EP0462011A1 - Bobine de chauffage inductif - Google Patents

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EP0462011A1
EP0462011A1 EP91401572A EP91401572A EP0462011A1 EP 0462011 A1 EP0462011 A1 EP 0462011A1 EP 91401572 A EP91401572 A EP 91401572A EP 91401572 A EP91401572 A EP 91401572A EP 0462011 A1 EP0462011 A1 EP 0462011A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductor
tube
strands
coil
transposition
Prior art date
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Granted
Application number
EP91401572A
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German (de)
English (en)
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EP0462011B1 (fr
Inventor
Jean Hellegouarc'h
Gérard Prost
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rotelec SA
Original Assignee
Rotelec SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Rotelec SA filed Critical Rotelec SA
Publication of EP0462011A1 publication Critical patent/EP0462011A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0462011B1 publication Critical patent/EP0462011B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/103—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
    • H05B6/104—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/42—Cooling of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F2038/003—High frequency transformer for microwave oven

Definitions

  • the present invention relates generally to electromagnetic induction heating. It applies in particular, although not exclusively, to the heating of the edges of flat metallurgical products having to undergo hot deformation. Such products are in particular steel products which must be heated or reheated before being flattened and / or expanded by passing between the rollers of a rolling mill.
  • the presence of the capacitive assembly allows the coil to run through a current of much greater intensity than that of the current supplied by the electric generator. The latter then supplies only active power actually consumed by the device, "reactive power", for example 10 times greater, being supplied by the capacitive assembly.
  • the product to be heated often runs at high speed and may have irregularities which make it necessary to plan a long passage interval.
  • the temperature of this product is often such that a thermally insulating layer must be provided on either side of this passage interval to protect the coil and the adjoining electrotechnical structure.
  • the air gap of the magnetic circuit must be large, which results in the presence of a large magnetic flux in the region of the coil. This leakage flow is partially useless for heating the product to be heated, but it induces currents in the conductors of the coil and therefore significant parasitic heating affecting these conductors.
  • Patent document US-A-4 176 237 further describes an induction furnace for liquid metal.
  • This oven is provided with an inductive heating coil comprising conductors connected in parallel between two electrical terminals of this coil, each said conductor comprising a cooling tube, the transport of current in this conductor being distributed between strands applied in thermal contact. against the walls of this tube, the length of this conductor comprising zones of strong deformation in which it undergoes particularly intense deformations carrying out transpositions of conductors and strands to limit the formation of stray current loops.
  • the present invention aims in particular to allow a simple manufacturing of a heating coil which is compact and which limits the energy losses of an induction heating device.
  • the transport of current in each conductor of the coil is distributed between strands which remain applied in thermal contact against a cooling tube of this conductor even in transposition or twisting zones where this conductor has undergone particularly intense deformations , this conductor having at least a twist of a half-turn between the electrical terminals of the coil.
  • FIG. 1 represents a view of a device for heating strands including two coils according to the present invention.
  • Figure 2 shows an electrical diagram of this device.
  • FIG. 3 represents an overall view in elevation of a coil of FIG. 1.
  • FIG. 4 represents a bottom view of the coil of FIG. 3.
  • FIG. 5 represents a partially cut away perspective view of a lower part of this same coil.
  • FIG. 6 represents a developed view of a bar of this same coil in this same lower part.
  • Figure 7 shows a cross-sectional view of a conductor of this bar.
  • a strand heating device is used in a steel installation upstream of a rolling mill.
  • a flat product consisting of a thick steel sheet 1 circulates on transport rollers 2 in a direction perpendicular to the plane of the sheet and represented by the end of an arrow V.
  • This magnetic circuit is articulated around an axis 9 to allow, using a device 10, to temporarily increase the opening of the air gap 3 when the sheet 1 has a protruding defect which could come into contact with and damage one end of the magnetic circuit.
  • the coils 7 and 8 are connected in series with each other and in parallel with a capacitive assembly 11 between the terminals of a generator 12.
  • the latter supplies an alternating voltage at a working frequency of 250 Hz.
  • the resonant circuit formed by the coils 7 and 8 and the capacitive assembly 11 is tuned to this frequency.
  • each tube T has a external surface of which at least part constitutes a thermal contact surface 28 extending over the length of this tube. It consists of a material having sufficient electrical resistivity, taking into account its transverse dimensions, to limit the currents induced in this material at the working frequency.
  • a plurality of the current transport strands B1 ... B12 extend over the length of the tube T. They are made of an electrically conductive material having an electrical resistivity lower than that of the material of this tube. Each of them has transverse dimensions smaller than those of this tube and chosen, taking into account this lower resistivity, so as to limit the currents induced in this strand at the working frequency. In addition, it rotates at least half a turn around this tube between the two electrical terminals so as to transpose the strands within the conductor.
  • Each of the strands such as B1 has a substantially flattened rectangular section and has two main faces 44, 46 which extend along a width of this strand which is parallel to the width of the tube T.
