JP2002008838A - 可変幅の磁気回路を有する横方向磁束誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ストリップの幅方向の温度均一性の改良を可
能とする。 【解決手段】 横方向の磁束誘導によってメタルストリ
ップ４を加熱するように、ストリップの大きな面の内の
少なくとも１つの面に対向して配置された少なくとも１
つの電気コイル２を有し、各コイルは少なくとも１つの
磁気回路６と結合し、各回路はストリップの移動方向と
平行に配置された複数の相互に独立した磁気棒８に分割
されてなる、特定方向に移動するメタルストリップ４の
電磁誘導加熱装置において、前記磁気回路６は、前記複
数の互いに独立した磁気棒８で構成され、前記磁束の分
布を前記ストリップ固有の寸法に連続的に適合させる様
な方法で、前記磁気棒を互いに離したり近づけたりして
動かすことにより、加熱されるストリップ４の幅に適合
されることを特徴とするメタルストリップの電磁誘導加
熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導による、
薄い又は中程度の厚さ（０．０５〜５０ｍｍ程度）の磁
気又は非磁気ストリップの載置移動（on-the-move）加
熱用装置に関し、特には横方向磁束誘導加熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁誘導によるメタルストリップ
の載置移動加熱は、加熱されるストリップ（以下、単に
「ストリップ」という）を囲むように配置されたコイル
を用いて実行され、これによって移動方向にあるこのス
トリップの外表面に平行な磁場を作り出す（縦方向磁
束。図１（ａ）参照）。このようにして、誘導電流のリ
ング状分布が得られ、この誘導電流は連続的に動くスト
リップの外周面近傍を横切り、これが、その横方向の温
度均一性が十分であると一般的にみなされている加熱を
生み出す。

【０００３】薄い磁気ストリップの加熱を行なう場合、
縦方向磁束を用いたこのタイプの加熱効率は高い。しか
しながら、この効率は、これらの材料については、キュ
ーリー点温度（約７５０℃）を超えると直ちに急速に低
下する。これは特に、加熱される材料の相対的透磁率が
加熱過程で急速に低下し、この同じ温度でその値が１に
達する、という事実による。この効率は、また、製品の
温度には関係なく、磁気材料（ステンレス鋼、アルミニ
ウム、他）については制限される。

【０００４】扁平な金属製品の載置移動誘導加熱につい
て知られた他の方法によれば、２本のコイルが、加熱さ
れる製品のいずれかの側に、それらの大きな面の各々に
対向して配置されており、それにより、いわゆる‘横方
向フラックス技術’（図１（ｂ）参照）により、製品の
大きな面に垂直な磁場を作り出す。

【０００５】このタイプのプラントの主な欠点は、鎖交
する磁束により誘導された電流のループ分布は、一般的
には、十分な温度均一性を得られず、特にはストリップ
の幅方向の端部（縁）が、ストリップの幅と比較して使
用されるコイルの相対的寸法及び磁気回路の相対的寸法
次第では、過度に又は不十分に加熱される、という事実
にある。

【０００６】この問題を解決するため、誘導子が磁気回
路から成る、横方向磁束電磁誘導加熱を用いることが既
に提案されている。この磁気回路は、誘導電流の分布に
作用するように、コイルにより作られた磁束をガイドす
ることを意図している。

【０００７】しかしながら、そのような装置は、ストリ
ップの幅に適合するように容易に修正することができな
いという不都合を有している。そのような欠点に対処す
るため、例えば米国特許第４６７８８８３号に記載され
ている電磁誘導加熱装置が知られており、この特許で
は、誘導子は複数の相互に合体した磁気棒（「合体し
た」の語は、誘導子により作られた磁束が一つの棒から
他の棒に移ることができるように、互いに協働する棒を
意味すると理解される。）から構成されており、これら
は、ストリップの運動方向に平行に配置され、ストリッ
プの寸法により、磁束分布をストリップの幅に適合する
ような方法で、前記ストリップの面に対して直角にそれ
ぞれ別々に動かすことができる。

【０００８】ところで、このタイプの電磁誘導加熱で
も、ストリップの縁近傍の温度のゆらぎを正しく制御す
ることはできない。特に、前記ストリップに対して後退
させた磁気棒は、たとえ弱くても、磁束分布に、したが
って温度に影響を及ぼし続け、その結果、温度分布曲線
は縁に誘導された電流の密度を示す。

