(57)【要約】【課題】特定の種類の鋼板に続けてそれより透磁率の小さい鋼板を通板しながら加熱する場合に、キャパシタンスやインダクタンスを切り替えなくても電源の負荷変動を抑制できるようにする。【解決手段】磁気特性が異なる複数種類の鋼板を、ソレノイドコイルに高周波電流を流して発生させた磁場による誘導電流で鋼板を加熱する誘導加熱装置において、前記複数種類の鋼板のうちで特定の種類の鋼板を加熱するときに電源から見た等価回路において力率が最大となるようにインピーダンスが設定され、当該設定時に、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）が０．００８以上となるようにされているものである。【選択図】図１
2019186101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気特性が異なる複数種類の鋼板を、ソレノイドコイルに高周波電流を流して発生させた磁場による誘導電流で鋼板を加熱する誘導加熱装置において、
前記複数種類の鋼板のうちで特定の種類の鋼板を加熱するときに電源から見た等価回路において力率が最大となるようにインピーダンスが設定され、
当該設定時に、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）が０．００８以上となるようにされていることを特徴とする鋼板の誘導加熱装置。
【請求項２】
前記特定の種類の鋼板が極低炭素鋼板であるとともに、前記複数種類の鋼板が、加熱時の透磁率が極低炭素鋼板よりも小さい高強度鋼板を含んでいることを特徴とする、請求項１記載の鋼板の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）は、０．０２以上となるようにされていることを特徴とする、請求項１または２記載の鋼板の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）は、少なくとも前記ソレノイドコイルの開口高さを変えることで変更されることを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記等価回路において力率が最大となるようなインピーダンスの設定は、前記ソレノイドコイルに並列接続する整合コンデンサの容量を変えることで行われることを特徴とする、請求項１から４までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記誘導加熱装置は、加熱炉と保持炉と冷却帯とを具える溶融亜鉛メッキの合金化用加熱装置において、亜鉛メッキ鋼板の合金層を形成するヒートサイクルを得るために前記加熱炉に用いられていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記誘導加熱装置は、加熱炉と均熱炉と冷却帯とを具える連続焼鈍炉において、鋼板を連続加熱するために前記加熱炉および／または前記均熱炉に用いられていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱装置。
【請求項８】
磁気特性が異なる複数種類の鋼板を、ソレノイドコイルに高周波電流を流して発生させた磁場による誘導電流で加熱するに際し、
前記複数種類の鋼板のうちで特定の種類の鋼板を加熱するときに電源から見た等価回路において力率が最大となるようにインピーダンスを設定し、
当該設定時に、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）が０．００８以上となるようにすることを特徴とする鋼板の誘導加熱方法。
【請求項９】
前記特定の種類の鋼板が極低炭素鋼板であるとともに、前記複数種類の鋼板が、加熱時の透磁率が極低炭素鋼板よりも小さい高強度鋼板を含んでいることを特徴とする、請求項８記載の鋼板の誘導加熱方法。
【請求項１０】
前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）は、０．０２以上となるようにすることを特徴とする、請求項８または９記載の鋼板の誘導加熱方法。
【請求項１１】
前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）は、少なくとも前記ソレノイドコイルの開口高さを変えることで変更することを特徴とする、請求項８から１０までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱方法。
【請求項１２】
前記等価回路において力率が最大となるようなインピーダンスの設定は、前記ソレノイドコイルに並列接続する整合コンデンサの容量を変えることで行うことを特徴とする、請求項８から１１までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱方法。
【請求項１３】
