JPH0730390B2 - 縦型誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼材を熱間圧延する工程において、圧延可能
な温度に無酸化で鋼材を加熱する縦型誘導加熱装置に関
するもので、さらに詳言すれば、誘導加熱装置内に供給
される雰囲気ガスによる加熱効率の低下を防止すること
をその目的とするものである。

〔従来の技術〕

第６図に、縦型誘導加熱装置の基本的な構成を示す。第
６図において、１は加熱コイル２を組付けた炉体で、こ
の炉体１に対して、加熱鋼材Ｋを直接載置するサポート
金物３と、このサポート金物３を搭載固定したサポート
体４との組合せ物を昇降移動可能に組付け、加熱鋼材Ｋ
をサポート金物３上に載置した状態でサポート金物３と
サポート体４との組合せ物を炉体１に対して上昇させる
ことにより、加熱鋼材Ｋを炉体１内に挿入位置させると
共に、炉体１下端とサポート体４との間に設けられたシ
ール装置13により炉体１内を外気からシールするように
している。

この縦型誘導加熱装置において、加熱鋼材Ｋを1300℃以
上の高温に加熱した場合、発生スケールが溶融して炉体
１の構造物に損傷を与えるとか、加熱後の加熱鋼材Ｋを
圧延する際に、溶融スケールによる製品表面性状の劣
化、圧延ロールの損傷等の多大な悪影響があにため、こ
の溶融スケールの発生を防止すべく、実公昭58-024397
号公報、実開昭48-113741号公報、さらには実開昭48-09
1555号公報等に示されているように、炉体１内に窒素ガ
ス等の無酸化性雰囲気ガスＧを封入し、もって加熱鋼材
Ｋを無酸化雰囲気内で高温まで加熱する手法が提案され
ている。

この上記した従来例において、炉体１内への雰囲気ガス
Ｇの供給は、第６図に示すように、炉体１の上部にまた
は下部に雰囲気ガス供給口14を開口形成し、この雰囲気
ガス供給口14から雰囲気ガスＧを強制的に送入して炉体
１内への雰囲気ガスＧの供給を達成していた。

この炉体１内に雰囲気ガスＧを供給しながらの加熱鋼材
Ｋの加熱は、加熱鋼材Ｋを無酸化雰囲気内で加熱するこ
とができ、これによって加熱中の加熱鋼材Ｋに溶融スケ
ールをほとんど発生させないと云う利点を発揮する。

また、加熱鋼材Ｋは、サポート金物３に載置支持された
状態で高温に加熱されるので、高温に加熱される加熱鋼
材Ｋからの熱移動によりサポート金物３も加熱鋼材Ｋに
近い温度まで加熱されることになり、このためサポート
金物３としては耐熱合金が使用されている。

しかしながら、現在、高温高強度であるCO合金でも、そ
の耐熱限界温度は1300℃程度が限界であり、また単に温
度のみに耐えることができるのであれば、セラミック等
が考えられるのであるが、誘導加熱特有の急速な加熱に
よるサーマルショックによる割れ等の未解決の問題があ
り、このセラミック等の利用の実用化はほど遠い状況に
ある。このため、実際には、駆動中のサポート金物３に
対して冷却を施す必要がある。

このサポート金物３に対する冷却手段の一例を第７図に
示す。第７図において、サポート金物３を搭載保持する
サポート体４を、サポートパイプ５と、このサポートパ
イプ５の外表面を断熱材６で覆って構成し、サポートパ
イプ５の底壁から導管９を上端部付近まで立上げ組付け
すると共に、サポートパイプ５の下端に排水口11を開口
形成することにより、サポートパイプ５内を冷却水通路
空間12としてサポート金物３の冷却機能部分を構成して
いる。外部からの冷却水Ｗは、導管９の下端開口部であ
る送入口10から供給され、導管９を通ってサポートパイ
プ５内上部にサポート金物３に向かって開口した導管９
の上端開口部からサポート金物３下面に向かって噴出さ
れる。サポート金物３下面に噴出された冷却水Ｗは、こ
のサポート金部３に接触してサポート金物３を冷却し、
次いでサポートパイプ５を冷却しながらサポートパイプ
５と導管９との間の冷却水通路空間12を流下して排出口
11から排出される。

