横置式感应加热装置 技术领域 本发明涉及横置式感应加热装置。 尤其适合用于使交变磁场大致垂直地与导体板 交叉而对导体板进行感应加热。
本申请基于 2010 年 2 月 19 日在日本提交的日本特愿 2010-35199 号主张优先权, 并将其内容援引至此。
背景技术
一直以来, 使用感应加热装置对钢板等导体板进行加热。感应加热装置通过从线 圈产生的交变磁场 (交流磁场) 在导体板上引发涡电流, 基于该涡电流在导体板中产生焦耳 热, 利用该焦耳热对导体板进行加热。作为这样的感应加热装置, 有横置式感应加热装置。 横置式感应加热装置以使交变磁场与作为加热对象的导体板大致垂直地交叉的方式对导 体板进行加热。
使用了这种横置式感应加热装置的情况下, 与使用了电磁式感应加热装置的情况 不同, 存在作为加热对象的导体板的宽度方向上的两端 (两侧端) 被过度加热这样的问题。
作为涉及该问题的技术, 有专利文献 1、 2 所记载的技术。
专利文献 1 所记载的技术中, 在线圈与加热对象的导体板的两侧端之间分别设置 有由非磁性金属材料形成的板状的可动遮挡板。
另外, 专利文献 2 所记载的技术中, 沿着加热对象的导体板的输送方向配置加热 模式不同的菱形线圈和椭圆形线圈, 以所需的加热模式在导体板的宽度方向上对导体板进 行加热。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 : 日本特开昭 62-35490 号公报
专利文献 2 : 日本特开 2003-133037 号公报 发明内容 发明所要解决的问题
但是, 如专利文献 1 所记载的技术那样仅在线圈与加热对象的导体板的两侧端之 间设置简单的板状的遮挡板时, 涡电流在比导体板的两侧端稍靠内侧的区域扩展, 因此涡 电流密度减小, 且流入导体板的两侧端的涡电流无法流出到导体板外, 因此两侧端的涡电 流密度增大。 所以, 难以使导体板的两侧端的温度降低, 并且导体板的宽度方向上的温度分 布的平滑度大为降低 (特别是导体板的两侧端的温度分布的斜率增大) 。
另外, 专利文献 2 所记载的技术能够抑制导体板的宽度方向上的温度分布的平滑 度降低。但是, 当改变导体板的板宽时, 必须根据板宽再次对线圈本身进行设定。因此, 需 要用于移动线圈本身的机构, 难以针对板宽的改变容易且迅速地做出应对。
此外, 对于专利文献 1、 2 所记载的技术而言, 当导体板蜿蜒行进时, 导体板的宽度
方向上的温度分布的平滑度降低。
本发明是鉴于上述问题而完成的, 其目的在于, 提供一种横置式感应加热装置, 所 述感应加热装置能够缓和加热对象的导体板的宽度方向上的温度分布的不均匀, 并且能够 缓和因加热对象的导体板蜿蜒行进而使导体板的宽度方向上的温度分布产生变动。
用于解决问题的手段
(1) 本发明的一个方式所涉及的横置式感应加热装置是通过使交变磁场与向一个 方向输送的导体板的板面交叉而对该导体板进行感应加热的横置式感应加热装置, 该感应 加热装置具备 : 以使线圈面与所述导体板的板面对置的方式配置的加热线圈 ; 卷绕有该加 热线圈的芯 ; 以及配置在该芯与所述导体板的输送方向的垂直方向上的侧端部之间且由导 体形成的遮挡板 ; 所述遮挡板具有凸部, 并且从所述线圈面的垂直方向观察时该凸部的侧 面绘出闭合回路。
(2) 在上述 (1) 所述的横置式感应加热装置中, 还具备安装在遮挡板上的非导电性 软磁材料 ; 并且所述遮挡板可以夹在所述芯与所述非导电性软磁材料之间。
(3) 上述 (2) 所述的横置式感应加热装置还具备安装在所述非导电性软磁材料上 的耐热材料 ; 并且所述耐热板可以配置在比所述非导电性软磁体更靠近所述导体板的位 置。
(4) 在上述 (2) 所述的横置式感应加热装置中, 所述遮挡板可以具有包含所述非导 电性软磁材料且与所述线圈面平行的切割面。
(5) 在上述 (1) 或 (2) 所述的横置式感应加热装置中, 所述凸部可以在所述线圈面 的垂直方向上部分绝缘。
(6) 在上述 (1) 或 (2) 所述的横置式感应加热装置中, 可以在所述遮挡板的与所述 导体板对置的面上形成有与所述导体板的输送方向的垂直方向上的所述侧端部对置的凹 部。
(7) 在上述 (6) 所述的横置式感应加热装置中, 可以在所述凹部的侧面上, 沿着该 侧面的周向以从所述侧面向所述凹部的内方突出的方式形成有所述凸部。
(8) 在上述 (6) 所述的横置式感应加热装置中, 所述凹部可以包含从所述导体板的 输送方向的垂直方向上距中心部较远的一侧向所述导体板的输送方向的垂直方向上距中 心部较近的一侧前端逐渐变细的部分。
(9) 在上述 (6) 所述的横置式感应加热装置中, 所述凹部可以包含从所述导体板的 输送方向上的上游侧朝向下游侧前端逐渐变细的第一部分和从所述导体板的输送方向上 的下游侧朝向上游侧前端逐渐变细第二部分 ; 并且所述第一部分和第二部分可以在所述导 体板的输送方向上相互对置。
(10) 在上述 (9) 所述的横置式感应加热装置中, 所述第一部分可以朝向所述下游 侧而带有圆感 ; 所述第二部分可以朝向所述上游侧而带有圆感。
发明的效果
根据本发明, 在配置于卷绕有线圈的芯与导体板的宽度方向上的端部之间的遮挡 板上形成或配置有凸部, 以使从遮挡板的板厚方向观察时凸部的侧面绘出闭合回路。利用 该凸部, 能够确保凸部附近流过的涡电流。 即, 能够使涡电流可靠地沿着凸部所形成的闭合 回路流动。 因此, 能够缓和加热对象的导体板的宽度方向上的温度分布的不均匀, 并且能够缓和因加热对象的导体板蜿蜒行进而使导体板的宽度方向上的温度分布产生变动。 附图说明 图 1 是表示本发明的第 1 实施方式中的钢板的连续退火生产线的概略构成的一个 例子的侧视图。
图 2A 是表示第 1 实施方式中的感应加热装置的构成的一个例子的纵截面图。
图 2B 是表示第 1 实施方式中的感应加热装置的构成的一个例子的纵截面图。
图 2C 是表示第 1 实施方式中的感应加热装置的构成的一个例子的局部立体图。
图 3 是表示第 1 实施方式中的上侧加热线圈和下侧加热线圈的构成的一个例子的 图。
图 4A 是表示第 1 实施方式中的遮挡板的构成的一个例子的俯视图。
图 4B 是表示第 1 实施方式中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面图。
图 4C 是表示第 1 实施方式中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面图。
图 4D 是表示从带状钢板 10 的正上方观察第 1 实施方式中的包含遮挡板 31d 的区 域的局部图。
图 5A 是表示第 1 实施方式的第 1 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的俯视图。 图 5B 是表示第 1 实施方式的第 2 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的俯视图。 图 5C 是表示第 1 实施方式的第 3 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 5D 是表示第 1 实施方式的第 4 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面图。
图。 图 6A 是表示本发明的第 2 实施方式中的遮挡板的构成的一个例子的俯视图。
图 6B 是表示第 2 实施方式中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面图。
图 6C 是表示第 2 实施方式中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面图。
图 6D 是表示从带状钢板 10 的正上方观察第 2 实施方式中的包含遮挡板 101 的区 域的局部图。
图 7 是表示使用了第 2 实施方式的实施例中的遮挡板插入量与宽度温度偏差比之 间的关系的一个例子的图。
图 8A 是表示第 1 实施方式的第 5 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图。
图 8B 是表示第 1 实施方式的第 6 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图。
图 8C 是表示第 1 实施方式的第 7 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图。
图 8D 是表示第 1 实施方式的第 8 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图。
图 8E 是表示第 1 实施方式的第 9 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图。
