JP4850797B2

JP4850797B2 - 鋼帯の横型連続誘導加熱炉及びそれを用いた鋼帯の横型連続熱処理方法

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Description

本発明は、鋼帯の横型連続誘導加熱炉、及び、それを用いた鋼帯の横型連続熱処理方法に関するものである。特に、高周波数、高出力の誘導加熱での鋼板の熱処理に好適な炉構造を有する鋼帯の横型連続誘導加熱炉、及び、それを用いた鋼帯の横型連続熱処理方法に関するものである。

横型炉の炉構造として、特許文献１には、炉内に鋼板搬送用ロールを配置し、鋼板を張力制御して、通板する例が開示されている。特許文献２には、横型炉の炉内での鋼板先端の通板方法及び装置の例が記載されている。また、特許文献３には、横型炉の炉内雰囲気ガス量と炉内空間の関係について記載されている。

従来の横型炉に準じた誘導加熱装置を有する鋼帯の横型連続誘導加熱炉の一例を、鋼帯搬送方向に平行で鋼帯面に垂直な断面について、図４に示す。

被加熱物である鋼帯１が熱処理されている状態を、図４（ａ）に示す。横型炉は、ガス加熱炉２、ソレノイド型誘導加熱装置３、電気加熱・均熱炉４から構成され、ソレノイド型誘導加熱装置３と、ガス加熱炉２及び電気加熱・均熱炉４は、ベローズ（上下方法調整代なし）８を介して接続されている。

鋼帯１は、鋼帯搬送用ロール５で搬送されている。このように、鋼帯１は、鋼帯搬送用ロール５を支点としてカテナリーを形成しながら、上流から下流へと搬送されている。

ソレノイド型誘導加熱装置３の拡大図（鋼帯搬送方向と平行な縦断面）を、図５に示す。ソレノイド型誘導加熱装置３は、鋼板１の周辺雰囲気を誘導加熱コイルブスバー１１周辺雰囲気と遮断する雰囲気ガスシール殻１２、鋼板１周辺の雰囲気温度による雰囲気ガスシール殻１２への影響を低減する絶縁性断熱材１３、被加熱材を加熱する誘導加熱コイルブスバー１１で構成されている。

なお、鋼帯１を搬送する鋼帯搬送用ロール５は、一般的に、導電性材料で製作されており、誘導加熱炉内に設置すると磁気誘導による渦電流により加熱されるので、誘導加熱炉３内部に設置することはできず、ソレノイド型誘導加熱装置３の前後に設置される。

ソレノイド型誘導加熱装置３の鋼帯１のパスライン（鋼帯１のサポートロールの上端を結んだライン）から下の炉内高さ｛β₀：パスライン（鋼帯サポートロールの上端）から絶縁性断熱材１３の炉の内側の端部｝は、鋼帯１の自重によるカテナリー量と、鋼板と絶縁性断熱材の接触防止の余裕代との和で決定される。

一方、鋼帯１の初期通板（以下、ニードリングと称す。）は、横型炉（特に、大型炉）では、鋼板の通板方向に垂直方向の断面の形状がＩ型、又は、□（中空の長方形）型のニードリングバー７に鋼帯１を接続して行うことが一般的である。

ニードルバー７の全長は、一般的には、鋼帯搬送用ロールからの落下や引っ掛かりが発生しない通板安定性を得るため、鋼帯搬送用ロール５の間隔の約３倍超である。

図４（ｂ）に、鋼帯１のニードリング中の一例を示す。

ニードリングは、ニードルバー７を、鋼帯搬送用ロール５を利用して、上流側から下流側に搬送し、ニードルバー７に接続した鋼帯１を牽引することにより行なう。

誘導加熱装置の鋼帯のパスライン（鋼帯１のサポートロールの上端を結んだライン）から上の炉内高さ｛γ₀：パスライン（鋼帯サポートロールの上端）から絶縁性断熱材の炉の内側の端部までの高さ｝は、ニードルバーの高さと、ニードルバーと絶縁性断熱材の接触防止の余裕代との和で決定されている。

