(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料燃焼炉および誘導加熱炉を有する連続圧延設備を用いた被加熱素材の加熱方法であって、
前記燃料燃焼炉内で加熱したのちに前記誘導加熱炉内でさらに誘導加熱する電磁鋼スラブを普通鋼スラブと並列させ、誘導加熱終了後の前記電磁鋼スラブの長手方向の端部の昇温不足量を補償するように前記普通鋼スラブおよび前記電磁鋼スラブを前記燃料燃焼炉内で加熱する際、圧延機に挿入される前記電磁鋼スラブの圧延機挿入側とは反対側の長手方向の端部のみを、前記電磁鋼スラブの直前側および直後側に並列された前記普通鋼スラブの少なくとも一方の長手方向の端部よりも突出させて加熱することを特徴とする被加熱素材の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱素材の加熱方法に関する。さらに詳しくは、たとえば方向性電磁鋼スラブなどの誘導加熱素材を誘導加熱炉で加熱する前に燃料燃焼炉で予備的に加熱する加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料燃焼炉および誘導加熱炉を有する連続圧延設備を用いて電磁鋼スラブを加熱する際には、該電磁鋼スラブは、誘導加熱炉を経由しないで燃料燃焼炉から直接圧延工程へ搬送される複数の普通鋼スラブのあいだに割り込ませた状態で燃料燃焼炉で予備的に加熱され、そののちに誘導加熱炉でさらに加熱されている（特開平５−７８７４７号公報）。
【０００３】
しかしながら、誘導加熱炉での加熱においては、電磁鋼スラブは、電磁誘導によって発熱し、さらに昇温するため、該電磁鋼スラブの表面温度は、誘導加熱炉の炉内壁面の温度および炉内の雰囲気の温度よりも高くなる。その結果、電磁鋼スラブは、周囲に熱を放射するため、とくに電磁鋼スラブの長手方向および幅方向の端部の温度低下幅は、他の部分と比べて大きくなる。
【０００４】
したがって、電磁鋼スラブの長手方向および幅方向の端部の温度がその中央部の温度と同一かまたはそれよりも低い状態で誘導加熱を開始したばあいには、誘導加熱終了時には、該電磁鋼スラブの長手方向および幅方向の端部の温度がその他の部分と比べていちじるしく低くなり、その結果、該電磁鋼スラブの磁気特性が低下し、品質不良や歩留まりの低下をひきおこすことがある。
【０００５】
かかる電磁鋼スラブの幅方向の端部における温度低下を防止する方法としては、燃料燃焼炉の中に隣接して配置される電磁鋼スラブ同士のスラブ幅方向の間隔を調整し、幅方向の端部の昇温量を中央部のそれよりも大きくする方法が提案されている（特開平５−４３９３６号公報）。しかしながら、この方法では、幅方向の端部における温度低下をある程度防止することができるが、長手方向の端部における温度低下を依然として防止することができないという欠点がある。
【０００６】
電磁鋼スラブの長手方向の端部における温度低下を防止する方法としては、スラブ長手方向に移動可能な熱遮蔽体を誘導加熱装置内に設置する方法が提案されている（特開平５−１０５９４２号公報）。しかしながら、この方法では、誘導加熱装置内やその周辺の高磁場領域における駆動装置への影響を防止するために、多大の設備費用を必要とし、しかも熱遮蔽体に対して多大のメンテナンス費用がかかるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、誘導加熱終了時における誘導加熱素材の温度分布をほぼ均一にさせることにより、磁気特性のバラツキが小さい誘導加熱素材を歩留まりよくうることができる被加熱素材の加熱方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料燃焼炉および誘導加熱炉を有する連続圧延設備を用いた被加熱素材の加熱方法であって、前記燃料燃焼炉内で加熱したのちに前記誘導加熱炉内でさらに誘導加熱する電磁鋼スラブを普通鋼スラブと並列させ、誘導加熱終了後の前