EA043812B1

EA043812B1 - DEVICE FOR INDUCTION HEATING WITH TRANSVERSE FLOW FOR HEATING A FLAT PRODUCT

Info

Publication number: EA043812B1
Application number: EA202293374
Authority: EA
Inventors: Дэвид Лазор
Original assignee: Аджакс Токко Магнетермик Корпорейшн
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-06-26

Description

Область техникиField of technology

Индукционные нагреватели желательны для нагрева электропроводящих непрерывных плоских изделий в виде полос/пластин различной толщины и ширины, как показано на фиг. 1. В предшествующем индукционном нагреве используется катушка соленоидного типа, намотанная вокруг полосы или пластины, как показано на фиг. 2. Фиг. 1 иллюстрирует нагрев участка пластины некоторой ширины. Фиг. 2 иллюстрирует обычную соленоидную катушку, намотанную вокруг пластины. На катушку подается переменный ток, создающий электромагнитное поле, которое индуцирует вихревой ток вокруг поверхности пластины, который отражает ток в катушке, что приводит к нагреву пластины джоулевой теплотой. Системы нагрева с соленоидными катушками имеют ряд недостатков, которые нежелательны для этого конкретного применения. Первая проблема заключается в том, что чем тоньше пластина, тем выше частота тока, которая требуется для эффективной индуктивной связи с пластиной. В то же время частота должна быть не настолько высокой, чтобы перегреть кромки пластины или перегреть поверхность до того, как сердцевина пластины нагреется до нужной температуры. Это требует очень высоких частот для нагрева тонких пластин и более низких частот для нагрева более толстых пластин. Таким образом, может потребоваться широкий диапазон частот от одного источника питания или от нескольких источников питания, каждый из которых имеет разную частоту для каждой толщины нагреваемой пластины. В этих ситуациях индукционный нагрев может оказаться экономически не целесообразным. Кроме того, для очень тонких пластин частота, требуемая для эффективного нагрева полосы посредством традиционной технологии с использованием соленоидной катушки индуктивности, может быть выше, чем разумно доступная, так что индукционный нагрев может быть невозможен.Induction heaters are desirable for heating electrically conductive continuous flat products in the form of strips/plates of varying thicknesses and widths, as shown in FIG. 1. Pre-induction heating uses a solenoid type coil wound around a strip or plate as shown in FIG. 2. Fig. 1 illustrates the heating of a section of a plate of a certain width. Fig. 2 illustrates a conventional solenoid coil wound around a plate. An alternating current is applied to the coil, creating an electromagnetic field that induces an eddy current around the surface of the plate, which reflects the current in the coil, causing the plate to be heated by Joule heat. Solenoid coil heating systems have a number of disadvantages that are undesirable for this particular application. The first problem is that the thinner the plate, the higher the frequency of current required for effective inductive coupling to the plate. At the same time, the frequency should not be so high that it overheats the edges of the plate or overheats the surface before the core of the plate is heated to the desired temperature. This requires very high frequencies to heat thin plates and lower frequencies to heat thicker plates. Thus, a wide range of frequencies may be required from a single power supply or from multiple power supplies, each having a different frequency for each thickness of the plate being heated. In these situations, induction heating may not be economically feasible. In addition, for very thin wafers, the frequency required to efficiently heat the strip by conventional solenoid inductor technology may be higher than is reasonably available, so that induction heating may not be possible.

Индукционный нагрев поперечным потоком известен. Например, в патенте США № 9462641, который полностью включен в настоящее описание путем ссылки, раскрывается устройство для поперечного индукционного нагрева, которое может быть использовано для нагрева полосы листового материала. Современные устройства для поперечного индукционного нагрева не имеют возможности точно и прецизионно управлять плотностью потока энергии, передаваемой листу поперек его длины, и часто либо перегревают кромочные участки, либо не догревают центральные участки или полосу. Кроме того, современные устройства для поперечного индукционного нагрева, как правило, способны работать только с узким диапазоном размеров полосового материала.Induction heating by transverse flow is known. For example, US Pat. No. 9,462,641, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a transverse induction heating device that can be used to heat a strip of sheet material. Modern devices for transverse induction heating do not have the ability to accurately and precisely control the energy flux density transferred to the sheet across its length, and often either overheat the edge areas or underheat the central areas or strip. In addition, current transverse induction heating devices are typically only able to handle a narrow range of strip material sizes.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Настоящее раскрытие описывает устройство для индукционного нагрева и способ его использования, в котором устройство содержит два полюса, причем каждый полюс содержит пару разнесенных друг от друга катушек, при этом по меньшей мере одно из расстояния между полюсами и шага полюса регулируется для управления плотностью потока энергии, передаваемой заготовке поперек ее ширины. В некоторых вариантах осуществления подвижные электромагнитные экраны также регулируются для управления плотностью потока энергии, передаваемой вдоль кромочных участков заготовки.The present disclosure describes an induction heating apparatus and a method of using the same, wherein the apparatus comprises two poles, each pole comprising a pair of spaced apart coils, wherein at least one of pole spacing and pole pitch are adjustable to control the energy flux density, transferred to the workpiece across its width. In some embodiments, the movable electromagnetic shields are also adjustable to control the energy flux density transmitted along the edge portions of the workpiece.

В соответствии с одним аспектом настоящего раскрытия предлагается узел индукционных катушек с поперечным потоком для индукционного нагрева по меньшей мере участка соответствующей плоской заготовки, перемещающейся вдоль направления обработки относительно узла электрических индукционных катушек с поперечным потоком, при этом соответствующая заготовка имеет противоположные первую и вторую стороны заготовки и первую и вторую кромки заготовки, при этом устройство для индукционного нагрева содержит первую плоскую катушку и вторую плоскую катушку, размещенные в первой общей плоскости, удаленной от первой стороны заготовки и расположенной напротив нее, и проходящие между первой и второй кромками заготовки и электрически связанные последовательно. Первая плоская катушка и вторая плоская катушка разнесены в одной плоскости, и по меньшей мере одна из первой плоской катушки и второй плоской катушки выполнена с возможностью перемещения в пределах первой общей плоскости для изменения расстояния между ними.In accordance with one aspect of the present disclosure, there is provided a cross-flow induction coil assembly for inductively heating at least a portion of a corresponding flat workpiece moving along a processing direction relative to the cross-flow electric induction coil assembly, wherein the corresponding workpiece has opposite first and second sides of the workpiece and first and second edges of the workpiece, wherein the induction heating device comprises a first flat coil and a second flat coil disposed in a first common plane remote from and opposite the first side of the workpiece, and extending between the first and second edges of the workpiece and electrically connected in series. The first planar coil and the second planar coil are spaced apart in the same plane, and at least one of the first planar coil and the second planar coil is movable within the first common plane to change the distance between them.

По меньшей мере одна из первой плоской катушки и второй плоской катушки может быть регулируемой для изменения шага катушки. Первая плоская катушка может быть выполнена из первого отводящего стержня и первого возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга. Первый отводящий стержень и первый возвратный стержень могут быть физически и электрически связаны с первой оконечной направляющей, и по меньшей мере один из первого отводящего стержня и первого возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на первой оконечной направляющей так, что первый отводящий стержень и первый возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки первой плоской катушки. Вторая плоская катушка может быть выполнена из второго отводящего стержня и второго возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга. Второй отводящий стержень и второй возвратный стержень могут быть связаны со второй оконечной направляющей, и по меньшей мере один из второго отводящего стержня и второго возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на второй оконечной направляющей так, что второй отводящий стержень и второй возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки второй плоской катушки.At least one of the first planar coil and the second planar coil may be adjustable to vary the coil pitch. The first planar coil may be formed from a first output rod and a first return rod extending in a common direction and at a distance from each other. The first output rod and the first return rod may be physically and electrically coupled to the first end rail, and at least one of the first output rod and the first return rod may be movably mounted on the first end guide such that the first output rod and the first return rod the rods are movable toward and away from each other to change the coil pitch of the first flat coil. The second planar coil may be formed from a second output rod and a second return rod extending in a common direction and at a distance from each other. The second take-off rod and the second return rod may be coupled to the second end guide, and at least one of the second take-off rod and the second return rod may be movably mounted on the second end guide such that the second take-off rod and the second return rod are configured to the ability to move towards and away from each other to change the coil pitch of the second flat coil.

