JP2001286975A

JP2001286975A - 熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置の保温制御方法

Info

Publication number: JP2001286975A
Application number: JP2000102043A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Kuromatsu; 節夫黒松
Original assignee: KUROMATSU DENKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: KUROMATSU DENKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】静止保温状態から定常加熱運転を再開する時
に、誘導加熱炉から送り出される加熱焼きムダ材の発生
を低減して、鍛造加工ラインの稼働率を高め、省エネル
ギー化に優れた熱間乃至温間鍛造装置用誘導加熱装置の
保温制御方法を提供することである。【解決手段】連続的に搬送される複数の鋼材Ｘを電磁誘
導加熱によって順次加熱する誘導加熱炉１１を備える誘
導加熱装置１０において、誘導加熱炉１１内で鋼材Ｘが
停止状態にあるときに、誘導加熱炉１１内の鋼材の温度
状態が、誘導加熱炉１１の定常加熱運転時の加熱昇温パ
ターンに相似する温度分布を保持するようにしたことを
特徴とする熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置の保温制御
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間乃至温間鍛造
用誘導加熱装置における保温制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車、建設機械、電機製品、農
業機械等の各種鋼材部品を、鍛造加工によって製造する
際には、予め、鋼材であるビレット材を誘導加熱炉で加
熱した後に、鍛造する工程による方法が一般的である。
誘導加熱炉では、加熱されたビレット材を鍛造プレスす
る工程における試し打ちや機械のトラブル等によって、
加熱状態にあるビレット材の供給を中断しなければなら
ない場合がある。この場合には、誘導加熱炉による加熱
を完全に停止すれば、ビレット材に対する加熱を再開し
た場合に、誘導加熱炉を所定の加熱温度にまで高めるた
めに長時間を要してしまう。このため、従来、誘導加熱
炉による加熱を停止することなく、誘導加熱炉における
投入エネルギー密度を全体にわたって低減すると共に、
ビレット材の搬送速度を微速送りとする保温モードに切
り換えるようにされていた。保温モード状態の誘導加熱
炉では、ビレット材が減速状態で加熱処理されているた
めに、鍛造プレス加工が再開されるまでの間に、ビレッ
ト材が無駄に加熱されることなく、しかも、投入エネル
ギー密度も低減されているために、省エネルギー化を図
ることができる利点があるとされている。

【０００３】誘導加熱装置における電源部としては、単
一台式と複数台式とがある。単一台式は、一台の電源に
より全加熱コイルに電力を配分するものである。この方
式では、加熱炉の昇温パターンを決定する一要素である
加熱コイルの印加電圧配分が固定されているので、誘導
加熱炉の低温域、高温域及び均温域の各温度域のコイル
への印加電圧は略同一電圧配分のまま変化する。複数台
式は、複数台の電源を備え、この電源数と同数のコイル
導体を有する。この方式では、各加熱コイル毎に印加電
圧配分が変化する。

【０００４】いずれの方式による場合でも、定常時の加
熱昇温パターンについて相似し、局所的な加熱が生じな
いようにコイル印加電圧で誘導加熱炉を保温モード状態
とし、保温モード中の微速送りによる加熱焼きムダ材の
個数の低減を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、誘導加熱炉の
昇温パターンがほぼ同じであれば、ビレット材に対する
加熱処理量が少ない微速送り保温時には、コイル導体に
よる電力密度に対するビレット材表面からの放射伝熱損
失比が大きくなる。誘導加熱炉内での放射伝熱損失量の
大きさの配分は、ビレット材に対する加熱処理量と無関
係にほぼ一定だからである。

【０００６】短い炉長の誘導加熱炉で短時間にかつ均熱
状態で加熱するためには、コイル導体の加熱能力を決定
する一要素である単位長さ当りのコイル巻き数比、即ち
磁界強度を選定することによって、加熱コイルに対する
電力密度の配分を工夫する必要がある。定常加熱運転時
には、誘導加熱炉の低温域については高電力密度（強磁
界）で急速に加熱し、誘導加熱炉の均温域については、
均熱度が加熱コイルの電力密度に支配されるため、低い
電力密度（弱磁界）となっている。従来の低速送り時に
は、均温域において放射伝熱損失量が加熱コイルの電力
を上回り、冷却現象が生じることが知られている。この
冷却現象は、定格最高処理量の約５０％処理以下で発生
する。

