JPS63175374A - 平板の連続誘導加熱装置とその制御方法 - Google Patents

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】 Ａ、！架上の利用分野 この発明は、帯状の薄板平板を連続的に誘導加熱する装
置と、この装置による加熱時に％Ａ＋変態をする鉄鋼平
板を誘導加熱する際の制御方法に関する。

Ｂ６発明の表装 本発明装置は、帯状の薄板平板を連続的に移送しながら
、この平板の両面に隣接するよう設置した、板の巾方向
に板巾より大きな範囲に亘る直交磁束形の主コイルと、
板巾より小さな範囲の特定部分に対応する直交磁束形の
補助コイルと、により誘導加熱するようにした誘導加熱
装置において、誘導コイル設置範囲内！／ｃおける、平
板の送り方向最下流側に主コイルを配置することにより
、補助コイルで平板の両側端部より内側の部分を先に誘
導加熱した状態で、主コイルにより平板を誘導加熱して
、平板の巾方向の両側端部より内側の部分が高温に加熱
された後で平板の両側端部を含む全体が加熱され、これ
により全体が均等に加熱されるようにし、この平板両側
端部の曲り変形を防止するようにしたものである。

また、本発明の製造方法は、上述のように構成した本発
明の装置によって、温度上昇によるＡ、変態をする鉄鋼
平板を誘導加熱する場合において、まず補助コイルで平
板の巾方向の両側端部より内側の部分を高温に誘導加熱
し、最終的に主コイルで平板の両側端部を含む全体を誘
導加熱して均等に最終加熱温度まで加熱することにより
、平板の両側端間が、他の部分より先にＡ、変態温度近
傍以上に加熱されないようにし、この両側端部の曲り変
形を防止するようにしたものである。

Ｃ０従来の技術 一般に、自動車用塗装鋼板の塗布剤の乾燥、焼付はプロ
セス、トタン＃造のためにメッキ檀入口において母材を
予熱するプロセス、又は圧延の中間段階での焼鈍や焼入
れなどの仕上熱処理プロセスにおいて、誘導加熱による
処理が行なわれている。

従来、このための平板の連続−導加熱装置として、＠６
図及び第７図に例示するものがある。

この装置は、第６図に示すように、素材の帯状薄肉平板
１を検数のａ−ル２で、矢印Ａ方向に移送するようにす
る。

これとともに、その平板１の移送経路の一部に加熱コイ
ル３を設置する。

そして、この加熱コイル３は、二次導体４、整合トラン
ス５、及び保護ダクト７に納められた一次可撓ケーブル
６を介して、整合盤８に接続する。

この整合盤８にはインバータ盤９、降圧トランス・。リ
アクトル１０、高圧盤１１、及び操作・温調盤１２が接
続する。

また、前述した加熱コイル３は、第７図に示すように構
成するもので、断面矩形中空状の導体１３を８字状に折
曲形成して、主コイル部１４を形成し、゛さらに、この
主コイル部１４における、平板１の巾方向に配置された
各横パー１５　、１５　、１５部分の所要部には、それ
ぞれコ字状の４磁性鉄板を横に積１＠したコア１６を配
置する゛ｉ−−−＝１また、この主コイル部１４に連続
して一体的に補助コイル部１７を設ける。

この補助コイル部１７は、１示するように一連の導体１
３の一部をコ字状に形成し、その平板１０走行方向Ａに
泊った各縦バー１８　、１８　ｆｆ８分の所４部にそれ
ぞれ４磁性鉄板を積層したコア１６を配置する。

さらに、補助コイル部１７における、平板１の巾方向に
配置された短横パー１９部分の所要部にも積層コア１６
を配置して構成する。

また、この主コイル部１４と補助コイル部１７とは、そ
の相互に逆面対称となるよう構成されたもの一対を、平
板１を挾む位置に設置して夫々＠父磁束型の加熱コイル
を構成して用いる。

