(57)【要約】【課題】渦電流の発生を効果的に抑制して溶損やクラックの発生を低減する。【解決手段】被加熱材７を挟んで対向配置されて当該被加熱材７の端部を加熱する誘導加熱装置１のインダクタ５ｂ、５ｂの間のセンターライン上には平板状のセンターエプロン１８が設けられ、このセンターエプロン１８には、その上面平坦部の対向配置された誘導加熱装置方向、すなわち厚み方向に所定の間隔を有して整列された切欠き溝１９がを形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される被加熱材の両側端部をそれぞれ加熱する誘導加熱装置が当該被加熱材を挟んで対向配置された熱間圧延設備において、当該両誘導加熱装置の間に設置されたエプロンであって、
上面平坦部の対向配置された誘導加熱装置方向に所定の間隔で整列された切欠き溝を形成したことを特徴とするエプロン。
【請求項２】
請求項１に記載のエプロンにおいて、
前記切欠き溝は、隣同士が異なる深さの溝を交互に配列して成ることを特徴とするエプロン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエプロンにおいて、
前記切欠き溝は、対向配置された誘導加熱装置方向に対して傾斜した溝または円弧状に湾曲した溝であることを特徴とするエプロン。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のエプロンにおいて、
冷却水をエプロン内部に導入する取水口と、
当該冷却水を排出する排水口と、
前記取水口と排水口とを連結し、導入された冷却水により前記切欠き溝近傍を冷却する冷却水路と、
を設けたことを特徴とするエプロン。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のエプロンにおいて、
当該エプロンは、本体部と、前記切欠き溝が形成された切欠き溝形成部と、側部とから構成され、かつ前記エプロン本体部と前記切欠き溝形成部とは溶接部にて接続されており、
前記切欠き溝形成部の上端から前記溶接部までの長さは磁束による発生する熱の影響を受けにくい所定距離を有することを特徴とするエプロン。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載のエプロンを前記被加熱材を搬送する搬送ローラ間に設けたことを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載のエプロンを、前記被加熱材を搬送する搬送ローラ間において被加熱材を挟んだ上下にそれぞれ設けたことを特徴とする熱間圧延設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送ローラ間に設置されるエプロンおよびこのエプロンを備えた熱間圧延設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱間圧延設備では被加熱材を予め所定の温度に加熱してから連続的に搬送して複数台の圧延ミルを通過させて順次圧延し薄板を成形している。この被加熱材は、搬送過程で、その両側端部が徐々に放熱し、この部分の温度が中央部に比べて次第に降下してくるという課題がある。端部側が温度降下して全体の温度が不均一のまま圧延すると圧延鋼板の品質は一定せず、側端部の硬度が高くなって被加熱材が割れたり、圧延ミルのローラが扁摩耗するなどの問題が発生する。このため、一般的に、熱間圧延設備の圧延ミルの上流側に被加熱材の両側端部をインダクタで局部的に加熱して全体をほぼ一定の温度にしてから圧延する誘導加熱装置が設置されている。
例えば図１０に示す誘導加熱装置１では、鉄心２をＣ形に形成し、このＣ形鉄心２の開口部３を挟んで上下に対向する上部鉄心脚部４ａと下部鉄心脚４ｂに、それぞれ加熱コイルを巻回して上部インダクタ５ａと下部インダクタ５ｂを形成した２台のＣ形インダクタ６ａ、６ｂが対向して配置されている。またＣ形インダクタ６ａ、６ｂは図１１に示すように、前後の搬送ローラー９、９の間に配置されている。さらに、搬送ローラー９、９の上を搬送されてくる被加熱材７の曲がっている先端が搬送ローラー９の間に下降して潜り込むのを防止するため、及び被加熱材のインダクタへの接触防止のために、対向する下部インダクタ５ａ、５ｂの間のセンターライン上にはセンターエプロン８が設けられている。
【０００３】
