JP4369332B2 - Transverse induction heating apparatus and transverse induction heating system - Google Patents

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Description

この発明は、鉄鋼熱延ラインに配置されるトランスバース型誘導加熱装置及びトランスバース型誘導加熱装置を複数台用いたトランスバース型誘導加熱システムに関する。   The present invention relates to a transverse induction heating apparatus disposed in a steel hot rolling line and a transverse induction heating system using a plurality of transverse induction heating apparatuses.

従来、被圧延材の板幅中央部を再加熱する手段として、板全幅を加熱するソレノイド型誘導加熱装置がある。（例えば、特開平１０−１２８４２４号公報を参照。）
このソレノイド型誘導加熱装置においては、表皮効果によって表面のみが高温になっているのを、板内部に熱エネルギーが十分に拡散して表面の温度が板厚中央より低くなるように所定の時間をとり、板厚方向の温度分布が適切になるようにする。
特開平１０−１２８４２４号公報（第５頁、図１） Conventionally, there is a solenoid type induction heating device that heats the entire width of the plate as means for reheating the central portion of the plate width of the material to be rolled. (For example, see JP-A-10-128424.)
In this solenoid type induction heating device, a predetermined time is taken so that only the surface is heated due to the skin effect, so that the thermal energy is sufficiently diffused inside the plate and the surface temperature becomes lower than the center of the plate thickness. And make the temperature distribution in the thickness direction appropriate.
JP-A-10-128424 (5th page, FIG. 1)

従来のソレノイド型誘導加熱装置では、加熱周波数が高くなるほど誘導電流が被圧延材の表面に集中して流れ、表面の過昇温が大きくなる。
また、板厚が厚いほど、内部に対する表面の過昇温が大きくなる。
このため、仕上げ圧延前に板厚方向の温度分布を適切にする十分な時間が必要となり、加熱設備の設置場所が制約される問題点があった。
また、板全幅が加熱されるため、板幅中央部のみを加熱しようとした場合、無駄な電力が消費されるという問題があった。
また、鉄鋼熱延ラインの上流から下流に複数台複数台のトランスバース型誘導加熱装置を設置した場合に、上流側の誘導加熱装置を被圧延材の板先端が通過後に電源がトリップすることがあった。 In the conventional solenoid type induction heating apparatus, the higher the heating frequency, the more the induced current flows on the surface of the material to be rolled, and the excessive temperature rise on the surface increases.
Further, the thicker the plate thickness, the larger the surface overheating relative to the inside.
For this reason, sufficient time for making the temperature distribution in the plate thickness direction appropriate before finish rolling is required, and there is a problem that the installation place of the heating equipment is restricted.
In addition, since the full width of the plate is heated, there is a problem in that useless power is consumed when only the central portion of the plate width is heated.
Also, when multiple transverse induction heating devices are installed from upstream to downstream of the steel hot rolling line, the power supply may trip after the plate tip of the material to be rolled passes through the upstream induction heating device. there were.

この発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、被圧延材板幅中央部の板表面と板厚み中央をほぼ均一に加熱し、板表面の過昇温をなくしたトランスバース型誘導加熱装置を提供することを目的とするものである。
また、鉄鋼熱延ラインの上流から下流に複数台複数台のトランスバース型誘導加熱装置を設置したトランスバース型誘導加熱システムであって、被圧延材の板先端が上流側の誘導加熱装置を通過後に電源がトリップするのを防止できるトランスバース型誘導加熱システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a transformer in which the plate surface and the plate thickness center at the central part of the plate width of the material to be rolled are heated almost uniformly, and the excessive temperature rise on the plate surface is eliminated. An object of the present invention is to provide a berth type induction heating apparatus.
Moreover, it is a transverse type induction heating system in which a plurality of transverse type induction heating devices are installed from upstream to downstream of the steel hot rolling line, and the plate tip of the material to be rolled passes through the upstream induction heating device. An object of the present invention is to provide a transverse induction heating system capable of preventing a power supply from tripping later.

この発明に係るトランスバース型誘導加熱装置は、鉄心と、この鉄心に巻回されたコイルとからなるインダクタを鉄鋼熱延ラインの粗圧延機と仕上げ圧延機との間で被圧延材を挟んで対向するように配置して、搬送ロールにより搬送される上記被圧延材を交流電源から電力が供給される上記インダクタにより加熱するトランスバース型誘導加熱装置において、上記インダクタの上記被圧延材の板幅方向の鉄心幅を上記被圧延材の板幅より小さくして上記被圧延材の板幅中心線上に配置し、電流浸透深さをδ（ｍ）、上記被圧延材の比抵抗をρ（Ω−ｍ）、上記被圧延材の透磁率をμ（Ｈ／ｍ）、上記交流電源の加熱周波数をｆ（Ｈｚ）、円周率をπ、上記被圧延材の板厚をｔｗ（ｍ）としたときに、
下記式（１）の電流浸透深さδが下記式（２）を満足させるように、上記交流電源の加熱周波数が設定され、上記被圧延材の板幅中央部の板表面と板厚み中央がほぼ均一に加熱されるものである。
δ ＝ ｛ρ／（μ・ｆ・π）｝１／２ ………（１）
1.0 ＜ ｛ cosh（ｔw／δ) ＋ cos（ｔw／δ) ｝／2 ＜ 1.03 ………（２） In the transverse induction heating apparatus according to the present invention, an inductor composed of an iron core and a coil wound around the iron core is sandwiched between a rough rolling mill and a finish rolling mill of a steel hot rolling line. In a transverse type induction heating apparatus that is disposed so as to face each other and heats the material to be rolled conveyed by a conveying roll by the inductor supplied with electric power from an AC power source, the plate width of the material to be rolled of the inductor The width of the iron core in the direction is made smaller than the sheet width of the material to be rolled and is arranged on the sheet width center line of the material to be rolled, the current penetration depth is δ (m), and the specific resistance of the material to be rolled is ρ (Ω -M), the permeability of the material to be rolled is μ (H / m), the heating frequency of the AC power source is f (Hz), the circumference is π, and the thickness of the material to be rolled is tw (m). When
The heating frequency of the AC power supply is set so that the current penetration depth δ of the following formula (1) satisfies the following formula (2), and the plate surface and the plate thickness center of the plate width central portion of the material to be rolled are It is heated almost uniformly.
δ = {ρ / (μ · f · π)} 1/2 (1)
1.0 <{cosh (tw / δ) + cos (tw / δ)} / 2 <1.03 (2)

また、この発明に係るトランスバース型誘導加熱システムは、上述したトランスバース型誘導加熱装置を上記鉄鋼熱延ラインの上流から下流に複数台設置したトランスバース型誘導加熱システムであって、複数台の上記トランスバース型誘導加熱装置のインダクタにそれぞれ個別に交流電源を接続して、上記個別の交流電源の加熱周波数を鉄鋼熱延ラインの上流からＦ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとし、かつ、Ｋ＝１．０５〜１．２０としたときに、上記各交流電源の加熱周波数が、“ Ｆ１＞Ｆ２×Ｋ＞・・・＞Ｆｎ×Ｋｎ−１ ”の関係式を満足するように設定されているものである。 The transverse induction heating system according to the present invention is a transverse induction heating system in which a plurality of the above-described transverse induction heating devices are installed from the upstream side to the downstream side of the steel hot rolling line. AC power sources are individually connected to the inductors of the transverse induction heating apparatus, the heating frequency of the individual AC power sources is set to F1, F2,... Fn from the upstream side of the steel hot rolling line, and K = When 1.05 to 1.20, the heating frequency of each AC power source is set so as to satisfy the relational expression “F1> F2 × K>...> Fn × K n-1 ”. It is what.

