JPH0240430B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スケルプから成形された管の縁を誘
導加熱するための装置に関するものであり、特
に、圧縮により縁の突き合わせ溶接の前に、縁を
過熱することに関するものである。

従来の技術 現在運転している熱間圧延機の大部分は、スケ
ルプを化石燃料を燃焼させる炉の中において均一
に予熱し、スケルプが炉を出る時に、それを開放
したＣ形に急速に成形し、それから、管の縁を一
緒に溶接するために必要な温度を与える酸素流の
導入と同時に圧縮力を加える。この過程によつて
必要とされる予熱温度は、大量のスケールの発生
の結果となり、このスケールは、単に、設備の生
産性を減少させるだけでは無く、溶接部の内部に
スケールを巻き込ませ、劣つた品質の製品とする
ようにもする。

溶接の前にスケルプを加熱するために使用され
る化石燃料燃焼炉の設計は、１時間当たりに処理
される原料の量ｔ、希望温度及びスケルプの幅並
びに厚さによつて確立される。最もしばしば、ス
ケルプは、炉の中においてその方向を、数度逆に
され、必要とされる床面積を減少させ、また、炉
を一層小形とすることにより、加熱作業の熱効率
を増加させる。最大の熱伝達は、熱ガスと、より
低温のスケルプとの間の温度差の関数である。若
しも、１、315.5C（2400〓）のストリツプ温度が
希望されるならば、93.3℃（200〓）の熱ガスの
過熱温度が、炉の寸法を合理的に保つために、必
要とされるかも知れない。この温度においては、
スケルプは、急速に酸化される。

スケルプの縁を過熱するためのエネルギーを与
える他の手段が使用されることもできるが、この
場合、スケルプの炉を出る時の温度が、減少され
ることがある。このことは、多くの運転上の利点
となる。種々の誘導手段が、スケール損失の減少
及び溶接の品質の改善を達成するために、縁を過
熱することが提案されている。アメリカ特許第
2673274号明細書の中には、誘導加熱コイルがス
ケルプが平である間に縁を過熱することが、提案
されている。815.5℃（1500〓）の予熱温度が示
唆されている。一層最近のアメリカ特許第
4375512号明細書の中においては、スケルプの縁
の過熱を生じさせる他の誘導手段が記載されてい
る。この特許においては、1000℃（1832〓）の予
熱温度が示唆されている。両方のこれらの方法に
おいては、スケルプが誘導加熱コイルの影響か
ら、溶接領域まで通過するのに必要とされる時間
のために、縁の温度は減少し、それ故、若しも、
加熱が溶接ロールの直前に加えられるならば必要
とされるよりも、より高い温度にスケルプのより
大きな部分を加熱することが必要となる。種々の
他の方法が提案されているが、例えば、アメリカ
特許第2652474号明細書は、冷間加工されたスケ
ルプの縁を加熱するために誘導加熱を利用してい
る。この誘導子の輪郭は、普通の運転条件の下に
おいて、対向する縁の均一な加熱を与えない。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、もつぱら化石燃料を焚く炉を利用し
ている設備の中に存在する問題を解決すること及
び化石燃料を焚く炉の中において予熱されていた
スケルプの縁を誘導的に過熱するための従来の構
造において利用可能であつたよりも、より高い効
率を得ることに、その目的を有しているものであ
る。予熱されたスケルプの縁の十分な過熱を生成
し、予熱炉の内部における加熱に対する必要を減
少させ、これにより、炉の運転温度の減少を許
し、その結果、炉の内部におけるスケールの形成
を減少させるようにする誘導加熱コイルを得るこ
とが、本発明の一つの目的である。

本発明の他の目的は、溶接された鋼管を生成す
るために必要とされるエネルギーの量を減少させ
るための誘導子を得ることにあるものである。

本発明の他の目的は、溶接温度に上昇されるス
ケルプの中の金属の量を減少させ、スケルプが閉
塞された管に溶接される時に、金属のアプセツト
の量を減少させることにあるものである。

本発明の他の目的は、溶接の時においてスケル
プの継ぎ目又は間隔を置かれた縁の実際の位置決
めに対する過程の鋭敏性を減少させ、それらの接
合の前における誘導子に関するあり得る誤整列に
対して、より大きな許容差を与えることにあるも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明は、これらの目的を達成するために、円
形の開放された形状に成形された予熱されたスケ
ルプの縁を、溶接された管を成形するために、ス
ケルプの過熱された線状の縁を圧縮接合する前
に、過熱するための誘導加熱装置において、１対
の電気的に直列に接続されたループを有している
誘導加熱コイル組立体から成り立ち、各ループは
内方導体と外方導体とを有しており、前記内方導
体は磁束案内の内部に置かれると共に溶接される
べき成形されたスケルプの線状の縁に隣接して置
かれ且つ相互に電気的に絶縁されており、外方導
体は、磁束案内の外部に置かれ、また、前記装置
は円形の開放しているスケルプの縁の均等な局部
的な過熱を行うようになつている装置を特徴とす
るものである。

