耐火板的制作方法

專利名稱：耐火板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于以感應加熱方式加熱移動中的待再次加熱的材料的感應加熱裝置，更具體來說，涉及一種用于防止在待再加熱材料和輥道接合處產生電火花的改進型防電火花機構，一種用于冷卻電感器的改進型冷卻機構，以及一種用于調整電感器間隙的改進型調整機構。
背景技術：
一般來說，在一條軋鋼線中，已加熱至預定溫度的待再加熱的材料被連續轉送，并被若干軋機連續軋成薄板。由于材料寬度方向的邊緣部分的溫度降大于其中部，因而材料寬度方向的溫度分布是不均勻的。軋制溫度分布不均勻的材料，必然產生質量不均勻一致的薄板。另外，材料的上述邊緣部分因溫降而硬化，會使材料產生破裂，或可能局部加速軋機軋輥的磨損。
為了避免上述問題，鋼鐵生產線設備包括感應加熱裝置(邊緣加熱器)，它位于軋機上游且具有以感應加熱方式加熱材料邊緣部分的電感器。
某些類型的感應加熱裝置使用E型電感器，而另一些類型則采用C型電感器。
在帶有E型電感器的感應加熱裝置中，上、下電感器分別具有E型鐵芯，E型鐵芯繞有加熱線圈，其與待再加熱材料相對的那一表面覆有耐火板。在材料的左、右每側，每對上、下電感器垂向相對，其間夾著材料。因此，在上、下電感器之間產生的磁通量穿過材料在材料中感應出渦流。因此，渦流和材料的電阻產生焦耳熱，使材料的邊緣部被加熱。
E型電感器在材料和自身之間必須具有窄間隙，以便提高熱效率。但是，要使材料和電感器之間的間隙窄到保證滿意的熱效率的程，需要很高的間隙調整技術。另外，材料和電感器之間的間隙越窄，裝在電感器上保持加熱線圈免受材料的熱輻射的耐火板的壽命越短。
日本實用新型申請公開文本第56-46195號，日本實用新型申請公開文本第60-65995號，以及日本專利申請公開文本第62-51188號中公開了與C型電感器間隙調整有關的技術。另外，日本實用新型申請公開文本第57-150495號中公開了用于保護加熱線圈免于待再加熱材料的輻射的技術。
圖27和28表示C型電感器。如圖27所示，每個C型電感器1具有一個帶間隙4的C型鐵芯2，上、下芯腿3相對，其間具有間隙4，芯腿3上繞著加熱線圈5。兩電感器1的間隙4相對，使呈薄板形的待再加熱材料6可在其間通過。
如圖28所示，當電源7向加熱線圈5供送電流時，產生穿過材料6的磁通量中，在磁通量穿過的材料6的部分中感應出渦流8。
由于C型電感器1比E型電感器的間隙窄，而且在C型電感器的C型鐵芯2中形成一回路以便穿過磁通量Φ，因而C型電感器在熱效率方面優于E型電感器。
在設有C型電感器1的感應加熱裝置中，當輥道9轉送的材料6受到C型電感器1的感應加熱，用于加熱材料的部分感應電流通過輥道9流向與輥道相接的地。
圖29所示電路相當于感應電流電路。如圖29所示，磁通量Φ與回路10相交，也與回路11相交，回路10由材料6的邊緣部分的電阻R1和材料6的邊緣部分附近的部分的電阻R2構成，回路11由接地電阻R0和邊緣部分電路R1構成。因此，交變磁通量與閉回路相交引起的電磁感應產生了電動勢E＝-dΦ/dt，感應電流分別流過回路10和回路11。通過輥道9流向地的電流I1在材料6和輥道9的接觸點放出火花。另外，當高壓作用在電感器上時，在材料6上會產生有損產品質量的弧痕。
有一種普通的感應加熱裝置，其中，多個C型電感器由多個高頻電源分別供送高頻電流。在這種情況下，如各電流具有不同的頻率，那么由于流過電感器和材料6的感應電流之間的互感作用，電感器的輸出電壓可能出現諧振。這種諧振可以在電源內引起使其損壞的渦流。
另外，如果高頻電源具有不同的頻率，在材料6中的感應電流之間可能出現電勢差。因此，通過輥道9流向地的電流I1的量增大，就容易引起電火花。為了避免這個問題，在普通的情況中，輥道9是電絕緣的，從而防止電流I1流向地，以便避免產生電弧。因此，大大提高了軋制設備的成本。
C型電感器1的間隙越窄，磁通量泄漏越小，因而加熱效率越高。但是，間隙的最佳大小是取決于材料6的厚度而變化的。另外，設定間隙的大小時要考慮到材料6前端和/或后端的翹曲。如果材料6的翹曲的端部碰觸加熱線圈5而使其損壞，那么軋制線就要長時間停機以待損壞的修復。為了避免這個問題，間隙必然設定得具有足夠大的尺寸，這樣就很難提高加熱效率。
圖30是普通電感器的加熱線圈的橫剖圖。
加熱線圈繞在層壓結構的鐵芯上，耐火板裝在鐵芯的一端，其間夾有支承板。由于耐火板靠近正被轉送的待再加熱材料，因而它總是受到來自材料的輻射熱，從而使其溫度保在800℃-1300℃。雖然耐火板是用耐火性極好的絕熱可澆注水泥形成的，但是水泥可能由于熱應力而裂開，從而在短時間內變劣。為了避免出現裂隙，使用作冷卻水通路的金屬水冷管通過耐火板。例如，美國專利第4,960,967號中描述了這種水冷式耐火板。
