JPS58221224A - 鉄鋼材の熱処理方法 - Google Patents
鉄鋼材の熱処理方法Info
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- JPS58221224A JPS58221224A JP10437782A JP10437782A JPS58221224A JP S58221224 A JPS58221224 A JP S58221224A JP 10437782 A JP10437782 A JP 10437782A JP 10437782 A JP10437782 A JP 10437782A JP S58221224 A JPS58221224 A JP S58221224A
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- Japan
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- heating
- temp
- region
- curie point
- heated
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄、鋼又はそれらの合金より成る棒、線、条
、管状材等（以下、鉄鋼材と称す〕の熱処理法に関し、
特に電気のエネルギーを用いて加熱する設備において、
その熱効率を向上し、経済的に加熱する方法に関するも
のである。
、管状材等（以下、鉄鋼材と称す〕の熱処理法に関し、
特に電気のエネルギーを用いて加熱する設備において、
その熱効率を向上し、経済的に加熱する方法に関するも
のである。
棒、線、条、管状の長尺の金属材料を連続的に加熱し、
しかる後に連続的に冷却することにより、連続的に熱処
理を行なうことは従来より一般に行なわれていることで
ある。
しかる後に連続的に冷却することにより、連続的に熱処
理を行なうことは従来より一般に行なわれていることで
ある。
この様な連続的な熱処理を行なう際の加熱は、燃料を燃
焼する加熱炉内に材料を通過せしめることによっても行
ない得るが、所要の伝熱時間を確保するためには、相当
に長い炉長を有する加熱炉となり、多数本の平行通しを
行なう大量処理のラインでなくては炉の熱効率および据
付面積効率、設備コスト効率が悪いこと、更に多数本の
平行通しでは各通しラインの制御の自由が効き難いこと
等の点から、近年電気エネルギーに依る誘導加熱が盛ん
に用いられていることは周知の通りである。
焼する加熱炉内に材料を通過せしめることによっても行
ない得るが、所要の伝熱時間を確保するためには、相当
に長い炉長を有する加熱炉となり、多数本の平行通しを
行なう大量処理のラインでなくては炉の熱効率および据
付面積効率、設備コスト効率が悪いこと、更に多数本の
平行通しでは各通しラインの制御の自由が効き難いこと
等の点から、近年電気エネルギーに依る誘導加熱が盛ん
に用いられていることは周知の通りである。
この誘導加熱方式においては、被加熱材の断面寸法（円
柱状、棒状材料にあってはその直径）に依って著しく趣
きを異にし、小断面形状（細径寸法）材料を加熱するた
めには、コイルに供給する電力を周波数の高い交流電力
に変換して、いわゆる高周波誘導加熱方式として電流の
効率およびコイルの効率を向上せしめる工夫をするのが
一般的である。
柱状、棒状材料にあってはその直径）に依って著しく趣
きを異にし、小断面形状（細径寸法）材料を加熱するた
めには、コイルに供給する電力を周波数の高い交流電力
に変換して、いわゆる高周波誘導加熱方式として電流の
効率およびコイルの効率を向上せしめる工夫をするのが
一般的である。
しかるに更に小断面形状の棒、線、条又は管状材を誘導
加熱する必要がある場付には、その周波数が著しく高い
電源装置を便用することとなシ、電源効率、コイル効率
共に低くなる。このことから誘導加熱の利点は径が細く
なるに従って発揮しにくくなる。
加熱する必要がある場付には、その周波数が著しく高い
電源装置を便用することとなシ、電源効率、コイル効率
共に低くなる。このことから誘導加熱の利点は径が細く
なるに従って発揮しにくくなる。
更に材質が鉄又は鋼である材料を誘導加熱する場合にお
いては、キューリ一点以上の高温度で透磁率が急減する
という変態点の存在により、それ以上の温度に昇温する
