JP3102233B2 - 塗装設備における鋼板の加熱方法 - Google Patents

塗装設備における鋼板の加熱方法

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JP3102233B2 JP05280796A JP28079693A JP3102233B2 JP 3102233 B2 JP3102233 B2 JP 3102233B2 JP 05280796 A JP05280796 A JP 05280796A JP 28079693 A JP28079693 A JP 28079693A JP 3102233 B2 JP3102233 B2 JP 3102233B2
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賀 重 信 古
口 一 洋 田
内 伸 佳 横
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導加熱装置から構成
される塗料の乾燥・焼付炉での鋼板の加熱方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】誘導加熱装置から構成される炉は、雰囲
気加熱炉と比較すると、鋼板の渦電流発熱であることか
ら、加熱温度の設定および制御が容易であり、また、熱
効率が良い等の利点があり、塗装設備へ誘導加熱装置の
適用が普及してきている。
【0003】図2は、塗装設備における塗料の乾燥・焼
付炉として設置されている誘導加熱装置の一例を示す。
鋼板3にコータ4により塗料を塗布または塗装し、誘導
加熱装置で加熱し、塗料の乾燥および焼付を行う。この
場合、塗料の乾燥および焼付のためのヒートパターンを
確保するために、誘導加熱装置は概ね10〜15m程度
の炉長が必要となり、その間に複数個の加熱コイル1a
〜1gが設置される。炉内では、鋼板3は、カテナリー
状態で通板される。この場合、加熱効率を上げるために
は、加熱コイル1a〜1gの断面高さ(鋼板とコイル内
面とのギャップ)を可能な限り小さくすることが望まし
い。そのために、加熱コイルを分割して、カテナリー形
状に合わせて複数個配置する。また、各々の加熱コイル
1a〜1gに対してそれぞれ電源を準備すると設備費が
非常に高くなることから、1台の電源に複数個の加熱コ
イルを接続することが一般的である。この場合、1台の
電源に接続されている加熱コイルの個数は、1〜4個、
また、全長は、10m以上となることもある。図1に
は、1台の電源に2個の加熱コイルを接続した例を示
す。
【0004】塗料の乾燥および焼付において、塗料の未
焼けを必ず防止する必要がある。これは、塗料の未焼け
部が残ったまま炉からでてしまうと、炉の出側に設置さ
れているロール等に塗料が付着し、作業者へロール等の
清掃等の煩雑な作業を要すとともに、その作業中は、操
業を中断する必要があるためである。そのため、従来、
鋼板のつなぎ部が加熱コイル内を通過中、電源からの投
入電力は、鋼板サイズおよび塗料条件等から設定される
先行材と後行材の電力の大きい方を選択し、必ず、塗料
の未焼け部が発生しないように運転する方法が採られて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3の(a)は、先行
材が大電力材の場合の鋼板のつなぎ部の位置と投入電力
の関係を示す。後行材よりも先行材の必要電力が大きい
ため、1台の電源(例えば2a)に接続されている全て
の加熱コイル(1a,1b)を鋼板のつなぎ部が通り抜
ける(コイル1aの入口からコイル1bの出口までの距
離L分移動する)までは、先行材の塗料を焼き付けるた
めに必要な電力が投入される。また、図3の(b)は、
後行材が大電力材の場合の鋼板のつなぎ部の位置と投入
電力の関係を示す。先行材よりも後行材の必要電力が大
きいため、1台の電源に接続されている最初の加熱コイ
ルに鋼板のつなぎ部が進入する直前に、後行材の塗料を
焼き付けるために必要な電力が投入される。このため、
鋼板のつなぎ部が加熱コイルを通過中は、つまり、大電
力材と小電力材の両方が加熱コイル内(コイル1aの入
口からコイル1bの出口までの距離L)に存在する場合
は、加熱コイル内が全て大電力材である条件で設定され
た電力が投入されるため、電源から過剰の電力が投入さ
れ、先行材および後行材とも多めに電力を吸収すること
になる。
【0006】一般的に、塗装外観性状を確保するため、
