JPH01255183A - 帯状板の誘導加熱装置 - 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】 ＾、　産業上の利用分計 本発明は帯状板を板幅方向に沿って加熱する誘導加熱装
置に関し、帯状板の突合せ溶接部の焼純に用いて好適な
ものである。

Ｂ、　発明の概要 本発明は、帯状板を幅方向に沿って加熱する誘導加熱装
置において、帯状板の板幅を越えて突出して位置すると
共に該帯状板と電気的に接続されてインダクタによって
該帯状板に誘起された誘起電流の循環流路を構成する短
絡導体を設けることで、帯状板の板幅方向の端部まで均
一に加熱し得るようにしたものである。

Ｃ従来の技術 例えば、電縫管溶接造管装置などの中で、素材として供
給される帯状の板をメタルイナートガスアーク溶接（Ｍ
　Ｉ　Ｇ溶接）やタングステンイナートガスアーク溶接
（Ｔ　Ｉ　Ｇ溶接）、あるいはレーザ溶接を用いて板継
を行う板継溶接装置では、一般に板継をする板材を突合
わせして溶接を行っている。

このような板継溶接において、板継する帯状の板の材質
が合金鋼等であったり板厚が薄い場合には、突合せした
溶接部分が溶接直後の急速な冷却により焼入れ状態とな
って硬化して延性を失い、後工程で例えばプライドル四
−ルを通過する際に溶接部分にひびが生じたり、甚だし
くは溶接した突合せ部分から割れを生じる場合があった
。

そこで従来、この対応策として、溶接後に誘導加熱装置
でその溶接部を加熱し、焼鈍することによって溶接部分
やその近傍の延性を回復する方法が採られている。第１
４図はこの従来の誘導加熱装置の斜視図、第１５図はそ
の断面図である。同図に示すように、誘導加熱装置はイ
ンダクタ１１とその電源装置１２とからなっている。イ
ンダクタ１１は、帯状板１３と所定距離ｇだけ隔てて対
向すると共に帯状板１３の溶接部１４に沿って配設され
る導体１５と、帯状板１３と対向する面を除いてこの導
体１５の外周部に取付けられたコア１６とを有している
。導体１５は一般に鋼管で作られ、内部に冷却水を流通
するようになされる一方、コア１６はコ字形の硅素鋼板
を積層して形成され、磁束の漏洩を防いで加熱効率を高
める働きをする。

而して、電源装置１２によっ゛Ｃ導体１５に交番電流を
流すことによって帯状板１３の溶接部１４に誘起電流を
生じさせ、この誘起電流によるジュール熱によって溶接
部１４を誘導加熱し、溶接部工４を軟化焼鈍させるもの
である。

Ｄ、　発明が解決しようとする課題 第１６図は帯状板１３の板面上での誘起電流の流れろ経
絡を表わしている。従来、第１６図に示すように、イン
ダクタ１１の導体１５に対向する帯状板１３の溶接部１
４に誘起された誘起電流は溶接部１４に沿って板幅方向
に流れ、帯状板１３のエツジの近傍において二手に分岐
して溶接部１４の両側に循環流路１７が形成されろ。す
なわち、溶接部１４の両側を流れる電流は、その流れる
方向がインダクタ１１の導体１５を流れる電流と同方向
であるので、反発し合って溶接部１４から離れて流れよ
うとする。そのため、帯状板１３の両側のエツジ近傍の
Ａ部では、溶接部１４に集束して流れていた誘起電流が
左右に分かれろ形で分散するので、この部分の溶接部１
４の温度が上が秒にくくなる。

その結果、加熱後におけろ帯状板１３の板幅方向の温度
分布図を表わす第１７図に示すように、Ａ部に相当する
エツジの少し内側の部分に温度の低い谷部ａを生してし
まっていた。尚、この谷部ａからエツジにかけては、帯
状＠１３の材質等に依存してす、ｃあるい１１　ｄのよ
うな濃度分布となるが、いずれにしても帯状板１３のエ
ツジ近傍に中央部に比べて昇温不足となる部分が生じて
しまう。

エツジ近傍の局部的な加熱温度の不均一は、エツジ近傍
での焼純不足を引き起こし、この部分の延性の回復が不
十分となるという問題を生じさせていた。また、エツジ
近傍の温度が所要の焼純温度になるまで加熱すると、他
の部分がオーバーヒートとなり、結晶粒の粗大化等が生
じてやはり延性が低下してしまう。

