JPS62219489A - 有限長金属条材の誘導加熱方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有限長の金属条材を連続的に良好に均一な温
度分布を得るための二重周波数による誘導加熱によって
加熱する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

レール、鋼管、ｍ棒等の有限長金属条材を誘導加熱する
場合、寸法、形状、加熱深度の要求等により、適正周波
数が決定される。

而して１両端部を持つ有限長の上記条材はこれを単一周
波数、単一電力で連続的に加熱すれば。

端部が熱的及び電気的に不連続であるため１両端部は適
用周波数により過加熱または不足加熱となる。

また、適正周波数に比較して高い加熱周波数で前記有限
長金属条材を加熱した場合、エツジ効果のため、端部は
中間部より過加熱となり、逆に低い加熱周波数の場合は
、端部は中間部より不足加熱となる。

即ち、第６図は適正周波数に比較して高い加熱周波数で
鋼管を加熱した場合のエツジ効果を示し。

また、第７図は適正周波数に比較して低い加熱周波数で
鋼管を加熱した場合のエツジ効果を示す。

従って、従来は両端部の過加熱または不足加熱を防ぐた
めに、加熱温度を検出しながら電力制御を行なうか、ま
たは１両端部だけは中間部とは別の周波数に切換えるな
どの手段により戒程度の成果を挙げていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、誘導加熱の電力制御は容易であるから、条材の
任意箇所を任意の加熱温度に制御出来るが、被加熱部分
は線でなく幅であるため、単一周波数で電力制御を行な
っても、該条材の端部と端部近傍とを同一温度に加熱す
ることは出来ない。

該条材の端部を除く中間部を加熱するのに適正な周波数
とは別の、端部を加熱するのに適正な周波数だけで端部
を加熱すると、端部と端部近傍とを略同一温度に加熱出
来るが、これは表面温度のみについてであり、加熱深度
が中間部とは同一にならず不連続となる。

たとえ、可変周波数の誘導加熱装置を用いて連続的に加
熱しても、単一周波数である以上、中間部と端部とを均
一に加熱することは出来ないのである。

本発明の発明者等は、複数の異なる周波数の誘導加熱電
源で同時に加熱することにより、上記の問題点を克服し
ようとして、近接する２台の加熱コイルに異なる周波数
の誘導加熱電圧を別々に同時に印加してみたが、加熱コ
イル相互間の電磁的結合により誘導加熱電圧発生装置に
短絡電流が流れるため、加熱コイル間距離を広く離さざ
るを得なくなり、正確な加熱が不可能となって、同時加
熱に失敗した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述のような従来技術の問題点を解決し、有限
長の金属条材を連続的に均一に加熱することの出来る誘
導加熱方法を提供することを目的としてなされたもので
、その構成は、誘導加熱を利用して有限長の金属条材を
連続的に加熱する方法において、前記条材の端部を除く
中間部と前記端部との昇温分布傾向が相反する複数の異
なる周波数の誘導加熱電圧を、同一のコイルに時分割し
て交互に印加することにより、均一な温度分布を得るこ
とを特徴とするものである。

〔作　用〕

即ち、本発明方法は、有限長の金属条材の端部を除く中
間部を加熱するのに適正な周波数と、該周波数による該
条材の中間部と端部との昇温分布傾向を補うために、相
反する昇温分布傾向を持つた端部を加熱するのに適正な
周波数との複数の異なる周波数の誘導加熱電圧を同一の
加熱コイルに時分割して交互に印加することにより、同
一加熱と略同様の効果を与え、単一の周波数ではなし得
なかった前記条材全長に亘る均一加熱を可能にしたもの
である。

而して、複数の周波数は、周波数ごと或は合成された昇
温分布傾向を補うものであれば、二波とは限らない。ま
た、前記条材端部に加熱コイルが相対的に近づいた時、
各周波数の印加時間を変化させてもよいし、各々の印加
時間を一定にしながら電力を変化させてもよく、その両
方を変化させてもよいことは言うまでもない。