【０００９】更に、同様に、電磁誘導加熱装置を開示し
たＥＰ−Ａ−０ ６６７ ７３１が知られており、この
装置では、コイルの長さは、磁束分布をストリップの幅
に適合させるように変化する。このようにするため、こ
の資料は、これらの回路が、ストリップ幅に平行な方向
に自由に並進できる２つのＪ型の対向した誘導子を組み
立てて作ることを提案している。前記米国特許で示され
る様に、この装置は、あまり満足できる横方向の温度均
一性を得ることはできない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記先行技
術による方法の欠点に鑑み、複数の独立した磁気棒で作
られた磁気回路がストリップの幅に適合する、横方向磁
束電磁誘導加熱装置を創作することにより、独自の解決
方法を提供する。このようにして、この装置により、ス
トリップの幅方向の温度均一性の改良が可能となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
横方向の磁束誘導によってメタルストリップを加熱する
ように、ストリップの大きな面の内の少なくとも１つの
面に対向して配置された少なくとも１つの電気コイルを
有し、各コイルは少なくとも１つの磁気回路と結合し、
各回路はストリップの移動方向と平行に配置された複数
の相互に独立した磁気棒に分割されてなる、特定方向に
移動するメタルストリップの電磁誘導加熱装置におい
て、前記磁気回路は、前記複数の互いに独立した磁気棒
で構成され、前記磁束の分布を前記ストリップ固有の寸
法に連続的に適合させる様な方法で、前記磁気棒を互い
に離したり近づけたりして動かすことにより、加熱され
るストリップの幅に適合されることを特徴とする。

【００１２】このようにして、本発明によって、ストリ
ップの幅に関係なく、磁気回路の容積、即ち磁気回路の
重量は一定不変である。

【００１３】本発明の特徴によれば、電磁誘導加熱装置
は、また、良導電性材料から作られたスクリーンを有
し、このスクリーンは、横方向温度の均一性を最適化す
るような方法で、ストリップのいずれかの側にあるギャ
ップの中に且つストリップの縁近傍に置かれる。

【００１４】本発明のその他の特徴によれば、ストリッ
プの大きな面の内の１つの面に対向する磁気回路の面
は、例えば磁束のより良い分布を、そして、それを特に
前記ストリップの縁近傍に得るために、この回路を構成
する磁気積層物を作ることにより、適切な「磁極」形状
（“polar profile）（例えば、ビシヌソイド形状（bis
inusoidal））が与えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の前記以外の特徴及び利点
は、添付図面を参照して説明した以下の記載から明らか
になるが、本発明はそれらには限定されない。図面中、 −図１は、従来の電磁誘導加熱装置を示し、（ａ）は縦
方向の磁束を有する電磁誘導加熱装置の説明図であり、
（ｂ）は横方向の磁束を有する電磁誘導加熱装置の説明
図であり、 −図２は、本発明の誘導加熱装置を示し、（ａ），
（ｂ）はそれぞれ異なる位置にある部分斜視図であり、 −図３（ａ）及び（ｂ）は、図２の装置に、磁気パッド
に合体した良導電性材料から作られたスクリーンを取り
付けた装置の部分斜視図であり、 −図４は、一例としての磁極形状（ストリップに対向す
る磁気回路の面）を示す部分該略図であり、 −図５は、ステンレス鋼の光輝焼きなまし用の従来のプ
ラントの部分概略図である。

【００１６】図面、特には図２（ａ）及び（ｂ）を参照
すると、本発明の横方向磁束電磁誘導加熱装置は、特に
２つの磁気電機子１及び１’からそれぞれ成り、これら
電機子は、少なくとも一つの電気コイル２を備え、スト
リップ４のいずれかの側に向かい合わせに配置されてい
ることが分かる。このストリップは、例えば、磁気回路
間に画定されたギャップ中に、ロール（図示せず）を用
いて、ガイドされることができ、この様にして、加熱領
域に移される。その動きは、本発明の加熱過程では一般
に連続的である。

【００１７】変形例としては、またこの加熱装置の望ま
しい適用によると、少なくとも１つのコイル２を備えた
少なくとも１つの磁気電機子を、ストリップ４の大きな
面の内の１つの面だけに対向させて配置することが可能
である。

