WO2014021596A1 - 가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구 - Google Patents

가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구 Download PDF

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WO2014021596A1
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heating
pole
head
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이덕만
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주식회사 포스코
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a heating apparatus for heating a plate material such as a metal plate through induction heating, and more particularly, to ensure the utilization of space, in particular to facilitate the construction of a device in a narrow rolling line, etc.
  • Heating device capable of uniform heating in the width direction of the panel) and improving coil winding structures such as the pole part and the head part, thereby enabling optimal heating of the material (metal plate), and a continuous metal plate heating device including the same. It is about.
  • 'TFIC' Transverse Flux Induction Coil
  • 'TFIC' Longitudinal Flux Induction Coil
  • LFIC Longitudinal Flux Induction Coil
  • FIG. 1 and 2 illustrate a heating principle of a flat plate material such as a metal plate by the TFIC and the TFIC improved in the LFIC.
  • the permeability cannot be controlled as the inherent physical property of the metal and becomes low as the air above the Curie temperature, so it is necessary to operate only at a high operating frequency. Since this is a limitation in the implementation of large-capacity power equipment, there was a structural limitation in the induction heating of the non-magnetic metal plate by the LFIC.
  • the TFIC generates a magnetic field penetrating perpendicularly to the metal plate and the penetration depth is designed to be larger than the thickness of the metal plate, thereby eliminating the eddy current offset phenomenon, and also as shown in FIG. 2B.
  • the initial model of the TFIC although not shown in a separate drawing, but in the form of a simple rectangular winding, in this case, the eddy current density induced in the steel sheet becomes a form in which the width nonuniformity increases near the edge of the metal plate.
  • the coil head is curved, and the degree of curvature is optimized (the width direction of the metal plate). ) Minimize non-uniformity.
  • each TFIC drive and matching unit (condenser, transformer, etc.), and a transport unit (transport mechanism for position control) ) Is required.
  • each pair of TFICs should be arranged in opposite directions in consideration of securing a space between a matching part and a transport part associated with an induction coil, and two pairs corresponding to the width displacement of the metal plate.
  • Position control is implemented by TFIC of.
  • the temperature distribution in the width direction may be somewhat uniform.
  • a space constraint in which sufficient space for installing the induction coil is difficult to be secured such as a rolling line, it is particularly difficult to uniformly control the width direction temperature distribution from the center of the metal plate to the edge.
  • a metal plate or a continuous metal plate such as a rolled plate is heated, but a matching part for heating driving (for applying current) and for controlling position of a heating (induction) coil according to the width variation of the metal plate. Since it has a separate (extended) lead section associated with the transport section (driving mechanism), it is possible to utilize (secure) the space, thus facilitating the construction of a device in a rolling line with a narrow space, A heating device that realizes uniform heating in the width direction of the material (metal plate) and improves the coil winding structures of the pole part and the head part, thereby enabling optimal heating of the material (metal plate), and a continuous metal plate including the same. Heating mechanisms have been required.
  • the present invention is a pole portion for generating a magnetic field to heat the flat plate material, spaced apart on at least one surface of the flat plate material;
  • a lead part connected to the pole part to which a current is applied and to facilitate space utilization;
  • It provides a heating device configured to include.
  • the pole portion and the lead portion, each of the first and second pole portion and the first and second lead portion provided in the longitudinal direction of the metal plate of the plate material or the moving direction of the continuous metal plate, each of the lead portions for applying current
  • the matching unit and the transport unit for position control of the device is linked, it is aligned to one side of the metal plate.
  • the first and second pole parts provided on the first and second pole parts and aligned to correspond to the first and second edges of the metal plate are further configured to enable uniform heating in the width direction of the metal plate.
  • the first and second heads are curved at least a part to enable uniform heating.
  • the first and second head parts on the opposite side of the metal plate provided on the first and second pole parts, the second and third edge portion of the first head further comprises a.
  • the current lead-in and lead-out leads constituting the first lead portion are adjacent to each other and extended to connect with the matching portion and the transport portion, and are spaced apart while successively curved to form the first head portion, and subsequently the first pole
  • the third head portion is formed and connected to each other at the end of the first pole portion is formed, at least one unit coil is wound.
  • first pole part and the first and third head parts may be integrally formed while being connected to the leads and at least two or more rows of unit coils are arranged to overlap each other, and further include a connection coil provided on the second head part side.
  • the current lead-in and lead-out leads constituting the second lead part are spaced apart from each other to extend in association with the matching part and the transport part, and thus a second pole part and a second head part are formed in succession, and a fourth head part is formed on the lead part side. Is formed, at least one unit coil is wound.
  • the second pole part and the second and fourth head parts are formed integrally with at least two or more rows of unit coils overlapping each other, and further include a stepped coil connected to the lead toward the fourth head part.
  • the at least one pair of the heating device is disposed opposite to each other on the upper side and the lower side of the continuous metal plate, and includes a metal plate traveling roll provided on both sides of the heating device for the progress of the metal plate;
  • a continuous metal plate heating mechanism including a heating device.
  • the heating devices arranged above and below the metal plate are arranged to face each other, and the spacing h between the pole parts of the heating device on the upper side and the lower side is provided in a range of 60 to 150 mm, and is provided in the heating device.
  • the width between the 1,2 pole portions is configured to satisfy 0.5t ⁇ a ⁇ 0.75t.
  • a metal plate or a continuous metal plate such as a rolled plate is heated, and has a matching part for heating driving and a lead part (having a length) associated with a conveying part (drive mechanism) for position control.
  • this invention makes it possible to ensure space and to facilitate the construction of a device, especially in a rolling line having a narrow space.
  • uniform heating is also possible in the width direction of a board.
  • the present invention ultimately enables the optimum heating of the metal plate.
  • Figures 1a and 1b is a schematic diagram and an operational state diagram showing a conventional LFIC
  • Figures 2a and 2b is a schematic diagram and operation state diagram showing a conventional TFIC
  • Figure 3 is a schematic plan view showing a plate material (metal plate, thin plate) heating apparatus according to the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view showing a preferred embodiment of the present invention heating apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing an exit temperature distribution of only each TFIC coil (A coil, B coil) and the sum of the temperature distribution in the embodiment of the heating apparatus of FIG. 4.
  • Figure 6 is a side configuration diagram showing a continuous metal plate heating mechanism applying the upper and lower coils of the heating device of the present invention to the continuous metal plate
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a heating apparatus 1 for heating a flat plate material, for example, a metal plate 10 according to the present invention by the vertical flux induction heating method (TFIC) described above.
  • TFIC vertical flux induction heating method
  • Continuous metal plate heating in which the invention heating apparatus 1 is arranged above and below a continuous metal plate 10 '(for example, a continuous continuous rolling plate (thin plate) performing a subsequent rolling process after continuous casting) in which a pair moves continuously.
  • the instrument 1 ' is shown.
  • the present invention heating apparatus 1 of FIGS. 3 to 4 will be described, and the present invention continuous metal plate heating mechanism 1 'of FIG. 6 will be described based on this.
  • the first to fourth head parts 70, 170, 90, and 190 are all of the first edges 12 (eg, in the present embodiment) of the metal plate 10.
  • the position is corresponding to or near the second edge 14 and the second edge 14 (for example, the left edge of the metal plate in the longitudinal direction or the moving direction of the continuous metal plate).
  • the pole pitch of the first and second pole portions 30 and 130 is determined and is an important factor for heating the metal plate edge.
  • the head portion at least partially curved is described as the first and second head portions 70 and 170, and the linear head portion connected between the pole portions is formed. 3 and 4 heads 90 and 190 will be described separately.