請求項８から１２までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱方法を用いて溶融亜鉛メッキの合金化処理を行うことを特徴とする、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【請求項１４】
請求項８から１２までの何れか１項記載の鋼板の誘導加熱方法を用いて鋼板を連続加熱することを特徴とする、鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドコイルに高周波電流を流して発生させた磁場による誘導電流で鋼板を加熱する誘導加熱装置、誘導加熱方法、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法および鋼板の製造方法に関し、特に、磁気特性が異なる複数種類の鋼板を連続的に加熱する誘導加熱装置、誘導加熱方法、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法および鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の連続焼鈍炉での加熱や、溶融亜鉛めっきにおける合金化炉での加熱には通常、高周波誘導加熱が使われており、最も良く使用されている高周波誘導加熱はソレノイド方式（Longitudinal Flux法）である。
【０００３】
鋼板のソレノイド式高周波誘導加熱においては、磁場を発生して高周波誘導加熱を行う加熱用ソレノイドコイルの中の鋼板の形状によって適正な条件が決まることが特許文献１に記載され、また鋼板の形状と材質が変わると適正な条件が変化することが特許文献２に記載されている。
【０００４】
そして条件を適正に保つために、特許文献１ではソレノイドコイルに並列接続する整合コンデンサの容量を変えることが示され、また特許文献２ではインピーダンス整合（マッチング）用変圧器の負荷側の巻数（容量）を変えることが示されている。
【０００５】
また近年、鋼板の高強度化を目的として、オーステナイト（γ鉄）の体積率（以下、「γ率」と称す。）を高くした鋼板の生産量が増加している。ソレノイド式高周波誘導加熱の適正な条件の変化は、γ率が高いことにより透磁率が小さい鋼板を加熱するような場合に顕著であり、特許文献１，２記載の誘導加熱装置は、通常の鋼板でインピーダンス整合が成り立っている場合に、そのままで高強度鋼板の所定の誘導加熱を実現するには電源電圧を高くしなければならず、電源が破損に至るというような問題に対して立案されたものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６７７６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鋼板の誘導加熱の例として、溶融亜鉛鋼板の合金化処理のように、例えば厚さ１ｍｍ前後、幅１．５ｍ程度、通板速度１２０ｍｐｍ（毎時８４トン）程度の連続通板される鋼板を２００℃程度加熱する場合には、３ＭＷ程度の出力の誘導加熱を行う必要がある。このような場合には、通電する電流は数千アンペアに達することもあり、寸法や磁気特性（透磁率、比透磁率等）、電気抵抗率の異なる鋼板を溶接して連続通板し連続的に加熱しようとすると、特許文献１記載のような方法とそれを具体化した装置構成においても、特許文献２記載のような方法とそれを具体化した装置構成においても、誘導加熱しながら回路を切り替える際に放電や電源への巨大な負荷変動を生じて、切り替え回路や電源を破損してしまうという問題があった。
【０００８】
そしてこの問題を回避すべく、一旦誘導加熱出力を停止あるいは低負荷としてしまうと、連続通板する鋼板に所定の加熱が出来ない部分を生じて歩留り低下を生じさせ、あるいは通板速度を負荷に応じて落として加熱することになり生産性を著しく損なうという問題が新たに発生するため、連続通板する鋼板に対して回路の切り替えによる方法は適切に機能しないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記課題を解決することを目的としており、本発明の鋼板の誘導加熱装置は、磁気特性が異なる複数種類の鋼板を、ソレノイドコイルに高周波電流を流して発生させた磁場による誘導電流で加熱する誘導加熱装置において、
前記複数種類の鋼板のうちで特定の種類の鋼板を加熱するときに電源から見た等価回路において力率が最大となるようにインピーダンスが設定され、
当該設定時に、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）が０．００８以上となるようにされていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の鋼板の誘導加熱方法は、磁気特性が異なる複数種類の鋼板を、ソレノイドコイルに高周波電流を流して発生させた磁場による誘導電流で加熱するに際し、
前記複数種類の鋼板のうちで特定の種類の鋼板を加熱するときに電源から見た等価回路において力率が最大となるようにインピーダンスを設定し、
当該設定時に、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）が０．００８以上となるようにすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成からなる本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法によれば、標準的な加熱対象として特定の種類の鋼板が設定され、その鋼板の誘導加熱を行う際の電源から見た等価回路において力率が最大となる（インピーダンスが整合する）ようにインピーダンスが設定され、その等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）が０．００８以上となっているため、インダクタンスの変動による電圧の変動の３倍以下にすることができるので（図３参照）、その特定の種類の鋼板に続けてそれより透磁率の小さい鋼板を通板しながら加熱した場合に、キャパシタンス（コンデンサ容量）やインダクタンス（変圧器容量）を切り替えなくても電源の負荷変動を抑制することができる。それゆえ、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法によれば、連続通板する鋼板に所定の加熱が出来ない部分を生じて品質低下や歩留り低下を生じさせたり、通板速度を負荷に応じて落として加熱することになって生産性を著しく損なったりするのを抑制することができ、また、電源の耐電圧コストを抑制することもできる。
【００１２】
すなわち、誘導加熱装置において、磁場を発生させるソレノイドコイルとその中を通されて発熱する鋼板は、電気回路的にはインダクタンスと電気抵抗とが直列に接続されたものと等価となることが特許文献２に示されている。この等価回路に対して、コンダクタンス（コンデンサ）を並列に接続したものが電源から見た等価インピーダンスとなり、その力率が最大（電源から供給する電流と電圧の位相差が最小）となるようにコンダクタンス（コンデンサ）容量を決めて、インピーダンス整合を取る。
【００１３】
通常は、標準の鋼板を定めてインピーダンス整合を取るが、その標準の鋼板にγ率が高く透磁率が小さい高強度鋼板等を溶接等で接続してそれらを連続通板しながら加熱すると、ソレノイドコイルをγ率が高く透磁率が小さい鋼板が通板される時に鋼板の透磁率が下がることでインダクタンスが急激に下がり、インピーダンス整合が取れなくなる。その結果力率が低下し、効率が急変することになる。また、γ率に変化がなくとも、前後鋼板の組成変化に応じて鋼板の透磁率が変化すれば、効率が変化する可能性がある。
【００１４】
本発明では、誘導加熱用のソレノイドコイルと標準としての特定の種類の鋼板やそれと磁気特性（透磁率、比透磁率等）が異なる種類の鋼板との等価回路におけるインダクタンスによるインピーダンスと電気抵抗のインピーダンスとを測定し、あるいは数値解析等によって計算することによって、ソレノイドコイルを、インダクタンスによるインピーダンスに対する電気抵抗によるインピーダンスの比率が０．００８以上になるようにしたため、γ率が高く透磁率が小さい鋼板が通板される時の等価回路のインピーダンスの増加が抑制されるので、電源の負荷変動を少なくすることができ、しかも回路の切り替え部分が無いので、放電等の問題をなくすことができる。
【００１５】
なお、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法においては、前記特定の種類の鋼板が極低炭素鋼板であるとともに、前記複数種類の鋼板が、加熱時の磁気特性（透磁率、比透磁率等）が極低炭素鋼板よりも小さい高強度鋼板を含んでいてもよい。このようにすれば、極低炭素鋼板に続けてそれより透磁率の小さい高強度鋼板を通板しながら加熱した場合に、キャパシタンス（コンデンサ容量）やインダクタンス（変圧器容量）を切り替えなくても電源の負荷変動を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法においては、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）は、０．０２以上となるようにされていてもよい。このようにすれば、インダクタンスの変動による電圧の変動を２倍以下にすることができる（図３参照）。
【００１７】
さらに、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法においては、前記等価回路のインダクタンスによるインピーダンス（ZωL）に対する前記等価回路の電気抵抗によるインピーダンス（ZR）の比（ZR/ZωL）は、少なくとも前記ソレノイドコイルの開口高さを変えることで変更されてもよい（図４参照）。このようにすれば、インピーダンス比を容易に変更することができる。
【００１８】
また、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法においては、前記等価回路において力率が最大となるようなインピーダンスの設定は、前記ソレノイドコイルに並列接続する整合コンデンサの容量を変えることで行われてもよい。このようにすれば、特定の種類の鋼板についてのインピーダンス整合を容易に行うことができる。
【００１９】
そして、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法は、例えば加熱炉と保持炉と冷却帯とを具える溶融亜鉛メッキの合金化用加熱装置において、亜鉛メッキ鋼板の合金層を形成するヒートサイクルを得るためにその加熱炉に用いられ、溶融亜鉛メッキの合金化処理を行って合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造するものとしてもよい。
【００２０】
また、本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法は、例えば加熱炉と均熱炉と冷却帯とを具える連続焼鈍炉において、その加熱炉および／または均熱炉に用いられ、鋼板を連続加熱して熱処理を施した鋼板を製造するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の鋼板の誘導加熱装置の一実施形態の溶融亜鉛めっきの合金化用ソレノイド型高周波誘導加熱装置の構成を示す概念図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す誘導加熱装置の等価回路を示す回路図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す等価回路の一変形例の要部を示す回路図である。
【図３】上記実施形態の誘導加熱装置におけるインピーダンス比と電圧比との関係を示す説明図である。
【図４】上記実施形態の誘導加熱装置におけるコイル寸法とインピーダンス比との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の鋼板の誘導加熱装置の一実施形態の溶融亜鉛めっきの合金化用ソレノイド型高周波誘導加熱装置の構成を示す概念図である。また、図２（ａ）は、上記実施形態の誘導加熱装置の等価回路を示す回路図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す等価回路の一変形例の要部を示す回路図である。
【００２３】
この実施形態の鋼板の誘導加熱装置は、加熱炉と保持炉と冷却帯とを具える溶融亜鉛メッキの合金化装置において、亜鉛メッキ鋼板の合金層を形成するヒートサイクルを得るためにその加熱炉に用いられるものであり、鋼板１は、図１では下方の図示しない溶融亜鉛ポットで鋼板表面に溶融した亜鉛を付着されて図示しないワイピング装置で所定の付着量に調整された後に、合金化処理をするソレノイド型誘導加熱コイル２を図１では下方から上方へ通過しながら約４００℃から約５５０℃まで加熱され、直後の保持炉で均熱保持されることで亜鉛が鋼板表面と合金化されて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板となる。誘導加熱コイル２の電力は電源ボックス３から供給され、電源ボックス３には高周波電源の他に、誘導加熱回路のマッチング（整合）を取るマッチングコンデンサが内蔵されている。高周波電源は５０ｋＨｚの高周波で、３．５ＭＷの加熱能力を持つものである。
【００２４】
この実施形態の誘導加熱装置では、板厚１．２ｍｍ、板幅１．５ｍの極低炭素鋼板が最も製造量が多いためそれを標準の鋼板とするとともに、それと同一寸法の高γ率（オーステナイト率）の高強度鋼板を製造範囲とした。高強度鋼板は、加熱時の透磁率が極低炭素鋼板の３０％程度に低下しており、電気抵抗率は極低炭素鋼板と同等であった。
【００２５】
このような誘導加熱装置は、電源から見た際に、図2に示すような等価回路に相当する。この等価回路では、上記電源ボックス３内の高周波電源７に対して、鋼板１と誘導加熱コイル２として、レジスタンス成分である等価電気抵抗（Ｒ）４とインダクタンス成分である等価インダクタンス（Ｌ）５とが直列に接続されている。等価インダクタンスＬは、高周波電源７の高周波交流の角速度ωによって、等価電気抵抗Ｒによる抵抗インピーダンスＺＲよりも位相が９０度遅れた、大きさωＬのコイルインピーダンスＺωＬとなる。この位相が９０度遅れたコイルインピーダンスＺωＬの電流成分をゼロにするために、この実施形態の誘導加熱装置では上記マッチングコンデンサ（Ｃ）６を接続する。
【００２６】
等価回路のインダクタンス成分は誘導加熱に寄与しないにも関わらず大きな電圧を発生して邪魔になるので、マッチングコンデンサ６はこれを打ち消して誘導加熱に関係するレジスタンス成分だけを残す役割を果たす。このマッチングコンデンサ６の容量は、標準の鋼板を誘導加熱する際の等価回路のインダクタンス成分Ｌを打ち消すために、誘導加熱コイルの仕様や標準鋼板の寸法および磁気特性（透磁率、比透磁率等）に応じた固定値になるので、板厚１．２ｍｍ、板幅１．５ｍの標準の極低炭素鋼板を加熱する際に上記の位相が９０度遅れた電流成分がゼロになるように選んでマッチングさせる。
【００２７】
すなわち、上記等価回路において、高周波電源７の出力電圧をＶ、出力電流をＩ、等価インピーダンスをＺ、マッチングコンデンサＣ接続時の高周波電源７の出力電圧をＶ’、 Ｖ１＝ＺＲ・Ｉ０、Ｖ２＝−ＺωＬ・Ｉ０、とすると、
2019186101.tif 000003
となり、標準の極低炭素鋼板について、（４）式に示すように、マッチングコンデンサCのインピーダンスＺωＣによる電圧ＺωＣ・Ｉ０ｓｉｎ（ωｔ）が、コイルインピーダンスＺωＬによる電圧Ｖ２=−ＺωＬ・Ｉ０ｓｉｎ（ωｔ）と打消し合うようにする。
【００２８】
なお、第２図（ｂ）の変形例に示すように、高周波電源７には、インピーダンス整合器８を介して等価電気抵抗４および等価インダクタンス５を接続してもよく、その場合は、例えば特許文献２の図１１に示されているように、インピーダンス整合器８を組み合わせた等価回路を用いることができる。
【００２９】
この実施形態の誘導加熱装置は、上述した等価回路において、標準とする鋼板の等価電気抵抗４と等価インダクタンス５の大きさを選ぶことで、製造範囲の鋼板による等価回路の変動を小さくするものである。
【００３０】
図３は、誘導加熱コイル２を適宜デザインすることによって、等価回路の電気抵抗ＲによるインピーダンスZR=R［Ω］と等価回路のインダクタンスＬによるインピーダンスZωL
= ω×L［Ω］とを変えて、高強度鋼板に所定の誘導加熱を行うのに必要な電源の出力電圧（高γ率鋼電圧）を求め、標準の鋼板の場合の出力電圧（基準電圧）との比率を求めたものである。電気抵抗によるインピーダンスZRとインダクタンスによるインピーダンスZωLとの比率ZR／ZωLが０．００８を下回る領域では、高強度鋼板に所定の誘導加熱を行うのに必要な電圧は比率ZR／ZωLの減少とともに指数関数的に増加し、鋼種を切り替える際の電源負荷変動が大きくなることが分かる。
【００３１】
この一方、比率ZR／ZωLが０．００８以上の領域であれば、比率ZR／ZωLを増大させることによって、高強度鋼板を加熱するための出力電圧を低くすることができる。すなわち例えば、高強度鋼板を４５０℃から５５０℃まで昇温速度３００℃／秒で加熱する際には、高強度鋼板の寸法と送り速度とから電源出力を３０００kWにすべきであるものの、標準の鋼板から高強度鋼板に鋼種を切り替えても必要な出力電圧はほとんど変わることがない。
【００３２】
電源の許容できる耐電圧は、機器の設計・選定によって大きくできるが、耐電圧が低い程低廉な設備となるので、上述の如くして必要な出力電圧を低く設定できれば、低コストで安定した誘導加熱を行うことができる。このため、この実施形態では電源の基準電圧と高γ率鋼電圧との比率を、ZRとZωLとの比率ZR/ZωLの増大に応じて電圧を低減できる範囲である６以下としてもよいが、実用的には、大きなZR/ZωL比率に対して電圧低減効果が優位に発現する５以下とすることが望ましい。
【００３３】
表１は、比率ZR/ZωLを変えた実施例と、従来例とについて、誘導加熱試験を行った条件を示している。
【表１】
2019186101.tif 000004
【００３４】
実施例１として、耐電圧が基準鋼板となる標準の鋼板の加熱時の電圧の３倍の電源を用い、図３からZRとZωLとの比率ZR/ZωLを０．０２４０とするとともにコイル開口高さを５０ｍｍとし、それに応じてマッチングコンデンサ６の容量を調整した。この場合、標準の鋼板は何の問題もなく加熱できた。この誘導加熱の構成で、高γ率鋼電圧Ｖと基準鋼板加熱時電圧Ｖ０との比が１．９０となり、標準の鋼板に高強度鋼板を溶接して連続的に通板し誘導加熱を行うことを繰り返したが、問題なく加熱することができた。ここで、耐電圧が標準の鋼板加熱時電圧の３倍の電源を用いているのは、これ以上の耐電圧を有する電源を用意することが設備コストの観点から困難であるためである。
【００３５】
実施例１’として、実施例１と同じく耐電圧が標準の鋼板の加熱時の電圧の３倍の電源を用い、比率ZR/ZωLを０．０８７２とするとともにコイル開口高さを２０ｍｍとし、それに応じてマッチングコンデンサ６の容量を調整した。この場合も、標準の鋼板は何の問題もなく加熱できた。この誘導加熱の構成で、高γ率鋼電圧Ｖと基準鋼板加熱時電圧Ｖ０との比が１．３０となり、標準の鋼板に高強度鋼板を溶接して連続的に通板し誘導加熱を行うことを繰り返したが、問題なく加熱することができた。
【００３６】
実施例２として、実施例１と同じく耐電圧が標準の鋼材の加熱時の電圧の３倍の電源を用い、比率ZR/ZωLを０．００８４とするとともにコイル開口高さを１００ｍｍとした構成でマッチングコンデンサ６を並列に接続したものでも、標準の鋼板は問題無く加熱できた。この誘導加熱の構成で、高γ率鋼電圧Ｖと基準鋼板加熱時電圧Ｖ０との比が２．７１となり、標準の鋼板に高強度鋼板を溶接して連続的に通板し誘導加熱した場合、１５０回の鋼板の切り替わりで１回電源が停止したが、保護回路の起動によるもので、直ちに復旧することができ、重大な問題は生じ無かった。
【００３７】
比較例１として、実施例１と同じく耐電圧が標準の鋼材の加熱時の電圧の３倍の電源を用い、比率ZR/ZωLを０．００２２とするとともにコイル開口高さを２００ｍｍとした構成のものでも、標準の鋼板は問題無く加熱できた。この誘導加熱の構成で、高γ率鋼電圧Ｖと基準鋼板加熱時電圧Ｖ０との比が５．４４と極端に大きくなり、高強度鋼板が通過する際に機械式の接点により、高強度鋼板のインピーダンスマッチングに適するマッチングコンデンサ６を並列に接続したところ、過電流が流れて電源が破損し、加熱を継続することができないという重大な問題を生じた。
【００３８】
比較例２として、実施例１と同じく耐電圧が標準の鋼材の加熱時の電圧の３倍の電源を用い、比率ZR/ZωLを０．００４３とするとともにコイル開口高さを１５０ｍｍとした構成のものでも、標準の鋼板は問題無く加熱できた。この誘導加熱の構成で、高γ率鋼電圧Ｖと基準鋼板加熱時電圧Ｖ０との比が４．０７と極端に大きくなり、高強度鋼板が通過する際に機械式の接点により、高強度鋼板のインピーダンスマッチングに適するマッチングコンデンサ６を並列に接続したところ、過電流が流れて電源が破損し、加熱を継続することができないという重大な問題を生じた。
【００３９】
この実施形態においてZRとZωLとの比率を選ぶためには、誘導加熱コイルの寸法と巻き方を変更すればよい。本願発明者は試行錯誤の結果、図１に示すように、誘導加熱コイル２は鋼板１を通す必要があるため、概ね矩形の開口を持つように巻かれているが、特にこの開口の板厚方向の距離（開口高さ）によってZRとZωLの比率が変化することを見出し、図４に示すように、図３の比率ZR/ZωLの各点における開口高さと比率ZR/ZωLとの関係を求めた。この実施形態におけるZR/ZωL=０．０２４０はコイル開口高さでは５０ｍｍに相当し、ZR/ZωL=０．００８４は開口高さでは１００ｍｍに相当する。
【００４０】
ここで、開口高さが小さく鋼板１と誘導加熱コイル２との間隔が狭い場合には、鋼板１が振動すると鋼板１と誘導加熱コイル２の内面とが衝突するおそれがある。従って、ZRとZωLとの比率次第で鋼板１と誘導加熱コイル２との間隔が狭くなる場合には、鋼板１の張力を高めるように既存のロールを設定する、誘導加熱コイル２の近傍に別途サポートロールを設ける、非接触式の制振・矯正機構として別途電磁コイルを設ける等により、鋼板１の制振性を高めることが望ましい。
【００４１】
なお、この実施形態の誘導加熱装置では、試行錯誤によって誘導加熱コイル２の形状を変えて比率ZR/ZωLを変更したが、数値計算等によって適切なコイル形状を求めてもよい。
【００４２】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更し得るものである。すなわち、上記実施形態では鉄心を備えずに誘導加熱コイル２の開口に鋼板が通板される構成について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、一対のコイルで鋼板を挟み加熱する、いわゆるトランスバースＩＨ型の誘導加熱装置にも適用できる。トランスバースＩＨの場合には鉄心を使用する事が多いが、鉄心使用量が少ない場合に特に鋼種切り替えによる影響が大きい。したがって、鉄心使用量が少ないトランスバースＩＨの場合では、本実施形態で説明したように比率ZR/ZωLを調整することが望ましく、トランスバースＩＨの場合にも開口高さ、コイル面積を変更することで比率ZR/ZωLを調整できる。
【００４３】
また、上記実施形態では加熱炉と保持炉と冷却帯とを具える溶融亜鉛メッキの合金化用加熱炉において、亜鉛メッキ鋼板の合金層を形成するヒートサイクルを得るために用いられている溶融亜鉛めっきの合金化用ソレノイド型高周波誘導加熱装置の構成について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、加熱炉と均熱炉と冷却帯とを具える連続焼鈍炉において、鋼板を連続加熱するために前記加熱炉および／または前記均熱炉に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の鋼板の誘導加熱装置および誘導加熱方法によれば、特定の種類の鋼板に続けてそれより透磁率の小さい鋼板を通板しながら加熱した場合に、キャパシタンス（コンデンサ容量）やインダクタンス（変圧器容量）を切り替えなくても電源の負荷変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  鋼板
２  誘導加熱コイル
３  電源ボックス
４  等価電気抵抗
５  等価インダクタンス
６  マッチングコンデンサ
７  高周波電源
８  インピーダンス整合器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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