這種金屬水冷管是使用難于感應加熱的且耐熱性好的非磁性不銹鋼制成的。但是，由于耐火板是布置在高密度磁通中，即使它是由不銹鋼制成的也會被電磁感應加熱。因此，耐火板不僅是被來自待再加熱材料的熱輻射加熱，而且也被它自身產生的熱加熱。因此，必須加大冷卻水的流量。另外，冷卻水量的增加必然加大熱損失，導致待再加熱材料的加熱效率的進一步減小。
另外，為了使管不易被感應加熱，不使銹鋼水冷管形成匝，要花費大量的人力。另外，如果絕熱可澆注水泥制成的耐火板有了裂隙，那么鐵粉和/或氧化鱗片就會侵入裂隙，而使金屬水冷管的相鄰部分短路，從而形成磁通通路。因此，渦流會流過上述短路而加熱金屬管。另外，在短路處可能形成電火花，使部分金屬管熔化，從而導致水的泄漏。當這種裂隙形成時，必須長時間停止電感加熱裝置的工作，更換新的耐火板。

發明內容
本發明的第一個目的是提供一種感應加熱裝置，它能夠防止在輥道和待再加熱材料的接觸點產生電火花而無需使輥道絕緣，因而能夠產生高質量的產品并能降低本身造價。
本發明的第二個目的是提供一種內裝高冷卻性能鐵芯的，高效率、大功率感應加熱裝置。
本發明的第三個目的是提供一種設有C型電感器的感應加熱裝置，其間隙大小可以改變以防止與待再加熱材料的翹曲端部碰觸，同時又適當減小與材料的距離，以便提高加熱效率。
本發明的第四個目的是提供一種感應加熱裝置，它包括一條在耐火板中形成的，且可防止受到感應加熱以提高加熱效率的水冷管，這種感應加熱裝置可以使用少量冷卻水進行加熱工作，從而使自身更為緊湊，而且這種感應加熱裝置操作方便，制造也方便。
按照本發明的感應加熱裝置，其特征在于多個C型電感器在待再加熱材料的轉送方向上相互平行地布置，因此，材料的邊緣部分可穿過這些C型電感器的上、下芯腿，從而借助分別繞在上、下芯腿上的加熱線圈感應加熱材料的邊緣部分。本發明的感應加熱裝置的特征還在于繞制加熱線圈，使在每對C型電感器之一上產生的磁通方向與另一個C型電感器產生的磁通方向相反。
更具體來說，多個C型電感器在由輥道轉送的待再加熱材料的運動方向上相互平行地布置，使材料可通過這些電感器的間隙。當從電源向電感器的加熱線圈供送高頻電流時，相互平行的C型電感器產生方向相反的磁通。因此，方向相反的磁通分別與由材料邊緣部分的電阻和材料的與邊緣部分鄰近的部分的電阻構成的回路和由接地電阻和邊緣部分的電阻構成的回路相交。因此，由各磁通產生的電動勢相抵銷，產生電火花的原因的地電流不再流動。
另外，本發明的感應加熱裝置的特征在于各C型電感器連接在共用電源上；兩對或多對C型電感器垂直于材料轉送方向地沿材料的相對邊緣部分布置，一共用電源連接在各C型電感器上。另外，本發明的特征還在于各C型電感器通過一個選擇開關連接于一共用電源。
由于一個共用電源連接于相互平行或相互相對布置的C型電感器，因而高頻電源的相位可以容易地調整，從而可以防止產生接地電流。另外，由于每個C型電感器通過一選擇開關連接于同一電源，因而即使當一些電感器出現故障時，通過操縱選擇開關也可以進行平衡的加熱。
按照本發明的感應加熱裝置，其特征在于在U型鐵芯上，C形鐵芯是由可卸式安裝形成上、下芯塊，分別由層壓硅鋼片構成，用作芯腿，帶有夾在其間的U形鐵芯的間隙；每個芯塊都具有水冷機構。
在上述結構中，由于芯塊是可卸的，因而易于保養，易于更換。另外，由于芯塊具有水冷機構，因而可防止過熱，所以可向其供送大的電流。
按照本發明的感應加熱裝置，其特征在于在接有水冷管的對接板之間，固定長方體的芯塊件，它包括層壓的硅鋼片，在對接板的外表面上設有半圓柱形芯件，其包括徑向層壓的硅鋼片，從而形成帶有平的橢圓面的芯塊。
在上述結構中，由于水冷管連接著對接板，在對接板之間固定著矩形平行六面體芯塊，因而芯塊可從內部有效地冷卻，因而可向其供送大的電流。
按照本發明的感應加熱裝置，其特征在于每個芯塊具有一個圓柱形芯件，圓柱形芯件包括多個連著冷卻水管的徑向冷卻翼片和在徑向翼片之間徑向層壓的硅鋼片。
在上述結構中，由于連接著水冷管的徑向冷卻翼片設置在芯塊的徑向層壓的硅鋼片之間，因而芯塊可有效地從內部被冷卻。另外，由于芯塊具有徑向層壓的硅鋼片，當磁通穿過時，不管磁通方向如何，它不易被感應加熱。因此，芯塊可制得更為緊湊。
按照本發明的感應加熱裝置，其特征在于C型鐵芯包括借助鉸接部分相互連接的上、下芯件，因此，它們可繞穿過鉸接部分的鉸接軸轉動以改變上、下芯件之間的間隙，上、下芯件的構成鉸接部分及其鄰近部位的那些部分的橫截面大于鐵芯其它部分的橫截面。
