JPH0559181B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0559181B2 JPH0559181B2 JP19257189A JP19257189A JPH0559181B2 JP H0559181 B2 JPH0559181 B2 JP H0559181B2 JP 19257189 A JP19257189 A JP 19257189A JP 19257189 A JP19257189 A JP 19257189A JP H0559181 B2 JPH0559181 B2 JP H0559181B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- width
- transformer
- strip
- heating
- strip material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は走行する帯材、特に比較的板厚の薄い
帯材を各種目的で所定温度まで通電加熱する装置
における帯材通電加熱用リングトランスに関す
る。 （従来の技術） 本願共同出願人中の一方出願人は新規技術思想
に立脚した走行材の通電加熱装置を創出し、線材
を対象とする発明は特願昭61−272798号（特開昭
63−128125号）をもつて、また帯材を対象とする
発明は特願昭62−300127号をもつて出願してい
る。両出願発明は、例えば帯材を対象する装置を
示す第１図に従つて説明すれば、送り通路Ｌが環
状鉄心１１の環内を貫通するトランス１０、当該
トランス１０の両端に近接配置されて送り通路上
の帯材Ｗに接触する例えば対ロールａ，ｂからな
るロール電極２１，２２、および当該両ロール電
極２１，２２間を例えば摺動子Ｓを介して電気的
に接続する導電材３，３から構成され、両ロール
電極２１，２２間にある走行中の被加熱帯材Ｗの
抵抗Ｒ１と導電材３，３の抵抗Ｒ２との関係を、
Ｒ１＞＞Ｒ２に設定し、トランス１０の一次巻線
１２への給電により上記両ロール電極２１，２２
間を走行中の帯材Ｗに導電材３，３を帰線とする
二次電流を誘起させて加熱することを要旨とする
通電加熱装置である。 （従来技術に存する問題点） ところで、当該通電加熱装置は、線材を加熱対
象とする場合には何等問題を生じないが、帯材を
加熱対象とする場合には巾方向を如何に均一加熱
するかという問題点を抱えていることに想到し、
当該問題点の解決が希求されるところであつた。 （発明の目的） 本発明は前掲特願昭62−300127号出願発明の帯
材通電加熱装置発明が抱える問題点を解決するた
めになされたもので、板厚の比較的薄い帯材に好
適な、巾方向均一加熱を可能とする帯材通電加熱
用リングトランスを提供することを目的とする。 （発明の構成） 本発明は、帯材を通電加熱する加熱装置のトラ
ンスとして、鉄心に多巻回される一次巻線の巻巾
を少なくとも加熱予定最大巾帯材の巾とほぼ等し
く設定してなることと要旨とする。 即ち、第１図の通電加熱装置１００を用いた帯
材加熱では、通電加熱が予定される帯材として、
第２図に例えばW1として実線で示す巾（Ww）
が比較的小巾のもの、或いはW2として破線で示
す鉄心１１の間口横巾ほぼ一杯の広巾
（Wwmax）のもの、あるいは上記両者の中間の
巾のもの等、各寸法のものがあろうが、本発明は
一次巻線を加熱する帯材W1の巾に合わせた巾
（Cw）の１２′とはせず、上記最大巾帯材W2の巾
（Wwmax）に対応したほぼ等しい巻巾
（Cwmax）、即ち （Wwmax≒Cwmax） に設定するにある。 当該設定は、一次巻線１２の巻巾を鉄心１１の
間口横巾一杯に巻いて通電加熱予定最大巾帯材の
巾（Wwmax）を、やや上回つてもよく、同一巾
としてもよく、さらにはやや小巾とした設定でも
よいとするものである。 （発明の作用） 本来、通電加熱装置１００による加熱では、比
較的板厚の薄い、例えば２mm以下の如き帯材Ｗを
加熱する場合、帯材巾（Ww）と一次巻線巻巾
（Cw）との関係が（Ww≒Cw）であると理想的
