JP2556358B2 - 二線材同時通電加熱方法および装置 - Google Patents

二線材同時通電加熱方法および装置

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    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/60Continuous furnaces for strip or wire with induction heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は可撓性に乏しい線材を直線的に走行させつつ
加熱したり,直線状態での熱処理が要求される場合等に
適用され、特に細径の場合に好適な二線材同時通電加熱
方法および装置に関する。
(従来の技術および問題点) 線材の連続的に走行させつつ通電加熱する方法は各種
あるが、外部電源方式とリングトランス方式とに大別さ
れる。
外部電源方式は可撓性に乏しい線材を加熱する場合,
あるいは直線状態での熱処理が要求される場合に採られ
る方式で、当該方式の基本型を第4図(a)に従つて概
説する。
図示の如く、線材W1の送り通路L1を挟んで周面を相対
向させるロールa,bからなる対ロール電極RO1とRO2とを
所定間隔を隔てて配置し、各対ロール電極RO1,RO2それ
ぞれの何れか一方または両方のロール(図ではb)をS
として示す摺動子を介して電源Eに接続する構成であ
る。走行する線材W1は各対になつて相対向するロールa,
bの周面と接触しつつ通過し、対ロール電極RO1・RO2間
で抵抗加熱される。
当該外部電源方式では、摺動子Sが回転するロールa,
bと接触して給電するので、摺動子Sの損耗が激しい点
が欠点とされ。また、走行中の線材Wは,各対ロール電
極RO1・RO2間で弛まないよう,張力を付与しつつ直線状
態下で加熱するのが通例であるが、線材Wが3,4mm以下
の細径の場合には摺動子Sの摩擦抵抗が目立ち、無意味
な牽引力が必要となる。即ち,第4図(b)として示す
縦軸に牽引力P,横軸に線径dをとつたグラフを用いて説
明すれば、線材Wに直線状態を維持させるためには摺動
子Sの摩擦抵抗に対応する一定の牽引力p1と線径dに対
応して増大する牽引力p2との和からなる牽引力Pが必要
である。それ故、太径線材Wではp2が極めて大であつ
て、p1の占める割合が僅少で意に介するに足らぬ状態で
あるが、細径線材Wになればなるほどp2の占める割合が
大となり、摺動子Sが存在するがためのエネルギーロス
ならびに設備ロスが問題視される。
次にリソグトランス方式を第5図に従つて概説する。
図示の如く、第1の導電性シーブES1を線材送り通路
L′が接線となる如く配置,また第2の導電性シーブES
2を例えば第1のシーブES1と同一平面上で線材送り通路
L′から離間した位置に配置し、線材W′を両シーブES
1,ES2それぞれの半周面づつに接触させて1ループない
し複数ループを形成する如く走行せしめ、T′として示
す内鉄型トランスを,その環内が両シーブES1・ES2間を
結ぶ走路taもしくはtbのいずれか一方(図ではta)とな
る如く配置し、図示しない電源から環状トランスT′へ
給電することにより、ループを形成する線材W′に誘起
される二次電流iにより当該線材を加熱する。
当該リングトランス方式は線材W′が可撓性を有する
場合以外は適用し得ない点が致命的欠点である。
(発明の目的) 本発明は従来外部電源方式およびリングトランス方式
それぞれが有する問題点を克服するためになされたもの
で、可撓性に乏しい線材,ないし直線状態下での熱処理
が要請される線材を、摺動子を用いることなく加熱可
能、しかも2条の線材を同時に並列処理する高能率的加
熱が可能,特に細径線材には好適な二線材同時通電加熱
方法および装置を提供することを目的とする。
(発明の要旨) 本発明の要旨は、線材を直線的に走行させつつ通電加
熱する場合において、2条の線材それぞれが相逆方向を
指向する磁路内を同時に通過するように走行させ、上記
磁路通過前,後それぞれの線材どおしを各線材に接触し
つつ回動する電極輪を介して電気的に接続して閉ループ
が形成される如く設定することにより、2条の線材を同
時加熱するにある。
(実施例:1) 本発明を第1図(a)および(b)として示す実施例
装置に従つて以下に詳述する。
第1図(a)において、W1およびW2それぞれは所定平
面上を所定間隔を維持して同方向へ同速度で走行する線
材である。
11〜18は電極輪であり、電極輪11と12,13と14,15と1
6,および17と18それぞれは上記線材W1・W2間の間隔と等
しい間隔を隔てて軸回転可能な軸材21〜24それぞれに枢
着されている。各軸材21〜24それぞれに枢着された電極
輪同志は、例えば導電材で連結するか,あるいは軸材自
体を導電材製とすることにより、電気的に接続され、4
組の複合電極輪A〜Dを構成している。
上記4組の複合電極輪A〜DはAとB,CとDの如く2
組づつを1対として所定距離を隔てた位置に配置され、
それぞれの対は走行する線材W1およびW2それぞれを挟
着,かつ矢印に従つて回動可能である。線材W1およびW2
は導電性を有するので、上記配置により線材W1およびW2
の所定長さ範囲は対複合電極輪A,Bおよび対複合電極輪
C,Dを介して電気的に閉ループを形成することとなる。
30は逆方向を指向する磁路を同時に形成可能なトラン
ス装置である。当該トランス装置30は、鉄心31が眼鏡状
を呈する外鉄型トランスからなり、連結部311に巻回さ
れた一次コイル32は例えば図示される如く二分割して巻
回し、2つ孔それぞれに両端面間を貫通する所定範囲の
空間イおよびイが確保されるようにする。
当該トランス装置30は所定距離を隔てて配置された対
複合電極輪A,Bと対複合電極輪C,Dとの中間位置に配置さ
れる。而して諸元を所定に設定することにより、2つ孔
それぞれに確保されている上記所定範囲の空間イ,イを
線材W1,W2それぞれの通路とすることは可能である。
上記装置を用いて線材W1,W2を通電加熱する場合を以
下に述べる。
図示しない,例えば商用周波数,所定出力の電源をON
として一次コイル32に通電する。
当該一次コイル32への通電により、鉄心31には,ある
瞬間をとらえれば,第1図(b)に一点破線で示す如
き,連結部311を中心として、互いに逆方向の辺部へ導
かれる磁路Φ1およびΦ2が形成される。当該磁路Φ1
およびΦ2の発生により、トランス装置30の2つ孔それ
ぞれに設けた所定範囲の空間イ,イを通過する線材W1,W
2それぞれには上記磁路Φ1およびΦ2の指向方向に従
つた互いに逆方向の二次電圧が誘起される。線材W1,W2
それぞれは上述の如く対複合電極輪A,Bおよび対複合電
極輪C,Dを介して電気的閉ループを形成しているので、
線材W1に誘起された電圧は、線材W1→対複合電極輪A,B
→線材W2→対複合電極輪C,D→線材W1と流れる図示方
向の二次電流を生じ、また線材W2に誘起された電圧は、
線材W2→対複合電極輪C,D→線材W1→対複合電極輪A,B→
線材W2と流れる図示 方向の二次電流を生ずる。
換言すれば、線材W1に誘起された電圧は線材W2を帰線
とした、また線材W2に誘起された電圧は線材W1を帰線と
した二次電流を生起させることとなる。
従つて、線材W1およびW2それぞれは生起した二次電流
により同時に抵抗発熱し、対複合電極輪A,Bと対複合電
極輪C,Dとの間を所定速度で同時走行する間に所定温度
まで加熱される。
(実施例:2) 本発明の他の実施例を第2図に示す。
同図における線材W1およびW2は,上記実施例:1の場合
と異なつて,所定平面上を所定間隔を維持して相逆方向
へ同速度で走行する。
EおよびFそれぞれは所定距離を隔てて配置された電
極輪装置で、それぞれ4として示す電極輪と5として示
す2個の補助輪からなる。上記電極輪4は所定間隔を隔
てて相逆走行する線材W1およびW2と180゜隔てた周面上
で接触可能な外径を有し、線材W1,W2それぞれの走行に
伴つて矢印方向へ回動可能である。上記補助輪5は自由
回転可能であり、線材W1,W2それぞれが電極輪4と接触
する位置の外側に配置され、線材W1,W2それぞれが電極
輪4と密着しつつ走行可能に設定されている。
30は実施例:1に用いたものと同じトランス装置であ
る。ただ、連結部311に巻回した一次コイル32は2分割
せず、両端面間を貫通する所定範囲の空間イ,イを図示
上方に確保し、従つて線材W1,W2それぞれ走行路が偏つ
ている点が異なるが、空間イ,イの他の形成例を示した
だけで、相逆方向を指向する磁路を形成する作用は実施
例:1の場合と全く同様である。
上記構成からなる装置では、線材W1,W2それぞれは電
極輪装置EおよびFを介して電気的に閉ループを形成す
るので、図示しない電源から一次コイル32へ給電すれ
ば、線材W1に誘起された二次電流は線材W2を帰線とし
て、また線材W2誘起された二次電流は線材W1を帰線とし
て、それぞれ閉ループを流れるので、相逆方向に走行す
る線材W1,W2それぞれは二次電流により同時に加熱され
る。
(実施例:3) 第3図として示す側面図は対複合電流輪A,Bを用いて
いるが、相逆方向を指向する磁路を同時に形成可能なト
ランス装置として実施例:1,2の場合とは異なる構成のも
のを用いた場合を示す。
本実施例では、6および7として示す2個の内鉄型ト
ランスを構成部材としたトランス装置300が用いられ、
両トランス6,7が協同して相逆方向を指向する磁路を同
時に形成可能としてある。即ち、トランス6,7それぞれ
の鉄心61,71は同形であり、当該鉄心61,71それぞれに巻
回されている一次コイル62,72は図示しない同一電源に
接続されているが、巻回方向は両者が相逆巻とされてい
る。
従つて、各トランス6,7それぞれの環内を通路とする
線材W1,W2それぞれに誘起する電圧は相逆相の電圧とな
り、これに伴い生起する二次電流も線材W1とW2とでは逆
方向となるので、実施例:1と全く同様,互いに他を帰線
として流れ、当該二次電流により線材W1,W2は同時加熱
される。
当該トランス装置300は線材線材W1,W2を電極輪装置E,
Fを介して電気的閉ループに形成する場合にも、勿論用
いられる。
尚、トランス6,7それぞれの鉄心61,71に巻回する一次
コイル62,72は、線材通路を中心として複数周方向で対
称を維持する如く巻回し、電磁力を周方向で偏らせない
配慮が必要であり、当該配慮は走行する線材に振動を生
じさせず,従つて線材が一次コイル62ないし72と接触し
て焼損する虞をなくすこととなる。
(発明の作用) 本発明は、従来外部電源方式が必須とする摺動子を用
いずに線材を直線状態下で加熱し得る作用、しかも2条
の線材を所定区間にわたつて相互に他方を帰線とする二
次電流を生起させて同時加熱する作用、さらには線材を
直線状態下で加熱する場合の牽引力を減少する作用があ
る。
(発明の効果) 本発明は、可撓性に乏しいがために従来リングトラン
ス方式を採り得ず,あるいは直線的走行中に加熱処理を
余儀なくされる線材の直線状態下での加熱を消耗品とし
て位置付けられている摺動子を用いずに行い得るので、
摺動子交換に要したロスタイムがなくなるとともに、ラ
ンニングコストを大幅に逓減する。
しかも本発明は、2条の線材の同時加熱であり、従つ
て従来法に比べて同一時間内に2倍量を,換言すれば同
一量を半分の時間で処理することとなつて、生産性を飛
躍的に向上させる。このことは、線径が例えば2〜3mm
程度,材質が可撓性に乏しい例えばステンレス材である
線材等を焼入れ,焼戻等の熱処理するが如き場合に顕著
に現れる。何故ならば、線径2mmの線材の1コイルは長
さが40Km/ton,線径3mmの線材の1コイルは18Km/tonもあ
り、1コイルを走行させつつ加熱処理するに要する時間
は極めて長時間……例えば1コイルを線材走行速度1m/s
ecで処理する場合には,線径2mmでは処理時間がほぼ11
時間,線径3mmでは処理時間がほぼ5時間……にわたる
が、同一時間内に従来方式による場合の2倍量を処理可
能な本発明の効果は絶大である。
そのうえ、線径が細径になればなるほど加熱処理に直
接必要がないとして問題視される摺動子の摩擦抵抗に対
応する牽引力を省くことが可能なので、牽引設備が小さ
くて済むとともにエネルギーロスが避けられ、さらには
走行速度制御も極めて容易となり、本発明は上記生産性
の観点と相俟つて細径線材の加熱に特に顕著な効果を上
げることが出来る。
勿論、他の成分系,あるいは太径線材にも本発明が適
用されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)それぞれは本発明法に従う実
施例の斜視図および部分側面図、第2図は本発明方法に
従う他の実施例の斜視図、第3図は本発明に従う装置が
用いる他のトランス装置例を示す側面図、第4図(a)
および(b)それぞれは基本的な従来外部電源方式装置
例の正面図および問題点を説明する牽引力−線径関係線
図、第5図は従来リングトランス方式装置例の正面図で
ある。 W1,W2……線材 Φ1,Φ2……それぞれ相逆方向を指向する磁路 A〜D……複合電極輪 E,F……電極輪装置 11〜18,4……電極輪 21〜24……軸材 30,300……トランス装置 31,61,71……鉄心 311……連結部 32,62,72……一次コイル 5……補助輪 6,7……内鉄型トランス

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線材を直線的に走行させつつ通電加熱する
    場合において、2条の線材それぞれが相逆方向を指向す
    る磁路内を同時に通過するように走行させ、上記磁路通
    過前,後それぞれの線材どおしを各線材に接触しつつ回
    動する電極輪を介して電気的に接続して閉ループが形成
    される如く設定することにより、2条の線材を同時加熱
    することを特徴とする二線材同時通電加熱方法。
  2. 【請求項2】2条の線材を所定平面上で所定間隔を維持
    して同方向へ同速度で走行させつつ同時加熱する装置と
    して、2個の電極輪を上記走行する線材間の間隔と等し
    い間隔を隔てて軸回転可能な軸材に枢着,かつそれぞれ
    を電気的に接続してなる4組の複合電極輪、および相逆
    方向を指向する磁路を同時に形成可能なトランス装置を
    備え、上記複合電極輪は2組づつを1対とし,所定距離
    を隔てて各対が走行する線材それぞれを挟着する如く配
    置され、上記トランス装置は上記2対の複合電極輪間に
    配置されてそれぞれの磁路内を線材通路としたことを特
    徴とする二線材同時通電加熱装置。
  3. 【請求項3】2条の線材を所定平面上で所定間隔を維持
    して相逆方向へ同速度で走行させつつ同時加熱する装置
    として、180゜隔てた周面上で走行する線材それぞれと
    接触可能な外径を有する回転可能な電極輪と,当該電極
    輪にそれぞれの線材を圧着する回転可能な補助ロールと
    からなる2組の電極輪装置、および相逆方向を指向する
    磁路を同時に形成可能なトランス装置を備え、上記電極
    装輪置は所定距離を隔てて配置され、上記トランス装置
    は上記電極装輪置間に配置されてそれぞれの磁路内を線
    材通路としたことを特徴とする二線材同時通電加熱装
    置。
  4. 【請求項4】相逆方向を指向する磁路を同時に形成可能
    なトランス装置が、外鉄型トランスであることを特徴と
    する請求項2および3記載の二線材同時通電加熱装置。
  5. 【請求項5】相逆方向を指向する磁路を同時に形成可能
    なトランス装置が、2個の内鉄型トランスであつて、そ
    れぞれの一次コイルは互いに逆巻として同一電源に接続
    されてなることを特徴とする請求項2および3記載の二
    線材同時通電加熱装置。
  6. 【請求項6】環状トランスに巻回されている一次コイル
    が線材通路を中心として複数方向周対称である請求項5
    記載の二線材同時通電加熱装置。
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