際にはより一層高い周波数を必要とする難点がある。
いては、キューリ一点以上の高温度で透磁率が急減する
という変態点の存在により、それ以上の温度に昇温する
際にはより一層高い周波数を必要とする難点がある。
本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもので
、鉄鋼材のキューリ一点以下の加熱を主として誘導加熱
による昇温により行ない、又キュＩＪ一点以上の昇温は
主として直接通電加熱によって行なうことにより、熱効
率、設備効率を向上し、しかも小断面形状（細径寸法）
の鉄鋼材でも効率よく加熱し得、加熱装置全体の効率を
向上し、かつ設備コストを低減し得る加熱方法を提供せ
んとするものである。
、鉄鋼材のキューリ一点以下の加熱を主として誘導加熱
による昇温により行ない、又キュＩＪ一点以上の昇温は
主として直接通電加熱によって行なうことにより、熱効
率、設備効率を向上し、しかも小断面形状（細径寸法）
の鉄鋼材でも効率よく加熱し得、加熱装置全体の効率を
向上し、かつ設備コストを低減し得る加熱方法を提供せ
んとするものである。
本発明は、常温からキューリ一点まで誘導加熱により加
熱し、引続きキューリ一点から所定の加熱温ｉｔで直接
通電加熱により加熱することを特徴とする鉄鋼材の熱処
理方法である。
熱し、引続きキューリ一点から所定の加熱温ｉｔで直接
通電加熱により加熱することを特徴とする鉄鋼材の熱処
理方法である。
以下、本発明全図面を用いて実施例により説明する。
一般に鋼材の熱処理を行なう際には、何等かの加熱方法
により鋼材全９００°０前後まで加熱し、しかる後に冷
却剤により冷却してその目的を達する。
により鋼材全９００°０前後まで加熱し、しかる後に冷
却剤により冷却してその目的を達する。
第１図に示すように、鋼の加熱に必要とするエネルギー
（熱容量）は９００°Ｃまで加熱する場合に大略１５０
Ｋｃａｇ／Ｋｇであるが、このうち約１００ Ｋｃａｌ
Ａｇの熱量は比較的低温度であるキューリ一点（例、７
３０°Ｃ）以下の強磁性体域における加熱であり、比較
的低い周波数の電源を使用しても高い効率で有効な誘導
加熱が可能である。この常温からキュＩＪ一点までの温
度域における細径鋼材の誘導加熱の実例全表１に示す。
（熱容量）は９００°Ｃまで加熱する場合に大略１５０
Ｋｃａｇ／Ｋｇであるが、このうち約１００ Ｋｃａｌ
Ａｇの熱量は比較的低温度であるキューリ一点（例、７
３０°Ｃ）以下の強磁性体域における加熱であり、比較
的低い周波数の電源を使用しても高い効率で有効な誘導
加熱が可能である。この常温からキュＩＪ一点までの温
度域における細径鋼材の誘導加熱の実例全表１に示す。
表 １
この温度域の効率は細径でも良好である。
一方、キューリ一点から９００°Ｃ前後までの温度域の
誘導加熱は上記温度域の加熱とは比較にならぬ程に困難
を極め、種々の工夫をこらしても表２に示す実績程度が
現状の限度である。
誘導加熱は上記温度域の加熱とは比較にならぬ程に困難
を極め、種々の工夫をこらしても表２に示す実績程度が
現状の限度である。
表 ２
即ち、周波数は増大し、効率は半分以下に低下する。
従って誘導加熱による７肩１の細径鋼材を９００°Ｃま
で加熱するに要する入力電力は、キューリ一点以下の加
熱が大略２００ＷＨ／Ｋｇであり、キュー＋） −Ｌ点
から９００°Ｃまでの約１５０℃の加熱にも同程度の電
力２００ ＷＨ／Ｋｇが必要となる。
で加熱するに要する入力電力は、キューリ一点以下の加
熱が大略２００ＷＨ／Ｋｇであり、キュー＋） −Ｌ点
から９００°Ｃまでの約１５０℃の加熱にも同程度の電
力２００ ＷＨ／Ｋｇが必要となる。
この高温域の加熱に必要とされる５０〜２００ｋＨｚの
高周波電力は現状の装置としては真空管式の発５− 振器に頼らざるを得す、このような電力損失は機器の大
型化につながり、又損失電力の発熱分はすべて機器冷却
の対象として冷却器の負荷となる。
高周波電力は現状の装置としては真空管式の発５− 振器に頼らざるを得す、このような電力損失は機器の大
型化につながり、又損失電力の発熱分はすべて機器冷却
の対象として冷却器の負荷となる。
従って細径鋼材を誘導加熱する際にもキューリ一点以下
の温度域では比較的低い周波数（サイリスクインバータ
を使用して電源を構成できる範囲の周波数）によるのが
すべての効率を向上させる基本であり、本発明方法の特
