Система индукционного нагрева (варианты) и способ индукционного нагрева металлического листа

Система индукционного нагрева (варианты) и способ индукционного нагрева металлического листа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе индукционного нагрева и способу индукционного нагрева стального листа, алюминиевого листа или листа из другого черного или цветного металла. Настоящее изобретение, в частности, относится к системе индукционного нагрева и способу индукционного нагрева, способным точно контролировать температуру металлического листа для нагрева, в частности, в системе индукционного нагрева, которая эффективно нагревает металлический лист даже в немагнитном состоянии независимо от того, является ли металлический лист тонким или толстым.

Уровень техники

Индукционный нагрев металла током высокой частоты широко применяют для закалки и другой термообработки. Его используют в качестве системы нагрева для замены косвенного нагрева с помощью традиционного газового нагрева и электрического нагрева с целью контроля качества материала стального листа, алюминиевого листа и листа из другого черного и цветного металла тонкого калибра во время производственного процесса и, кроме того, с целью увеличения скорости нагрева для улучшения производительности и свободного регулирования объема производства и т.д.

В общем, существуют две системы индукционного нагрева металлического листа. Одна из них - система индукционного нагрева, которая носит название «LF (нагрев продольным магнитным потоком) система», проводящая ток высокой частоты через индукционную катушку, окружающую металлический лист по периметру, для создания магнитного потока, который проходит через металлический лист в продольном направлении и генерирует индукционный ток внутри сечения металлического листа для его нагрева. Другая система - «TF (нагрев поперечным магнитным потоком) система», размещающая металлический лист между магнитными элементами, называемыми индукторами, вокруг которых намотаны первичные катушки, пропускающая ток через первичные катушки для генерирования магнитного потока и проводящая их через индукторы, так чтобы заставить магнитный поток, проходящий между индукторами, пересекать металлический лист в поперечном направлении и, таким образом, генерировать индукционный ток в плоскости металлического листа и индукционно нагревать его.

LF система индукционного нагрева обеспечивает надлежащую равномерность распределения температуры, но генерируемый индукционный ток циркулирует внутри сечения листа. Из-за глубины проникновения тока, если лист тонкий, необходимо повысить частоту источника питания, иначе не будет вырабатываться индукционный ток. Кроме того, в немагнитном материале или даже в магнитном материале, в котором превышена точка Кюри, глубина проникновения тока увеличивается, поэтому существует проблема, состоящая в том, что тонкий лист не может быть нагрет.

С другой стороны, TF система индукционного нагрева обеспечивает прохождение магнитного потока через плоскость металлического листа и поэтому характеризуется способностью к нагреву независимо от толщины или магнитного или немагнитного состояния и характеризуется использованием индукторов с низким магнитным сопротивлением и, таким образом, способностью к уменьшению магнитного потока рассеяния и способностью к концентрированию магнитного потока между индукторами, обращенными к передней стороне и задней стороне металлического листа, имея поэтому высокий тепловой кпд.

С другой стороны, существует проблема, состоящая в том, что имеется предрасположенность к неравномерному распределению температуры, и проблема, состоящая в том, что случае, если металлический лист не находится в центре обращенных друг к другу индукторов, магнитный материал будет притянут к одному из индукторов и более легко возникнет большее отклонение температуры. Кроме того, существует недостаток, состоящий в том, что в случае TF системы индукционного нагрева сложно управлять изменениями ширины металлического листа и перемещением «змейкой» в непрерывном производственном процессе.

Для решения этих проблем японская патентная публикация JP №2002-43042 (А) раскрывает размещение одновитковых катушек передней поверхности и задней поверхности полосы в направлении последовательного смещения в направлении поступательного движения. Кроме того, японская патентная публикация JP №2002-151245 (А) предлагает индукционную катушку ромбовидной формы, где длинная ось катушки индукционного нагрева, обращенная к нагреваемому материалу, изогнута в направлении ширины нагреваемого материала. Кроме того, в японской патентной публикации JP №2005-209608 (А) авторы изобретения предлагают перемещение индукционной катушки, окружающей металлическую полосу, в направлении ширины в направлении поступательного движения со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности металлического листа.