なお、鋼帯１の反応生成促進に必要な空間は、一般的には小さく、上記の接触防止の余裕代に内包される。

特開平０９−３２４２２１号公報特開２０００−２９０７３１号公報特開平０８−９２６３２号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載のいずれの発明においても、横型加熱装置は、通常のガス加熱方式、又は、電気加熱方式であり、特許文献１〜３のいずれにも、誘導加熱コイルによる加熱を含む装置の記載はない。

特許文献１には、炉内の鋼板の低張力通板について記載されており、搬送用ロールによる鋼板支持により、カテナリーが発生することは想定されるものの、装置内の空間については記載されていない。特許文献２には、ニードリングについての方法と設備について記載されているが、炉内の空間については記載されていない。

さらに、特許文献３には、炉内の鋼板と雰囲気ガスの反応に関して、雰囲気ガス量と炉内の空間との間の関係に関する記載があり、鋼板と上部内壁表面、又は、下部内壁表面までの距離について、いずれか大きいほうが４００ｍｍ以下であることが記載されている。

誘導加熱装置を含まない横型加熱装置では、装置内空間の大きさは、ガス加熱方式では、直火装置の場合はバーナーの配置、ラジアントチューブ加熱装置の場合はラジアントチューブの配置、電気加熱方式では、ヒータチューブやヒータエレメントの配置、鋼板搬送用のロールの配置、及び、これらのメンテナンス性への対応から決められている。

装置内空間についての記載のある特許文献３においても、その数値は、それほど小さくなく、これまで、装置空間について厳格な検討が行われることはなかった。

ソレノイド型誘導加熱装置３のコイルの上下の空間距離α₀は、（β₀＋γ₀）に、絶縁性断熱材１３の厚み、雰囲気ガスシール殻１２の厚み、誘導加熱コイルブスバー１１と雰囲気ガスシール殻１２との距離を足したものとなる。

誘導加熱装置においては、長方形回路２ａ（高さ）×２ｂ（幅）に電流Ｉが流れるときの中央の磁界Ｈ_Φは、
Ｈ_Φ＝Ｉ√（ａ²＋ｂ²）／（πａｂ）
ただし、Ｉ：コイル電流
で与えられる。一般的に、横型の鋼帯の誘導加熱装置においては、ｂ≫ａであるので、
Ｈ_Φ≒Ｉ／（ａ）
となる。

即ち、誘導加熱装置の開口部高さ（縦方向）が大きいと、必要な誘導加熱コイルの電流値は大きくなる。

従来法に準じた誘導加熱装置を有する炉では、炉内空間（β₀＋γ₀）が小さくなく、誘導加熱装置のコイルの上下の空間距離α₀が大きくなり、結果として、高周波で、かつ、大容量の出力の場合、鋼板を加熱するのに必要な誘導加熱コイル電流は、非常に大きくなるとともに、鋼板に対するコイルの電位も高くなり、実現することが困難である。

特に、鋼板の周囲の雰囲気が、Ｈ₂を含む高温の雰囲気中の時は、絶縁性断熱材の厚みが大きくなり、さらに、雰囲気ガスシール殻が必要になることから、なお一層、鋼板を加熱するのに必要な誘導加熱コイル電流は、大きくなるとともに、鋼板に対するコイルの電位も高く、実質上、実現することが不可能である。

また、ニードリングは、炉の稼働率等向上の観点から、高温で行われることが一般的であり、結果として、高温での変形（垂れ）抑制のため、ニードルバーの高さは、剛性確保の観点から小さくはならない。そのため、大型炉では、５０〜１５０ｍｍにも達する。

また、ソレノイド型誘導加熱装置の内部に、鋼帯搬送用ロールを設置することができないことから、鋼帯搬送用ロールの間隔は、ソレノイド型誘導加熱装置より長くならざるをえなく、ニードルバーに要求される剛性は、さらに大きくなり、高さは、より高くなり、鋼板を加熱するのに必要な誘導加熱コイル電流は、大きくなるとともに、鋼板に対するコイルの電位も高くなり、実現することが不可能である。