  • the heating device 1 of the present invention is a metal plate ( 10) or the continuous metal plate 10 'is of course applicable.
  • the heating device 1 of the present invention is a configuration example, the pole portion (3) which is disposed to be spaced apart on at least one surface of the metal plate 10 to generate a magnetic field to heat the metal plate 10 And a lead portion 5 which is provided in connection with the pawl portion 3 to facilitate space utilization of the apparatus.
  • the heating device 1 of the present invention since the heating device 1 of the present invention has a separate lead portion 5 that can be extended and provided, the lead portion is extended to provide an environment of desired space utilization. .
  • the lead unit 5 is connected to the metal plate (see FIG. 3). Even if they are aligned on the same line with one edge of 10), there is no problem in the connection between the matching part and the transport part (M / T) and the operation of the device. It is easy.
  • the matching unit is a component for applying current
  • the transport unit is a component known as a driving mechanism.
  • the heating apparatus 1 of the present invention is particularly capable of uniform heating of thin plates in an optimum environment even in the continuous continuous rolling of a rolling line which is difficult to utilize space, for example, a thin plate (rolled sheet) which is subsequently rolled after continuous casting. While performing appropriately, it removes the spatial limitations as previously described in the US patent (US Pat. No. 5,401,941).
  • first and second lead portions 50 and 150 which will be described in more detail with reference to FIG. 4, constituting the lead portion 5 of the present invention, are substantially uniform in the width direction when the width of the metal plate is changed.
  • the length extending between the matching part and the transport part (M / T of FIG. 3) provided for the current application and position control of the heating device corresponding to the metal plate edges it is possible to connect in an appropriate environment based on the desired spatial arrangement. It can be.
  • the lead portion 5 is preferably arranged so as to be located only on the first edge 12 or the second edge 14 side of the metal plate 10.
  • the lead portions 5 are arranged at the first edge 12 and the second edge 14 of the metal plate, respectively, the necessary space is required on both sides of the metal plate.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of the present invention heating apparatus 1 described in FIG.
  • the heating device 1 of the present invention is provided at least in the longitudinal direction of the metal plate 10 (or the advancing direction of the continuous metal plate (for example, the rolling plate) 10 ′).
  • the first and second pole parts 30 and 130 constituting the pair of pole parts 3 and the first and second lead parts 50 and 150 constituting the lead part 5 may be configured.
  • the first and second lead parts 50 and 150 may be connected to one side of the metal plate 10, for example, the matching part and the transport part M / T (FIG. 3), for example, the present embodiment. In the example, it is preferable to be disposed only on the first edge 12 side.
  • the edge of the matching part and the transport part (M / T in FIG. 3) is the first edge 12 and the opposite side is the second edge 14.
  • first and second pole parts 30 and 130 and the first and second lead parts 50 and 150 may be sequentially formed by winding unit coils C through bending, bending, and the like.
  • the unit coils (C) of may be provided overlapping.
  • the coil C of the heating apparatus of the present invention is horizontally positioned at regular intervals on the upper side and the lower side of the metal plate while the position control of the heating apparatus 1 is performed in response to the width change of the metal plate. ) May be guided through the guide means.
  • the heating device 1 of the present invention is preferably aligned in correspondence with the upper side and the lower side of the metal plate 10, considering the upper and lower surfaces of the metal plate, but depending on the heating conditions, It is also no problem if it is arranged only above or below.
  • the heating device 1 of the present invention is provided on the first and second pole portions 30 and 130 and the first and second edges of the metal plate 10. Further comprising first and second head portions 70 and 170 respectively positioned corresponding to (12) and (14), uniform heating is possible in the width direction of the metal plate 10 by proper heating environment of the metal plate edge. It is to make it.
  • the positions of the first and second heads 70 and 170 through the transport unit associated with the lead unit correspond to the positions of the first and second edges 12 and 14 whose positions change when the width of the metal plate changes. Of course, it can be adjusted.
  • the first and second head parts 70 and 170 are at least partially curved.
  • the first and second heads 70 and 170 may be formed to be curved at least a portion for the uniform heating in the width direction of the metal plate through the first and second heads 70 and 170.
  • first and second heads 70 and 170 may be formed to be curved at least a portion for the uniform heating in the width direction of the metal plate through the first and second heads 70 and 170.
  • first, second head portion 70, 170 when providing at least a portion of a curved, most preferably circular first, second head portion 70, 170, insufficient heating of the portion near the metal plate edge or an increase in current density, or prolong the current path. To enable uniform heating in the width direction of the metal plate.
  • the degree of curvature of the first and second heads 70 and 170 may be determined as an optimal condition through numerical analysis so as to make the widthwise temperature near the edge of the metal plate uniform.
  • Figure 5 shows the individual temperature distribution and the temperature distribution of the pair of vertical flux induction coils (TFIC) (A, B) in the width direction of the metal plate in the heating apparatus 1 of the present invention when designed to the optimum curvature.
  • the sum of the temperature distributions (A + B) is shown graphically.
  • the sign A + B represents the sum of the respective widthwise temperature distributions of the A TFIC coil and the B TFIC coil, and generally indicates that the temperature distribution is flat in the width direction. have.
  • the heating apparatus of the present invention including the first and second head portions 70 and 170 that are at least partially curved has uniform heating in the width direction of the metal plate (rolled plate).
  • the first and second head parts 70 and 170 respectively implement heating while being positioned in correspondence with the first edge 12 and the second edge 14 in the metal plate longitudinal direction (progression direction).
  • the metal plate may be disposed to be adjacent to each other along the first and second pole parts 30 and 130 and the first and second head parts 70 and 170 and the second and first edges 14 and 12 of the metal plate. Through the four head portions 90 and 190, uniform heating in the width direction of the metal plate is enabled.
  • the heating device 1 of the present invention the first and second pole portion to the opposite side of the first, second head portion 70, 170 so that the unit coils are wound to form a closed coil as a whole.
  • a third and fourth head portions 90 and 190 in the vicinity of the second and first edges 14 and 12 of the metal plate 10, which are provided in the 30 and 130.
  • the third and fourth head parts 90 and 190 may be positioned to be provided in a free space that compensates for the width variation of the metal plate from the metal plate edge.
  • the metal plate including the first pole part 30, the first lead part 50, and the first and third head parts 70 and 90 of the heating apparatus 1 of the present invention.
  • the first lead portion 50 includes lead and lead leads 50a and 50b for carrying out the lead in and drawing out of the current, and the leads are adjacent to each other and matched. It is extended to link with the department and the transportation unit (M / T of FIG. 3).
  • the first pole part 30 is formed in succession with the leads while being curved and spaced apart to form the first head part 70 corresponding to the first edge 12 of the metal plate 10.
  • a third head portion 90 is formed which is connected to each other.
  • the first pole part 30 and the first and third head parts 70 and 90 are connected to the leads, and at least two or more rows of unit coils C are integrally formed. It may be provided in the form of winding.
  • connection coil provided on the side of the second head part 90 which compensates for the step difference for the connection with the outermost inlet lead 50a.
  • the connecting coil C ′ may be provided by being bonded to the unit coil C by welding, but the coils may be provided integrally through bending, bending, and step forming in order to avoid problems in welding. There will be.
  • the heating part having the second pole part 130, the second lead part 150, and the second and fourth head parts 170 and 190 on the downstream side in the longitudinal direction of the metal plate as shown in FIG.
