专利名称：耐火板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于以感应加热方式加热移动中的待再次加热的材料的感应加热装置，更具体来说，涉及一种用于防止在待再加热材料和辊道接合处产生电火花的改进型防电火花机构，一种用于冷却电感器的改进型冷却机构，以及一种用于调整电感器间隙的改进型调整机构。
背景技术：
一般来说，在一条轧钢线中，已加热至预定温度的待再加热的材料被连续转送，并被若干轧机连续轧成薄板。由于材料宽度方向的边缘部分的温度降大于其中部，因而材料宽度方向的温度分布是不均匀的。轧制温度分布不均匀的材料，必然产生质量不均匀一致的薄板。另外，材料的上述边缘部分因温降而硬化，会使材料产生破裂，或可能局部加速轧机轧辊的磨损。
为了避免上述问题，钢铁生产线设备包括感应加热装置(边缘加热器)，它位于轧机上游且具有以感应加热方式加热材料边缘部分的电感器。
某些类型的感应加热装置使用E型电感器，而另一些类型则采用C型电感器。
在带有E型电感器的感应加热装置中，上、下电感器分别具有E型铁芯，E型铁芯绕有加热线圈，其与待再加热材料相对的那一表面覆有耐火板。在材料的左、右每侧，每对上、下电感器垂向相对，其间夹着材料。因此，在上、下电感器之间产生的磁通量穿过材料在材料中感应出涡流。因此，涡流和材料的电阻产生焦耳热，使材料的边缘部被加热。
E型电感器在材料和自身之间必须具有窄间隙，以便提高热效率。但是，要使材料和电感器之间的间隙窄到保证满意的热效率的程，需要很高的间隙调整技术。另外，材料和电感器之间的间隙越窄，装在电感器上保持加热线圈免受材料的热辐射的耐火板的寿命越短。
日本实用新型申请公开文本第56-46195号，日本实用新型申请公开文本第60-65995号，以及日本专利申请公开文本第62-51188号中公开了与C型电感器间隙调整有关的技术。另外，日本实用新型申请公开文本第57-150495号中公开了用于保护加热线圈免于待再加热材料的辐射的技术。
图27和28表示C型电感器。如图27所示，每个C型电感器1具有一个带间隙4的C型铁芯2，上、下芯腿3相对，其间具有间隙4，芯腿3上绕着加热线圈5。两电感器1的间隙4相对，使呈薄板形的待再加热材料6可在其间通过。
如图28所示，当电源7向加热线圈5供送电流时，产生穿过材料6的磁通量中，在磁通量穿过的材料6的部分中感应出涡流8。
由于C型电感器1比E型电感器的间隙窄，而且在C型电感器的C型铁芯2中形成一回路以便穿过磁通量Φ，因而C型电感器在热效率方面优于E型电感器。
在设有C型电感器1的感应加热装置中，当辊道9转送的材料6受到C型电感器1的感应加热，用于加热材料的部分感应电流通过辊道9流向与辊道相接的地。
图29所示电路相当于感应电流电路。如图29所示，磁通量Φ与回路10相交，也与回路11相交，回路10由材料6的边缘部分的电阻R1和材料6的边缘部分附近的部分的电阻R2构成，回路11由接地电阻R0和边缘部分电路R1构成。因此，交变磁通量与闭回路相交引起的电磁感应产生了电动势E＝-dΦ/dt，感应电流分别流过回路10和回路11。通过辊道9流向地的电流I1在材料6和辊道9的接触点放出火花。另外，当高压作用在电感器上时，在材料6上会产生有损产品质量的弧痕。
有一种普通的感应加热装置，其中，多个C型电感器由多个高频电源分别供送高频电流。在这种情况下，如各电流具有不同的频率，那么由于流过电感器和材料6的感应电流之间的互感作用，电感器的输出电压可能出现谐振。这种谐振可以在电源内引起使其损坏的涡流。
另外，如果高频电源具有不同的频率，在材料6中的感应电流之间可能出现电势差。因此，通过辊道9流向地的电流I1的量增大，就容易引起电火花。为了避免这个问题，在普通的情况中，辊道9是电绝缘的，从而防止电流I1流向地，以便避免产生电弧。因此，大大提高了轧制设备的成本。