そこで、本発明は、上記の課題を有利に解決して、周波数が高く、出力の大きな誘導加熱装置を含む横型炉において、安定して誘導加熱することのできる、鋼帯の横型連続誘導加熱炉、及び、それを用いた鋼帯の横型連続熱処理方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上述の課題の解決に向け、高周波数で、かつ、大出力の被加熱体を加熱する誘導加熱装置を有する横型炉に必要な炉構造について鋭意検討を進めるうち、誘導加熱装置の開口部高さ（縦方向）の大きさを決める際に考慮すべきことは、
（ａ）被加熱物である鋼板と炉壁が接触しないこと、
（ｂ）被加熱物から、昇温にともなう発生物があるときは、発生を促進するのに必要な雰囲気量が保たれていること、及び、
（ｃ）被加熱物を炉内に先導するときに使用するニードルバーが炉壁に接触しないこと
であることを解明した。

上記（ａ）は、誘導加熱炉内の被加熱物自身の重力によるカテナリー量で規定され、これは、被加熱部のユニットテンションでも変わる。しかし、一般的に、炉内の必要なユニットテンションの上限は、品質（特性、電磁鋼板では磁性）からの制約を受け、カテナリー量を減らすために、ユニットテンションを無闇に上げることはできない。

本発明者らは、上記（ａ）は、被加熱材の熱処理中に必要な量であり、上記（ｃ）は、被加熱材の初期の炉内通板に必要な量（熱処理中に必要な量ではないこと）であり、また、上記（ｂ）は、上記（ａ）の量に比べ小さいことを着想するに至った。

本発明者らは、これらの機能について、さらに詳細な検討を進めた結果、被加熱物の熱処理中の誘導加熱装置内の位置と、被加熱材の初期の炉内通板のニードリングバー通板中の誘導加熱装置の位置を変えることにより、上記の課題を解決できることを見出した。

本発明は、以上の知見に基づき、さらに検討を進めて、初めてなされたものであり、その要旨は、以下のとおりである。

（１）被加熱材である鋼帯を、鋼帯搬送用のロールで連続的に搬送しながら、ソレノイド型誘導加熱装置で加熱する横型連続誘導加熱炉であって、
上記ソレノイド型誘導加熱装置に、昇降機能を付与し、ニードルバー通板時は、ニードルバーと上記ソレノイド型誘導加熱装置内の上部内壁表面との接触を回避し、鋼帯通板時は、鋼帯と下部内壁表面との接触を回避する
ことを特徴とする鋼帯の横型連続誘導加熱炉。

（２）前記ソレノイド型誘導加熱装置の炉内空間となる上部内壁表面から下部内壁表面までの間隔を２５０ｍｍ以下とすることを特徴とする前記（１）に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。

（３）前記ソレノイド型誘導加熱装置の下流側及び／又は上流側に、ガス加熱帯、又は、電気加熱の加熱・均熱帯が配設されていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。

（４）前記ソレノイド型誘導加熱装置の発振周波数を１０ｋＨｚ以上、出力を１００ｋＷ以上とすることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。

（５）前記ソレノイド型誘導加熱装置の鋼板に対する電位を５ｋＶ以上とすることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。

（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉を用いて、鋼板を熱処理するに際し、雰囲気ガス温度を７５０℃以上とすることを特徴とする鋼帯の横型連続熱処理方法。

（７）前記鋼帯が、Ｓｉ≦４．５質量％を含有する冷間圧延された方向性電磁鋼板であることを特徴とする前記（６）に記載の鋼帯の横型連続熱処理方法。

（８）前記鋼帯が、Ｃｒ≦１８質量％を含有する冷間圧延されたフェライト系ステンレス鋼板又はマルテンサイト系ステンレス鋼板であることを特徴とする前記（６）に記載の鋼帯の横型連続熱処理方法。

本発明によれば、被加熱物を、高い周波数や、被加熱物に対する高い加熱能力の場合でも、誘導加熱コイルのコイルと鋼板の間に、比較的低い電圧を印加することにより、安定して誘導加熱することができる。それ故、本発明の産業上の効果は計り知れない。