【０００７】また、微小送り保温時に、低温域では、定
常加熱時に比べて比透磁率が大きくなって、加熱効率が
高くなるから、定常加熱運転時より温度状態が高くな
る。また、誘導加熱炉の均温域では、反対に定常加熱運
転時より温度状態が低くなる。この温度状態で微速送り
が継続され均温域温度を定常加熱運転時に維持すると、
遂には、加熱コイルの高温域に存在するビレット材が過
熱状態となる。このような微速送り時の過熱現象は、前
記した従来の単一台式の誘導加熱炉では、避けられない
とされている。

【０００８】従来の単一台式の誘導加熱炉での微速送り
時の保温は、定格処理量の約３０％の送り量を標準とし
て、微速送り保温時の加熱焼きムダ材の低減を図ってい
る。しかし、この場合の保温状態は、安定した昇温パタ
ーンの限界を下回っているため、均熱域のビレット材は
冷却状態で温度が低下してしまう。

【０００９】従来の単一台式の誘導加熱装置では、保温
中及び再加熱初期の過熱を防止するため、誘導加熱炉の
低温域の温度が定常加熱運転時の低温域での温度を超え
ない加熱電力密度となるように設定されている。このた
め、誘導加熱炉の均温域では、定常加熱運転時より小さ
い加熱電力密度によって保温加熱されることになる結
果、ビレット材表面からの放射伝熱損失による温度低下
はさらに大きくなってしまう。このような大きな放射伝
熱損失が生じたビレット材は、再加熱時において、急に
昇温パターンに復帰させることができないため、加熱焼
きムダ材となってしまう。加熱焼きムダ材は、誘導加熱
炉から放出されて大気中で冷却されるが、この冷却中に
発生する高温酸化スケールが、鋼材の品質管理上の問題
となっていた。

【００１０】前記した複数台式の誘導加熱装置では、誘
導加熱炉の低温域と高温域及び均温域のコイル導体に対
する電力密度配分を区別して制御できるので、原理的に
は、微速送り保温時の加熱焼きムダ材の発生を低減する
ことが可能である。しかし、従来の誘導加熱装置におけ
る誘導加熱炉では、図１４に示すように、コイル導管１
００の外周面に絶縁層１０２を介して耐火材１０３を設
けただけのものであり、耐火材１０３の内面での温度を
高く保つことができない。耐火材１０３の内面の表面温
度が低いと、放射伝熱損失量及びその変動幅が大きくな
るので、これを補正する各コイル導体１０１に対する電
力密度配分の設定が困難である。このため、現実的に
は、その機能は十分に活用できない状況にある。

【００１１】加熱焼きムダ材が多量に発生する場合に
は、誘導加熱炉内から排出される時間が、後の鍛造工程
の待ち時間となり、これが鍛造加工ラインの稼働率が低
下さていると共に、エネルギー効率の低下の原因となっ
ている。

【００１２】そこで、本発明は、静止保温状態から定常
加熱運転を再開する時に、誘導加熱炉から送り出される
加熱焼きムダ材の発生を低減して、鍛造加工ラインの稼
働率を高め、省エネルギー化に優れた熱間乃至温間鍛造
装置用誘導加熱装置の保温制御方法を提供することを目
的とした。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置の保温
制御方法は、連続的に搬送される複数の鋼材を電磁誘導
加熱によって順次加熱する誘導加熱炉を備える誘導加熱
装置において、誘導加熱炉内で鋼材が停止状態にあると
きに、誘導加熱炉内の鋼材の温度状態が、誘導加熱炉の
定常加熱運転時の加熱昇温パターンに相似する温度分布
を保持するようにしたことを特徴とする。