そして、これら一対の導体１３の端部は、例えば図示す
るように端部１３　＆を端部１３　ｔ＋に一体的に連結
せしめるとともに、端ＰＡｔ３ｃと端部１３αとを中周
波または高周波等の電源器に接続し、これら上１３　ｔ
）を並列に上記電源に接続して通電してもよい。

さらに、この一連の導体１３の矩形孔２０内部には冷却
水を循環させ、加熱コイル３，３を冷却するようにしで
ある。

次に、上述した従来の誘導加熱装置で平板を加熱する場
合を第８図乃至第１０図によって説明すると、まず、一
対の加熱コイル３，３０間を矢印Ａ方向に移送される平
板１を、その一対の主コイル！１１１４．１４で誘導加
熱する。すると、平板１に対して、第８図に示すような
温度分布で昇温する。

すなわち、この１Ｍ８図は、横軸に平板１の巾方向の位
置をとり、縦軸に＠度目盛をとって表わした線図であり
、これより理解されるように、平板ＩＫｇける両側端部
より少し内側に入った両内側部がそれぞれ昇温不足部と
なっており、その他の部分は所定の温度に昇温する。

この後、平板ｌが移送され一対の補助コイル部１７．１
７０間に至り、そこで、平板１０両側近部の昇温不足部
に対応して配置された各縦バー１８　、１８　。

１８　、１８によって誘導加熱され、この補助コイル部
１７だけ（おいては、！９図の温変分布の線図に示すよ
うに各昇温不足部が集中して昇温される。

よって、上述の如くして、主コイル部１４と補助コイル
部１７とが相法５１で誘導加熱することにより、最終的
に第１０図の温度分布の線図に示すように、平板ｌの横
巾全幅に亘ってほぼ均等に昇温するようにしていた。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 上述したような従来の平板の誘導加熱手段では、その主
コイル部１４による加熱によって、平板の両側端部が高
！（例えば９００℃）となり、これに隣接する内側の温
度不足部分が低い加熱温度（例えば６００℃）となる。

従って、この両側端部の高温部と温度不足部との間に著
るしい熱膨張の差を生ずることになる。

不足部によって縮む方向に強く応力を受けることになっ
て、この部分のひずみが、＠ｌ１図に示すようないわゆ
るカヌーイングと呼ばれる両端部が湾曲する変形となっ
て表われたり、しわとなって変形が残留してしまうとい
う問題があった。なかでも、平板１の巾方向の両端部近
傍の温度が比較的に高温域（例えば７００℃以上）で、
その平板１における両側部から内方に入った各１変革足
部分に当る部分や、中央部分に先行して大きく昇温する
と、その両端部特にそのエッチ部分が＃１膨張に起因し
て顕著にカヌーイングし、さらには、エッヂ部に大きな
しわが生ずるという問題があったＯまた、炭素鋼等の鉄
鋼材製の平板［のようなＡ。

変態をするものの場合には、特にこれが顕著となる。

これは、このような鉄鋼材は周知の通り、人、変轢点（
約７２６℃）において熱膨張が不連続となるためである
。すなわち、加熱昇温に際してはＡ１変はり点の温度で
不連続な収縮が起り、逆に冷却過程では不連涜な膨張が
起るためである。このため、平板１の両側端部近傍が、
他の部分に先行してＡ倉変態点を越えて昇温すると、カ
ヌーイングが助長されたり、不規則な曲りやしわが顕著
に生じ、加熱完了後も大きな変形として残留してしまう
という問題があった。

また、平板１のカヌーイング等の曲り穢が増大し、加熱
コイル３と接触するのを防止するため、相対する一対の
加熱コイル３．３の間隔を広げねばならなくなる。する
と、コイル効率が低下して消貿鑞力量が増加し、コスト
が高くなるという問題があった。さらに、平板１が大き
く曲ると平板１の両側部が加熱コイル３に接近し、更に
強く加Ｍされることになって、平板１の巾方向の温度分
布のばらつきを悪化させてしまうという問題があった。