Первая плоская катушка и вторая плоская катушка могут быть связаны с первой общей направляюThe first planar coil and the second planar coil may be coupled to the first common guide

- 1 043812 щей, причем по меньшей мере одна из первой плоской катушки или второй плоской катушки поддерживается с возможностью перемещения на первой общей направляющей для перемещения к другой из первой или второй катушки или от нее. Первый возвратный стержень первой катушки и второй отводящий стержень второй катушки могут быть связаны с первой общей направляющей, и по меньшей мере один из первого возвратного стержня и второго отводящего стержня может быть выполнен с возможностью перемещения относительно общей направляющей для изменения расстояния между первой плоской катушкой и второй плоской катушкой.- 1 043812 cabbage soup, wherein at least one of the first flat coil or the second flat coil is movably supported on the first common guide for movement to or from the other of the first or second coil. A first return bar of the first coil and a second return bar of the second coil may be coupled to the first common guide, and at least one of the first return bar and the second return bar may be movable relative to the common guide to change the distance between the first flat coil and the second. flat coil.

Узел также может содержать третью плоскую катушку и четвертую плоскую катушку, размещенные во второй общей плоскости, удаленной от второй стороны заготовки и расположенной напротив нее, и проходящие между первой и второй кромками заготовки и электрически связанные последовательно с первой плоской катушкой и второй плоской катушкой. Третья плоская катушка и четвертая плоская катушка могут быть разнесены в одной плоскости во второй общей плоскости, и по меньшей мере одна из третьей плоской катушки и четвертой плоской катушки может быть выполнена с возможностью перемещения в пределах второй общей плоскости для изменения расстояния между ними. По меньшей мере одна из третьей плоской катушки и четвертой плоской катушки может быть регулируемой для изменения шага катушки.The assembly may also include a third flat coil and a fourth flat coil disposed in a second common plane remote from and opposite the second side of the workpiece, and extending between the first and second edges of the workpiece and electrically coupled in series with the first flat coil and the second flat coil. The third planar coil and the fourth planar coil may be spaced apart in a second common plane, and at least one of the third planar coil and the fourth planar coil may be movable within the second common plane to vary the distance therebetween. At least one of the third planar coil and the fourth planar coil may be adjustable to vary the coil pitch.

Третья плоская катушка может быть выполнена из третьего отводящего стержня и третьего возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга, причем третий отводящий стержень и третий возвратный стержень физически и электрически связаны с третьей оконечной направляющей. По меньшей мере один из третьего отводящего стержня и третьего возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на третьей оконечной направляющей так, что третий отводящий стержень и третий возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки третьей плоской катушки. Четвертая плоская катушка может быть выполнена из четвертого отводящего стержня и четвертого возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга, причем четвертый отводящий стержень и четвертый возвратный стержень связаны с четвертой оконечной направляющей. По меньшей мере один из четвертого отводящего стержня и четвертого возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на четвертой оконечной направляющей так, что четвертый отводящий стержень и четвертый возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки четвертой плоской катушки.The third planar coil may be formed of a third output rod and a third return rod extending in a common direction and spaced apart from each other, the third output rod and the third return rod being physically and electrically coupled to the third end guide. At least one of the third output rod and the third return rod may be movably mounted on the third end guide such that the third output rod and the third return rod are movable toward and away from each other to vary the coil pitch of the third flat coil . The fourth planar coil may be formed from a fourth take-off rod and a fourth return rod extending in a common direction and spaced apart from each other, the fourth take-off rod and the fourth return rod being coupled to the fourth end guide. At least one of the fourth output rod and the fourth return rod may be movably mounted on the fourth end rail such that the fourth output rod and the fourth return rod are movable toward and away from each other to vary the coil pitch of the fourth flat coil .

Третья плоская катушка и четвертая плоская катушка могут быть связаны со второй общей направляющей, причем по меньшей мере одна из третьей плоской катушки или четвертой плоской катушки поддерживается с возможностью перемещения на второй общей направляющей для перемещения к другой из третьей или четвертой плоской катушки или от нее. Третий возвратный стержень третьей катушки и четвертый отводящий стержень четвертой катушки могут быть связаны со второй общей направляющей, причем по меньшей мере один из третьего возвратного стержня и четвертого отводящего стержня может быть выполнен с возможностью перемещения относительно второй общей направляющей для изменения расстояния между третьей плоской катушкой и четвертой плоской катушкой. Возвратный стержень второй плоской катушки и отводящий стержень третьей плоской катушки могут быть жестко связаны вместе.The third flat coil and the fourth flat coil may be coupled to a second common rail, wherein at least one of the third flat coil or the fourth flat coil is movably supported on the second common rail for movement to or from the other of the third or fourth flat coil. The third return rod of the third coil and the fourth return rod of the fourth coil may be coupled to the second common guide, wherein at least one of the third return rod and the fourth return rod may be movable relative to the second common guide to change the distance between the third flat coil and fourth flat coil. The return rod of the second flat coil and the output rod of the third flat coil may be rigidly connected together.

Узел также может содержать по меньшей мере один электромагнитный экран, размещенный между первой общей плоскостью и первой стороной заготовки и удаленный от них и обращенный по меньшей мере к одной из первой и второй кромок заготовки, при этом по меньшей мере один электромагнитный экран выполнен с возможностью перемещения в поперечном направлении соответствующей заготовки.The assembly may also contain at least one electromagnetic screen located between the first common plane and the first side of the workpiece and remote from them and facing at least one of the first and second edges of the workpiece, wherein at least one electromagnetic screen is movable in the transverse direction of the corresponding workpiece.

В соответствии с другим аспектом предлагается узел индукционных катушек с поперечным потоком для индукционного нагрева по меньшей участка соответствующей плоской заготовки, перемещающейся вдоль направления обработки относительно узла электрических индукционных катушек с поперечным потоком, при этом соответствующая заготовка имеет противоположные первую и вторую стороны заготовки и первую и вторую кромки заготовки, содержит первую плоскую катушку и вторую плоскую катушку, размещенные в первой общей плоскости, удаленной от первой стороны заготовки и расположенной напротив нее, и проходящие между первой и второй кромками заготовки и электрически связанные последовательно, при этом по меньшей мере одна из первой плоской катушки и второй плоской катушки выполнена с возможностью регулировки для изменения шага катушки.In accordance with another aspect, a cross-flow induction coil assembly is provided for inductively heating a smaller portion of a corresponding flat workpiece moving along a processing direction relative to a cross-flow electrical induction coil assembly, wherein the corresponding workpiece has opposite first and second sides of the workpiece and first and second edges of the workpiece, contains a first flat coil and a second flat coil placed in a first common plane remote from and opposite the first side of the workpiece, and extending between the first and second edges of the workpiece and electrically connected in series, wherein at least one of the first flat coil and the second flat coil is adjustable to change the pitch of the coil.

Первая плоская катушка может быть выполнена из первого отводящего стержня и первого возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга, причем первый отводящий стержень и первый возвратный стержень могут быть физически и электрически связаны с первой оконечной направляющей. По меньшей мере один из первого отводящего стержня и первого возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на первой оконечной направляющей так, что первый отводящий стержень и первый возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки первой плоской катушки. Вторая плоская катушка может быть выполнена из второго отводящего стержня и второго возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга, причем второй отводящий стержень и втоThe first planar coil may be formed of a first output rod and a first return rod extending in a common direction and spaced apart from each other, wherein the first output rod and the first return rod may be physically and electrically coupled to the first end guide. At least one of the first take-off rod and the first return rod can be movably mounted on the first end guide such that the first take-off rod and the first return rod are movable towards and away from each other to change the coil pitch of the first flat coil. . The second flat coil may be made of a second outlet rod and a second return rod extending in a common direction and at a distance from each other, the second outlet rod and the second return rod

- 2 043812 рой возвратный стержень связаны со второй оконечной направляющей. По меньшей мере один из второго отводящего стержня и второго возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на второй оконечной направляющей так, что второй отводящий стержень и второй возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки второй плоской катушки.- 2 043812 swarm return rod connected to the second end guide. At least one of the second output rod and the second return rod may be movably mounted on the second end guide such that the second output rod and the second return rod are movable toward and away from each other to vary the coil pitch of the second flat coil .

