JPS59107033A

JPS59107033A - バツチ焼鈍装置

Info

Publication number: JPS59107033A
Application number: JP21469282A
Authority: JP
Inventors: Seiji Omura; 清治大村; Soshichi Dobashi; 土橋　荘七
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1984-06-21
Also published as: JPS6235470B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は金属コイルのバッチ焼鈍装置、特に金属コイ
ルの幅または長さ方向にわたる各部位が特定の温度勾配
で特定温度域を通過するようにして金属コイルを加熱す
るバッチ焼鈍装置に関する。

従来、一般に用いられる金属コイルの焼鈍炉は金属コイ
ルをベースプレート上に載せ、金属コイルを静止させた
状態で所定のヒートパターンを与えて焼鈍していた。た
とえば、一方向性電磁鋼板の製造工程”において、最終
仕上焼鈍（二次再結晶焼鈍）は第１図に示すようなハツ
チ焼鈍炉により広く行われていた。

すなわち、第１図に示すように電磁鋼板コイルＣをコイ
ル軸を垂直にしてベースプレート３上に載置し、インチ
カバ−２をこれに被ぶせる。そして、更にインチカバー
２をベル形炉体１により覆い、インチカバー２内に給気
管４によりＮ２．ＡＸ。

Ｈ２ガスなどの雰囲気ガスを供給する。そして、炉体１
内側に取り付けられた電熱ヒーター５およびベースグレ
ート３下方に配置された電熱ヒーター６に」：リコイル
Ｃ全体を同時に、比較的均一に加熱、昇温する。コイル
Ｃを所定温度（１１５０〜Ｉ　２００　ｒ　）まで昇温
し、均熱保持したのち、炉体Ｊ内にこれの頂部に接続さ
れた冷却ガス吹込管７から冷却ガスを吹き込み、所定温
度まで冷却し、焼鈍を完了する。昇温した冷却ガスは冷
却装置縦８で冷却されたのち再び炉体１内に吹き込まれ
る。

ところで、最近、一方向性電磁鋼板を使用した変圧器等
の電気機器の小型化が重要な問題となりつつある。これ
らの電気機器の鉄心重量の軽減化のためには励磁特性（
Ｂ８特性）および鉄損特性が更に改良された一方向性電
磁鋼板が必要となって来た。

本出願人が先に出願した熱処理方法（特願昭５５−７５
０３３．５６−２０１５４．５６　１９８４４３゜５６
−９６７４０）は、−次男結晶領域と二次結晶領域との
境界領域において電磁鋼板コイルに所定の温度勾配を与
えながら二次再結晶を進行させる。

すなわち、−次男結晶焼鈍の終った電磁鋼板コイルの一
端から他端に向って加−熱を進めて行き、コイル全幅に
わたり二次再結晶させる。このとき、９３０〜１０５０
Ｃの温度範囲内において一次再結晶領域と二次再結晶領
域との境界領域に０．５Ｃ／ｃｍ以上の温度勾配を与え
るように加熱する。この方法によれば、従来得られなか
った、画期的に優れｆｃＢＢ特性および鉄損特性をもっ
た電磁鋼板を製造できるようになった。

しかし、従来のバッチ焼鈍炉では前述のようにコイル全
体？はぼ均一に加熱しながら昇温して行く。したがって
、上記境界領域において金属コイルに所要の温度勾配２
与えることはできない。

そこで、この発明は金属コイルの焼鈍において、特定の
領域に所定の温度勾配を力えながら金属コイルを加熱、
昇温することができるバッチ焼鈍装置を提供しようとす
るものである。

この発明のバッチ焼鈍装置ではベル形炉体、ベースグレ
ートおよびインナカバーを備えた装置において、上方に
向って開口し、内径が金属コイルの外径よりやや大きく
、金属コイルの収納可能なボトムチャンバーが炉体の下
方に設けられている。

ボトムチャンバー内にはこれと同軸に、ボトムチャンバ
ー底部から上方に延びる柱状の固定ベースが設けられて
いる。固定ベースは外径が金属コイルの内径よりやや小
さく、ボトムチャンバーの開口部に位置する仕切部をも
っている。また、前記ベースプレートは環状をしており
、冷却手段を備えている。そして、ベースプレートはボ
トムチャンバーの底部を貫通し昇降自在な支持部材に支
持され又いる。支持部材の下端部は昇降１駆動装置に連
結されている。

