JP2660467B2 - 誘導加熱コイルの耐熱絶縁体 - Google Patents
誘導加熱コイルの耐熱絶縁体Info
- Publication number
- JP2660467B2 JP2660467B2 JP4047844A JP4784492A JP2660467B2 JP 2660467 B2 JP2660467 B2 JP 2660467B2 JP 4047844 A JP4047844 A JP 4047844A JP 4784492 A JP4784492 A JP 4784492A JP 2660467 B2 JP2660467 B2 JP 2660467B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- resistant insulator
- induction heating
- heating coil
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の局部加熱等に用
いられる誘導加熱コイルの、鋼材からの熱輻射からコイ
ルを保護する耐熱絶縁体に関するものである。
いられる誘導加熱コイルの、鋼材からの熱輻射からコイ
ルを保護する耐熱絶縁体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】高温度の鋼材で、特に矩形断面状のスラブ
や鋼板は、搬送中や圧延中に冷却され、端面（エッジ）
部分が局部的に温度が下がる。これは、高温の鋼板等が
放冷や水冷される際に、中央部よりも両端部が早く冷却
されるためであり、この結果、鋼板内に温度差が生じ、
圧延中の熱履歴の不均一が生じ、製品に歪や残留応力、
機械強度特性値の不均一の原因となる。よって、各工程
間、もしくは各工程内で鋼材の低温部分を局部的に加熱
し、両端部を中央部と同じ温度まで昇熱することが行な
われており、この両端部を加熱するために、短時間で局
部的に加熱できる誘導加熱が多く用いられている。
や鋼板は、搬送中や圧延中に冷却され、端面（エッジ）
部分が局部的に温度が下がる。これは、高温の鋼板等が
放冷や水冷される際に、中央部よりも両端部が早く冷却
されるためであり、この結果、鋼板内に温度差が生じ、
圧延中の熱履歴の不均一が生じ、製品に歪や残留応力、
機械強度特性値の不均一の原因となる。よって、各工程
間、もしくは各工程内で鋼材の低温部分を局部的に加熱
し、両端部を中央部と同じ温度まで昇熱することが行な
われており、この両端部を加熱するために、短時間で局
部的に加熱できる誘導加熱が多く用いられている。
【０００３】この誘導加熱は、被加熱物（鋼材等）の近
くに誘導コイルを設け、コイルに高周波電流を流すこと
により、対向した鋼材表面部に誘導電流を発生せしめ、
それによって加熱するものである。このコイルは、鋼材
との距離が近い程漏洩磁束や損失が低減でき、加熱効率
がよくなる。しかし、熱間圧延鋼材は高温（１０００℃
以上）であることと、鋼材と加熱コイルとの距離が近い
ことにより、加熱コイルを熱から保護する必要があり、
この保護物が耐熱絶縁体である。この耐熱絶縁体は、高
周波磁場内に置かれることにより、一般的にはセラミッ
クファイバー（シリカやアルミナ等の繊維を織ったも
の）に、同成分のコーティングしたもの等が用いられて
いた（実開昭５８−８８７９０号公報参照）。
くに誘導コイルを設け、コイルに高周波電流を流すこと
により、対向した鋼材表面部に誘導電流を発生せしめ、
それによって加熱するものである。このコイルは、鋼材
との距離が近い程漏洩磁束や損失が低減でき、加熱効率
がよくなる。しかし、熱間圧延鋼材は高温（１０００℃
以上）であることと、鋼材と加熱コイルとの距離が近い
ことにより、加熱コイルを熱から保護する必要があり、
この保護物が耐熱絶縁体である。この耐熱絶縁体は、高
周波磁場内に置かれることにより、一般的にはセラミッ
クファイバー（シリカやアルミナ等の繊維を織ったも
の）に、同成分のコーティングしたもの等が用いられて
いた（実開昭５８−８８７９０号公報参照）。
【０００４】しかし、このセラミックファイバー製の耐
熱絶縁体では、急熱急冷による熱衝撃や、周辺機器保護
用冷却水の飛散により徐々に劣化し、表面コーティング
の剥がれ落ちや、セラミックフォイバー自身の表面剥離
落下が進行し、寿命が短いという欠点があった。
熱絶縁体では、急熱急冷による熱衝撃や、周辺機器保護
用冷却水の飛散により徐々に劣化し、表面コーティング
の剥がれ落ちや、セラミックフォイバー自身の表面剥離
落下が進行し、寿命が短いという欠点があった。
【０００５】一方輻射熱を防ぐために、耐火断熱材の表
面に金属製の反射板を張り付ける方式が、特公平１−２
９０３９号公報に提案されているが、前述の高周波誘導
磁界により、該金属反射板自身が発熱し、熱膨張の差に
より耐火断熱材より剥離することと、誘導磁界の損失が
増加することにより、実用的ではなかった。
面に金属製の反射板を張り付ける方式が、特公平１−２