Узел также может содержать третью плоскую катушку и четвертую плоскую катушку, размещенные во второй общей плоскости, удаленной от второй стороны заготовки и расположенной напротив нее, и проходящие между первой и второй кромками заготовки и электрически связанные последовательно с первой плоской катушкой и второй плоской катушкой. По меньшей мере одна из третьей плоской катушки и четвертой плоской катушки может быть регулируемой для изменения шага катушки. Третья плоская катушка может быть выполнена из третьего отводящего стержня и третьего возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга, причем третий отводящий стержень и третий возвратный стержень физически и электрически связаны с третьей оконечной направляющей. По меньшей мере один из третьего отводящего стержня и третьего возвратного стержня может быть установлен с возможностью перемещения на третьей оконечной направляющей так, что третий отводящий стержень и третий возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки третьей плоской катушки. Четвертая плоская катушка может быть выполнена из четвертого отводящего стержня и четвертого возвратного стержня, проходящих в общем направлении и на расстоянии друг от друга, причем четвертый отводящий стержень и четвертый возвратный стержень связаны с четвертой оконечной направляющей. По меньшей мере один из четвертого отводящего стержня и четвертого возвратного стержня установлен с возможностью перемещения на четвертой оконечной направляющей так, что четвертый отводящий стержень и четвертый возвратный стержень выполнены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга для изменения шага катушки четвертой плоской катушки.The assembly may also include a third flat coil and a fourth flat coil disposed in a second common plane remote from and opposite the second side of the workpiece, and extending between the first and second edges of the workpiece and electrically coupled in series with the first flat coil and the second flat coil. At least one of the third planar coil and the fourth planar coil may be adjustable to vary the coil pitch. The third planar coil may be formed of a third output rod and a third return rod extending in a common direction and spaced apart from each other, the third output rod and the third return rod being physically and electrically coupled to the third end guide. At least one of the third output rod and the third return rod may be movably mounted on the third end guide such that the third output rod and the third return rod are movable toward and away from each other to vary the coil pitch of the third flat coil . The fourth planar coil may be formed from a fourth take-off rod and a fourth return rod extending in a common direction and spaced apart from each other, the fourth take-off rod and the fourth return rod being coupled to the fourth end guide. At least one of the fourth take-off rod and the fourth return rod is movably mounted on the fourth end guide such that the fourth take-off rod and the fourth return rod are movable towards and away from each other to change the coil pitch of the fourth flat coil.

В соответствии с другим аспектом, предлагается способ индукционного нагрева соответствующей полосовой заготовки, включающий подачу тока в узел электрических индукционных катушек с поперечным потоком для индукционного нагрева по меньшей мере участка соответствующей полосовой заготовки, перемещающейся вдоль направления обработки относительно узла электрических индукционных катушек с поперечным потоком, при этом соответствующая заготовка имеет противоположные первую и вторую стороны заготовки и первую и вторую кромки заготовки, при этом устройство для индукционного нагрева содержит первую плоскую катушку и вторую плоскую катушку, размещенные в первой общей плоскости, удаленной от первой стороны заготовки и расположенной напротив нее, и проходящие между первой и второй кромками заготовки и электрически связанные последовательно, при этом первая плоская катушка и вторая плоская катушка разнесены в одной плоскости, и по меньшей мере одна из первой плоской катушки и второй плоской катушки выполнена с возможностью перемещения в пределах первой общей плоскости для изменения расстояния между ними; и регулировку расстояния между первой и второй катушками. По меньшей мере одна из первой плоской катушки и второй плоской катушки может быть регулируемой для изменения шага катушки, а способ также может включать регулировку шага по меньшей мере одной из катушек.According to another aspect, there is provided a method for induction heating of a corresponding strip blank, comprising applying current to a cross-flow electric induction coil assembly to inductively heat at least a portion of the corresponding strip blank moving along a processing direction relative to the cross-flow electric induction coil assembly, wherein wherein the respective workpiece has opposite first and second sides of the workpiece and first and second edges of the workpiece, wherein the induction heating device comprises a first flat coil and a second flat coil disposed in a first common plane remote from and opposite the first side of the workpiece, and extending between the first and second edges of the workpiece and electrically connected in series, wherein the first flat coil and the second flat coil are spaced apart in the same plane, and at least one of the first flat coil and the second flat coil is movable within the first common plane to change the distance between them; and adjusting the distance between the first and second coils. At least one of the first planar coil and the second planar coil may be adjustable to change the pitch of the coil, and the method may also include adjusting the pitch of at least one of the coils.

Перечень чертежейList of drawings

На фиг. 1 показан вид в перспективе нагреваемого листового материала в соответствии с аспектами настоящего раскрытия;In fig. 1 is a perspective view of a heated sheet material in accordance with aspects of the present disclosure;

фиг. 2 - вид в перспективе традиционной соленоидной катушки, намотанной вокруг нагреваемого листового материала;fig. 2 is a perspective view of a conventional solenoid coil wound around a sheet material to be heated;

фиг. 3 - вид в перспективе катушки широкоовального типа с поперечным потоком для нагрева полосового материала;fig. 3 is a perspective view of a wide-oval cross-flow type coil for heating strip material;

фиг. 4 - вид в перспективе, показывающий переменный ток, протекающий в катушке на фиг. 3;fig. 4 is a perspective view showing alternating current flowing in the coil of FIG. 3;

фиг. 5 - вид в перспективе, показывающий ток, генерируемый в полосовом материале катушкой на фиг. 3;fig. 5 is a perspective view showing the current generated in the strip material by the coil of FIG. 3;

фиг. 6 - вид в перспективе пары катушек широкоовального типа на каждой стороне полосового материала;fig. 6 is a perspective view of a pair of wide oval type coils on each side of the strip material;

фиг. 7а - вид сверху, показывающий переменный ток, протекающий в катушках на фиг. 6;fig. 7a is a top view showing alternating current flowing in the coils of FIG. 6;

фиг. 7b - вид сверху, показывающий переменный ток, протекающий в катушках расщепленного индуктора с обратным током;fig. 7b is a plan view showing alternating current flowing in the coils of a split reverse current inductor;

фиг. 8а - вид сверху, показывающий ток, генерируемый в полосе с использованием расщепленного индуктора поперечного потока с обратным током на фиг. 7b;fig. 8a is a plan view showing the current generated in the strip using the split reverse current cross-flow inductor of FIG. 7b;

фиг. 8b - вид сверху, показывающий плотность потока энергии, генерируемой в полосе расщепленным индуктором поперечного потока с обратным током;fig. 8b is a plan view showing the power flux density generated in the strip by the split reverse current cross-flow inductor;

фиг. 9а - вид в перспективе, показывающий первую конфигурацию пары катушек широкоовального типа на каждой стороне полосового материала;fig. 9a is a perspective view showing a first configuration of a pair of wide-oval type coils on each side of the strip material;

фиг. 9b - вид в перспективе, показывающий вторую конфигурацию пары катушек широкоовального типа на каждой стороне полосового материала;fig. 9b is a perspective view showing a second configuration of a pair of wide-oval type coils on each side of the strip material;

- 3 043812 фиг. 10а - вид в перспективе, показывающий первую конфигурацию пары катушек широкоовального типа и электромагнитных экранов на каждой стороне полосового материала;- 3 043812 fig. 10a is a perspective view showing a first configuration of a pair of wide-oval type coils and electromagnetic shields on each side of the strip material;

