JPH09167676A - 連続鋳造製品用誘導加熱ラインにおいて循環電流を阻止するための誘導加熱コイルアセンブリ - Google Patents

連続鋳造製品用誘導加熱ラインにおいて循環電流を阻止するための誘導加熱コイルアセンブリ

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JPH09167676A
JPH09167676A JP8229420A JP22942096A JPH09167676A JP H09167676 A JPH09167676 A JP H09167676A JP 8229420 A JP8229420 A JP 8229420A JP 22942096 A JP22942096 A JP 22942096A JP H09167676 A JPH09167676 A JP H09167676A
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induction heating
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造製品を搬送する誘導加熱ラインにお
いて寄生的循環電流が発生するのを防ぐ手段を改良す
る。 【解決手段】 ローラ誘導加熱ラインに使用するための
誘導加熱コイルアセンブリに、誘導コイルの軸線に沿っ
て発生される電磁界の一部を受け入れ、その一部を加熱
ラインに沿って通る加工体に平行な磁束路に沿って向け
る磁気シャント部材を設ける。磁束路は、加工体に誘起
されるうず電流が主として加工体の軸線に垂直に流れ、
加工体の軸線に沿って流れないようにする。それによ
り、うず電流が移動しつつある加工体とコンベヤローラ
間にアークが流れる状態は阻止される。また、本発明に
従うと、ストリップにフェイルが生じた場合、コイルア
センブリを容易に移動させることができ、コイルアセン
ブリの損傷を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スラブ、ビレッ
ト、バーおよび類似物のような連続鋳造製品の誘導加熱
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばスラブ、ビレットあるいはその他
の加工体のような連続鋳造製品は、それらが一つの場所
から他の場所に搬送されるとき、加熱することが望まし
いことがしばしばある。普通この種の製品は、製品を下
から支持し製品に直線運動を賦与するように駆動される
コンベヤローラにより搬送される。
【０００３】従来の技術に従う連続鋳造製品用の代表的
ローラ誘導加熱ライン１０は、図１に略示されている。
図１において、管状加工体１２のような連続鋳造製品
が、スチールコンベヤローラ１４および１６により右か
ら左に搬送される。コンベヤローラ１４および１６は、
支持フレーム内に回転できるように支承されており、図
１に見られるように反時計方向において周知の態様で回
転駆動される。コンベヤローラ１４および１６の回転
は、図１の頂部の大きな矢印により指示されるように、
管状加工体１２に右から左への直線運動を賦与する。
【０００４】管状加工体１２は、コンベヤローラ１４お
よび１６により搬送されるとき、誘導加熱コイル１８中
を通る。誘導加熱コイル１８は、技術上周知の従来の螺
旋巻きコイルである。誘導加熱コイル１８は、これも技
術上周知の高周波ＡＣ電源２０により励起され、電磁界
を発生し、管状加工体１２はその電磁界中を通る。普
通、管状加工体１２は、その軸線がコイル１８の軸線と
同一線上にあるように位置付けられている。誘導コイル
１８により発生される電磁界は、管状加工体１２内に渦
電流の流れを誘導する。誘導された渦電流に対する管状
加工体１２の電気抵抗は、管状加工体１２にI2R の加熱
をもたらす。
【０００５】しかしながら、誘導コイル１８は、コイル
の軸線に垂直に、したがって管状加工体１２の軸線に垂
直に小さいが無視し得ない電磁界成分を発生する。この
電磁界成分は、管状加工体１２の軸線に沿って流れる電
流を発生する。これは、図１において右向きの小水平矢
印によって表わされている。寄生電流と呼ぶこの電流
は、管状加工体１２からコンベヤローラ１４および１６
に至り、ローラが支承される支持フレームのような共通
接地を通る伝路に沿って循環し始める。この電路は、図
１においてコンベヤローラの下に示される曲線経路によ
り表わされている。図は一方向における寄生電流を示し
ているが、コイルはＡＣ電源により励起されるから、寄
生電流は交流であることは理解されるであろう。この現
象は、移動する管状加工体１２とコンベヤローラ１４お
よび１６間にアークを発生させ、これがコンベヤローラ
にピットやその他の損傷を生じさせる。
【０００６】本発明以前において、寄生電流の流れを阻
止する最も一般的なやり方は、電流路を絶つためにコン
ベヤローラを接地から絶縁することであった。これは、
煩瑣で高価な段階を包含する。一つの手法は、コンベヤ
ローラをセラミックから作ることであった。セラミック
コンベヤローラは、非常に高価であり、容易に割れるこ
とがある。他の技術は、コンベヤローラを、セラミック
のような中間絶縁体により相互に絶縁された同心の鋼製
の内部および外部管から構成することを含んだ。この種
