УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА С ПОПЕРЕЧНЫМ ПОТОКОМ
INDUCTION HEATER WITH CROSS-FLOW

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству индукционного нагрева с поперечным потоком. В частности, устройство индукционного нагрева с поперечным потоком, соответственно, используется для индуктивного нагрева проводящего листа, направляя переменное магнитное поле так, что оно приблизительно перпендикулярно пересекает проводящий лист.
Приоритет заявлен по заявке на японский патент № 2010-35198, поданной 19 февраля 2010 г., содержание которой представлено здесь по ссылке.
Предшествующий уровень техники
Ранее выполняли нагрев проводящего листа, такого как стальной лист, используя устройство индукционного нагрева. Устройство индукционного нагрева генерирует Джоулево тепло на основе вихревого тока, который индуцируется в проводящем листе переменным магнитным полем (магнитное поле переменного тока), генерируемым катушкой, в проводящем листе, и нагревает проводящий лист с помощью Джоулева тепла. Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком представляет собой один из типов такого устройства индукционного нагрева. Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком нагревает проводящий лист - цель нагрева, направляя переменное магнитное поле так, что оно приблизительно перпендикулярно пересекает проводящий лист.
В случае использования такого устройства индукционного нагрева с поперечным потоком, в отличие от случая использования устройства индукционного нагрева соленоидного типа, возникает проблема, состоящая в том, что оба конца (оба боковых конца) в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, становятся перегретыми.
Технологии, описанные в патентной литературе 1 и патентной литературе 2, представляют собой технологии, относящиеся к такой проблеме.
В технологии, описанной в патентной литературе 1, подвижная плоская экранирующая пластина, изготовленная из немагнитного металла, предусмотрена между катушкой и каждым из обоих боковых концов проводящего листа - цели нагрева.
Дополнительно, в технологии, описанной в патентной литературе 2, устанавливают катушку ромбовидной формы и овальную катушку, которые имеют разные структуры нагрева вдоль направления перемещения проводящего листа - цели нагрева, в результате чего обеспечивают нагрев проводящего листа с требуемой структурой нагрева относительно направления ширины проводящего листа.
Патентная литература
Патентная литература 1
Находящаяся на экспертизе заявка на японский патент, первая публикация № S62-35490.
Патентная литература 2
Находящаяся на экспертизе заявка на японский патент, первая публикация № 2003-133037.
Краткое изложение существа изобретения
Однако только при предоставлении простой экранирующей пластины между катушкой и каждым из обоих боковых концов проводящего листа - цели нагрева, как в технологии, описанной в патентной литературе 1, поскольку вихревой ток распространяется в области, проходящей несколько внутрь от обоих боковых концов проводящего листа, плотность вихревых токов будет мала, и, следовательно, вихревые токи, протекающие на обоих боковых концах проводящего листа, не могут вытекать за пределы проводящего листа, плотность вихревых токов становится большой на обоих боковых концах. Поэтому трудно снизить температуру на обоих боковых концах проводящего листа, и плавность распределения температуры в направлении ширины проводящего листа также существенно снижается (в частности, наклон распределения температуры на каждом из обоих боковых концов проводящего листа становится большим).
Дополнительно, в технологии, описанной в патентной ссылке 2, возможно подавлять снижение плавности распределения температуры в направлении ширины конкретного проводящего листа. Однако, если ширина листа проводящего листа изменяется, необходимо повторно устанавливать катушку в зависимости от ширины листа. Поэтому требуется механизм для перемещения катушки, и при этом сложно легко и быстро реагировать на изменение ширины листа.
Кроме того, в технологиях, описанных в патентной ссылке 1 и патентной ссылке 2, если проводящий лист движется по извилистой траектории, плавность распределения температуры в направлении ширины проводящего листа снижается.
Настоящее изобретение было выполнено с учетом таких проблем, и его задача состоит в предоставлении устройства индукционного нагрева с поперечным потоком, которое позволяет снизить неравномерность распределения температуры в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, и позволяет снизить вариации распределения температуры в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, из-за извилистой траектории движения проводящего листа.
Способы решения задачи
(1) Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, позволяет обеспечить пересечение переменным магнитным полем стороны листа проводящего листа, который перемещается в одном направлении, в результате чего происходит индуктивный нагрев проводящего листа. Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком включает в себя: нагревательную катушку, расположенную таким образом, что сторона катушки обращена к стороне листа проводящего листа; сердечник, вокруг которого намотана нагревательная катушка; экранирующую пластину, сформированную из проводника и расположенную между сердечником и боковым торцевым участком в направлении, перпендикулярном направлению перемещения проводящего листа; и непроводящий магнитомягкий материал, который закреплен на экранирующей пластине, причем экранирующая пластина расположена между сердечником и непроводящим магнитомягким материалом.
(2) Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с представленным выше (1), может дополнительно включать в себя теплостойкую пластину, которая закреплена на непроводящем магнитомягком материале, причем теплостойкая пластина расположена ближе к проводящему листу, чем к непроводящему магнитомягкому материалу.
(3) В устройстве индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с представленным выше (1), экранирующая пластина может иметь поперечное сечение, параллельное стороне катушки, и это поперечное сечение может включать в себя непроводящий магнитомягкий материал.
(4) В устройстве индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с представленным выше (1), углубленный участок, который обращен к боковому торцевому участку в направлении, перпендикулярном направлению перемещения проводящего листа, может быть сформирован на поверхности, обращенной к проводящему листу экранирующей пластины, и непроводящий магнитомягкий материал может быть размещен в этом углубленном участке.
(5) В устройстве индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с представленным выше (4), участок, который клиновидно сужен в направлении стороны, расположенной ближе к центральному участку, в направлении, перпендикулярном направлению перемещения проводящего листа со стороны, расположенной дальше от центрального участка, в направлении, перпендикулярном направлению перемещения проводящего листа, может быть включен в углубленный участок.
(6) В устройстве индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с представленным выше (4), первый участок, который клиновидно сужен в направлении стороны, расположенной ниже по движению от стороны выше по движению в направлении перемещения проводящего листа, и второй участок, который клиновидно сужен в направлении выше по движению от направления ниже по движению в направлении перемещения проводящего листа, могут быть включены в углубленный участок, и первый участок, и второй участок могут быть обращены друг к другу в направлении перемещения проводящего листа.
(7) В устройстве индукционного нагрева с поперечным потоком, в соответствии с представленным выше (6), первый участок может быть закруглен в направлении стороны ниже по движению, и второй участок может быть закруглен в направлении стороны выше по движению.
Эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, непроводящий магнитомягкий материал установлен на экранирующей пластине, которая расположена между сердечником, вокруг которого намотана катушка, и торцевым участком в направлении ширины проводящего листа. Благодаря наличию непроводящего магнитомягкого материала магнитуда вихревого тока в экранирующей пластине, который протекает в непосредственной близости к непроводящему магнитомягкому материалу, может быть сделана большей. Поэтому неоднородность распределения температуры в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, может быть уменьшена, и вариации распределения температуры в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, из-за извилистой траектории перемещения проводящего листа могут быть уменьшены.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
На фиг.1 изображен вид сбоку, представляющий один пример схематической конфигурации непрерывной линии отжига для стального листа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2A изображен вертикальный вид в поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации устройства индукционного нагрева в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.2B изображен вертикальный вид в поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации устройства индукционного нагрева в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.2C изображен общий вид фрагмента, представляющий один пример конфигурации устройства индукционного нагрева в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.3 изображена схема, представляющая один пример конфигурации нагревательной катушки верхней стороны и нагревательной катушки нижней стороны в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.4A изображен вид сверху, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.4B изображен вид в вертикальном поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.4C изображен вид в вертикальном поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.4D изображен вид фрагмента, когда область, включающую в себя экранирующую пластину 31d, в соответствии с данным вариантом осуществления, просматривают прямо сверху стальной полосы 10.
