JPH06172866A - 金属管の誘導加熱方法 - Google Patents
金属管の誘導加熱方法Info
- Publication number
- JPH06172866A JPH06172866A JP4329708A JP32970892A JPH06172866A JP H06172866 A JPH06172866 A JP H06172866A JP 4329708 A JP4329708 A JP 4329708A JP 32970892 A JP32970892 A JP 32970892A JP H06172866 A JPH06172866 A JP H06172866A
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- Japan
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- induction heating
- heated
- pipe
- frequency
- heating
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- Withdrawn
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属管の誘導加熱方法に係り、肉厚が変化す
る場合にあっても、管壁を均等に加熱して温度むらの少
ない状態で熱処理を行なう。 【構成】 肉厚が変化する被加熱管の回りに誘導加熱コ
イルを配して交流電流を流すことにより被加熱管の誘導
加熱を行なう方法であって、肉厚の大きい部分を、肉厚
の小さい部分よりも周波数が低くかつ内面からの浸透深
さが同程度となる周波数の電流を流すことによって加熱
する。
る場合にあっても、管壁を均等に加熱して温度むらの少
ない状態で熱処理を行なう。 【構成】 肉厚が変化する被加熱管の回りに誘導加熱コ
イルを配して交流電流を流すことにより被加熱管の誘導
加熱を行なう方法であって、肉厚の大きい部分を、肉厚
の小さい部分よりも周波数が低くかつ内面からの浸透深
さが同程度となる周波数の電流を流すことによって加熱
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属管の誘導加熱方法
に係り、特に、肉厚が変化する金属管を均一に加熱する
技術に関するものである。
に係り、特に、肉厚が変化する金属管を均一に加熱する
技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素鋼管やステンレス鋼管等の金属管
に、溶接継手や内面クラッド層等を形成した場合には、
これらの部分を誘導加熱する等の方法で焼鈍処理する等
の熱処理することが行なわれる。
に、溶接継手や内面クラッド層等を形成した場合には、
これらの部分を誘導加熱する等の方法で焼鈍処理する等
の熱処理することが行なわれる。
【０００３】金属管の誘導加熱時には、被加熱管の回り
に誘導加熱コイルを巻回して、高周波電流を流すことに
よって実施される。
に誘導加熱コイルを巻回して、高周波電流を流すことに
よって実施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
誘導加熱方法を実施する場合には、被加熱管の外表面近
傍の温度が高くなって、管壁の厚さ方向や管軸方向に熱
が伝達されるために、被加熱管の肉厚が途中で大きく変
化するような場合には、被加熱管の管壁を均等に加熱す
ることが困難となる。
誘導加熱方法を実施する場合には、被加熱管の外表面近
傍の温度が高くなって、管壁の厚さ方向や管軸方向に熱
が伝達されるために、被加熱管の肉厚が途中で大きく変
化するような場合には、被加熱管の管壁を均等に加熱す
ることが困難となる。
【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、肉厚が変化する場合にあっても、管壁を均等に加
熱して温度むらの少ない状態で熱処理を行なうことを目
的とするものである。
ので、肉厚が変化する場合にあっても、管壁を均等に加
熱して温度むらの少ない状態で熱処理を行なうことを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】肉厚が変化する被加熱管
の回りに誘導加熱コイルを配して交流電流を流すことに
より被加熱管の誘導加熱を行なう方法であって、肉厚の
大きい部分を、肉厚の小さい部分よりも周波数が低くか
つ内面からの浸透深さが同程度となる周波数の電流を流
すことによって加熱する構成を採用している。
の回りに誘導加熱コイルを配して交流電流を流すことに
より被加熱管の誘導加熱を行なう方法であって、肉厚の
大きい部分を、肉厚の小さい部分よりも周波数が低くか
つ内面からの浸透深さが同程度となる周波数の電流を流
すことによって加熱する構成を採用している。
【０００７】
【作用】誘導加熱コイルに電流を流した場合の加熱深さ
は、高周波の部分で浅く、低周波の部分で深くなる。し
たがって、内面からの浸透深さが同程度となるように周
波数を選択して誘導加熱を行なうと、肉厚の大きい部分
では、管壁内部の加熱が行なわれて、肉厚の小さい部分
からの熱伝達が抑制される結果、加熱範囲の温度変化が
少なくなる。
は、高周波の部分で浅く、低周波の部分で深くなる。し
たがって、内面からの浸透深さが同程度となるように周
波数を選択して誘導加熱を行なうと、肉厚の大きい部分
では、管壁内部の加熱が行なわれて、肉厚の小さい部分
からの熱伝達が抑制される結果、加熱範囲の温度変化が
少なくなる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係る金属管の誘導加熱方法の
一実施例について、図１を参照して説明する。図１にお