一方、第１６図に示すように、溶接部１４に沿って誘起
された誘起電流が溶接部１４の両側に分流して循燗流路
１７を作って流れろ際、溶接部１４の側部（第１６図に
おいてＢで表わす部分）においてもその部分の電気抵抗
によって帯状板１３が加熱され、溶接部１４を加熱する
電力量のほぼ半分の電力消費量に相当する無駄な発熱ロ
スが生じていた。これは、その分だけ溶接部１４に対す
る加熱効率を低下させることに繋がり余分な電力を消費
していた。

本発明は、上述したような従来の帯状板の誘導加熱装置
におけろ問題点を解決するものであり、帯状板を板幅方
向全域に亘って均一に加熱することができると共に、加
熱効率の向上を図った帯状板の誘導加熱装置を提供する
ことを目的としている。

Ｅ、　課題を解決するための手段 上述の問題点を解決する本発明にかかる帯状板の誘導加
熱装置は、帯状板を板幅方向に沿って加熱する誘導加熱
装置において、帯状板の板幅方向に沿って該帯状板の板
面に対向して配設されたインダクタと、前記インダクタ
に電力を供給する電源装置と、帯状板の板幅を越えて配
設されると共に該帯状板と電気的に接続されて前記イン
ダクタにより該帯状板に誘起された誘起電流の循環流路
を構成する短絡導体とを具えたことを特徴とする。

Ｆ、　　作　　　　　用 インダクタによって帯状板に誘起された誘起電流は、板
幅方向に沿って流れ、エツジ部から短絡導体に渡って循
環する。短絡導体は帯状板の板幅を越えて配設されてい
ることから、帯状板を板幅方向に沿って流れろ電流はそ
のエツジまで略直線的に流れてエツジ部におけろ昇温不
足を解消する。一方、短絡導体が循環流路を構成するか
ら、そこでの発熱ロスが低減されろ。

Ｇ、実施例 以下、本発明の実施例を図面によって具体的に説明する
。

第１図〜第５図は本発明の一実施例にかかり、第１図は
外観斜視図、第２図は平面図、第３図は第２図のト１断
面図、第４図は第２図の■挽回、第５図はインダクタを
取除いて表わす平面図である。

本実施例では、帯状板１３の板幅方向に形成される溶接
部１４に沿って帯状板１３の板面に対向して配設される
インダクタ２１の導体２２は、帯状板１３の板幅よりも
長い長さを有し、中央に位置して帯状板１３に近接する
導体２３とこの導体２３を挾んでその両側に平行に設け
られた２本の帰還のための導体２４とからなっている。

これら中央導体２３と帰還導体２４とは一端で互いに連
結されると共に、他端にそれぞれ設けられた端子部２５
゜２６を介して電源装置２７に接続される。中央導体２
３には、帯状板１３と対向する面を除いてそれを取り囲
むように硅素鋼板を積層してなるコア２８が取付けられ
ている。

一方、インダクタ２１の両側には、帯状板１３を上面及
び下面から挟圧して固定するクランプ板２９が設けられ
ており、インダクタ２１の側部のクランプ板２９にはイ
ンダクタ２１の帰還導体２４に近接してこれと平行にク
ランプ板２９の板幅方向の両端を短絡する形でコ字形の
短絡導体３０が固定されている。

この短絡導体３０はその両端が帯状板１３の板幅を越え
てその側部に突出するように設けられている。また、短
絡導体３０は銅または銅合金等の電気抵抗の小さい材料
から作られ、その両端がクランプ板２９に電気的にも接
続されており、クランプ板２９を介して帯状板１３と電
気的に接続されろようになっている。

このような構成において、Ｔｉ源装置２７によって導体
２２に交番電流を流すと、導体２２内には第２図に二点
ｇ１線で表わすように電源電流路３１が形成される。す
なわち、端子部２６から帰還導体２４を通った電流は中
央導体２３と帰還導体２４との連結部で折り返し、中央
導体２３を通って端子部２５から電源装置２７へ戻ろ流
路を経ろ。尚、電流の流れろ向きは適宜逆向きとなる。

一方、この電源電流によって、帯状板１３には誘起電流
が発生する。

誘起電流は、第３図及び第５図に二点鎖線で表わす誘起
電流路３２を流れろこととなる。

すなわち、インダクタ２１の中央導体２３に対向する帯
状板１３の溶接部１４に誘起された誘起電流は板幅方向
に沿って流れ、帯状板１３のエツジからクランプ板２９
を経由して両側の短絡導体３０を流れると共に、短絡導
体３０の他端側から再びクランプ板２９を通って帯状板
１３のエツジから帯状板１３内に戻る流路を経ろ。尚、
この場合も、電流の向きは適宜逆向きとなる。第４図に
おいて、Ｏ及び■は電源電流がそれぞれ紙面垂直方向手
前側及び向こう側へ流れろことを表わし、口及び凶は誘
起電流がそれぞれ紙面垂直方向手前側及び向こう側へ流
れることを表オ〕シている。