上記冷却手段はベースプレート内に設けられた環状の冷
却ガス流路およびこれに連結する冷却ガス循環装置より
なっている。冷却ガス循環装置は冷却ガス流量調節弁お
よび冷却装置を備えている。

上記のように構成されたバッチ焼鈍装置において、特定
の領域で所定の温度勾配を与えながら金属コイルを加熱
するには、まず金属コイルを載置したベースプレートを
下降させて、金属コイルをボトムチャンバー内に収納す
る。ついで、ベースグレートを徐々に上昇させる。この
とき、金属コイルのボトムチャンバーから上方に突出し
た部分、すなわちインナカバー内に入った部分は上記加
熱手段により加熱され二次再結晶が進む。金属コイルの
ボトムチャンバー内の部分は一次再結晶のままの状態で
ある。この二次再結晶領域と一次再結晶領域との境界領
域、すなわち金属コイルのボトムチャンバー開口部付近
に位置する部分が所定の温度勾配となるように上記加熱
手段、金属コイルの上昇速度、さらにこれらに加えてベ
ースプレートの冷却手段をそれぞれ調整する。Ｑ細手段
の調整は冷却ガスの流量を調整することによって行われ
る。

この発明の装置ではベースプレート内に冷却ガスを流し
、ベースプレート上面を冷却するようにしているので上
記境界領域に大きな温度勾配を与えることができる。ま
たベースプレート内を流れる冷却ガスは冷却ガス循環装
置において流量が調節されるので、所要の温度勾配を得
ることができる。

以下、この発明の実施例について説明する。

第２図はこの発明のバッチ焼鈍装置の一例ケ示す縦断面
図である。なお、第２図において第１図に示す従来装置
の部材と同一の部材には同一の参照符号を付け、以下こ
れら部材の説明は省略する。

ボトムチャンバー１１は上端にフランジ１３を有する円
筒状胴体１２と底部材】４よりなっており、耐火レンガ
により構築されている。胴体１２と底部材Ｉ４とは分解
、組立が容易なように分割されており、両者の間にサン
ドシール１５を設けてボトムチャンバー１１内への大気
の侵入Ｚ防いでいる。また、胴体１２内周面には柔軟Ｃ
弾力性をもった断熱材１６（たとえばセラミックファイ
バーブロック）で内張すされている。断熱材１６で内張
すされた胴体Ｊ２の内径は金属コイルＣの外径より僅か
に小さく、コイルＣ外周面が断熱材１６に摺動するよう
にしている。このように構成されたボトムチャンノ＜−
１１はフランジ１３において支柱２１により床る上に支
持されている。

なお、炉体ｌはフランジ１３上に載置され、炉体１とボ
トムチャンバー月との間（まサンドシール２５および液
体ンール２６により気密が保たれる。また、イノナカバ
−２もフランジ１３」二に載置され、サントシール２８
によりンールされる。

ボトムチャンバー１１内には胴体１２と同軸にして底部
相１４より上方に突出するようにして円柱状の固定ベー
ス３１が設けられている。固定ベース；３］は耐火レン
ガ製であって、中心に雰囲気ガス供給孔３２が貫通して
いる。固定ベース３１の、ボトムチャンバーＨの開口部
１７に位置する部分は仕切部；３３となっている。仕切
部：３３の外周面には胴体１２内周面に内張すされた断
熱材１６と同じ断熱制３４が張り付けられている。仕切
部；う３の外径はコイルＣの内径より僅かに大きく、コ
イルＣ内周面が仕切部、３：つ外周面を摺動するように
なっている。また、仕切部；３３の上端はボトムチャン
バー１１の上面と同じ高さに位置している。仕切部：３
３の上、下はそれぞれ若干直径が小さく、それぞれ第］
加熱部；３５および第２加熱部：３７となっている。各
加熱部’３５　、３７には電熱ヒーター３６．３８が取
り付けられている。第２加熱部：３７の下端か−ら底部
相１４の間は基部：（９てあり、上記仕切部：３３と同
径であり、仕切部３３と同じ断熱拐／１（Ｊが張り付け
られている。