記電磁鋼スラブの長手方向の端部の昇温不足量を補償するように前記普通鋼スラブおよび前記電磁鋼スラブを前記燃料燃焼炉内で加熱する際、圧延機に挿入される前記電磁鋼スラブの圧延機挿入側とは反対側の長手方向の端部のみを、前記電磁鋼スラブの直前側および直後側に並列された前記普通鋼スラブの少なくとも一方の長手方向の端部よりも突出させて加熱することを特徴とする被加熱素材の加熱方法に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の被加熱素材の加熱方法は、前記したように、燃料燃焼炉内で加熱したのちに誘導加熱炉内でさらに誘導加熱する電磁鋼スラブを前記燃料燃焼炉内で加熱される普通鋼スラブと並列させ、誘導加熱終了後の電磁鋼スラブの長手方向の端部の昇温不足量を補償するように前記普通鋼スラブおよび前記誘電磁鋼スラブを前記燃料燃焼炉内で加熱する際、圧延機に挿入される前記電磁鋼スラブの圧延機挿入側とは反対側の長手方向の端部のみを、前記電磁鋼スラブの直前側および直後側に並列された前記普通鋼スラブの少なくとも一方の長手方向の端部よりも突出させて加熱することを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明の被加熱素材の加熱方法によれば、燃料燃焼炉内であらかじめ前記誘導加熱素材の長手方向の端部の昇温不足量が補償されるので、誘導加熱終了後には、誘導加熱素材の温度分布がほぼ均一となり、その結果、該誘導加熱素材の磁気特性のバラツキを小さくすることができる。
【００１１】
なお、ここで前記誘導加熱素材の長手方向の端部の昇温不足量とは、品質不良や歩留まりの低下を生じさせる誘導加熱終了時における誘導加熱素材の長手方向の中央部とその端部との温度差をいう。
【００１２】
本発明の被加熱素材の加熱方法に適用しうる燃料燃焼炉および誘導加熱炉を有する連続圧延設備の一実施態様を図３に示す。
【００１３】
図３において、１は燃料燃焼炉、２は燃料燃焼炉１の抽出側に設けられた被加熱素材搬送用のローラーテーブル８に沿って任意の位置に設置された誘導加熱炉、３は誘導加熱炉２の前方に設けられた竪型圧延機、４は誘導加熱炉２の後方に配置された粗圧延機、５は粗圧延機４の後方に設けられたクロップシャー、６は被加熱素材を所望の板厚にまで熱間圧延するための連続仕上圧延機、７は圧延後に鋼板を巻き取るためのコイラーである。
【００１４】
燃料燃焼炉１としては、たとえば被加熱素材をその幅方向に間欠的に搬送させながら加熱することができるウォーキングビーム式のガス加熱炉などを用いることができる。該ガス加熱炉においては、被加熱素材が載置されるスキッドに平行な燃料燃焼炉１の内壁面のウォーキングビームの設置面の上下にサイドバーナーが設けられており、また、スキッドと垂直な壁面のウォーキングビームの設置面の上下に軸流バーナーが設けられている。
【００１５】
誘導加熱炉２は、その炉壁の外周に加熱コイルが取り付けられており、不活性ガス雰囲気に制御した炉内に被加熱素材を装入し、電磁誘導によって被加熱素材自体を発熱させることにより、加熱するための炉である。
【００１６】
燃料燃焼炉１および誘導加熱炉２で加熱される被加熱素材は、とくに限定がないが、一般的には、たとえば厚さ１５０〜２５０ｍｍ程度、幅８００〜１５００ｍｍ程度、長さ４〜１６ｍ程度であればよい。かかる被加熱素材としては、たとえば電磁鋼スラブなどの誘導加熱素材、普通鋼スラブなどの燃料加熱素材などのスラブなどがあげられる。
【００１７】
前記燃料燃焼炉１においては、被加熱素材の材質、用途などによって異なるので一概には決定することができないが、該被加熱素材の中央部分における表面温度が通常、１０００〜１３５０℃程度、なかんづく１０００〜１２５０℃程度となるように加熱することが好ましい。なお、前記被加熱素材として誘導加熱素材を用いたばあいには、該誘導加熱素材は、前記したように、燃料燃焼炉１で加熱したのち、さらに誘導加熱炉２で加熱する。このばあい、該誘導加熱素材の誘導加熱炉２内での加熱は、該誘導加熱素材の中央部分における表面温度が通常１３００〜１４００℃程度となるように行なうことが好ましい。
