JPS6017025B2 - けい素鋼帯の酸化マグネシウム塗布後の乾燥炉 - Google Patents

けい素鋼帯の酸化マグネシウム塗布後の乾燥炉

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JPS6017025B2
JPS6017025B2 JP2414881A JP2414881A JPS6017025B2 JP S6017025 B2 JPS6017025 B2 JP S6017025B2 JP 2414881 A JP2414881 A JP 2414881A JP 2414881 A JP2414881 A JP 2414881A JP S6017025 B2 JPS6017025 B2 JP S6017025B2
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coil
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俊一 嶋田
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire

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  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は袷延けし、素鋼帯の製造工程において、スラ
リ状の酸化マグネシウムを鋼帯表面に塗布した後、その
スラリ状酸化マグネシウムを加熱乾燥するための乾燥炉
に関するものである。
周知のように方向性冷延けし、素鋼帯の製造工程におい
ては、冷間圧延により所要の厚みとされたけい素鋼帯を
蓮続焼なましして脱炭した後、そのムナい素鋼帯表面に
スラリ状の酸化マグネシウムを塗布して乾燥させ、コイ
ル状に巻取った後、水素雰囲気にて高温で焼なましして
方向性を与えることが行なわれている。このような製造
工程中における酸化マグネシウムの塗布・乾燥設備は、
塗布した酸化マグネシウムの剥離、飛散を最小にするた
め、脱炭焼なましのための連続熱処理ラインの出側部に
設置して、屍なましとコイル巻取りとの間において連続
的にスラリ状酸化マグネシウムの塗布・乾燥を行うよう
にするためのが通常である。このようなスラリ状酸化マ
グネシウム塗布後の乾燥炉としては、鋼帯を加熱してス
ラリの水分を蒸発させ、さらに150〜300℃程度に
加熱して酸化マグネシウムを嫁付けることが必要であり
、従来のこの種の乾燥炉における加熱方式としては、各
種ヒータによる放射加熱方式、または葵発ゾ−ンを放射
加熱とし鱗付けゾーンを熱風吹付けによる対流加熱とし
た組合せ方式が一般的である。ところで一般の鋼帯連続
熱処理ラインにおける出側部は、コイル巻取機における
コイル取替時毎に停止するから、このような連続熱処理
ラインの出脚部に酸化マグネシウム塗布・乾燥設備を設
置した場合、停止時に乾燥炉内に滞留している鋼帯の温
度が過度に上昇して暁過ぎが生じ、その部分の鋼帯が製
品不良となるおそれがあるから、停止時には乾燥炉の熱
源を断つ必要がある。ところが前述のような放射加熱も
しくは組合せ方式の乾燥炉では、熱効率を良効にするた
めにはしンガ等によって炉壁の断熱を強化した構造とす
る必要があり、このように断熱を強化した構造では炉本
体の蓄熱量が大きくなって、炉としての熱時定数が大き
くなり、そのため熱源を断としても炉溢が即時には降下
せず、前記同様に焼過ぎにより製品不良が生じる問題が
ある。そこで酸化マグネシウム塗布後の乾燥炉を設けた
従来のけし、素鋼帯熱処理ラインの出側部においては、
乾燥炉自体はしンガ等により断熱を強化した構造として
熱効率を高める代りに、コイル巻取側設備にダブルコィ
ラー、ベルトラッパ一、走間シャー等を配置することに
より、乾燥炉内の鋼帯の走行を停止させることなくコイ
ル取出し作業(台替作業)を行ない得るようにするのが
通常であった。このような従来設備の一例を第1図に示
す。第1図において、図示しない熱処理炉から引出され
たけし、素鋼帯1‘ま、出側ルーパ2および出側プライ