更に、単一加熱コイルを使うので、異種周波数による二
連配置コイルの場合のコイル間距離制限がなく、加熱処
理幅を狭くすることも出来る。

尚、一般に複数の周波数を用いて加熱する方法は、熱処
理、熱間曲げ、積層材の加熱時にも摘要されるが、共通
していえることは、上記二種の周波数が大きく相違して
、単一のコイルに電圧を印加する場合、整合が取りにく
いときには、別々のコイルを使用することは勿論可能で
あり、このとき時分割して電圧を印加しておけば、相互
に干渉を起すことがないので、近接して設置することが
当然可能であり、容易に所望の加熱温度を得ることがで
きる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図に拠り説明する。

第１図は、実際に誘導加熱を利用して有限長金属条材を
加熱する際に、加熱コイルと電源との整合を取り易いよ
うに構成した回路の例を示し、また、第２図は第１図の
回路により加熱を実施する際に必要は周辺回路の一例を
示すもので、加熱コイルＨＣに印加する周波数ｆｌ、ｆ
２に対応して良整合となる整合変圧器ＴｒのタップＴｌ
、　Ｔ２にスイッチＳＶＩ、　５１１１’及び５１１２
．５１１２’を介して、周波数ｆ１の電圧Ｖｌ、周波数
ｆ２の電圧ｖ２を発生する高周波発生装［１１ＦＧ１．
　ＩＩＦＧ２を接続し、ゲート制御器ＦＣにより前記ス
イッチを分割時間ｔｌ、　ｔ２に応じて開閉しながら加
熱して、有限長金属条材の端部を除く中間部と端部の温
度を補償しながら熱処理或は曲げ加工を行なえば、目的
とする処理を施すことが出来るのである。

図中、ＣＩ、　Ｃ２はコンデンサ、　Ｚｌ、　Ｚ２は放
電コイルで、コンデンサＣ１と放電コイルＺ１及びコン
デンサＣ２と放電コイルＺ２とを以って力率補償回路を
構成し、上記第２図は前記力率補償回路を整合変圧器丁
ｒのの一次側回路と並列に配置したものであり、ＥＸＩ
、　ＥＸ２は高周波発生装置ＨＦＧ１．　ＨＦＧ２の波
高値ｅｌ。

Ｃ２を調整する波高値調整器である。

第３図はＳＷＩ、　ＳＷ２等の作動を示すタイムチャー
トで、ｔｌ、ｔ２はそれぞれスイッチの通電時間を示す
。

また、第４図は力率補償回路を整合変圧器Ｔｒの一次側
回路に直列に接続させた回路図である。

実際に。

有限長条材（鋼管）材質　５ＴＰＧ　３８外径　８９．
１ｎｉＩ＋（３Ｂ） 肉厚　７．６＋ｎｍ　（ｓｃｈ８０） 加熱周波数 本発明方法：　２０００１（ｚ、　１５０１１ｚの２周
波数従来方法　：　２０００１１ｚ単一周波数：　１５
０１１ｚ単一周波数 の仕様により、前記鋼管をその全長に亘り誘導加熱し、
管端部辺の加熱温度を測定した結果は第５図の図表に示
す通りであって、従来方法によれば過加熱、不足加熱が
生じたのに対し、本発明方法によれば、加熱温度は殆ん
ど変らす略均−であった。

〔発明の効果〕

本発明は上述の通りであって、有限長金属条材の端部を
除く中間部を加熱するのに適正な周波数と、該条材の前
記中間部と端部との昇温分布傾向を補うべく、相反する
昇温分布傾向を持った端部を加熱するのに適正な周波数
との複数の異なる周波数の誘導加熱電圧を、同一の加熱
コイルに時分割して交互に印加することにより、同時加
熱と略同様の効果を与るようにしたから、有限長金属条
材をその全長に亘り均一に加熱することが出来るので、
レール等の熱処理に適用して優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一例を示す回路図、第２図は本発
明方法の実施に必要な周辺回路の一例を示す図、第３図
は本発明方法における一例のタイムチャートを示す図、
第４図は別例の周辺回路を示す図、第５図は本発明方法
と従来方法により鋼管を誘導加熱した場合の管端部辺の
加熱温度を示す図表、第６図及び第７図は従来方法にお
ける周波数とエツジ効果を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　誘導加熱を利用して有限長の金属条材を連続的に加
   熱する方法において、前記条材の端部を除く中間部と前
   記端部との昇温分布傾向が相反する複数の異なる周波数
   の誘導加熱電圧を、同一のコイルに時分割して交互に印
   加することにより、均一な温度分布を得ることを特徴と
   する有限長金属条材の誘導加熱方法。