Раскрытие изобретения

Фиг.1 - схематичный вид, показывающий обычную LF систему индукционного нагрева. Она окружает нагреваемый материал, т.е. металлический лист 1, в направлении ширины индукционной катушкой 2, соединенной с источником 11 питания высокой частоты, и проводит через нее первичный ток 5, в результате чего магнитный поток 4 проходит через внутреннюю часть металлического листа 1, в области магнитного потока 4 генерируется индукционный ток и генерируемый индукционный ток нагревает металлический лист 1. Фиг.2 - схематичный вид в разрезе, показывающий состояние индукционного тока, генерируемого внутри сечения металлического листа 1.

Вследствие того, что магнитный поток 4 проходит через металлический лист 1, индукционные токи 6а, 6b протекают через сечение металлического листа 1 в направлениях, противоположных направлениям первичного тока 5, который протекает через индукционную катушку 2. Эти индукционные токи 6а, 6b протекают, концентрируясь в диапазоне глубины проникновения тока δ, рассчитываемой по формуле <1>, от поверхности металлического листа 1

где ρ - удельное сопротивление [Ом], µr - относительная магнитная проницаемость [-], f - частота нагрева [Гц].

Генерируемые индукционные токи 6а, 6b протекают в противоположных направлениях в передней части и задней части сечения листа, как показано на фиг.2, поэтому, если глубина проникновения тока δ увеличивается, индукционные токи в передней части и задней части листа уравновешивают друг друга и в результате в сечение листа прекращается протекание тока.

Удельное сопротивление ρ металла увеличивается с повышением температуры, поэтому δ с повышением температуры увеличивается. Кроме того, относительная магнитная проницаемость µr ферромагнитного материала или парамагнитного материала уменьшается, когда температура приближается к точке Кюри. Выше точки Кюри µr становится равной 1. Кроме того, немагнитный материал также имеет µr, равную 1. Если µr уменьшается по формуле <1>, то в немагнитном материале или в случае магнитного материала в температурном интервале от значения непосредственно перед точкой Кюри до значения, превышающего точку Кюри, глубина проникновения тока δ увеличивается, и нагрев тонких материалов становится невозможным.

Например, если частота нагрева составляет 10 кГц, глубина проникновения тока δ при обычной температуре составляет примерно 1 мм для немагнитного алюминия, примерно 4,4 мм для SUS304 и примерно 0,2 мм для магнитной стали, в то время как глубина проникновения тока магнитной стали при 750°С и выше точки Кюри составляет примерно 5 мм.

Для того чтобы токи в передней части и задней части, генерируемые внутри листа, не уравновешивали друг друга, толщина, как минимум, должна быть не меньше 10 мм. Для обеспечения надлежащей эффективности подаваемой мощности толщина должна составлять примерно 15 мм. В общем, термообработке подвергают материалы в широком диапазоне толщин, например, от тонких листов типа фольги толщиной 10 с лишним микрон до толстых плит толщиной более 100 мм.

Например, стальные листы для автомобилей и бытовых электроприборов, типовые материалы из большого числа используемых металлических листов, после обычной холодной прокатки большей частью имеют толщину примерно менее 3 мм. В частности, они часто имеют толщину 2 мм и менее. Для нагрева этих материалов LF системой частота нагрева должна быть увеличена выше нескольких сот кГц, однако при подготовке источника питания высокой частоты с большой мощностью существуют ограничения в отношении технических средств. Это часто затрудняет осуществление нагрева в промышленном масштабе.