ドルロール3を経て塗布ロール機4に至り、その塗布ロ
ール機4にて酸化マグネシウム粉末を水に分散させたス
ラリ状酸化マグネシウムが塗布された後、レンガ張等に
よって充分に断熱した乾燥炉5を通り、ピンチロール6
および走間シャー7を経て巻取りリール8,8′に巻取
られる。ここで巻取りリール8,8′はダブルコィラー
として2基配設されており、またその各巻取りリール8
,8′にはベルトラッパ9,9′が対設されており、一
方の巻取りリールに満杯に巻取られるたびごとに他方の
巻取りリール側に切替えてその間にコイルの取出し作業
を行うように構成されており、したがってコイル取出作
業時にライン出側部における鋼帯1の走行が停止しない
。しかしながら上述のような従来設備にあっては、ライ
ン出側部を停止させないようにするために走間シャー、
ダブルコィラ(2基の巻取りリール)、ベルトラッパ等
の設備を必要とし、そのため設備コストが嵩む問題があ
る。
また前述のような放射加熱方式もしくは組合せ方式の乾
燥炉は、鋼帯温度を正しく制御することが困難であると
ともに、炉の熱効率が低く、レンガ等により断熱を強化
してもせいぜい50%程度の熱効率しか得られない問題
があり、またこのほか炉壁からの放散熱によって周囲の
雰囲気温度が高くなって作業環境が悪化する問題があり
、また熱源を灯油などに求めれば排ガスによる環境上の
問題が生じる等の欠点がある。この発明は以上の事情に
鑑みてなされたもので、上述の欠点を一掃し得るけし、
素鋼帯酸化マグネシウム塗布後の乾燥炉を提供すること
を目的とするものである。
すなわちこの発明の乾燥炉は、スラリ状酸化マグネシウ
ム塗布後のけし、素鋼帯の走行系路を取囲むように節設
された譲導コイルに、サィリスタ・ィンバータで発生さ
せた高周波電流を供給し、これによって鋼帯を高周波誘
導発熱させることによりスラリ状酸化マグネシウムを乾
燥させるようにしたものである。
以下この発明の実施例につき第2図ら非蜂を参照して詳
細に説明する。
第2図Aはこの発明の乾燥炉の一例を概略的に示す図で
あり、塗布ロール機4によってスラリ状の酸化マグネシ
ウムが塗布されたけし、素鋼帯1の走行系路には、その
けい素鋼帯1を取囲む銅等の良導体からなる誘導コイル
10,10′を備えた乾燥炉本体1 1が配談されてお
り、これらコイル10,10′は8〜1皿HZ程度の高
周波電流を発生するサィリスタ・ィンバータ12,12
′に接続されている。
このサイリスタ・インバータ12,12′は直流大電流
を高周波制御電圧に従ってサィリスタで断続することに
よって高周波大電流を得るものであり、その具体的構成
は公知のものと同様であれば良い。前記コイル10,1
0′の間には鋼帯1を受けるサポートロール13が配設
されており、また乾燥炉本体11の出口側にもサポート
ロール13′が配設されている。なおここで一方のコイ
ル1川まけし、黍鋼帯1の表面に塗布されているスラリ
から水分を蒸発させるための蒸発ゾーンZIに相当し、
他方のコイル10′は酸化マグネシウムを蟻付ける競付
けゾーンZO‘こ相当する。第3図は前記乾燥炉本体1
1の断面構造の具体例を示すものであり、けし、秦鋼
帯1を取囲むように誘導コイル10(10′)の導体1
0aが配設され、そのコイル導体10aの内側には、炉
内を断熱するとともにコイル導体10aの損傷を防止す
るための断熱保護板14が設けられている。
なおこの場合、従来の放射加熱方式の炉や放射加熱一対
流加熱組合せ方式の炉の如くレンガ等を用いて断熱を強
化する必要性は少ない。以上の例において、誘導コイル
10,10′に高周波大電流を供給することによってコ
イル10,10′内すなわち乾燥炉本体11内に高周波
磁界が発生し、これによってけし、素鋼帯には渦電流が
生じ、その渦電流によるジュール熱によって鋼帯自体が
発熱して、スラリ状酸化マグネシウムの乾燥および暁付
けが行なわれる。
このように鋼帯自体が発熱するから、電源を断とすれば
瞬時に発熱を停止させることができ、また鋼体自体が発
熱するものであるから従来の放射加熱方式の場合のよう
に断熱を強化する必要がなく、したがって炉の蓄熱量を
