JP3236238B2

JP3236238B2 - 誘導加熱炉

Info

Publication number: JP3236238B2
Application number: JP07828897A
Authority: JP
Inventors: 節夫黒松
Original assignee: KUROMATSU ELECTRIC CO.,LTD.
Current assignee: KUROMATSU ELECTRIC CO.,LTD.
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2017-03-28
Also published as: JPH10272534A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、建設機
械、電機製品、農業機械等の各種部品を、例えば鍛造
（塑性）加工によって製造する際に、被加熱材であるビ
レット材等の鋼材を加熱するために使用される誘導加熱
炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種機械部品を温熱間鍛造加工によって
製造する際には、被加熱材であるビレット材が、予め、
加熱炉によって加熱された後に、鍛造加工されるように
なっている。このような鍛造用加熱炉としては、燃焼式
加熱炉に替わって、誘導加熱炉が普及している。誘導加
熱炉は、ビレット材が搬送される炉心管にコイルが巻回
されて構成されており、コイルに通電されることによっ
て、炉心管内を搬送されるビレット材が電磁誘導加熱さ
れる。

【０００３】誘導加熱炉においては、ビレット材が搬送
される炉心管として、例えば、実公平２−４１２０号公
報、実公昭６２−１３７２２号公報に開示されているよ
うに、耐火性のセラミックによって構成された１本のチ
ューブを使用することが行われている。１本のセラミッ
クチューブによって構成された炉心管は、加熱雰囲気下
における耐火性および耐磨耗性に優れており、しかも、
高い熱伝導率および輻射率を有しているために、鍛造用
誘導加熱炉の炉心管として好適である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１本の
セラミックチューブによって構成された炉心管は、通
常、全長にわたって一定の厚さに構成されているため
に、ビレット材を誘導加熱する際の加熱効率が必ずしも
十分ではないという問題がある。例えば、炉心管内を搬
送されるビレット材を１２００℃以上の高温に加熱する
場合には、加熱当初、炉心管内の温度が低く、ビレット
材との間に大きな温度差が生じる。その結果、ビレット
材からの熱の放射損失が大きく、ビレット材の加熱効率
が悪くなっている。炉心管内の温度は、その後、ビレッ
ト材からの熱放射によって上昇するために、炉心管の温
度上昇に伴って、ビレット材からの熱の放射損失が減少
し、一定時間経過すると、ビレット材の放射損失レベル
と、炉心管温度レベルがバランスして安定する。このよ
うに、ビレット材を所定の安定した高温で加熱するため
には、炉心管の熱容量が大きいと、比較的長時間を要
し、加熱当初においては、ビレット材が十分に加熱され
ないことによる加熱不良のビレット材を排除したり、コ
イルに対する通電量を長時間にわたり制御する必要があ
る。

【０００５】また、ビレット材が不連続な状態で炉心管
内を減処理的に搬送される場合にも、熱の放射損失比が
大きくなり、加熱効率が低下する。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、熱の放射損失を抑制することがで
き、従って、ビレット材等の被加熱材の加熱効率に優れ
た誘導加熱炉を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の誘導加熱炉は、耐火性セラミックチュー
ブからなる一対の管体が適当な間隔をあけて同心状態で
配置された二重管構造をなす炉心管と、この炉心管の外
周面を覆う断熱材と、この断熱材を介して上記炉心管に
巻回されたコイル導管を有することによって特徴付けら
れる。

【０００８】前記管体の間には、発熱体が設けられてい
てもよく、また、外側に配置された管体の内周面に、熱
反射率の大きな耐火物がコーティングされていてもよ
い。

【０００９】

【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。

【００１０】図１は、本発明の誘導加熱炉の実施の形態
の一例を示す縦断面図である。この誘導加熱炉は、例え
ば、被加熱材として断面円形状の棒材であるビレット材
２０を鍛造加工するために、電磁誘導によって加熱する
ようになっており、複数の加熱ブロック１０が水平方向
に配置されて構成されている。各加熱ブロック１０は、
外殻１４に対して水平状態で架設された炉心管１１を有
しており、各加熱ブロック１０の各炉心管１１が、同心
状態になるように、加熱ブロック１０が配置されてい
る。そして、一方の端部に配置された加熱ブロック１０
における炉心管１１内に、被加熱材としてのビレット材
２０が、プッシャー、ピンチローラー等によって順番に
押し込まれて、各加熱ブロック１０の炉心管１１内を、
各ビレット材２０が順番に通過される。ビレット材２０
が搬送される炉心管１１は、それぞれが耐火セラミック
によって構成された一対の管体によって二重管構造にな
っている。