ベースプレート４］は環状をしており、内径はコイルＣ
内径と等しいか、これよりやや小さく、外径はコイルＣ
外径と等しいか、これよりやや太きい。ペースプレート
旧内部には第３図および第４図に示“すように円周に沿
って：うつの冷却ガス流路４２が半径方向に間隔をおい
て設けられている。冷却ガス流路４２には冷却ガス供給
管４５およびこれより円周方向に１８０’離れた位置に
ある冷却ガス排出管４６が連通している。両管４５，４
６はボトムチャンバー１１の底部材１４を貫通し、たわ
み管４７を介して次に述べる冷却ガス循環装置５１に接
続されている。なお、両管４５，４６がボトムチャンバ
ー１１（７）底部材１４を貫通する部分にはダイナミッ
クベローズ４８が取り付けられており、ホトムチャンバ
ー１１内の気密を図っている。また、両管４５，４６の
途中にベローズ４９を設け、装置運転中に生ずる熱膨張
を吸収するようにしている。

第５図は北記冷却ガス循環装置５］の系統図である。

冷却ガス循環装置５１は冷却ガス溜５２に供給元弁５３
および遮断弁５４を介してブロアー５５が接続されてい
る。ブロアー５５は流歇調節弁すなわち温度調節弁５６
を介して上記冷却ガス供給管４５に接続されている。一
方、冷却ガス排出管４６は冷却器５７を介してブロアー
５５人側に接続されている。

前記ベースプレート４１は環状の断熱材６１および中間
部材６３を介（２て支柱６７により支持されている。熱
膨張を吸収するために、中間部材６３に設けられ几ピン
孔６４および支柱６７頂部に設けられたビン孔（図示し
ない）に挿入されたピン６５を介して中間部材６３と支
柱６７とが連結されている。支柱６７の下部はボトムチ
ャンバーＨの底部材１４を貫通している。この貫通部分
にはダイナミックベローズ６９が取り付けられており、
ボトムチャンバー１１内の気密を保っている。

上記支柱６７０基部は昇降駆動装置７１に連結されてい
る。昇降駆動装置７１は減速機付きモーター７２および
これに駆動されるスクリュージヤツキ７３を備えている
。スクリュージヤツキ７３は垂直に延びる連結棒７４を
介してガイドプレート７６に連結されている。ガイドプ
レート７６の両端は床２：つに固定されたガイドポスト
７７に案内されている。そして、ガイドプレート７６は
前記支柱６７０基部を支持している。

なお、前記ボトムチャンバー］１の底部材１４にはパー
ジガス給気管８Ｊおよびパージガス排気管８２が取り付
けられている。

つぎに、以上のように構成されたバッチ焼鈍装置により
電磁鋼板コイルを二次再結晶焼鈍する方法について説明
する。

まず、炉体ｌおよびインナカバー２を取り除いた状態で
ベースプレート４１を第２図に示す上限位置にセットす
る。そして、ベースプレート羽上に一次再結晶焼鈍を終
えた電磁鋼板コイルＣを載置する。続いて、コイルＣを
インナカッく−２で覆ｐｚ。

更にインチカバー２を炉体１で覆う。炉体■内は冷却ガ
ス吹込み管７から、またインナ力・く−２内は雰囲気ガ
ス供給孔３２からそれぞれＮ２ガスを供給し、これらの
内部暑パージする。ボトムチャンバー１１内はパージガ
ス給気管８１および排気管８２によりＮ２ガス乞給、排
気してノぐ一ジされる。

上記パージが終ったならば、炉体ｌ内側に取り付けた電
熱ヒーター５により、たとえば１０〜７０Ｃ／Ｈの加熱
速度でインナカッく一２内の雰囲気ガスＮ２ヲ加熱すみ
。このとき固定ベース３１の第１電熱ヒーター３Ｇを併
用してもよい。インナカッく−２内の雰囲気ガスの温度
が第６図に示すように室諦Ｔ。から所定温度Ｔ、　（６
００〜６５０ｔＴ）まで上昇したならば、期間Ａ（１０
〜２０時間）の間、炉内を均熱保持する。炉内均熱開始
時に雰囲気ガスＮ２をＡＸガスに切換える。この炉内均
熱により雰囲気ガスは所定の露点（−５〜−１０Ｃ以下
）に保持され、コイルＣＫ、塗布された焼鈍分離剤から
放出される水分がコイルＣの冷却時に結露することはな
い。

