JPH10158728A - 通電加熱方法 - Google Patents
通電加熱方法Info
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- JPH10158728A JPH10158728A JP8319401A JP31940196A JPH10158728A JP H10158728 A JPH10158728 A JP H10158728A JP 8319401 A JP8319401 A JP 8319401A JP 31940196 A JP31940196 A JP 31940196A JP H10158728 A JPH10158728 A JP H10158728A
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- metal
- power
- heated
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- General Induction Heating (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】金属棒材等の比較的断面積が大きい金属材を直
接通電により加熱するに際し、送電材における電力損失
を抑制し、高い加熱効率での加熱できる通電加熱方法を
提供する。 【解決手段】被加熱材である金属材の両端部にそれぞれ
電極を接触させて通電し、被加熱材のジュール発熱を利
用して加熱を行う通電加熱方法であって、金属材（１）
を２つ以上とし、それらの端部に接触させた電極（２）
を介し送電材（７）で電気的に直列に接続することによ
り直列金属材を形成し、電気的に直列に接続された金属
材の両端（５ａ）、（５ｂ）が電源に近接するように配
置し、その両端にそれぞれ電極を接触させ電源から送電
材を介して通電する送電路を短縮したことを特徴とする
通電加熱方法。
接通電により加熱するに際し、送電材における電力損失
を抑制し、高い加熱効率での加熱できる通電加熱方法を
提供する。 【解決手段】被加熱材である金属材の両端部にそれぞれ
電極を接触させて通電し、被加熱材のジュール発熱を利
用して加熱を行う通電加熱方法であって、金属材（１）
を２つ以上とし、それらの端部に接触させた電極（２）
を介し送電材（７）で電気的に直列に接続することによ
り直列金属材を形成し、電気的に直列に接続された金属
材の両端（５ａ）、（５ｂ）が電源に近接するように配
置し、その両端にそれぞれ電極を接触させ電源から送電
材を介して通電する送電路を短縮したことを特徴とする
通電加熱方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属棒材、金属
管材および金属厚板等の金属材に電極を接触させて通電
して加熱する通電加熱方法に関する。
管材および金属厚板等の金属材に電極を接触させて通電
して加熱する通電加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から金属棒材等の金属材の加熱方法
としては、加熱炉による方法以外にも、誘導加熱方法や
直接通電加熱方法が採用されている。加熱炉を用いる方
法は、設備コストが高く、雰囲気加熱であるため昇温速
度を速くすることができず、加熱に長時間を要し加熱効
率が低い。また、誘導加熱は高周波を使用するため設備
が複雑で高価になり、加熱効率も低い。そのため、近
年、直接通電加熱方法の採用が検討され始めている。
としては、加熱炉による方法以外にも、誘導加熱方法や
直接通電加熱方法が採用されている。加熱炉を用いる方
法は、設備コストが高く、雰囲気加熱であるため昇温速
度を速くすることができず、加熱に長時間を要し加熱効
率が低い。また、誘導加熱は高周波を使用するため設備
が複雑で高価になり、加熱効率も低い。そのため、近
年、直接通電加熱方法の採用が検討され始めている。
【０００３】図３は、特開平６−１３６４３３号公報に
開示されている金属材に直接通電して加熱する方法を説
明するための図である。
開示されている金属材に直接通電して加熱する方法を説
明するための図である。
【０００４】この方法は、被加熱材である金属棒材１の
両端部に電極２を接触させて通電加熱する際、加熱温度
偏差が最小になる通電条件を求め、その通電条件でもっ