実施例 本発明の他の目的及び発明それ自身は、添付図
面に示す本発明の実施例に基づく以下の説明から
明らかとなるものと信じられる。

最初に、スケルプを加熱し、それをＣ型に成形
し、それから縁を過熱し、最後に、それを閉塞さ
れた管に溶接する本発明装置による加熱過程の全
体を説明する。

第１図において、平らなスケルプ１０が、
815.5℃（500〓）と、1093.3℃（2000〓）との間
のストリツプ温度を達成するために、予熱炉１１
を通過させられる。スケルプ１０は、それから、
１対のロール１２又は１組のロール１２′などに
よりＣ型に成形される。スケルプ１０の間隔を置
かれた線状の縁１３及び１３′により形成された
継ぎ目１４が、誘導加熱コイル１５に隣接して且
つそれに関して間隔を置かれた関係で通過し、そ
こで、継ぎ目１４の縁が、必要とされる溶接温度
に過熱される。スケルプ１０は、それから、溶接
ロール１７により圧縮され、継ぎ目１４の縁の間
において突き合わせ溶接を生成する。管１８は、
このようにして、溶接領域１６を有しており、こ
れは、元のスケルプ１０の厚さよりも、より厚い
ことがある。この断面の増加は、「アプセツト」
と呼ばれる。

第２図には、第１図の誘導コイル１５が示され
ているが、これは、中空の水冷された導体から形
成されている２組の接続されたループから成り立
つている。第一のループは、内方導体４３と、外
方導体２４とから成り立つている。第二のループ
は、内方導体４２と外方導体２２とから成り立つ
ている。内方導体４２及び４３は、相互に絶縁さ
れており（図示されていない）、磁束案内４４の
内部に置かれている。磁束案内４４は、導体から
電気的に絶縁されることができ、あるいは、それ
らは、第４図に示されるように、２個の片４４及
び４４′に分割され、それらの内部損失が、中空
の導体の冷却水の中に消散されることができるよ
うに、導体４２及び４３に接合されることもでき
る。第２図においては、磁束案内４４の一部分
が、ここに使用されている構造を一層良く示すた
めに、除去されて示されている。２個のループ
は、典型的に２６，２８，３０及び３２として示
される接続に終わつている。導体の内部を流れる
電流によつて起こされる損失を除去するために、
冷却水は、３７及び３８として示されている連結
管を介して、導体の中の冷却通路に入り、また、
それから去ることができる。

第３図は、第２図の誘導加熱コイル１５の電流
輪送部分を形成している導体の略図である。加熱
コイルの２個のループを形成している内方導体４
２及び４３並びに外方導体２２及び２４が示され
ている。また、２個のループも連結している導線
２６，２８，３０及び３２も示されている。ルー
プは、導線２６及び２８を接合するジヤンパ５４
により直列に電気的に置かれている。導線３０及
び３２は、溶接過程に対して誘導加熱域を生成す
るために必要なAC電流を供給する電力源への接
続である。

第７図に示されるように、２個の内方導体４２
及び４３は、成形されたスケルプ１０の開放して
いる縁１３，１３′に接近して間隔を置かれて配
置されている。２個のループの直列接続の使用
は、両方の導体４２及び４３の中の電流の均一を
生じさせ、また、縁１３及び１３′の均一の加熱
を生じさせる。誘導子ループの並列接続を利用さ
れていた従前の構造は、電流の均一が確保される
ことはできなかつた。

第４図は、誘導加熱コイル１５の部分の切断斜
視図を示すものであり、また、成形されたＣ型の
スケルプ１４の、溶接ロール１７を通過の前にお
ける対応する断面を示すものである。見られるこ
とができるように、内方導体４２及び４３は、磁
束案内４４及び４４′の内部に置かれるが、外方
導体２２及び２４は、磁束案内の外部に、それに
対して、間隔を置かれた関係に置かれている。

第５図は、成形されたスケルプ１４を示し、ま
た、本発明の誘導加熱コイルから生ずる電流経路
を示すものである。それぞれ、導体４２及び４３
に隣接している主加熱電流２０及び２１が、成形
されるスケルプ１４の縁１３及び１３′に沿つて
電流の集中を生成し、一方、戻り電流は、広い面
積の上に分布されていることに注されたい。この
電流の集中は、スケルプ１４の内部におけるエネ
ルギーの好ましい分布を生成し、この場合、エネ
ルギーの大部分は、縁１３，１３′に沿つて集中
され、それ故、高い電気効率が生ずる。

第６図は、第４図の同じ切断斜視図であり、成
形されたスケルプ１４の内部に挿入された追加の
磁束案内５６を示すものである。この追加の磁束
案内５６の目的は、スケルプ１４の縁１３，１
３′に沿う第５図の電流２０及び２１の一層の集
中を助け、これにより、設備の運転効率を改善す
ることにある。内部の磁束案内５６は、圧延機の
上に支持されることができ、また、スケルプ１４
が成形ロールを通過する前の、開放したＣ型であ
る状態にある。