いて、符号１は被加熱管（金属管）、１ａは大径部、１
ｂはテーパー部、１ｃは小径部、１ｎは溶接部、２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ，２Ｎは誘導加熱コイル、３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｎは交流電源である。
一実施例について、図１を参照して説明する。図１にお
いて、符号１は被加熱管（金属管）、１ａは大径部、１
ｂはテーパー部、１ｃは小径部、１ｎは溶接部、２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ，２Ｎは誘導加熱コイル、３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｎは交流電源である。
【０００９】該一実施例では、図１に示すように、被加
熱管１の回りを囲むように各誘導加熱コイル２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，２Ｎが取り付けられるのであるが、誘導加熱
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｎは、例えば二つ割状のリ
ング体を被加熱管１の回りに配するとともに、誘導加熱
コイル２Ｎにあっては、複数のリング体を螺旋状に接続
して、小径部１ｃ及び溶接部１ｎの比較的広い範囲（長
い範囲）を加熱するようにしている。
熱管１の回りを囲むように各誘導加熱コイル２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，２Ｎが取り付けられるのであるが、誘導加熱
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｎは、例えば二つ割状のリ
ング体を被加熱管１の回りに配するとともに、誘導加熱
コイル２Ｎにあっては、複数のリング体を螺旋状に接続
して、小径部１ｃ及び溶接部１ｎの比較的広い範囲（長
い範囲）を加熱するようにしている。
【００１０】前記被加熱管１は、沸騰水型原子炉の給水
系における給水管と容器ノズルとの接続部分を例にして
いる。そして、低合金鋼にステンレス鋼のクラッド溶接
を施した場合や、図１に示す溶接部１ｎを形成した場合
にあって、溶接部１ｎを間に持つ加熱範囲Ｌを設定し
て、この部分を誘導加熱して焼鈍等の熱処理をするもの
である。
系における給水管と容器ノズルとの接続部分を例にして
いる。そして、低合金鋼にステンレス鋼のクラッド溶接
を施した場合や、図１に示す溶接部１ｎを形成した場合
にあって、溶接部１ｎを間に持つ加熱範囲Ｌを設定し
て、この部分を誘導加熱して焼鈍等の熱処理をするもの
である。
【００１１】前記交流電源３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｎは、
被加熱管１の外径の大きさによって、誘導加熱コイル２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｎに給電する電流の周波数を変える
設定がなされ、径が大きい場合には周波数を小さくす
る。
被加熱管１の外径の大きさによって、誘導加熱コイル２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｎに給電する電流の周波数を変える
設定がなされ、径が大きい場合には周波数を小さくす
る。
【００１２】図２に基づいて、単一の周波数による加熱
時と複数の周波数による加熱時との比較説明をする。
時と複数の周波数による加熱時との比較説明をする。
【００１３】周波数が高い場合には、周波数が低い場合
よりも誘導加熱効率が向上するため有利となるが、単一
の周波数の高周波によって被加熱管１を誘導加熱する
と、従来の技術の項で説明したように、加熱深さ（電磁
浸透深さ）が小さく（浅く）なるために、被加熱管１の
外表面近傍のみが発熱して、その熱が管壁の厚さ方向や
管軸方向に伝達されて、テーパー部１ｂや大径部１ａで
は、厚さ方向及び管軸方向の熱伝達が頻繁なものとなっ
て、管壁の温度がテーパー部１ｂの近傍で急に低下する
ものとなる。
よりも誘導加熱効率が向上するため有利となるが、単一
の周波数の高周波によって被加熱管１を誘導加熱する
と、従来の技術の項で説明したように、加熱深さ（電磁
浸透深さ）が小さく（浅く）なるために、被加熱管１の
外表面近傍のみが発熱して、その熱が管壁の厚さ方向や
管軸方向に伝達されて、テーパー部１ｂや大径部１ａで
は、厚さ方向及び管軸方向の熱伝達が頻繁なものとなっ
て、管壁の温度がテーパー部１ｂの近傍で急に低下する
ものとなる。
【００１４】一方、複数の周波数によって誘導加熱する
場合、つまり、被加熱管１に複数巻回した状態の誘導加
熱コイル２Ｎにおける給電周波数をｆｎ、テーパー部１
ｂに配される誘導加熱コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃにおける
給電周波数をｆａ，ｆｂ，ｆｃとして誘導加熱する場合
には、ｆｎ＞ｆｃ＞ｆｂ＞ｆａの関係が成立するように
設定される。このような複数の周波数による誘導加熱で
あると、加熱深さが低周波であるほど大きく（深く）な
るので、テーパー部１ｂにおける管壁の温度勾配が小さ
くなって低温域が少なくなり、管軸方向の熱伝達が抑制
され、図２に実線Ａで示すように、管壁の温度の均一性
が生じる。
場合、つまり、被加熱管１に複数巻回した状態の誘導加
熱コイル２Ｎにおける給電周波数をｆｎ、テーパー部１
ｂに配される誘導加熱コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃにおける
給電周波数をｆａ，ｆｂ，ｆｃとして誘導加熱する場合