  • This strand also has two lateral faces 48, 50 which extend along a thickness of this strand which is parallel to the thickness of this tube and which is smaller than the width of this strand.
  • Some only of the strands constitute two so-called first layers of strands B1 to B3 and B7 to B9 which are applied respectively to the two main faces 28, 36 of the tube T.
  • Others of these strands constitute two second layers of strands B4 to B6 and B10 to B12 superimposed on these first two layers so as to make an indirect thermal contact between these two main faces of the tube and these two second layers through these first two layers, respectively.
  • Each of these first and second layers has the same number of strands between two and five inclusive. This number is preferably equal to three, in accordance with Figures 3 to 6.
  • Each group of conductors constitutes a bar 52 in which several conductors C1 to C5 succeed one another in an axial direction parallel to said coil axis A.
  • the coil 7 extends along said axial direction between two circular end zones each surrounding the coil axis A.
  • One of these zones comprises said electrical terminals 25, 26 and constitutes a high zone ZA.
  • the other constitutes a low zone ZB.
  • Two directions of movement are possible in said axial direction: a descending direction going from this high zone towards this low zone and a rising direction opposite to this descending direction.
  • the bar 52 starts from a first electrical terminal 20 by rotating in a direct direction 54 around the coil axis A and going down. It thus forms an external winding 56 having a first diameter.
  • a first conductor C1 is placed in this winding at the bottom of this bar.
  • a second conductor C2 is placed above this first conductor, and so on until a last conductor C5 placed at the top of this bar above a penultimate conductor C4.
  • This bar rotates and descends within this winding until the first conductor C1 reaches said lower zone ZB of the coil.
  • This first conductor then has a transposition deformation which is carried out in the transposition zone ZT1 of this conductor and which causes it to join an internal winding 58 formed by the same bar 52.
  • This winding has a second diameter smaller than said first diameter and the bar 52 rises within it while rotating around the coil axis A in said direct direction.
  • the second conductor C2 situated in the external winding reaches in turn the lower zone of the coil. It then has the same transposition deformation in a ZT2 transposition zone which is specific to it and which is angularly offset in said direct direction from the transposition zone of the first conductor. This deformation causes this second conductor to join the internal winding 58 while passing below the first conductor C1, and so on until the last conductor C5 reaches the low zone ZB of the coil.
  • This last conductor then has the same transposition deformation in a transposition zone ZT5 offset angularly in the same direction from a transposition zone ZT4 of the penultimate conductor C4. This transposition deformation causes the C5 conductor to join the internal winding while passing below this penultimate conductor.
  • first conductor C1 is placed in the internal winding 58 at the top of the bar 52, the second conductor C2 below this first conductor and so on until the last conductor C5 which is placed at the bottom of this closed off. The latter turns and rises within this winding up to the second electrical terminal 22 in the upper zone ZA of the coil.
  • the number of conductors of a bar is five and the thicknesses of the tube and of the strands of each of these conductors are oriented in the axial direction.
  • the twist zones ZV1 to ZV5 are placed next to the transposition zones ZT1 to ZT5 so as to form regular angular successions around the axis A.

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Abstract

Un tube de refroidissement (T) est incorporé dans chaque conducteur (C1) de la bobine. Le transport du courant dans ce conducteur est réparti entre des brins (B1...B12) qui restent appliqués en contact thermique contre ce tube même dans des zones de transposition ou de vrillage où ce conducteur a subi des déformations particulèrement intenses. Ce conducteur présente au moins un vrillage d'un demi-tour entre les bornes électriques de la bobine. L'invention s'applique notamment en sidérurgie, pour le chauffage au défilé de rives de produits plats.

Description

  • La présente invention concerne de manière générale le chauffage par induction électromagnétique. Elle s'applique notamment, quoique non exclusivement, au chauffage au défilé des rives de produits métallurgiques plats devant subir des déformations à chaud.De tels produits sont notamment des produits sidérurgiques qui doivent être chauffés ou réchauffés avant d'être aplatis et/ou élargis par passage entre les rouleaux d'un laminoir.
  • Un tel chauffage est réalisé de manière typique à l'aide d'un dispositif comportant :
    • un circuit magnétique présentant un entrefer,
    • des moyens de transport pour faire défiler le produit à chauffer dans cet entrefer,
    • une bobine entourant ce circuit magnétique au voisinage de cet entrefer,
    • un ensemble capacitif qui est typiquement constitué par une batterie de condensateurs et qui est connecté aux bornes de ladite bobine pour constituer un circuit résonnant à une fréquence de travail qui est généralement comprise entre 100 et 1000Hz et qui est typiquement voisine de 250 Hz,
    • et un générateur électrique injectant un courant dans ce circuit résonnant à la fréquence de travail.