在上述結構中，由于上、下芯件之間的間隙可以通過使上芯件繞鉸接軸轉動而調整以適應材料的厚度，因而可以高效率地加熱材料。另外，即使材料的前端部分或后端部分翹曲，也可以通過迅速地使上芯件繞鉸接軸轉動而使上芯件避開翹曲的端部，從而避免電感器和翹曲端部之間的碰觸。
另外，由于鉸接部分及其附近的橫截面大于其它部分的橫截面，因而即使當上、下芯件的間隙加大時，磁通的通路也不變窄，從而使鉸接部分的磁通損失保持最小。
按照本發明的感應加熱裝置，其特征在于為上、下芯部分別設置鉸接軸，相互嚙合的上、下齒輪與鉸接軸連接，一個缸或千斤頂通過一條臂與齒輪之一相連，從而使上、下芯件能夠以相反的方向轉動。另外，在本發明的特征還在于與上芯件的鉸接軸相連的上齒輪的直徑小于與下芯件的鉸接軸相連的下齒輪的直徑。
按照材料厚度的變化，驅動千斤頂或缸以便使臂轉動，從而上芯件的鉸接軸以及上芯件本身轉動。此時，與上齒輪嚙合的下齒輪以和上齒輪相反的轉向轉動，從而使下芯件以上述相反的轉向轉動。另外，當上齒輪的直徑小于下齒輪的直徑時，上芯件的轉角(即上芯件的腿移過的周向距離)比下芯件的轉角大一個與傳動比成正比的度數。
本發明的感應加熱裝置采用的耐火板是用絕熱材料制成的，且安裝在繞有加熱線圈的水冷式電感器鐵芯的與材料相對的表面上。上述耐火板的特征是其中形成一個用作冷卻水通路的腔部。
當高頻電源向加熱線圈供送高頻電源時，產生用于加熱連續轉送的待再加熱材料的磁通。耐火板被熱的材料的輻射熱加熱。由于在耐火板中形成作為冷卻水通路的腔部，因而電感器的加熱線圈側可被冷卻水冷卻，從而保護了加熱線圈的絕緣涂層。
因此，這種耐火板內沒有金屬制成的水冷管，因此耐火板不會被感應加熱。這就是說，耐火板只需被冷卻熱材料的輻射熱量就可以了。因此，可以減小冷卻水量以及冷卻機構的尺寸。另外，冷卻機構幾乎沒有熱損耗，從而提高了加熱效率。即使當冷卻水從耐火板通過裂隙(如果已形成了的話)漏出，或者鐵顆粒或氧化鱗片通過裂隙進入耐火板內時，也不會形成磁通通路，因而電感器可避免過熱和熔化帶來的損失。
本發明的感應加熱裝置的耐火板的特征還在于其中可嵌入水冷管，該水冷管是由非金屬制成的，用作冷卻水的通路。非金屬管可以是合成樹脂管，陶瓷管或石英管。而且非金屬管可作成波紋管或帶有翼片的管。
由于水冷管是非金屬管如合成樹脂管、陶瓷管或石英管，因而不會被感應加熱。特別是合成樹脂管和波紋管卻易于彎曲，而帶有翼片的管具有大的表面積，因而冷卻效率高。
本發明的感應加熱裝置的耐火板的特征還在于它具有至少一條嵌入耐火板的非金屬管，該非金屬管的若干部分相互平行布置，一對集水管由非金屬構成且插入耐火板中，分別與上述非金屬管連通。
借助連接于非金屬集水管的非金屬管的上述平行布置，冷卻水可以均勻地流過耐火板，提高冷卻效率，保護了線圈的絕緣涂層。


圖1是本發明第一實施例的感應加熱裝置的立體圖；圖2所示電路圖示意地表示圖1所示感應加熱裝置的電路；圖3是本發明第二實施例的感應加熱裝置的電路圖；圖4是本發明第三實施例的感應加熱裝置的立體圖；圖5是圖4中芯塊的立體圖；圖6A所示立體圖表示裝在圖5所示芯塊中的冷卻翼片；圖6B是沿圖6A中A-A線的剖視圖；圖7是按照本發明的第四實施例的感應加熱裝置的立體圖；圖8是圖7中的芯塊的立體圖；圖9是裝在圖8所示芯塊中的冷卻翼片的立體圖；圖10是本發明第五實施例的感應加熱裝置的側視圖；圖11所示剖視圖表示圖10中的鉸接部分；圖12是本發明的第六實施例的感應加熱裝置，它具有可移動的電感器；圖13所示側視圖表示第五實施例的局部變型，它具有活動的電感器；圖14是本發明第七實施例的感應加熱裝置的側視圖，其中，上、下電感器部分借助上、下齒輪相連接；圖15是圖14所示感應加熱裝置的剖視圖；圖16是本發明第八實施例的感應加熱裝置的側視圖，其中，上、下感應器部分借助具有不同直徑的上、下齒輪連接起來；圖17是圖16所示感應加熱裝置的縱剖圖；圖18是本發明第九實施例的感應加熱裝置中所用耐火板的水平剖視圖；圖19是圖18所示耐火板的放大縱剖圖；圖20所示水平剖視圖表示本發明第九實施例的耐火板的一種變型；圖21是圖20所示耐火板的放大縱剖圖；圖22所示橫剖圖表示本發明第九實施例的耐火板的另一種變型，它包括制成波紋管形的合成樹脂管；圖23所示橫剖圖表示本發明第九實施例的耐火板的又一種變型，它包括帶有翼片的合成樹脂管；圖24所示水平剖視圖表示本發明第九實施例的耐火板的一種變型，它具有多條緊密、平行布置的陶瓷管；圖25所示水平剖視圖表示第九實施例的耐火板的又一個變型，它具有用作冷卻水通路的腔部；圖26所示水平剖視圖表示第九實施例的耐火板的另一個變型，它具有相互緊密平行布置的多條塑瓷管及一條盤繞的水通路；圖27是普通的感應加熱裝置的立體圖；