【００１１】図２は、その炉心管１１の横断面図であ
る。この炉心管１１は、ビレット材２０が内部を通過す
る内部管体１１ａと、この内部管体１１ａに対して、一
定の間隔をあけて同心状態で嵌合された外部管体１１ｂ
とを有している。内部管体１１ａおよび外部管体１１ｂ
は、それぞれ、同様の炭化珪素質の耐火セラミックによ
ってチューブ状に構成されている。耐火セラミックによ
って構成された内部管体１１ａおよび外部管体１１ｂ
は、それぞれ、きわめて高い熱伝導率および高強度を有
し、しかも、アルカリ、アルミニウム、炭酸ガス、酸化
雰囲気等に対する耐磨耗性に優れ、しかも、高輻射率を
有している。

【００１２】内部管体１１ａは、図１に示すように、ビ
レット材２０が搬入される入口側の端部にフランジ部１
１ｃが設けられており、フランジ部１１ｃが設けられた
部分以外は、一定の内径および外径を有する一定の厚さ
になっている。なお、内部管体１１ａには、このような
フランジ部１１ｃを必ずしも設ける必要はない。図１お
よび図２に示すように、外部管体１１ｂは、全体にわた
って一定の内径および外径を有する一定の厚さになって
おり、内部管体１１ａの外周面とは、全体にわたって一
定の間隙が形成されている。外部管体１１ｂの外周面
は、全体にわたって、断熱材１２によって覆われてい
る。

【００１３】内部管体１１ａと外部管体１１ｂとの間に
は、両者が同心状態を保つように、内部管体１１ａの軸
方向の全長に沿って延びる３本のスペーサー１１ｄが、
周方向に等しい間隔をあけて設けられている。各スペー
サー１１ｄは、耐熱性に優れたアルミナセメント等の断
熱材によって、全長にわたって一定の厚さの帯板状に構
成されている。

【００１４】内部管体１１ａの内径は、例えば、断面円
形状をしたビレット材２０の外径に対して８ｍｍ程度大
きく構成されており、例えば、ビレット材の直径が６５
ｍｍの場合には、７３ｍｍになっている。内部管体１１
ａの厚さは４ｍｍになっており、従って、内部管体１１
ａの外径は、８１ｍｍになっている。また、内部管体１
１ａと外部管体１１ｂとの間隙は４ｍｍ、外部管体１１
ｂの厚さは６ｍｍになっており、従って、外部管体１１
ｂの内径は８９ｍｍ、外径は１０１ｍｍになっている。

【００１５】図１に示すように、外部管体１１ｂには、
銅製のコイル導管１３が巻回されている。このコイル導
管１３は、断面四角形の中空パイプ状になっており、そ
の外周面には、絶縁材が巻回されている。コイル導管１
３の内部には、冷却水が通流されるようになっている。

【００１６】セラミックス製の内部管体１１ａと外部管
体１１ｂとが同心状態になった炉心管１１は、ノンアス
ベスト等の耐熱材によって構成された外殻１４の中心部
に、水平状態に架設されて、各端部がアルミナセメント
１５によって、外殻１４に対して、それぞれ固定されて
いる。

【００１７】外殻１４の中心部に炉心管１１が水平状態
で架設された各加熱ブロック１０は、ビレット材２０を
所定温度に加熱するために必要な長さになるように、所
定の個数、例えば６個が、それぞれの炉心管１１が同心
状態になるように、水平方向に連続して並べられてい
る。

【００１８】このような構成の誘導加熱炉は、プッシャ
ー等によって、ビレット材２０が入口側に位置する加熱
ブロック１０の炉心管１１内に順番に送り込まれるとと
もに、コイル導管１３に通電されることによる電磁誘導
によって、ビレット材２０が加熱される。そして、ビレ
ット材２０が、各加熱ブロック１０の炉心管１１内を順
番に通過することにより、順次加熱され、最後の加熱ブ
ロック１０における炉心管１１内では、１２００℃の高
温に加熱される。

