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JPH01313882A - 電磁誘導装置の電極を保護する装置と、この装置を備えた電磁誘導装置 - Google Patents

電磁誘導装置の電極を保護する装置と、この装置を備えた電磁誘導装置

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Publication number
JPH01313882A
JPH01313882A JP1107142A JP10714289A JPH01313882A JP H01313882 A JPH01313882 A JP H01313882A JP 1107142 A JP1107142 A JP 1107142A JP 10714289 A JP10714289 A JP 10714289A JP H01313882 A JPH01313882 A JP H01313882A
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JP
Japan
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heat exchanger
tubes
electrode
tube
cooling fluid
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JP1107142A
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English (en)
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Marc Buffenoir
マルク ビュフヌワール
Rene Pierret
ルネ ピエレ
H Jean Hellegouarc
ジャン エルグアルシュ
Gerard Prost
ジェラール プロスト
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Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Rotelec SA
Original Assignee
Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Rotelec SA
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Publication date
Application filed by Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID, Rotelec SA filed Critical Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Publication of JPH01313882A publication Critical patent/JPH01313882A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/42Cooling of coils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being spirally coiled

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  • General Induction Heating (AREA)
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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Magnetic Treatment Devices (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導装置の電極を保護する装置に関するもの
である。特に、金属製品を誘導加熱または誘導再加熱す
るのに用いられる誘導電極の保護装置に関するものであ
る。
従来の技術 上記の目的に用いられる電磁場透過型の電磁誘導装置は
公知である。このような装置は、例えばフランス国特許
第2.583.249号に詳細に記載されている。一般
に、この装置はC字型の磁気ヨークを備え、このC字型
磁気ヨークの両端によって形成される誘導電極には複数
の誘導コイルが支持されており、被加熱物はこれら2つ
の誘導電極の間に配置される。
高い効率を維持するためには、上記2つの電極は被加熱
物にできるだけ接近していることが必要である。そのた
め、電極とこの電極に取り付けられた誘導コイルは、高
温の物体からの放射熱に曝されることになる。さらに、
工業的な操業条件下、例えば、スラブや圧延製品の端縁
を加熱する場合には、上記の誘導装置、特に誘導電極は
、潤滑油や冷却水の噴霧に曝されたり、その上にスケー
ルが堆積したり、再加熱された製品からの衝撃を受けて
、化学的および機械的に損傷する。
加熱された製品と対向する上記誘導電極の表面に、多孔
質耐火材料で作られたプレートを取り付け、このプレー
トの内部に空気を循環して冷却するようにした電極保護
装置が知られている。この電極保護装置は、熱から電極
をよく保護することはできるが、酸化され易く閉塞する
という欠点がある上に、加熱された製品からのスケール
によって損傷を受けるという欠点がある。従って、この
多孔質耐火材料は比較的頻繁に交換しなければならない
ため、設備が停止することが多くなる。これは、耐火材
料のコストが高いこととあいまって、操作コストの上昇
