CA2518269A1 - Dispositif de chauffage par induction d'une bande metallique - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de chauffage par induction électromagnétique d'une bande métallique (A) comprend au moins une bobine inductrice (B) qui entoure une zone de la bande transversalement ô la direction longitudinale (D) de la bande. La bobine (B) comprend au moins une monospire (1) dont le plan moyen (P) est orthogonal ô la direction longitudinale (D) de la bande.
Description
DISPOSITIF DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION D'UNE BANDE
METALLIQUE
L'invention est relative à un dispositif de chauffage par induction électromagnétique d'une ou plusieurs bandes métalliques, lequel dispositif comprend au moins une bobine inductrice qui entoure une zone de la (des) bandes) transversalement à la direction longitudinale de la (des) bande(s).
Un tel dispositif de chauffage est utilisé, par exemple, dans des lignes de traitement de bandes métalliques, notamment pour le séchage d'un revétement tel qu'une couche de peinture, ou le chauffage avant galvanisation ou le chauffage avant recuit appliqué à cette bande qui défile à
travers la ou les bobines inductrices, suivant sa direction longitudinale.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de chauffage qui permette de réduire ou de supprimer les défauts dans le revêtement de la bande qui peuvent apparaître avec les dispositifs des chauffage connus à
ce four.
Selon l'invention, le dispositif de chauffage' par induction électromagnétique d'une bande métallique,
METALLIQUE
L'invention est relative à un dispositif de chauffage par induction électromagnétique d'une ou plusieurs bandes métalliques, lequel dispositif comprend au moins une bobine inductrice qui entoure une zone de la (des) bandes) transversalement à la direction longitudinale de la (des) bande(s).
Un tel dispositif de chauffage est utilisé, par exemple, dans des lignes de traitement de bandes métalliques, notamment pour le séchage d'un revétement tel qu'une couche de peinture, ou le chauffage avant galvanisation ou le chauffage avant recuit appliqué à cette bande qui défile à
travers la ou les bobines inductrices, suivant sa direction longitudinale.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de chauffage qui permette de réduire ou de supprimer les défauts dans le revêtement de la bande qui peuvent apparaître avec les dispositifs des chauffage connus à
ce four.
Selon l'invention, le dispositif de chauffage' par induction électromagnétique d'une bande métallique,
2~ comprenant au moins une bobine inductrice qui entoure une zone de la bande transversalement à la direction longitudinale de la bande, est caractérisé en ce que la bobine comprend au moins une monospire dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale de la bande.
Avec une telle disposition, le champ électromagnétique produit ne comporte pas de composante transverse dans la bande, contrairement à 1 'état de la technique selon lequel les spires de la bobine sont inclinées sur la direction longitudinale de la bande. La suppression de cette composante transverse permet d'éviter la circulation de courants induits parasites dans la bande qui sont à l'origine de différences de potentiels entre la bande et les rouleaux situés en amont et en aval de l'inducteur. Ces différences de potentiels provoquent des étincelles, ce qui affecte le revêtement et l'état de surface de la bande. De plus on améliore l'homogénéité de température transversale (rives médianes) par rapport à un inducteur de type zig zag.
La bobine peut comprendre plusieurs monospires dont les plans moyens sont orthogonaux à la direction longitudinale de la bande. Les monospires peuvent être reliées entre elles en série, ou en parallèle, ou en série-parallèle.
Chaque monospire peut présenter deux grands côtés l0 en relation avec la largeur ~de la bande et deux petits côtés en relation avec l'épaisseur de la bande. L'amenée de courant peut être effectuée sur un grand côté ou sur un petit côté.
De préférence, la longueur des grands côtés de la monospire est supérieure à la largeur de la bande d'une valeur telle qu' un effet de chauffage accentué en bordure de la bande soit évité.
