JPH088051A - Method and device for induction heating of metallic plate - Google Patents
Method and device for induction heating of metallic plateInfo
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- JPH088051A JPH088051A JP6135535A JP13553594A JPH088051A JP H088051 A JPH088051 A JP H088051A JP 6135535 A JP6135535 A JP 6135535A JP 13553594 A JP13553594 A JP 13553594A JP H088051 A JPH088051 A JP H088051A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ソレノイド方式のシン
グルターンコイルによる誘導加熱で金属板を加熱する方
法及びその誘導加熱装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heating a metal plate by induction heating using a solenoid type single turn coil, and an induction heating apparatus therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属板の誘導加熱は、亜鉛メッキ鋼板の
合金化、錫メッキ鋼板のリフロー処理、塗装鋼板の乾燥
などに適用されている。誘導加熱というのは、交流電源
に接続されたコイルを被加熱物の周辺に配置し、交番磁
界により誘起される渦電流のジュール熱で、物体を加熱
する方法である。交番磁界を被加熱物に垂直に交差させ
るトランスバース方式と、コイルで被加熱物を巻くよう
に配置して、交番磁界を被加熱物に平行に印加するソレ
ノイド方式の２通りがあり、用途によって選択される。
薄板加熱の場合、板幅方向に均一な加熱が必要なことか
ら、ソレノイド方式が適している。また、ソレノイド方
式にも、１つの電源に対して、複数回コイルを巻くマル
チターン方式と、１回だけ巻くシングルターン方式があ
る。2. Description of the Related Art Induction heating of metal sheets is applied to alloy galvanized steel sheets, reflow treatment of tin-plated steel sheets, and drying of coated steel sheets. The induction heating is a method of arranging a coil connected to an AC power source around the object to be heated and heating an object with Joule heat of an eddy current induced by an alternating magnetic field. There are two types: a transverse method in which the alternating magnetic field intersects the object to be heated perpendicularly, and a solenoid method in which the object to be heated is wound by a coil and the alternating magnetic field is applied in parallel to the object to be heated. To be selected.
In the case of thin plate heating, the solenoid method is suitable because it requires uniform heating in the plate width direction. Further, the solenoid system also includes a multi-turn system in which a coil is wound a plurality of times and a single-turn system in which a coil is wound only once for one power source.
【０００３】シングルターン方式には、コイル隙間がな
いため磁束の漏れが少ないこと、コイルの構成が簡単な
こと、省スペース効果が大きいことなど、有利な点が多
い。しかし、従来の誘導加熱装置は、ほとんどの場合マ
ルチターン方式である（特開昭６１−２０７５６３号、
特開平５−１５６４２０号、特開平２−２５４１４６
号、特開平４−２２８５２８号、特開平１−１０４７５
４号）。The single-turn method has many advantages such as less leakage of magnetic flux because there is no coil gap, a simple coil configuration, and a large space-saving effect. However, most conventional induction heating devices are of the multi-turn type (Japanese Patent Laid-Open No. 61-207563,
JP-A-5-156420 and JP-A-2-254146
JP-A-4-228528, JP-A-1-10475
No. 4).
【０００４】図９に、従来のマルチターン方式の構成を
示す。図において、５はマルチターンコイルで、交流電
源装置６に接続されており、このマルチターンコイル５
の中を金属板１０を通すことにより、金属板１０を誘導
加熱で連続的に加熱することができる。FIG. 9 shows the structure of a conventional multi-turn system. In the figure, 5 is a multi-turn coil, which is connected to an AC power supply device 6.
By passing the metal plate 10 through the inside, the metal plate 10 can be continuously heated by induction heating.
【０００５】電源周波数としては、主に１０ｋＨｚ程度
の低い周波数が用いられている（特開平５−１５６４２
０号、特開平４−２２８５２８号、特開平１−１０４７
５４号）。これは、マルチターンコイルの場合、比較的
低い周波数で加熱速度が最も速くなるという理由による
ものと思われる。但し、中には１０ｋＨｚ以上の高い周
波数を用いるものもある（特開昭６１−２０７５６３
号）。しかし、同公報でもマルチターンコイルを用いて
いると思われる。一方、錫メッキ鋼板のリフロー処理設
備では、従来から１００ｋＨｚ程度の高周波数が用いら
れていたが、この場合は、加熱速度が遅いことを容認し
なければならなかった。As a power supply frequency, a low frequency of about 10 kHz is mainly used (Japanese Patent Laid-Open No. 15642/1993).
