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JP2001006864A - 誘導加熱装置 - Google Patents

誘導加熱装置

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Publication number
JP2001006864A
JP2001006864A JP11179164A JP17916499A JP2001006864A JP 2001006864 A JP2001006864 A JP 2001006864A JP 11179164 A JP11179164 A JP 11179164A JP 17916499 A JP17916499 A JP 17916499A JP 2001006864 A JP2001006864 A JP 2001006864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heated
shaped
induction heating
heating device
inductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP11179164A
Other languages
English (en)
Inventor
Sei Nakano
聖 中野
Hiroshi Sekine
宏 関根
Yoichi Motoyashiki
洋一 本屋敷
Manabu Sonobe
学 園部
Tetsutsugu Doizaki
哲嗣 土斐崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
JFE Engineering Corp
Kitashiba Electric Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Kitashiba Electric Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Kitashiba Electric Co Ltd, NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US09/598,438 priority patent/US6285015B1/en
Priority to EP00305325A priority patent/EP1063305B1/en
Priority to AU42612/00A priority patent/AU741140B2/en
Priority to TW089112304A priority patent/TW459467B/zh
Priority to CNB001187414A priority patent/CN1149000C/zh
Priority to KR1020000034716A priority patent/KR100362814B1/ko
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Pending legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/365—Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/60—Continuous furnaces for strip or wire with induction heating
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

