JPH10116680A - 誘導加熱装置およびそれを含む連続熱処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動する金属製品の周りに最良の空気および
ガス気密性を保証すると共に、誘導手段上の作業を容易
にし、装置の過熱を防止する誘導加熱装置を提供する。 【解決手段】 保護気体中において連続的に移動する金
属製品を誘導加熱する装置は、誘導システム４を含む。
金属製品１と誘導システム４の間には、非金属で気密性
のエンクロージャ７が金属製品１を取り囲むように配置
される。１つの例として、鋼鉄のストリップまたはワイ
ヤといった保護気体中を移動する金属製品を、急冷室と
中間温度維持室２との間で連続的に熱処理する設備で使
用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保護気体中におい
て連続的に移動する金属製品を誘導加熱する装置に関す
る。さらに、本発明は、前記の誘導加熱装置を含む、移
動製品の連続熱処理設備に関する。さらに具体的には、
本発明は、亜鉛メッキやアルミニウム被覆などの加熱被
覆工程および連続熱処理工程（たとえば、鋼板の連続焼
なまし工程、または鋼線のパテンティング工程）で行わ
れるような、保護気体中における熱処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導加熱装置は、移動する金属製品を加
熱するために長年にわたって使用されてきた。使用され
る誘導子は、一般的に高周波電流が流れ、移動製品を完
全に取り巻く１または複数の巻き部材を含んでいる。こ
の誘導子は長手方向の磁束（すなわち、製品の移動方向
の磁束）を発生し、それによって磁性物質を発熱させ
る。さらに周知の他の誘導加熱装置は、移動製品の表面
と平行の面に電流が流れる巻き部材が配置され、横断磁
束が製品表面と垂直になるように構成されている。

【０００３】しかしながら、移動製品が被覆されておら
ず酸化が起こるような温度で処理されるときには、保護
気体（たとえば、窒素と水素の混合物）中で誘導加熱を
行わねばならず、誘導加熱装置のエンクロージャ（囲
い）を完全に気密にして製品の酸化を防止しなければな
らない。

【０００４】先行技術のこの種の誘導加熱装置を使用す
る場合、フランス特許第２，６８８，８０２号で説明さ
れているように、誘導加熱装置は気密性エンクロージャ
内に直接に置かれる。誘導加熱手段の周囲は全面的に気
密状態に密封されているから、誘導子への電源接続およ
び誘導加熱手段を冷却する水冷回路への通路も気密にす
る必要がある。気密性エンクロージャの中にある水冷回
路は、保護気体の品質に重大な影響を与える。なぜな
ら、少しでも水が漏れるとガスが汚染され、製品が酸化
されるかもしれないからである。さらに、誘導子を気密
性エンクロージャの中に配置すると、メンテナンスが非
常に複雑になり、エンクロージャから誘導素子の全体を
取り出すのに十分な開口部と補助手段が必要となる。

【０００５】さらに、移動製品を取り巻いている誘導手
段に開口部が無い限り、誘導手段を取り出すとき、処理
中の移動製品を切断しなければならない。また、誘導手
段を炉の中に配置すると、導電性が無く高温に耐える支
持手段が必要となる。最後に、誘導手段に対して作業を
行う場合、設備の全体を停止する必要がある。なぜな
ら、空気とガスの気密性はもはや保証されないからであ
る。

【０００６】米国特許第１，７４９，７００号および英
国特許第２，１５５，７４０号で説明されるような先行
技術の誘導加熱装置では、移動する金属製品の周りの保
護気体を維持するような気密性エンクロージャの外側に
誘導手段が配置される。しかしながら、これらの実施例
では、電気的絶縁性のエンクロージャが誘導手段を越え
て延長されてはいない。

【０００７】したがって、誘導手段へと戻る誘導磁束に
よって誘起された電流がエンクロージャの導電性部品に
流れる可能性がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の欠点を除き、移動する金属製品の周りに最良の空気お
よびガス気密性を保証すると共に、誘導手段上の作業を
容易にし、装置の過熱を防止するような、保護気体中を
移動する金属製品のための誘導加熱装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、保護気
体中において連続的に移動する金属製品を誘導加熱する
装置は、誘導手段と、前記金属製品と前記誘導手段との
中間に前記金属製品を取り囲むように配置された、熱と
電気に関して絶縁性の気密性エンクロージャとを具備
し、前記誘導手段は、前記金属製品の移動方向に垂直な
平面で前記金属製品を取り囲み高周波電流発電器に接続
された少なくとも一巻きの導電性部材を含み、前記気密
性エンクロージャは、前記誘導手段の巻きの中に配置さ
れると共に、前記移動方向において、前記誘導手段の上
流および下流へと、戻り誘導磁束との交差区域を形成す
るのに十分な距離にわたって延在している。