【００１８】
前記被加熱素材の表面温度は、放射温度計などの非接触温度計などによって測定することができる。
【００１９】
図４は、燃料燃焼炉１内における被加熱素材１５（燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４）の載置状態を示す説明図である。
【００２０】
一般に、連続圧延設備で処理される前記被加熱素材１５の大部分は、燃焼加熱素材１３であり、燃料燃焼炉１のみで加熱され、誘導加熱炉２を介さずに直接熱間圧延されて製品化される。これに対して、誘導加熱炉２での熱処理が必要とされる誘導加熱素材１４は、本発明においては、複数の燃焼加熱素材１３のあいだに適宜割り込ませて加熱される。
【００２１】
図４においては、被加熱素材１５（燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４）のうち、誘導加熱素材１４には斜線が付されており、斜線が付されていない燃焼加熱素材１３と区別して示されている。
【００２２】
図４に示されるように、被加熱素材１５は、燃料燃焼炉１の装入口１０の前面に設けられたローラーテーブル１１から装入口１０を通って燃料燃焼炉１の内部のスキッド９上に装入され、ウォーキングビーム（図示せず）によってスキッド９上を抽出口１２まで搬送される。炉内における被加熱素材１５の搬送速度は、通常０．２〜０．５ｍ／分程度であればよい。搬送中に輻射熱を受け、所定の表面温度に加熱された被加熱素材１５は、燃料燃焼炉１の抽出口１２を通って抽出口１２の前面に設けられたローラーテーブル８に載置され、つぎの工程に搬送される。
【００２３】
被加熱素材１５を燃料燃焼炉１に装入する際には、通常、被加熱素材１５は、被加熱素材１５の長手方向のセンター位置から端部までをできるだけ対称的に均一に加熱するために、被加熱素材１５の長手方向のセンター位置が燃料燃焼炉１のセンター位置と一致するように装入することが好ましい。また、被加熱素材１５は、そのすわりの点から幅が広い方の面が上下面となるようにスキッド９上に載置することが好ましい。
【００２４】
図４に示されるように、誘導加熱素材１４の直前側および直後側には、該誘導加熱素材１４とほぼ平行となるように、燃焼加熱素材１３が並列されている。燃焼加熱素材１３と誘導加熱素材１４との幅方向の間隔がある程度確保されているばあいには、前記したように、誘導加熱素材１４の幅方向の端部における温度の低下をある程度防止することができるが、その間隔が大きくなればなるほど、単位時間あたりに処理しうる被加熱素材１５の数が相対的に減少するので、燃料燃焼炉１における生産効率が低下する。したがって、燃料燃焼炉１における生産性を考慮すれば、被加熱素材１５同士の幅方向の間隔は、通常、５０〜３００ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２５】
本発明においては、燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４を誘導加熱終了時の誘導加熱素材１４の長手方向の端部の昇温不足量が補償されるように燃料燃焼炉１内で加熱する点に、１つの大きな特徴がある。
【００２６】
このように、誘導加熱素材１４の長手方向の端部における温度がその他の部分よりも所定の温度だけ高くなるように、燃料燃焼炉内１であらかじめ温度補償しておいたばあいには、該誘導加熱素材１４を誘導加熱炉２内で誘導加熱したときに該誘導加熱素材１４の表面温度の分布をほぼ均一にさせることができる。したがって、誘導加熱終了後の誘導加熱素材１４は、磁気特性のバラツキが小さくなり、すぐれた品質を有するようになる。
【００２７】
