CN104918343A - 感应加热装置 - Google Patents

Abstract

一种C型电感式的感应加热装置。提供一种对螺旋铜管的加热以及成为铜损的原因的、磁通量的减少进行抑制，且不会使被加热件端部的加热效率损失的感应加热装置。感应加热装置在被加热件的宽度方向两端部成对地配置有由C型铁心结构物构成的固定式C型电感，其特征在于，C型电感由如下部分构成：主体铁心部，该主体铁心部沿被加热件的搬运方向形成有供被加热件通过的开口部；铁心腿部，该铁心腿部与开口部相连，夹着开口部在上下方形成；以及加热线圈，该加热线圈夹着开口部卷绕在上下的铁心腿部，使被加热件与磁通交链而对被加热件进行加热，以加热线圈的卷绕直径朝向与开口部相对的面的端部侧逐渐扩大的方式，卷绕加热线圈。

Description

感应加热装置

本申请以日本专利申请特愿2014-048800(申请日：2014年3月12日)为基础，从该申请享受优先的利益。本申请因参照上述申请而包含上述申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及一种C型电感式的感应加热装置。

背景技术

在钢铁用热轧线上，在预先将被加热件加热到规定的温度后，在连续地搬运被加热件时，利用粗轧机将被加热件成形为称作粗制棒的状态，再利用精轧机将被加热件成形为具有期望的板厚和板宽的薄板。

在将被加热件成形为薄板的过程中，存在被加热件的宽度方向端部的温度逐渐下降的问题。当温度下降而以整体温度不均匀的状态进行轧制时，品质不恒定，宽度方向端部的硬度增高，产生被加热件裂开等的问题。

为了解决该问题，针对被加热件的宽度方向端部的温度下降，以宽度方向端部的升温为目的，导入了感应加热装置的一种、即边缘加热器。

边缘加热器的电感基本由C型铁心和卷绕在该C型铁心上的螺旋铜管形成。夹着C型铁心的开口部在上下的铁心腿部分别卷绕有螺旋铜管，使以粗制棒为代表的被加热件的端部通过开口部，在被加热件的端部产生基于涡流的焦耳热，从而对被加热件进行感应加热，上述涡流利用上下贯穿开口部的磁通而感应生成。

使用了边缘加热器的电感的感应加热装置在磁路中不存在大的间隙，且在C型铁心的内部形成有磁通通过的环路，因此加热效率优异。

但是，在该结构的电感中，以粗制棒为代表的被加热件是超过了居里点的非磁性体，因此在通过上下的铁心腿部间的开口部的磁通的中间存在向外侧大幅膨胀的倾向。

因此，在最需要加热的被加热件的端部通过的磁通量向外侧膨胀，不通过被加热件的端部而成为无效的磁通增加，结果成为加热效率下降的原因。

为了解决该问题，作为改善方案，提出了对于在C型铁心的夹着开口部的上下的铁心腿部分别卷绕有加热线圈而形成的电感，在该电感的上下的铁心腿部的与供被加热件通过的开口部相对的面的端部侧，分别形成使开口部的间隔朝向C型铁心的内侧而扩大的倾斜面(例如参照日本实开平6–7193号公报)。由于开口部的间隔朝向C型铁心的内侧而扩大，因此形成为使大部分的磁通在上下的铁心腿部的间隔狭窄的平行面间通过的结构，磁通不膨胀而是集中，能够高效地对被加热件端部进行加热。

另外，也提出了对于在C型铁心的夹着开口部的上下的铁心腿部分别卷绕加热线圈而形成的电感，以与该电感的供被加热件的端部通过的上述开口部相对的方式，在C型铁心的内侧设置由非磁性材料形成的磁性屏蔽件(例如参照日本实开平6–7194号公报)。

在将利用磁性屏蔽件产生的涡流抵消的方向上，反向的电流流动，产生反向的磁通量，利用此现象将从上下的加热线圈产生的漏磁通推回到开口部侧的作用得到发挥，磁通量集中到被加热件的端部而进行贯穿，能够高效地对该部分进行局部加热。