著しく小さくすることができ、これらの理由により電源
停止とともに即時に鋼帯の温度を降下させることができ
る。そのため一般の運続熱処理ラインの出側部設備のよ
うに巻取コイル取出し作業のために出側部における鋼帯
の走行が停止して乾燥炉本体内に鋼帯が滞留してもその
鍵帯に焼過ぎが生じることがなく、したがって従釆設備
のようなダブルコィラー等を用いて出側部における鋼帯
走行を停止させる必要がないのである。なお誘導コイル
10′による鋼帯の加熱温度は、第2図Bに示すように
、乾燥炉本体出口部で150〜300qo程度とするの
が適当である。前述のように高周波大電流を発生する装
置としては、前記サイリスタ・ィンバータのほか、真空
管式ィンバータが考えられる。しかしながら真空管式ィ
ンバータは、変換効率が極めて悪く、通常40〜60%
程度であるから、炉のェネルギ効率の改善には不適当で
ある。そこでこの発明では変換効率が90〜95%程度
と著しく高いサイリスタ・ィンバータを用いて、総合的
なェネルギ効率の向上を図っているのである。ところで
、この発明で対象としているけし、素鋼板は、そもそも
固有抵抗を著しく高くして誘導加熱され歎くし、これに
よって変圧器のコァ等に最適となるようにしたものであ
り、このようなけし、素鋼帯を安定して効率良く高周波
誘導加熱するためには相当に高い周波数が要求され、特
に厚み0.3比咳程度の薄いけし、素鋼帯を安定して効
率良く加熱するためには、通常の設計条件下では1球H
Z程度以上の高い周波数が必要であると思われている。
ところがこの発明で使用するサイリスタ・インバータは
、変換効率は前述のように極めて高いものの、乾燥炉と
して実用上必要な10皿W程度以上の大容量の高周波発
生装置としては1皿HZ程度が実用上の上限となり、ま
た周波数を高くすればそれだけ変換効率が低下するので
ある程度以上高くすることは好ましくない。そこでこの
発明の乾燥炉を特に0.3仇舷程度の薄質な鋼帯に適用
する場合には、周波数はサィリス夕・ィンバータの上限
近い8〜10kHZとし、その代りに透磁率しを大きく
するべく磁化力日を4・さくすること、すなわち炉長を
長くして電力密度を小さくすることによって高効率を達
成することが望ましい。上述のような板厚と固有抵抗、
周波数、透磁率等の関係について更に詳細に説明すると
、高周波誘導電流の被加熱材の表面に集中する程度を表
わすために通常は電流の浸透深さを用いている。
すなわち、誘導電流は表面から内部へ向って指数関数的
に減少するが、全誘導電流が表面における電流密度で一
様に分布したと仮定した時の譲導電流の表面からの深さ
を電流の浸透深さ6と称する。この浸透深さ6は、周波
数〆、透磁率仏および導電率りによって次の{1’式で
決定される。6=2中古肌 肌。
)ここで導電率〇の代りに固有抵抗pを用い、単位を〆
○一肌で表わせば、‘11式は次の■式に書き替えられ
る。
油。
35こ■ ,.,,.側 一方、高周波誘導加熱において鋼帯が一定磁場から吸収
する電力についての無効電力のファクターP、有効電力
のファクターQ、および力率cosぐは、被加熱鋼帯の
厚みtと電流浸透深さ6との比(すなわち無次元化電流
浸透深さ)t/6の関数となり、それらの関係は第4図
に示すように表わせる。
ただし実際の総合的なコイル力率は、コイルと鋼帯との
間のェアギャップ等による無効分の影響を受けて、鋼帯
のcos?よりも低下し、例えばコイル開□高さhが2
0仇舷の場合、第4図のh=200柵と託した曲線とな
る。この第4図から、効率良く操業するためには力率が
安定しかつ高い領域、すなわちt/6が3.9陸度以上
の値となるような条件とすることが望ましいことが理解
される。板厚tは処理すべき鋼帯によって定まるから、
上述のようにt/6を設定するためには、電流浸透深さ
6をある程度以上小さくする必要がある。電流浸透深さ
6は前述の■式によって定まるが、けし、素鋼帯の固有
低抗pは前述のように相当に高く、軟鋼の数倍程度以上
であり、したがって電流浸透深さ8を小さくするために
は周波数〆と透磁率仏との積〆・仏を大きくしなければ
ならないことになる。ここでけし、秦鋼帯の固有抵抗p