誘導加熱終了時の誘導加熱素材１４の長手方向の端部の昇温不足量は、たとえば、誘導加熱素材１４の昇温不足量の補償を必要とする長手方向の端部が、誘導加熱素材１４の直前側および直後側に並列された燃焼加熱素材１３の少なくとも一方によって燃料燃焼炉１からの輻射熱の供給が遮蔽されないように燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４を燃料燃焼炉１内に配置して加熱することによって補償することができる。
【００２８】
かかる昇温不足量の補償は、図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように誘導加熱素材１４の端部がその直前側および直後側に並列される燃焼加熱素材１３の少なくとも一方の端部よりも外側に突出するように燃料燃焼炉１内に配置するか、または図２（ａ）〜（ｂ）に示されるように誘導加熱素材１４の端部がその直前側または直後側に並列される燃焼加熱素材１３の端部よりも外側に突出するように燃料燃焼炉１内に配置して加熱することによって行なうことができる。このように、燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４を配置したばあいには、誘導加熱素材１４の長手方向の外側に突出した端部は、燃料燃焼炉１の炉壁からの輻射熱をその他の部分よりも多量に受け、その他の部分と比べて高温となるので、温度補償が行なわれる。
【００２９】
誘導加熱素材１４の昇温不足量を補償する際には、長手方向の両端の昇温不足量が補償されるようにすることが歩留まりを向上させるうえで好ましいが、誘導加熱素材１４の用途などに応じて一方の端部のみの昇温不足量が補償されるようにしてもよい。また、誘導加熱素材１４の長手方向の両端のうち、圧延機挿入側の端部（いわゆるフロント）は、その反対側の端部（いわゆるテイル）よりも時間的に先に圧延されるので、温度の低下幅が小さくなる傾向がある。こうしたばあいには、誘導加熱後に温度分布が均一な誘導加熱素材１４をうるためには、圧延機挿入側と反対側の端部を重点的に突出させて加熱し、昇温不足量を補償することが好ましい。
【００３０】
誘導加熱素材１４の両端の昇温不足量を補償するばあいには、図１（ａ）に示されるように、その直前側および直後側に並列された燃焼加熱素材１４の端部に対して外側に突出させて配置すればよく、また一方の端部のみの昇温不足量を補償するばあいには、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示されるように、その一方の端部を外側に突出させて配置すればよい。
【００３１】
なお、誘導加熱素材１４の幅が狭い方の面を水平に保持させて誘導加熱炉２で加熱するときには、その下面が支持台に接するなどしてその他の部分よりも温度が大きく低下し、品質不良をひきおこす温度偏差を生じることがある。このような幅方向の温度偏差を解消させるばあいには、燃料燃焼炉１で加熱するときに、誘導加熱素材１４の下面となる側の幅が狭い方の面に燃焼加熱素材１３によって輻射熱の照射が阻害されないようにし、また、上面となる側の幅が狭い方の面に輻射熱が照射されるようにして、加熱することにより、前記温度が低下する幅方向の端部の昇温不足量の補償を行なうことができる。このばあい、燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４を誘導加熱終了時の誘導加熱素材１４の長手方向の端部の昇温不足量が補償されるように燃料燃焼炉１内で加熱することが前記と同様の理由で好ましい。
【００３２】
誘導加熱終了時の誘導加熱素材１４の長手方向の端部の昇温不足量は、たとえば誘導加熱素材１４の昇温不足量の補償を必要とする長手方向の端部が、誘導加熱素材１４の前記上端部側に相当する直前側または直後側に並列された燃焼加熱素材１３によって燃料燃焼炉１からの輻射熱の供給が遮蔽されないように燃焼加熱素材１３および誘導加熱素材１４を燃料燃焼炉１内に配置して加熱することによって補償することができる。
【００３３】
