(57)【要約】【課題】熱延鋼板の幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置を備えた熱間圧延装置に係り、特に搬送テーブルローラと鋼板（帯鋼）との間で発生するスパークを防止できる搬送テーブルローラ及びその配置を提供する。【解決手段】熱間圧延ラインの粗圧延機と仕上げ圧延機との間に少なくとも鋼板の幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置を配設し、該トランスバース型誘導加熱装置の直下またはその前後に配置した搬送テーブルローラを耐熱性を有する電気絶縁層を形成した搬送テーブルローラとしたことを特徴とする熱間圧延装置。【選択図】      図３
2004216424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインの粗圧延機と仕上圧延機との間に少なくとも鋼板の幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置を配設し、該トランスバース型誘導加熱装置の直下またはその前後に配置した搬送テーブルローラを耐熱性を有する電気絶縁層を形成した搬送テーブルローラとしたことを特徴とする熱間圧延装置。
【請求項２】
前記耐熱性を有する電気絶縁層を形成した搬送テーブルローラの配置範囲が下記式（１）で規定する誘導加熱装置中心からの距離Ｌ（ｍｍ）以下であることを特徴とする請求項１記載の熱間圧延装置。
Ｌ（ｍｍ）＝６５０×ｅｘｐ｛（Ａ−４２０〔Ａ／ｍｍ〕／Ｃ）／Ｂ｝・  ・  ・（１）
但し、上記式中においてＡ、ＢおよびＣは下記式（２）、（３）および（４）で定まる係数である。
Ａ＝（−１．７４×適用最小鋼板幅＋６５００）×ｌｎ（出力ＫＷ）−（−１４．２×適用最小鋼板幅＋５２５００）  ・  ・  ・（２）
Ｂ＝０．２９×出力ＫＷ−０．３×適用最小鋼板幅−４９０・  ・  ・（３）
Ｃ＝−６×１０−４×誘導加熱装置鉄心幅＋１．５４・  ・  ・（４）
【請求項３】
搬送テーブルローラが金属製芯金にセラミック製スリーブを嵌合したローラであることを特徴とする請求項１または２記載の熱間圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱延鋼板の幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置を備えた熱間圧延装置に係り、特に搬送テーブルローラと鋼板（帯鋼）との間で発生するスパークを防止できる搬送テーブルローラ及びその配置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板の熱間圧延は、図１に示すように、加熱炉１に低温のスラブ２を装入して、所定の温度に再加熱し、再加熱したスラブ２を粗圧延機３で所定の厚さに圧延して粗バー４となし、クロップシャー５を用いて粗バーの先尾端を切断し、粗バー４の幅方向両エッジ部の温度低下を回復するためにエッジヒーター６で両エッジ部を加熱して、複数基のスタンドからなる連続仕上圧延機７で所定の熱延鋼板に仕上圧延した後に、ランアウトテーブル上の冷却スタンド８において冷却し、コイラー９で巻き取ることにより行われている。
【０００３】
また、仕上圧延の前に粗バー同士を接合して仕上圧延を行うエンドレス圧延がなされる場合には、図２に示すように、加熱炉１に低温のスラブ２を装入して、所定の温度に再加熱し、再加熱したスラブ２を粗圧延機３で所定の厚さに圧延して粗バー４となし、コイルボックス１０で巻き取り、コイルボックスから巻き戻された粗バーの先端を接合シャー１１で切断し、先行する粗バーの後端と後行する粗バーの先端を溶接装置１２により接合し、粗バー４の幅方向両エッジ部の温度低下を回復するためにエッジヒーター６で両エッジ部を加熱して、複数基のスタンドからなる連続仕上圧延機７で所定の熱延鋼板に仕上圧延した後に、ランアウトテーブル上の冷却スタンド８において冷却し、コイラー９で巻き取ることにより行われている。
【０００４】
このような熱延鋼板の熱間圧延又はエンドレス圧延工程においては、低温スラブを加熱炉で再加熱するために、偏熱の発生が避けられず、また加熱炉抽出の放熱や、圧延材は圧延中に板幅に対して板厚が小さくなることが原因で、粗圧延中に粗バーの両エッジ部に温度低下が発生する。これらの温度低下は、粗バーの幅方向の温度分布の不均一を招き、仕上温度の不均一の原因となる。
【０００５】
そして、粗バーの幅方向の温度分布が不均一になると、仕上圧延中に熱延鋼板に耳波や中伸びが生じ、また熱延鋼板の幅方向の機械的性質等の材質特性が不均一となる等の問題が生ずる。