图 8F 是表示第 1 实施方式的第 10 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面
图。
图 8G 是表示第 1 实施方式的第 11 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 8H 是表示第 1 实施方式的第 12 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 9A 是表示第 1 实施方式的第 13 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 9B 是表示第 1 实施方式的第 14 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 9C 是表示第 1 实施方式的第 15 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 9D 是表示第 1 实施方式的第 16 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 9E 是表示第 1 实施方式的第 17 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截面 图 10A 是表示第 1 实施方式的第 18 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 10B 是表示第 1 实施方式的第 19 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 10C 是表示第 1 实施方式的第 20 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 10D 是表示第 1 实施方式的第 21 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11A 是表示第 1 实施方式的第 22 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11B 是表示第 1 实施方式的第 23 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11C 是表示第 1 实施方式的第 24 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11D 是表示第 1 实施方式的第 25 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11E 是表示第 1 实施方式的第 26 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11F 是表示第 1 实施方式的第 27 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11G 是表示第 1 实施方式的第 28 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 11H 是表示第 1 实施方式的第 29 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截图。
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面图。图 11I 是表示第 1 实施方式的第 30 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 12A 是表示第 1 实施方式的第 31 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 12B 是表示第 1 实施方式的第 32 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 12C 是表示第 1 实施方式的第 33 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的纵截 图 13A 是表示第 1 实施方式的第 34 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的立体 图 13B 是表示第 1 实施方式的第 35 变形例中的遮挡板的构成的一个例子的立体面图。
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图。 具体实施方式
以下, 边参考附图边对本发明的实施方式进行说明。 以下的各实施方式中, 以将横 置式感应加热装置应用于钢板的连续退火生产线的情况为例进行说明。需要说明的是, 在 以下的说明中, 根据需要将 “横置式感应加热装置” 简称为 “感应加热装置” 。 (第 1 实施方式)
首先, 对第 1 实施方式进行说明。
[ 连续退火生产线的构成 ]
图 1 是表示钢板的连续退火生产线的概略构成的一个例子的侧视图。需要说明的 是, 为了便于说明, 各图中仅简略地示出了必要的构成。
在图 1 中, 连续退火生产线 1 具备第 1 容器 11、 第 2 容器 12、 第 3 容器 13、 第1密 封辊组装体 14、 移送器 15、 第 2 密封辊组装体 16、 气体供给装置 17、 交流电源装置 18、 辊 19a ~ 19u(19) 以及感应加热装置 20。
第 1 密封辊组装体 14 将第 1 容器 11 与外部空气阻断, 同时将带状钢板 (带状板) 10 输送至第 1 容器 11 内。被该第 1 密封辊组装体 14 输送至第 1 容器 11 内的带状钢板 10 由第 1 容器 11 内的辊 19a、 19b 输送至第 2 容器 12 内。被输送至第 2 容器 12 内的带状钢 板 10 一边被在第 2 容器 12 的水平部分 (被输送的带状钢板 10) 的上下配置的感应加热装 置 20 加热, 一边由辊 19g、 19h 再次输送至第 1 容器 11 内。在此, 感应加热装置 20 与交流 电源装置 18 电连接, 从该交流电源装置 18 接收交流电, 由此, 产生与带状钢板 10 的板面大 致垂直地交叉的交变磁场, 从而对带状钢板 10 进行感应加热。需要说明的是, 关于感应加 热装置 20 的详细构成在后面进行说明。另外, 在以下的说明中, 根据需要将 “电连接” 简称 为 “连接” 。
返回到第 1 容器 11 内的带状钢板 10 由辊 19c ~ 19f 经由均热缓冷台输送至移送 器 15。输送至移送器 15 的带状钢板 10 由辊 19i、 19j 输送至第 3 容器 13。输送至第 3 容 器 13 的带状钢板 10 通过辊 19k ~ 19u, 一边上下蜿蜒行进一边被输送, 在第 3 容器 13 内快 速冷却。
第 2 密封辊组装体 16 将第 3 容器 13 与外部空气阻断, 同时将这样快速冷却的带
状钢板 10 送出至后续工序。
在形成以上这样的 “带状钢板 10 的输送路径” 的 “第 1 容器 11、 第 2 容器 12、 第3 容器 13 以及移送器 15” 中, 由气体供给装置 17 供给非氧化性的气体。 而且, 通过将外部 (外 部空气) 与内部 (连续退火生产线 1 的内部) 阻断的 “第 1 密封辊组装体 14 和第 2 密封辊组 装体 16” , 第 1 容器 11、 第 2 容器 12、 第 3 容器 13 以及移送器 15 成为被保持在非氧化性的 气体氛围中的状态。
[ 感应加热装置的构成 ]
图 2A ~ 2C 是表示感应加热装置的构成的一个例子的图。
具体而言, 图 2A 是从生产线的侧方观察本实施方式的感应加热装置 20 的一个例 子的图, 是沿着带状钢板 10 的长度方向 (图 1 的上下方向) 切开的纵截面图。在图 2A 中, 向 左方向输送带状钢板 10(参考图 2A 的从右向左的箭头) 。另外, 图 2B 是从图 1 的 A-A’ 方 向观察本实施方式的感应加热装置 20 的一个例子的纵截面图 (即从穿板方向的下游观察 的图) 。在图 2B 中, 从图的里侧向近前的方向输送带状钢板 10。另外, 图 2C 是表示本实施 方式的感应加热装置 20 的一个例子的一部分的局部立体图。在图 2C 中, 从带状钢板 10 的 上方俯瞰图 2B 所示的右下区域。 在图 2A ~ 2C 中, 感应加热装置 20 具备上侧感应器 21 和下侧感应器 22。
上侧感应器 21 具备芯 23、 上侧加热线圈 (加热线圈) 24 以及遮挡板 31a、 31c。