Считается, что способ, раскрытый в японской патентной публикации JP №2002-43042 (А), является типом TF системы, где индукционные катушки размещены над и под листом. Магнитные потоки, генерируемые в направлении поступательного движения металлического листа, поочередно генерируются в противоположных направлениях, однако верхняя и нижняя катушки смещены, поэтому участки, где магнитные потоки, генерируемые в верхней и нижней катушках, уравновешивают друг друга, и участки, где магнитные потоки пересекают полосу под углом, образуются поочередно, и поэтому считается, что концентрацию магнитного потока можно предотвратить.

Следовательно, считается, что обычная TF система имеет эффект уменьшения проблемы концентрирования магнитного потока в краевых частях и перегрева концевых частей. Однако из-за образования участков, где магнитные потоки уравновешивают друг друга, и из-за того, что катушки являются одновитковыми, значение тока, протекающего через катушки для подвода питания к полосе и увеличения магнитного потока, должно быть увеличено, возрастают потери в обмотке катушки и т.д., поэтому существует проблема, состоящая в том, что эффективность легко падает.

Далее, для повышения эффективности, как раскрыто в примерах вышеупомянутой публикации, необходимо расположить верхнюю и нижнюю одновитковые катушки вблизи полосы. Однако перемещаемая полоса будет деформироваться или вибрировать, поэтому при ее перемещении сложно нагревать широкий длинный отрезок материала.

Далее, способ, раскрытый в японской патентной публикации JP №2002-151245 (А), является способом, предлагающим катушку индукционного нагрева, имеющую наибольшую ширину в центре по направлению ширины в направлении транспортирования металлической подложки, так чтобы она была обращена к поверхности металлической подложки; способ по существу равномерно распределяет всю ширину индукционной катушки в направлении транспортирования металлической подложки. Однако этот способ является способом, который выполняет нагрев с магнитным потоком рассеяния, направленным к металлической подложке, поэтому не существует гарантии, что магнитный поток будет проходить через металлическую подложку при увеличении расстояния от индукционной катушки. На отдалении от металлического материала начать нагрев будет сложно. Кроме того, при некачественной форме металлической подложки и изменении расстояния от индукционной катушки будут иметь место значительные температурные отклонения.

Далее, индукционная катушка выполнена в виде катушки ромбовидной формы, так чтобы ширина индукционной катушки по существу была равна ширине металлической подложки в направлении поступательного движения, однако при этой форме невозможно изменять ширину металлической подложки. Индукционная катушка снабжена механизмом вращения, однако при вращении время нагрева не будет таким же, как в случае с направлением поступательного движения, поэтому сложно обеспечить равномерную температуру. Механизм вращения системы нагрева, проводящий большой ток, крайне сложно реализовать на практике в промышленном масштабе.

Ни одна из вышеуказанных патентных публикаций не раскрывает нагрева внутри замкнутого контура, образованного индукционной катушкой, окружающей металлический материал, поэтому не существует гарантии, что магнитный поток будет надежно проходить через металлический материал, и на результаты легко будет оказывать влияние расстояние от индукционной катушки. Кроме того, число витков индукционной катушки не может быть изменено, поэтому контролирование плотности магнитного потока затруднено.

В противоположность этому японская патентная публикация JP №2005-209608 (А) показывает, что для решения вышеуказанных проблем в системах нагрева смещение индукционных катушек, окружающих металлический лист в направлении ширины в направлении поступательного движения металлического листа, с целью генерирования независимых токов, так чтобы индукционные токи, генерируемые передней и задней катушками внутри металлического листа непосредственно под индукционными катушками, обращенными к передней части и задней части металлического листа, не препятствовали друг другу, обеспечивает нагрев даже металлического листа толщиной меньше или равной глубине проникновения тока или даже немагнитного металлического листа.

Далее, индукционные катушки окружают металлический лист в замкнутом контуре, поэтому магнитный поток всегда пересекает металлический лист. Следовательно, также имеется большое практическое преимущество, состоящее в том, что если даже индукционная катушка и металлический лист относительно отделены друг от друга, нагрев может быть легко выполнен.