【００１０】この気密性エンクロージャは、金属部分を
発熱させることなく、誘導磁束を誘導手段へ戻すための
区域を形成する。したがって、本発明によれば、シール
部分は誘導手段の周りになく、誘導手段と金属製品との
間に存在するにすぎない。もはや、電流と水を誘導手段
へ供給するための気密性通路を設ける必要はない。

【００１１】さらに、誘導手段に対する作業（特に、誘
導手段を取り外す作業）によって、移動する金属製品を
取り巻く保護気体が乱されることはない。誘導手段は金
属製品を完全に取り巻いているが、誘導手段に対して作
業を行いそれを取り外す場合でも、移動する金属製品は
気密性エンクロージャの中で保護され続ける。

【００１２】本発明の他の側面によれば、保護気体中に
おいて移動する製品（たとえば、鋼鉄のストリップまた
はワイヤ）を連続的に熱処理する設備に、複数の連続し
た熱処理室を設けることができる。

【００１３】本発明によれば、前記の設備は、本発明に
よる加熱装置を含む誘導加熱セクションと、移動する製
品が一度だけ通る、誘導加熱装置を前記処理室に接続す
る移動トンネルとから構成される。誘導加熱装置は、鋼
鉄のストリップまたはワイヤが移動トンネルを一度だけ
通って炉セクションに入ったときそれらを加熱し、誘導
加熱装置のすべての周辺部は外気の中でアクセス可能で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の他の特徴および利点は、
以下の説明から明らかになる。添付図面を参照して説明
するが、これらの図面は、本発明を限定するものではな
い。

【００１５】以下の説明では、誘導加熱装置を使用し
て、保護気体中において移動する製品（たとえば、スト
リップ１）を連続的に熱処理する場合を説明する。この
種の熱処理は、移動する鋼鉄ワイヤに対しても適用する
ことができる。

【００１６】保護気体は一般的に窒素と水素の混合物
で、熱処理の間に製品が酸化されるのを防ぐ。周知のよ
うに、前記の設備はストリップ１を６００℃から９００
℃の温度へ加熱する処理室、温度維持室、徐冷室、急冷
室、誘導加熱セクション、中間温度維持室、および最終
冷却室を、この順序で含んでいる。

【００１７】図１で、ストリップ１は左側にある急冷室
を出て、移動トンネル３と誘導加熱セクションを通り、
中間温度維持室２に入る。熱処理室の各々は、窒素と水
素の混合物を含んでなる還元性ガスの保護気体を各室の
内部に維持する密封手段によって取り囲まれている。こ
の窒素水素混合物は、露点が低く、残存酸素が非常に低
レベルのものである。ストリップ１は、中間温度維持室
２の中で、張りローラ（ｊｏｃｋｅｙ ｒｏｌｌｅｒ）
によって区分された１または複数の垂直走行経路を通過
する。

【００１８】図３（Ａ）に示されるように、本発明の誘
導加熱装置は、誘導手段４と、移動するストリップ１と
誘導手段４の間にあって、ストリップ１を取り囲むよう
に配置された非金属の気密性エンクロージャ７とを含ん
でいる。気密性エンクロージャ７は熱的および電気的絶
縁性を有し、移動する製品はこの非伝導性エンクロージ
ャで取り巻かれていることとなる。

【００１９】本実施例では、図２に示されるように、誘
導手段４は高周波電流発電機４５に接続された少なくと
も１巻きの導電性巻き部材を含み、この巻き部材はスト
リップ１の移動方向Ｆに垂直な平面においてストリップ
１を包囲している。したがって、気密性エンクロージャ
は、誘導手段４の巻き部材の内部に位置している。

【００２０】気密性エンクロージャ７は移動方向Ｆに平
行して誘導手段４の上流および下流に延在しており、そ
の延びる距離は、復帰誘導磁束が交差する区域を形成す
るのに十分な距離である。この距離は少なくとも２００
ｍｍであり、好ましくは３００ｍｍにすることが望まし
い。気密性エンクロージャは非導電性であり、復帰誘導
磁束によって誘起された電流が流れることはない。