【００１８】従来の、いわゆる横方向フラックス技術に
よれば、電気コイル２により作られた磁束は、ストリッ
プ４を横切り、前記ストリップの平面に沿って流れ且つ
その縁近傍でループに閉じる電流をストリップ中に生じ
させる。これを実行するため、そのコイル又はコイル２
は、中波（例えば、およそ５０〜２０，０００Ｈｚ）の
交流電流により電圧が加えられる。

【００１９】特に前記ストリップの縁近傍に、コイル２
により作られた磁束を確実にガイドするために、前記コ
イルの長さの全長又は一部に磁気回路６が配置される。
この回路は、ストリップ４の移動方向に平行に配置され
た複数の磁気棒８から構成される。

【００２０】本発明によれば、磁気回路６を構成する磁
気棒８は、合体して一緒になってはおらず、互いに平行
に配置されている。したがって、これらの磁気棒は互い
に独立しており、電気コイルからも又独立している。さ
らに、それらの磁気棒は、電気コイル２近傍の手段１０
により、互いに離れるか又は近づく様な方法でスライド
させることができ、電気コイルは静止したままである。
このようにして、２つの隣接する磁気棒の間の間隔は、
前記手段１０の作用により連続して広げたり狭めたりす
ることができる。その結果、磁束の分布は、ストリップ
４の寸法、特にその幅に適合させることができる（図２
（ｂ）参照）。

【００２１】本発明のこの必須の特徴により、ストリッ
プの様々な幅に適合できる誘導加熱装置を得ることがで
きるだけでなく、とりわけ、前記ストリップの幅方向に
得られる温度の均一性が、ストリップの幅に関係なく最
善であり続けることが可能となる。

【００２２】特に、適切な磁極形状と結合した磁気棒の
空間的位置取りにより、誘導電流の流れに作用させるこ
とができるようになり、その結果、横方向の温度分布を
制御することができるようになる。

【００２３】手段１０は、電気コイル２を動かさない
で、磁気棒が電気コイル２の近傍で連続的にスライドす
ることを可能にし、ストリップ４の面のそれぞれの面側
に且つストリップの動く方向に直角に配置された、少な
くとも２つの平行なレール１１及び１１’から特に構成
される。これらのレールは、複数の電機子１２を支持
し、これら電機子の各々は少なくとも１つの磁気棒８に
固定されている。好ましくは、２つのレール１１及び１
１’上の２つの隣接する磁気棒の電機子の支持は、磁気
回路６の幅が最小（棒間の間隔が最小の場合）であると
き、全寸法を小さくする様な方法によって行なうと良
い。この電機子は、相互に独立してローラー１３等によ
りレール上をスライドし、このようにして、非常に正確
で、最適且つ連続的な磁気回路の幅調節が可能となり、
その結果、磁束分布の調節が可能となる。かくして、例
えば、８００〜１，５００ｍｍに変化する磁気回路の幅
が得られる。

【００２４】本発明の特徴によれば、２つの隣接する磁
気棒８間の間隔は、所望の磁気分布が得られるように、
手動により又は自動的に調節することができる。

【００２５】また、本発明のその他の特徴（図３（ａ）
及び（ｂ）参照）によれば、ストリップの横方向の温度
の均一性を最適化するために、スクリーン１４が前記ス
トリップのいずれかの側のギャップ中で且つストリップ
の縁近傍に配置される。そのようなスクリーンは、例え
ば、銅、アルミニウム又は銀のような、良導電性材料か
ら作られる。それらの機能は、ストリップの縁近傍の磁
束を調節し、それにより、前記ストリップの縁の温度を
制御することである。

【００２６】さらに、これらのスクリーンは、また、使
用されるストリップの幅に沿って並進運動がスクリーン
に伝えられることができる様な方法で、ローラー等を介
して、レールにより支持された電機子１５に固定されて
いる。変形例としては、これらスクリーンはまた、スト
リップの縁に対向する端部磁気棒に直接固定することも
できる。

【００２７】本発明のさらにその他の特徴によれば、磁
気パッド１６は、また、ストリップの幅を覆って磁束分
布をホーン（hone）するような方法で、スクリーン１４
を支持する電機子１５上に配置され、特に、そのような
パッドにより、どのような温度不均一性をも相殺するこ
とができる。これら磁気パッド１６は、良導電性を有す
るスクリーン１５と、及び／又は磁気棒８等と合体する
ことが可能であり、あるいはスクリーンなしで配置して
も良い。

