JPH01136928A - 縦型誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼材を熱間圧延する工程において、圧延可能
な温度に無酸化で鋼材を加熱する縦型誘導加熱装置に関
するもので、さらに評言すれば、誘導加熱装置内に供給
される雰囲気ガスによる加熱効率の低下を防止すること
をその目的とするものである。

〔従来の技術〕

第６回に、縦型誘導加熱装置の基本的な構成を示す。第
６図において、１は加熱コイル２を組付けた炉体で、こ
の炉体１に対して、加熱鋼材Ｋを直接載置するサポート
金物３と、このサポート金物３を搭載固定したサポート
体４との組合せ物を昇降移動可能に組付け、加熱鋼材Ｋ
をサポート金物３上に載置した状態でサポート金物３と
サポート体４との組合せ物を炉体１に対して上昇させる
ことにより、加熱鋼材Ｋを炉体１内に挿入位置させると
共に、炉体ｌ下端とサポート体４との間に設けられたシ
ール装置１３により炉体１内を外気からシール−するよ
うにしている。

この縦型誘導加熱装置において、加熱鋼材Ｋを１３００
°Ｃ以上の高温に加熱した場合、発生スケールが溶融し
て炉体１の構造物に損傷を与えるとか、加熱後の加熱鋼
材Ｋを圧延する際に、溶融スケールによる製品表面性状
の劣化、圧延ロールの損傷等の多大な悪影響があにため
、この溶融スケールの発生を防止すべく、実公昭５８−
０２４３９７号公報、実開昭４８−１１３７４１号公報
、さらには実開昭４８−０９１５５５号公報等に示され
ているように、炉体ｌ内に窒素ガス等の無酸化性雰囲気
ガスＧを封入し、もって加熱鋼材Ｋを無酸化雰囲気内で
高温まで加熱する手法が提案されている。

この上記した従来例において、炉体１内への雰囲気ガス
Ｇの供給は、第６図に示すように、炉体１の上部にまた
は下部に雰囲気ガス供給口１４を開口形成し、この雰囲
気ガス供給口１４から雰囲気ガスＧを強制的に送入して
炉体１内への雰囲気ガスＧの供給を達成していた。

この炉体１内に雰囲気ガスＧを供給しながらの加熱鋼材
にの加熱は、加熱鋼材Ｋを無酸化雰囲気内で加熱するこ
とができ、これによって加熱中の加熱鋼材Ｋに溶融スケ
ールをほとんど発生させないと云う利点を発揮する。

また、加熱鋼材には、サポート金物３に載置支持された
状態で高温に加熱されるので、高温に加熱される加熱鋼
材Ｋからの熱移動によりサポート金物３も加熱鋼材Ｋに
近い温度まで加熱されることになり、このためサポート
金物３としては耐熱合金が使用されている。

しかしながら、現在、高温高強度であるＣＯ合金でも、
その耐熱限界温度は１３００°Ｃ程度が限界であり、ま
た単に温度のみに耐えることができるのであれば、セラ
ミック等が考えられるのであるが、誘導加熱特有の急速
な加熱によるサーマルショックによる割れ等の未解決の
問題があり、このセラミック等の利用の実用化はほど遠
い状況にある。このため、実際には、駆動中のサポート
金物３に対して冷却を施す必要がある。

このサポート金物３に対する冷却手段の一例を第７図に
示す。第７図において、サポート金物３を搭載保持する
サポート体４を、サポートパイプ５と、このサポートパ
イプ５の外表面を断熱材６で覆って構成し、サポートパ
イプ５の底壁から導管９を上端部付近まで立上げ組付け
すると共に、サポートパイプ５の下端に排水口１１を開
口形成することにより、サポートパイプ５内を冷却水通
路空間１２としてサポート金物３の冷却機能部分を構成
している。外部からの冷却水Ｗは、導管９の下端開口部
である送入口１０から供給され、導管９を通ってサポー
トパイプ５内上部にサポート金物３に向かって開口した
導管９の上端開口部からサポート金物３下面に向かって
噴出される。サポート金物３下面に噴出された冷却水Ｗ
は、このサポート金物３に接触してサポート金物３を冷
却し、次いでサポートパイプ５を冷却しながらサポート
パイプ５と導管９との間の冷却水通路空間１２を流下し
て排出口１１から排水される。

