JP3300759B2 - 圧延ロールヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置 - Google Patents
圧延ロールヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置Info
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- JP3300759B2 JP3300759B2 JP02891899A JP2891899A JP3300759B2 JP 3300759 B2 JP3300759 B2 JP 3300759B2 JP 02891899 A JP02891899 A JP 02891899A JP 2891899 A JP2891899 A JP 2891899A JP 3300759 B2 JP3300759 B2 JP 3300759B2
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- roll
- induction heating
- rolling roll
- coil
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
- B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
- B21B27/106—Heating the rolls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
- B21B37/30—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll camber control
- B21B37/32—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll camber control by cooling, heating or lubricating the rolls
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は板材圧延に使用する
圧延ロールのヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置に
係わり、特に、形状の小型化、および漏洩磁束の低減を
可能としたヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置に関
する。
圧延ロールのヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置に
係わり、特に、形状の小型化、および漏洩磁束の低減を
可能としたヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図1は板材圧延用圧延機の概略図であっ
て、対向配置されたワークロール11および12の上下
にバックアップロール13および14が配置される。板
材15はワークロール11および12の間に進入し、圧
延されて矢印Xの方向に引き出される。
て、対向配置されたワークロール11および12の上下
にバックアップロール13および14が配置される。板
材15はワークロール11および12の間に進入し、圧
延されて矢印Xの方向に引き出される。
【0003】このような構成の圧延機において、圧延
時、板材15の有する熱のためにワークロール11およ
び12が熱膨張し、ロール径のロール軸方向分布がロー
ル軸中央で最大となる、いわゆるヒートクラウンが発生
する。ヒートクラウンが発生した状態で圧延を継続する
と、板厚は均一とならず、板材の品質が悪化することは
回避できない。
時、板材15の有する熱のためにワークロール11およ
び12が熱膨張し、ロール径のロール軸方向分布がロー
ル軸中央で最大となる、いわゆるヒートクラウンが発生
する。ヒートクラウンが発生した状態で圧延を継続する
と、板厚は均一とならず、板材の品質が悪化することは
回避できない。
【0004】そこでヒートクラウンを解消するために、
ワークロール11および12の所定部分を加熱する誘導
加熱装置16をワークロール11および12に対向して
設置する。即ち、ワークロール11および12の出口側
にワークロール11および12の軸方向に設置されたス
ライドレール17上にスライド可能に4つの誘導加熱装
置16が配置される。なお、誘導加熱装置16は電力制
御装置18から電力の供給を受ける。
ワークロール11および12の所定部分を加熱する誘導
加熱装置16をワークロール11および12に対向して
設置する。即ち、ワークロール11および12の出口側
にワークロール11および12の軸方向に設置されたス
ライドレール17上にスライド可能に4つの誘導加熱装
置16が配置される。なお、誘導加熱装置16は電力制
御装置18から電力の供給を受ける。
【0005】この誘導加熱装置16は以下の順序で操作
される。 1.圧延前後の板材の形状、板材の搬送速度およびワー
