JP6921944B2 - 回転磁石熱誘導 - Google Patents
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Description
本出願は、「ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION」と題され2016年9月27日に出願された米国仮特許出願第62/400,426号、「ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION」と題され2017年5月14日に出願された米国仮特許出願第62/505,948号、および「SYSTEMS AND METHODS FOR CURING A COATED METAL STRIP」と題され2017年7月6日に出願された米国仮特許出願第62/529,053号の利益を主張し、これらの開示は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
(i)各磁気ロータ4040、4045とコーティングされた金属ストリップ4010との間の距離4075(上部および下部の磁気ロータ4040、4045の両方が使用される場合、距離4075は、金属ストリップ4010の厚さを一緒に加算して、各磁気ロータ4040、4045間の間隙4076を形成する)。コーティングされた金属ストリップ4010のより近くに磁気ロータ4040、4045を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。コーティングされた金属ストリップ4010からより遠くに磁気ロータ4040、4045を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を低下させ得る。いくつかの例において、コーティングされた金属ストリップ4010のより近くに磁気ロータ4040、4045を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。いくつかのさらなる例において、コーティングされた金属ストリップ4010からより遠くに磁気ロータ4040、4045を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を低下させ得る。
(ii)磁気ロータ4040、4045の回転速度。磁気ロータ4040、4045の回転速度を上昇させることは、コーティングされた金属ストリップ4010、および金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。磁気ロータ4040、4045の回転速度を低下させることは、コーティングされた金属ストリップ4010、および金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を低下させ得る。
(iii)磁気ロータ4040、4045から発生する磁束の強度および/または方向。磁気ロータ4040、4045から発生する磁束の強度を増加させることは、コーティングされた金属ストリップ4010、および金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。同様に、磁気ロータ4040、4045から発生した磁束を金属ストリップの外面に向けることは、金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。
(iv)第1の磁気ロータ4040、4045と、コーティングされた金属ストリップ4010の同一側で第1の磁気ロータ4040、4045に隣接して配設された任意の追加の磁気ロータ4040、4045との間の距離4077、または第1の硬化スタック4070と任意の第2の硬化スタック4070との間の距離4077。いくつかの例において、任意の第2の磁気ロータ4040、4045のより近くに第1の磁気ロータ4040、4045を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。いくつかのさらなる例において、任意の第2の磁気ロータ4040、4045からより遠くに第1の磁気ロータ4040、4045を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を低下させ得る。いくつかの場合において、任意の第2の硬化スタック4070のより近くに第1の硬化スタック4070を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を上昇させ得る。いくつかのさらなる例において、任意の第2の硬化スタック4070からより遠くに第1の硬化スタック4070を位置決めすることは、コーティングされた金属ストリップ4010、およびコーティングされた金属ストリップ4010に塗布されたコーティングに伝達される温度を低下させ得る。
Claims (45)
- 加熱システムであって、
下流方向に移動する金属物品を加熱するための磁気加熱装置を備え、前記磁気加熱装置が、前記金属物品内に調整された温度プロファイルを誘導するための1つ以上のヒータを含み、前記1つ以上のヒータが、少なくとも第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータを備え、前記第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータの各々が、少なくとも1つの磁気源を含み、かつ前記金属物品を通して変化する磁界を発生させるように、前記下流方向に垂直であって前記金属物品の横幅に平行な回転軸を中心として回転可能であり、