この発明によるにトランスバース型誘導加熱装置によれば、インダクタの被圧延材の板幅方向の鉄心幅を被圧延材の板幅より小さくして被圧延材の板幅中心線上に配置し、前掲の式（１）の電流浸透深さδが前掲の式（２）を満足させるように加熱周波数を選択することにより、被圧延材板幅中央部の板表面／板厚み中央をほぼ均一に加熱でき、板表面の過昇温を防止することができる。
また、この発明によるにトランスバース型誘導加熱システムによれば、被圧延材の板先端が上流側の誘導加熱装置を通過後に電源がトリップするのを防止できる。 According to the transverse induction heating apparatus according to the present invention, the iron core width in the plate width direction of the material to be rolled of the inductor is made smaller than the plate width of the material to be rolled and is arranged on the plate width center line of the material to be rolled. By selecting the heating frequency so that the current penetration depth δ of equation (1) satisfies the above equation (2), the plate surface / thickness center of the sheet width central portion is heated almost uniformly. And overheating of the plate surface can be prevented.
Further, according to the transverse induction heating system according to the present invention, it is possible to prevent the power source from tripping after the plate end of the material to be rolled passes through the induction heating device on the upstream side.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるトランスバース型誘導加熱装置の構成とこのトランスバース型誘導加熱装置によって誘導加熱される被圧延材の板幅方向距離と平均昇温値の関係を示す図である。
図２は、図１（ａ）に示した本実施の形態によるトランスバース型誘導加熱装置において、浸透深さ（δ）に対する板厚（ｔｗ）の比率（ｔｗ／δ）と板厚み中央の発熱密度に対する板表面の発熱密度の比率（板表面／板中央発熱密度）との関係を示す図、図３は、図２の要部を拡大した図である。
図１から図３において、鉄鋼熱延ラインの粗圧延機（図示せず）と仕上げ圧延機（図示せず）との間で搬送ロール（図示せず）により被圧延材１が搬送されている。
そして、被圧延材１を挟んで対向するように一対（１組）のインダクタ２，３が上下に配置されている。インダクタ２，３は、それぞれ被圧延材１の板幅方向の鉄心幅が被圧延材１の板幅より小さい鉄心２ａ，３ａと、鉄心２ａ，３ａに巻回されたコイル２ｂ，３ｂとで構成されている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of a transverse induction heating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and the relationship between the sheet width direction distance of the material to be rolled and the average temperature rise value that is induction heated by this transverse induction heating apparatus. FIG.
FIG. 2 shows the ratio (tw / δ) of the plate thickness (tw) to the penetration depth (δ) and the heat generation at the center of the plate thickness in the transverse induction heating apparatus according to the present embodiment shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ratio of the heat generation density of the plate surface to the density (plate surface / plate center heat generation density), and FIG.
In FIG. 1 to FIG. 3, the material to be rolled 1 is conveyed by a conveying roll (not shown) between a rough rolling mill (not shown) and a finish rolling mill (not shown) of a steel hot rolling line. .
A pair (one set) of inductors 2 and 3 are arranged vertically so as to face each other with the material 1 to be rolled interposed therebetween. The inductors 2 and 3 are respectively composed of iron cores 2a and 3a whose width in the plate width direction of the material 1 to be rolled is smaller than the plate width of the material 1 to be rolled, and coils 2b and 3b wound around the iron cores 2a and 3a. Has been.

各コイル２ｂ，３ｂには交流電源４から高周波電力が供給され、鉄心２ａ，３ａより発生する磁束で被圧延材１が誘導加熱される。
ところで、インダクタ２，３の鉄心幅は、加熱パターンにより決定されるが、被圧延材１の板幅から３００ｍｍを減じた値以下とし、さらに、被圧延材１の板幅端部から鉄心２ａ，３ａまでの距離を少なくとも１５０ｍｍ以上離して、インダクタ２，３を被圧延材１の板幅中心線上に配置する。
なお、「被圧延材１の板幅端部から鉄心２ａ，３ａまでの距離」とは、被圧延材１の板面と平行する方向において、被圧延材１の板幅端部と鉄心２ａまたは鉄心３ａの外周面までの距離（即ち、図１のＡあるいはＡ′で示した距離）のことである。
これにより、板幅端部の過昇温がほぼ解消されると共に、図１（ｂ）に示すように板幅中央部を含む鉄心幅領域分を加熱することが実験によって確認できた。 High frequency power is supplied from the AC power source 4 to the coils 2b and 3b, and the material to be rolled 1 is induction-heated by magnetic flux generated from the iron cores 2a and 3a.
By the way, although the iron core width of the inductors 2 and 3 is determined by the heating pattern, the core width is set to be equal to or less than a value obtained by subtracting 300 mm from the plate width of the material 1 to be rolled. The inductors 2 and 3 are arranged on the sheet width center line of the material 1 to be rolled, with the distance to 3a being at least 150 mm apart.
The “distance from the sheet width end portion of the material 1 to be rolled to the iron cores 2a, 3a” means the plate width end portion of the material 1 to be rolled and the iron core 2a in the direction parallel to the plate surface of the material 1 to be rolled. This is the distance to the outer peripheral surface of the iron core 3a (that is, the distance indicated by A or A 'in FIG. 1).
As a result, it was confirmed by experiments that the excessive temperature rise at the end of the plate width was almost eliminated and the iron core width region including the center portion of the plate width was heated as shown in FIG.

なお、インダクタ２，３を被圧延材１の中心線上に配置するということは、インダクタ２，３の中心が板幅中心線と一致するように配置することも含めて、鉄心２ａ，３ａの一部が板幅中心線上に存在するように板幅の中央部にインダクタ２，３を配置することである。鉄鋼熱延ラインでは被圧延材１の板幅が６００〜１９００ｍｍというように範囲が大きい。
従って、インダクタ２，３の鉄心２ａ，３ａの鉄心幅は、３００〜７００ｍｍの範囲に設定するのがよい。 In addition, arranging the inductors 2 and 3 on the center line of the material 1 to be rolled includes one of the iron cores 2a and 3a including arranging the inductors 2 and 3 so that the centers of the inductors 2 and 3 coincide with the plate width center line. The inductors 2 and 3 are arranged at the center of the plate width so that the portion exists on the plate width center line. In the steel hot rolling line, the range of the plate width of the material 1 to be rolled is 600 to 1900 mm.
Therefore, the core widths of the iron cores 2a and 3a of the inductors 2 and 3 are preferably set in the range of 300 to 700 mm.

下記式（１）は、本実施の形態１によるトランスバース型誘導加熱装置において、誘導加熱による電流浸透深さδ（ｍ）の計算式を示す。
δ ＝ ｛ρ／（μ・ｆ・π）｝１／２ ……… （１）
ここで、ρは被圧延材１の比抵抗（Ω−ｍ）、μは比圧延材１の透磁率（Ｈ／ｍ）、ｆは交流電源４の加熱周波数（Ｈｚ）、πは円周率である。
式（１）による電流浸透深さδと被圧延材１の板厚ｔｗとの比率と、板表面と板厚み中央部との発熱密度比率の関係が第２図及び第３図に示されている。 The following formula (1) shows a calculation formula for the current penetration depth δ (m) by induction heating in the transverse induction heating apparatus according to the first embodiment.
δ = {ρ / (μ · f · π)} 1/2 (1)
Here, ρ is the specific resistance (Ω-m) of the material 1 to be rolled, μ is the magnetic permeability (H / m) of the specific rolled material 1, f is the heating frequency (Hz) of the AC power supply 4, and π is the circumference ratio. It is.
The relationship between the ratio of the current penetration depth δ according to equation (1) and the plate thickness tw of the material 1 to be rolled and the heat generation density ratio between the plate surface and the plate thickness center is shown in FIG. 2 and FIG. Yes.