は温度に依存し、本発明者等が実験により各種の材質に
ついて調べたところ、第5図に示す結果が得られた。
また透磁率ムは磁化力日(A/机)の関数となるが、9
〜1皿HZの高周波磁場で譲導加熱されるけし、素鋼帯
の実効的な透磁率を実験により求めた。一方周波数〃ま
サィリスタ・ィンバータを用いればその上限が前述のよ
うに10kHZ程度で抑えられる。これらの関係から、
特に板厚tが0.3物舷程度の薄質なけい素鋼帯ではt
/6を3.5以上とすることは困難であったが、炉長を
長くして電力密度を4・さくすることにより磁化力日を
小さくし、これにより透磁率ムを大きくしてt/6の値
を可及的に高め、相当に高い効率を得ることが可能とな
った。具体的には、板厚tが0.30側の場合でもt/
6を3.栃壁度とすることが可能となり、この程度であ
れば相当に高い効率が得られることが判明した。前述の
説明で明らかなようにこの発明のけし、秦鋼帯の酸化マ
グネシウム塗布後の乾燥炉は高周波誘導加熱方式を採用
したものであるから、電源断とともに瞬時に発熱が停止
し、しかも炉の構造を蓄熱量が小さい構造とすることが
でき、したがってコイル取出作業のたび毎にけし、素鋼
帯の走行が停止してその乾燥炉内で鋼帯が滞留しても碗
過ぎが生じることがなく、そのため従来設備の如くダフ
ルコィラ等の設備を設ける必要がないため設備コストが
格段に安価となる効果が得られ、また鋼帯自体が発熱す
る方式であるに加えて高変換効率のサィリスタ・ィンバ
ータを用いているため、総合的なェネルギ効率が従来の
乾燥炉と比較して相当に高く、したがってェネルギコス
トも低減でき、さらに誘導コイルに供孫台する高周波電
流を制御することによって鋼帯温度を正確かつ即時に制
御できるとともに制御の安定性も良好であり、したがっ
て最適の温度に制御して優れた品質の製品を安定して得
ることができ、さらにはェネルギ源が電気であるため環
境を損なうおそれがないとともに、炉壁から外部への熱
放散が少なくなるため作業環境が良好となる等、各種の
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の乾燥炉を設けた連続熱処理ラインの出側
設備を示す略解図、第2図Aはこの発明の乾燥炉の一例
を示す略解図、第2図Bは第2図Aの炉における温度分
布を示す図、第3図はこの発明の乾燥炉の炉体断面構造
の一例を示す断面図、第4図は高周波誘導加熱における
無次元化電流浸透深さt/6と吸収電力についてのP,
Qファクター、鋼帯の効率cos?、コイル力率との関
係を示すグラフ、第5図はけし、素鋼帯の温度と固有抵
抗pとの関係を示すグラフである。 1・・・・・・けし、素鋼帯、10,10′・・…・誘
導コイル、12,12′“”“サイリスタ・イン′ゞー
タ。 第1図第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スラリ状の酸化マグネシウムが塗布されたけい素鋼
    帯の走行系路を取囲む誘導コイルと、その誘導コイルに
    高周波電流を供給するサイリスタ・インバータとからな
    るけし、素鋼帯の酸化マグネシウム塗布後の乾燥炉。
JP2414881A 1981-02-20 1981-02-20 けい素鋼帯の酸化マグネシウム塗布後の乾燥炉 Expired JPS6017025B2 (ja)

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JPS57137475A JPS57137475A (en) 1982-08-25
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JPH0790538B2 (ja) * 1985-05-15 1995-10-04 株式会社村田製作所 セラミツクスラリの乾燥装置
JPS61291886A (ja) * 1985-06-18 1986-12-22 中外炉工業株式会社 塗装ストリツプの乾燥装置
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