説明

誘導加熱装置

【課題】耐久性に優れた誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】C字形状の積層鉄心1は、上側加熱コイル3aが巻回された上部鉄心1aと、下側加熱コイル3bが巻回された下部鉄心1bとに分割されると共に、少なくとも分割部分である、上部鉄心1aの凸型円弧面20aおよび下部鉄心1bの凹型円弧面20bにエポキシ樹脂を静電粉体塗装した絶縁処理が施される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、上下インダクタの間に被加熱材を走行させて誘導加熱する誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、鉄鋼圧延ラインなどでは帯状の被加熱材(シートバー)を予め所定の温度に加熱してから連続的に走行させて、順次圧延ミルで圧延して薄板に成形する。かかる過程では、被加熱材の端部側の温度が次第に降下して行くため、これを防止するべく、鉄鋼圧延ラインの圧延ミルの上流側に被加熱材の端部を加熱する誘導加熱装置が設置されている。
【0003】
この種の誘導加熱装置としては、下記特許文献1に示すように、C字形状の積層鉄心の開口部を挟んだ上側端部に上側加熱コイルが巻回された上部鉄心と、下側端部に下側加熱コイルが巻回された下部鉄心とに分割し、これら上部鉄心と下部鉄心との間に回転軸を有するヒンジを設けてなるものが知られている。かかるC形インダクタによれば、ヒンジを中心として、上部鉄心と下部鉄心のいずれか一方を回動させることで、前記開口部の間隔が調整可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平8−306475号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、かかる誘導加熱装置が使用される鉄鋼圧延ラインなどは、冷却水の飛散や水蒸気が多量に発生する環境である。そのため、誘導加熱装置は、長年の使用により、積層鉄心の表面が浸食されたり、積層鉄心の表面に圧延工程で生じたスケールが付着したりし得る。更には、前記冷却水や水蒸気が積層鉄心の内部に迄浸入する。この場合、積層鉄心を構成する各磁性体に腐食が発生し、この間の絶縁が破壊される。この場合、積層鉄心を構成する各磁性体(例えば珪素鋼板)の間の絶縁が破壊されることにより、被加熱材に対する加熱効率が低下する虞がある。
【0006】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みて、耐久性に優れた誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は、C字形状の積層鉄心の開口部を挟んだ上側端部に上側加熱コイルを巻回すると共に、下側端部に下側加熱コイルを巻回して上下インダクタを形成し、この上下インダクタの間に被加熱材を走行させて誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記C字形状の積層鉄心は、前記上側加熱コイルが巻回された上部鉄心と、前記下側加熱コイルが巻回された下部鉄心とに分割されると共に、少なくとも該上部鉄心と下部鉄心の間の分割部分を絶縁処理してなることを特徴とする(第1発明)。
【0008】
本発明者は、積層鉄心が上部鉄心と下部鉄心に分割されている場合には、その分割部分の浸食やスケールの堆積が、積層鉄心の耐久性、ひいては誘導加熱装置の耐久性に大きな影響を及ぼすとの知見を得た。
【0009】
具体的に、上部鉄心および下部鉄心の分割部分の表面は、積層鉄心を構成する各磁性体が積層された積層端面であるため、もともと浸食され易い。また、分割部分の表面にスケールが付着するにより各磁性体間の絶縁が破壊され渦電流による自己加熱が起こり得る。さらに、分割部分は、上部鉄心の積層端面と下部鉄心の積層端面とが互いに向かい合っているため、この部分にスケールが堆積すると、スケールにより繋がった上部鉄心と下部鉄心との間で、これらの間の電位差に起因してスパークが発生し得る。このような上部または下部鉄心単体での自己加熱や、上部鉄心と下部鉄心との間のスパークは、いずれも鉄心の溶損に繋がり得る。このことから、本発明者は、積層鉄心の分割部分の耐久性が積層鉄心自体、ひいては誘導加熱装置の耐久性を左右し得るとの知見を得た。
【0010】
かかる知見に基づいて、第1発明の誘導加熱装置は、少なくとも上部鉄心と下部鉄心との間の分割部分を絶縁処理することで、上部鉄心と下部鉄心のそれぞれの分割部分が浸食されることを防止すると共に、スケールが堆積した場合にも、積層鉄心を構成する各磁性体の間に渦電流が流れて自己加熱されることを防止することができる。さらに、上部鉄心と下部鉄心との間は、向かい合う積層端面を覆うようにそれぞれ絶縁処理が施されるため、これらの間にスパークが発生することも防止することができる。
【0011】
このように、第1発明の誘導加熱装置によれば、積層鉄心を分割した構成においても、耐久性に優れた誘導加熱装置を提供することができる。
【0012】
具体的に、第1発明の誘導加熱装置において、前記C字形状の積層鉄心は、前記絶縁処理として、前記上部鉄心および下部鉄心との間の分割部分の表面に絶縁樹脂が塗布されてなることが好ましい(第2発明)。
【0013】
この第2発明によれば、絶縁処理としては、例えば、絶縁性を有するテフロンシートを貼付することや絶縁ポリマによるモールド成形等が考えられるが、テフロンシートの場合には長年の使用によりシートの剥離する場合があり、モールド成形の場合には、施工が複雑である。そこで、絶縁処理として、例えば、粉体塗装のように絶縁樹脂を塗布することで、簡易に施工することができると共に、剥離等による絶縁性の低下を抑止することができる。これにより、積層鉄心を分割した構成においても、耐久性に優れた誘導加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態の誘導加熱装置の側面図。
【図2】図1のII−II線断面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1および図2を参照して、本実施形態の誘導加熱装置について説明する。誘導加熱装置は、C字形状の積層鉄心1を上部鉄心1aと下部鉄心1bとに分割し、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bのそれぞれの開口部2側の端部に加熱コイル3a,3bを巻回し、上下インダクタを形成し、この上下インダクタの間に被加熱材Xを走行させて、被加熱材Xを誘導加熱させる装置である。
【0016】
具体的に、積層鉄心1は、それぞれU字形状の珪素鋼板を(紙面に垂直な向きに)積層した上部鉄心1aおよび下部鉄心1bから構成され、これらU字形状の上部鉄心1aおよび下部鉄心1bの端部同士を対向させた状態で、その一方の端部同士4a,4bに回転軸が設けられている。これにより、一方の端部同士4a,4bに中心に、他方の端部同士5a,5bを離接させることで、開口部3の開口幅が調整可能となっている。
【0017】
より正確には、積層鉄心1は、下部鉄心1bが支柱6に固定されると共に、上部鉄心1aが、その一端4aが支柱6の回転軸7に軸着されて、該回転軸7を中心に回転自在となっている。
【0018】
回転軸7の構成の詳細については、図2に示すように、上部鉄心1aの両面に設けられた一対の鉄心押さえ板8,8を挟持するように、回転軸7,7がそれぞれ連結され、回転軸7,7の軸心がベアリング9,9を介して支柱6に軸着されている。
【0019】
そして、開口部3の開口幅を調整する際には、例えば、上部鉄心1aに連結しシリンダYを伸縮させることにより上部鉄心1aを図1の矢印の向きに回動させる。図1で、シリンダYを伸ばした場合には、上部鉄心1aが回転軸7を中心に反時計回りに回動して開口幅が小さくなり、シリンダYを縮めた場合には、上部鉄心1bが回転軸7を中心に時計回りに回動して開口幅が大きくなる。
【0020】
ここで、上部鉄心1aの端部4aは、その端部が凸型円弧面20aとなっており、下部鉄心1bの端部4bは、これを受けるように凹型円弧面20bとなっている(凸型円弧面20aおよび凹型円弧面20bが本発明の分割部分に相当する)。
【0021】
次に加熱コイル3について説明する。上部鉄心1aの一方の端部5a側には、上側加熱コイル3aが巻回されており、下部鉄心1bの一方の端部5b側には、下側加熱コイル3bが巻回されている。これら、上側および下側加熱コイル3a,3bには、それぞれ図示しないコントローラを介して所定周波数の電流および電圧が印加される。
【0022】
このとき、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bは、渦電流の発生を抑制すべく珪素鋼板の薄板を互いに絶縁するように積層した構成となっているが、当該誘導加熱装置が使用される鉄鋼圧延ラインなどは、水蒸気が多量に発生したり、圧延工程で生じたスケールが飛散したりする環境でるため、積層鉄心1は、その表面が浸食されたり、表面にスケールが堆積したりし得る。
【0023】
特に、上部鉄心1aの凸型円弧面20aおよび下部鉄心1bの凹型円弧面20bは、珪素鋼板の積層端面であるため、もともと浸食され易く、スケールが付着するにより各珪素鋼板間の絶縁が破壊され渦電流による自己加熱が起こり得る。
【0024】
そこで、本実施形態では、上部鉄心1aの凸型円弧面20aおよび下部鉄心1bの凹型円弧面20bに、エポキシ系の絶縁樹脂を静電粉体塗装している。エポキシ系樹脂は、被塗装物に浸透しやすく、均一に塗布しやすい。
【0025】
静電粉体塗装方法としては、公知の手法を用いることができる。一例を示せば、供給機から静電ガンに供給された粉体塗料(エポキシ樹脂)を、静電発生機で得られた直流高電圧で帯電させると共に、供給機から静電ガンに供給されたエアーで、上部鉄心1aの凸型円弧面20aおよび下部鉄心1bの凹型円弧面20bに塗布する。上部鉄心1aおよび下部鉄心1bはアースされており、マイナスに帯電された粉体状のエポキシ樹脂がプラスの電荷に帯電した上部鉄心1aおよび下部鉄心1bに静電引力で付着する。このとき、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bは、少なくとも凸型円弧面20aおよび下部鉄心1bの凹型円弧面20bが塗布されればよく、これ以外の部分や、上部鉄心1aおよび下部鉄心1b全体が塗布されてもよい。樹脂塗布の後、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bに塗着されたエポキシ樹脂は、焼付炉で加熱溶融、硬化させて連続皮膜を形成させる。
【0026】
そして、これらの塗布工程および焼付工程を2回に亘って行う(2コート・2ベーク)。なお、2回目の塗布工程では、1回目の塗布工程とは、塗布方向を変えることが望ましい。このように、静電粉体塗装を2コート・2ベークで行うことで、1コート・1ベークでは防止し切れないピンホールや亀裂等を2回目の塗布により確実に塞ぐことができ、ピンホール等の発生を防止して絶縁性を確保することができると共に、水密性も向上させることができる。
【0027】
このように、本実施形態の誘導加熱装置によれば、積層鉄心1の分割部分である凸型円弧面20aおよび凹型円弧面20bにエポキシ樹脂を静電粉体塗装することで、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bが浸食されることを防止すると共に、スケールが堆積した場合にも、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bを構成する各珪素鋼板の間に渦電流が流れて自己加熱されることを防止することができ、被加熱材に対する加熱効率が低下することを抑制することができる。
【0028】
さらに、上部鉄心1aおよび下部鉄心1bとの間は、対向する珪素鋼板の積層端面がそれぞれ静電粉体塗装されるため、これらの間にスパークが発生することも防止することができる。
【0029】
これにより、積層鉄心1を分割した構成においても、積層鉄心1自体の耐久性を向上させ、ひいては耐久性に優れた誘導加熱装置を提供することができる。
【0030】
次に、本実施形態の誘導加熱装置の変更例について説明する。
【0031】
上記実施形態では、絶縁樹脂にエポキシ樹脂を用いたがこれに限定されるものではなく、シリコン系をはじめとする種々の絶縁樹脂を用いてもよい。
【0032】
また、上記実施形態では、絶縁処理として、絶縁樹脂が塗布する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、絶縁性を有するテフロンシートを貼付することや絶縁ポリマによるモールド成形等による絶縁処理を、少なくとも上部鉄心1aの凸型円弧面20aおよび下部鉄心1bの凹型円弧面20bに施してもよい。
【0033】
また、本実施形態では、上部鉄心1aが下部鉄心1bに対して回動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、上部鉄心1aが下部鉄心1bに対して摺動するものであってもよい。この場合、絶縁処理が施される部位としては、上部鉄心1aと下部鉄心1bの分割部分、すなわち、これらの端部(端面)を絶縁処理すればよい。さらに、必要に応じて、上部鉄心1aと支柱6との間や、下部鉄心1bと支柱6との間を絶縁することが好ましい。
【符号の説明】
【0034】
1…積層鉄心、1a…上部鉄心、1b…下部鉄心、2…開口部、3a…上側加熱コイル、3b…下側加熱コイル、6…支柱、7…回転軸、20a…凸型円弧面(分割部分、絶縁処理部)、20b…凹型円弧面(分割部分、絶縁処理部)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
C字形状の積層鉄心の開口部を挟んだ上側端部に上側加熱コイルを巻回すると共に、下側端部に下側加熱コイルを巻回して上下インダクタを形成し、この上下インダクタの間に被加熱材を走行させて誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記C字形状の積層鉄心は、前記上側加熱コイルが巻回された上部鉄心と、前記下側加熱コイルが巻回された下部鉄心とに分割されると共に、少なくとも該上部鉄心と下部鉄心の間の分割部分を絶縁処理してなることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項2】
請求項1記載の誘導加熱装置において、
前記C字形状の積層鉄心は、前記絶縁処理として、前記上部鉄心および下部鉄心との間の分割部分の表面に絶縁樹脂が塗布されてなることを特徴とする誘導加熱装置。

【図1】
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【図2】
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