【００２８】本発明の更にその他の特徴（図４参照）に
よれば、ストリップ４の大きな面の内の一面に対向して
いる各電機子（１，１’）の磁気回路の面に、特に前記
ストリップの縁の近傍において、電気コイル２により作
られる磁束の制御された分布を得るように適合された
「磁極」形状 が与えられる。

【００２９】本発明の更にその他の特徴によれば、短回
路ターン（a short-circuited turn）（図示せず）が、
加熱装置のいずれかの側に、磁気回路の磁気棒に対して
直角に追加され、移動するストリップを包み、それによ
り、誘導子の端部での漏れ磁場（leakage magnetic fie
lds）を減少させる。

【００３０】本発明の電磁誘導加熱装置の有利な適用例
を以下に述べる。

【００３１】図５は、例えば、ステンレス鋼の光輝焼き
なまし用プラントの部分概略図を示す。このような焼き
なましラインは、単一垂直行程（single vertical ru
n）として配置され、その全高は、約５０ｍを越えては
ならない。この高さを越えると、ストリップ１８は、ロ
ール１９によりガイドされ、先ず加熱領域２０を越え、
次に冷却領域２１を越えてしまう。非磁気金属ストリッ
プに関して知られている方法では、ストリップは、周囲
の温度（およそ２０℃）で加熱領域に入り、１，１５０
℃の温度でそこから出なければならず、その後、ライン
の終端で１００℃の温度に達するように冷却される。

【００３２】ガス又は電気抵抗器を用いた加熱装置は知
られており、そのようなラインの全高はおよそ３０ｍ
で、これによるとストリップの冷却用スペースがほとん
ど残されていない。したがって、そのような装置は、一
般にほぼ毎分６０ｍ程度の、ストリップの移動速度で操
作される。

【００３３】そのようなプラントに適用される本発明の
電磁誘導加熱装置は、加熱領域の全高さ寸法をおよそ１
０ｍに低減できるという利点を有しており、それによ
り、より多くの冷却用スペースを提供し、このようにし
て、およそ０．５ｍｍの厚さのステンレス鋼に対して分
速１２０ｍのライン速度に達することが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】したがって、本発明は上述したように、
複数の利点を提供する。即ち、本発明によれば、可変幅
の磁気回路を用いた電磁誘導加熱装置を基礎に、中波用
の高密度の磁束を作り出すことが可能となる。また、こ
の磁束密度により、加熱されるストリップに伝えられる
出力密度を、従来の加熱手段のそれよりもずっと大きな
ものとすることができる。さらには、この装置の電気効
率は、従来技術よりも優れており、そのような装置によ
り、ストリップの幅方向に満足な温度均一性を得ること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の電磁誘導加熱装置を示し、（ａ）は縦
方向磁束を有する電磁誘導加熱装置の説明図であり、
（ｂ）は横方向磁束を有する電磁誘導加熱装置の説明図
である。