前記第1の磁気ロータは、前記第2の磁気ロータに対して横方向に配置可能であり、前記第1の磁気ロータは、オフセット距離によって横方向にオフセットされ得る、加熱システム。 - 前記調整された温度プロファイルが、前記横方向に均一な温度プロファイルである、請求項1に記載の加熱システム。
- 少なくとも1つの前記磁気ロータのうちの1つ以上が、前記金属物品内に前記調整された温度プロファイルを誘導することを容易にするために、調整された磁束プロファイルを有する、請求項1に記載の加熱システム。
- 少なくとも1つの前記磁気ロータが、前記金属物品内に前記調整された温度プロファイルを誘導することを容易にするために、第2の磁気ロータに対して位置決め可能な第1の磁気ロータを含む、請求項1に記載の加熱システム。
- 前記オフセット距離を制御するアクチュエータに動作可能に連結されたコントローラをさらに備える、請求項1に記載の加熱システム。
- 少なくとも1つの前記磁気ロータが、第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータを含み、前記第2の磁気ロータが、前記第1の磁気ロータの下流に位置決めされている、請求項1に記載の加熱システム。
- 前記1つ以上のヒータが、前記金属物品内に前記調整された温度プロファイルを誘導することを容易にするために、前記金属物品に隣接して、かつ前記金属物品の縁と前記金属物品の横方向中心線との間に位置決めされた補助加熱要素をさらに備える、請求項1に記載の加熱システム。
- 前記磁気加熱装置が、前記調整された温度プロファイルを誘導することを容易にするために、前記金属物品の少なくとも一部分と前記1つ以上のヒータとの間の距離を調節するように位置決め可能なデフレクタをさらに備える、請求項1に記載の加熱システム。
- 少なくとも1つの前記磁気ロータのうちの1つ以上の前記磁気源が、前記回転軸を中心として回転可能な永久磁石を含む、請求項1に記載の加熱システム。
- 前記磁気加熱装置が、前記調整された温度プロファイルを誘導することを容易にするために、少なくとも1つの前記磁気ロータからの磁束のうちの少なくとも一部を方向転換するように、少なくとも1つの前記磁気ロータに隣接して位置決めされた1つ以上の磁束ガイドを追加的に備える、請求項1に記載の加熱システム。
- 前記金属物品の温度または張力を測定するように位置決めされたセンサと、
センサ信号を受信するように前記センサに連結されたコントローラと、をさらに備え、前記コントローラが、前記センサ信号に応答してフィードバック制御を提供するように前記磁気加熱装置と関連付けられたアクチュエータに連結され、前記アクチュエータが、前記金属物品を通過する磁束を制御するように構成されている、請求項1に記載の加熱システム。 - 金属を加熱する方法であって、
金属物品を下流方向に移動させることと、
磁気加熱装置の1つ以上のヒータによって前記金属物品内に調整された温度プロファイルを誘導することと、を含み、前記1つ以上のヒータが、第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータを備え、前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記金属物品を通して変化する磁界を発生させるために、前記下流方向に垂直であって前記金属物品の横幅に平行な回転軸を中心として前記第1の磁気ロータおよび前記第2の磁気ロータの磁気源を回転させることを含み、
さらに、前記第1の磁気ロータを前記第2の磁気ロータに対して横方向に配置可能にし、前記第1の磁気ロータをオフセット距離によって横方向にオフセットされ得ること、
を含む、方法。 - 前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記横方向に均一な温度プロファイルを誘導することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気ロータが、調整された磁束プロファイルを有する磁気ロータを備え、前記調整された温度プロファイルを誘導することが、調整された変化する磁界を発生させるために、前記調整された磁束プロファイルを有する前記磁気ロータを回転させることを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記調整された温度プロファイルを誘導することが、第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータを回転させることを含み、前記第1の磁気ロータおよび前記第2の磁気ロータが、前記金属物品内に前記調整された温度プロファイルを誘導することを容易にするために、一方に対して位置決めされている、請求項12に記載の方法。
- 前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記オフセット距離を制御することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記調整された温度プロファイルを誘導することが、第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータを回転させることを含み、前記第2の磁気ロータが、前記第1の磁気ロータの下流に位置している、請求項12に記載の方法。