No. 0, JP-A-4-228528, JP-A-1-1047.
54). This is probably because the heating rate is highest at a relatively low frequency in the case of a multi-turn coil. However, some of them use a high frequency of 10 kHz or more (JP-A-61-207563).
issue). However, it is considered that the publication also uses a multi-turn coil. On the other hand, in the reflow treatment equipment for tin-plated steel sheets, a high frequency of about 100 kHz has been conventionally used, but in this case, it was necessary to accept that the heating rate was slow.
【０００６】誘導加熱においては、金属板の単位表面積
当たりに投入可能な電力、すなわち投入可能電力密度
は、コイルに印加可能な電圧の最大値や、実用上の電力
効率を高くするために、その大きさが制限される。In the induction heating, the electric power that can be applied per unit surface area of the metal plate, that is, the electric power density that can be applied is the maximum value of the voltage that can be applied to the coil and the power efficiency in practical use. Limited in size.
【０００７】この点から、従来のマルチターン方式によ
る加熱では、投入可能電力密度が小さく、かつ加熱速度
が遅いため、所定の温度まで昇温するのに時間がかか
る、処理能率が悪い、設備が大型化する等の問題が
ある。特に薄板を加熱しようとする場合に、この傾向は
顕著となる。From this point, in the heating by the conventional multi-turn method, since the power density that can be input is small and the heating rate is slow, it takes time to raise the temperature to a predetermined temperature, the processing efficiency is poor, and the equipment is not installed. There is a problem such as enlargement. This tendency becomes remarkable especially when heating a thin plate.
【０００８】これに対して、従来のシングルターン方式
では、前述のごとく多くの利点があるが、コイルに印加
すべき周波数の範囲をどの程度にすべきかについて確定
されているわけではない。On the other hand, the conventional single-turn method has many advantages as described above, but the extent of the frequency range to be applied to the coil is not fixed.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
理論的に解明し、シングルターン方式の活用を図ること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to theoretically solve this problem and to utilize the single-turn method.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属板の誘
導加熱方法は、ソレノイド方式のシングルターンコイル
による誘導加熱で金属板を加熱する方法において、前記
シングルターンコイルに式を満たす周波数を印加する
ことを特徴とする。A method of induction heating a metal plate according to the present invention is a method of heating a metal plate by induction heating using a solenoid type single turn coil, wherein a frequency satisfying the formula is applied to the single turn coil. It is characterized by doing.
【数５】 (Equation 5)
【００１１】また、設備全体の仕様から、誘導加熱装置
に要求される電力密度が定められている場合には、前記
シングルターンコイルに印加すべき周波数を式で表わ
される範囲に定めることを特徴とする。When the power density required for the induction heating device is determined from the specifications of the entire equipment, the frequency to be applied to the single turn coil is determined within the range represented by the formula. To do.
【数６】 (Equation 6)
【００１２】さらに、実用的には、金属板の板厚が０．
１〜３mmの場合において、前記シングルターンコイルに
印加すべき周波数を３０〜２００ｋＨｚとすることを特
徴とする。Further, practically, the metal plate has a thickness of 0.
In the case of 1 to 3 mm, the frequency to be applied to the single turn coil is 30 to 200 kHz.
【００１３】本発明に係る金属板の誘導加熱装置は、金
属板の周囲を１回だけ巻いて形成したソレノイド方式の
シングルターンコイルと、前記シングルターンコイルに
前記式または式で表わされる周波数を印加する交流
電源装置を備えたことを特徴とする。An induction heating apparatus for a metal plate according to the present invention is a solenoid type single turn coil formed by winding a circumference of a metal plate only once, and a frequency represented by the formula or the formula is applied to the single turn coil. It is characterized in that it is provided with an AC power supply device.