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  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】テーブルローラ間に１台のＣ形インダクターし
か設置できないような場所においても、テーブルローラ
を介してアースに流れる電流を抑制してスパークの発生
を防止し、高品質の製品を製造することができる誘導加
熱装置を提供するものである。 【解決手段】Ｃ形鉄心２の開口部４を挟んで上下の鉄心
脚部３に、夫々加熱コイル５を巻回して、前記開口部４
に被加熱材６の長手方向に沿った両端側を通過させて、
被加熱材６を誘導加熱するＣ形インダクター１の前後に
設けられた被加熱材６を搬送支持するテーブルローラ
９、９間に、搬送される被加熱材６の全体を囲むリング
状の鉄心１１を設けたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は連続的に搬送されて
くる被加熱材を誘導加熱するＣ形インダクターに関し、
特にスパークの発生防止機構を改良したものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、鉄鋼圧延ラインなどでは被加熱
材を予め所定の温度に加熱してから連続的に搬送して複
数台の圧延ミルで順次圧延して薄板に成形していく。こ
の圧延過程で、被加熱材が搬送される間に放熱して温度
が次第に低下してくる。このような状態で圧延すると品
質上、問題があるため仕上げ圧延に入る前に再度加熱し
て全体の温度を上昇させてから圧延している。
【０００３】この加熱方法としては、ソレノイドコイル
で形成された全体加熱装置（粗バーヒーター）を通過さ
せて被加熱材の全体の温度を上げると共に、特に端部側
の温度が中央部に比べて降下するため両端部をＣ形イン
ダクターで局部的に加熱して、全体の温度を均一にして
から圧延している。
【０００４】被加熱材の両端側を局部的に加熱するＣ形
インダクター１は図７に示すように、Ｃ形鉄心２の開口
部４を挟んで上下の鉄心脚部３、３に夫々加熱コイル
５、５を巻回した構成となっている。このＣ形インダク
ター１の前記開口部４に帯板状の被加熱材６の端部側を
通過させて電源から加熱コイル５、５に電流を流すこと
により上下方向に磁束Φを発生させる。この磁束Φを被
加熱材６に鎖交させることにより渦電流を誘起させ、ジ
ュール熱を発生させて被加熱材６の両端側側を加熱する
ようになっている。
【０００５】この誘導加熱装置では、被加熱材６がテー
ブルローラ９に支持されて搬送され、このテーブルロー
ラ９はローラスタンド１０を介してアース接続されてい
るため、加熱に寄与する誘導電流は圧延設備のテーブル
ローラ９を通してアースに電流が流れる。この状態の等
価回路を図８で説明すると、連続的に搬送されてくる被
加熱材６の抵抗Ｒ2 とエッジ部の抵抗Ｒ1 とで形成され
るループ回路７と、接地抵抗Ｒ0 とエッジ部の抵抗Ｒ1
とで形成されるループ回路８を磁束Φが鎖交することに
なり、閉ループ内に交番磁束Φが鎖交して生じる電磁誘
導の原理に基づいてＥ＝−ｄΦ／ｄｔなる起電力を発生
し、このループ回路７、８に誘導電流Ｉ1、Ｉ2 が流れ
る。
【０００６】このためテーブルローラ９を介してアース
に流れる電流Ｉ2 により被加熱材６とテーブルローラ９
との接触点でスパークを発生し、印加電力のレベルが高
い場合には被加熱材６にアーク痕が発生して製品不良と
なる問題があった。このためテーブルローラ９を支持す
るローラスタンド１０に電気絶縁材を挟み込んで床に設
置してアースに流れる電流を遮断する方法も採られてい
るが、数百ｍの範囲にわたってローラスタンド１０に絶
縁処理を行なうことは、設備の導入に多大の費用がかか
る問題があった。また使用中に飛散した酸化スケールが
絶縁材の表面に付着すると絶縁不良となる問題もあっ
た。
【０００７】またこの他の対策として図９に示すよう
に、ローラスタンド１０、１０間の閉ループ内に、２台
のＣ形インダクター１、１を並設し、発生する磁束の向
きを逆向きにすることにより起電力を０にする方法も採
用されている。しかしながら設置寸法に制限があり２台
のインダクター１、１を併設できない場所にはこの方法
を採用できない問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はテーブルロー
ラ間に１台のＣ形インダクターしか設置できないような
場所においても、テーブルローラを介してアースに流れ
る電流を抑制してスパークの発生を防止し、高品質の製
品を製造することができる誘導加熱装置を提供するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
誘導加熱装置は、Ｃ形鉄心の開口部を挟んで上下の鉄心
脚部に、夫々加熱コイルを巻回して、前記開口部に被加
熱材の長手方向に沿った両端側を通過させて、被加熱材
を誘導加熱するＣ形インダクターの、前後に設けられた
被加熱材を搬送支持するテーブルローラ間に、搬送され
る被加熱材の全体を囲むリング状またはリング状配置の
鉄心を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】本発明の請求項２記載の誘導加熱装置は、
被加熱材が内側を通過するソレノイドコイルの外側に、
被加熱材の搬送方向に沿って設けられた複数本の棒状鉄
心をリング状に配置して全体加熱装置を構成し、これを
Ｃ形インダクターの前後に設けられたテーブルローラ間
に配置したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図１
ないし図３を参照して詳細に説明する。この誘導加熱装
置は、テーブルローラ９…により支持されて搬送されて
くる被加熱材６の両側に、２台のＣ形インダクター１、
１を対向して配置し、これらの開口部４、４に帯板状の
被加熱材６の端部側を通過させるように設置する。この
Ｃ形インダクター１は夫々Ｃ形鉄心２の開口部４を挟ん
で上下の鉄心脚部３、３に夫々加熱コイル５、５を巻回
して電源に接続されている。
【００１２】またＣ形インダクター１の前後に設けられ
たテーブルローラ９、９の間の、Ｃ形インダクター１の
上流側に、搬送される被加熱材の全体を囲むリング状の
鉄心１１が設けられている。
【００１３】この誘導加熱装置により被加熱材６の両端
部を加熱する場合、電源より高周波電流をＣ形インダク
ター１、１の加熱コイル５、５に通電すると、磁束Φ1
が発生し、図８と同様に被加熱材６の抵抗Ｒ2 とエッジ
部の抵抗Ｒ1 とで形成されるループ回路７に誘導電流Ｉ
1 が流れる。また磁束Φが鎖交することにより接地抵抗
Ｒ0 とエッジ部の抵抗Ｒ1 とで形成されるループ回路８
に誘導電流Ｉ2 が流れようとするが、リング状の鉄心１
１が設けられているのでインピーダンスが大きくなり誘
導電流Ｉ2 は流れにくくなる。
【００１４】この作用を図２で説明する。図（Ａ）のよ
うに導線１２に電流を流す時、導線１２を囲むようにリ
ング状の鉄心１１が設けられている場合、これを図
（Ｂ）の等価回路で説明すると、導線１２の抵抗Ｒと鉄
心１１のインダクタンスＬが直列に接続された状態とな
り、この時のインピーダンスＺは式１のようになる。
【００１５】
【式１】
【００１６】従って図３に示すようにＣ形インダクター
１の近傍のループ回路７には大きな誘導電流Ｉ1 が流れ