要因になっている。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、熱的、機械的および化学的な負荷に曝
される誘導装置の電極を、熱効率を落とさずに、高い信
頼性と高い耐久性で保護することにある。
本発明の他の目的は、上記従来法の種々の問題点を解決
することである。
本発明のさらに他の目的は、電磁誘導電極を熱的に保護
する保護装置を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明では、上記の保護装置が、同一平面または実質的
に同一の平面上に配置され非磁性金属製の1本または複
数のチューブで構成された熱交換器を有し、冷却流体が
このチューブ中を循環し、上記チューブの中の任意の2
本のチューブまたはそのチューブ要素の間が1箇所のみ
で電気的に結合されて、互いに隣接した、または、隣接
していないチューブ間またはチューブの部分間に電気的
な回路(ループ)ができないようになっている。
上記の「電気的に結合」という用譜は、ここでは、特に
、直接接触または低抵抗連結を意味し、完全絶縁体では
ない材料の場合に存在する高抵抗連結は除外される。
本発明の1つの特殊な構成では、上記熱交換器が、交互
に向きを変えた一連のヘアピンで構成された形状となっ
ている。
本発明の他の構成では、上記熱交換器が、1つまたは複
数に分岐した螺旋形状をしている。
本発明のさらに他の特殊な構成では、上記熱交換器が、
電気絶縁性の剛性プレート上に支持・固定されており、
しかも、耐火コンクリートによって覆われていて、これ
ら全体が、各電極の極面を覆うのに十分な寸法の薄い複
合パネルを形成している。
本発明の保護装置は、互いに逆である2つの機能、すな
わち、金属チューブによって構成される熱交換器を用い
て強制冷却することによって電極を熱から保護する機能
と、誘導装置を高い加熱効率に維持するという機能とを
調和させることができる。
事実、電極と加熱された製品との間に挿入されている上
記金属チューブ組立体は磁束の通過を妨害するスクリー
ンとなる。さらに、金属チューブ組立体内部には高電流
が生じ、この高電流は上記磁束の通過をさらに妨害する
作用と、この高電流が生じている回路をさらに加熱する
作用をする。
本発明では、これらの作用を無くすようにチューブが配
置され、誘導装置の発生する強力な磁場を最大限に「透
過」させることができる。
本発明は、さらに、上記のように、各電極面に対向して
配置された寸法的に有利な電極保護装置を備えた誘導装
置を提供する。この電極保護装置は、電極とその回路の
全体が密閉されるように、電極面だけでなく、誘導コイ
ル、絶縁体およびカウルをカバーするような形状になっ
ている。
本発明の上記以外の特徴と利点は、本発明による装置の
一実施例に関する以下の説明から明らかになるであろう
実施例 第1図に、連結ヨークを備えたC字型の形状の誘導装置
の電極を示している。このような誘導装置は、フランス
国特許第2.583.249号に記載されいるので、誘
導装置の一般的な構成についてはこのフランス国特許を
参照されたい。この型の誘導装置は、一般に平坦な金属
製品用の素材の端縁を加熱するように構成されており、
第1図に示した電極と同様な第2の電極が、第1図の電
極と対向して配置されている。これら2つの電極はC字
型磁気ヨークの両端部を形成し且つこのC字型磁気ヨー
クによって互いに連結されている。この誘導装置が発生
する強磁場の作用で、互いに対向した上記2つの電極の
間を横切って通る対象物が誘導加熱される。この場合の
誘導電力は、数百kWのオーダーであり、ヨ・−り表面
では5 M W / m’の電力に相当する。
第1図の電極は、磁気ヨークlの終端を取り囲んでいる
誘導コイル2を備えている。電極端部全体くヨークおよ
びコイル)は保護カウル3によって取り囲まれており、
コイル2とカウル3との間には熱遮蔽スクリーンが挿入
されている。
本発明の保護装置を構成する複合パネル4は、剛性のあ
る金属以外の電気絶縁性の材料、例えばグラスファイバ
をベースとした、例えば「シリライ) 64120Jで
作られた数mmの厚さの支持板5で形成されている。
この支持板5の上には、エポキシ樹脂で被覆されたステ
ンレス鋼製の熱交換チューブ6が固定されている。この
熱交換器は、第2図に示すように互い違いに連続した「
ヘアピン」型の形状をしている。この熱交換器6は、第
2図に概念的に図示したように、この熱交換回路の各「
ピン」の部分の隙間に配置されたネジ7によって支持板
5に固定されている。この構成は、基本的に、互いに隣
接する2つのピンの間に電気的なループ(回路)ができ
るのを防止するためのもの、すなわち、複数の導体部品
が図示した以外の場所で、連続的または断続的に、2つ
のピンに同時に接触した場合に形成される電気的なルー
プができないようにするだめのものである。
ネジ7のナツト8は、支持板5に形成された皿大中に位
置していて、支持板50表面より上へ突出しないように
なっている。支持板5の下側には絶縁材料製のシート9
が接着されている。各ナツト8はこのシート9によって
覆われ、従って、各固定ネジ7は互いに電気的に絶縁さ
れている。
熱交換チューブ6は、耐火コンクリ−)10(例えば、
rmorgan montex CI M O2Jの名
前で市販されている炭化シリコンをベースとしたコンク
リート)で覆われている。チューブ6を完全に覆ってい
るこのコンクリートは電気伝導性が小さいので、互いに
隣接したピンの間で環状電流が生じるのを制限すること
ができる。
このコンクリートの片側表面を、ガラス−セラミック材
料製のプレート11または熱、特に熱衝撃に対して高い
耐久性と、優れた機械的耐久性とを有する他の類似材料
で作られたプレートによって覆うのが好ましいが、必ず
しも必須なものではない。このプレートの代りに、セラ
