JP2020017397A - 金属帯板の誘導加熱設備 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の構成によれば、誘導加熱装置の外部に漏洩した磁束が金属帯板を貫通する前に磁気遮蔽部材によって遮断されるため、誘導加熱装置の外部で金属帯板が誘導加熱されることを効果的に防止できる。また、誘導加熱装置の出側で漏洩磁束を遮断すると、誘導加熱装置で制御した温度分布にさらに加わる漏洩磁束による加熱温度の影響を排除することができる。誘導加熱装置内での誘導加熱による温度分布は、薄板材の場合一般に金属帯板の幅方向の端部で高くなる場合が多くあるため、少なくともこの部分に磁気遮蔽部材を配置することによって、金属帯板の両端部が漏洩磁束によってさらに誘導加熱されて過加熱になるのを防止することができる。
この場合、金属帯板の幅方向の全体について、漏洩磁束による金属帯板の誘導加熱を防止することができる。
この場合、金属帯板の幅方向の端縁付近における様々な方向の漏洩磁束を遮断することができる。
この場合、誘導加熱装置の漏れ磁束だけではなく誘導加熱装置で発生した誘導電流が誘導加熱装置の外部に流れる場合があり、磁気遮蔽部材に沿って磁性体コアを更に配置することによって、金属帯板で発生した誘導電流が誘導加熱装置の外部に流れるのを大幅に減少させることができ、誘導加熱装置の外部で金属帯板が加熱されることをより効果的に防止できる。
図1Aおよび図1Bは、本発明の第1の実施形態に係る誘導加熱設備の側面図および上面図である。図1Aおよび図1Bに示されるように、連続的に搬送される金属帯板Sを加熱する誘導加熱設備10は、誘導加熱装置11と、磁気遮蔽部材12とを含む。誘導加熱装置11は、LF方式またはTF方式の誘導加熱装置であり、磁束を発生させる誘導コイルを少なくとも1つ有する。LF方式の場合、磁束は金属帯板Sの長手方向に沿って発生する。また、TF方式の場合、磁束は金属帯板Sの板面を貫通する方向に発生する。
図2Aおよび図2Bは、本発明の第2の実施形態に係る誘導加熱設備の側面図および上面図である。本実施形態では、誘導加熱設備20が、第1の実施形態と同様の誘導加熱装置11と、磁気遮蔽部材22とを含む。磁気遮蔽部材22は、誘導加熱装置11の入側に配置される磁気遮蔽部材22Aと、誘導加熱装置11の出側に配置される磁気遮蔽部材22Bとを含む。磁気遮蔽部材22A、22Bのいずれか一方だけが配置されてもよい点は、上記の第1の実施形態と同様である。本実施形態において、磁気遮蔽部材22は、金属帯板Sの幅方向の両端部でそれぞれ金属帯板Sの一方の面に離隔して対向する磁気遮蔽板221、222と、金属帯板Sの両端部でそれぞれ金属帯板Sの反対側の面に離隔して対向する磁気遮蔽板223、224とを含む。
図3Aおよび図3Bは、本発明の第3の実施形態に係る誘導加熱設備の側面図および上面図である。本実施形態では、誘導加熱設備30が、第1の実施形態と同様の誘導加熱装置11および磁気遮蔽部材12に加えて、磁性体コア33を含む。磁性体コア33は、磁気遮蔽部材12Aおよび磁気遮蔽部材12Bにそれぞれ対応して設けられる磁性体コア33A、33Bを含み、磁気遮蔽部材12と金属帯板Sとの間に配置される。本実施形態では、磁気遮蔽部材12が金属帯板Sの両面にそれぞれ離隔して対向する磁気遮蔽板121、122を含むため、磁性体コア33も磁気遮蔽板121と金属帯板Sとの間に配置される磁性体コア331と、磁気遮蔽板122と金属帯板Sとの間に配置される磁性体コア332とを含む。磁性体コア33は、磁気遮蔽部材12を構成する磁気遮蔽板121、122から電気的に絶縁されており、また金属帯板Sから離隔している。磁性体コア33は絶縁コーティングされていてもよい。
図4Aおよび図4Bは、本発明の第4の実施形態に係る誘導加熱設備の縦断面図および横断面図である。図4Aおよび図4Bには、それぞれの断面の関係を示すIVA−IVA線およびIVB−IVB線が示されている。本実施形態では、誘導加熱設備40が、第1の実施形態と同様の誘導加熱装置11と、磁気遮蔽部材42と、磁性体コア43とを含む。磁気遮蔽部材42は、誘導加熱装置11の入側に配置される磁気遮蔽部材42Aと、誘導加熱装置11の出側に配置される磁気遮蔽部材42Bとを含む。磁気遮蔽部材42A、42Bのいずれか一方だけが配置されてもよい点は、上記の第3の実施形態と同様である。本実施形態において、磁気遮蔽部材42は、金属帯板Sの両面にそれぞれ離隔して対向する磁気遮蔽板421、422と、金属帯板Sの両端縁にそれぞれ離隔して対向する磁気遮蔽板423、424とを含む箱形断面に形成される。