圖28是圖27所示感應加熱裝置關鍵部分的立體圖；圖29示意地表示圖27所示感應加熱裝置的電路圖；圖30表示裝有普通耐火板的電感器的橫剖圖。
具體實施例方式
第一實施例現參閱圖1和2描述本發明的第一實施例。按照本發明第一實施例的感應加熱裝置具有兩對C型電感器1A和1B，由沿待再加熱材料6轉送方向布置的輥道9轉送的材料6的相對兩邊緣部分可以通過電感器的間隙(圖1只畫出布置在材料一側的一對電感器1A和1B)。
每個C型電感器1A和1B具有C型鐵芯2，它是將環形鐵芯切成C型的并包括一間隙4，間隙4是鐵芯的分開的部分，一對芯腿3-1和3-2相互面對，其間形成間隙，它們用作一對磁極。電感器1A(1B)具有分別以相反方向繞在芯腿3-1和3-2上，且連接于一個共用電源7的加熱線圈5A和5B。
呈平直板狀的材料6送過兩對C型電感器1A和1B的間隙4。
電源7向C型電感器1A和1B輸送高頻電流以便加熱材料6在其輸送方向上的兩邊緣部分。然后，在C型電感器1A中產生例如向下的磁通Φ1，而在C型電感器1B中產生向上的磁通Φ2。
圖2示意地表示由材料6和C型電感器1A和1B形成的電路。C型電感器1A的磁通Φ1與由材料6邊緣部分的電阻R1和材料6的邊緣部分附近的部分的電阻R2構成的回路10相交，也與由接地電阻R0和邊緣部分的電阻R1構成的回路11相交，因此產生電動勢E1＝-dΦ1/dt。另一方面，C型電感器1B的磁通Φ2沿著與磁通Φ1相反的方向與回路10和11相交，從而產生電動勢E2＝-dΦ1/dt。
由于Φ1＝-Φ2，所以E1+E2＝0。這就是說，兩電動勢抵銷，沒有接地電流產生。
因此，沒有接地電流通過材料6和輥道9，因而在其間的接觸點不會形成電火花。因此，在待再加熱的材料6上不會產生弧痕，這樣就可生產高質量的軋材。另外，由于無接地電流流過輥道9，因而不必使輥道9絕緣，從而大大地降低了設備的造價。
另外，由于在本實施例中只使用一個電源(7)，流過C型電感器1A的電流相位與流過C型電感器1B的電流相位完全相同。因此，本實施例不會產生諧振現象(在多個電感器連接于不同電源的裝置中則會產生諧振現象)，從而防止了可使裝置產生故障的渦流流過電源的現象。
第二實施例圖3表示按照本發明的第二實施例的感應加熱裝置。
這種感應加熱裝置具有沿待再加熱材料6輸送方向布置在材料6兩側的由C型電感器1A，1B，1a，1b，材料6可通過這些電感器的間隙。電感器1A，1B，1a和1b連接于一個共用電源7。電感器1a和1b的結構與第一實施例中的C型電感器1A和1B相同。
匹配電路13連接于電源7，也連接于選擇開關14A，14B，14b和14a。位于材料6一側的C型電感器1A連接于開關14A，而與電感器1A相鄰的電感器1B連接于開關14B。位于材料6另一側的C型電感器1a連接于開關14a，而與電感器1a相鄰的C型電感器1b連接于開關14b。
當從共用電源7向四個C型電感器1A，1B，1a和1b供電時，選擇開關14A，14B，14a和14b接通，匹配電路13中的開關SW1接通。電路13中的開關SW2則保持斷開狀態。
當選擇開關14A，14B，14b和14a接通，且已向四個C型電感器1A，1B，1a和1b供電時，在材料6中形成的渦流方向如圖中箭頭所示。相互鄰近的渦流8以相反的方向流動，因而它們相互抵銷，不會形成接地電流。
另外，當C型電感器1a和1B發生故障時，關斷選擇開關14B和14a可繼續工作。此時，匹配電路13的開關SW1關斷，開關SW2接通以便當兩電感器1a和1B停止工作時調整阻抗變量。
第三實施例圖4-6表示本發明第三實施例的感應加熱裝置。
在這種感應加熱裝置中，如圖4所示，兩C型電感器1A和1B沿材料6的長度方向布置，用于產生穿過材料6的邊緣部分的方向相反的磁通。電感器1A和1B是由一個電源供送高頻電流的。
每個C型電感器1A(1B)具有一個U形鐵芯16，U形鐵芯16具有基本構成其垂向長度的垂向部分和一對由垂向部分連為整體，基本構成其水平長度的水平部分。芯腿3-1和3-2可卸地分別裝在U形鐵芯16的兩水平部分的端部上。
圖5是每個芯腿3-2(3-1)的立體圖。芯腿3-2(3-1)具有一芯塊18，繞在芯塊18外周上的加熱線圈5和一水冷機構。
芯塊18包括一個由層壓硅鋼片構成的長方體的芯塊件3a，在層壓方向上將芯塊件3a固定在其間的銅制成的對接板19-1和19-2，以及分別位于對接板19-1和19-2外側，分別由徑向層壓硅鋼板構成的兩個半圓柱形芯件3b。
芯塊件3a的上表面及半圓柱形芯件3b的上表面構成一個平滑的橢圓表面，加熱線圈5繞在由半圓柱形芯件3b和芯塊3a形成的芯塊的外周上。
圖6A和6B表示對接板19-1(19-2)和水冷機構。圖6B是沿圖6A中A-A線的剖視圖。