のコンベヤローラは、製造に極めて費用が掛かり、しか
も、ローラが連続加熱作業に含まれる高温度に曝される
とき、鋼と絶縁材料との間の異なる膨張および収縮のた
め破損を受けやすい。
【０００７】ある場合には、寄生電流を取り除く試みは
なされなかった。電流を流れっぱなしにし、コンベヤロ
ーラを周期的にラインから除去し、ピットを除去するた
めに再平滑化した。明らかなように、これらの手法のど
れも非常に満足できるものはなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、寄生電流の
流れを防ぐ方法を提供する。したがって、本発明は、寄
生電流が引き起こすコンベヤローラの損傷を防ぎ、寄生
電流の流れを阻止するための特別のコンベヤローラや絶
縁体制の必要性を除去する。本発明はローラ誘導加熱を
従来の手法よりもより容易にし、より廉価にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ローラ誘導加
熱ラインにおいて使用するための誘導加熱コイルアセン
ブリに向けられる。誘導加熱ラインは、誘導加熱される
べき加工体（例えばスラブ）を直線路に沿って運ぶコン
ベヤローラと、直線路を取り囲む誘導加熱コイルアセン
ブリを含む。誘導加熱コイルアセンブリは、中心軸線を
有し、誘導コイルとコイルを取り囲む磁気的シャント部
材を備える。誘導コイルは複数巻きより成り、予め選択
された周囲を画定するように賦型されており、加工体が
この周囲内に受け入れられることを可能にする。磁気的
シャント部材は、コイルの両端に配された第１および第
２の複数の横断方向ヨークと、相互に離間された複数の
中間ヨークを含む。中間ヨークは第１および第２の複数
のヨーク間に配されており、コイルの軸線に平行に延び
ている。中間ヨークは、誘導コイルにより画定される周
囲の回りに延在している。第１および第２の複数のヨー
クは、軸線方向において相互に離間されており、複数の
中間ヨークにより電気磁気的に結合されている。
【００１０】本発明の第２の具体例は、コンベヤ上にす
でに適所にあるストリップ材料加工体の回りに誘導加熱
装置を配置することを可能にするものである。この具体
例は、相互に接続され、一端部にギャップを有する１ま
たは複数の全巻きのコイルを含む。ギャップは、加工体
が全巻きのコイルの開放端部間を通過しかつ装置により
包囲されるように、コイル装置がストリップ加工体上に
移動されることを可能にする。この具体例は、コイル巻
線を構成する細長の誘導セグメントに沿って配置された
複数の磁気ヨークを含む。ヨークは少なくともストリッ
プ加工体の幅に等しい距離誘導セグメントに沿って延
び、加工体の長手方向軸線に平行に配置される。コイル
装置のギャップ端部には磁界低減装置が配置されてお
り、また磁気シャント部材が装置の反対端部に配置され
ている。
【００１１】動作において、複数のヨークは磁気的シャ
ントとして機能し、誘導磁界により発生される電磁界
を、コイルの軸線に沿って平行な、したがってスラブに
平行な磁束路に向ける。この磁束路は、加工体にうず電
流を誘起する。しかしながら、ヨークの配向に起因し
て、磁束に対する認め得るほどの直交成分は存在しない
（すなわち、コイルまたは加工体の軸線に垂直な認め得
るほどの成分は存在しない）。したがって、加工体内の
誘導うず電流は、その軸線に垂直に流れる。認め得るほ
どの誘起寄生うず電流は加工体に沿って流れない。した
がって、損傷性の寄生電流がコンベヤローラを通って循
環しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい具体例と
の関連において説明するが、これは本発明がこの具体例
に限定されることを意図するものでないことが理解され
よう。本発明は、その技術思想内に含まれ得るすべての
代替物や変更や等価物をも含むことが意図される。
【００１３】図面を参照して説明すると、図２Ａは、ロ
ーラ誘導加熱ライン２２と、それと関連する新規な誘導
加熱コイルアセンブリを斜視図で示している。図３は、
新規な誘導加熱コイルアセンブリを斜視図で示してい
る。明瞭にするため、図２Ａと図３を一緒に説明する。
ライン２２は、スラブ２６のような連続鋳造加工体をラ
インに沿って搬送する。ライン２２は、図１の従来例に
示される管状加工体１２のような他の形状を有する加工
体を搬送してもよい。図２Ａに示されるように、スラブ
２６は、鋼コンベヤローラ２７および２９により右から
左に直線的に搬送される。これらのローラは、図１の従
来例に関して上述したのと同様に動作する。
【００１４】誘導加熱コイルアセンブリ２４は、スラブ
２６がコイルアセンブリ２４中を通るようにスラブ２６
を取り囲んでいる。コイルアセンブリ２４は、誘導加熱
コイル２８と、誘導加熱コイル２８の端部３１および外
周Ｐ0 を取り囲む磁気シャント部材３０を含む。誘導加
熱コイル２８は、図１の従来技術に記述されるコイル１
８と同様に動作する従来の螺旋巻きコイルである。誘導
加熱コイル２８は、中央軸線Ａを有し、Lcの長さを有す
る。スラブ２６は、コイルの内周囲Ｐi により画定され
る領域を通過し、長さがLcである。コイル２８は、スラ
ブの長手方向軸線Ｂが誘導コイル中心軸線Ａと同軸線上
にあるように、スラブ２６に関して位置付けられるのが
よい。