このように、サポート金物３を冷却することにより、サ
ポート金物３が必要以上に加熱されて劣化するのを防止
しているのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、炉体１内に無酸化雰囲気ガスＧを送入する
ことにより溶融スケールの発生を抑え、もって前記した
不都合の発生を防止し、またサポート金物３を冷却する
ことにより、このサポート金物３の加熱による劣化を防
止することができるのであるが、従来の雰囲気ガスＧの
炉体１内への送入供給は、炉体１の上部または下部に開
口形成された雰囲気ガス供給口14から直接炉体１内に供
給しているので、高温の炉体１内に比べてはるかに低温
である雰囲気ガスＧを直接炉体１内に送入することにな
り、このため供給される雰囲気ガスＧのために炉体１内
を冷却する傾向となり、この結果炉熱効率を大幅に低下
させることになる。また、雰囲気ガス供給口14の設置箇
所が特定されているので、炉体１内に対して供給される
雰囲気ガスＧは局部的に供給されることになってしま
い、これによって加熱鋼材Ｋを局部的に冷却してしま
い、加熱鋼材Ｋに対する加熱を不均一なものとすると云
う不都合を生じている。

また、サポート体４を通しての冷却水Ｗによるサポート
金物３に対する冷却は、単にサポート金物３の熱を冷却
水Ｗにより抜熱するだけであるので、加熱装置における
炉効率、すなわち加熱鋼材Ｋに対する加熱効率を低下さ
せる原因となる。

この上記した従来例における問題点は、雰囲気ガスＧを
予熱することなしに炉体１内に供給することと、冷却水
Ｗによるサポート金物３に対する冷却が、抜熱だけ達成
されていることにあり、雰囲気ガスＧに対する予熱とサ
ポート金物３に対する冷却と云う熱的に相反する事柄
を、有機的に有効であるように組合せる技術的思想が全
くなかったからである。

そこで、本発明は、炉体１内に供給される雰囲気ガスＧ
に対する予熱とサポート金物３に対する冷却とを熱的に
有機的に結合させ、炉体１内に供給される雰囲気ガスＧ
に対する予熱とサポート金物３に対する冷却とを一体的
に達成することをその技術的課題とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。

本発明の手段は、 加熱鋼材Ｋを誘導加熱する縦型誘導加熱装置の構造に関
するものであること、 加熱鋼材Ｋを直接載置するサポート金物３と、このサポ
ート金物３を搭載支持するサポート体４とを有する（第
１図参照）こと、 サポート体４内に誘導加熱装置の主体である炉体１内に
送入供給される雰囲気ガスＧの供給通路としての通路空
間８（第２図参照）を設けること、サポート金物３内
に、通路空間８に連通すると共に、サポート金物３の側
面に開口形成された複数の噴出口3aに連通した通路3b
（第２図参照）を形成すること、 にある。

複数の噴出口3aは、サポート金物３の側面に開口形成さ
れているので、炉体１に対してサポート金物３とサポー
ト体４との組合せ物を相対的に上昇移動させて誘導加熱
装置を加熱動作可能とした状態では、各噴出口3aは、炉
体１の筒壁内面下端部に対向開口する（第１図参照）こ
とになる。

〔作用〕

サポート金物３とサポート体４との組合せ物を組付けた
炉体１内に送入供給される雰囲気ガスＧは、サポート体
４内の通路空間８内に供給されてから、サポート金物３
内に形成された通路3bを通って噴出口3aから炉体１内に
噴出されるので、通路空間８および通路3b内を通過する
際に、加熱状態にあるサポート体４およびサポート金物
３により加熱されることになる。特に、通路3bを通過す
る際には、高温に加熱さた状態にあるサポート金物３に
よりかなりの温度まで加熱されることになる。すなわ
ち、通路空間８および通路3bを通過して炉体１内に供給
される雰囲気ガスＧは、サポート体４およびサポート金
物３により充分に予熱された状態で炉体１内に噴出供給
されることになるのである。