炉内均熱が終ったならば、昇降駆動装置７１によりコイ
ルＣを下限まで下げ、ボトムチャンバー１１内に収納す
る。このとき、コイルＣの上端はボトムチャンバー１１
の上端す６よび固定ベース３１の仕切部：３３の」二端
と同じ高さに並んでいる。そして、コイルＣはこれの上
端部の温度が９３０Ｃ以上になるまで期間Ｂ１ボトムチ
ャンバー１１内で待機される。この間、炉内温度および
コイルＣ上端部の温度は上昇するが、コイルＣと仕切部
；３３とによりインナカバー２と仕切られたボトムチャ
ンバー川内は温度が低いためコイルＣの下部は若干温度
が下る。

待機期間Ｂが経過してコイルＣ上端の温度が９３０Ｃ以
上になると、再び昇降駆動装置７１を駆動して２０〜６
００１１１ｍ／Ｈの速度でコイルＣを上昇する。コイル
Ｃは徐々にボトムチャンバー１１からインチカバー２内
に送り出され、コイルＣのインチカバー２内に露出する
部分とボトムチャンバー１１内にある部分との境界領域
に温度勾配が生じる。炉内加熱速度およびコイル上昇速
度は上記温度勾配が２Ｃ／ｃｍ以上となるように調整さ
れる。

コイルＣがある程度インチカバー２内に入り込むと、コ
イルＣのボトムチャンバー１１内にある部分もかなり昇
温し、所定の温度勾配がとれなくなる。

この時点より若干前の時点ａよりペースプレー１・４１
の冷却を開始する。

ペースグレート４１の冷却は冷却ガス供給管、１５を介
して冷却ガス循環装置５１よりインナカバー２内の雰囲
気ガスと同じガス乞ベースプレー１・４１内の冷却ガス
流路４２に供給する。（Ｎ２ガスでもよい。）冷却ガス
流路４２に送られたガスはベースプレート４１を冷却し
て昇温し、冷却ガス排出管・４６を経て、冷却器５７に
至る。冷却器５７で冷却された冷却ガスはブロアー５５
により再びベースプレート４１に圧送される。冷却ガス
流計は前記温度勾配に応じて温度調節弁５６により調節
される。

このようにして、コイルＣを上端から徐々に下端に向っ
て加熱して行き、コイルＣの下端がボトムチャンバーＨ
を出た時点すでベースプレート４１の上昇を一時停止す
る。このとき、コイルＣの上端部はほぼ所定温度Ｔ２（
１１５（１〜１２００７？）に達している。また、ベー
スプレート４１の冷却はコイルＣ下端部の温度が９３０
Ｃ以上になるまで（期間Ｃ）続けられる。なお、炉内温
度が所定温度Ｔ２に達したとき、インチカバ〜２内の雰
囲気ガスはＡＸガスからＨ２ガスに切り換えられる。

コイルＣは下端部が１１．５０　Ｃ以−Ｆになるまで均
熱保持される。この均熱が終了（時点Ｃ）すると炉体］
内に冷却ガス吹込管７から冷却ガスを吹き込み、インチ
カバー２と共にコイルＣを冷却する。コイルＣが所定１
度まで下ると、炉体１を取り去り、更にインチカバー２
とコイルＣとを大気中で冷却する。そして、冷却完了後
、インチカバー２を取り去って一連の焼鈍作業が完了す
る。

なお、コイルＣの寸法が大きい場合、炉体１の内側に設
けた電熱ヒーター５のみでは、コイルＣのインナカバー
２内に入り込んだ部分を十分に加熱できず、所要の温度
勾配が得られないことがある。この場合、固定ベース３
１の第１電熱ヒーター３６で補助加熱する。また、コイ
ルＣ全体を１１５０Ｃ以上の温度で均熱保持する際、コ
イルＣ下端部からベースプレート４１を経て熱が放散さ
れる。このとき、ベースプレート４１は冷却されておら
ず、また断熱材６１によって熱の放散が防止されている
。しかし、コイルＣのサイズによっては熱の放散により
コイルＣ下端部の温度保持が内錐なことがある。この場
合、固定ベース３１の第２電熱ヒーター３８により補助
加熱を行う。