ここで、板厚み中央発熱密度に対する板表面発熱密度の比は、被圧延材１の板厚ｔｗと電流浸透深さδを用いて、下記の式（３）のように表すことが出来る。
板表面発熱密度／板厚み中央発熱密度
＝ ｛ cosh（ｔw／δ) ＋ cos（ｔw／δ) ｝／2 ………（３）
加熱前における板厚み方向の温度分布は放熱の影響により板表面の温度が板厚み中央より低くなっている。
そこで、板厚み中央発熱密度に対する板表面発熱密度の比（即ち、板表面発熱密度／板厚み中央発熱密度）を１．０３以下にすることにより、板厚み方向でほぼ均一に加熱でき、板表面の過昇温を防止することができる。 Here, the ratio of the plate surface heat generation density to the plate thickness central heat generation density can be expressed by the following equation (3) using the plate thickness tw and the current penetration depth δ of the material 1 to be rolled.
Plate surface heat density / plate thickness center heat density
= {Cosh (tw / δ) + cos (tw / δ)} / 2 (3)
The temperature distribution in the plate thickness direction before heating is such that the plate surface temperature is lower than the plate thickness center due to the influence of heat dissipation.
Therefore, by setting the ratio of the plate surface heat generation density to the plate thickness center heat generation density (ie, the plate surface heat generation density / plate thickness center heat generation density) to be 1.03 or less, the plate surface can be heated almost uniformly. It is possible to prevent an excessive temperature rise.

この関係を満足するためには、被圧延材１の板厚ｔｗと電流浸透深さδとの関係が下記の式（２）を満足するよう周波数を選択すればよい。
1.0 ＜ ｛ cosh（ｔw／δ) ＋ cos（ｔw／δ) ｝／2 ＜ 1.03 ………（２）
鉄鋼熱延ラインにおいて、所定の加熱温度で処理される被圧延材１の比抵抗ρは大よそ１２０μΩ−ｃｍ前後で、比透磁率が１である。
従って、被圧延材１の板厚ｔｗに対する加熱周波数は、ｔｗ＝２５ｍｍでは４１３Ｈｚ、ｔｗ＝３０ｍｍでは２８７Ｈｚ、ｔｗ＝４０ｍｍでは１６１Ｈｚより低い適切な加熱周波数を選定すれば、板厚み中央発熱密度に対する板表面発熱密度の比は１．０３以下となり、板厚み方向でほぼ均一に加熱でき、板表面の過昇温を防止することができる。 In order to satisfy this relationship, the frequency may be selected so that the relationship between the sheet thickness tw of the material to be rolled 1 and the current penetration depth δ satisfies the following expression (2).
1.0 <{cosh (tw / δ) + cos (tw / δ)} / 2 <1.03 (2)
In the steel hot rolling line, the specific resistance ρ of the material to be rolled 1 processed at a predetermined heating temperature is about 120 μΩ-cm, and the relative permeability is 1.
Accordingly, the heating frequency of the material 1 to be rolled is 413 Hz for tw = 25 mm, 287 Hz for tw = 30 mm, and 161 Hz for tw = 40 mm. The ratio of the surface heat generation density is 1.03 or less, so that heating can be performed almost uniformly in the thickness direction of the plate, and overheating of the plate surface can be prevented.

図４は、トランスバース型の誘導加熱装置とソレノイド型の誘導加熱装置の板厚み方向に対する発熱密度分布を説明するための図である。
図において、５はソレノイド型誘導加熱装置の特性を、６はトランスバース型の誘導加熱装置の特性を示している。
ソレノイド型誘導加熱装置は、特性５に示すように理論的に板厚中心で発熱密度が０になり、板表面に発熱が集中する。
これに対して、トランスバース型誘導加熱装置は、適切な周波数を選定することにより、特性６に示すように板厚み方向距離に対して発熱分布をほぼ均一にすることができる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the heat generation density distribution in the plate thickness direction of the transverse induction heating device and the solenoid induction heating device.
In the figure, 5 indicates the characteristics of the solenoid type induction heating apparatus, and 6 indicates the characteristics of the transverse type induction heating apparatus.
As shown in characteristic 5, the solenoid type induction heating device theoretically has a heat generation density of 0 at the center of the plate thickness, and heat generation concentrates on the plate surface.
On the other hand, the transverse induction heating apparatus can make the heat generation distribution substantially uniform with respect to the distance in the plate thickness direction as shown in the characteristic 6 by selecting an appropriate frequency.

実施の形態１において、インダクタ２，３を被圧延材１の板幅中心線上に一対（１組）を配置したものについて説明したが、被圧延材１の進行方向に複数組（例えば、２組）のインダクタ２，３を、板幅方向で同一位置もしくは左右にスライドした位置に配置することにより、板幅の異なる被圧延材１に対応しても最適な加熱パターンで加熱することができる。
また、実施の形態１において、インダクタ２，３は磁極がそれぞれ１極のものについて説明したが、２極以上の複数にしても同様の効果を期待することができる。
さらに実施の形態１において、交流電源４が高周波電力を発生するものについて説明したが、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用周波数電源としても式（２）を満たすことができる。 In the first embodiment, the inductors 2 and 3 are described as having a pair (one set) arranged on the sheet width center line of the material 1 to be rolled. However, a plurality of sets (for example, 2 sets) are arranged in the traveling direction of the material 1 to be rolled. The inductors 2 and 3 are disposed at the same position in the sheet width direction or at the positions slid to the left and right, so that it is possible to heat with the optimum heating pattern even if it corresponds to the material 1 to be rolled having different sheet widths.
In the first embodiment, the inductors 2 and 3 are each described as having one magnetic pole. However, the same effect can be expected when a plurality of inductors having two or more poles are used.
Further, in the first embodiment, the AC power supply 4 generates high-frequency power, but the formula (2) can also be satisfied as a commercial frequency power supply of 50 Hz or 60 Hz.