【００１４】[0014]
【作用】本発明における式、式は、以下に述べる薄
板に対する理論式から導かれる。The formulas and formulas in the present invention are derived from the theoretical formulas for thin plates described below.
【００１５】（１）電流浸透深さ 金属表面に平行な交番磁束によって金属内部に誘起され
る電流は、金属表面に集中する性質がある。電流密度は
表面で最も大きく、内部に向かって指数関数的に減少す
る。一般的には、表面からの距離δの領域に、表面と等
しい電流密度で一様に電流が流れると考え、この距離δ
を電流の浸透深さと呼ぶ。浸透深さは次式で定義され
る。(1) Current Penetration Depth The current induced in the metal by the alternating magnetic flux parallel to the metal surface has the property of concentrating on the metal surface. The current density is highest on the surface and decreases exponentially toward the inside. In general, it is considered that current flows uniformly in the region of distance δ from the surface at the same current density as that of the surface.
Is called the current penetration depth. The penetration depth is defined by the following equation.
【００１６】[0016]
【数７】 (Equation 7)
【００１７】δが金属の断面寸法に対して十分小さい場
合、金属に吸収される電力密度は、 ｐ＝ρ・Ｈ2 ／δ ［Ｗ/m2 ］ で表わされる。Ｈは磁界の強さ［Ａ/m］である。δが断
面に対して小さくない場合は、上式は成立しない。ここ
で投入電力係数Ｋを導入し、δが小さくない場合を含め
て上式を一般化すると、次式のようになる。When δ is sufficiently small with respect to the cross-sectional dimension of the metal, the power density absorbed by the metal is expressed by p = ρ · H 2 / δ [W / m 2 ]. H is the magnetic field strength [A / m]. If δ is not small with respect to the cross section, the above equation does not hold. Here, by introducing the input power coefficient K and generalizing the above equation including the case where δ is not small, the following equation is obtained.
【００１８】[0018]
【数８】 [Equation 8]
【００１９】Ｋは金属の断面寸法とδとの比の関数であ
る。金属板の場合の投入電力係数ＫT は次式で与えら
れ、図３のグラフのようになる。K is a function of the ratio of the metal cross-sectional dimension to δ. The input power coefficient K T in the case of a metal plate is given by the following equation and is as shown in the graph of FIG.
【００２０】[0020]
【数９】 [Equation 9]
【００２１】ＫT はａ／δ＞５のとき、実質的に１に等
しい。ａ／δ＝πのときにＫT は最大となる。これは板
の両面に誘起される電流のピンチング効果によるもので
ある。ａ／δ＜πでは、電流は板内部で相殺し、ＫT は
急激に減少して０となる。K T is substantially equal to 1 when a / δ> 5. K T becomes maximum when a / δ = π. This is due to the pinching effect of the current induced on both sides of the plate. When a / δ <π, the currents cancel each other inside the plate, and K T rapidly decreases to 0.
【００２２】ＫT が減少するにつれて装置の効率も低下
し、運転に必要な電力供給能力を増加させなければなら
なくなる。すなわち装置のコストも増加する。したがっ
て、装置を設計する上で、ａ／δの限界値が定まる。こ
の限界値をｋで表わすと、ｋ＝２がシステム効率の面か
ら定まる下限値である。この下限値ｋと（１）式より、
実用上の最小板厚が定まる。As K T decreases, the efficiency of the device also decreases, and the power supply capacity required for operation must be increased. That is, the cost of the device also increases. Therefore, in designing the device, the limit value of a / δ is determined. When this limit value is represented by k, k = 2 is the lower limit value determined from the aspect of system efficiency. From this lower limit value k and equation (1),
The minimum practical thickness is determined.
【００２３】[0023]
【数１０】 [Equation 10]
【００２４】非磁性材料ではμ＝一定であり、最小板厚
はω-1/2に比例する。For non-magnetic materials, μ = constant and the minimum plate thickness is proportional to ω -1/2 .
【００２５】磁性材料において、μは磁界の強さＨの関
数である。磁性体の透磁率は、次式で表わされる。In magnetic materials, μ is a function of the magnetic field strength H. The magnetic permeability of the magnetic material is expressed by the following equation.