- 前記1つ以上のヒータが、前記金属物品に隣接して、かつ前記金属物品の縁と前記金属物品の横方向中心線との間に位置決めされた補助加熱要素をさらに備え、前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記補助加熱要素から前記金属物品に熱を印加することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記金属物品の少なくとも一部分と前記1つ以上のヒータとの間の距離を調節するためにデフレクタを作動させることをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気ロータの前記磁気源が、永久磁石を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記金属物品を通して前記変化する磁界を発生させることを容易にするために、前記少なくとも1つの磁気ロータからの磁束の少なくとも一部を方向転換させることをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- センサによって前記金属物品の温度または張力を測定してセンサ信号を生成することをさらに含み、前記調整された温度プロファイルを誘導することが、前記センサ信号に基づいて前記磁気加熱装置のフィードバック制御を動的に提供することをさらに含み、フィードバック制御を動的に提供することが、前記変化する磁界を操作することと、前記変化する磁界に対する前記金属物品の位置を操作することとのうちの少なくとも一方を含む、請求項12に記載の方法。
- 第1の磁気ロータセットの第1の磁気ロータと第2の磁気ロータとの間に画定された第1の間隙を通して金属ストリップを通過させることと、
第2の磁気ロータセットの追加の第1の磁気ロータと追加の第2の磁気ロータとの間に画定された第2の間隙を通して前記金属ストリップを通過させることと、
前記第1の磁気ロータセットを第1の速度で回転させて、前記第1の間隙内に第1の変化する磁界を誘導して、前記金属ストリップを加熱することと、
前記第2の磁気ロータセットを第2の速度で回転させて、前記第2の間隙内に第2の変化する磁界を誘導して、前記金属ストリップを加熱することと、
前記金属ストリップ内の張力を制御することと、を含み、張力を制御することが、前記第1の間隙、前記第2の間隙、前記第1の速度、および前記第2の速度のうちの少なくとも1つを調節することを含み、
前記金属ストリップを通して変化する磁界を発生させるために、前記第1の磁気ロータおよび前記第2の磁気ロータの磁気源を、前記金属ストリップの下流方向に垂直であって前記金属ストリップの横幅に平行な回転軸を中心として回転させることを含み、
さらに、前記第1の磁気ロータを前記第2の磁気ロータに対して横方向に配置可能にし、前記第1の磁気ロータをオフセット距離によって横方向にオフセットされ得ること、
を含む、方法。 - 前記金属ストリップの測定を行うことをさらに含み、前記張力を制御することが、前記測定に基づいて調節を行うことを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第1の磁気ロータセットおよび前記第2の磁気ロータセットのうちの少なくとも一方の長手方向位置を調節することをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第1の磁気ロータセットおよび前記第2の磁気ロータセットのうちの少なくとも一方の少なくとも1つの磁気ロータの横方向位置を調節することをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記金属ストリップ内の張力を制御することが、前記第2の磁気ロータセットを使用して前記第1の磁気ロータセットによって誘導された張力変化をオフセットすることを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記金属ストリップ内の張力を制御することが、前記第1の間隙および前記第2の間隙のうちの少なくとも一方を調節することを含む、請求項23に記載の方法。
- 調整された磁束を有し、下流方向に移動する金属物品を通して変化する磁界を発生させる磁気ロータセットであって、
前記磁気ロータセットは、第1の磁気ロータおよび第2の磁気ロータを備え、
前記第1の磁気ロータおよび前記第2の磁気ロータの各々が前記下流方向に垂直であって前記金属物品の横幅に平行な回転中心軸を備え、
前記回転中心軸を中心として回転可能な1つ以上の磁気源と、
前記1つ以上の磁気源に基づく磁束プロファイルと、を備え、前記磁束プロファイルが、前記第1の磁気ロータと前記第2の磁気ロータのうち前記磁束プロファイルを備える方の磁気ロータの長さに沿って不均一であり、
前記第1の磁気ロータは、前記第2の磁気ロータに対して横方向に配置可能であり、前記第1の磁気ロータは、オフセット距離によって横方向にオフセットされ得る、