には、ｆｎ＞ｆｃ＞ｆｂ＞ｆａの関係が成立するように
設定される。このような複数の周波数による誘導加熱で
あると、加熱深さが低周波であるほど大きく（深く）な
るので、テーパー部１ｂにおける管壁の温度勾配が小さ
くなって低温域が少なくなり、管軸方向の熱伝達が抑制
され、図２に実線Ａで示すように、管壁の温度の均一性
が生じる。
【００１５】〔加熱深さの算出〕周波数を変化させた場
合の加熱深さ（電磁浸透深さ）は、次式によって求める
ことができる。 δ＝５．０３×１０3 （ρ／μｆ）0.5 …………（１）式 ただし、 δ：外表面からの電磁浸透深さ（ｃｍ） ρ：抵抗率（Ω・ｃｍ）……ここでは７７．９×１０-6
を使用 μ：比透磁率 ……ここでは１００を使用 ｆ：周波数（Ｈｚ）
合の加熱深さ（電磁浸透深さ）は、次式によって求める
ことができる。 δ＝５．０３×１０3 （ρ／μｆ）0.5 …………（１）式 ただし、 δ：外表面からの電磁浸透深さ（ｃｍ） ρ：抵抗率（Ω・ｃｍ）……ここでは７７．９×１０-6
を使用 μ：比透磁率 ……ここでは１００を使用 ｆ：周波数（Ｈｚ）
【００１６】〔内面からの浸透深さの設定例１〕図３
は、４５度のテーパー部１ｂを有する被加熱管１と、誘
導加熱コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｎによる誘導加熱時の加熱
深さとの関係を示すモデル図である。被加熱管１の肉厚
が３１．５ｍｍ、テーパー部１ｂが基準点から１００ｍ
ｍ離間した位置から４５度の角度で立ち上げられてお
り、内面からの浸透深さ（加熱深さまでの内面からの距
離）ｂが一定の３０．７ｍｍである場合において、加熱
深さａに基づいて、前述の（１）式を利用して誘導加熱
周波数を求めた。図４にその結果を示す。ただし、図４
にあっては、周波数（Ｈｚ）の平方根値で示している。
は、４５度のテーパー部１ｂを有する被加熱管１と、誘
導加熱コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｎによる誘導加熱時の加熱
深さとの関係を示すモデル図である。被加熱管１の肉厚
が３１．５ｍｍ、テーパー部１ｂが基準点から１００ｍ
ｍ離間した位置から４５度の角度で立ち上げられてお
り、内面からの浸透深さ（加熱深さまでの内面からの距
離）ｂが一定の３０．７ｍｍである場合において、加熱
深さａに基づいて、前述の（１）式を利用して誘導加熱
周波数を求めた。図４にその結果を示す。ただし、図４
にあっては、周波数（Ｈｚ）の平方根値で示している。
【００１７】〔内面からの浸透深さの設定例２〕図５
は、３０度のテーパー部１ｂを有する被加熱管１と、誘
導加熱コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｎによる誘導加熱時の加熱
深さとの関係を示すモデル図である。被加熱管１の肉厚
が５１．５ｍｍ、テーパー部１ｂが基準点から９０ｍｍ
離間した位置から３０度の角度で立ち上げられており、
内面からの浸透深さｂが一定の４５ｍｍである場合にお
いて、外表面からの浸透深さａに基づいて、誘導加熱周
波数を求めた。図６にその結果を示す。
は、３０度のテーパー部１ｂを有する被加熱管１と、誘
導加熱コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｎによる誘導加熱時の加熱
深さとの関係を示すモデル図である。被加熱管１の肉厚
が５１．５ｍｍ、テーパー部１ｂが基準点から９０ｍｍ
離間した位置から３０度の角度で立ち上げられており、
内面からの浸透深さｂが一定の４５ｍｍである場合にお
いて、外表面からの浸透深さａに基づいて、誘導加熱周
波数を求めた。図６にその結果を示す。
【００１８】被加熱管１の内径が、大径部１ａ、テーパ
ー部１ｂ、小径部１ｃにおいて同一である場合、図３な
いし図６に示すように、内面からの浸透深さｂが同程度
となるように周波数を選択して誘導加熱を行なうと、加
熱浸透深さａの範囲で発熱する加熱源となるので、各コ
イルの電流調整によって熱出力を同一にする等により、
その範囲の温度が一定になると単純化して考えると、管
壁中の熱伝達は、外側から内側に向かいかつ加熱範囲で
等距離となる。したがって、加熱範囲の大部分で管軸方
向の熱伝達を無視して考えればよいことになり、加熱範
囲の温度の均一化が行なわれるものである。
ー部１ｂ、小径部１ｃにおいて同一である場合、図３な
いし図６に示すように、内面からの浸透深さｂが同程度
となるように周波数を選択して誘導加熱を行なうと、加
熱浸透深さａの範囲で発熱する加熱源となるので、各コ
イルの電流調整によって熱出力を同一にする等により、
その範囲の温度が一定になると単純化して考えると、管
壁中の熱伝達は、外側から内側に向かいかつ加熱範囲で
等距離となる。したがって、加熱範囲の大部分で管軸方
向の熱伝達を無視して考えればよいことになり、加熱範
囲の温度の均一化が行なわれるものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明に係る金属管の誘導加熱方法にあ
っては、肉厚の大きい部分を、肉厚の小さい部分よりも
周波数が低くかつ内面からの浸透深さが同程度となる周
波数の電流を流して加熱することによって、被加熱管の
内径が管壁の肉厚に関係なくほぼ一定であることと、周
波数が小さくなるにしたがって加熱深さが大きくなる関
係があることとを利用して、肉厚が変化する場合にあっ
ても、管壁を均等に加熱して温度むらの発生を低減し、
熱処理精度を向上させることができる。
っては、肉厚の大きい部分を、肉厚の小さい部分よりも
周波数が低くかつ内面からの浸透深さが同程度となる周
波数の電流を流して加熱することによって、被加熱管の
内径が管壁の肉厚に関係なくほぼ一定であることと、周
波数が小さくなるにしたがって加熱深さが大きくなる関