  • La présence de l'ensemble capacitif permet de faire parcourir la bobine par un courant d'intensité beaucoup plus grande que celle du courant fourni par le générateur électrique. Ce dernier fournit alors seulement une puissance active effectivement consommée par le dispositif, une "puissance réactive", par exemple 10 fois supérieure, étant fournie par l'ensemble capacitif.
  • Le produit à chauffer défile souvent à grande vitesse et peut présenter des irrégularités qui obligent à prévoir un intervalle de passage important. De plus la température de ce produit est souvent telle qu'une couche thermiquement isolante doit être prévue de part et d'autre de cet intervalle de passage pour protéger la bobine et la structure électrotechnique attenante. Il en résulte que l'entrefer du circuit magnétique doit être grand, ce qui entraîne la présence d'un flux magnétique de fuite important dans la région de la bobine. Ce flux de fuite est partiellement inutile pour le chauffage du produit à chauffer, mais il induit des courants dans les conducteurs de la bobine et donc un chauffage parasite important affectant ces conducteurs.
  • Pour limiter ce chauffage parasite et augmenter le rendement énergétique du dispositif, c'est-à-dire le rapport de la puissance de chauffage développée par les courant induits dans le produit à chauffer, à la puissance active fournie par le générateur électrique, il est connu :
    • de réaliser la bobine de chauffage sous une forme aussi compacte que possible,
    • de donner aux conducteurs électriques de cette bobine une forme suffisamment divisée, compte tenu de leur résistivité électrique et de la fréquence de travail, c'est-à-dire de leur donner des dimensions transversales suffisamment petites pour limiter la formation de courants induits dans la masse métallique de chacun de ces conducteurs, plusieurs conducteurs étant alors groupés en parallèle et isolés les uns des autres sauf à leurs deux extrémités où ils se raccordent à deux bornes communes à tous les conducteurs d'un groupe,
    • de transposer les conducteurs d'un même groupe pour limiter les courants induits susceptibles de circuler en boucle en passant par deux conducteurs et les deux bornes du groupe,
    • et de refroidir énergiquement la bobine à l'aide d'un circuit de refroidissement pour pouvoir appliquer une puissance de chauffage utile importante à l'aide d'une bobine de dimensions limitées.
  • C'est pourquoi une bobine de chauffage connue comporte certains éléments qui sont communs, quant à leurs fonctions indiquées ci-après, à cette bobine et à une bobine selon la présente invention, et qui sont les suivants :
    • un noyau ferromagnétique,
    • deux bornes électriques pour recevoir un courant alternatif,
    • un groupe de conducteurs constitué de divers conducteurs électriques connectés en parallèle entre ces deux bornes électriques, ce groupe présentant la forme d'un enroulement autour dudit noyau ferromagnétique, une transposition de ces conducteurs étant réalisée au sein de ce groupe de manière à assurer une égalité approximative des divers flux magnétiques alternatifs entourés respectivement par les divers conducteurs de ce groupe, cette transposition étant réalisée à l'aide de déformations de transposition de ces conducteurs dans des zones de transposition de ces conducteurs,
    • un conduit de refroidissement enroulé autour dudit noyau en contact thermique avec lesdits conducteurs,
    • et des bornes hydrauliques pour faire circuler un fluide de refroidissement dans ledit conduit de refroidissement.
  • Le document de brevet US-A- 4 176 237 décrit par ailleurs un four à induction pour métal liquide. Ce four est muni d'une bobine de chauffage inductif comportant des conducteurs connectés en parallèle entre deux bornes électriques de cette bobine, chaque dit conducteur comportant un tube de refroidissement, le transport du courant dans ce conducteur étant réparti entre des brins appliqués en contact thermique contre des parois de ce tube, la longueur de ce conducteur comportant des zones de forte déformation dans lesquelles il subit des déformations particulièrement intenses réalisant des transpositions de conducteurs et de brins pour limiter la formation de boucles de courant parasites.
  • De telles bobines connues laissent à désirer en ce qui concerne leur compacité, leur prix de revient et le rendement énergétique du dispositif de chauffage dont elles font partie.
  • La présente invention a notamment pour buts de permettre une fabrication qui soit simple d'une bobine de chauffage qui soit compacte et qui limite les pertes énergétiques d'un dispositif de chauffage par induction.
  • Selon cette invention le transport du courant dans chaque conducteur de la bobine est réparti entre des brins qui restent appliqués en contact thermique contre un tube de refroidissement de ce conducteur même dans des zones de transposition ou de vrillage où ce conducteur a subi des déformations particulèrement intenses, ce conducteur présentant au moins un vrillage d'un demi-tour entre les bornes électriques de la bobine.
  • A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre, étant entendu que les éléments et dispositions mentionnés et représentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence.
  • La figure 1 représente une vue d'un dispositif de chauffage de rives incluant deux bobines selon la présente invention.
  • La figure 2 représente un schéma électrique de ce dispositif.
  • La figure 3 représente une vue d'ensemble en élévation d'une bobine de la figure 1.
