CN102869140B - 感应加热装置 - Google Patents

Abstract

一种感应加热装置，能实现被加热材宽度方向上的温度控制。在用于制钢线的感应加热装置中具有屏蔽铜管(6)和コ字形铁心(5)，通过在宽度方向上对有助于加热的被加热材的交链磁通量进行调节来控制被加热材宽度方向上的温度，其中，所述屏蔽铜管(6)具有加热线圈(3)、靠近加热线圈(3)的接近部(6a)及远离加热线圈(3)的远离部(6b)，所述コ字形铁心(5)配置于加热线圈(3)的上下表面，且其位置、个数是可变的。

Description

感应加热装置

技术领域

本发明涉及一种设置于例如钢铁用热轧线这样的制钢线，对所搬运的被加热材连续地进行加热的感应加热装置。

背景技术

感应加热装置将与交流电源连接的加热线圈配置于被加热材的周边，利用因交链磁通而感应出的涡电流的焦耳热对被加热材进行加热。作为该感应加热装置，众所周知有一种在卷绕有铜管的加热线圈内插入被加热材进行加热的螺线管型感应加热装置。

在图6、图7中，表示了现有的螺线管型感应加热装置。图6是表示例如专利文献1等中所示的现有的螺线管型感应加热装置的结构的侧剖图。图7是表示图6的感应加热装置的主视图。加热线圈3是以围绕被加热材1的宽度方向的方式将铜管卷绕成椭圆形而形成的。耐热构件4配置于加热线圈3的内侧，形成被加热材1的通路。コ字形铁心5沿着加热线圈3的外侧的磁路在被加热材1的宽度方向上排列设置有多个。

一般而言，被粗轧后的板状的被加热材1在被辊道2搬运而被搬运至下个工序期间散热而使温度降低。因此，配置感应加热装置，感应加热装置使被加热材1在形成于加热线圈3内侧的通路内穿过，并对被加热材1进行感应加热，来补偿搬运中的温度降低。

如上所述，现有的螺线管型感应加热装置以被加热材1在搬运中的温度降低补偿作为目的。然而，由于越是靠近形成加热线圈3的铜管附近，磁通量就越多，因此，由于被加热材1与形成加热线圈3的铜管之间的物理距离的远近，会在被加热材宽度方向上产生温度差。

特别地，在使用螺线管型感应加热装置来对多根管、钢坯等钢铁产品同时进行加热的情况下，位于被加热材宽度方向端部的位置比位于宽度方向中央部的位置更能使加热线圈3与管、钢坯形成物理上的近距离。因此，宽度方向端部的交链磁通变多，容易被加热。藉此，宽度方向上的中央部与端部没有被均等地加热。

将加热线圈卷绕在被加热材周围的形式的感应加热装置在许多领域中被利用，从而提出了一种在如上所述对多个长条状的被加热材进行处理时，能实现宽度方向均热化的感应加热装置(例如，专利文献2)。

在专利文献2中，在光学透镜等的制造工序中使用模压成型装置，该模压成型装置具有卷绕在母模周围的加热线圈。为了确保均热性，加热线圈采用以下形状：在以往发热量较小的位置(宽度方向中央部)使加热线圈靠近被加热材，在以往发热量较大的位置(宽度方向端部)使加热线圈远离被加热材。

另外，专利文献2的特长在于，能根据被加热材的发热量对加热线圈的接近量进行调节，藉此，能极其细致地进行被加热材的温度控制。

专利文献1：日本专利特开平10-134949号公报

专利文献2：日本专利特开2004-269339号公报

然而，专利文献2的目的只是实现多个长条状的被加热材的均热，而未提及控制宽度方向上的温度分布来提高例如端部、中央部等特定部位的温度这样的特长。

另外，在现有的螺线管型感应加热装置中，位于被加热材宽度方向端部的部分比位于被加热材宽度方向中央部的部分更靠近形成加热线圈的铜管，从而使宽度方向端部的交链磁通变多，因此，在被加热材宽度方向上的端部和中央部，在加热温度上产生温度差。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能实现被加热材的宽度方向上的均热，并能实现包含宽度方向中央部和端部的升温、变热在内的宽度方向温度控制的感应加热装置。

为了解决上述技术问题，本发明的感应加热装置具有以下这样的元件。

技术方案一记载的感应加热装置的特征是，包括：加热线圈，该加热线圈卷绕有导电构件，且从入口侧朝出口侧插通有被加热材；屏蔽铜管，该屏蔽铜管配置于上述加热线圈的入口侧及出口侧；以及コ字形铁心，该コ字形铁心设置于上述加热线圈的上下表面，上述屏蔽铜管是在上述被加热材的宽度方向上形成有靠近上述加热线圈的接近部和远离上述加热线圈的远离部而形成的。

技术方案二记载的上述コ字形铁心的特征是，配置于上述加热线圈的上下表面上欲使上述被加热材的温度上升的部位。

技术方案三记载的上述屏蔽铜管的特征是，在上述被加热材的宽度方向端部形成有上述接近部，在上述被加热材的宽度方向中央部形成有上述远离部。

根据技术方案一的感应加热装置，在屏蔽铜管靠近加热线圈的接近部，在屏蔽铜管中流动有与在加热线圈中流动的电流相反方向的感应电流，从而能减弱被加热材的交链磁通。远离加热线圈的远离部具有使在屏蔽铜管中流动的反向感应电流不对被加热材的交链磁通量带来影响的足够距离，通过在宽度方向上对有助于加热的交链磁通量进行调节，能控制被加热材宽度方向上的温度。

在本发明技术方案二的感应加热装置中，通过在加热线圈上下表面上配置コ字形铁心，能集中该部分的磁通量，从而能使该部分的被加热材温度进一步上升。

例如，当欲使被加热材宽度方向中央部进一步升温时，通过将コ字形铁心配置于加热线圈上下表面的中央部来增加有助于宽度方向中央部的加热的磁通量，从而能使宽度方向中央部升温。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的立体图。

图2是用于说明本发明第一实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的通电方向和磁通方向的俯视图。

图3是用于说明本发明第一实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的宽度方向中央部和宽度方向端部的通电方向和磁通方向的侧视图。

图4是用于说明本发明第一实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的宽度方向中央部的通电方向和磁通方向的立体图。

图5是表示本发明第二实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的立体图。

图6是表示现有的钢铁用螺线管型感应加热装置的侧剖图。

图7是表示现有的钢铁用螺线管型感应加热装置的主视图。

(符号说明)

1 被加热材

2 辊道(table roller)

3 加热线圈

4 耐热构件

5 コ字形铁心

6 凸型屏蔽铜管

6a、6c 接近部

6b、6d 远离部

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，根据图1～图4对本发明第一实施方式的螺线管型感应加热装置详细地进行说明。

图1是表示本发明第一实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的立体图。在图1中，加热线圈3以使作为供电流流动的导电构件的铜管覆盖图3所示的被加热材1的方式卷绕有多根，并从线圈入口侧朝线圈出口侧插通有被加热材1。

在图1中，为了修正因被加热材1的宽度方向端部与加热线圈3的物理距离远近对加热特性造成的影响，配置有用于调节被加热材1的宽度方向上的交链磁通量的コ字形铁心5和凸型屏蔽铜管6。

コ字形铁心5配置于加热线圈3的上下表面上欲使被加热材1的温度上升的部位。

凸型屏蔽铜管6配置于加热线圈3的入口侧及出口侧(开口部分)，其是在被加热材1的宽度方向上形成有靠近加热线圈3的接近部6a和远离加热线圈3的远离部6b而形成的。在图1所示的例子中，屏蔽铜管6在被加热材1的宽度方向端部形成有接近部6a，在被加热材1的宽度方向中央部形成有远离部6b。

图2是表示在假定加热线圈3的通电方向为一个方向的情况下的、在加热线圈3及凸型屏蔽铜管6中流动的电流方向和磁通方向的俯视图。图3是表示在假定加热线圈3的通电方向为一个方向的情况下的、在加热线圈3及凸型屏蔽铜管6中流动的电流方向和磁通方向的侧视图。在图3中，为了凸显凸型屏蔽铜管6的宽度方向端部的效果，未图示宽度方向中央部的コ字形铁心5。

在该例中，凸型屏蔽铜管6的靠近加热线圈3的接近部6a形成于被加热材1的宽度方向端部。在宽度方向端部，因在加热线圈3中流动的电流Ia的变化而产生磁通Φ1，因电流Ia而感应出在凸型屏蔽铜管6中流动的反向感应电流Ib，并因反向感应电流Ib而产生磁通Φ2。因此，被加热材1的交链磁通Φ1、Φ2因在图2、图3的圆框部方向相反而减弱。

另一方面，由于远离加热线圈3的远离部6b形成于宽度方向中央部，因此，在凸型屏蔽铜管6中流动的反向感应电流Ib不会对被加热材1的中央部的交链磁通量带来影响。即，通过具有使在屏蔽铜管6中流动的反向感应电流Ib不对被加热材1的交链磁通量带来影响的足够的距离，使磁通能在宽度方向中央部比宽度方向端部更有效地与被加热材1交链，进而使宽度方向中央部的温度上升。即，通过在被加热材1的宽度方向上对有助于加热的交链磁通量进行调节，能控制被加热材1的宽度方向上的温度。

图4是用于说明宽度方向中央部的通电方向和磁通方向的立体图。通过将コ字形铁心5配置于被加热材1的宽度方向中央部，能使被加热材1的宽度方向中央部的磁通比宽度方向端部的磁通更有效地与被加热材1交链，进而使宽度方向中央部的温度上升。

这样，根据实施例1的螺线管型感应加热装置，由于其包括：具有靠近加热线圈3的接近部6a和远离加热线圈3的远离部6b的屏蔽铜管6；以及コ字形铁心5，因此，能实现被加热材的宽度方向的均热，并能柔性地控制被加热材1的宽度方向上的温度分布，也能提高例如端部、中央部等特定部位的温度。

(第二实施方式)

图5是表示本发明第二实施方式的钢铁用螺线管型感应加热装置的立体图。在第二实施方式中，屏蔽铜管6A在被加热材1的宽度方向端部形成有远离部6d，在被加热材1的宽度中央部形成有接近部6c。另外，将コ字形铁心5A配置于加热线圈3的两端部的上下表面。

这样，根据实施例2的感应加热装置，通过将构成为使形成于宽度方向中央部的接近部6c靠近加热线圈3并使形成于宽度方向端部的远离部6d远离加热线圈3的形状、即所谓凹型的屏蔽铜管6A配置于加热线圈3的出入口侧两方，从而能抑制宽度方向中央部的加热。

另外，通过将コ字形铁心5A配置于加热线圈3的两端部分的上下表面，能使宽度方向端部的温度上升。

本发明中，屏蔽铜管6的在被加热材1的宽度方向上的凹凸形状的位置并不限定于宽度方向中央部、宽度方向端部的位置，也可以是宽度方向上的其它位置。

工业上的可利用性

本发明能适用于在钢铁用热轧线上使用的感应加热装置。

Claims (4)

1.一种感应加热装置，包括：

加热线圈，该加热线圈卷绕有导电构件，并从入口侧朝出口侧插通有被加热材；以及

コ字形铁心，该コ字形铁心设置于所述加热线圈的上下表面，其特征在于，

所述感应加热装置还包括屏蔽铜管，该屏蔽铜管配置于所述加热线圈的入口侧及出口侧，

所述屏蔽铜管是在所述被加热材的宽度方向上形成有靠近所述加热线圈的接近部和远离所述加热线圈的远离部而形成的。

2.如权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于，

所述コ字形铁心配置于所述加热线圈的上下表面上欲使所述被加热材的温度上升的部位。

3.如权利要求1或2所述的感应加热装置，其特征在于，

所述屏蔽铜管在所述被加热材的宽度方向端部形成有所述接近部，在所述被加热材的宽度方向中央部形成有所述远离部。

4.如权利要求1或2所述的感应加热装置，其特征在于，

所述屏蔽铜管在所述被加热材的宽度方向端部形成有所述远离部，在所述被加热材的宽度方向中央部形成有所述接近部。