な巾方向の均一加熱が得られるが、本発明は上記
構成をとることにより、 （Ww＜Cw） であつても、巾方向の均一加熱を保証する作用が
ある。尚、（Ww＜＜Cw）の場合、かつ板厚の特
に薄い場合（例えば１mm以下）には、中央部に比
べてエツヂ方向がやや高い温度を示すとは言うも
のの、その差は僅少であり、放熱との関係で均熱
と見做し得る。 （本発明完成に至るまでの経過） 本発明は、通電加熱時の電流密度解析、伝熱解
析ならびに実機を用いた実験を経て完成された。
以下その経過を述べる。 (1) 通電加熱時の電流密度解析： 通電加熱時のトランス１０によつて被加熱帯材
Ｗに誘起される電流密度分布関係について、有限
要素法を使用したコンピユータによる解析をし
た。その一部を以下に開示する。 電磁方程式の基本式 rot（１／μrot〓）＝〓ｏ−σ∂〓／〓ｔ−σgradφ…
…(1) 上記式(1)において、ｘ−y2次元場では等方性
であるとし、また〓が正弦波的に変化するものと
すれば、式(1)は次のようになる。 １／μ（∂2Az／∂x2＋∂2Az／∂y2）＝−Joz＋jωσAz
＋σgradφ ……(2) ただし、 〓：磁気ベクトルポテンシヤル （wb／ｍ） Az：磁気ベクトルポテンシヤルのＺ方向成分
（wb／ｍ） 〓ｏ：強制転流密度 （Ａ／m2） Joz：強制電流密度のＺ方向成分 （Ａ／m2） μ：透磁率 （Ｈ／ｍ） σ：導電率 （υ／ｍ） ω：角周波数 （rad／ｓ） φ：電位 （Ｖ） Ａ 上記式(2)を用い、共通解析条件ならびに物性
値を下記の通りとし、例えば一般的な加熱対象
帯材である鋼帯を取り上げ、板厚が２mmの帯材
を対象として一次巻線の巻巾ないし巻位置と帯
材の巾方向電流密度Ｊ分布との間の相関関係を
求めた。 ｆ＝60（Hz） μc＝6000（鉄心の比透磁率） μw＝１（一次コイルの比透磁率） μs＝30（帯材の比透磁率） σs＝（帯材導電率）；20℃……7.7×106 200℃……4.0×106 750℃……1.0×106 ただし、一次巻線・帯材間のギヤツプ ｇ＝150（mm） また、コイル電流Jozは帯材の平均電流密度
が1.5×106（Ａ／m2）になるように設定した。 第３図は（Ww＝Cw）の関係にある場合の
解析結果であり、ａは磁束シミユレーシヨン
図、またｂは帯材導電率σsの上記変化に対応し
た帯材の電流密度Ｊ分布図で、線イは7.7×106
の、線ロは4.0×106の、また線ハは1.0×106の
場合であつて、温度上昇とともに電流密度Ｊが
均一分布となることを示す。 第４図ａおよびｂは（Ww＜＜Cw）で、帯
材の導電率σsが7.7×106の場合を示し、センタ
ー・エツジ間の差は第３図ｂにおける線イと比
較しても電流密度Ｊ分布にそれほど大差は見ら
れない。 第５図ａおよびｂは（Ww＞＞Cw）で、帯
材導電率σsが7.7×106の場合を示し、明らかに
センター・エツジ間の電流密度Ｊがアンバラン
スとなつている。 次いで、（Cwmax≒Wwmax）で、帯材導電
率σsが7.7×106の場合の解析結果を第６図ａお
よびｂとして示す。センター・エツジ間の電流
密度Ｊ分布は極めて小差である。 また、第３図〜第６図が示す各条件における
電流密度偏差（edge−center／center）をまと
めて第１表に示す。
帯材を各種目的で所定温度まで通電加熱する装置
における帯材通電加熱用リングトランスに関す
る。 （従来の技術） 本願共同出願人中の一方出願人は新規技術思想
に立脚した走行材の通電加熱装置を創出し、線材
を対象とする発明は特願昭61−272798号（特開昭
63−128125号）をもつて、また帯材を対象とする
発明は特願昭62−300127号をもつて出願してい
る。両出願発明は、例えば帯材を対象する装置を
示す第１図に従つて説明すれば、送り通路Ｌが環
状鉄心１１の環内を貫通するトランス１０、当該
トランス１０の両端に近接配置されて送り通路上
の帯材Ｗに接触する例えば対ロールａ，ｂからな
るロール電極２１，２２、および当該両ロール電
極２１，２２間を例えば摺動子Ｓを介して電気的
に接続する導電材３，３から構成され、両ロール
電極２１，２２間にある走行中の被加熱帯材Ｗの
抵抗Ｒ１と導電材３，３の抵抗Ｒ２との関係を、
Ｒ１＞＞Ｒ２に設定し、トランス１０の一次巻線
１２への給電により上記両ロール電極２１，２２
間を走行中の帯材Ｗに導電材３，３を帰線とする
二次電流を誘起させて加熱することを要旨とする
通電加熱装置である。 （従来技術に存する問題点） ところで、当該通電加熱装置は、線材を加熱対
象とする場合には何等問題を生じないが、帯材を
加熱対象とする場合には巾方向を如何に均一加熱
するかという問題点を抱えていることに想到し、
当該問題点の解決が希求されるところであつた。 （発明の目的） 本発明は前掲特願昭62−300127号出願発明の帯
材通電加熱装置発明が抱える問題点を解決するた
めになされたもので、板厚の比較的薄い帯材に好
適な、巾方向均一加熱を可能とする帯材通電加熱
用リングトランスを提供することを目的とする。 （発明の構成） 本発明は、帯材を通電加熱する加熱装置のトラ
ンスとして、鉄心に多巻回される一次巻線の巻巾
を少なくとも加熱予定最大巾帯材の巾とほぼ等し
く設定してなることと要旨とする。 即ち、第１図の通電加熱装置１００を用いた帯
材加熱では、通電加熱が予定される帯材として、
第２図に例えばW1として実線で示す巾（Ww）
が比較的小巾のもの、或いはW2として破線で示
す鉄心１１の間口横巾ほぼ一杯の広巾
（Wwmax）のもの、あるいは上記両者の中間の
巾のもの等、各寸法のものがあろうが、本発明は
一次巻線を加熱する帯材W1の巾に合わせた巾
（Cw）の１２′とはせず、上記最大巾帯材W2の巾
（Wwmax）に対応したほぼ等しい巻巾
（Cwmax）、即ち （Wwmax≒Cwmax） に設定するにある。 当該設定は、一次巻線１２の巻巾を鉄心１１の
間口横巾一杯に巻いて通電加熱予定最大巾帯材の
巾（Wwmax）を、やや上回つてもよく、同一巾
としてもよく、さらにはやや小巾とした設定でも
よいとするものである。 （発明の作用） 本来、通電加熱装置１００による加熱では、比
較的板厚の薄い、例えば２mm以下の如き帯材Ｗを
加熱する場合、帯材巾（Ww）と一次巻線巻巾
（Cw）との関係が（Ww≒Cw）であると理想的
な巾方向の均一加熱が得られるが、本発明は上記
構成をとることにより、 （Ww＜Cw） であつても、巾方向の均一加熱を保証する作用が
ある。尚、（Ww＜＜Cw）の場合、かつ板厚の特
に薄い場合（例えば１mm以下）には、中央部に比
べてエツヂ方向がやや高い温度を示すとは言うも
のの、その差は僅少であり、放熱との関係で均熱
と見做し得る。 （本発明完成に至るまでの経過） 本発明は、通電加熱時の電流密度解析、伝熱解
析ならびに実機を用いた実験を経て完成された。
以下その経過を述べる。 (1) 通電加熱時の電流密度解析： 通電加熱時のトランス１０によつて被加熱帯材
Ｗに誘起される電流密度分布関係について、有限
要素法を使用したコンピユータによる解析をし
た。その一部を以下に開示する。 電磁方程式の基本式 rot（１／μrot〓）＝〓ｏ−σ∂〓／〓ｔ−σgradφ…
…(1) 上記式(1)において、ｘ−y2次元場では等方性
であるとし、また〓が正弦波的に変化するものと
すれば、式(1)は次のようになる。 １／μ（∂2Az／∂x2＋∂2Az／∂y2）＝−Joz＋jωσAz
＋σgradφ ……(2) ただし、 〓：磁気ベクトルポテンシヤル （wb／ｍ） Az：磁気ベクトルポテンシヤルのＺ方向成分
（wb／ｍ） 〓ｏ：強制転流密度 （Ａ／m2） Joz：強制電流密度のＺ方向成分 （Ａ／m2） μ：透磁率 （Ｈ／ｍ） σ：導電率 （υ／ｍ） ω：角周波数 （rad／ｓ） φ：電位 （Ｖ） Ａ 上記式(2)を用い、共通解析条件ならびに物性
値を下記の通りとし、例えば一般的な加熱対象
帯材である鋼帯を取り上げ、板厚が２mmの帯材
を対象として一次巻線の巻巾ないし巻位置と帯
材の巾方向電流密度Ｊ分布との間の相関関係を