【００２１】もちろん、図３（Ａ）は一巻きの巻き部材
から成る単一の誘導子を示している。複数の誘導手段４
を移動方向Ｆに連続して配置することができるが、その
場合、誘導子は少なくとも１００ｍｍの距離を置いて離
され、単一の気密性エンクロージャ７が誘導加熱セクシ
ョンを通してストリップ１を保護するようにすることが
できる。

【００２２】気密性エンクロージャ７は、気密性を保っ
た状態で処理室へ接続される。なぜなら、誘導加熱装置
は、保護気体中で移動製品を処理するためにこれら処理
室の上流またはこれら処理室の間に配置するように設計
されるからである。このような気密性の接続は、従来型
のフランジ８およびガスケットを使用することによっ
て、または他の既知の方法によって達成することができ
る。

【００２３】この実施例における気密性エンクロージャ
７には、柔軟性スリーブを使用できる。この柔軟性スリ
ーブは１つまたは複数の層７ａで構成される。層７ａは
熱および電気に関して非伝導性の布または織布からな
り、その外面は少なくとも１００℃の温度に耐えること
ができる気密性物質より成るフィルム７ｂで被覆されて
いる。この例では、誘導加熱セクション内の環境温度が
４００℃を超えることはなく、柔軟性スリーブはガラス
繊維素材の７つの層７ａにより構成され、その外面はポ
リテトラフルオルエチレンの気密性フィルム７ｂで被覆
されている。絶縁性の層７ａはセラミック繊維から作る
こともできる。柔軟性スリーブは上下にある固定フラン
ジ８の間で伸張され、炉内の圧力によって誘導手段４の
内壁へ押しつけられている。この圧力は１００Ｐａから
２００Ｐａのオーダである。

【００２４】誘導加熱装置が設備内の高温領域（たとえ
ば、本来の加熱炉の中）に配置される場合、スリーブの
外側に非気密性の耐熱性材料で構成されたマッフル１１
を配置することができる。気密性エンクロージャとして
は、気密性のセラミック被覆管も使用することができ
る。

【００２５】図２および図３（Ｂ）に明確に示されるよ
うに、誘導手段４はストリップ１の周りを取り巻く単一
の長方形の巻き部材を含む。この巻き部材は３つの金属
板４２、４３、４４から構成されている。誘導手段４に
は、それを冷却するための水冷コイル４１が取り付けら
れている。金属板４２、４３、４４の構造は、相互に
（さらに、発電機４５からも）取り外すことができるよ
うになっている。

【００２６】この実施例では、誘導手段４は５つの金属
板（銅板）から構成されている。２つの金属板４３が発
電機４５へ接続され、２つの金属板４２が相互に向き合
ってストリップ１と平行した側面部分を形成し、１つの
金属板４４が発電機４５の反対側にあって巻き部材を閉
止している。これらの金属板は、完全な電気接触が生じ
るように、取り外し可能な固定手段４６（たとえば、ボ
ルト４６）によって堅く締め付けられている。

【００２７】誘導手段４がこのような構造になっている
ので、金属板の固定手段を取り外した後では、ストリッ
プ１を切断しなくても、また気密性エンクロージャ７を
切開しなくても、誘導手段４に対して作業を遂行するこ
とが可能である。

【００２８】この実施例では、使用される電流の周波数
は１５ｋＨｚより大きく、好ましくは３０ｋＨｚよりも
大きいことが望ましい。誘導手段４と気密性エンクロー
ジャ７から構成される空間は、気密性でない保護ケース
９によって全面的に取り囲み、誘導子の周りに連続的な
電気回路が生じるのを防止することが望ましい。もし必
要であれば、誘導加熱セクションの上下に安定化ローラ
１０を配置して、ストリップ１のキャンバを減少させる
ためにそれを少し偏向させたり、ストリップ１が誘導手
段４の中央に来るように調節することができる。

【００２９】金属板４２、４３、４４および水冷コイル
４１は、通常、すべて銅で作られる。移動するストリッ
プ１が一度だけ通る移動トンネル３により、誘導加熱装
置が急冷室へ接続され（図示していない）、中間温度維
持室２へと接続される。誘導加熱装置は、ストリップが
一度だけ通る炉の中で、外気中で誘導加熱装置のすべて
の周辺部をアクセスできるようなセクションに配置する
ことが必須である。

【００３０】もちろん、本発明の範囲から逸脱すること
なく、ここで説明した実施例に多くの変更を加えること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】誘導加熱セクションと、それに続いた中間温度
維持室を含む熱処理設備の略図である。