るが、リング状の鉄心１１を設置した近傍のループ回路
８はインピーダンスＺが大きくなるので、誘導電流Ｉ2
が流れにくくなる。このため一方のテーブルローラ９に
電流が流れても、リング状の鉄心１１側のテーブルロー
ラ９には電流が流れずループ回路８が形成されないの
で、被加熱材６とテーブルローラ９との接触点でのスパ
ークの発生が防止され、スパークによるアーク痕が被加
熱材６にできず良好な圧延材を製造することができる。
【００１７】図４ないし図６は本発明の他の実施の形態
を示すもので、この誘導加熱装置は、テーブルローラ９
…により支持されて搬送されてくる被加熱材６の両側
に、２台のＣ形インダクター１、１を対向して配置し、
この前後に設けられたテーブルローラ９、９の間の、Ｃ
形インダクター１の上流側に、搬送される被加熱材の全
体を加熱して温度を上昇させる全体加熱装置（粗バーヒ
ータ）１３が設けられている。
【００１８】この全体加熱装置１３は、被加熱材６が内
側を通過するソレノイドコイル１４の外側に、図５に示
すように被加熱材の搬送方向に沿って設けられた複数本
の棒状鉄心１５…が、図６に示すように被加熱材６を囲
むようにリング状に配置されて、フレーム１６内に保持
されたものである。
【００１９】この装置では、被加熱材６が圧延ラインを
搬送される間に放熱して温度が次第に低下してくる。こ
の温度が低下した被加熱材６を全体加熱装置１３に通す
と、ソレノイドコイル１４から磁束が発生して被加熱材
６の長手方向に沿って電流が誘起され、被加熱材自身の
抵抗により全体が誘導加熱される。また被加熱材６は端
部側の温度が中央部に比べて降下するため、この後、図
４に示すようにＣ形インダクター１、１に通して被加熱
材６両端部を局部的に加熱し、全体の温度をほぼ均一に
してから圧延する。
【００２０】この場合、Ｃ形インダクター１に隣接して
配置した全体加熱装置１３には、ソレノイドコイル１４
の外側に被加熱材６を囲むように複数本の棒状鉄心１５
…がリング状に配置されているので、これが被加熱材６
から見て図２と同様な回路となる。つまり棒状鉄心１５
…のインダクタンスＬにより、インピーダンスＺが大き
くなるので、棒状鉄心１５…を設けた全体加熱装置１３
の近傍では誘導電流Ｉ2が流れにくくなる。このため被
加熱材６とテーブルローラ９との接触点でのスパークが
発生せず、スパークによるアーク痕が被加熱材６にでき
ず良好な圧延材を製造することができる。
【００２１】なお上記説明ではＣ形インダクター１の前
後に設けられたテーブルローラ９、９間のＣ形インダク
ター１の上流側に、リング状の鉄心１１や、棒状鉄心１
５…を設けた全体加熱装置１３を配置した場合について
示したが、下流側でも良く、また両側に配置した構造で
も良い。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る請求項１
記載の誘導加熱装置によれば、Ｃ形インダクターの前後
に設けられたテーブルローラ間に、搬送される被加熱材
の全体を囲むリング状またはリング状配置の鉄心を設け
て鉄心のインダクタンスにより、インピーダンスを大き
くしてテーブルローラを介してアースに流れる電流を抑
制することにより、被加熱材とテーブルローラとの接触
点でのスパークの発生を防止して良好な圧延材を製造す
ることができる。またテーブルローラを介してアースに
電流が流れないので、従来のように多数のテーブルロー
ラ…の絶縁対策が不要となり設備費を低減することがで
きる。
【００２３】また請求項２記載の誘導加熱装置によれ
ば、被加熱材が内側を通過するソレノイドコイルの外側
に、複数本の棒状鉄心がリング状に配置された全体加熱
装置を、Ｃ形インダクターの近傍に配置することによ
り、全体加熱装置に設けた鉄心によりインピーダンスを
大きくして、被加熱材とテーブルローラとの接触点での
スパークの発生を防止できる。このため１台の全体加熱
装置により被加熱材の全体加熱と、スパークの発生防止
を兼ねることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による誘導加熱装置を示
す斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１に示す誘導加熱装置の原理を示す
説明図、（Ｂ）はその等価回路図である。
【図３】図１に示す誘導加熱装置の平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態による誘導加熱装置の
斜視図である。
【図５】図４に示す誘導加熱装置の縦断側面図である。
【図６】図４に示す全体加熱装置の縦断正面図である。
【図７】従来の誘導加熱装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示す誘導加熱装置の等価回路を示す回路
図である。
【図９】Ｃ形インダクターを２台並設した場合の等価回
路を示す回路図である。
【符号の説明】
１ Ｃ形インダクター ２ Ｃ形鉄心 ３ 鉄心脚部 ４ 開口部 ５ 加熱コイル ６ 被加熱材 ７ ループ回路 ８ ループ回路 ９ テーブルローラ １０ ローラスタンド １１ リング状の鉄心 １２ 導線 １３ 全体加熱装置 １４ ソレノイドコイル １５ 棒状鉄心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 聖 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 関根 宏 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 本屋敷 洋一 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 園部 学 福島県福島市松川町字天王原９番地 北芝 電機株式会社内 (72)発明者 土斐崎 哲嗣 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AB19 AB20 AB26 AC15 AC37 AC54 AC62 AD07 AD15 AD34 AD35 AD37 CD52 CD75 CD77

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｃ形鉄心の開口部を挟んで上下の鉄心脚
    部に、夫々加熱コイルを巻回して、前記開口部に被加熱
    材の長手方向に沿った両端側を通過させて、被加熱材を
    誘導加熱するＣ形インダクターの、前後に設けられた被
    加熱材を搬送支持するテーブルローラ間に、搬送される
    被加熱材の全体を囲むリング状またはリング状配置の鉄
    心を設けたことを特徴とする誘導加熱装置。
  2. 【請求項２】 被加熱材が内側を通過するソレノイドコ
    イルの外側に、被加熱材の搬送方向に沿って設けられた
    複数本の棒状鉄心をリング状に配置して全体加熱装置を
    構成し、これをＣ形インダクターの前後に設けられたテ
    ーブルローラ間に配置したことを特徴とする請求項１記
    載の誘導加熱装置。
JP11179164A 1999-06-25 1999-06-25 誘導加熱装置 Pending JP2001006864A (ja)

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