(57)【要約】【課題】被圧延材を効率的に加熱すると共に連続的に圧延することができるようにする。【解決手段】本発明に係る圧延装置は、被圧延材を圧延する圧延ロールと、被圧延材の圧延方向の両端部を把持する支持機構と、支持機構を圧延方向に移動させて被圧延材に張力を付与する移動機構とを備え、支持機構で把持された被圧延材に電流を印加して加熱する加熱手段を備えている。支持機構は、被圧延材の両端部をそれぞれ把持する把持部を備え、加熱手段は、把持部間に電流を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被圧延材を圧延する圧延ロールと、前記被圧延材の圧延方向の両端部を把持する支持機構と、前記支持機構を圧延方向に移動させて前記被圧延材に張力を付与する移動機構とを備え、
前記支持機構で把持された前記被圧延材に電流を印加して加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする圧延装置。
【請求項２】
前記支持機構は、被圧延材の両端部をそれぞれ把持する把持部を備え、前記加熱手段は、前記把持部間に電流を印加することを特徴とする請求項１に記載の圧延装置。
【請求項３】
前記被圧延材の温度を測定可能な測定装置を備え、前記加熱手段は、前記測定装置で測定された温度に基づき、印加する電流を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延装置。
【請求項４】
前記被圧延材に電流を印加している際には、前記圧延ロールと被圧延材とは非接触状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延装置。
【請求項５】
前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材の温度が所定以下となった際に、前記圧延ロールのロールギャップ量を増加させて当該圧延ロールと被圧延材とを非接触状態とした後、前記加熱手段により前記被圧延材に電流を印加することを特徴とする請求項４に記載の圧延装置。
【請求項６】
前記圧延ロールがセラミックスロールあるいは表面をセラミックでコーティングされたロールとされ、
前記被圧延材に電流を印加している際には、前記圧延ロールと被圧延材とは接触状態とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延装置。
【請求項７】
前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材の温度が所定以下となった際に、前記圧延ロールと被圧延材とを接触状態のまま、前記加熱手段により前記被圧延材に電流を印加することを特徴とする請求項６に記載の圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、被圧延材を加熱して圧延する圧延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被圧延材を圧延ロールで連続的に熱間圧延する圧延装置が知られている。熱間圧延などでは、圧延中の被圧延材の温度を確保する必要があるため、特許文献１及び２に示すような被圧延材を加熱する技術が開発されている。
特許文献１では、圧延中において被圧延材の板端部を誘導加熱することによって、被圧延材の温度低下を防止している。特許文献２では、被圧延材の通板方向に離間して配置されたロール（通電ピンチロール）に通電することにより、圧延中における被圧延材を加熱（通電加熱）している。また、上述した特許文献１及び特許文献２の他に、被圧延材の全体を加熱するために、誘導コイルを板幅全長が磁場に入るようなバーヒータと呼ばれる技術も知られている。
【０００３】
さて、上述したような圧延中の被圧延材を加熱する方法ではないが材料を加熱する方法として特許文献３が知られている。特許文献３では、加熱炉に装入する材料（被加熱材）に一対の電極を接触させ、当該電極間を通電することにより被圧延材を加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１０２３号公報