В этом отношении индукционный ток, генерируемый в центре металлического листа, легко концентрируется, приводя к высокой плотности тока при его протекании через концы металлического листа, и передняя и задняя индукционные катушки разделены в направлении поступательного движения, поэтому увеличивается время, в течение которого индукционные токи протекают через концы. Следовательно, существовала проблема концов металлического листа, которые легко перегревались, и условия обеспечения распределения с низким отклонением температуры (смещение передней и задней индукционных катушек, ширина индукционных катушек и т.д.) становились крайне ограниченными.

Все три вышеуказанные системы могут нагревать немагнитные материалы, но точный контроль распределения температуры нагрева затруднен. С учетом деформации металлического листа или размещения в середине существующей печи и т.д., толщины изолирующих материалов или способности поддаваться обработке сложно обеспечить более точное расстояние между металлическим листом и индукционными катушками.

В дальнейшем был предложен способ контроля плотности проходящего тока и времени нагрева и был предложен способ, касающийся перемещения «змейкой» и изменений ширины. Применяя способы, раскрытые в WO 2006/088067 и WO 2006/088068 и японской патентной публикации JP №2007-95651 (А), по сравнению с тремя системами, объяснения которых приведены выше, возможен широкий контроль распределения температуры, но в зависимости от условий имелись случаи, когда отклонение температуры концов металлического листа центральной части не могли быть в устранены в достаточной степени.

Настоящее изобретение решает проблемы индукционного нагрева металлических листов в этих обычных LF системах и TF системах, и его задача состоит в том, чтобы предложить систему индукционного нагрева и способ индукционного нагрева, использующие индукционную катушку, которая не ограничивается до магнитных материалов, а также используется с немагнитными материалами и на немагнитных участках, в достаточной степени поддерживают расстояние между металлическим листом и индукционной катушкой, имеют более высокие возможности контроля температуры, чем системы индукционного нагрева по WO 2006/088067 и WO 2006/088068, позволяют изменять ширину, обеспечивают перемещение «змейкой» и т.д., эффективны в обслуживании и обеспечивают эффективный нагрев.

Настоящее изобретение было осуществлено для решения вышеуказанных проблем и имеет своей целью следующее:

(1) Система индукционного нагрева металлического листа, имеющая индукционную катушку, образованную соединением проводника со стороны передней поверхности металлического листа и проводника со стороны задней поверхности металлического листа, так чтобы окружать металлический лист в направлении ширины, обеспечивая при этом расстояние от поверхности металлического листа и индукционно нагревая металлический лист, проходящий через внутреннюю часть окружающей индукционной катушки; вышеуказанная система, характеризующаяся размещением, по меньшей мере, двух секций вышеуказанной индукционной катушки, граничащих в продольном направлении вышеуказанного металлического листа; и в вертикальной проекции для вертикального проецирования проводников, образующих индукционную катушку со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности вышеуказанного металлического листа, на вышеуказанный металлический лист, вышеуказанные проводник со стороны передней поверхности и проводник со стороны задней поверхности размещены на расстоянии, так чтобы взаимно не перекрывать друг друга в продольном направлении вышеуказанного металлического листа в центральной части вышеуказанного металлического листа в каждой, по меньшей мере, из двух секций индукционной катушки,

и, кроме того, в вышеуказанном примыкании, по меньшей мере, в двух секциях индукционной катушки вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности находятся поблизости в продольном направлении металлического листа, и вышеуказанные проводники со стороны задней поверхности расположены на расстоянии в продольном направлении металлического листа, превышающем расстояние, на котором вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности находятся поблизости, или вышеуказанные проводники со стороны задней поверхности находятся поблизости в продольном направлении металлического листа, и вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности расположены на расстоянии в продольном направлении металлического листа, превышающем расстояние, на котором вышеуказанные проводники со стороны задней поверхности находятся поблизости.