鋼板の加熱温度に対しての温度バラツキの上限許容値
は、+30℃程度以内に管理されているが、特に、大電
力材と小電力材の電力に大きな差がある場合、小電力材
は+50℃以上の温度上昇となることもあり、小電力材
は、塗料の焼き過ぎを発生し、1台の電源に接続されて
いる加熱コイル長の範囲により、焼き過ぎの部位の長さ
は異なるが、長いものでは、鋼板のつなぎ部から10m
程度の範囲は塗装不良部となり、無駄な塗料を消費する
とともに、製品歩留の低下を招いている。
【0007】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、誘導加熱装置から構成される塗料
の乾燥・焼付炉の加熱方法において、鋼板のつなぎ部の
前後の鋼板で塗料を乾燥および焼付のために必要な電力
に差がある場合、鋼板のつなぎ部の加熱コイル内通過時
の大電力材の塗料の未焼けを防止しながら、小電力材の
加熱温度の上昇を最小限とし、塗料の焼き過ぎによる塗
装不良部の発生を抑制し、塗料原単位の向上および製品
歩留の向上を可能とする塗装設備における鋼板の加熱方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導加熱装置
から構成される塗料の乾燥・焼付炉での鋼板の加熱方法
において、鋼板のつなぎ部の前後の鋼板で塗料を乾燥お
よび焼付のために必要な電力に差がある場合、鋼板のつ
なぎ部が加熱コイル内を通過中は、塗料の乾燥および焼
付のための必要電力が大きい鋼板すなわち大電力材を基
準とし、大電力材の加熱温度を一定に保つように、炉内
の鋼板のつなぎ部の位置に応じて電源からの投入電力を
調整することを特徴とする。
【0009】
【作用】例えば先行材が大電力材の場合、つなぎ部が加
熱コイルに入るとそれまでの投入電力は大きく後行材の
熱吸収が少いので大電力材(のつなぎ部近傍)の温度上
昇が高くなるが、これを抑制し一定に保つように投入電
力がつなぎ部のコイル内進行に伴って順次低減される。
これにより大電力材(のつなぎ部近傍)の過熱が回避さ
れ、しかも後行材の過熱も抑制される。後行材が大電力
材の場合には、つなぎ部が加熱コイルに入るとそれまで
の投入電力は小さく後行材の熱吸収が大きいので大電力
材(のつなぎ部近傍)が温度不足となるが、これを抑制
し一定に保つように投入電力がつなぎ部のコイル内進行
に伴って順次増加される。これにより大電力材(のつな
ぎ部近傍)の加熱不足が回避され、しかも後行材の過熱
/加熱不足も抑制される。すなわち、小電力材の塗料の
焼き過ぎによる塗装不良部の発生が抑制され、製品歩留
が向上し塗料原単位が向上する。
【0010】
【実施例】一般的に、先行材および後行材の塗料の乾燥
および焼付に必要な電力は、それぞれの鋼板サイズ,塗
料種,炉内雰囲気温度および鋼板通板速度等の操業条件
から次式で設定されている。
【0011】PF ={(tF ・yF ・cF ・ΔθF +P
EF )・WF ・V+PLF }/ηF ここで、PF :先行材の必要電力 tF :先行材の板厚 yF :先行材の鋼板比重 cF :先行材の鋼板比熱 ΔθF :先行材の昇温温度 PEF :先行材の塗料焼付電力 WF :先行材の板幅 V :鋼板通板速度 PLF :先行材の放熱電力 ηF :先行材の効率。
【0012】PB ={(tB ・yB ・cB ・ΔθB +P
EB )・WB ・V+PLB }/ηB ここで、PB :後行材の必要電力 tB :後行材の板厚 yB :後行材の鋼板比重 cB :後行材の鋼板比熱 ΔθB :後行材の昇温温度 PEB :後行材の塗料焼付電力 WB :後行材の板幅 PLB :後行材の放熱電力 ηB :後行材の効率。
【0013】一般的に、磁界の強さが一定の時、鋼板が
吸収する電力は、板幅に比例する。また、単位板幅当た
りの吸収電力は一定である。これより、単位板幅当たり
の必要電力を先行材と後行材とで比較し、必要電力が大
きい方を基準とし、大電力材の加熱温度を一定に保つた
めに必要な電力と大電力材と同一磁界中で小電力材が吸
収する電力の合計を電源からの投入電力とする。この投
入電力は、鋼板のつなぎ部の位置、つまり、加熱コイル
内にある大電力材と小電力材の占める割合で変化する。
したがって、鋼板のつなぎ部が加熱コイル内を通過中
は、鋼板のつなぎ部の位置をトラッキングし、次式で投
入電力Pを調整する。
【0014】先行材が大電力材の場合、すなわち、PF
/WF ≧PB /WB の場合 P=PF ・(1−x/L)+WB /WF ・PF ・x/L ・・・(1) ここで、x:鋼板のつなぎ部の加熱コイル入口からの位