て加熱温度偏差を最低とするための電極接触面積、接触
電極個数および通電条件を予め求めておき、その通電条
件で加熱することにより、被加熱材を全長にわたり均一
に加熱する方法である。
両端部に電極２を接触させて通電加熱する際、加熱温度
偏差が最小になる通電条件を求め、その通電条件でもっ
て加熱温度偏差を最低とするための電極接触面積、接触
電極個数および通電条件を予め求めておき、その通電条
件で加熱することにより、被加熱材を全長にわたり均一
に加熱する方法である。
【０００５】上記金属棒材等への通電加熱方法では、電
源４から送電材３および電極２を通じて被加熱材である
金属棒材１へ通電することにより加熱を行う。通常、通
電材３および電極２は比電気抵抗の小さい銅または銅合
金等により製作される。
源４から送電材３および電極２を通じて被加熱材である
金属棒材１へ通電することにより加熱を行う。通常、通
電材３および電極２は比電気抵抗の小さい銅または銅合
金等により製作される。
【０００６】送電材３、電極２および金属棒材１へ負荷
される電圧は各々の電気抵抗に比例するため、電源４か
らの電圧は効率よく金属棒材１へ負荷され、送電材３お
よび電極２での抵抗発熱による電力損失は小さなものと
なる。
される電圧は各々の電気抵抗に比例するため、電源４か
らの電圧は効率よく金属棒材１へ負荷され、送電材３お
よび電極２での抵抗発熱による電力損失は小さなものと
なる。
【０００７】しかしながら、被加熱材である金属棒材１
の断面積が大きい場合は、金属棒材１の電気抵抗は小さ
くなり、相対的に送電材３との抵抗の比率が小さくな
る。このため送電材３に負荷される電圧の割合が増加
し、また小断面材と同一時間での加熱を行うためには、
断面積の増加に比例して電流も大電流化する必要がある
ため、それらに伴う送電材３での抵抗発熱による電力損
失も増加し、加熱効率が低下することになる。
の断面積が大きい場合は、金属棒材１の電気抵抗は小さ
くなり、相対的に送電材３との抵抗の比率が小さくな
る。このため送電材３に負荷される電圧の割合が増加
し、また小断面材と同一時間での加熱を行うためには、
断面積の増加に比例して電流も大電流化する必要がある
ため、それらに伴う送電材３での抵抗発熱による電力損
失も増加し、加熱効率が低下することになる。
【０００８】この対策としては送電材３の断面積を大き
くして電気抵抗を小さくする方法が考えられるが、設備
の大型化、取り扱いの困難さ等の問題が生じることにな
る。特に、被加熱材がスラブ等の厚鋼板や厚肉の大径管
のような断面積の大きい金属材である場合は、この影響
が大きい。
くして電気抵抗を小さくする方法が考えられるが、設備
の大型化、取り扱いの困難さ等の問題が生じることにな
る。特に、被加熱材がスラブ等の厚鋼板や厚肉の大径管
のような断面積の大きい金属材である場合は、この影響
が大きい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属棒材や
厚肉管等の比較的断面積が大きい金属材を直接通電によ
り加熱するに際し、従来問題となっていた前述の問題点
を解決し、高い加熱効率で加熱することができる通電加
熱方法を提供することを課題とする。
厚肉管等の比較的断面積が大きい金属材を直接通電によ
り加熱するに際し、従来問題となっていた前述の問題点
を解決し、高い加熱効率で加熱することができる通電加
熱方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、断面積の
大きい金属材料の通電加熱における送電材での抵抗発熱
による電力損失を抑制する方法につき実験検討した結
果、下記の知見を得た。 ａ）電源と被加熱材に接触させる電極との間に用いる送
電材の長さをできるだけ短くするべきである。
大きい金属材料の通電加熱における送電材での抵抗発熱
による電力損失を抑制する方法につき実験検討した結
果、下記の知見を得た。 ａ）電源と被加熱材に接触させる電極との間に用いる送
電材の長さをできるだけ短くするべきである。
【００１１】ｂ）そのためには、被加熱材を２つ以上と
し、被加熱材の端部同士を送電材で直列に接続し、送電
材で接続した被加熱材の両端部を電源に近接すればよ
い。
し、被加熱材の端部同士を送電材で直列に接続し、送電
材で接続した被加熱材の両端部を電源に近接すればよ