上侧加热线圈 24 是穿过芯 23 的缝隙 (在此为芯 23 的凹部) 而卷绕在芯 23 上的导 体, 是卷数为 “1” 的线圈 (所谓的单匝) 。另外, 如图 2A 所示, 上侧加热线圈 24 具有纵截面 形状为中空的长方形的部分。在该中空的长方形的中空部分的端面, 连接有水冷管。由该 水冷管供给的冷却水流入中空的长方形的中空部分 (上侧加热线圈 24 的内部) , 对上侧感应 器 21 进行冷却。另外, 在芯 23 的底面 (缝隙侧) , 安装有遮挡板 31a、 31c。
需要说明的是, 在图 2A 中, 上侧感应器 21 的长度 l1 为 45[mm], 长度 l2 为 180[mm], 长 度 l3 为 80[mm], 长 度 l4 为 180[mm], 长 度 l5 为 45[mm], 长 度 l6 为 45[mm], 长 度 l7 为 45[mm]。另外, 带状钢板 10 的宽度 W 为 900[mm], 厚度 ds 为 0.3[mm]。但是, 这些尺寸并不 限定于上述各值。
与上侧感应器 21 相同, 下侧感应器 22 也具备芯 27、 下侧加热线圈 (加热线圈) 28 以及遮挡板 31b、 31d。
与上侧加热线圈 24 相同, 下侧加热线圈 28 也是穿过芯 27 的缝隙而卷绕在芯 27 上的导体, 是卷数为 “1” 的线圈 (所谓的单匝) 。此外, 与上侧加热线圈 24 相同, 下侧加热线 圈 28 具有纵截面形状为中空的长方形的部分。在该中空的长方形的中空部分的端面, 连接 有水冷管, 冷却水能够流入中空的长方形的中空部分。
另外, 上侧感应器 21 的上侧加热线圈 24 的线圈面 (形成有回路的面、 磁力线贯穿 的面) 和下侧感应器 22 的下侧加热线圈 28 的线圈面隔着带状钢板 10 而对置。此外, 遮挡 板 31a ~ 31d(31) 的板面与带状钢板 10 的板宽方向上的侧端部 (边缘) 对置。为了满足 这样的位置关系, 上侧感应器 21 设置于带状钢板 10 的上侧 (第 2 容器 12 的水平部分的上 表面附近) , 下侧感应器 22 设置于带状钢板 10 的下侧 (第 2 容器 12 的水平部分的下表面附 近) 。
如上所述, 上侧感应器 21 和下侧感应器 22 虽然配置的位置不同, 但是具有相同的
构成。 另外, 本实施方式中, 可以基于未图示的驱动装置的操作使遮挡板 31a~31d 分别 在带状钢板 10 的宽度方向 (图 2B 所示的两箭头的方向) 上各自移动。
另外, 本实施方式中, 上侧加热线圈 24 和下侧加热线圈 28 的间隔 d 与上侧加热线 圈 24 的加热线圈宽度 l2、 l4 以及下侧加热线圈 28 的加热线圈宽度 l2、 l4 相同。另外, 将带 状钢板 10 的两侧端部与遮挡板 31a~31d 的 “在带状钢板 10 的宽度方向上的重叠长度 R” 为 90[mm] 的位置定义为基准位置。
在此, 加热线圈宽度是指位于缝隙内的上侧加热线圈 24 (下侧加热线圈 28) 的宽度 方向上的长度。在图 2A 所示的示例中, 加热线圈宽度与后述的图 3 所示的各铜管 41a~41d 的宽度方向上的长度相等, 并且为与芯 23、 27 的缝隙的宽度大致相同的尺寸。
需要说明的是, 在以下的说明中, 根据需要将上侧加热线圈 24 的加热线圈宽度和 下侧加热线圈 28 的加热线圈宽度简称为加热线圈宽度, 并根据需要将上侧加热线圈 24 与 下侧加热线圈 28 的间隔称为间隔。
< 加热线圈的构成 >
图 3 是表示上侧加热线圈 24 和下侧加热线圈 28 的构成的一个例子的图。需要说 明的是, 图 3 所示的箭头表示某一时刻时电流的流动方向的一个例子。
如图 3 所示, 上侧加热线圈 24 具备铜管 41a、 41b 和连接于铜管 41a、 41b 的基端侧 的铜汇流条 (接线板) 42b。另外, 下侧加热线圈 28 具备铜管 41c、 41d 和连接于铜管 41c、 41d 的基端侧的铜汇流条 42f。
上侧加热线圈 24 的一端 (铜管 41a 的前端侧) 经由铜汇流条 42a 与交流电源装置 18 的一个输出端相互连接。另一方面, 上侧加热线圈 24 的另一端 (铜管 41b 的前端侧) 经 由铜汇流条 42c ~ 42e 与下侧加热线圈 28 的一端 (铜管 41c 的前端侧) 相互连接。另外, 下 侧加热线圈 28 的另一端 (铜管 41d 的前端侧) 经由铜汇流条 42i、 42h、 42g 与交流电源装置 18 的另一个输出端相互连接。
如上所述, 上侧加热线圈 24 和下侧加热线圈 28 通过将铜管 41a ~ 41d(41) 和铜 汇流条 42a ~ 42i(42) 进行组合而与交流电源装置 18 串联连接, 各自形成卷数为 “1” 的 线圈。该图 3 中, 从被铜管 41 和铜汇流条 42 包围的中央部的上方向下方生成大的磁通, 该 磁通贯通带状钢板 10, 由此在带状钢板 10 内产生焦耳热, 从而对带状钢板 10 进行加热。
需要说明的是, 在此, 为了易于理解地表示上侧加热线圈 24 和下侧加热线圈 28 的 构成, 如图 3 所示, 将铜管 41a ~ 41d 与铜汇流条 42a ~ 42g 连接。然而, 将上侧加热线圈 24、 下侧加热线圈 28 分别卷绕在芯 23、 27 上时, 需要使铜管 41a ~ 41d 穿过 (安装于) 芯 23、 27 的缝隙。因此, 实际上, 铜汇流条 42 避开铜管 41 安装在芯 23、 27 上的部分而安装在铜管 41a ~ 41d 上。
<遮挡板的构成>
图 4A~4D 是表示遮挡板 31 的构成的一个例子的图。
具体而言, 图 4A 是从遮挡板 31 的正上方 (带状钢板 10 侧) 观察遮挡板 31 的俯视 图。另外, 图 4B 是从图 4A 的 A-A’ 方向观察的纵截面图。此外, 图 4C 是从图 4A 的 B-B’ 方 向观察的纵截面图。此外, 图 4D 是从带状钢板 10 的正上方观察图 2C 中所示的包含遮挡 板 31d 的区域的局部图。需要说明的是, 图 4D 中, 仅表示出用于说明带状钢板 10 与遮挡板
31d 的位置关系所必需的部分。另外, 在图 4D 中, 示意性地示出流过遮挡板 31d 的涡电流 Ie、 Ih1、 Ih2。需要说明的是, 带状钢板 10 沿着图 4A 和图 4D 的右端所示的箭头的方向进行输 送。
另外, 带状钢板 10 的输送方向与遮挡板 31 的深度方向基本一致, 板面上的带状钢 板 10 的输送方向的垂直方向 (带状钢板 10 的宽度方向) 与遮挡板的宽度方向基本一致。另 外, 遮挡板 31 的板厚 (厚度) 方向与加热线圈 (例如上侧加热线圈 24) 的线圈面的垂直方向 (带状钢板 10 的板厚方向) 基本一致。
图 4A~4C 中, 遮挡板 31 是铜制的, 各自具有大小和形状相同的凹部 51a、 51b (51) 。 这些凹部 51a、 51b 以在带状钢板 10 的输送方向上具有间隔的方式配置。
如图 4A 所示, 凹部 51a、 51b 在板面方向 (遮挡板 31 的板厚方向) 上的形状 (开口形 状) 为各自的角部 53a~53h(53) 带有圆感的菱形。如图 4A~ 图 4C 所示, 在凹部 51a、 51b 的 侧面的上端, 沿着该侧面的周向形成有从侧面的上端向凹部 51a、 51b 的内方 (对置的侧面 侧) 突出的凸缘 (凸部) 52a、 52b(52) 。
图 4A 中, 作为凹部 51a 的端部的带状钢板 10 的输送方向上的上游侧的角部与作 为凹部 51b 的端部的带状钢板 10 的输送方向上的下游侧的角部之间的距离 P 为 150[mm]。 另外, 作为凹部 51a 的端部且位于带状钢板 10 的输送方向上的中央的角部与作为凹部 51b 的端部且位于带状钢板 10 的输送方向上的中央的角部之间的距离 Q 为 310[mm]。
如图 4D 所示, 在本实施方式中, 使遮挡板 31 以从上下方向观察时带状钢板 10 的 侧端 10a 与凹部 51a、 51b 相互重叠的方式在带状钢板 10 的宽度方向上移动。作为其具体 例子, 使带状钢板 10 的侧端 10a 与凹部 51a、 51b 的板面上的最长部 (与带状钢板 10 的输送 方向平行的带有圆感的菱形的对角线部) 在从上下方向 (带状钢板 10 的板面的垂直方向) 观 察时相互重叠。
通过以形成上述位置关系的方式配置遮挡板 31, 能够使由于感应加热装置 20 工 作而使上侧加热线圈 24 和下侧加热线圈 28 中流过交流电流而产生的主磁通被遮挡板 31 遮挡。但是, 带状钢板 10 的两侧端部会因主磁通而产生涡电流, 涡电流接触到带状钢板的 侧端, 使该侧端的电流密度升高, 从而在侧端与其附近之间产生温度差。因此, 本发明者们 进行了深入研究, 结果发现, 通过在遮挡板 31 上形成上述的凹部 51a、 51b, 能够缓和该温度 差。
