(57)【要約】【課題】  誘導加熱装置に加熱される材料の誘導電流により、誘導加熱装置前後にある搬送テーブルローラと材料の間に発生するアークを低減する構造を持った誘導加熱装置を提供する。【解決手段】  被加熱材料をその全幅にわたって加熱する誘導加熱装置本体と、その前後に配設された搬送テーブルローラ１を備えた誘導加熱装置において、搬送テーブルローラ１を、搬送テーブルローラ本体５と、それを支持する軸受４と、搬送テーブルローラ１を駆動する駆動モータ２とから構成する。搬送テーブルローラ本体５は、中央の大径部７とその両端の小径部８を備えた段付きローラから構成する。中央の大径部７の幅を、被加熱材料の全幅のほぼ３分の１以下に設定し、両端の小径部８の表面には絶縁層９を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材料をその全幅にわたって加熱する誘導加熱装置本体と、その前後に配設された搬送テーブルローラを備えた誘導加熱装置において、
前記搬送テーブルローラが、搬送テーブルローラ本体とそれを支持する軸受と搬送テーブルローラを駆動する駆動モータによって構成され、前記搬送テーブルローラ本体は、中央の大径部とその両端の小径部を備えた段付きローラから構成され、かつ中央の大径部の幅が、被加熱材料の全幅のほぼ３分の１以下に設定され、両端の小径部の表面には絶縁層が形成されていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱装置本体が、被加熱材料を磁性体領域の温度で加熱するものである請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記搬送テーブルローラ本体を支持する軸受が対地絶縁され、搬送テーブルローラ本体とその駆動モータの出力軸とが絶縁継手を介して接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記絶縁継手がゴム製のタイヤカップリングにより構成され、かつその冷却装置を備えたものである請求項３に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延材などの被加熱材料を加熱するための誘導加熱装置に関するものであり、特に、誘導加熱装置本体の前後に被加熱材料の搬送テーブルローラを設けるとともに、誘導加熱装置によって加熱される被加熱材料の誘導電流により、前記搬送テーブルローラと被加熱材料の間に発生するアークを低減する構造を持った誘導加熱装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延ラインにおいては、加熱炉によって圧延可能温度にまで加熱された圧延材を、粗圧延機において粗圧延して粗バーと呼ばれる状態に成形し、さらにこの粗バーを仕上圧延機にかけて所望の板圧や幅を有する製品を得ている。この場合、粗バーの状態の圧延材に対して、温度低下の防止あるいは各部の温度の均一化のために、バーヒーターと呼ばれる全幅加熱装置や、エッジヒータと呼ばれる端部加熱装置などが使用される。
【０００３】
この圧延材などの被加熱材料の加熱装置としては、種々のものが提案されているが、その一つに、被加熱材料の全幅加熱を行うソレノイド型誘導加熱装置が知られている。このソレノイド型誘導加熱装置は、搬送する被加熱材料の全幅にわたって上下に配置した誘導加熱コイルの磁場により、被加熱材料内に渦電流を発生させ、ジュール熱を利用して加熱する方式である。
【０００４】
この加熱電流の大きさは、磁束の量に比例するが、被加熱材料内部ではその磁束密度が一定のため、被加熱材料の幅が広いとその断面積の増大に伴い磁束が大きくなり、それに比例して、加熱電流も増加する。そのため、幅が４−５ｍ程度にも達するような被加熱材料の全幅を加熱する大型の誘導加熱装置にあっては、加熱電流も大きなものになり、被加熱材料の表面に沿って、その幅全域を循環するように流れる。
【０００５】
