(57)【要約】【目的】例えば、鍛造用誘導加熱機において、熱放射損失の低減、及びプレス停止後の再稼動時に発生する温度不良材を低減する事を目的とする。【構成】例えば多孔質耐火性骨材を配合された不定形耐火物を用いる事等によって、該耐熱材のＳＩ国際単位で表された熱伝導率を該耐熱内壁の外径、内径の比の自然対数とメートルで表された被加熱材の直径の積で割った値が３５以下になるように選定された誘導加熱機の加熱コイルの耐熱内壁【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱用加熱コイルの耐熱内壁において、該耐熱内壁の材料のＳＩ国際単位で表された熱伝導率を該耐熱内壁の外径、内径の比の自然対数と、メートルで表された被加熱材の直径の積で割った値が３５以下になるように選定された事を特徴とする誘導加熱用加熱コイルの耐熱内壁。
【請求項２】
誘導加熱用加熱コイルの耐熱内壁において、該耐熱内壁の材料として、多孔質耐火性骨材を配合された不定形耐火物を用い且つ該耐熱内壁の円周上の一部を伸縮性を有する高温耐熱材料で構成する事を特徴とする誘導加熱用加熱コイルの耐熱内壁。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、例えば熱間鍛造用の材料を加熱するのに用いられる誘導加熱機の加熱コイルの耐熱内壁に用いられる。
【背景技術】
【０００２】  図１に誘導加熱機の加熱コイルブロックの断面図を示す。図において１は加熱コイル、４は被加熱材料、３は被加熱材料を保持する為のレール、２は被加熱材の高温からコイルを守る為の耐熱内壁である。従来誘導加熱機の加熱コイルの内壁には、高温時における圧縮強さ、曲げ強さを考慮して高強度緻密質キャスタブルが用いられていた。【０００３】  しかし、従来用いられている高強度緻密質キャスタブルでは、その熱伝導率が２ｗ／（ｍＫ）程度と大きく、熱放射による損失が大きい上、例えば熱間鍛造機の短時間停止後の再起動時、所定温度に達するまでに時間がかかり、その間に送出される被加熱材が使用できず無駄になる等の問題点もあった。
【本発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、上記の問題点を解決し、被加熱材の放射損失を低減せしめるのみならず、短時間停止後の再稼動時に無駄になる被加熱材を極力少なくする事を目的としている。
【課題を解決する為の手段】
【０００５】  請求項１では、上記の二つの問題点を解決する為、耐熱内壁に熱伝導率の低い材料を用いると共に、耐熱内壁の内、外径を、被加熱材の径に関連して選定する事によって問題の解決を図っている。
【０００６】  請求項２では、請求項１の条件を満足する為の具体的耐熱内壁材料を求めると共に、その材料の高温時における圧縮、曲げ応力が不足する為、熱膨張の差によって生じる歪みにより、耐熱内壁に割れが生じる事を防止する為の緩衝手段を与えている。
【作用】
【０００７】  以下に本発明の詳細を説明する。
【０００８】  高温の被加熱材が放射する熱損失は、被加熱材の表面温度をθｓ（℃）、耐熱内壁の内部表面温度をθｋ（℃）、被加熱材の単位表面積より放射される時間（秒）当たり熱量をＰｒ（ｗ／ｍ２）とすると１式が成り立ち
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一方、耐熱内壁の外径をｄｏ（ｍ）内壁をｄｉ（ｍ）、熱伝導率をλ（ｗ／（ｍＫ））とし、被加熱材の直径をｄｗ（ｍ）とすると２式が成り立つ。
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但し
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１式、２式よりＰｒは４式で求められる。
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被加熱材の表面温度をパラメータとして、ＰｒとＫの関係を図示すると図２となる。図より見ると、ＰｒはＫの減少に連れて減少するが、Ｋが１４０近辺までは緩やかに減少し、それ以下では減少幅が大きくなる。そこで有効にＰｒを減らす為には、Ｋは１４０／２＝７０以下に選定するのが望ましい。
【０００９】  一方、例えば熱間鍛造プレス用として誘導加熱機が用いられる場合、該プレスが不具合を起して停止した後、運転再開時に急速にプレス稼動できるよう、プレスの停止時間中、誘導加熱装置は例えば正常運転時の１／５程度の低速で保温運転を継続する。この場合、理想としては保温運転時における誘導過熱コイル内の被加熱材の各部の温度が、正常運転時の温度パターンに等しいことが求められる。しかし、該コイル内の被加熱物の各部温度は、その場所における加熱コイルより被加熱材に加わる入力電力Ｐｗ（ｗ）と被加熱材が熱放射する損失Ｐｗ（ｗ）との差即ち５式によって決まる。
