[发明专利]磁路宽度可变的横向磁力线感应加热装置

说明书

本发明涉及一种通过电磁感应对薄的和中等厚度(约0.05～50mm)的移动中的磁性带材或非磁性带材进行加热的装置，更具体地，涉及一种横向磁力线感应加热装置。

按公知的方式，通过电磁感应对移动的金属带材进行加热是借助于绕在待加热带材外面的线圈产生沿带材移动方向的平行于带材外表面的磁场(纵向磁力线，参看图1a)进行的。因此，在连续移动的带材的周边表面附近产生流经带材的环状分布的感应电流，对带材进行加热，其横向温度分布的均匀性通常认为是满意的。

当对薄的磁性带材进行加热时，这种用纵向磁力线加热的方法的效率是高的。但是，一旦超过居里点温度(约750℃)，加热上述材料的效率便显著降低。这主要是由于被加热的材料的相对导磁率在加热过程中迅速下降(在这一相同的温度下降到1)。对于非磁性材料(不锈钢、铝等)，不管带材加热到什么温度，其加热效率也是有限的。

按照另一种已知的感应加热移动的金属板材的方法，在待加热的板材的两个侧面上对着板材的每个大表面设置两个线圈，以便按照所谓的横向磁力线技术(参看图1b)产生垂直于板材大表面的磁场。

这种装置的主要缺点在于，由交叉磁力线感应的电流的环状分布通常不能达到满意的温度均匀性，具体说来，根据线圈和磁路的相对尺寸(可视作线圈与带材宽度的相对尺寸)的不同，沿带材宽度方向的两端(带材边缘)可能加热过度或加热不足。

为了解决这个问题，已提出采用横向磁力线电磁感应加热技术，其中的感应器具有多个磁路。这些磁路用于导引线圈所产生的磁力线以控制感应电流的分布。

但是，这种装置的缺点是不容易根据待加热带材的宽度加以改变。考虑到这一缺点，在例如已知的美国专利No.4678883中公开了一种电磁感应加热装置，其中感应器由多个互相连结的磁棒构成(这里所说的“连结”意思是这些磁棒互相结合而使感应器产生的磁力线可从一个磁棒穿到另一个磁棒)，上述的磁棒平行于待加热带材的移动方向排列，并可单独地沿垂直于上述带材表面的方向移动，以便根据带材的尺寸使磁力线的分布适应带材的宽度。

然而，即使是这种类型的电磁感应加热装置也不能正确地控制待加热带材边缘附近处的温度波动。具体地说，设置在上述带材后面的磁棒连续地对磁力线分布从而对温度的分布施加影响(尽管影响不大)，结果，温度分布曲线表明感应电流沿带材边缘集中。

另外，又已知欧洲专利EP-A-0667 731公开了一种横向磁力线电磁感应加热装置，其中线圈的长度可以改变，以使磁力线的分布适应带材的宽度。为此，该专利文件提出其加热线圈由两个对置的可沿平行于带材宽度的方向自由移动的J形感应器组装而成。然而，与上面所述的美国专利一样，这种装置也不能获得十分满意的横向温度均匀性。

根据上述现有技术的方法中存在的缺点，本发明提出了一种独创的方法，所制成的横向磁力线感应加热装置中由多根独立的磁棒形成的磁路可与待加热带材的宽度相适应，故这种装置可以改善沿待加热带材宽度方向的温度均匀性。

因此，本发明提供了一种对沿规定方向移动的金属带材进行电磁感应加热的装置，该装置具有至少一个面对着上述带材的至少一个大表面设置的导电线圈，以通过横向磁力线感应加热上述带材，上述的每个线圈与至少一个磁路相协作，每个磁路分成多个互不相联的平行于带材移动方向排列的磁棒，上述加热装置的特征在于，上述的由多根互不相关的磁棒构成的磁路可通过使上述磁棒相互移离或移近而适应待加热带材的宽度，这样，可使上述的磁力线的分布连续地适应上述带材的特定尺寸。

因此，按照本发明，无论待加热带材的宽度多少，其磁路的体积(及其重量)都可保持不变。

按照本发明的一个有利的特征，电磁感应加热装置还具有用导电性良好的材料制成的、设置在带材每一侧的边缘附近的间隙内的屏蔽层，从而获得最佳的横向温度均匀性。

按照本发明的另一个有利的特征，通过将构成上述磁路的磁性叠片做成可使磁路的对着待加热带材的一个大表面的表面上具有合适的“极”形(例如双正弦形的)，从而获得更好的磁力线分布(更具体地说是在上述带材的边缘附近形成更好的磁力线分布)。上述的“极”形的意思应理解为在空间沿三个方向弯曲的磁路表面。

从下面参看附图的说明中将会明白本发明的其他特征和优点，所述附图只示出典型的实施例及其应用，并无限制本发明之意，附图中：

图1a和1b是现有技术中公知的分别采用纵向磁力线和横向磁力线的电磁感应加热装置；

图2a和2b是本发明的处于两种位置的感应加热装置的局部透视图；