そこでこのような平板の曲りや変形を防止するため、主
コイル部１４および補助コイルｆｉ１７を夫々複数にす
るとともに、これらを平板の移送方向に交互に配置して
、誘導加熱過程において平板の板幅方向に生じる温度差
を極力小さくすることも試みられたが、平板の両側端部
のカヌーイング等の曲りやしわの発生を防止するために
はなお充分に有効でないという問題点が残る。

本発明は、上述の問題を解決し、誘導加熱時に平板が変
形するのを極力防止し得る平板の連続誘導加熱装置を新
たに提供し、かつこの装置により、ム―変慾をする鉄鋼
板等を誘導加熱時に変形しないようにする制御方法を新
たに提供することを目的とする。

Ｅ１問題点を解決するための手段 本発明の平板の連続誘導加熱装置は、平板を最終目俤温
変までに加熱するための加熱コイル設置範囲内の平板の
移送方向最下流の順位に主コイルを配置し、その前段階
で補助コイルにより、主コイルの加熱による温開不足部
に当る部分を加熱するように構成したことを特徴とする
ものである。

また１本発明の制御方法は、上述した本発明装置により
Ａ、変態をする鉄鋼板を誘導加熱するに際し、平板を最
終目標温度に加熱する最下流の順位の主コイルの前段階
において、この平板の両側端部近くのカヌーイング等の
変形をし易い部分が不連続な膨張収縮挙動を呈するＡ、
変態点の温麿以上に先行加熱されることがないよう制御
するようにすることを特徴とする。

２０作用 前述した本発明装置では、平板が誘導加熱装置内を移送
されるに従って平板の両側端部より内側の部分が補助コ
イルによって最終目標温度に近い高＠度まで加熱され、
その後両側端部を含む全体が最終目標＠度まで加熱され
る。従って片側が自由端であるために曲りや変形を生じ
易い両側端部がその内側の部分より先行して材料として
の剛性を消失するような高温室となって熱膨張により両
きるという作用を奏する。

また、前述した本発明の制一方法によれば、Ａ。

変態をする鉄鋼平板をＡ、変態点以上の温度に加熱する
場合、最終段の主コイルの前段においては、平板の両側
端部がＡＩ変態点以上にならないように誘導加熱する温
間を制御し、最終段の主コイルの温度不足部に当る部分
をあらかじめ加熱した状態において、その最終段の主コ
イルにより、平板の両側端部をＡ、変態点以上の目標温
度に加熱することにより両側端部がその内側部分より先
行して不連続な膨張、収縮挙動を呈する創変態点以上の
高温に加熱されて変形することを防止して両側端部の変
形を防止するという作用を奏する。

Ｇ、実施例 以下、本発明の平板の連続誘導加熱装置とその制御方法
の実施例を第１図乃至第５０図によって説明する。なお
、この＠１図乃至＠５０図において、前述した第６図乃
至第１１図に示す従来例に対応する部分には同一符号を
付すこととし、その詳細な説明を省略する。

第１図は、本発明の第１実施例である１導加熱装置の加
熱コイル部分を取り出して示す正面図で、１は平板で、
図の矢印Ａ方向に移送される。

また、この平板１に対する加熱コイル設蓋範囲内の平板
りの移送方向大における最下流の１−位に、主コイル１
４を設置する。

また、この主コイル１４の移送方向大における上流間に
は、補助コイル１７を設置する。

なお、この主コイル１４と補助コイル１７とは、それぞ
れ平板１の表裏部に対向設置することは勿論である。

このように溝成することにより、まず平板１を補助コイ
ル１７で誘導加熱し、＠４０図に示す横軸に平板１の巾
方向の位置を取り、縦軸に温度目盛をとって表わした線
図のように、主コイル１４における温度不足部に該当す
る、平板１０両側端部からそれぞれ少し内側に入った２
箇所を所定の目檄温度近くまで加熱する。