誘導加熱素材１４の燃焼加熱時における突出量は、たとえばつぎのような手法によって決定することができる。
【００３４】
すなわち、誘導加熱素材１４と同一のサンプルをあらかじめ所定の加熱温度、加熱時間などの誘導加熱条件のもとで誘導加熱炉２内で加熱し、誘導加熱終了時における該誘導加熱素材１４の中央部と端部との温度差、すなわち昇温不足量Ｔ１を測定する。
【００３５】
つぎに、燃料燃焼炉１内で誘導加熱素材のサンプルの突出量を変化させて加熱し、燃焼加熱終了時における誘導加熱素材１４の中央部と端部との温度差を測定し、所定の品質基準を満足するときの温度差を温度補償量Ｔ２とする。温度補償量Ｔ２は、誘導加熱素材１４に要求される品質基準によって異なるが、前記昇温不足量Ｔ１と同一となるように調整することが良品質を有する製品をうるうえで好ましい。
【００３６】
【実施例】
つぎに、本発明の被加熱素材の加熱方法を実施例にもとづいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００３７】
実験例
まず、炉内の雰囲気温度が１２５０〜１３００℃である燃料燃焼炉内で、平均温度（電磁鋼スラブの幅が広い方の面の長手方向中心線上における、長手方向中央部の表面温度と、長手方向端部の端面から５０ｍｍ内側の位置の表面温度との平均の温度をいう）が１２００℃となるように均一に加熱された電磁鋼スラブ（板厚２００ｍｍ、板幅１０００ｍｍ、長さ１０ｍ）のサンプルを誘導加熱炉内で平均温度が１３５０℃となるように加熱した。
【００３８】
その結果、電磁鋼スラブの中央部の温度は１３５０℃、端部の温度は１３１０℃であり、両者の温度差４０℃を前記電磁鋼スラブの昇温不足量Ｔ１とした。
【００３９】
つぎに、炉内の雰囲気温度が１２５０〜１３００℃である燃料燃焼炉で、平均温度１２００℃の普通鋼スラブ（板厚２００ｍｍ、板幅１０００ｍｍ、長さ１０ｍ）と、平均温度１２００℃の前記サンプルとを幅方向の間隔１００ｍｍで並列させ、直前側および直後側に配置した普通鋼スラブの端部よりも電磁鋼スラブの長手方向の一方の端部を１５０ｍｍ突出させ、搬送速度０．２５ｍ／分で搬送しながら加熱したのち、誘導加熱炉内で加熱した。その結果、電磁鋼スラブの中央部の温度が１３５０℃、端部の温度が１３５０℃であり、両者の温度差である温度補償量Ｔ２（４０℃）が前記昇温不足量Ｔ１と等しくなることを確認した。
【００４０】
実施例１
前記実験例と同一の条件で、電磁鋼スラブを燃焼加熱炉で加熱し、さらに燃焼加熱された該電磁鋼スラブを実験例と同一の条件で誘導加熱した。
【００４１】
電磁鋼スラブの物性として、誘導加熱前および誘導加熱後における電磁鋼スラブの温度偏差、ならびに前記加熱処理を受けた電磁鋼スラブを仕上げ圧延してえられた電磁鋼板の鉄損および磁束密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００４２】
なお、前記温度偏差とは、電磁鋼スラブの幅が広い方の面についての長手方向中心線上における、長手方向中央部の表面温度と長手方向端部の端面から５０ｍｍ内側の位置の表面温度の差とを示すものであり、これらの表面温度は放射温度計を用いて測定した。
【００４３】
前記鉄損および磁束密度は、電磁鋼板の品質を評価する指標として一般的に用いられるものであって、表１中に示す鉄損のＷ17/50 は周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．７Ｔのときの鉄損を示し、同じく磁束密度のＢ8 は磁化力８００Ａ／ｍにおける磁束密度を示す。
【００４４】
比較例１
実施例１において、電磁鋼スラブの長手方向の端部の突出量を０ｍｍとしたほかは、実施例１と同様にして電磁鋼スラブの誘導加熱を行なった。誘導加熱前および誘導加熱後におけるそれぞれの温度偏差ならびに該電磁鋼スラブを仕上圧延してえられた電磁鋼板の鉄損および磁束密度を実施例１と同様に測定した。その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0003776963.tif 000002