На фиг.4E изображен вид в поперечном разрезе, представляющий один пример конфигурация экранирующей пластины в соответствии с данным вариантом осуществления.
На фиг.5 изображена схема, представляющая один пример взаимосвязи между величиной вставки экранирующей пластины и отношением отклонения температуры по ширине в примере с использованием данного варианта осуществления.
На фиг.6A изображен вид сверху, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с первым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.6B изображен вид сверху, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии со вторым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.6C изображен вид в вертикальном поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с третьим модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.7A изображен вид в вертикальном поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с четвертым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.7B изображен вид в вертикальном поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с пятым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.7C изображен вид в вертикальном поперечном сечении, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с шестым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.8A изображен общий вид, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с седьмым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг.8B изображен общий вид, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с восьмым модифицированным примером данного варианта осуществления.
На фиг. 8C изображен общий вид, представляющий один пример конфигурации экранирующей пластины в соответствии с девятым модифицированным примером данного варианта осуществления.
Описание предпочтительных вариантов изобретения
Ниже будет описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. В данном варианте осуществления случай, когда устройство индукционного нагрева с поперечным потоком применяют для непрерывной линии отжига стального листа, описан как пример. Кроме того, в следующем описании "устройство индукционного нагрева с поперечным потоком" называется для краткости "устройством индукционного нагрева", в соответствии с необходимостью.
Конфигурация непрерывной линии отжига
На фиг.1 показан вид сбоку, представляющий один пример схематичной конфигурации непрерывной линии отжига для листовой стали. Кроме того, на каждом чертеже, для удобства пояснения, упрощенно показана только необходимая конфигурация.
На фиг.1 линия 1 непрерывного отжига включает в себя первый контейнер 11, второй контейнер 12, третий контейнер 13, первый узел 14 герметизации валков, блок 15 перемещения, второй узел 16 герметизации валков, блок 17 подачи газа, блок 18 источника питания переменного тока, валки 19a-19u (19) и устройство 20 индукционного нагрева.
Первый узел 14 герметизации валков перемешает стальную ленту (лист в форме ленты, проводящий лист) 10 в первый контейнер 11, при экранировании первого контейнера 11 от внешнего воздуха. Стальная лента 10, перемещаемая в первый контейнер 11 первым узлом 14 герметизации валков, перемещается во второй контейнер 12 с помощью валков 19a и 19b в первом контейнере 11. Стальная лента 10, перемещаемая во второй контейнер 12, перемещается в первый контейнер 11 снова с помощью валков 19g и 19h, нагреваясь с помощью устройства 20 индукционного нагрева, которое расположено выше и ниже горизонтального участка второго контейнера 12 (перемещающаяся стальная лента 10). Здесь устройство 20 индукционного нагрева электрически соединено с блоком 18 питания переменного тока и принимает энергию переменного тока от блока 18 питания переменного тока, генерируя таким образом переменное магнитное поле, которое пересекает приблизительно перпендикулярно сторону листа стальной ленты 10 и индуктивно нагревает стальную ленту 10. Кроме того, детали конфигурации устройства 20 индукционного нагрева будут описаны ниже. Дополнительно, в следующем пояснении "электрическое соединение" называется "соединением" для краткости, если необходимо.
Стальная лента 10, возвращаемая в первый контейнер 11, перемещается в блок 15 перемещения с использованием каскада выдержки и медленного охлаждения с помощью валков 19c-19f. Стальная лента 10, перемещаемая в блок 15 перемещения, перемещается в третий контейнер 13 с помощью валков 19i и 19j. Стальная лента 10, перемещаемая в третий контейнер 13, перемещается при движении вертикально вверх и вниз с помощью валков 19k-19u и быстро охлаждается в третьем контейнере 13.
Второй узел 16 герметизации валков передает стальную ленту 10, быстро охлажденную таким образом, в последующую обработку, блокируя третий контейнер 13 от внешнего воздуха.
В "первом контейнере 11, втором контейнере 12, третьем контейнере 13 и блоке 15 перемещения", которые составляют "траекторию транспортирования стальной ленты 10", как описано выше, подают неокисляющий газ от блока 17 подачи газа. Затем с помощью "первого узла 14 герметизации валков и второго узла 16 герметизации валков", которые блокируют внутреннюю часть (внутреннюю часть непрерывной линии 1 отжига) от внешней среды (внешнего воздуха), поддерживается атмосфера неокислительного газа в первом контейнере 11, втором контейнере 12, третьем контейнере 13 и в блоке 15 перемещения.
Конфигурация устройства индукционного нагрева
На фиг.2-2C показаны схемы, представляющие один пример конфигурации устройства индукционного нагрева.
В частности, на фиг.2A показана схема, представляющая один пример устройства 20 индукционного нагрева в данном варианте осуществления, если его рассматривать со стороны непрерывной линии отжига, и разрез в вертикальном сечении (в направлении вверх и вниз на фиг.1) вдоль продольного направления стальной ленты 10. На фиг.2A стальная лента 10 перемещается в направлении влево (см. стрелку, указывающую справа налево на фиг.2A). Дополнительно, на фиг.2B показан вид в вертикальном поперечном сечении одного примера устройства 20 индукционного нагрева в данном варианте осуществления, если рассматривать в направлении A-A' на фиг.1 (то есть схема, когда ее рассматривают со стороны ниже по движению в направлении перемещения листа). На фиг.2B стальная лента 10 перемещается в направлении от задней части чертежа в сторону передней части. Кроме того, на фиг.2C показан вид фрагмента в перспективе, частично представляющий один пример устройства 20 индукционного нагрева в соответствии с данным вариантом осуществления. На фиг.2C нижняя правая область, показанная на фиг.2B, представлена в виде сверху над стальным листом 10.
На фиг.2A-2C устройство 20 индукционного нагрева включает в себя индуктор 21 верхней стороны и индуктор 22 нижней стороны.
Индуктор 21 верхней стороны включает в себя сердечник 23, верхнюю катушку 24 бокового нагрева (нагревательную катушку) и экранирующие пластины 31a и 31c.
Нагревательная катушка 24 верхней стороны представляет собой проводник, намотанный вокруг сердечника 23 по пазу сердечника 23 (здесь углубленный участок сердечника 23), и представляет собой катушку (так называемый одиночный виток), в которой количество витков составляет "1". Кроме того, как показано на фиг.2A, нагревательная катушка 24 верхней стороны имеет участок, форма вертикального поперечного сечения которого представляет собой полый прямоугольник. Трубка водяного охлаждения подключена к торцевой стороне полого участка такого полого прямоугольника. Охлаждающая вода, которая поступает из трубки водяного охлаждения, протекает в полый участок (внутри верхней стороны нагревательной катушки 24) полого прямоугольника таким образом, что индуктор 21 верхней стороны охлаждается. Дополнительно, экранирующие пластины 31a и 31c установлены на нижней поверхности (сторона паза) сердечника 23.
1
2
3
4
5
6
7
s
Кроме того, на фиг.2A, длина l индуктора 21 верхней стороны составляет 45 мм, длина l равна 180 мм, длина l равна 80 мм, длина l равна 180 мм, длина l равна 45 мм, длина l равна 45 мм и длина l равна 45 мм. Кроме того, ширина W стальной полосы 10 равна 900 мм и толщина d составляет 0,3 мм. Однако эти размеры не ограничиваются значениями, представленными выше.