このように、サポート金物３を冷却することにより、サ
ポート金物３が必要以上に加熱されて劣化するのを防止
しているのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、炉体１内に無酸化雰囲気ガスＧを送入する
ことにより溶融スケールの発生を抑え、もって前記した
不都合の発生を防止し、またサポート金物３を冷却する
ことにより、このサポート金物３の加熱による劣化を防
止することができるのであるが、従来の雰囲気ガスＧの
炉体１内への送入供給は、炉体１の上部または下部に開
口形成された雰囲気ガス供給口１４から直接炉体１内に
供給しているので、高温の炉体ｌ内に比べてはるかに低
温である雰囲気ガスＧを直接炉体１内に送入することに
なり、このため供給される雰囲気ガスＧのために炉体１
内を冷却する傾向となり、この結果炉熱効率を大幅に低
下させることになる。ま　　′た、雰囲気ガス供給口１
４の設置箇所が特定されているので、炉体１内に対して
供給される雰囲気ガスＧは局部的に供給されるこ°とに
なってしまい、これによって加熱鋼材Ｋを局部的に冷却
してしまい、加熱鋼材Ｋに対する加熱を不均一なものと
すると云う不都合を生じている。

また、サポート体４を通しての冷却水Ｗによるサポート
金物３に対する冷却は、単にサポート金物３の熱を冷却
水Ｗにより抜熱するだけであるので、加熱装置における
炉効率、すなわち加熱鋼材Ｋに対する加熱効率を低下さ
せる原因となる。

この上記した従来例における問題点は、雰囲気ガスＧを
予熱することなしに炉体１内に供給することと、冷却水
Ｗによるサポート金物３に対する冷却が、抜熱だけで達
成されていることにあり、雰囲気ガスＧに対する予熱と
サポート金物３に対する冷却と云う熱的に相反する事柄
を、有機的に有効であるように組合せる技術的思想が全
くなかったからである。

そこで、本発明は、炉体１内に供給される雰囲気ガスＧ
に対する予熱とサポート金物３に対する冷却とを熱的に
有機的に結合させ、炉体１内に供給される雰囲気ガスＧ
に対する予熱とサポート金物３に対する冷却とを一体的
に達成することをその技術的課題とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。

本発明の手段は、 加熱鋼材Ｋを誘導加熱する縦型誘導加熱装置の構造に関
するものであること、 加熱鋼材Ｋを直接載置するサポート金物３と、このサポ
ート金物３を搭載支持するサポート体４とを有する（第
１図参照）こと、 サポート体４内に誘導加熱装置の主体である炉体　　　
１内に送入供給される雰囲気ガスＧの供給通路としての
通路空間８（第２図参照）を設けること、サポート金物
３内に、通路空間８に連通ずると共に、サポート金物３
の側面に開口形成された複数の噴出口３ａに連通した通
路３ｂ　（第２図参照）を形成すること、 にある。

複数の噴出口３ａは、サポート金物３の側面に開口形成
されているので、炉体１に対してサポート金物３とサポ
ート体４との組合せ物を相対的に上昇移動させて誘導加
熱装置を加熱動作可能とじた状態では、各噴出口３ａは
、炉体１の筒壁内面下端部に対向開口する（第１図参照
）ことになる。

〔作用〕

サポート金物３とサポート体４との組合せ物を組付けた
炉体１内に送入供給される雰囲気ガスＧは、サポート体
４内の通路空間８内に供給されてから、サポート金物３
内に形成された通路３ｂを通って噴出口３ａから炉体１
内に噴出されるので、通路空間８および通路３ｂ内を通
過する際に、加熱状態にあるサポート体４およびサポー
ト金物３により加熱されることになる。特に、通路３ｂ
を通過する際には、高温に加熱さた状態にあるサポート
金物３によりかなりの温度まで加熱されることになる。

すなわち、通路空間８および通路３ｂを通過して炉体１
内に供給される雰囲気ガスＧは、サポート体４およびサ
ポート金物３により充分に予熱された状態で炉体１内に
噴出供給されることになるのである。

