JP2008060026A - 炉内設置型誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温の炉内雰囲気中においてコイルを高絶縁することができ、また炉内に飛散している亜鉛粉による絶縁低下からコイルを保護することができる炉内設置型誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】鋼板を誘導加熱するコイル本体１０の表面を、耐熱絶縁塗料層１２と、ワニス層１３と、セラミックファイバー層１４とにより保護した。耐熱絶縁塗料層１２はセラミック粒子を含有する塗料層であり、セラミックファイバー層１４は例えば結晶質アルミナファイバーを含むセラミックファイバー層である。７００℃前後の高温の炉内雰囲気中においても安定して絶縁性を維持することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、連続焼鈍炉などの鋼板加熱炉の入口内部に設置され、鋼板を誘導加熱する炉内設置型誘導加熱装置に関するものである。

コイルを用いて鋼板を誘導加熱する誘導加熱装置は、特許文献１、２に示されるように従来から知られている。特に連続焼鈍炉の入口部分に誘導加熱装置を設置すれば鋼板の急速昇温が可能となり、その後の温度制御の自由度が増すという利点がある。

このような誘導加熱装置においては、高温の炉内雰囲気中においてコイルを高度に絶縁することと、炉内に飛散しているスケール粉や亜鉛粉からコイルを保護することとが、重要である。例えば鋼板の連続焼鈍炉の入口内部では雰囲気温度が６５０〜７００℃前後であり、コイルには高周波電圧が印加されるため、確実な耐熱性絶縁が必要である。また例えば溶融亜鉛めっき設備の連続焼鈍炉の内部には直径が１００μm前後の微細な亜鉛粉が飛散しており、これが水冷構造のコイル表面に到達すると、操業停止時に水冷冷却水によって生じる結露による水とともに短絡を発生して絶縁抵抗を下げてしまい、誘導加熱装置を運転することができなくなる。

このため従来から特許文献１、２に示されるように、コイル表面に断熱キャスタブル耐火物やアルミナセラミックスなどを施工してコイルの保護を図る工夫がなされてきたが、亜鉛粉などによる短絡防止については十分考慮されていない。また特許文献３に示されるように、コイルを収納したケース内の圧力を高めることにより外部からの亜鉛粉の進入を防止することも行われている。しかし、特許文献３の誘導加熱装置は炉外設置型であるため内部加圧が可能であるが、誘導加熱装置を炉内に設置する場合には炉内圧に影響するため、加圧方式は採用することができなかった。
特開２００５−１５６１２４号公報 特開２００６−１６９６０３号公報 特開平６−８８１９４号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、高温の炉内雰囲気中においてコイルを高絶縁することができ、また炉内に飛散している亜鉛粉による絶縁低下からコイルを保護することができる炉内設置型誘導加熱装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決すためになされた本発明は、加熱炉に入った鋼板を誘導加熱するコイル本体の表面を、耐熱絶縁塗料層と、ワニス層と、セラミックファイバー層とを順次ライニングすることにより保護したことを特徴とするものである。なお、耐熱絶縁塗料層が、セラミック粒子を含有する塗料層であることが好ましく、セラミックファイバー層が、結晶質アルミナファイバーを含むセラミックファイバー層または無機バインダーと結晶質アルミナファイバーを含むセラミックファイバー層であることが好ましい。さらに、セラミックファイバー層をワニス層の表面に耐熱性無機接着剤により接着することが好ましい。

本発明の炉内設置型誘導加熱装置は、コイル本体の表面を、耐熱絶縁塗料層と、ワニス層と、セラミックファイバー層とを順次ライニングすることにより保護したものであり、これら３層の相乗効果によって、７００℃前後の高温雰囲気中においても安定した絶縁性能を発揮することができる。また、耐熱絶縁塗料層とワニス層との組み合わせによって、防水性が発揮されるうえに、これらの各層の組み合わせによって、亜鉛粉がコイル表面に到達することを完全に防止することができ、亜鉛粉に起因する短絡やそれによる絶縁不良を防止することができる。さらに中間にワニス層があるためにセラミックファイバー層の接着性が良好で、施工性に優れる利点がある。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は鋼板の連続焼鈍炉１の模式図であり、２は入側ルーパー、３は連続焼鈍炉１の入口内部に設置された炉内設置型誘導加熱装置、４は連続焼鈍炉１の出側に設けられた亜鉛浴である。鋼板はこの炉内設置型誘導加熱装置３により急速に昇温されたうえ、連続焼鈍炉１の内部において所定の焼鈍が行われ、溶融亜鉛めっきが施される。なお前記したように、炉内設置型誘導加熱装置３の設置位置における炉内雰囲気温度は、鋼板の種類によっても異なるが、約７００℃である。

この炉内設置型誘導加熱装置３は、図２に示すように垂直方向に延びる鋼板の通路を挟んで一対のコイル５を設けたもので、これらのコイル５は断熱材６を介して剛性部材７に保持されている。また周囲は磁束の漏洩を防止するためのシールド板８で囲まれ、シールド板８とコイル５との間には亜鉛粉の進入を防止する仕切り９が設けられている。仕切り９は例えば綾織のアルミナクロス製である。

図３はコイル５の部分の拡大断面図であり、１０は誘導加熱用のコイル本体である。コイル本体は内部に複数の冷却水流路１１を備えた水冷構造であり、図示を略した高周波電源に接続され、鋼板を誘導加熱することは従来と同様である。しかし本発明は、コイル本体１０の表面のライニング構造に特徴がある。すなわち本発明ではコイル本体１０の表面は、耐熱絶縁塗料層１２と、ワニス層１３と、セラミックファイバー層１４とによって３層にライニングされている。

