JP4042966B2 - 導電性ロッド状部材の通電加熱方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性ロッド状部材の通電加熱方法，特に，導電性ロッド状部材の両端部にそれぞれ電極を圧接し，そのロッド状部材に通電してそれを加熱する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，この種の通電加熱方法においては銅製電極が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２６４２６０号公報（［００１５］，表１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば，Ａｌ合金よりなるロッド状部材の両端部にそれぞれ銅製電極を圧接し，そのロッド状部材に通電してそれを加熱すると，ロッド状部材に比べジュール発熱が小さく，温度上昇が少ない銅製電極にロッド状部材から熱が伝導されるためそのロッド状部材には，それの両端部よりも中央部の方が高温となるような温度分布が現出し，したがって加熱によるロッド状部材の温度をその全長に亘って均一にすることができない，という問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，加熱による導電性ロッド状部材の温度を，その全長に亘りほぼ均一にすることができる前記通電加熱方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば，導電性ロッド状部材の両端部にそれぞれ通電加熱装置の電極を圧接して，前記ロッド状部材を通電加熱するに当り，第１電極として，前記ロッド状部材よりも導電率が高く，該ロッド状部材を通電加熱したときには，該ロッド状部材から該ロッド状部材よりも温度上昇が少ない該第１電極への熱伝導に伴い，該ロッド状部材に両端部よりも中央部の方が高温となるような温度分布を現出させるものを用意すると共に，第２電極として，前記ロッド状部材よりも導電率が低く，該ロッド状部材を通電加熱したときには，該ロッド状部材よりも温度上昇が大きい該第２電極から該ロッド状部材への熱伝導に伴い，該ロッド状部材に中央部よりも両端部の方が高温となるような温度分布を現出させるものを用意し，通電加熱装置にセットされた前記ロッド状部材に対し，前記第１電極を用いて最初の通電加熱を行った後，電極を前記第２電極に切り換えて２番目の通電加熱を行う導電性ロッド状部材の通電加熱方法が提供される。
【０００７】
前記のような手段を採用すると，最初の通電加熱にて，ロッド状部材には，それの両端部よりも中央部の方が高温となるような温度分布が現出する。２番目の通電加熱では第２電極によって，ロッド状部材が，その中央部の昇温度合よりも両端部の昇温度合の方が大となるように加熱されるので，加熱によるロッド状部材の温度をその全長に亘ってほぼ均一にすることができる。
【０００８】
この場合，第２電極を用いて最初の通電加熱を行うと，ロッド状部材には中央部よりも両端部の方が高温となるような温度分布が現出する。そこで，２番目の通電加熱にそなえて中央部の温度を所定温度まで上昇させると，両端部の温度が目標温度を超え，両端部の材料特性に悪影響を与えたり，両端部が溶融する，といった不具合を生じる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１，２に示す通電加熱装置１において，導電性で，且つ中空のロッド状部材２が，その両端側をそれぞれセラミックス等の熱および電気絶縁性支持部材３により支持される。各支持部材３にはロッド状部材２の外周面を受けるための凹部が形成されている。ロッド状部材２の両端部にそれぞれ第１，第２通電ユニットＵ₁ ，Ｕ₂ が配置される。第１，第２通電ユニットＵ₁ ，Ｕ₂ はコ字形支持枠４を有し，その支持枠４の上板５および下板６にそれぞれ２つの空気圧式（または油圧式）作動シリンダ７₁ ，７₂ がロッド状部材２の軸線方向に並べて取付けられている。各作動シリンダ７₁ ，７₂ のピストンロッド８は上，下板５，６を貫通しており，第１，第２通電ユニットＵ₁ ，Ｕ₂ において，ロッド状部材２の中央部側に在って相対向する両作動シリンダ７₁ のピストンロッド８にそれぞれ第１電極９₁ が取付けられ，またロッド状部材２の両端面側に在って相対向する両作動シリンダ７₂ のピストンロッド８にそれぞれ第２電極９₂ が取付けられる。各第１，第２電極９₁ ，９₂ はロッド状部材２の外周面に密接するように凹弧面１０を有する。
【００１０】
第１通電ユニットＵ₁において，両第１電極９₁ から延出するリード線１１および両第２電極９₂ から延出するリード線１３が１本のリード線１４に集束され，そのリード線１４は電源１５の一方の端子に接続される。また第２通電ユニットＵ₂ において，両第１電極９₁ から延出するリード線１６および両第２電極９₂ から延出するリード線１７が１本のリード線１８に集束され，そのリード線１８は電源１５の他方の端子に接続される。
【００１１】
ロッド状部材２はＡｌ合金，例えば５０００系Ａｌ合金より構成されており，その導電率は１．９×１０₇ Ｓ／ｍである。
【００１２】
第１電極９₁ はＣｕ合金，例えばタフピッチ銅（ＪＩＳ Ｃ１１００）より構成されており，その導電率は５．８×１０₇ Ｓ／ｍであって，ロッド状部材２のそれに比べて高い。この場合，各作動シリンダ７₁ を作動させて各第１電極９₁ をロッド状部材２の両端部にそれぞれ圧接し，電源１５よりロッド状部材２に通電してそれを加熱すると，そのロッド状部材２には，図３に示すように，それの両端部よりも中央部の方が高温となるような温度分布が現出する。
【００１３】
第２電極９₂ は鋼，例えば一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ ＳＳ４００）より構成されており，その導電率は６．０×１０₆ Ｓ／ｍであって，ロッド状部材２のそれに比べて大幅に低い。この場合，各作動シリンダ７₂ を作動させ，各第２電極９₂ をロッド状部材２の両端部にそれぞれ圧接して，電源１５よりロッド状部材２に通電して，それを加熱すると，そのロッド状部材２には，図４に示すように，それの中央部よりも両端部の方が高温となるような温度分布が現出する。これは次のような理由による。即ち，第２電極９₂ は導電率が低く，それ自体の発熱量はロッド状部材２のジュール熱量よりも大となるためロッド状部材２に比べて温度上昇が大であって，その温度差により第２電極９₂ からロッド状部材２への熱伝導が生じて両端部の温度が中央部の温度よりも高くなるのである。
【００１４】
前記の点を踏まえて，ロッド状部材２を通電加熱するに当り，第１電極９₁ を用いてロッド状部材２を通電加熱する最初の通電加熱と，第２電極９₂ を用いてロッド状部材２を通電加熱する２番目の通電加熱とを行うものである。
【００１５】
このような手段を採用すると，最初の通電加熱にて，ロッド状部材２には，それの両端部よりも中央部の方が高温となるような温度分布が現出する。２番目の通電加熱では第２電極９₂ によって，ロッド状部材２が，その中央部の昇温度合よりも両端部の昇温度合の方が大となるように加熱されるので，加熱によるロッド状部材２の温度をその全長に亘ってほぼ均一にすることができる。
【００１６】
〔実施例〕
（１）ロッド状部材２として，前記と同様の材質を有し，外径９０mm，内径８３mm，長さ１０００mmのものを用意し，このロッド状部材２を図１に示すように一対の支持部材３に支持させた。また全第１電極９₁ によるロッド状部材２に対する圧接面積を１５００mm₂ に，また全第２電極９₂ によるそれを３０００mm₂ にそれぞれ設定した。さらに加熱によるロッド状部材２の目標温度を５００℃に設定した。
【００１７】
（２）図５（ａ）に示すように，各作動シリンダ７₁ を作動させ，各第１電極９₁ をロッド状部材２の両端部にそれぞれ圧接して電源１５よりロッド状部材２に２００００Ａの電流を流した。この場合，加熱開始からロッド状部材２の温度が１５０℃に達するまでは，図６，線ａで示すように，その部材２の温度はその全長に亘りほぼ一定に上昇した。
【００１８】
（３）図６，線ｂで示すように，両端部の温度がほぼ２００℃であり，且つ中央部の温度がほぼ３００℃に達したとき，図５（ｂ）に示すように，各作動シリンダ７₁ を作動させ，各第１電極９₁ をロッド状部材２の両端部から離間し，また各作動シリンダ７₂ を作動させ，各第２電極９₂ をロッド状部材２の両端部にそれぞれ圧接して電源１５よりロッド状部材２に２００００Ａの電流を流した。
【００１９】
これにより，図６，線ｃ，ｄで示すごとく，ロッド状部材２が，その中央部の昇温度合よりも両端部の昇温度合の方が大となるように加熱され，最終的にロッド状部材２の両端部はほぼ３００℃昇温し，一方，中央部はほぼ２００℃昇温して，その部材２の温度は，図６，線ｅで示すごとく，その全長に亘りほぼ５００℃に到達した。
【００２０】
第１電極９₁ と第２電極９₂ とを切換える場合において，図７（ａ）に示すように各第１電極９₁ がロッド状部材２に圧接されている状態にあるとき，図７（ｂ）に示すように各第２電極９₂ をロッド状部材２に圧接し，その後，図７（ｃ）に示すように各第１電極９₁ をロッド状部材２から離間させるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば前記のような手段を採用することによって，通電加熱による導電性ロッド状部材の温度を，その全長に亘ってほぼ均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通電加熱装置の概略図である。
【図２】 図１の２−２線断面図である。
【図３】 第１電極を用いた場合におけるロッド状部材の温度分布を示すグラフである。
【図４】 第２電極を用いた場合におけるロッド状部材の温度分布を示すグラフである。
【図５】 ロッド状部材への通電状態の一例を示す説明図である。
【図６】 第１，第２電極を用いた場合におけるロッド状部材の温度分布の変化を示すグラフである。
【図７】 ロッド状部材への通電状態の他例を示す説明図である。
【符号の説明】
２…………………ロッド状部材
７₁ ，７₂ ………作動シリンダ
９₁ ，９₂ ………第１，第２電極
１５………………電源