  • La figure 4 représente une vue de dessous de la bobine de la figure 3.
  • La figure 5 représente une vue partiellement arrachée en perspective d'une partie basse de cette même bobine.
  • La figure 6 représente une vue développée d'une barre de cette même bobine dans cette même partie basse.
  • La figure 7 représente une vue en coupe transversale d'un conducteur de cette barre.
  • Conformément à la figure 1 un dispositif de chauffage de rives est utilisé dans une installation sidérurgique en amont d'un laminoir. Un produit plat constitué par une tôle d'acier épaisse 1 circule sur des rouleaux de transport 2 selon une direction perpendiculaire au plan de la feuille et représentée par l'extrémité d'une flèche V.
  • Il passe à grande vitesse dans l'entrefer d'un circuit magnétique 4 dont les deux extrémités constituent les noyaux ferromagnétiques 5 et 6 de deux bobines de chauffage identiques 7 et 8.
  • Ces bobines sont protégées de la chaleur par des couches isolantes telles que 8A.
  • Ce circuit magnétique est articulé autour d'un axe 9 pour permettre, à l'aide d'un dispositif 10, d'augmenter provisoirement l'ouverture de l'entrefer 3 lorsque la tôle 1 présente un défaut en saillie qui pourrait venir heurter et endommager une extrémité du circuit magnétique.
  • Conformément à la figure 2 les bobines 7 et 8 sont connectées en série l'une avec l'autre et en parallèle avec un ensemble capacitif 11 entre les bornes d'un générateur 12. Ce dernier fournit une tension alternative à une fréquence de travail de 250 Hz. Le circuit résonnant formé par les bobines 7 et 8 et l'ensemble capacitif 11 est accordé à cette fréquence.
  • On va maintenant indiquer, en se reférant aux figures 3 à 7, diverses dispositions avantageuses adoptées dans la bobine 7, étant entendu que les mots tels que haut, bas, monter, descendre, dessus, dessous, etc... sont employés seulement pour permettre de distinguer diverses parties de cette bobine, indépendamment des diverses orientations qu'une telle bobine peut présenter par rapport à la gravité dans divers dispositifs de chauffage.
  • Cette bobine comporte :
    • un noyau 5 qui est typiquement constitué d'un matériau ferromagnétique et qui s'étend selon un axe de bobine A,
    • deux bornes électriques 20, 22 pour recevoir un courant alternatif à une fréquence de travail de 250 Hz,
    • et un groupe de conducteurs constitué de divers conducteurs électriques connectés en parallèle entre ces deux bornes électriques et enroulés autour du noyau 5. Une transposition de ces conducteurs est réalisée au sein de ce groupe de manière à assurer une égalité approximative des divers flux magnétiques alternatifs entourés respectivement par les divers dits conducteurs de ce groupe. Sa réalisation nécessite d'appliquer à chacun de ces conducteurs des déformations "de transposition" dans une zone "de transposition" de ce conducteur. Pour assurer son refroidissement la bobine comporte en outre :
    • un tube de refroidissement T incorporé dans chacun de ces conducteurs,
    • et des bornes hydrauliques 24, 26 pour faire circuler un fluide de refroidissement dans ce conduit de refroidissement.
  • Conformément à la présente invention chaque tube T présente une surface externe dont une partie au moins constitue une surface de contact thermique 28 s'étendant sur la longueur de ce tube. Il est constitué d'un matériau présentant une résistivité électrique suffisante, compte tenu de ses dimensions transversales, pour limiter des courants induits dans ce matériau à la fréquence de travail.
  • Une pluralité des brins de transport de courant B1...B12 s'étendent sur la longueur du tube T. Ils sont constitués d'un matériau électriquement conducteur présentant une résistivité électrique inférieure à celle du matériau de ce tube. Chacun d'eux présente des dimensions transversales inférieures à celles de ce tube et choisies, compte tenu de cette résistivité inférieure, de manière à limiter des courants induits dans ce brin à la fréquence de travail. De plus il tourne au moins d'un demi-tour autour de ce tube entre les deux bornes électriques de manière à réaliser une transposition des brins au sein du conducteur.
  • Certains au moins de ces brins appartiennent à une première couche de brins B1, B2, B3. Ils sont appliqués contre la surface de contact thermique 28 de ce tube de manière à réaliser un contact thermique sans contact électrique.
    • Des moyens d'isolement électrique 30 sont prévus pour isoler les brins au moins les uns des autres entre les bornes électriques, ainsi que des moyens de liaison 30, 32 suffisamment résistants mécaniquement pour maintenir ces brins en contact thermique continu avec cette surface de contact thermique même dans lesdites zones de transposition telles que ZT1. Chaque conducteur tel que C1 comporte pour cela une substance 30 de type connu qui sera appelée ci-après "résine interne" et qui est choisie pour être électriquement isolante, mécaniquement résistante, et pour adhèrer fortement sur le tube T et les brins B1 à B12. De plus un ruban 32 électriquement isolant et mécaniquement résistant entoure l'ensemble constitué par le tube T, les brins B1 à B12 et la résine interne 30. Ce ruban est lui même imprégné d'une résine d'un type connu qui peut être différent de celui de la résine interne 30.