この発明は北記実施例に限られるものではない。

たとえば、加熱手段として電熱ヒーター５に代えて直火
式バーナーを用いてもよく、炉体１の周壁のみならず天
井にもカミ熱手段を配設してもよい。

ベースプレート４１の冷却ガス流路４２の数も３つに限
られるものではない。流路数は流路の断面、冷却ガス流
朧、コイル下端からの抜熱条件、ベースプレートに生じ
る熱応力などを考慮して決められる。半径方向に間隔を
おいて複数の冷却ガス流路４２を設けることにより、ペ
ースグレート４１上面を一様に冷却することができる。

また、冷却ガス流路１２は複数Ｃあっても１つの冷却ガ
ス供給管４５および冷却ガス排出管部に連通させること
が構造を簡単にする点７１）ら望まじい。冷却ガス供給
管４５および冷却ガス排出管４６は円周方向に１８０度
の間隔をおかずに隣接するようにして配置′筺してもよ
い。

マタ、ボトムチャンバー１１および固定ベース３１にそ
１１ぞれ張りイ」けられた断熱材１６　、３４　、４ｏ
あるいは固定ベース３１に取り付けられた電熱ヒーター
３６．３８は必須のものではない。断熱材１６．３４Ｑ
設けない場合は、ボトムチャンバー月内周面とコイルＣ
外周面との間の間隙および仕切部；３３外周面とコイル
Ｃ内周面との間の間隙は、インナカバー２内の高温雰囲
気ガスがボトムチャンバー］］内に流入してボトムチャ
７７〜月内を許容温度以上としない程度（たとえば１〜
５１１１１４　）にとられる。さらに、昇降駆動装置７
１の減速機付モーター７２およびスクリュージヤツキ７
３に代えて油圧ジヤツキを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバッチ焼鈍装置の一例を示す縦断面図、
第２図はこの発明のバッチ焼鈍装置の一例を示す縦断面
図、第３図は第２図の装置のベースグレートの一部断面
平面図、第４図は第３図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第５
図は第２図に示す装置に用いられる冷却ガス循環装置の
系統図および第６図は炉内温度、コイル温度、コイル位
置の時間による変化６示す線図である。 ■・炉体、　２・・・インナカバー、　３・・−ベース
プレート、１１・・ボトムチャンバー、１２・　チャン
バー胴体、　１４・・チャンバー底部材、３１・・−固
定ベース、３３・・仕切部、４１・・・ベースプレート
、４２・・冷却ガス流路、　　５１・・−冷却ガス循環
装置、５６・・一温度調節弁、　５７・・−冷却器、　
７１・・・昇降駆動装置。特許出願人代理人弁理士　矢　葺　知　之（ほか１名）第　２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

内側に加熱手段を備えた着脱自在なベル形炉体、炉体内
に設けられたベースプレート、およびペースプレート」
二にコイル軸を垂直にして載置された金属コイルを覆う
着脱自在なインナカバーを備えた装置において、上方に
向って開口し、内径が金属コイルの外径よりやや大きく
、金属コイルの収納可能なボトムチャンバーが前記炉体
の下方に設けられており、ボトムチャンバー内にはこれ
と同軸に、ボトムチャンバー底部から上方に延びる柱状
の固定ベースが設けられており、固定ベースは外径が金
属コイルの内径よりやや小さく、ボトムチャンバーの開
口部に位置する仕切部を有し、前記ペースプレートは環
状をなし、内部（Ｃ環状の冷却ガス流路が設けられてお
り、冷却ガス流路は冷却ガス流歌調節弁およびガス冷却
器を含む冷却ガス循環装置に連絡しており、さらに前記
ベースグレートは前記ボトムチャンバーの底部を貫通し
昇降自在な支持部材に支持されており、支持部材の下端
部は昇降駆動装置に連結されていることを特徴とするバ
ッチ焼鈍装置。