【図２】本発明に従う誘導加熱装置の略図である。

【図３】図３（Ａ）は、本発明に従う誘導加熱装置の立
面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡの部分を拡
大して詳細に示した図である。

【符号の説明】 １ ストリップ ２ 徐冷室 ３ 移送トンネル ４ 誘導手段 ７ 気密性エンクロージャー １０ 安定化ローラ ４５ 発電機 ４２、４３、４４ 金属板

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保護気体中において連続的に移動する金
   属製品を誘導加熱する装置であって、 誘導手段と、 前記金属製品と前記誘導手段との間に前記金属製品を取
   り囲むように配置された、熱と電気に関して絶縁性の気
   密性エンクロージャとを具備し、 前記誘導手段は、前記金属製品の移動方向に垂直な平面
   で前記金属製品を取り囲み高周波電流発電器に接続され
   た少なくとも一巻きの導電性部材を含み、前記気密性エ
   ンクロージャは、前記誘導手段の導電性部材の中に配置
   されると共に、前記移動方向において、前記誘導手段の
   上流および下流へと、戻り誘導磁束との交差区域を形成
   するのに十分な距離にわたって延在している、金属製品
   の誘導加熱装置。
2. 【請求項２】 前記距離が少なくとも２００ｍｍ、さら
   に望ましくは３００ｍｍであることを特徴とする請求項
   １に記載の金属製品の誘導加熱装置。
3. 【請求項３】 前記誘導加熱装置が、前記保護気体中で
   前記金属製品を処理するための複数の処理室の間または
   処理室の上流側に配置され、前記気密性エンクロージャ
   が、気密性を保持して前記処理室へ接続されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の金属製品の誘導
   加熱装置。
4. 【請求項４】 前記気密性エンクロージャが、熱および
   電気に対して絶縁性の布の一以上の層を含む柔軟性スリ
   ーブを含み、該布の外面が少なくとも１００℃の温度に
   耐える気密性物質のフィルムで被覆されていることを特
   徴とする請求項１から３までに記載の金属製品の誘導加
   熱装置。
5. 【請求項５】 前記柔軟性スリーブの前記絶縁性布がガ
   ラス繊維布またはセラミック繊維布であることを特徴と
   する請求項４に記載の金属製品の誘導加熱装置。
6. 【請求項６】 前記フィルムがポリテトラフルオルエチ
   レンを含んでなることを特徴とする請求項４または５に
   記載の金属製品の誘導加熱装置。
7. 【請求項７】 前記気密性エンクロージャが、前記柔軟
   性スリーブの外側にある耐熱性材料から構成されたマッ
   フルを含むことを特徴とする請求項４から６のいずれか
   に記載の金属製品の誘導加熱装置。
8. 【請求項８】 気密性エンクロージャが気密性セラミッ
   ク被覆管であることを特徴とする請求項１から３のいず
   れかに記載の金属製品の誘導加熱装置。
9. 【請求項９】 前記誘導手段が少なくとも１つの誘導子
   を含み、該誘導子は、前記金属製品を取り囲む長方形断
   面の巻き部材から構成され、発電機に対して取り外し可
   能に一緒に組み立てられる少なくとも３つの金属板を含
   んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに
   記載の金属製品の誘導加熱装置。
10. 【請求項１０】 移動する鋼鉄ストリップまたは鋼鉄ワ
    イヤといった製品を保護気体中で連続的に熱処理する設
    備であって、 複数の連続した熱処理室と、請求項１から９のいずれか
    に記載された誘導加熱装置を含む誘導加熱セクション
    と、前記移動する製品が一度だけ通る、前記誘導加熱装
    置を前記処理室へ接続している移送トンネルとを具備し
    ている熱処理設備。
11. 【請求項１１】 前記誘導手段および前記気密性エンク
    ロージャを含む空間のすべてが、前期誘導手段の周りの
    連続電気回路の形成を防ぐ非気密性保護ケースによって
    取り囲まれていることを特徴とする請求項１０に記載の
    熱処理設備。
12. 【請求項１２】 前記ストリップのキャンバを減少させ
    る小さな偏向を前記ストリップへ印加し、前記ストリッ
    プを前記誘導手段の中央に位置づけるように、前記誘導
    加熱セクションの両側に設けた安定化ローラを有する請
    求項１０または１１に記載の熱処理設備。