以上説明したように、本実施の形態によるトランスバース型誘導加熱装置は、鉄心２ａ、３ａと、この鉄心２ａ、３ａにそれぞれ巻回されたコイル２ｂ、３ｂとからなるインダクタ２、３を鉄鋼熱延ラインの粗圧延機と仕上げ圧延機との間で被圧延材１を挟んで対向するように配置して、搬送ロールにより搬送される被圧延材１を交流電源４から電力が供給されるインダクタ２、３により加熱するトランスバース型誘導加熱装置において、インダクタ２、３の被圧延材１の板幅方向の鉄心幅を被圧延材１の板幅より小さくして被圧延材１の板幅中心線上に配置し、電流浸透深さをδ（ｍ）、被圧延材１の比抵抗をρ（Ω−ｍ）、被圧延材１の透磁率をμ（Ｈ／ｍ）、交流電源４の加熱周波数をｆ（Ｈｚ）、円周率をπ、上記被圧延材の板厚をｔｗ（ｍ）としたときに、下記式（１）の電流浸透深さδが下記式（２）を満足させるように、交流電源４の加熱周波数が設定されている。
δ ＝ ｛ρ／（μ・ｆ・π）｝１／２ ………（１）
1.0 ＜ ｛ cosh（ｔw／δ) ＋ cos（ｔw／δ) ｝／2 ＜ 1.03 ………（２）
その結果、本実施の形態によるトランスバース型誘導加熱装置、被圧延材板幅中央部の板表面／板厚み中央をほぼ均一に加熱でき、板表面の過昇温を防止することができる。 As described above, the transverse induction heating apparatus according to the present embodiment is configured to heat the inductors 2 and 3 including the iron cores 2a and 3a and the coils 2b and 3b wound around the iron cores 2a and 3a. An inductor which is arranged so as to face the rolled material 1 between the rough rolling mill and the finish rolling machine of the rolling line, and is supplied with electric power from the AC power supply 4 by the rolled material 1 conveyed by the conveying roll. In the transverse induction heating apparatus heated by 2, 3, the core width in the plate width direction of the material 1 to be rolled of the inductors 2, 3 is made smaller than the plate width of the material 1, and the center of the plate width of the material 1 is rolled Arranged on the wire, the current penetration depth is δ (m), the resistivity of the material 1 to be rolled is ρ (Ω-m), the magnetic permeability of the material 1 is μ (H / m), and the AC power source 4 is heated. The frequency is f (Hz), the circumference is π, and the thickness of the material to be rolled is tw. When (m) is set, the heating frequency of the AC power supply 4 is set so that the current penetration depth δ of the following formula (1) satisfies the following formula (2).
δ = {ρ / (μ · f · π)} 1/2 (1)
1.0 <{cosh (tw / δ) + cos (tw / δ)} / 2 <1.03 (2)
As a result, the transverse induction heating apparatus according to the present embodiment can heat the plate surface / thickness center at the center of the plate width to be rolled substantially uniformly, and can prevent overheating of the plate surface.

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２におけるトランスバース型誘導加熱装置の構成と動作を説明するための図である。
図５（ａ）に示すように、鉄鋼熱延ラインの粗圧延機（図示せず）と仕上げ圧延機（図示せず）との間で搬送ロール７ａ，７ｂにより被圧延材８が搬送されている。
そして、被圧延材８を挟んで対向するようにそれぞれ２個（複数）の磁極を備えた一対のインダクタ９，１０が配置されている。
インダクタ９，１０はそれぞれ被圧延材８の板幅方向の鉄心幅が被圧延材８の板幅より小さい鉄心９ａ，１０ａと、各磁極に巻回されたコイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃとで構成されている。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration and operation of a transverse induction heating apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown to Fig.5 (a), the to-be-rolled material 8 is conveyed by the conveyance rolls 7a and 7b between the rough rolling mill (not shown) and the finish rolling mill (not shown) of a steel hot rolling line. Yes.
A pair of inductors 9 and 10 each having two (plural) magnetic poles are arranged so as to face each other with the material 8 to be rolled interposed therebetween.
The inductors 9 and 10 are respectively composed of iron cores 9a and 10a whose width in the plate width direction of the material 8 to be rolled is smaller than that of the material 8 to be rolled, and coils 9b, 9c, 10b and 10c wound around the magnetic poles. It is configured.

各コイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃには交流電源（図示せず）から高周波電力が供給され、各鉄心９ａ，１０ａの磁極より発生する磁束で被圧延材８が誘導加熱される。
インダクタ９，１０の鉄心幅は実施の形態１と同様に被圧延材８の板幅から３００ｍｍを減じた値以下として、鉄心９ａ，１０ａを被圧延材８の板幅中心線上に配置する。
このような構成において、交流電源（図示せず）の周波数（即ち、加熱周波数）を１５０Ｈｚ、被圧延材８の板厚４０ｍｍ、搬送速度６０ｍｐｍ、平均昇温量２０°Ｃの設定条件で加熱したとき、図５（ｃ）に示すように加熱中の板表面と板厚み中央とがほぼ均一に昇温する。 The coils 9b, 9c, 10b, and 10c are supplied with high-frequency power from an AC power source (not shown), and the material to be rolled 8 is induction-heated by the magnetic flux generated from the magnetic poles of the iron cores 9a and 10a.
The core widths of the inductors 9 and 10 are set to be equal to or less than the value obtained by subtracting 300 mm from the plate width of the material 8 to be rolled, as in the first embodiment, and the iron cores 9a and 10a are arranged on the plate width center line of the material 8 to be rolled.
In such a configuration, the AC power source (not shown) was heated under the setting conditions of a frequency (that is, heating frequency) of 150 Hz, a plate thickness of the material to be rolled 8 of 40 mm, a conveyance speed of 60 mpm, and an average temperature increase of 20 ° C. At this time, as shown in FIG. 5C, the plate surface being heated and the center of the plate thickness are heated substantially uniformly.

ここで、ソレノイド型誘導加熱装置においてソレノイドコイルで被圧延材をトランスバース型と同一条件で加熱した場合、被圧延材がソレノイドコイルを通過中は板厚み中央ではほとんど昇温しないで板表面が大きく昇温する。
板表面は平均昇温値２０°Ｃの設定に対して一時に（急激に）約２．６倍の５２°Ｃの過昇温となる。
被圧延材８の発熱分布は、図５（ｂ）に示すようにインダクタ９，１０と対向する部位から広がり、場合によってはインダクタ９，１０の前後に配置された搬送ロール７ａ，７ｂにまで達する。
このため、被圧延材８に流れる電流が搬送ロール７ａ，７ｂとの接触点においてスパークが発生する可能性がある。 Here, when the material to be rolled is heated with the solenoid coil in the solenoid induction heating apparatus under the same conditions as the transverse type, the plate surface is large without almost raising the temperature at the center of the plate thickness while the material to be rolled passes through the solenoid coil. Raise the temperature.
The plate surface is overheated at 52 ° C, which is about 2.6 times faster than the average temperature rise value of 20 ° C.
As shown in FIG. 5 (b), the heat distribution of the material 8 to be rolled spreads from the portions facing the inductors 9 and 10, and in some cases reaches the transport rolls 7 a and 7 b arranged before and after the inductors 9 and 10. .
For this reason, there is a possibility that a spark occurs when the current flowing through the material 8 to be rolled comes into contact with the transport rolls 7a and 7b.

これを防止するために、搬送ロール７ａ，７ｂの表面を、例えば、セラミック塗料等の電気絶縁部材でコーティングして、被圧延材８に流れる電流が搬送ロール７ａ，７ｂに流れ込むのを防止する。
図６は、トランスバース型の誘導加熱装置とソレノイド型の誘導加熱装置による加熱前後の板温度履歴を示す図である。
ソレノイド型誘導加熱装置では昇温設定温度２０°Ｃに板表面及び板厚み中央が収束するのに搬送速度６０ｍｐｍのときに２０秒以上、距離換算で２０ｍを要する。
これに対して、トランスバース型誘導加熱装置では数秒以内で収束する。 In order to prevent this, the surfaces of the transport rolls 7a and 7b are coated with an electrically insulating member such as a ceramic paint, for example, to prevent the current flowing in the material to be rolled 8 from flowing into the transport rolls 7a and 7b.
FIG. 6 is a diagram showing plate temperature histories before and after heating by a transverse type induction heating device and a solenoid type induction heating device.
In the solenoid type induction heating apparatus, it takes 20 seconds or more and 20 m in terms of distance for the plate surface and the plate thickness center to converge at a temperature rise set temperature of 20 ° C. at a conveyance speed of 60 mpm.
In contrast, the transverse induction heating apparatus converges within a few seconds.