фиг. 10b - вид в перспективе, показывающий вторую конфигурацию пары катушек широкоовального типа и электромагнитных экранов на каждой стороне полосового материала;fig. 10b is a perspective view showing a second configuration of a pair of wide-oval type coils and electromagnetic shields on each side of the strip material;

фиг. 11а - вид в перспективе, показывающий первую конфигурацию пары катушек широкоовального типа и электромагнитных экранов на каждой стороне узкого полосового материала;fig. 11a is a perspective view showing a first configuration of a pair of wide oval type coils and electromagnetic shields on each side of the narrow strip material;

фиг. 11b - вид в перспективе, показывающий вторую конфигурацию пары катушек широкоовального типа и электромагнитных экранов на каждой стороне узкого полосового материала;fig. 11b is a perspective view showing a second configuration of a pair of wide oval type coils and electromagnetic shields on each side of the narrow strip material;

фиг. 12 - вид в перспективе узла индуктора с набором уложенных друг на друга магнитных пластин, расположенных снаружи узла катушек;fig. 12 is a perspective view of an inductor assembly with a set of stacked magnetic plates located outside the coil assembly;

фиг. 13 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева в соответствии с настоящим раскрытием;fig. 13 is a perspective view of an exemplary induction heating assembly in accordance with the present disclosure;

фиг. 14 - другой вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева в соответствии с настоящим раскрытием;fig. 14 is another perspective view of an exemplary induction heating assembly in accordance with the present disclosure;

фиг. 15 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева на фиг. 13 и 14 и полосы листового материала;fig. 15 is a perspective view of the exemplary induction heating unit of FIG. 13 and 14 and strips of sheet material;

фиг. 16 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева на фиг. 15 в первой конфигурации;fig. 16 is a perspective view of the exemplary induction heating unit of FIG. 15 in the first configuration;

фиг. 17 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева на фиг. 15 во второй конфигурации;fig. 17 is a perspective view of the exemplary induction heating unit of FIG. 15 in the second configuration;

фиг. 18 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева на фиг. 15 с перемещаемыми электромагнитными экранами в первой конфигурации;fig. 18 is a perspective view of the exemplary induction heating unit of FIG. 15 with movable electromagnetic shields in the first configuration;

фиг. 19 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева на фиг. 15 с перемещаемыми электромагнитными экранами во второй конфигурации;fig. 19 is a perspective view of the exemplary induction heating unit of FIG. 15 with movable electromagnetic shields in the second configuration;

фиг. 20 - вид в перспективе приведенного для примера узла индукционного нагрева на фиг. 15 с перемещаемыми электромагнитными экранами в третьей конфигурации вокруг узкой полосы листового материала;fig. 20 is a perspective view of the exemplary induction heating unit of FIG. 15 with movable electromagnetic shields in a third configuration around a narrow strip of sheet material;

фиг. 21 - график, иллюстрирующий эффекты регулировки ширины шага полюса;fig. 21 is a graph illustrating the effects of adjusting the pole pitch width;

фиг. 22 - график, иллюстрирующий эффекты регулировки разделенного возвратного зазора; и фиг. 23 - график, иллюстрирующий эффекты регулировки перекрытия электромагнитного экрана.fig. 22 is a graph illustrating the effects of adjusting the divided return gap; and figs. 23 is a graph illustrating the effects of adjusting the electromagnetic shield overlap.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of implementing the invention

На чертежах одинаковые ссылочные позиции по всему тексту относятся к одинаковым элементам, а различные элементы не обязательно показаны в масштабе. Также термин связь или связи включает непрямое или прямое электрическое или механическое соединение, или их комбинацию. Например, если первое устройство устанавливает связь со вторым устройством или связывается со вторым устройством, то это соединение может быть через прямое электрическое соединение или через непрямое электрическое соединение посредством одного или более промежуточных устройств и соединений. Одна или более рабочих характеристик различных схем, систем и/или компонентов описаны ниже в контексте функций, которые в некоторых случаях являются результатом конфигурации и/или межсоединения различных конструкций, когда схема запитана и работает.In the drawings, like reference numbers throughout the text refer to like elements, and different elements are not necessarily shown to scale. Also, the term connection or connections includes indirect or direct electrical or mechanical connection, or a combination thereof. For example, if a first device communicates with or communicates with a second device, the connection may be through a direct electrical connection or through an indirect electrical connection through one or more intermediate devices and connections. One or more operating characteristics of various circuits, systems and/or components are described below in the context of functions that, in some cases, result from the configuration and/or interconnection of various structures when the circuit is powered and operating.

Из-за вышеупомянутых проблем с соленоидным индукционным нагревом, особенно для очень тонких полос или пластин, вместо традиционной технологии соленоидного нагрева использовалась технология поперечного потока. Было разработано множество различных конструкций с поперечным потоком. Многие из этих конструкций очень громоздки и требуют большого количества движущихся частей, которые требуют сложного обслуживания. В одном примере плоскую полосу/пластину нагревают с использованием конструкции с поперечным потоком, где может быть выбрана либо одна частота, либо небольшое изменение частоты для эффективного нагрева пластин/полос всех размеров, используя диапазон частот, доступный от единого источника питания. Желательно иметь как можно более низкую частоту и при этом иметь возможность нагревать пластину без перегрева какой-либо ее части. Второй недостаток использования катушки соленоидного типа заключается в том, что катушку наматывают вокруг пластины, что затрудняет перемещение пластины после нагрева до станции изгиба. В случае полосы катушка не может быть снята с непрерывной полосой внутри нее. Когда заготовка очень широкая, типичная катушка в линии выравнивания швов, как правило, не может быть спроектирована на равномерный нагрев по всей ширине заготовки. Следовательно, было бы выгодно использовать конфигурацию катушки индукционного нагрева, которая не окружает нагреваемую пластину/полосу.Due to the above-mentioned problems with solenoid induction heating, especially for very thin strips or plates, cross flow technology was used instead of the traditional solenoid heating technology. Many different cross-flow designs have been developed. Many of these designs are very bulky and require a large number of moving parts that require complex maintenance. In one example, a flat strip/plate is heated using a cross-flow design, where either a single frequency or a small change in frequency can be selected to efficiently heat all sizes of plates/strips using the range of frequencies available from a single power source. It is desirable to have the frequency as low as possible and still be able to heat the plate without overheating any part of it. The second disadvantage of using a solenoid type coil is that the coil is wound around the plate, making it difficult to move the plate after heating to the bending station. In the case of a strip, the coil cannot be removed with a continuous strip inside it. When the workpiece is very wide, a typical weld line coil generally cannot be designed to heat evenly across the entire width of the workpiece. Therefore, it would be advantageous to use an induction heating coil configuration that does not surround the plate/strip to be heated.

Также со ссылкой на фиг. 3-5, один аспект настоящего раскрытия предлагает катушку с поперечным потоком, сконструированную таким образом, что полоса S проходит между парой катушек С широкоовального типа, совместно называемых полюсом P, как показано на фиг. 3. Фиг. 3 показывает простую установку катушки индукционного нагрева с поперечным потоком, показывающую конфигурацию полюса Р по отношению к полосе. Фиг. 4 показывает ток, приложенный к широкоовальным катушкам С. Фиг. 5 показывает протекание генерируемого тока по поверхности полосы (типично для каждой стороны). Как правило, катушки С расположены так, что они непосредственно находятся на одной линии другAlso with reference to FIG. 3-5, one aspect of the present disclosure provides a cross-flow coil designed such that a strip S extends between a pair of wide-oval type coils C, collectively referred to as a pole P, as shown in FIG. 3. Fig. 3 shows a simple installation of a cross-flow induction heating coil, showing the configuration of the P pole with respect to the strip. Fig. 4 shows the current applied to the wide oval coils C. FIG. 5 shows the flow of generated current along the surface of the strip (typical for each side). As a rule, the C coils are arranged so that they are directly in line with each other

- 4 043812 с другом или, возможно, являются зеркальным отражением друг друга по обе стороны от полосы, хотя это не является строгим требованием для всех возможных реализаций. Катушки С электрически связаны последовательно друг с другом, так что ток в катушках С по обе стороны полосы электрически совпадает по фазе друг с другом, как показано на фиг. 4. Это приводит к протеканию индуцированного тока в полосе, как показано на фиг. 5.- 4 043812 with each other, or perhaps are mirror images of each other on either side of the stripe, although this is not a strict requirement for all possible implementations. The C coils are electrically connected in series with each other such that the current in the C coils on either side of the strip is electrically in phase with each other, as shown in FIG. 4. This causes an induced current to flow in the strip as shown in FIG. 5.