【００１５】磁気シャント部材３０は、三つの別個の部
分を有するものとして例示されている。第１の部分は、
第１の複数３２の個々の横断ヨーク３４より成り、第２
の部分は、第２の複数３６の個々の横断方向ヨーク３８
より成る。第３の部分は、第３の複数４０の個々の中間
ヨーク４２より成る。しかしながら、もし望むならば、
横断方向ヨークおよび中間ヨークは、単一のユニットと
してもよいし、単一のユニットを形成するように結合さ
れてもよい。各複数の個々の横断方向ヨーク３４，３８
は、積重ねまたはサンドウィッチ態様で同一に賦型され
た非導電性スペーサ４４により相互に離間される。各複
数の個々の中間ヨーク４２は、同様な積重ね態様で同一
に賦型された非導電性スペーサ４６により相互に離間さ
れている。両形式のヨークに対する一つの適当な非導電
性スぺーサ材料は、Mylar （登録商標）である。
【００１６】追って詳細に説明するように、複数の個々
の横断方向ヨーク３４，３８は、誘導コイル２８の端部
３１の全領域の回りに完全に延在しているが、中間ヨー
ク４２は、複数の群で配置される。しかして、各群は、
比較的小さなエアギャップにより分離されている。これ
らの空気ギャップは、アセンブリ２４の外周ＰA に沿っ
て小さな不連続部を創り出す。
【００１７】ヨークのこの特定の配置は、本発明の重要
な特徴である。第１および第２の複数の個々の横断方向
ヨーク３４，３８は、誘導コイル２８の外周Ｐ0 に対し
て交叉方向に配向され、コイルの両端に配置されてい
る。各個々の横断方向ヨーク３４および３８の各々は、
内向き平坦端面４８と外向き平坦端面５０により画定さ
れる。横断方向ヨーク３４および３８は、誘導コイル２
８の内周Ｐi を内向きに若干越えて軸線方向に延在する
ように、誘導コイル２８の両端部３１に配置されてい
る。非導電性スペーサ４４は、横断方向ヨーク３４およ
び３８と同様に配向されている。
【００１８】横断方向ヨーク３４，３８およびスペーサ
４４は、誘導コイル２８の周囲の端部の回りに完全延在
しているが、これに触れることはない。図示の具体例に
おいて、ヨーク３４，３８は、ほぼ、平坦な卵型で周囲
の回り延在している。ヨーク３４，３８およびスペーサ
４４の横断方向長さLtは、全周囲に沿って同じであり、
そして横断方向ヨーク３４および３８の内向きおよび外
向き平坦端面４８，５０は、図４にも例示されるよう
に、それぞれの共通放射（曲）面で終端している。卵形
形態の角部に合わせるため、角部に沿う横断方向ヨーク
３４，３８およびスペーサ４４は、楔型にされている。
【００１９】個々の中間ヨーク４２は、横断方向ヨーク
３４，３８間に配置されており、誘導コイル２８の中心
軸線Ａに平行に延びている。かくして、中間ヨーク４２
は、誘導コイル２８から延びる放射状フィンのように見
える。各中間ヨーク４２は、誘導コイル２８の長さLcよ
りも若干長い長さLsを有する。
【００２０】複数の中間ヨーク４２は、誘導コイル２８
の外周Ｐ0 を密に取り囲んでいるが、それに触れること
はない。中間ヨーク４２の各々は、内向き平坦端面５２
と外向きの平坦端面５４により画定される。中間ヨーク
４２の外向きの平坦端面５４は、横断方向ヨーク３４お
よび３８の外向き平坦端面５０と同じ共通の卵形放射
（曲）面で終端する。非導電性スペーサ４６も、やはり
中間ヨーク４２と同様に配向されている。
【００２１】横断方向ヨーク３４および３８は、誘導コ
イル２８の対応する端部の全周囲の回りに延びており、
他方中間ヨーク４２は小エアギャップ５６により分離さ
れて離間された群で配置されている。図示の具体例にお
いては、図５に最もよく見られるようにこの種の群が１
６存在する。
【００２２】第１および第２の複数の個々の横断方向ヨ
ーク３４，３８は、同一または密に隣接する面にある対
応する中間ヨーク４２により電磁的に結合される。例え
ば、図３において、横断方向ヨーク３４1 および３８1
は中間ヨーク４２1 により結合される。この電磁結合に
より、電磁シャント部材３０の長さに沿って容易に磁束
が走ることが可能となる。エアギャップ５６に起因し
て、横断方向ヨーク４２のすべてが同一平面にある対応
する中間ヨーク４２により電磁的に結合されない。これ
らの横断方向ヨーク３４，３８対は、隣接の中間ヨーク
４２によって電磁的に結合される。エアギャップ５６は
全磁束路の長さに比して比較的小さいから、各端部にて
磁束路に小さくしかも些細な発散しか生じない。
【００２３】図２Ｂは図２Ａと同一であるが、ローラ誘
導加熱ライン２２の動作中における誘導加熱コイルアセ
ンブリ２４の機能的進歩を例示している。パワーが誘導
コイル２８（この図には見えない）に印加されると、誘
導コイル２８は電磁界を発生するが、この電磁界は誘導
コイル２８の中心軸線Ａ（図示せず）に平行および垂直
な両路に沿って成分を有する。垂直方向の成分は平行成
分に比して非常に小さいが、それでも除去されないと問
題化するに十分大きい。磁束シャント部材３０の複数の
ヨークは、電磁界の両成分を誘導コイル２８の中心軸線
に平行な、したがってスラブ２６の長手方向軸線Ｂに平
行な路に沿って向ける。磁束はスラブ２６にうず電流を
誘起する。横断方向ヨーク３４，３８と中間ヨーク４２
は、スラブ２６の長手方向軸線Ｂに平行に配向されてい
るから、実質的にすべての磁束はこの路に沿って向けら