對接板19-1(19-2)是一塊矩形板，其尺寸與長方體的芯塊件3a的側面相同。具有與對接板相同厚度的水冷管20設置在對接板的上端和左、右邊緣。管20也沿著對接板的中部延伸。在這種結構中，冷卻水通過中間引入并從兩邊緣排出。多個銅制成的冷卻翼片21從水冷卻20的中部伸出。硅鋼片在每對相鄰的銅翼片21之間徑向層壓，并構成半圓柱形芯件3b。如圖30所示，芯塊18由一支承框和一個(與待再加熱材料6相對的)端板所包圍，耐火板和加熱線圈5安裝在其上。
現參閱圖4，在U形鐵芯16的水平部分上形成槽17，槽17相應于(包括一對對接板的)芯塊件3a。每條槽17從相應的水平部分的端面延伸至垂向部分，并且在垂向上伸過水平部分的厚度。芯塊件3a的未繞加熱線圈5的那一部分裝配在槽17中，從而使芯腿3-1(3-2)固牢地固定在U形鐵芯16上，U形鐵芯16和芯腿3-1和3-2構成C型芯。
如上所述，在按照本發明第三實施例的感應加熱裝置中，槽17通向鐵芯16的水平部分的端面且垂向穿過水平部分，每個中間的芯塊件3a裝配入相應的槽17中，從而將芯腿3固定在U形鐵芯上。因此，芯腿可方便地裝在芯上。當耐火板變劣時，與芯腿一起拆下，可方便地更換耐火板。
另外，在第三實施例中，芯塊18的芯塊件3a固定在由水冷管20包圍的對接板19之間，從水冷管20徑向伸出的冷卻翼片21夾在半圓柱形芯件3b之間。因此，芯塊18可從內部的高效率地冷卻。這樣，可以限制芯塊18的受熱，并可防止每個硅鋼片絕緣的破裂。另外，由于可以減小芯塊18上繞制的加熱線圈5的加熱量以保護絕緣涂層，因而通過供送大量電流可有效地感應加熱材料6。
第四實施例圖7-9表示按照本發明第四實施例的感應加熱裝置。
如圖7所示，在這個實施例中，兩個C型電感器1A和1B沿材料6的裝置方向布置，使所形成的方向相反的磁通穿過材料6的邊緣部分。電感器1A和1B是由一個電源供送高頻電流的。
每個C型電感器1A(1B)具有一個U形鐵芯16，其概況與第三實施例所用的鐵芯16基本相同，芯腿3-1和3-2可卸地分別裝在U形鐵芯16兩個水平部分的端部上，加熱線圈5繞在芯腿3-1和3-2上，在每個芯腿3-1和3-2中形成水冷機構。
圖8是芯腿3-1(3-2)的立體圖。芯腿3-1(3-2)由一圓柱形芯塊18構成。芯塊18由圓柱形芯件3b構成，芯件3b包括徑向層壓的硅鋼片。水冷管20a沿著芯塊18中部延伸。銅翼片21通過焊接徑向地固定在水冷管20a的外周上。水冷管20b沿著冷卻翼片21的邊緣延伸。繞水冷管20a的下部形成雙管22。每條沿翼片21邊緣延伸的水冷管20b具有在中央水冷管20a上端與管20a連通的一端，以及與雙管22連通的另一端。冷卻水從中央水冷管20a的下端引入，并通過與一條外部管連通的雙管22排出。硅鋼片在固定于中央水冷管20a的徑向翼片21之間徑向地層壓，因此構成圓柱形芯件3b。
容納雙管22的孔是穿過U形鐵芯16水平部分的安裝芯腿3-1和3-2的那些部分垂直形成的。C型電感器的裝配過程是在芯塊18的外周繞制加熱線圈5，并將耐火板(示畫出)安裝在芯塊18的與待再加熱材料6相對的那個表面上。另外，設置一支承框，使其包住芯塊18。然后，將每個芯塊18的雙管22通過鐵芯16的間隙插入U形鐵芯16的相應孔中，從而將芯腿3-1和3-2固定在鐵芯16上。
由于在用作芯腿3的圓柱形芯塊18中，與水冷卻20相連的徑向翼片21夾在圓柱形鐵芯3b的硅鋼片之間，因而可以有效地從內部冷卻芯塊18。另外，由于芯塊18的硅鋼片是徑向層壓的，因而與圖5所示芯塊18(其芯件3a的硅鋼片與磁通相交)相比較，當磁通以任何方向穿過時，它們都不易被感應加熱。因此，圖7的芯塊18可制得更緊湊，有助于減輕C型電感器的重量。
雖然在第四實施例中，兩個C型電感器1A和1B沿材料6的長度方向布置，但是也可以設置四個或更多的電感器。另外，電感器不僅可用于加熱平板材料6，也可用于加熱棒材或管材。
第五實施例下面對照圖10和11描述本發明第五實施例的感應加熱裝置。
這種感應加熱裝置具有如圖10所示的C型電感器1A。電感器1A具有一個切割環形鐵芯的左腿中部而形成的間隙4，以及一個帶有位于鐵芯右腿中部的鉸接部分31的C型鐵芯32。C型鐵芯32具有借助鉸接部分31相互連接的上芯件32a和下芯件32b。上芯件32a在與芯腿3-1相對的一端具有一鉸接軸33，以及繞鉸接軸33的半圓柱形面34。下芯件32b具有一個曲率與上述半圓柱形面34相匹配的凹面35。上芯件32a與固定的下芯件32b裝配時，在半圓柱面34和凹面35之間形成一個小間隙，從而形成C型電感器1A。加熱線圈5A和5B分別繞在上、下芯腿3-1和3-2上。一電源(未畫出)向加熱線圈5A和5B供送高頻電流。