ところで、このような誘導加熱装置に対して被加熱材料を供給するには、誘導加熱装置の前後に搬送テーブルローラを設けて、被加熱材料をその下方から支持しながら搬送していた。しかし、このような誘導加熱装置においては、誘導加熱時に被加熱材料の幅方向全域にわたってを流れる加熱電流が、図４に示すように、被加熱材料Ｂ下面から搬送テーブルローラＲ側に回り込み、被加熱材料と搬送テーブルローラとの接触部分、特に、被加熱材料の両端部と搬送テーブルローラ表面との間でアークが発生する現象が生じる。
【０００６】
このようなアークの発生は、加工対象である被加熱材料の表面を傷付ける原因となり、製品の品質低下を招く不都合がある。また、アークは、搬送テーブルローラの表面も傷付け、傷付いた搬送テーブルローラが被加熱材料と接触することにより、アーク発生時でなくとも、ローラの傷により被加熱材料が傷付くこともあった。
【０００７】
このような問題を解消するために、特許文献１や特許文献２のように、被加熱材料と搬送テーブルローラ感のアークの発生を防止するための提案がなされている。
【特許文献１】実開平４−１３４２０３号公報
【特許文献２】特開平９−３８７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１および特許文献２に記載の発明は、いずれも、被加熱材料の端部加熱装置に関するものであり、図５に示すように、エッジ加熱用の誘導加熱装置（エッジヒータ）Ｈによって被加熱材料Ｂの端部を加熱した場合に生じる誘導電流に起因する、被加熱材料Ｂと搬送テーブルローラＲ間のスパークの発生を防止するものである。
【０００９】
このようなエッジヒータにおいてスパーク防止のためには、加熱誘導電流が発生するエッジ部分のみを被加熱材料と接触させないようにすれば十分であり、例えば、特許文献２の発明のように、搬送テーブルローラにおける被加熱材料のエッジ部分に対応する範囲のみに段部をつけて被加熱材料との接触を避けるようにしていた。
【００１０】
しかし、本発明のように、被加熱材料の幅全域にわたって誘導加熱を行う装置においては、図Ａに示すように、搬送テーブルローラ側に回り込む加熱電流も、被加熱材料の幅全域に発生しているので、搬送テーブルローラのエッジ部分のみを段付きとして被加熱材料と接触しないような構成としても、加熱電流の回り込みを防止することはできない。
【００１１】
このように、従来の全幅誘導加熱装置においては、前記のような技術を使用してもアークの発生を防止できないため、アークによる被加熱材料の傷つき防止に重点を置いて搬送テーブルローラを誘導加熱装置出入り口から離れた箇所に配置するか、あるいは、搬送安定性を重視して搬送テーブルローラを誘導加熱装置出入り口近傍に配置するかの、二律背反を迫られていた。
【００１２】
特に、被加熱材料を７００℃以上の高温で加熱する加熱誘導装置においては、被加熱材料も非磁性体となり、誘導加熱装置の出口から離れるに従って磁束密度が急速に低下するが、被加熱材料全域の特性を向上させるための熱処理を目的とした全幅誘導加熱装置においては、その加熱温度も７００℃程度以下と低温であり、被加熱材料も磁性体としての性質を維持することから、そこに加わる磁束は大きなものとなり、加熱装置出口から離れても高温加熱時に比較して、その減衰率は小さい。
【００１３】
そのため、この種の磁性体としての性質が残る程度の低温加熱領域を対象とした誘導加熱装置においては、搬送テーブルローラを誘導加熱装置の出入口の近傍に設けた場合には、搬送テーブルローラと被加熱材料間にスパークが発生し、このスパークにより被加熱材料表面が傷付くことは避けられなかった。
【００１４】
さらに、これらの問題を解決するために、特許文献２に示すように、ローラの全域を絶縁セラミックスで被覆する提案もなされているが、そのような絶縁ローラを使用した場合には、ローラが支持する被加熱材料の荷重や搬送時の振動による衝撃で絶縁セラミックスが破損したり剥離して、絶縁性が短期間で低下する問題があった。
【００１５】
以上のように従来技術では、幅広の加熱された厚板材料の搬送テーブルローラにおいて、ローラ表面の絶縁を取り、かつ、耐衝撃性があり絶縁の寿命の長いアーク対策を施したローラを供給することは、困難であった。