【００１４】上記した本発明の誘導加熱装置の保温制御
方法においては、加熱炉内で鋼材が停止状態にあるとき
に、誘導加熱炉内の均温域及び高温域の鋼材表面からの
放射伝熱損失量を極小値に低減できたので、誘導加熱炉
内の温度状態が、誘導加熱炉の定常加熱運転時の加熱昇
温パターンに相似する温度分布を保持するようになっ
た。このため、再加熱に際して、誘導加熱炉内で保温時
の鋼材を、迅速かつ効率的に鍛造加工に適した温度状態
にまで昇温させることができる。この際、誘導加熱炉内
の鋼材の温度状態が、誘導加熱炉の定常加熱運転時の加
熱昇温パターンに相似する温度分布に保持されているか
ら、特に、誘導加熱炉の高温域のビレット材が保温中に
過熱状態となってしまうことが防止される。

【００１５】本発明の保温制御方法では、鋼材が静止す
る状態で、例えば、高電力パルスによる加熱により、誘
導加熱炉を間欠的かつ短時間に適温にまで加熱すること
によって、加熱炉内で鋼材が停止状態にあるときに、鋼
材の温度状態が、誘導加熱炉の定常加熱運転時の加熱昇
温パターンに相似する温度分布を保持させることを含
む。

【００１６】鋼材が磁性鋼である場合に、静止保温時
に、鋼材の比透磁率の値が定常加熱運転時における鋼材
の比透磁率の値を超えない範囲、例えば、比透磁率６〜
８の範囲になるように、誘導加熱炉に間欠的かつ短時間
に高電力パルスを印加して、鋼材表面の放射伝熱損失に
よる温度低下分を補償することにより、静止保温時の誘
導加熱炉内の温度分布が通常の加熱昇温パターンから逸
脱してしまうのを防止することができる。

【００１７】即ち、誘導加熱は、磁性鋼である鋼材に生
じた誘起磁束による起電力に基づくジュール熱による。
従って、誘導加熱においては、鋼材の比透磁率が大きい
方が加熱効率が高い。磁性鋼は、保温時の加熱温度が変
位点（キュリー点、以下同じ。）を超える場合には、比
透磁率が（μｒ＝）１となり、非磁性鋼と同じく、加熱
エネルギーは磁界のみに支配され、加熱効率は低い。変
位点以下では、比透磁率が磁界強度に反比例する。

【００１８】この場合、本発明の誘導加熱装置の保温制
御方法では、強い磁界強度で短時間に加熱するので、誘
導加熱炉の低温域では、定常加熱運転時の比透磁率より
小さい比透磁率で加熱される。また、誘導加熱炉の高温
域及び均温域では、定常加熱運転時の磁界強度より大き
い磁界強度で加熱される。従って、誘導加熱炉では、低
温域での加熱エネルギーの付加が抑えられるが、高温域
にはより多くの加熱エネルギーが付加されることにな
る。この結果、誘導加熱炉内の鋼材の温度状態が、誘導
加熱炉の運転中の加熱昇温パターンに相似する温度分布
が保持される。

【００１９】本発明の誘導加熱装置の保温制御方法にお
ける１つの性能は、誘導加熱炉の加熱昇温パターンに相
似する温度分布を保持させるように、誘導加熱炉の炉心
管として設置されている耐火材の外周と、誘導加熱炉を
構成するコイル導体の内周部との間に断熱材層を設けて
なる誘導加熱炉を使用することによって達成することが
できる。

【００２０】即ち、誘導加熱炉において、断熱材を耐火
材の外周と誘導加熱炉の構成するコイル導体の内周部と
の間に設けることによって、誘導加熱炉内で静止保温状
態にある鋼材からの放射伝熱損失を減少させることがで
きる。即ち、静止保温時の鋼材からの放射伝熱損失の量
は、鋼材の絶対温度の四乗とこれに対面する誘導加熱炉
内の耐火材の絶対温度の四乗との差と、耐火材の黒体係
数の値とによって決まる。従って、断熱材層を設けるこ
とにより耐火材の温度が高く維持されることにより、放
射伝熱損失の量は小さくなる。これにより、放射伝熱損
失の量と変動幅が共に小さくなるから、鋼材の種類によ
る仕様変更（形状、サイズ、熱放射率等）の場合におい
ても、定常加熱運転のための制御設定の変更を小さな範
囲に止めることが可能となる。