(2) Система индукционного нагрева металлического листа, имеющая индукционную катушку, образованную соединением проводника со стороны передней поверхности металлического листа и проводника со стороны задней поверхности металлического листа, так чтобы окружать металлический лист в направлении ширины, обеспечивая при этом расстояние от поверхности металлического листа и индукционно нагревая металлический лист, проходящий через внутреннюю часть окружающей индукционной катушки; вышеуказанная система, характеризующаяся размещением, по меньшей мере, двух секций вышеуказанной индукционной катушки, граничащих в продольном направлении вышеуказанного металлического листа; вышеуказанные проводник со стороны передней поверхности и проводник со стороны задней поверхности, размещены на расстоянии, так чтобы взаимно не перекрывать друг друга в продольном направлении вышеуказанного металлического листа в центральной части вышеуказанного металлического листа в каждой, по меньшей мере, из двух секций индукционной катушки в вертикальной проекции для вертикального проецирования проводников, образующих индукционную катушку со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности вышеуказанного металлического листа, на вышеуказанный металлический лист; по меньшей мере, один из вышеуказанных проводников со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности каждой из вышеуказанных, по меньшей мере, двух секций индукционной катушки, имеющий часть, наклоненную по отношению к направлению ширины в направлении, по меньшей мере, одного из концов металлического листа в направлении ширины, и

кроме того, в вышеуказанном примыкании, по меньшей мере, в двух секциях индукционной катушки вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности, находятся поблизости в продольном направлении металлического листа, и вышеуказанные проводники со стороны задней поверхности расположены на расстоянии в продольном направлении металлического листа, превышающем расстояние, на котором вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности находятся поблизости, или вышеуказанные проводники со стороны задней поверхности находятся поблизости в продольном направлении металлического листа, и вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности расположены на расстоянии в продольном направлении металлического листа, превышающем расстояние, на котором вышеуказанные проводники со стороны задней поверхности находятся поблизости.

(3) Система индукционного нагрева металлического листа по п.(1) или (2), характеризующаяся тем, что система спроектирована так, чтобы при протекании переменного тока к вышеуказанной индукционной катушке ток такого же направления и такой же фазы протекал к проводникам поблизости.

(4) Система индукционного нагрева металлического листа по п.(2) или (3), характеризующаяся тем, чтобы, по меньшей мере, один из вышеуказанных проводников со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности индукционной катушки, расположенный на самой удаленной стороне в продольном направлении вышеуказанного металлического листа, был расположен, имея часть, наклоненную по отношению к направлению ширины в направлении, по меньшей мере, одного из концов вышеуказанного стального листа в направлении ширины, и имея с наружной стороны наклоненной части проводника уклон, расположенный на самой удаленной стороне;

магнитный сердечник, продолжающийся от стороны передней поверхности к стороне задней поверхности вышеуказанного металлического листа, предусмотренный для того, чтобы закрывать, по меньшей мере, конец в направлении ширины вышеупомянутого металлического листа.

(5) Система индукционного нагрева металлического листа по п.(4), характеризующаяся тем, что вышеуказанный магнитный сердечник имеет механизм для перемещения в горизонтальном направлении и может изменять площадь металлического листа, закрываемую от конца.

(6) Система индукционного нагрева металлического листа по любому из пп.(2)-(5), характеризующаяся тем, что, по меньшей мере, один из проводников со стороны передней поверхности и проводников со стороны задней поверхности индукционной катушки имеет механизм, обеспечивающий перемещение в направлении ширины металлического листа, и проводник, расположенный так, чтобы иметь часть, наклоненную относительно направления ширины, может изменять положение наклоненной части относительно металлического листа в направлении ширины.