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。

本発明によるソレノイド型誘導加熱装置を含む鋼帯の横型連続誘導加熱炉の実施例の一例を、鋼帯搬送方向に平行で鋼帯面に垂直な断面について、図１に示す。

被加熱物である鋼帯１が熱処理されている状態を、図１（ａ）に示す。横型炉は、ガス加熱炉２、ソレノイド型誘導加熱装置３、電気加熱・均熱炉４から構成され、ソレノイド型誘導加熱装置３と、ガス加熱炉２及び電気加熱・均熱炉４は、ベローズ（上下方法調整代あり）９を介して接続されている。鋼帯１は、鋼帯搬送用ロール５で搬送されている。

なお、ソレノイド型誘導加熱装置３は、昇降機能を備え、高さ位置は上限位置に位置している。このように、鋼帯１は、鋼帯搬送用ロールを支点としてカテナリーを形成しながら、上流から下流へと搬送されている。

ソレノイド型誘導加熱装置３の拡大図（鋼帯搬送方向と平行な縦断面）を、図２に示す。ソレノイド型誘導加熱装置３の拡大図（鋼帯搬送方向と垂直な縦断面）を、図３に示す。

誘導加熱装置３の主要な要素は、昇降用シリンダー２１で昇降する誘導加熱装置昇降装置１５、誘導加熱装置昇降装置１５の上に搭載されている誘導加熱装置コイルフレーム１４、コイルブスバー懸架治具１６に保持されたコイルブスバー１１、鋼板１の周辺雰囲気を誘導加熱コイル周辺雰囲気と遮断するための雰囲気ガスシール殻１２、及び、鋼板１周辺の雰囲気温度の雰囲気ガスシール殻１２への影響を低減する絶縁性断熱材１３である。

なお、鋼帯１を搬送する鋼帯搬送ロール５は、一般的に、導電性材料で製作されており、ソレノイド型誘導加熱装置３内に設置すると、磁気誘導による渦電流により加熱されるので、ソレノイド型誘導加熱装置３内部に設置することはできず、ソレノイド型誘導加熱装置３の前後に設置されている。なお、誘導加熱装置昇降装置の昇降機能は、シリンダー方式に限定されることはなく、電動式でもよい。

誘導加熱装置コイルブスバー１１は、誘導加熱装置電源装置１０の電源装置接続ブスバー２３とブスバー接続部２２で接続されている。ブスバー接続部２２は、ボルトで接続されており、このボルトの開放・締結により開放・接続となる。

誘導加熱装置の鋼帯のパスライン（鋼帯１のサポートロールの上端を結んだライン）から下の炉内高さ｛β₀：パスライン（鋼帯サポートロールの上端）から絶縁性断熱材の炉の内側の端部までの高さ｝は、鋼帯１の自重によるカテナリー量と、鋼板と絶縁性断熱材の接触防止の余裕代との和で決定される。

図１（ｂ）に、鋼帯１のニードリングの一例を示す。

ニードリングは、ニードルバー７を、鋼帯搬送用ロール５を利用して、上流側から下流側に搬送し、ニードルバー７に接続した鋼帯１を牽引することにより行う。

以下、ニードリングの方法を、図１（ｂ−１）〜（ｂ−４）に基づいて、順次、説明する。

１．鋼帯搬送用ロール５を、駆動し、鋼帯１に接続したニードルバー７を、その先端が誘導加熱装置３の直前に到達するまで導き、一旦、鋼帯搬送用ロール５の駆動を停止する（図１（ｂ−１）、参照）。

２．誘導加熱コイルブスバー１１と電源装置接続接続ブスバー２３のブスバー接続部２２を開放する。ソレノイド型誘導加熱装置３を、昇降装置１５の昇降用シリンダー２１で動かし、誘導加熱装置コイルフレーム１４を、高さ方向の上限位置に上昇させる。この時、誘導加熱装置コイルフレーム３と、ガス加熱炉２又は電気加熱・均熱炉４との接続部のベローズ（上下調整機能あり）９は、変形して追従する（図１（ｂ−２）、参照）。