れる。この磁束路は、図２Ｂに一連の実線矢印として示
されている。磁束に対して認め得るほどの直交成分はな
い。すなわち、スラブ２６の長手方向軸線Ｂに垂直に認
め得るほどの成分はない。したがって、スラブ２６内に
誘起されたうず電流は、主としてスラブの長手方向軸線
Ｂに垂直に流れる。このうず電流は、図２Ｂにおいては
スラブ２６に鎖線として示されており、そして図５に最
もよく示されている。スラブ２６の長手方向軸線Ｂに沿
って認め得るほどの誘起寄生うず電流は流れない。した
がって、コンベヤローラ２７および２９を通って損傷性
の寄生電流は循環しない。
【００２４】もしも磁気シャント３０が存在しないと、
仮想点線矢印により指示されるように電磁界は誘導コイ
ル２８の端部で全方向に広がるだろうから、無視できな
い直交成分を有するであろう。したがって、スラブ２６
内にその長手方向軸線Ｂに沿って、無視できない寄生う
ず電流が流れるように誘起され、上述の問題を生ずるで
あろう。
【００２５】図４，５および６は、図２Ａに示される配
置の端面図および断面図で、本発明の特定の特徴をより
明瞭に例示している。
【００２６】図４は、図２Ａに示される配置の４−４線
による端面図である。この図は、誘導コイル２８の端部
を完全に取り囲む交番する第１の複数（３２）の個々の
横断方向ヨーク３４および非導電性スペーサ４４の配置
を示している。ヨーク３４とスペーサ４４がサンドウィ
ッチ状に積まれているから、この図には誘導コイル２８
は見えない。図４はまた、卵形形態の角部に沿って存す
る楔形横断方向ヨーク（例えば３４2 ）およびスペーサ
（例えば４４2 ）を明瞭に示している。加熱されるべき
スラブ２６は、取り囲む横断方向ヨーク３４内の中心に
配されている。
【００２７】図５は、図６に示される配置の５−５線に
よる横断方向断面図である。この図は、小エアギャップ
５６により離間された１６の群の中間ヨーク４２および
スペーサ４６を示している。一巻きの誘導コイル２８も
この図に見える。図５はまた、誘起されるうず電流をス
ラブ２６内に鎖線矢印として示している。もちろん、こ
の電流の方向は、誘導コイル２８を励起するのに使用さ
れた交番電流源と同じ周波数で交番する。図５に示され
る方向は、ある所与の瞬間における方向である。
【００２８】図６は、図２Ａに示される配置の６−６線
による長手方向断面図である。この図は、同一の長手方
向面内に配された二つの横断方向端部ヨーク３４，３８
および接続中間ヨーク４２より成る磁気シャント部材３
０の一部を示している。この図には、誘導コイル２８の
複数の巻線も見える。図６はまた、磁気シャント部材３
０が誘導コイル２８の端部および外周Ｐ0 を取り囲んで
いる状態を示している。上述のように、磁気シャント部
材３０のヨークは、誘導コイル２８の中央軸線Ａに沿う
電磁界成分に対する磁束路を提供している。ヨーク３
４，４２，３８およびスラブ２６中の磁束路は実線矢印
として示されている。やはり、磁束路の方向は、誘導コ
イル２８を励起するのに使用される交番電流源と同じ周
波数で交番することを理解されたい。図６に示される方
向は、所与の瞬間における方向である。
【００２９】磁気シャント部材３０は、図７および８に
示されるように複数の異なる仕方で構成できる。
【００３０】図７においては、横断方向端部ヨーク３
４，３８は長さが短く、中間ヨーク４２は長く、両端に
てヨーク３４および３８に一部重畳している。図８にお
いては、横断方向端部ヨーク３４，３８と中間ヨーク４
２は、一つの連続材料片として形成されている。非導電
性スペーサ４４および４６も、ヨークと同じ代替形態で
構成してよい。
【００３１】ここに図示説明される本発明の具体例は、
スラブのような矩形形状負荷または加工体を加熱するの
に採用される。しかしながら、本発明は、管状または円
筒状加工体のような他の負荷形状を加熱するための具体
例も包含する。これらの代わりの具体例においては、コ
イル２８と磁気シャント部材３０は、断面において卵形
でなく、ほぼ円形となるであろう。
【００３２】コイルアセンブリ２４は、コイル２８およ
び加工体間の磁気的相互作用の結果として非常に大きな
機械的力を受けることが認められるであろう。大きな設
備においてはこの力は、数トンに及ぶことがあろう。通
常、代表的円筒状誘導コイルにおいて、これらの力は、
コイルの周囲の回りに均等に分配され、それゆえ、コイ
ルの周囲の回りに平衡状態にある、すなわち放射対称で
ある。しかしながら、コイルが平坦な卵形である本具体
例においては、力はコイル周囲の回りに対称的でなく、
コイルと加工体の間に正味相当の大きさの力を生じるこ
とになろう。コイルアセンブリ２８の強化を補助するた
め、磁気シャント部材は、図９に示されるようにコイル
巻線にしっかりクランプしてよい。
【００３３】図９は、中間ヨーク４２および横断方向端
部ヨーク３８上の複数のクランプ５８を例示している。
クランプ５８は、コイル巻線に圧縮力を加える。中間ヨ
ーク４２に掛かる圧縮力は、矢印ＦR により表されるよ
うに放射状であり、横断方向端部ヨーク３８に掛かる圧
縮力は矢印ＦA により表示されるように軸線方向であ
る。クランプ５８は、ヨークおよびコイルに圧縮力を加
えるように設計された任意の形状または構造を有してよ
い。コイル巻線間の電気的短絡を防ぐために、ヨークは