第７ａ及びｂ図は、誘導加熱コイル１５及び成
形スケルプ１４の横断面図である。成形スケルプ
の縁１３及び１３′が優れた品質の溶接を得るた
めに、実質的に同一温度を達成するために、縁１
３，１３′は、各縁において同じ電流を持たなけ
ればならない。本発明の誘導加熱コイルにおいて
は、主導体４２及び４３の中の電流は、正確に同
じである。第７ａ図の断面図において、誘導コイ
ル組立体の中心線及び成形されたスケルプ１４の
中のすきま、又は、開放している継ぎ目の中心線
は、一致しているものとして示されており、ま
た、縁１３及び１３′の中の電流及び縁１３及び
１３′の温度は、実質的に等しいことが期待され
ることができる。

スケルプ１４が圧延機を通過する時に、成形さ
れたＣ型が、管の長手軸の回りに回転し、これに
より、第７ａ図に示される中立位置から変位され
ることは、あり得ないことでは無い。第７ｂ図
は、誘導加熱コイル組立体の中心線５５から、角
度θだけ左へ、又は、反時計方向位置へ変位され
た中心線を示すものである。満足な溶接が、127
mm（５インチ）の直径の管を溶接する時に、5゜ま
での角度的変位を有して得られることが見い出さ
れた。縁１３及び１３′により形成される閉塞さ
れた継ぎ目の角度的変位及び導体の中心線５５に
対するこの許容差は、次の式により現されること
ができる。すなわち θ＝Sin^-1 （溶け込みの深さ及び縁のすきま／管の直径） ここで、溶け込みの深さは、次の式により現さ
れる。すなわち ｄ＝3160√ ここで、Ｐは、オームインチ、ｆはヘルツであ
る。

若しも、成形されたスケルプ１４の中心線の角
度的変位が、最高の許容角度の範囲内であるなら
ば、満足な溶接が達成される。若しも、この角度
が超過されるならば、溶接過程に伴われる他の問
題が発生し、圧延機の調節を必要とする。形成さ
れるスケルプと導体との間のすきまが、最小に維
持されることが望ましいことが見い出された。な
ぜならば、運転の効率が、若しも、この間隔が増
加するならば、減少するからである。

以上、本発明の推奨実施例を説明したが、本発
明は、それに限定されるものでは無いことを理解
されたい。

発明の効果 本発明は、上記のような構成及び作用を有して
いるので、管の製作用のスケルプの縁を効率良く
過熱するために、従来公知の装置における各種の
欠点を除去した、新規な誘導加熱装置を提供する
ものであることは、明らかなところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、予熱炉、成形ロール、誘導コイル、
溶接ロールを示す管成形及び溶接圧延機の略図、
第２図は、第１図の誘導コイルの斜視図、第３図
は、第２図のコイルの導体及びそれらの相互接続
を示す略図、第４図は、第２図の導体の切断斜視
図、第５図は、Ｃ型のスケルプの断面を、第２図
の導体コイルによりスケルプの中に誘導された電
流を示す切断斜視図、第６図は、Ｃ型のスケルプ
の継ぎ目に隣接して置かれた第１図の導体の、磁
束がＣ型のスケルプの内部に描かれて示す切断斜
視図、第７ａ及び７ｂ図は、Ｃ型のスケルプの継
ぎ目に隣接して置かれた第２図の導体の横断面図
であり、第７ａ図は、誘導コイルの中心線と、継
ぎ目の中心線とが整列している状態を示す横断面
図、第７ｂ図は、誘導コイルの中心線に関して継
ぎ目の誤整列を示す横断面図である。 １０，１４……スケルプ、１３，１３′……縁、
１５……誘導加熱コイル、２２，２４……外方導
体、４２，４３……内方導体、４４……磁束案
内。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状の解放された形状に成形された予熱さ
   れたスケルプの縁を、溶接された管に成形するた
   めに、スケルプの線状の縁を過熱し、過熱された
   線状の縁を圧縮接合する前に、過熱するための誘
   導加熱装置において、１対の電気的に直列に接続
   されたループを有している誘導加熱コイル組立体
   から成り立ち、各ループは、内方導体と、外方導
   体とを有しており、前記内方導体は、磁束案内の
   内部に置かれると共に溶接されるべき成形された
   スケルプの線状の縁に隣接して置かれ且つ相互に
   電気的に絶縁されており、外方導体は、磁束案内
   の内部に置かれ、また、前記誘導加熱装置は、円
   形の解放しているスケルプの縁の均等な局部的な
   過熱を行うようになつていることを特徴とする圧
   縮溶接管の製作のためのスケルプの縁を過熱する
   ための装置。 ２ 直列に接続されたループの対が、交差接続に
   より相互に接続されている特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ３ 誘導加熱装置が、誘導コイルに面している円
   形の解放しているスケルプの内部に置かれた磁束
   案内を含んでいる特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ４ ２個のループの直列接続が、電流の均等化を
   達成し、スケルプの縁の均等な加熱を行うように
   する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 磁束案内の外部に置かれた外方導体が、磁束
   案内に対して間隔を置かれた関係に配置されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。