JPS5980732A - バツチ焼鈍装置 - 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】 この発明は金属コイルのバッチ焼鈍装置、特に金属コイ
ルの幅″１．たは長さ方向にわたる各部位が特定の温度
勾配で特定温度域を通過するようにして金属コイルを加
熱するバッチ焼鈍装置に関する。

従来、一般に用いられる金属コイルの焼鈍炉に金属コイ
ルをベースプレート上に載せ、金属コイルを静止させた
状態で所定のヒートパターンを与えて焼鈍していた。た
とえば、一方向性電磁鋼板の製造工程において、最終仕
上焼鈍（二次再結晶焼鈍）は第１図に示すようなバッチ
焼鈍炉により広く行われていた。

すなわち、第１図に示すように電磁鋼板コイルＣをコイ
ル軸を垂直にしてベースプレート３上に載置し、インナ
カバー２をこれに被ぶせる。そして、更にインナカバー
２をベル形炉体１により覆い、インナカバー２内に給気
管４によりＮ２．　ＡＸ。

Ｈ２ガスなどの雰囲気ガスを供給する。そして、炉体ｌ
内側に取り付けられた電熱ヒーター５およびベースプレ
ート３下方に配置された電熱ヒーター６によりコイルＣ
全体を同時に、比較的均一に加熱、昇温する。コイルＣ
を所定温度（１１５０〜１２００℃）まで昇温し、均熱
保持したのち、炉体ｌ内にこれの頂部に接続された冷却
ガス吹込管７から冷却ガスを吹き込み、所定温度１で冷
却し、焼鈍を完了する。昇温した冷却ガスは冷却装置８
で冷却されたのち再び炉体１内に吹き込丑れる。

ところで、最近、一方向性電磁鋼板を使用した変圧器等
の電気機器の小型化が重要な問題となυつつある。これ
ら電気機器の鉄心重量の軽減化のためには励磁特性（８
６％性）および鉄損特性が更に改良された一方向性電磁
鋼板が必要となって来た。

本出願人が先に出願した熱処理方法（特願昭５５−７５
０３３．５６−２０１５４．５６−１９８４４３゜５６
−９６７４０）に、−次男結晶領域と二次結晶領域との
境界領域において電磁鋼板コイルに所定の温度勾配を与
えながら二次再結晶を進行させる。すなわち、−次男結
晶焼鈍の終った電磁鋼板コイルの一端から他端に向って
加熱を進めて行き、コイル全幅にわたクニ次再結晶させ
る。このとき、９３０〜１０５０℃の温度範囲内におい
て一次再結晶領域と二次再結晶領域との境界領域に０．
５℃塩以上の温度勾配を与えるように加熱する。この方
法によれば、従来得られなかった、画期的に優れたＢ８
特性および鉄損特性をもった電磁鋼板を製造できるよう
になった。

しかし、従来のバッチ焼鈍炉では前述のようにコイル全
体をほぼ均一に加熱しながら昇温しで行く。したがって
、上記境界領域において金属コイルに所要の温度勾配を
与えることはできない。

そこで、この発明に金属コイルの焼鈍において、特定の
領域に所定の温度勾配を与えながら金属コイルを加熱、
昇温することができるバッチ焼鈍装置を提供しようとす
るものである。

この発明のバッチ焼鈍装置ではベル形炉体、ベースプレ
ートおよびインナカバーを備えた装置において、上方に
向って開口し、内径が金属コイルの外径よりやや大きく
、金属コイルの収納可能なボトムチャンバーが炉体の下
方に設けられている。

ボトムチャンバー内にはこれと同軸に、ボトムチャンバ
ー底部から上方に延びる柱状の固定ベースが設けられて
いる。固定ベースは外径が金属コイルの内径よりやや小
さく、ボトムチャンバーの開口部に位置する仕切部をも
っている。また、前記ベースグレートは環状をしており
、冷却手段を備えている。そして、ベースグレートにボ
トムチャンバーの底部を貫通し昇降自在な支持部材に支
持されている。支持部材の下端部に昇降駆動装置に連結
されている。