３．再度、鋼帯搬送用ロール５を駆動し、ニードルバー７を、その尾端が誘導加熱装置の出側（下流側）を出るまで搬送し、駆動を停止する（図１（ｂ−３）、参照）。

４．次に、ソレノイド型誘導加熱装置３を昇降装置１５の昇降用シリンダー２１で動かし、誘導加熱装置コイルフレーム１４を、高さ方向下限位置に下降させる。この時、誘導加熱装置コイルフレーム３と、ガス加熱炉２又は電気加熱・均熱炉４との接続部のベローズ（上下調整機能あり）９は、変形して追従する。再び、誘導加熱コイルブスバー１１と電源装置接続接続ブスバー２３のブスバー接続部２２を接続する（図１（ｂ−４）、参照）。この後、再び駆動し、鋼板１のソレノイド型誘導加熱装置３内の先端通板を完了する。

誘導加熱装置の鋼帯の熱処理中のパスライン（鋼帯１のサポートロールの上端を結んだライン）から上の炉内高さは、鋼板の反応に必要な雰囲気循環のための高さと、鋼板と絶縁性断熱材の接触防止の余裕代との和で決定される。

なお、鋼帯１の反応生成促進に必要な空間は、一般的には小さく、上記の接触防止余裕代に、概ね同じとなる。

誘導加熱炉のコイルの上下の空間距離αは、（βｏ＋γ）に、絶縁性断熱材１３の厚み、雰囲気ガスシール殻１２の厚み、誘導加熱コイルブスバー１１と雰囲気ガスシール殻１２との距離を足したものとなる。

このように、本発明によれば、従来法に準じた誘導加熱装置を有する炉に比べ、炉内空間が、（γ₀―γ）の分だけ小さくなり、誘導加熱炉のコイルの上下の空間距離が小さくなる。その結果、高周波で、かつ、大容量の出力でも、鋼板を加熱するのに必要な誘導加熱コイル電流は低くなり、鋼板に対するコイルの電位も低くなり、ソレノイド型誘導加熱装置による加熱を実現することが可能となった。

特に、鋼板の周囲の雰囲気が、Ｈ₂を含む高温の雰囲気の時は、絶縁性断熱材の厚みが大きくなり、さらに、雰囲気ガスシール殻が必要になることから、なお一層、この低減効果は重要である。本発明は、初めて、ソレノイド型誘導加熱装置３による加熱の実現を可能としたものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉において、ソレノイド型誘導加熱装置の炉内空間の（上部内壁表面〜下部内壁表面）の間隔を２５０ｍｍ以下とすることを特徴とする。２５０ｍｍ超では、コイルに通電するのに必要な電流の値が大きくなりすぎ、かつ、鋼板に対する誘導加熱コイルの電位が高くなりすぎ、設備の実用化が困難であるからである。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉において、ソレノイド型誘導加熱装置３の上流側及び／又は下流側に、ガス加熱帯、又は、電気加熱の加熱・均熱帯が配置されていることを特徴とする。

ソレノイド型誘導加熱装置３の前後に、上記加熱帯又は加熱・均熱帯が存在しない場合、ニードリングは、ニードリングバー以外の方法でも可能であり、必ずしも本発明を使用しなくても実現可能であるからである。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉において、誘導加熱コイルに通電するコイル電流の鋼帯に対する周波数を１０ｋＨｚ以上、出力を１００ｋＷ以上とすることを特徴とする。

誘導加熱コイルに通電するコイル電流の鋼帯に対する周波数が１０ｋＨｚ未満、又は、出力が１００ｋＷ未満では、鋼板に対する誘導加熱コイルの電位は高くならず、本発明を使用しなくても、設備の実用化が可能であるからである。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉において、誘導加熱コイルに通電するコイル電流の鋼帯に対する電位を５ｋＶ以上とすることを特徴とする。

誘導加熱コイルブスバー１１に通電する誘導加熱コイルの鋼板１に対する電位が５ｋＶ未満では、誘導加熱コイルブスバー１１と鋼帯１の電位差の間の放電抑制に必要な条件が緩和される。本発明の効果が特に得られるのは、この電位が５ｋＶ以上の場合である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉を用いて、鋼帯を熱処理する鋼帯の横型連続熱処理方法において雰囲気ガスシール殻内を、７５０℃以上の高温の雰囲気に制御することを特徴とする。