【０００６】
このような粗バーの幅方向の温度分布の不均一に起因する問題を防止するために、粗圧延機と仕上圧延機との間に加熱装置とエッジヒーターとを設け、粗圧延機によって粗圧延された粗バーを加熱することが知られている。従来は、粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗バーをその幅方向全体にわたって加熱するためのソレノイド型誘導加熱装置と、粗バーの両エッジ部を加熱するためのエッジヒータとを設け、ソレノイド型誘導加熱装置とエッジヒータとによって、仕上圧延機の入側における粗バーをその幅方向に均一な温度となるように加熱することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
ところが、本発明者が熱延鋼板の幅方向の材質特性について研究した結果、仕上圧延機入側の粗バーについて、その温度低下の大きいエッジ部をエッジヒーターで加熱して幅方向の温度分布を均一化しても、仕上圧延によって得られる鋼板の幅方向材質特性が均一となっていないことを見出した。即ち、粗圧延機と仕上圧延機との間で粗バーを幅方向に全体を均一に加熱すると共に、エッジヒーターにより温度低下の大きい両エッジ部を加熱する加熱方法では、仕上圧延して得られた熱延鋼板の幅方向材質特性を均一化することは困難であった。その原因について、種々実験を行い究明したところ、加熱炉におけるスラブ加熱時に原因があることを見出した。即ち、加熱炉は高温雰囲気中でスラブを加熱するものであるので、必然的にスラブの中心部の温度が低く、この温度分布は圧延により板厚が薄くなっても維持されるため、幅方向平均温度に対して中心部は低く、エッジ部に向かって高くなっているアルファベットのＭ型の幅方向温度分布を呈している。
【０００８】
従って、幅方向温度分布を均一化して板幅方向の材質特性の均一化を図ることは、エッジヒーターによる加熱方法や、幅方向温度一律一定値昇温のバーヒータによる加熱方法では不可能である。
【０００９】
また、仕上圧延前に鋼板の幅方向の温度分布を均一化する目的で行われているエッジヒーターによる鋼板エッジ部の加熱は、誘起される渦電流でエッジ部の加熱が行われている。誘起された渦電流は、搬送テーブルローラと鋼板間の電流経路で循環しているが、鋼板が搬送テーブルローラを離れるときに、電流経路が遮断されるので、鋼板と搬送テーブルローラ間にスパークが発生する。そして、スパークは搬送テーブルローラ表面にスパーク疵を形成させる。
【００１０】
このような搬送テーブルローラ表面のスパーク疵を防止するために、アルミナ系セラミック等のセラミック材を搬送テーブルローラ表面に溶射して、表面に耐熱性電気絶縁層を形成することが提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−３１４２１６号公報
【特許文献２】
実公平６−３８５６３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、幅方向平均温度に対して中心部は低く、エッジ部に向かって高くなっているアルファベットのＭ型の幅方向温度分布を均一化させる手段について鋭意研究し、鋼板中央部を加熱できる加熱装置としてトランスバース型誘導加熱装置を熱延ラインに設置することにより幅方向温度分布を均一化できることを見出した。
【００１３】
ところが、トランスバース型誘導加熱装置を用いると搬送テーブルローラで搬送される鋼板が搬送テーブルローラより離れるときにスパークが発生し、搬送テーブルローラ表面にスパーク疵が形成される。スパーク疵は鋼板に転写されて鋼板の品質を劣化させる。したがって、スパーク疵が形成された搬送テーブルローラは研磨して再生する必要があるので、余分な研磨作業が必要になると共に、研磨作業中には圧延を休止しなければならないという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は鋼板幅中央部を加熱するトランスバース型誘導加熱装置を圧延ラインに設置した熱間圧延装置で、誘導加熱により鋼板搬送テーブルローラにスパーク疵が発生しないようにして、鋼板幅方向温度分布を均一化できる熱間圧延装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱延ラインに設置したトランスバース型誘導加熱装置で、鋼板幅方向中央を加熱すると、ライン方向の鋼板の磁束密度分布が広く、広い範囲の搬送テーブルローラにスパークが発生しやすいことを見出した。そして、スパーク防止のための電気絶縁層を形成した搬送テーブルローラの配置範囲が狭いとスパーク発生が防止できず、広いと初期の設備費用が高価になるという知見に基いて本発明を完成した。