Claims (1)

1. 導電性ロッド状部材（２）の両端部にそれぞれ通電加熱装置（１）の電極を圧接して，前記ロッド状部材（２）を通電加熱するに当り，
   第１電極（９₁ ）として，前記ロッド状部材（２）よりも導電率が高く，該ロッド状部材（２）を通電加熱したときには，該ロッド状部材（２）から該ロッド状部材（２）よりも温度上昇が少ない該第１電極（９ ₁ ）への熱伝導に伴い，該ロッド状部材（２）に両端部よりも中央部の方が高温となるような温度分布を現出させるものを用意すると共に，第２電極（９₂ ）として，前記ロッド状部材（２）よりも導電率が低く，該ロッド状部材（２）を通電加熱したときには，該ロッド状部材（２）よりも温度上昇が大きい該第２電極（９ ₂ ）から該ロッド状部材（２）への熱伝導に伴い，該ロッド状部材（２）に中央部よりも両端部の方が高温となるような温度分布を現出させるものを用意し，
   通電加熱装置（１）にセットされた前記ロッド状部材（２）に対し，前記第１電極（９₁ ）を用いて最初の通電加熱を行った後，電極を前記第２電極（９₂ ）に切り換えて２番目の通電加熱を行うことを特徴とする導電性ロッド状部材の通電加熱方法。

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