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３におけるトランスバース型誘導加熱装置のコイル結線を示す図である。
図７において、交流電源４は実施の形態１のものと同様のものであり、被圧延材８及びインダクタ９，１０は実施の形態２のものと同様のものである。
図７（ａ）において、各インダクタ９，１０のコイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃは直列に結線され、交流電源４及び整合コンデンサ１１に接続されている。
また、図７（ｂ）では被圧延材８の上側に配置されたインダクタ（上インダクタ）９のコイル９ｂ，９ｃ，が直列接続され、下側に配置されたインダクタ（下インダクタ）１０のコイル１０ｂ，１０ｃが直列接続されている。
そして、被圧延材８の上側のコイル９ｂ，９ｃと下側のコイル１０ｂ，１０ｃとが交流電源４に並列接続されている。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a coil connection of a transverse induction heating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 7, the AC power source 4 is the same as that of the first embodiment, and the material to be rolled 8 and the inductors 9 and 10 are the same as those of the second embodiment.
In FIG. 7A, coils 9 b, 9 c, 10 b, and 10 c of the inductors 9 and 10 are connected in series and are connected to the AC power supply 4 and the matching capacitor 11.
7B, coils 9b and 9c of an inductor (upper inductor) 9 arranged on the upper side of the material 8 to be rolled are connected in series, and a coil 10b of an inductor (lower inductor) 10 arranged on the lower side. , 10c are connected in series.
The upper coils 9 b and 9 c of the material to be rolled 8 and the lower coils 10 b and 10 c are connected in parallel to the AC power source 4.

図７（ａ）に示すように、インダクタ９，１０のコイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃが全て直列接続されている場合は、インダクタ９，１０が被圧延材８の上下に対称配置されていなくても全てのコイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃに流れる電流が同一となり、各インダクタ９，１０の電気損失が等しくなる。
一方、図７（ｂ）に示すように、インダクタ９のコイル９ｂ，９ｃとインダクタ１０のコイル１０ｂ，１０ｃとが並列接続されている場合は、被圧延材８に近い側のコイルのインピーダンスが小さくなって多くの電流が流れるので、被圧延材８に近い側のインダクタの電気損失が大きくなる。 As shown to Fig.7 (a), when all the coils 9b, 9c, 10b, and 10c of the inductors 9 and 10 are connected in series, the inductors 9 and 10 are not symmetrically arranged up and down of the to-be-rolled material 8. However, the currents flowing through all the coils 9b, 9c, 10b, 10c are the same, and the electric losses of the inductors 9, 10 are equal.
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the coils 9b and 9c of the inductor 9 and the coils 10b and 10c of the inductor 10 are connected in parallel, the impedance of the coil closer to the material to be rolled 8 is small. Since a large amount of current flows, the electrical loss of the inductor closer to the material 8 to be rolled increases.

図８は、被圧延材８と上側のインダクタ９の鉄心及び下側のインダクタ１０の鉄心とのギャップに対する電気損失を示す図である。
図８において、（ａ）は上下インダクタ９，１０の鉄心と被圧延材８とのギャップ９０ｍｍで等しい場合であり、（ｂ）は上インダクタ９の鉄心と被圧延材８とのギャップが５０ｍｍ、下インダクタ１０の鉄心と被圧延材８とのギャップが１３０ｍｍでコイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃの接続が図７（ａ）に示すものであり、（ｃ）は上下インダクタ９，１０と被圧延材８とのギャップは（ｂ）と同様で、コイル９ｂ，９ｃとコイル１０ｂ，１０ｃとを並列接続した図７（ｂ）に示すものである。
図８は、いずれも被圧延材８の平均昇温量が等しくなる条件で比較したものである。
上下の各インダクタ９，１０の鉄心９ａ，１０ａと被圧延材８とのギャップが等しい場合は、図８（ａ）に示すように各インダクタ９，１０の電気損失が等しい。 FIG. 8 is a diagram showing the electrical loss with respect to the gap between the material to be rolled 8 and the iron core of the upper inductor 9 and the iron core of the lower inductor 10.
8, (a) is the case where the gap between the iron core of the upper and lower inductors 9 and 10 and the material 8 to be rolled is equal to 90 mm, and (b) is the gap between the iron core of the upper inductor 9 and the material 8 to be rolled 50 mm. The gap between the iron core of the lower inductor 10 and the material 8 to be rolled is 130 mm, and the connections of the coils 9b, 9c, 10b, 10c are as shown in FIG. 7 (a). The gap with the material 8 is the same as that shown in FIG. 7B, and is shown in FIG. 7B in which the coils 9b and 9c and the coils 10b and 10c are connected in parallel.
FIG. 8 shows a comparison under conditions where the average temperature rise of the material 8 to be rolled becomes equal.
When the gaps between the iron cores 9a and 10a of the upper and lower inductors 9 and 10 and the material 8 to be rolled are equal, the electrical losses of the inductors 9 and 10 are equal as shown in FIG.

これに対して、図７（ａ）に示すように上側のコイル９ｂ，９ｃと下側のコイル１０ｂ，１０ｃとを直列接続した場合は、インダクタ９，１０が被圧延材８に対して対称配置されていなくても、全てのコイル９ｂ、９ｃ、１０ｂ、１０ｃに流れる電流が同じであるので、各インダクタ９，１０の電気損失がほぼ等しい。
また、図７（ｂ）に示すように上側コイル９ｂ，９ｃと下側コイル１０ｂ，１０ｃとを並列接続した場合は、図８（ｃ）に示すようにギャップが小さい上インダクタ９側の損失が大きくなり、図７（ａ）のように接続した場合より損失が大きくなる。
以上のように、上側コイル９ｂ，９ｃと下側コイル１０ｂ，１０ｃとを並列接続すると被圧延材８に近い側のコイル９ｂ，９ｃに多くの電流が流れて近い側のインダクタ９の電気損失が大きくなりコイルの冷却能力が不足するので、コイルに流せる電流が制限されて被圧延材８の昇温値が制限される可能性がある。
これに対して、図７（ａ）に示すように全てのコイル９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃを直列接続することにより各インダクタ９，１０の電気損失をほぼ等しくすることができる。 On the other hand, when the upper coils 9b and 9c and the lower coils 10b and 10c are connected in series as shown in FIG. 7A, the inductors 9 and 10 are arranged symmetrically with respect to the material 8 to be rolled. Even if not, since the currents flowing through all the coils 9b, 9c, 10b, and 10c are the same, the electric losses of the inductors 9 and 10 are substantially equal.
When the upper coils 9b and 9c and the lower coils 10b and 10c are connected in parallel as shown in FIG. 7B, the loss on the upper inductor 9 side with a small gap as shown in FIG. The loss becomes larger than in the case of connection as shown in FIG.
As described above, when the upper coils 9b and 9c and the lower coils 10b and 10c are connected in parallel, a large amount of current flows through the coils 9b and 9c on the side close to the material 8 to be rolled, so that the electrical loss of the inductor 9 on the near side is reduced. Since it becomes large and the cooling capacity of the coil is insufficient, the current that can be passed through the coil is limited, and the temperature rise value of the material 8 to be rolled may be limited.
On the other hand, as shown in FIG. 7A, the electric losses of the inductors 9 and 10 can be made substantially equal by connecting all the coils 9b, 9c, 10b and 10c in series.

