JPH0864343A - 通電加熱用給電装置および給電方法 - Google Patents

通電加熱用給電装置および給電方法

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JPH0864343A
JPH0864343A JP19519494A JP19519494A JPH0864343A JP H0864343 A JPH0864343 A JP H0864343A JP 19519494 A JP19519494 A JP 19519494A JP 19519494 A JP19519494 A JP 19519494A JP H0864343 A JPH0864343 A JP H0864343A
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JP
Japan
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metal
electrode
melting point
heated
metal plate
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Application number
JP19519494A
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English (en)
Inventor
Toshiya Suzuki
利哉 鈴木
Kazusane Isaka
和実 井坂
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】被加熱材への通電加熱により、金属板等の金属
材への安定給電および均一加熱が可能な通電加熱用給電
装置および給電方法を提供する。 【構成】電極を被加熱材に接触させて通電することによ
り加熱を行う通電加熱用給電装置であって、被加熱材よ
り低融点の金属を、被加熱材と対向する電極面に設けた
通電加熱用給電装置であり、さらに低融点金属の温度制
御機構を設けることが好ましい。また、通電加熱におい
て、被加熱材より低融点の金属を電極と被加熱材の両方
に接触させた状態で通電を行い、通電時の抵抗発熱およ
び/または外部加熱により軟化もしくは融解した前記低
融点金属を介して給電を行う直接通電における金属板へ
の給電方法である。さらに、温度制御により上記低融点
金属を軟化、融解もしくは凝固させることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属板等の被加熱材
に電極を接触させて通電し、材料を加熱、熱処理等を行
う際の通電加熱に用いる給電装置および給電方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、金属板等の金属材の加熱方法とし
ては誘導加熱や直接通電加熱が採用されているが、誘導
加熱は高周波を使用するため設備が複雑、高価なこと、
また加熱効率も低いため、近年直接通電加熱の採用が検
討され始めている。
【0003】金属板の通電加熱方法としては図7に示す
ように、上下2本の内1本または2本共が通電用電極ロ
ールである一対の通電用ピンチロール21を2組用いて
金属板23の長手方向2箇所を挟み、給電ローラー22
から通電用電極ロール21に給電し、2組の通電ピンチ
ロール21間で金属板23に通電を行うことで、走行す
る金属板23を連続的に加熱する方法が提案されている
(特開平3−8286号公報参照)。
【0004】このような通電ピンチロールを用いて給電
を行う場合、通電ピンチロールと金属板との接触弧長は
押しつけ圧力、ロール直径にも左右されるが通常1mm以
下である。そのため、特に、被加熱材となる金属板の厚
さが厚い場合、通電ピンチロールと金属板との接触面積
は金属板の断面積(幅×厚さ)に対し非常に小さいので
電流が接触部に集中し電流密度が高くなる。さらに、金
属板自体の抵抗よりも接触抵抗が大きくなるので通電ピ
ンチロール接触部で局部加熱が生じ、加熱温度が不均一
になる。
【0005】また、厚金属板は剛性が大きいため、微妙
な板表面の凹凸や板幅方向の反りがあると通電ピンチロ
ールとの接触が幅方向で不均一となり、板幅方向の電流
密度に差が生じ、板幅方向で不均一加熱となる。また、
通電ピンチロールとの接触部で幅方向に局部的に電流が