さらに、平板１が矢印入方向に移送され、主コイル１４
部分に至ると、これにより、第４Ｂ図に示すような状態
で誘導加熱される。このとき、前述したように補助コイ
ル１７によって温度不足部に該当する部分がすでに高温
に加熱されているので、加熱温度の上昇に併ってこの部
分と平板１０両側端部との１度差が大きくなるようなこ
とはなく、また片側が自由端であるために熱膨張によっ
て曲りや変形を生じ易い両側端部がその内側の部分より
先行して材料としての剛性を消失す′るような高温度と
なって曲りや変形を生じることがないので、平板の両側
端部に変形を生ずることを防止できる。

なお、補助コイル１７によって誘導加熱する部分は、平
板１の内側部分に当るので、平板１０両側端部のように
一方が自由端エッヂとなっている部分を加熱したのと異
なり、その熱膨張によりひずみ変形を起こすことがはる
かに少なく実際上殆ど変形を生じない。

すなわち、その理由は、平板１が高温度に昇温して材料
としての強度が低下し、剛性が著しく失なわれるように
なると曲りやしわなどの変形が顕著に発生する。これに
反して自由端を有しない両ｗＪ端部以外の部分でははる
かに曲りや変形が生じにくい、また剛性の低下が少ない
比較的低温の＠を域では両側端部の昇温が先行しても曲
りや変形は生じにくいためである。

このように、補助コイル１７で加熱したのち、主コイル
１４で加熱するようにして、最終的に第４Ａ図に示すよ
うに平均した状態に加熱するものである。

次に、本発明の第２実施例をＷＸ２図によって説明する
。この第３実施例は、上述した第１実施例における主コ
イル１４を２つの主コイル１４　、１４として最下流の
順位の位置及びその前段位置に設置し、さらにその最前
段位置に補助コイル１７を設置することにより、加熱過
程における平板の板幅方向の孟 温度差を低減して変形の発生Ｖ−ｒ−防止し、また平板
１の巾方向の最終温度分布をより均一とするようにした
ものである。このような、第２実施例の構成によっても
前述した＠１実施例と同等の作用・効果を得られるもの
である。

次に、本発明の第３実施例を第３図の加熱コイル部分の
正面図によって説明する。

本例は、２組の主コイル１４　、１４の間に補助コイル
１７を設置したものである。すなわち、平板１の移送方
向大における最下流の順位に主コイル１４を設置する。

また、その前段の順位に補助コイル１７を設置し、ざら
に％その前段の順位に主コイル１４を設置して構成する
。このようにＷ［Ｌ、た加熱コイル３（１４゜１７　、
１４　）で誘導加熱するときは、まず、最前段の主コイ
ル１４で第５０図に示すような、比較的低い所定の中間
目標温度に加熱する。次に、その主コイル１４の両側端
内側の温度不足部分に該当する部分を補助コイル１７で
誘導加熱し、第５相図に補助コイル１７の出口に到達し
た際の温度分布を示すように、上記ａ度不足部分に該当
する２箇所を所定の高温度に加熱する。

次に、最下流の７１１位位瞳位置る主コイル１４で誘導
加熱し、最終的に第５Ａ図に示すような均熱状態に加熱
するものである。

このように構成しても、最下流の順位に主コイル１４を
配置し、その前段で補助コイル１７によって、平板１に
おける温度不足部分に該当する部分を加熱するものであ
るから、前述した第１実施例および第２実施例と同様の
作用、効果を得られる。しかも、主コイル１４を２つに
分けて主コイル、補助コイル、主コイルというノー序で
交互に徐々に加熱するようにしたので、加熱過程中にお
ける平板［各部の＠変遷を少なくでき、るので加熱過程
中における平板の変形を防止する効果が一層大きいとと
もに、誘導加熱後の巾方向の温度分布をより均一とする
ことができる。

なお、本例ではまず最前段の主コイル１４によって平板
１０両測端部がその内側の部分に先行して加熱されるこ
とになるが、この場合は、昇温する＠度が比較的低温で
あるので、その両側端部と各々これに隣接する温度不足
部分との間で温度差を生じ熱膨張の差による応力が生じ
ても、両側端部は、その材質の性質上剛性を有している
ため、曲りやしわを生ずることはない。