即, 如图 4D 所示, 如果使围绕遮挡板 31 的端部流过的涡电流 Ie 的一部分分支以 使涡电流 Ih1、 Ih2 沿着凹部 51a、 51b 的边缘流过, 则由涡电流 Ih1、 Ih2 生成的磁场而产生的带 状钢板 10 的涡电流将带状钢板 10 的侧端部流过的涡电流 (由主磁通引起的涡电流) 抵消而 减弱。其结果是, 能够产生将带状钢板 10 的侧端部流过的涡电流推入带状钢板 10 的宽度 方向上的内侧的效果, 可促进带状钢板 10 的侧端 10a 附近的涡电流密度的均质化, 从而缓 和带状钢板 10 的侧端部 (高温部) 与比该侧端部更靠内侧的部分 (低温部) 之间的温度差。
因此, 需要沿着形成在遮挡板上的凹部的边缘可靠地流过涡电流 Ih1、 Ih2。本发明 者们得到如下见解 : 单纯在遮挡板上形成凹部时, 可能无法可靠地获得上述的温度差缓和 效果。认为这是因为涡电流通过凹部的底面连续流过。因此, 本发明者们发现, 通过在凹部 51a、 51b 中形成如上所述的凸缘 52a、 52b, 能够抑制涡电流环绕到凸缘 52a、 52b 的下侧 (即 凹部 51a、 51b 的内部) 。这样, 能够大幅减小流过凹部 51a、 51b 的内部 (底面) 的涡电流, 从而能够使涡电流 Ih1、 Ih2 沿着凹部 51a、 51b 的边缘集中地流过。特别优选以使涡电流不流 过凹部 51a、 51b 的内部 (底面) 的方式在凹部 51a、 51b 中形成凸缘 52a、 52b。
基于以上的理由, 本实施方式中, 在形成于遮挡板 31 上的凹部 51a、 51b 中形成有 凸缘 52a、 52b。
图 4A~4C 中, 遮挡板 31 的厚度 D 为 25[mm], 凹部 51a、 51b 的深度 Dm 为 15[mm], 凸 缘 52a、 52b 的突出长度 C 为 5[mm], 凸缘 52a、 52b 的高度 (厚度) Dt 为 5[mm]。但是, 它们的 尺寸不限定于上述各值。在此, 凸缘 52a、 52b 的高度 (厚度) Dt 对抑制上述涡电流的环绕没 有大的贡献, 因此, 可以使厚度减薄至遮挡板 31 的加工精度所要求的厚度。当然, 也可以将 凸缘 52a、 52b 的高度 (厚度) Dt 设定得较厚。另外, 凸缘 52a、 52b 的突出长度 C 可以根据流 过遮挡板 31 的涡电流 Ih1、 Ih2 的频率来确定 (流过遮挡板 31 的涡电流 Ih1、 Ih2 的频率越高, 将凸缘 52a、 52b 的突出长度 C 设定得越长即可) 。本发明者们确认出, 在感应加热装置 20 所使用的频率范围 (5[kHz] ~ 10[kHz]) 内, 若凸缘 52a、 52b 的突出长度 C 为 1[mm] 以上, 则与未形成凸缘 52a、 52b 的情况相比, 上述温度差缓和效果产生充分的差异。
另外, 如上所述, 在本实施方式中, 凹部 51a、 51b 的角部 53a~53h 带有圆感。该情 况下, 优选至少凹部 51a、 51b 的作为 “带状钢板 10 的输送方向上的下游侧的角部” 的角部 53a、 53e 带有向下游侧方向突出的圆感、 并且凹部 51a、 51b 的作为 “带状钢板 10 的输送方 向上的上游侧的角部” 的角部 53b、 53f 带有向上游侧方向突出的圆感。这样, 即使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够减小从上下方向观察时 “带状钢板的侧端 10a 与凹部 51a、 51b 的 ‘在带 状钢板 10 的输送方向上的重叠长度’ ” 的变化量。另外, 如上所述, 通过在凹部 51a、 51b 中 形成凸缘 52a、 52b, 能够使涡电流 Ih1、 Ih2 沿着凹部 51a、 51b 的边缘集中地流过, 即使带状钢 板 10 蜿蜒行进, 也能够抑制在涡电流 Ih1、 Ih2 与流过带状钢板 10 的侧端部的涡电流之间产 生的推斥力减小。因此, 即使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够缓和带状钢板 10 的宽度方向上 的温度分布的变化。
[ 总结 ]
如上所述, 在本实施方式中, 在带状钢板 10 的侧端部与芯 23、 27(上侧加热线圈 24 和下侧加热线圈 28) 之间配置遮挡板 31。该遮挡板 31 上以在带状钢板 10 的输送方向 上具有间隔的方式形成有两个凹部 51a、 51b。而且, 在上述凹部 51a、 51b 的侧面的上端, 沿 着侧面的周向形成有从侧面的上端向凹部 51a、 51b 的内方突出的凸缘 52a、 52b。 因此, 遮挡 板 31 中流过的涡电流难以环绕到凸缘 52a、 52b 的下侧。另外, 还能够完全防止该涡电流环 绕到凸缘 52a、 52b 的下侧。因此, 能够大幅减小流过凹部 51a、 51b 的内部 (底面) 的涡电流, 从而使涡电流 Ih1、 Ih2 沿着凹部 51a、 51b 的边缘集中地流过。其结果是, 能够实现带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的平滑化。另外, 通过这样使涡电流 Ih1、 Ih2 沿着凹部 51a、 51b 的边缘 (即包含凸缘 52a、 52b 的区域) 集中地流过, 即使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够使涡 电流 Ih1、 Ih2 保持具有将流过带状钢板 10 的侧端部的涡电流从该侧端部推入内侧的效果的 程度。因此, 即使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够缓和带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布 的变化。而且, 即使在带状钢板 10 蜿蜒行进的情况下, 由流过遮挡板 31d 的涡电流所产生 的磁场也能够将带状钢板 10 的侧端推回到带状钢板 10 的宽度方向的中心侧, 从而能够抑 制带状钢板 10 的蜿蜒行进。
另外, 本实施方式中, 凹部 51a、 51b 的作为 “带状钢板 10 的输送方向上的下游侧的角部” 的角部 53a、 53e 带有向下游侧方向突出的圆感, 并且, 凹部 51a、 51b 的作为 “带状钢板 10 的输送方向上的上游侧的角部” 的角部 53b、 53f 带有向上游侧方向突出的圆感。 因此, 即 使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够减小从上下方向观察时 “带状钢板的侧端 10a 与凹部 51a、 51b 的 ‘在带状钢板 10 的输送方向上的重叠长度’ ” 的变化量, 从而能够使流过带状钢板 10 的侧端部的涡电流的推入效果的变化量也减小。因此, 能够进一步缓和带状钢板 10 蜿蜒行 进时带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的变化。
[ 变形例 ]
< 遮挡板 >
图 5A~5C 是表示遮挡板的构成的变形例的图。图 5A、 图 5B 分别表示遮挡板的第 1、 第 2 变形例, 是从正上方 (带状钢板 10 侧) 来观察遮挡板的图。上述图与图 4A 对应。
图 5A 中, 遮挡板 61 为铜制, 以在带状钢板 10 的输送方向上具有间隔的方式配置, 并且各自具有大小和形状相同的凹部 62a、 62b (62) 。在这些方面, 遮挡板 61 与图 4A~4C 所 示的遮挡板 31 相同。但是, 如图 5A 所示, 凹部 62a 的板面方向上的形状 (开口形状) 为从带 状钢板 10 的输送方向 (图 5A 和图 5B 中所示的箭头的方向) 的下游侧向上游侧前端逐渐变 细并且各自的角部 63a~63c(63) 带有圆感的三角形。在这种情况下, 优选至少使凹部 62a 的作为 “带状钢板 10 的输送方向上的上游侧的角部” 的角部 63a 带有向上游侧方向突出的 圆感。 另外, 凹部 62b 的板面方向上的形状 (开口形状) 为从带状钢板 10 的输送方向上的 上游侧向下游侧前端逐渐变细并且各个角部 63d~63f(63) 带有圆感的三角形。在这种情 况下, 优选至少使凹部 62b 的作为 “带状钢板 10 的输送方向上的下游侧的角部” 的角部 63d 带有向下游侧方向突出的圆感。
另外, 在凹部 62a、 62b 的侧面的上端形成有如前所述的凸缘 64a、 64b。
另外, 图 5B 中, 遮挡板 71 为铜制。如图 5B 所示, 形成在遮挡板 71 上的凹部 72 的 数量为一个。如图 5B 所示, 凹部 72 的板面方向上的形状是将图 4A~4C 所示的凹部 51a 的 “带状钢板 10 的输送方向上的上游侧的角部 (角部 53b) ” 与凹部 51b 的 “带状钢板 10 的输 送方向上的下游侧的角部 (角部 53e) ” 相互连接而成的形状, 各自的角部 73a~73f(73) 带 有圆感。另外, 优选至少使凹部 72 的作为 “带状钢板 10 的输送方向上的上游侧的角部” 的 角部 73f 带有向上游侧方向突出的圆感。进而, 优选使凹部 72 的作为 “带状钢板 10 的输送 方向上的下游侧的角部” 的角部 73a 带有向下游侧方向突出的圆感。另外, 在凹部 72 的侧 面的上端形成有如前所述的凸缘 74。