ミック織布またはアルミナまたはンリカをベースとした
(一般に「塗布」型の)絶縁被覆を用いることも可能で
ある。
複合パネル4は、ヨーク上に直接ボルト止めするか、ま
たは、コイルとカウルとの間に配置された副支持体上に
ボルト止めすることにより誘導装置の電極に固定される
どのような固定方法であっても、これらは熱交換チュー
ブ6からは電気的に絶縁されている。
複合パネル4の厚さはほぼ15mmであり、その寸法お
よび形状は、カウル3の所まで電極全体が覆われるよう
に決定されている。カウル3の中に水がしみ込んだり、
はこりまたはその他の固体物質が入り込んだりしないよ
うに、複合パネル4はすみ板12によって取り囲まれて
いる。
第2図は、熱交換器のチューブの好ましい配列を概念的
に図示したものである。この図では、3系統の独立した
回路で熱交換器が構成されている。
このようにすると、例えば、各回路がカバーしている範
囲に合わせて、冷却液(通常は水)の流れを調節するこ
とで、冷却の強さを調整することができる。この「ヘア
ピン」型の配列にすると、覆われる表面の形状にピンの
数および長さを合わせることが容易にできるので、電極
表面を効率的に覆うことができる。
熱交換器は、上記のチューブの代わりに、第3図および
第4図に示される螺旋形にすることもできる。
第4図は、1本のチューブを互いに逆方向の二重螺旋の
形状にした配列を図示したものである。
冷却液が供給される方向と戻る方向は矢印「A」および
rJで表されている。
第3図に図示したチューブ配列は、中央から冷却液が供
給される4つの螺旋となっている。この場合、冷却液の
供給は、ヨーク1を通る電極の軸線内に配管したパイプ
を通して行う。
この中央から冷却液を供給する構成を、第2図および第
4図のチューブ配列に適用して、磁気ヨークを冷却する
効果を付は加えてもよい。
本発明の熱交換器の基本的特徴は、熱交換器に電気的な
ループ(回路)が生じないように、2本のチューブまた
はチューブ要素が、最大でも1箇所でしか連結されてい
ないという点にある。
上記の熱交換器のチューブは、非磁性のステンレス鋼で
作り、また、簡単にするために断面を円形にするのが好
ましい。複合パネル4の厚さを特に減少させたい場合に
は、断面が偏平なチューブを使用することができ、さら
には、必要に応じて断面がほぼ長方形のチューブを用い
ることもできる。
チューブの抵抗が増加することによって、磁場により電
流が生じる可能性があるが、この電流を減少させたい場
合には、肉厚の薄いチューブを選択する。さらに、上記
のエポキシ樹脂で被覆されたチューブの代わりに、絶縁
フィルムまたは他の絶縁樹脂(例えばポリエステル)で
被覆されたチューブを使用することもできる。
本発明の保護装置の役目は、基本的に、電極とその附属
物とを加熱された製品から放射される熱から保護する熱
障壁を形成することであるので、チューブはできるだけ
互いに接近させるようにする。さらに、特に、保護装置
がガラス−セラミック材料で作られたプレー目1を備え
ている場合には、熱伝導性に優れたコンクリートを用い
ることによって、表面で受けた熱を全体に拡散させて、
ガラス−セラミックプレートを冷却するようにすること
ができる。例えば、加熱された製品が1000℃以上の
温度であった場合でも、ガラス−セラミックプレートを
約700℃程度の温度に維持することができる。
使用するコンクリートの機械的特性によっては、上記の
支持プレート板を使用しなくてもよい場合もある。
本発明の保護装置の他の変形例、特に、上記の「ヘアピ
ン」型熱交換器の他の変形例では、チューブ6を耐火コ
ンク’J−)10中に埋め込む代わりに、このコンクリ
ートと同様な特性を有する絶縁材料(耐火コンクリート
、セラミック、石英等)で作られた複数のブロック13
を用いて、コンクリート被覆10を構成することもでき
る。
これらのブロックは、互いに隣接する2本のチューブ6
の中心間距離に等しい幅を有し、その縦方向側面には、
チューブの断面と一致した凹部14が形成されていて、
チューブをこの凹部14中に収容した場合に、全体とし
て上記のコンクリートコーティングIOが構成されるよ
うになっている。各チューブの間には、これらのブロッ
クを複数個等間隔で配置するのが好ましい。各ブロック
を分離して配置することによって、熱交換装置の各部分
の膨張率を異なった値にすることができるので、単一(
モノブロック)なコンクリート10の場合に起こるヒビ
割れの危険を無くすことができる。ピンの湾曲部分を覆
うために、各列の最初のブロック13′には、その平ら
な上側表面部分を延長した延長部15が設けである。
本発明は、端に例として説明した上記の装置およびその
変形例に制限されるものではない。特に「ヘアピン」型
にチューブを配列する場合には、同一区域に、この形式
のチューブを2本またはそれ以上の数だけ互いに平行に
配列し、しかも、1つのチューブの各ピンを他のチュー
ブによって形成される各ピンの内側に配置し、全てのピ
ンが同一平面上に順次配置されるようにすることも可能
である。
この配列にすると、湾曲点のより外側に位置するチュー
ブのヘアピンの曲率が、この点のより内側に位置するチ
ューブの曲率よりも小さくなるので、チューブ内の圧損
を低下させることができる。
さらに、ヘアピン型に配列されたチューブ全体を取り囲
む他のチューブを追加することも可能である。こうする
ことによって、ピンの端部をより均一に冷却することが
でき、および/または、ずみ板12を形成しているコー
ナ一部材の過熱を防止することができる。
本発明はさらに、他の形状、特にU字型の誘導加熱装置
に応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の保護装置を備えた誘導電極の概略図
であり、保護装置は断面で示しである。 第2図は、「ヘアピン」型の熱交換器の回路の概略図で