    • Le tube T a une section sensiblement rectangulaire aplatie et présente deux faces principales 28, 36 s'étendant selon une largeur de ce tube et deux faces latérales 38, 40 s'étendant selon une épaisseur de ce tube plus petite que cette largeur. Chacune de ces deux faces principales constitue une dite surface de contact thermique. Au moins deux brins tels que B1 et B2 de la première couche B1...B3 sont appliqués en contact thermique sur chacune des deux faces principales du tube T. Ils sont décalés l'un par rapport à l'autre selon la largeur de ce tube. Au moins un vrillage de chaque conducteur tel que C1 est réalisé dans une zone de vrillage telle que ZV1 qui est propre à ce conducteur et qui s'étend sur une fraction limitée de la longueur de ce dernier. Ce vrillage est une torsion d'un demi-tour de ce conducteur autour d'un axe 42 du tube T pour faire passer progressivement chacune des deux faces principales 28, 36 à la place de l'autre. On réalise ainsi la transposition des brins B1...B12 au sein de ce conducteur. Dans l'exemple décrit le tube T est constitué de bronze et les brins B1 à B12 sont constitués de cuivre pur.
  • Chacun des brins tels que B1 a une section sensiblement rectangulaire aplatie et présente deux faces principales 44, 46 qui s'étendent selon une largeur de ce brin qui est parallèle à la largeur du tube T. Ce brin présente en outre deux faces latérales 48, 50 qui s'étendent selon une épaisseur de ce brin qui est parallèle à l'épaisseur de ce tube et qui est plus petite que la largeur de ce brin. Certains seulement des brins constituent deux dites premières couches de brins B1 à B3 et B7 à B9 qui sont appliquées respectivement sur les deux faces principales 28, 36 du tube T. D'autres de ces brins constituent deux deuxièmes couches de brins B4 à B6 et B10 à B12 superposées à ces deux premières couches de manière à réaliser un contact thermique indirect entre ces deux faces principales du tube et ces deux deuxièmes couches à travers ces deux premières couches, respectivement.
  • Chacune de ces premières et deuxièmes couches comporte un même nombre de brins compris entre deux et cinq inclusivement. Ce nombre est de préférence égal à trois, conformément aux figures 3 à 6.
  • Chaque groupe de conducteurs constitue une barre 52 dans laquelle plusieurs conducteurs C1 à C5 se succédent selon une direction axiale parallèle audit axe de bobine A. La bobine 7 s'étend selon ladite direction axiale entre deux zones extrêmes circulaires entourant chacune l'axe de bobine A. L'une de ces zones comporte lesdites bornes électriques 25, 26 et constitue une zone haute ZA. L'autre constitue une zone basse ZB. Deux sens de déplacement sont possibles selon ladite direction axiale : un sens descendant allant de cette zone haute vers cette zone basse et un sens montant opposé à ce sens descendant. La barre 52 part d'une première borne électrique 20 en tournant dans un sens direct 54 autour de l'axe de bobine A et en descendant. Elle forme ainsi un enroulement externe 56 présentant un premier diamètre. Un premier conducteur C1 est placé dans cet enroulement au bas de cette barre. Un deuxième conducteur C2 est placé au dessus de ce premier conducteur, et ainsi de suite jusqu'à un dernier conducteur C5 placé en haut de cette barre en dessus d'un avant dernier conducteur C4. Cette barre tourne et descend au sein de cet enroulement jusqu'à ce que le premier conducteur C1 atteigne ladite zone basse ZB de la bobine. Ce premier conducteur présente alors une déformation de transposition qui est réalisée dans la zone de transposition ZT1 de ce conducteur et qui l'amène à rejoindre un enroulement interne 58 formé par la même barre 52. Cet enroulement présente un deuxième diamètre plus petit que ledit premier diamètre et la barre 52 monte en son sein tout en tournant autour de l'axe de bobine A dans ledit sens direct.
  • Le deuxième conducteur C2 situé dans l'enroulement externe atteint à sont tour la zone basse de la bobine. Il présente alors la même déformation de transposition dans une zone de transposition ZT2 qui lui est propre et qui est décalée angulairement dans ledit sens direct à partir de la zone de transposition du premier conducteur. Cette déformation amène ce deuxième conducteur à rejoindre l'enroulement interne 58 tout en passant au dessous du premier conducteur C1, et ainsi de suite jusqu'à ce que le dernier conducteur C5 atteigne la zone basse ZB de la bobine. Ce dernier conducteur présente alors la même déformation de transposition dans une zone de transposition ZT5 décalée angulairement dans le même sens à partir d'une zone de transposition ZT4 de l'avant dernier conducteur C4. Cette déformation de transposition amène le conducteur C5 à rejoindre l'enroulement interne tout en passant au dessous de cet avant dernier conducteur. Il en résulte que le premier conducteur C1 est placé dans l'enroulement interne 58 au haut de la barre 52, le deuxième conducteur C2 au dessous de ce premier conducteur et ainsi de suite jusqu'au dernier conducteur C5 qui est placé au bas de cette barre. Cette dernière tourne et monte au sein de cet enroulement jusqu'à la deuxième borne électrique 22 dans la zone haute ZA de la bobine.
