JPH08158024A - 電磁誘導加熱用鋼板 - Google Patents

電磁誘導加熱用鋼板

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JPH08158024A
JPH08158024A JP6297287A JP29728794A JPH08158024A JP H08158024 A JPH08158024 A JP H08158024A JP 6297287 A JP6297287 A JP 6297287A JP 29728794 A JP29728794 A JP 29728794A JP H08158024 A JPH08158024 A JP H08158024A
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JP
Japan
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electromagnetic induction
induction heating
steel
corrosion resistance
iron loss
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Application number
JP6297287A
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English (en)
Inventor
Minoru Murabayashi
実 村林
Hiroshi Shimizu
寛 清水
Taizo Kawamura
泰三 川村
Yoshitaka Uchibori
義隆 内堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEDA GIKEN KK
JFE Steel Corp
Original Assignee
SEDA GIKEN KK
Kawasaki Steel Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】透磁率が高くて一般の商用交流電源により効率
的な電磁誘導加熱が可能で、高い鉄損値と良好な耐食性
とを具備した電磁誘導加熱用鋼板を提供する。 【構成】Cr;17.00 〜50.00 %(重量比、以下同
じ)、Mo;0.50〜5.00%、Si;1.0 %以下、Al;
0.20%以下とし、残部がFeおよび不可避的不純物から
なり、且つPI=[Cr%]+3.3×[Mo%]で定
義される鋼の孔食指数PIの値は18以上とした電磁誘
導加熱用鋼板である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、渦電流を交番させて発
熱させた充填体に流体を接触させて加熱する電磁誘導加
熱における当該充填体用として好適な電磁誘導加熱用鋼
板に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、温水や温風等を得る場合は種々
の加熱手段が利用されるが、電力を用いた加熱方法では
シーズヒータ方式などがよく用いられている。ところが
シーズヒータ方式では、ヒーター自信の過熱により、近
接する被加熱体が熱せられ、順次近隣の被加熱体が加熱
されていくことになり、必然的に温度ムラを生じつつ加
熱する方式であるため加熱・昇温に非常に長時間を要
し、正確な温度制御が困難で、熱せられる流体の過熱現
象が生じやすい。
【0003】これに対して、積層充填した鋼板に電磁誘
導を利用して渦電流を交番させることにより発熱せし
め、発熱した鋼板の間に被加熱物である流体を流入させ
て加熱するようにした積層充填体加熱装置が特開平3−
98286号公報および実開平4−53401号公報に
提案されている。これによれば、非常に効率良く加熱で
き、温度の制御精度も良く、条件次第では瞬間的に所要
温度に加熱することも可能である。
【0004】上記の電磁誘導加熱に使用される使用され
る鋼板として、従来は被加熱流体に対する耐食性を考慮
し、SUS304やSUS316などの腐食に極めて強
い鋼種のものが使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
電磁誘導加熱用鋼板として使用されているSUS304
やSUS316などのオーステナイト系ステンテス鋼板
は透磁率が低いため、発熱させるのに高周波数,大電流
の電源を使用しなければならず、電源効率が悪いという
問題点がある。
【0006】これに対して、SUS430に代表される
フェライト系ステンレス鋼板を用いれば、もっと低周波