ある。 第3図および第4図は、それぞれ螺旋型の熱交換器の回
路の概略図である。 第5図は、モノブロックのコンクリート被覆の代わりに
耐火ブロックを用いた変形例の部分詳細図である。 〔主な参照番号〕 1・・・ヨーク、 2・・・誘導コイル、 3・・・保護カウル、 4・・・複合パネル、 5・・・支持板、 6・・・チューブ、 6′、6″′、6゛・・・熱交換器、 7・・・ネジ、   8・・・ナツト、9 ・ ・ ・
シート、 10・ ・・耐火コンクリート、 11・・・プレート、 12・・・すみ板、 13・・・耐火ブロック ロートレック ニス、アー。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一平面または実質的に同一の平面上に配置され
    且つ冷却流体が循環できるようになっている非磁性金属
    製の1本または複数のチューブ(6)で構成された熱交
    換器を有し、上記チューブの中の任意の2本のチューブ
    またはそのチューブ要素の間が1箇所のみでしか電気的
    に結合されていないことを特徴とする電磁誘導装置の電
    極を保護する装置。
  2. (2)上記熱交換器(6′)が、交互に反転した一連の
    「ヘアピン」型の形状をしていることを特徴とする請求
    項1に記載の装置。
  3. (3)上記熱交換器(6″、6″′)が、1つまたは複
    数の分岐を有する螺旋形の形状をしていることを特徴と
    する請求項1に記載の装置。
  4. (4)上記熱交換器(6′、6″、6″′)が、耐火コ
    ンクリート(10)で完全に覆われていることを特徴と
    する請求項1に記載の装置。
  5. (5)互いに隣接する2本のチューブ(6)の間に電気
    絶縁性の耐火材料の複数のブロック(13)が挿入され
    ており、これらのブロックが上記チューブの形状と一致
    した形状をしており且つ全体として上記熱交換器全体を
    覆っていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  6. (6)上記熱交換器(6′、6″、6″′)が電気絶縁
    性の剛性支持板(5)上に固定されており且つ耐火コン
    クリート(10)で被覆されており、これら全体が薄く
    て電極の極面を覆うのに十分な寸法の複合パネル(4)
    を形成していることを特徴とする請求項1に記載の装置
  7. (7)上記複合パネル(4)の耐火コンクリート(10
    )の一面を覆うガラス−セラミックまたはそれと類似の
    材料で作られたプレート(10)を備えていることを特
    徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の装置。
  8. (8)上記チューブ(6)が非磁性のステンレス鋼で作
    られていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1
    項に記載の装置。
  9. (9)上記支持板(5)に上記チューブ(6)を固定す
    る手段が互いに電気的に絶縁されていることを特徴とす
    る請求項6に記載の装置。
  10. (10)上記熱交換器(6′、6″、6″′)に、中央
    部から冷却流体が供給されることを特徴とする請求項1
    に記載の装置。
  11. (11)C字型またはU字型のヨークを備えた透過磁場
    により金属を誘導加熱するための電磁誘導装置において
    、誘導装置の各電極が請求項1〜10のいずれか1項に
    記載の保護装置を備え、この保護装置が電極面と対向し
    て配置されており、この保護装置と電極面との形状が一
    致していることを特徴とする電磁誘導装置。
  12. (12)上記保護装置が、電極表面全体を完全に覆って
    いることを特徴とする請求項11に記載の誘導装置。
  13. (13)誘導装置の電極に上記保護装置を取り付ける手
    段を備え、この手段が電気的に絶縁されていることを特
    徴とする請求項11に記載の誘導装置。
  14. (14)ヨークの端部の軸線上に熱交換器に冷却流体を
    供給するための流路が設けられていることを特徴とする
    請求項11に記載の誘導装置。
JP1107142A 1988-04-26 1989-04-26 電極の保護装置を備えた電磁誘導加熱装置 Expired - Lifetime JP2807734B2 (ja)

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FR8805940 1988-04-26

Publications (2)

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JPH01313882A true JPH01313882A (ja) 1989-12-19
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EP (1) EP0340057B1 (ja)
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KR (1) KR0142908B1 (ja)
AT (1) ATE115354T1 (ja)
AU (1) AU615283B2 (ja)
BR (1) BR8901951A (ja)
CA (1) CA1313236C (ja)
DE (1) DE68919743T2 (ja)
ES (1) ES2065403T3 (ja)
FR (1) FR2630612B1 (ja)
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