Также со ссылкой на фиг. 6, 7а и 7b в одном примере пара широкоовальных катушек С с поперечным потоком предусмотрена на каждой стороне полосы и образует по меньшей мере два полюса Р1 и Р2. Каждая из катушек С электрически связана последовательно и совпадает по фазе по отношению к каждой из поверхностей, чтобы вести себя как расщепленный индуктор с обратным током (split return inductor), как показано на фиг. 7а. Фиг. 7b показывает конфигурацию и протекание тока в типичном расщепленном индукторе с обратным током. Фиг. 7а и 7b соответственно показывают (фиг. 7а), что конфигурация катушки в настоящем раскрытии разработана для индуктивного поведения (фиг. 7b) как у обычного расщепленного индуктора с обратным током.Also with reference to FIG. 6, 7a and 7b, in one example, a pair of wide oval cross-flux coils C are provided on each side of the strip and form at least two poles P1 and P2. Each of the coils C is electrically connected in series and in phase with each of the surfaces to behave as a split return inductor, as shown in FIG. 7a. Fig. 7b shows the configuration and current flow in a typical split inductor with reverse current. Fig. 7a and 7b respectively show (FIG. 7a) that the coil configuration in the present disclosure is designed to behave inductively (FIG. 7b) like a conventional split reverse current inductor.

Фиг. 8а и 8b соответственно показывают (фиг. 8а) ток, генерируемый в полосе с использованием расщепленного индуктора поперечного потока с обратным током, и (фиг. 8b) плотность потока энергии, генерируемой в полосе с использованием расщепленного индуктора поперечного потока с обратным током. В расщепленном индукторе с обратным током основной нагрев полосы обычно происходит вдоль средней секции узла индуктора, где ток удваивается, т.е. практически вдвое больше, чем ток во внешних стержнях индуктора. Поскольку мощность пропорциональна квадрату тока, умноженному на сопротивление (P=I²xR), то если плотность тока удвоится вдоль среднего(их) проводника(ов) пары полюсов, то мощность, генерируемая в полосе, увеличится в 4 раза. В типичном расщепленном индукторе поперечного потока с обратным током индуцированный ток аналогичен току, показанному на фиг. 8а, что приводит к относительному распределению плотности потока энергии в полосе, как показано на фиг. 8b.Fig. 8a and 8b respectively show (FIG. 8a) the current generated in a strip using a split reverse current cross-flow inductor and (FIG. 8b) the power flux density generated in a strip using a split reverse-current cross-flow inductor. In a split reverse current inductor, the main heating of the strip usually occurs along the middle section of the inductor assembly, where the current doubles, i.e. almost twice as much as the current in the outer rods of the inductor. Since power is proportional to the square of the current times the resistance (P=I ² xR), if the current density is doubled along the middle conductor(s) of a pair of poles, then the power generated in the strip will increase by a factor of 4. In a typical split reverse current cross-flow inductor, the induced current is similar to that shown in FIG. 8a, which results in a relative distribution of energy flux density in the band, as shown in FIG. 8b.

Фиг. 9а и 9b показывают, что пространство между полюсами Р1 и Р2 в индукторе поперечного потока, как показано на фиг. 7а, может быть отрегулировано для изменения шаблона нагрева поперек ширины полосы. Этот пример предоставляет возможность регулировки расстояния SP между центральными стержнями каждой из широкоовальных катушек С, как показано на фиг. 9а и 9b. Эта функция предоставляет возможность регулировать плотность потока энергии поперек полосы и, следовательно, результирующий тепловой профиль поперек полосы.Fig. 9a and 9b show that the space between poles P1 and P2 in the cross-flow inductor, as shown in FIG. 7a can be adjusted to change the heating pattern across the strip width. This example makes it possible to adjust the distance SP between the central pins of each of the wide oval coils C, as shown in FIG. 9a and 9b. This feature provides the ability to adjust the energy flux density across the strip and therefore the resulting thermal profile across the strip.

Как дополнительно показано на фиг. 10а, 10b, 11a и 11b, дополнительные аспекты предоставляют один или более электромагнитных экранов SH, изготовленных из материала с высокой электрической проводимостью. Экраны SH размещают между катушками С и нагреваемой полосой, как показано на фиг. 10а и 10b. Экраны SH выполнены с возможностью перемещения (например, вдоль направления длины пластины, как показано на фиг. 1) и используются для экранирования кромок полосы от электромагнитного поля для минимизации перегрева кромок полосы. Экраны SH регулируются таким образом, что для более узкой полосы, как показано на фиг. 11а и 11b, они выполняют ту же функцию. Фиг. 10а и 10b показывают регулируемые электромагнитные экраны SH, предоставленные для управления температурой кромки полосы. Фиг. 11а и 11b показывают электромагнитные экраны SH, регулируемые таким образом, что они могут выполнять ту же функцию с более узкой полосой.As further shown in FIG. 10a, 10b, 11a and 11b, further aspects provide one or more electromagnetic shields SH made of a highly electrically conductive material. Screens SH are placed between the coils C and the heated strip, as shown in FIG. 10a and 10b. The SH shields are movable (eg, along the plate length direction, as shown in FIG. 1) and are used to shield the strip edges from the electromagnetic field to minimize overheating of the strip edges. The SH screens are adjusted so that for a narrower band, as shown in FIG. 11a and 11b, they perform the same function. Fig. 10a and 10b show adjustable electromagnetic shields SH provided for controlling strip edge temperature. Fig. 11a and 11b show electromagnetic shields SH adjusted so that they can perform the same function with a narrower bandwidth.

Также со ссылкой на фиг. 12, раскрытые концепции в некоторых примерах также могут включать уложенные друг на друга магнитные слоистые листы LS, расположенные снаружи катушек вдали от полосы, как показано на фиг. 12. Пластины помогают повысить эффективность индуктора, а также свести к минимуму рассеяние поля снаружи катушек С, которое может наводить тепло в других электропроводящих объектах за пределами индуктора. Фиг. 12 показывает узел индуктора с набором уложенных друг на друга магнитных пластин LS, расположенных снаружи узла катушек.Also with reference to FIG. 12, the disclosed concepts in some examples may also include stacked magnetic laminate sheets LS located outside the coils away from the strip, as shown in FIG. 12. The plates help improve the efficiency of the inductor and also minimize field leakage outside the C coils, which can induce heat in other electrically conductive objects outside the inductor. Fig. 12 shows an inductor assembly with a stack of magnetic plates LS located outside the coil assembly.

Фиг. 13-20 иллюстрируют различные аспекты приведенного для примера варианта осуществления узла индукционного нагрева по настоящему раскрытию, обозначенного в целом ссылочной позицией 50, имеющего два полюса 52А и 52В и допускающего все вышеописанные регулировки, включающие регулировку разделенного возвратного зазора, регулировку шага полюсов одного или обоих полюсов и/или регулировку одного или более положений электромагнитного экрана, чтобы, таким образом, обеспечить более равномерный нагрев широкого диапазона ширин полосы в едином узле индукционного нагрева.Fig. 13-20 illustrate various aspects of an exemplary embodiment of the induction heating assembly of the present disclosure, designated generally by the reference numeral 50, having two poles 52A and 52B, and capable of all of the above-described adjustments, including split return gap adjustment, pole pitch adjustment of one or both poles and/or adjusting one or more positions of the electromagnetic shield to thereby provide more uniform heating of a wide range of strip widths in a single induction heating assembly.