(7) Способ индукционного нагрева металлического листа, использующий систему индукционного нагрева металла по любому из пп.(2)-(6); вышеуказанный способ индукционного нагрева, характеризующийся прохождением металлического листа через внутреннюю часть индукционной катушки вышеуказанной системы индукционного нагрева, протеканием переменного тока к вышеуказанной индукционной катушке для протекания тока такого же направления и такой же фазы к проводникам поблизости от вышеуказанной индукционной катушки и генерирования внутри вышеуказанного металлического листа управляющего индукционного тока, имеющего, по существу, такую же форму, как вертикальная проекция на вышеуказанный металлический лист вышеуказанных проводников со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности в вышеуказанных, по меньшей мере, двух секциях индукционной катушки вышеуказанной системы индукционного нагрева, и имеющего направление, противоположное направлению переменного тока, протекающего через вышеуказанные проводники со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности из-за вышеуказанного протекающего тока и генерирующего вспомогательный контур управляемого индукционного тока, генерируемого одной из вышеуказанных граничащих секций индукционной катушки, и вспомогательный контур управляемого индукционного тока остальных секций в противоположных направлениях, так чтобы уравновесить вспомогательный контур и нагреть металлический лист, не допуская при этом генерирования управляемого индукционного тока, на участке с наружной стороны наклонной части проводника, размещенной для получения уклона относительно направления ширины вышеуказанного металлического листа и установленной между вышеуказанными граничащими секциями индукционных катушек в вертикальной проекции проводников со стороны передней поверхности и со стороны задней поверхности на вышеуказанный металлический лист.

(8) Способ индукционного нагрева металлического листа по п.(7), содержащий способ индукционного нагрева металлического листа, использующий систему индукционного нагрева металлического листа по п.(5) или (6), характеризующийся изменением площади, которую вышеупомянутый магнитный сердечник закрывает на металлическом листе от конца, так чтобы изменить распределение температуры конца металлического листа.

(9) Способ индукционного нагрева металлического листа по п.(7), содержащий способ индукционного нагрева, используя систему индукционного нагрева металлического листа по п.(6), и характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один из проводников со стороны передней поверхности и проводников со стороны задней поверхности перемещается в направлении ширины металлического листа и можно регулировать положение наклонной части вышеуказанного проводника относительно металлического листа, так чтобы регулировать распределения температуры вышеуказанного металлического листа.

Обратите внимание, что «продольное направление металлического листа» в упоминаемое в настоящем изобретении - это направление перемещения металлического листа (то же самое, что направление линии конвейера). Кроме того, «LF система», упоминаемая в настоящем изобретении, относится к обычной системе продольного магнитного потока, обеспечивающей переменное магнитное поле в осевом направлении для ненагреваемого объекта.

Используя систему индукционного нагрева и способ индукционного нагрева по настоящему изобретению, можно нагревать не только толстые материалы и тонкие листы на магнитных участках, но и, что было невозможно при обычных системах нагрева, нагревать тонкие с небольшим удельным сопротивлением листы из немагнитного алюминия, меди и листы из других цветных металлов и нагревать на немагнитном участке с температурой точки Кюри и выше черный металл и другие магнитные материалы.

Далее, при увеличении температуры центральной части металлического листа и сдерживании повышения температуры у концов металлического листа распределение температуры всего металлического листа можно контролировать, сдерживая или исключая перегрев концов металлического листа.

Далее, принимая во внимание устранение отклонения температуры металлического листа в системе индукционного нагрева, выполняемого после предыдущих операций, и температурные характеристики металлического листа на последующих операциях и нагрев согласно требуемому распределению температуры и в ином случае нагрев со скоростью нагрева и распределением температуры, соответствующими требуемым металлургическим характеристикам, можно получить стабильно высокое качество продуктов и устранить влияние на качество отклонений от заданного режима в процессе обработки.

Кроме того, отсутствует влияние тепловой инерции, которая становится проблемой в газовых нагревательных печах, поэтому даже когда температура печи должна быть изменена из-за изменений толщины и ширины металлического листа или типа материала, скорость нагрева можно свободно контролировать, поэтому рабочая скорость не требует изменений. Следовательно, не требуются не только связующие материалы, которые обычно необходимы в газовой нагревательной печи до момента, пока печь не стабилизируется, но также можно продолжать производственный процесс без уменьшения рабочей скорости, поэтому можно исключить снижение производительности и значительно расширить возможности плана производственных операций.