圖11表示C型電感器1A的鉸接部分31的具體結構。鉸接軸33穿過上芯件32a并借助旋轉套36固定在上芯件32a上。套36通過軸承37由軸承座38a和38b固定。軸承座38a和38b固定在基座(未畫出)上。
在第五實施例中，由于上芯件32a由鉸接部分31可轉動地支承，因而C型電感器的間隙4可以按照材料6的厚度調整，從而有效地加熱材料。
例如，利用設置在軋制線上的翹曲值檢測裝置(未畫出)來檢測翹曲量，在代表該翹曲量的信號的基礎上順時針轉動上芯件32a，使其從材料6后撤，可以避免由于材料6前端部分或后端部分翹曲而引起的電感器1A和材料之間的碰觸。
因此，無需象在普通裝置中那樣必須設定電感器的間隙的大小，而通常該間隙是按照材料6的厚度來調整的。因此，不管材料的厚度如何，材料都可以有效地被加熱。
第六實施例下面對照圖12描述本發明第六實施例的感應加熱裝置。
該感應加熱裝置具有圖12所示C型電感器1A。象第五實施例的電感器那樣，電感器1A具有一C型鐵芯，C型鐵芯包括一上芯件32a和一下芯件32b。上芯件32a具有一個與芯腿3-1相對且具有一半圓柱形面34的垂向端，而下芯件32b具有一個曲率與半圓柱面34相匹配的凹面35。當半圓柱面34與凹面35匹配時，上芯件32a受到支承，能夠繞一根鉸接軸33轉動。加熱線圈5A和5B分別繞在上、下芯腿3-1和3-2上。高頻電流被送向加熱線圈5A和5B。
在第六實施例中，設有鉸接部分31的上芯件32a的垂向部分的寬度(A+α)大于上芯件32a的水平部分的寬度A。同樣，設有鉸接部分31的下芯件32b的垂向部分的寬度(A+α)大于下芯件32b的水平部分的寬度A。因此，在作為上、下芯件32a和32b接合部分的鉸接部分31的附近，C型鐵芯的橫截面具有大的面積。
如上所述，在第六實施例中，即使當上芯件32a回撤到虛線所示的上部位置，在初始位置的鉸接部分31和在回撤位置的鉸接部分之間的重疊部分具有大于A的寬度，這是由于鉸接部分31的橫截面具有足夠大的面積的緣故。因此，磁通的通路被防止變窄，限制了磁通量的損耗。
雖然在第六實施例中，每個上、下芯件32a和32b的整個垂向部分具有大的寬度，但是，也可以只有鉸接部分31及其附近具有大的寬度，如圖13所示。在這種情況下，當上芯件32a的水平部分的寬度為A時，鉸接部分31由直徑為(A+α)的圓柱形部分36構成，鉸接軸33沿著垂直于軸線的方向插過鉸接部分。因此，上芯件32a具有一個局部加大的結構，在該局部加大的結構中，帶有大直徑的圓柱形部分36用作鉸接件。同樣，在下芯件32b中，水平部分的寬度為A，用作另一鉸接件的垂向部分的端部37的寬度為(A+α)。因此，下芯件32b具有一個局部加大的結構，在該結構中，帶有大直徑的端部37用作另一鉸接件。
同樣，在圖13的結構中，即使當上芯件32a回撤至虛線所示的上部位置，在初始位置的鉸接部分31和在回撤位置的鉸接部分之間的重疊部分的寬度也大于A，這是由于鉸接部分31有足夠大面積的橫截面的緣故。因此，可防止磁通的通路變窄，從而限制了磁通的損耗。
第七實施例下面參照圖14和15描述本發明第七實施例的感應加熱裝置。
該感應加熱裝置具有如圖14和15所示的C型電感器1A。電感器1A具有一個C型鐵芯41，它是由借助第一和第二鉸接部分42和43裝配成C型而成的。
電感器1A的布置使材料6的邊緣部分6a可以通過上芯件41a的芯腿3-1和下芯件41b的芯腿3-2之間形成的間隙。加熱線圈5A和5B分別繞在上、下芯腿3-1和3-2上，電源(未畫)向加熱線圈5A和5B供送高頻電流。
第一鉸接軸44安裝在上芯件41a的與芯腿3-1相對的一端上。這一端具有一個繞鉸接軸44形成的圓柱形面45。第二鉸接軸46安裝在下芯件41b的與芯腿3-2相對的一端上，該端具有一個繞鉸接軸46形成的圓柱形面47。
中間芯件41c設置在上芯件41a的圓柱形面45和下芯件41b的圓柱形面47之間。中間芯件41c的上端具有曲率與圓柱形面45匹配的凹面48，其下端具有曲率與圓柱形面47匹配的凹面49。C型鐵芯的垂向部分包括中間芯件41c，以及上下芯件41a和41b的分別與中間芯件41c的凹面48和49匹配的端部。
上、下和中間芯件41a，41b和41c固定在輥道輪55上。如圖15所示，支承上芯件41a的第一鉸接軸44插過輥道輪55的一個側部，一個第一齒輪51安裝在第一鉸接軸44上。同樣，支承下芯件41b的第二鉸接軸46穿過輥道輪55的一個側部，與第一齒輪51直徑相同的一個第二齒輪52安裝在第二鉸接軸46上。一條臂53的一端與第一鉸接軸44相連，而另一端與一千斤頂54的一端相連。
