JPH07282968A - 高周波誘導加熱装置および加熱方法 - Google Patents
高周波誘導加熱装置および加熱方法Info
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- JPH07282968A JPH07282968A JP7566094A JP7566094A JPH07282968A JP H07282968 A JPH07282968 A JP H07282968A JP 7566094 A JP7566094 A JP 7566094A JP 7566094 A JP7566094 A JP 7566094A JP H07282968 A JPH07282968 A JP H07282968A
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Abstract
を有する1対の導電性円板と、1対の導電性円板の二つ
の外面部に設けた渦巻状導電性円管の通電加熱コイルと
から構成され、1対の導電性円板は対称かつ平行で対向
し、外面部の通電加熱コイルはそれぞれ少なくとも一巻
き以上である高周波誘導加熱装置。(2)上記の装置を用
いる加熱方法であって、対向する1対の導電性円板間の
距離を変えることにより、被加熱材の加熱範囲を可変と
する方法。 【効果】被加熱材の加熱範囲の限定、温度の均一性、直
接温度測定による温度制御の正確性を達成することがで
きる。
Description
属工学的な調査研究、熱処理およびゾーンリファイニン
グなどを行う際に用いるのに好適な高周波誘導加熱に関
する。
び内部の品質を向上させるためには、鋼の凝固途中ある
いは凝固後の冷却過程における鋼の温度と歪量、強度と
の関係を明らかにする必要がある。これらの関係を用い
て熱応力解析を行うことにより、鋼の最適冷却条件を見
いだし、これを実操業に反映させることが要求されてい
る。
態における鋼の温度と歪量、強度との関係を求めること
は、実験室規模の実験においても困難であるため、上記
の関係は未だ充分に解明されていない。
態では鋼の温度制御が困難であることにある。
め、 JIS規格の被加熱材試験片(以下、単に被加熱材ま
たは試験片もしくは試料という)を所定温度に加熱して
試験片を両端方向に引張り、試験片の伸び量、断面収縮
量、荷重の測定が行われている。その際、試験片の温度
を変化させて温度と歪量、強度の関係を求めるために、
試験片の加熱領域を限定するとともに加熱温度を正確に
測定する必要がある。
試験片の固相線温度近傍の高温状態での測定は、その計
測手法が充分に確立されていない。通常、温度測定には
熱電対が用いられるが、試験片が小さいため熱電対の固
定が困難であるとともに、熱電対と試験片が反応するた
め、熱電対と試験片の間に耐火物を挟まなければならな
い。
低いため、試験片温度と熱電対による測定温度に差が生
じ、試験片の温度を正確に測定することができない。
温度測定法としては、試験片自体の温度に影響を及ぼさ
ない方法を用いる必要があり、今のところ光温度計を用
いる方法以外にない。
57に示される論文では、試験片を高周波誘導加熱法によ
り所定温度まで昇温し、試験片を引張ることで、伸びと
温度および荷重との関係を求め、凝固点直下における鋼
の脆化挙動を調査している。
は、スプリング状の誘導コイルのみで構成されており、
この誘導コイル近傍の試験片を加熱あるいは溶融するこ
とができるものである。試験片の温度測定には熱電対が
使用されているが、この方法では加熱部の温度を直接測
定することが不可能であるため、試験片の加熱部中央か
ら離れた位置の温度を測定することで加熱部の温度を推
測している。
たは渦巻状に加工して作製した上記のような高周波誘導
加熱コイルを用いる場合には、次の〜の問題があ
る。
験片の加熱部中央から離れた位置に取り付けた熱電対に
よる測定値を用いて、加熱部の温度を制御せざるを得な
いため、その正確さは期待しがたく、加熱部温度は推測
値に留まる。熱電対と試験片との間に耐火物を挟む場合
には、この推測精度はさらに低下する。
度と熱電対の設置位置の温度との関係を予め求めなけれ
ばならない。試験片の組成が異なると、その熱伝導率も
異なり、両者の温度の関係も変わることになる。このた
め、試験片の組成毎に予備実験を行う必要があり、実験
に時間と費用を要する。
片を加熱するため、磁場が所望の加熱部領域よりも拡大
しやすく、加熱部を厳密に限定することができない。さ
らに、磁場が試験片の内部まで均等に侵入せず、試験片
の加熱部温度が均一とならない。
電流を短絡させないため、渦巻の開始点と終了点で円管
の直径以上の間隔で段差を付ける必要がある。この箇所
においてはコイルから発生する磁場が均等でなくなり、
その不均等磁場の作用で加熱される試料に温度分布が生
じる。また、コイルが円管であってその内部に冷却水を
流すため、ある程度のコイルが直径が必要となる。この
場合、円管から放射状に磁場が発生し、試料の加熱領域
を厳密に限定することが困難になるのを助長する。
ても、コイルが試験片の加熱部の直ぐ側方に存在するた
め、試料に直角な位置に光温度計を設置するスペースを
取ることができない。光温度計の位置が試料と直角な位
置にないと、光温度計と被測温面の距離が一定となら
ず、放射光温度に分布が生じ、これが測定温度の誤差の
原因となる。