上記のように構成されたバッチ焼鈍装置において、特定
の領域で所定の温度勾配を与えながら金属コイルを加熱
する［ｉｉ、まず金属コイルを載置したベースグレート
を下降させて、金属コイルをボトムチャンバー内に収納
する。ついで、ベースグレートを徐々に上昇させる。こ
のとき、金属コイルのボトムチャンバーから上方に突出
した部分−す力わちインナカバー内に入った部分は上記
加熱手段により加熱され二次再結晶が進む。金属コイル
のボトムチャンバー内の部分は一次再結晶のままの状態
である。この二次再結晶領域と一次再結晶領域との境界
領域、すなわち金属コイルのボトムチャンバー開口部付
近に位置する部分が所定の温度勾配となるように上記加
熱手段、金属コイルの上昇速度、さらにこれらに加えて
ベースプレートの冷却手段をそれぞれ調整する。

この発明のバッチ焼鈍装置は上記のようにボトムチャン
バーを設け、ボトムチャンバーの内径を金属コイルの外
径よりやや太きぐすると共に、外径が金属コイル内径よ
りやや小さい仕切部をｔった円柱状固定ベースをボトム
チャンバー内に設けている。したがって、ボトムチャン
バーＵ高温（７）インナカバーとは金属コイルおよび固
定ベースの仕切部によって仕切られることになるので、
ボトムチャンバー内はインナカバー内に比べてかなり低
温に保持することができる。これより、金属コイルをボ
トムチャンバーからインナカバー内に送り出すとき、前
記境界領域に所要の温度勾配を与えることができる。

また、この発明の装置ではベースプレートに冷却手段を
設けているので、ボトムチャンバー内にとど丑っている
金属コイルの部分を低い温度に保持することができる。

この結果、上記境界領域に大きな温度勾配を与えること
ができる。さらに、冷却を制御することに上り温度勾配
を所要の値に調節することもできる。

以下、この発明の実施例について説明する。

第２図はこの発明のバッチ焼鈍装置の一例を示す縦断面
図である。なお、第２図において第１図に示す従来装置
の部材と同一の部材ＶＣハ同一の参照符号を付け、以下
これら部材の説明は省略する。

ボトムチャンバー１１ハ上端にフランジ１３を有する円
筒状胴体Ｉ２と底部材１４よりなっており、耐火レンガ
により構築されている。胴体１２と底部材１４とは分解
５組立が容易なように分割されており、両者の間にサン
ドシール１５ヲ設けてボトムチャンバー　１１内への大
気の侵入を防いでいる。また、胴体１２内周面には柔軟
で弾力性をもった断熱材１６（たとえばセラミックファ
イバーブロック）で内張内径は金属コイルＣの外径より
僅かに小さく、コイルＣ外周面が断熱材１６に摺動する
ようにしている。このように構成されたボトムチャンバ
ー１１はフランジ１３において支柱２１により床す上に
支持されている。

なお、炉体１はフランジ１３上に載置され、炉体１とボ
トムチャンバー１１との間はサンドシール５および液体
シール２６により気密が保たれる。！、た、インナカバ
ー２もフランジ１３上に載置され、サンドシールあによ
りシールされる。

ボトムチャンバー１１内［Ｕ胴体１２と同軸にして底部
材Ｊ４より上方に突出するようにして円柱状の固定ベー
ス３１が設けられている。固定ベース３１ｉ耐火レンガ
製であって、中心に雰囲気ガス供給孔３２が貫通してい
る。固定ベース３１の、ボトムチャンバー１１の開口部
１７に位置する部分は仕切部３３となっている。仕切部
の外周面には胴体１２内周面に内張すされた断熱材１６
と同じ断熱材３４が張り付けられている。仕切部３３の
外径はコイルＣの内径よジ僅かに小さく、コイルＣ内周
面が仕切部３３外周面を摺動するようになっている。ま
た、仕切部３３の上端はボトムチャンバー１１の上面と
同じ高さに位置している。仕切部３３の上、下はそれぞ
れ若干直径が小さく、それぞれ第１加熱部３５および第
２加熱部３７となっている。各加熱部３５．３７には電
熱ヒーター３６．３８が取り付けられている。第２加熱
部３７の下端から底部材１４の間は基部３９であり、上
記仕切部３３と同径であり、断熱材４０が張り付けられ
ている。