この誘導加熱装置１で被加熱材７の両側端部を局部的に加熱する場合、Ｃ形インダクタ６ａ、６ｂの開口部３に被加熱材７の端部側を通過させて、電源から加熱コイルに高周波電流を通電して上下方向に磁束を発生させる。この磁束を被加熱材７に垂直に鎖交させることにより被加熱材７に渦電流を誘起させて、この渦電流によりジュール熱を発生させて被加熱材７の両側端部を局部的に加熱するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−６９８６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｃ形インダクタ６ａ、６ｂからは、漏れ磁束が発生しており、この漏れ磁束は、センターエプロン８の先端部を貫通し、この漏れ磁束により大きな渦電流が発生する。この電流は、ジュール熱を発生させ、このジュール熱による加熱が進むとセンターエプロン８の上端部付近を溶損させたり、クラックを発生させたりする要因となっていた。
【０００６】
一方、上述した図１０に示す誘導加熱装置１においては、搬送途中の被加熱材７と搬送ローラ９、９との間で閉ループ回路が形成され、この閉回路を磁束が鎖交することにより、このループ回路に起電力が発生して誘導電流が流れることとなる。この誘導電流は搬送ローラ９、９を介してアース電流となるが、被加熱材７と搬送ローラ９、９との間に僅かな隙間が有る場合等においては、被加熱材７との間でアーク放電が発生し、場合によっては、被加熱材７にアーク痕が発生して不要品となってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、これを回避するため、本願発明者らは、隣接するＣ型インダクタの磁束方向、および被加熱材を挟んで対向するＣ形インダクタの磁束方向を相互に逆方向となるように加熱コイルを巻回した誘導加熱装置を提案した（特許文献１（特開平８−６９８６６号公報）参照）。この先行例によれば、磁束方向が相互に打ち消し合うので、起電力の発生が抑制され誘導電流が流れにくくなるので、前述したアーク放電の発生を防止することができる。
【０００８】
しかしながら、被加熱材７を挟んで対向するＣ形インダクタ６ａの磁束方向とＣ形インダクタ６ｂの磁束方向を相互に逆方向にした場合には、Ｃ形インダクタ６ａ、６ｂから発生する漏れ磁束の影響が特に問題となる。すなわち、この漏れ磁束Φは、図１０中に示されるように、対向するインダクタ６ａから６ｂ、６ｂから６ａ方向に向かうこととなる。このため、センターエプロン８の上端部付近には、この漏れ磁束に起因する渦電流からジュール熱が発生し、このジュール熱による加熱が進むと、前述しように、センターエプロン８の上端部付近を溶損させたり、クラックを発生させたりする要因となっていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み、渦電流の発生を効果的に抑制して溶損やクラックの発生を低減することのできるエプロンおよびこれを用いた熱間圧延設備を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、搬送される被加熱材の両側端部をそれぞれ加熱する誘導加熱装置が当該被加熱材を挟んで対向配置された熱間圧延設備において、当該両誘導加熱装置の間に設置されたエプロンであって、上面平坦部の対向配置された誘導加熱装置方向に所定の間隔で整列された切欠き溝を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
上記の構成によれば、図４に示されるように、対向配置された誘導加熱装置間で漏れ磁束が発生し、この漏れ磁束によってエプロンに大きな渦電流ループが発生しても、発生した渦電流ループは切欠き溝で分断され、小さい領域内に存在するだけであるから、大きな渦電流が生成されるのを効果的に抑制することができ、エプロン上端部の溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のエプロンにおいて、前記切欠き溝は、隣同士が異なる深さの溝を交互に配列して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成によれば、上端部の強度を維持しつつ、効果的に渦電流の発生を抑制して溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のエプロンにおいて、前記切欠き溝は、対向配置された誘導加熱装置方向に対して傾斜した溝または円弧状に湾曲した溝であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成によれば、エプロン上端部の強度及び通板性を維持