クロールの表面温度を読み込む。 2.圧延後の板幅から圧延前の板幅を減算して、圧延幅
を算出する。 3.圧延幅に応じて誘導加熱装置16を圧延前の板材縁
から圧延後の板材縁の範囲に位置させる。 4.1で読み込んだ情報に基づいて、現時点でのクラウ
ンカーブパターンを予測する。 5.圧延幅と予測されたクラウンカーブパターンから、
圧延の際に生じる条伸び等を抑制するのに最適な加熱パ
ターンを作成する。 6.誘導加熱装置16の位置と最適加熱パターンに基づ
いて初期電力量を決定する。 7.圧延開始所定時間前から誘導加熱装置16に初期電
力の供給を開始する。 8.圧延後の板幅に応じて電力を補正制御する。
される。 1.圧延前後の板材の形状、板材の搬送速度およびワー
クロールの表面温度を読み込む。 2.圧延後の板幅から圧延前の板幅を減算して、圧延幅
を算出する。 3.圧延幅に応じて誘導加熱装置16を圧延前の板材縁
から圧延後の板材縁の範囲に位置させる。 4.1で読み込んだ情報に基づいて、現時点でのクラウ
ンカーブパターンを予測する。 5.圧延幅と予測されたクラウンカーブパターンから、
圧延の際に生じる条伸び等を抑制するのに最適な加熱パ
ターンを作成する。 6.誘導加熱装置16の位置と最適加熱パターンに基づ
いて初期電力量を決定する。 7.圧延開始所定時間前から誘導加熱装置16に初期電
力の供給を開始する。 8.圧延後の板幅に応じて電力を補正制御する。
【0006】図2は1つの誘導加熱装置の斜視図であっ
て、中空の矩形の高周波コイル161は電力制御装置1
8に接続され、電力制御装置18から供給される高周波
電流によって励磁される。高周波コイル161の中空部
分には、各々直方体である強磁性体コア162(例えば
フェライト製)とコア用水冷板163を交互に積層した
積層体が挿入されている。
て、中空の矩形の高周波コイル161は電力制御装置1
8に接続され、電力制御装置18から供給される高周波
電流によって励磁される。高周波コイル161の中空部
分には、各々直方体である強磁性体コア162(例えば
フェライト製)とコア用水冷板163を交互に積層した
積層体が挿入されている。
【0007】コア用水冷板163には冷却水管164お
よび冷却水ヘッダ165を介して冷却水供給装置166
から冷却水が供給され、高周波コイル161および強磁
性体コア162から発生する熱を除去する。図3は誘導
加熱装置のY−Y断面図であって、矢印は磁気ベクトル
であってワークロール11(または12)表面に高磁束
密度の磁場を発生できるものの、ロールの反対側では磁
束が空間に漏洩する構造であるため、近傍の磁性体が存
在する場合には、この磁性体中を磁束が通過して磁性体
が発熱したり磁束により誤動作が生じる場合がある。
よび冷却水ヘッダ165を介して冷却水供給装置166
から冷却水が供給され、高周波コイル161および強磁
性体コア162から発生する熱を除去する。図3は誘導
加熱装置のY−Y断面図であって、矢印は磁気ベクトル
であってワークロール11(または12)表面に高磁束
密度の磁場を発生できるものの、ロールの反対側では磁
束が空間に漏洩する構造であるため、近傍の磁性体が存
在する場合には、この磁性体中を磁束が通過して磁性体
が発熱したり磁束により誤動作が生じる場合がある。
【0008】図4は上記課題を解決した誘導加熱装置で
あって、U字形の強磁性体コア162とコア用水冷板1
63を交互に高周波コイル161の辺上に挿入してい
る。上記構成にあっては、磁気回路はワークロール
(1)または(2)と強磁性体コア162で構成される
ため、磁束が空間に漏洩することは防止される。
あって、U字形の強磁性体コア162とコア用水冷板1
63を交互に高周波コイル161の辺上に挿入してい
る。上記構成にあっては、磁気回路はワークロール
(1)または(2)と強磁性体コア162で構成される
ため、磁束が空間に漏洩することは防止される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、間隔を隔てて
設置されるコア用水冷板163に個別に冷却水を供給す
る必要があるため、配管が複雑となり誘導加熱装置16
の形状が大きくなることは避けることができない。従っ
て、誘導加熱装置16をワークロールに接近させること
が困難であり、加熱が必要な部分を効果的に加熱するこ
とができない。
設置されるコア用水冷板163に個別に冷却水を供給す
る必要があるため、配管が複雑となり誘導加熱装置16
の形状が大きくなることは避けることができない。従っ
て、誘導加熱装置16をワークロールに接近させること
が困難であり、加熱が必要な部分を効果的に加熱するこ
とができない。
【0010】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、形状を小型化することを可能としたヒートクラウ
ン形状制御用誘導加熱装置を提供することを目的とす
る。
って、形状を小型化することを可能としたヒートクラウ
ン形状制御用誘導加熱装置を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るヒート
クラウン形状制御用誘導加熱装置は、高周波電力供給部
と、高周波電力供給部から供給される高周波電力によっ
て励磁され圧延ロール表面に垂直な平面内で略矩形に巻
回される高周波コイルと、高周波コイルの圧延ロールに
近接した辺に適当な間隔を隔ててコイルと一体化される
圧延ロールに向かって開口するU字型の冷却板と、冷却
板間に嵌め込まれ高周波コイルの圧延ロールに近接した
辺に挿入される圧延ロールに向かって開口するU字型の
強磁性体と、高周波電力供給部および高周波コイルに冷
媒を供給する冷媒供給部と、を具備する。
クラウン形状制御用誘導加熱装置は、高周波電力供給部
と、高周波電力供給部から供給される高周波電力によっ
て励磁され圧延ロール表面に垂直な平面内で略矩形に巻
回される高周波コイルと、高周波コイルの圧延ロールに
近接した辺に適当な間隔を隔ててコイルと一体化される
圧延ロールに向かって開口するU字型の冷却板と、冷却
板間に嵌め込まれ高周波コイルの圧延ロールに近接した
辺に挿入される圧延ロールに向かって開口するU字型の
強磁性体と、高周波電力供給部および高周波コイルに冷
媒を供給する冷媒供給部と、を具備する。
【0012】第2の発明に係るヒートクラウン形状制御
用誘導加熱装置は、高周波電力供給部と、高周波電力供
給部から供給される高周波電力によって励磁され圧延ロ
ール表面に平行な平面内で略矩形に巻回される高周波コ
イルと、高周波コイルの圧延ロールの軸と平行な2つの
辺のそれぞれに適当な間隔を隔ててコイルと一体化され
る圧延ロールに向かって開口するU字型の冷却板と、冷
却板間に嵌め込まれ高周波コイルの圧延ロールに近接し
た辺に挿入される圧延ロールに向かって開口するU字型
の強磁性体と、高周波電力供給部および高周波コイルに
冷媒を供給する冷媒供給部と、を具備する。
用誘導加熱装置は、高周波電力供給部と、高周波電力供
給部から供給される高周波電力によって励磁され圧延ロ
ール表面に平行な平面内で略矩形に巻回される高周波コ
イルと、高周波コイルの圧延ロールの軸と平行な2つの
辺のそれぞれに適当な間隔を隔ててコイルと一体化され
る圧延ロールに向かって開口するU字型の冷却板と、冷
却板間に嵌め込まれ高周波コイルの圧延ロールに近接し
た辺に挿入される圧延ロールに向かって開口するU字型
の強磁性体と、高周波電力供給部および高周波コイルに
冷媒を供給する冷媒供給部と、を具備する。
【0013】本発明にあっては、高周波コイル内を流れ
る冷媒によって高周波コイルおよび強磁性体において発
生する熱が除去され、磁束は圧延ロールおよびU字型の
強磁性体内を流れる。
る冷媒によって高周波コイルおよび強磁性体において発
生する熱が除去され、磁束は圧延ロールおよびU字型の
強磁性体内を流れる。
【0014】
【発明の実施の形態】図5は本発明に係るヒートクラウ
ン形状制御用誘導加熱装置の第1の実施形態の斜視図、
図6はZ−Z断面図である。高周波コイル51は、中空
矩形の断面を有する銅管であって、ワークロール11
(または12)の表面に対して垂直な平面内で略矩形に
巻回され、電力供給装置52によって励磁される。
ン形状制御用誘導加熱装置の第1の実施形態の斜視図、
図6はZ−Z断面図である。高周波コイル51は、中空
矩形の断面を有する銅管であって、ワークロール11
(または12)の表面に対して垂直な平面内で略矩形に
巻回され、電力供給装置52によって励磁される。
【0015】略矩形状の高周波コイル51のワークロー
ル11(または12)側の辺510には、略逆U字型の
冷却板53が、凹部内を高周波コイル51が通過するよ
うに、適当な間隔を隔てて、例えばロウ付けにより構造
的および熱的に一体に固定されている。なお高周波コイ
ル51と冷却板53は一体に形成されてもよい。冷却板
53の間には、冷却板53と同じく略逆U字型の強磁性
体(例えばフェライト)54が嵌め込まれている。
ル11(または12)側の辺510には、略逆U字型の
冷却板53が、凹部内を高周波コイル51が通過するよ
うに、適当な間隔を隔てて、例えばロウ付けにより構造
的および熱的に一体に固定されている。なお高周波コイ
ル51と冷却板53は一体に形成されてもよい。冷却板
53の間には、冷却板53と同じく略逆U字型の強磁性
体(例えばフェライト)54が嵌め込まれている。
【0016】また、高周波コイル51は、冷媒供給装置
56から電力供給装置52を介して供給され、高周波コ
イル51の中空部である冷媒流路55を流れる冷媒(例
えば水)によって直接冷却される。図5および図6に
は、実線で磁束流、破線で熱流が示されている。強磁性
体の下面、即ちU字型の開口面、でワークロールに接し
ているため、磁束はワークロール内を流れてワークロー
ルを加熱する。他の面では磁束流は強磁性体中を流れ、
外部に漏洩することはない。従って、漏洩磁束による周
辺の機器の発熱、誤動作が防止される。
56から電力供給装置52を介して供給され、高周波コ
イル51の中空部である冷媒流路55を流れる冷媒(例
えば水)によって直接冷却される。図5および図6に
は、実線で磁束流、破線で熱流が示されている。強磁性
体の下面、即ちU字型の開口面、でワークロールに接し
ているため、磁束はワークロール内を流れてワークロー
ルを加熱する。他の面では磁束流は強磁性体中を流れ、
外部に漏洩することはない。従って、漏洩磁束による周
辺の機器の発熱、誤動作が防止される。
【0017】冷却板53は熱伝達率の大きい材質、例え
ば銅で製作されているため、強磁性体54内で発生した
熱は、いったん冷却板53に伝達される。そして、冷却
板53と高周波コイル51はロウ付け等によって一体化
されているため、冷却板43に伝達された熱は、さらに
高周波コイル51に伝達され、冷媒によって冷媒供給装
置56に放熱される。
ば銅で製作されているため、強磁性体54内で発生した
熱は、いったん冷却板53に伝達される。そして、冷却
板53と高周波コイル51はロウ付け等によって一体化
されているため、冷却板43に伝達された熱は、さらに
高周波コイル51に伝達され、冷媒によって冷媒供給装
置56に放熱される。
【0018】なお、高周波コイル51を銅製、強磁性体
54をフェライト製とした場合は、フェライトは導電性
であるものの電気抵抗率は銅に比較して2桁程度大であ
るため、高周波コイル41の周囲に強磁性体44を配置
しても高周波コイル41の電流分布にほとんど影響を与
えることはない。図7は本発明に係るヒートクラウン形
状制御用誘導加熱装置の第2の実施形態の斜視図であっ
て、高周波コイル51はワークロール11(または1
2)の表面に平行な面内で略矩形に巻回されている。
54をフェライト製とした場合は、フェライトは導電性
であるものの電気抵抗率は銅に比較して2桁程度大であ
るため、高周波コイル41の周囲に強磁性体44を配置
しても高周波コイル41の電流分布にほとんど影響を与
えることはない。図7は本発明に係るヒートクラウン形
状制御用誘導加熱装置の第2の実施形態の斜視図であっ
て、高周波コイル51はワークロール11(または1
2)の表面に平行な面内で略矩形に巻回されている。
【0019】そして、ワークロール11(または12)
の軸と平行な2辺511および512にU字型の冷却板
53が一定間隔をあけてロウ付けされている。さらに、
冷却板53の間にはU字型の強磁性体54が嵌め込まれ
ている。第2の実施形態にあっては、発熱部が倍になる
ためより効率的にワークロール11(または12)を加
熱することが可能となる。
の軸と平行な2辺511および512にU字型の冷却板
53が一定間隔をあけてロウ付けされている。さらに、
冷却板53の間にはU字型の強磁性体54が嵌め込まれ
ている。第2の実施形態にあっては、発熱部が倍になる
ためより効率的にワークロール11(または12)を加
熱することが可能となる。
【0020】図8は試作した誘導加熱装置の図面であっ
て、幅55mm×高さ40mmの矩形のフェライトに幅
15mm×深さ20mmの切り込みが形成されている。
切り込み中には、厚さ1mmの銅板で作成された幅12
mm×高さ18mmの中空矩形の巻線が1回巻回された
高周波コイルが配置されている。なお、冷却板は幅58
mm×高さ40mmの矩形で中空コイルとロウ付けによ
り一体化されている。
て、幅55mm×高さ40mmの矩形のフェライトに幅
15mm×深さ20mmの切り込みが形成されている。
切り込み中には、厚さ1mmの銅板で作成された幅12
mm×高さ18mmの中空矩形の巻線が1回巻回された
高周波コイルが配置されている。なお、冷却板は幅58
mm×高さ40mmの矩形で中空コイルとロウ付けによ
り一体化されている。
【0021】この加熱エレメントをワークロールと5m
mの空隙を隔てて配置し、2.5×107W/m2の電力
密度、周波数80kHzの高周波で励磁したところ、ヒ
ートクラウンを抑制して板材の条伸びを抑制することが
できた。なお、励磁電力の周波数としては50kHz以
上100kHz以下とすることが望ましい。
mの空隙を隔てて配置し、2.5×107W/m2の電力
密度、周波数80kHzの高周波で励磁したところ、ヒ
ートクラウンを抑制して板材の条伸びを抑制することが
できた。なお、励磁電力の周波数としては50kHz以
上100kHz以下とすることが望ましい。
【0022】
【発明の効果】本発明に係るヒートクラウン形状制御用
誘導加熱装置によれば、ワークロール以外の部分では磁
束は強磁性体中を流れるため磁束が外部に漏洩すること
を防止することが可能となるだけでなく、中空の高周波
コイル内に冷媒を流して高周波コイルを直接冷却するこ
とが可能となるため、装置は小型となりワークロールに
近接して設置することができる。
誘導加熱装置によれば、ワークロール以外の部分では磁
束は強磁性体中を流れるため磁束が外部に漏洩すること
を防止することが可能となるだけでなく、中空の高周波
コイル内に冷媒を流して高周波コイルを直接冷却するこ
とが可能となるため、装置は小型となりワークロールに
近接して設置することができる。
【図1】板材圧延用圧延機の概略図である。
【図2】従来の誘導加熱装置の斜視図である。
【図3】従来の誘導加熱装置のY−Y断面図である。
【図4】従来の誘導加熱装置の斜視図である。
【図5】本発明に係るヒートクラウン形状制御用誘導加
熱装置の第1の実施形態の斜視図である。
熱装置の第1の実施形態の斜視図である。
【図6】第1の実施形態のZ−Z断面図である。
【図7】本発明に係るヒートクラウン形状制御用誘導加
熱装置の第2の実施形態の斜視図である。
熱装置の第2の実施形態の斜視図である。
【図8】試作誘導加熱装置の外形図である。
51…高周波コイル 52…電力供給装置 53…冷却板 54…強磁性体 55…冷媒流路 56…冷媒供給装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横尾 和俊 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社 広島研究所内 (72)発明者 水田 桂司 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社 広島製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−171209(JP,A) 特開2000−42610(JP,A) 特開 平7−226292(JP,A) 特開 平10−192917(JP,A) 特開 平5−192703(JP,A) 特開 昭59−212107(JP,A) 特開 平5−50122(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 27/10 H05B 6/10 371 H05B 6/14 H05B 6/42
Claims (2)
- 【請求項1】 高周波電力供給部と、 前記高周波電力供給部から供給される高周波電力によっ
て励磁され、圧延ロール表面に垂直な平面内で略矩形に
巻回される中空の高周波コイルと、 前記高周波コイルの圧延ロールに近接した辺に適当な間
隔を隔ててコイルと一体化される圧延ロールに向かって
開口するU字型の冷却板と、 前記冷却板間に嵌め込まれ、前記高周波コイルの圧延ロ
ールに近接した辺に挿入される圧延ロールに向かって開
口するU字型の強磁性体と、 前記高周波電力供給部および前記高周波コイルに冷媒を
供給する冷媒供給部と、を具備する圧延ロールヒートク
ラウン形状制御用誘導加熱装置。 - 【請求項2】 高周波電力供給部と、 前記高周波電力供給部から供給される高周波電力によっ
て励磁され、圧延ロール表面に平行な平面内で略矩形に
巻回される高周波コイルと、 前記高周波コイルの圧延ロールの軸と平行な2つの辺の
それぞれに適当な間隔を隔ててコイルと一体化される圧
延ロールに向かって開口するU字型の冷却板と、 前記冷却板間に嵌め込まれ、前記高周波コイルの圧延ロ
ールに近接した辺に挿入される圧延ロールに向かって開
口するU字型の強磁性体と、 前記高周波電力供給部および前記高周波コイルに冷媒を
供給する冷媒供給部と、を具備する圧延ロールヒートク
ラウン形状制御用誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02891899A JP3300759B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 圧延ロールヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02891899A JP3300759B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 圧延ロールヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000225406A JP2000225406A (ja) | 2000-08-15 |
JP3300759B2 true JP3300759B2 (ja) | 2002-07-08 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02891899A Expired - Fee Related JP3300759B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 圧延ロールヒートクラウン形状制御用誘導加熱装置 |
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---|---|
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---|---|---|---|---|
KR100408662B1 (ko) * | 1999-09-14 | 2003-12-11 | 주식회사 포스코 | 스킨 패스 워크롤 예열장치 |
JP2002210510A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 圧延ロールの誘導加熱装置および誘導加熱方法 |
WO2008017678A2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Messier-Bugatti | Power control for densification of one or more porous articles |
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