【００４６】
表１に示された結果から、実施例１の方法によれば、誘導加熱後の温度偏差が比較例１と比較して大幅に低減しており、電磁鋼スラブ全体の温度分布を均一にさせることができることがわかる。
【００４７】
また、実施例１の方法を採用したばあいには、従来の比較例１の方法と対比して、実施例１でえられた製品の鉄損の平均が０．８４０Ｗ／ｋｇから０．８１１Ｗ／ｋｇに改善され、また磁束密度が１．９３０Ｗｂ／ｍ2から１．９４５Ｗｂ／ｍ2に改善され、しかもそれぞれの標準偏差の値も実施例１のほうが小さいことがわかる。
【００４８】
このことから、実施例１の方法によれば、品質の安定性にすぐれた電磁鋼板をうることができることがわかる。
【００４９】
実施例２
実施例１において、電磁鋼スラブの直前側にのみ普通鋼スラブを並列させたほかは、実施例１と同様にして電磁鋼スラブを燃焼加熱炉で加熱し、さらに燃焼加熱された電磁鋼スラブを実施例１と同一の条件で誘導加熱した。
【００５０】
実施例１で測定した物性に加えて、誘導加熱前および誘導加熱後における電磁鋼スラブの幅方向の温度偏差を測定した。その結果を表２に示す。
【００５１】
比較例２
実施例２において、電磁鋼スラブの長手方向の端部の突出量を０ｍｍとしたほかは、実施例２と同様にして電磁鋼スラブの誘導加熱を行ない、実施例２と同様に物性を測定した。その結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
0003776963.tif 000003
【００５３】
表２に示された結果から、実施例２の方法によれば、誘導加熱後の温度偏差が比較例２よりも大幅に低減しており、電磁鋼スラブ全体を均一な温度分布にさせることができることがわかる。
【００５４】
また、実施例２の方法を採用したばあいには、従来の比較例２の方法と対比して、実施例２でえられた製品の鉄損の平均が０．８３８Ｗ／ｋｇから０．８１０Ｗｂ／ｋｇに改善され、また磁束密度が１．９３３Ｗｂ／ｍ2から１．９４６Ｗｂ／ｍ2に改善され、しかもそれぞれの標準偏差の値も実施例２のほうが小さいことがわかる。
【００５５】
このことから、実施例２の方法によれば、品質の安定性にすぐれた電磁鋼板をうることができることがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の被加熱素材の加熱方法によれば、電磁鋼スラブの長手方向の端部、特に圧延機挿入側と反対側の端部の昇温不足量が補償されるので、誘導加熱終了後には、電磁鋼スラブの温度分布がほぼ均一となり、その結果、磁気特性のバラツキの小さい電磁鋼スラブを歩留りよく製造することができるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本発明の被加熱素材の加熱方法において誘導加熱素材の直前側および直後側に燃焼加熱素材を並列させたばあいの説明図である。
【図２】本発明の被加熱素材の加熱方法において、（ａ）は誘導加熱素材の直前側に、（ｂ）は誘導加熱素材の直後側にそれぞれ燃焼加熱素材を並列させたばあいの説明図である。
【図３】本発明の被加熱素材の加熱方法に用いられる燃料燃焼炉および誘導加熱炉を有する連続圧延設備の一実施態様を示す説明図である。
【図４】本発明の被加熱素材の加熱方法に用いられる燃料燃焼炉内における被加熱素材の載置状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  燃料燃焼炉
２  誘導加熱炉
１３  燃焼加熱素材
１４  誘導加熱素材
１５  被加熱素材
【図１】
0003776963.tif 000004
【図２】
0003776963.tif 000005
【図３】
0003776963.tif 000006
【図４】
0003776963.tif 000007