また、雰囲気ガスＧが通路3bを通過する際に、サポート
金物３により加熱されると云うことは、この通路3bを通
る雰囲気ガスＧがサポート金物３から熱を奪うこと、す
なわちサポート金物３を冷却することになる。

要するに、炉体１内に供給すべき雰囲気ガスＧを、サポ
ート金物３内を通して炉体１内に供給することにより、
雰囲気ガスＧが高温となっているサポート金物３から熱
を奪ってこのサポート金物３を冷却することになり、ま
たサポート金物３から熱を奪ってこのサポート金物３を
冷却した雰囲気ガスＧは、サポート金物３から熱を奪う
ことにより、充分に予熱された状態で炉体１内に供給さ
れることになるのである。

このように、炉体１内に供給される雰囲気ガスＧとサポ
ート金物３との関係を、サポート金物３側からすれば、
雰囲気ガスＧの予熱であり、雰囲気ガスＧ側からすれ
ば、サポート金物３の冷却とすることにより、誘導加熱
装置に与えられた熱量を、新たに追加することおよび損
失することなしに、雰囲気ガスＧを充分に予熱した状態
で炉体１内に供給できると共に、サポート金物３の冷却
を達成できる。この雰囲気ガスＧを予熱して炉体１内に
供給することにより、雰囲気ガスＧを予熱した場合の加
熱鋼材Ｋの加熱速度は、雰囲気ガスＧを予熱しない場合
の加熱鋼材Ｋの加熱速度に比べてはるかに大きくなり、
このため誘導加熱装置に対する同一加熱電力を供給した
場合、同一加熱鋼材Ｋを目標温度まで加熱するのに、そ
の加熱時間を大幅に短縮でき、誘導加熱によるより早い
急速加熱を達成できる。

〔実施例〕

第２図は、本発明の基本的な実施例を示す第１図におけ
るサポート金物３とサポート体４との組合せ物の具体的
構造例を示すもので、サポート体４は、内部空間を通路
空間８としたサポートパイプ５と、このサポートパイプ
５の外表面を被覆した形態で組付けられた断熱材６とか
ら構成されており、サポートパイプ５の下端には雰囲気
ガスＧの供給口７が開口形成されている。

サポート体４上に搭載組付けされたサポート金物３の両
側面には、多数の噴出口3aが、第４図に示すように、サ
ポート金物３の全前後幅範囲にわたって、ほぼ一定間隔
で横設配置されていおり、この多数の噴出口3aに連通す
る通路3bは、サポート金物３の下面に開口して通路空間
８に連通している。

このように、多数の噴出口3aがサポート金物３の全前後
幅範囲にわたって配置形成されているので、この噴出口
3aから勢い良く炉体１内面に向かって噴出される雰囲気
ガスＧは、一種のガスカーテンを形成することになり、
加熱された内部雰囲気のドラフトにより内部下側部分の
圧力が低下して、シール装置13によるシール作用にもか
かわらず、外部からの空気が浸入し易い状態となったと
しても、このガスカーテンを形成する雰囲気ガスＧによ
り炉体１内の実質的な加熱鋼材Ｋ加熱部分への外部空気
の侵入を効果的に阻止することができる。

また、雰囲気ガスＧによるサポート金物３に対する冷却
が不足する場合には、第３図に示すように、第７図に示
した従来からの冷却水Ｗによる冷却機能構造体の冷却水
通路空間12と通路空間８とを、サポート体４の前後方向
に沿って交互に隣接配置し、もってこの冷却水Ｗによる
冷却機能構造体による冷却力によりサポート金物３に対
する冷却不足分を補うと共に、通路空間８を通過する雰
囲気ガスＧを冷却して、この雰囲気ガスＧによるサポー
ト金物３に対する冷却作用を高めるようにするのが良
い。この場合、すなわちサポート金物３に対する冷却の
ために、従来からの冷却手段を雰囲気ガスＧによる冷却
と併用する場合は、従来からの冷却手段による冷却力
を、雰囲気ガスＧによるサポート金物３に対する冷却力
の不足分を補う程度に抑え、もってサポート金物３に対
する冷却作用が過剰とならないように充分に注意し、こ
の従来からの冷却手段による誘導加熱装置の加熱効率の
低下をできる限り少なくするように心掛ける必要があ
る。