この時、雰囲気ガスシール殻内の雰囲気のＨ₂濃度を、Ｈ₂を１ｖｏｌ％（ドライガス換算）以上とすることが好ましい。

雰囲気ガスシール殻内の鋼帯１の周辺の雰囲気のＨ₂濃度が、１ｖｏｌ％（ドライガス換算）未満では、爆発限界からの安全基準未満となるとともに、鋼帯と誘導加熱コイルの間の放電抑制のための効果の低減が大きくないので、Ｈ₂の濃度は、１ｖｏｌ％（ドライガス換算）以上とする。

雰囲気ガスシール殻内の鋼板１の周辺の雰囲気温度が、７５０℃未満では、誘導加熱コイルと鋼帯１の電位差の間の放電抑制に必要な条件が緩和される。本発明の効果が特に得られるのは、この雰囲気温度が７５０℃以上の場合である。

雰囲気ガス温度は、Ｈ₂の爆発限界からの安全性確保の観点からは、７５０℃以上とするのが好ましい。ただし、加熱炉の出入側に加熱炉の外部からの大気等の侵入がないように、十分に安全対策がとられた加熱炉では、この雰囲気温度を７５０℃以上とする必要はない。

請求項７に記載の発明は、鋼帯が、Ｓｉ≦４．５質量％を含有する冷間圧延された方向性電磁鋼板であることを特徴とする。

本発明が処理の対象とする、Ｓｉ≦４．５質量％を含有する方向性電磁鋼板としては、例えば、特開２００２−０６０８４２号公報や、特開２００２−１７３７１５号公報等で開示されている方向性電磁鋼板のような成分系のものであればよく、本発明で、その成分系を特に限定するものではない。

本発明により、放電起因欠陥を有利に回避して、方向性電磁鋼帯に、脱炭焼鈍等の熱処理を施すことができるようになった。

請求項８に記載の発明は、鋼帯が、Ｃｒ≦１８質量％を含有する冷間圧延されたフェライト系ステンレス鋼板又はマルテンサイト系ステンレス鋼板であることを特徴とする。

本発明が処理の対象とする、Ｃｒ≦１８質量％を含有するフェライト系ステンレス鋼板としては、ＪＩＳＧ４３０５のＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ等の規格鋼種や、特開平０５−２９３５９５号公報、特開平０６−００２０４４号公報、特開平０７−１１８７５４号公報等で開示されているフェライト系ステンレス鋼板のような成分系のものであればよく、本発明で、その成分系を特に限定するものではない。

また、本発明が処理の対象とするＣｒ≦１８質量％を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板としては、ＪＩＳＧ４３０５のＳＵＳ４１０やＳＵＳ４２０Ｊ１等の規格鋼種や、特開平０７−２６８５６１号公報、特開平０８−１９９３１０号公報等で開示されているマルテンサイト系ステンレス鋼板のような成分系のものであればよく、本発明で、その成分系を特に限定するものではない。

本発明により、放電起因欠陥を有利に回避して、フェライト系ステンレス鋼又はマルテンサイト系ステンレス鋼板の冷延板の光輝焼鈍等の熱処理を施すことができるようになった。

なお、本発明が処理の対象とする鋼帯としては、ここで例示した方向性電磁鋼板の冷間圧延鋼帯やフェライト系ステンレス鋼板又はマルテンサイト系ステンレス鋼板の冷間圧延鋼帯に限定されることなく、キュリー点を有する鋼帯について全て有効である。

〔実施例１〕
本発明による鋼帯の横型連続誘導加熱炉の一実施例を、図１及び図２に模式的に示す。

被加熱物である鋼帯１と誘導加熱コイルブスバー１１の間の雰囲気ガスシール殻１２は、ＳｉＯ₂：６５質量％、Ａｌ₂Ｏ₃：１０質量％、ＣａＯ：１５質量％を主成分とし、ガラス繊維にしたものを織物とし、ポリイミドを含む溶液を含浸させ、重ねあわせたものを熱間プレスで成形したものであり、厚みは１０ｍｍである。雰囲気ガスシール殻１２の外側と誘導加熱コイルブスバー１１の内側との距離は５ｍｍとした。

