JP2005226104A - 金属帯コイル焼鈍装置及び焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイル内周及び外周から伝熱量を積極的に制御してコイル内温度のばらつきを低減し、もってコイルの形状不良を防止し得る箱焼鈍炉を提案する。
【解決手段】 受け台に金属帯コイルをアップエンドに載置して、受け台とともにインナーケースで覆って焼鈍する金属帯コイルの焼鈍装置において、前記金属帯コイルの外周面及び／又は金属帯コイル内周面に沿って金属帯コイル円周方向に分割された金属帯コイル側面伝熱制御手段をいる。なお、上記コイル側面伝熱制御手段は冷却体及び加熱体により構成されているものとするのが好適である。また、前記金属帯コイルの複数の位置において測温を行ない、該金属帯コイル内のいずれか一の位置の温度と他の測温位置の温度差が所定範囲内となるようにコイル側面伝熱制御手段を制御することが望ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明はコイル状に巻回した金属帯コイル、特に方向性電磁鋼帯コイルを高温焼鈍する際に用いられる金属帯コイル焼鈍装置及び焼鈍方法に関する。

方向性電磁鋼板を製造する際には、その最終仕上げ焼鈍工程において、最終厚さに冷間圧延された鋼板に焼鈍分離剤を塗布した後、コイル状に巻回し、主として水素気流中で高温焼鈍する最終焼鈍が施される。この最終焼鈍は、受け台にコイルをアップエンドの状態に保持してベースプレート上に載置し、これをインナーケースに納め、アウターケースに備えたバーナ等の加熱手段によりインナーケースを加熱し、その輻射伝熱によりコイルを加熱する形式により行われるようになっている。

この形式の焼鈍では、コイルの加熱はインナーケース（インナーカバーともいう）からの輻射熱によりコイルの上面及び側面から行なわれるが、コイルの半径方向では熱伝導率がコイル軸方向に比べて約１／１０以下と小さく、そのためコイル半径方向で大きな温度差を生じ、コイル外周部分に相当な長さに亘って熱歪が生じ、いわゆる腹伸びと称する形状不良が発生する。

このような形状不良を生じさせないためには、コイルに対する伝熱（入熱及び抜熱）を主としてコイルの上面及び下面からおこなうのがよいとされており、たとえば特許文献１には、インナーケースの側面に断熱材を配設する提案が、特許文献２にはコイル外周に沿って直立する断熱円筒を設置する提案がなされている。

実開昭５６−１０３０４号公報 実開平６−２５３５３号公報

しかし、上記特許文献１あるいは特許文献２に記載の手段は、コイル側面からの伝熱（入熱及び抜熱）を遮断するものではあるがその効果は完全ではなく、また、コイル内周部（内巻部ともいう）からの伝熱を防止する効果はなく、積極的にコイル内の各部位の温度を均一にする効果はなかった。本発明はこのような従来技術の有する問題点を解決し、コイル内周及び外周から伝熱量を積極的に制御してコイル内温度のばらつきを低減し、もってコイルの形状不良を防止し得る焼鈍炉及びそれを用いて腹伸び等の形状不良なく金属帯コイルを焼鈍する方法を提案するものである。

本発明に係る金属帯コイルの焼鈍装置は、受け台に金属帯コイルをアップエンドに載置して、受け台とともにインナーケースで覆って焼鈍する金属帯コイルの焼鈍装置において、前記金属帯コイルの外周面及び／又は金属帯コイル内周面に沿って金属帯コイル円周方向に分割された金属帯コイル側面伝熱制御手段をいる。なお、上記コイル側面伝熱制御手段は冷却体及び加熱体により構成されているものとするのが好適である。

上記金属帯コイルの焼鈍装置を用いて金属帯コイルを焼鈍するに当っては、前記金属帯コイルの複数の位置において測温を行ない、該金属帯コイル内のいずれか一の位置の温度と他の測温位置の温度差が所定範囲内となるようにコイル側面伝熱制御手段を制御することが望ましい。

本発明により金属帯コイルをアップエンドの状態で焼鈍するに際し、コイル外周及び内周からの過加熱及び過冷却を防止し、コイル内温度のばらつきを低減し、もってコイルの形状不良を防止し得る。

図１は本発明に係る金属帯コイルの焼鈍装置の概要を示す断面図であり、図２は図１に示す冷却体のＡ−Ａ断面図である。ここに示すように金属帯コイル1は支柱4上に設置された受け台3にアップエンドに載置され、これらをインナーケース2が覆っている。インナーケース2はアウターケース（図示しない）内に設置されており、ガス又は電熱により加熱される。