徴の一つである。
の温度域では比較的低い周波数（サイリスクインバータ
を使用して電源を構成できる範囲の周波数）によるのが
すべての効率を向上させる基本であり、本発明方法の特
徴の一つである。
しかる後キューリ一点から所定の温度までの加熱を行な
うために、本発明方法では、上述の不利な誘導加熱に代
えて効率的かつ設備的に有利な方法である直接通電によ
る抵抗加熱方式を採用するものである。
うために、本発明方法では、上述の不利な誘導加熱に代
えて効率的かつ設備的に有利な方法である直接通電によ
る抵抗加熱方式を採用するものである。
この直接通電加熱方法は従来鋼片等を静止した状態で両
端面から直接電極を圧接して通電し、被加熱材内部で抵
抗加熱させる等の実例がある。
端面から直接電極を圧接して通電し、被加熱材内部で抵
抗加熱させる等の実例がある。
しかしこの方法の難点は、被加熱材の直流抵抗が小さく
、大電力を供給するには必然的に大電流を流すことにな
シ、被加熱材と給電用の電極との接触をどのように保つ
かという点（断続的に接触す６− ることによるスパーク発生の防止等）にあり、次のよう
な技術工夫を要する。
、大電力を供給するには必然的に大電流を流すことにな
シ、被加熱材と給電用の電極との接触をどのように保つ
かという点（断続的に接触す６− ることによるスパーク発生の防止等）にあり、次のよう
な技術工夫を要する。
細径鋼材の直接通電加熱の一例を表３に示す。
表 ３
給電上の問題点を解決する方法は電流を小さく抑えて電
圧を上げることにある。従って被加熱材の直流抵抗値が
大きい程有利になるが、鋼材の固有抵抗値は第２図に示
すように温度の上昇と共に増加するので、単位長さ当り
の発熱は温度の高い部分に集中することになり、電極間
距離を長くするだけでは、この温度分布を改善すること
はできず、結果的に直流抵抗増加は期待する程大きくな
らない。
圧を上げることにある。従って被加熱材の直流抵抗値が
大きい程有利になるが、鋼材の固有抵抗値は第２図に示
すように温度の上昇と共に増加するので、単位長さ当り
の発熱は温度の高い部分に集中することになり、電極間
距離を長くするだけでは、この温度分布を改善すること
はできず、結果的に直流抵抗増加は期待する程大きくな
らない。
第３図に示すように７朋ｆの鋼材ｌを給電用電極２．３
に接触させながら１２ｍ／分の線速で矢印方向に通過さ
せ、常温から９００°ｃｔで加熱する際の各種電極間距
離ｅに対する固有抵抗値および直流抵抗値の変化の実例
は第３図および表４に示す通りである。
に接触させながら１２ｍ／分の線速で矢印方向に通過さ
せ、常温から９００°ｃｔで加熱する際の各種電極間距
離ｅに対する固有抵抗値および直流抵抗値の変化の実例
は第３図および表４に示す通りである。
表 ４
これらより、常温から９００°Ｃまで加熱するに要する
電力４０ＫＷ （７ｍｍ＄ の鋼材ｆＩ２ｍ１分で処理
する場合〕を供給するには、電極間距離ｌ＝０．５ｍで
３．００ ＯＡ、 ２．０ｍで１．８０ＯＡの電流を流
さなければならず、滑動式による給電方式では安定した
操業は望み得ない。
電力４０ＫＷ （７ｍｍ＄ の鋼材ｆＩ２ｍ１分で処理
する場合〕を供給するには、電極間距離ｌ＝０．５ｍで
３．００ ＯＡ、 ２．０ｍで１．８０ＯＡの電流を流
さなければならず、滑動式による給電方式では安定した
操業は望み得ない。
従って本発明方法では、キューリ一点から所定の加熱温
度までの鋼材の直流抵抗値の高い部分のみを主として直
接通電加熱により行ない、少ない電流値で安定操業を行
なうことができるものである。
度までの鋼材の直流抵抗値の高い部分のみを主として直
接通電加熱により行ない、少ない電流値で安定操業を行
なうことができるものである。
前述のようにキューリ一点から９００°Ｃまでの加熱は
常温から加熱する場合の熱量の月を供給するだけで足り
ることと、誘導加熱により均一に加熱さｎた後の固有抵
抗値が１００μΩ・礪 以上で、かつキューリ一点以上
の温度上昇による固有抵抗値の上昇が少なく、有利に働
らくことなどにより、１ｍ当りの抵抗値は７闘すで０．
０２６Ω以上の値を持って加熱の操業が可能である。具
体的な実例として線速１２ｍ／分で処理する場合、給電
電圧２０■。
常温から加熱する場合の熱量の月を供給するだけで足り
ることと、誘導加熱により均一に加熱さｎた後の固有抵
抗値が１００μΩ・礪 以上で、かつキューリ一点以上
