JP2003328034A - 長尺状鋼管の内面加熱方法及び内面加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長尺状鋼管の内面のみを効率的に加熱し得ると
共に高周波電力の省エネ化が同時に図れる長尺状鋼管の
内面加熱方法及びその内面加熱装置を提供する。 【解決手段】内部に少なくとも加熱コイルと変成器を有
すると共に移動手段を有する高周波加熱移動手段と、前
記加熱コイルに高周波電流を供給する高周波発振器と、
前記移動手段を制御して高周波加熱移動手段を鋼管内面
に沿って移動させると共に、前記高周波発振器から加熱
コイルに高周波電流を供給して鋼管内面を誘導加熱する
制御手段と、を備えたことを特徴とする。前記高周波発
振器は、加熱コイルと変成器と共に高周波加熱移動手段
内に配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば連続的に製造さ
れて連続的に搬送されてくる長尺状の鋼管内面を、所定
温度まで加熱させることにより例えば焼入する長尺状鋼
管の内面加熱方法及びその内面加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、長尺状の鋼管内面を加熱して焼入
する場合、鋼管の内部に加熱コイルを配置することが困
難であることから、外部に配置した例えば高周波誘導加
熱用の加熱コイルに高周波電流を供給して、鋼管内面を
所定温度まで加熱しているのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな加熱方法においては、鋼管の外部から加熱する方法
であるため、鋼管内面を所定温度に加熱すると鋼管の不
必要な外面も内面以上に加熱された状態となって、例え
ば内面のみを所定強度に焼入した鋼管を効率的に得るこ
とが困難であると共に、加熱に使用される高周波電力に
無駄が発生し易く、省エネの面でも好ましくないという
問題点を有している。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、長尺状鋼管の内面のみを効率的
に加熱し得ると共に高周波電力の省エネ化が同時に図れ
る長尺状鋼管の内面加熱方法及びその内面加熱装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明のうち請求項１に記載の発明は、長尺状に形
成された鋼管内面を所定温度まで加熱する長尺状鋼管の
内面加熱方法であって、前記鋼管内面に沿って、少なく
とも加熱コイルと変成器を有する高周波加熱移動手段を
移動させつつ、加熱コイルから発生する磁束により鋼管
内面を連続的に誘導加熱することを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、長尺状に
形成された鋼管内面を所定温度まで加熱する長尺状鋼管
の内面加熱装置であって、内部に少なくとも加熱コイル
と変成器を有すると共に移動手段を有する高周波加熱移
動手段と、前記加熱コイルに高周波電流を供給する高周
波発振器と、前記移動手段を制御して高周波加熱移動手
段を鋼管内面に沿って移動させると共に、前記高周波発
振器から加熱コイルに高周波電流を供給して鋼管内面を
誘導加熱する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
そしてこの場合、前記高周波発振器は、請求項３に記載
の発明のように、加熱コイルと変成器と共に高周波加熱
移動手段内に配設されていることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に
係わる内面加熱装置の一実施例を示している。図におい
て、内面加熱装置１は、耐熱性金属材等により円筒状に
形成され両端開口部が蓋体３、４で閉塞された加熱装置
本体２と、この加熱装置本体２の蓋体４前方に所定間隙
を隔てて一体的に配置された加熱コイル５等を有してい
る。

【０００８】前記加熱装置本体２内には、ＩＧＢＴ、Ｆ
ＥＴ、ＳＩＴ等の半導体スイッチング素子を使用したイ
ンバータ回路６と、このインバータ回路６の出力側に接
続された出力変性器７と、加熱装置本体２の外周面に設
けた複数個の回転ローラ８を回転駆動させるローラ駆動
装置９と、前記インバータ回路６やローラ駆動装置９等
を制御する制御回路１０等が収容配置されている。

【０００９】また、インバータ回路６と制御回路１０に
は、例えば冷却水が循環供給し得る可撓性のケーブル１
１の一端が接続され、このケーブル１１はその長さが加
熱装置本体２の移動距離に相当する長さに設定されて加
熱装置本体２の蓋体３から外部に所定長さ引き出されて
いる。そして、このケーブル１１の他端部には、内面加
熱装置１を操作する操作盤１２が電気的に接続されると
共に電源供給源１３に接続されている。

【００１０】加熱装置本体２に設けられる回転ローラ８
は、円筒状の加熱装置本体２の長手方向の前後で円周方
向の直角に交わる直径方向位置にそれぞれ（合計８個も
しくは所定複数個）設けられ、モータ等からなるローラ
駆動装置９の作動で前進方向もしくは後退方向に回転す
るようになっている。そして、この回転ローラ８の外周
面で形成される加熱装置本体２の最大外径ｄ１は、加熱
しようとする長尺状鋼管Ｗ（以下、単に鋼管Ｗという）
の内径ｄ２と等しいか僅かに小さく（ｄ１＜ｄ２）なる
ように設定されている。