【００２１】上記した本発明の保温制御方法に使用する
誘導加熱装置として、断熱材層は、断熱シート、断熱ブ
ランケット及び耐火シートを組み合わせることによるこ
とができる。断熱材層の厚さは、３〜５ｍｍの範囲内で
あることが好ましい。この厚さが２ｍｍ以下では、必要
な放射伝熱損失の減少を図ることができず、その厚さが
５ｍｍを超えると、加熱炉のコイル巻用のコイル導管の
内径が大きくなってしまい、却って、加熱効率が低下し
てしまうことががある。

【００２２】耐火材の材質としては、キャスター、セラ
ミック等を使用することができるが、高温状態で熱放射
率の低い素材、あるいは熱放射率の低く抑えるように表
面が改質されたものであることが好ましい。耐火材とし
て薄肉高強度のセラミックが使用される場合、従来のコ
イル巻き用導管の内径を拡大することなく、断熱材層の
スペースを確保できるので、より好ましい。

【００２３】本発明に係る誘導加熱装置の保温制御方法
においては、誘導加熱炉を構成するコイル函体の接合部
で、誘導加熱炉のコイル導管の占有長さとコイル函体の
外形長さを略等しくすることにより、誘導加熱炉のコイ
ルが作る電磁場の磁場強度が連続的に傾斜するようにし
た誘導加熱炉を使用する場合を含む。

【００２４】上記した誘導加熱装置の保温制御方法によ
れば、静止保温時に、誘導加熱炉内でコイル函体の接合
部付近に静止状態となっている鋼材に保温ムラが生じる
ことが解消される。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。図１に、実施の形態に係る保温制御方法に
使用する単一台式の誘導加熱装置１０を示した。誘導加
熱装置１０は、誘導加熱炉１１と、誘導加熱炉１１の搬
送路２０にまでビレット材Ｘを順次搬送するピンチロー
ラ２１の組と検知ローラ２２とによってなる搬送部と、
この搬送部にビレット材を供給する材料供給部３０と、
装置全体に電力を供給する電源部４０と、整合コンデン
サー部５０と、制御装置６０とからなる。誘導加熱装置
１０の前方には、鍛造加工ラインを構成する鍛造機７０
が配置されている。

【００２６】誘導加熱炉１１は、図２及び図３に示すよ
うに、隣接するコイル函体１１ａ、１１ａが端面板１１
ｂ、１１ｂを介して連結されて構成されている。コイル
函体１１ａの軸方向の長さｒは５００〜１０００ｍｍ程
度であり、これに可及的に一致させるようにコイル導体
１３の占有長さｐを４９０〜９９０ｍｍとした。誘導加
熱炉１１のコイル導管１２の端部間の隙間ｑは１０ｍｍ
とした。

【００２７】ビレット材Ｘの形状、加熱温度、加熱処理
量等の加熱仕様が決まると、制御部６０で、定常加熱の
ための条件が設定される。ピンチローラ２１により加熱
炉１１の搬送路２０にまで搬送されたビレット材Ｘは、
設定した加熱条件に基づいて順次所定の温度にまで加熱
され、加熱炉１１の出口から送り出される。この送り出
されてきた加熱ビレット材Ｙは、鍛造機７０に投入さ
れ、ここで所定の塑性加工が実行される。

【００２８】制御部６０では、何らかの理由で加熱停止
の要求があった場合の保温加熱条件についても設定され
ている。即ち、静止保温時の加熱条件は、制御部６０の
ＰＬＣシークエンス制御回路で、搬送速度零を指令する
と共に、誘導加熱炉のコイルに、定常運転時の装置の定
格最高設定値の間の適切なパルス電圧を発振するように
指令する。また、ビレット材Ｘの放射加熱損失を補正す
るための投入電力の大きさは、加熱時間で決まるので、
そのパルス電圧の印加間隔と印加時間を自動演算するよ
うに設定されている。