La distance entre les grands côtés de la monospire peut augmenter vers les extrémités des grands côtés de telle sorté que l'effet de chauffage accentué en bordure de la bande soit évité. La monospire peut présenter vers les extrémités de ses grands côtés un contour trapézoïdal dont la grande base constitue un petit côté extérieur. En variante, la monospire peut présenter vers les extrémités de ses grands côtés un contour sensiblement circulaire convexe vers l'extérieur.
Avantageusement, le dispositif de chauffage comporte, à chaque extrémité longitudinale de la bobine inductrice à
monospires , une monospire de court-circuit fermée sur elle-même et dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale de la bande.
Le dispositif peut comporter un blindage électromagnétique afin de contenir le champ magnétique essentiellement suivant une direction orthogonale au plan de la bande.
Le dispositif peut comporter un déflecteur de champ pour corriger la température en rive par rapport à la zone médiane de la bande.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions
Avec une telle disposition, le champ électromagnétique produit ne comporte pas de composante transverse dans la bande, contrairement à 1 'état de la technique selon lequel les spires de la bobine sont inclinées sur la direction longitudinale de la bande. La suppression de cette composante transverse permet d'éviter la circulation de courants induits parasites dans la bande qui sont à l'origine de différences de potentiels entre la bande et les rouleaux situés en amont et en aval de l'inducteur. Ces différences de potentiels provoquent des étincelles, ce qui affecte le revêtement et l'état de surface de la bande. De plus on améliore l'homogénéité de température transversale (rives médianes) par rapport à un inducteur de type zig zag.
La bobine peut comprendre plusieurs monospires dont les plans moyens sont orthogonaux à la direction longitudinale de la bande. Les monospires peuvent être reliées entre elles en série, ou en parallèle, ou en série-parallèle.
Chaque monospire peut présenter deux grands côtés l0 en relation avec la largeur ~de la bande et deux petits côtés en relation avec l'épaisseur de la bande. L'amenée de courant peut être effectuée sur un grand côté ou sur un petit côté.
De préférence, la longueur des grands côtés de la monospire est supérieure à la largeur de la bande d'une valeur telle qu' un effet de chauffage accentué en bordure de la bande soit évité.
La distance entre les grands côtés de la monospire peut augmenter vers les extrémités des grands côtés de telle sorté que l'effet de chauffage accentué en bordure de la bande soit évité. La monospire peut présenter vers les extrémités de ses grands côtés un contour trapézoïdal dont la grande base constitue un petit côté extérieur. En variante, la monospire peut présenter vers les extrémités de ses grands côtés un contour sensiblement circulaire convexe vers l'extérieur.
Avantageusement, le dispositif de chauffage comporte, à chaque extrémité longitudinale de la bobine inductrice à
monospires , une monospire de court-circuit fermée sur elle-même et dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale de la bande.
Le dispositif peut comporter un blindage électromagnétique afin de contenir le champ magnétique essentiellement suivant une direction orthogonale au plan de la bande.
Le dispositif peut comporter un déflecteur de champ pour corriger la température en rive par rapport à la zone médiane de la bande.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions
3 dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins Fig.l est une vue schématique en perspective d'un dispositif de chauffage avec monospire selon (invention, traversé par une bande métallique.
Fig.2 est une coupe schématique verticale d'une monospire avec la bande métallique à (intérieur.
Fig.3 montre une variante de monôspire, sans représentation de la bande.
Fig.4 montre une autre variante de monospire, semblablement à Fig.3.
Fig.5 et 6 montrent, en coupe verticale deux variantes de réalisation de monospire entourant une bande qui se déplace horizontalement.
Fig.7 est un schéma en perspective d'une bobine comportant trois monospires reliées en parallèle avec à chaque extrémité longitudinale une spire de court-circuit.
Fig.8 est le schéma électrique du branchement en parallèle des monospires de Fig.7.
Fig.9 est un schéma en perspective d'une bobine composée de trois monospires branchées en série.
Fig.lO est le schéma électrique du branchement de Fig.9.
Fig.l1 est un schéma en perspective de quatre monospires branchées deux à deux en série-parallèle.
Fig.l2, enfin, est le schéma électrique du branchement de Fig.ll.
En sé reportant à Fig.1 on peut voir un dispositif de chauffage par induction électromagnétique d'une bande d'acier A, ou plus généralement d'une bande métallique. Dans l'exemple de Fig.l, la bande A défile verticalement suivant sa direction longitudinale .verticale D représentée par une flèche.
Le dispositif de chauffage comprend au moins une bobine inductrice B qui entoure une zone de la bande A
transversalement à la direction longitudinale D.
Fig.2 est une coupe schématique verticale d'une monospire avec la bande métallique à (intérieur.
Fig.3 montre une variante de monôspire, sans représentation de la bande.
Fig.4 montre une autre variante de monospire, semblablement à Fig.3.
Fig.5 et 6 montrent, en coupe verticale deux variantes de réalisation de monospire entourant une bande qui se déplace horizontalement.
Fig.7 est un schéma en perspective d'une bobine comportant trois monospires reliées en parallèle avec à chaque extrémité longitudinale une spire de court-circuit.
Fig.8 est le schéma électrique du branchement en parallèle des monospires de Fig.7.
Fig.9 est un schéma en perspective d'une bobine composée de trois monospires branchées en série.
Fig.lO est le schéma électrique du branchement de Fig.9.
Fig.l1 est un schéma en perspective de quatre monospires branchées deux à deux en série-parallèle.
Fig.l2, enfin, est le schéma électrique du branchement de Fig.ll.
En sé reportant à Fig.1 on peut voir un dispositif de chauffage par induction électromagnétique d'une bande d'acier A, ou plus généralement d'une bande métallique. Dans l'exemple de Fig.l, la bande A défile verticalement suivant sa direction longitudinale .verticale D représentée par une flèche.
Le dispositif de chauffage comprend au moins une bobine inductrice B qui entoure une zone de la bande A
transversalement à la direction longitudinale D.
4 La bobine B, selon l'invention, comprend au moins une monospire 1 dont le plan moyen P est orthogonal à la direction longitudinale D de la bande A.
Selon Fig.l, la monospire 1 est constituée par un conducteur plat formant un contour rectangulaire dont les grands côtés la, lb, sont parallèles aux grandes faces de la bande, et les petits côtés 1c, 1d, parallèles à la tranche de la bande.
L'amenée de courant est effectuée sur un grand côté
l0 1b selon Fig.l. Ce grand côté lb est ouvert sensiblement à mi longueur et présente deux lamelles Ll, L2, repliées à angle droit vers l'extérieur par rapport au plan du côté 1b pour permettre le raccordement à (alimentation électrique.
En raison de la disposition du plan moyen P
orthogonal à la direction D, la bobine inductrice B ne produit pas de courant parasite dans la bande A, contrairement aux bobines multispires classiques qui ne sont pas orthogonales à
la direction D. Selon (invention, (homogénéité de température dans la largeur de la bande est améliorée.
Fig.2 montre une disposition semblable à Fig.1 avec une bande A qui se déplace horizontalement au lieu du déplacement vertical de Fig.l.
Fig.3 illustre une variante de réalisation selon laquelle (amenée de courant et les lamelles L1, L2, sont prévues dans la zone médiane d'un petit côté par exemple 1c.
La bande métallique A n'est pas représentée sur Fig.3.
Fig.4 montre une variante de la monospire selon laquelle l'amenée de courant est assurée par des lamelles L1, L2 prévues à Tune des extrémités d'un petit côté, par exemple 1c.
Bien que les dessins illustrent une monospire réalisée avec un conducteur plat, il est clair que d'autres types de conducteur par exemple à section circulaire ou rectangulaire ou association de plusieurs conducteurs de section circulaire ou rectangulaire pèuvent servir à réaliser la monospire.
La longueur H (Fig.2) des grands côtés de la monospire 1 est supérieure à la largeur h de la bande d'une valeur telle qu'un effet de chauffage accentué en bordure de la bande, c'est-à-dire suivant les rives Ac, Ad soit évité. A titre indicatif H peut être supérieur d'environ 25% à h, avec répartition égale de la différence de dimensions de part et d'autre de l'axe longitudinal de la bande A.
Selon Fig.l, la monospire 1 est constituée par un conducteur plat formant un contour rectangulaire dont les grands côtés la, lb, sont parallèles aux grandes faces de la bande, et les petits côtés 1c, 1d, parallèles à la tranche de la bande.
L'amenée de courant est effectuée sur un grand côté
l0 1b selon Fig.l. Ce grand côté lb est ouvert sensiblement à mi longueur et présente deux lamelles Ll, L2, repliées à angle droit vers l'extérieur par rapport au plan du côté 1b pour permettre le raccordement à (alimentation électrique.
En raison de la disposition du plan moyen P
orthogonal à la direction D, la bobine inductrice B ne produit pas de courant parasite dans la bande A, contrairement aux bobines multispires classiques qui ne sont pas orthogonales à
la direction D. Selon (invention, (homogénéité de température dans la largeur de la bande est améliorée.
Fig.2 montre une disposition semblable à Fig.1 avec une bande A qui se déplace horizontalement au lieu du déplacement vertical de Fig.l.
Fig.3 illustre une variante de réalisation selon laquelle (amenée de courant et les lamelles L1, L2, sont prévues dans la zone médiane d'un petit côté par exemple 1c.
La bande métallique A n'est pas représentée sur Fig.3.
Fig.4 montre une variante de la monospire selon laquelle l'amenée de courant est assurée par des lamelles L1, L2 prévues à Tune des extrémités d'un petit côté, par exemple 1c.
Bien que les dessins illustrent une monospire réalisée avec un conducteur plat, il est clair que d'autres types de conducteur par exemple à section circulaire ou rectangulaire ou association de plusieurs conducteurs de section circulaire ou rectangulaire pèuvent servir à réaliser la monospire.
La longueur H (Fig.2) des grands côtés de la monospire 1 est supérieure à la largeur h de la bande d'une valeur telle qu'un effet de chauffage accentué en bordure de la bande, c'est-à-dire suivant les rives Ac, Ad soit évité. A titre indicatif H peut être supérieur d'environ 25% à h, avec répartition égale de la différence de dimensions de part et d'autre de l'axe longitudinal de la bande A.
5 Fig.5 illustre une variante de réalisation selon laquelle la distance E entre les grands côtés de la monospire augmente vers les extrémités de ces grands côtés de telle sorte que (effet de chauffage accentué en bordure Ac, Ad de la bande ' soit encore mieux évité.
Selon Fig.S la monospire 1 présente vers les extrémités de ses grands côtés un contour trapézoïdal Td, Tc dont la grande base constitue le petit côté extérieur 1c, 1d, tandis que la petite base du trapèze correspond à la distance entre les grands côtés de la monospire dans la région centrale.
Selon la variante de Fig.6, les extrémités des grands côtés de la monospire présentent un contour sensiblement circulaire Cd, Cc convexe vers l'extérieur, également favorable à la limitation ou la suppression de (effet de chauffage accentué en bordure Ac, Ad. .
Fig.7 montre schématiquement en perspective une bobine B1 comprenant trois monospires identiques 1, 21 et 31 coaxiales connectées en parallèle selon le schéma électrique de Fig.~. Chaque monospire 1, 21, 31 a son plan moyen orthogonal à la direction longitudinale de la bande métallique (non représentée sur Fig.7) qui défile à (intérieur des spires.
L'alimentation en courant électrique alternatif, généralement haute fréquence, est assurée par des conducteurs reliés en parallèle aux lamelles d'amenée L1, L2 de chaque monospire.