また、雰囲気ガスＧが通路３ｂを通過する際に、サポー
ト金物３により加熱されると云うことは、二の通路３ｂ
を通る雰囲気ガスＧがサポート金物３から熱を奪うこと
、すなわちサポート金物３を冷却することになる。

要するに、炉体１内に供給すべき雰囲気ガスＧを、サポ
ート金物３内を通して炉体１内に供給することにより、
雰囲気ガスＧが高温となっているサポート金物３から熱
を奪ってこのサポート金物３を冷却することになり、ま
たサポート金物３から熱を奪ってこのサポート金物３を
冷却した雰囲気ガスＧは、サポート金物３から熱を奪う
ことにより、充分に予熱された状態で炉体ｌ内に供給さ
れることになるのである。

このように、炉体１内に供給される雰囲気ガスＧ、とサ
ポート金物３との関係を、サポート金物３側からすれば
、雰囲気ガスＧの予熱であり、雰囲気ガスＧ側からすれ
ば、サポート金物３の冷却とすることにより、誘導加熱
袋装置に与えられた熱量を、新たに追加することおよび
損失することなしに、雰囲気ガスＧを充分に予熱した状
態で炉体１内に供給できると共に、サポート金物３の冷
却を達成できる。この雰囲気ガスＧを予熱して炉体１内
に供給することにより、雰囲気ガスＧを予熱した場合の
加熱鋼材にの加熱速度は、雰囲気ガスＧを予熱しない場
合の加熱鋼材にの加熱速度に比べてはるかに大きくなり
、このため誘導加熱装置に対する同一加熱電力を供給し
た場合、同一加熱鋼材Ｋを目標温度まで加熱するのに、
その加熱時間を大幅に短縮でき、誘導加熱によるより早
い急速加熱を達成できる。

〔実施例〕

第２図は、本発明の基本的な実施例を示す第１図におけ
るサポート金物３とサポート体４との組合せ物の具体的
構造例を示すもので、サポート体４は、内部空間を通路
空間８としたサポートパイプ５と、このサポートパイプ
５の外表面を被覆した形態で組付けられた断熱材６とか
ら構成されており、サポートパイプ５の下端には雰囲気
ガスＧの供給ロアが開口形成されている。

サポート体４上に搭載組付けされたサポート金物３の両
側面には、多数の噴出口３ａが、第４図に示すように、
サポート金物３の全前後幅範囲にわたって、はぼ一定間
隔で横設配置されていおり、この多数の噴出口３ａに連
通する通路３ｂは、サポート金物３の下面に開口して通
路空間８に連通している。

このように、多数の噴出口３ａがサポート金物３の全前
後幅範囲にわたって配置形成されているので、この噴出
口３ａから勢い良く炉体１内面に向かって噴出される雰
囲気ガスＧは、一種のガスカーテンを形成することにな
り、加熱された内部雰囲気のドラフトにより内部下側部
分の圧力が低下して、シール装置１３によるシール作用
にもかかわらず、外部からの空気が浸入し易い状態とな
ったとしても、このガスカーテンを形成する雰囲気ガス
Ｇにより炉体１内の実質的な加熱鋼材に加熱部分への外
部空気の侵入を効果的に阻止することができる。

また、雰囲気ガスＧによるサポート金物３に対する冷却
が不足する場合には、第３図に示すように、第７図に示
した従来からの冷却水Ｗによる冷却機能構造体の冷却水
通路空間１２と通路空間８とを、サポート体４の前後方
向に沿って交互に隣接配置し、もってこの冷却水Ｗによ
る冷却機能構造体による冷却力によりサポート金物３に
対する冷却不足分を補うと共に、通路空間８を通過する
雰囲気ガスＧを冷却して、この雰囲気ガスＧによるサポ
ート金物３に対する冷却作用を高めるようにするのが良
い。この場合、すなわちサポート金物３に対する冷却の
ために、従来からの冷却手段を雰囲気ガスＧによる冷却
と併用する場合は、従来からの冷却手段による冷却力を
、雰囲気ガスＧによるサポート金物３に対する冷却力の
不足分を補う程度に抑え、もってサポート金物３に対す
る冷却作用が過剰とならないように充分に注意し、この
従来からの冷却手段による誘導加熱装置の加熱効率の低
下をできる限り少なくするように心掛ける必要がある。