絶縁スペーサ６０によりコイル巻線から絶縁される。ス
ペーサ６０は、任意の適当な非導電性非磁性材料とし得
る。
【００３４】上述したシャント配置は、コイル２８によ
り発生される磁束を方向づけるのに非常に有効である
が、図１０に示されるように導電性磁束偏向端板を使用
することによって性能をより一層改善することができ
る。図１０は、コイルアセンブリ２４の両端に端板６２
を含むコイルアセンブリ２４の分解図である。端板６２
は、形状ほぼ矩形であり、コイルアセンブリ２４の全外
部寸法よりも若干大きい寸法を有する。各端版６２は、
その中心にほぼ矩形の開口６４を有しており、加工体が
開口を通ることができるようにしてある。開口６４は、
加工体が通るコイルアセンブリ２４の開口とほぼ同じ寸
法と形状を有する。端板は、良導電体であり、最小の損
失で磁束を偏向する銅より成るのがよい。端板６２は、
端部ヨーク３４および３８に隣接しかつ軸線方向におい
てその外側に配置される。好ましくは、端板は、端部ヨ
ークから小距離離して配置されるのがよく、端部ヨーク
に触れないようにすべきである。端板６２を端部ヨーク
にクランプして誘導コイル２８をさらに圧縮することが
望まれる場合には、端板６２と端部ヨーク間に絶縁スペ
ーサを配置することも本発明の技術思想内にある。
【００３５】上述のシャントアセンブリを使用してさ
え、特にもしもローラがコイルアセンブリの端部にごく
近接していると、コイルアセンブリ２４からの浮遊磁束
がローラ１４および１６に達することがある。この浮遊
磁束は、ローラに流れる寄生電流を誘起し、シャントの
効果を打ち消すことがある。端板６２は、もしもこれが
ないとコイルアセンブリ２４の中心開口から逃げ出すよ
うな浮遊磁束を端部ヨークに、そしてそこから中間ヨー
クに向かわせる。加えて、端板６２はコイル内の磁束密
度を相当程度改善する。
【００３６】上に説明した本発明は、加工体に沿う悪作
用を及ぼす寄生電流の流れを防ぎ、それにより移動加工
体とコンベヤローラ間のアーク発生を除去する代替手法
を提供するものである。この種の電流によるコンベヤロ
ーラの損傷を防ぐために特別のコンベヤローラや絶縁体
制を採用することはもはや必要でないから、ローラ誘導
加熱は、従来の手法に比して容易となり廉価となる。
【００３７】本発明の他の具体例は、本発明がストリッ
プ材料処理ライン上で採用され得るように変幻性を加え
るものである。圧延金属製造ライン上においては、連続
鋳造装置が、液体金属源から供給される水冷却型から金
属ストリップを送り出してストリップ金属を製造するの
が一般的である。ストリップ金属は、さらに処理のため
ローラに向かって進む。ストリップ金属が鋳造装置から
現れるとき、金属の外側表面は水冷却型により冷却され
ているが、ストリップの内側はずっと熱いままである。
【００３８】新しく鋳造されたストリップ製品を圧延す
る前に、圧延動作中鍛造し得るようにストリップの外表
面を再過熱することが必要である。誘導加熱はガス加熱
よりも迅速であるから、本発明のコイルは、新しい金属
を加熱するに望ましい装置である。
【００３９】しかしながら、ストリップ材料製造プロセ
スには本発明の第１の具体例を破損の危険にさらすよう
な潜在的問題が存する。もしも鋳造装置が余りに速く運
転されると、すなわち水冷却型がストリップ材料を均等
に冷却しないと、新しいストリップに「フェイル」が生
ずることがある。「フェイル」は、金属が半液体状態に
ある場合にストリップに生ずる柔らかいスポットであ
る。重力により、半液体部分が垂れ下がり、金属の小塊
を形成することがあり、これが上述のコイルの一部と接
触し、それを酷く破壊することがあり得る。
【００４０】本発明の第２の具体例は、類似の磁気ヨー
クおよびシャント部材を合体するが、装置が処理ライン
上で取り扱えるように変幻性を増した代替装置を提供す
る。
【００４１】本発明の最初に記述された具体例は、金属
ストリップの回りに完全に巻かれた間断のないソリッド
コイルである。コイルからストリップを除去するために
は、ストリップ材料を剪断することが必要である。以下
の第２の具体例は、一端にて開放されており、コイル装
置はラインを絶つことなく、ストリップ材料上に動か
し、またそこから除去することが可能となる。もしも新
しいストリップ金属内の「フェイル」に遭遇すると、コ
イルをストリップから簡単に除去し、「フェイル」をコ
イルを通過して移動させ、ついでコイル装置をストリッ
プに戻し、ラインを継続し得る。コイルからストリップ
を除去するよりもストリップからコイルを除去する方が
ずっと労働集中力が少なくて済む。
【００４２】したがって、本発明の第２の具体例は、加
工体の長手方向軸線に沿って流れる電流を発生させるよ
うな直交磁界の磁気的抑制手段を有する多巻誘導コイル
より成る。磁界を閉じ込めるための磁気ヨークを合体し
た誘導加熱装置の第２の具体例はまた、加熱装置が適所
にあるストリップ材料上に移動されること、およびスト
リップ材料から適所に除去されることを可能にする。
【００４３】図１２を参照すると、この誘導加熱装置６
９は、相補のコイル巻線対として配置された複数の細長
い誘導セグメント７０，７２，７８，８０を含む。第１
および第２誘導セグメント７０および７２は、互いに平
行に、かつストリップ材料加工体１００がその間を通過