い。
【００１２】本発明は、このような知見によりなされた
もので、その要旨は、「被加熱材である金属材の両端部
にそれぞれ電極を接触させて通電し、被加熱材のジュー
ル熱を利用して加熱を行う通電加熱方法であって、２つ
以上の金属材を、それらの端部に接触させた電極を介し
送電材で電気的に直列に接続することにより直列金属材
を形成し、電気的に直列に接続された金属材の両端が電
源に近接するように配置し、その両端にそれぞれ電極を
接触させ電源から送電材を介して通電することを特徴と
する送電路を短縮した通電加熱方法」にある。
もので、その要旨は、「被加熱材である金属材の両端部
にそれぞれ電極を接触させて通電し、被加熱材のジュー
ル熱を利用して加熱を行う通電加熱方法であって、２つ
以上の金属材を、それらの端部に接触させた電極を介し
送電材で電気的に直列に接続することにより直列金属材
を形成し、電気的に直列に接続された金属材の両端が電
源に近接するように配置し、その両端にそれぞれ電極を
接触させ電源から送電材を介して通電することを特徴と
する送電路を短縮した通電加熱方法」にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の通電加熱方法の対象とす
る被加熱金属材は、通電によりジュール熱が発生し加熱
される金属材料であればよく、一般には炭素鋼、低合金
鋼、ステンレス鋼等が上げられる。
る被加熱金属材は、通電によりジュール熱が発生し加熱
される金属材料であればよく、一般には炭素鋼、低合金
鋼、ステンレス鋼等が上げられる。
【００１４】また、被加熱金属材の形状としては特に限
定するものではなく、棒状材、管状材、板状材等の金属
材に対して適用可能であり、本発明の方法は特に断面積
の大きな材料に対して効果が大きい。以下の説明につい
ては、金属棒材を例にとって説明する。
定するものではなく、棒状材、管状材、板状材等の金属
材に対して適用可能であり、本発明の方法は特に断面積
の大きな材料に対して効果が大きい。以下の説明につい
ては、金属棒材を例にとって説明する。
【００１５】図１は、被加熱材である金属棒材を送電材
で直列に接続した場合の本発明の通電加熱方法を説明す
るための概念図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれ
ぞれ被加熱材が二本、三本および四本の例である。
で直列に接続した場合の本発明の通電加熱方法を説明す
るための概念図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれ
ぞれ被加熱材が二本、三本および四本の例である。
【００１６】図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、この通
電加熱方法では、同時に２つ以上の金属棒材１を通電加
熱するが、電源４と各々の金属棒材１の端部とは電極２
を介して短尺送電材６、７により電気的に直列に接続さ
れている。
電加熱方法では、同時に２つ以上の金属棒材１を通電加
熱するが、電源４と各々の金属棒材１の端部とは電極２
を介して短尺送電材６、７により電気的に直列に接続さ
れている。
【００１７】すなわち、この通電加熱方法では、電源か
らの電流経路の大部分を被加熱金属材とすることで、図
３に示す従来の方法に比べ、被加熱材１本当たりの送電
材の長さ、すなわち送電路を大幅に短縮することができ
る。送電材全長での電気抵抗を小さくすることができる
ため、電源からの電圧が効率よく金属棒材に負荷され、
送電材での抵抗発熱による電力損失を大幅に低減し、加
熱効率を向上することが可能となる。
らの電流経路の大部分を被加熱金属材とすることで、図
３に示す従来の方法に比べ、被加熱材１本当たりの送電
材の長さ、すなわち送電路を大幅に短縮することができ
る。送電材全長での電気抵抗を小さくすることができる
ため、電源からの電圧が効率よく金属棒材に負荷され、
送電材での抵抗発熱による電力損失を大幅に低減し、加
熱効率を向上することが可能となる。
【００１８】被加熱金属材を２つ以上にするのは、電極
を接触させる被加熱金属材の端部を電源に近接して配置
するためである。
を接触させる被加熱金属材の端部を電源に近接して配置
するためである。
【００１９】すなわち、被加熱材を２つ以上とすること