【００２６】[0026]
【数１１】 [Equation 11]
【００２７】（２）投入電力密度 投入電力密度ｐは設計上非常に重要な要素である。
（１）式、（２）式、（５）式より、ｐは次式で表わさ
れる。(2) Input Power Density The input power density p is a very important factor in design.
From equations (1), (2), and (5), p is represented by the following equation.
【００２８】[0028]
【数１２】 [Equation 12]
【００２９】また（４）式、（５）式、（６）式より、
最終的に、ｐは次式で与えられる。From equations (4), (5) and (6),
Finally, p is given by
【００３０】[0030]
【数１３】 [Equation 13]
【００３１】この式より、ある厚さａの金属板（鋼板）
に投入できる電力密度の最大値は、ω2 に比例すること
がわかる。電力密度ｐと全投入可能電力Ｐとの関係は、 Ｐ＝２Ｌ・ｄ・ｐ （但し、ｄ：板幅、Ｌ：コイルの長
さ） であるから、ある全投入可能電力Ｐに対するコイルの最
小長さＬを導き出せる。From this equation, a metal plate (steel plate) having a certain thickness a
It can be seen that the maximum value of the power density that can be applied to is proportional to ω 2 . Since the relationship between the power density p and the total inputtable power P is P = 2L · d · p (where d: plate width, L: coil length) The length L can be derived.
【００３２】[0032]
【数１４】 [Equation 14]
【００３３】この式より、ある一定の電力に対して必要
なコイル長さは、周波数を増加させることで大きく減少
させることができる。従来のように低い周波数の電源を
用いる場合、ａ／δ比が小さく、したがって鋼板内部で
相殺される電流が大きいので、これに見合うだけコイル
を長くする必要がある。コイルを長くすると、設置スペ
ースや装置が大きくなるだけでなく、放熱による損失を
増加させ、また鋼板の両端部は中央部より冷えやすいこ
とから、不均一な温度分布を生じるといった問題が起き
る。From this equation, the coil length required for a certain constant power can be greatly reduced by increasing the frequency. When a low-frequency power source is used as in the conventional case, the a / δ ratio is small, and therefore the current canceled inside the steel sheet is large, and therefore the coil needs to be lengthened in proportion to this. If the coil is made longer, not only the installation space and apparatus become large, but also the loss due to heat radiation increases, and both ends of the steel plate are more likely to be cooled than the central part, which causes a problem of uneven temperature distribution.
【００３４】（３）コイル巻数と最大電圧 ｎ回巻のコイルの印加電圧Ｕは、次式で与えられる。 Ｕ＝ｎ・Ｓ・ω・Ｂ＝μ0 ・ｎ・Ｓ・ω・Ｈ ［Ｖ］ ここで、 Ｓ：１巻当たりのコイルの断面積［ｍ2 /turn ］ Ｂ：空隙の磁束密度＝μ0 ・Ｈ［Ｗb / ｍ2 ］ （６）式を用いてＨを消去すると、次式が得られる。(3) Number of coil turns and maximum voltage The applied voltage U of the coil of n turns is given by the following equation. U = n · S · ω · B = μ 0 · n · S · ω · H [V] where S: cross-sectional area of coil per turn [m 2 / turn] B: magnetic flux density of air gap = μ 0 · H [Wb / m 2 ] When H is erased using the equation (6), the following equation is obtained.
【００３５】[0035]
【数１５】 (Equation 15)
【００３６】ブスバー、コンバータ等での損失を低減す
るため、絶縁の許容する限り高い電圧を使うのが普通で
あり、Ｕは一定値と考える。この式から、周波数が高い
ほど投入電力密度ｐは低く制限されるように見えるが、
一方低周波数では（１）項で述べたようなｋ値の制約か
ら、特に対象とする板厚が薄いほどｐは制限される。そ
して例えば100 ｋＨｚにおける最大投入電力密度と、10
ｋＨｚにおけるそれを比べると、100 ｋＨｚのほうが十
分大きく、高周波数の使用による制約は、実用上問題と
ならない。このことは図４、図５のグラフから明らか
で、ガルバニール炉の例では、100 ｋＨｚでシングルタ
ーンコイルを用いた場合、最大投入電力密度は約28Ｗ/c
m 2 なのに対し、10ｋＨｚでは板厚0.7mm でも約25Ｗ/c
m 2 、板厚0.35mmではわずか３Ｗ/cm 2 である。In order to reduce the loss in the bus bar, converter, etc., it is usual to use a voltage as high as insulation allows, and U is considered to be a constant value. From this equation, it seems that the higher the frequency, the lower the input power density p is limited.