C型电感器1的间隙越窄，磁通量泄漏越小，因而加热效率越高。但是，间隙的最佳大小是取决于材料6的厚度而变化的。另外，设定间隙的大小时要考虑到材料6前端和/或后端的翘曲。如果材料6的翘曲的端部碰触加热线圈5而使其损坏，那么轧制线就要长时间停机以待损坏的修复。为了避免这个问题，间隙必然设定得具有足够大的尺寸，这样就很难提高加热效率。
图30是普通电感器的加热线圈的横剖图。
加热线圈绕在层压结构的铁芯上，耐火板装在铁芯的一端，其间夹有支承板。由于耐火板靠近正被转送的待再加热材料，因而它总是受到来自材料的辐射热，从而使其温度保在800℃-1300℃。虽然耐火板是用耐火性极好的绝热可浇注水泥形成的，但是水泥可能由于热应力而裂开，从而在短时间内变劣。为了避免出现裂隙，使用作冷却水通路的金属水冷管通过耐火板。例如，美国专利第4,960,967号中描述了这种水冷式耐火板。
这种金属水冷管是使用难于感应加热的且耐热性好的非磁性不锈钢制成的。但是，由于耐火板是布置在高密度磁通中，即使它是由不锈钢制成的也会被电磁感应加热。因此，耐火板不仅是被来自待再加热材料的热辐射加热，而且也被它自身产生的热加热。因此，必须加大冷却水的流量。另外，冷却水量的增加必然加大热损失，导致待再加热材料的加热效率的进一步减小。
另外，为了使管不易被感应加热，不使锈钢水冷管形成匝，要花费大量的人力。另外，如果绝热可浇注水泥制成的耐火板有了裂隙，那么铁粉和/或氧化鳞片就会侵入裂隙，而使金属水冷管的相邻部分短路，从而形成磁通通路。因此，涡流会流过上述短路而加热金属管。另外，在短路处可能形成电火花，使部分金属管熔化，从而导致水的泄漏。当这种裂隙形成时，必须长时间停止电感加热装置的工作，更换新的耐火板。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种感应加热装置，它能够防止在辊道和待再加热材料的接触点产生电火花而无需使辊道绝缘，因而能够产生高质量的产品并能降低本身造价。
本发明的第二个目的是提供一种内装高冷却性能铁芯的，高效率、大功率感应加热装置。
本发明的第三个目的是提供一种设有C型电感器的感应加热装置，其间隙大小可以改变以防止与待再加热材料的翘曲端部碰触，同时又适当减小与材料的距离，以便提高加热效率。
本发明的第四个目的是提供一种感应加热装置，它包括一条在耐火板中形成的，且可防止受到感应加热以提高加热效率的水冷管，这种感应加热装置可以使用少量冷却水进行加热工作，从而使自身更为紧凑，而且这种感应加热装置操作方便，制造也方便。
按照本发明的感应加热装置，其特征在于多个C型电感器在待再加热材料的转送方向上相互平行地布置，因此，材料的边缘部分可穿过这些C型电感器的上、下芯腿，从而借助分别绕在上、下芯腿上的加热线圈感应加热材料的边缘部分。本发明的感应加热装置的特征还在于绕制加热线圈，使在每对C型电感器之一上产生的磁通方向与另一个C型电感器产生的磁通方向相反。
更具体来说，多个C型电感器在由辊道转送的待再加热材料的运动方向上相互平行地布置，使材料可通过这些电感器的间隙。当从电源向电感器的加热线圈供送高频电流时，相互平行的C型电感器产生方向相反的磁通。因此，方向相反的磁通分别与由材料边缘部分的电阻和材料的与边缘部分邻近的部分的电阻构成的回路和由接地电阻和边缘部分的电阻构成的回路相交。因此，由各磁通产生的电动势相抵销，产生电火花的原因的地电流不再流动。
另外，本发明的感应加热装置的特征在于各C型电感器连接在共用电源上；两对或多对C型电感器垂直于材料转送方向地沿材料的相对边缘部分布置，一共用电源连接在各C型电感器上。另外，本发明的特征还在于各C型电感器通过一个选择开关连接于一共用电源。