ベースプレート４１ハ環状をしており、内径はコイルＣ
内径と等しいか、これよりやや小さく、外径はコイルＣ
外径と等しいか、これよりやや大きい。ベースグレート
４１内部Ｖｃｉｄ円周に沿って冷却ガス流路４２が設け
られている。冷却ガス流路４２には冷却ガス供給管４５
およびこれより円周方向に１８０゜離れた位置にある冷
却ガス排出管（第３図に符号４６として示す）が連通し
ている。両管４５，４１Ｊ、ボトムチャンバー１１の底
部材１４を貫通し、たわみ管４７を介して次に述べる冷
却ガス循環装置５１に接続されている。なお、両管４５
，４６がボトムチャンノ；−１１の底部材１４を貫通す
る部分にはダイナミックベローズ４８が取り付けられて
おり、ボトムチャンバー１１内の気密を図っている。ま
だ、両管４５，４６の途中にベローズ４９を設け、装置
運転中に生ずる熱膨張を吸収するようにしている。

第３図は上記冷却ガス循環装置５１の系統図である。

冷却ガス循環装置５１は冷却ガス溜５２に供給元弁５３
および遮断弁５４を介してブロアー５５が接続されてい
る。ブロアー５５は温度調節弁５６を介して上記冷却ガ
ス供給管４５に接続されている。−万、冷却ガス排出管
４６は冷却器５７を介してブロアー５５人側に接続され
ている。　　゛ 前記ベースグレート４１ホ環状の断熱材６１および中間
部材６３を介して支柱６７［より支持されている。

熱膨張を吸収するために、中間部材６３に設けられたビ
ン孔６４および支柱６７頂部に設けられたビン孔（図示
しない）に挿入されたピン６５を介して中間部材６３と
支柱６７とが連結されている。支柱６７の下部はボトム
チャンバー１１の底部材１４を貫通している。この貫通
部分［Ｕダイナミックベローズ６９が取り付けられてお
り、ボトムチャンバー１１内の気密を保っている。

上記支柱６７の基部は昇降駆動装置７１に連結されてい
る。昇降駆動装置７１は減速機付きモーター７２および
これに駆動されるスクリュージヤツキ７３を備えている
。スクリュージヤツキ７３ハ垂直に延びる連結棒７４を
介してガイドバー７６に連結されている。ガイドバー７
６の両端に床乙に固定されたガイドボスト７７に案内さ
れている。そして、ガイドバー７６に前記支柱６７の基
部を支持している。

なお、前記ボトムチャンバー１１の底部材１４にはパー
ジガス給気管８１およびパージガス排気管８２が取り付
けられている。

つぎに、以上のように構成されたバッチ焼鈍装置により
けい素鋼板コイルを二次再結晶焼鈍する方法について説
明する。

まず、炉体１およびインナカバー２を取り除いた状態で
ベースグレート４１を第２図に示す上限位置にセットす
る。そして、ベースプレート４１上に一次再結晶焼鈍を
終えたけい素鋼板コイルＣを載置する。続いて、コイル
Ｃをインナカバー２で覆い、更にインチカバー２を炉体
１で覆う。炉体１内は冷却ガス吹込み管７から、またイ
ンチカバー２内は雰囲気ガス供給孔３２からそれぞれＮ
２ガスを供給し、これらの内部をパージする。ボトムチ
ャンバー１１内ニパージガス給気管８１および排気管８
２によりＮ２ガスを給、排気してパージされる。