【特許文献２】特開平０８−２７７４２４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１７１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被圧延材などの材料を加熱するにあたっては、特許文献２及び３に示したような通電加熱は、特許文献１に示したような誘導加熱に比べて均一に材料を加熱し易く、効率的な加熱方法である。
ここで、特許文献３では、加熱炉内の材料（被加熱材）に一対の電極を接触させ、当該電極間を通電している。しかしながら、材料と電極の間にスケールが挟まることがあり、スパークなどの不具合が発生して均一な加熱が出来なくなることがある。また、材料と電極間の接触部の抵抗が大きい場合、スパークや溶融などが発生することがあり、特許文献３の技術を圧延技術に適用することが困難である。一方、特許文献２では、通電ピンチロール間に通電することにより被圧延材を加熱することが示されている。しかしながら、特許文献２に示すように通電ピンチロールを用いた実機では、被圧延材上に存在するスケールなどの影響により当該被圧延材の温度を高温域まで上昇することが難しく、温度域は比較的低温域であった。それゆえ、被圧延材上にスケールが存在する場合は、誘導加熱、バーナー加熱、輻射加熱などの非効率的な加熱方法を採用する以外になかった。
【０００６】
さて、小ロットの圧延や実機の模擬圧延を行う場合には、被圧延材のサイズが小さいため、圧延中に被圧延材の温度が低下し易い。この温度低下により、圧延での荷重が増大し、圧延が不可能になる場合には、圧延開始初期における被圧延材の温度（初期温度）を高温にする必要があるが、初期温度を高くしたことによって被圧延材の粒成長が起こり適切な金属組織が得られない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、被圧延材を効率的に加熱すると共に連続的に圧延することができる圧延装置、特に、実験用の圧延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】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明の圧延装置は、被圧延材を圧延する圧延ロールと、前記被圧延材の圧延方向の両端部を把持する支持機構と、前記支持機構を圧延方向に移動させて前記被圧延材に張力を付与する移動機構とを備え、前記支持機構で把持された前記被圧延材に電流を印加して加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
前記支持機構は、被圧延材の両端部をそれぞれ把持する把持部を備え、前記加熱手段は、前記把持部間に電流を印加することを特徴とする。
前記被圧延材の温度を測定可能な測定装置を備え、前記加熱手段は、前記測定装置で測定された温度に基づき、印加する電流を制御することを特徴とする。
前記被圧延材に電流を印加している際には、前記圧延ロールと被圧延材とは非接触状態であることを特徴とする。
【００１０】
前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材の温度が所定以下となった際に、前記圧延ロールのロールギャップ量を増加させて当該圧延ロールと被圧延材とを非接触状態とした後、前記加熱手段により前記被圧延材に電流を印加することを特徴とする。
前記圧延ロールがセラミックスロールなど絶縁体で形成されたロール素材あるいは絶縁体でのコーティング（PVD、CVD、溶射など）されたロールによる被圧延材との電気的な絶縁がなされている場合は、前記被圧延材に電流を印加している際には、前記圧延ロールと被圧延材とは接触状態とされることを特徴とする。
【００１１】
前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材の温度が所定以下となった際に、前記圧延ロールと被圧延材とを接触状態のまま、前記加熱手段により前記被圧延材に電流を印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被圧延材を効率的に加熱すると共に連続的に圧延することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧延装置の全体図である。
【図２Ａ】圧延開始時に、被圧延材に直流電流を通電する図である。
【図２Ｂ】被圧延材の圧延中を示す図である。