【００１１】なお、回転ローラ８は、その外周面の位置
が一定となるように加熱装置本体２に固定されている
が、例えば図１の二点鎖線で示すように、回転ローラ８
を加熱装置本体２の外周面に対して径方向に移動可能に
設け、加熱装置本体２の前記最大外径ｄ１を加熱する鋼
管Ｗの内径ｄ２に応じて調整できるように構成しても良
い。

【００１２】前記加熱コイル５は、例えば銅パイプ５ａ
を絶縁材からなる加熱コイル本体５ｂの外周面に所定回
数巻回することにより外周形状が略円筒形状に形成さ
れ、銅パイプ５ａの両端部が加熱装置本体２の出力変形
器７に電気的に接続されている。また、前述したよう
に、加熱装置本体２の蓋体４に所定の剛性を有する連結
部材１４で連結されることにより、加熱装置本体２に対
して所定の位置関係を維持し得るように構成されてい
る。

【００１３】そして、この加熱コイル５は、その外径ｄ
３が、加熱装置本体２の最大外径ｄ１より所定寸法小さ
くなるように設定されている。また、加熱コイル５や前
記インバータ回路６のスイッチング素子用放熱板及び出
力変性器７には、前記ケーブル１１を介して冷却水が循
環供給されるように構成されている。

【００１４】なお、加熱コイル５の構成はこの例に限定
されず、例えば加熱コイル５を加熱装置本体２に対して
連結部材１４部分で着脱できるようにし、加熱する鋼管
Ｗの内径ｄ２に応じた外径ｄ３の加熱コイル５に交換可
能に構成することもできるし、加熱コイル５（もしくは
加熱装置本体２）に図１の二点鎖線で示すように、赤外
線放射温度計１５を一体的に配置して鋼管内面Ｗａの加
熱温度を逐次（もしくは所定時間毎に）計測するように
しても良い。また、加熱コイル５自体の構造も銅パイプ
５ａを加熱コイル本体５ｂに巻回する構造に限らず、例
えば銅パイプ５ａをスパイラル状に所定回数巻回し、そ
の外周面間を絶縁材でコーティングすることにより、外
形形状を円筒状に形成することもできる。

【００１５】この内面加熱装置１によれば、先ず、加熱
すべきワークである鋼管Ｗの内径ｄ２（例えばｄ２＝２
８φ）に応じた所定外径ｄ３の加熱コイル５が装着され
ると共に前記内径ｄ２に応じた最大外径ｄ１の加熱装置
本体２を有する内面加熱装置１を準備する。そして、図
２に示すように、この内面加熱装置１の加熱コイル５
を、鋼管Ｗの一方の開口端部から挿入し、操作盤１２を
操作して制御回路１０からローラ駆動装置９に制御信号
を出力して回転ローラ８を所定の速度で回転させると共
に、制御回路１０の制御信号でインバータ回路６を作動
させて出力変性器７を介して加熱コイル５に所定周波数
で所定出力（電力）の高周波電流を供給する。

【００１６】この時、回転ローラ８の回転とインバータ
回路６の作動は、略同時に行うこともできるし、加熱コ
イル５が鋼管Ｗ内に位置した際（前方の回転ローラ８が
鋼管Ｗ内に位置した際）にインバータ回路６を作動さ
せ、その後回転ローラ８を作動させる等、加熱作業がし
易い適宜の方法を採用し得る。

【００１７】鋼管Ｗ内に位置する加熱コイル５に高周波
電流が供給されると、該加熱コイル５から磁束が発生し
て鋼管内面Ｗａに渦電流が誘起され、鋼管内面Ｗａが所
定温度まで高速で誘導加熱される。この鋼管内面Ｗａの
誘導加熱部分は、内面加熱装置１が回転ローラ８の回転
で所定速度で図２の矢印イ方向に移動することから、こ
の内面加熱装置１の移動と共に移動する。

【００１８】これにより鋼管内面Ｗａがその長手方向で
ある内面加熱装置１の移動方向イに沿って連続的に誘導
加熱される。この時、鋼管内面Ｗａの加熱温度は、例え
ば前記赤外線放射温度計１５で計測されると共に、加熱
が温度制御が容易な誘導加熱であることから高精度に管
理され、鋼管内面Ｗａがその長手方向全域に亘って均一
加熱されることになる。

【００１９】そして、鋼管Ｗの長さに応じて内面加熱装
置１が鋼管内面Ｗａを所定距離移動すると、操作盤１２
の操作で回転ローラ８を後退方向に回転させて、開口端
部に戻す。この時、連続的に誘導加熱された鋼管内面Ｗ
ａは、加熱部分が所定温度まで自然冷却されていること
及び耐熱性の加熱装置本体２の構造により、内面加熱装
置１が熱による悪影響を受けることなく、鋼管内面Ｗａ
を移動方向イと逆方向である矢印ハ方向に移動してその
開口端部から引き出される。

【００２０】これにより、所定長さの鋼管内面Ｗａの加
熱が終了し、この加熱された鋼管Ｗを例えば急速冷却す
ることにより、その鋼管内面Ｗａが焼入され、この時、
鋼管Ｗの長さに応じてケーブル１１の長さを設定するこ
とで、長さが長い鋼管Ｗであっても、鋼管内面Ｗａのみ
を効率的に加熱（焼入もしくは焼き戻し）できることに
なり、電力の無駄使いを防ぎ省エネ化が図れることにな
る。