実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４におけるトランスバース型誘導加熱装置の構成を示す図である。
図において、被圧延材１、インダクタ２，３及び交流電源４は、実施の形態１のものと同様のものである。
図９において、被圧延材１の板幅方向に移動可能な台車１２が配置されている。各インダクタ２，３は被圧延材１を挟んで対向するように昇降手段１３，１４を介して台車１２に配置され、それぞれ個別に昇降可能である。
インダクタ２，３のコイル２ａ，３ａは台車１２上に配置された整合コンデンサ１５，１６を介して交流電源４に接続されている。なお、整合コンデンサ１５，１６は台車１２から分離して設置してもよい。
このように構成されたトランスバース型誘導加熱装置においては、被圧延材１の上下に配置されたインダクタ２，３を昇降手段１３，１４により昇降することにより、各インダクタ２，３と被圧延材１とのギャップを任意に調整できる。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a transverse induction heating apparatus in Embodiment 4 of the present invention.
In the figure, the material 1 to be rolled, the inductors 2 and 3 and the AC power source 4 are the same as those in the first embodiment.
In FIG. 9, a carriage 12 that is movable in the plate width direction of the material 1 to be rolled is disposed. The inductors 2 and 3 are arranged on the carriage 12 via lifting means 13 and 14 so as to face each other with the material 1 to be rolled interposed therebetween, and can be individually raised and lowered.
The coils 2 a and 3 a of the inductors 2 and 3 are connected to the AC power supply 4 via matching capacitors 15 and 16 disposed on the carriage 12. The matching capacitors 15 and 16 may be installed separately from the carriage 12.
In the transverse induction heating apparatus configured as described above, the inductors 2 and 3 disposed above and below the material to be rolled 1 are moved up and down by the lifting and lowering means 13 and 14, so that each inductor 2 and 3 and the material to be rolled are The gap with 1 can be adjusted arbitrarily.

図１０は、実施の形態４におけるトランスバース型誘導加熱装置において、被圧延材１と上下に配置されたインダクタ２，３の鉄心２ａ，３ａとのギャップを変化させた場合の板厚み方向の昇温分布を示す図である。
上下のギャップが異なると上下のコイル２ｂ，３ｂが直列接続か並列接続に拘わらず、ギャップが小さい側の板面の昇温が大きくなる傾向がある。
図１１は、実施の形態４におけるトランスバース型誘導加熱装置において、（上ギャップ）／（下ギャップ）の比率に対する（板上表面発熱密度）／（板下表面発熱密度）の比率を示す図である。
図１１において、上下のギャップが異なるとギャップの小さい側の板表面の昇温が大きくなる。 FIG. 10 shows the increase in the plate thickness direction when the gap between the material 1 to be rolled and the iron cores 2a and 3a of the inductors 2 and 3 arranged above and below is changed in the transverse induction heating apparatus in the fourth embodiment. It is a figure which shows temperature distribution.
If the upper and lower gaps are different, regardless of whether the upper and lower coils 2b and 3b are connected in series or in parallel, the temperature of the plate surface on the side with the smaller gap tends to increase.
FIG. 11 is a diagram showing a ratio of (plate upper surface heat generation density) / (plate lower surface heat generation density) with respect to a ratio of (upper gap) / (lower gap) in the transverse induction heating apparatus in the fourth embodiment. is there.
In FIG. 11, when the upper and lower gaps are different, the temperature rise on the plate surface on the smaller gap side is increased.

このように、上下のギャップが異なる場合には被圧延材１の厚み方向で昇温が異なることになるので、被圧延材１の板厚に応じて上下ギャップが同じになるように昇降手段１３，１４で各インダクタ２，３の位置を調整することにより、板上下面で昇温を合わせることができる。
インダクタ２，３を通過する前の被圧延材１の板厚み方向温度分布は、加熱炉内におけるガス加熱による焼き込み具合や被圧延材１を支持するスキッドレール（図示せず）への抜熱、あるいは加熱炉抽出後の搬送途上での搬送ロール（図示せず）への抜熱等に起因して、被圧延材１の下面側の温度が上面側より低い傾向にある。 As described above, when the upper and lower gaps are different, the temperature rise differs in the thickness direction of the material 1 to be rolled. Therefore, the lifting means 13 so that the vertical gap is the same according to the plate thickness of the material 1 to be rolled. , 14 can adjust the positions of the inductors 2 and 3 so that the temperature rise can be adjusted on the upper and lower surfaces of the plate.
The temperature distribution in the thickness direction of the material to be rolled 1 before passing through the inductors 2 and 3 is the degree of baking by gas heating in the heating furnace and the heat removal to the skid rail (not shown) that supports the material to be rolled 1. Alternatively, the temperature on the lower surface side of the material 1 to be rolled tends to be lower than that on the upper surface side due to heat removal to a conveyance roll (not shown) during the conveyance after extraction from the heating furnace.

このような被圧延材１の上下面の温度差は、板の品質のばらつきや、機械加工性に影響を及ぼす可能性がある。
しかし、上記構成によれば上下の各インダクタ２，３を昇降手段１２，１３で昇降させて各インダクタ２，３と被圧延材１とのギャップを調整して、下側のギャップを上側のギャップより小さくすることにより、板下面を板上面より高く昇温できるので、板の上下面を均一な温度にすることができる。 Such a temperature difference between the upper and lower surfaces of the material to be rolled 1 may affect variations in plate quality and machinability.
However, according to the above configuration, the upper and lower inductors 2 and 3 are moved up and down by the elevating means 12 and 13 to adjust the gap between the inductors 2 and 3 and the material 1 to be rolled, and the lower gap is changed to the upper gap. By making it smaller, the lower surface of the plate can be heated higher than the upper surface of the plate, so that the upper and lower surfaces of the plate can be made uniform.

実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５におけるトランスバース型誘導加熱システムの構成と動作を説明するための図である。
本実施の形態によるトランスバース型誘導加熱システムは、鉄鋼圧延ラインの上流から下流に向かって、実施の形態１による構成を有したトランスバース型誘導加熱装置を複数台配置していることを特徴とする。
なお、図１２は、鉄鋼圧延ラインの上流側に第１の誘導加熱装置１９を、下流側に第２の誘導加熱装置２０を配置した場合を示している。
また、図１２（ａ）は、被圧延材１７の先端部（板先端）が第１の誘導加熱装置１９のインダクタ１９ａ間を通過し始める時、図１２（ｂ）は、被圧延材１７の最後尾（板尾端）が第１の誘導加熱装置１９のインダクタ１９ａ間を通過し始める時を示している。 Embodiment 5 FIG.
FIG. 12 is a diagram for explaining the configuration and operation of a transverse induction heating system according to Embodiment 5 of the present invention.
The transverse induction heating system according to the present embodiment is characterized in that a plurality of transverse induction heating apparatuses having the configuration according to the first embodiment are arranged from the upstream side to the downstream side of the steel rolling line. To do.
In addition, FIG. 12 has shown the case where the 1st induction heating apparatus 19 is arrange | positioned in the upstream of a steel rolling line, and the 2nd induction heating apparatus 20 is arrange | positioned in the downstream.
12A shows a state in which the tip of the material 17 to be rolled (plate tip) starts to pass between the inductors 19a of the first induction heating device 19, and FIG. The time when the tail end (the plate tail end) starts to pass between the inductors 19a of the first induction heating device 19 is shown.