【００１６】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１７】
（１）  熱間圧延ラインの粗圧延機と仕上圧延機との間に少なくとも鋼板の幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置を配設し、該トランスバース型誘導加熱装置の直下またはその前後に配置した搬送テーブルローラを耐熱性を有する電気絶縁層を形成した搬送テーブルローラとしたことを特徴とする熱間圧延装置。
【００１８】
（２）  前記耐熱性を有する電気絶縁層を形成した搬送テーブルローラの配置範囲が下記式（１）で規定する誘導加熱装置中心からの距離Ｌ（ｍｍ）以下であることを特徴とする上記（１）項記載の熱間圧延装置。
Ｌ（ｍｍ）＝６５０×ｅｘｐ｛（Ａ−４２０〔Ａ／ｍｍ〕／Ｃ）／Ｂ｝・  ・  ・（１）
但し、上記式中においてＡおよびＢおよびＣは下記式（２）および（３）および（４）で定まる係数である。
Ａ＝（−１．７４×適用最小鋼板幅＋６５００）×ｌｎ（出力ＫＷ）−（−１４．２×適用最小鋼板幅＋５２５００）  ・  ・  ・（２）
Ｂ＝０．２９×出力ＫＷ−０．３×適用最小鋼板幅−４９０・  ・  ・（３）
Ｃ＝−６×１０−０４×誘導加熱装置鉄心幅＋１．５４・  ・  ・（４）
【００１９】
（３）  搬送テーブルローラが金属製芯金にセラミック製スリーブを嵌合したローラであることを特徴とする上記（１）または（２）項記載の熱間圧延装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】
熱間圧延ラインにおいて、トランスバース型誘導加熱装置を用いて鋼板を加熱するときに、鋼板と搬送テーブルローラ間で発生するスパーク発生原理は、誘導加熱装置により誘起された板上の渦電流がロールに分流し、鋼板→ロール→鋼板と電路が形成され、その渦電流が大きいと鋼板と搬送テーブルローラとの接触→非接触の切り替わりタイミングで発生する。渦電流の発生は、誘導加熱装置が及ぼす磁束によるものなので、間接的に磁束密度分布を知ることによって渦電流の程度を把握することができる。
【００２１】
図３は、ライン方向の鋼板の磁束密度分布を示す図である。図３に示すようにバーヒータの場合、コア中心からの距離が長くなっても磁束密度が消失しないため鋼板の長手方向の磁束影響がエッジヒータよりも遠くまで及んでおり影響範囲が広い。
【００２２】
このようにバーヒータのスパークの影響範囲が広い原因をエッジヒータとバーヒータとのそれぞれが誘起する渦電流について説明する。
【００２３】
図４は、エッジヒータで鋼板エッジを加熱した場合に誘起される渦電流を示す模式図である。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、渦電流１３は搬送テーブルローラ１４上の鋼板１５（粗バー）を厚み方向に貫通する磁束１６の右ねじ方向に作用する電流を打ち消す方向に発生する。エッジヒータ１７は鋼板エッジ部に配置されているので、渦電流は幅方向中央部に発生し、円弧が大きくならず、圧延方向に作用する範囲は狭い。●印は手前から奥へ、○印は奥から手前への磁束を示している。図４（ｂ）は幅方向エッジ部に発生する渦電流の流れる方向を示す断面図で、●印は手前から奥へ、○は奥から手前に流れる電流を示している。
【００２５】
図５はトランスバース型誘導加熱装置（バーヒータ）で鋼板中央を加熱した場合に誘起される渦電流を示す模式図である。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、渦電流１３は搬送テーブルローラ１４上の鋼板１５（粗バー）を厚み方向に貫通する磁束１６の右ねじ方向に作用する電流を打ち消す方向に発生する。
【００２７】
幅方向中央加熱装置であるバーヒータ１８は鋼板中央部に設置されているので、渦電流は幅方向中央部に発生しないため、円弧が大きく（大きな楕円となる）圧延方向に作用する範囲は大きい。図５（ｂ）は幅方向中央部に発生する渦電流の流れる方向を示す断面図で、●印は手前から奥へ、○は奥から手前に流れる電流を示している。
【００２８】
したがって、図４及び図５に示したように、バーヒータとエッジヒータとは渦電流の形態が異なるので、バーヒータの鋼板長手方向（圧延方向）の磁束密度分布が広くなるのである。なお、鋼板は、電流をＩ、鋼板の電気抵抗をＲとするＩ２Ｒの発熱により加熱昇温される。