（被加熱材先端部の引っ掛かりを防止）しつつ、効果的に渦電流の発生を抑制して溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のエプロンにおいて、冷却水をエプロン内部に導入する取水口と、当該冷却水を排出する排水口と、前記取水口と排水口とを連結し、導入された冷却水により前記切欠き溝近傍を冷却する冷却水路とを設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記構成によれば、切欠き溝付近に発生する渦電流に起因するジュール熱によってエプロン上端部の温度上昇を抑制することができるので、ジュール熱による溶損やクラック発生を低減することが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のエプロンにおいて、当該エプロンは、本体部と、前記切欠き溝が形成された切欠き溝形成部と、側部とから構成され、かつ前記本体部と前記切欠き溝形成部とは溶接部にて接続されており、
前記切欠き溝形成部の上端から前記溶接部までの長さは磁束による発生する熱の影響を受けにくい所定距離を有することを特徴とするものである。
【００１９】
上記構成によれば、溶接部は、対向配置された誘導加熱装置間で漏れ磁束が発生し、この漏れ磁束によってエプロン上部に渦電流が発生し、この渦電流により発生するジュール熱の影響を直接受けることがないので、過熱により溶接部が剥離するのが防止でき、また剥離に起因する冷却水の漏れも防止できる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１乃至５に記載のエプロンを前記被加熱材を搬送する搬送ローラ間に設けたことを特徴とする熱間圧延設備である。
【００２１】
上記構成によれば、エプロン上端に切欠き溝を設けることにより、エプロン上端部の強度を維持しつつ、効果的に渦電流の発生を抑制して溶損やクラックの発生を低減することが可能となると共に、エプロンに冷却水路を設けて冷却水を流すことにより、エプロン上端部の切欠き溝付近に発生する渦電流に起因するジュール熱によるセンターエプロン上端部の温度上昇を抑制することができる熱間圧延設備を構成できる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１乃至５に記載のエプロンを、前記被加熱材を搬送する搬送ローラ間において被加熱材を挟んだ上下にそれぞれ設けたことを特徴とする熱間圧延設備である。
【００２３】
上記構成によれば、下側のみならず、上側にもエプロンを設けるようにしたので、被加熱材先端部が上方に反った状態で搬送されてきた場合にあっても、上側エプロンによって反りが規制され、これにより板の引っ掛かりが防止され、より一層通板性が向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明に係るエプロンが適用された熱間圧延設備の要部構成を示している。なお、各図において、前述した図１０、図１１と同一構成部分には同一番号を付している。
【００２５】
図に示すように、被加熱材７を挟んで対向配置されて当該被加熱材７の端部を加熱する誘導加熱装置１のインダクタ５ｂ、５ｂの間のセンターライン上には非磁性体、例えばオーステナイト系ステンレスで成るセンターエプロン１８が設けられている。このセンターエプロン１８は、図２に示されるように、搬送ローラー９、９の上を搬送されてくる被加熱材７の曲がっている先端が搬送ローラー９の間に下降して潜り込むのを防止する、いわゆる通板性を維持するために設けられている。
【００２６】
特に、図３に示されるように、本実施の形態におけるセンターエプロン１８には、その上面平坦部の対向配置された誘導加熱装置方向、すなわち厚み方向に所定の間隔（ピッチＰ）を有して整列された切欠き溝１９が形成されている。
【００２７】
この切欠き溝１９は、対向するインダクタ６ａから６ｂの方向に向かう漏れ磁束に起因する渦電流の発生を低減する機能を有している。
【００２８】
すなわち、図４に示されるように、センターエプロン１８の上端部付近に発生する渦電流は、切欠き溝１９が無い場合には、大きな渦電流ループとなる。しかし、本実施の形態のように、切欠き溝１９を設けた場合には、発生する渦電流は隣合う切欠き溝１９との間の微小な領域に限定され、エプロン幅方向に渡る大きな渦電流の発生が抑制されるため、結果として発生する渦電流は極めて小さな値となる。このため、発生するジュール熱も低いものとなり、上端部付近の溶損やクラック発生を低減することができる。特に、本実施の形態におけるセンターエプロン１８は、非磁性体であるオーステナイト系ステンレスで構成されるので、渦電流の発生に起因する漏れ磁束を通しにくく、ジュール熱の発生をより低減することができる。