本発明では、図１、図２に示すように、金属帯コイル1の外周面及びコイル内周面に沿ってコイル円周方向に分割されたコイル側面伝熱制御手段15を設けている。このコイル側面伝熱制御手段15は、金属帯コイル1の外周面側と内周面側にそれぞれ支柱11及び12を立設して、これに金属コイル1の高さ方向全体に亘って加熱体13及び冷却体14が取り付けられているものである。なお、このコイル側面伝熱制御手段は、上記のように金属帯コイル1の外周面及びコイル内周面に設けてもよいが、外周面側若しくは内周面側のいずれか一方のみに設置するようにすることもできる。

これら加熱体13及び冷却体14は、図１に示すように、支柱11又は12に多段に、できれば加熱体13と冷却帯14を交互に、取り付けるのがよく、かつ、円周方向で少なくとも二分割しておくのがよく、各分割部には図２に示すようにターミナル16を設けて独立に温度制御ができるようにしておくのがよい。これにより、金属帯コイルの加熱・過程に起こる局部的な過加熱、過冷却に対応することが可能になる。

加熱体13は、たとえばラジアントチューブ又はニクロム線等の電熱線で構成することができ、その発熱量を適宜調節できるものとする。一方、冷却体14は、たとえば耐熱金属製のチューブで構成し、その内部に適当な冷媒、たとえば空気、油等の冷媒が送り込まれるようになっていればよい。これらの構成は例示であり、金属帯コイル1の外周面、内周面に必要な加熱、冷却を行なえるものであれば特にその構成を問わない。

本発明を好適に実施するためには、金属帯コイル1に複数個の熱電対を取り付け、その測温結果が所定範囲内に収まるように上記加熱体13及び冷却体14を制御しながら加熱、冷却を行なうのがよい。図３はかかる熱電対の取り付け個所を示す概念図であり、熱電対が金属帯コイルの底面、すなわち受け台に接する部分(A)のほか、金属帯コイルの外周面上４箇所（B,C,D,E）、内周面上２箇所（F,G）に取り付けられている。なお、本例ではコイル外周面及び内周面の測温用の熱電対は、コイル高さ方向約１／２の位置に取り付けられているが、より多くの高さに亘って取り付けるようにすることができる。

このようにして、測定された金属帯コイル内のいずれか一の位置の温度、たとえば金属帯コイルの底面に取り付けられた熱電対を基準とし、これと他の測温位置の温度、すなわち金属帯コイルの外周面及び内周面の温度を比較してこれら測温位置間の温度差を検出し、その差が所定の目標値以下になるようにコイル側面伝熱制御手段、すなわち加熱体及び冷却体の入熱量、抜熱量を制御すれば、コイルの半径方向に亘る温度差を最小にすることができ、ひいてはコイルの腹伸び等の形状不良を防止することができる。

図４(a)は、本発明を利用して、図３に示すように熱電対を取り付けて、各位置の温度差が5℃以下になるように操業したときの金属帯コイルの各位置における昇温、冷却状態を示す温度−時間線図である。これに対し図４(b)は、従来の、すなわちインナーケース−コイル間に断熱円筒を配置した場合の金属帯コイルの各位置における昇温、冷却状態を示す温度−時間線図である。ここに示すように、従来例による場合には、コイル加熱時においてはコイル内面側（G,F）と他の部位との間で数十℃の温度差が認められ、冷却時においてはコイル底面と他の部位との間で数十℃の温度差が認められたが、本発明により操業した結果、各部位における温度差が極めて小さくなっていることが分かる。その結果、コイルの腹伸びもコイル内周側で５００〜６００ｍ、外周側で２００〜３００ｍ程度あったものが実質０ｍとなり、その改善効果はきわめて著しい。

本発明に係る金属帯コイルの焼鈍装置の概要を示す断面図である。 図１に示す冷却体のＡ−Ａ断面図である。 金属帯コイルへの熱電対取り付け位置を示す概念図である。 金属帯コイルの各位置における昇温、冷却状態を示す温度−時間線図である。

符号の説明

1:金属帯コイル
2：インナーケース
3：受け台
4：基礎
11,12：支柱
13：加熱体
14：冷却体
15：コイル側面伝熱制御手段
16：ターミナル

Claims (3)

1. 受け台に金属帯コイルをアップエンドに載置して、受け台とともにインナーケースで覆って焼鈍する金属帯コイルの焼鈍装置において、
   前記金属帯コイルの外周面及び／又は金属帯コイル内周面に沿って金属帯コイル円周方向に分割された金属帯コイル側面伝熱制御手段を設けたことを特徴とする金属帯コイルの焼鈍装置。
2. 前記金属帯コイル側面伝熱制御手段は冷却体及び加熱体により構成されていることを特徴とする請求項１記載の金属帯コイルの焼鈍装置。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載の金属帯コイルの焼鈍装置を用いて金属帯コイルを焼鈍するに当たり、前記金属帯コイルの複数の位置において測温を行ない、該金属帯コイル内のいずれか一の位置の温度と他の測温位置の温度差が所定範囲内となるようにコイル側面伝熱制御手段を制御することを特徴とする金属帯コイルの焼鈍方法。
   

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