如上所述, 优选形成在遮挡板上的凹部包含从带状钢板 10 的输送方向上的下游 侧向上游侧前端逐渐变细的部分 (第二部分) 和从带状钢板 10 的输送方向上的上游侧向下 游侧前端逐渐变细的部分 (第一部分) 。上述第一部分和第二部分可以分别 (图 4A、 图 5A、 图 5C、 图 5D) 形成, 也可以一体 (图 5B) 形成。此外, 优选上述前端变细的第一部分和第二部分 在带状钢板 10 的输送方向上相互对置。如果凹部在板面方向上的形状为上述形状, 则能 够与流过带状钢板 10 的涡电流的路径对应地形成遮挡板的凹部的边缘。另外, 该情况下, 优选凹部的 “带状钢板 10 的输送方向上的上游侧和下游侧的角部” 中至少前端变细的端部 (部分) 带有圆感。
需要说明的是, 形成于遮挡板上的凹部在板面方向上的形状 (开口形状) 可以为任
意的形状 (例如一个三角形状) , 其数量可以为一个, 也可以为两个以上。
另外, 优选凹部包含从导体板的宽度方向 (输送方向的垂直方向) 上距中心部较远 的一侧向导体板的宽度方向上距中心部较近的一侧前端逐渐变细的部分 (第三部分) 。该情 况下, 能够使由流过遮挡板的涡电流所产生的磁场将带状钢板的侧端推入到带状钢板的宽 度方向的中心侧的效果的变化量缓慢地增大, 从而能够更柔和地对导体板的蜿蜒行进的抑 制进行控制。例如, 图 4A 中, 遮挡板 31 的两个凹部 51a、 51b 包含两个该第三部分。需要说 明的是, 遮挡板可以仅形成一个凹部并且该一个凹部包含第三部分。 但是, 如果遮挡板的凹 部包含多个第三部分, 则能够更均匀地产生上述推入效果。 另外, 可以包含从导体板的宽度 方向上距中心部较近的一侧向导体板的宽度方向上距中心部较远的一侧前端逐渐变细的 部分 (第四部分) 。
图 5C、 图 5D 分别表示遮挡板的第 3、 第 4 变形例, 是沿着带状钢板 10 的输送方向 在遮挡板的厚度方向上剖切遮挡板时的纵截面图。上述图与图 4B 对应。
图 5C 中, 遮挡板 81 为铜制, 以在带状钢板 10 的输送方向上具有间隔的方式配置, 并且各自具有大小和形状相同的凹部 82a、 82b(82) 。另外, 凹部 82a、 82b 在板面方向上的 形状 (开口形状) 为各自的角部带有圆感的菱形。在这些方面, 图 5C 的遮挡板与图 4A 所示 的遮挡板 31 相同。但是, 如图 5C 所示, 凸缘 83a、 83c 不是形成在凹部 82a、 82b 的侧面的上 端, 而是形成在凹部 82a、 82b 的侧面的中间部。 如上所述, 沿着凹部的侧面的周向, 以从该侧面向凹部的内方突出的方式在凹部 的侧面上 (具有上表面和下表面) 形成有凸缘即可。
另外, 图 5D 中, 遮挡板 91 为铜制, 以在带状钢板 10 的输送方向上具有间隔的方式 配置, 并且各自具有大小和形状相同的凹部 92a、 92b (92) 。另外, 凹部 92a、 92b 在板面方向 上的形状 (开口形状) 为各自的角部带有圆感的菱形。此外, 在凹部 92a、 92b 的侧面的上端, 沿着该侧面的周向形成有从侧面的上端向凹部 92a、 92b 的内方突出的凸缘 93a、 93b(93) 。 这样, 图 5D 所示的遮挡板 91 与图 4A 所示的遮挡板 31 的材质、 形状和大小相同。但是, 图 5D 所示的遮挡板 91 通过使上板 94a 与下板 94b 重合并将它们固定而形成。
如上所述, 遮挡板可以一体形成, 也可以通过将多个部件组合而形成。
除这些以外, 本实施方式中, 虽然遮挡板为铜制, 但遮挡板并不限定于铜制的板。 即, 遮挡板只要是导体、 优选相对磁导率为 1 的导体, 则可以使用任意的材料形成遮挡板。 例如, 可以使用铝形成遮挡板。
对其他变形例进行说明。图 8A~ 图 12F 分别表示遮挡板的第 5~ 第 33 变形例, 是 沿着带状钢板 10 的输送方向在遮挡板的厚度方向上剖切遮挡板时的纵截面图。
图 8A~8H 中, 沿着凹部的边缘形成突起部 (凸部) , 该突起部从与导体板的侧端部对 置的遮挡板的上表面向导体板的方向延伸。
在图 8A 所示的本实施方式的第 5 变形例中, 形成有从沿着与导体板的侧端部对置 的遮挡板 111 的上表面上的遮挡板 111 的凹部 114a、 114b(114) 的边缘的缘部向遮挡板 的厚度方向延伸的突起部 113a、 113b(113) 。另外, 在图 8B 所示的本实施方式的第 6 变形 例中, 形成有从沿着遮挡板 121 的上表面上的遮挡板 121 的凹部 124a、 124b(124) 的边缘 的缘部向遮挡板的厚度方向延伸的第一突起部 123a、 123b(123) 。而且, 形成有从该第一 突起部 123a、 123b 的前端向由该第一突起部 123a、 123b 形成的闭合线 (以下称为闭合回路)
的外侧延伸的第二突起部 123c、 123d(123) 。在图 8C 所示的本实施方式的第 7 变形例中, 形成有从沿着遮挡板 131 的上表面上的遮挡板 131 的凹部 134a、 134b(134) 的边缘的缘部 向遮挡板的厚度方向延伸的第一突起部 133a、 133b(133) 。而且, 形成有从该第一突起部 133a、 133b(133) 的前端向由该第一突起部 133a、 133b 形成的闭合回路的内侧延伸的第二 突起部 133c、 133d(133) 。在图 8D 所示的本实施方式的第 8 变形例中, 形成有从沿着遮挡 板 141 的上表面上的遮挡板 141 的凹部 144a、 144b(144) 的边缘的缘部向遮挡板的厚度 方向延伸的第一突起部 143a、 143b(143) 。而且, 形成有从第一突起部 143a、 143b 的前端 向由该第一突起部 143a、 143b 形成的闭合回路的内侧和外侧延伸的第二突起部 143c、 143d (143) 。在图 8E 所示的本实施方式的第 9 变形例中, 形成有从沿着遮挡板 151 的凹部 154a、 154b(154) 的边缘的缘部向使遮挡板 151 的厚度方向朝着凹部 154a、 154b 的内侧倾斜的 方向延伸的突起部 153a、 153b(153) 。在图 8F 所示的本实施方式的第 10 变形例中, 形成 有从沿着遮挡板 161 的凹部 164a、 164b(164) 的边缘的缘部向使遮挡板 161 的厚度方向朝 着凹部 164a、 164b 的外侧倾斜的方向延伸的突起部 163a、 163b(163) 。在图 8G 所示的本 实施方式的第 11 变形例中, 形成有从沿着遮挡板 171 的凹部 174a、 174b(174) 的边缘的缘 部向使遮挡板 171 的厚度方向朝着凹部 174a、 174b 的内侧和外侧倾斜的方向延伸的突起部 173a、 173b(173) 。在图 8H 所示的本实施方式的第 12 变形例中, 形成有从沿着遮挡板 181 的凹部 184a、 184b(184) 的边缘的缘部向使遮挡板 181 的厚度方向朝着凹部 184a、 184b 的 内侧和外侧倾斜的方向延伸的曲线状的突起部 183a、 183b(183) 。该突起部 183a、 183b 可 以使用例如将管在其长度方向上切断而得到的导电部件。需要说明的是, 在这些图 8A~ 图 8H 所示的第 5~12 变形例中, 未必一定需要预先在遮挡板上形成凹部 (遮挡板的厚度较薄的 部分) , 只要由突起部在遮挡板上形成凹部即可。
在图 9A~ 图 9E 和图 10A~ 图 10D 中, 沿着凹部的侧面形成有从该侧面向凹部的内 侧 (对置的侧面侧) 延伸的突起部 (凸部) 。
在图 9A 所示的第 13 变形例中, 在遮挡板 191 的凹部 194a、 194b(194) 的侧面的 上端 (开口端) 与下端 (闭合端) 之间, 形成有向凹部 194a、 194b 的内侧延伸的突起部 193a、 193b (193) 。该第 13 变形例中, 上述第 3 变形例的突起部转移至开口部侧。在图 9B 所示的 第 14 变形例中, 形成有从遮挡板 201 的凹部 204a、 204b(204) 的侧面 (侧面的上端) 向凹部 204a、 204b 的内侧延伸的第一突起部 203a、 203b(203) 和从该第一突起部 203a、 203b 向凹 部 204a、 204b 的底面 (遮挡板的厚度方向) 延伸的第二突起部 203c、 203d (203) 。在图 9C 所 示的第 15 变形例中, 形成有从遮挡板 211 的凹部 214a、 214b (214) 的侧面 (凹部 214a、 214b 的侧面的上端与下端之间) 向凹部 214a、 214b 的内侧延伸的第一突起部 213a、 213b(213) 和从该第一突起部 213a、 213b 向凹部 214a、 214b 的开口面 (遮挡板 211 的厚度方向) 延伸的 第二突起部 214c、 214d (214) 。需要说明的是, 该第 15 变形例中, 第二突起部 214c、 214d 的 前端面包含在与遮挡板 211 的上表面相同的面中。 这些第 14 和 15 变形例中, 只要第一突起 部和第二突起部不与凹部的底面接触, 则第一突起部的形成位置可以是凹部的侧面的上端 与下端之间的任意位置。另外, 这些情况下, 对于第二突起部而言, 可以与第 9 和第 10 变形 例同样地使其延伸方向自遮挡板的厚度方向倾斜, 也可以与第 11 变形例同样地形成多个 第二突起部。另外, 在图 9D 所示的第 16 变形例中, 在遮挡板 221 的凹部 224a、 224b(224) 的侧面的上端与下端之间配置有导电性的圆部件 223a、 223b(223) 。该圆部件 223a、 223b可以是实心的圆棒, 也可以是中空的管。在图 9E 所示的第 17 变形例中, 在遮挡板 231 的凹 部 234a、 234b(234) 的侧面 (侧面的上端) 配置有导电性的方管 233a、 233b(233) 。需要说 明的是, 对于第 16 和 17 变形例中的圆部件和方管的配置位置而言, 只要圆部件和方管不与 凹部的底面接触, 则可以是凹部的侧面的上端与下端之间的任意位置。上述圆部件和方管 作为突起部 (凸部) 起作用, 可以通过焊接或粘合固定在遮挡板上。