図１２において、被圧延材１７が搬送ロール１８ａ〜１８ｃにより図示左方から図示右方へ搬送されている。
被圧延材１７の進行方向にライン上流から第１の誘導加熱装置１９，第２の誘導加熱装置２０が配置されている。
そして、誘導加熱装置１９，２０は、それぞれ個別の交流電源（図示せず）を有する。ライン上流側の誘導加熱装置１９に接続された交流電源（図示せず）の周波数をＦ１とし、ライン下流側の誘導加熱装置２０に接続された交流電源（図示せず）の周波数をＦ２とする。 In FIG. 12, the material to be rolled 17 is conveyed from the left in the figure to the right in the figure by the conveyance rolls 18a to 18c.
A first induction heating device 19 and a second induction heating device 20 are arranged from the upstream of the line in the traveling direction of the material to be rolled 17.
The induction heating devices 19 and 20 each have an individual AC power source (not shown). The frequency of the AC power source (not shown) connected to the induction heating device 19 on the upstream side of the line is F1, and the frequency of the AC power source (not shown) connected to the induction heating device 20 on the downstream side of the line is F2. .

さらに上流側からｎ台目の交流電源（図示せず）の周波数をＦｎとして、Ｋ＝１．０５〜１．２０としたときに、上流側交流電源（図示せず）と下流側交流電源（図示せず）の周波数が下記の式（４）を満たすように設定する。
Ｆ１ ＞ Ｆ２×Ｋ ＞ ・・・ ＞ Ｆｎ×Ｋｎ−１ ……… （４）
トランスバース型誘導加熱装置は、被圧延材１７が上下インダクタ１９ａ，２０ａ間に存在しない無負荷状態ではインピーダンスが大きくなる。
従って、負荷の共振周波数に追従して運転するインバータを交流電源として使用している場合は、図１２に示すように負荷時よりも周波数が低下する。
被圧延材１７が上流から搬送されていた先端部がインダクタ１９ａ，２０ａを通過する際に上流側の誘導加熱装置１９の加熱周波数を下流側の誘導加熱装置２０の加熱周波数より低く設定すると、板先端通過後の誘導加熱装置１９と板先端部通過中の下流の誘導加熱装置２０の加熱周波数が一瞬ではあるが一致する。 Further, when the frequency of the nth AC power source (not shown) from the upstream side is Fn and K = 1.05 to 1.20, the upstream AC power source (not shown) and the downstream AC power source ( The frequency of (not shown) is set so as to satisfy the following formula (4).
F1> F2 × K>...> Fn × K n-1 (4)
The transverse induction heating apparatus has a large impedance in a no-load state where the material to be rolled 17 does not exist between the upper and lower inductors 19a and 20a.
Therefore, when an inverter that operates following the resonance frequency of the load is used as an AC power supply, the frequency is lower than that at the time of loading as shown in FIG.
When the heating frequency of the induction heating device 19 on the upstream side is set lower than the heating frequency of the induction heating device 20 on the downstream side when the tip portion where the material to be rolled 17 has been conveyed from the upstream passes through the inductors 19a and 20a, The heating frequencies of the induction heating device 19 after passing through the tip and the downstream induction heating device 20 passing through the tip of the plate coincide with each other even though they are instantaneous.

このため、隣接の誘導加熱装置１９，２０間で磁気干渉が発生して、加熱温度が安定しないとか、電源がトリップする可能性がある。
しかし、ライン上流側の交流電源（図示せず）の周波数を下流側の交流電源（図示せず）の周波数より高くすることにより、上流側の誘導加熱装置１９を被圧延材１７の板先端が通過後に電源がトリップするのを防止することができる。 For this reason, magnetic interference may occur between the adjacent induction heating devices 19 and 20, and the heating temperature may be unstable, or the power supply may trip.
However, by setting the frequency of the AC power source (not shown) on the upstream side of the line to be higher than the frequency of the AC power source (not shown) on the downstream side, the upstream end of the plate 17 of the material to be rolled 17 is connected to the induction heating device 19. It is possible to prevent the power supply from tripping after passing.

以上説明したように、本実施の形態によるトランスバース型誘導加熱システムは、実施の形態１に記載のトランスバース型誘導加熱装置を上記鉄鋼熱延ラインの上流から下流に複数台設置したトランスバース型誘導加熱システムであって、複数台のトランスバース型誘導加熱装置のインダクタにそれぞれ個別に交流電源を接続して、上記個別の交流電源の加熱周波数を鉄鋼熱延ラインの上流からＦ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとし、かつＫ＝１．０５〜１．２０としたときに、上記各交流電源の加熱周波数が“Ｆ１＞Ｆ２×Ｋ＞・・・＞Ｆｎ×Ｋｎ−１”の関係式を満足するように設定されているので、鉄鋼熱延ライン上流側の交流電源の周波数を下流側の交流電源の周波数より高くすることができ、上流側の誘導加熱装置を被圧延材の板先端が通過後に電源がトリップするのを防止できる。 As described above, the transverse induction heating system according to the present embodiment is a transverse type in which a plurality of transverse induction heating apparatuses described in the first embodiment are installed from the upstream side to the downstream side of the steel hot rolling line. In the induction heating system, AC power sources are individually connected to the inductors of a plurality of transverse induction heating devices, and the heating frequency of the individual AC power sources is set to F1, F2,. .. When Fn and K = 1.5-1.20, the relational expression that the heating frequency of each AC power source is “F1> F2 × K>...> Fn × K n-1 ” Since it is set so as to satisfy, the frequency of the AC power source on the upstream side of the steel hot rolling line can be made higher than the frequency of the AC power source on the downstream side. Through The power supply it is possible to prevent the trip at a later time.

この発明は、被圧延材板幅中央部の板表面／板厚み中央をほぼ均一に加熱でき、板表面の過昇温をなくしたトランスバース型誘導加熱装置あるいはトランスバース型誘導加熱システムの実現に有用である。   This invention realizes a transverse induction heating apparatus or a transverse induction heating system that can heat the plate surface / thickness center in the central part of the plate width of the rolled material substantially uniformly and eliminates excessive heating of the plate surface. Useful.