するに十分に離間されて配置されている。第１および第
２誘導セグメント７０，７２は、加工体１００の長手軸
線Ａに対して横断方向に配置されている。誘導セグメン
ト７０，７２は、一端にて第１および第２リンクセグメ
ント７４，７６に接続されている。これらの接続は、対
応する誘導セグメント７０，７２とリンクセグメント７
４，７６との間に実質的に直角を形成している。リンク
セグメント７４，７６により接続された端部と反対の第
１および第２誘導セグメント７０，７２の端部は、交番
電源９０に接続される。しかして、電源の一つの極が、
第１および第２セグメント７０，７２の各々に接続され
ている。
【００４４】２本のリンク誘導セグメント７４，７６
は、第１および第２誘導セグメント７０，７２を第３お
よび第４セグメント７８，８０に接続する。リンクセグ
メント７４，７６は、これらがストリップ材料加工体１
００の長手方向軸線Ａと平行となるように、誘導セグメ
ント７０，７２，７８，８０に実質的に直角に接続され
る。第１および第２リンクセグメント７４，７６は、図
１２に寸法L1として示される等しい長さより成る。
【００４５】第３および第４誘導セグメント７８，８０
も、互いに平行に、かつストリップ材料１００がその間
を通過するに十分に離間されている。第３および第４セ
グメント７８，８０は、リンクセグメント７４，７６と
の接続点から加工体を横切って逆方向に延びる。第３お
よび第４セグメント７８，８０は、リンクセグメントに
接続されている端部と反対の端部にて、スパンセグメン
ト７５によって相互に接続されている。
【００４６】上述のように、誘導加熱コイル６９は多巻
き誘導コイルを形成している。電源９０の第１の極か
ら、第１誘導セグメント７０、第１リンクセグメント７
４、第３および第４誘導セグメント７８，８０、第２リ
ンクセグメント７６および第２の誘導セグメント７２を
介して電源９０の第２の極に至る連続導電路が形成され
る。第１および第２誘導セグメント７０，７２の組合せ
は、コイル装置の全１巻線を形成し、第３および第４誘
導セグメント７８，８０は、第２の全１巻線を形成す
る。本明細書に記述される他の具体例は、本発明の技術
思想から逸脱することなく全２巻線より多い巻線を有す
るものとして構成し得る。例えば、図１６を参照する
と、二つの追加のリンクセグメント１０２，１０４およ
び加工体を跨ぐ二つの追加の細長の誘導セグメント（見
えない）を追加することによって、第３の全１巻線を装
置に加えることができる。
【００４７】図１２を参照すると、装置の一端の二つの
リンクセグメント７４，７６間にギャップ８２が存在す
る。ギャップ８２は、第１および第２誘導セグメント７
１，７２間および第３および第４セグメント７８，８０
間のスペースと同様に、加工体１００が縁部に沿って誘
導装置６９に入り、そこから出るように通過するに十分
の寸法より成る。図１２において、ギャップ８２の寸法
はL2として指示されているが、これは加熱されるべき金
属ストリップの厚さより大きい寸法でなければならな
い。これにより、装置は、静止したストリップ、スラブ
またはバーの加工体上に移動し、またそこから除去する
ことが可能となる。
【００４８】以上、本発明の主題の具体例は、コイル装
置を構成する構成要素の誘導セグメントおよびリンクセ
グメントがソリッドの単一の導電体である物として説明
した。これは図１５および１６に示されるように真であ
るが、必ずしもそうである要はない。図１４を参照する
と、第１の細長の誘導セグメント７０は、導体材料の数
本の個々の長状体１０２，１０４，１０６，１０８より
構成し得ることが分かる。それゆえ、残りの誘導セグメ
ントおよびリンクセグメントも、本発明のこの好ましい
形式の具体例においてそうであるように、数本の個々の
導体より構成し得る。
【００４９】図１４を参照すると、コイル装置はさら
に、加工体の長手方向軸線と整列されるように磁界を方
向づけるための磁気ヨークを含む。図１１および１５も
参照。複数の磁気ヨーク８４は、各第１ないし第４誘導
セグメント７０，７２，７８，８０に沿って配置されて
いる。この複数の磁気ヨーク８４は、図２Ａに示される
中間ヨーク４０について前述した態様に匹敵する態様で
細長の誘導セグメント７０，７２，７８，８０に沿って
配置されている。個々の磁気ヨークは、図１３に示され
るように、関連する細長の誘導セグメント内の電流方向
に対して交差方向に配置されている。図１３図における
電流方向は、観察者に向う方向の電流を意味するドット
「・」により誘導セグメント１０２，１０４，１０６，
１０８内に指示されている。「＋」は、観察者から遠ざ
かる方向の電流を指示する。
【００５０】図１４を参照すると、各磁気ヨーク８４
は、同じように賦型された非導電性スペーサ８７により
相互に離間されており、ヨーク８４とスペーサ８７は、
細長の誘導セグメント７０，７２，７８，８０を横切っ
て積層態様で交番している。個々の磁気ヨーク８４は、
コイル装置中を通るストリップ材料加工体１００の長手
方向軸線Ａに平行に整列されている。磁気ヨーク８４と
スペーサ８７は、複数の群に配置してよく、そして各群
は、本発明の第１の具体例に対する図２Ａに示されるよ
うに、比較的小さなエアギャップにより分離されてい
る。
【００５１】複数の磁気ヨーク８４は、少なくとも加工