  • the current lead-in and lead-out leads 150a and 150b of the second lead unit 150 are spaced apart from each other to extend in association with the matching unit and the transport unit M / T, and subsequently curved with the second pole unit 130.
  • the second head portion 170 may be formed, and the fourth head portion 190 may be formed on the lead side.
  • the second pole part 130 and the second and fourth head parts 170 and 190 are integrally formed while overlapping and winding at least two rows of unit coils C, and the current is directed toward the fourth head part 190. It may be provided with a stepped coil (C ") connected to the lead lead (150a), this step coil is to compensate for the thickness of the coil when connected to the lead integrally.
  • the heating apparatus 1 of the present invention when the arrangement of the unit upstream and downstream side heating units is arranged, the first, first, and second members in the longitudinal direction of the metal plate 10 (or the advancing direction of the continuous metal plate 10 'of FIG.
  • the second heads 70 and 170 are positioned to correspond to the first and second edges 12 and 140 of the metal plate, and precisely perform edge heating of the metal plate in sequence, and the third and fourth head portions 90 ( 190 is spaced adjacently adjacent the metal plate edge, preferably at least aligned at a position passing through the metal plate.
  • the first edge 12 of the metal plate 10 is formed of the first head part 70
  • the first pole part 30 and the second edge 14 of the metal plate 10 is formed of the first edge part 12.
  • the widthwise uniform heating of the metal plate is performed while sequentially passing through the second head portion 170 and the second pole portion 130.
  • the frequency applied to the coil of the present invention is preferably 3 kHz or less
  • the number of turns of the unit coil (C) to determine the shape of the device is preferably 5 windings or less.
  • the spacing between the turns or the cooling structure becomes more complicated, which may cause problems in terms of manufacturing cost or maintenance.
  • Fig. 6 shows a vertical cross section of one TFIC coil of the continuous metal plate heating mechanism 1 'based on the heating device 1 of the present invention described so far, for example, a pair of unit heating devices.
  • (1) is arranged on the upper side and the lower side of the continuous metal plate 10 '(for example, thin rolled plate of the continuous rolling line), respectively, and the metal plate traveling rolls (2) are provided upstream and downstream of the heating apparatus, respectively. It is.
  • the heating apparatuses 1 are respectively disposed inside the chamber 4 to form a heating space for blocking heat dissipation and magnetic flux leakage, and the metal sheet traveling roll 2 enters the metal plates on both sides of the chamber 4. And a drawing space.
  • X is the interval between the center of the traveling roll (2)
  • L is the interval between the progress roll
  • D is the diameter of the progress roll
  • t is the center of the upstream and downstream heaters of the unit of a pair of heaters
  • the inter-distance d is the thickness of the metal plate
  • H is the height difference between the unit coils (C) of the heating apparatus disposed opposite to the upper side and the lower side.
  • the distance (distance) between the rolls is smaller than 75% of L.
  • the distance between the centers of the pair of heaters 1 is compared with the roll gap, It is because it is difficult to arrange a desired coil within a given interval outside the above condition.
  • the distance h between the unit coils C of the first and second pole parts 30 and 130 of the pair of heating devices 1 on the upper side and the lower side is provided as 60-150 mm. If the above conditions are exceeded, i.e., 60 mm or less, the unit coils of the heating apparatus are too close to the metal plate, and the coil is damaged by the collision. .
  • the maximum width a of the unit coils C between the first and second pole parts 30 and 130 provided in the heating apparatus 1 satisfies 0.5t ⁇ a ⁇ 0.75t, If less than 0.5t outside the above conditions, the width of the induction coil is reduced too much, the heating capacity is reduced, on the contrary, if it is larger than 0.75t, there is a space constraint, making the actual production difficult.
  • the heating apparatus of the present invention described above, and the continuous metal plate heating mechanism including the same include a separate lead portion associated with the matching portion and the transport portion, and in particular, forming the first to fourth head portions through the winding shape.
  • the optimum heating of the metal plate, in particular, the continuous metal plate, such as the continuous rolling plate to achieve.
  • the heating device and the continuous metal plate device of the present invention can be designed as a low frequency when heating thin materials and nonmagnetic materials as a TFIC method, and the electrical heating efficiency is higher than that of the conventional LFIC even when the material thickness is large. It also eliminates the need for a separate edge heater, as it provides the overheating characteristics of the metal plate edge, which is easier to cool than the center plate.
  • the characteristics of the heating apparatus of the present invention such as in the case of continuous continuous rolling of thin plate (CEM), for example, in the case of mini mill process, eliminating the space consumption caused by additional edge heater installation, By compensating for temperature losses, product uniformity of the final product can be realized.
  • CEM continuous continuous rolling of thin plate
  • the material does not penetrate the solenoid coil like the LFIC, it will facilitate the movement to the desired position during the non-heating, thereby enabling the device to be properly operated in response to line maintenance or an emergency accident.
  • the heating apparatus of the present invention arranges a matching part and a conveying part which are limited to the application of the rolling line to one side, the temperature distribution in the width direction of the metal plate can be as uniform as possible by utilizing space. It has features that can be.

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Abstract

가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구가 제공된다. 상기 가열장치는, 평판소재를 가열토록 자기장을 발생시키고, 평판소재의 적어도 일면에 이격 되어 배치되는 폴부 및, 상기 폴부와 연계되면서 전류가 인가되고 공간 활용을 용이토록 제공되는 리드부;를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 평판 소재 예컨대, 금속판 또는, 압연판(연연속 박 압연판)과 같은 연속 금속판을 가열하되, 공간 활용이 확보되어, 특히 공간이 협소한 압연라인등 에서의 장치구축을 용이하게 하고, 금속판의 폭 방향으로의 균일한 가열도 구현하고, 폴부와 헤드부 등의 코일 권선 구조를 개선하여, 궁극적으로 금속판의 최적 가열을 가능하게 하는 등의 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구
본 발명은 금속판 등의 평판소재를 유도 가열을 통하여 가열하는 가열장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 공간 활용이 확보되어, 특히 공간이 협소한 압연라인 등에서의 장치 구축을 용이하게 하면서, 소재(금속판)의 폭 방향으로 균일한 가열을 가능하게 하면서, 폴부와 헤드부 등의 코일 권선 구조를 개선하여, 궁극적으로 소재(금속판)의 최적 가열을 가능하게 한 가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구에 관한 것이다.
평판소재 예컨대, 금속판 또는 연속 진행되는 연속 금속판 등의 압연판 가열시 사용되는 수직 플럭스 유도코일(Transverse Flux Induction Coil)(이하, 'TFIC' 이라 함)은 솔레노이드 가열 코일(Longitudinal Flux Induction Coil)(이하, 'LFIC'이라 함)로부터 개발된 유도 가열 기술 중 하나이다.
이때, 도 1 및 도 2에서는 이와 같은 LFIC와 LFIC에서 개선된 TFIC에 의한 평판소재 예컨대, 금속판의 가열 원리를 나타내고 있다.
예컨대, 도 1a에서와 같이, LFIC에 의해 발생하는 자기장은 금속판에 수평으로 작용하므로 금속판의 수직 단면에 와전류(Eddy current)를 발생시키고, 이때 도 1b와 같이, 와전류에 의한 금속판의 효율적인 가열을 위해서는 금속판의 두께가 자기장 침투깊이(δ = √(1/πfμσ))의 3배 이상이어야 하는데, 이는 금속판의 상부와 하부에 반대로 흐르는 와전류가 서로 충돌하여 상쇄('A' 영역)되는 것을 방지하기 위한 것이다.