上記パージが終ったならば、炉体１内側に取り付けた電
熱ヒーター５により、たとえば１０〜ｂＮ２を加熱する
。このとき固定ベース３１の第１電熱ヒーター３６を併
用してもよい。インチカバー２内の雰囲気ガスの温度が
第４図に示すように室温Ｔ。

から所定温度Ｔ、（６００〜６５０℃）まで上昇したな
らば、期間Ａ（１０〜２０時間）の間、炉内を均熱保持
する。炉内均熱開始時に雰囲気ガスＮ２をバガスに切換
える。この炉内均熱により雰囲気ガスは所定の露点（−
５〜−１θ℃以下）に保持され、コイルＣに塗布された
焼鈍分離剤から放出される水分がコイルＣの冷却時に結
露することにない。

炉内均熱が終ったならば、昇降駆動装置７１によりコイ
ルＣを下限まで下げ、ボトムチャンバー１１内に収納す
る。このとき、コイルＣの上端はボトムチャンバー１１
の上端および固定ベース３１の仕切部３３の上端と同じ
高さに並んでいる。そして、コイルＣはこれの上端部の
温度が９３０℃以上になるまで期間Ｂ、ボトムチャンバ
ー１１内で待機される。この間、炉内温度およびコイル
Ｃ上端部の温度は上昇するが、コイルＣと仕切部３３と
によりインナカバー２と仕切られたボトムチャンバー１
１内に温度が低いためコイルＣの下部に若干温度が下る
。

待機期間Ｂが経過してコイルＣ上端の温度が９３０℃以
上になると、再び昇降駆動装置７】を駆動して２０〜６
００１１ｍ／Ｈの速度でコイルＣを上昇する。

コイルＣは徐々にボトムチャンバー１１からインナカバ
ー２内に送り出され、コイルＣのインナカバー２内に露
出する部分とボトムチャンバー１１内にある部分との境
界領域に温度勾配が生じる。炉内加熱速度およびコイル
上昇速度は上記温度勾配が２℃ん以上となるように調整
される。コイルＣがある程度インナカバー２内に入り込
むと、コイルＣのボトムチャンバー１１内にある部分も
かなり昇温し、所定の温度勾配がとれなくなる。この時
点より若干前の時点ａよりベースプレート４１の冷却を
開始する。

ベースプレート４１の冷却は冷却ガス供給管４５を介し
て冷却ガス循環装置５１よりインナカバー２内の雰囲気
ガスと同じガスをベースプレート４１内の冷却ガス流路
４２に供給する。（Ｎ２ガスでもよい。）冷却ガス流路
４２に送られたガスはベースグレート４１を冷却して昇
温し、冷却ガス排出管４６を経て、冷却器５７に至る。

冷却器５７で冷却された冷却ガスはブロアー５５により
再びベースグレート４１に圧送される。冷却ガス流量は
前記温度勾配に応じて温度調節弁５６により調節される
。

このようにして、コイルＣを上端から徐々に下端に向っ
て加熱して行き、コイルＣの下端がボトムチャンバー１
１を出た時点すでベースプレート４１の上昇を停止する
。このとき、コイルＣの上端部はほぼ所定温度Ｔ２（１
１５０〜１２００℃）に達している。また、ベースグレ
ート４１の冷却はコイルＣ下端部の温度が９３０℃以上
になるまで（期間Ｃ）続けられる。なお、炉内温度が所
定温度Ｔ２に達したとき、インナカバー２内の雰囲気ガ
スにバガスからＨ２ガスに切り換えられる。

コイルＣは下端部が１１５０℃以上になるまで均熱保持
される。この均熱が終了（時点Ｃ）すると炉体１内に冷
却ガス吹込管７から冷却ガスを吹き込み、インナカバー
２と共にコイルＣを冷却する。コイルＣが所定温度まで
下ると、炉体１を取り去り、更にインナカバー２とコイ
ルＣとを大気中で冷却する。そして、冷却完了後、イン
チカバー２を取り去って一連の焼鈍作業が完了する。