の温度上昇による固有抵抗値の上昇が少なく、有利に働
らくことなどにより、１ｍ当りの抵抗値は７闘すで０．
０２６Ω以上の値を持って加熱の操業が可能である。具
体的な実例として線速１２ｍ／分で処理する場合、給電
電圧２０■。
電流７００Ａで操業して安定した加熱を行ない得ること
が確認された。即ち上述の常温から９００°Ｃまで直接
通電する場合に比べ、電力が小さく、シかも安定した加
熱を行ない得る。
が確認された。即ち上述の常温から９００°Ｃまで直接
通電する場合に比べ、電力が小さく、シかも安定した加
熱を行ない得る。
第４図は本発明方法の実施例の連続焼入処理の例を説明
する図である。図において鋼材ｌは矢印方向に進行しな
がら、先ず誘導加熱装置４によりｌｌ域でキューリ一点
まで加熱される。５はその誘導加熱用電源で、例えば周
波数１，０００〜５０，０００Ｈｚである。
する図である。図において鋼材ｌは矢印方向に進行しな
がら、先ず誘導加熱装置４によりｌｌ域でキューリ一点
まで加熱される。５はその誘導加熱用電源で、例えば周
波数１，０００〜５０，０００Ｈｚである。
９−
給電用電極６および７はそれぞれ誘導加熱装置４の入口
側および焼入用冷却槽８内に設置されており、抵抗加熱
用電源（５０／６０Ｈｚ ） ９に接続されている。こ
れにより銅相１は主として１２域で抵抗加熱さ扛る。同
給電用電極６は、加熱装ｆｔ： ４の入口側あるいは出
口側どちらでもよいが、出口側に設置すると、昇温され
た鋼材ｌに疵が付き易いので、入口側に設置するのが好
ましい。
側および焼入用冷却槽８内に設置されており、抵抗加熱
用電源（５０／６０Ｈｚ ） ９に接続されている。こ
れにより銅相１は主として１２域で抵抗加熱さ扛る。同
給電用電極６は、加熱装ｆｔ： ４の入口側あるいは出
口側どちらでもよいが、出口側に設置すると、昇温され
た鋼材ｌに疵が付き易いので、入口側に設置するのが好
ましい。
第４図に示すような連続焼入装置にあっては、給電用の
電極７を焼入用冷却槽８の内部で冷却媒体で電極を冷却
しながら潤滑性をも兼ね合せ、又スパークの防止ができ
る等の有利な点があり、安定した操業が得られるもので
ある。
電極７を焼入用冷却槽８の内部で冷却媒体で電極を冷却
しながら潤滑性をも兼ね合せ、又スパークの防止ができ
る等の有利な点があり、安定した操業が得られるもので
ある。
上述のように構成された本発明方法は、次のような効果
がある。
がある。
（イ）常温からキューリ一点まで誘導加熱により加熱す
るため、誘導加熱を周波数が低く、効率良く行なえるの
で、消費電力が少なく、かつ設備効率が良く、設備コス
トを低減し得る。
るため、誘導加熱を周波数が低く、効率良く行なえるの
で、消費電力が少なく、かつ設備効率が良く、設備コス
トを低減し得る。
（ロ） 引続きキューリ一点から所定の加熱温度まで
１０− 直接通電加熱により加熱するため、高温域の誘導加熱の
場合のような不利がなく行なえ、しかも抵抗加熱を昇温
する温度の幅が狭く、固有抵抗値が高く、かつ変化の少
ない高温域で行なえるので、電力が少なく、かつ安定な
操業ができるため、消費電力が少なく、かつ設備効率が
良く、設備コスト１低減し得る。なおこの直接抵抗加熱
による設備は、この温度域も誘導加熱した場合の設備費
増加に比べ、遥かに簡単で、安価なものとなる。
１０− 直接通電加熱により加熱するため、高温域の誘導加熱の
場合のような不利がなく行なえ、しかも抵抗加熱を昇温
する温度の幅が狭く、固有抵抗値が高く、かつ変化の少
ない高温域で行なえるので、電力が少なく、かつ安定な
操業ができるため、消費電力が少なく、かつ設備効率が
良く、設備コスト１低減し得る。なおこの直接抵抗加熱
による設備は、この温度域も誘導加熱した場合の設備費
増加に比べ、遥かに簡単で、安価なものとなる。
（ハ）（イ）項、（ロ）項の効果を合せて、本発明は消
費電力を低減し、かつ加熱装置全体の効率を向上し、設
備コストを低減する。
費電力を低減し、かつ加熱装置全体の効率を向上し、設
備コストを低減する。
又こｎらの効果は前述のように小断面形状の鋼材になる
程効果が犬であり、小断面形状でも効率良く加熱し得、
装置全体の効率を向上し、かつ設備コストを低減し得る
。
程効果が犬であり、小断面形状でも効率良く加熱し得、
装置全体の効率を向上し、かつ設備コストを低減し得る
。