따라서, 알려진 LFIC 유도가열의 경우에는, 금속판 두께가 얇아질수록 침투 깊이도 낮아져야 하기 때문에, 재료의 높은 투자율(μ) 또는 장치의 높은 운전 주파수(f)가 필요하게 된다.
그러나, 투자율은 금속의 고유 물성치로서 제어가 불가능하고 큐리 온도 이상에서는 공기와 같이 낮은 값으로 되기 때문에, 높은 운전 주파수로만 운전하는 것이 필요하게 된다. 이는 대용량 전력 설비의 구현에 있어 제한이 있기 때문에 LFIC에 의한 비자성 금속판의 유도 가열에는 구조적으로 한계가 있었다.
다음, 도 2a에서 도시한 바와 같이, TFIC는 금속판에 수직으로 관통하는 자기장을 발생시키고 침투 깊이도 금속판의 두께보다 크게 설계하기 때문에 유도되는 와전류의 상쇄 현상이 없어지고, 또한 도 2b에 도시한 바와 같이, 금속판 상부 및 하부를 흐르는 와전류는 같은 부호이면서 서로 중첩(B)되어 전류 밀도를 상승시키므로 가열 효과(P=I^2×R)를 높일 수 있는 것이다.
이에 따라서, 비자성 금속판 또는 박판의 유도 가열에서는 TFIC의 경우 가열 효율을 향상시키는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
한편, 이와 같은 TFIC의 초기 모델의 경우 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 단순한 직사각형의 권선 형태였는데, 이 경우 강판에 유도되는 와전류 밀도는 금속판의 에지 근방에서 폭방향 불균일성이 커지는 형태가 된다.
이는, 단순 직사각형 형태의 권선을 사용할 경우에 생기는 일반적인 문제이며, 다음에 본 발명에서 상세하게 설명하듯이, 코일 헤드(Head)를 만곡 형태로 하고, 그 만곡의 정도를 최적화하면 (금속판의 폭방향) 불균일을 최소화 할 수 있다.
그런데, 상, 하로 각각 한 쌍의 TFIC 가열(유도)코일을 사용하는 유도 가열기술이 미국특허 US 5,401,941호에서 개시되고 있다.
이때, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 미국 특허의 경우, 상,하로 배치된 TFIC를 이용하는 것으로서, 각각의 TFIC 구동과 매칭부(콘덴서,트랜스포머 등)와, 위치 제어를 위한 운송부(운송 기구)가 필요하다.
예를 들어, 상기 미국 특허의 경우 각각의 TFIC는 유도 코일과 연계되는 매칭부와 운송부의 공간 확보 등을 고려하여 한쌍의 TFIC는 각각 반대방향으로 배열되어야 하고, 금속판의 폭 변위 등에 대응하여 2쌍의 TFIC로 위치제어를 구현한 것이다.
따라서, 상기 미국 특허의 경우, 전류 인가를 위한 매칭부 및, 유도코일의 위치 제어를 위한 운송부(구동기구, 구동 프레임 등)를 각각 반대편에 위치시켜 사용하는 방식이기 때문에, 장치 가동을 위한 공간이 많이 필요하고, 이와 같은 공간 확보의 재한은 특정 공정 특히, 주변 장치의 설치 공간이 매우 협소한 압연 라인 등에 적용하는 것은 어려운 문제가 있는 것이다.
예를 들어, 연속 주조후 연속적으로 압연을 수행하는 박판의 연연속 압연라인의 경우에는 상기와 같은 미국 특허의 TFIC를 적용하는 것은 사실상 불가능한 것이다.
또한, 미국 특허와 같은 직선(전체적으로는 사각형 형태의 권선) 형태의 헤드부(Head Design)의 경우에는, 충분한 코일간격(Pole Pitch)을 확보하면 폭 방향으로 온도분포를 어느 정도 균일하게 할 수는 있지만, 압연라인과 같이 유도코일을 설치하기 위한 충분한 공간이 확보되기 어려운 공간 상의 제약이 있는 경우에는, 특히 금속판 중심에서 에지쪽으로의 폭 방향 온도분포를 균일하게 제어하는 것이 어려운 문제가 있었다.
따라서, 당 기술분야에서는, 금속판 또는, 압연판과 같은 연속 금속판을 가열하되, 가열 구동을 위한(전류 인가를 위한) 매칭부와, 금속판의 폭 가변에 따른 가열(유도) 코일의 위치제어를 위한 운송부(구동기구)와 연계되는 별도의 (길이를 갖는 신장된) 리드부를 구비하기 때문에, 공간 활용(확보)를 가능하게 하고, 따라서 공간이 협소한 압연라인 등에서의 장치 구축을 용이하게 하면서, 소재(금속판)의 폭 방향으로 균일한 가열을 구현하면서, 폴부와 헤드부 등의 코일 권선 구조를 개선하여, 궁극적으로 소재(금속판)의 최적 가열을 가능하게 한 가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구가 요구되어 왔다.
상기와 같은 요구를 달성하기 위한 기술적인 일측면으로서 본 발명은, 평판소재를 가열토록 자기장을 발생시키고, 평판소재의 적어도 일면에 이격 되어 배치되는 폴부; 및,
상기 폴부와 연계되면서 전류가 인가되고 공간 활용을 용이토록 제공되는 리드부;
를 포함하여 구성된 가열장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 폴부와 리드부는, 평판소재인 금속판의 길이방향이나 연속 금속판의 진행방향으로 제공되는 제1,2 폴부와 제1,2 리드부를 각가 포함하되, 상기 리드부들은 전류인가를 위한 매칭부와 장치의 위치제어를 위한 운송부가 연계되되, 금속판의 일측으로 정렬되는 것이다.
더 바람직하게는, 상기 제1,2 폴부에 제공되고 금속판의 제1,2 에지에 대응되어 위치 정열되는 제1,2 헤드부;를 더 포함하여 금속판의 폭방향 균일가열을 가능토록 구성되는 것이다.
이때, 상기 제1,2 헤드부는 균일 가열을 가능토록 적어도 일부분은 만곡되는 것이다.
바람직하게는, 상기 제1,2 헤드부의 반대측으로 제1,2 폴부에 제공되는 금속판 제2,1 에지측의 제3,4 헤드부;를 더 포함하는 것이다.
더 바람직하게는, 상기 제1 리드부를 구성하는 전류 인입 및 인출 리드들은, 서로 인접되어 매칭부와 운송부에 연계토록 신장되면서, 상기 제1 헤드부를 형성토록 연이어 만곡되면서 이격되고, 연이어 제1 폴부가 형성되고 상기 제1 폴부의 단부에 서로 연결되는 상기 제3 헤드부가 형성되되, 적어도 하나의 단위코일이 권선되는 것이다.
이때, 상기 제1 폴부와 제1,3 헤드부는, 리드들과 연결되고 적어도 2열 이상의 단위코일들이 겹쳐져 배열되면서 일체로 형성되고, 제2 헤드부측에 제공되는 연결코일을 더 포함하는 것이다.
또는, 상기 제2 리드부를 구성하는 전류 인입 및 인출 리드들은 서로 이격되어 매칭부와 운송부에 연계토록 신장되면서, 연이어 제2 폴부와 제2 헤드부가 형성되고, 상기 리드부 측에 제4 헤드부가 형성되되, 적어도 하나의 단위코일이 권선되는 것이다.
바람직하게는, 상기 제2 폴부와 제2,4 헤드부는, 적어도 2열 이상의 단위 코일이 겹쳐져 배열되면서 일체로 형성되고, 제4 헤드부 측으로 리드와 연결되는 단차코일을 더 포함하는 것이다.
