000003
表１に示すように、スリット深さを３０ｍｍ以上とすることにより、通板ガイド上面への投入電力を５０％以下に低減することができる。
【００１１】
また、スリット７を、鋼板の通板方向に対して斜めに配置することにより、鋼板がスリット７に突っかからないようにすることができる。
従来技術では通板ガイドは誘導加熱により発熱し、数百度から千度近い温度に上昇するため、内部冷却水の境界には蒸気皮膜が形成され、冷却効率が低下し、連続的に使用すると温度が徐々に上昇する傾向にあり、熱応力により通板ガイドは亀裂や変形が生じていた。
【００１２】
本発明では、通板ガイド上部にキリ穴を開け、内部冷却水を噴出させることで、内部冷却水境界部に発生した蒸気皮膜を効率よく外部に排出できることで、内部冷却水の冷却効率を高め、併せて外部冷却も行うため、冷却効率が大幅に向上でき、通板ガイドを低温に保つことが可能となる。冷却水は通板ガイド下部に入口、出口があり、出口のバルブ操作により、噴出高さの調節を行うことで、外部への飛散を抑制できるため、水の飛散を苦手とするエッジヒーター部にも対応可能である。更に、スリットを入れることで、誘導電流を低減し、発熱が抑制できるので、更なる通板ガイド温度上昇抑制が可能となる。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図４は、本発明の第１の実施形態における通板ガイドの上面の詳細図である。
図４の左側が比較例を示し、右側が本発明例を示す。
本実施形態においては、通板ガイド上面に、通板方向に対して斜めにスリット７が設けられており、そのスリット７の底部にキリ穴が空けられており、このキリ穴を通じて、通板ガイド内部の冷却水がスリット７の上面に噴水する構造となっている。
【００１４】
図４の左側の比較例には、スリットが設けられているが、スリットだけでは発熱を皆無にできず、熱歪によりスリット根元にクラックが生じた。これは、冷却水の上部に蒸気皮膜が形成され、これが通板ガイド上面の冷却を阻害しているためと考えられる。
そこで、図４の右側の本発明例では、スリット中央底部に冷却水用のキリ穴を開け、冷却水がキリ穴を通じてスリット７の上面に噴水され、スリット７を通じて排水されるため、比較例のように蒸気皮膜が形成されないうえ、冷却水が通板ガイドの上面に接触することにより直接冷却することができるので、通板ガイド上面の冷却効果を著しく向上させることができる。
その結果、内部冷却水を噴水させることで内冷と外冷効果を同時に得ることができ、通板ガイドを低温に保ちクラック等の損傷を防止することができる。
【００１５】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態における通板ガイドの上面の詳細図である。図５の左側が比較例を示し、右側が本発明例を示す。
本実施形態においては、通板ガイド上面に、スリットは設けられておらず、通板ガイドの底部にキリ穴が空けられており、このキリ穴を通じて、通板ガイド内部の冷却水が通板ガイドの上面に１０ｍｍ程度の高さで噴水する構造となっている。
【００１６】
図５の左側の比較例では、冷却水の上部に蒸気皮膜が形成され、これが通板ガイド上面の冷却を阻害しているが、図５の右側の本発明例では、冷却水がキリ穴を通じて通板ガイドの上面に噴水され、通板ガイド上面を流れて排水されるため、比較例のように蒸気皮膜が形成されないうえ、冷却水が通板ガイドの上面に接触することにより直接冷却することができるので、通板ガイド上面の冷却効果を著しく向上させることができる。
本実施例では、通板ガイド上面にスリットを設けないため、表１に示したように通板ガイド上面への投入電力は大きくなるが、冷却水による内部冷却と噴水による外部冷却の効果により、スリットを設けなくても過加熱による通板ガイド上部の破損を防止することができる。
【００１７】
【実施例】
本発明における通板ガイドを用いて熱延鋼板のエッジ加熱を実施したところ、従来は１ケ月間で損傷していた通板ガイドが６ケ月以上使用しても通板ガイド上面の過加熱による損傷が生じておらず、本発明の通板ガイドは著しい効果を奏することが確認できた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却水を通板ガイドの上面に噴水させ、好ましくは通板ガイドの上面の斜め方向にスリットを設けることにより冷却水による冷却効果を高め、通板ガイドの発熱量を抑制することで、一般的な金属材料で通板ガイドを低温に保つことにより過加熱による破損を防止できる通板ガイドを提供することができ、具体的には下記のような産業上有用な著しい効果を奏する。
１）内部冷却水を通板ガイドの上面に噴水させることで、内部冷却水上部に発生する蒸気皮膜を排出し、内部冷却の抜熱効率を向上させるとともに、外部冷却効果も相乗し、通板ガイドの冷却能力を大幅に向上し、通板ガイドの上面を低温に保つことができる。
２）通板ガイド上面に深さ３０ｍｍ以上のスリットを設けることで漏れ磁束による渦電流の発生を抑制し、渦電流の集合による誘導電流が流れにくくする。
３）前記スリットを鋼板の進行方向に対して斜めに配置することにより、スリットへの鋼板突っかかりを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘導加熱装置の側面図である。
【図２】誘導加熱装置の鋼板の長手方向からみた正面図である。
【図３】本発明における通板ガイドの構造を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における通板ガイドの上面の詳細図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における通板ガイドの上面の詳細図である。
【符号の説明】
１：鋼板、
２：誘導加熱コイル、
３：テーブルローラー、
４：通板ガイド、
５：磁束、
６：漏れ磁束、
７：スリット
８：整流板
【図１】
2004001037.tif 000004
【図２】
2004001037.tif 000005
【図３】
2004001037.tif 000006
【図４】
2004001037.tif 000007
【図５】
2004001037.tif 000008