により図１（ａ）〜（ｃ）に示すように被加熱材を配置
することができ、電極を接触させる金属棒材の端部５
ａ、５ｂを電源４に近づけることができる。このよう
に、被加熱金属材を複数本同時に加熱することにより本
発明の通電加熱方法の適用が可能となる。
により図１（ａ）〜（ｃ）に示すように被加熱材を配置
することができ、電極を接触させる金属棒材の端部５
ａ、５ｂを電源４に近づけることができる。このよう
に、被加熱金属材を複数本同時に加熱することにより本
発明の通電加熱方法の適用が可能となる。
【００２０】加熱前後の被加熱材の搬送、設備の取り扱
い、通電加熱設備の設置スペース等を考慮すると、図１
（ａ）、（ｃ）のように被加熱材が同一方向に並んで配
置されるように被加熱材数は偶数とするのが好ましい。
い、通電加熱設備の設置スペース等を考慮すると、図１
（ａ）、（ｃ）のように被加熱材が同一方向に並んで配
置されるように被加熱材数は偶数とするのが好ましい。
【００２１】また接続される全ての金属棒材１での電流
密度を均一にし、同じ加熱条件とするためには、全ての
金属棒材１の断面積は同一であることが好ましい。さら
に金属棒材１の長さについては接続される各々の金属棒
材１の長さが異なっても電極２の移動機構、送電材６、
７の長さを配慮すれば適用は可能である。しかし、送電
材６、７での電力損失を極力低減するためには同時加熱
する金属棒材１の長さを同一とし、送電材６、７の長さ
が極力短い設備とすることが好ましい。
密度を均一にし、同じ加熱条件とするためには、全ての
金属棒材１の断面積は同一であることが好ましい。さら
に金属棒材１の長さについては接続される各々の金属棒
材１の長さが異なっても電極２の移動機構、送電材６、
７の長さを配慮すれば適用は可能である。しかし、送電
材６、７での電力損失を極力低減するためには同時加熱
する金属棒材１の長さを同一とし、送電材６、７の長さ
が極力短い設備とすることが好ましい。
【００２２】また図３に示す従来の通電加熱方法では、
金属棒材１が長尺化するのに伴い、送電材も長尺化が必
要となり、送電材３での電力損失も増加する。しかし、
本発明の通電加熱方法では、送電材６、７の長さは金属
棒材１の長さに関わらず一定とすることが可能であるた
め、送電材６、７での電力損失は金属棒材１の長さによ
らず最小限に留めることができる。
金属棒材１が長尺化するのに伴い、送電材も長尺化が必
要となり、送電材３での電力損失も増加する。しかし、
本発明の通電加熱方法では、送電材６、７の長さは金属
棒材１の長さに関わらず一定とすることが可能であるた
め、送電材６、７での電力損失は金属棒材１の長さによ
らず最小限に留めることができる。
【００２３】電源４には直流電源および交流電源のどち
らを使用してもよく、交流電源を使用した場合、例えば
図１（ａ）（ｃ）のような配置で電流方向が相反する電
流経路（本発明の通電加熱方法の場合、金属棒材１が大
部分の電流経路を成す）を近接配置することにより、交
流印加時の力率を向上させることができる。
らを使用してもよく、交流電源を使用した場合、例えば
図１（ａ）（ｃ）のような配置で電流方向が相反する電
流経路（本発明の通電加熱方法の場合、金属棒材１が大
部分の電流経路を成す）を近接配置することにより、交
流印加時の力率を向上させることができる。
【００２４】図２は、通電加熱方法の別の態様を説明す
るための図である。
るための図である。
【００２５】この方法では、電極２を介して送電材７に
より電気的に並列に接続した金属棒材の２組以上を送電
材７ａにより電気的に直列に接続するものである。この
ような通電加熱方法でも、従来の通電加熱方法に比べて
送電材の長さを短縮することが可能である。この方法の
場合、金属棒材の本数は偶数であれば適用可能である。
しかし、並列接続する金属棒材数の増加に伴い、並列接
続した金属棒材全体の電気抵抗が低下し、電源からの電
圧負荷の割合が下がるため、図１に示す例のような直列
接続の場合よりも加熱効率向上の効果が小さくなる。こ
の場合、直列接続する並列金属棒材の組数を増やすこと
で金属棒材全体での電気抵抗を増大し、加熱効率の向上
も可能であるが、一度に多数の金属板棒材を加熱する必
要があり、また送電材の配置も複雑なるためあまり好ま
しくはない。
より電気的に並列に接続した金属棒材の２組以上を送電
材７ａにより電気的に直列に接続するものである。この