実施の形態１におけるトランスバース型誘導加熱装置の構成と、この装置によって誘導加熱される被圧延材の板幅方向距離と平均昇温値の関係を示す図であるIt is a figure which shows the structure of the transverse type | formula induction heating apparatus in Embodiment 1, and the relationship between the plate width direction distance and average temperature rising value of the to-be-rolled material induction-heated by this apparatus. 実施の形態１におけるトランスバース型誘導加熱装置における浸透深さ（δ）に対する板厚（ｔｗ）の比率（ｔｗ／δ）と板厚み中央の発熱密度に対する板表面の発熱密度の比率（板表面／板中央発熱密度）との関係を示す図である。The ratio (tw / δ) of the plate thickness (tw) to the penetration depth (δ) and the ratio of the heat generation density of the plate surface to the heat generation density at the center of the plate thickness (plate surface / It is a figure which shows the relationship with a board center heat generation density. 図２の要部を拡大した図である。It is the figure which expanded the principal part of FIG. トランスバース型及びソレノイド型の誘導加熱装置の板厚み方向に対する発熱密度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat generation density distribution with respect to the plate | board thickness direction of a transverse type and a solenoid type induction heating apparatus. 実施の形態２におけるトランスバース型誘導加熱装置の構成と動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration and operation of a transverse induction heating apparatus in a second embodiment. 実施の形態２におけるトランスバース型誘導加熱装置とソレノイド型の誘導加熱装置による加熱前後の板温度履歴を示す図である。It is a figure which shows the plate temperature log | history before and behind the heating by the transverse type induction heating apparatus and solenoid type induction heating apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態３におけるトランスバース型誘導加熱装置のコイル結線を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing coil connection of a transverse induction heating device in a third embodiment. 実施の形態３におけるトランスバース型誘導加熱装置において、被圧延材と上側のインダクタの鉄心及び下側のインダクタの鉄心とのギャップに対する電気損失を示す図である。In the transverse induction heating apparatus in Embodiment 3, it is a figure which shows the electrical loss with respect to the gap of a to-be-rolled material, the iron core of an upper inductor, and the iron core of a lower inductor. 実施の形態４におけるトランスバース型誘導加熱装置の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a transverse induction heating device in a fourth embodiment. 実施の形態４におけるトランスバース型誘導加熱装置において、被圧延材とインダクタの鉄心とのギャップを変化させた場合の板厚み方向の昇温分布を示した図である。In the transverse induction heating apparatus in Embodiment 4, it is the figure which showed the temperature increase distribution of the plate | board thickness direction at the time of changing the gap of a to-be-rolled material and the iron core of an inductor. 実施の形態４におけるトランスバース型誘導加熱装置において、（上ギャップ）／（下ギャップ）の比率に対する（板上表面発熱密度）／（板下表面発熱密度）の比率を示す図である。In the transverse induction heating apparatus in Embodiment 4, it is a figure which shows the ratio of (plate upper surface heat generation density) / (plate lower surface heat generation density) with respect to the ratio of (upper gap) / (lower gap). 実施の形態５におけるトランスバース型誘導加熱システムの構成と動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration and operation of a transverse induction heating system in a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１、 被圧延材 ２、３ インダクタ
２ａ、３ａ、９ａ、１０ａ 鉄心
２ｂ、３ｂ、９ｂ、９ｃ、１０ｂ、１０ｃ コイル
７ａ、７ｂ 搬送コイル
８ 被圧延材
１７ 被圧延材
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 搬送ロール
１９ 第１の誘導加熱装置
２０ 第２の誘導加熱装置
１９ａ、２０ａ インダクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, Rolled material 2, 3 Inductors 2a, 3a, 9a, 10a Iron core 2b, 3b, 9b, 9c, 10b, 10c Coil 7a, 7b Conveying coil 8 Rolled material 17 Rolled material 18a, 18b, 18c Conveying roll 19 First induction heating device 20 Second induction heating device 19a, 20a Inductor

Claims (9)

鉄心と、この鉄心に巻回されたコイルとからなるインダクタを鉄鋼熱延ラインの粗圧延機と仕上げ圧延機との間で被圧延材を挟んで対向するように配置して、搬送ロールにより搬送される上記被圧延材を交流電源から電力が供給される上記インダクタにより加熱するトランスバース型誘導加熱装置において、
上記インダクタの上記被圧延材の板幅方向の鉄心幅を上記被圧延材の板幅より小さくして上記被圧延材の板幅中心線上に配置し、電流浸透深さをδ（ｍ）、上記被圧延材の比抵抗をρ（Ω−ｍ）、上記被圧延材の透磁率をμ（Ｈ／ｍ）、上記交流電源の加熱周波数をｆ（Ｈｚ）、円周率をπ、上記被圧延材の板厚をｔｗ（ｍ）としたときに、
下記式（１）の電流浸透深さδが下記式（２）を満足させるように、上記交流電源の加熱周波数が設定され、上記被圧延材の板幅中央部の板表面と板厚み中央がほぼ均一に加熱されることを特徴とするトランスバース型誘導加熱装置。
δ ＝ ｛ρ／（μ・ｆ・π）｝１／２ ………（１）
1.0 ＜ ｛ cosh（ｔw／δ) ＋ cos（ｔw／δ) ｝／2 ＜ 1.03 ………（２） An inductor consisting of an iron core and a coil wound around the iron core is arranged so as to face the material to be rolled between the rough rolling mill and finish rolling mill of the steel hot rolling line, and conveyed by a conveying roll. In the transverse induction heating apparatus that heats the material to be rolled by the inductor supplied with electric power from an AC power source,
The core width of the inductor in the plate width direction of the rolled material of the inductor is made smaller than the plate width of the rolled material and is arranged on the plate width center line of the rolled material, and the current penetration depth is δ (m), The specific resistance of the material to be rolled is ρ (Ω-m), the magnetic permeability of the material to be rolled is μ (H / m), the heating frequency of the AC power source is f (Hz), the circumferential ratio is π, and the material to be rolled When the thickness of the material is tw (m),
The heating frequency of the AC power supply is set so that the current penetration depth δ of the following formula (1) satisfies the following formula (2), and the plate surface and the plate thickness center of the plate width central portion of the material to be rolled are A transverse induction heating apparatus characterized by being heated substantially uniformly.
δ = {ρ / (μ · f · π)} 1/2 (1)
1.0 <{cosh (tw / δ) + cos (tw / δ)} / 2 <1.03 (2) 上記インダクタの磁極が複数で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   The transverse induction heating apparatus according to claim 1, wherein the inductor has a plurality of magnetic poles. 上記各コイルを直列に接続したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   The transverse induction heating apparatus according to claim 1 or 2, wherein the coils are connected in series. 上記各インダクタは、昇降手段により上記被圧延材の板厚の方向にそれぞれ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   4. The transverse induction heating apparatus according to claim 1, wherein each of the inductors is configured to be movable in a direction of a plate thickness of the material to be rolled by an elevating unit. 5. . 上記各インダクタを上記被圧延材の進行方向に少なくとも２組配置して、上記搬送ロールを上記インダクタ間に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   The transverse type according to any one of claims 1 to 4, wherein at least two sets of the inductors are arranged in a traveling direction of the material to be rolled, and the conveying rolls are arranged between the inductors. Induction heating device. 上記各インダクタの鉄心は、上記被圧延材の板幅中心線上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   6. The transverse induction heating apparatus according to claim 5, wherein the iron core of each inductor is disposed on a plate width center line of the material to be rolled. 上記搬送ロールは、表面を電気絶縁部材でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   The transverse induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the transport roll has a surface coated with an electrical insulating member. 上記各インダクタの鉄心幅を上記被圧延材の板幅から３００ｍｍを減じた値以下とし、かつ、上記被圧延材の板面と平行する方向において、上記被圧延材の板幅端部と上記鉄心の外周面の間の距離を１５０ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項６に記載のトランスバース型誘導加熱装置。   The width of the core of each of the inductors is set to be equal to or less than the value obtained by subtracting 300 mm from the plate width of the material to be rolled, and in the direction parallel to the plate surface of the material to be rolled, The transverse induction heating apparatus according to claim 6, wherein a distance between the outer peripheral surfaces of each of the plurality of outer circumferential surfaces is 150 mm or more. 請求項１に記載のトランスバース型誘導加熱装置を上記鉄鋼熱延ラインの上流から下流に複数台設置したトランスバース型誘導加熱システムであって、
複数台の上記トランスバース型誘導加熱装置のインダクタにそれぞれ個別に交流電源を接続して、上記個別の交流電源の加熱周波数を鉄鋼熱延ラインの上流からＦ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとし、かつ、Ｋ＝１．０５〜１．２０としたときに、上記各交流電源の加熱周波数が、
Ｆ１＞Ｆ２×Ｋ＞・・・＞Ｆｎ×Ｋｎ−１
の関係式を満足するように設定されていることを特徴とするトランスバース型誘導加熱システム。 A transverse induction heating system in which a plurality of transverse induction heating devices according to claim 1 are installed from upstream to downstream of the steel hot rolling line,
An AC power source is individually connected to each of the inductors of the plurality of transverse induction heating devices, and the heating frequency of the individual AC power source is set to F1, F2,... Fn from the upstream side of the steel hot rolling line, and , When K = 1.5-1.20, the heating frequency of each AC power source is
F1> F2 × K>...> Fn × K n−1
A transverse type induction heating system characterized by being set to satisfy the relational expression of
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