求めた。 ｆ＝60（Hz） μc＝6000（鉄心の比透磁率） μw＝１（一次コイルの比透磁率） μs＝30（帯材の比透磁率） σs＝（帯材導電率）；20℃……7.7×106 200℃……4.0×106 750℃……1.0×106 ただし、一次巻線・帯材間のギヤツプ ｇ＝150（mm） また、コイル電流Jozは帯材の平均電流密度
が1.5×106（Ａ／m2）になるように設定した。 第３図は（Ww＝Cw）の関係にある場合の
解析結果であり、ａは磁束シミユレーシヨン
図、またｂは帯材導電率σsの上記変化に対応し
た帯材の電流密度Ｊ分布図で、線イは7.7×106
の、線ロは4.0×106の、また線ハは1.0×106の
場合であつて、温度上昇とともに電流密度Ｊが
均一分布となることを示す。 第４図ａおよびｂは（Ww＜＜Cw）で、帯
材の導電率σsが7.7×106の場合を示し、センタ
ー・エツジ間の差は第３図ｂにおける線イと比
較しても電流密度Ｊ分布にそれほど大差は見ら
れない。 第５図ａおよびｂは（Ww＞＞Cw）で、帯
材導電率σsが7.7×106の場合を示し、明らかに
センター・エツジ間の電流密度Ｊがアンバラン
スとなつている。 次いで、（Cwmax≒Wwmax）で、帯材導電
率σsが7.7×106の場合の解析結果を第６図ａお
よびｂとして示す。センター・エツジ間の電流
密度Ｊ分布は極めて小差である。 また、第３図〜第６図が示す各条件における
電流密度偏差（edge−center／center）をまと
めて第１表に示す。
【表】
Claims (1)
- １ 送り通路が環状鉄心の環内を貫通するトラン
ス、当該トランス両端に近接してそれぞれ配置さ
れて送り通路上の帯材と接触するロール電極、お
よび当該両ロール電極間を電気的に接続する導電
材からなり、上記トランスの一次巻線への給電に
より上記両ロール電極間を走行中の帯材に上記導
電材を帰線とする二次電流を誘起させて加熱する
加熱装置のトランスにおいて、鉄心の多巻回され
る上記一次巻線の巻巾を少なくとも加熱予定最大
巾帯材の巾とほぼ等しく設定してなることを特徴
とする帯材通電加熱用リングトランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19257189A JPH0361335A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 帯材通電加熱用リングトランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19257189A JPH0361335A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 帯材通電加熱用リングトランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361335A JPH0361335A (ja) | 1991-03-18 |
| JPH0559181B2 true JPH0559181B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=16293496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19257189A Granted JPH0361335A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 帯材通電加熱用リングトランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0361335A (ja) |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP19257189A patent/JPH0361335A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0361335A (ja) | 1991-03-18 |
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