Индуктор 22 нижней стороны включает в себя сердечник 27, нагревательную катушку 28 нижней стороны (нагревательную катушку) и экранирующие пластины 31b и 31d, аналогично индуктору 21 верхней стороны.
Нагревательная катушка 28 нижней стороны также представляет собой проводник, намотанный вокруг сердечника 27 по пазу сердечника 27, и представляет собой виток (так называемый один виток), в котором количество витков равно "1", аналогично нагревательной катушке 24 верхней стороны. Кроме того, нагревательная катушка 28 нижней стороны имеет участок, вертикальное поперечное сечение которого представляет собой полый прямоугольник, аналогично нагревательной катушке 24 верхней стороны. Трубка водяного охлаждения подключена к торцевой стороне полого участка в виде полого прямоугольника, и может подавать охлаждающую воду в полый участок полого прямоугольника.
Дополнительно, сторона (сторона, в которой сформирован контур; сторона, через которую проникают силовые линии магнитного поля) нагревательной катушки 24 верхней стороны индуктора 21 верхней стороны и сторона нагревательной катушки 28 нижней стороны индуктора 22 нижней стороны обращены друг к другу так, что стальная полоса 10 расположена между ними. Кроме того, стороны пластин экранирующих пластин 31а-31d (31) обращены к боковым торцевым участкам (кромкам) в направлении ширины листа стальной полосы 10. Для удовлетворения такого взаимного отношения положения индуктор 21 верхней стороны предусмотрен далее на верхней стороне (в непосредственной близости к верхней поверхности горизонтального участка второго контейнера 12), чем стальная полоса 10, и индуктор 22 нижней стороны предусмотрен далее на нижней стороне (в непосредственной близости к нижней поверхности горизонтального участка второго контейнера 12), чем стальная полоса 10.
Как описано выше, индуктор 21 верхней стороны и индуктор 22 нижней стороны установлены в разных положениях, но имеют одинаковую конфигурацию.
Дополнительно, в данном варианте осуществления экранирующие пластины 31a-31d могут индивидуально перемещаться в направлении ширины (направление двойной стрелки, показанной на фиг.2B) стальной полосы 10 в результате работы устройства привода (не показано).
2
4
2
4
Дополнительно, в данном варианте осуществления расстояние d между нагревательной катушкой 24 верхней стороны и нагревательной катушкой 28 нижней стороны, значения ширины l и l нагревательной катушки на нагревательной катушке 24 верхней стороны, и значения ширины l и l нагревательной катушки 28 нижней стороны являются одинаковыми. Кроме того, положение, где "длина R перекрытия в направлении ширины стальной полосы 10" между каждым из обоих участков оконечной стороны стальной полосы 10 и каждой из экранирующих пластин 31а-31d равна 90 мм, определено как опорное положение.
Здесь ширина нагревательной катушки представляет собой длину в направлении ширины нагревательной катушки 24 верхней стороны (нагревательной катушки 28 нижней стороны), которая находится в пазу. В примере, показанном на фиг.2A, ширина нагревательной катушки равна длине в направлении ширины каждой из медных трубок 41a-41d, показанных на фиг.3, которая будет описана ниже, и приблизительно имеет такую же длину, как и ширина паза в каждом из сердечников 23 и 27.
Кроме того, в следующем пояснении каждая ширина для нагревательной катушки 24 верхней стороны и ширина нагревательной катушки 28 для нагревательной катушки нижней стороны просто называются шириной нагревательной катушки, в соответствии с необходимостью, и расстояние между нагревательной катушкой 24 верхней стороны и нагревательной катушкой 28 нижней стороны называется зазором, в соответствии с необходимостью.
Конфигурация нагревательной катушки
На фиг.3 показана схема, представляющая один пример конфигураций нагревательной катушки 24 верхней стороны и нагревательной катушки 28 нижней стороны. Кроме того, стрелка, показанная на фиг.3, представляет собой один пример направления, в котором электрический ток протекает в определенный момент времени.
Как показано на фиг.3, нагревательная катушка 24 верхней стороны имеет медные трубки 41a и 41b и медный шинопровод (соединительную пластину) 42b, который соединен с оконечными сторонами основания медных трубок 41a и 41b. Кроме того, нагревательная катушка 28 нижней стороны имеет медные трубки 41c и 41d и медный шинопровод 42f, который соединен с оконечными сторонами основания медных трубок 41c и 41d.
Один конец (передняя оконечная сторона медной трубки 41a) нагревательной катушки 24 верхней стороны и выходной вывод на одной стороне блока 18 источника питания переменного тока взаимно соединены через медный шинопровод 42a. С другой стороны, другой конец (передняя оконечная сторона медной трубки 41b) нагревательной катушки 24 верхней стороны и один конец (передняя оконечная сторона медной трубки 41c) нагревательной катушки 28 нижней стороны взаимно соединены через медные шинопроводы 42c-42e. Кроме того, другой конец (передняя оконечная сторона медной трубки 41d) нагревательной катушки 28 нижней стороны взаимно соединен с выходным выводом другой стороны блока 18 источника питания переменного тока через медные шинопроводы 42i, 42h и 42g.
Как описано выше, нагревательная катушка 24 верхней стороны и нагревательная катушка 28 нижней стороны соединены последовательно с блоком 18 источника питания переменного тока путем комбинирования медных трубок 41a-41d (41) и медных шинопроводов 42a-42i (42) и формируют катушки, каждая из которых имеет количество витков, равное "1". На фиг.3 большой магнитный поток генерируется в направлении вниз сверху центрального участка, окруженного медными трубками 41 и медными шинопроводами 42, и этот магнитный поток проходит через стальную полосу 10, в результате чего генерируется Джоулево тепло в стальной полосе 10, таким образом, что стальная полоса 10 нагревается.
Кроме того, здесь для ясной иллюстрации конфигурации нагревательной катушки 24 верхней стороны и нагревательной катушки 28 нижней стороны, как показано на фиг.3, медные трубки 41a-41d и медные шинопроводы 42a-42g соединены друг с другом. Однако, когда нагревательная катушка 24 верхней стороны и нагревательная катушка 28 нижней стороны намотаны вокруг сердечников 23 и 27, необходимо пропускать (прикреплять) медные трубки 41a-41d по пазам сердечников 23 и 27. Поэтому, фактически, медные шинопроводы 42 закреплены на медных трубах 41a-41d для исключения участков, где медные трубки 41 установлены на сердечниках 23 и 27.
Конфигурация экранирующей пластины
На фиг.4A-4Е показаны схемы, представляющие один пример конфигурации экранирующей пластины 31.
e
h1
h2
В частности, на фиг.4A показан вид сверху экранирующей пластины 31, когда ее рассматривают непосредственно сверху (сторона стальной полосы 10). Кроме того, на фиг.4B показан вид в вертикальном поперечном сечении, когда его рассматривают из направления A-A' на фиг.4A. На фиг.4C показан вид в вертикальном разрезе, если его рассматривать из направления B-B' на фиг.4A. На фиг.4D показан вид, когда область, включающая в себя экранирующую пластину 31d, показанную на фиг.2C, рассматривают из направления непосредственно над стальной полосой 10. На фиг.4E показан вид в поперечном сечении, если его рассматривать из направления C-C' на фиг.4B. Кроме того, на фиг.4D, показан только участок, который требуется для пояснения взаимосвязи положения между стальной полосой 10 и экранирующей пластиной 31d. Кроме того, на фиг. 4D вихревые токи I, I и I, которые протекают в экранирующей пластине 31d, показаны схематично. Кроме того, стальная полоса 10 перемещается в направлении стрелки, показанной на правом конце на фиг.4A и 4D.