Avantageusement, on prévoit à chaque extrémité
longitudinale de la bobine B1 une monospire de court-circuit 4, 5 fermée sur elle-même, dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale de la bande. Ces monospires 4, 5 de court-circuit permettent de refermer les lignes de champ électromagnétique dont deux sont schématiquement représentées en Mc et Md, peu après leur sortie des spires 4 et 5. On évite ainsi que le champ électromagnétique se propage plus loin suivant la direction longitudinale de la bande, de sorte que les perturbations éventuelles créées par ce champ sur
Selon Fig.S la monospire 1 présente vers les extrémités de ses grands côtés un contour trapézoïdal Td, Tc dont la grande base constitue le petit côté extérieur 1c, 1d, tandis que la petite base du trapèze correspond à la distance entre les grands côtés de la monospire dans la région centrale.
Selon la variante de Fig.6, les extrémités des grands côtés de la monospire présentent un contour sensiblement circulaire Cd, Cc convexe vers l'extérieur, également favorable à la limitation ou la suppression de (effet de chauffage accentué en bordure Ac, Ad. .
Fig.7 montre schématiquement en perspective une bobine B1 comprenant trois monospires identiques 1, 21 et 31 coaxiales connectées en parallèle selon le schéma électrique de Fig.~. Chaque monospire 1, 21, 31 a son plan moyen orthogonal à la direction longitudinale de la bande métallique (non représentée sur Fig.7) qui défile à (intérieur des spires.
L'alimentation en courant électrique alternatif, généralement haute fréquence, est assurée par des conducteurs reliés en parallèle aux lamelles d'amenée L1, L2 de chaque monospire.
Avantageusement, on prévoit à chaque extrémité
longitudinale de la bobine B1 une monospire de court-circuit 4, 5 fermée sur elle-même, dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale de la bande. Ces monospires 4, 5 de court-circuit permettent de refermer les lignes de champ électromagnétique dont deux sont schématiquement représentées en Mc et Md, peu après leur sortie des spires 4 et 5. On évite ainsi que le champ électromagnétique se propage plus loin suivant la direction longitudinale de la bande, de sorte que les perturbations éventuelles créées par ce champ sur
6 PCT/FR2004/000516 des appareils se trouvant en aval ou en amont de la bobine Bl sont évitées.
Fig.9 illustre une bobine B2 comportant trois monospires 1, 21, 31 coaxiales reliées en série comme illustré
par le schéma électrique de Fig.lO. Le plan moyen de chaque monospire est orthogonal à la direction longitudinale D de la bande métallique qui n'est pas représentée sur Fig.9.
Bien entendu, le nombre de monospires branchées en parallèle ou en série peut être différent de trois, par exemple égal à deux ou supérieur à trois.
Fig.l1 montre schématiquement en perspective un montage série -parallèle de quatre monospires 1, 21, 31, 41 coaxiales dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale D de la bande d'acier non représentée.
Les monospires 1, 21 sont reliées en série de même que les monospires 31, 41. Ces deux groupements série sont reliés en parallèle comme illustré schématiquement par Fig.l2.
Bien entendu, le branchement série-parallèle peut s'effectuer avec un nombre de monospires différent de celui illustré sur Fig.l1 et 12.
Dans toutes les variantes représentées on peut prévoir des monospires de court-circuit placées à chaque extrémité de la bobine comme dans le cas de Fig.7.
On peut . également prévoir un blindage électromagnétique, par exemple avec un circuit magnétique à
tôles ou ferrites, ou un blindage réalisé en tôle de cuivre, afin de contenir le champ magnétique essentiellement suivant une direction orthogonale au plan de la bande.
Le dispositif de chauffage peut fonctionner sous 3o atmosphère contrôlée ou non.
On peut prévoir des déflecteurs de champ notamment pour corriger la température en rive Ac, Ad, par raport à la zone médiane de la bande.
On pourrait également prévoir des monospires concaves suivant la direction longitudinale de la bande.
Fig.9 illustre une bobine B2 comportant trois monospires 1, 21, 31 coaxiales reliées en série comme illustré
par le schéma électrique de Fig.lO. Le plan moyen de chaque monospire est orthogonal à la direction longitudinale D de la bande métallique qui n'est pas représentée sur Fig.9.
Bien entendu, le nombre de monospires branchées en parallèle ou en série peut être différent de trois, par exemple égal à deux ou supérieur à trois.
Fig.l1 montre schématiquement en perspective un montage série -parallèle de quatre monospires 1, 21, 31, 41 coaxiales dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale D de la bande d'acier non représentée.
Les monospires 1, 21 sont reliées en série de même que les monospires 31, 41. Ces deux groupements série sont reliés en parallèle comme illustré schématiquement par Fig.l2.
Bien entendu, le branchement série-parallèle peut s'effectuer avec un nombre de monospires différent de celui illustré sur Fig.l1 et 12.
Dans toutes les variantes représentées on peut prévoir des monospires de court-circuit placées à chaque extrémité de la bobine comme dans le cas de Fig.7.
On peut . également prévoir un blindage électromagnétique, par exemple avec un circuit magnétique à
tôles ou ferrites, ou un blindage réalisé en tôle de cuivre, afin de contenir le champ magnétique essentiellement suivant une direction orthogonale au plan de la bande.
Le dispositif de chauffage peut fonctionner sous 3o atmosphère contrôlée ou non.
On peut prévoir des déflecteurs de champ notamment pour corriger la température en rive Ac, Ad, par raport à la zone médiane de la bande.
On pourrait également prévoir des monospires concaves suivant la direction longitudinale de la bande.
Claims (11)
1. Dispositif de chauffage par induction électromagnétique d'une bande métallique (A) comprenant au moins une bobine inductrice (B) qui entoure une zone de la bande transversalement à la direction longitudinale (D) de la bande, caractérisé en ce que la bobine (B) comprend au moins une monospire (1) dont le plan moyen (P) est orthogonal à la direction longitudinale (D) de la bande.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine comprend plusieurs monospires (B1) dont les plans moyens sont orthogonaux à la direction longitudinale (D) de la bande, les monospires étant reliées entre elles en série, ou en parallèle, ou en série-parallèle.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque monospire présente deux grands côtés en relation avec la largeur de la bande et deux petits côtés en relation avec l'épaisseur de la bande, caractérisé en ce que l'amenée de courant (L1,L2) est effectuée sur un grand côté (1b).
4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque monospire présente deux grands côtés en relation avec la largeur de la bande et deux petits côtés en relation avec l'épaisseur de la bande, caractérisé en ce que l'amenée de courant (L1, L2) est effectuée sur un petit côté (1c).
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la longueur (H) des grands côtés de la monospire est supérieure à la largeur (h) de la bande (A) d'une valeur telle qu'un effet de chauffage accentué en bordure de la bande soit évité.
6. Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la distance (E) entre les grands côtés de la monospire augmente vers les extrémités des grands côtés de telle sorte que l'effet de chauffage accentué en bordure de la bande soit évité.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la monospire présente vers les extrémités de ses grands côtés un contour trapézoïdal (Tc, Td) dont la grande base constitue un petit côté extérieur (1c, 1d).
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la monospire présente vers les extrémités de ses grands côtés un contour sensiblement circulaire (Cc, Cd) convexe vers l'extérieur.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, à chaque extrémité
longitudinale de la bobine inductrice, une monospire de court-circuit (4,5) fermée sur elle-même et dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale (D) de la bande.
longitudinale de la bobine inductrice, une monospire de court-circuit (4,5) fermée sur elle-même et dont le plan moyen est orthogonal à la direction longitudinale (D) de la bande.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un blindage électromagnétique afin de contenir le champ magnétique essentiellement suivant une direction orthogonale au plan de la bande.
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un déflecteur de champ pour corriger la température en rive (Ac, Ad) par rapport à la zone médiane de la bande.
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| FR03/02892 | 2003-03-07 | ||
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