さらに、雰囲気ガスＧを予熱して炉体１内に供給するこ
とにより、具体的には第５図に示すように、雰囲気ガス
Ｇを予熱しない場合の加熱鋼材にの加熱速度を示す加熱
特性曲線イの傾斜角度に対する、雰囲気ガスＧを予熱し
た場合の加熱鋼材にの加熱速度を示す加熱特性曲線口の
傾斜角度の大きさから、誘導加熱装置に対する同一加熱
電力の供給により、９００°Ｃの同一加熱鋼材Ｋを１３
５０°Ｃの目標温度Ｔまで加熱するのに、雰囲気ガスＧ
を予熱した場合の方が、Δθだけすなわち４分間だけそ
の加熱時間を短縮することができ、縦型誘導加熱装置の
加熱時間を約１０％短縮する効果を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明は、炉体内に供
給される雰囲気ガスによる炉体内の冷却を防止すると共
に抜熱することなしにサポート金物の冷却を達成できる
ので、誘導加熱装置における加熱効率を飛躍的に向上さ
せることができ、また雰囲気ガスにより加熱鋼材゛を冷
却しないので、加熱鋼材の不均一加熱の発生を確実に防
止し、さらに加熱鋼材の目標温度までの均一加熱時間を
短縮することができるので、誘導加熱装置の操作時間を
短くすることができると共に消費電力の大幅な削減を達
成でき、またさらにサポート金物内に炉体内への雰囲気
ガス供給のための通路を形成しただけの簡単な構成であ
るので、既設、新設を問わず容易に実施することかでき
る等多くの優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による実施例の基本的な構成例を示す
縦断正面図である。 第２図は、第１図に示した実施例におけるサポート金物
とサポート体との組合せ物の構造を示す縦断正面図であ
る。 第３図は、第２図中Ａ−Ａ線に沿って切断矢視した縦断
側面図である。 第４図は、第１図に示した実施例の一部破断した斜視図
である。 第５図は、加熱鋼材に対する加熱速度特性の従来装置と
本発明装置との特性の比較を示す加熱特性線図である。 第６図は、従来の誘導加熱装置の代表的な構成を示す縦
断正面図である。 第７図は、サポート金物に対する従来の冷却手段を示す
縦断正面図である。 符号の説明 １；炉体、２；加熱コイル、３；サポート金物、３ａ；
噴出口、３ｂ；通路、４；サポート体、５；サポートパ
イプ、６；断熱材、７；供給口、８；通路空間、９；導
管、１０；送入口、１１；排水口、１２；冷却水通路空
間、１３；シール装置、１４；雰囲気ガス供給口、Ｋ；
加熱鋼材、Ｇ；雰囲気ガス、Ｗ；冷却水。 出願人　　川　崎　製　鉄　株式会社 クラレ７フ １−−−・が１本　　　　　　２−ｎ口撚つイｌし′　
　　　３−−−τ伜ト４トオ勿　　　４−−−−リ′ホ
ード４不１Ｂ−−シー４７　　　Ｋ−−−加、％＋１Ａ
１ｉ’　　Ｇ−−−ｔｉ−ｍ気η゛Ａブ２殉０ チ」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱鋼材（Ｋ）を誘導加熱する縦型誘導加熱装置
   において、前記加熱鋼材（Ｋ）を直接載置するサポート
   金物（３）と、該サポート金物（３）を搭載支持するサ
   ポート体（４）とを有し、前記サポート体（４）内に前
   記誘導加熱装置内に供給される雰囲気ガス（Ｇ）の供給
   通路としての通路空間（８）を設け、前記サポート金物
   （３）内に、前記通路空間（８）に連通すると共に、前
   記サポート金物（３）の側面に開口形成された複数の噴
   出口（３ａ）に連通した通路（３ｂ）を形成して成る縦
   型誘導加熱装置。
2. （２）前記通路空間（８）を、サポート体（４）を冷却
   するため該サポート体（４）内に形成された冷却水通路
   空間（１２）と隣接位置させた特許請求の範囲第１項に
   示した縦型誘導加熱装置。