當用上述結構的感應加熱裝置加熱待再加熱材料6時，按照材料的厚度變化驅動千斤頂54。根據千斤頂54的上、下移動，臂53繞第一鉸接軸44轉動。由于臂53固定在第一鉸接軸44上，因而軸44與臂53一起轉動，從而使上芯件41a繞第一鉸接軸44轉動。
另一方面，與連接于臂53的第一齒輪51相嚙合的第二齒輪52以和第一齒輪51的轉向相反的方向轉動，從而使連接于第二鉸接軸46(軸46固定在第二齒輪52上)的下芯件41b轉動。因此，上、下芯件41a和41b同時以相反的方向繞各自的鉸接軸轉動，從而調整了間隙4的大小。
上芯件41a的重量使自己下落，同時也用于通過齒輪抬起下芯件41b。因此，如果芯件41a和41b具有相同的重量，而第一和第二齒輪具有相同的直徑，那么，芯件41a和41b之間即可保持重量平衡。這就是說，在千斤頂54上只需一個不大的力就可以使上、下芯件41a和41b轉動。因此，芯件41a和41b無需配重，可由小功率電機轉動。
當材料6的前端部或后端部翹曲時，通過千斤頂54推動臂53，使上、下芯件41a和41b以相反的方向后撤，可以加寬間隙4。
第八實施例現對照圖16和17描述本發明第八實施例的感應加熱裝置。在該實施例中，相似于第七實施例的零件使用相應的標號。
第八實施例采用圖16和17所示的C型電感器1A。電感器1A具有與第一鉸接軸44相連的第一齒輪56，以及與第二鉸接軸46相連，直徑大于第一齒輪的第二齒輪57。第二齒輪57呈扇形以便可以加大直徑，輪齒僅設置在其圓周部分上。由于作用在千斤頂54上的負荷與傳動比成正比地增加，一個配重58安裝在上芯件41a的水平延伸部分59上。
在上述結構的感應加熱裝置中，由于第一齒輪56的直徑大于第二齒輪57的直徑，因而上芯件41a的轉角(即上芯件41a的芯腿端部移過的周向距離)比下芯件41b的轉角大一個與傳動比成正比的度數。當輸送材料6的輥道和地面之間的間距窄小，因而下芯件41b不能充分下移時，上述裝置是很有用處的。另外，由于材料6是在輥道上輸送的，因而向下的翹曲可以忽略，而向上的翹曲則必須加以考慮。因此，必須使上芯件41a的轉角大于下芯件41b的轉角，以便使上芯件41a從向上翹曲的材料回撤。
雖然在第七和第八實施例中使用千斤頂54轉動臂53，但是也可以用缸來替代千斤頂54。
在第五至第八實施例中使用的C型電感器1A可以象第一至第四實施例中的電感器那樣使用。在這種情況下，在第五至第八實施例的每一實施例中采用的多個電感器1A沿材料6輸送方向在材料6的一側或兩側布置，加熱線圈繞在相互鄰近的C型電感器1A和1B的芯腿上，使C型電感器1A的磁通方向與C型電感器1B的磁通方向相反。
第九實施例如圖30所示，在感應加熱裝置中安裝的C型電感器具有用于隔斷材料6輻射熱的耐火板，其安裝在每一個由加熱線圈和C型鐵芯端部構成的芯腿的與材料6相對的那一端。現參閱圖18-26描述可應用于上述各實施例中的各種耐火板。
圖18所示的耐火板60的成形方法是制備一螺旋合成樹脂管62，使其兩端分別設有連接件61a和61b，澆注絕熱的可澆注水泥，使螺旋管62嵌在其中。合成樹脂管62最好為耐熱性好的碳氟化合物如四氟乙烯制成的管。另外，雖然合成樹脂具有撓性，使管62可按照需要的方式彎曲，但是它還是具有彈性。為了使管62保持螺旋形，耐火板具有圖19所示結構。具體來說，管62部分地穿過固定在螺栓64上的環形管接頭，螺栓64則固定在包括絕緣的層壓板的支承板66上。支承板66夾在芯腿的端部和耐火板之間，如圖30所示。
耐火板60安裝在芯腿的與材料6相對的那個端部，冷卻水借助泵從冷卻水箱(未畫出)通過合成樹脂管62。當向繞在芯腿上的加熱線圈供電時，在材料6中流動的渦流產生焦耳熱，從而加熱材料6的邊緣部分。由于材料6連續地被送過耐火板60的附近區域，它的熱輻射加熱了耐火板。但是，耐火板60卻受到流過嵌在其內的合成樹脂管62中的冷卻水的冷卻作用。因此，耐火板的加熱線圈側保持低溫，從而保護加熱線圈，以免擊穿絕緣。
另外，由于合成樹脂管62不導電，因而即使當管的部分相互接觸，也不會出現短路現象。因此，管可以具任何需要的線條。另外，即使當絕熱可澆注水泥制成的耐火板形成裂隙，鐵粉和/或氧化鱗片進入裂隙，接觸管62時，靠近合成樹脂管62處也不會形成磁通的通路。因此，耐火板可免于被加熱和熔化。
下面描述圖20和21所示的耐火板60。
合成樹脂管62設置成曲折的形狀，U形不銹鋼棒67相互平行地安裝在管62上。棒67借助玻璃纖維緊固在管62上。其后澆注絕熱的可澆注水泥63。使合成樹脂管62和不銹鋼棒67嵌在其中，使耐火板形成一體。
在上述結構中，嵌在水泥63中的U形不銹鋼棒可保持合成樹脂62的線型。另外，即使水泥63形成裂隙，用作加強件的不銹鋼棒67可以防止水泥63的潰落。另外，由于在U形不銹鋼棒67中不形成磁通的通路，因而棒67只輻射少許熱量。