但是，仅是像上述那样通过使磁通集中到被加热件的端部而获得加热效率的提高，存在无法对如下情况进行完全抑制的问题，即，无法完全抑制因磁通向外部膨胀而以擦过的方式通过螺旋铜管从而发生的对螺旋铜管的加热，以及成为铜损的原因的、磁通量的减少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种对螺旋铜管的加热以及成为铜损的原因的、磁通量的减少进行抑制，且不会使被加热件端部的加热效率损失的感应加热装置。

实施方式的感应加热装置在被加热件的宽度方向两端部成对地配置有由C型铁心结构物构成的固定式C型电感，其特征在于，上述C型电感由如下部分构成：主体铁心部，该主体铁心部沿被加热件的搬运方向形成有供被加热件通过的开口部；铁心腿部，该铁心腿部与上述开口部相连，夹着上述开口部在上下方形成；以及加热线圈，该加热线圈夹着上述开口部卷绕于上下的上述铁心腿部，使被加热件与磁通交链而对被加热件进行加热，上述加热线圈以卷绕直径朝向与上述开口部相对的面的端部侧逐渐扩大的方式进行卷绕。

采用上述结构的感应加热装置，能够对螺旋铜管的加热以及成为铜损的原因的磁通量的减少进行抑制，且能对被加热件端部的加热效率进行保持。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的感应加热装置的主视图。

图2是对距开口部最近部位的螺旋铜管及距开口部最远部位的螺旋铜管进行说明的图。

图3是表示对螺旋铜管长度的组合与铜损的关系进行了解析的一例的曲线图。

图4是表示对螺旋铜管长度的组合与加热效率的关系进行了解析的一例的曲线图。

图5是表示本发明第二实施方式的感应加热装置的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中，对于相同的部位标注相同的符号。

(第一实施方式)

图1是表示本发明第一实施方式的感应加热装置的主视图。如图1所示，将电磁钢板层叠而形成C型铁心1，夹着该C型铁心1的开口部3在上下的铁心腿部4上分别卷绕螺旋铜管2，形成电感(inductor)。螺旋铜管2是加热线圈，使被加热件5的端部通过开口部3，利用上下贯穿在C型铁心1的内部而形成环路的磁通6对被加热件5进行感应加热。

使用了C型电感的感应加热装置在磁通6的通路中不存在大的气隙，加热效率优异。

由于被加热件5是超过了居里点的非磁性体，因此C型电感在通过上下的铁心腿部4间的开口部3的磁通6的中间，存在大幅膨胀的倾向。

为了解决该问题，在本实施方式的感应加热装置中，以所卷绕的螺旋铜管2的卷绕直径向上下的铁心腿部4的与供被加热件5通过的开口部3相对的面的端部侧逐渐扩大的方式，卷绕上述螺旋铜管2。

在图1中，如最靠近被加热件5的螺旋铜管2A和最远离被加热件5的螺旋铜管2B所示，所卷绕的螺旋铜管2在铁心腿部4的外侧大致靠近铁心腿部4，但在铁心腿部4的内侧逐渐离开铁心腿部4。并且，在铁心腿部4的开口部3附近离开铁心腿部4最远。

在图1所示的例子中，可以看到8根螺旋铜管2的截面，但本发明不限定于此，例如也可以双层卷绕螺旋铜管2。

图2是对距开口部3最近部位的螺旋铜管2A及距开口部3最远部位的螺旋铜管2B进行说明的图。在图2中，将最近部位的螺旋铜管2A的中心线与C型铁心1的中心线之间的距离设定为A，将最远部位的螺旋铜管2B的中心线与C型铁心1的中心线之间的距离设定为B。如图2所示，本实施方式的螺旋铜管2在距开口部3最远的部位、即铁心腿部4的根部，最靠近铁心腿部4。而在距开口部3最近的部位、即铁心腿部4的前端部分，离开铁心腿部4最远。