なお、上述の各実施例において、主コイル１４と補助コ
イル１７とを更に複数追加して設置することにより、加
熱過程で各コイル間での板幅方向の温度差の発生を減す
ることによって、平板１の変形や反りの発生を防止する
ことが望ましいことである。

また、複数の主コイル同志および複数の補助コイル同志
を接続して夫々一体的な加熱コイルとして構成し、夫々
を各車−の電源に接続したり、更に、主コイル１４と補
助コイル１７とを接続して全体を一体的な加熱コイルと
して構成し、単一の’ｉｔ源に接続するようにしてもよ
い。このようにすれば、電源の設備の省略が可能である
。

また、各主コイル１４と各補助コイル１７とを各々別の
電源に接続して構成してもよい。このようにすることに
よって、平板１を均熱するために、各コイル知供給する
成力の調整を容易にすることができる。

なお、移送中の平板１の横振れに加熱コイル３を追従動
作させるようにすれば、常に安定して誘導加熱すること
ができ、より均熱でき、平板１の曲りやしわの発生を防
止するのに有効である。

さらに、補助コイル１７における平板の移送方向Ａに平
行な導体部である縦バー１８を、方向Ａに対し傾斜して
設置し、誘導加熱する巾を広げるようにしてもよい。

なお、また第１図に図示した第１実施例、第２図に図示
した第２実施例および第３図に図示した第３実施例のい
ずれにおいても、加熱コイル３の所定位置の導体１３の
背後にコア１６を配設しであるが、このコア１６は磁束
の集中化により加熱コイルの加熱効率の向上を計ったも
のである。従っていずれの場合もこのコア［６は設けな
くてもよい。

また各主コイルにおける板幅方向の櫂バー１５の数も夫
々３本以上であってもよい。

次に、前述した実施例の装置によって、Ａ！１　、変態
をする鉄鋼平被を人、変態点以上の温度に誘導加熱する
場合の、この装置の制御方法を説明する。

この場合には、まず、平板１の移送方向Ａの下流側の最
終目標加熱温度に加熱するための、終段部分の主コイル
１４の前までは、平板の両側端部の温度が％ＡＩ変態点
以上の温度圧昇温しないように誘導加熱を制御する。

これとともに、その終段部分の主コイル１４で加熱する
のに先行するよう、その前段で、補助コイル１７により
、平板１における主コイル１４の温度不足部に当る部分
、又は、これと平板１の中央部とを、比較的高温となる
ように誘導加熱しておくよう制御する。

そして、この後、終段部分の主コイル１４によって、平
板１０両側端部近傍や中央部の加熱を行なうよう制御し
、平版【の巾方向全体に区って平均かつ良好に加熱する
ようにする。

このように、制御することによって、平板１における両
端のエッチ部分がその内側の部分より先行してＡｌｆａ
点以上に加熱され、そのため両側端部にしわや変形を生
ずるのを防止できる。また、平板１の主コイルの加熱に
おける温度不足部分に該当する部分を前もって高温に加
熱しておくので、復に平板１の両端部を加熱しても温度
差があまり大きくならないようにできるので、平板ｌの
自由ｌｌｌ１ｌ端部がその内側部分より大きく膨張する
ことはないからその自由側端部が膨張してしわがよる等
の変形を防止できる。

Ｈ３発明の効果 以上詳述したように１本発明の平板の連続誘導加熱装置
によれば、主コイルと補助コイルによる加熱の組み合せ
によって平板をその板幅方向に平坦な製置分布で加熱す
ることができるとともに平板を最終目標温度に加熱する
移送方向最下流の順位に主コイルを配置するよう構成し
たので、これＫより平板の自由端である両１１！ｌ端部
がその内側部分に先行して剛性を消失する高温度に加熱
されてより大きく熱膨張して曲りや変形を生じることは
ないから、この両側端部がカヌーイングしたり、しわが
よる等の変形を防止できるという効果がある。