Кроме того, направление перемещения стальной полосы 10 приблизительно соответствует направлению глубины экранирующей пластины 31, и направление (направление ширины стальной полосы 10), перпендикулярное направлению перемещения стальной полосы 10 на стороне листа, приблизительно соответствует направлению ширины экранирующей пластины. Кроме того, направление толщины пластины (толщина) экранирующей пластины 31 приблизительно соответствует направлению (направлению толщины листа стальной полосы 10), перпендикулярному стороне катушки для нагревательной катушки (например, нагревательная катушка 24 верхней стороны).
На фиг.4A-4C экранирующая пластина 31 изготовлена из меди и имеет углубленные участки 51a и 51b (51), имеющие одинаковые размер и форму. Углубленные участки 51a и 51b расположены так, что они имеют расстояние между ними в направлении перемещения стальной полосы 10.
Как показано на фиг.4A, форма (форма отверстия) в направлении стороны пластины (направление толщины пластины экранирующей пластины 31) каждого из углубленных участков 51a и 51b является ромбовидной, в которой закруглен каждый из угловых участков 54a-54h (54).
На фиг.4A расстояние P между угловым участком, который представляет собой торцевой участок углубленного участка 51a и находится на стороне выше по движению для направления перемещения стальной полосы 10, и угловым участком, который представляет собой торцевой участок углубленного участка 51b и находится на стороне ниже по движению для направления перемещения стальной полосы 10, равно 150 мм. Кроме того, расстояние Q между угловым участком, который представляет собой торцевой участок углубленного участка 51a и расположен в центре в направлении перемещения стальной полосы 10, и угловым участком, который находится на торцевом участке углубленного участка 51b и расположен в центре, для направления перемещения стальной полосы 10, составляет 310 мм.
Как показано на фиг.4D, в этом варианте осуществления экранирующая пластина 31 перемещается в направление ширины стальной полосы 10 таким образом, что боковой конец 10a для стальной полосы 10 и углубленные участки 51a и 51b накладываются друг друга, если рассматривать в направлении вверх и вниз. В качестве конкретного примера боковой конец 10a стальной полосы 10 и самые длинные участки на стороне пластины углубленных участков 51a и 51b (участки диагональной линии закругленных ромбов параллельно направлению перемещения стальной полосы 10) наложены друг друга, если рассматривать в направлении вверх и вниз (направление, перпендикулярное стороне листа стальной полосы 10).
Благодаря размещению экранирующей пластины 31 так, чтобы она находилась в таком взаимном положении, основной магнитный поток, который генерируется при работе индукционного нагревательного устройства 20, и, таким образом, протекающий переменный ток в нагревательной катушке 24 верхней стороны и нагревательной катушке 28 нижней стороны могут быть экранированы экранирующей пластиной 31. Однако вихревые токи генерируются в обоих боковых оконечных участках стальной полосы 10 от основного магнитного потока, и вихревые токи касаются боковой оконечности стальной полосы таким образом, что плотность тока на боковой оконечной стороне становится высокой и возникает разность температур между боковой оконечностью и участком в непосредственной близости к ней. Поэтому авторы изобретения определили по результатам обширных исследований, что разность температур может быть уменьшена путем размещения непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b (52), каждая из которых состоит из магнитомягкого феррита (например, феррита на основе Mn-Zn или феррита на основе Ni-Zn) и т.п., в описанных выше углубленных участках 51a и 51b. Здесь непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b могут быть зафиксированы в углубленных участках 51a и 51b экранирующей пластины 31, используя, например, клей.
e
h1
h2
h1
h2
Таким образом, как показано на фиг. 4D, если часть вихревого тока i, который протекает так, что он достигает торцевого участка экранирующей пластины 31, будет разветвлен так, что вихревые токи I и I протекают вдоль кромок углубленных участков 51a и 51b, вихревой ток стальной полосы 10, который генерируется магнитными полями, формируемыми вихревыми токами I и I, взаимно компенсирует и ослабляет вихревой ток (вихревой ток из-за основного магнитного потока), который протекает на боковом торцевом участке стальной полосы 10. В результате эффект выталкивания вихревых токов, которые протекают в боковом торцевом участке стальной полосы 10 внутрь, в направлении ширины стальной полосы 10, может быть сформирован таким образом, что выравнивание плотности вихревых токов в непосредственной близости к боковому концу 10a стальной полосы 10 последовательно усиливается, и уменьшается разность температур между боковым торцевым участком (участком высокой температуры) стальной полосы 10 и участком (участком с низкой температурой) далее внутрь, чем на боковом торцевом участке.
h1
h2
h1
h2
Поэтому большие вихревые токи I и Iдолжны протекать вдоль кромок углубленных участков, сформированных в экранирующей пластине. Авторы изобретения обнаружили, что используя только углубленный участок, сформированный в экранирующей пластине, невозможно получить эффект уменьшения описанной выше разности температур. Считается, что это связано с тем, что вихревые токи постоянно протекают через нижнюю поверхность углубленного участка. Поэтому авторы изобретения определили, что размещение непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b в углубленных участках 51a и 51b экранирующей пластины 31, как описано выше, позволяет усилить магнитное поле, генерируемое вихревыми токами, протекающими в экранирующей пластине 31, из-за основного магнитного потока. Благодаря усилению магнитного поля становится возможным сделать магнитуду вихревого тока, который ответвляется от траектории, проходящей вокруг торцевого участка экранирующей пластины 31, большей. В результате становится возможным сделать магнитуды вихревых токов I и I, которые протекают вдоль кромок углубленных участков 51a и 51b, большими (чем, когда непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b не установлены).
По причине, описанной выше, в данном варианте осуществления, непроводящие магнитомягкие пластины (непроводящие магнитомягкие материалы) 52a и 52b установлены в углубленных участках 51a и 51b, сформированных в экранирующей пластине 31. В случае использования проводящих материалов вместо непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b, поскольку сама экранирующая пластина является проводящей, электропроводный материал и экранирующая пластина действуют, как объединенный проводящий элемент, таким образом, что невозможно сильно ограничить распределение вихревого тока на кромках углубленных участков 51a и 51b.
Кроме того, в данном варианте осуществления теплостойкие пластины 53a и 53b (53), которые защищают непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b от тепла, поступающего снаружи, расположены сверху (на стороне стальной полосы 10) непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b в углубленных участках 51a и 51b и закреплены в них, например, с помощью клея.
m
F
F
D
На фиг.4A-4C, толщина D экранирующей пластины 31 составляет 25 мм и глубина D каждого из углубленных участков 51a и 51b равна 15 мм. Каждая из непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b имеет форму, соответствующую форме (форме поперечного сечения, перпендикулярного направлению толщины экранирующей пластины 31) в направлении стороны пластины нижнего участка каждого из углубленных участков 51a и 51b, и толщина D его равна 5 мм. Однако эти размеры не ограничены значениями, описанными выше. Авторы изобретения подтвердили, что в частотном диапазоне (5 кГц-10 кГц), который используется в индукционном нагревательном устройстве 20, если толщина D равна или больше чем 1 мм (и равна или меньше, чем глубина каждого из углубленных участков 51a и 51b), в случае, когда непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b установлены, и в случае, когда непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b не установлены, достаточная разность возникает в эффекте уменьшения описанной выше разности температур. Дополнительно, каждая из теплостойких пластин 53a и 53b имеет форму, соответствующую форме (форма поперечного сечения, перпендикулярного направлению толщины экранирующей пластины 31) в направлении стороны пластины нижнего участка каждого из углубленных участков 51a и 51b экранирующей пластины 31, и толщина D ее составляет 10 мм.
h1
h2
Как описано выше, в результате размещения непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b в углубленных участках 51a и 51b, усиливается магнитное поле, генерируемое вихревыми токами, протекающими в экранирующей пластине 31, из-за основного магнитного потока. Благодаря усилению магнитного поля магнитуды вихревых токов I и I, протекающих вдоль кромок углубленных участков 51a и 51b, также становятся большими. Поэтому магнитные поля, которые генерируются этими большими вихревыми токами, также становятся большими, так что больший вихревой ток, который компенсирует вихревой ток, протекающий в боковом торцевом участке стальной полосы 10, может быть сформирован в непосредственной близости к боковому торцевому участку. В результате образуется эффект достаточного выталкивания вихревого тока бокового торцевого участка стальной полосы 10, который формируется основным магнитным потоком внутрь в направлении ширины стальной полосы 10.
h1
h2
h1
h2
Дополнительно, как описано выше, в данном варианте осуществления угловые участки 54a-54h углубленных участков 51a и 51b закруглены. Однако приемлемо было бы, если бы по меньшей мере угловые участки 54a и 54e, которые представляют собой "угловые участки на стороне ниже по движению в отношении направления перемещения стальной полосы 10" углубленных участков 51a и 51b, были бы закруглены так, чтобы они выступали в направлении стороны ниже по движению, и угловые участки 54b и 54f, которые представляют собой "угловые участки на стороне выше по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10" углубленных участков 51a и 51b, были бы закруглены так, чтобы они выступали в направлении на стороне выше по движению. Если это сделать, даже если стальная полоса 10 перемещается по извилистому пути, становится возможным уменьшить величину изменения "длины взаимного наложения в направлении перемещения стальной полосы 10" между боковым концом 10a стальной полосы и каждым из углубленных участков 51a и 51b, когда их рассматривают в направлении сверху и снизу, и также возможно уменьшить величину изменения эффекта выталкивания вихревого тока боковым торцевым участком стальной полосы 10 далее в направлении внутрь, чем на боковом торцевом участке. Кроме того, как описано выше, поскольку вихревые токи I и I, протекающие вдоль кромок углубленных участков 51a и 51b, становятся большими, из-за непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b, даже если стальная полоса 10 перемещается по извилистому пути, магнитуды вихревых токов I и I и эффект выталкивания вихревого тока, протекающего в боковом торцевом участке стальной полосы 10 далее в направлении внутрь, чем на боковом торцевом участке, могут поддерживаться в определенной степени. Поэтому, даже если стальная полоса 10 движется по извилистому пути, изменение распределения температуры в направлении ширины стальной полосы 10 может быть уменьшено.
Пример
На фиг.5 показана схема, представляющая один пример взаимосвязи между величиной вставки экранирующей пластины и отношением отклонения температуры по ширине.
Величина вставки экранирующей пластины соответствует "длине R взаимного наложения в направлении ширины стальной полосы 10" между каждым из боковых торцевых участков стальной полосы 10 и каждой экранирующей пластиной (см. фиг.2B). Кроме того, отношение отклонения температуры по ширине является значением (=температура центрального участка ширины листа/температура торцевого участка листа), полученным путем деления температуры центрального участка при распределении температуры в направлении по ширине стальной полосы 10 (температура центрального участка по ширине листа) к температуре торцевого участка (температура торцевого участка листа).
На фиг.5, на графике A1, используется плоская экранирующая пластина, в которой не сформирован участок углубления. На графике A2 используются экранирующая пластина, имеющая участки углубления, в которых размещены непроводящие магнитомягкие пластины, в соответствии с данным вариантом осуществления.
Здесь графики, показанные на фиг.5, основаны на результатах экспериментов, выполненных в соответствии со следующими условиями.
Ширина нагревательной катушки: 1300 мм
материал сердечника: феррит
Материал для нагрева: лист нержавеющей стали (ширина 900 мм, и толщина 0,3 мм)
Зазор между катушками: 180 мм
Скорость перемещения листа: 50 м/мин
Температура нагрева: 400-730°C (повышение температуры в центре установлено равным 330°C),
Частота источника питания: 8,5 кГц
Ток: 3650 ампер-витков
Материал экранирующей пластины: медь
Внешние размеры экранирующей пластины: ширина 230 мм, глубина 600 мм и толщина 25 мм
Форма углубленных участков экранирующей пластины: фиг.4A (график A2)
Материал непроводящей магнитомягкой пластины: Ni-Zn Феррит
Толщина непроводящей магнитомягкой пластины: 5 мм
Стандарт величины вставки экранирующей пластины: 90 мм
На фиг.5 можно видеть, что чем меньше отношение отклонения температуры по ширине (чем ближе к 1 отношение отклонения температуры по ширине), тем более равномерным может быть распределение температуры в направлении ширины стальной полосы 10. Кроме того, можно видеть, что чем меньший наклон на графике, тем в большей степени может быть уменьшено изменение распределения температуры в направлении ширины стальной полосы 10, даже если стальная полоса 10 движется по извилистому пути.
На фиг.5 можно видеть, что, если используется экранирующая пластина, имеющая углубленные участки, в которых непроводящие магнитомягкие пластины размещены, как в данном варианте осуществления, может быть реализовано как сглаживание распределения температуры в направлении ширины стальной полосы 10, так и уменьшение изменения распределения температуры в направлении ширины стальной полосы 10 во время извилистого перемещения стальной полосы 10.
Заключение
Как описано, в данном варианте осуществления экранирующая пластина 31 расположена между боковым торцевым участком стальной полосы 10 и каждым изсердечников 23 и 27 (нагревательная катушка 24 верхней стороны и нагревательная катушка 28 нижней стороны). В экранирующей пластине 31 сформированы два углубленных участка 51a и 51b, так что они имеют расстояние между ними в направлении перемещения стальной полосы 10. Кроме того, непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b установлены в углубленных участках 51a и 51b.
h1
h2
h1
h2
h1
h2
Поэтому становится возможным усилить магнитное поле, которое генерируется вихревым током, протекающим в экранирующей пластине 31 d, из-за основного магнитного потока, и сделать магнитуды вихревых токов I и I, протекающих вдоль кромок углубленных участков 51a и 51b, большими. В результате может быть реализовано сглаживание распределения температуры в направлении ширины стальной полосы 10. Кроме того, в результате протекания больших вихревых токов I и Iвдоль кромок углубленных участков 51a и 51b, таким образом, даже если стальная полоса 10 движется по извилистому пути, в определенной степени может поддерживаться эффект, при котором вихревые токи I и I выталкивают вихревой ток, протекающий на боковом торцевом участке стальной полосы 10, далее в направлении внутрь, чем на боковом торцевом участке. В соответствии с этим, даже если стальная полоса 10 движется по извилистому пути, изменение при распределении температуры в направлении ширины стальной полосы 10 может быть уменьшено. Кроме того, даже в случае, когда стальная полоса 10 движется по извилистому пути, магнитное поле, которое генерируется вихревым током, протекающим в экранирующей пластине 31d, выталкивает боковой конец стальной полосы 10 обратно к центру в направлении ширины стальной полосы 10 таким образом, чтобы извилистое перемещение стальной полосы 10 могло быть подавлено.
Дополнительно, в этом варианте осуществления угловые участки 54a и 54e, которые представляют собой "угловые участки на стороне ниже по движению относительно направления движения стальной полосы 10" углубленных участков 51a и 51b, закруглены так, что они проходят на сторону ниже по движению, и угловые участки 54b и 54f, которые представляют собой "угловые участки на стороне выше по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10" углубленных участков 51a и 51b, закруглены так, что они проходят в направлении стороны выше по движению. Поэтому, даже если стальная полоса 10 движется по извилистому пути, возможно уменьшить величину изменения "длины наложения в направлении перемещения стальной полосы 10" между боковым концом 10a стальной полосы и каждым из углубленных участков 51a и 51b, когда рассматривают в направлении сверху и снизу, таким образом, что величина изменения эффекта выталкивания вихревых токов, протекающих в боковом торцевом участке стальной полосы 10, также может быть уменьшена. В соответствии с этим, изменение распределения температуры в направлении ширины стальной полосы 10, когда стальная полоса 10 перемещается по извилистому пути, может быть дополнительно уменьшено.
Дополнительно, в данном варианте осуществления, поскольку теплостойкие пластины 53a и 53b расположены сверху (сторона стальной полосы 10) непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b, даже если устройство индукционного нагрева используется при высокой температуре, ухудшение характеристик непроводящих магнитомягких пластин 52a и 52b может быть предотвращено. Однако в случае, когда устройство индукционного нагрева не используется при высокой температуре, нет необходимости использовать теплостойкие пластины 53a и 53b. В случае, когда теплостойкие пластины 53a и 53b не используются таким образом, толщина непроводящей магнитомягкой пластины, которая установлена в углубленном участке экранирующей пластины, также может быть установлена такой же, как и глубина углубленного участка. Таким образом, толщина непроводящей магнитомягкой пластины также может быть такой же, как и глубина углубленного участка, и также может быть меньше, чем глубина углубленного участка.
Модифицированные примеры
Экранирующая пластина
На фиг.6A-6C показаны схемы, представляющие модифицированные примеры конфигурации экранирующей пластины. На фиг.6A и 6B, соответственно, представлены первый и второй модифицированные примеры экранирующей пластины и показаны схемы, представляющие экранирующую пластину, когда ее рассматривают непосредственно сверху (со стороны стальной полосы 10). Эти чертежи соответствуют фиг.4A.
На фиг.6A экранирующая пластина 61 изготовлена из меди и имеет углубленные участки 62a и 62b (62), расположенные так, что между ними имеется расстояние в направлении перемещения стальной полосы 10, и имеющие одинаковые размер и форму. В этих точках экранирующая пластина 61 является такой же, как и экранирующая пластина 31, показанная на фиг.4A-4C. Однако, как показано на фиг.6A, форма (форма отверстия) в направлении стороны пластины углубленного участка 62a является треугольной, которая клиновидно переходит вверх на стороне выше по движению от стороны ниже по движению в направлении перемещения (направление стрелки, показанное на фиг.6A и 6B) стальной полосы 10 и в которой угловые участки 64a-64c (64) выполнены закругленными. В таком случае предпочтительно, чтобы по меньшей мере угловой участок 64a, который представляет собой "угловой участок на стороне выше по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10" углубленного участка 62a, был закруглен так, чтобы он выступал в направлении на стороне выше по движению.
Дополнительно, форма (форма отверстия) в направлении стороны пластины углубленного участка 62b является треугольной, когда она клиновидно выходит в направлении стороны ниже по движению от стороны выше по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10 и в котором закруглены угловые участки 64d-64f (64). В таком случае предпочтительно, чтобы по меньшей мере угловой участок 64d, который представляет собой "угловой участок на стороне ниже по движению в направлении перемещения стальной полосы 10" углубленного участка 62b, был закруглен так, чтобы он выступал в направлении стороны ниже по движению.
Дополнительно, непроводящие магнитомягкие пластины и теплостойкие пластины 63a и 63b (63), каждая из которых имеет форму, соответствующую форме (форме поперечного сечения, перпендикулярного направлению толщины экранирующей пластины 61) в направлении стороны пластины нижнего участка каждого из углубленных участков 62a и 62b, размещены в углубленных участках 62a и 62b и зафиксированы в них, используя клей и т.п.
Дополнительно, на фиг.6B экранирующая пластина 71 изготовлена из меди. Как показано на фиг.6B, количество углубленных участков 72, которые сформированы в экранирующей пластине 71, равно одному. Как показано на фиг.6B, форма в направлении стороны пластины углубленного участка 72 представляет собой форму, в которой "угловой участок (угловой участок 54b) на стороне выше по движению в направлении перемещения стальной полосы 10" углубленного участка 51a, показанного на фиг.4A-4C, и "угловой участок (угловой участок 54e) на стороне ниже по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10" углубленного участка 51b соединены друг с другом, и угловые участки 74a-74f (74) закруглены. Кроме того, непроводящая магнитомягкая пластина и теплостойкая пластина 73, каждая из которых имеет форму, соответствующую форме (форме поперечного сечения, перпендикулярного направлению толщины экранирующей пластины 71) в направлении стороны пластины нижнего участка углубленного участка 72, размещены в углубленном участке 72 и закреплены в нем, используя клей и т.п.
Как описано выше, предпочтительно, чтобы участок (второй участок), который клиновидно выходит в направлении стороны выше по движению от стороны ниже по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10, и участок (первый участок), который клиновидно выходит в направлении стороны ниже по движению от стороны выше по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10, были включены в углубленный участок, который сформирован в экранирующей пластине. Первый участок и второй участок также могут быть сформированы по отдельности (фиг.4A и 6A) и могут также быть сформированы интегрально (фиг.6B). Кроме того, предпочтительно, чтобы клиновидные первый и второй участки были обращены друг к другу в направлении перемещения стальной полосы 10.
Если форма в направлении стороны пластины углубленного участка имеет такую форму, становится возможным сформировать кромку углубленного участка экранирующей пластины в соответствии с траекторией протекания вихревого тока через стальную полосу 10. Кроме того, в этом случае предпочтительно, чтобы по меньшей мере клиновидный оконечный участок (клиновидный участок) среди "угловых участков стороны выше по движению и стороны ниже по движению относительно направления перемещения стальной полосы 10" углубленного участка был закруглен.
Кроме того, форма (форма отверстия) в направлении стороны пластины углубленного участка, который сформирован в экранирующей пластине, также может представлять собой любую форму, и их количество также может быть равно 1, и может также быть равно 2 или больше.
Дополнительно, предпочтительно, чтобы участок (третий участок), который клиновидно выходит в направлении стороны, близкой к центральному участку в направлении ширины (направление, перпендикулярное направлению перемещения) проводящего листа со стороны от центрального участка в направлении ширины проводящего листа, был включен в углубленный участок. В этом случае возможно постепенно увеличивать величину изменения эффекта, в котором магнитное поле, генерируемое вихревыми токами, протекающими в экранирующей пластине, выталкивает боковую оконечность стальной полосы в центральную сторону, в направлении ширины стальной полосы, таким образом, чтобы подавлением извилистого перемещения проводящего листа можно было более гибко управлять. Например, на фиг.4A два третьих участка включены в два углубленных участка 51a и 51b экранирующей пластины 31. Кроме того, только один углубленный участок может быть сформирован в экранирующей пластине, и третий участок может быть включен в один углубленный участок. Однако, если множество третьих участков включено в углубленный участок экранирующей пластины, возможно более равномерно получать описанный выше эффект выталкивания. Кроме того, участок (четвертый участок), который клиновидно выходит в направлении стороны от центрального участка в направлении ширины проводящего листа со стороны ближе к центральному участку в направлении ширины проводящего листа, также может быть включен.