磁気ロータセット。 - 1つ以上の磁束ガイドをさらに備え、前記1つ以上の磁気源が、初期磁束プロファイルを呈し、前記1つ以上の磁束ガイドが、不均一な磁束プロファイルを呈するように、前記初期磁束プロファイルの少なくとも一部をそらすように位置決めされている、請求項29に記載の磁気ロータセット。
- 前記1つ以上の磁気源が、前記不均一な磁束プロファイルを呈するように、前記磁束プロファイルを備える方の磁気ロータの長さにわたって強度が変化している、請求項29に記載の磁気ロータセット。
- 前記1つ以上の磁気源の少なくとも一部分の周囲に位置決めされた1つ以上のスリーブをさらに備え、前記1つ以上の磁気源が、初期磁束プロファイルを呈し、前記1つ以上のスリーブが、不均一な磁束プロファイルを呈するために、前記初期磁束プロファイルの少なくとも一部をそらすように位置決めされている、請求項29に記載の磁気ロータセット。
- 前記不均一な磁束プロファイルが、前記磁束プロファイルを備える方の磁気ロータの前記長さの中心と前記磁気ロータの一端との間で最大量の磁束に達する、請求項29に記載の磁気ロータセット。
- 前記不均一な磁束プロファイルが、前記磁束プロファイルを備える方の磁気ロータの前記長さの中心と前記磁気ロータの各端との間の場所で最大量の磁束に達する、請求項29に記載の磁気ロータセット。
- 硬化システムの少なくとも第1のロータおよび第2のロータをある回転速度で回転させることであって、前記少なくとも1つのロータが、少なくとも1つの磁石を備えることと、
コーティングされ、下流方向に移動する金属ストリップを、前記硬化システムを通して、あるストリップ速度で通過させることで、前記コーティングされた金属ストリップが、前記少なくとも1つのロータに隣接して、前記コーティングされた金属ストリップ内に電流を生じさせ、前記コーティングされた金属ストリップ内の移動磁界を生成して、前記コーティングされた金属ストリップを加熱することと、を含み、前記コーティングされた金属ストリップと前記少なくとも1つのロータとの間の距離、前記回転速度、前記少なくとも1つの磁石の強度、および前記ストリップ速度が、前記コーティングされた金属ストリップのコーティングを所定時間内に硬化させるように選択されており、
前記金属ストリップを通して変化する磁界を発生させるために、前記下流方向に垂直であって前記金属ストリップの横幅に平行な回転軸を中心として前記第1のロータおよび前記第2のロータの磁気源を回転させることを含み、
さらに、前記第1のロータを前記第2のロータに対して横方向に配置可能にし、前記第1のロータをオフセット距離によって横方向にオフセットされ得ること、
を含む、方法。 - 前記金属ストリップと前記少なくとも1つのロータとの間の距離が、約15ミリメートル〜約300ミリメートルである、請求項35に記載の方法。
- 前記回転速度が、少なくとも200回転/分(RPM)である、請求項35に記載の方法。
- 前記ストリップ速度が、約20メートル/分〜約400メートル/分である、請求項35に記載の方法。
- 前記コーティングされた金属ストリップの加熱速度が、約1℃/秒〜約150℃/秒である、請求項35に記載の方法。
- 前記コーティングされた金属ストリップが、前記所定時間内に600℃までの温度に加熱される、請求項35に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのロータを回転させることが、複数のロータを回転させることを含み、前記硬化システムを通して前記コーティングされた金属ストリップを通過させることが、前記コーティングされた金属ストリップを前記複数のロータの各々に隣接して通過させることを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記ロータを回転させることが、前記複数のロータのうちの第1のサブセットを第1の方向に回転させることと、前記複数のロータのうちの第2のサブセットを前記第1の方向とは反対の第2の方向に回転させることと、を含み、前記複数のロータのうちの前記第1のサブセットが、前記硬化システムを通過する前記コーティングされた金属ストリップの第1の表面に隣接して配置され、前記複数のロータのうちの前記第2のサブセットが、前記硬化システムを通過する前記コーティングされた金属ストリップの第2の表面に隣接して位置決めされている、請求項41に記載の方法。
- 前記複数のロータのうちの1つ以上のサブセットと関連付けられた加熱ゾーンを個々に制御することをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記複数のロータの1つ以上のサブセットと関連付けられた加熱ゾーンを個々に制御することが、
前記複数のロータのうちの前記1つ以上のサブセットと前記硬化システムを通過する前記コーティングされた金属ストリップの前記第1の表面との間の距離、および前記複数のロータのうちの前記第2のサブセットと前記硬化システムを通過する前記コーティングされた金属ストリップの前記第2の表面との間の距離を制御することと、
前記複数のロータのうちの前記1つ以上のサブセットおよび前記複数のロータのうちの前記第2のサブセットの前記回転速度を制御することと、を含む、請求項43に記載の方法。 - 前記ロータから生成された磁束を前記金属ストリップの表面に向けて、熱生成を前記金属ストリップの前記表面に集中させることをさらに含む、請求項35に記載の方法。
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