  • Dans la bobine décrite à titre d'exemple le nombre de conducteurs d'une barre est cinq et les épaisseurs du tube et des brins de chacun de ces conducteurs sont orientées selon la direction axiale. Les zones de vrillages ZV1 à ZV5 sont placées à côté des zones de transposition ZT1 à ZT5 de manière à former des successions angulaires régulières autour de l'axe A.
  • La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une bobine de chauffage inductif. Ce procédé comporte les opérations connues suivantes :
    • fabrication d'un groupe de conducteurs 52 constitué de conducteurs électriques déformables C1 à C5,
    • fabrication d'un conduit de refroidissement déformable T,
    • fabrication d'un noyau 5,
    • enroulement dudit groupe de conducteurs autour dudit noyau, ferromagnétique avec application auxdits conducteurs de déformations d'enroulement relativement peu intenses,
    • transposition desdits conducteurs au sein dudit groupe, cette opération de transposition accompagnant ladite opération d'enroulement et étant réalisée à l'aide de déformations de transposition appliquées localement à ces conducteurs et relativement intenses,
    • enroulement dudit conduit de refroidissement autour dudit noyau,
    • mise en place de bornes électriques 20, 22 aux extrémités dudit groupe de conducteurs,
    • et mise en place de bornes hydrauliques 24, 26 aux extrémités dudit conduit de refroidissement.
    Ce procédé est caractérisé par le fait que l'ensemble des deux dites opérations de fabrication d'un groupe de conducteurs 52 et d'un conduit de refroidissement est effectué sous la forme des opérations suivantes :
    • fabrication d'un tube T constituant un dit conduit de refroidissement et présentant une surface externe dont une partie au moins constitue une surface de contact thermique 28 s'étendant sur la longueur de ce tube, ce tube présentant des dimensions transversales et étant constitué d'un matériau présentant une résistivité électrique,
    • fabrication de brins de transport de courant B1...B12 présentant des dimensions transversales inférieures à celles dudit tube et constitués d'un matériau présentant une résistivité électrique inférieure à celle dudit matériau dudit tube,
    • et liaison desdits brins audit tube à l'aide de moyens de liaison 30, 32 qui assurent un contact thermique continu entre ce tube et ces brins sans faire appraître de contacts électriques de ces brins entre eux ni avec ce tube, grâce à quoi on constitue un dit conducteur tel que C1, ces moyens de liaison étant choisis suffisamment résistants mécaniquement pour maintenir la continuité de ce contact thermique même lorsque lesdites déformations de transposition seront appliquées à ce conducteur.

Claims (11)

1/ Bobine de chauffage inductif, comportant des conducteurs connectés en parallèle entre deux bornes électriques (20, 22) de cette bobine (7), chaque dit conducteur (C1) comportant un tube de refroidissement (T), le transport du courant dans ce conducteur étant réparti entre des brins (B1...B12) appliqués en contact thermique contre des parois de ce tube, la longueur de ce conducteur comportant des zones de forte déformation dans lesquelles il subit des déformations particulièrement intenses réalisant des transpositions de conducteurs et de brins pour limiter la formation de boucles de courant parasites, cette bobine étant caractérisée par le fait que les positions relatives de ces brins par rapport aux parois de ce tube et les uns par rapport aux autres dans la section de ce conducteur sont sensiblement invariables sur toute la longueur de ce conducteur, même dans lesdites zones de forte déformation (ZT1, ZV1), une dite transposition étant réalisée entre ces brins sous la forme d'un vrillage d'au moins un demi-tour de ce conducteur dans au moins une dite zone de forte déformation constituant une zone de vrillage de ce conducteur.