９０３９号公報に提案されているが、前述の高周波誘導
磁界により、該金属反射板自身が発熱し、熱膨張の差に
より耐火断熱材より剥離することと、誘導磁界の損失が
増加することにより、実用的ではなかった。
【０００６】また、セラミックス製の板を耐熱絶縁体と
し、その表面に冷却水を流す方式が、特公平２−１２４
００号公報に提案されている。このセラミックスの材質
として、窒化ケイ素や炭化ケイ素等が例示されている
が、前述の熱衝撃特に高温中での飛散水による急冷によ
り、亀裂や劣化が発生しやすいため、その裏面を水冷し
強度増強を図っている。
し、その表面に冷却水を流す方式が、特公平２−１２４
００号公報に提案されている。このセラミックスの材質
として、窒化ケイ素や炭化ケイ素等が例示されている
が、前述の熱衝撃特に高温中での飛散水による急冷によ
り、亀裂や劣化が発生しやすいため、その裏面を水冷し
強度増強を図っている。
【０００７】しかし、セラミックスは一般に金型内で高
圧焼成されることにより、大容量の誘導加熱コイル用耐
熱絶縁体の場合は、小寸法の単純形状のものを多数連結
して形成するため、冷却水の密封が難しく、水圧に対す
る強度も支点間距離の増加に伴い増加する必要があるた
め板厚が厚くなり、焼成が難しくなるなど、実用化には
問題があった。
圧焼成されることにより、大容量の誘導加熱コイル用耐
熱絶縁体の場合は、小寸法の単純形状のものを多数連結
して形成するため、冷却水の密封が難しく、水圧に対す
る強度も支点間距離の増加に伴い増加する必要があるた
め板厚が厚くなり、焼成が難しくなるなど、実用化には
問題があった。
【０００８】なお、一般的には、誘導加熱コイルの冷却
は、コイル周囲（磁束と平行な方向の面）に水冷ジャケ
ットを設けたり、中空パイプでコイルを形成し、その内
部に通水して内面より冷却を行なう等の方法が用いられ
ており、コイル外周を直接水冷する必要はあまりないの
である。
は、コイル周囲（磁束と平行な方向の面）に水冷ジャケ
ットを設けたり、中空パイプでコイルを形成し、その内
部に通水して内面より冷却を行なう等の方法が用いられ
ており、コイル外周を直接水冷する必要はあまりないの
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この耐熱絶縁体は、高
温の輻射熱にさらされつつ圧延等に伴う冷却水やデスケ
ーリング水がかかることと、被加熱鋼材が間欠的である
ため、昇熱と放冷が短期間で繰り返される等の熱衝撃、
熱サイクルの条件に耐える必要がある。
温の輻射熱にさらされつつ圧延等に伴う冷却水やデスケ
ーリング水がかかることと、被加熱鋼材が間欠的である
ため、昇熱と放冷が短期間で繰り返される等の熱衝撃、
熱サイクルの条件に耐える必要がある。
【００１０】例えば、熱延圧延中のエッジヒータの場合
は、１分間１０００℃の鋼材により熱せられた後、２０
秒間は鋼材が抜け放冷されるという熱サイクルである。
上記の従来のセラミックファイバー製の耐熱絶縁体で
は、熱サイクルに弱く、表面より劣化部分が粉となって
落下するため、耐熱性が加速度的に悪化する傾向があり
突発的な加熱コイルの損害事故が多々発生する。
は、１分間１０００℃の鋼材により熱せられた後、２０
秒間は鋼材が抜け放冷されるという熱サイクルである。
上記の従来のセラミックファイバー製の耐熱絶縁体で
は、熱サイクルに弱く、表面より劣化部分が粉となって
落下するため、耐熱性が加速度的に悪化する傾向があり
突発的な加熱コイルの損害事故が多々発生する。
【００１１】また、圧延に伴うデスケーリング水がかか
る場合は、前記セラミックファイバー製の耐熱絶縁体は
表面コーティングが剥がれた後は吸水性があり、吸湿に
よる内部よりの劣化進行があることにより、耐水性の問
題もあった。
る場合は、前記セラミックファイバー製の耐熱絶縁体は
表面コーティングが剥がれた後は吸水性があり、吸湿に
よる内部よりの劣化進行があることにより、耐水性の問
題もあった。
【００１２】さらに、耐熱絶縁体の取付時に、前記セラ
ミックファイバーは保形性がないため、作業性が悪いこ
とと、気密性を高める（高温雰囲気が内部に侵入するの
を防ぐ）のが難しいなどの問題もあった。よって、この
ような欠点のない耐熱絶縁体の開発が長く要望されてい
た。
ミックファイバーは保形性がないため、作業性が悪いこ
とと、気密性を高める（高温雰囲気が内部に侵入するの
を防ぐ）のが難しいなどの問題もあった。よって、この
ような欠点のない耐熱絶縁体の開発が長く要望されてい
た。
【００１３】
【課題を解決するための手段】以上のような現状に鑑
み、本発明者は鋭意研究の結果、本発明断熱保護体を完
成させたものであり、その特徴とするところは、金属酸
化物の焼結物によって構成した点にある。
み、本発明者は鋭意研究の結果、本発明断熱保護体を完
成させたものであり、その特徴とするところは、金属酸
化物の焼結物によって構成した点にある。
【００１４】ここで、金属酸化物の焼結物とは、金属酸
化物、例えば、二酸化チタン、酸化アルミニウムを混合
したものを焼結したチタン酸アルミが好適である。勿
論、上記のチタン酸化物、アルミニウム酸化物に限ら
ず、焼結でき耐熱性に優れた金属酸化物であればよく、
特に同族金属による置き換えなどでもよい。即ち、１種
の金属酸化物でも、複数種の金属酸化物の混合でもよ
い。焼結の方法は、通常の方法でよく、金型内に金属酸
化物微粉を充填し、加圧下で加熱焼結させるだけであ
る。
化物、例えば、二酸化チタン、酸化アルミニウムを混合
したものを焼結したチタン酸アルミが好適である。勿
論、上記のチタン酸化物、アルミニウム酸化物に限ら
ず、焼結でき耐熱性に優れた金属酸化物であればよく、
特に同族金属による置き換えなどでもよい。即ち、１種
の金属酸化物でも、複数種の金属酸化物の混合でもよ
い。焼結の方法は、通常の方法でよく、金型内に金属酸
化物微粉を充填し、加圧下で加熱焼結させるだけであ
る。
【００１５】
【作用】本発明の特徴は、その材質にあり、形状や厚み
等については限定しない。即ち誘導加熱装置の構造や鋼
材との距離、熱負荷により自由に決定できる。本発明者
らの現場での状況調査と、試験装置による実験の結果、
一般的な高強度セラミックスでは、耐熱温度は高いもの
の熱衝撃に弱く、前述の特公平２−１２４００号公報の
ような裏面冷却が必要なことが判明した。しかし、金属
酸化物製のセラミックスは、耐熱温度は若干低下するも
のの熱衝撃に強く、特に１０００℃に加熱した後散水し
ても亀裂等の欠陥の生成が生じないことを見いだした。
これは、微細粒体内外に微小亀裂が予めあり、急激な応
力や熱変化時に、該微小亀裂により変位を吸収するため
と、熱伝導性が高く局部的な熱応力が小さくなるためと
考えられる。このような性質を有するものとして、特に
チタン酸アルミが最も良いことが判明した。
等については限定しない。即ち誘導加熱装置の構造や鋼
材との距離、熱負荷により自由に決定できる。本発明者
らの現場での状況調査と、試験装置による実験の結果、
一般的な高強度セラミックスでは、耐熱温度は高いもの
の熱衝撃に弱く、前述の特公平２−１２４００号公報の
ような裏面冷却が必要なことが判明した。しかし、金属
酸化物製のセラミックスは、耐熱温度は若干低下するも
のの熱衝撃に強く、特に１０００℃に加熱した後散水し
ても亀裂等の欠陥の生成が生じないことを見いだした。
これは、微細粒体内外に微小亀裂が予めあり、急激な応
力や熱変化時に、該微小亀裂により変位を吸収するため
と、熱伝導性が高く局部的な熱応力が小さくなるためと
考えられる。このような性質を有するものとして、特に
チタン酸アルミが最も良いことが判明した。
【００１６】これら金属酸化物製のセラミックスは成型
板状体であるため、誘導加熱装置に端部嵌り込みによる
取付形状や、ボルト等による取付用貫通孔を設けること
が可能であり、装置の保守（耐熱絶縁体の取り替え等）
が容易となる。
板状体であるため、誘導加熱装置に端部嵌り込みによる
取付形状や、ボルト等による取付用貫通孔を設けること
が可能であり、装置の保守（耐熱絶縁体の取り替え等）
が容易となる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に
説明する。 実施例１ 各種材質のセラミックス小片を作成し、加熱温度１００
０℃で１分間保持後、霧状散水により急冷し、再度昇熱
する熱サイクル試験を行なった。 窒化ケイ素：１５回目に微小亀裂発生、２８回目にて破
損 酸化アルミニウム：３６回目に微小亀裂発生、５３回目
にて破損 チタン酸アルミ：１００回にても損傷なし
説明する。 実施例１ 各種材質のセラミックス小片を作成し、加熱温度１００
０℃で１分間保持後、霧状散水により急冷し、再度昇熱
する熱サイクル試験を行なった。 窒化ケイ素：１５回目に微小亀裂発生、２８回目にて破
損 酸化アルミニウム：３６回目に微小亀裂発生、５３回目
にて破損 チタン酸アルミ：１００回にても損傷なし
【００１８】実施例２ 熱延圧延搬送テーブルの機側に上記チタン酸アルミを設
置し、鋼材よりの輻射熱と機器保護用散水の飛散水下が
の耐久試験を１月間行なったが、外観上損傷はなかっ
た。
置し、鋼材よりの輻射熱と機器保護用散水の飛散水下が
の耐久試験を１月間行なったが、外観上損傷はなかっ
た。
【００１９】熱延仕上げ圧延機前の鋼板エッジヒータ
（４０００Ｋｗ×８台）の、上下各１台にチタン酸アル
ミ製の耐熱絶縁体（５００×２５０×厚み１０ｍｍを２
枚接続）をボルトにて取付けた。比較試験として同時に
他の上下各１台の耐熱絶縁体を従来のセラミックファイ
バー製の耐熱絶縁体に新品取り替えを行なった。この結
果、従来のセラミックファイバー製の下側は４ヶ月で加
熱コイルの絶縁不良が発生し、上も７ヶ月半で同様の不
良が発生した。一方、チタン酸アルミ製のものは下側で
約１年後に同様の不良が発生したが、外観的には耐熱絶
縁体の損傷は無く周囲もしくは取付部のガタ付きによる
内部への水分侵入が原因と思われ、耐熱絶縁体としては
まだ寿命があるものと思われる。なお、上側は全く装置
の異常がなかった。
（４０００Ｋｗ×８台）の、上下各１台にチタン酸アル
ミ製の耐熱絶縁体（５００×２５０×厚み１０ｍｍを２
枚接続）をボルトにて取付けた。比較試験として同時に
他の上下各１台の耐熱絶縁体を従来のセラミックファイ
バー製の耐熱絶縁体に新品取り替えを行なった。この結
果、従来のセラミックファイバー製の下側は４ヶ月で加
熱コイルの絶縁不良が発生し、上も７ヶ月半で同様の不
良が発生した。一方、チタン酸アルミ製のものは下側で
約１年後に同様の不良が発生したが、外観的には耐熱絶
縁体の損傷は無く周囲もしくは取付部のガタ付きによる
内部への水分侵入が原因と思われ、耐熱絶縁体としては
まだ寿命があるものと思われる。なお、上側は全く装置
の異常がなかった。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明断熱保護体は金属酸
化物の焼結物によって構成されているため、次のような
効果がある。 耐熱性は１３００℃以上あり、熱間鋼材温度に対し
ては十分に耐え得る。 導電性がなく、誘導磁界損失も小さい。 耐熱衝撃性に優れており、且つ耐水性も優れてい
る。 表面コーティング材を必要としないため、表面剥離
による劣化がない。 剛体であるため、セッティングが容易となる。 さらに、このような悪環境下でも誘導加熱が可能となる
ことにより、従来適用が困難とされていた、圧延直前で
の加熱や、連続焼入れ直前での熱補償としての誘導加熱
が可能となるなど、産業上極めて効果が大きい。
化物の焼結物によって構成されているため、次のような
効果がある。 耐熱性は１３００℃以上あり、熱間鋼材温度に対し
ては十分に耐え得る。 導電性がなく、誘導磁界損失も小さい。 耐熱衝撃性に優れており、且つ耐水性も優れてい
る。 表面コーティング材を必要としないため、表面剥離
による劣化がない。 剛体であるため、セッティングが容易となる。 さらに、このような悪環境下でも誘導加熱が可能となる
ことにより、従来適用が困難とされていた、圧延直前で
の加熱や、連続焼入れ直前での熱補償としての誘導加熱
が可能となるなど、産業上極めて効果が大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 利弘 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 平野 孝臣 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 細川 敏夫 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友 金属工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 圧延工程中の鋼材の局部加熱用の誘導加
熱コイルに用いるものであって、チタン酸アルミから構
成されたことを特徴とする誘導加熱コイルの耐熱絶縁
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4047844A JP2660467B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 誘導加熱コイルの耐熱絶縁体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4047844A JP2660467B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 誘導加熱コイルの耐熱絶縁体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215290A JPH05215290A (ja) | 1993-08-24 |
| JP2660467B2 true JP2660467B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=12786681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4047844A Expired - Fee Related JP2660467B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 誘導加熱コイルの耐熱絶縁体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660467B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4863804A (en) * | 1985-11-29 | 1989-09-05 | Westinghouse Electric Corporation | Superconductor wire and methods of constructing same |
| ES2247219T3 (es) * | 2002-05-10 | 2006-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Procedimiento para la determinacion in situ del espesor de una capa. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5575977A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-07 | Rosenthal Technik Ag | Bonding body between ceramic member and metal member |
| JPS6028139A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-13 | Hitachi Ltd | カラ−受像管用電子銃 |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP4047844A patent/JP2660467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5575977A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-07 | Rosenthal Technik Ag | Bonding body between ceramic member and metal member |
| JPS6028139A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-13 | Hitachi Ltd | カラ−受像管用電子銃 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05215290A (ja) | 1993-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5794614B2 (ja) | 加熱炉用ローラー | |
| JP2660467B2 (ja) | 誘導加熱コイルの耐熱絶縁体 | |
| KR100386869B1 (ko) | 단열롤 | |
| Lowell et al. | The role of thermal shock in cyclic oxidation | |
| KR100858263B1 (ko) | 유도가열장치의 방열판 | |
| JP3150697B2 (ja) | 熱ガスにさらされる金属壁上に保護層を製造する方法 | |
| MXPA00005353A (es) | Aislamiento refractario de tubos para hornos. | |
| JP2003013147A (ja) | 連続アニーリング設備における金属帯材の運搬用ローラ | |
| JPS61189853A (ja) | 搬送ロ−ラ | |
| Hendricks et al. | Residual Stress in Plasma‐Sprayed Ceramic Turbine Tip and Gas‐Path Seal Specimens | |
| JP3576479B2 (ja) | 水冷式鉄鋼製構造物 | |
| CN113686159B (zh) | 一种高温炉 | |
| JP3715184B2 (ja) | ステーブクーラおよびそれに用いる二重管の製造方法 | |
| CN113727475B (zh) | 一种组合式高寿命加热体及其制造方法 | |
| JP2001192728A (ja) | 円筒状金属コイルの加熱装置、及び加熱方法 | |
| JPH02192592A (ja) | 真空熱処理炉 | |
| JP5148216B2 (ja) | 帯状体の誘導加熱装置 | |
| JPH0510681A (ja) | 加熱炉の断熱構造 | |
| KR101049843B1 (ko) | 허스롤 장치 | |
| JPH10183233A (ja) | 断熱スキッドパイプ | |
| JPS5919906B2 (ja) | 熱的スポ−リングの防止方法 | |
| JPS61201719A (ja) | 加熱炉用スキツドボタン構造 | |
| JP3186280B2 (ja) | 温度発生装置 | |
| Odenthal | Efficiency Gains and Reductions in Furnace Maintenance Through the Use of High Temperature Ceramic Coating Technology | |
| Zieger | High temperature brazing in single chamber vacuum furnaces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |