CN104025703A - 直接电阻加热设备和直接电阻加热方法 - Google Patents

Abstract

一种直接电阻加热设备(10；20；40；50)，包括：第一电极(11；21；41；51)和第二电极(12；22；42；52)；以及移动机构(15；25；45；55)，该移动机构被构造成使第一电极(11；21；41；51)和第二电极(12；22；42；52)中的至少一个移动。一种直接电阻加热方法，包括如下步骤：提供具有加热目标区域的加工件(w)，该加热目标区域的一个方向上每单位长度的电阻沿着该一个方向变化；将第一电极(11；21；41；51)和第二电极(12；22；42；52)放置在加热目标区域上，以及使第一电极(11；21；41；51)和第二电极(12；22；42；52)中的至少一个移动，使得根据所述每单位长度电阻的改变来调节将电流施加到所述加热目标区域的每个部分的时间，由此加热加工件(w)使得所述加热目标区域的每个部分被加热到目标温度范围内的温度。

Description

直接电阻加热设备和直接电阻加热方法

技术领域

本发明涉及一种直接电阻加热设备和直接电阻加热方法，其中电流被施加到诸如钢毛坯的加工件。

背景技术

将热处理施加到例如诸如中立柱和加强件的车辆结构以确保强度。热处理能够归类为两个类型，即，间接加热和直接加热。间接加热的实例是锅炉加热，其中，加工件放置在锅炉内部并且锅炉的温度受到控制以加热加工件。直接加热的实例包括感应加热和直接电阻加热(也称为直接导电加热)，在感应加热中，将涡电流施加到加工件以加热该加工件；在直接电阻加热中，将电流直接施加到加工件以加热该加工件。

根据第一现有技术，金属毛坯在经受由加工装置进行的塑性加工之前通过感应加热或直接电阻加热而被加热。例如，将具有电极辊或感应线圈的加热装置布置在具有切割机的加工装置的上游，并且在连续传送金属毛坯的同时加热该金属毛坯(参见，例如，JP06-079389A)。

根据第二现有技术，为了通过直接电阻加热来加热沿着钢板的纵向具有大致恒定宽度的钢板，将电极布置在钢板在纵向上的各个端部上，并且在该电极之间施加电压。在这种情况下，因为电流均匀地流动通过钢板，所以热生成量在整个钢板上是均匀的。另一方面，为了加热沿着钢板的纵向具有变化宽度的钢板，将一组多个电极并排布置在钢板在宽度方向上的一侧上，并且将另一组多个电极并排布置在钢板在宽度方向上的另一侧上，使得布置在钢板在宽度方向上的各个侧上的电极形成多对电极。在这种情况下，将相等的电流施加在每一对电极之间，使得钢板被加热到均匀温度(参见，例如，JP3587501B2)。

根据第三现有技术，将第一电极固定到钢杆的一端，并且将夹紧型第二电极设置成保持在钢杆的待被加热的部分和钢杆的不被加热的部分之间的边界，使得钢杆被部分地加热(参见，例如，JP53-007517A)。

当加热加工件，具体为，加热沿着加工件的纵向具有变化宽度的加工件时，优选的是，对每单位体积施加的热量在整个加工件上是相同的，如在锅炉加热中那样。然而，加热炉需要大型设备，并且锅炉的温度控制是困难的。

因此，在生产成本方面，直接电阻加热是优选的。然而，当类似于在第二现有技术中设置多对电极时，对于每对电极控制所施加的电流量，这增加了安装成本。此外，多对电极相对于一个加工件的布置降低了生产率。

发明内容

本发明的一个目的是提供直接电阻加热设备和直接电阻加热方法，其需要较少的电极数目来对加工件均匀加热或将加工件加热成具有期望的温度分布。

根据本发明的一方面，直接电阻加热设备包括：一对电极，该一对电极适于电耦接到电源单元并包括第一电极和第二电极；以及移动机构，该移动机构被构造成在所述第一电极和所述第二电极两者都接触加工件的情况下，并且在电流从所述电源单元经过所述一对电极施加到所述加工件的情况下，使所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极移动，以改变所述第一电极和所述第二电极之间的距离。

第一电极和第二电极中的每一个可以跨加工件的加热目标区域延伸的长度。

移动机构可以包括：调节单元，该调节单元被构造成控制所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极的移动速度；以及驱动机构，该驱动机构被构造成根据所述调节单元来移动所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极。

调节单元可以被构造成基于加工件的形状和大小数据来获得移动速度，使得驱动机构使第一电极和第二电极中的至少一个以通过调节单元获得的移动速度移动。

第一电极和第二电极中的每一个电极都可以包括主电极部、辅助电极部、以及连接到电源单元以将电流施加到该主电极部的引线部。该主电极部和该辅助电极部可以布置成从加工件上方和下方保持加工件。

移动机构可以被构造成使第一电极和第二电极中的仅一个电极移动。或者，移动机构可以被构造成使第一电极和第二电极这两者都移动。

第一电极和第二电极中的至少一个电极可以被构造成在接触加热目标区域时在加工件的加热目标区域上滚动或滑动。

根据本发明的另一方面，直接电阻加热方法包括如下步骤：提供具有加热目标区域的加工件，其中，在所述加热目标区域的一个方向上的所述加热目标区域每单位长度的电阻沿着所述一个方向改变；将第一电极和第二电极放置成使得在所述第一电极和所述第二电极之间设置空间，并且使得所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极跨所述加热目标区域延伸；以及在将电流施加到所述加热目标区域的情况下，使所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极移动，使得根据所述每单位长度电阻的改变来调节将所述电流施加到所述加热目标区域的每个部分的时间，由此加热所述加工件，使得所述加热目标区域的每个部分被加热到目标温度范围内的温度。

从电源单元施加到第一电极和第二电极的电流可以是恒定的。

加工件的加热目标区域可以被构造成使得加热目标区域的截面面积沿一个方向减小，并且第一电极和第二电极中的至少一个电极根据截面面积的减小而移动。

根据本发明的一个或多个方面，当加工件的加热目标区域沿着电极移动方向虚拟地以条纹形式被划分成多个子区域时，可以减少沿着电极移动方向施加到各个子区域的热量。

因此，首先，在沿着加热加工件的目标区域的一个方向的每单位长度的电阻沿着纵向改变的情况下，例如，截面面积沿着一个方向增加或减小，第一电极和第二电极可以布置在纵向上的两侧上，并且在电流被施加的状态下，至少一个电极在每单位长度电阻沿着一个方向减小的方向上移动。此外，根据每单位长度电阻沿着一个方向的减小，调节电极移动速度。因此，在加热目标区域沿着移动方向虚拟地以条纹形式被划分成的每一个子区域中的电流量不取决于子区域的位置并且落入相同的范围内。结果，即使在每单位长度的电阻沿一个方向改变的情况下，可以使施加到子区域的热量均衡，并且可以几乎均匀地加热所述加热目标区域，且无需布置多对电极。

其次，在加工件的加热目标区域通过直接电阻加热而加热成具有不同的温度分布的情况下，例如，在加热目标区域具有大致恒定截面面积并且通过直接电阻加热被加热成具有温度在一个方向上从高温下降到低温的温度分布的情况下，至少一个电极沿一个方向移动，因而在加热目标区域沿着移动方向虚拟地以条纹形式被划分成的各个子区域中的电流量取决于子区域的位置是不同的，从而使得能够将加工件加热成具有期望的温度分布。