図5は、従来の渦巻状の円管加熱コイルのみを備えた誘
導加熱装置の場合の、コイルから発生する磁場分布を模
式的に示す縦断面図である。図示するように円管2から
磁場5が放射状に拡がるため、円管2から離れるにつれ
磁束密度が小さくなり、試料6の加熱温度の均一性が低
下する。また、磁場5が放射状に広がることから、試料
6の温度が均等となる加熱範囲を限定することができな
い。
ることなく、試験片の所望の加熱部温度の均一さと温度
制御の容易さとを同時に達成することが可能な高周波誘
導加熱装置と加熱方法を提供することにある。
(1) の高周波誘導加熱装置と、(2) のこれを用いる加熱
方法にある。
孔部を有する1対の導電性円板と、1対の導電性円板の
二つの外面部に設けた渦巻状導電性円管の通電加熱コイ
ルとから構成され、1対の導電性円板は、対称かつ平行
で対向し、外面部の通電加熱コイルは、それぞれ少なく
とも一巻き以上であることを特徴とする高周波誘導加熱
装置。
熱方法であって、対向する1対の導電性円板間の距離を
変えることにより、被加熱材の加熱範囲を可変とするこ
とを特徴とする高周波誘導加熱方法。
状を指す。
する。図1(a) は加熱装置の構造を概念的に説明するた
めに、便宜的に側面図の一部と縦断面図の一部を省略お
よび合成して示す図である。図1(b) は図1(a) の平面
図である。なお、断面のハッチングは便宜上省略してあ
る。
円板1と加熱コイルである導電性円管2で構成される。
円板1の中心には、試料を挿入するための開口部3が設
けられ、1対の円板1は距離dを維持して対称かつ平行
に配置される。開口部3の形状は通常円形である。
の外面部(図では上下)に1巻以上の渦巻形状をした円
管2が平面的に取り付けられる。ただし、最も内側の円
管のみを円板1に取り付け、外周の円管は円板から浮い
ている。この取付け方法には溶接、ろう付けなどを用い
ればよい。
れの円板1の外面部(図では上下)に取り付けられた円
管2は上下で連続している。さらに、円板1の一部に切
り込み4が設けられている。
銅、真鍮、アルミニウム、金めっきをした銅などが望ま
しい。円板1の厚さは 0.5〜3mm、円管2の直径は3〜
8mm、その肉厚は 0.5〜2mmとするのがよい。
り、円板1にも電流を流して円板1から磁場を発生させ
ることで、1対の円板に挟まれた領域において開孔部3
に挿入された試料の誘導加熱を行う。このとき、円板1
の一部に切り込み4が設けられているため、円板1に段
差を設けることなく、円板1の電気的な短絡を防止する
ことができる。開口部3の形状が円形であると、印加さ
れる磁場中の軸対称性が確保され、試料の加熱温度の均
一性も向上する。
流れる電流の密度を高め、試料の加熱効率を高めるとと
もに、加熱可能な最高温度を高めることもできる。さら
に、外周の円管を円板1から浮かし、円板1に密着して
取り付けられた最も内側の円管に電流を集中させること
で、試料の加熱効率が高まる。
状態の観察および光温度計による温度の直接測定が可能
となるため、熱電対を用いる不正確な温度測定やこれに
基づく温度制御を余儀なくされる条件が消失する。
的に説明する。図2は本発明の高周波誘導加熱装置の円
板から発生する磁場分布を、模式的に示す縦断面図であ
る。
側の端部から磁場5が発生し、円柱形の試料6に印加さ
れる。上記の円板1の端部に角(かど)が存在するため
電流が円板1の端部に集中し、発生する磁束密度が高ま
るとともに、図5に示すような磁場5の拡大を防止する
ことができる。
対する円板1同士の相互作用により円板1間の領域に磁
場5が集中する。したがって、予め1対の円板1間の距
離dを設定することで、試料のうち円板に挟まれた部分
のみを均等に加熱することができる。このため、試料の
所望加熱部の温度を直接測定することができる光温度計
と組合せると、加熱部の正確な温度制御が可能となる。
の高周波誘導加熱装置を用いる場合には、1対の円板1
間の距離dを変えることにより、容易に試料の加熱範囲
を正確に変え、または限定することができるのである。
の限定、試料に対する均等な高磁束密度の印加による温
度均一性と加熱効率の向上、直接温度測定による温度制
御の正確性の向上および加熱状態の観察が可能である。
の金属工学的な調査研究以外に、ゾーンリファイニング
や鋼管、線材などの金属材料の加熱または熱処理を対象
として、規模の大小を問わず生産ラインでも用いること
ができ、特に厳密な温度制御を必要とする場合に好適な
ものである。したがって、本発明の装置は図1に示すよ
うな縦方向だけでなく、横方向に設置して用いてもよ
い。
て、次の条件で試料の加熱実験を行った。
Mn:1.35wt%、残部:Feおよび不純物 試料の液相線温度:1522℃ 固相線温度:1490℃ 目標加熱温度:試料中央部で1000℃ 温度測定法:光温度計 比較例として、図5に示す従来使用されている渦巻状の
コイルのみからなる構造の誘導加熱装置、およびこの渦
巻状のコイルに上記の本発明例で用いた円板を1枚取付
けた構造の誘導加熱装置を使用する実験も行った。
度は1000℃とし、比較例の温度測定には熱電対を用い、
試料と熱電対との間に厚さ0.3mm のアルミナ製絶縁管を
挟んだ。電流および試料などの条件は、本発明例の場合
と同じである。
を示す。図3から明らかなように、本発明装置の場合で
は、試料温度が試料中央部から±5mmの領域、すなわち