在图 10A 所示的第 18 变形例中, 形成有从遮挡板 241 的凹部 244a、 244b(244) 的 侧面 (凹部 244a、 244b 的侧面的上端与下端之间) 向凹部 244a、 244b 的内侧延伸的第一突起 部 243a、 243b(243) 和从该第一突起部 243a、 243b 向凹部 244a、 244b 的开口面 (遮挡板的 厚度方向) 延伸的第二突起部 243c、 243d。这样, 第二突起部 243c、 243d 可以向凹部 244a、 244b(凹部 244a、 244b 的开口面) 的外侧突出, 且第二突起部 243c、 243d 的延伸方向上的长 度没有特别限制。在图 10B 所示的第 19 变形例中, 形成有从遮挡板 251 的凹部 254a、 254b (254) 的侧面 (凹部 254a、 254b 的侧面的上端与下端之间) 向凹部 254a、 254b 的内侧延伸的 突起部 253a、 253b(253) , 并且在该突起部 253a、 253b 的开口面侧的侧面 (侧面上的前端与 基端之间) 配置有导电性的圆部件 253c、 253d(253) 。在图 10C 所示的第 20 变形例中, 形 成有从遮挡板 261 的凹部 264a、 264b(264) 的侧面 (侧面的上端) 向凹部 264a、 264b 的内侧 延伸的突起部 263a、 263b(263) , 并且在突起部 263a、 263b 的前端配置有导电性的方部件 263c、 263d(263) 。这些第 19 和 20 变形例中, 圆部件和方部件向凹部 (凹部的开口面) 的外 侧突出。另外, 这些情况下, 圆部件和方部件可以是实心的棒材 (圆棒或方棒) , 也可以是中 空的管 (圆管或方管) 。另外, 可以如图 10D 所示的第 21 变形例那样直接在遮挡板 271 的凹 部 274a、 274b(274) 的侧面配置导电性的方部件 273a、 273b(273) 。这些圆部件和方部件 作为突起部 (凸部) 起作用, 可以通过焊接或粘合固定在遮挡板上。
图 11A~11H 中, 以在遮挡板的上表面绘出闭合回路的方式在遮挡板的上表面配置 有导电性的突出部件 (凸部) 。
在图 11A 所示的第 22 变形例中, 利用螺栓 285a、 285b(285) 以在遮挡板 281 的上 表面绘出闭合回路的方式在遮挡板 281 的上表面连接有 U 形导电部件 283a、 283b(283) 。 另外, 在图 11B 所示的第 23 变形例中, 利用螺栓 295a、 295b (295) 以在遮挡板 291 的上表面 绘出闭合回路的方式在遮挡板 291 的上表面连接有 Z 形导电部件 293a、 293b(293) 。在图 11C 所示的第 24 变形例中, 利用螺栓 305a、 305b(305) 以在遮挡板 301 的上表面绘出闭合 回路的方式在遮挡板 301 的上表面连接有 H 形导电部件 303a、 303b(303) 。在图 11D 所示 的第 25 变形例中, 以在遮挡板 311 的上表面绘出闭合回路的方式在遮挡板 311 的上表面配 置有导电性的圆部件 313a、 313b(313) 。在图 11E 所示的第 26 变形例中, 利用螺栓 325a、 325b (325) 以在遮挡板 321 的上表面绘出闭合回路的方式在遮挡板 321 的上表面连接有导 电性的方部件 323a、 323b。上述第 25 和 26 变形例中, 圆部件和方部件可以是实心的棒材 (圆棒或方棒) , 也可以是中空的管 (圆管或方管) 。 在图 11F 所示的第 27 变形例中, 利用螺栓 335a、 335b(335) 以在遮挡板 331 的上表面绘出闭合回路的方式在遮挡板 331 的上表面连 接有 V 形导电部件 333a、 333b (333) 。在图 11G 所示的第 28 变形例中, 利用螺栓 345a、 345b (345) 以在遮挡板 341 的上表面绘出闭合回路的方式在遮挡板 341 的上表面连接有 L 形导 电部件 343a、 343b(343) 。在图 11H 所示的第 29 变形例中, 利用螺栓 355a、 355b(355) 以 在遮挡板 351 的上表面绘出闭合回路的方式在遮挡板 351 的上表面连接有具有曲率的导电部件 353a、 353b(353) 。该具有曲率的导电部件 353a、 353b 可以使用例如将管在其长度方 向上切断而得到的导电部件。需要说明的是, 第 22、 23、 24、 27 和 28 变形例的各部件可以具 有曲率。另外, 第 22、 27 和 29 变形例中, 各部件的开口部存在于闭合回路的外侧, 但该开口 部也可以存在于闭合回路的内侧。此外, 在第 22~29 变形例中, 使用螺栓将各导电部件固定 在遮挡板上, 可以同时使用金属性螺栓和非金属螺栓, 也可以通过焊接或粘合将各导电部 件固定在遮挡板上。在图 11I 所示的第 30 变形例中, 以在遮挡板 361 的上表面绘出闭合回 路的方式在遮挡板 361 的上表面配置有非磁性绝缘材料 366a、 366b (366) , 在该非磁性绝缘 材料 366a、 366b 的绘出闭合回路的表面上配置有 L 形导电部件 363a、 363b (363) 。另外, 遮 挡板 361、 非磁性绝缘材料 366a、 366b 和 L 形导电部件 363a、 363b 由绝缘螺栓 (螺栓) 365a、 365b 连接。这样, 通过使用非磁性绝缘材料 366a、 366b, 能够在导电部件中确保遮挡板主体 的涡电流和独立的涡电流。需要说明的是, 可以将该非磁性绝缘材料应用于上述第 22~29 变形例。另外, 可以以覆盖遮挡板的整个上表面的方式配置该非磁性绝缘材料。此外, 使用 非磁性绝缘材料的情况下, 优选使用绝缘螺栓将非磁性绝缘材料和导电部件固定在遮挡板 上。此外, 上述第 22~30 变形例中, 在遮挡板主体上未形成凹部, 但也可以在遮挡板主体上 形成凹部并沿着该凹部的边缘配置各导电部件。 需要说明的是, 上述第 16、 17、 19、 20、 21、 25、 26 变形例中, 在使用中空的导电部件 (管) 的情况下, 可以使冷却水流入该导电部件的中空部来进行冷却。
图 12A~ 图 12C 中, 在遮挡板的上表面形成有凸部。
在图 12A 所示的第 31 变形例中, 在遮挡板 371 的上表面形成有向遮挡板 371 的厚 度方向延伸的凸部 373a、 373b(373) 。另外, 沿着该凸部 373a、 373b 的侧面的基端, 在凸部 373a、 373b 的中心方向上形成有凹部 377a、 377b(377) 。在图 12B 所示的第 32 变形例中, 在遮挡板 381 的上表面以向遮挡板 381 的厚度方向延伸的方式配置有绝缘材料 386a、 386b (386) , 并且在该绝缘材料 386a、 386b 上 (绝缘材料 386a、 386b 的延伸方向上) 配置有板状导 电部件 383a、 383b(383) 。该导电部件 383a、 383b 与绝缘材料 386a、 386b 接触的导电部件 383a、 383b 的基端面的面积比绝缘材料 386a、 386b 与导电部件 383a、 383b 接触的前端面的 面积大。 因此, 在遮挡板 381 与导电部件 383a、 383b 之间沿着绝缘材料 386a、 386b 的侧面形 成有凹部 387a、 387b(387) 。在图 12C 所示的第 33 变形例中, 与第 32 变形例同样, 在遮挡 板 391 的上表面以向遮挡板 391 的厚度方向延伸的方式配置有绝缘材料 396a、 396b (396) , 并且在该绝缘材料 396a、 396b 上 (绝缘材料 396a、 396b 的延伸方向上) 配置有板状导电部件 393a、 393b(393) 。该导电部件 393a、 393b 与绝缘材料 396a、 396b 接触的导电部件 393a、 393b 的基端面的面积与绝缘材料 396a、 396b 与导电部件 393a、 393b 接触的前端面的面积相 同。因此, 导电部件 393a、 393b 的侧面与绝缘材料 396a、 396b 的侧面连续地相连。这样, 在 第 32 和 33 变形例中, 利用绝缘材料和导电部件在遮挡板的上表面形成有凸部。在上述第 31~33 变形例中, 为了能够在凸部的前端面的边缘确保涡电流, 在凸部侧面的前端与基端之 间形成有绝缘部 (即, 在第 31 和 32 变形例中为凹部, 在第 33 变形例中为绝缘材料) 。