従って、誘導加熱処理後の平板の平面性を向上し、品質
の向上を図ることができる。

また、誘導加熱時に曲り変形を生じないので、平板を挾
む位置に設置された一対の加熱コイル間の間隔をセばめ
て、コイル効率を向上し、消費電力の低減を図ることが
できる。さらに、藺導加熱過程で平板の曲り変形を生じ
ないので、平板の各部分と加熱コイルとの間の距ｌ＃ｌ
ｔ−常に一定に保つことができ、平板の全域に匿って安
定し、かつ均一で良好な塩度分布状態で加熱できるとい
う効果がある。

また、本発明の制御方法によれば、Ａ、変態をする鉄鋼
板の平板をＡ、変態点以上の最終０梯加熱温度まで加熱
するにあたって移送方向最下流の主コイルに至る前段ま
で、平板の両側端部の温度を不連続な膨張・収縮挙動を
示すＡ、変態点以下の温度にしておくように制御するの
で、平板の自由端である両側端部がその内側の部分に先
行して昇温してＡ＋ｆ態することにより生ずる曲り変形
を防止できるという効果がある。

の制御方法の＠ｌ実施例における加熱コイル部分の正面
図、第２図は本発明の第２実施例を示す加熱コイル部分
の正面図、第３図は本発明の第３実施例を示す加熱コイ
ル部分の正面図、＠４Ａ図乃至１１．５０図はそれぞれ
本発明の実施例における各藺導加熱のコイルによる平板
の巾方向での昇温状態を示す線図、第６図は従来の誘導
加熱装置の一例を示す概略斜視図、第７図はその加熱コ
イル部分の斜視図、第８図乃至第１Ｏ図はそれずれの加
熱コイルによる誘導加熱で昇温する状態を示す線図、第
［１図はその誘導加熱により曲り変形した平板を示す斜
視図である。

１・・・平板、３・・・加熱コイル、１４・・・主コイ
ル、１７・・・補助コイル。

１−ｍ−平板 ３−−−−ｙｙａ熱コイル ７Ｘｌ＠コイル部分の正ｒＩｒＪ図 第１図 介 ηＤ熱コイル部分の正面図 第２図 ７ＩＯ慾コイル部分の正面口 第３図 第４Ａ図　　　　　　　　第５Ａ図 第４Ｂ図　　　　　　　　第５Ｂ図 第４Ｃ図　　　　　　　第５Ｃ図 功１７１０實！４１ｔｌの１＃１後び５第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移送される平板の板幅方向全域にわたつて板幅方
   向に延在するコイル導体を上記平板の両面に対向して設
   置して成る直交磁束型の主コイルと、上記平板の板幅方
   向の両側の端部の内側にて夫々上記平板の両側端部と平
   行にまたは両側端部に対して角度を設けて斜めに延在す
   る導体を上記平板の両面に対向して設置して成る直交磁
   束型の補助コイルとを上記平板の移送方向に配設すると
   ともにこれを電源に接続した平板の連続誘導加熱装置に
   おいて、 上記平板の移送方向の最下流側順位に前記主コイルを配
   設したことを特徴とする平板の連続誘導加熱装置。
2. （２）移送される平板の板幅方向全域にわたつて板幅方
   向に延在するコイル導体を上記平板の両面に対向して設
   置して成る直交磁束型の主コイルと、上記平板の板幅方
   向の両側の端部の内側にて夫々上記平板の両側端部と平
   行にまたは両側端部に対して角度を設けて斜めに延在す
   る導体を上記平板の両面に対向して設置して成る直交磁
   束型の補助コイルとを上記平板の移送方向に配設すると
   ともにこれを電源に接続した平板の連続誘導加熱装置で
   あつて、かつ上記平板の移送方向の最下流側順位に前記
   主コイルを配設した平板の連続誘導加熱装置によつてＡ
   ＿１変態をする鉄鋼平板を誘導加熱するに際し、上記平
   板の移送方向の最下流側順位にある上記主コイルに至る
   以前の段階において上記平板の巾方向両側端部近傍がＡ
   ＿１変態点の温度以下となるように制御することを特徴
   とする平板の連続誘導加熱装置の制御方法。