絶縁性断熱材１３は、Ａｌ₂Ｏ₃：７０質量％、ＳｉＯ₂：３０質量％を主成分とし、繊維としたもので、厚みは４０ｍｍである。また、雰囲気ガスシール殻１２の外側は、空気層である。

誘導加熱装置の鋼帯のパスラインから下の炉内高さは、１５０ｍｍ、パスラインから上の炉内高さは、５０ｍｍ、また、ニードルバーの高さは１００ｍｍで、ニードリング中は、誘導加熱装置コイルフレームの高さを１００ｍｍ上昇させた。

鋼帯１の周辺の雰囲気ガスの組成は、Ｈ₂：７５ｖｏｌ％（ドライガス換算）、露点６４℃、残部不活性ガスであり、雰囲気ガスの温度は、８６０℃である。

被加熱物は、Ｓｉ：３．３質量％、Ｃ：０．０６質量％、酸可溶性Ａｌ：０．０２８質量％、Ｎ：０．００８質量％、Ｍｎ：０．１質量％、Ｓ：０．００８質量％、Ｃｒ：０．１質量％、Ｐ：０．０３質量％を含有するスラブを１１５０℃の温度で加熱した後、２．３ｍｍ厚に熱間圧延して鋼帯コイルとし、その後、焼鈍温度１１２０℃及び９２０℃の二段焼鈍を施し、さらに、板厚０．２２ｍｍまで冷間圧延した鋼板である。

このような条件で、ニードリング後、鋼板を通板し、誘導加熱コイルに鋼帯１に対し、周波数４８０ｋＨｚ、出力８００ｋＷ、鋼帯１の電位に対する電位１６ｋＶで加圧した。誘導加熱炉の入側の鋼板の目標温度は５００℃、出側の目標温度は７２０℃である。

ニードリングは、炉壁に接触することなく問題なく行われるとともに、鋼板の熱処理中、誘導加熱コイルとの間に放電は起こらず、誘導加熱炉の入側の鋼板の温度５０２℃、出側の鋼板の温度７２１℃を得た。

〔実施例２〕
実施例１と同じ炉を使用し、以下の条件で、ＳＵＳ４３０を通板した。

鋼帯１の周辺の雰囲気ガスの組成は、Ｈ₂：１００ｖｏｌ％（ドライガス換算）、露点―６０℃であり、雰囲気ガスの温度は、９６０℃である。

被加熱物は、Ｃ：０．００５質量％、Ｓｉ：０．１質量％、Ｍｎ：０．１％、Ｃｒ：１５質量％、Ｐ：０．０２質量％、Ｓ：０．０１質量％、Ｎ：０．０１質量％を含有するスラブを１２００℃の温度で加熱した後、５．０ｍｍ厚に熱間圧延して鋼帯コイルとし、その後、焼鈍温度９００℃の焼鈍を施し、さらに、板厚２ｍｍまで冷間圧延した鋼板である。

このような条件で、ニードリング後、鋼板を通板し、誘導加熱コイルに、鋼帯１に対し、周波数４００ｋＨｚ、出力１０００ｋＷ、鋼帯１の電位に対する電位１０ｋＶで加圧した。誘導加熱炉の入側の鋼板の目標温度は５３０℃、出側の目標温度は８００℃である。

ニードリングは、炉壁に接触することなく問題なく行われるとともに、鋼板の熱処理中、誘導加熱コイルとの間に放電は起こらず、誘導加熱炉の入側の鋼板の温度５３３℃、出側の鋼板の温度８０４℃を得た。

〔実施例３〕
表１に、実施例１と同様の構成の炉を使用し、誘導加熱装置の鋼帯のパスラインから下の炉内高さと、パスラインから上の炉内高さ、及び、鋼帯に対する誘導加熱コイルの電位を変更して、誘導加熱炉出側の鋼板の温度、及び、放電の有無を確認した試験結果を示す。