耐熱絶縁塗料層１２は、セラミック粒子を含有させることによって耐熱性を向上させた絶縁塗料をコイル本体１０の表面にライニングしたものであり、例えばオオタケセラム株式会社から、パイロコートの商品名で市販されている耐熱絶縁塗料を使用することができる。これはアルミナ粒子を混合することにより耐熱性と絶縁性を高めた塗料である。また東亜合成株式会社から、アロンセラミックスの商品名で市販されているセラミックス入りの絶縁塗料を用いることもできる。これらは加熱によりセラミック化し、１０００℃以上の耐熱性を有するため、７００℃前後の炉内においても完全な絶縁性を発揮する。

ワニス層１３は、従来から電気製品の絶縁性塗料として使用されている絶縁用ワニスを耐熱絶縁塗料層１２の表面にライニングしたものである。ワニス層１３は単独でも絶縁性を発揮するが、単独では耐水性に劣るため、耐熱絶縁塗料層１２と組み合せて使用することによって、絶縁性と耐水性を兼ね備えることができる。またワニス層１３には、その上のライニングされるセラミックファイバー層１４の接着性を高め、施工性を良くする役割も持っている。このワニス層１３は二度塗りを行うことによって、更に絶縁性を向上させることができる。

セラミックファイバー層１４はコイル本体１０を高温雰囲気から保護するとともに、亜鉛粉の進入を防止するための層である。このセラミックファイバー層１４は、耐熱性の点で結晶質アルミナファイバーを含むアルミナファイバー層であることが好ましく、例えば新日化サーマルセラミックス株式会社からSCブランケット（Al₂O₃:46〜72％）の商品名で市販されている結晶質アルミナファイバーを含むものを使用することができる。これは平均繊維径が３μmで、７００℃における熱伝導率が０.２W/ｍ・K以下のブランケット状断熱材である。また同社からSCウエットフェルトの商品名で市販されている結晶質アルミナファイバーを使用することもできるが、これはSCブランケットに無機バインダーを含浸させた断熱材である。

セラミックファイバー層１４のライニングは、ワニス層１３の接着性を利用して行うことができるが、耐熱性無機接着剤を用いることが好ましい。耐熱性無機接着剤としては、前記した東亜合成株式会社のアロンセラミックスや、新日化サーマルセラミックス株式会社からサーモダインの商品名で市販されているシリカ・アルミナ系の無機接着剤を使用することができる。これらの耐熱性無機接着剤は高温で焼成するとセラミック化して１０００℃を越える耐熱性を備えた物質となるため、セラミックファイバー層１４の剥離を防止することができる。

上記のように、本発明ではコイル本体１０の表面は、耐熱絶縁塗料層１２と、ワニス層１３と、セラミックファイバー層１４とによって３層にライニングされ、耐熱絶縁塗料層１２とワニス層１３とによって絶縁性と耐水性を確保し、さらにセラミックファイバー層１４によって耐熱性を高めるとともに、亜鉛粉の進入を阻止している。またワニス層１３は絶縁性を高めるとともに、セラミックファイバー層１４の接着性を高めている。

このため、本発明の炉内設置型誘導加熱装置は、７００℃前後の高温雰囲気中においても安定した絶縁性能を発揮することができる。また、水及び亜鉛粉の進入を防止することができるので、亜鉛粉に起因する短絡やそれによる絶縁不良を防止することができ、長期間にわたり安定した運転が可能となる。

溶融亜鉛メッキラインの入側に設置された鋼板の連続焼鈍炉の入口内部に、本発明の炉内設置型誘導加熱装置を設置した。コイル本体は水冷構造とし、その表面にはオオタケセラム株式会社の耐熱絶縁塗料である「パイロコート」を塗布したうえ、市販のワニスを塗布し、さらに新日化サーマルセラミックス株式会社の無機接着剤である「サーモダイン」を用いて、新日化サーマルセラミックス株式会社からSCブランケットの商品名で市販されている結晶質アルミナブランケットを原料とするウエットフェルトを接着した。

従来の炉内設置型誘導加熱装置はコイル本体の表面を断熱キャスタブル耐火物によって保護したものであり、亜鉛粉の進入による絶縁性低下を防止するために、年に２回ずつのライニング修繕を必要としていた。これに対して本発明の炉内設置型誘導加熱装置は、設置後一度もライニング修繕を行うことなく１年以上を経過するが、未だに絶縁性低下などの異常はなく、耐久性に優れることが確認された。

鋼板の連続焼鈍炉の模式図である。 炉内設置型誘導加熱装置の断面図である。 コイル部分の拡大断面図である。

符号の説明

１ 連続焼鈍炉
２ 入側ルーパー
３ 炉内設置型誘導加熱装置
４ 亜鉛浴
５ コイル
６ 断熱材
７ 剛性部材
８ シールド板
９ 仕切り
１０ コイル本体
１１ 冷却水流路
１２ 耐熱絶縁塗料層
１３ ワニス層
１４ セラミックファイバー層

Claims (4)

1. 加熱炉に入った鋼板を誘導加熱するコイル本体の表面を、耐熱絶縁塗料層と、ワニス層と、セラミックファイバー層とを順次ライニングすることにより保護したことを特徴とする炉内設置型誘導加熱装置。
2. 耐熱絶縁塗料層が、セラミック粒子を含有する塗料層であることを特徴とする請求項１記載の炉内設置型誘導加熱装置。
3. セラミックファイバー層が、結晶質アルミナファイバーを含むセラミックファイバー層または無機バインダーと結晶質アルミナファイバーを含むセラミックファイバー層であることを特徴とする請求項１記載の炉内設置型誘導加熱装置。
4. セラミックファイバー層を、ワニス層の表面に耐熱性無機接着剤により接着したことを特徴とする請求項１記載の炉内設置型誘導加熱装置。

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