なお、コイルＣの寸法が大きい場合、炉体１の内側に設
けた電熱ヒーター５のみでは、コイルＣのインナカバー
２内に入り込んだ部分を十分に加熱できず、所要の温度
勾配が得られないことがある。この場合、固定ベース３
１の第１電熱ヒーター３６で補助加熱する。また、コイ
ルＣ全体を１１５０℃以上の温度で均熱保持する際、コ
イルＣ下端部からベースプレート４１を軽で熱が放散さ
れる。このとき、ベースグレート４１は冷却されておら
ず、また断熱材６１によって熱の放散が防止されている
。

しかし、コイルＣのサイズによっては熱の放散によりコ
イルＣ下端部の温度保持が困難なことがある。この場合
、固定ベース３１の第２電熱ヒーター３８により補助加
熱を行う。

この発明は上記実施例に限られるものではない。

たとえば、加熱手段として電熱ヒーター５に代えて直火
式バーナーを用いてもよく、炉体１の周壁のみならず天
井にも加熱手段を配設してもよい。

ベースグレート４１の冷却手段としては冷却ガス流路４
２の代りに断熱材６１の上面に配設された冷却管であっ
てもよい。また、ボトムチャンバー１１および固定ベー
ス３１にそれぞれ張り付けられた断熱材１６、３４．４
０あるいは固定ベース３１に取り付けられた電熱ヒータ
ー３６．３８に必須のものでにない。断熱材１６．３４
を設けない場合には、ボトムチャンバ−１１内周面とコ
イルＣ外周面との間の間隙および仕切部３３外周面とコ
イルＣ内周面との間の間隙は一インチカバー２内の高温
雰囲気ガスがボトムチャンバー１１内に流入してボトム
チャンバー１１　内ヲＦＦ容温度以上としない程度（た
とえば１〜５　ｍ）にとられる。さらに、昇降駆動装置
７１の減速機付モーター７２およびスクリュージヤツキ
７３Ｖｃ代えて油圧ジヤツキを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバッチ焼鈍装置の一例を示す縦断面図、
第２図にこの発明のバッチ焼鈍装置の一例を示す縦断面
図、第３図に第２図に示す装置に用いられる冷却ガス循
環装置の系統図および第４図は炉内温度、コイル温度、
コイル位置の時間による変化を示す線図である。 １・・・炉体、２・・・インナカバー、３・・・ベース
プレー）、１１・・・ボトムチャンバー、１２・・・チ
ャンバー周壁、１４・・・チャンバー底部材、３１・・
・固定ベース、３３・・・仕切部、４１・・・ベースグ
レート、４２・・・冷却ガス流路、５１・・・冷却ガス
循環装置、７１・・・昇降駆動装置。 特許出願人　代理人 弁理士　矢　葺　知　之 （ほか１名） 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内１１（ｌｌＶｃ加熱手段を備えた着脱自在なベル形炉
   体、炉体内に設けられたベースプレート、およびベース
   プレート上にコイル軸を垂直にして載置された金属コイ
   ルを覆う着脱自在なインナカバーを備えた装置において
   、上方に向って開口し、内径が金属コイルの外径Ｊ：り
   やや大きく、金属コイルの収納可能なボトムチャンバー
   が前記炉体の下方に設けられており、ボトムチャンバー
   内にはこれと同軸に、ボトムチャンバー底部から上方に
   延びる柱状の固定ベースが設けられており、固定ベース
   は外径が金属コイルの内径よりやや小さく、ボトムチャ
   ンバーの開口部に位置する仕切部を有し、前記ベースプ
   レー）Ｈ環状をなし、冷却手段を備えており、前記ボト
   ムチャンバーの底部を貫通し昇降自任な支持部材に支持
   されており、支持部材の下端部は昇降駆動装置に連結さ
   れていることを特徴とするバッチ焼鈍装置。