图3是表示对螺旋铜管长度的组合与铜损的关系进行了解析的一例的曲线图。横轴表示上述距离的比率A/B，纵轴表示因螺旋铜管2的加热而发生的铜损偏离于标准值的比例。根据图3可知，随着比率A/B的值变得比1大，偏离于铜损标准值的比例增大。并且可以看出如下倾向：在比率A/B的值为1.25附近，偏离于铜损标准值的比例的变化大致停止。

图4是表示对螺旋铜管长度的组合与加热效率的关系进行了解析的一例的曲线图。横轴表示上述距离的比率A/B，纵轴表示被加热件5端部的加热效率偏离于标准值的比例。根据图4可以看出，随着比率A/B的值变得比1大，在正方向或负方向相对于加热效率的标准值稍微产生偏差，但大概稳定。

根据图3和图4可清楚得知，当在铁心腿部4的开口部3附近、螺旋铜管2A离开铁心腿部4最远即最靠近位于开口部3的被加热件的螺旋铜管2A远离铁心腿部4时，能够不影响加热效率地实现铜损的降低。

(第二实施方式)

接下来，对第二实施方式进行说明。图5是表示本发明第二实施方式的感应加热装置的主视图。如图5所示，在第二实施方式中，对于夹着C型铁心1的开口部3在上下的铁心腿部4分别卷绕有加热线圈、即螺旋铜管2而形成的C型电感，在该C型电感的上下的铁心腿部4的与供被加热件通过的开口部3相对的面的端部侧，分别形成有使开口部3的间隔朝向C型铁心1的内侧扩大的倾斜面4a。

在面对开口部3的上下的铁心腿部4的端部侧分别形成有倾斜面4a，使开口部3的间隔朝向C型铁心1的内侧而扩大，因此磁通6易于在上下的铁心腿部4的间隔狭窄的平行面间通过。因此，磁通6不膨胀而是集中，将最需要加热的被加热件5的端部贯穿的磁通6的密度得以提高。

(变形例)

螺旋铜管2在开口部3附近离开C型铁心1即可，因此只需使最近的螺旋铜管2A离开铁心腿部4，就能不影响加热效率地实现铜损的降低。

采用本发明的实施方式，能够形成避免电感的开口部3处的磁通6的通过部分膨胀的结构，因此能使边缘加热器产生的螺旋铜管2的加热减少(减少铜损)，且能不影响加热效率地向被加热件5投入加热能量。

以上对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子提出，并非旨在限定发明的范围。这种创新的实施方式能以其它各种形态来实施，可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨中，并且包含在权利要求书中记载的发明及与其均等的范围内。

Claims (4)

1.一种感应加热装置，在被加热件的宽度方向两端部成对地配置有由C型铁心结构物构成的固定式C型电感，其特征在于，

所述C型电感由如下部分构成：

主体铁心部，该主体铁心部沿被加热件的搬运方向形成有供被加热件通过的开口部；

铁心腿部，该铁心腿部与所述开口部相连，夹着所述开口部上下地形成；以及

加热线圈，该加热线圈夹着所述开口部卷绕于上下的所述铁心腿部，使被加热件与磁通交链而对被加热件进行加热，

以所述加热线圈的卷绕直径朝向与所述开口部相对的面的端部侧逐渐扩大的方式，卷绕所述加热线圈。

2.如权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于，

所述加热线圈在所述铁心腿部的外侧靠近所述铁心腿部，但在所述铁心腿部的内侧逐渐离开所述铁心腿部，在所述铁心腿部的所述开口部附近离开所述铁心腿部最远。

3.如权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于，

所述铁心腿部在与所述开口部相对的面的端部侧，形成有使所述开口部的间隔朝向C型铁心的内侧而扩大的倾斜面。

4.如权利要求2所述的感应加热装置，其特征在于，

所述铁心腿部在与所述开口部相对的面的端部侧，形成有使所述开口部的间隔朝向C型铁心的内侧而扩大的倾斜面。