또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 적어도 한 쌍의 상기 가열장치가 연속 금속판의 상측과 하측에 서로 대향 배치되되, 상기 가열장치의 양측에 금속판의 진행을 위하여 제공되는 금속판 진행롤 들을 포함하고, 상기 가열장치들의 폴부 중심 간 간격 t는 t < L×0.75를 만족하고, 여기서 L=X-D이고, L은 진행롤 사이의 간격, X는 진행롤의 중심 간 간격, D는 진행롤의 직경인 가열장치를 포함하는 연속 금속판 가열 기구를 제공한다.
더 바람직하게는, 상기 금속판 상측과 하측에 배열되는 가열장치는 서로 대향하여 마주하도록 배열되되, 상측과 하측의 가열장치의 폴부 간 간격 h는 60∼150mm로 제공되고, 상기 가열장치에 구비된 제1,2 폴부간 폭a는, 0.5t < a < 0.75t를 만족하도록 구성되는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 금속판 또는, 압연판과 같은 연속 금속판을 가열하되, 가열 구동을 위한 매칭부와 위치제어를 위한 운송부(구동기구)와 연계되는 (길이를 갖는) 리드부를 구비한다.
따라서, 본 발명은 공간 확보를 가능하게 하여, 특히 공간이 협소한 압연라인 등에서의 장치 구축을 용이하게 하는 것이다.
또한, 판의 폭 방향으로 균일한 가열도 가능하게 하는 것이다.
특히, 폴부와 헤드부 등의 코일 권선 구조를 개선하여, 궁극적으로 본 발명은 금속판의 최적 가열을 가능하게 하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 LFIC를 도시한 구성도 및 작동 상태도
도 2a 및 도 2b는 종래 TFIC를 도시한 구성도 및 작동 상태도
도 3은 본 발명에 따른 평판소재(금속판,박판) 가열장치를 도시한 개략 평면도
도 4는 도 3의 본 발명 가열장치의 바람직한 실시예를 도시한 사시도
도 5는 도 4의 본 발명 가열장치의 실시예에서 각 TFIC 코일(A코일,B코일)만의 출측 온도분포와 이들을 합한 온도분포를 도시한 그래프
도 6은 본 발명 가열장치의 상,하부 코일을 연속 금속판에 적용한 연속 금속판 가열 기구를 도시한 측면 구성도
이하, 도면을 참고로 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 3 및 도 4에서는 본 발명에 따른 평판소재 예컨대, 금속판(10)를 앞에서 설명한 수직 플럭스 유도 가열 방식(TFIC)으로 가열하는 가열장치(1)를 도시하고 있고, 도 6에서는 이와 같은 본 발명 가열장치(1)를 한 쌍이 연속 이동하는 연속 금속판(10')(예를 들어 연속 주조후 연이어 압연공정을 수행하는 연연속 압연판(박판))의 상,하측에 배열한, 연속 금속판 가열 기구(1')를 도시하고 있다.
따라서, 이하의 본 실시예 설명에서는, 도 3 내지 도 4의 본 발명 가열장치 (1)를 설명하고, 이를 기반으로 도 6의 본 발명 연속 금속판 가열 기구(1')를 설명한다.
한편, 다음에 상세하게 설명하겠지만, 이하의 본 실시예에서는 제1 내지 제4 헤드부(70)(170)(90)(190)들은 모두 금속판(10)의 제1 에지(12)(예컨대, 금속판의 길이방향이나 연속 금속판인 경우 진행방향을 기준으로 우측 에지)와 제2 에지(14)(예컨대, 금속판의 길이방향이나 연속 금속판의 진행방향을 기준으로 좌측 에지)에 대응 위치되거나 에지측 부근에 제공되는 것으로서, 제1,2 폴부(30)(130)의 간격(pole pitch)을 결정하게 되고, 금속판 에지의 가열에 중요한 요소이다.
다만, 본 실시예에서는 도 4에서와 같이, 적어도 일부분이 만곡된 헤드부를 제1,2 헤드부(70)(170)로 설명하고, 폴부 사이에 연결되는 직선상(사각형태)의 헤드부를 제3,4 헤드부(90)(190)로 구분하여 설명한다.
또한, 이하의 실시예 설명에서 단순 평판소재인 금속판(10)과 연속 진행되는 연속 금속판(10')의 도면부호를 구분하여 설명하나, 앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 가열장치(1)는 금속판(10) 또는 연속 금속판(10') 모두에 적용 가능함은 물론이다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
먼저, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가열장치(1)는 구성 일예로서, 금속판(10)을 가열토록 자기장을 발생시키고 금속판(10)의 적어도 일면에 이격되어 배치되는 폴부(3) 및, 상기 폴부(3)와 연계되면서 장치의 공간 활용을 용이토록 제공되는 리드부(5)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가열장치(1)는 신장되어 제공될 수 있는 별도의 리드부(5)를 구비하기 때문에, 리드부가 연장되면서 원하는 공간 활용의 환경을 제공하는 것이다.
예를 들어, 전류 인가와 위치제어(금속판의 폭 가변에 따른 위치 제어)를 위한 매칭부와 운송부(M/T)와 리드부가 연계되기 때문에, 도 3과 같이 리드부(5)를 금속판(10)의 일측 에지를 기준으로 동일선상으로 정렬시키어도 매칭부와 운송부(M/T)간 연결과 장치의 운용에 문제가 없고, 결국 공간이 협소한 압연라인 등에서의 본 발명 장치의 적용이 용이한 것이다.
이때, 상기 매칭부는 전류 인가를 위한 구성부이고, 상기 운송부는 구동기구러서 알려진 구성부들이다.
따라서, 본 발명의 가열장치(1)는 특히, 공간 활용이 어려운 압연라인 예컨대, 연속 주조후 연이어 압연공정을 수행하는 박판(압연판)의 연연속 압연시에도, 최적의 환경에서 박판 가열을 균일하면서 적정하게 수행하면서도, 앞에서 설명한 미국특허(US 5,401,941호)에서와 같은 공간 적인 제한을 제거한 것이다.
또한, 본 발명의 리드부(5)를 구성하는 다음에 도 4에서 더 상세하게 설명하는 제1,2 리드부(50)(150)는 실질적으로 금속판의 폭이 변하는 경우 폭방향의 균일 가열을 위한 금속판 에지와 대응되는 가열장치의 전류인가와 위치제어를 위하여 제공되는 매칭부와 운송부(도 3의 M/T)사이로 신장되는 길이를 조정하면, 원하는 공간 배열을 기반으로 적정한 환경에서 연계될 수 있는 것이다.
물론, 도 3에서와 같이, 본 발명 가열장치(1)에서 리드부(5)는 금속판(10)의 제1 에지(12) 또는 제2 에지(14) 측에만 위치되도록 배열되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속판의 제1 에지(12)와 제2 에지(14)에 각각 리드부(5)가 배열되면, 그 만큼 필요한 공간이 금속판 양측에서 필요하기 때문이다.
다음, 도 4에서는 도 3에서 설명한 본 발명 가열장치(1)의 바람직한 실시예를 도시하고 있다.
즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가열장치(1)는, 금속판(10)의 길이방향(또는 연속 금속판(예를 들어 압연판)(10')의 진행방향)으로 제공되는 적어도 한 쌍의 폴부(3)를 구성하는 제1,2 폴부(30)(130)와 리드부(5)를 구성하는 제1,2 리드부(50)(150)로 구성될 수 있고, 이때 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 제1,2 리드부들(50)(150)들은 금속판(10)의 일측 예컨대, 매칭부와 운송부(M/T)(도 3)와 연계되는 일측, 예를 들어 본 실시예에서는 제1 에지(12)측에만 배치되는 것이 바람직하다.
다만, 이하의 본 실시예 설명에서는, 금속판(10)의 에지 중 매칭부와 운송부(도 3의 M/T)측 에지를 제1 에지(12), 그 반대측을 제2 에지(14)로 구분하여 설명한다.
이때, 실질적으로 상기 제1,2 폴부(30)(130)와 제1,2 리드부(50)(150)들은 단위 코일(C)들이 절곡, 만곡 등을 매개로 권선되어 연이어 형성되고, 복수의 단위코일(C)들이 겹쳐져 제공될 수 있다.
그리고, 도면에서는 도시하지 않았지만, 금속판의 폭 변화에 대응하여 가열장치(1)의 위치제어가 수행되는 동안, 금속판의 상측과 하측에 일정한 간격을 갖고 수평하게 위치되는 본 발명 가열장치의 코일(C)은 가이드수단 등을 통하여 그 이동이 안내될 수 있다.
또한, 도 4에서와 같이, 본 발명의 가열장치(1)는 금속판(10)의 상측과 하측에 각각 대응되어 정렬되는 것이 금속판의 상,하면 가열을 감안하면 바람직하지만, 가열조건에 따라, 금속판의 상측 또는 하측에만 배열되는 것도 문제는 없다.
다음, 더 바람직하게는 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가열장치(1)는, 상기 제1,2 폴부(30)(130)에 제공되고 금속판(10)의 제1 및 제2 에지(12)(14)에 각각 대응되어 위치되는 제1,2 헤드부(70)(170)를 더 포함하여, 금속판 에지의 가열 환경을 적정하게 하여 금속판(10)의 폭방향으로 균일가열을 가능하게 하는 것이다.
물론, 리드부와 연계된 운송부를 매개로 상기 제1,2 헤드부(70)(170)의 위치는 금속판의 폭 변화시 위치가 변하는 제1,2 에지(12)(14)의 위치에 대응하여 조정될 수 있음은 당연하다.
이때, 바람직하게는 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 제1,2 헤드부(70) (170)는 적어도 일부분이 만곡되는 것이다.
즉, 상기 제1,2 헤드부(70)(170)가 적어도 일부분이 만곡되도록 형성하는 것은, 제1,2 헤드부(70)(170)를 통한 금속판의 폭방향 균일가열을 위한 것인데, 예를 들어 적어도 일부분이 만곡된, 가장 바람직하게는 원형의 제1,2 헤드부(70)(170)를 제공하는 경우, 금속판 에지 근방 부분의 불충분한 가열이나 전류의 밀도 상승, 또는 전류 패스를 연장시켜 금속판의 폭방향 균일 가열을 가능하게 하는 것이다.
이와 같은 제1,2 헤드부(70)(170)의 만곡의 정도는 금속판 에지 근방 부분의 폭방향 온도를 균일하게 하도록 수치해석법을 통해 최적의 조건으로 정할 수 있을 것이다.
한편, 도 5에서는 최적의 만곡으로 설계한 경우에 본 발명 가열장치(1)에서 한 쌍의 수직 플럭스 유도코일(TFIC)(A,B)의 금속판 폭방향으로의 개별적인 온도분포와 이 온도분포를 합산한 온도분포(A+B)를 그래프로 나타내고 있다.
즉, 도 5에서와 같이, 부호 A + B는 A TFIC 코일과 B TFIC 코일의 각각의 폭방향 온도분포를 합한 것을 나타내고, 대체적으로 폭방향으로 균일(flat)한 온도분포를 나타내고 있음을 알 수 있다.
특히, 도 5의 그래프에서 X 축의 금속판의 폭 400 ~ 620 mm 또는 - 400 ~ - 620mm 사이에서, 금소판 에지 부근에 배치되는 적절히 만곡된 제1,2 헤드들로 인해, 합산된 금속판 폭방향의 온도분포 A+B는 에지부분을 제외하고 금속판의 폭방향으로 거의 균일한 온도 분포를 나타내고 있음을 알 수 있다.
따라서, 적어도 일부분 만곡된 제1,2 헤드부(70)(170)를 포함하는 본 발명 가열장치는, 금속판(압연판)의 폭방향으로 균일한 가열이 이루어 짐을 알 수 있다.
상기 제1,2 헤드부(70)(170)는 각각 금속판 길이방향(진행방향)으로 순차로 제1 에지(12)와 제2 에지(14)에 대응되어 위치 제어되면서 가열을 구현하고, 따라서, 금속판은 제1,2 폴부(30)(130)와 제1,2 헤드부(70)(170) 및, 금속판의 제2,1 에지(14)(12)를 따라 인접하여 배치된 제3,4 헤드부(90)(190)를 통하여, 금속판의 폭방향으로 균일한 가열을 가능하게 하는 것이다.
즉, 더 바람직하게는 본 발명의 가열장치(1)는, 단위코일들이 권선되면서 전체적으로 폐단의 유도코일을 형성하도록 상기 제1,2 헤드부(70)(170)의 반대측으로 제1,2 폴부(30)(130)에 제공되는, 금속판(10)의 제2,1 에지(14)(12) 부근의 제3,4 헤드부(90)(190)를 더 포함하는 것이다.
이 경우, 상기 제3,4 헤드부(90)(190)는 금속판 에지에서 벗어나 금속판의 폭 가변을 보상하는 여유 공간에 제공토록 위치될 수 있다.
다음, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명 가열장치(1)의 제1 폴부(30)와 제1 리드부(50) 및 제1,3 헤드부(70)(90)를 포함하는 금속판의 길이방향으로 상류측에 배치되는 가열부에서, 상기 제1 리드부(50)는 전류의 인입 및 인출을 수행하는 인입 및 인출 리드(50a)(50b)들을 포함하고, 상기 리드들은 서로 인접되어 매칭부와 운송부(도 3의 M/T)에 연계토록 신장된다.
그리고, 금속판(10)의 제1 에지(12)에 대응 위치되는 상기 제1 헤드부(70)를 형성토록 만곡되어 이격되면서 리드들과 연이어 제1 폴부(30)가 형성되고 상기 제1 폴부의 단부에 서로 연결되는 제3 헤드부(90)가 형성된다.
이때, 적정한 가열환경을 조성하기 위하여, 상기 제1 폴부(30)와 제1,3 헤드부(70)(90)는, 리드들과 연결되고 적어도 2열 이상의 단위코일(C)들이 겹쳐져 일체로 권선되는 형태로 제공될 수 있다.
바람직하게는, 2열로 단위 코일들이 권선되면서 각각 제1 폴부(30)를 형성하는 경우 최외측 인입 리드(50a)와의 연결을 위하여 단차를 보상하는 제2 헤드부(90)측에 제공되는 연결코일(C')을 포함한다.
이와 같은 연결코일(C')은 용접 등으로 단위코일(C)에 접합되어 제공될 수 있으나, 용접시 문제가 발생되는 것을 피하도록 미리 코일들은 절곡, 만곡 및 단차 성형으로 통하여 일체로 제공될 수도 있을 것이다.
다음, 금속판의 길이방향으로 하류측의 제2 폴부(130)와 제2 리드부(150) 및 제2,4 헤드부(170)(190)를 갖는 가열부의 경우에도, 도 4에서 도시한 바와 같이, 제2 리드부(150)의 전류 인입 및 인출 리드(150a)(150b)들은 서로 이격되어 매칭부와 운송부(M/T)와 연계토록 신장되고, 연이어 제2 폴부(130)와 만곡된 제2 헤드부(170)가 형성되고, 상기 리드 측에 제4 헤드부(190)가 형성될 수 있다.