圖22和23表示合成樹脂管62的變型。
如圖22所示的合成樹脂管62呈波紋管形。由于這種波紋管如嵌入絕熱可澆注水泥63中則在它與水泥63之間形成大的接觸面積，因而可以有效地冷卻耐火板60。
圖23所示的合成樹脂管62具有翼片。與圖22所示的管一樣，這種管也具有大的接觸面積，因而可有效地冷卻耐火板。
雖然在上述變型中，只有一條合成樹脂管62作水冷管，但是，耐火板也可具有嵌入多條平行合成樹脂管62的結構。另外，雖然合成樹脂管62是用碳氟化合物如四氟乙烯制成的，但是也可以用其它材料制造。在這種情況下，由于管62的周圍溫度在水冷狀態下為大約80℃，因而它要能夠承受100℃的溫度。
圖24表示一種用陶瓷管作水冷管的耐火板。具體來說，多根陶瓷管71相互平行地緊密布置。每根管71的兩相對端與集水管72a和72b相連通，從而構成水通路。澆注絕熱的可澆液水泥63，將管71，72a和72b嵌入，從而使耐火板60形成一體。
當通過進口側的集水管72a向陶瓷管71送入冷卻水時，耐火板60受到冷卻作用。受熱的水從出口側的集水管72b排出。
在上述結構中，由于平的陶瓷管相互平行地緊密布置，冷卻水可在整個耐火板內流過，因此提高了冷卻效率，避免了線圈絕緣的擊穿。另外，具有高強度的陶瓷管71也用作耐火板60的加強件。
圖25表示一種耐火板，它相似于圖24所示耐火板，這種耐火板使用陶瓷管作為水通道。具體來說，多條陶瓷管71相互平行地緊密布置。每條陶瓷管71的兩相對端與集水管72a和72b相連通。這種變型還包括多個以一定間隔設置的隔板73。因此使陶瓷管71和集水管72a和72b構成一條曲折的水通路。
與圖24的結構相比較，由于冷卻水流過一條曲折的通路，因而耐火板可受到更均勻、有效的冷卻。
雖然在上述各實施例及變型中，使用合成樹脂管62和陶瓷管71形成非金屬的水通路，但是也可以使用不受感應加熱的其它非金屬管如石英管。
圖26所示的耐火板60中形成螺旋空腔74，空腔74用作水通路，連接件61a和61b固定在板60上使其與空腔74的兩相對端連通。這種耐火板60是按下述方式形成的用蠟或其它低熔點的材料制成的線連接連接件61a和61b，然后澆注絕熱的可澆注水泥以便將線埋入，其后用失蠟法加熱水泥63使蠟或其它低熔點材料制成的線熔化并將其除去，從而形成空腔74。
在這種情況下，雖然少量冷卻水會從空腔74漏向耐火板60的表面，但是這并不會引發問題，這是因為在電感器上游處向材料6噴射高壓水以便除去氧化鱗片，然后濕的材料再送向電感器。另外，即使冷卻水在耐火板60中漏出，由于沒有金屬水冷管，不會引起短路。
權利要求
1.一種耐火板，用于保護裝在感應加熱裝置中的電感器(1A，1B)，使其免受待再加熱材料(6)的輻射熱，它包括用絕熱材料制成的絕熱基板(63)，它具有一個相應于每個第一和第二芯腿(3-1，3-2)的相應于材料(6)的那一端的區域；以及一條水通路(62，71，74)，它設置在所述絕熱基板(63)中以使冷卻水從中流過，并免于感應加熱方式的加熱。
2.如權利要求1所述的耐火板，其特征在于所述水通路(62，71，74)包括由非金屬管構成且嵌入所述絕熱基板(63)中的一條水冷管(62)。
3.如權利要求2所述的耐火板，其特征在于所述水冷管(62，71，74)由合成樹脂管，陶瓷管或石英管構成。
4.如權利要求3所述的耐火板，其特征在于所述水冷管(62)是波紋管。
5.如權利要求2所述的耐火板，其特征在于所述水冷管(62)具有多個與水冷管的外周整體形成的冷卻翼片(62)。
6.如權利要求1所述的耐火板，其特征在于所述水通路(62，71，74)包括至少一條嵌入所述絕熱基板(63)中的非金屬管(71)，使所述至少一條非金屬管(71)的若干部分相互平行布置，以及一對由非金屬管(71)構成的嵌入所述絕熱基板(63)中的集水管(72a，72b)，這對集水管(72a，72b)分別與所述至少一條非金屬管(71)的兩相對端相連通。
全文摘要
一種耐火板，用于保護裝在感應加熱裝置中的電感器(1A，1B)，使其免受待再加熱材料(6)的輻射熱，它包括用絕熱材料制成的絕熱基板(63)，它具有一個相應于每個第一和第二芯腿(3－1，3－2)的相應于材料(6)的那一端的區域；以及一條水通路(62，71，74)，它設置在所述絕熱基板(63)中以使冷卻水從中流過，并免于感應加熱方式的加熱。
文檔編號H05B6/36GK1538785SQ20041003347
公開日2004年10月20日 申請日期1995年6月21日 優先權日1994年6月21日
發明者根本宏一, 石原進, 園部學, 工藤范郎, 土斐崎哲嗣, 哲嗣, 郎 申請人:株式會社東芝, 北芝電機株式會社