2/ Bobine de chauffage inductif selon la revendication 1, notamment pour le chauffage au défilé des rives de produits métallurgiques plats devant subir des déformations à chaud, cette bobine comportant :
- deux bornes électriques (20, 22) pour recevoir un courant alternatif,
- un groupe de conducteurs constitué de divers conducteurs électriques connectés en parallèle entre les deux dites bornes électriques, ce groupe présentant la forme d'un enroulement autour d'un axe de bobine (A), une dite transposition de ces conducteurs étant réalisée au sein de ce groupe, cette transposition étant réalisée à l'aide de déformations de transposition de ces conducteurs dans desdites zones de forte déformation qui constituent des zones de transposition de ces conducteurs,
- un tube (T) de refroidissement incorporé dans chaque dit conducteur, ce tube présentant une surface externe dont une partie au moins constitue une surface de contact thermique (28) s'étendant sur la longueur de ce tube, ce tube présentant des dimensions transversales et étant constitué d'un matériau présentant une résistivité électrique,
- une pluralité de brins de transport de courant (B1...B12) s'étendant sur la longueur dudit tube et étant constitués d'un matériau électriquement conducteur présentant une résistivité électrique inférieure à celle dudit matériau dudit tube, chacun de ces brins présentant des dimensions transversales inférieures aux dites dimensions transversales de ce tube, chacun de ces brins tournant au moins d'un demi-tour autour de ce tube entre les deux dites bornes électriques de manière à réaliser une transposition de ces brins au sein de ce conducteur, certains au moins de ces brins appartenant à une première couche de brins (B1, B2, B3) et étant appliqués contre ladite surface de contact thermique (28) de ce tube de manière à réaliser un contact thermique sans contact électrique,
- des moyens d'isolement électrique (30) pour isoler lesdits bruns au moins les uns des autres entre lesdites bornes électriques,
- des moyens de liaison (30, 32) pour maintenir lesdits brins au voisinage de ladite surface de contact thermique,
- et des bornes hydrauliques (24, 26) pour faire circuler un fluide de refroidissement dans ledit tube de refroidissement,
- ladite bobine étant caractérisée par le fait que lesdits moyens de liaison (30, 32) sont suffisamment résistants mécaniquement pour maintenir sensiblement les positions relatives desdits brins (B1...B12) et du dit tube (T) dans lesdites zones de forte déformation (ZT1, ZV1).
3/ Bobine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que chaque dit conducteur (C1) comporte une résine interne (30) constituant au moins partiellement lesdits moyens d'isolement électrique (30) et lesdits moyens de liaison (30, 32).
4/ Bobine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que lesdits moyens de liaison (30, 32) comportent en outre un ruban (32) électriquement isolant et mécaniquement résistant entourant un ensemble constitué par ledit tube (T), lesdits brins (B1...B12) et ladite résine interne (30).
5/ Bobine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit tube (T) a une section sensiblement rectangulaire aplatie et présente deux faces principales (28, 36) s'étendant selon une largeur de ce tube et deux faces latérales (38, 40) s'étendant selon une épaisseur de ce tube plus petite que cette largeur, chacune de ces deux faces principales constituant une dite surface de contact thermique, - au moins deux dits brins (B1, B2) de ladite première couche (B1...B3) étant appliqués en contact thermique sur chacune des deux dites faces principales dudit tube et étant décalés l'un par rapport à l'autre selon ladite largeur de ce tube.
6/ Bobine selon la revendication 5, caractérisée par le fait que chacun desdits brins (B1) a une section sensiblement rectangulaire aplatie et présente deux faces principales (44, 46) qui s'étendent selon une largeur de ce brin qui est parallèle à ladite largeur dudit tube (T), ce brin présentant en outre deux faces latérales (48, 50) qui s'étendent selon une épaisseur de ce brin qui est parallèle à ladite épaisseur de ce tube et qui est plus petite que ladite largeur de ce brin, certains seulement des dits brins constituant deux dites premières couches de brins (B1...B3, B7...B9) appliquées respectivement sur les deux dites faces principales (28, 36) dudit tube (T), d'autres de ces brins constituant deux deuxièmes couches de brins (B4...B6, B10...B12) superposées respectivement à ces deux premières couches de manière à réaliser un contact thermique indirect entre ces deux faces principales du tube et ces deux deuxièmes couches à travers ces deux premières couches, respectivement.
7/ Bobine selon la revendication 6, caractérisée par le fait que chacune desdites premières et deuxièmes couches comporte un même nombre de brins compris entre deux et cinq inclusivement, et de préférence égal à trois.