Далее, система индукционного нагрева настоящего изобретения не только способна управлять изменениями толщины и ширины металлического листа, но может гибко управлять перемещением «змейкой» и другими причинами отклонений от рабочих режимов. Кроме того, достигается не только требуемое распределение температуры, но также снижаются капитальные затраты, поскольку использование множества настроек индукционных катушек в зависимости от ширины листа не является необходимым.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематичный вид, показывающий обычный индукционный нагрев LF типа.

Фиг.2 - схематичный вид в разрезе, объясняющий протекание индукционных токов в сечении тонкого металлического листа при обычном индукционном нагреве LF типа.

Фиг.3 - схематичный вид сверху, объясняющий индукционный нагрев, при котором проводники с передней стороны и задней стороны катушки расположены со смещением.

Фиг.4 - схематичный вид в разрезе, объясняющий механизм генерирования тока в сечение А-А из фиг.3.

Фиг.5 - схематичный вид сверху, объясняющий генерирование индукционных токов в металлическом листе посредством индукционного нагрева из фиг.3.

Фиг.6 - схематичный вид сверху примера системы индукционного нагрева по настоящему изобретению, в котором установлены две параллельные секции индукционной катушки, граничащие друг с другом и проводники с передней стороны и задней стороны индукционной катушки расположены со смещением для выполнения индукционного нагрева.

Фиг.7 - схематичный вид сверху, объясняющий пример системы индукционного нагрева, в котором проводники с передней стороны и задней стороны индукционной катушки смещены в центре и проводники индукционной катушки выполнены с наклоном рядом с концами металлического листа.

Фиг.8 - схематичный вид сверху, показывающий состояние индукционных токов, генерируемых на металлическом листе с расположением катушки из фиг.7.

Фиг.9(а) - схематичный вид сверху, объясняющий пример системы индукционного нагрева по настоящему изобретению и показывающий случай с двумя секциями индукционной катушки, соединенными последовательно.

Фиг.9(b) - схематичный вид сверху, объясняющий пример системы индукционного нагрев по настоящему изобретению и показывающий случай с двумя секциями индукционной катушки, соединенными параллельно.

Фиг.10 - схематичный вид сверху, объясняющий распределение индукционных токов, генерируемых в металлическом листе с помощью системы индукционного нагрева по настоящему изобретению из фиг.9(а).

Фиг.11 - схематичный вид сверху, показывающий пример системы индукционного нагрева настоящего изобретения, в котором установлены две секции индукционной катушки из фиг.7, граничащие друг с другом и соединенные параллельно.

Фиг.12 - схематичный вид сверху системы индукционного нагрева настоящего изобретения, в котором установлены две секции индукционной катушки 2Т из Фиг, 9(а), граничащие друг с другом и соединенные параллельно.

Фиг.13 - схематичный вид сверху, объясняющий пример размещения магнитного сердечника в системе индукционного нагрева по настоящему изобретению из Фиг 9(а).

Фиг.14 - схематичный вид в разрезе, объясняющий функционирование магнитного сердечника.

Фиг.15 - схематичный вид в разрезе, объясняющий функционирование магнитного сердечника в противоположной фазе из фиг.14.

Фиг.16 - схематичный вид сверху, объясняющий пример применения магнитного сердечника в системе индукционного нагрева из фиг.11.

Фиг.17 - схематичный вид сверху, объясняющий пример применения магнитного сердечника в системе индукционного нагрева из фиг.12.

Фиг.18(а) - схематичный вид сверху, показывающий взаимосвязь между индукционной катушкой, имеющей наклоненную часть проводника, и положением, через которое проходит конец металлического листа.

Фиг.18(b) - схематичный вид сверху, показывающий индукционные токи, генерирующие в металлическом листе, когда конец металлического листа проходит через линию А из фиг.18(а).

Фиг.18(с) - схематичный вид сверху, показывающий индукционные токи, генерирующие в металлическом листе, когда конец металлического листа проходит через линию В из фиг.18(а).

Фиг.18(d) - схематичный вид сверху, показывающий индукционные токи, генерирующие в металлическом листе, когда конец металлического листа проходит через линию С из фиг.18(а).

Фиг.19 - схематичный вид сверху, показывающий пример, где позиционная связь между наклонной частью каждой секции индукционной катушки из фиг.12 и концом металлического листа является различной.

Фиг.20 - схематичный вид в разрезе, объясняющий контроль температуры нагрева с помощью магнитного сердечника.

Фиг.21 - схематичный вид в разрезе, объясняющий пример механизма, контролирующего температуру нагрева с помощью магнитного сердечника.

Осуществление изобретения

Ниже будут объяснены варианты выполнения настоящего изобретения. Для упрощения объяснения в качестве двух секций индукционной катушки (1 секция, 1 виток) с помощью чертежей будет объяснен случай 2Т (витки), однако изобретение не ограничивается до 2Т. Возможен также ряд параллельных соединений Ts или 1T.

Фиг.9(а) - схематичный вид сверху, показывающий пример системы индукционного нагрева настоящего изобретения, в то время как фиг.10 - схематичный вид, показывающий индукционные токи, генерируемые в металлическом листе 1 из фиг.9(а).

Термин «индукционная катушка», используемый ниже в объяснении настоящего изобретения, используется в качестве общего термина для катушки, образованной проводником, содержащим трубку, проволоку, пластину и т.д., и выполненной из соответствующего электрического проводника, навитого вокруг нагреваемого материала, т.е. металлического листа, находящейся на расстоянии от его поверхности и имеющей, по меньшей мере, один виток в направлении ширины металлического листа. Она особо не определяет форму, окружающую нагреваемый материал, как прямоугольник или круг. При навивке двух и более витков проводники с различным числом витков (Т) устанавливают так, что они примыкают друг к другу.

Обратите внимание, что каждый виток, как будет объяснено позднее, включает в себя проводник со стороны передней поверхности и проводник со стороны задней поверхности, соединенные соединяющимися проводниками или проводящими элементами с наружных сторон концов нагреваемого материала (металлический лист) в направлении ширины, так чтобы окружать материал.

Проводник предпочтительно является материалом с надлежащей электропроводностью, например, медью или алюминием. В дальнейшем «одна секция индукционной катушки», упоминаемая в настоящем изобретении, содержит проводники индукционной катушки с передней и задней сторон, намотанные вокруг металлического листа, и является наименьшим элементом, который образует индукционную катушку; и термин «две секции» означает две пары проводников индукционной катушки с передней и задней сторон.

Обратите внимание, что на фиг.7, фиг.9(а), фиг.9(b), фиг.11, фиг.12, фиг.16 и фиг.17 стрелки указывают направление токов катушки, жирные линии указывают проводники индукционной катушки с передней стороны металлического листа и пунктирные линии указывают проводники индукционной катушки с задней поверхности металлического листа. Кроме того, на фиг.8 и фиг.10 стрелки указывают направления индукционных токов, генерируемых внутри металлического листа.

Принцип индукционного нагрева металлического листа по настоящему изобретению будет объяснен ниже с помощью чертежей.

В настоящем изобретении, прежде всего, как показано на фиг.3, проводники расположены так, чтобы в случае, когда проводники 2а и 2b, образующие индукционную катушку со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности металлического листа 1, проходящего через внутреннюю часть индукционной катушки 2, вертикально проецируются на металлический лист, вертикальные проекции проводников со стороны передней поверхности и стороны задней поверхности имели расстояние (смещение) один от другого в продольном направлении металлического листа.

В таком случае, как показано на виде сбоку в разрезе на Фиг 4 (для простоты объяснения даны только для проводника 2а), через металлический лист 1 проходит наклонный магнитный поток 4. Этот магнитный поток генерирует индукционный ток 6а.

Соответс