【００２９】
また、切欠き溝１９のピッチＰは、図５に示されるように、最大損失密度との関係で求められるが、最大損失密度が小さい３０ｍｍ前後が好適と考えられる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、センターエプロンの下側面側に取水口２０と、排水口２１とが設けられるとともに、センターエプロン内部には、冷却水路２２が設けられている。
【００３１】
この冷却水路２２を形成するために、センターエプロン１８は、図３中の矢印Ａの正面図に示される本体部１８Ａと、切欠き溝１９が形成されるとともに、図３中の矢印Ｂの側面図に示されるように、内部に冷却水路用の溝が形成された切欠き溝形成部１８Ｂと、図３中の矢印Ｃの底面図に示されるように、内部に冷却水路用の溝が形成された左右一対の側部１８Ｃとから成り、これら４つの部分を溶接によって接続して一体化したものである。また、切欠き溝形成部１８Ｂの先端から溶接部３０までは、漏れ磁束により発生する渦電流に起因するジュール熱の影響を直接受けないように、所定長さＬを有している
上記構成のセンターエプロン１８において、取水口２０から導入された冷却水はセンターエプロン１８の切欠き溝１９の下方付近の冷却水路２２を流れ、排水口２１から外部に排出される。このとき、切欠き溝１９付近に発生する渦電流に起因するジュール熱によってセンターエプロン上端部の温度上昇を抑制することができるので、ジュール熱による溶損やクラック発生を低減することができる。
【００３２】
また、上述したように、溶接部３０は、切欠き溝形成部１８Ｂの先端から溶接部３０までは、所定長さＬを有しているので、図６に示されるように、漏れ磁束によるジュール熱による加熱を受けにくく、溶接部３０が加熱により剥離して冷却水が漏れ出ることを防止できる。
【００３３】
図７は、本実施形態の効果を検証するための実験データを示しており、この図は、切欠き溝（スリット）が無い場合と有る場合との温度推移を示している。
【００３４】
誘導加熱装置（エッジヒータ）の電源を投入してフルパワーで運転した場合、時間の経過に連れてセンターエプロンの上端部の温度は急激に増加していく。スリットの無い下センターエプロンの場合、３０分経過時には、ほぼ１３００℃付近まで上昇した。５０分経過時には１４００℃程度まで上昇した。この状態を継続させた場合には、センターエプロンの上端部は次第に溶けだし、溶損する状態にある。
【００３５】
これに対して、切欠き溝が有る下センターエプロンの場合には、３０分経過時に約９００℃程度まで上昇するが、それ以上の上昇は無く、一定温度を保って推移することが判った。また、後述する上センターエプロン（スリット有り）の場合にも下センターエプロンとほぼ同様の温度推移をすることが判明した。
【００３６】
このように、切欠き溝が有る場合には、無い場合に比べて数百℃の温度低下が確認され、切欠き溝の有効性が実証された。
【００３７】
＜他の実施形態＞
図８は、本発明に係るセンターエプロンの他の実施形態を示している。
【００３８】
この実施形態のセンターエプロン１８は、深い溝の切欠き溝２３と浅い溝の切欠き溝２４とを交互に配置させたものである。
【００３９】
このように、深い溝を有する切欠き溝２３と、浅い溝を有する切欠き溝２４とを交互に配置することにより、端部の強度を維持しつつ、効果的に渦電流の発生を抑制して溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００４０】
図９は、本発明に係るセンターエプロンのさらに他の実施形態を示している。同図に示す例は、センターエプロン１８の切欠き溝を、対向配置された誘導加熱装置方向に対して傾斜した溝または円弧状に湾曲した溝で形成したものである。
【００４１】
（Ａ）に示すセンターエプロン１８は、対向配置された誘導加熱装置方向に対して所定角度に傾斜した斜め溝２５を整列配置したものである。
【００４２】
また、（Ｂ）に示すセンターエプロン１８は、平面から見て半円状に湾曲した溝２６を整列配置したもの、（Ｃ）に示すセンターエプロン１８は、平面から見てほぼ四分円状に湾曲した溝２７を整列配置したものである。
【００４３】