Общие компоненты узла 50 индукционного нагрева будут представлены в порядке протекания тока через узел, а затем будет описана функция узла 50 индукционного нагрева. Протекание тока через узел обозначено стрелками А на фиг. 13. Полюс 52А содержит первую катушку С1, имеющую отводящий стержень 54 с первым (ближним) концом 56, на который поступает ток от соответствующего источника питания (не показан). Используемые здесь термины ближний конец и дальний конец, по отношению к стержням катушки, относятся к направлению протекания тока от ближнего конца, относящегося к концу стержня, который принимает ток, к дальнему концу, относящемуся к концу стержня, где ток выходит из стержня. Таким образом, стержень 54 поддерживается с возможностью перемещения на втором (дальнем) конце 58 посредством оконечной направляющей или направляющего элемента 60, а также указанный стержень электрически связан с указанной оконечной направляющей. Направляющая 60 является проводящей или содержит проводящие структуры для электрической связи стержня 54 с возвратнымThe general components of the induction heating unit 50 will be presented in the order of current flow through the unit, and then the function of the induction heating unit 50 will be described. The flow of current through the node is indicated by arrows A in Fig. 13. Pole 52A includes a first coil C1 having a tapping rod 54 with a first (proximal) end 56 receiving current from a suitable power source (not shown). As used herein, the terms near end and far end, with respect to coil bars, refer to the direction of current flow from the near end, which refers to the end of the bar that receives the current, to the far end, which refers to the end of the bar where the current exits the bar. Thus, the rod 54 is movably supported at the second (distal) end 58 by an end guide or guide member 60, and is electrically coupled to said end guide. Guide 60 is conductive or contains conductive structures for electrically connecting rod 54 to return

- 5 043812 стержнем 62. Дальний конец возвратного стержня 62 поддерживается с возможностью перемещения посредством общей направляющей или направляющего элемента 64, а также указанный стержень электрически связан с указанной общей направляющей. Общая направляющая 64 является проводящей или содержит проводящие структуры для электрической связи стержня 62 катушки С1 с отводящим стержнем 66 катушки С2. Отводящий стержень 66 электрически связан с оконечной направляющей или направляющим элементом 68. Направляющая 68 является проводящей или содержит проводящие структуры для электрической связи стержня 66 с возвратным стержнем 70 катушки С2. Катушка С2 электрически связана с катушкой С3 полюса 52В через разъем 74. Отводящий стержень 76 катушки С3 электрически связан с оконечной направляющей 78. Направляющая 78 является проводящей или содержит проводящие структуры для электрической связи отводящего стержня 76 с возвратным стержнем 80. Возвратный стержень 80 электрически связан с общей направляющей или направляющим элементом 82, который электрически связывает катушку С3 с отводящим стержнем 84 катушки С4. Отводящий стержень 84 электрически связан с оконечной направляющей 86, которая является проводящей или содержит проводящие структуры для электрической связи стержня 84 с возвратным стержнем 88 катушки С4. В данном описании термин общая направляющая используется для направляющей или направляющего элемента, которая или который соединяет вместе катушки соседних полюсов, а термин оконечная направляющая используется для направляющей или направляющего элемента, которая или который соединяет вместе отводящий стержень и возвратный стержень данной катушки.- 5 043812 rod 62. The distal end of the return rod 62 is movably supported by a common guide or guide member 64, and said rod is electrically coupled to said common guide. The common guide 64 is conductive or contains conductive structures for electrically coupling the C1 coil rod 62 with the C2 coil lead 66. The return rod 66 is electrically coupled to the end guide or guide member 68. The guide 68 is conductive or contains conductive structures to electrically couple the rod 66 to the return rod 70 of the C2 coil. Coil C2 is electrically coupled to coil C3 of the 52V pole through connector 74. Coil C3 output rod 76 is electrically coupled to end guide 78. Guide 78 is conductive or contains conductive structures for electrically coupling output rod 76 to return rod 80. Return rod 80 is electrically coupled to end guide 78. a common guide or guide member 82 that electrically couples the coil C3 to the discharge rod 84 of the coil C4. The return rod 84 is electrically coupled to the end guide 86, which is conductive or contains conductive structures for electrically connecting the rod 84 to the return rod 88 of the C4 coil. In this specification, the term common guide is used for a guide or guide element that connects together the coils of adjacent poles, and the term end guide is used for a guide or guide element that connects together the output rod and the return rod of a given coil.

Отсюда ясно, что катушки С1, С2, С3 и С4 соединены последовательно, а расположение отводящих стержней и возвратных стержней каждой пары катушек (С1/С4 и С2/С3) таково, что ток течет через отводящие стержни каждой пары катушек в общем направлении и протекает через возвратные стержни каждой пары катушек в общем направлении по соответствующим сторонам нагреваемого листа.From this it is clear that the coils C1, C2, C3 and C4 are connected in series, and the arrangement of the outlet rods and return rods of each pair of coils (C1/C4 and C2/C3) is such that the current flows through the outlet rods of each pair of coils in a common direction and flows through the return rods of each pair of coils in a general direction along the respective sides of the heated sheet.

Каждый из отводящих стержней 54, 66, 76 и 84 связан с возможностью перемещения своим дальним концом с соответствующими оконечными направляющими для скользящего перемещения относительно нее, в то время как каждый из возвратных стержней 62, 70 и 80 и 88 неподвижно связан своими ближними концами с соответствующими оконечными направляющими. При этом отводящие стержни 66 и 84 связаны с возможностью скольжения своими ближними концами с соответствующими общими направляющими. Таким образом, скользящее соединение на оконечных направляющих облегчает перемещение соответствующих отводящих и возвратных стержней катушки друг к другу и друг от друга для регулировки шага катушки, в то время как скользящее соединение на общих направляющих облегчает перемещение полюсов относительно друг к другу и друг от друга для регулировки разделенного возвратного зазора.Each of the return rods 54, 66, 76 and 84 is movably coupled at its distal end to corresponding end guides for sliding movement relative thereto, while each of the return rods 62, 70 and 80 and 88 is fixedly coupled at its proximal ends to its respective end guides. In this case, the outlet rods 66 and 84 are slidingly connected by their proximal ends with corresponding common guides. Thus, the sliding joint on the end rails facilitates the movement of the respective output and return coil rods to and from each other for adjusting the coil pitch, while the sliding joint on the common rails facilitates the movement of the poles with respect to each other and from each other for adjustment divided return gap.

Со ссылкой на фиг. 14, понятно, что относительное перемещение отводящих стержней 54, 66, 76 и 84 относительно возвратных стержней 62, 70, 80 и 88 облегчает изменение по меньшей мере одного из разделенного возвратного зазора (например, расстояние между полюсами 52А и 52В) и шага полюса (например, расстояние между отводящими и возвратными стержнями полюса). Скольжение отводящих стержней по оконечным направляющим в первую очередь влияет на изменение шага полюса, в то время как скольжение возвратного стержня 62 и отводящего стержня 84 по их соответствующим общим направляющим в первую очередь влияет на изменение разделенного возвратного зазора.With reference to FIG. 14, it is understood that the relative movement of the return rods 54, 66, 76 and 84 relative to the return rods 62, 70, 80 and 88 facilitates a change in at least one of the divided return gap (for example, the distance between poles 52A and 52B) and the pole pitch ( for example, the distance between the output and return pole rods). The sliding of the return rods along the end guides primarily affects the change in pole pitch, while the sliding of the return rod 62 and the return rod 84 along their respective common guides primarily affects the change in the divided return gap.