【図２】 本発明の誘導加熱装置を示し、（ａ），
（ｂ）はそれぞれ異なる位置にある部分斜視図である。

【図３】 図２の装置に、磁気パッドに合体した良導電
性材料から作られたスクリーンを取り付けた装置の部分
斜視図であり

【図４】 本発明の一つの磁極形状（ストリップに対向
する磁気回路の面）を示す部分該略図である。

【図５】 ステンレス鋼の光輝焼きなまし用の従来のプ
ラントの部分概略図である。

【符号の説明】

１，１’…電機子 ２…コイル ４…ストリップ ６…磁気回路 ８…磁気棒 １０…手段 １１，１１’…レール １２…電機子 １３…ローラー １４…スクリーン １５…電機子 １６…磁気パッド １８…ストリップ １９…ロール ２０…加熱領域 ２１…冷却領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596037493 エレクトリシテ ド フランス ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＥ ＤＥ ＦＲＡＮ ＣＥ フランス国 75008 パリ リュ ルイ ミューラ ２ (72)発明者 マルク アンデルーベル フランス国、エフ−57140 ソーリニ、ア ーンパース ブリュンノウ ７ (72)発明者 ジャン−フィリープ シャイグノー フランス国、エフ−90000 べルフォール、 リュ セルスターン シャンピョーン 25 (72)発明者 クロード クッフェ フランス国、エフ−93100 モントレイー ユ、アヴニュ デュ プレジダーン サル バドール アレーンド 113 (72)発明者 ジャン エレグアールク フランス国、エフ−94170 ル ぺリュー シュール マルヌ、ケ ダルトワ 22 (72)発明者 ベルナール パヤ フランス国、エフ−77140 フロモーント ヴィーユ、リュ デ アカシア 35 (72)発明者 ルネ ピエーレ フランス国、エフ−57050 メッツ、リュ ジャン ボーシェ 11 (72)発明者 イーヴ ノー フランス国、エフ−77690 モンティグニ イ シュール ロワーング、リュ ラウー ル ジャコブ 37 (72)発明者 ジャン−カミーユ ユラーング フランス国、エフ−68000 コルマール、 リュ デュ プティ バローン 40 (72)発明者 オリビエ パトー フランス国、エフ−77670 サン マーン ム、シテ デ ゲテ、バティマーン ぺー （番地なし) (72)発明者 ジェラール グリファイ フランス国、エフ−57280 ウーコンクー ル、グラーンリュ ２ビス（番地なし) (72)発明者 アラン ドービニー フランス国、エフ−54190 ヴィレーラプ ト、リュ マキシミリアーン ロべスピエ ール 39 (72)発明者 フィリープ ロール フランス国、エフ−68610 ローテンバッ ク、リュ ルナッカー （番地なし) Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AD05 CD52 CD75

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横方向の磁束誘導によってメタルストリ
   ップ（４）を加熱するように、ストリップの大きな面の
   内の少なくとも１つの面に対向して配置された少なくと
   も１つの電気コイル（２）を有し、各コイルは少なくと
   も１つの磁気回路（６）と結合し、各回路はストリップ
   の移動方向と平行に配置された複数の相互に独立した磁
   気棒（８）に分割されてなる、特定方向に移動するメタ
   ルストリップ（４）の電磁誘導加熱装置において、前記
   磁気回路（６）は、前記複数の互いに独立した磁気棒
   （８）で構成され、前記磁束の分布を前記ストリップ固
   有の寸法に連続的に適合させる様な方法で、前記磁気棒
   を互いに離したり近づけたりして動かすことにより、加
   熱されるストリップ（４）の幅に適合されることを特徴
   とするメタルストリップの電磁誘導加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱装置が、前記ストリップの端部にて
   その幅方向に磁束を調節できるように、ストリップのい
   ずれかの側部側に、前記磁気回路によって区画されたギ
   ャップ中に、且つ前記ストリップの縁近傍に配置された
   良導電性のスクリーン（１４）を有していることを特徴
   とする請求項１に記載のメタルストリップの電磁誘導加
   熱装置。
3. 【請求項３】 加熱装置が、磁束分布を最適化するよう
   な方法で、ストリップのいずれかの側部側に、前記磁気
   回路によって区画されたギャップ中に且つ前記ストリッ
   プの縁近傍に配置された磁気パッド（１６）を有するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載のメタルストリッ
   プの電磁誘導加熱装置。
4. 【請求項４】 加熱装置が、ストリップ（４）のそれぞ
   れの側部側に且つストリップの移動方向に直角に少なく
   とも１つのレール（１１，１１’）を有し、該レールは
   ローラー（１３）等により複数の電機子（１２）を支持
   し、前記電機子のそれぞれが前記レール（１１，１
   １’）上をスライドして、前記磁気棒を支持する電機子
   （１２）が互いに動いて離れたり近づいたりできるよう
   な方法で、少なくとも１つの磁気棒（８）に固定されて
   いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
   載のメタルストリップの電磁誘導加熱装置。
5. 【請求項５】 前記ストリップの大きな面の内の一方の
   面と対向する各電機子（１，１’）の磁気回路（６）の
   面が、制御された磁束分布を得るのに適合した「磁極」
   形状を有していることを特徴とする請求項１〜４のいず
   れか１項に記載のメタルストリップの電磁誘導加熱装
   置。
6. 【請求項６】 加熱装置が、誘導子の端部で漏れ磁場を
   減少させるように、ストリップ（４）を包む様に前記電
   機子（１，１’）のいずれかの側に配置された、少なく
   とも１つの短回路ターンを有していることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のメタルストリップ
   の電磁誘導加熱装置。