ここで、第５図に示すように、帯状板１３の溶接部１４
を流れる誘起電流は、集束したままそのエツジまで流れ
、そこから板幅方向に突出して設けられた短絡導体３０
に渡るので、帯状板１３をその板幅方向全域に亘って均
一に加熱することが可能となる。その結果、帯状板１３
の板幅方向の温度分布は第１７図で破線ｅで表わすよう
になり、エツジ近傍における態度低下が解消される。

一方、短絡導体３０は、帯状板１３に比べて電気抵抗が
小さり、シかもインダクタ２１の帰還導体２４に近接し
て位置すると共にそこを流れろ電流の方向が帰還導体２
４内を流れる電流の方向と逆向きとなっているので流路
のインダクタンスも小さい。その結果、短絡導体３０に
は極めて電流が流れ易（なっており、誘起電流の帰りの
電流は帯状板１３を通らずに殆んどがこの短絡導体３０
を流れることとなる。そのため、帰りの誘起電流が帯状
板１３内を流れるものに比べて無駄な発熱ロスを著しく
低減させることが可能となる。

第６図〜第８図は本誘導加熱装置を適用した板継溶接装
置にかかり、第６図は全体の外観斜視図、第７図は側面
図、第８図は第７図の■挽回である。尚、第６図では溶
接トーチ及びクランプ板機構は図示を省略しである。

また第７図では手前側のクランプ板機構は図示を省略し
である。

第６図に示すように、帯状板１３の長さ方向と直角方向
に敷設されたレール３３上に台車３４が走行可能に載置
され、この台車３４上にインダクタ２１とバックバー３
５が上下移動可能に搭載されている。尚、前記の第１図
〜第４図にて説明した実施例においては帯状板１３の上
方に配設したインダクタ２１は本板継溶接装置では帯状
板１３の下方に配設しである。

このような装置においては、先ず第７図（ａｌに示すよ
うに、板継ぎ溶接すべき先行帯状板１３の終端部と後行
帯状板１３の始端部を突き合わせてクランプ板２９で固
定する一方、帯状板１３の通板路上にバックパー３５が
位置するように台＄３４を移動させる。そして、バック
パー３５を上昇させて第８図に示すように、帯状板１３
の裏面に当接させると共に、溶接トーチ３６を移動させ
て板継ぎ溶接を行う。溶接が終了したら、次にバックパ
ー３５を下降させると共に、台車３４を移動させてイン
ダクタ２１を帯状板１３の直下に位置させろ。続いて、
インダクタ２１を上昇させ、インダクタ２１に電力を供
給して溶接部１４の加熱焼鈍を行うものである。

第９図は前記バックパーに兼用可能としたインダクタの
例を表わす断面図である。このインダクタ２１では、中
央導体２３の帯状板１３と対向する面に板幅方向に沿っ
て凹部３７を設けてバックパーとして兼用可能とし、イ
レダクタ２１全体を保持部３８を介して昇降装置３９に
支持したものである。尚、図中４０は導体２３．２４内
に設けられた冷却水の流通孔である。

この装置においては、先ず第９図の状態からインダクタ
２１を昇降装置３９によりさらに上昇させ、中央導体２
３を帯状板１３に当接させ、これをバックバーとして使
用して溶接トーチ３６にて帯状板１３の突合せ部の溶接
を行う。その後、昇降装置３９によりインダクタ２１を
第９図の状態まで僅かに下降させ、続いてインダクタ２
１に電力を供給して溶接部１４の加熱焼鈍を行う。

従って、本実施例においては、インダクタ２１をパック
バーに兼用できろようにしたので、同じ位置で溶接と溶
接後の焼鈍の処理を行うことができ、処理時間の短縮が
図れると共に、装置の省スペースとコストダウンが可能
となる。

第１０図〜第１３図は本発明の別の実施例にかかり、第
１０図は側面図、第１１図は正面図、第１２図は要部拡
大側面図、第１３図はインダクタを取除いて表わす平面
図である。

本実施例は、短絡導体３０をスライドウェイ４１とこの
スライドウェイ４１に位置調整可能に取付けられた一対
のコンダクタ４２とから構成したものである。すなわち
、帯状板１３を挾んでインダクタ２１と対向する位置に
板幅方向に沿ってスライドウェイ４１を配設し、このス
ライドウェイ４１に一対のコンダクタ４２を摺動自在に
支持すると共に、このコンダクタ４２の一部が帯状板１
３の板幅を越えてその両側の側部にそれぞれ突出するよ
うに止めボルト４３で固定したものである。