円板間の距離d:10mmの範囲で1000℃の一定となってい
る。試料中央部から5mm以上離れると試料温度は急激に
低下し、10mm離れた位置で約600 ℃に低下する。このよ
うに、設定した加熱領域のみを目標どおりの温度とする
ことが可能である。
合では、試料中央部の温度のみは、1000℃とすることが
できるが、中央部から僅かに離れた位置で早くも温度は
低下し始める。したがって、試料の加熱温度を所望の加
熱領域内で均一とすることができず、加熱範囲を設定す
ることも困難である。
の場合も、試料の温度分布の傾向は上記の従来の装置を
用いた場合と略々同様である。
測定可能範囲を示す図である。図示するように、本発明
の装置を用いると、1対の円板の間隙dを通して光温度
計により1600℃まで正確に温度測定が可能である。比較
例ではいずれも、試料の加熱中央部がコイルまたは円板
で隠されるため光温度計の使用はできず、熱電対の使用
のみ可能となる。このため試料の固相線温度以上の測温
は不可能であり、試料表面に溶着させた熱電対で測温す
る方法を用いなければならない。試料を固相線温度以上
に加熱すると試料の溶融が始まり、熱電対が表面から脱
落してしまう。
定、試験片に対する均等な高磁束密度の印加による温度
の均一性、直接温度測定による温度制御の正確性を達成
することができる。本発明の装置では加熱状態の目視観
察を行うこともできる。
(a) は加熱装置の構造を概念的に説明する図、(b) は
(a) の平面図である。
る磁場分布を模式的に示す縦断面図である。
ある。
る。
加熱装置の場合の、コイルから発生する磁場分布を模式
的に示す縦断面図である。
切り込み、5:磁 場、 6:試料(被加熱材、試験
片)、d:導電性円板間の距離
Claims (2)
- 【請求項1】中央部に被加熱材を挿入するための開孔部
を有する1対の導電性円板と、1対の導電性円板の二つ
の外面部に設けた渦巻状導電性円管の通電加熱コイルと
から構成され、1対の導電性円板は対称かつ平行で対向
し、外面部の通電加熱コイルはそれぞれ少なくとも一巻
き以上であることを特徴とする高周波誘導加熱装置。 - 【請求項2】請求項1の高周波誘導加熱装置を用いる加
熱方法であって、対向する1対の導電性円板間の距離を
変えることにより、被加熱材の加熱範囲を可変とするこ
とを特徴とする高周波誘導加熱方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07566094A JP3602158B2 (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 高周波誘導加熱装置および加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07566094A JP3602158B2 (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 高周波誘導加熱装置および加熱方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07282968A true JPH07282968A (ja) | 1995-10-27 |
JP3602158B2 JP3602158B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=13582612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07566094A Expired - Lifetime JP3602158B2 (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 高周波誘導加熱装置および加熱方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3602158B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1865295A1 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-12 | Honeywell International Inc. | Flow sensor transducer with dual spiral wheatstone bridge elements |
-
1994
- 1994-04-14 JP JP07566094A patent/JP3602158B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1865295A1 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-12 | Honeywell International Inc. | Flow sensor transducer with dual spiral wheatstone bridge elements |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3602158B2 (ja) | 2004-12-15 |
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