【００２９】誘導加熱炉１１のコイル導管１２は、図４
に示すように、コイル導体１２の絶縁層１４によってな
る内周部と耐火キャスター１８の外周との間に、セラミ
ックファイバー材からなる１．５〜２ｍｍ厚さの断熱シ
ートを２〜３枚積層した断熱シート層１６と、キャスタ
ー流し込み打設用枠としての１．５ｍｍ厚さの１層の耐
熱シート層１７とからなる断熱層１５が設けられてい
る。

【００３０】誘導加熱炉１１については、図５に示すコ
イル導管１２Ａのように構成することもできる。コイル
導管１２Ａは、コイル導体１３の絶縁層１４によってな
る内周部に設けたセラミックファイバー材の断熱ブラン
ケット層１６ａと断熱ブランケット層１６ａの内周部に
設けたセラミック耐火材１８ａとからなる構成である。

【００３１】

【実施例】（実施例１）磁性鋼からなる４２ｍｍφ×６
６ｍｍのビレット材Ｘに対する加熱処理を誘導加熱装置
１０により、送り速度４．５ｃｍ／秒（処理量８０％）
の定常加熱運転条件で実行した。この定常加熱運転時
に、誘導加熱炉１１のコイル導管１２の入口からの距離
に位置するビレット材ごとに、ビレット材Ｘ表面に付加
される電力密度分布Ｐａ₁、誘導加熱炉のネット電力密
度分布Ｐｎ₁、ビレット材Ｘの表面からの放射伝熱損失
Ｐｒ₁（＝Ｐａ₁−Ｐｎ₁）、及びビレット材Ｘの温度
分布Ｔｈ₁を求めて図６に示した。

【００３２】同じビレット材Ｘに対する送り速度２．３
ｃｍ／秒（処理量４０％）の定常加熱運転の誘導加熱炉
１１のコイル導管１２からの距離に位置するビレット材
ごとに、ビレット材Ｘ表面に付加される電力密度分布Ｐ
ａ₂、誘導加熱炉のネット電力密度分布Ｐｎ₂、ビレッ
ト材Ｘ表面からの放射伝熱損失Ｐｒ₂（＝Ｐａ₂−Ｐｎ
₂）、及びビレット材Ｘの温度分布Ｔｈ₂を求めて図７
に示した。

【００３３】誘導加熱炉１０によれば、処理量８０％と
処理量４０％の定常運転時の電力密度分布Ｐａがほぼ相
似形となっていることを確認できる。

【００３４】図８に、送り速度４．５ｃｍ／秒の定常加
熱運転状態を停止して、静止保温状態移行させ、高電力
パルスを印加した場合の電力密度分布Ｐａ₃、誘導加熱
炉のネット電力密度分布Ｐｎ₃、ビレット材Ｘ表面から
の放射伝熱損失Ｐｒ₃及びビレット材Ｘの温度分布Ｔｈ
₃を示した。

【００３５】（比較例１）図１５に示す従来の誘導加熱
装置を使用した。この誘導加熱装置の誘導加熱炉１１０
は、隣接するコイル函体１１０ａ、１１０ａが端面板１
１０ｂ、１１０ｂを介して連結されて構成されている。
コイル函体１１０ａの軸方向長さは、５００ｍｍであ
る。誘導加熱炉１１０のコイル導管１００の端部間の隙
間ｑ₁は４５ｍｍとなっている。コイル導体１０１の占
有長さは４５５ｍｍである。

【００３６】誘導加熱炉１１０により、ビレット材Ｘに
対する送り速度５．６ｃｍ／秒（処理量１００％）で定
常加熱運転状態で実行した。この定常加熱運転時に、誘
導加熱炉１１０のコイル導管１００の入口からの距離に
位置するビレット材Ｘごとに、ビレツト材Ｘ表面に付加
される電力密度分布Ｐａ₄、誘導加熱炉のネット電力密
度分布Ｐｎ₄、ビレット材Ｘ表面からの放射伝熱損失Ｐ
ｒ₄（＝Ｐａ₄−Ｐｎ ₄）、及びビレット材Ｘの温度分
布Ｔｈ₄を求めて図１６に示した。