На фиг.6C показан третий модифицированный пример экранирующей пластины и представляет собой виды в вертикальном разрезе экранирующей пластины в направлении толщины экранирующей пластины вдоль направления перемещения стальной полосы 10. Фиг.6C соответствует фиг.4B.
На фиг.6C экранирующая пластина 81 изготовлена из меди и имеет углубленные участки 82a и 82b (82), расположенные так, что между ними имеется расстояние в направлении перемещения стальной полосы 10, и имеющие одинаковые размеры и форму. Дополнительно, форма (форма отверстия) в направлении стороны пластины каждого из углубленных участков 82a и 82b является ромбовидной, в которой закруглен каждый из угловых участков. Таким образом, экранирующая пластина 81, показанная на фиг.6C, и экранирующая пластина 31, показанная на фиг.4A-4C, выполнены из того же материала, имеют одинаковую форму и размеры. Однако экранирующая пластина 81, показанная на фиг.6C, сформирована путем наложения верхней пластины 84a и нижней пластины 84b друг на друга и фиксации их друг с другом.
Как описано выше, экранирующая пластина также может быть интегрально сформирована и может также быть сформирована путем комбинирования множества элементов.
Кроме того, хотя в данном варианте осуществления экранирующая пластина изготовлена из меди, экранирующая пластина не ограничена медной пластиной. Таким образом, при условии, что экранирующая пластина является проводником, предпочтительно проводником, имеющим относительную проницаемость 1, экранирующая пластина также может быть сформирована из любого материала. Например, экранирующая пластина может быть сформирована из алюминия.
Кроме того, в данном варианте осуществления, в результате увеличения магнитуды вихревых токов в экранирующей пластине, которые генерируются в непосредственной близости к непроводящей магнитомягкой пластине (непроводящий магнитомягкий материал), магнитуда вихревых токов, которые протекают на боковом оконечном участке стальной полосы (проводящий лист) 10 из-за основного магнитного потока, уменьшается. Кроме того, поскольку проводящая экранирующая пластина расположена между сердечником (или нагревательной катушкой) и непроводящей магнитомягкой пластиной, непосредственная передача основного магнитного потока через непроводящую магнитомягкую пластину может быть исключена. По этой причине приемлемо, чтобы индукционное нагревательное устройство включало в себя нагревательную катушку, сердечник, проводящую экранирующую пластину, которая расположена между сердечником и боковым оконечным участком в направлении, перпендикулярном направлению перемещения стальной полосы, и непроводящую магнитомягкую пластину, которая закреплена на экранирующей пластине таким образом, что экранирующая пластина расположена между сердечником и непроводящей магнитомягкой пластиной.
Поэтому, например, можно использовать экранирующие пластины, в которых установлены непроводящие магнитомягкие пластины, как показано на фиг.7А-7C и 8A-8C. Кроме того, на фиг.7A-7C показаны виды в вертикальном поперечном сечении, представляющие один пример конфигурации каждой из экранирующих пластин в четвертом-шестом модифицированных примерах данного варианта осуществления. Дополнительно, на фиг.8A-8C показаны виды в перспективе, представляющие один пример конфигурации каждой из экранирующих пластин в седьмом-девятом модифицированных примерах данного варианта осуществления.
В четвертом модифицированном примере данного варианта осуществления, показанного на фиг.7A, непроводящие магнитомягкие пластины 102a и 102b (102) расположены на плоской экранирующей пластине 101, и непроводящие магнитомягкие пластины 102 обращены к боковому оконечному участку стальной полосы. Таким образом, непроводящие магнитомягкие пластины также могут быть установлены на экранирующей пластине таким образом, что выступающие участки формируются на экранирующей пластине, без формирования углубленных участков в экранирующей пластине. В этом случае возможно увеличить вихревой ток в экранирующей пластине на периферийном участке контактной поверхности между экранирующей пластиной и непроводящей магнитомягкой пластиной. Однако, поскольку в результате формирования углубленного участка в экранирующей пластине и расположения непроводящей магнитомягкой пластины в углубленном участке, вихревой ток может быть ограничен кромкой углубленного участка, и расстояние между кромкой углубленного участка и непроводящей магнитомягкой пластиной может быть уменьшено, при этом возможно обеспечить больший вихревой ток на кромке углубленного участка. Поэтому, как показано на фиг.7B (пятый модифицированный пример), также приемлемо, чтобы углубленные участки 114a и 114b (114) были сформированы в экранирующей пластине 111, и непроводящие магнитомягкие пластины 112a и 112b (112) были установлены в углубленных участках 114 экранирующей пластины 111 таким образом, чтобы выступающие участки были сформированы на экранирующей пластине 111. Дополнительно, как показано на фиг.7C (шестой модифицированный пример), непроводящие магнитомягкие пластины 122a и 122b (122), в которых форма верхней поверхности и форма нижней поверхности отличаются друг от друга, также могут быть установлены в углубленных участках 124a и 124b (124) экранирующей пластины 121.
Дополнительно, в седьмом модифицированном примере, показанном на фиг.8A, непроводящая магнитомягкая пластина 202 установлена на экранирующей пластине 201, имеющей выступающие участки (два ромбовидных участка) 205a и 205b (205). В этом случае возможно увеличить вихревые токи, протекающие на кромках выступающих участков 205. Кроме того, форма (внешняя периферийная форма) экранирующей пластины не ограничена чем-либо конкретным. В восьмом модифицированном примере, показанном на фиг.8B, углубленные участки (два ромбовидных участка) 214a и 214b (214) сформированы в экранирующей пластине 211, и экранирующая пластина 211 имеет участки 216a и 216b рамки, следующие внешней периферийной форме (форма отверстий) углубленных участков 214. Кроме того, непроводящие магнитомягкие пластины 212a и 212b (212) расположены в углубленных участках 214. В этом случае возможно увеличить вихревые токи, протекающие на кромках углубленных участков 214. Дополнительно, в девятом модифицированном примере, показанном на фиг.8C, выступающие участки (два ромбовидных участка) 225a и 225b (225) сформированы на экранирующей пластине 221, и экранирующая пластина 221 имеет внешнюю периферийную форму, аналогичную (следующую) внешней периферийной форме (форме оконечности основания) выступающих участков 225. Дополнительно, непроводящая магнитомягкая пластина 222 расположена на экранирующей пластине 221 так, что она окружает участки кромки выступающих участков 225. В этом случае возможно увеличить вихревые токи, протекающие на кромках выступающих участков 225.
Кроме того, теплостойкая пластина также может быть установлена на непроводящей магнитомягкой пластине в каждом модифицированном примере, показанном в фиг.7A-7C и 8A-8C. Кроме того, форма и количество углубленных участков или выступающих участков экранирующей пластины в направлении стороны пластины не ограничены чем-либо конкретным. Кроме того, форма и количество непроводящих магнитомягких пластин также не ограничены чем-либо конкретным.
Предпочтительно сделать магнитуду вихревого тока в экранирующей пластине, которая протекает в непосредственной близости к непроводящей магнитомягкой пластине, как можно большей. В дальнейшем будет описана конфигурация получения большего вихревого тока.