以上, 对用于确保流过遮挡板 (遮挡板主体) 的上表面的最外缘的第一涡电流和独 立的第二涡电流的凸部 (突起部, 包含突出部件) 进行了说明。需要说明的是, 遮挡板的形状 (上表面的形状) 并不限于四边形, 可以根据例如遮挡板内部的流过第二涡电流的位置而变 化。
图 13A 和图 13B 是分别表示遮挡板的第 34 和 35 变形例的立体图。这些图 13A 和 图 13B 中, 具有沿着遮挡板内部的流过第二涡电流的位置的框架部。
在图 13A 所示的第 34 变形例中, 在遮挡板 401 上形成有凹部 (两个菱形部) 404a、 404b (404) , 遮挡板 401 具有沿着该凹部 404a、 404b 的外周形状 (开口形状) 的框架部 408a、 408b(408) 。而且, 在凹部 404a、 404b 中形成有凸缘 (凸部) 403a、 403b(403) 。另外, 在图 13B 所示的第 35 变形例中, 在遮挡板 411 上形成有凹部 (两个三角形部) 414a、 414b(414) , 遮挡板 411 具有沿着该凹部 414a、 414b 的外周形状 (开口形状) 的框架部 418a、 418b (418) 。 而且, 在凹部 414a、 414b 中形成有凸缘 (凸部) 413a、 413b(413) 。需要说明的是, 在上述第 34 和 35 变形例中, 由凹部和凸缘来确定遮挡板内部的流过第二涡电流的位置, 但也可以将 上述第 3~ 第 33 变形例与该第 34 和 35 变形例进行组合。
在本实施例及其变形例中, 通过使遮挡板具有凸部并且使从遮挡板的板厚方向 (线圈面的垂直方向) 观察时该凸部的侧面绘出闭合回路, 能够使遮挡板内部流过涡电流。 另外, 为了使该涡电流更可靠地流过凸部附近, 优选在包含凸部的遮挡板的板厚方向上含 有绝缘部 (例如第 1~4、 6~25、 27、 29~35 变形例) 。即, 优选凸部 (凸部的侧面或端部) 在线圈 面的垂直方向上部分绝缘。 < 其他 >
本实施方式中, 感应加热装置 20 的配置部位不限定于图 1 所示的位置。即, 只要 能以横置方式对导体板进行感应加热, 则可以以任意方式配置感应加热装置 20。 例如, 可以 将感应加热装置 20 配置在第 2 容器 12 内。另外, 可以在连续退火生产线以外应用感应加 热装置 20。
另外, 本实施方式中, 列举加热线圈宽度与加热线圈间的间隔相同的情况为例进 行了说明, 但加热线圈宽度和该间隔的大小并没有特别限定。 其中, 优选加热线圈宽度为间 隔以上 (或者加热线圈宽度大于间隔) 。该情况下, 由感应加热装置 20 产生的主磁场比漏磁 场增多, 能够使感应加热装置 20 的加热效率良好。需要说明的是, 加热线圈宽度的上限值 可以根据配置感应加热装置 20 的空间、 感应加热装置 20 所要求的重量和成本等条件而适 当确定。此外, 加热线圈和芯的配置数没有特别限定。例如, 为了柔和地进行带状钢板的加 热控制, 可以在带状钢板的输送方向上配置多个加热线圈和芯。
而且, 遮挡板的配置数也没有特别限制。例如, 可以根据加热线圈和芯的配置数, 在带状钢板的输送方向上配置多个遮挡板。 也可以配置多个具有一个凹部的遮挡板而形成 具有多个凹部的遮挡板单元。
另外, 本实施方式中, 列举了设置上侧感应器 21 和下侧感应器 22 的情况为例, 但 也可以仅设置上侧感应器 21 和下侧感应器 22 中的任意一个。
(第 2 实施方式)
接着, 对本发明的第 2 实施方式进行说明。在第 1 实施方式中, 遮挡板的凹部中没 有收容任何东西 (遮挡板的凹部仅装有空气) 。与此相对, 在本实施方式中, 遮挡板的凹部中 收容有非导电性的软磁材料。 这样, 本实施方式主要在以下方面与第 1 实施方式不同 : 遮挡 板的凹部中收容有非导电性的软磁材料。因此, 在本实施方式的说明中, 对于与第 1 实施方 式相同的部分标注与图 1~ 图 5D 中标注的符号相同的符号, 并且省略详细的说明。
图 6A~6D 是表示遮挡板的构成的一个例子的图。
具体而言, 图 6A 是从遮挡板 101 的正上方 (带状钢板 10 侧) 观察遮挡板 101 的俯 视图。另外, 图 6B 是从图 6A 的 A-A’ 方向观察的纵截面图。另外, 图 6C 是从图 6A 的 B-B’ 方向观察的纵截面图。另外, 图 6D 是从带状钢板 10 的正上方观察配置在下侧的包含遮挡 板 101 的区域的局部图。需要说明的是, 图 6D 中, 仅表示出用于说明带状钢板 10 与遮挡板 101 的位置关系所必需的部分。另外, 在图 6D 中, 示意性地示出了流过遮挡板 101 的涡电 流 Ie、 Ih1、 Ih2。需要说明的是, 带状钢板 10 沿着图 6A、 图 6D 的右端所示的箭头的方向进行 输送。图 6A~ 图 6D 分别与图 4A~ 图 4D 对应。
图 6A~6C 中, 遮挡板 101 为铜制, 以在带状钢板 10 的输送方向上具有间隔的方式 配置, 并且各自具有大小和形状相同的凹部 104a、 104b (104) 。 如图 6A 所示, 凹部 104a、 104b 在板面方向 (遮挡板 101 的板厚方向) 上的形状 (开口形状) 为各自的角部 53a~53h(53) 带 有圆感的菱形。并且, 如图 6B 所示, 在凹部 104a、 104b 的侧面的中间部, 沿着该侧面的周向 形成有厚度与后述的耐热板 102a、 102b (102) 的厚度对应的凹部。由此, 在凹部 104a、 104b 的侧面的上端形成从该侧面的上端向凹部 104a、 104b 的内方 (对置的侧面侧) 突出的凸缘 52a、 52b。
在凹部 104a、 104b 的底部收容有由软磁性铁素体 (例如 Mn-Zn 系铁素体、 Ni-Zn 系 铁素体) 构成的非导电性软磁板 103a、 103b (103) 。非导电性软磁板 103a、 103b 具有与凹部 104a、 104b 的底部的板面方向上的形状 (与遮挡板 101 的厚度方向垂直的截面的形状) 一致 的形状, 其厚度 DF 为 5[mm]。另外, 本发明者们确认出, 在感应加热装置 20 所使用的频率范 围 (5[kHz] ~ 10[kHz]) 内, 若该厚度 DF 为 1[mm] 以上 (且为凹部 104a、 104b 的深度以下) , 则在收容有非导电性软磁板 103a、 103b 的情况和未收容非导电性软磁板 103a、 103b 的情况 下, 上述温度差缓和效果产生充分的差异。
进而, 在凹部 104a、 104b 中, 在非导电性软磁板 103a、 103b 上 (带状钢板 10 侧) 收 容有从来自外部的热下保护非导电性软磁板 103a、 103b 的耐热板 102a、 102b。 耐热板 102a、 102b 的厚度 DD 为 10[mm]。在此, 使耐热板 102a、 102b 的端部进入形成在凹部 104a、 104b 的 侧面的中间部的凹部, 以使耐热板 102a、 102b 不会从凹部 104a、 104b 脱落。这样, 为了将耐 热板 102a、 102b 收容到凹部 104a、 104b 中, 优选使用可变形的材料构成耐热板 102a、 102b。
如上所述, 通过在凹部 104a、 104b 中收容非导电性软磁板 103a、 103b, 使由主磁通 引起的流过遮挡板 101 的涡电流所产生的磁场得到强化。通过该磁场的强化, 使沿着凹部 104a、 104b 的边缘流过的涡电流 Ih1、 Ih2 的大小也变得更大。 因此, 由这些涡电流产生的磁场 也增大, 从而能够在侧端部生成将流过带状钢板 10 的侧端部的涡电流抵消的更大的涡电 流。其结果是, 产生将因主磁通而生成的带状钢板 10 的侧端部的涡电流充分推入带状钢板 10 的宽度方向上的内侧的效果。另外, 由于沿着凹部 104a、 104b 的边缘流过的涡电流 Ih1、 Ih2 增大, 因此, 即使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够使涡电流 Ih1、 Ih2 的大小以及将流过带状 钢板 10 的侧端部的涡电流从侧端部推入内侧的效果维持一定的程度。因此, 即使带状钢板 10 蜿蜒行进, 也能够提高缓和带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的变化的效果。 在假如 使用导电性材料代替非导电性软磁板 103a、 103b 的情况下, 由于遮挡板本身为导电性, 因 此该导电性材料和遮挡板作为一体的导电部件发挥作用, 不能强力地将涡电流的分布限定 在凹部 104a、 104b 的边缘。