On the other hand, at low frequencies, p is limited as the target plate thickness is thinner due to the restriction of the k value as described in item (1). For example, the maximum input power density at 100 kHz and 10
Compared with that at 100 kHz, 100 kHz is sufficiently large, and the restriction due to the use of high frequency does not pose a practical problem. This is apparent from the graphs of FIGS. 4 and 5, and in the example of the galvannealer, the maximum input power density is about 28 W / c when a single-turn coil is used at 100 kHz.
In contrast to m 2 , it is about 25 W / c at a thickness of 0.7 mm at 10 kHz.
At m 2 and plate thickness of 0.35 mm, it is only 3 W / cm 2 .
【００３７】図４、図５は、ｋ＝２の場合の最大電力密
度を示すグラフであり、（７）式、（９）式の曲線を、
横軸に周波数をとり、それぞれ錫メッキ鋼板のリフロ
ー、ガルバニール炉（亜鉛メッキ鋼板の合金化炉）の場
合について、表わしたものである。また、ｋ＝２という
値は、システムの効率と言う観点のみから言えば妥当な
数値である。FIGS. 4 and 5 are graphs showing the maximum power density when k = 2, and the curves of the equations (7) and (9) are
The frequency is plotted on the horizontal axis, and the graph shows the case of reflow of tin-plated steel sheet and galvannealing furnace (alloying furnace of galvanized steel sheet). The value of k = 2 is a reasonable value only from the viewpoint of system efficiency.
【００３８】また、電力密度が同じならば、周波数が高
いほど、コイルの巻数は少なくて済む。(10)式から、巻
線回数ｎはω-2/3に比例する。例えば100 ｋＨｚでシン
グルターンコイルが使えるとすれば、10ｋＨｚでは５回
巻のコイルが必要になる。If the power density is the same, the higher the frequency, the smaller the number of coil turns. From the equation (10), the winding number n is proportional to ω -2/3 . For example, if a single-turn coil can be used at 100 kHz, a coil with 5 turns is required at 10 kHz.
【００３９】（７）式において、コイルの巻数にかかわ
らず、実用上の電力効率の下限から、投入可能な電力密
度は次式のような範囲となる。すなわち、（７）式に、
ｋ＝２、ＫT ＝0.81、α＝0.9 、ω＝２πｆを代入する
と、(11)式が得られる。In equation (7), regardless of the number of turns of the coil, from the lower limit of practical power efficiency, the power density that can be applied is in the range of the following equation. That is, in equation (7),
By substituting k = 2, K T = 0.81, α = 0.9, and ω = 2πf, the equation (11) is obtained.
【００４０】[0040]
【数１６】 [Equation 16]
【００４１】一方、（９）式において、コイルに印加可
能な電圧の上限から、投入可能な電力密度は次式のよう
な範囲となる。すなわち、（９）式に、μ0 ＝４π×10
-7、α＝0.9 、ω＝２πｆを代入すると、(12)式が得ら
れる。On the other hand, in the equation (9), the power density that can be applied is in the following range from the upper limit of the voltage that can be applied to the coil. That is, in the equation (9), μ 0 = 4π × 10
By substituting −7 , α = 0.9, and ω = 2πf, the formula (12) is obtained.
【００４２】[0042]
【数１７】 [Equation 17]
【００４３】(11)式、(12)式の関係をグラフに表わす
と、図６のようになる。この図より、金属板の厚さ、コ
イルで囲まれる空間の断面積、コイルに印加する電圧が
同じならば、コイルの巻数が少ないほど、周波数の選択
により投入電力密度を大きくできることがわかる。The relationship between equations (11) and (12) is shown in a graph as shown in FIG. From this figure, it can be seen that if the thickness of the metal plate, the cross-sectional area of the space surrounded by the coil, and the voltage applied to the coil are the same, the smaller the number of turns of the coil, the larger the input power density can be selected by selecting the frequency.