【００２９】
図６に示すように、バーヒータを運転して鋼板１５を加熱すると、搬送テーブルローラ１４上の鋼板に渦電流１３が誘起される。本発明では、この際のローラの接触部における鋼板電流密度の幅方向成分を鋼板とロールの接触範囲について積分した値（斜線部面積）を幅方向電流密度積算値（Ａ／ｍｍ）と定義し、この値と実際のスパーク発生有無との関係を実験により確認した。その結果を図７に示す。図７のスパーク発生限界に示すように、スパークは幅方向電流密度積算値が４２０［Ａ／ｍｍ］以上で発生することが判明した。
【００３０】
そして、幅方向電流密度積算値の解析結果は、誘導加熱装置（インダクター）中心からの距離が遠いほど、また誘導加熱装置の出力が小さいほど、また鋼板（粗バー）幅が広いほど、幅方向電流密度積算値は小さくなり、スパーク発生を抑制できることを見出した。しかし、スパーク発生を防止するために、誘導加熱装置の出力を抑えたのでは、鋼板中央を加熱昇温させることの本来の目的を達成できないし、また、鋼板幅は需要家の要求によって不特定に決まるため、鋼板（粗バー）幅を意図的に狭くすることはできない。
【００３１】
したがって、スパーク発生を防止する手段としては、幅方向電流密度積算値が４２０［Ａ／ｍｍ］未満となる誘導加熱装置中心からの距離が遠い位置に配置する搬送テーブルローラには、スパークが発生しないので、この位置に配置する搬送テーブルローラは通常のローラとすることができるが、誘導加熱装置中心からの距離がそれより近い位置に配置する搬送テーブルローラには、非電導性ローラを用いることが最も有効なスパーク発生防止手段となる。
【００３２】
非電導性ローラとしては、耐熱性のある電気絶縁性材の層をローラ表面に形成した耐熱性で電気絶縁層を有する搬送テーブルローラであれば使用することができる。例えば図８（ａ）の平面図及び（ｂ）の断面図に示すように、金属製芯金２０に耐熱性のあるセラミック製スリーブ２１を嵌合した搬送テーブルローラが好適である。セラミック製スリーブは耐熱性のある電気絶縁層となる。そして、耐熱性のある電気絶縁性セラミックとしては、窒化珪素系セラミックが代表的なものであり、金属性芯金とセラミック製スリーブとの熱膨張に差がないようにすることが好ましい。
【００３３】
また、セラミック製スリーブを用いることによってローラ表面からセラミックが剥離することがないので、搬送テーブルローラは長時間の使用に耐える。
【００３４】
圧延ラインに配置する非導電性ローラの適用範囲が狭いとスパーク発生を防止できない。一方、適用範囲が不必要に広いと、非導電性ローラは高価であるため、初期設備投資が高価となりすぎて非効率である。
【００３５】
したがって、非導電性ローラの配置範囲は、誘導加熱装置や適用最小の鋼板（粗バー）幅の圧延ラインスペックを考慮して適正な配置範囲を選択することが要求される。
【００３６】
そこで、本発明では非導電性ローラの適正な配置範囲（インダクター中心からの距離Ｌ（ｍｍ））を計算式により容易に決定できるようにした。即ち、表１に示すように、幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置（インダクター）の出力、鉄芯幅、インダクター中心からの距離及び適用鋼板（粗バー）幅最小から下記式（５）に示す幅方向電流密度積算値の算出式（実験式）を得た。そして、これに基いてインダクター中心からの距離を決定する下記式（１）を得た。
幅方向電流密度積算値の算出式［Ａ／ｍｍ］
＝Ｃ×｛Ａ−Ｂ×ｌｎ（インダクター中心からの距離−６５０）／６５０＋
１｝                                              ・  ・  ・（５）
但し、上記式中のＡ、Ｂ、Ｃは次式（２）、（３）、（４）によって定まる係数である。
Ａ＝（−１．７４×適用最小鋼板幅＋６５００）×ｌｎ（出力ＫＷ）−（−１４．２×適用最小鋼板幅＋５２５００）  ・  ・  ・（２）
Ｂ＝０．２９×出力ＫＷ−０．３×適用最小鋼板幅−４９０・  ・  ・（３）
Ｃ＝−６×１０−４×誘導加熱装置鉄心幅＋１．５４・  ・  ・（４）
【００３７】
前記式（５）の算出式により算出した値は、表１に示すように、幅方向電流密度積算値と良く一致している。
前記式（５）から、インダクター中心からの距離Ｌ（ｍｍ）を算出する下記式（１）が得られる。
インダクター中心からの距離Ｌ（ｍｍ）＝６５０×ｅｘｐ｛（Ａ−４２０〔Ａ／ｍｍ〕／Ｃ）／Ｂ｝・  ・  ・（１）
但し、上記式中のＡ、Ｂ、Ｃは式（２）、（３）、（４）と同じ係数である。
【００３８】