数,低電流でも電磁誘導加熱による発熱が可能で電源効
率は改善できるのであるが、しかし他方で加熱した流体
に対し耐食性が低いという問題が生じる。そこで本発明
は、このような従来の問題点に着目してなされたもので
あり、透磁率が高くてオーステナイト系ステンレス鋼に
比べより低周波の電源が使用できるので効率的な電磁誘
導加熱が可能で、高い鉄損値と良好な耐食性とを具備し
た電磁誘導加熱用鋼板を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の鋼は、上記の目
的を達成するべく、透磁率の高いフェライト系ステンレ
ス鋼を用いて、オーステナイト系ステンレス鋼に比べよ
り低周波数,低電流の電源による電磁誘導加熱に適した
鉄損の大きな特性を有し、且つ被加熱体である水,薬液
あるいは空気等の種々の流体に対して十分の耐食性を有
するように次のような成分設計を行った。
【0008】すなわち、本発明の鋼は電磁誘導加熱用鋼
板であって、Cr;17.00 〜50.00%(重量比、以下同
じ)、Mo;0.50〜5.00%、Si;1.0 %以下、Al;
0.20%以下とし、残部がFeおよび不可避的不純物から
なることを特徴とするものである。ここで、上記の成分
構成において、式 PI=[Cr%]+3.3×[Mo%] で定義される鋼の孔食指数PIの値は18以上とする。
【0009】
【作用】本発明の鋼板は、交番磁界内にある金属導体の
電磁誘導作用により発現する金属導体の加熱現象を利用
して、鋼板を流体の加熱源として使用する。その誘導加
熱の電源としては低周波電源である商用周波数電源が使
い易く実用上最も好ましい。また、加熱源である金属導
体の発熱量を大きくして電磁誘導加熱を効率的に行うた
めには、高い鉄損値が必要である。
【0010】高い鉄損値を得るにはステンレス鋼成分中
のSi,Al以外の不純物元素を増量するのが良い。こ
の見地から本発明の電磁誘導加熱用鋼板に適する成分組
成を検討した結果、Cr量を17.00 〜50.00 %の範囲と
するとともに、Mo量を0.50〜5.00%の範囲とするのが
実用上最も好適であることを見いだした。Cr量が50.0
0 %を越えるか、またはMo量が5.00%を越えると、鋼
の機械的性質が非常に脆弱になってしまい実際上製造が
困難になる。
【0011】一方、Cr量が17.00 %未満であるか、ま
たはMo量が0.50%未満であると、十分な耐食性が得ら
れない。そこで、本発明の電磁誘導加熱用鋼板にあって
はCr量を17.00 〜50.00 %、Mo量を0.50〜5.00%と
規定する。上記以外の成分については、C,Mn,S,
P,O,Nの各成分を増量させると鉄損が大きくなるこ
とは明らかではあるが、反面で機械的性質,耐食性その
他の特性を阻害することになる。そこで本発明における
これらの各成分については、鉄損を除けば特性阻害要因
である点を配慮して、製造上許容し得る範囲に止めるべ
く不可避的に混入する不純物と規定し、その含有量を次
のように規制する。
【0012】C量≦0.020 %、Mn≦0.60%、P≦0.03
5 %,S≦0.007 %,O≦0.008 %,N≦0.020 % Si,Alについては、これらの添加量を増量すると鉄
損の値を低減させる逆効果があることから、むしろ含有
量を抑制するべきである。しかしながらステンレス鋼の
精錬において脱酸のために必要な元素であるから混入を
避けることはできない。そこで本発明にあっては、電磁
誘導加熱用鋼板に望まれる所期の特性を阻害しない範囲
として、Si量は1.0 %以下、Al量は0.20%以下に規
制するものである。
【0013】本発明の鋼は、上述のようにCr,Mo以
外の不可避的に混入せざるを得ない元素の量を極力抑制
しつつ、Cr,Moの含有量を所定範囲に制御すること
により、機械的性質や耐食性を維持しながら一定以上の
鉄損値を確保して、効率の良い電磁誘導加熱を可能とす
るものである。本発明の鋼板にとっては、接触する被加
熱物の流体を汚染しないことも、重要な要件であり、し
たがって耐食性の優れたものが必要である。一般にステ
ンレス鋼の耐食性試験法として孔食試験(JIS G
0577)が知られている。これによれば、ステンレス
鋼の規定の試験片を用いて、中性3.5 %塩化ナトリウム
溶液中における動電位法によりアノード分極曲線を測定
し、特定の電流密度(例えば10μA/cm2 )に対応
する電位のうち最も貴な値を孔食電位V’C10 として求
め、被試験ステンレス鋼の耐食性を判定することができ
る。孔食電位が高ければ耐食性に優れる。
【0014】一方、一般的に耐食性を良くするのに、フ
ェライト系鋼ではCrとMoとの濃度の増加が有効であ
ることが判っている。このことを指数化したものが孔食