体１００の幅に等しい十分の距離細長の誘導セグメント
７０，７２，７８，８０の各々に沿って延びているが、
その幅を越えて延在してもよい。図１１，１４および１
５参照。複数の磁気ヨーク８４は、リンク誘導セグメン
ト７４，７６の表面を包囲する必要はない。
【００５２】図１３に示されるように、各磁気ヨーク８
４は、その関連する細長の誘導セグメントを横切って延
在する。各ヨーク８４は、細長の誘導セグメントが入る
内部空間８３を有する。内部空間８３は、セラミックの
ような非導電性、非磁性材料を充たしてよい。内部スペ
ース８３の境界を画定するのは、細長の誘導セグメント
の縁部を包囲する凸部８５である。熱絶縁物質８８が、
磁気ヨークおよび細長のセグメントの両者を加工体１０
０の熱から保護する。
【００５３】図１１，１２および１４を参照すると、磁
界低減部材８６と磁気シャント部材９２，９３ が、コ
イル装置のそれぞれの端部にて磁界を方向づけるのに採
用されている。磁界低減装置８６は、コイル装置の開放
端部のギャップ８２内に配置された箱状磁気部材であ
る。図１１に示されるように、磁界低減装置８６は、コ
イル装置の端部にある二つのリンク誘導セグメント（数
本の導体を含むものとして示されている）間に配置され
ており、リンクセグメント７４，７６により発生される
磁界をコイルに近接する小領域に集中させる。磁界低減
装置８６は、そのサイズに依存して、動作中低減装置内
の１または複数のチャンネル中に水またはその他の冷却
材をポンプ送給することによって、能動的な冷却を必要
としよう。磁界低減装置８６は、コイルの誘導セグメン
トのいずれとも接触せず、リンク誘導セグメントから小
空気ギャップにより分離された状態に留まる。
【００５４】図１４および１５に示されるように、磁気
シャント部材９２，９３は、リンク誘導セグメント７
４，７６および磁界低減部材８６と反対のコイル端部に
採用されている。磁気シャンと部材９２，９３は、コイ
ル装置６９の閉鎖端部に近接して配置された磁気部材で
ある。一つの磁気シャント部材９２は、第１および第２
の細長の誘導セグメント７０，７２の電源端部に関連し
て設けられている。他の磁気シャント部材９３は、第３
および第４細長の誘導セグメント７８，８０の閉鎖（接
続）端部と関連して設けられている。磁気シャント部材
９２，９３は、誘導磁界を閉鎖端部に閉じ込め、かつコ
イルのその端部に最も近い磁気ヨーク８４に磁気的結合
を提供する働きをする。
【００５５】図１１および１３を参照すると、コイル装
置はさらに、加工体１００に対面する（すなわち加工体
に最も近い）第１ないし第４の細長の誘導セグメント７
０，７２，７８，８０の面上に配置された熱絶縁性物質
のセグメント８８を含む。この物質は、非常に熱い加工
体に近接することから生じ得る損傷からコイル装置を保
護する。
【００５６】図１５に示される本発明の具体例の磁気ヨ
ーク８４は、図２Ａに示される横断方向ヨーク３４と組
み合わされる図２Ａの磁気ヨーク４０に全く類似してい
る。図１３のヨーク８４上の凸部８５は、図２Ａに示さ
れる横断方向ヨーク３４と同じ目的を果たす。これら
は、細長の誘導セグメント７０，７２，７８，８０の誘
導的作用により作り出される磁界が、誘導セグメントの
縁部からあらゆる方向に広がるのを防ぐ。磁気シャント
部材９２，９３は、コイル装置の閉鎖端部にて同じ目的
を果たす。かくして、加工体１００の長手方向軸線に垂
直な磁界の無視し得ぬ成分は抑制され、加工体１００の
長手方向軸線に沿って寄生的うず電流が流れるのを阻止
される。
【００５７】以上本発明を好ましい具体例について説明
したが、本発明は、その技術思想から逸脱することな
く、他の特定の形式で具体化できるものであることをは
っきりと理解された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来技術における被加熱加工体に関する
誘導加熱コイルの配置を示す概略線図である。
【図２Ａ】被加熱加工体に関する新規な誘導加熱コイル
アセンブリの斜視図である。
【図２Ｂ】被加熱加工体に関する新規な誘導加熱コイル
アセンブリの図２Ａと同一な斜視図である。
【図３】下にある誘導コイルを示すために磁気シャント
部材の一部を除去した新規な誘導加熱コイルアセンブリ
を示す斜視図である。
【図４】図２Ａの配置の４−４線で切断した端面図であ
る。
【図５】図６の配置の５−５線で切断された横断方向断
面図である。
【図６】図２Ａの配置の６−６線により切断された長手
方向断面図である。
【図７】図２Ａの代替具体例の６−６線により切断され
た長手方向断面図である。
【図８】図２Ａの代替具体例の６−６線により切断され
た長手方向断面図である。
【図９】本発明のコイルアセンブリの部分的断面図で、
磁気シャント部材とコイル巻線間の絶縁層を示す図であ
る。
【図１０】本発明のコイルアセンブリの分解図で、任意
的な磁気シャント端板を示す図である。
【図１１】後出の図１４のＢ−Ｂ線に沿って切断された
本発明の第２の具体例の断面図である。
【図１２】本発明の第２の具体例の下にあるコイル構造
体の形態を示す簡単化された線図である。
【図１３】後出の図１４のＣ−Ｃ線に沿って切断された
本発明の第２の具体例の断面図である。
【図１４】本発明の第２具体例の平面図である。
【図１５】本発明の第２具体例の斜視図である。