【図２Ｃ】再度、被圧延材に直流電流を通電する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を基に、本発明にかかる圧延装置を説明する。なお、説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、被圧延材Ｗを圧延する圧延装置を模式的に示した図である。
圧延装置１は、例えば、比較的小さな被圧延材Ｗを所定温度で圧延する装置であって、圧延試験用（圧延実験用）の小型圧延装置である。
【００１５】
詳しくは、圧延装置１は、可逆式の圧延装置であって、被圧延材Ｗを順方向及び逆方向に複数回通過させることで目標の板厚となるまで徐々に圧延するものである。この圧延装置１は、上下一対のワークロール（圧延ロール）２，２と、支持機構３と、移動機構４とを備えている。
ワークロール２は、図示省略の圧下位置制御装置によりその圧下位置が変更可能となっていて、そのギャップ量が可変とされている。また、ワークロール２，２は、金属などの通電材料から構成されている。
【００１６】
支持機構３は、被圧延材Ｗの圧延方向の両端部を把持するチャック装置で構成されている。このチャック装置３は、被圧延材Ｗの一端部を把持する第１把持部３Ａと、被圧延材Ｗの他端部を把持する第２把持部３Ｂとを備えている。第１把持部３Ａ及び第２把持部３Ｂには、通電電極６Ａ、６Ｂがそれぞれ設けられている。第１把持部３Ａ及び第２把持部３Ｂによって被圧延材Ｗを把持している状態では、通電電極６Ａ、６Ｂと被圧延材Ｗとは接触するようになっている。なお、第１把持部３Ａ及び第２把持部３Ｂと、通電電極６Ａ、６Ｂは絶縁されている。
【００１７】
移動機構４は、チャック装置（支持機構）３を順方向或いは逆方向に移動させるものであって、チャック装置３を圧延方向に移動させることにより被圧延材Ｗに張力を付与することできるものである。例えば、移動機構４は、例えば、チャック装置３に連結され且つ伸縮することで当該チャック装置３を移動させる油圧シリンダで構成されている。この移動機構４は、油圧シリンダに限定されず、コイルの巻き出し装置や巻取り装置に設けられて、チャック装置３を移動させるものであってもよいし、リニアアクチュエータなど他の装置であってもよい。
【００１８】
以上、圧延装置１によれば、被圧延材Ｗの圧延方向の両端部を第１把持部３Ａ及び第２把持部３Ｂを把持し、当該第１把持部３Ａ及び第２把持部３Ｂを有するチャック装置３を移動機構４によって順方向或いは逆方向に移動させることにより、被圧延材Ｗの圧延を行うことができる。
このような圧延装置１は、被圧延材Ｗの温度を測定する測定装置９と、被圧延材Ｗを加熱する加熱手段１０とを備えている。この測定装置９は、例えば、放射温度計や熱電対等で構成され、測定した温度は加熱手段１０に入力されるようになっている。
【００１９】
加熱手段１０は、チャック装置３で把持された被圧延材Ｗに電流を印加することにより加熱するもので、直流電流を流す電源部１１と、電源部１１を制御する制御部１２とを備えている。電源部１１は、通電電極６Ａ、６Ｂに接続され、制御部１２は測定装置９で測定された温度等に基づいて電源部１１の制御を行う。
図２Ａ〜図２Ｃは、圧延装置１で被圧延材Ｗを加熱しながら圧延する流れを示した図である。図２Ａ〜図２Ｃを用いて、被圧延材Ｗの圧延方法、加熱手段１０（電源部１１、制御部１２）等について説明する。
【００２０】
図２Ａに示すように、被圧延材Ｗの圧延を行うにあたっては、まず、被圧延材Ｗの圧延方向の両端部を第１把持部３Ａ及び第２把持部３Ｂで把持する。また、被圧延材Ｗの把持後、ワークロール２，２を被圧延材Ｗに接触させていない状態（非接触状態）で、制御部１２は電源部１１をＯＮして通電電極６Ａ、６Ｂに直流電流を印加する。即ち、把持部間（第１把持部３Ａと第２把持部３Ｂとの間）に直流電流を印加して、当該直流電流の印加によって発生したジュール熱により被圧延材Ｗを所定の温度まで一気に加熱する。例えば、被圧延材Ｗの加熱は接触抵抗が低い冷間から行い、被圧延材Ｗが高温（例えば、１２００℃）になるまで加熱を続ける（電流の印加を続ける）。
【００２１】
なお、通電加熱中において、移動機構４により第１把持部３Ａと第２把持部３Ｂとを互いに離反する方向に移動させて、被圧延材Ｗに張力を付与することが望ましい。これにより、被圧延材Ｗが撓んでワークロール２，２等に接触するために起こる漏電を防止することができる。