置 L:1台の電源に接続されている加熱コイル長 後行材が大電力材の場合、すなわち、PF/WF<PB
Bの場合 P=WF /WB ・PB ・(1−x/L)+P B・x/L ・・・(2) 図1の(a)に、先行材が大電力材の場合の鋼板のつな
ぎ部の位置と投入電力の関係を示す。鋼板のつなぎ部が
1台の電源に接続されている最初の加熱コイルに進入
後、鋼板のつなぎ部のトラッキングにより、鋼板のつな
ぎ部の位置から上記(1)式で電源からの投入電力を調整
する。鋼板のつなぎ部が1台の電源に接続されている最
初の加熱コイル(図2に示す例では2個)から抜け出
て、加熱コイル内が全て後行材になった時点で、後行材
に必要な投入電力PB へ変更する。図2の(b)は、後
行材が大電力材の場合の鋼板のつなぎ部の位置と投入電
力の関係を示す。鋼板のつなぎ部が1台の電源に接続さ
れている最初の加熱コイルに進入後、鋼板のつなぎ部の
トラッキングにより、鋼板のつなぎ部の位置から上記
(2)式で電源からの投入電力を調整する。
【0015】実施例として、2加熱コイル/電源×2電
源から構成される誘導加熱装置(4コイル,2電源)に
おいて、たとえば、 先行材 板幅:1280mm,板厚:0.6mm,加熱温度:225°C,必要
電力:1171KW、 後行材 板幅:1050mm,板厚:0.5mm,加熱温度:210°C,必要
電力:769KW の条件の、先行材が大電力材で後行材が小電力材の場
合、従来法では、後行材の加熱温度が最大263°C(+5
3°C)であったが、本発明を適用することにより、後
行材の加熱温度は最高232°C(+22°C)となり、
温度上昇を最小限に抑制することが可能となった。
【0016】これにより、小電力材に過度の加熱をもた
らすことなく大電力材を所要(目標)加熱温度に加熱す
ることが可能となった。また、小電力材は、設定温度よ
りも高めになるが、従来法と比較すると、温度上昇(過
熱)は低減され、温度バラツキ上限許容値内となり、塗
料の焼き過ぎによる塗料不良部の発生をなくすることが
できる。
【0017】
【発明の効果】大電力材(のつなぎ部近傍)の加熱不足
が回避され、しかも後行材の過熱/加熱不足も抑制され
る。すなわち、小電力材の塗料の焼き過ぎによる塗装不
良部の発生が抑制され、製品歩留が向上し塗料原単位が
向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は、本発明における、先行材が大電力
材の場合の鋼板のつなぎ部の加熱コイル内位置と投入電
力の関係を示すグラフ、(b)は後行材が大電力材の場
合の鋼板のつなぎ部のコイル内位置と投入電力の関係を
示すグラフである。
【図2】 塗料設備における塗料の乾燥および焼付用と
しての誘導加熱装置の、加熱コイルと電源との接続関係
を示すブロック図である。
【図3】 (a)は、従来における先行材が大電力材の
場合の、鋼板のつなぎ部の加熱コイル内位置と投入電力
の関係を示グラフ、(b)は後行材が大電力材の場合
の、鋼板のつなぎ部の加熱コイル内位置と投入電力の関
係を示すグラフである。
【符号の説明】
1a〜1g:誘導加熱コイル 2a〜2d:交
流電源 3:鋼板 4:コ
ータ設備 5:冷却設備
フロントページの続き (72)発明者 横 内 伸 佳 川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−139178(JP,A) 特開 昭63−190681(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 1/00 - 7/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導加熱装置から構成される塗料の乾燥
    ・焼付炉での鋼板の加熱方法において、鋼板のつなぎ部
    の前後の鋼板で塗料を乾燥および焼付のために必要な電
    力に差がある場合、鋼板のつなぎ部が加熱コイル内を通
    過中は、塗料の乾燥および焼付のための必要電力が大き
    い鋼板すなわち大電力材を基準とし、大電力材の加熱温
    度を一定に保つように、加熱コイル内のつなぎ部の位置
    に応じて電源からの投入電力を調整することを特徴とす
    る塗装設備における鋼板の加熱方法。
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