Фиг. 15-17 иллюстрируют пример возможных регулировок шага полюса и/или разделенного возвратного зазора. На фиг. 15, полюса 52А и 52В имеют первый шаг полюса и разнесены на первый разделенный возвратный зазор. На фиг. 16 полюса 52А и 52В имеют такой же шаг полюса, как показано на фиг. 15, но разделенный возвратный зазор был уменьшен путем сближения полюсов 52А и 52В. На фиг. 17, разделенный возвратный зазор между полюсами 52А и 52В такой же, как показано на фиг. 16, но шаг полюса каждого полюса 52А и 52В был уменьшен путем скольжения отводящих стержней 66 и 84 по общим направляющим. Следует понимать, что регулировки шага полюса и/или разделенного возвратного зазора могут позволить узлу более прецизионно нагревать более широкий диапазон ширин и толщин полосового материала и/или более равномерно нагревать данную полосу посредством увеличения или уменьшения концентрации магнитного потока, создаваемого катушками.Fig. 15-17 illustrate an example of possible adjustments to the pole pitch and/or split return gap. In fig. 15, poles 52A and 52B have a first pole pitch and are spaced apart by a first divided return gap. In fig. 16, poles 52A and 52B have the same pole pitch as shown in FIG. 15, but the divided return gap has been reduced by bringing poles 52A and 52B closer together. In fig. 17, the divided return gap between poles 52A and 52B is the same as shown in FIG. 16, but the pole pitch of each pole 52A and 52B has been reduced by sliding the tapping rods 66 and 84 along common guides. It should be understood that adjustments to the pole pitch and/or split return gap may allow the assembly to more accurately heat a wider range of strip material widths and thicknesses and/or to more uniformly heat a given strip by increasing or decreasing the concentration of magnetic flux produced by the coils.

Обращаясь к фиг. 18-20, проиллюстрирован приведенный для примера узел 50 с электромагнитными экранами SH, установленными между катушками С1-С4 и листовым материалом SM. Электромагнитные экраны SH обычно выровнены вдоль оконечных направляющих и общих направляющих и имеют размер и форму, которые обычно рассчитаны для продольных кромочных участков листового материала для предотвращения перегрева таких кромок. На фиг. 18 и 19 проиллюстрирована относительно широкая полоса листового материала SM с электромагнитными экранами SH, перекрывающими листовой материал SM в большей степени на фиг. 19, чем на фиг. 18. На фиг. 20 проиллюстрирована относительно узкая полоса листового материала SM и электромагнитный экран SH сдвинутый внутрь, чтобы закрыть по меньшей мере часть продольных кромок листового материала SM.Referring to FIG. 18-20, an exemplary assembly 50 is illustrated with electromagnetic shields SH installed between the coils C1-C4 and the sheet material SM. SH shields are typically aligned along the end rails and common rails and are sized and shaped to fit the longitudinal edge portions of the sheet material to prevent overheating of such edges. In fig. 18 and 19 illustrate a relatively wide strip of sheet material SM with electromagnetic shields SH overlapping the sheet material SM to a greater extent in FIG. 19 than in FIG. 18. In FIG. 20 illustrates a relatively narrow strip of sheet material SM and an electromagnetic shield SH moved inward to cover at least a portion of the longitudinal edges of the sheet material SM.

Следует понимать, что для выполнения регулировок, описанных в предыдущих абзацах, может быть использован широкий диапазон исполнительных механизмов, таких как линейные исполнительные механизмы, сервоприводы и т.д. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все регулировки могут быть выполнены вручную. В других вариантах осуществления могут быть использованы различIt should be understood that a wide range of actuators, such as linear actuators, servos, etc., can be used to make the adjustments described in the preceding paragraphs. In some embodiments, some or all of the adjustments may be made manually. In other embodiments, various

- 6 043812 ные датчики для определения состояния листового материала и в ответ на определенные данные могут быть внесены регулировки в режиме реального времени в один или более параметров узла 50. Например, могут быть использованы различные датчики температуры для контроля температуры полосы, чтобы обнаруживать горячие или холодные области и регулировать узел 50, чтобы исключить или снизить количество таких областей. Датчики отслеживания кромок могут быть использованы для обнаружения кромок листового материала и более точного расположения электромагнитных экранов относительно кромок.- 6 043812 sensors to determine the condition of the sheet material and, in response to certain data, real-time adjustments can be made to one or more parameters of the assembly 50. For example, various temperature sensors can be used to monitor the temperature of the strip to detect hot or cold areas and adjust node 50 to eliminate or reduce the number of such areas. Edge tracking sensors can be used to detect the edges of sheet material and more accurately position electromagnetic shields relative to the edges.

Согласно фиг. 21-23 эффекты вышеописанных регулировок шага полюса, разделенного возвратного зазора и положения экрана показаны в графической форме для полосы листового материала заданной ширины. На каждом графике положение вдоль ширины полосы отложено по оси x, в то время как средняя по времени относительная плотность потока энергии, переданная полосе, отложена по оси y. На фиг. 21 показаны различные шаги полюса, включая широкий шаг полюса (пунктирная линия), средний шаг полюса (пунктирная линия) и узкий шаг полюса (сплошная линия). Видно, что каждая из линий сходится у центральной линии полосы и расходится по направлению к кромкам полосы, причем широкий шаг полюса приводит к передаче наибольшей плотности потока энергии к кромочным участкам, а узкий шаг полюса приводит к передаче наименьшей плотности потока энергии к кромочным участкам. На фиг. 22 показаны различные разделенные возвратные зазоры, включающие большой разделенный возвратный зазор (пунктирная линия) и малый разделенный возвратный зазор (сплошная линия). Видно, что каждая из линий сходится у центральной линии полосы и расходится по направлению к кромкам полосы, причем большой разделенный возвратный зазор приводит к передаче наибольшей плотности потока энергии к кромочным участкам, а малый разделенный возвратный зазор приводит к передаче наименьшей плотности потока энергии к кромочным участкам. Следует понимать, что изменение шага полюса обычно приводит к большему общему изменению в передаче плотности потока энергии по сравнению с изменением разделенного возвратного зазора.According to FIG. 21-23, the effects of the above-described adjustments to pole pitch, split return gap, and screen position are shown in graphical form for a strip of sheet material of a given width. In each plot, the position along the stripe width is plotted on the x-axis, while the time-averaged relative energy flux density transferred to the stripe is plotted on the y-axis. In fig. 21 shows various pole pitches, including wide pole pitch (dashed line), medium pole pitch (dashed line), and narrow pole pitch (solid line). It can be seen that each of the lines converges at the center line of the strip and diverges towards the edges of the strip, with a wide pole pitch leading to the transfer of the highest energy flux density to the edge sections, and a narrow pole pitch leading to the transfer of the lowest energy flux density to the edge sections. In fig. 22 shows various divided return gaps, including a large divided return gap (dashed line) and a small divided return gap (solid line). It can be seen that each of the lines converges at the center line of the strip and diverges towards the edges of the strip, with a large divided return gap leading to the transfer of the highest energy flux density to the edge sections, and a small divided return gap leading to the transfer of the lowest energy flux density to the edge sections . It should be understood that a change in pole pitch typically results in a greater overall change in energy flux density transfer compared to a change in the divided return gap.

Соответственно регулировка ширины шага полюса может считаться грубой регулировкой, в то время как регулировка разделенного возвратного зазора может считаться точной регулировкой.Accordingly, adjusting the pole pitch width may be considered a coarse adjustment, while adjusting the split return gap may be considered a fine adjustment.

Таким образом, на практике шаг полюса может быть сначала установлен на ширину для достижения базовой передачи плотности потока энергии, а затем можно использовать разделенный возвратный зазор для точной настройки передачи плотности потока энергии.Thus, in practice, the pole pitch can first be set to width to achieve basic fluence transmission, and then the split return gap can be used to fine-tune the fluence transmission.

Фиг. 23 иллюстрирует два разных перекрытия электромагнитного экрана: уменьшенное перекрытие (пунктирная линия) и увеличенный зазор (сплошная линия). Уменьшенное перекрытие приводит к передаче большей плотности потока энергии к кромкам полосы. Перекрытие электромагнитных экранов может быть использовано в сочетании с регулировками шага полюса и разделенного возвратного зазора для точной настройки передачи плотности потока энергии для данного размера полосы.Fig. 23 illustrates two different electromagnetic shield overlaps: reduced overlap (dashed line) and increased gap (solid line). Reduced overlap results in higher energy flux density being transferred to the edges of the strip. Electromagnetic shield overlap can be used in conjunction with pole pitch and split return gap adjustments to fine-tune the fluence transfer for a given strip size.