즉, 제2 폴부(130)와 제2,4 헤드부(170)(190)는, 적어도 2열 이상의 단위코일(C)이 겹쳐져 권선되면서 일체로 형성되고, 제4 헤드부(190)측으로 전류 인입리드(150a)와 연결되는 단차코일(C")을 구비할 수 있고, 이와 같은 단차코일도 리드와 일체로 연결되는 경우의 코일의 두께를 보상하기 위한 것이다.
한편, 본 발명 가열장치(1)에서, 단위 상류 및 하류측 가열부들의 배열을 정리하면, 금속판(10)의 길이방향(또는 도 6의 연속 금속판(10')의 진행방향)으로 제1,2 헤드부(70)(170)는 금속판의 제1,2 에지(12)(140)에 대응되어 위치되면서 순차로 금속판의 에지 가열을 정밀하게 수행하고, 제3,4 헤드부(90)(190)는 금속판 에지와는 여유있게 인접하여 배치되는데, 최소한 금속판을 통과하는 위치에 정렬되는 것이 바람직하다.
따라서, 도 4에서 도시한 바와 같이, 금속판(10)의 제1 에지(12)는 제1 헤드부(70)와 제1 폴부(30),금속판(10)의 제2 에지(14)는 제2 헤드부(170)와 제2 폴부(130)를 순차로 통과하면서, 금속판의 폭방향 균일 가열을 수행하게 된다.
이때, 바람직하게는 도 4와 같이, 본 발명 코일에 인가되는 주파수는 3 kHz 이하가 바람직하고, 장치의 형태를 결정하는 단위코일(C)의 권선수는 5 권선 이하가 바람직하다. 예를 들어 권선수가 증가할수록 권선간 간격이나 냉각구조도 복잡하게 되어 제작 비용이나 유지 관리면에서 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
다음, 도 6에서는 지금까지 설명한 본 발명의 가열장치(1)를 기반으로 하는 연속 금속판 가열 기구(1') 중 1개 TFIC 코일의 상하 단면을 도시하고 있는데, 예를 들어 한 쌍의 단위 가열장치(1)를 연속 진행되는 금속판(10')(예컨대, 연연속 압연라인의 박 압연판)의 상측과 하측에 각각 대향 배열되되, 가열장치의 상류 및 하류 측에는 각각 금속판 진행롤(2)들이 제공되어 있다.
그리고, 상기 가열장치(1)들은 각각 쳄버(4)의 내부에 배치되어 열 방산 및 자속누설을 차단하는 가열공간을 형성하고, 상기 금속판 진행롤(2)은 쳄버(4)의 양측으로 금속판 진입 및 인출 공간에 배치될 수 있다.
이때, 도 6에서 X는 진행롤(2)의 중심간 간격, L은 진행롤 사이의 간격, D는 진행롤의 직경, t는 1 쌍의 가열장치의 단위의 상류 및 하류측 가열장치의 중심간 거리, d는 금속판의 두께 및, H는 상측과 하측에 대향 배치되는 가열장치의 단위코일(C)사이의 높이차를 나타낸다.
한편, 바람직하게는 상기와 같은 본 발명의 연속 금속판 가열 기구(1')에서, 상기 t는 t < L×0.75를 만족하고, 이때 L = X - D로 구성하고, 여기서 L은 진행롤 사이의 간격, X는 진행롤의 중심 간 간격, D는 진행롤의 직경이다.
즉, 상기 t의 경우 진행롤 사이의 간격(거리)에 대응하여 L의 75% 보다는 작은 것이 바람직한데, 이는 결과적으로 한 쌍의 가열장치(1)들의 중심간 간격이 진행롤 간격에 대비하여, 상기 조건을 벗어나면, 주어진 간격 내에 원하는 코일을 배치하기 어렵기 때문이다.
더하여, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상측과 하측의 한 쌍의 가열장치(1)들의 제1,2 폴부(30)(130)들의 단위코일(C)간 간격 h는 60-150 mm로 제공되는 것이 바람직한데, 상기 조건을 벗어나는 경우 즉, 60mm 이하인 경우에는 가열장치의 단위코일들이 금속판과 너무 근접되어 충돌에 의한 코일 파손이 우려되고, 반대로 150mm 보다 큰 경우에는 가열의 효율성이 현저히 저하될 것이다.
그리고, 더 바람직하게는 가열장치(1)에 구비된 제1,2 폴부(30)(130)간 단위코일(C)의 최대폭 a는, 0.5t < a < 0.75t를 만족하는 것이 바람직한데, 상기 조건을 벗어나 0.5t 보다 작은 경우에는 유도코일의 폭이 너무 줄어 가열능력이 줄어들고, 반대로 0.75 t보다 크게 되면 공간상의 제약이 있어 실제 제작이 어렵게 된다.
이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 가열장치 및, 이를 포함하는 연속 금속판 가열 기구의 경우에는 매칭부와 운송부와 연계되는 별도의 리드부를 포함하되, 특히 권선형태를 통한 제1 내지 4 헤드부의 형성 구조를 통하여, 금속판 특히, 연속 진행되는 압연판과 같은 연속 금속판의 최적 가열을 구현하는 것이다.
예컨대, 본 발명의 가열장치와 연속 금속판 기구는, TFIC 방식으로서 얇은 소재 및 비자성체의 가열시 저주파로 설계 가능하며 소재 두께변동이 커도 전기적 가열 효율이 기존의 LFIC에 비해 높게 가져갈 수 있는 장점이 있고, 판 중앙부분 보다 냉각이 쉽게되는 금속판 에지의 과열 특성도 제공하기 때문에, 별도의 에지 가열기를 구비할 필요가 없다.
따라서, 이와 같은 본 발명의 가열장치의 특성은, 연연속 압연(CEM)과 같이 박판을 연연속 압연하는 예를 들어, 미니밀 공정의 경우, 추가적인 에지 가열기 설치에 따른 공간소모를 제거하고, 에지의 온도손실을 보상하기 때문에, 최종 제품의 제품 균일화를 구현할 수 있는 것이다.
그리고, 소재가 LFIC와 같이 솔레노이드 코일을 관통하지 않기 때문에, 비가열시 원하는 위치로의 이동도 용이하게 하여, 라인 정비나 긴급한 사고에 대응하여 적정하게 장치 가동을 가능하게 할 것이다.
특히, 본 발명의 가열장치는 압연라인의 적용에 제약이 되는 매칭부와 운송부를 한쪽으로 배치하기 때문에, 유도 가열의 장점을 최대한 활용하면서, 공간 활용으로 금속판 폭방향의 온도분포를 최대한 균일하게 가져갈 수 있는 특징을 가지고 있다.

Claims (11)

  1. 평판소재를 가열토록 자기장을 발생시키고, 평판소재의 적어도 일면에 이격 되어 배치되는 폴부; 및
    상기 폴부와 연계되면서 전류가 인가되고 공간 활용을 용이토록 제공되는 리드부;
    를 포함하여 구성된 가열장치.