式（１）から明らかなように、インダクター中心からの距離Ｌ（ｍｍ）未満の範囲でスパークが発生するので、この距離範囲内に耐熱性のある非電導性ロールを配置すれば、スパークの発生が防止できる。
【００３９】
しかも、式（１）は、適用鋼板最小幅とインダクターの出力が決まれば、スパークが発生するインダクター中心からの距離範囲を決定することができるので、非電導性ローラの必要な配置範囲を容易に決めることができる。
【００４０】
【表１】
2004216424.tif 000003
【００４１】
【実施例】
本発明を実施例に基いて詳細に説明する。
【００４２】
熱間圧延ラインの粗圧延機と仕上圧延機との間に粗バー幅方向中央を加熱するトランスバース型誘導加熱装置（インダクター）を配設し、粗バー幅方向温度分布を均一化する加熱試験を行った。
【００４３】
加熱試験では、粗バーの搬送テーブルローラと粗バーとの間で発生するスパークの発生有無を調査した。
【００４４】
試験条件としては、スパーク発生に影響を与える要因となる幅方向中央部を加熱するトランスバース型誘導加熱装置（インダクター）の出力、トランスバース型誘導加熱装置（インダクター）の鉄心幅、粗バー幅、及び搬送テーブルローラとして用いる絶縁ローラのインダクター中心からの配置範囲の距離を種々変更して実施した。なお、絶縁ローラとしては、鋼製芯金に窒化珪素系セラミック製スリーブを嵌合して準備した。
【００４５】
実験結果を表２に示す。
【００４６】
本発明の実施例Ｎｏ．１〜３は、本発明の式（１）で規定するスパークの発生する限界のインダクター中心からの距離（Ｌｍｍ）の範囲内に存在する搬送テーブルローラは、全て絶縁ローラを配置していたので、いずれの場合もスパークは発生しなかった。
【００４７】
これに対して、比較例Ｎｏ．４〜７は、搬送テーブルローラの一部に絶縁ローラを配置したが上記インダクター中心からの距離（Ｌｍｍ）の範囲内に存在する搬送テーブルローラに通常の非絶縁ローラが配置されていたので、いずれの場合もスパークが発生した。
【００４８】
以上の実験結果から明らかなように、本発明の式（１）で規定する誘導加熱装置（インダクター）中心からの距離Ｌｍｍ以下の範囲内に存在する搬送テーブルローラを全て絶縁ローラにして配置すればスパークの発生が効果的に防止できることが確認できた。
【００４９】
【表２】
2004216424.tif 000004
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間圧延において、仕上圧延機前で鋼板（粗バー）中央をトランスバース型誘導加熱装置で加熱するので、幅方向温度分布を均一化することができ、幅方向材質特性が均一化された熱延鋼板を得ることができる。また、トランスバース型誘導加熱装置は圧延ライン方向の鋼板の磁束密度分布が広く搬送テーブルローラにスパークが発生しやすいが、これを防止するために、電気絶縁層を設けた搬送テーブルローラを必要とされる配置範囲に効率的に配置できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱間圧延工程を示す模式図である。
【図２】連続熱間圧延工程を示す模式図である。
【図３】ライン方向の鋼板の磁束密度分布を示す図である。
【図４】エッジヒータで鋼板エッジを加熱した場合に誘起される渦電流を示す模式図である。
【図５】トランスバース型誘導加熱装置（バーヒータ）で鋼板中央を加熱した場合に誘起される渦電流を示す模式図である。
【図６】幅方向電流密度積算値を説明するための図である。
【図７】スパーク発生限界を示す図である。
【図８】耐熱性のある電気絶縁層のある搬送テーブルローラを示す図である。
【符号の説明】
１  加熱炉
２  スラブ
３  粗圧延機
４  粗バー
５  クロップシャー
６  エッジヒーター
７  連続仕上圧延機
８  冷却スタンド
９  コイラー
１０  コイルボックス
１１  接合シャー
１２  溶接装置
１３  渦電流
１４  搬送テーブルローラ
１５  鋼板（粗バー）
１６  磁束
１７  エッジヒータ
１８  バーヒータ
１９  幅方向電流密度積算値
２０  金属製芯金
２１  セラミック製スリープ
【図１】
2004216424.tif 000005
【図２】
2004216424.tif 000006
【図３】
2004216424.tif 000007
【図４】
2004216424.tif 000008
【図５】
2004216424.tif 000009
【図６】
2004216424.tif 000010
【図７】
2004216424.tif 000011
【図８】
2004216424.tif 000012