附图说明

图1A是示出导电之前的状态的、根据本发明的第一实施例的直接电阻加热设备的平面视图；

图1B是示出导电之前的状态的、图1A的直接电阻加热设备的前视图；

图1C是示出导电之后的状态的、图1A的直接电阻加热设备的平面视图；

图1D是示出导电之后的状态的、示出图1A的直接电阻加热设备的前视图；

图2是用于解释与直接导电相关的关系表达式的示意图；

图3是图1A至图1D的直接电阻加热设备的详细构造的实例的前视图；

图4是图3的直接电阻加热设备的详细构造的左侧视图；

图5是图3的直接电阻加热设备的详细构造的一部分的平面视图；

图6是图3的直接电阻加热设备的详细构造的右侧视图；

图7A是示出导电之前的状态的、根据本发明的第二实施例的直接电阻加热设备的平面视图；

图7B是示出导电之前的状态的、图7A的直接电阻加热设备的前视图；

图7C是示出导电之后的状态的、图7A的直接电阻加热设备的平面视图；

图7D是示出导电之后的状态的、图7A的直接电阻加热设备的前视图；

图8A是根据本发明的第三实施例的直接电阻加热设备的平面视图，并且示出导电之前的状态；

图8B是示出导电之前的状态的、图8A的直接电阻加热设备的前视图；

图8C是示出当施加电流时的状态的、图8A的直接电阻加热设备的平面视图；

图8D是示出当施加电流时的状态的、图8A的直接电阻加热设备的前视图；

图8E是示出导电之后的状态的、图8A的直接电阻加热设备的平面视图；

图8F是示出导电之后的状态的、图8A的直接电阻加热设备的前视图；

图9A是根据本发明的第四实施例的直接电阻加热设备的平面视图，并且示出导电之前的状态；

图9B是示出导电之前的状态的、图9A的直接电阻加热设备的前视图；

图9C是示出导电之后的状态的、图9A的直接电阻加热设备的平面视图；

图9D是示出导电之后的状态的、图9A的直接电阻加热设备的前视图；

图10A是示出导电之前的状态的、根据本发明的第五实施例的直接电阻加热设备的平面视图；

图10B是示出导电之前的状态的、图10A的直接电阻加热设备的前视图；

图10C是示出导电之后的状态的、图10A的直接电阻加热设备的平面视图；

图10D是示出导电之后的状态的、图10A的直接电阻加热设备的前视图；

图11A是示出导电之前的状态的、根据本发明的第六实施例的直接电阻加热设备的平面视图；

图11B是示出导电之前的状态的、图11A的直接电阻加热设备的前视图；

图11C是示出导电之后的状态的、图11A的直接电阻加热设备的平面视图；以及

图11D是示出导电之后的状态的、图11A的直接电阻加热设备的前视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施例。根据本发明的一个或多个实施例的直接电阻加热设备和直接电阻加热方法不仅能够应用于沿着加工件的纵向具有均匀厚度和恒定宽度的加工件，而且还能够应用于具有待加热的加工件区域(在下文中称为“加热目标区域”)的加工件，该加热目标区域的宽度和/或厚度沿着加热目标区域的纵向方向改变，使得加热目标区域的截面面积沿着该加热目标区域的纵向减小，并且所述直接电阻加热设备和直接电阻加热方法还能够应用于具有如下加热目标区域的加工件：该加热目标区域形成有开口或凹槽，使得加热目标区域的截面面积沿着加热目标区域的纵向减小。加工件为例如能够通过施加电流而被加热的钢毛坯。加工件可以是单一部件，或可以包括具有不同的电阻率并且通过焊接等形成为一件式结构的多个部件。此外，加工件不仅可以包括一个而且可以包括一个以上的加热目标区域。当加工件具有一个以上加热目标区域时，加热目标区域可以是连续的或是分离的。

第一实施例

将参照图1A至图1D来描述根据本发明的第一实施例的直接电阻加热设备10。

该直接电阻加热设备10包括：一对电极13，该一对电极13电耦接到电源单元1并且具有第一电极11和第二电极12；以及移动机构15，该移动机构15被构造成使第一电极11和第二电极12中的至少一个电极移动。

在该实例中，在第一电极11和第二电极12两者接触加工件w且电流从电源单元1经过一对电极13施加到加工件w的情况下，移动机构15使第一电极11移动，以改变第一电极11和第二电极12之间的距离。

即，第一电极11是通过移动机构15移动的移动电极，并且第二电极12是仅接触加工件w的固定电极。在另一个实例中，第二电极12可以被构造为移动电极，并且第一电极11可以被构造为固定电极。在另一个实例中，第一电极11和第二电极12两者都可以被构造为移动电极。

从电力开始从电源单元1施加到所述一对电极13起直至电力的施加停止，移动电极(第一电极11)沿着加工件w的加热目标区域移动，使得加热目标区域沿着电极移动方向以条纹形式虚拟地所划分成的子区域的每一个子区域的热量受到控制。

在该实例中，加热目标区域是加工件w的整个区域，并且具有沿着电极移动方向逐渐变窄的宽度。在将恒定电流从电源单元1经过所述一对电极13施加到加工件w时，调节第一电极11的移动速度以控制每一个子区域的热量。

移动机构15包括：调节单元15a，该调节单元15a被构造成调节第一电极11和第二电极12中的移动电极的移动速度；以及驱动机构15b，该驱动机构15b被构造成根据调节单元15a使移动电极移动。调节单元15a从关于加工件w的形状和大小的数据来获得移动电极的移动速度，并且驱动机构15b使电极以获得的移动速度移动。下面将描述通过调节单元15a获得的移动速度。

作为将电流I施加到如图2所示的单位长度的截面面积A₀持续时间段t₀(秒)的结果的温升θ₀能够从下列方程式获得：

θ₀(℃)＝ρe/(ρ·c)×(I²×t₀)/A₀ ²…方程式1

其中，ρe是电阻率(Ω·m)，ρ是密度(kg/m³)，并且c是比热(J/kg·℃)。

作为将电流I施加到单位长度的截面面积A_n持续时间段tn(秒)的结果的温升θn能够从下列方程式获得。

θn(℃)＝ρe/(ρ·c)×(I²×tn)/An²…方程式2

这里，假设电流I是恒定的，并且温升θ₀等于温升θn，建立下列关系。

t₀/A₀ ²＝tn/An²…方程式3

因此，施加恒定电流使得不同的截面加热到相同的温度的时间段与截面面积的比率的平方成比例。

可以设置移动电极的速度ΔV如下：

ΔV＝ΔL/(t₀-tn)…方程式4

其中，ΔL是在加工件w的纵向上加工件w的长度。

因此，调节单元15a能够从关于诸如钢毛坯的加工件w的形状和大小的数据、从电源单元1供给的电流量和目标加热温度来获得移动速度。

例如，如图1A至图1D所示，在加工件w具有等腰梯形形状、恒定厚度，和在加工件w的纵向上变化的宽度的情况下，每单位长度电阻沿着一个方向(即，加工件w的纵向)改变。在该实例中，加工件w的整个区域是加热目标区域。第一电极11和第二电极12放置成使得在第一电极11和第二电极12之间设置空间，并且使得它们在与移动机构使第一电极11和第二电极12中的至少一个电极移动的方向垂直的方向上跨越加热目标区域延伸，并且在电流从电源单元1被施加的情况下，第一电极11和第二电极12中的至少一个电极移动。例如，能够根据加工件w的宽度沿着电极移动方向的改变(即，每单位长度电阻的改变)来调节第一电极11的移动速度，由此调节电流被施加到加热目标区域的每个部分的时间。

通过以上述方式调节电流施加时间，当加工件w沿着电极移动方向以条纹形式虚拟地被划分成子区域时，能够提供与每一个子区域的电阻相当的适当的电流量，使得加工件w的整个加热目标区域能够被加热到在目标温度范围内的温度。

例如，当加工件w具有如图1A至图1D所示在其纵向方向上具有朝着一端变窄的宽度的平板形状时，根据接触移动电极的加工件w的加热目标区域的宽度的改变来调节移动电极的移动速度。基于前述方程式4，移动速度由与截面面积的改变率的平方成比例的函数限定。

电源单元1可以是直流电源或交流电源。当电源单元1是交流电源时，在给定的周期内的平均电流可以被保持恒定。在任一情况下，当加热具有变化的截面面积的加工件w时，通过调节对于加工件w的加热目标区域的每个部分的电流施加时间，在加工件w的加热目标区域的每个部分中，能够将温升保持在相同的范围内。每一个电极具有跨越加工件w的加热目标区域延伸的大小。即，每一个电极被布置成跨越虚拟划分的条纹形状的子区域延伸，使得相同的电量能够提供给每一个条纹形状的子区域以执行均匀加热。

如上所述，根据直接电阻加热设备10，在加工件w的宽度在纵向上改变的情况下，所述一对电极13的至少第一电极11移动，从而能够均匀地加热加工件w。不像现有技术，不需要在加工件w的加热目标区域的彼此面对的两个端部分处布置电极，使得电极形成多对，并且不需要控制供应量，使得电流无论多对电极而流动。

也能够通过直接电阻加热来加热加工件w的加热目标区域，使得加热目标区域具有非均匀的温度分布。例如，为了通过直接电阻加热来加热沿着纵向具有恒定宽度的加热目标区域，使得加热目标区域具有其中温度在纵向上从高温改变到低温的温度分布，在将电流从电源单元1施加到所述一对电极13时，移动机构13仅使第一电极11移动。

图3至图6示出直接电阻加热设备20，作为图1A至图1D的直接电阻加热设备10的详细构造的实例。如图3至图6所示，直接电阻加热设备20具有移动电极21和固定电极22。电极21具有主电极部21a和辅助电极部21b，该主电极部21a和该辅助电极部21b被布置成从加工件w的上方和下方保持加工件w。电极22具有主电极部22a和辅助电极部22b，该主电极部22a和该辅助电极部22b被布置成从加工件w的上方和下方保持加工件w。

在图3中，移动电极21布置在左侧，并且固定电极22布置在右侧。移动电极21具有一对引线部21c、接触加工件w的主电极部21a、和针对主电极部21a挤压加工件w的辅助电极部21b。类似地，固定电极22具有一对引线部22c、接触加工件w的主电极部22a、和针对主电极部22a挤压加工件w的辅助电极部22b。

如图3所示，移动机构25包括：在纵向上延伸的导轨25a；移动控制杆25b，该移动控制杆25b例如是螺纹轴，布置在导轨25a上方使得其在纵向上延伸；滑动器25c，该滑动器25c被构造成在导轨25a上滑动并且螺接到移动控制杆25b；以及步进电机25d。当移动控制杆25b以由步进电机25d调节的速度旋转时，滑动器25c在纵向上移动。

引线部21c经由绝缘板21d布置在滑动器25c上。布线2a电耦接到电源单元1，并且固定到引线部21c的一个端部。主电极部21a固定到引线部21c的另一个端部。辅助电极部21b装接到悬挂机构26，使得辅助电极部21b竖直地可移动。

悬挂机构26设置具有台部26a、壁部26b、26c、桥接部26d的框架。更具体地，悬挂机构26包括：一对壁部26b、26c，该一对壁部26b、26c设置在台部26a的一个端部上，使得它们在宽度方向上分离；桥接部26d，该桥接部26d桥接壁部26b、26c的上端；圆筒杆26e，该圆筒杆26e在桥接部26d的轴线上装接到桥接部26d；夹紧部26f，该夹紧部26f装接到圆筒杆26e的远端部；以及保持板26g，该保持板26g以绝缘方式保持辅助电极部21b。圆筒杆26e的远端固定到夹紧部26f的上端，并且支撑部26i设置在壁部26b、26c的相对的表面上，并且保持板26g在保持板26g在围绕连接轴26h的摇摆方向上可移动的状态下引导。根据圆筒杆26e的竖直移动，夹紧部26f、连接轴26h、保持板26g、和辅助电极部21b竖直地移动。主电极部21a和辅助电极部21b跨加工件w的加热目标区域延伸，并且保持板26g能够在围绕连接轴26h的摇摆方向上移动，使得主电极部21a的整个上表面和辅助电极部21b的整个下表面针对加工件w施压。

为了在移动机构25使悬挂机构26和引线部21c在纵向上移动时主电极部21a和辅助电极部21b两者接触加工件w的情况下，使主电极部21a和辅助电极部21b保持板形加工件w，分别为主电极部21a和辅助电极部21b设置旋转滚轴27a、27b，使得主电极部21a和辅助电极部21b在加工件w的宽度方向上跨加工件w延伸。旋转滚轴27a由一对轴承28a可旋转地支撑，并且旋转滚轴27b由一对轴承28b可旋转地支撑。在移动机构25使主电极部21a和辅助电极部21b移动的期间，电流能够经由轴承28a、28b和旋转滚轴27a连续地施加到加工件w。移动电极设置有在接触加热目标区域时在加工件的加热目标区域上滚动或滑动的装置，并且旋转滚轴27a、27b是该装置的实例。

固定电极22布置在直接电阻加热设备20的另一侧上。如图3所示，牵引机构29布置在台部29a上。引线部22c经由绝缘板29布置在牵引机构29b上。布线2b电耦接到电源单元1，并且固定到引线部22c的一个端部。主电极部22a固定到引线部22c的另一个端部。辅助电极部22b装接到悬挂机构31，使得辅助电极部22b竖直地可移动。悬挂机构31被布置成覆盖主电极部22a。

牵引机构29包括：移动机构29c，该移动机构29c连接到绝缘板29b的下表面，以使台部29a在纵向上移动；滑动器29d、29e，该滑动器29d、29e被构造成使绝缘板29b直接在纵向上滑动；以及导轨29f，该导轨29f被布置成引导滑动器29d、29e，并且该牵引机构29使用移动机构29c来使辅助电极部22b、主电极部22a、和引线部22c在纵向上滑动，由此调节它们的位置。因为直接电阻加热设备20包括牵引机构29，所以即使当加工件w因直接电阻加热而膨胀时，它也能够被平坦化。

悬挂机构31包括：一对壁部31b、31c，该一对壁部31b、31c以竖立方式设置在台部31a的一个端部上，使得它们在宽度方向上分离；桥接部31d，该桥接部31d桥接壁部31b、31c的上端；圆筒杆31e，该圆筒杆31e在桥接部31d的轴线上装接到桥接部31d；夹紧部31f，该夹紧部31f装接到圆筒杆31e的远端部；以及保持板31g，该保持板31g以绝缘方式保持辅助电极部22b。保持板31g由夹紧部31f经由连接轴31h保持。圆筒杆31e的远端固定到夹紧部31f的上端，并且像在悬挂机构26中那样，保持板31g由设置在壁部31b、31c的相对表面上的支撑部支撑，使得保持板31g在摇摆方向上是可移动的。根据圆筒杆31e的竖直移动，使夹紧部31f、连接轴31h、保持板31g、和辅助电极部22b竖直地移动。主电极部22a和辅助电极部22b跨加工件w的加热目标区域延伸，并且保持板31g能够在围绕连接轴31h的摇摆方向上移动，使得主电极部22a的整个上表面和辅助电极部22b的整个下表面针对加工件w施压。

在加工件w由水平支撑机构水平地支撑的状态下，加工件w以固定的方式被保持在固定电极22的主电极部22a和辅助电极部22b之间，并且也被保持在移动电极21的主电极部21a和辅助电极部21b之间，而后，移动机构25使移动电极21移动。移动机构25使移动电极21以由调节单元15a控制的移动速度移动。调节单元15a根据加工件w的形状调节移动电极21的移动速度，使得加工件w的加热目标区域被均匀地加热，或者具有其中温度从高温平滑地改变到低温的温度分布。

如上所述，根据直接电阻加热设备20，主电极部21a和辅助电极部21b被布置成从加工件w的上方和下方保持加工件w。固体主电极部21a被构造成跨加工件w的加热目标区域延伸，该固体主电极部21a被布置成跨沿着电极移动方向设置的所述一对引线部21c(例如，汇流条)延伸。主电极部21a、辅助电极部21b、和所述一对引线部21c装接到通过移动机构25沿着电极移动方向移动的结构。主电极部21a和辅助电极部21b中的至少一个电极部通过充当冲压装置的圆筒杆26e竖直地移动，以将加工件w保持在主电极部21a和辅助电极部21b之间，并且在这种状况下，在电流从主电极部21a经过汇流条21c被施加到加工件w的情况下，使主电极部21a和辅助电极部21b移动以辗过(run over)加工件w。

图3至图6所示的实例能够被修改为：例如使得主电极部21a和辅助电极部21b中的至少一个电极部通过圆筒杆26e竖直地移动，以将加工件w保持在主电极部21a和辅助电极部21b之间，并且在这种状况下，在电流从主电极部21a经过汇流条被施加到加工件w的情况下，使主电极部21a移动辗过所述一对汇流条。

第二实施例

将参照图7A至图7D来描述根据本发明的第二实施例的直接电阻加热设备40。

直接电阻加热设备40包括：一对电极43，该一对电极43电耦接到电源单元1并且具有第一电极41和第二电极42；以及移动机构44、45，该移动机构44、45被构造分别使第一电极41和第二电极42移动。

在第一电极41和第二电极42两者都接触加工件w并且电流从电源单元1经过一对电极43施加到加工件w的情况下，移动机构44、45分别使布置成彼此不接触的第一电极41和第二电极42移动，由此加宽第一电极41和第二电极42之间的距离。

加工件w在平面视图中具有菱形形状，使得宽度在纵向上在中心位置处是最大的并且朝着两个端部逐渐变窄。为了将该加工件w均匀地加热到目标温度范围内的温度，将第一电极41和第二电极42放置在加工件w的中心位置，使得在第一电极41和第二电极42之间提供小空间并且使得第一电极41和第二电极42跨加工件w延伸，并且在从电源单元1施加恒定电流时，使第一电极41和第二电极42以相同的速度在相反的方向上移动。

通过在直接电阻加热设备40的两侧上设置图3的左侧上所示的第一实施例的移动电极结构，可以获得直接电阻加热设备40的详细构造。

第三实施例

将参照图8A至图8E来描述根据本发明的第三实施例的直接电阻加热设备50。

加工件w能够虚拟地被划分成在平面视图中彼此对称的两个等腰梯形区域。等腰梯形区域中的每一个都具有平行边，并且所述等腰梯形区域的长边布置在外侧上，并且所述等腰梯形区域的短边连接到彼此。换句话说，加工件w具有与通过连接两个如图1A所示的加工件w而获得的形状相似的形状。在该实例中，根据第一实施例的直接电阻加热设备10可以修改如下。

直接电阻加热设备50包括：布置在纵向方向上的一侧上的电流施加单元50a，和布置在纵向方向上的另一侧上的另一个电流施加单元50b。电流施加单元50a具有：一对电极53a和移动机构56a。电流施加单元50b具有：一对电极53b和移动机构56b。布置在加工件w的平面视图中的左侧上的一对电极53a具有第一电极51a和第二电极52a。

在左侧上的电流施加单元50a中，第一电极51a作为固定电极设置在加工件w在平面视图中的左端部处。在第一电极51a和第二电极52a之间设置有小空间的情况下，第二电极52a作为移动电极设置在第一电极51a在平面视图中的右侧上，并且移动机构56a使该第二电极52a移动。

在右侧上的电流施加单元50b中，第一电极51b作为固定电极设置在加工件w在平面视图中的右端部处。在第一电极51b和第二电极52b之间设置有小空间的情况下，第二电极52b作为移动电极设置在第一电极51a在平面视图中的左侧上，并且移动机构56b使该第二电极52b移动。

像在第一实施例和第二实施例中那样，移动机构56a、56b包括：调节单元54a、54b，该调节单元54a、54b被构造成控制移动电极的移动速度；以及驱动机构55a、55b，该驱动机构55a、55b被构造成使移动电极根据调节单元54a、54b移动。调节单元54a、54b从关于加工件w的形状和大小的数据来获得移动电极的移动速度，并且驱动机构55a、55b使移动电极以获得的移动速度移动。

这些电极如图8A和图8B所示布置，并且在电流从自电源单元1经过所述一对电极53a、53b施加到加工件w的情况下，移动机构56a、56b使第二电极52a、52b移动，使得第二电极52a、52b分别远离第一电极51a和51b移动，如图8C和图8D所示。然后，如图8E和图8F所示，使第二电极52a、52b这二者竖直地移动，使得第二电极52a、52b从加工件w分离。从电源单元1到所述一对电极53a、53b的电流临时停止，并且使用开关来切换电路，然后电源单元1重新开始将电流施加在第一电极51a和第一电极51b之间。以这种方式，加工件w的在第二电极52a和第二电极52b之间的一部分能够通过导电被加热。

另外，在第三实施例中，移动机构56a、56b使充当移动电极的第二电极52a、52b以基于加工件w的形状和大小控制的移动速度移动，电流由所述一对电极53a施加到加工件w的在第一电极51a和第二电极52a之间的一部分，电流由所述一对电极53b施加到加工件w的在第一电极51b和第二电极52b之间的一部分，因而加工件w的每个部分的热量是均衡的，以均匀地加热加工件w。

关于每一个电流施加单元50a和50b的构造，可以应用与第一实施例的构造相同的构造，并且详细的构造可以与图3至图6中所示的构造相同。

第四实施例

将参照图9A至图9D描述根据第四实施例的直接电阻加热设备10。

图9A所示的直接电阻加热设备10的构造与图1A所示的直接电阻加热设备10的构造相同。换句话说，直接电阻加热设备10包括：一对电极13，该一对电极13电耦接到电源单元1并且具有第一电极11和第二电极12；以及移动机构15，该移动机构15被构造成使第一电极11和第二电极12中的至少一个电极移动。在第一电极11第二电极12两者都接触加工件w且电流经过一对电极13施加到加工件w的情况下，移动机构15使第一电极11移动以改变第一电极11和第二电极12之间的距离。

在加工件w的形状上，第四实施例与第一实施例不同。即，加工件w沿着平面视图中的纵向具有恒定的宽度，但是加工件w的厚度朝着一侧减小。因此，截面面积朝着一侧减小。

另外，在第四实施例中，从当电流开始从电源单元1施加到所述一对电极13时到当电流的施加停止时，使移动电极例如第一电极11移动。因此，可以控制加工件w的加热目标区域沿着电极移动方向以条纹形式虚拟地所划分成的每个子区域的热量。

另外，基于前述方程式4，当加工件w的厚度朝着例如如图9B所示的左侧减小时，移动速度由与截面面积的改变率的平方成比例的函数限定。

第五实施例

将参照图10A至图10D来描述根据本发明的第五实施例的直接电阻加热设备10。

图10A所示的直接电阻加热设备10具有与图1A所示的直接电阻加热设备10的构造相同的构造。第五实施例与第一实施例的不同之处在于，加工件w的加热目标区域不是整个加工件w，而是纵向上的一侧上的区域。换句话说，加工件w的整个区域被划分成两个区域，即，加热目标区域w1和非加热区域w2。例如，通过由不同的材料制成加热目标区域w1和非加热区域w2，并且经由焊接将该加热目标区域w1和该非加热区域w2接合，形成加工件w。作为使用该类型的加工件w的实例，构件可以被构造成：通过增加加热目标区域w1的硬度并且使非加热区域w2由于冲击易于变形，来吸收对于非加热区域w2的冲击。在这种情况下，将第一电极11和第二电极12布置在加热目标区域w1的一侧上，在加热目标区域w1的该侧上，沿着与纵向的一个方向垂直的方向的截面面积是较大的；并且使第一电极11在截面面积减小的方向上移动。移动速度可以基于方程式4来设定。因此，另外，在第五实施例中，从当电流开始从电源单元1施加到所述一对电极13时到当电流的施加停止时，使移动电极即第一电极11移动。因此，可以控制加工件w的加热目标区域w1沿着电极移动方向以条纹形式虚拟地被划分成的每个子区域的热量。

第六实施例

将参照图11A至图11D来描述根据本发明的第六实施例的直接电阻加热设备40。

图11A所示的直接电阻加热设备40具有与图7A所示的直接电阻加热设备40的构造相同的构造。第六实施例与第二实施例的不同之处在于，加工件w在纵向上的一侧是几乎被均匀地加热到热加工温度的区域w1，并且另一侧是均匀地被加热到比淬火温度低的温加工温度的区域w2。也就是，加工件w的整个区域具有分别被加热到不同温度的区域w1、w2。像在第五实施例中那样，通过制成不同材料的区域w1和区域w2并且经过焊接将该区域w1和该区域w2接合，可以形成加工件w。在该实例中，移动机构44、45分别使移动电极41、42移动。左区域w1被均匀地加热到热加工温度，而右区域w2被加热到温加工温度，使得能够在下一个过程中容易地进行冲压。为此，在移动电极41、42之间施加恒定电流时，移动机构44使移动电极41移动，使得满足方程式4的关系，从而使区域w1被均匀地加热到热加工温度，并且移动机构45使移动电极42移动，使得区域w2被加热到温加工温度。可以根据区域w1和w2在纵向上的尺寸、目标热加工温度和目标温加工温度来设定移动电极41、42的移动开始时刻和移动停止时刻。

虽然已经参照本发明的特定实施例对本发明进行了描述，但是本发明的范围并不限于上述实施例，并且本领域的技术人员应理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以在本发明中做出各种改变和修改。

例如，可以根据加工件w的形状和大小来做出这样的改变和修改。加工件w的形状并不限于附图中所示的那些形状，并且只要加工件包括其中每单位长度电阻由于例如截面面积沿着一个方向的减小而减小的区域，则能够通过在一个方向上移动电极而均匀地加热该区域。另外，连接加工件w在纵向上的各个端部的加工件w的横向侧不必是直线，并且可以是弯曲的，或者可以通过连接多根直线和/或具有不同曲率的弯曲线而构造。

上述实例包括其中整个加工件w是加热目标区域的情况、其中加工件w的一部分是加热目标区域的情况，以及其中加工件w被划分成多个加热目标区域的情况。根据另一个实例，在与布置在加工件w上且在其之间设置有空间的第一电极和第二电极中的一个电极的移动方向相交的方向上，即，不在加工件w的纵向而是在加工件w的宽度方向上，加热目标区域可以被划分成多个加热目标区域，并且可以为每一个加热目标区域设置移动电极。在这种情况下，加热目标区域在宽度方向上可以是连续的，或在宽度方向上可以是分离的。

如上所述，可以做出改变和修改，使得根据加工件w的形状和大小和加工件w的加热目标区域来提供一个或多个移动电极以通过导电来加热加工件w，并且使用固定电极是可选择的。

工业实用性

本发明的一个或多个实施例提供直接电阻加热设备和直接电阻加热方法，在该设备和方法中，电流被施加到诸如钢毛坯的加工件。

本申请是基于2011年11月29日提交的日本专利申请No.2011-261076和No.2011-261077，这些专利申请的整个内容通过引用并入本文。

Claims (11)

1.一种直接电阻加热设备，包括：

一对电极，该一对电极适于电耦接到电源单元并包括第一电极和第二电极；以及

移动机构，该移动机构被构造成在所述第一电极和所述第二电极两者都接触加工件的情况下，并且在电流从所述电源单元经过所述一对电极施加到所述加工件的情况下，使所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极移动，以改变所述第一电极和所述第二电极之间的距离。

2.根据权利要求1所述的直接电阻加热设备，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极具有跨所述加工件的加热目标区域延伸的长度。

3.根据权利要求1所述的直接电阻加热设备，其中，所述移动机构包括：

调节单元，该调节单元被构造成控制所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极的移动速度；以及

驱动机构，该驱动机构被构造成根据所述调节单元来移动所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极。

4.根据权利要求3所述的直接电阻加热设备，其中，所述调节单元被构造成基于所述加工件的形状和大小数据来获得所述移动速度，并且

其中，所述驱动机构使所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极以由所述调节单元获得的移动速度移动。

5.根据权利要求1所述的直接电阻加热设备，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极包括：

主电极部；

辅助电极部；以及

引线部，该引线部连接到所述电源单元，以将所述电流施加到所述主电极部，

其中，所述主电极部和所述辅助电极部被布置成从所述加工件的上方和下方保持所述加工件。

6.根据权利要求1所述的直接电阻加热设备，其中，所述移动机构被构造成使所述第一电极和所述第二电极中的仅一个电极移动。

7.根据权利要求1所述的直接电阻加热设备，其中，所述移动机构被构造成使所述第一电极和所述第二电极移动。

8.根据权利要求1所述的直接电阻加热设备，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极被构造成在接触所述加热目标区域时，在所述加工件的所述加热目标区域上滚动或滑动。

9.一种直接电阻加热方法，包括：

提供具有加热目标区域的加工件，其中，在所述加热目标区域的一个方向上的所述加热目标区域每单位长度的电阻沿着所述一个方向改变；

将第一电极和第二电极放置成使得在所述第一电极和所述第二电极之间设置空间，并且使得所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极跨所述加热目标区域延伸；以及

在将电流施加到所述加热目标区域的情况下，使所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极移动，使得根据所述每单位长度电阻的改变来调节将所述电流施加到所述加热目标区域的每个部分的时间，由此加热所述加工件，使得所述加热目标区域的每个部分被加热到目标温度范围内的温度。

10.根据权利要求9所述的直接电阻加热方法，其中，从电源单元施加到所述第一电极和所述第二电极的所述电流是恒定的。

11.根据权利要求9所述的直接电阻加热方法，其中，所述加工件的所述加热目标区域被构造成使得所述加热目标区域的截面面积沿所述一个方向减小，并且所述第一电极和所述第二电极中的至少一个根据所述截面面积的减小而移动。