【００１９】この場合、各加熱ブロック１０の炉心管１
１を構成する内部管体１１ａおよび外部管体１１ｂが、
それぞれ、薄肉の炭化珪素質の耐火セラミックによって
構成されているために、被加熱材であるビレット材２０
が効率よく加熱される。内部管体１１ａおよび外部管体
１１ｂの厚さは、それぞれ、従来の１本のセラミックチ
ューブにて構成された炉心管の厚さの半分程度であり、
しかも二重管構造になっているために、加熱当初におけ
るビレット材２０からの熱の放射損失は、従来の炉心管
に比べて半分程度に減少する。しかも、内部管体１１ａ
および外部管体１１ｂが一定の間隔をあけた同心状態に
配置されているために、両者の間に形成された空気層に
よって、内部管体１１ａの熱損失が抑制されており、ビ
レット材２０に接触する内部管体１１ａを通してのビレ
ット材２０の伝熱損失が抑制されることになる。その結
果、各炉心管１１において熱の放射損失および伝熱損失
が著しく低減され、炉心管１０内を通過するビレット材
２０の加熱効率は著しく向上する。そして、従来の１本
のセラミックチューブによって構成された炉心管に比較
しても、熱容量の小さな内部管体１１ａ内の温度は短時
間に上昇するために、内部管体１１ａ内の温度は、比較
的短時間でビレット材２０の加熱温度で安定する。従っ
て、加熱当初において、ビレット材が十分加熱されない
ことによって排除するようなおそれがなく、歩留りは著
しく向上する。また、コイル導管１３の通電量の制御が
比較的短時間でよく、作業性も著しく向上する。

【００２０】このように、本発明の誘導加熱炉では、各
加熱ブロック１０の炉心管１１内を順番に通過するビレ
ット材２０を、１２００℃以上の高温に、低電力によっ
て迅速に安定した加熱ができるようになる。また、本発
明の誘導加熱炉は、炉心管１１が、耐火セラミックスチ
ューブによって構成された内部管体１１ａおよび外部管
体１１ｂによって二重管構造に構成されていること以外
は、従来の誘導加熱炉の構成と同様の構成になっている
ために、従来の誘導加熱炉において炉心管部分のみを変
更するだけで対応することができる。

【００２１】なお、炉心管１１を構成する外部管体１１
ｂの内周面に、外部管体１１ｂよりも熱反射率の大きな
耐火物をコーティング処理するようにしてもよい。この
ように、外部管体１１ｂの内周面に熱反射率の大きな耐
火物をコーティング処理すると、外部管体１１ｂの熱損
失を減少させることができるために、内部管体１１ａ内
におけビレット材２０の加熱効率は一層向上することに
なる。

【００２２】図３は、本発明の誘導加熱炉に使用される
炉心管１１の実施の形態の他の例を示す横断面図であ
る。この炉心管１１は、内部管体１１ａ内の下部に、一
対の中空パイプ状のスキッドレール１１ｅが、軸方向に
沿って配置されている。各スキッドレール１１ｅは、被
加熱材であるビレット材２０が載置されてスライドし得
るように、幅方向に一定の間隔があけられて配置されて
おり、各スキッドレール１１ｅ内に、冷却水が通流され
るようになっている。その他の構成は、図１および図２
に示す炉心管１１と同様の構成になっている。

【００２３】図４は、本発明の誘導加熱炉に使用される
炉心管１１の実施の形態のさらに他の例を示す横断面図
である。この炉心管１１は、内部管体１１ａが断面正六
角形状に構成されており、内部管体１１ａの外周面にお
ける各角部は、外部管体１１ｂの内周面に、軸方向に沿
って接触した状態になっており、内部管体１１ａにおけ
る各側面は、外部管体１１ｂの内周面とは、スペーサー
を設けることなく、それぞれ一定の間隔があけられてい
る。外部管体１１ｂの上部および下部に、内部管体１１
ａにおける対向する角部がそれぞれ配置されており、内
部管体１１ａおよび外部管体１１ｂは、それぞれの厚さ
がほぼ等しくなっている。その他の構成は、図１および
図２に示す炉心管１１と同様の構成になっている。

【００２４】このような構成の炉心管１１では、内部管
体１１ａにおける下部に位置する一対の側面上に、ビレ
ット材２０が接触した状態で搬送され、比較的軽量のビ
レット材２０を効率よく加熱することができる。

【００２５】また、図５に示すように、断面正六角形状
の内部管体１１ａにおける上部半体に替えて、半円筒状
の上部半体を使用するようにしてもよい。

【００２６】さらに、図６に示すように、内部管体１１
ａにおける断面半六角形状の下部半体の上端部が、外部
管体１１ｂ内周面に接触するように傾斜状態とし、下部
半体の各上端縁部に、断面半円筒状の上部半体の端縁部
を突き合わせるようにしてもよい。この場合、内部管体
１１ａの断面半円筒状になった上部半体が、外部管体１
１ｂ内周面と一定の間隔が形成されるように、外部管体
１１ｂにおける上部半体の内周部分を半周にわたって切
欠状態とされる。このような構成の炉心管１１では、比
較的重いビレット材２０でも効率よく加熱することがで
きる。