【００１６】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、誘導加熱装置に加熱される材料の誘導電流により、誘導加熱装置前後にある搬送テーブルローラと材料の間に発生するアークを低減する構造を持った誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的を達成するために、本発明は、被加熱材料をその全幅にわたって加熱する誘導加熱装置本体と、その前後に配設された搬送テーブルローラを備えた誘導加熱装置において、前記搬送テーブルローラが、搬送テーブルローラ本体とそれを支持する軸受と搬送テーブルローラを駆動する駆動モータによって構成され、前記搬送テーブルローラ本体は、中央の大径部とその両端の小径部を備えた段付きローラから構成され、かつ中央の大径部の幅が、被加熱材料の全幅のほぼ３分の１以下に設定され、両端の小径部の表面には絶縁層が形成されていることを特徴とする。
また、前記誘導加熱装置本体が、被加熱材料を磁性体領域の温度で加熱するものであることも本発明の実施の形態の一つである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明において、搬送テーブルローラの接触領域が被加熱材料の全幅の３分の１程度以下とすると、被加熱材料内部の電流は搬送テーブルローラ側に分流することなく、被加熱材料の表面に沿って最短経路を流れることになるので、搬送テーブルローラと被加熱材料との接触部分において、アークが発生する現象が効果的に防止される。また、軸受けやモータ出力軸部分も絶縁することで、絶縁特性をより向上させることができる。その結果、被加熱材料表面やテーブルローラ表面がアークで傷付いたり、傷付いたローラ表面により被加熱材料表面が傷付くおそれが解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の一つを図面に従って具体的に説明する。
【００２０】
１．実施の形態の構成
本発明の誘導加熱装置は、基本的な構成としては、図２に示すように、被加熱材料の全幅を加熱する誘導加熱装置Ｈ本体の前後に配設された搬送テーブルローラ１と、これを駆動するモータ２とから構成され、搬送テーブルローラ１の構成は図１に示す通りである。
【００２１】
この搬送テーブルローラ１と駆動モータ２とは、床面に固定された基台３上に支持されている。搬送テーブルローラ１は、前記基台３上に設けられた左右の軸受４と、この左右の軸受４によって支持された搬送テーブルローラ本体５とを備えている。この搬送テーブルローラ本体５の一端には、前記駆動モータ２の出力軸６が連結されている。
【００２２】
前記搬送テーブルローラ本体５は、中央部が大径部７をなし、その両端部が小径部８になった段付きローラによって構成されている。本実施例において、中央の大径部７と両端の小径部８との比率は、中央の大径部７が搬送テーブルローラ本体５の３分の１程度以下の寸法になっている。
【００２３】
前記搬送テーブルローラ本体５における両端の小径部８の表面には、絶縁層９が形成されている。この絶縁層９は、絶縁セラミックスを溶射したり、あるいはスリーブ状に成形した絶縁セラミックスを小径部８の外周にはめ込むことにより形成されている。
【００２４】
搬送テーブルローラ本体５を支持する軸受４と、その基台３との間には絶縁部材１０が設けられ、搬送テーブルローラ本体５及び左右の軸受４が基台３から絶縁されている。また、搬送テーブルローラ本体５とモータ２の出力軸６との間には、絶縁継手１１が設けられ、各搬送テーブルローラ本体５とモータ２とが絶縁されている。この場合、絶縁継手１１としては、一般にタイヤカップリングと呼ばれるゴム製の継手や、金属製のカップリングの内部に絶縁材料を挟み込んだものが使用される。
【００２５】
この絶縁継手１１は、加熱された被加熱材料の近傍に配設されることから、その耐熱性を考慮して、冷却装置１２を設けることが望ましい。冷却装置１２としては、搬送テーブルローラ本体５の駆動中に常時冷却水を直接散布するものでも良いし、絶縁継手１１の外周に熱の遮蔽板１３を設け、その内部に冷却水が循環するコイル１４を設けたものが利用できる。
【００２６】
２．実施の形態の作用効果