  2. 제1항에서 있어서,
    상기 폴부와 리드부는, 평판소재인 금속판의 길이방향이나 연속 금속판의 진행방향으로 제공되는 제1,2 폴부과 제1,2 리드부를 각각 포함하고,
    상기 리드부들은 전류인가를 위한 매칭부와 장치의 위치제어를 위한 운송부와 연계되되, 금속판의 일측으로 정렬된 것을 특징으로 하는 가열장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1,2 폴부에 제공되고 금속판의 제1,2 에지에 대응되어 위치 정열되는 제1,2 헤드부;
    를 더 포함하여 금속판의 폭방향 균일가열을 가능토록 구성되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1,2 헤드부는 금속판의 균일 가열을 가능토록 적어도 일부분은 만곡된 것을 특징으로 하는 가열장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1,2 헤드부의 반대측으로 제1,2 폴부에 제공되는 금속판의 제2,1 에지 측의 제3,4 헤드부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 리드부를 구성하는 전류 인입 및 인출 리드들은, 서로 인접되어 매칭부와 운송부에 연계토록 신장되면서, 상기 제1 헤드부를 형성토록 연이어 만곡되면서 이격되고, 연이어 제1 폴부가 형성되고 상기 제1 폴부의 단부에 서로 연결되는 상기 제3 헤드부가 형성되되, 적어도 하나의 단위코일이 권선된 것을 특징으로 하는 가열장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 폴부와 제1,3 헤드부는, 리드들과 연결되고 적어도 2열 이상의 단위코일들이 겹쳐져 배열되면서 일체로 형성되고, 제2 헤드부측에 제공되는 연결코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 리드부를 구성하는 전류 인입 및 인출 리드들은 서로 이격되어 매칭부와 운송부에 연계토록 신장되면서, 연이어 제2 폴부와 제2 헤드부가 형성되고, 상기 제2 리드부 측에 제4 헤드부가 형성되되, 적어도 하나의 단위코일이 권선된 것을 특징으로 하는 가열장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 폴부와 제2,4 헤드부는, 적어도 2열 이상의 단위 코일이 겹쳐져 배열되면서 일체로 형성되고, 제4 헤드부측으로 리드와 연결되는 단차코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에서 기재된 적어도 한 쌍의 가열장치가 연속 금속판의 상측과 하측에 서로 대향 배치되되, 상기 가열장치의 양측에 금속판의 진행을 위하여 제공되는 금속판 진행롤들을 포함하고,
    상기 가열장치들의 폴부 중심 간 간격 t는 t < L×0.75를 만족하고, 여기서 L=X-D이고, L은 진행롤 사이의 간격, X는 진행롤의 중심 간 간격, D는 진행롤의 직경인, 가열장치를 포함하는 연속 금속판 가열 기구.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속판 상측과 하측에 배열되는 가열장치는 서로 대향하여 마주하도록 배열되되, 상측과 하측의 가열장치의 폴부 간 간격 h는 60-150mm로 제공되고, 상기 가열장치에 구비된 제1,2 폴부간 폭 a는, 0.5t < a < 0.75t를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연속 금속판 가열 기구.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3025799A1 (de) 2014-11-28 2016-06-01 SMS group GmbH Walzanlage, Gieß-Walz-Anlage und Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101714869B1 (ko) * 2015-04-16 2017-03-10 주식회사 피에스텍 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치
KR101940887B1 (ko) * 2016-12-27 2019-01-21 주식회사 포스코 유도가열 장치
WO2018148242A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-16 Inductotherm Corp. Adjustable transverse inductors for inductively heating strips or slabs
KR20180093469A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 주식회사 포스코 유도가열장치
JP7116478B2 (ja) 2018-08-10 2022-08-10 学校法人金沢工業大学 加熱装置
DE102019008622A1 (de) 2019-12-13 2021-06-17 ABP lnduction Systems GmbH Querfeldinduktionsheizeinrichtung
DE102020124517A1 (de) * 2020-09-21 2022-03-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Trocknung eines Folienmaterials
KR102352267B1 (ko) * 2020-10-20 2022-01-17 카토즈 주식회사 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치
KR102357035B1 (ko) * 2020-10-20 2022-02-07 카토즈 주식회사 유도 가열에 의한 선박용 후판의 예열 및 가열 방법
CN114340057B (zh) * 2021-11-30 2023-05-23 同济大学 消除超薄金属板导电加热变形的导电加热装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000015319A (ja) * 1998-06-30 2000-01-18 Nippon Steel Corp 金属板側部の誘導加熱装置
JP2002151245A (ja) * 2000-11-06 2002-05-24 Toyo Seikan Kaisha Ltd 金属基材の加熱方法及び加熱装置
JP2009140901A (ja) * 2007-11-15 2009-06-25 Fuji Electric Systems Co Ltd 誘導加熱装置
KR101148136B1 (ko) * 2007-04-16 2012-05-23 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 금속판의 유도 가열 장치 및 유도 가열 방법
KR20120070035A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 주식회사 포스코 유도가열 장치 및 유도가열 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU60670A1 (ru) * 1939-12-31 1941-11-30 В.П. Вологдин Устройство дл прогрева металлических листов
JPH0237689A (ja) * 1988-07-28 1990-02-07 Meidensha Corp 誘導加熱コイル装置
JPH0454194U (ko) * 1990-09-13 1992-05-08
DE4234406C2 (de) * 1992-10-13 1994-09-08 Abb Patent Gmbh Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut
US5403994A (en) * 1994-02-14 1995-04-04 Ajax Magnethermic Corporation Selectively adjustable transverse flux heating apparatus
FR2808163B1 (fr) * 2000-04-19 2002-11-08 Celes Dispositif de chauffage par induction a flux transverse a circuit magnetique de largeur variable
US6576878B2 (en) * 2001-01-03 2003-06-10 Inductotherm Corp. Transverse flux induction heating apparatus
JP4303607B2 (ja) * 2004-01-26 2009-07-29 新日本製鐵株式会社 鋼板の誘導加熱方法
JP2009527891A (ja) * 2006-02-22 2009-07-30 インダクトサーム・コーポレイション 横方向磁束誘導子
JP2008001979A (ja) * 2006-05-24 2008-01-10 Nippon Steel Corp 方向性電磁鋼板の製造方法とその製造方法に用いる脱炭焼鈍炉
JP5578325B2 (ja) * 2010-11-19 2014-08-27 積水化学工業株式会社 電磁誘導加熱コイル、電磁誘導加熱装置及び金属体の加熱方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000015319A (ja) * 1998-06-30 2000-01-18 Nippon Steel Corp 金属板側部の誘導加熱装置
JP2002151245A (ja) * 2000-11-06 2002-05-24 Toyo Seikan Kaisha Ltd 金属基材の加熱方法及び加熱装置
KR101148136B1 (ko) * 2007-04-16 2012-05-23 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 금속판의 유도 가열 장치 및 유도 가열 방법
JP2009140901A (ja) * 2007-11-15 2009-06-25 Fuji Electric Systems Co Ltd 誘導加熱装置
KR20120070035A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 주식회사 포스코 유도가열 장치 및 유도가열 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3025799A1 (de) 2014-11-28 2016-06-01 SMS group GmbH Walzanlage, Gieß-Walz-Anlage und Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes
WO2016083439A1 (de) 2014-11-28 2016-06-02 Sms Group Gmbh WALZANLAGE, GIEß-WALZ-ANLAGE UND VERFAHREN ZUM ERZEUGEN EINES METALLBANDES

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015106945A (ru) 2016-09-20
KR101428178B1 (ko) 2014-08-07
CN104508154B (zh) 2016-09-14
JP2015531147A (ja) 2015-10-29
JP6099745B2 (ja) 2017-03-22
CN104508154A (zh) 2015-04-08
KR20140016524A (ko) 2014-02-10
RU2605020C2 (ru) 2016-12-20

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