ような通電加熱方法でも、従来の通電加熱方法に比べて
送電材の長さを短縮することが可能である。この方法の
場合、金属棒材の本数は偶数であれば適用可能である。
しかし、並列接続する金属棒材数の増加に伴い、並列接
続した金属棒材全体の電気抵抗が低下し、電源からの電
圧負荷の割合が下がるため、図１に示す例のような直列
接続の場合よりも加熱効率向上の効果が小さくなる。こ
の場合、直列接続する並列金属棒材の組数を増やすこと
で金属棒材全体での電気抵抗を増大し、加熱効率の向上
も可能であるが、一度に多数の金属板棒材を加熱する必
要があり、また送電材の配置も複雑なるためあまり好ま
しくはない。
【００２６】
【実施例】Ｓ４５Ｃの金属棒材２本を、図１（ａ）に示
すように電極と送電材で直列に接続して通電加熱し、全
送電材での電力損失を求めた。
すように電極と送電材で直列に接続して通電加熱し、全
送電材での電力損失を求めた。
【００２７】被加熱材、電極および送電材の寸法は、下
記の通りであった。
記の通りであった。
【００２８】金属棒材寸法 直径：２１２ｍｍ、長さ：３０００ｍｍ 電極（銅） 直径：２００ｍｍ、長さ：１００ｍｍ 送電材６（銅ブスバ） 幅 ：１００ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ、長さ：７５０ｍｍ 送電材７（銅ブスバ） 幅 ：１００ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ、長さ：５００ｍｍ 銅ブスバを各々４本ずつ使用し、送電材の断面積を合計
８０００ｍｍ2とした。 また、電源４には電源容量３
０００ｋＷの直流電源を用いた。
８０００ｍｍ2とした。 また、電源４には電源容量３
０００ｋＷの直流電源を用いた。
【００２９】次に、従来例として図３に示す通電加熱方
法での加熱も行った。被加熱材には上記と同寸法のＳ４
５Ｃの金属棒材を使用し、送電材３には幅１００ｍｍ、
厚さ２０ｍｍ、長さ２５００ｍｍの銅ブスバを各々４本
ずつ使用した。
法での加熱も行った。被加熱材には上記と同寸法のＳ４
５Ｃの金属棒材を使用し、送電材３には幅１００ｍｍ、
厚さ２０ｍｍ、長さ２５００ｍｍの銅ブスバを各々４本
ずつ使用した。
【００３０】本発明の方法と従来方法に用いた全金属棒
材と全送電材の電気抵抗を測定し、全金属棒材に対する
全送電材の電気抵抗の比率を求めた。その結果を表１に
示す。
材と全送電材の電気抵抗を測定し、全金属棒材に対する
全送電材の電気抵抗の比率を求めた。その結果を表１に
示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１から明らかなように、本発明の通電加
熱方法によって金属棒材に対する伝送材の電気抵抗を大
幅に低減することができる。
熱方法によって金属棒材に対する伝送材の電気抵抗を大
幅に低減することができる。
【００３３】加熱条件としては、従来の方法では金属棒
材１本を常温より１０００℃まで５分で加熱した。
材１本を常温より１０００℃まで５分で加熱した。
【００３４】本発明の方法では金属棒材２本を同時に加
熱するため、常温より１０００℃まで１０分で加熱し
た。加熱の際には金属棒材１からの熱放散を抑制するた
め、耐火レンガやカウォール等の断熱材によるカバー内
で金属棒材１を加熱した。
熱するため、常温より１０００℃まで１０分で加熱し
た。加熱の際には金属棒材１からの熱放散を抑制するた
め、耐火レンガやカウォール等の断熱材によるカバー内
で金属棒材１を加熱した。
【００３５】このような加熱条件で、本発明の方法およ
び従来方式で通電加熱を実施した際の、電源、金属棒
材、伝送材における電圧、電流、電力を測定した結果を
表２に示す。また、全送電材での電力損失と加熱効率を
求めた結果を表２に併せて示す。
び従来方式で通電加熱を実施した際の、電源、金属棒
材、伝送材における電圧、電流、電力を測定した結果を
表２に示す。また、全送電材での電力損失と加熱効率を
求めた結果を表２に併せて示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２に示す通り、本発明の通電加熱方法に
より従来の方法に対して伝送材での電力損失は大幅に低
減されており、加熱効率も従来の方法における約６７％
に対し本発明の方法では約８１％まで向上した。