図5Aおよび図5Bは、本発明の第5の実施形態に係る誘導加熱設備の平面図および横断面図である。図5Bは、図5AのVB−VB線断面図である。本実施形態では、誘導加熱設備50が、第1の実施形態と同様の誘導加熱装置11と、第4の実施形態と同様の磁気遮蔽部材42と、磁性体コア53とを含む。磁性体コア53は、磁気遮蔽部材42Aおよび磁気遮蔽部材42Bにそれぞれ対応して設けられる磁性体コア53A、53Bを含み、磁気遮蔽部材42の箱形断面の一部の内側に沿う形状に形成される。具体的には、磁性体コア53は、金属帯板Sの一方の端部で金属帯板Sの両面と端縁とを囲むように配置されるU字形断面の磁性体コア531と、金属帯板Sの他方の端部で金属帯板Sの両面と端縁とを囲むように配置されるU字形断面の磁性体コア532とを含む。磁性体コア53は、上記の実施形態と同様に、磁気遮蔽部材42を構成する磁気遮蔽板421〜424から電気的に絶縁されており、また金属帯板Sから離隔している。磁性体コア53は絶縁コーティングされていてもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。第1の実施例では、普通鋼の鋼板(金属帯板Sに対応、幅1100mm×厚さ0.8mm)を水平方向に静止状態で保持し、TF方式の誘導加熱装置を用いて1kHz、500kWで、鋼板中央部が600℃になるように加熱した。この場合、誘導加熱装置の外部で漏洩磁束によって鋼板が加熱されると加熱酸化による加熱痕が残るため、誘導磁束の影響を検証することができる。以下のような実施例1〜実施例3および比較例1について上記の検証を実施した結果を表1に示す。
実施例2…誘導加熱装置の入側および出側において、誘導加熱装置から900mm、かつ鋼板の幅方向の両端部から100mmの範囲を覆うように、板厚5mmの水冷銅板(磁気遮蔽板221〜224に対応)を鋼板の両面から150mm離隔して設置。
実施例3…実施例1と同様の水冷銅板の内側に、幅1200mm×高さ280mm×長さ100mm、開口幅1100mm×高さ180mmの電磁鋼製積層コア(磁性体コア43に対応)を設置。
比較例1…誘導加熱装置の入側および出側に何も設置しない。
第2の実施例では、上記の実施例1〜実施例3および比較例1と同様の誘導加熱設備および鋼板の組み合わせについて、鋼板を水平方向に毎分60mの速度で連続的に搬送しながら、鋼板表面の平均温度が常温から800℃まで昇温するように誘導加熱装置を用いて加熱した。実施例4は上記の実施例1に対応し、実施例5は上記の実施例2に対応し、実施例6は上記の実施例3に対応し、比較例2は上記の比較例1に対応する。誘導加熱装置の出側の上方に温度スキャナーを設置し、鋼板の全幅を測温した結果における幅方向の温度偏差を算出した結果を表2に示す。なお、温度偏差は昇温量に対する割合(%)で表されている。
Claims (4)
- 連続的に搬送される金属帯板を加熱する誘導加熱装置と、
前記誘導加熱装置の入側または出側の少なくともいずれかに配置され、前記金属帯板の幅方向の端部を含む領域の少なくとも一方の板面にそれぞれ離隔して対向する部分を含む磁気遮蔽部材と
を備える、金属帯板の誘導加熱設備。 - 前記磁気遮蔽部材は、前記金属帯板の幅方向を横断して設けられる、請求項1に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
- 前記磁気遮蔽部材は、前記金属帯板の幅方向の少なくとも一方の端縁にそれぞれ離隔して対向する部分を含む、請求項1または請求項2に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
- 前記磁気遮蔽部材と前記金属帯板との間に、前記磁気遮蔽部材から絶縁され前記金属帯板から離隔して配置される磁性体コアをさらに備える、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の誘導加熱設備。
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