第１図は鋼を各温度捷で加熱昇温する場合の熱容量を示
す図である。 第２図は鋼材の温度上昇による固有抵抗値の変化を示す
。 第３図は鋼材の直接通電加熱の例を示す構成図および電
極間距離を変えた場合の固有抵抗値の変化を示す図であ
る。 第４図は本発明方法の実施例の連続焼入の例を説明する
構成図である。 】・・・鋼材、２．３．６．７・・・電極、４・・・誘
導加熱装置、５．９・・・電源、８・・・焼入用冷却槽
、ｅ・・・電極間距離、１、．１２・・・域。 外１図 １３
す図である。 第２図は鋼材の温度上昇による固有抵抗値の変化を示す
。 第３図は鋼材の直接通電加熱の例を示す構成図および電
極間距離を変えた場合の固有抵抗値の変化を示す図であ
る。 第４図は本発明方法の実施例の連続焼入の例を説明する
構成図である。 】・・・鋼材、２．３．６．７・・・電極、４・・・誘
導加熱装置、５．９・・・電源、８・・・焼入用冷却槽
、ｅ・・・電極間距離、１、．１２・・・域。 外１図 １３
Claims (1)
- （１）常温からキューリ一点まで誘導加熱により加熱し
、引続きキューリ一点から所定の加熱温度まで直接通電
加熱により加熱することを特徴とする鉄鋼材の熱処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10437782A JPS58221224A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 鉄鋼材の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10437782A JPS58221224A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 鉄鋼材の熱処理方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207202A Division JPH0379728A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 鉄鋼線材の加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221224A true JPS58221224A (ja) | 1983-12-22 |
Family
ID=14379087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10437782A Pending JPS58221224A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 鉄鋼材の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221224A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206927A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Jfe Steel Kk | 鋼材の熱処理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5445851A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-11 | Toshiba Corp | Heater |
-
1982
- 1982-06-16 JP JP10437782A patent/JPS58221224A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5445851A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-11 | Toshiba Corp | Heater |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206927A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Jfe Steel Kk | 鋼材の熱処理方法 |
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