指数PI(Pitting Index)であり、次の
式で表される。 PI=[Cr%]+3.3×[Mo%] 本出願人はステンレス鋼における孔食指数と孔食電位と
の相関関係について検討し、両者の間に明確な直線関係
が成立することを見いだしている〔図1、孔食電位V’
C10 (3.5 %NaCl,30℃)と孔食指数の関係グラ
フ参照〕。すなわち、孔食指数PIが高いほど孔食電位
が高く、耐食性は良好といえる。
【0015】本発明者らは、この孔食電位とステンレス
鋼の耐食性との関係に着目し、更に電磁誘導加熱の対象
となる流体のうち最も用途例の多いものは水であると推
測されることから、水以上の腐食性を有する流体に耐え
得る耐食性を有することを基準とするのが実用的である
と考える。そして、本発明において必要な孔食指数PI
の値をPI≧18と規定すると、長期にわたって良好に
機能することを経験的に見いだした。
【0016】孔食指数の値が18未満であると、耐食性
が低くてやがて被加熱流体に浸食され長期間の使用に耐
えられないと同時に、被加熱流体を汚染することにもな
り不適当である。先に述べたように、電磁誘導加熱を効
率的に行うためには電磁誘導加熱用鋼板に高い鉄損値が
必要であるが、図2に、Cr,Mo量(孔食指数PI)
の変化と鉄損値との相関を示す。
【0017】横軸に孔食指数値を、縦軸に鉄損値(W/
kg:但し、磁束密度振幅10キロガウス、電源周波数
60Hzの条件下)をとっている。図から、孔食指数値
PIが大きくなると鉄損値も大きくなることがわかる。
電磁誘導加熱にあたって、一般の商用交流電源(60H
z)では、加熱装置の大きさと加熱能力とを総合的に考
慮した場合、実用上効率の良い電磁誘導加熱を実現する
のに効果があると経験的に推察される鉄損値は6.0W
/Kg以上が望ましい。しかして、図2から明らかなよ
うに、鉄損値が6.0W/Kg以上の範囲では長期の耐
食性を保証する孔食指数PI≧18の条件も概ね満足さ
れる。
【0018】それゆえ、本発明の条件によれば、オース
テナイト系ステンレス鋼に比べてより低周波の電源が使
用できるので効率的な電磁誘導加熱が可能で、高い鉄損
値と良好な耐食性とを具備した電磁誘導加熱用鋼板を提
供することが可能である。
【0019】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。先ず、
本発明の範囲内の成分組成を有する電磁誘導加熱用鋼板
(本発明品)及び本発明の範囲外の成分組成を有する電
磁誘導加熱用鋼板(比較例)を製造してそれぞれの鉄損
値と耐食性(孔食指数PIによる)の評価を実施した。
【0020】その結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表中の下線付き数字は、範囲外のものであ
る。鉄損のW10/60 は、磁束密度振幅10キロガウスで
交流交番電源周波数60Hzの条件下での測定値 W/
kgである。比較例1は、Cr量およびMo量が本発明
の許容範囲を下回り、鉄損値,孔食指数値(PI値)共
に低い値になっている。
【0023】比較例2は、更にCr量およびMo量が少
ないため、鉄損値,PI共に大幅に低下している。比較
例3は、Cr量が本発明の範囲内にあり、そのためPI
値は19.5を示す耐食性は問題ない。しかし、Al量が過
多であり、その結果鉄損が大きく低減されている。
【0024】これらの比較例に対して、実施例1〜4
は、いずれも鉄損値は6 W/kgを上回り、PI値も十
分である。特にCr量が30.03 %と多い実施例4のもの
は9.73W/kgという大きな鉄損値と36.1という大きな
PI値となり、極めて効率的な電磁誘導加熱を行いつ
つ、長期にわたって高い耐食性が得られるものといえ
る。次に、本発明の電磁誘導加熱用鋼板を組み込んだ電
磁誘導加熱装置の実施例を説明する。
【0025】図3ないし図5は、流体の電磁誘導加熱装
置の一実施例を示すもので、図3は電磁誘導加熱用鋼板
製の規則充填板の積層状態を説明する斜視図、図4は発
熱部の構造を透視的に示す斜視図、図5は同装置の電磁
誘導加熱給湯システム図である。表1の実施例4の成分
組成を有する板厚0.05mmの電磁誘導加熱用鋼板に
パンチング加工を施して図3に示すような多数の孔を規
則的に穿孔し、これに波板加工を施して多数個の充填板
3を製造した。
【0026】その充填板3同士を隣接の板の波の方向が
互いに交叉するように積層しつつ円筒状に束ねて図4に
示すような直径25mm,高さ200mmの規則充填体
6を形成し、円筒状の外筒7の中に充填した。その後、
外筒7の上下の開口に円錐台形の蓋を取り付けると共
に、外筒の外周に高周波電流コイル8を巻き付けて電磁