如上所述, 本实施方式中, 在凹部 104a、 104b 中收容有非导电性软磁板 103a、103b。因此, 能够更有效地实现带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的平滑化和带状钢板 10 蜿蜒行进时带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的变化的缓和这两者。
另外, 本实施方式中, 在非导电性软磁板 103a、 103b 上 (带状钢板 10 侧) 收容有 耐热板 102a、 102b, 因此, 即使在高温下使用感应加热装置, 也能够防止非导电性软磁板 103a、 103b 的特性劣化。但是, 不在高温下使用感应加热装置的情况下, 未必一定需要使用 耐热板 102a、 102b。
需要说明的是, 构成非导电性软磁板 103a、 103b 的材料只要是非导电性的软磁 体, 则并不限定于软磁铁素体。另外, 非导电性软磁材料可以不是板而是将粉体、 粒体压实 而成的材料或者将多个块料组合而成的材料。此外, 耐热板 102a、 102b 也不需要一定为板, 只要使用耐热材料则可以是任意的材料。另外, 非导电性软磁板 103a、 103b 的形状没有特 别限定。只要能够与遮挡板 101 内侧的流过涡电流的部分 (例如凹部的边缘) 对应地配置非 导电性软磁板, 就能够得到使该涡电流强化的磁场, 因此, 例如可以使非导电性软磁板具有 中空部。但是, 为了充分利用非导电性软磁板的磁性, 优选非导电性软磁板为实心。本实施 例中, 利用在遮挡板内部确保涡电流的凸部和使该涡电流强化的非导电性软磁体, 能够更 可靠地防止加热对象的导体板蜿蜒行进时导体板的宽度方向上的温度分布的变动。
另外, 将收容在凹部 104a、 104b 中的非导电性软磁板 103a、 103b 和耐热板 102a、 102b 固定在凹部 104a、 104b 内的方法并不限定于上述的方法。例如, 可以使用粘合剂将 它们固定在凹部中, 或者可以在确保遮挡板 101 与非导电性软磁板 103a、 103b 以及耐热板 102a、 102b 绝缘的基础上使用螺钉将它们固定在凹部中。
另外, 本实施方式中, 也可以采用第 1 实施方式中说明过的各种变形例 (第 1~30、 34 及 35 的变形例) 。例如, 可以在第 5~21、 34 及 35 的变形例中的遮挡板的凹部、 第 22~30 的变形例中的由导电部件形成的凹部中配置非导电性软磁板。
另外, 板面方向上的遮挡板的凹部或凸部的形状及数量没有特别限定。 此外, 非导 电性软磁板的形状及数量也没有特别限定。
需要说明的是, 在使用非导电性软磁材料的情况下, 优选使流过非导电性软磁材 料的附近的遮挡板中的涡电流的大小尽可能地增大。例如, 当遮挡板具有包含非导电性软 磁材料且与厚度方向垂直的切割面 (与线圈面平行的切割面) 时, 能够使非导电性软磁材料 与由该非导电性软磁板强化的遮挡板中的涡电流之间的距离缩短。而且, 通过使上述边界 部绘出闭合曲线 (环状) , 能够使强化的涡电流的区域增大, 从而能够充分发挥非导电性软 磁板的特性。需要说明的是, 为了尽可能地增大流过非导电性软磁材料的附近的遮挡板中 的涡电流的大小, 优选使遮挡板与非导电性软磁材料接触。 但是, 为了容易将非导电性软磁 材料安装到遮挡板中, 也可以使遮挡板与非导电性软磁材料之间存在间隙 (作为边界部的 间隙) 。
另外, 在高温下使用感应加热装置的情况下或对带状钢板进行快速加热的情况 下, 有时遮挡板的温度会因涡电流而升高。 该情况下, 优选使用水冷管等冷却器对遮挡板和 非导电性软磁材料进行冷却。 该冷却方法没有特别限定。 例如, 可以在遮挡板中一体地形成 水冷管线来对遮挡板进行冷却, 或者可以利用送风器对遮挡板送风来对遮挡板进行冷却。
(实施例)
图 7 是表示遮挡板插入量与宽度温度偏差比之间的关系的一个例子的图。遮挡板插入量对应于带状钢板 10 的两侧端部与遮挡板的在带状钢板 10 的宽度方 向上的重叠长度 R(参考图 2B) 。另外, 宽度温度偏差比是用带状钢板 10 的宽度方向上的 温度分布中的中央部的温度 (板宽中央部温度) 除以端部的温度 (板端部温度) 而得到的值 (= 板宽中央部温度 / 板端部温度) 。
图 7 中, 曲线图 A1 使用了未形成凹部的平板状的遮挡板。曲线图 A2 使用了如第 1 实施方式这样形成有带凸缘的凹部的遮挡板。曲线图 A3 使用了如第 2 实施方式这样形成 有带凸缘的凹部且该凹部中收容有非导电性软磁板的遮挡板。
在此, 图 7 所示的曲线图基于在以下条件下进行实验而得到的结果。
加热线圈宽度 : 1300[mm]
芯的材质 : Ni-Zn 铁素体
加热材料 : 不锈钢板 (宽度为 900[mm], 厚度为 0.3[mm])
线圈间间隔 : 180[mm]
穿板速度 : 50[mpm(mm/ 分钟 )]
加热温度 : 400~730[℃ ](将中央升温量设定为 330[℃ ])
电源频率 : 8.5[kHz]
通电电流 : 3650[AT]
遮挡板的材质 : 铜
遮挡板的外形尺寸 : 宽度为 230[mm], 深度为 600[mm], 厚度为 25[mm]
遮挡板的凹部的形状 : 图 4A(曲线图 A2) , 图 6A(曲线图 A3)
凹部的凸缘的突出长度 : 5[mm]
凹部的凸缘的厚度 : 5[mm]
非导电性软磁板的材质 : Ni-Mn 铁素体
非导电性软磁板的厚度 : 5[mm]
遮挡板插入量的基准 : 90[mm]
图 7 中, 宽度温度偏差比越小 (宽度温度偏差比越接近 1) , 表示越能够实现带状钢 板 10 的宽度方向上的温度分布的平滑化。另外, 曲线图的斜率越小, 即使带状钢板 10 蜿蜒 行进, 也越能够缓和带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的变化。
图 7 中可以看出, 如果如第 1 实施方式这样使用形成有带凸缘的凹部的遮挡板, 则 能够实现带状钢板 10 的宽度方向上的温度分布的平滑化和带状钢板 10 蜿蜒行进时带状钢 板 10 的宽度方向上的温度分布的变化的缓和这两者 (参考曲线图 A1、 A2) 。此外可知, 如第 2 实施方式这样在凹部中收容非导电性软磁板时, 这些效果变得更加显著 (参考曲线图 A2、 A3) 。
需要说明的是, 以上说明的本发明的实施方式均不过是表示了实施本发明时的具 体化的示例, 并不能由此限制性地解释本发明的技术范围。 即, 本发明在不脱离其技术思想 或者其主要特征的情况下能够用各种形式来实施。
产业上的可利用性
本发明提供能够缓和加热对象的导体板的宽度方向上的温度分布的不均匀、 并且 能够缓和因加热对象的导体板蜿蜒行进而使导体板的宽度方向上的温度分布产生变动的 横置式感应加热装置。符号说明
10 带状钢板 (导体板)
18 交流电源装置
20 感应加热装置
21 上侧感应器
22 下侧感应器
23、 27 芯
24 上侧加热线圈 (加热线圈)
28 下侧加热线圈 (加热线圈)
31、 61、 71、 81、 91、 101、 111、 121、 131、 141、 151、 161、 171、 181、 191、 201、 211、 221、 231、 241、 251、 261、 271、 281、 291、 301、 311、 321、 331、 341、 351、 361、 371、 381、 391、 401、 411 遮 挡板
51、 62、 72、 82、 92、 104、 114、 124、 134、 144、 154、 164、 174、 184、 194、 204、 214、 224、 234、 244、 254、 264、 274、 377、 387、 404、 414 凹部
52、 64、 74、 83、 93、 403、 413 凸缘 (凸部)
113、 123、 133、 143、 153、 163、 173、 183、 193、 203、 213、 223、 233、 243、 253、 263、 273 突 起部 (凸部)
283、 293、 303、 313、 323、 333、 343、 353、 363 突出部件 (凸部)
373、 383、 393 凸部
285、 295、 305、 315、 325、 335、 345、 355、 365 螺栓
102 耐热板 (耐热材料)
103 非导电性软磁板 ( 非导电性软磁材料 )