より従来の方法に対して伝送材での電力損失は大幅に低
減されており、加熱効率も従来の方法における約６７％
に対し本発明の方法では約８１％まで向上した。
【００３８】
【発明の効果】本発明の通電加熱方法により、送電材に
おける抵抗発熱による電力損失を大幅に低減し、高い加
熱効率を得ることができる。
おける抵抗発熱による電力損失を大幅に低減し、高い加
熱効率を得ることができる。
【図１】本発明の通電加熱方法の一例を説明するための
図である。
図である。
【図２】本発明の通電加熱方法の別の態様を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の通電加熱方法を示す図である。
１：金属棒材 ２：電極 ３、６、７、７ａ：送電材 ４：電源
Claims (1)
- 【請求項１】被加熱材である金属材の両端部にそれぞれ
電極を接触させて通電し、被加熱材のジュール熱を利用
して加熱を行う通電加熱方法であって、２つ以上の金属
材を、それらの端部に接触させた電極を介し送電材で電
気的に直列に接続することにより直列金属材を形成し、
電気的に直列に接続された金属材の両端が電源に近接す
るように配置し、その両端にそれぞれ電極を接触させ電
源から送電材を介して通電することを特徴とする送電路
を短縮した通電加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319401A JPH10158728A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 通電加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319401A JPH10158728A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 通電加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158728A true JPH10158728A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=18109779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8319401A Pending JPH10158728A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 通電加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10158728A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104694714A (zh) * | 2013-12-10 | 2015-06-10 | 穆尔和本德公司 | 通过电阻加热后处理硬化金属成形部件的方法和装置 |
| CN107760834A (zh) * | 2012-03-28 | 2018-03-06 | 中央发条株式会社 | 加热装置以及加热方法 |
| CN119685579A (zh) * | 2024-12-09 | 2025-03-25 | 宜兴市永昌轧辊有限公司 | 一种锻钢支承辊用可调式差温感应淬火装置及方法 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP8319401A patent/JPH10158728A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107760834A (zh) * | 2012-03-28 | 2018-03-06 | 中央发条株式会社 | 加热装置以及加热方法 |
| CN104694714A (zh) * | 2013-12-10 | 2015-06-10 | 穆尔和本德公司 | 通过电阻加热后处理硬化金属成形部件的方法和装置 |
| CN104694714B (zh) * | 2013-12-10 | 2018-10-02 | 穆尔和本德公司 | 通过电阻加热后处理硬化金属成形部件的方法和装置 |
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