さらに、雰囲気ガスＧを予熱して炉体１内に供給するこ
とにより、具体的には第５図に示すように、雰囲気ガス
Ｇを予熱しない場合の加熱鋼材Ｋの加熱速度を示す加熱
特性曲線イの傾斜角度に対する、雰囲気ガスＧを予熱し
た場合の加熱鋼材Ｋの加熱速度を示す加熱特性曲線ロの
傾斜角度の大きさから、誘導加熱装置に対する同一加熱
電力の供給により、900℃の同一加熱鋼材Ｋを1350℃の
目標温度Ｔまで加熱するのに、雰囲気ガスＧを予熱した
場合の方が、ΔΘだけすなわち４分間だけその加熱時間
を短縮することができ、縦型誘導加熱装置の加熱時間を
約10％短縮する効果を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明は、炉体内に供
給される雰囲気ガスによる炉体内の冷却を防止すると共
に抜熱することなしにサポート金物の冷却を達成できる
ので、誘導加熱装置における加熱効率を飛躍的に向上さ
せることができ、また雰囲気ガスにより加熱鋼材を冷却
しないので、加熱鋼材の不均一加熱の発生を確実に防止
し、さらに加熱鋼材の目標温度までの均一加熱時間を短
縮することができるので、誘導加熱装置の操作時間を短
くすることができると共に消費電力の大幅な削減を達成
でき、またさらにサポート金物内に炉体内への雰囲気ガ
ス供給のための通路を形成しただけの簡単な構成である
ので、既設、新設を問わず容易に実施することかできる
等多くの優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による実施例の基本的な構成例を示す
縦断正面図である。 第２図は、第１図に示した実施例におけるサポート金物
とサポート体との組合せ物の構造を示す縦断正面図であ
る。 第３図は、第２図中A-A線に沿って切断矢視した縦断側
面図である。 第４図は、第１図に示した実施例の一部破断した斜視図
でる。 第５図は、加熱鋼材に対する加熱速度特性の従来装置と
本発明装置との特性の比較を示す加熱特性線図である。 第６図は、従来の誘導加熱装置の代表的な構成を示す縦
断正面図である。 第７図は、サポート金物に対する従来の冷却手段を示す
縦断正面図である。 符号の説明 1;炉体、2;加熱コイル、3;サポート金物、3a;噴出口、3
b;通路、4;サポート体、5;サポートパイプ、6;断熱材、
7;供給口、8;通路空間、9;導管、10;送入口、11;排水
口、12;冷却水通路空間、13;シール装置、14;雰囲気ガ
ス供給口、K;加熱鋼材、G;雰囲気ガス、W;冷却水。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱鋼材（Ｋ）を誘導加熱する縦型誘導加
   熱装置において、前記加熱鋼材（Ｋ）を直接載置するサ
   ポート金物（３）と、該サポート金物（３）を搭載支持
   するサポート体（４）とを有し、前記サポート体（４）
   内に前記誘導加熱装置内に供給される雰囲気ガス（Ｇ）
   の供給通路としての通路空間（８）を設け、前記サポー
   ト金物（３）内に、前記通路空間（８）に連通すると共
   に、前記サポート金物（３）の側面に開口形成された複
   数の噴出口（3a）に連通した通路（3b）を形成して成る
   縦型誘導加熱装置。
2. 【請求項２】前記通路空間（８）を、サポート体（４）
   を冷却するため該サポート体（４）内に形成された冷却
   水通路空間（12）と隣接位置させた特許請求の範囲第１
   項に示した縦型誘導加熱装置。