【図１６】本発明の第３の具体例の斜視図である。
【符号の説明】
２２ ローラ誘導加熱ライン ２４ 誘導加熱コイルアセンブリ ２６ スラブ ２７，２９ 鋼コンベヤローラ ２８ 誘導加熱コイル ３０ 磁気シャント部材 ３４，３８ 横断方向ヨーク ４２ 中間ヨーク ４４，４６ 非導電性スペーサ ４８ 内向き平坦端面 ５０ 外向き平坦端面 ５６ エアギャップ ６９ 誘導加熱装置又はコイル装置 ７０，７２，７８，８０ 細長の誘導セグメント ７４，７６ リンク誘導セグメント又はリンクセグメン
ト ８２ ギャップ ８４ 磁気ヨーク ８５ 凸部 ８６ 磁界低減装置 ８７ 非導電性スペーサ ９０ 電源 ９２，９３ 磁気シャント部材 １００ ストリップ材料加工体 １０２，１０４ リンクセグメント

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向軸線を有するシート、スラブま
    たはバー加工体用誘導加熱装置であって、 相互に実質的に平行に配置されており、加工体の相対す
    る表面を横切ってその長手方向軸線に対して交差方向に
    延びる第１および第２の細長の誘導セグメントと、 相互に実質的に平行に配置されており、加工体の相対す
    る表面を横切ってその長手方向軸線に対して交差方向に
    延びる第３および第４の細長の誘導セグメントとを備
    え、前記第１および第２の細長のセグメントがその第１
    端部にて第１および第２のリンク誘導セグメントにより
    前記第３および第４の細長の誘導セグメントの第１端部
    にそれぞれ接続され、該第３および第４誘導セグメント
    が第１端部に反対の第２の端部において相互に接続され
    ており、そしてさらに、 前記第１および第２リンク誘導セグメント間に形成され
    たギャップであって、コイル装置が加工体を選択的に包
    囲するように移動されかつそこから除去され得るよう
    に、加工体が縁部に沿って誘導セグメント間を通過し、
    コイル装置内に位置づけられるに十分の寸法を有してい
    るギャップと、 前記第１、第２、第３および第４誘導セグメントの、加
    工体に対面する面と反対の面上に配置された複数の磁気
    ヨークであって、相互に平行に離間されかつ加工体の長
    手方向軸線に平行に配置されており、加工体の幅に少な
    くとも等しい距離前記第１ないし第４誘導セグメントの
    各々に沿って延在している複数の磁気ヨークと、 誘導装置の外側の磁束を抑制するようにリンク導体間の
    ギャップ内に位置づけられた磁界低減装置とを備えるこ
    とを特徴とする誘導加熱装置。
  2. 【請求項２】 前記第１ないし第４の細長の誘導セグメ
    ントの各々が、加工体に対面する面を有しており、そし
    て該面上に熱絶縁物質を備える請求項１記載の誘導加熱
    装置。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２の細長の誘導セグメ
    ントの第２端部に接続された交流電源を備える請求項１
    記載の誘導加熱装置。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２誘導セグメントおよ
    び第３および第４誘導セグメントのそれぞれの第２端部
    に適用された磁気シャント部材を備える請求項１記載の
    誘導加熱装置。
  5. 【請求項５】 第１および第２誘導セグメントおよび第
    ３および第４セグメントのそれぞれの第２端部上の磁気
    シャント部材が、非導電性物質により磁気ヨークから分
    離されている請求項４記載の誘導加熱装置。
  6. 【請求項６】 前記磁気ヨークおよび磁気シャント部材
    を分離している非導電性物質が空気である請求項５記載
    の誘導加熱装置。
  7. 【請求項７】 第１ないし第４誘導セグメントが複数の
    導体より成る請求項１記載の誘導加熱装置。
  8. 【請求項８】 リンク誘導セグメントが複数の導体より
    成る請求項５記載の誘導加熱装置。
  9. 【請求項９】 前記磁気ヨークが、第１ないし第４誘導
    セグメントの表面に沿って複数の離間された群で配置さ
    れている請求項１記載の誘導加熱装置。
  10. 【請求項１０】 実質的に平行な対に配置された複数の
    細長の誘導セグメントと複数のリンクセグメントを含
    み、各対内のそれぞれのセグメントの各々が相互に平行
    に配置され、その間にギャップを有しており、前記平行
    な誘導セグメント対が、その第１端部にて、これまたギ
    ャップにより相互に分離された平行なリンクセグメント
    により接続されており、 １対を除く各誘導セグメント対が、構成誘導セグメント
    の第２端部で短いスパンセグメントにより接続され、前
    記一対はその第２端部にて交流電源に接続され、そして
    さらに、 前記リンクセグメント間のギャップ内に位置づけられ、
    誘導装置の外側の磁束を制限する磁界低減装置とを備え
    ることを特徴とする誘導加熱装置。
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