集中し極端に高温になる。さらに、局部的な電流集中に
よりスパークが発生し、金属板表面にスパーク痕と呼ば
れる表面疵が発生する等の問題が生じる。
【0006】さらに、厚金属板は薄金属板に比べ熱容量
が大きく、また切り板材であると板長さが限られている
ため2組の通電ピンチロール間距離を長くとれない等の
問題があり、板を走行させながら加熱を行う場合、通電
ピンチロール間を通過するまでの限られた時間内で加熱
するため莫大な電流量が必要となり、設備も大規模なも
のとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
板等の被加熱材を直接通電により加熱するに際し、従来
問題となっていた前述の問題点を解決し、均一加熱およ
びスパークの発生を抑制し、安定した通電加熱を可能と
する給電方法および給電装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
について検討した結果、均一加熱、スパーク発生の抑制
には、電極と被加熱材との接触状況を安定化させること
が重要であるとの観点から、本発明を完成させるに至っ
た。
【0009】本発明は、電極を被加熱材に接触させて通
電することにより加熱を行う通電加熱用給電装置であっ
て、被加熱材より低融点の金属を、被加熱材と対向する
電極面に設けた通電加熱用給電装置であり、さらに低融
点金属の温度制御機構を設けることが好ましい。
【0010】また、別の態様としては、通電加熱におい
て、被加熱材より低融点の金属を電極と被加熱材の両方
に接触させた状態で通電を行い、通電時の抵抗発熱およ
び/または外部加熱により軟化もしくは融解した前記低
融点金属を介して給電を行う直接通電における金属板へ
の給電方法である。さらに、温度制御により上記低融点
金属を軟化、融解もしくは凝固させることが好ましい。
【0011】
【作用】本発明の詳細を以下に示す。
【0012】本発明での被加熱材は、通電によりジュー
ル熱が発生し加熱される金属材料であればよく、一般に
は炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼等が上げられる。
【0013】また、被加熱材の形状としては、板状材
(帯板、切り板)に限らず、管状材や棒状材等の種々の
形状の金属材に対して給電装置の被加熱材との接触部の
形状を変更することで適用が可能であるが、以下の説明
については、金属板を例にとって説明する。
【0014】図1(a)に、本発明の給電装置10の一
例の金属板長手方向断面図、(b)にその幅方向断面図
を示す。低融点金属4が、電極1の被加熱材である金属
板5と対向する面に設けられている。また、低融点金属
4が加熱された時に電極1の被加熱材と対向する面から
流出しないように、図1では電極1の周りに電極1に固
定された枠3よって囲まれており、電極1、枠3、金属
板5の間に低融点金属4が設けられている。
【0015】枠3の金属板5と接触する部分にはクッシ
ョン材6が取り付けられており、クッション材6により
給電装置10を金属板5に適当な押し付け力で押し付け
ることにより、軟化もしくは溶融した低融点金属4が枠
3から流れ出すのを防いでいる。
【0016】電極1には導電性の良好な銅等が一般的に
用いられる。また、枠3は高温雰囲気にさらされ、低融
点金属と直接接触するため、耐熱性や耐摩耗性に優れた
セラミックス等の材料が好適であり、クッション材6は
低融点金属4が融解した場合でも金属が外へ漏れないた
めに用いるが、被加熱材である金属板5および低融点金
属4と直接接触するため、耐熱性に優れた嵩密度を低く
したアルミナシリカ質の材料等を用いることが好まし
い。
【0017】低融点金属4は、金属板より低融点の金属
であればよく、例えば、融解点が約330℃である鉛や
約230℃である錫等を用いることが好ましい。
【0018】低融点金属4は通電加熱時の低融点金属4
自体の抵抗発熱および金属板5の抵抗発熱による熱を利
用して軟化、融解させてもよいが、加熱効率の向上やよ
り正確な温度制御のために、電極1の外周に設けたヒー
ター7により低融点金属4を軟化、融解させてもよい。
【0019】また、低融点金属4の温度制御や、電極1
の異常発熱による消耗や破損を防止するために、電極1
内部に冷却水路2を設けてもよい。これにより、電極1
の異常な温度上昇を防ぐことができる。さらに、電極1