このように、斜めに傾斜した切欠き溝２５や、円弧状に湾曲した切欠き溝２６，２７を形成することによっても、上端部の強度を維持しつつ、効果的に渦電流の発生を抑制して溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００４４】
なお、図９に示す切欠き溝２５，２６，２７においても、図８に示したように、深い溝と、浅い溝とを交互に配置させるようにしても良い。
【００４５】
このように構成することにより、さらに上端部の強度を維持しつつ、効果的に渦電流の発生を抑制して溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００４６】
また、以上の図１乃至図９に示した切欠き溝を有するセンターエプロン１８、２８、３８を熱間圧延設備における搬送ローラ間に設けることにより、センターエプロンの上端部付近における渦電流の発生を効果的に抑制し、あるいは冷却をすることによって溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【００４７】
また、上記各実施の形態では、センターエプロン１８は、下側のみに設置する構成を述べたが、例えば、図６に示されるように、上センターエプロン３１を被加熱材７を挟んで下センターエプロン１８と対向配置させるようにしても良い。
【００４８】
図７に示したように、上センターエプロン３１を使用した場合のエプロン温度推移は、下センターエプロン１８よりもやや温度が低いが同様の傾向を示しており、切欠き溝（スリット）の有効性が実証された。
【００４９】
このように上センターエプロン３１を被加熱材７を挟んで下センターエプロン１８と対向配置させるように構成された熱間圧延設備によれば、搬送ローラー９、９の上を搬送されてくる被加熱材７の曲がっている先端が搬送ローラー９の間に下降して潜り込むのを下センターエプロン１８が防止すると共に、被加熱材７の先端部が上方に反った状態で搬送されてきた場合にあっても、上センターエプロン３１によって反りが規制され、これにより板の引っ掛かりが防止され、下センターエプロン１８のみの場合に比較してより一層通板性が向上する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、渦電流の発生を効果的に抑制し、あるいは冷却をすることによって溶損やクラックの発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエプロンが適用された熱間圧延設備の要部構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るエプロンが適用された熱間圧延設備の要部構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係るエプロンの実施形態を示す説明図である。
【図４】切欠き溝の作用を模式的に示す説明図である。
【図５】切欠き溝表面の最大損失密度とピッチとの関係を示す特性図である。
【図６】溶接部の配設位置を示すと共に、上センターエプロンを配置した構成を示す説明図である。
【図７】スリットが有る場合と無い場合との温度推移を示す説明図である。
【図８】本発明に係るエプロンの他の実施形態を示す説明図である。
【図９】本発明に係るエプロンのさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図１０】熱間圧延設備における誘導加熱装置とエプロンとの関係を示す説明図である。
【図１１】熱間圧延設備における誘導加熱装置とエプロンとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  誘導加熱装置
２  Ｃ形鉄心
３  開口部
４ａ  上部鉄心脚部
４ｂ  下部鉄心脚部
５ａ  上部インダクタ
５ｂ  下部インダクタ
６ａ  Ｃ形インダクタ
６ｂ  Ｃ形インダクタ
７  被加熱材
９  搬送ロール
１８  センターエプロン（下センターエプロン）
１８Ａ  本体部
１８Ｂ  切欠き溝形成部
１８Ｃ  側部
１９  切欠き溝
２０  取水口
２１  排水口
２２  冷却水路
２３，２４，２５，２６，２７  切欠き溝
３０  溶接部
３１  上センターエプロン
【図１】
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【図２】
2004307962.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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