係があることとを利用して、肉厚が変化する場合にあっ
ても、管壁を均等に加熱して温度むらの発生を低減し、
熱処理精度を向上させることができる。
【図１】本発明に係る金属管の誘導加熱方法の一実施例
を示す一部を省略した正断面図である。
を示す一部を省略した正断面図である。
【図２】単一の周波数による加熱時と複数の周波数によ
る加熱時との比較例を示す温度曲線図である。
る加熱時との比較例を示す温度曲線図である。
【図３】被加熱管の形状と誘導加熱時の浸透深さとの関
係例を示すモデル図である。
係例を示すモデル図である。
【図４】図３の被加熱管と加熱深さ及び誘導加熱周波数
との関係曲線図である。
との関係曲線図である。
【図５】被加熱管の形状と誘導加熱時の浸透深さとの他
の関係例を示すモデル図である。
の関係例を示すモデル図である。
【図６】図５の被加熱管と加熱深さ及び誘導加熱周波数
との関係曲線図である。
との関係曲線図である。
１ 被加熱管（金属管） １ａ 大径部 １ｂ テーパー部 １ｃ 小径部 １ｎ 溶接部 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｎ 誘導加熱コイル ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｎ 交流電源 Ｌ 加熱範囲
Claims (1)
- 【請求項１】 肉厚が変化する被加熱管の回りに誘導加
熱コイルを配して交流電流を流すことにより被加熱管の
誘導加熱を行なう方法であって、肉厚の大きい部分を、
肉厚の小さい部分よりも周波数が低くかつ内面からの浸
透深さが同程度となる周波数の電流を流すことによって
加熱することを特徴とする金属管の誘導加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4329708A JPH06172866A (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 金属管の誘導加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4329708A JPH06172866A (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 金属管の誘導加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172866A true JPH06172866A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18224387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4329708A Withdrawn JPH06172866A (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 金属管の誘導加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06172866A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105821185A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-03 | 吉林大学 | 高强度钢梯度感应加热装置 |
| WO2018012626A1 (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社ジェイテクト | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| JP2020020038A (ja) * | 2018-07-24 | 2020-02-06 | 日本製鉄株式会社 | 金属の熱処理方法及びその熱処理装置 |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP4329708A patent/JPH06172866A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105821185A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-03 | 吉林大学 | 高强度钢梯度感应加热装置 |
| WO2018012626A1 (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社ジェイテクト | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| JP2018009226A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社ジェイテクト | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| CN109477157A (zh) * | 2016-07-14 | 2019-03-15 | 株式会社捷太格特 | 热处理方法和热处理装置 |
| US11136640B2 (en) | 2016-07-14 | 2021-10-05 | Jtekt Corporation | Heat treatment method and heat treatment device |
| JP2020020038A (ja) * | 2018-07-24 | 2020-02-06 | 日本製鉄株式会社 | 金属の熱処理方法及びその熱処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |