CN106688308B - 金属带板的感应加热装置 - Google Patents

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Abstract

金属带板的感应加热装置具备：第一感应线圈构件和第二感应线圈构件，横穿沿长边方向行进的金属带板且与金属带板平行地从金属带板突出，被设置成在金属带板的行进方向上不相互重叠；以及磁性体芯构件，设置于第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，被设置成将金属带板的板宽度方向的端部在第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖、且在第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖。

Description

金属带板的感应加热装置
技术领域
本说明书涉及一种金属带板的感应加热装置。
背景技术
热处理炉中的金属带板的加热是主要以使用辐射管的间接加热来进行的，该间接加热除了热惯性大，还随着金属带板的温度与炉温之差变小，热难以有效地进入金属带板，因此生产率受到限制。并且，在使用辐射管的间接加热中，例如，在碳素钢等钢板中，由于进行吸热反应的相变点附近的急速加热、辐射管的耐热性的限制而难以实现高温退火，因此金属带板的热处理条件的选择自由度受到限制。
而用高频电流加热金属带板的感应加热能够自由地控制加热速度、加热温度，因此在热处理作业、金属带板商品开发方面自由度大，是近年来受到关注的加热方法。
感应加热中大体有两种方式。一种是如下LF(纵截磁通加热)方式：向包围金属带板的周围的感应线圈流通高频电流，使磁通贯通金属带板的长边方向(前进方向)截面，在金属带板的与该磁通垂直的宽度方向截面内产生环绕的感应电流来加热金属带板。
另一方法是如下TF(横截磁通加热)方式：配置以夹着金属带板的方式卷绕一次线圈而成的电感器(良磁性体)，使向一次线圈流通电流而产生的磁通经由电感器贯通金属带板的板面，在金属带板的板面产生感应电流来加热金属带板。
在感应电流在板截面内环绕的LF方式的感应加热中，根据电流的渗透深度δ与电流频率f的关系(δ(mm)＝5.03×105√(ρ/μr·f)、ρ(Ωm)：比电阻、μr：相对磁导率、f：频率(Hz))，若在金属带板的表面和背面产生的感应电流的渗透深度比钢板的厚度深则互相干扰，在金属带板截面不产生感应电流。
例如在非磁性金属带板、超过居里温度而失去磁性的钢板的情况等下，电流的渗透深度δ深，因此，若金属带板的板厚薄则不产生感应电流。另外，即使是磁性材料，在板厚相比于渗透深度过薄的情况下，在LF方式中，在钢板截面也不产生感应电流。
另一方面，在TF方式的感应加热中，磁通贯通金属带板的板面，因此不依赖于板厚，而且不区分磁性、非磁性而能够加热金属带板，但是若相向的电感器不接近则加热效率下降，而且还存在完全不能加热的情况。另外，还存在在金属带板的端部容易产生过加热(例如参照日本特开昭63-119188号公报)的问题。
另外，还存在如下情况：若具有磁性的金属带板不位于相向的电感器的中央，则磁通被吸引到一个电感器而局部集中，从而金属带板的温度差变大。并且，在通常的TF方式的感应加热中，无法容易地变更电感器形状，因此还存在难以应对金属带板的板宽度变更的问题。
因此，例如在日本特开昭59-205183号公报中公开了如下电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置具备：磁极分段，在薄板的板宽度方向上并排地与薄板相向地配置，且能够在薄板的厚度方向上独立地移动；以及非磁性金属的可动屏蔽板，在薄板的板宽度方向上自由地出没，调整由磁极分段产生的磁场。
日本特开昭59-205183号公报的电磁感应加热装置能够与薄板的板宽度变化对应地调整磁通，但是在薄板的板宽度大幅变化的情况下，难以迅速地进行板宽度方向的磁通调整。
在日本特开2002-008838号公报中，公开了如下感应加热装置：该感应加热装置具有多个独立的磁棒，具备能够适合于金属带的宽度的可变宽度的磁回路。但是，在日本特开2002-008838号公报的感应加热装置中，示出了如下例子：在表面和背面相离地设置的感应线圈的附近设置了能够在宽度方向上移动的磁性体芯。
发明内容
本说明书的实施方式的主要目的在于提供一种通过调节在金属带板的板宽度方向端部中流动的感应电流的电流密度和加热时间来能够控制金属带板的板宽度方向端部的温度分布的金属带板的感应加热装置。
根据本说明书的一个方式，提供一种金属带板的感应加热装置，该金属带板的感应加热装置具备：感应线圈，具有：第一感应线圈构件和第二感应线圈构件，横穿沿长边方向行进的金属带板且与所述行进的金属带板平行地设置，各自的两端部被设置成在所述行进的金属带板的板宽度方向上从所述行进的金属带板突出，该第一感应线圈构件和第二感应线圈构件被配置成向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上不相互重叠；第一电连接单元，将所述第一感应线圈构件的所述两端部中的一个端部与所述第二感应线圈构件的所述两端部中的一个端部进行电连接；以及第二电连接单元，将所述第一感应线圈构件的所述两端部中的另一个端部与所述第二感应线圈构件的所述两端部中的另一个端部进行电连接；第一磁性体芯，具有：第一磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖；以及第二磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的与所述一个面相反侧的另一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的所述一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖；以及第二磁性体芯，具有：第三磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的所述一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的与所述一端部相反侧的另一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖；以及第四磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的所述另一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的所述另一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖。
附图说明
图1是表示将金属带板的表面侧的感应线圈构件和金属带板的背面侧的感应线圈构件配置成金属带板的表面侧的感应线圈构件向金属带板的垂直投影像与金属带板的背面侧的感应线圈构件向金属带板的垂直投影像在金属带板的长边方向上不重叠的感应加热装置的形态的图。
图2A是表示在金属带板的整体中产生的感应电流的平面形态的图。
图2B是图2A的A-A截面图，是表示在金属带板的整体中产生的感应电流在金属带板的端部截面中的感应电流的形态的图。
图3A是表示用于比较的磁性体芯的截面构造的图。
图3B是示意性地表示在本说明书的实施方式中使用的磁性体芯的截面构造的图。
图3C是示意性地表示在本说明书的实施方式中使用的其它磁性体芯的截面构造的图。
图3D是示意性地表示在本说明书的实施方式中使用的另一其它磁性体芯的截面构造的图。
图4是表示本说明书的实施方式中的磁性体芯的配置形态的图，是表示磁性体芯不被分割为多个磁性体芯、且感应线圈构件与金属带板的板宽度方向平行地配置的情况的图。
图5A是表示本说明书的实施方式中的磁性体芯的配置形态的图，是表示磁性体芯被分割为多个磁性体芯、且感应线圈构件与金属带板的板宽度方向平行地配置的情况的图。
图5B是表示本说明书的实施方式中的磁性体芯的配置形态的图，是表示磁性体芯被分割为多个磁性体芯、且感应线圈构件朝向板宽度方向端部倾斜地配置的情况的图。
图6是表示在金属带板的内部环绕的感应电流的一个环绕形态的图。
图7是表示将2组感应线圈并排且相邻地设置的情况下的磁性体芯的一个配置形态的图。
图8是表示将2组感应线圈以串联连接的方式连结来设置的情况下的磁性体芯的一个配置形态的图。
图9A是表示本说明书的实施方式中的磁性体芯的配置形态的图，是表示感应线圈为TF方式的情况的图。
图9B是表示在图9A的情况下在金属带板中环绕的感应电流的一个环绕形态的图。
图9C是表示在图9A中不设置多个磁性体芯的情况下在金属带板中环绕的感应电流的一个环绕形态的图。
图10是示意性地表示实施例的分析模型的结构的图。
图11是示意性地表示比较例2的分析模型的结构的图。
图12是示意性地表示比较例3的分析模型的结构的图。
具体实施方式
在感应加热装置中，在沿长边方向行进的金属带板的板宽度方向端部侧以覆盖该端部的方式配置的磁性体芯起到如下作用：在金属带板的端部，将由配置于金属带板的表面和背面的感应线圈产生的感应电流推出到磁性体芯的外侧(金属带板的中心方向)，抑制感应电流集中在金属带板的端部。
但是，如果仅仅在金属带板的板宽度方向端部局部地配置磁性体芯，则难以准确地控制在金属带板的板宽度方向端部流动的感应电流的电流密度和加热时间，难以适当地控制金属带板的板宽度方向端部的温度分布。
本发明人针对准确地控制在金属带板的板宽度方向端部流动的感应电流的电流密度和加热时间、并适当地控制金属带板的板宽度方向端部的温度分布的方法进行了专心研究。其结果，本发明人们发现了：不在金属带板的板宽度方向端部局部地配置磁性体芯，而是在感应电流流动的金属带板的板宽度方向端部配置在板宽度方向端部侧具有规定的轮廓的磁性体芯，由此能够准确地控制在金属带板的板宽度方向端部流动的感应电流的电流密度和加热时间，能够适当地控制金属带板的板宽度方向端部的温度分布。作为规定的轮廓，优选的是如下形状：在金属带板的行进方向的两端侧且感应线圈附近，较多地覆盖金属带板的板宽度方向端部，在中间部，比两端侧较少地覆盖金属带板的板宽度方向端部。
另外，发现了：磁性体芯也可以在金属带板的行进方向上被分割为多个构件，并且，如果具备使被分割的多个构件分别在金属带板的板宽度方向上移动的移动单元，则能够自由地控制金属带板的板宽度方向端部的温度分布。
本说明书的实施方式是基于上述见解而完成的。下面，参照附图来说明本说明书的实施方式的感应加热装置。
首先，说明作为本说明书的实施方式的前提的感应加热装置以及通过该感应加热装置在金属带板中产生的感应电流的形态。
在图1中示出将金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a和金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b配置成金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a的向金属带板1的垂直投影像与金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b的向金属带板1的垂直投影像在金属带板1的长边方向(行进方向)上不重叠的感应加热装置的形态。
感应线圈构件2a和感应线圈构件2b平行地配置于金属带板1。感应线圈构件2a的两端部和感应线圈构件2b的两端部被设置成在金属带板1的板宽度方向上从金属带板1突出。
在图1所示的感应加热装置中，穿过感应线圈2的内侧的金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a的端部与金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b的端部通过导体2c被连结，感应线圈构件2b的另一端部经由导体2d和导线2e连接于电源3，感应线圈构件2a的另一端部经由导体2h、连结器2g、导线2f连接于电源3。电流沿图中箭头方向流过。导体2c是电连接单元的一例，导体2d、导线2e、导线2f、导体2h也是电连接单元的一例。感应线圈2具备感应线圈构件2a、感应线圈构件2b、导体2c、导体2d、导线2e、导线2f、导体2h。
而且，感应线圈构件2a和感应线圈构件2b被配置成将感应线圈构件2a向金属带板1垂直投影时的垂直投影像与将感应线圈构件2b向金属带板1垂直投影时的垂直投影像在金属带板1的长边方向(行进方向)上不重叠。
在上述LF方式的情况下，感应电流在金属带板的表面和背面以相同的大小且相反的方向流过，因此，若电流的渗透深度δ深则发生干扰，感应电流不流动，但是在图1的情况下，配置成将感应线圈构件2a、感应线圈构件2b分别向金属带板1垂直投影时的垂直投影像在金属带板1的长边方向(行进方向)上不重叠，因此在感应线圈构件2a正下方的金属带板1中流动的感应电流和在感应线圈构件2b正下方的金属带板1中流动的感应电流分别为仅向一个方向流动的电流，因此，即使在电流的渗透深度δ深的情况下，也无干扰而电流流动。
在图2A、2B中示出在金属带板1的整体中产生的感应电流5的形态。在图2A中示出感应电流的平面形态，在图2B中示出金属带板1的端部截面(图2A的A-A截面)中的感应电流5的形态。
在感应线圈构件2a、2b(未图示)正下方的金属带板1中，如图2A所示，产生沿箭头方向(与在感应线圈构件2a、2b中流动的电流的方向相反的方向)流动的环状的感应电流5(5a、5b)。而且，由于感应线圈构件2a被配置于金属带板1的表面侧，感应线圈构件2b被配置于金属带板1的背面侧，因此感应电流5如图2B所示那样将金属带板1的端部截面以斜向横截地流动。即使金属带板1是非磁性材料，由于感应电流5产生并环绕，因此能够加热金属带板1。图2B表示在金属带板1的板厚厚的情况下的电流的流动状态，在金属带板1的板厚薄的情况下不是以斜向横截，电流在金属带板1的板厚整体中流动。
但是，由于如下原因等而在金属带板1的板宽度方向端部容易成为过加热：(a)在金属带板1的板宽度方向端部流动的感应电流为了减小与在将金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a与背面侧的感应线圈构件2b(参照图1)连结的导体2c(参照图1)、或将金属带板的表面侧的感应线圈和背面侧的感应线圈连结于电源的导体2d、导线2e、导线2f、导体2h(参照图1)中流动的一次电流之间的电抗，而靠近金属带板1的板宽度方向端部，导致电流路的宽度d2变窄；(b)由在导体2c、导体2d、导线2e、导线2f、导体2h中流动的一次电流产生的磁通集中地贯通接近的金属带板1的板宽度方向端部；以及(c)在金属带板1的板宽度方向端部，相比于金属带板1的中央部，被加热的时间长与金属带板1的长边方向(行进方向)的距离d3相应的时间(中央部的被加热的距离为d1×2，板宽度方向端部的被加热的距离为d1×2+d3)。
另外，在感应线圈2为1组的情况下，磁通向感应线圈2之外扩展，因此在金属带板1的中央部，感应电流5的电流密度下降，温度难以上升，金属带板1的板宽度方向的中央部与端部的温度差容易扩大。
因此，在本说明书的实施方式的感应加热装置中，为了将在金属带板1的板宽度方向端部流动的感应电流5在感应电流5所流过的端部的整个宽度上进行控制来自由地控制金属带板1的板宽度方向上的温度分布，将能够覆盖金属带板1的板宽度方向端部且超过该端部地覆盖金属带板1的磁性体芯以遍及金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a的向金属带板1的垂直投影像与金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b的向金属带板1的垂直投影像之间的整个宽度、且能够在金属带板1的板宽度方向上进退的方式配置多个。
感应线圈构件2a、2b既可以由一条导体构成，也可以由多条导体构成。另外，在感应线圈构件2a、2b的背面，也可以载置背面用磁性体芯以加强磁通。
在图3A～3D中示出磁性体芯6的截面构造。在图3A中示出用于比较的磁性体芯6的截面构造，在图3B中示出在实施方式中使用的磁性体芯6的截面构造，在图3C中示出在实施方式中使用的其它磁性体芯6的截面构造。在图3D中示意性地示出在实施方式中使用的另一其它磁性体芯6的截面构造。
磁性体芯6的尺寸不限定于特定的范围。只要基于金属带板1的表面侧和背面侧的感应线圈构件2a、2b的间隔、金属带板1的板宽度、配置数量适当设定即可。
磁性体芯6由强磁性体构成，但是强磁性体不限定于特定的材质的强磁性体。作为强磁性体，例如有铁氧体、层叠电磁钢板、非晶合金等，但是只要根据对感应加热装置赋予的加热能力、频率等来适当选择即可。
覆盖金属带板1的板宽度方向端部的用于比较的磁性体芯6如图3A所示那样吸收感应线圈(未图示)所励磁的磁通4’(参照贯通磁性体芯6’的箭头)，防止磁通集中到金属带板1的板宽度方向端部，抑制金属带板1的板宽度方向端部处的过度的温度上升。但是，在将磁性体芯6’局部地个别配置的情况下，存在端部电流的抑制效果有限而效果小的问题。
在图3B所示的在实施方式中使用的磁性体芯6中，在金属带板1的板宽度方向端部，为了有效地抑制电流通过而与金属带板1的间隔d被设定得窄，而且，磁性体芯6超过金属带板1的板宽度方向端部地覆盖金属带板，金属带板1的板宽度方向的磁性体芯的长度L长以能够适当地控制感应电流的分布，且覆盖金属带板1的部分的进深被设定得深以使得磁性体芯6能够适应于金属带板的板宽度的变化W。
磁性体芯6具备：金属带板1的表面侧的磁性体芯构件6a；背面侧的磁性体芯构件6b；以及磁性体芯构件6e，将磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b的与覆盖金属带板1的部分相反侧的端部(在图中，右侧端部)进行连结。
为了抑制因来自被加热的金属带板1的辐射热引起的温度上升来稳定地使用磁性体芯6，也可以如图3C所示那样用非磁性的隔热材料6c覆盖磁性体芯6中容易受热的表面部分。此外，在仅通过隔热材料6c的被覆是无法抑制磁性体芯6的温度上升的情况下，也可以在磁性体芯6处设置水冷板(未图示)或者在磁性体芯6的附近设置气体冷却装置(未图示)，来冷却磁性体芯6。
在实施方式的感应加热装置中，设置有移动构件9，该移动构件9使如图3B或图3C所示的磁性体芯6在金属带板1的板宽度方向上进退移动。通过移动构件9进行的磁性体芯6在金属带板1的板宽度方向上的移动是例如通过电动缸、气缸、马达等驱动装置使保持磁性体芯的台车在轨道上移动来进行的，但是只要能够使磁性体芯6在金属带板1的板宽度方向上迅速且顺畅地移动即可，在这个限度内，不特别指定磁性体芯6的移动构件。
在图3D中示意性地示出在实施方式中使用的另一其它磁性体芯6的截面构造。在图3D所示的磁性体芯6中，磁性体芯6的端部(在图中，右侧端部)未通过磁性体被连结。磁性体芯6具备金属带板1的表面侧的磁性体芯构件6a和背面侧的磁性体芯构件6b。为了维持磁性体芯构件6a与磁性体芯构件6b的间隔，与覆盖金属带板1的部分相反侧的端部(在图中，右侧端部)通过非磁性且耐热性的连结构件6d被连结。
在图3D所示的磁性体芯6中，在金属带板1的表面和背面分别配置磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b，通过非磁性的连结构件6d将磁性体芯构件6a与磁性体芯构件6b进行连结，但是能够获得与图3B所示的通过磁性体芯构件6e将磁性体芯构件6a与磁性体芯构件6b进行连结的磁性体芯6同样的电流抑制效果。该磁性体芯6即使在金属带板1的板宽度变更的情况下，也能够通过由移动构件9进行的在金属带板1的板宽度方向上的进退来立即追随板宽度变更，即使在金属带板1蜿蜒曲折而板宽度方向端部的位置大幅偏移且其持续的情况下，也能够立即追随位置偏移。
在图4中示出实施方式中的磁性体芯6的配置形态。感应线圈构件2a、2b与金属带板1的板宽度方向平行地配置。能够覆盖金属带板1的板宽度方向的端部且超过该端部地覆盖金属带板1的磁性体芯6配置于金属带板1的板宽度方向的两侧。磁性体芯6遍及金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a的向金属带板1的垂直投影像与金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b的向金属带板1的垂直投影像之间的整个宽度地配置。
如图3B所示，磁性体芯6具备：金属带板1的表面侧的磁性体芯构件6a；背面侧的磁性体芯构件6b；以及磁性体芯构件6e，将磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b的与覆盖金属带板1的部分相反侧的端部(在图中，右侧端部)进行连结。此外，也可以代替磁性体芯构件6e而如图3D所示那样设置非磁性的连结构件6d。另外，也可以如图3C所示那样用非磁性的隔热材料6c覆盖磁性体芯6。
磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b将金属带板1的板宽度方向端部在感应线圈构件2a侧和感应线圈构件2b侧较多地覆盖，在感应线圈构件2a与感应线圈构件2b之间的中间部较少地覆盖。磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b的覆盖金属带板1的板宽度方向端部的一侧弯曲。
磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b通过移动构件9而在金属带板1的板宽度方向上进退移动，能够追随板宽度变更，并且能够追随因金属带板1的蜿蜒曲折等引起的位置偏移。
在图5A、5B中示出实施方式中的磁性体芯6的配置形态。在图5A中示出感应线圈构件2a、2b与金属带板1的板宽度方向平行地配置的情况，在图5B中示出感应线圈构件2a、2b朝向金属带板1的板宽度方向端部倾斜地配置的情况。示出感应线圈构件2a朝向金属带板1的板宽度方向端部向感应线圈构件2b侧倾斜地配置、且感应线圈构件2b朝向金属带板1的板宽度方向端部向感应线圈构件2a侧倾斜地配置的情况。
如图5A、5B所示，能够覆盖金属带板1的板宽度方向端部且超过该板宽度方向端部地覆盖金属带板1的磁性体芯6配置于金属带板1的板宽度方向的两侧。磁性体芯6遍及金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a的向金属带板1的垂直投影像与金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b的向金属带板1的垂直投影像之间的整个宽度地配置。
磁性体芯6在金属带板1的长边方向(行进方向)上被分割为多个磁性体芯60。金属带板1的表面侧的磁性体芯构件6a被分割为多个磁性体芯构件60a。金属带板1的背面侧的磁性体芯构件6b被分割为多个磁性体芯构件60b。将磁性体芯构件6a和磁性体芯构件6b的与覆盖金属带板1的部分相反侧的端部(在图中，右侧端部)进行连结的磁性体芯构件6e被分割为多个磁性体芯构件60e。多个磁性体芯构件60a和多个磁性体芯构件60b是相同数量，被配置成多个磁性体芯构件60a和多个磁性体芯构件60b的向金属带板1的垂直投影像在金属带板1行进的行进方向上分别相互重叠。
如图3B所示，被分割的磁性体芯60具备：金属带板1的表面侧的磁性体芯构件60a；背面侧的磁性体芯构件60b；以及磁性体芯构件60e，将磁性体芯构件60a和磁性体芯构件60b的与覆盖金属带板1的部分相反侧的端部(在图中，右侧端部)进行连结。此外，也可以代替磁性体芯构件60e而如图3D所示那样设置非磁性的连结构件60d。另外，也可以如图3C所示那样用非磁性的隔热材料60c覆盖磁性体芯60。
多个磁性体芯构件60a和多个磁性体芯构件60b通过移动构件9而在金属带板1的板宽度方向上分别进退移动，能够追随板宽度变更，并且能够追随因金属带板1的蜿蜒曲折等引起的位置偏移。另外，通过移动构件9，能够将连接磁性体芯构件60a和磁性体芯构件60b的覆盖金属带板1的板宽度方向端部的一侧的线设为规定的轮廓。
多个磁性体芯60无需在金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a的向金属带板1的垂直投影像与金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b的向金属带板1的垂直投影像之间的整个宽度上无间隙地配置，也可以以成为期望的加热温度分布的方式将适当数量的磁性体芯60隔开规定的间隔地配置。
连接磁性体芯构件60a和磁性体芯构件60b的覆盖金属带板1的板宽度方向端部的一侧的线弯曲。多个磁性体芯60在感应线圈构件2a与感应线圈构件2b之间的中央区域被配置成覆盖金属带板1的板宽度方向端部，在感应线圈构件2a和感应线圈构件2b的接近区域被配置成超过金属带板1的板宽度方向端部地覆盖金属带板1的内部。磁性体芯构件60a和磁性体芯构件60b将金属带板1的板宽度方向端部在感应线圈构件2a侧和感应线圈构件2b侧较多地覆盖，在感应线圈构件2a与感应线圈构件2b之间的中间部较少地覆盖。
通过磁性体芯构件60a和磁性体芯构件60b在板宽度方向上的进退控制，逐渐地抑制集中到金属带板1的板宽度方向端部的感应电流的流动方向，调整在金属带板的端部流动的电流的电流密度和加热时间，防止金属带板1的板宽度方向端部处的过加热。
另外，自由地调整在金属带板1的板面环绕的感应电流的电流分布，准确地控制金属带板1的板宽度方向上的发热分布。
例如，在金属带板1在感应加热装置的前级通过辐射管被加热而金属带板的端部处于高温状态的情况下，抑制在金属带板的端部流动的电流，来将发热量相比于金属带板的中央部处的发热量抑制，从而能够在感应加热装置的退出侧使金属带板的板宽度方向上的温度分布均匀。
在图5B所示的磁性体芯60的配置的情况下，能够通过感应线圈构件2a、2b本身来在某种程度上调整在金属带板1的板宽度方向端部流动的电流，因此配置于感应线圈构件2a、2b间的磁性体芯60的数量也可以比图5A的情况少。
在图6中示出在配置了参照图5A说明的感应线圈构件2a、感应线圈构件2b以及多个磁性体芯60的情况下在金属带板1中产生的感应电流7的一个环绕形态。由金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a和金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b产生并由配置于金属带板1的板宽度方向端部的两侧的多个磁性体芯60抑制了向金属带板1的端部的集中的感应电流7在金属带板1的板面内以椭圆状按顺时针方向环绕。这样，通过多个磁性体芯60，逐渐地抑制集中到金属带板1的板宽度方向端部的感应电流的流动方向，调整在金属带板1的端部流动的电流的电流密度和加热时间，防止金属带板1的板宽度方向端部处的过加热。
此外，在配置了参照图5B说明的感应线圈构件2a、感应线圈构件2b以及多个磁性体芯60的情况下，由金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a和金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b产生并由配置于金属带板1的板宽度方向端部的两侧的多个磁性体芯60抑制了向金属带板1的端部的集中的感应电流7也在金属带板1的板面内以椭圆状按顺时针方向环绕。另外，在配置了参照图4说明的感应线圈构件2a、感应线圈构件2b以及磁性体芯6的情况下，由金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a和金属带板1的背面侧的感应线圈构件2b产生并由配置于金属带板1的板宽度方向端部的两侧的磁性体芯6抑制了向金属带板1的端部的集中的感应电流7也在金属带板1的板面内以椭圆状按顺时针方向环绕。
多个磁性体芯60的配置以及多个磁性体芯60的进退控制无需一定在金属带板1的板宽度方向的两侧之间对称。在感应加热装置的进入侧已经在金属带板1中成为在板宽度方向上非对称的温度分布的情况、由于蜿蜒曲折等而磁场的分布不会成为对称的情况下，无需使多个磁性体芯60的配置在金属带板1的板宽度方向上呈对称，只要根据目的适当变更即可。
另外，感应电流7的环绕形态不限于椭圆状，通过适当变更磁性体芯60的进入距离和/或配置数量，可以得到各种形态。
到此为止说明了金属带板1的表面侧的感应线圈构件2a与背面侧的感应线圈构件2b被连结的1组感应线圈的情况，但是本发明人确认出：在将多组感应线圈连续地设置的感应加热装置中，上述的磁性体芯6、多个磁性体芯60也有效地发挥功能。
在图7中示出将2组感应线圈2并排且相邻地设置的情况下的磁性体芯60的一个配置形态。在该情况下，需要向位于中央的感应线圈构件2b和感应线圈构件2a流通同相的电流。如果将感应线圈2在金属带板1的行进方向上并排设置、且向相邻的感应线圈2流通同相的电流，则中央部分的磁通密度变高，在板宽度方向中央部发热的比例相对变大，能够减小板宽度方向端部的过加热的程度，能够实现更均匀的加热。
另外，通过改变第一级和第二级的感应线圈2的输出，能够自由地控制加热速度，因此能够以不同的加热速度来加热不同的温度区域，能够准确地应对在冶金上要求的各种加热条件。
在图8中示出将2组感应线圈2以串联连接的方式连结来设置的情况下的磁性体芯60的一个配置形态。通过将感应线圈2串联连接地配置，在第一级和第二级的感应线圈2中流动的电流相同，能够使第一级和第二级的感应线圈2中的发热量相同。
在图9A中示出TF方式的感应加热装置的情况下的感应线圈20和磁性体芯60的一个配置形态。
感应线圈20配置于金属带板1的表面侧和背面侧这两侧。在金属带板1的表面侧的感应线圈20中流动的电流的方向与在金属带板1的背面侧的感应线圈20中流动的电流的方向相同。电流沿图中箭头方向流过。
金属带板1的表面侧的感应线圈20和金属带板1的背面侧的感应线圈20分别具备感应线圈构件20a、感应线圈构件20b、感应线圈构件20c、感应线圈构件20d。感应线圈构件20a和感应线圈构件20b与金属带板1平行地配置。感应线圈构件20a的两端部和感应线圈构件20b的两端部被设置成在金属带板1的板宽度方向上从金属带板1突出。感应线圈构件20a的一端部与感应线圈构件20b的一端部通过感应线圈构件20c被连结，感应线圈构件20a的另一端部与感应线圈构件20b的另一端部通过感应线圈构件20d被连结。感应线圈构件20c是电连接单元的一例，感应线圈构件20d也是电连接单元的一例。
感应线圈构件20a和感应线圈构件20b被配置成将感应线圈构件20a向金属带板1垂直投影时的垂直投影像与将感应线圈构件20b向金属带板1垂直投影时的垂直投影像在金属带板1的长边方向(行进方向)上不重叠。
被配置成将金属带板1的表面侧的感应线圈20的感应线圈构件20a向金属带板1垂直投影时的垂直投影像与将金属带板1的背面侧的感应线圈20的感应线圈构件20a向金属带板1垂直投影时的垂直投影像在金属带板1的长边方向(行进方向)上重叠。
被配置成将金属带板1的表面侧的感应线圈20的感应线圈构件20b向金属带板1垂直投影时的垂直投影像与将金属带板1的背面侧的感应线圈20的感应线圈构件20b向金属带板1垂直投影时的垂直投影像在金属带板1的长边方向(行进方向)上重叠。
具备多个磁性体芯60(多个磁性体芯构件60a和多个磁性体芯构件60b)的磁性体芯6是与参照图5A说明的具备多个磁性体芯60(多个磁性体芯构件60a和多个磁性体芯构件60b)的磁性体芯6相同的结构，使多个磁性体芯构件60a和多个磁性体芯构件60b在金属带板1的板宽度方向上分别进退移动的移动构件9也与参照图5A说明的移动构件9相同。
在图9B中示出在如图9A所示那样设置了磁性体芯6的情况下在金属带板1中产生的感应电流70的平面形态。在图9C中示出在未设置图9A所示的磁性体芯6的情况下在金属带板1中产生的感应电流70a的平面形态。
参照图9C，在感应线圈构件20a、20b正下方的金属带板1中产生沿箭头方向流动的环状的感应电流70a。由于如下原因等而在金属带板1的板宽度方向端部容易成为过加热：(a)在金属带板1的板宽度方向端部流动的感应电流70a为了减小与在将感应线圈构件20a与感应线圈构件20b进行连结的感应线圈构件20c或感应线圈构件20d中流动的一次电流之间的电抗，而靠近金属带板1的板宽度方向端部，导致电流路的宽度d2变窄；(b)由在感应线圈构件20c或感应线圈构件20d中流动的一次电流产生的磁通集中地贯通接近的金属带板1的板宽度方向端部；以及(c)在金属带板1的板宽度方向端部，相比于金属带板1的中央部，被加热的时间长与金属带板1的长边方向(行进方向)的距离相应的时间。
对此，参照图9B，设置有多个磁性体芯60，因此由感应线圈构件20a和感应线圈构件20b产生并由配置于金属带板1的板宽度方向端部的两侧的多个磁性体芯60抑制了向金属带板1的端部的集中的感应电流70在金属带板1的板面内以椭圆状环绕。这样，通过多个磁性体芯60，逐渐地抑制集中到金属带板1的板宽度方向端部的感应电流的流动方向，调整在金属带板1的端部流动的电流的电流密度和加热时间，防止金属带板1的板宽度方向端部处的过加热。
实施例
接着，说明实施例，实施例的条件是为了确认本发明的可实施性和效果而采用的一个条件例，本发明不限定于该一个条件例。
(实施例1)
在下述条件下进行电磁场分析并确认了效果。
对象原材料：0.06％C的钢板(板宽度1m、板厚1mm)。
感应线圈：将150mm宽的铜板以夹着钢板并表面和背面平行且使向钢板的垂直投影在内部尺寸上相离300mm的方式设置。钢板与感应线圈的间隔为10mm。
磁性体芯A：配置于感应线圈与感应线圈之间的磁性体芯(铁氧体制)。宽度30mm、厚度20mm、进深200mm、内高度100mm、进深180mm。将7个(钢板端部单侧)以10mm的间隔从感应线圈分离15mm地配置。相对磁导率2000。
磁性体芯B：载置于感应线圈的背面的磁通集中用的磁性体芯(铁氧体制)。物性与磁性体芯A相同。
加热：800℃的非磁性域中的加热。
物性值
钢板：相对磁导率1[-]、导电率106[S/m]
感应线圈：相对磁导率1[-]、导电率0[S/m]
磁性体芯：相对磁导率2000[-]、导电率0[S/m]
边界条件
外周部对称边界
电流：10kHz恒定电流
分析模型
实施例：将隔开300mm的间隔地在板宽度上满满地铺设的感应线圈构件2a、2b在钢板1的表面侧和背面侧平行地设置，在两个感应线圈构件2a、2b之间的钢板端部两侧配置了磁性体芯A1～A7。在图10中示意性地示出实施例的分析模型的结构。
改变磁性体芯A1～A7的从钢板端部起的进入距离(mm)，来改变在感应线圈构件2a(表面侧)和感应线圈构件2b(背面侧)中产生的感应电流7的环绕形态，计算钢板端部的温度和钢板中央部的温度，计算出温度比＝钢板端部的温度/钢板中央部的温度。在表1中示出结果。
比较例1～3：计算在将隔开300mm的间隔地在板宽度上满满地铺设的感应线圈构件2a、2b在钢板1的表面侧和背面侧平行地设置、且在两个感应线圈构件2a、2b之间的钢板端部两侧未配置磁性体芯的情况(比较例1)、在感应线圈构件2a附近的钢板1的一端部配置磁性体芯A1且在感应线圈构件2b附近的钢板1的另一端部配置磁性体芯A7的情况(比较例2)、以及在感应线圈构件2a、2b附近的钢板1的两端部分别配置磁性体芯A1、A7的情况(比较例3)下的钢板端部的温度和钢板中央部的温度，计算出温度比＝钢板端部的温度/钢板中央部的温度。在表1中示出结果。在图11、图12中示意性地示出比较例2、3的分析模型的结构。
[表1]
温度比(＝端部温度/中央温度)
发明例 1.08
比较例1 7.3
比较例2 5.2
比较例3 3.0
从表1所示的温度比可知，钢板的板宽度方向上的温度分布大幅改善而均匀化。
根据上述的本说明书的实施方式，无论是磁性、还是非磁性，而且在板厚薄的情况下也能够控制在金属带板的板宽度方向端部侧流动的感应电流来自由地控制金属带板的板宽度方向上的温度分布。
另外，根据本说明书的实施方式，即使在金属带板在进入感应加热装置之前被加热而在金属带板的温度分布上存在大的偏差的情况下，也能够一边加热金属带板、一边自由地修正为期望的温度分布，能够提高金属带板的热处理质量。
并且，根据本说明书的实施方式，即使是在辐射加热的情况下随着被加热材料变为高温而热授受变困难的超过居里点的温度区域，也能够不降低加热速度地加热，因此能够提高生产率，生产计划的灵活性显著提高。
2014年9月5日申请的日本专利申请2014-181710号的公开通过参照而其整体被引入本说明书。
本说明书中记载的全部文献、专利申请以及技术标准以与具体且分别记载了通过参照来引入各个文献、专利申请以及技术标准的情况同样地通过参照被引入本说明书中。
以上说明了各种典型的实施方式，但是本发明不限定于这些实施方式。本发明的范围仅由如下权利要求书来限定。

Claims (6)

1.一种金属带板的感应加热装置，具备：
感应线圈，具有：第一感应线圈构件和第二感应线圈构件，横穿沿长边方向行进的金属带板且与所述行进的金属带板平行地设置，各自的两端部被设置成在所述行进的金属带板的板宽度方向上从所述行进的金属带板突出，该第一感应线圈构件和第二感应线圈构件被配置成向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上不相互重叠；第一电连接单元，将所述第一感应线圈构件的所述两端部中的一个端部与所述第二感应线圈构件的所述两端部中的一个端部进行电连接；以及第二电连接单元，将所述第一感应线圈构件的所述两端部中的另一个端部与所述第二感应线圈构件的所述两端部中的另一个端部进行电连接；
第一磁性体芯，具有：第一磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖；以及第二磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的与所述一个面相反侧的另一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的所述一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖；以及
第二磁性体芯，具有：第三磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的所述一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的与所述一端部相反侧的另一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖；以及第四磁性体芯构件，在所述行进方向上设置于所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间，在所述行进的金属带板的所述另一个面侧被设置成，将所述行进的金属带板的板宽度方向的所述另一端部在所述第一感应线圈构件侧和第二感应线圈构件侧较多地覆盖，且在所述第一感应线圈构件与第二感应线圈构件之间的中间部较少地覆盖。
2.根据权利要求1所述的金属带板的感应加热装置，其中，
所述第一感应线圈构件设置于所述行进的金属带板的所述一个面侧，所述第二感应线圈构件设置于所述行进的金属带板的所述另一个面侧。
3.根据权利要求1所述的金属带板的感应加热装置，其中，
还具备第二感应线圈，该第二感应线圈具有：第三感应线圈构件和第四感应线圈构件，横穿沿长边方向行进的金属带板且与所述行进的金属带板平行地设置，各自的两端部被设置成在所述行进的金属带板的板宽度方向上从所述行进的金属带板突出，该第三感应线圈构件和第四感应线圈构件被配置成向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上不相互重叠；第三电连接单元，将所述第三感应线圈构件的所述两端部中的一个端部与所述第四感应线圈构件的所述两端部中的一个端部进行电连接；以及第四电连接单元，将所述第三感应线圈构件的所述两端部中的另一个端部与所述第四感应线圈构件的所述两端部中的另一个端部进行电连接，
被配置成所述第一感应线圈构件和所述第三感应线圈构件的向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上相互重叠，被配置成所述第二感应线圈构件和所述第四感应线圈构件的向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上相互重叠，
所述第一感应线圈构件和所述第二感应线圈构件设置于所述行进的金属带板的所述一个面侧，所述第三感应线圈构件和所述第四感应线圈构件设置于所述行进的金属带板的所述另一个面侧。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的金属带板的感应加热装置，其中，
所述第一磁性体芯构件和所述第二磁性体芯构件在所述行进方向上分别被分割为彼此相同数量的多个构件，所述第一磁性体芯构件和所述第二磁性体芯构件的被分割的所述多个构件被配置成向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上分别相互重叠，
所述第三磁性体芯构件和所述第四磁性体芯构件在所述行进方向上分别被分割为彼此相同数量的多个构件，所述第三磁性体芯构件和所述第四磁性体芯构件的被分割的所述多个构件被配置成向所述行进的金属带板的垂直投影像在所述金属带板行进的行进方向上分别相互重叠。
5.根据权利要求4所述的金属带板的感应加热装置，其中，
还具备移动单元，该移动单元使所述第一磁性体芯构件和所述第二磁性体芯构件的所述被分割的多个构件、以及所述第三磁性体芯构件和所述第四磁性体芯构件的所述被分割的多个构件分别在所述行进的金属带板的板宽度方向上移动。
6.根据权利要求2所述的金属带板的感应加热装置，其中，
还具备与所述感应线圈相同结构的第二感应线圈、与第一磁性体芯相同结构的第三磁性体芯、以及与第二磁性体芯相同结构的第四磁性体芯，
所述感应线圈和所述第二感应线圈在所述行进方向上并排地配置。
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