【００２１】ところで、以上の実施例においては、内面
加熱装置１をケーブル１１に接続された操作盤１２の操
作によって鋼管内面Ｗａを加熱したが、例えば図３に示
すように、無線式のリモコン１６の操作によって内面加
熱装置１を移動させつつ加熱することもできる。この場
合は、加熱装置本体２内に受信回路１７を設けこの受信
回路１７で受信した信号により制御回路１０を介してイ
ンバータ回路６やローラ駆動装置９を作動させる。

【００２２】このように構成すれば、ケーブル１１の構
成が簡略化されて、内面加熱装置１の移動がスムーズに
行えると共に、鋼管Ｗの長さが長い場合等に内面移動装
置１の操作を該装置１により近い位置で行うことができ
て、操作性が向上するという作用効果が得られる。

【００２３】またこの例において、二点鎖線で示すよう
に、加熱装置本体２内に電源供給源としてのバッテリー
等の電源回路１８を内蔵し、この電源回路１８を前記受
信回路１７を介してリモコン１６で操作することでケー
ブル１１を省略しても良い。このように構成すれば、内
面加熱装置１の移動が自由となり、鋼管Ｗの長さに係わ
らず内面加熱装置１を鋼管内面Ｗａに沿って自由に移動
させて所定の加熱を行うことができるという作用効果が
得られる。

【００２４】なお、本発明は上記した各実施例のそれぞ
れに限定されるものでもなく、各実施例の全部もしくは
一部を適宜に組み合わせることもできるし、例えば内面
焼入装置１の鋼管Ｗ内における位置を操作者（作業者）
に知らせるために、加熱装置本体２に音声発生装置ある
いはリモコンや適宜の受信器で受信可能な信号を発する
信号発振器等を設けることもできる。また、図３の二点
鎖線で示すように、加熱コイルに矢印ロの如く回転可能
に構成し、内面焼入装置１の移動と共に加熱コイル５
（もしくは内面加熱装置１全体）を回転させることで鋼
管内面Ｗａの加熱効率を一層高めることもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１または２
に記載の発明によれば、鋼管内面に沿って、少なくとも
加熱コイルと変成器を有する高周波加熱移動手段が移動
しつつ、加熱コイルから発生する磁束により鋼管内面が
連続的に誘導加熱されるため、鋼管が長尺状であって
も、その内面のみを効果的に加熱できて、例えば均一し
た焼入品質の鋼管を得ることができると共に、内面のみ
の誘導加熱であることから消費電力を低減化して省エネ
化と低コスト化が図れ安価な鋼管を提供することができ
る。

【００２６】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項２に記載の発明の効果に加え、高周波発振器が加熱
コイルと変成器と共に高周波加熱移動手段内に配設され
ているため、高周波発振器と加熱コイルを近接配置でき
て、高周波電流の伝達ロスが低減化されて、鋼管内面を
より効率的かつ均一に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる長尺状鋼管の内面加熱装置の一
実施例を示す基本構成図

【図２】同その動作説明図

【図３】本発明に係わる内面加熱装置の他の実施例を示
す基本構成図

【符号の説明】

１ 内面加熱装置 ２ 加熱装置本体 ５ 加熱コイル ５ａ 銅パイプ ５ｂ 加熱コイル本体 ６ インバータ回路 ７ 出力変形器 ８ 回転ローラ ９ 駆動回路 １０ 制御回路 １１ ケーブル １２ 操作盤 １３ 電源供給源 １４ 連結部材 １５ 赤外線放射温度計 １６ リモコン １７ 受信回路 １８ 電源回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AA15 AB20 AB23 AB28 AD03 AD05 AD40 CD65 CD73 CD75 4K042 AA06 BA13 DA01 DB01 DC05 EA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺状に形成された鋼管内面を所定温度ま
   で加熱する長尺状鋼管の内面加熱方法であって、 前記鋼管内面に沿って、少なくとも加熱コイルと変成器
   を有する高周波加熱移動手段を移動させつつ、加熱コイ
   ルから発生する磁束により鋼管内面を連続的に誘導加熱
   することを特徴とする長尺状鋼管の内面加熱方法。
2. 【請求項２】長尺状に形成された鋼管内面を所定温度ま
   で加熱する長尺状鋼管の内面加熱装置であって、 内部に少なくとも加熱コイルと変成器を有すると共に移
   動手段を有する高周波加熱移動手段と、前記加熱コイル
   に高周波電流を供給する高周波発振器と、前記移動手段
   を制御して高周波加熱移動手段を鋼管内面に沿って移動
   させると共に、前記高周波発振器から加熱コイルに高周
   波電流を供給して鋼管内面を誘導加熱する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする長尺状鋼管の内面加熱装置。
3. 【請求項３】前記高周波発振器は、加熱コイルと変成器
   と共に高周波加熱移動手段内に配設されていることを特
   徴とする請求項２に記載の長尺状鋼管の内面加熱装置。