На фиг.4E показан вид в поперечном сечении, если рассматривать с направления C-C' по фиг.4B. Как показано на фиг.4E, непроводящие магнитомягкие пластины 52a и 52b (52) включены в поперечное сечение, и участок границы (линия границы) между экранирующей пластиной 31 и каждой из непроводящих магнитомягких пластин 52 описывает замкнутую кривую (в сумме, две замкнутые кривые). Таким образом, случай, когда экранирующая пластина окружает непроводящую магнитомягкую пластину, и случай, когда непроводящая магнитомягкая пластина окружает экранирующую пластину, включены в поперечное сечение. Таким образом, если экранирующая пластина имеет поперечное сечение, перпендикулярное направлению толщины, включая в себя непроводящий магнитомягкий материал (поперечное сечение, параллельное стороне катушки), может быть сокращено расстояние между непроводящей магнитомягкой пластиной и вихревым током в экранирующей пластине, который усиливается непроводящей магнитомягкой пластиной. Кроме того, упомянутый выше участок границы описывает замкнутую кривую (в форме кольца), в результате чего площадь вихревого тока, который усиливается, может быть увеличена, и характеристика непроводящей магнитомягкой пластины может полностью использоваться. Кроме того, для того чтобы сделать магнитуду вихревого тока в экранирующей пластине, который протекает в непосредственной близости к непроводящему магнитомягкому материалу, как можно большей, предпочтительно, чтобы экранирующая пластина и непроводящий магнитомягкий материал находились в контакте друг с другом. Однако пространство (пространство, как участок границы) также может присутствовать между экранирующей пластиной и непроводящим магнитомягким материалом таким образом, чтобы непроводящий магнитомягкий материал мог быть легко закреплен на экранирующей пластине.
Кроме того, в случае использования устройства индукционного нагрева с высокой температурой или в случае быстрого нагрева стальной полосы, температура экранирующей пластины иногда становится высокой из-за вихревого тока. В этом случае предпочтительно охлаждать экранирующую пластину и непроводящий магнитомягкий материал, используя охладитель, такой как трубка с охлаждающей водой. Такой способ охлаждения не ограничен чем-либо конкретным. Например, экранирующая пластина также может быть охлаждена, формируя интегральной линию водяного охлаждения в экранирующей пластине, или экранирующая пластина также может быть охлаждена путем подачи газа в экранирующую пластину через вентилятор.
Непроводящая магнитомягкая пластина и теплостойкая пластина
Материал, составляющий непроводящую магнитомягкую пластину, не ограничен магнитомягким ферритом при условии, что он представляет собой непроводящий магнитомягкий материал.
Дополнительно, непроводящий магнитомягкий материал также может представлять собой материал, в котором упакованы или спрессованы порошок, или частицы, или материал, в котором скомбинированы множество блоков вместо пластины. Дополнительно, форма непроводящей магнитомягкой пластины не ограничена чем-либо конкретным. Если возможно разместить непроводящую магнитомягкую пластину в соответствии с участком (например, кромкой углубленного участка) внутри экранирующей пластины, в которой протекают вихревые токи, поскольку возможно получить магнитное поле, которое улучшает вихревые токи, например, непроводящая магнитомягкая пластина может также иметь полый участок. Однако для существенного использования магнетизма непроводящей магнитомягкой пластины предпочтительно, чтобы непроводящая магнитомягкая пластина была сплошной.
Теплостойкая пластина также необязательно должна быть пластиной и может также быть изготовлена из любого материала при условии, что используется теплостойкий материал.
Дополнительно, способ фиксации непроводящей магнитомягкой пластины и теплостойкой пластины, которые размещаются в углубленном участке, на внутренней стороне углубленного участка не ограничен способом с использованием клея. Например, возможно фиксировать их на углубленном участке, используя винт с изоляцией, закрепленный между экранирующей пластиной, и непроводящей магнитомягкой пластиной, и теплостойкой пластиной.
Другое
В данном варианте осуществления место размещения устройства 20 индукционного нагрева не ограничено положением, показанным на фиг.1. Таким образом, при условии, что возможно индуктивно нагревать проводящий лист с помощью способа поперечного нагрева, устройство 20 индукционного нагрева также может быть расположено в любом месте. Например, устройство 20 индукционного нагрева может также быть расположено во втором контейнере 12. Кроме того, устройство 20 индукционного нагрева может также применяться в других местах, кроме непрерывной линии отжига.
Дополнительно, в данном варианте осуществления, как пример, был описан случай, в котором ширина нагревательной катушки и зазор между нагревательными катушками равны друг другу. Однако ширина нагревательной катушки и размер зазора не ограничены чем-либо конкретным. Однако предпочтительно, чтобы ширина нагревательной катушки была равна или больше, чем зазор (или ширина нагревательной катушки была больше, чем зазор). В этом случае основное магнитное поле, которое генерируется из устройства 20 индукционного нагрева, становится больше, чем магнитное поле утечки, обеспечивая таким образом возможность улучшения эффективности нагрева устройства 20 индукционного нагрева. Кроме того, верхний предел ширины нагревательной катушки может быть соответствующим образом определен, в соответствии с условиями, такими как пространство, где расположено устройство 20 индукционного нагрева, или весом, или стоимостью, которые требуются для устройства 20 индукционного нагрева. Кроме того, количество расположенных нагревательных катушек и сердечников не ограничено чем-либо конкретным. Например, множество нагревательных катушек и сердечников может быть расположено в направлении перемещения стальной полосы, для того чтобы гибко выполнять управление нагревом стальной полосы.
Кроме того, количество расположенных экранирующих пластин также не ограничено чем-либо конкретным. Например, множество экранирующих пластин также может быть расположено в направлении перемещения стальной полосы в соответствии с количеством нагревательных катушек и установленных сердечников. Множество экранирующих пластин, имеющих один углубленный участок, также может быть установлено для формирования модуля экранирующей пластины, имеющего множество углубленных участков.
Дополнительно, в данном варианте осуществления случай, в котором предусмотрены индуктор 21 верхней стороны и индуктор 22 нижней стороны, был представлен в качестве примера. Однако только один из индуктора 21 верхней стороны или индуктора 22 нижней стороны также может быть предусмотрен.
Кроме того, во всех вариантах осуществления настоящего изобретения, описанных выше, просто представлены примеры, выполненные как воплощение настоящего изобретения, и технический объем настоящего изобретения не следует считать ограниченным ими. Таким образом, настоящее изобретение может быть воплощено в различных формах, без выхода за пределы его технической идеи или основных его свойств.
Промышленная применимость
Предусмотрено устройство индукционного нагрева с поперечным потоком, которое позволяет уменьшить неоднородности распределения температуры в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, и позволяет уменьшить вариации распределения температуры в направлении ширины проводящего листа - цели нагрева, связанные с извилистым перемещением проводящего листа.
Список номеров ссылочных позиций
10: стальная полоса (проводящий лист)
18: блок питания переменного тока
20: устройство индукционного нагрева
21: индуктор верхней стороны
22: индуктор нижней стороны
23, 27: сердечник
24: нагревательная катушка верхней стороны (нагревательная катушка)
28: нагревательная катушка нижней стороны (нагревательная катушка)
31, 61, 71, 81, 101, 111, 121, 201, 211, 221: экранирующая пластина
51, 62, 72, 82, 114, 124, 214: углубленный участок
205, 225: выступающий участок
52, 102, 112, 122, 202, 212, 222: непроводящая магнитомягкая пластина (непроводящий магнитомягкий материал)
53, 63, 73: теплостойкая пластина (теплостойкий материал)