【００３７】同じビレット材Ｘを誘導加熱炉内で定常運
転時の３０％の速度で微速送りした。この微速送り時の
誘導加熱炉１１０のコイル導管１００の入口からの距離
に位置するビレット材Ｘごとに、ビレット材Ｘ表面に付
加される電力密度分布Ｐａ₅、誘導加熱炉のネット電力
密度分布Ｐｎ₅、ビレット材Ｘ表面からの放射伝熱損失
Ｐｒ₅（＝Ｐａ₅−Ｐｎ₅）、及びビレット材Ｘの温度
Ｔｈ₅を求めて図１７に示した。

【００３８】図６及び図７と、図１６及び図１７との対
比から、誘導加熱装置１０によれば、処理量８０％及び
処理量４０％の定常運転時のいずれの場合にも、放射伝
熱損失Ｐｒは、従来の誘導加熱装置による場合と比較し
て、極端に小さくなっていることが分かる。また、誘導
加熱炉１０による場合には、図７から、処理量４０％時
のビレット材Ｘの加熱温度Ｔｈ₂は、誘導加熱炉１１の
均熱域においても右上がりの加熱状態が維持されること
が分かる。

【００３９】図９は、本発明に係る加熱炉における、処
理量４０％の定常運転処理時のネット電力密度Ｄ₃を１
とした場合のネット電力密度比を示したものである。ネ
ット電力密度Ｄ₁は静止保温時の場合、ネット電力密度
Ｄ₂は処理量８０％の定常加熱運転時の場合である。静
止保温時のネット電力密度Ｄ₁の特性によれば、高電力
パルスの加熱により、放射伝熱損失が大きい高温域及び
均温域で効果的に電力が供給されていることが分かる。

【００４０】図１０には、加熱初期から定常運転時に至
るまでのビレット材Ｘの温度がほぼ１２５０℃である誘
導加熱炉の区域における、セラミック耐火材１８の表面
温度Ｔｃ₁と、耐火キャスター１０３の表面温度Ｔｃ₂
の経時的変化をそれぞれ示した。この耐火材温度は、そ
の他の誘導加熱炉の区域についても同じ傾向を示してい
た。図１０の結果から、セラミック耐火材１８における
表面温度Ｔｃ₁が耐火キャスター１０３の表面温度Ｔｃ
₂より常に高い状態にあることが分かる。

【００４１】図１１には、加熱初期から定常加熱運転時
に至るまでのビレット材Ｘの温度がコイル導管１２の入
口から２１６ｃｍの位置でほぼ１２５０℃である誘導加
熱炉の全域にわたる、セラミック耐火材１８への放射伝
熱損失Ｐｒ₁₁と、耐火キャスター１０３への放射伝熱損
失Ｐｒ₂₁の経時的変化をそれぞれ示した。図１１の結果
から、セラミック耐火材１８への放射伝熱損失Ｐｒ₁₁の
経時的変化は、耐火キャスター１０３への放射伝熱損失
Ｐｒ₂₁よりほぼ常に小さい状態にあることが分かる。

【００４２】また、図１０と図１１とから、耐火材の表
面温度Ｔｃと放射伝熱損失Ｐｒとの経時的変化は、それ
ぞれ相関関係にあることが分かる。従って、定常加熱運
転時における高温均熱域での放射伝熱損失Ｐｒの低減、
即ち、誘導加熱炉１１の省エネルギー化には、セラミッ
ク耐火材１８の表面温度が高い方が効果的であることが
分かる。

【００４３】図１２には、誘導加熱炉１１内で静止時の
ビレット材Ｘの経時的温度変化Ｔｈ ₃₁と、従来の誘導加
熱炉内で静止時のビレット材Ｘの経時的温度変化Ｔｈ₅₁
と、大気中に放置した場合におけるビレット材Ｘの経時
的温度変化Ｔｈａを示した。図１２の結果から、ビレッ
ト材Ｘの温度が１２５０℃から１１５０℃まで低下する
のに、誘導加熱炉１１における静止時では約５分間であ
るのに対し、従来の静止時では約１分間であることが分
かる。即ち、静止保温方法によれば、ビレット材Ｘの温
度低下を効果的に低減でき、これによって、誘導加熱炉
での搬送停止における加熱したビレット材Ｘについて加
熱焼きムダ材の発生をほとんど零にすることが可能とな
る。