誘導加熱槽9を製作した。
【0027】この電磁誘導加熱槽9を立設して、下方の
入り口から流入させた低温流体(水)4を電磁誘導加熱
して上方の出口から高温流体(湯)5として取り出すよ
うに配管する。また、図5に示すように、上方の出口に
高温流体5の温度を測定する温度検知器10を配設して
制御回路11に温度検知信号を送り、一方、外周のコイ
ル8は高周波電流発振回路12を介して交流電源13に
接続する。そして、温度検知器10の検出信号を制御回
路11に送り、制御回路11はその温度検出信号に応じ
て高周波発振回路12に制御指令を送り出し、交流電源
13から高周波電流コイル8に流す電流値をフィードバ
ック制御して、所定温度の高温流体5を取り出すように
した電磁誘導加熱給湯システムを構成した。
【0028】この給湯システムによる実験結果によれ
ば、水量200l/H,使用電源10KWの条件下で、
25℃の昇温に要した時間は約3秒でよかった。また、
同装置を電磁誘導加熱温風器として使用し、送り込む低
温流体4としての空気量を100Nm3 /H、使用電源
10KWの場合に、400℃昇温するのに要した時間は
数秒に過ぎなかった。
【0029】なお、上記実施例では、本発明の電磁誘導
加熱用鋼板を素材とした充填板3を積層しつつ円筒状に
束ねて製作した規則充填体6を用いているが、これに限
らず、本発明の電磁誘導加熱用鋼板を素材としてパイプ
を製作し、このパイプの周囲にコイル8を巻き付けるよ
うな構成であってもよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
の発明によれば、Cr,Mo,Si,Al等の含有率を
規制することにより透磁率の高いフェライト系鋼板の成
分組成を改良したため、高鉄損値と高耐食性とを同時に
得ることができて、その結果、従来電磁誘導加熱用鋼板
として使用されているオーステナイト系ステンテス鋼板
に比べてより低周波数小電流の電源を使用することがで
きると共に、良好な耐食性を有する電磁誘導加熱用鋼板
を提供できるという効果が得られる。
【0031】更に上記効果に加えて、本発明によれば、
フェライト系鋼の耐食性向上に重要なCrとMoとの量
的関係を規定する孔食指数の値を18以上としたため、
被加熱流体として多用される水以上の腐食性を有する流
体に対して十分の耐食性を保証できる電磁誘導加熱用鋼
板が提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】孔食電位と孔食指数との関係を表すグラフであ
る。
【図2】孔食指数と鉄損との関係を表すグラフである。
【図3】本発明の電磁誘導加熱用鋼板を用いた実施例で
あって、充填板の積層状態を説明する斜視図である。
【図4】図3に示すものの発熱部の構造を透視的に示す
斜視図である。
【図5】図4の発熱部を有する電磁誘導加熱給湯システ
ムの概要図である。
【符号の説明】
3 (電磁誘導加熱用鋼板製の加熱用)充填板 4 低温流体 5 高温流体 6 規則充填体 8 高周波電流コイル 9 加熱槽 10 温度検知器 11 制御回路 12 高周波電流発振回路 13 交流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 寛 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 川村 泰三 大阪府茨木市美沢町19番21号 株式会社瀬 田技研内 (72)発明者 内堀 義隆 大阪府茨木市美沢町19番21号 株式会社瀬 田技研内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr;17.00 〜50.00 %(重量比、以下
    同じ)、Mo;0.50〜5.00%、Si;1.0 %以下、A
    l;0.20%以下とし、残部がFeおよび不可避的不純物
    からなり、かつ式 PI=[Cr%]+3.3×[Mo%] で定義される鋼の孔食指数PIの値が18以上であるこ
    とを特徴とする電磁誘導加熱用鋼板。
JP6297287A 1994-11-30 1994-11-30 電磁誘導加熱用鋼板 Pending JPH08158024A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013249519A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Jfe Steel Corp Ih調理器で使用される調理器具用フェライト系ステンレス鋼およびそれを用いた調理器具
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