を介して低融点金属4を冷却して通電加熱が終了した時
点で低融点金属を即座に凝固させることで給電装置10
を金属板5から離間させた場合でも低融点金属が流出し
てしまうのを防止することもできる。
【0020】さらに、冷却水路2内に流す冷却水流量を
調整する事により、低融点金属4の温度制御を行い、低
融点金属4を軟化、融解、凝固の適正な条件に保つこと
ができる。なお、冷却水路2に流す流体としては水以外
に油等を用いてもよく、より温度制御を確実にするため
流体を予め加熱、冷却して使用してもよい。
【0021】図2に本発明の給電装置10を用いた給電
方法の一例を示す。金属板5の加熱を必要とする領域の
両端部の上表面に図1に示した給電装置10を配置し、
加熱用電源8と短絡部材9により給電装置10間で金属
板5に通電を行い加熱する。
【0022】常温では低融点金属4は固体であるが、通
電が開始されると金属板5と同様に抵抗発熱により温度
上昇し、軟化もしくは融解点に達すると融解する。ま
た、軟化や融解が不十分な場合は、通電加熱用電極10
内に組み込んだヒーター7により低融点金属4を加熱し
て軟化、融解させてもよい。
【0023】融解もしくは軟化した低融点金属4は金属
板5と電極1の間を隙間無く満たすため、低融点金属4
と金属板5との接触は均一となり安定した給電を行うこ
とができる。一方、加熱終了時には冷却水路2に水等を
送って給電装置10を冷却して低融点金属4を固体化す
ることで、給電装置10を金属板5から離間させて取り
外す場合でも低融点金属4が流出することなく給電装置
10と一体化して取り外すことができ、金属板5上に低
融点金属4が残ることはない。
【0024】さらに、冷却水路2からの冷却により給電
装置10の高温化を防ぐことができるため、加熱された
金属板5と直接接触または高温雰囲気にさらされるクッ
ション材6や枠3の耐熱限界までの温度に金属板5を加
熱することが可能である。
【0025】給電装置10の幅は金属板5と同程度とす
るのが望ましいが、実操業での金属板の幅は多種存在す
るため、図3に示すように狭幅の給電装置10を板幅方
向に複数個配置し、金属板幅に合わせて使用する給電装
置10の個数を選び給電を行うこともできる。
【0026】また、本発明の直接通電は静止状態の被加
熱材に対して行うのが望ましいが、例えば金属板5上に
通電加熱用電極10を相対的に滑らせることにより、走
行状態の金属板5にも用いることが可能である。
【0027】
【実施例】本発明の効果を実施例を用いて説明する。
【0028】図4は、図1に示す構造の今回の試験に用
いた給電装置の寸法を示す図である。(表中の数字の単
位は、mmである。)その給電装置を用いて本発明の通電
加熱の効果を検討した。
【0029】電極1は銅、枠3はアルミナ、クッション
材6は嵩密度が0.12g/cm3 のアルミナ−シリカ複合
材(80%Al2O3 +20%SiO2)にて製作し、低融点金属に
は鉛を用いた。クッション材厚みは図4では5mmとある
が、通電加熱用電極を鋼板に押し付けることで2.5mm
まで圧縮された。低融点金属の加熱用ヒーターは、表面
を耐熱絶縁体で被覆した直径1mmのニクロム線を電極1
表面に5mmピッチで電極上に巻き付けた。
【0030】また、今回比較として図7に示す従来方式
の給電方法での試験も行った。給電ピンチロールは直径
200mm、ロールバレル幅400mmのものを用いた。
【0031】供試材となる被加熱材(金属板)には、3
0mm厚さ×250mm幅×600mm長さの40キロ炭素鋼
板を用いた。
【0032】表1に、鋼板温度を約600℃に通電加熱
した時の加熱状況を示す。なお、通電加熱時の最大電流
は80000Aであり、鋼板幅方向温度差は鋼板端部の
過冷域を除外した値である。また、従来の給電方法の鋼
板と給電部の接触面積はロール押し付け荷重およびロー
ル径から接触弧長を計算して求めた値であり、最大電流
密度は最大電流をその接触面積で除した値である。
【0033】表1から、給電部での電流密度は従来の給
電方法では1000A/ mm2 を超えているのに対し、本
発明の給電方法によれば従来の電流密度の1/100の
10A/ mm2 程度に押さえることができた。また、図5
は鋼板長手方向中央での幅方向温度分布を示した図であ
るが、本発明の給電方法では鋼板幅方向の温度分布が殆
ど発生しないのに対して、従来の給電供給方法では約7