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但しζは比例常数である。この場合図２に示すようにＰｒは高温になるほど大きくなり正常運転時のＰｗもその分を考慮して決定されているが、保温運転時には運転速度が遅くなる分Ｐｗは大幅に小さくなるに関わらず、温度が正常運転時と同じである為、Ｐｒは変らず、その為コイル内の被加熱材の温度パターンは、正常運転時に比べてコイル出側に近付くほど温度が低下する。今３図に示すような３コイル構成の誘導加熱機でＫ＝４００（高強度緻密性キャスタブルを使用した時）と、
Ｋ＝７０（本発明の条件の時）の耐火内壁を使用した場合、何れも１コイルの通過時間を３０秒として、コイル内の被加熱材各部の平均温度の代表例を正常運転時を実線、保温運転時を一点鎖線で示したものが図４及び図５である。但し図において縦軸は各部温度、横軸はコイル入り側から出側までの距離を表わし、１，２，３夫々１コイル、２コイル、３コイルの出側のコイル入り側からの距離を表わす。各部温度の許容値は通常±２５℃であるので、この範囲を点斜線で示しているが、Ｋ＝４００の耐熱内壁材を用いた場合は図４に示すようにコイル内の約６０％が点斜線の領域から外れており、温度不良材となる事が分かる。一方Ｋ＝７０の耐熱内壁材を用いると図５に示すように温度不良材は２６％程度となり、運転再開時に発生する温度不良材は大幅に削減し得る事が分かる。
３式より耐熱内壁材の熱伝導率／（被加熱材の直径×耐熱内壁材の外径、内径比の自然対数）を３５以下に選ぶとＫは７０以下となり、前述の状態を満足する事が分かる。
【００１０】  上記耐熱内壁材としては、耐熱管が用いられる事もあるが、不定形耐火物を打設するのが一般的である。従来は高温時における圧縮、曲げ強度の大きい、例えばアサヒキャスタＣＡＳＴ−ＡＢＲが用いられてきた。之は１４００℃における圧縮強度が１０００ｋｇ／ｃｍ２、曲げ強度が１６０ｋｇ／ｃｍ２であり、強度的には十分な強度を有しているが、１０００℃における熱伝導率は２．３ｗ／ｍ℃と大きく、熱損失も大きく保温運転により生じる温度不良材も多く発生した。
【００１１】  本発明の請求項２では例えばアサヒライトキャスタＬＣ−１４Ｅのような多孔質耐火性骨材を配合された不定形耐火物を耐火内壁材として使用する。この場合、１０００℃における熱伝導率は０．３５ｗ／ｍ℃で、通常の不定形耐火物の約１５％と小さく、容易にＫ＜７０を得る事が出来る。
【００１２】  しかし、この場合１４００℃における圧縮、曲げ強度は夫々６０ｋｇ／ｃｍ２，２５ｋｇ／ｃｍ２と小さく、耐熱内壁内の温度勾配による膨張の差によって歪みが発生し、クラックが発生する恐れが多分にあった。本発明ではこれを防ぐ為図６に示すように耐熱内壁材の円周上の一部を例えばカオールのような伸縮性を有する高温断熱材料で構成する事によって膨張をこの伸縮性を有する材料によって吸収する事により、歪みを緩和するよう考慮されている。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の効果は下記のとうりである。
【００１４】  誘導加熱装置内の被加熱材の熱放射損失を低減する事によって、消費電力を低減する事が出来る。
【００１５】  保温運転時、加熱コイル内各部の温度を、正常運転時の温度に近付け、運転再開時の温度不良材を大幅に低減する事が出来る。
【００１６】  耐熱内壁材に多孔質耐火性骨材を配合された不定形耐火物を使用し、その円周上の一部を伸縮性を有する断熱材料で構成する事により、耐熱内壁に生じるクラックを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  一般の誘導加熱機の加熱用コイルブロックの断面図である。
【図２】  本文３式で示すＫの値と被加熱物表面の平方メートル当たりの熱放射損失の関係を被加熱材の表面温度をパラメータとして表示したグラフである。
【図３】  誘導加熱機のコイル構成の一例を示す。
【図４】  本文３式のＫが４００の場合、図３のコイル内の被加熱材の温度分布を、正常運転の場合と、保温運転の場合に付いて示す。
【図５】  本文３式のＫが７０の場合、図３のコイル内の被加熱材の温度分布を、正常運転の場合と、保温運転の場合に付いて示す。
【図６】  請求項２の場合に用いる耐熱内壁の構成を示す。
【符号の説明】
【００１８】１  加熱コイル
２  耐熱内壁
３  被加熱材保持用のレール
４  被加熱材
ａ  温度不良材の発生する範囲
５  Ｎｏ．１加熱コイル
６  Ｎｏ．２加熱コイル
７  Ｎｏ．３加熱コイル
８  多孔質耐火性骨材を配合された不定形耐火物
９  伸縮性を有する高温断熱材
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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