【００４４】図１３には、静止保温時に３００Ｗ／ｃｍ
²の高い電力密度を間欠的に１０秒間の短時間で高電力
パルスを印加した場合のビレット材Ｘの比透磁率μｒ₁
を示した。比透磁率μｒ₂は定常加熱運転した場合、比
透磁率μｒ₃は従来の装置による微速送り処理時の場合
である。特に、加熱炉１１のコイル導管入口から７２ｃ
ｍ付近までの低温部では、比透磁率μｒ₂及びμｒ₃と
比べて、高電力パルス印加後の比透磁率μｒ₁はより小
さくなっていることが分かる。

【００４５】

【発明の効果】上述したように本発明は構成されるか
ら、次のような効果が発揮される。まず、熱間乃至温間
鍛造用誘導加熱装置の保温制御方法において、鋼材が磁
性鋼である場合に、鋼材が静止する状態で、この鋼材の
比透磁率の値が定常加熱運転時の値を超えないように、
誘導加熱炉のコイル導体に大電力を間欠的かつ短時間に
印加する等により、誘導加熱炉内の鋼材の温度状態が、
誘導加熱炉の定常加熱運転中の加熱昇温パターンに相似
する温度分布を保持するようにしたことから、保温後に
定常加熱を再開する時には、定常加熱運転時と同様に加
熱処理を効率的に実行することができるから、ビレット
材等の鋼材の加熱焼きムダ材の発生を低減させることが
できると共に、省エネルギー化を図ることが可能とな
る。これにより、従来の誘導加熱装置による微速送り保
温による方法では、装置を１回停止させた時に、ビレッ
ト材について２０個の加熱焼きムダ材が発生していた事
例について、上記した本発明の保温制御方法によれば、
これを約１／３に低減することが可能であった。

【００４６】本発明の熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置
の保温制御方法において、誘導加熱炉の加熱昇温パター
ンに相似する温度分布を保持させるように、誘導加熱炉
の炉心管として設置されている耐火材の外周と、誘導加
熱炉を構成するコイル導体の内周部との間に断熱材層を
設けてなる誘導加熱炉を使用する場合には、停止時の静
止保温状態での、鋼材からの放射伝熱損失量を低減させ
ることができる。これによって、加熱再開時の加熱焼き
ムダ材の発生をさらに低減させることができる。この加
熱焼きムダ材の低減効果は、前記従来装置による場合の
加熱焼きムダ材の量を約１／２に低減させるものであっ
た。

【００４７】上記したような本発明に係る熱間乃至温間
鍛造用誘導加熱装置の保温制御方法を組み合わせる場合
には、前記従来装置による場合の加熱焼きムダ材の量を
トータル約１／６に低減させることが可能となる。

【００４８】このような加熱再開時の加熱焼きムダ材の
低減は、それだけ誘導加熱装置の稼動開始のための待ち
時間を短縮することになり、これにより鍛造加工の生産
性を向上させることにつながると共に、加熱焼きムダ材
が冷却されることによる品質管理上の問題にも対処でき
ることになる。

【００４９】前記した放射伝熱損失量の低減は、省エネ
ルギーの効果にも寄与する。この省エネルギー効果は、
前記した従来装置による場合と比較して、約８〜１５％
にもなる。

【００５０】上記した本発明の保温制御方法を複数電源
式仕様の誘導加熱装置に応用する場合には、静止保温時
のビレット材の温度低下を小さくし、かつ鋼材の種類に
応じた加熱仕様の変更による変更幅も狭くなるので、容
易に電力配分の設定作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の保温制御方法に使用した熱間乃至温間
鍛造用誘導加熱装置の正面図である。