0℃もの温度のばらつきが生じている。
【0034】
【表1】
【0035】さらに、従来の給電方法では給電点で電流
が局部集中してロールと鋼板の焼き付きが発生し、図6
に示すような焼き付き跡が鋼板表面に残ったが、本発明
の給電方法では焼き付きは発生しなかった。
【0036】通電終了後、電極内部の冷却水路に水を流
して冷却することにより液体状となっていた鉛は凝固
し、給電装置と一体化して取り外す事ができ、鋼板表面
に鉛片が残留することはなかった。
【0037】次に、表2に本発明の給電方法で各種温度
に通電加熱したときの鋼板幅方向での温度分布を調査し
た結果を、上記と同じ従来方法での通電加熱方法と比較
して示す。本発明の給電方法によれば、従来の給電方法
と比較して広い加熱温度範囲で幅方向温度分布の差が少
なくなっており、金属板の加熱や熱処理において精度よ
く金属板の温度を制御することが可能である。
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】本発明の給電装置および給電方法を用い
ることにより、金属板等の金属材への安定給電ができ、
金属板を均一に精度よく加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の給電装置の一例の金属板長
手方向断面図、(b)はその幅方向断面図である。
【図2】本発明の給電方法の一例を示す図である。
【図3】図1に示す給電装置を金属板幅方向に複数個設
置した場合の給電方法を示す図である。
【図4】図1に示す構造の今回の試験に用いた給電装置
の寸法を示す図であり、(a)は金属板長手方向断面
図、(b)はその幅方向断面図である。
【図5】鋼板を約600℃まで加熱した際の、鋼板長手
方向中央での幅方向表面温度分布を示す図である。
【図6】従来の給電方法による通電ロールと鋼板との焼
き付き跡を示す図である。
【図7】従来の給電方法を示す図である。
【符号の説明】
1:電極 2:冷却水路 3:枠 4:低融点金属 5:金属板 6:クッション材 7:ヒーター 8:電源 9:短絡部材 10:給電装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極を被加熱材に接触させて通電すること
    により加熱を行う通電加熱用給電装置であって、前記被
    加熱材より低融点の金属を、前記被加熱材と対向する電
    極面に設けたことを特徴とする通電加熱用給電装置。
  2. 【請求項2】さらに、前記低融点金属の温度制御機構を
    設けたことを特徴とする請求項1記載の通電加熱用給電
    装置。
  3. 【請求項3】電極を被加熱材に接触させて通電すること
    により加熱を行う通電加熱の給電方法であって、前記被
    加熱材より低融点の金属を電極と被加熱材の両方に接触
    させた状態で通電を行い、通電時の抵抗発熱および/ま
    たは外部加熱により軟化もしくは融解した前記低融点金
    属を介して給電を行うことを特徴とする直接通電におけ
    る金属板への給電方法。
  4. 【請求項4】温度制御により、前記低融点金属を軟化、
    融解もしくは凝固させることを特徴とする請求項3記載
    の直接通電における金属板への給電方法。
JP19519494A 1994-08-19 1994-08-19 通電加熱用給電装置および給電方法 Pending JPH0864343A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8957343B2 (en) 2007-12-13 2015-02-17 Aisin Takaoka Co., Ltd. Electrode support structure and electric heating device having same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8957343B2 (en) 2007-12-13 2015-02-17 Aisin Takaoka Co., Ltd. Electrode support structure and electric heating device having same

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