8/ Bobine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que chaque dit groupe de conducteurs constitue une barre (52) au sein de laquelle plusieurs dits conducteurs (C1...C5) se succédent selon une direction axiale parallèle audit axe de bobine (A),
- ladite bobine (7) s'étendant selon ladite direction axiale entre deux zones extrèmes circulaires entourant chacune ledit axe de bobine, l'une de ces zones comportant lesdites bornes électriques (25, 26) et constituant une zone haute (ZA), l'autre de ces zones constituant une zone basse (ZB), deux sens étant alignés selon ladite direction axiale et constituant un sens descendant allant de cette zone haute vers cette zone basse et un sens montant opposé à ce sens descendant, ladite barre (52) partant d'une première dite borne électrique (20) en tournant dans un sens direct (54) autour dudit axe de bobine (A) et en descendant de manière à former un enroulement externe (56) présentant un premier diamètre, un premier dit conducteur (C1) étant placé dans cet enroulement au bas de cette barre, un deuxième conducteur (C2) étant placé au dessus de ce premier conducteur, et ainsi de suite jusqu'à un dernier conducteur (C5) placé en haut de cette barre en dessus d'un avant dernier conducteur (C4), cette barre tournant et descendant au sein de cet enroulement jusqu'à ce que ledit premier conducteur (C1) atteigne ladite zone basse (ZB) de la bobine, ce premier conducteur présentant alors une dite déformation de transposition dans une dite zone de transposition (ZT1) de ce conducteur de manière à rejoindre un enroulement interne (58) formé par ladite barre et présentant un deuxième diamètre plus petit que ledit premier diamètre, cette barre montant au sein de cet enroulement interne tout un tournant autour dudit axe de bobine dans ledit sens direct, ledit deuxième conducteur (C2) situé dans ledit enroulement externe atteignant ladite zone basse de la bobine et présentant alors une dite déformation de transposition dans une dite zone de transposition (ZT2) de ce conducteur décalée angulairement dans ledit sens direct à partir de ladite zone de transposition dudit premier conducteur, cette déformation de transposition amenant ce deuxième conducteur à rejoindre ledit enroulement interne (58) tout en passant au dessous dudit premier conducteur (C1), et ainsi de suite jusqu'à ce que ledit dernier conducteur (C5) atteigne ladite zone basse de la bobine, ce dernier conducteur présentant alors une dite déformation de transposition dans une dite zone de transposition (ZT5) de ce dernier conducteur décalée angulairement dans ledit sens direct à partir d'une zone de transposition (ZT4) dudit avant dernier conducteur (C4), cette déformation de transposition amenant ce dernier conducteur à rejoindre ledit enroulement interne tout en passant au dessous de cet avant dernier conducteur, de sorte que ledit premier conducteur (C1) est placé dans ledit enroulement interne (58) au haut de ladite barre (52), ledit deuxième conducteur (C2) au dessous de ce premier conducteur et ainsi de suite jusqu'audit dernier conducteur (C5) qui est placé au bas de cette barre, cette barre tournant et montant au sein de cet enroulement jusqu'à une deuxième dite borne électrique (22) dans ladite zone haute (ZA) de la bobine.
9/ Bobine selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ladite zone de vrillage (ZV1) dudit conducteur (C1) est adjacente à ladite zone de transposition (ZT1) de ce conducteur.
10/ Bobine selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit tube (T) a une section sensiblement rectangulaire aplatie et présente deux faces principales (28, 36) s'étendant selon une largeur de ce tube et deux faces latérales (38, 40) s'étendant selon une épaisseur de ce tube plus petite que cette largeur, chacune de ces deux faces principales constituant une dite surface de contact thermique,
- au moins deux dits brins (B1, B2) de ladite première couche (B1...B3) étant appliqués en contact thermique sur chacune des deux dites faces principales dudit tube et étant décalés l'un par rapport à l'autre selon ladite largeur de ce tube.
11/ Procédé de fabrication d'une bobine de chauffage inductif, ce procédé comportant les opérations suivantes :
- fabrication d'un tube de refroidissement (T) présentant une surface externe dont une partie au moins constitue une surface de contact thermique (28) s'étendant sur la longueur de ce tube, ce tube présentant des dimensions transversales et étant constitué d'un matériau présentant une résistivité électrique,
- fabrication de brins de transport de courant (B1...B12) présentant des dimensions transversales inférieures à celles dudit tube et constitués d'un matériau présentant une résistivité électrique inférieure à celle dudit matériau dudit tube,
- et liaison desdits brins audit tube à l'aide de moyens de liaison (30, 32) qui assurent un contact thermique continu entre ce tube et ces brins sans faire apparaître de contacts électriques de ces brins entre eux ni avec ce tube, grâce à quoi on constitue un conducteur (C1),
- fabrication d'un groupe de conducteurs (52) constitué de plusieurs dits conducteurs (C1, C5),
- enroulement desdits de conducteurs en forme de bobine avec application à ces conducteurs de déformations d'enroulement relativement peu intenses,
- transposition desdits conducteurs au sein dudit groupe et desdits brins au sein de chaque dit conducteur, ces opérations de transposition accompagnant ladite opération d'enroulement et étant réalisées à l'aide de déformations appliquées localement à ces conducteurs et relativement intenses,
- mise en place de bornes électriques (20, 22) aux extrémités dudit groupe de conducteurs,
- et mise en place de bornes hydrauliques (24, 26) aux extrémités desdits tubes de refroidissement,
- ce procédé étant caractérisé par le fait que ladite opération de transposition desdits brins (B1...B12) au sein dudit conducteur est réalisée par vrillage d'au moins un demi-tour de ce conducteur (C1) autour de son axe (42), lesdits moyens de liaison étant choisis suffisamment résistants mécaniquement pour maintenir la continuité de ce contact thermique même lorsque lesdites déformations relativement intenses seront appliquées à ce conducteur.
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