【図２】本発明の保温制御方法に使用した誘導加熱炉の
部分正面図である。

【図３】本発明の保温制御方法に使用した誘導加熱炉の
縦断面側面図である。

【図４】本発明の保温制御方法に使用した誘導加熱炉の
コイル導管の縦断面側面図である。

【図５】本発明の保温制御方法に使用できる他の例の誘
導加熱炉のコイル導管の縦断面側面図である。

【図６】本発明の保温制御方法による定常加熱運転時
（処理量８０％）のビレット材表面に付加される電力密
度分布の特性図である。

【図７】本発明の保温制御方法による定常加熱運転時
（処理量４０％）のビレット材表面に付加される電力密
度分布の特性図である。

【図８】本発明の保温制御方法による静止保温時のビレ
ット材表面に付加される電力密度分布の特性図である。

【図９】本発明の保温制御方法による場合の誘導加熱炉
におけるネット電力密度比の特性図である。

【図１０】本発明の保温制御方法による定常加熱運転時
の誘導加熱炉の耐火材の経時的温度変化の比較特性図で
ある。

【図１１】本発明の保温制御方法による定常加熱運転時
のビレット材からの放射伝熱損失量の経時的温度変化の
特性図である。

【図１２】本発明の保温制御方法による静止時の誘導加
熱炉内のビレット材の経時的温度変化の比較特性図であ
る。

【図１３】本発明の保温制御方法による静止保温時と定
常加熱運転時の変位点以下におけるビレット材の比透磁
率の変化特性図である。

【図１４】従来の熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置にお
ける誘導加熱炉のコイル導管の縦断面側面図である。

【図１５】従来の熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置の誘
導加熱炉の部分正面図である。

【図１６】従来の熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置によ
る定常加熱運転時のビレット材表面に付加される電力密
度分布の特性図である。

【図１７】従来の熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置によ
る微速送り保温時のビレット材表面に付加される電力密
度分布の特性図である。

【符号の説明】

１０熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置１１誘導加熱炉１１ａコイル函体１１ｂ端面板１２コイル導管１３コイル導体１４絶縁層１５断熱材層１６断熱シート層１６ａ断熱ブランケット層１７耐熱シート層１７ａセラミック耐火材１８耐火キャスター１８ａセラミック耐火材Ｘ、Ｙビレツト材Ｐａ₁、Ｐａ₂、Ｐａ₃ 電力密度分布Ｐｎ₁、Ｐｎ₂、Ｐｎ₃ ネット電力密度分布Ｐｒ₁、Ｐｒ₂、Ｐｒ₃ 放射伝熱損失Ｔｈ₁、Ｔｈ₂、Ｔｈ₃ビレット材の温度Ｔｃ₁ セラミック耐火材の表面温度Ｔｃ₂ 耐火キャスターの表面温度 μｒ₁、μｒ₂、μｒ₃ 変位点以下のビレット材の比
透磁率Ｐｒ₁₁、Ｐｒ₂₁ 放射伝熱損失Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃ ネット電力密度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続的に搬送される複数の鋼材を電磁誘導
加熱によって順次加熱する誘導加熱炉を備える誘導加熱
装置において、誘導加熱炉内で鋼材が停止状態にあると
きに、誘導加熱炉内の鋼材の温度状態が、誘導加熱炉の
定常加熱運転時の加熱昇温パターンに相似する温度分布
を保持するようにしたことを特徴とする熱間乃至温間鍛
造用誘導加熱装置の保温制御方法。
【請求項２】鋼材が磁性鋼である場合に、鋼材が静止す
る状態で、この鋼材の比透磁率の値が定常加熱運転時に
おける鋼材の比透磁率の値を超えないように、誘導加熱
炉のコイル導体に大電力を間欠的かつ短時間に印加する
請求項１に記載された熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置
の保温制御方法。
【請求項３】誘導加熱炉の定常運転時の加熱昇温パター
ンに相似する温度分布を保持させるように、誘導加熱炉
の炉心管として設置されている耐火材の外周と、誘導加
熱炉を構成するコイル導体の内周部との間に断熱材層が
設けられてなる誘導加熱炉を使用する請求項１又は２に
記載された熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置の保温制御
方法。
【請求項４】誘導加熱炉を構成するコイル函体の接合部
において、誘導加熱炉のコイルの占有長さとコイル函体
の外形長さを略等しくすることにより、誘導加熱炉のコ
イルが作る電磁場の磁場強度が連続的に傾斜するように
した誘導加熱炉を使用する請求項１、２又は３に記載さ
れた熱間乃至温間鍛造用誘導加熱装置の保温制御方法。