【００４４】シングルターンコイルの場合、(11)式の曲
線と、ｎ＝２のときの(12)式の曲線の交点における周波
数ｆ0 以上の周波数を選択すれば、投入電力密度を常に
ｎ＝２のときよりも大きくすることができる。ｆ0 は次
式を連立して解き、(12a) 式において、ＫT ＝0.81、ｎ
＝２とおけば、(14)式が得られる。したがって、ｆ≧ｆ
0 のとき、すなわち、式を満たす周波数を使用するこ
とにより、マルチターンコイルを用いる場合よりも大き
な投入電力密度を得ることが可能になる。In the case of a single-turn coil, if a frequency higher than the frequency f 0 at the intersection of the curve of equation (11) and the curve of equation (12) when n = 2 is selected, the input power density is always n = It can be made larger than when 2. f 0 is solved simultaneously by the following equations, and in the equation (12a), K T = 0.81, n
If = 2, then equation (14) is obtained. Therefore, f ≧ f
When 0 , that is, by using a frequency that satisfies the formula, it becomes possible to obtain a larger input power density than when a multi-turn coil is used.
【００４５】[0045]
【数１８】 (Equation 18)
【００４６】また、設備全体の仕様から、誘導加熱装置
に要求される電力密度を得るため、同じくシングルター
ンコイルを用い、式によって周波数、コイル印加電圧
を選択すれば、従来よりも低いコイル印加電圧で、要求
される電力密度が実現可能になる。Further, in order to obtain the power density required for the induction heating device from the specifications of the entire equipment, if the same single turn coil is used and the frequency and the coil applied voltage are selected by the formulas, the coil applied voltage lower than the conventional one can be obtained. Thus, the required power density can be realized.
【００４７】式は、図６に示すように、所要の電力密
度ｐ0 に対する周波数の下限値ｆ1と上限値ｆ2 を求め
たものである。ｆ1 は(11)式より、ｆ2 は(12)式より、
それぞれ下記のように求まる。As shown in FIG. 6, the equations are for obtaining the lower limit value f 1 and the upper limit value f 2 of the frequency with respect to the required power density p 0 . f 1 is calculated from the equation (11), and f 2 is calculated from the equation (12).
Each is obtained as follows.
【００４８】[0048]
【数１９】 [Formula 19]
【００４９】したがって、ｆ1 ≦ｆ≦ｆ2 なる範囲で、
ｐ0 以上の電力密度が得られる。実用的には、板厚ａ＝
0.1 〜３mmに対して、30ｋＨｚ≦ｆ≦200 ｋＨｚの範囲
が適当である。Therefore, in the range of f 1 ≤f≤f 2 ,
A power density of p 0 or higher is obtained. Practically, the plate thickness a =
A range of 30 kHz ≦ f ≦ 200 kHz is suitable for 0.1 to 3 mm.
【００５０】[0050]
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す誘導加熱装置
の構成図である。図中、１はソレノイド方式のシングル
ターンコイルで、２はこのコイル１に、式または式
による周波数、電圧を印加する交流電源装置である。コ
イルの最小長さＬは、金属板１０の断面寸法に応じて、
（８）式より決められる。また、図２は金属板１０とコ
イル１の位置関係を示す断面図で、コイル１で囲まれる
空間の断面積Ｓを斜線で示してある。1 is a block diagram of an induction heating apparatus showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a solenoid type single-turn coil, and 2 is an AC power supply device for applying a frequency or a voltage according to the formula to the coil 1. The minimum length L of the coil depends on the cross-sectional dimension of the metal plate 10,
It is determined from the equation (8). 2 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the metal plate 10 and the coil 1, and the cross-sectional area S of the space surrounded by the coil 1 is shown by diagonal lines.
【００５１】次に、本発明を、亜鉛メッキ鋼板の合金化
炉に適用した例を図７により説明する。Next, an example in which the present invention is applied to an alloying furnace for galvanized steel sheets will be described with reference to FIG.