スライドウェイ４１及びコンダクタ４２は共に銅または
銅合金等の電気抵抗の小さい材料から作られ、互いに電
気的に接続されている。また、スライドウェイ４１は図
示しない昇降装置に支持されていて、スライドウェイ４
１を上昇させることでコンダクタ４２が帯状板１３に当
接し、これが帯状板１３と電気的に接続されるようにな
っている。

このような構成において、先ず帯状板１３の板幅に合わ
せてコンダクタ４２をスライドウェイ４１上で移動させ
、コンダクタ４２を位置決めして固定すると共に、昇降
装置によりコンダクタ４２を帯状板１３に押圧してそれ
らを接触させる。

この状態で、インダクタ２１に電源装置２７から電力を
供給すると、インダクタ２１の導体２２に対向する帯状
板１３の溶接部１４に誘起電流が流れる。この誘起電流
は第１２図及び第１３図の誘起電流路３２に示すように
、導体２２と平行に集束したままで帯状板１３のエツジ
まで流れ、エツジ部からコンダクタ４２に渡り、スライ
ドウェイ４１を経由してもう一方のコンダクタ４２を介
して帯状板１３の他方のエツジから帯状板１３に戻るこ
ととなる。

従って、本実施例においても前述の実施例と同様に、誘
起電流が帯状板１３のエツジまで集中して流れるので、
帯状板１３の均一加熱が可能となると共に、誘起電流の
帰りの電流は電気抵抗の少ないコンダクタ４２とスライ
ドウェイ４１を通るので発熱ロスを低減することにもな
る。

尚、実施例ではインダクタ２１の導体２２に棒状のもの
を用い、前述の実施例では帰還導体２４を有するものを
用いているが、本発明においてはインダクタ２１はこれ
らに限られるものではない。

Ｈ１発明の効果 以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明によ
れば、帯状板の板幅を越えて突出して位置すると共に該
帯状板と電気的に接続されてインダクタによって該帯状
板に誘起された誘起電流の循環流路を構成する短絡導体
を設けたので、帯状板に誘起されろ誘起電流は突出した
短絡導体に向うことで帯状板のエツジ部まで１束して流
れ、板幅方向全域に亘って均一な加熱が可能となる。ま
た、誘起電流の帰りの電流は、電気抵抗の低い短絡導体
を流れるので、発熱四スが著しく低減され、加熱効率が
向上するので少ない電力消費量で帯状板を加熱すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例にかかり、第１図は
外観斜視図、第２図は平面図、第３図は第２図のＩ−Ｎ
断面図、第４図は第２図の■挽回、第５図はインダクタ
を取除いて現わす平面図、第６図〜第８図は本誘導加熱
装置を適用した板継溶接装置にかかり、第６図は全体の
外観斜視図、第７図は側面図、第８図は第７図の■親図
、第９図は本発明の他の実施例の断面図、第１０図〜第
１３図は本発明の別の実施例にかかり、第１０図は側面
図、第１１図は正面図、第１２図は要部拡大側面図、第
１３図はインダクタを取除いて表わす平面図、第１４図
は従来の誘導加熱ｌｊｔ置の斜視図、第１５図はその断
面図、第１６図は従来の誘起電流の流路図、第１７図は
板幅方向の温度分布図である。 図　　面　　中、 １３は帯状板、 ２１はインダクタ、 ２２は導体、 ２７は電源装置、 ２８はコア、 ２９はクランプ板、 ３０は短絡導体、 ４１はスライドウェイ、 ４２はコンダクタである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状板を板幅方向に沿って加熱する誘導加熱装置
   において、帯状板の板幅方向に沿って該帯状板の板面に
   対向して配設されたインダクタと、前記インダクタに電
   力を供給する電源装置と、帯状板の板幅を越えて配設さ
   れると共に該帯状板と電気的に接続されて前記インダク
   タにより該帯状板に誘起された誘起電流の循環流路を構
   成する短絡導体とを具えたことを特徴とする帯状板の誘
   導加熱装置。
2. （２）前記インダクタの導体が帯状板に近接して対向す
   る中央の導体とこの導体に接続されてこの両側に平行に
   設けられた帰還導体とを有し、前記短絡導体が前記帰還
   導体に近接して配設されると共に該短絡導体の端部が帯
   状板をクランプするクランプ板に該帯状板の板幅を越え
   た位置で接続されていることを特徴とする請求項（１）
   記載の帯状板の誘導加熱装置。
3. （３）前記短絡導体が、帯状板を挾んで前記インダクタ
   と反対側にて帯状板の板幅方向に沿って配設されたスラ
   イドウェイと、このスライドウェイに該板幅方向に位置
   調整可能に取付けられると共に帯状板にその板幅方向端
   部で接触するコンダクタとを有することを特徴とする請
   求項（１）記載の帯状板の誘導加熱装置。