このような構成を有する本実施の形態における搬送テーブルローラ本体５は、加熱された被加熱材料をその中央の大径部７のみによって支持して搬送することになる。その結果、搬送テーブルローラ本体５と被加熱材料との接触幅は、被加熱材料のほぼ３分の１程度以下となる。本発明者らの実験によれば、被加熱材料に接触している搬送テーブルローラ本体５の幅が被加熱材料のほぼ３分の１程度以下となると、被加熱材料表面から搬送テーブルローラ本体５側へ回り込む電流量が極端に少なくなることが確認された。
【００２７】
すなわち、被加熱材料内部に発生した電流は、その表面近傍流れる傾向があることから、被加熱材料と搬送テーブルローラ本体５とが接触していると、発生した電流は被加熱材料から搬送テーブルローラ本体５側へ流れをとする。一方、電流は、その最短経路を流れようとする性質も持つことから、被加熱材料表面からの突出量が少ない部分については、その表面を流れることなく、内部の最短経路を流れることになる。
【００２８】
本実施の形態における搬送テーブルローラ本体５の接触領域が被加熱材料の全幅の３分の１程度以下とすると、前記のような理由から、被加熱材料内部の電流は搬送テーブルローラ本体５側に分流することなく、被加熱材料の表面に沿って最短経路を流れることになる。その結果、搬送テーブルローラ本体５と被加熱材料との接触部分において、アークが発生する現象が効果的に低減される。
【００２９】
一方、搬送テーブルローラ本体５の大径部７を、被加熱材料の全幅の３分の１程度以下とした場合、被加熱材料の肉厚等によっては、図３に示すように、その両端が自重により下方に変形し、搬送テーブルローラ本体５の小径部８表面に接触する可能性がある。また、搬送時の振動などにより、被加熱材料が傾斜してその一端が搬送テーブルローラ本体５の小径部８表面に接触することも考えられる。
【００３０】
その場合、接触部分から被加熱材料の電流が搬送テーブルローラ本体５に回り込んで、その部分でアークが発生する。しかし、本実施の形態においては、小径部８の表面に絶縁層９が設けられているので、たとえ被加熱材料の端部が小径部８に接触したとしても、被加熱材料から搬送テーブルローラ本体５側に対する電流の回り込みが生ずる恐れがなく、アークの発生の可能性もない。
【００３１】
その上、搬送テーブルローラ本体５を支持する軸受４や駆動モータ２の出力軸６との間には、絶縁部材１０や絶縁継手１１が設けられているので、搬送テーブルローラ本体５は対地絶縁されていることになり、被加熱材料から搬送テーブルローラ本体５やその駆動モータ２を介して被加熱材料内部の電流がアースされることもなく、その点でも十分な絶縁性が確保される。
【００３２】
さらに前記の実施の形態のように、搬送テーブルローラ本体５や駆動モータ２との継手部分に冷却装置１２を設けるようにすれば、ゴム製のタイヤカップリングなどを使用した場合であっても十分な耐熱性を確保できるので、搬送テーブルローラ１を誘導加熱装置の近傍に配置することが可能となり、誘導加熱装置の出入口部分に設ける搬送テーブルローラ１の間隔を狭くすることができ、搬送時における被加熱材料の振動などを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の誘導加熱装置に使用される段付きローラの実施の形態を示す正面図。
【図２】本発明の誘導加熱装置の基本的な構成を示す側面図。
【図３】図１の段付きローラによって支持した被加熱材料の変形の様子を示す正面図。
【図４】誘導加熱装置の段付きローラ部分における被加熱材料と段付きローラの間の電流の回り込みの状態を示す断面図。
【図５】従来のエッジヒータにおいて生じる加熱誘導電流の状態を示す平面図。
【符号の説明】
【００３４】
１…搬送テーブルローラ
２…モータ
３…基台
４…軸受
５…テーブルローラ本体
６…出力軸
７…大径部
８…小径部
９…絶縁層
１０…絶縁部材
１１…絶縁継手
１２…冷却装置
１３…遮蔽板
１４…コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005285392.tif 000006
【図５】
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