【００５２】この例では、図１に示す構成のシングルタ
ーンコイル１を鋼板１０の搬送方向に３つ並べた状態の
誘導加熱炉１１が設けられている。印加すべき周波数は
すべて30ｋＨｚとしたが、もちろん個々の周波数を変え
てもよいものである。鋼板１０には板厚0.4 mm、板幅12
00mmのものを使用した。In this example, an induction heating furnace 11 is provided in which three single-turn coils 1 having the structure shown in FIG. The frequencies to be applied were all 30 kHz, but of course the individual frequencies may be changed. Steel plate 10 has a plate thickness of 0.4 mm and a plate width of 12
I used the one of 00mm.
【００５３】連続的に搬送される鋼板１０は、亜鉛メッ
キ浴１２の中を通過し、メッキ厚さ調整装置１３でメッ
キ厚さを調整された後、誘導加熱炉１１で合金化の進行
しやすい温度まで昇温し、ついで保持帯１４により、あ
る所定の合金化が進行するのに必要な時間保持され、そ
の後冷却帯１５で冷却されてからロールに巻き掛けられ
て搬送方向を変える。この工程は１パスで構成されるた
め、非常に長いパス長となり、したがって設備の高さが
高くなり、多大の設備費がかかるものである。これを、
上記のようなシングルターンコイル１を用いた誘導加熱
炉１１として構成することにより、加熱性能を同等以上
に保持したまま、誘導加熱炉長を従来の約１／２以下に
短縮することができた。よって、設備費の大幅な削減が
可能である。The steel sheet 10 conveyed continuously passes through the galvanizing bath 12, the plating thickness is adjusted by the plating thickness adjusting device 13, and then the induction heating furnace 11 facilitates alloying. The temperature is raised to a temperature, and then held by the holding zone 14 for a time required for certain alloying to proceed, then cooled in the cooling zone 15 and wound on a roll to change the conveying direction. Since this process consists of one pass, the length of the path is very long, and therefore the height of the equipment is high and the equipment cost is high. this,
By configuring as the induction heating furnace 11 using the single turn coil 1 as described above, the length of the induction heating furnace can be reduced to about 1/2 or less of the conventional length while maintaining the heating performance equal or higher. . Therefore, it is possible to significantly reduce the equipment cost.
【００５４】図８（ａ）は鋼板の連続焼鈍炉の加熱帯の
一部に本発明を適用した実施例であり、同図（ｂ）は従
来例である。つまり（ｂ）に示すマルチターンコイル５
の部分をシングルターンコイル１に変えることにより、
（ａ）のように構成を簡潔にしたものである。この実施
例では、周波数を100 ｋＨｚとした。連続焼鈍炉の加熱
帯において、例えば常温の鋼板１０を650 ℃まで誘導加
熱により昇温しようとすると、従来のマルチターンコイ
ル５では有効炉長５０ｍ、パス数にして３パスが必要で
あった。これを、本発明を適用して（ａ）のように構成
すると、同一処理能力を持つ誘導加熱炉が有効炉長で約
２０ｍ、パス数は１パスで昇温することができた。した
がって、この場合も従来と比較して設備費を大幅に削減
することが可能である。FIG. 8A shows an embodiment in which the present invention is applied to a part of a heating zone of a continuous annealing furnace for steel sheets, and FIG. 8B shows a conventional example. That is, the multi-turn coil 5 shown in (b)
By changing the part of to single turn coil 1,
The configuration is simplified as shown in (a). In this example, the frequency was 100 kHz. In the heating zone of the continuous annealing furnace, for example, when trying to raise the temperature of the steel sheet 10 at room temperature to 650 ° C. by induction heating, the conventional multi-turn coil 5 required an effective furnace length of 50 m and three passes. When this is applied to the present invention and configured as shown in (a), the induction heating furnace having the same processing capacity can be heated with an effective furnace length of about 20 m and the number of passes is one pass. Therefore, also in this case, it is possible to significantly reduce the facility cost as compared with the conventional case.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ソレノ
イド方式のシングルターンコイルを用い、かつそのコイ
ルに印加すべき周波数を式または式により決定する
こととしたので、従来以上の高い電力密度で急速加熱が
可能になり、シングルターンコイルのもつ加熱時間の短
縮、設備長の短縮、処理能率の向上などといった優れた
長所を有効に発揮させることができる。As described above, according to the present invention, since the solenoid type single turn coil is used and the frequency to be applied to the coil is determined by the formula or the formula, the power density higher than the conventional one is achieved. This enables rapid heating, and the excellent advantages of the single-turn coil such as shortening the heating time, shortening the equipment length, and improving the processing efficiency can be effectively exhibited.