このような条件で、鋼板を通板し、誘導加熱コイルの周波数を４８０ｋＨｚとした。鋼板の誘導加熱炉の入側の鋼板の目標温度は５００℃、出側の目標温度は７２０℃である。

本発明のＮｏ．１（炉内高さ２００ｍｍ）では、鋼板に対する印加電圧１６ｋＶで、放電は全く起こらず、誘導加熱炉の出側板温は、到達目標を達成した。

比較例のＮｏ．１（炉内高さ３００ｍｍ）では、鋼板に対する印加電圧１６ｋＶで、放電は発生しなかったが、必要な鋼板の加熱を得ることができなかった。

さらに、比較例のＮｏ．２（炉内高さ３００ｍｍ）では、鋼板に対する印加電圧２２ｋＶで、コイルと鋼板の間に放電が発生し、電源地絡を招き、鋼板の加熱に至らなかった。

本発明による鋼帯の横型連続誘導加熱炉の一実施例を、鋼帯搬送方向の縦断面で模式的に示す図である。（ａ）は、鋼帯が熱処理されている状態を示し、（ｂ−１）〜（ｂ−４）は、鋼帯のニードリングの一態様を示す。図１に示す誘導加熱装置を拡大して示す図（鋼帯搬送方向と平行な縦断面）である。図１に示す誘導加熱炉を拡大して示す図（鋼帯搬送方向と垂直な縦断面）である。従来の鋼帯の横型連続加熱炉に準じた誘導加熱炉を有する一例を、鋼帯搬送方向の縦断面で模式的に示す図である。図４に示す誘導加熱装置を拡大して示す図（鋼帯搬送方向と平行な縦断面）である。

符号の説明

１鋼帯
２ガス加熱炉
３ソレノイド型誘導加熱装置
４電気加熱・均熱炉
５鋼帯搬送用ロール
７ニードルバー
８ベローズ（上下方向調整代なし）
９ベローズ（上下方向調整代あり）
１０誘導加熱装置電源設備
１１誘導加熱コイルブスバー
１２雰囲気ガスシール殻
１３絶縁性断熱材
１４誘導加熱装置コイルフレーム
１５誘導加熱装置昇降装置
１６コイルブスバー懸架冶具
２１昇降用シリンダー
２２ブスバー接続部
２３電源装置接続ブスバー
２４断熱材
２５炉殻

Claims

被加熱材である鋼帯を、鋼帯搬送用のロールで連続的に搬送しながら、ソレノイド型誘導加熱装置で加熱する横型連続誘導加熱炉であって、
上記ソレノイド型誘導加熱装置に、昇降機能を付与し、ニードルバー通板時は、ニードルバーと上記ソレノイド型誘導加熱装置内の上部内壁表面との接触を回避し、鋼帯通板時は、鋼帯と下部内壁表面との接触を回避する
ことを特徴とする鋼帯の横型連続誘導加熱炉。
前記ソレノイド型誘導加熱装置の炉内空間となる上部内壁表面から下部内壁表面までの間隔を２５０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。
前記ソレノイド型誘導加熱装置の下流側及び／又は上流側に、ガス加熱帯、又は、電気加熱の加熱・均熱帯が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。
前記ソレノイド型誘導加熱装置の発振周波数を１０ｋＨｚ以上、出力を１００ｋＷ以上とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。
前記ソレノイド型誘導加熱装置の鋼板に対する電位を５ｋＶ以上とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼帯の横型連続誘導加熱炉を用いて、鋼帯を熱処理するに際し、雰囲気ガス温度を７５０℃以上とすることを特徴とする鋼帯の横型連続熱処理方法。
前記鋼帯が、Ｓｉ≦４．５質量％を含有する冷間圧延された方向性電磁鋼板であることを特徴とする請求項６に記載の鋼帯の横型連続熱処理方法。
前記鋼帯が、Ｃｒ≦１８質量％を含有する冷間圧延されたフェライト系ステンレス鋼板又はマルテンサイト系ステンレス鋼板であることを特徴とする請求項６に記載の鋼帯の横型連続熱処理方法。