被圧延材Ｗを所定の温度まで加熱すると、即ち、測定装置９で測定した温度が予め定められた温度に到達すると、制御部１２は電源部１１をＯＦＦして通電電極６Ａ、６Ｂへの直流電流の印加を停止する。
【００２２】
次に、図２Ｂに示すように、ワークロール２，２のギャップを小さくして当該ワークロール２、２を被圧延材Ｗに接触させる（接触状態）。移動機構４によってチャック装置３を順方向或いは逆方向に移動させることにより、被圧延材Ｗの圧延を行う。即ち、チャック装置３で被圧延材Ｗをチャックしたまま、当該被圧延材に順方向或いは逆方向に切り替えながら移動させることにより、可逆圧延を連続で行う。圧延中では、チャック装置３によって被圧延材Ｗに対して張力を付与しているため、被圧延材Ｗへの圧延張力として張力を付与することができ、圧延荷重の低減を行うことができる。また、チャック装置３によって被圧延材Ｗを把持したまま圧延するため、被圧延材Ｗの温度が低下した場合には即座に温度を上昇させることができる。
【００２３】
詳しくは、図２Ｃに示すように、圧延中に被圧延材Ｗの温度が所定値より低下した場合、まず、ワークロール２、２のロールギャップ量を増加させて当該ワークロール２、２と、被圧延材Ｗとを非接触状態にする。そして、ワークロール２、２と被圧延材Ｗとを非接触状態とした後、制御部１２等の指令により電源部１１を再びＯＮして通電電極６Ａ、６Ｂに直流電流を印加し、被圧延材Ｗを所定の温度まで加熱する。被圧延材Ｗの加熱後は、上述したように、電源部１１を再びＯＦＦ後にワークロール２、２のロールギャップ量を小さくして、被圧延材Ｗを圧延することができる。
【００２４】
以上、圧延装置１によれば、被圧延材Ｗを所定温度にした状態で、ワークロール２，２によって圧延することができる。また、圧延中において、被圧延材Ｗの温度が低下した場合には、被圧延材Ｗの温度を素早く上昇させることができる。そのため、例えば、試験片（被圧延材Ｗ）に対して所定温度で且つ所定の圧下荷重で圧延することができ、試験片の圧延後には、圧延条件と圧延後の金属組織との関係を把握したり、金属組成を圧延条件により調整することが可能となる。
【００２５】
さて、上述した実施形態では、ワークロール２、２を通電材料で形成していたが、これに代え、ワークロール２、２をセラミック等の絶縁材料、即ち、セラミックロールやセラミック等の絶縁皮膜でコーティングされたロールで構成してもよい。このような場合は、ワークロール２，２と被圧延材Ｗとを接触状態にしたままでも、被圧延材Ｗに電流を印加することができる。例えば、圧延の開始時には、被圧延材Ｗの温度を上昇させるが、このとき、ワークロール２，２と被圧延材Ｗとを非接触状態ではなく接触状態のままで電流を印加する。被圧延材Ｗの温度が所定温度に達した場合は、電源部１１をＯＦＦし、移動機構４によってチャック装置３を順方向或いは逆方向に移動させて被圧延材Ｗの圧延を行う。被圧延材Ｗの圧延中に被圧延材Ｗの温度が所定以下となった場合には、ワークロール２、２と被圧延材Ｗとを接触状態のまま、電源部１１を再びＯＮして通電電極６Ａ、６Ｂに直流電流を印加し、被圧延材Ｗを所定の温度まで加熱する。これによれば、被圧延材Ｗに直流電流を印加するために、ワークロール２，２を被圧延材Ｗから離す必要がなく、圧延時間の短縮を図ることができる。なお、ワークロール２、２をセラミックロールあるいはセラミックコーティングロールで構成した場合は、被圧延材Ｗに直流電流を印加しながら圧延を行っても良い。
【００２６】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００２７】
上述した実施形態では、制御部１２によって電源１１のＯＮ／ＯＦＦの切り替え制御を行っていたが、これに代え、測定装置９で測定した温度をモニタ等に表示すると共に、電源１１のＯＮ／ＯＦＦする手動スイッチを設けることにより、手動で加熱の有無の切替を行ってもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  圧延装置
２  ワークロール（圧延ロール）
３  支持機構
３Ａ  第１把持部
３Ｂ  第２把持部
４  移動機構
６Ａ  通電電極
６Ｂ  通電電極
９  測定装置
１０  加熱手段
１１  電源部
１２  制御部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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