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】金属板とコイルの位置関係を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view showing a positional relationship between a metal plate and a coil.
【図３】金属板の投入電力係数のグラフである。FIG. 3 is a graph of input power coefficient of a metal plate.
【図４】錫メッキ鋼板のリフローにおける電力密度のグ
ラフである。FIG. 4 is a graph of power density in reflow of tin-plated steel sheet.
【図５】ガルバニール炉における電力密度のグラフであ
る。FIG. 5 is a graph of power density in a galvannealer.
【図６】周波数、コイル巻数と投入可能電力密度の関係
を表わすグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the frequency, the number of coil turns, and the available power density.
【図７】本発明の実施例である亜鉛メッキ鋼板の合金化
設備の説明図である。FIG. 7 is an explanatory view of an alloying facility for galvanized steel sheet which is an embodiment of the present invention.
【図８】鋼板の連続焼鈍炉の加熱帯の一部を示す説明図
で、（ａ）は本発明の実施例、（ｂ）は従来例である。FIG. 8 is an explanatory view showing a part of a heating zone of a continuous annealing furnace for steel plates, in which (a) is an embodiment of the present invention and (b) is a conventional example.
【図９】従来のマルチターン方式の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional multi-turn system.
１ シングルターンコイル ２ 交流電源装置 １０ 金属板 1 Single turn coil 2 AC power supply device 10 Metal plate
Claims (5)
による誘導加熱で金属板を加熱する方法において、 前記シングルターンコイルに式を満たす周波数を印加
することを特徴とする金属板の誘導加熱方法。 【数１】 1. A method of heating a metal plate by induction heating using a solenoid type single turn coil, wherein a frequency satisfying the formula is applied to the single turn coil. [Equation 1]
による誘導加熱で金属板を加熱する方法において、 前記シングルターンコイルに式を満たす周波数を印加
することを特徴とする金属板の誘導加熱方法。 【数２】 2. A method for heating a metal plate by induction heating using a solenoid type single-turn coil, wherein a frequency satisfying the formula is applied to the single-turn coil. [Equation 2]
いて、前記シングルターンコイルに印加すべき周波数を
３０〜２００ｋＨｚとしたことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の金属板の誘導加熱方法。3. The metal according to claim 1, wherein the frequency to be applied to the single turn coil is set to 30 to 200 kHz when the plate thickness of the metal plate is 0.1 to 3 mm. Plate induction heating method.
ソレノイド方式のシングルターンコイルと、 前記シングルターンコイルに式を満たす周波数を印加
する交流電源装置を備えたことを特徴とする金属板の誘
導加熱装置。 【数３】 4. A metal plate, comprising: a solenoid type single-turn coil formed by winding a metal plate only once around the metal plate; and an AC power supply device for applying a frequency satisfying the formula to the single-turn coil. Induction heating device. (Equation 3)
ソレノイド方式のシングルターンコイルと、 前記シングルターンコイルに式を満たす周波数を印加
する交流電源装置を備えたことを特徴とする金属板の誘
導加熱装置。 【数４】 5. A metal plate comprising a solenoid type single-turn coil formed by winding the metal plate around the circumference only once, and an AC power supply device for applying a frequency satisfying the formula to the single-turn coil. Induction heating device. [Equation 4]
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|---|---|---|---|
| JP6135535A JP3045007B2 (en) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | Method and apparatus for induction heating of metal plate |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088051A true JPH088051A (en) | 1996-01-12 |
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ID=15154054
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| JP6135535A Expired - Lifetime JP3045007B2 (en) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | Method and apparatus for induction heating of metal plate |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045007B2 (en) |
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1994
- 1994-06-17 JP JP6135535A patent/JP3045007B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP3045007B2 (en) | 2000-05-22 |
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