【００２７】また、図７に示すように、内部管体１１ａ
の下部半体を、図６に示す内部管体１１ａにおける下部
半体と同様の構成とし、上部半体を、断面正十二角形の
筒体を軸心線に沿って二等分した際の半体にて構成し
て、下部半体に突き合わせるようにしてもよい。そし
て、この場合には、比較的軽量のビレット材２０を効率
よく加熱し得るように、外部管体１１ｂを、全周にわた
って一定の薄肉に構成するとともに、内部管体１１ａの
上部半体と下部半体の厚さも等しく構成される。このよ
うな構成の炉心管１１では、外部管体１１ｂの外周面に
巻回されるコイルが縮径されることになり、電磁結合効
率が向上する。

【００２８】さらに、図８に示すように、内部管体１１
ａを、図７に示す炉心管１１の内部管体１１ａと同様の
断面形状であって、上部半体の厚さを下部半体の厚さよ
りも薄く構成し、上部半体における垂直線対称の２位置
に配置された各側面と外部管体１１ｂの内周面との間
に、それぞれ、軸方向に沿って延びる帯板状の発熱体１
１ｆを配置するとともに、下部半体における垂直線対称
の２位置に配置された各側面と外部管体１１ｂの内周面
との間にも、それぞれ、軸方向に沿って延びる帯板状の
発熱体１１ｆを配置してもよい。

【００２９】このような構成の炉心体１１では、外部管
体１１ｂ外周面に巻回されたコイルに対して通電するこ
とによる加熱の直前に、各発熱体１１ｆが加熱されて、
内部管体１１ａが予備加熱されるようになっている。そ
して、各発熱体１１ｆによって内部管体１１ａが予備加
熱されてから適当な時間が経過した時点で、外部管体１
１ｂに巻回されたコイルに通電されて、ビレット材２０
が挿入されて加熱される。各発熱体１１ｆおよびビレッ
ト材２０からの熱放射によって、内部管体１１ａは、限
りなくビレット材２０の表層温度に等しい温度にまで加
熱される。このように、各発熱体１１ｆによって内部管
体１１ａを予備加熱することにより、ビレット材２０
は、加熱当初から安定した高温状態になり、ビレット材
２０の表面からの熱の放射損失は著しく低減される。従
って、コイルによるビレット材２０の加熱効率は一層向
上することになる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
炉は、耐火性セラミックチューブからなる一対の管体が
適当な間隔をあけて同心状態で配置された二重管構造を
なす炉心管と、この炉心管の外周面を覆う断熱材と、こ
の断熱材を介して炉心管に巻回されたコイル導管を有す
る構成としたので、例えば、１２００℃以上の高温の加
熱においても、被加熱材からの熱の放射損失や伝熱損失
は抑制され、被加熱材の加熱効率は著しく向上する。ま
た、管体の間に発熱体を設けることによって、内部に位
置する管体を予備加熱することができるために、被加熱
材の加熱効率は一層向上する。さらに、外側に配置され
た管体の内周面に、熱反射率の大きな耐火物をコーティ
ングする構成を採用した場合は、外側に配置された管体
の熱損失を減少でき、内側に配置された管体内の被加熱
材の加熱効率はさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導加熱炉の実施の形態の一例を示す
縦断面図である。

【図２】その誘導加熱炉に使用される炉心管の横断面図
である。

【図３】炉心管の他の例を示す横断面図である。

【図４】炉心管のさらに他の例を示す横断面図である。

【図５】炉心管のさらに他の例を示す横断面図である。

【図６】炉心管のさらに他の例を示す横断面図である。

【図７】炉心管のさらに他の例を示す横断面図である。

【図８】炉心管のさらに他の例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１０加熱ブロック１１炉心管１１ａ内部管体１１ｂ外部管体１１ｄスペーサー１１ｅスキッドレール１１ｆ発熱体１２断熱材１３コイル導管１４外殻２０ビレット材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 17/02 C21D 9/00 F27B 9/34,9/36 F27D 11/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性セラミックチューブからなる一対
の管体が適当な間隔をあけて同心状態で配置された二重
管構造をなす炉心管と、この炉心管の外周面を覆う断熱
材と、この断熱材を介して上記炉心管に巻回されたコイ
ル導管を有することを特徴とする誘導加熱炉。
【請求項２】上記管体の間に発熱体が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱炉。
【請求項３】外側に配置された管体の内周面に、熱反
射率の大きな耐火物がコーティングされていることを特
徴とする請求項１に記載の誘導加熱炉。