В описанных примерах возможны модификации, а также возможны другие реализации в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.Modifications are possible in the examples described, and other implementations are also possible within the scope of the appended claims.

Claims

CLAIM

1. A cross-flow induction coil assembly for inductively heating at least a portion of a corresponding flat workpiece moving along a processing direction relative to the cross-flow electric induction coil assembly, wherein the corresponding workpiece has opposite first and second workpiece sides and first and second workpiece edges, wherein the cross-flow induction coil assembly for induction heating comprises a first flat coil and a second flat coil disposed in a first common plane remote from and opposite a first side of the workpiece, extending between the first and second edges of the workpiece and electrically coupled in series, wherein the first flat coil and the second flat coil are spaced apart in the same plane and at least one of the first flat coil and the second flat coil is movable within the first common plane to change the distance between them.

2. The cross-flow induction coil assembly of claim 1, wherein at least one of the first planar coil and the second planar coil is adjustable to change the coil pitch.

3. The cross-flow induction coil assembly of claim 2, wherein the first flat coil is made of a first output rod and a first return rod extending in a common direction and at a distance from each other, wherein the first output rod and the first return rod are physically and electrically connected to the first end guide, wherein at least one of the first outlet rod and the first return rod is movably mounted on the first end guide so that the first outlet rod and the first return rod are movable towards each other and each other

- 7 043812 from each other to change the coil pitch of the first flat coil, and wherein the second flat coil is made of a second take-off rod and a second return rod extending in a common direction and at a distance from each other, and wherein the second take-off rod and the second return rod are connected with a second end guide, wherein at least one of the second take-off rod and the second return rod is movably mounted on the second end guide so that the second take-off rod and the second return rod are movable towards and away from each other to vary the coil pitch second flat coil.

4. The cross-flow induction coil assembly of claim 3, wherein each of the first planar coil and the second planar coil is coupled to a first common guide, wherein at least one of the first coil or the second coil is movably supported on the first common guide for movement to or from the first or second coil.

5. The cross-flow induction coil assembly of claim 4, wherein the first return rod of the first coil and the second discharge rod of the second coil are coupled to the first common guide, wherein at least one of the first return rod and the second discharge rod is movable relative to a common guide for changing the distance between the first flat coil and the second flat coil.

6. The cross-flow induction coil assembly of claim 5, further comprising a third flat coil and a fourth flat coil disposed on a second common plane remote from and opposite the second side of the workpiece, extending between the first and second edges of the workpiece, and electrically coupled in series. with a first flat coil and a second flat coil.

7. The cross-flow induction coil assembly of claim 6, wherein the third flat coil and the fourth flat coil are spaced apart in a second common plane and at least one of the third flat coil and the fourth flat coil is movable within the second common plane to change the distance between them;

optionally, at least one of the third flat coil and the fourth flat coil is adjustable to change the pitch of the coil;

also, if necessary, the third flat coil is made of a third output rod and a third return rod extending in a common direction and at a distance from each other, and the third output rod and the third return rod are physically and electrically connected to the third end guide, wherein at least one of the third take-off rod and the third return rod is movably mounted on the third end guide so that the third take-off rod and the third return rod are movable towards and away from each other to change the coil pitch of the third flat coil; wherein the fourth flat coil is made of a fourth take-off rod and a fourth return rod extending in a common direction and at a distance from each other, wherein the fourth take-off rod and the fourth return rod are connected to the fourth end guide, wherein at least one of the fourth take-off rod and the fourth return rod is movably mounted on the fourth end guide so that the fourth return rod and the fourth return rod are movable toward and away from each other to change the coil pitch of the fourth flat coil;

also, optionally, each of the third flat coil and the fourth flat coil is coupled to a second common rail, wherein at least one of the third flat coil or the fourth flat coil is movably supported on the second common rail for movement to the other of the third or fourth flat coil or from her;

also, if necessary, the third return rod of the third coil and the fourth output rod of the fourth coil are connected to the second common guide, wherein at least one of the third return rod and the fourth output rod is movable relative to the second common guide to change the distance between the third flat coil and the fourth flat coil;

and, if necessary, the second return rod of the second flat coil and the third output rod of the third flat coil are rigidly connected together.

8. The cross-flow induction coil assembly of claim 1, further comprising at least one electromagnetic shield disposed between and spaced between the first common plane and the first side of the workpiece and facing at least one of the first and second edges of the workpiece, wherein In this case, at least one electromagnetic screen is configured to move the corresponding workpiece in the transverse direction.

9. A cross-flow induction coil assembly for inductively heating at least a portion of a corresponding flat workpiece moving along a processing direction relative to the cross-flow electric induction coil assembly, wherein the corresponding workpiece has opposite first and second sides of the workpiece

- 8 043812 and first and second edges of the workpiece, wherein the cross-flow induction coil assembly for induction heating comprises a first flat coil and a second flat coil disposed in a first common plane remote from and opposite the first side of the workpiece, extending between the first and the second edges of the workpiece and electrically connected in series, wherein at least one of the first flat coil and the second flat coil is adjustable to change the pitch of the coil.

10. The cross-flow induction coil assembly of claim 9, wherein the first planar coil is made of a first output rod and a first return rod extending in a common direction and at a distance from each other, wherein the first output rod and the first return rod are physically and electrically coupled to the first end guide, wherein at least one of the first outlet rod and the first return rod is movably mounted on the first end guide such that the first outlet rod and the first return rod are movable towards and away from each other to changing the coil pitch of the first flat coil; and wherein the second flat coil is made of a second output rod and a second return rod extending in a common direction and at a distance from each other, wherein the second output rod and the second return rod are coupled to the second end guide, wherein at least one of the second output rod and the second return rod is movably mounted on the second end guide such that the second return rod and the second return rod are movable toward and away from each other to change the coil pitch of the second flat coil.

11. The cross-flow induction coil assembly of claim 10, further comprising a third flat coil and a fourth flat coil disposed in a second common plane remote from and opposite the second side of the workpiece, extending between the first and second edges of the workpiece, and electrically coupled in series. with a first flat coil and a second flat coil.

12. The cross-flow induction coil assembly of claim 11, wherein at least one of the third flat coil and the fourth flat coil is adjustable to change the pitch of the coil.

13. The cross-flow induction coil assembly of claim 12, wherein the third flat coil is made of a third output rod and a third return rod extending in a common direction and distance from each other, wherein the third output rod and the third return rod are physically and electrically coupled to the third end guide, wherein at least one of the third outlet rod and the third return rod is movably mounted on the third end guide such that the third outlet rod and the third return rod are movable towards and away from each other to changing the coil pitch of the third flat coil, wherein the fourth flat coil is made of a fourth output rod and a fourth return rod extending in a common direction and at a distance from each other, and the fourth output rod and the fourth return rod are connected to the fourth end guide, and at less At least one of the fourth take-off rod and the fourth return rod is movably mounted on the fourth end guide such that the fourth take-off rod and the fourth return rod are movable towards and away from each other to change the coil pitch of the fourth flat coil.

14. A method of induction heating of a corresponding strip workpiece, comprising supplying current to a cross-flow electric induction coil assembly to inductively heat at least a portion of the corresponding strip workpiece moving along a processing direction relative to the cross-flow electric induction coil assembly, wherein the corresponding workpiece has opposite first and second sides of the workpiece and first and second edges of the workpiece, wherein the cross-flow induction coil assembly for induction heating comprises a first flat coil and a second flat coil disposed in a first common plane remote from and opposite the first side of the workpiece, extending between the first and second edges of the workpiece and electrically connected in series, wherein the first flat coil and the second flat coil are spaced apart in the same plane and at least one of the first flat coil and the second flat coil is movable within the first common plane to change the distance between them ; and adjusting the distance between the first and second coils.

- 9 043812

15. The method of claim 14, wherein at least one of the first planar coil and the second planar coil is adjustable to change the pitch of the coil, and the method also includes adjusting the pitch of at least one of the coils.