由于一个共用电源连接于相互平行或相互相对布置的C型电感器，因而高频电源的相位可以容易地调整，从而可以防止产生接地电流。另外，由于每个C型电感器通过一选择开关连接于同一电源，因而即使当一些电感器出现故障时，通过操纵选择开关也可以进行平衡的加热。
按照本发明的感应加热装置，其特征在于在U型铁芯上，C形铁芯是由可卸式安装形成上、下芯块，分别由层压硅钢片构成，用作芯腿，带有夹在其间的U形铁芯的间隙；每个芯块都具有水冷机构。
在上述结构中，由于芯块是可卸的，因而易于保养，易于更换。另外，由于芯块具有水冷机构，因而可防止过热，所以可向其供送大的电流。
按照本发明的感应加热装置，其特征在于在接有水冷管的对接板之间，固定长方体的芯块件，它包括层压的硅钢片，在对接板的外表面上设有半圆柱形芯件，其包括径向层压的硅钢片，从而形成带有平的椭圆面的芯块。
在上述结构中，由于水冷管连接着对接板，在对接板之间固定着矩形平行六面体芯块，因而芯块可从内部有效地冷却，因而可向其供送大的电流。
按照本发明的感应加热装置，其特征在于每个芯块具有一个圆柱形芯件，圆柱形芯件包括多个连着冷却水管的径向冷却翼片和在径向翼片之间径向层压的硅钢片。
在上述结构中，由于连接着水冷管的径向冷却翼片设置在芯块的径向层压的硅钢片之间，因而芯块可有效地从内部被冷却。另外，由于芯块具有径向层压的硅钢片，当磁通穿过时，不管磁通方向如何，它不易被感应加热。因此，芯块可制得更为紧凑。
按照本发明的感应加热装置，其特征在于C型铁芯包括借助铰接部分相互连接的上、下芯件，因此，它们可绕穿过铰接部分的铰接轴转动以改变上、下芯件之间的间隙，上、下芯件的构成铰接部分及其邻近部位的那些部分的横截面大于铁芯其它部分的横截面。
在上述结构中，由于上、下芯件之间的间隙可以通过使上芯件绕铰接轴转动而调整以适应材料的厚度，因而可以高效率地加热材料。另外，即使材料的前端部分或后端部分翘曲，也可以通过迅速地使上芯件绕铰接轴转动而使上芯件避开翘曲的端部，从而避免电感器和翘曲端部之间的碰触。
另外，由于铰接部分及其附近的横截面大于其它部分的横截面，因而即使当上、下芯件的间隙加大时，磁通的通路也不变窄，从而使铰接部分的磁通损失保持最小。
按照本发明的感应加热装置，其特征在于为上、下芯部分别设置铰接轴，相互啮合的上、下齿轮与铰接轴连接，一个缸或千斤顶通过一条臂与齿轮之一相连，从而使上、下芯件能够以相反的方向转动。另外，在本发明的特征还在于与上芯件的铰接轴相连的上齿轮的直径小于与下芯件的铰接轴相连的下齿轮的直径。
按照材料厚度的变化，驱动千斤顶或缸以便使臂转动，从而上芯件的铰接轴以及上芯件本身转动。此时，与上齿轮啮合的下齿轮以和上齿轮相反的转向转动，从而使下芯件以上述相反的转向转动。另外，当上齿轮的直径小于下齿轮的直径时，上芯件的转角(即上芯件的腿移过的周向距离)比下芯件的转角大一个与传动比成正比的度数。
本发明的感应加热装置采用的耐火板是用绝热材料制成的，且安装在绕有加热线圈的水冷式电感器铁芯的与材料相对的表面上。上述耐火板的特征是其中形成一个用作冷却水通路的腔部。
当高频电源向加热线圈供送高频电源时，产生用于加热连续转送的待再加热材料的磁通。耐火板被热的材料的辐射热加热。由于在耐火板中形成作为冷却水通路的腔部，因而电感器的加热线圈侧可被冷却水冷却，从而保护了加热线圈的绝缘涂层。
因此，这种耐火板内没有金属制成的水冷管，因此耐火板不会被感应加热。这就是说，耐火板只需被冷却热材料的辐射热量就可以了。因此，可以减小冷却水量以及冷却机构的尺寸。另外，冷却机构几乎没有热损耗，从而提高了加热效率。即使当冷却水从耐火板通过裂隙(如果已形成了的话)漏出，或者铁颗粒或氧化鳞片通过裂隙进入耐火板内时，也不会形成磁通通路，因而电感器可避免过热和熔化带来的损失。
本发明的感应加热装置的耐火板的特征还在于其中可嵌入水冷管，该水冷管是由非金属制成的，用作冷却水的通路。非金属管可以是合成树脂管，陶瓷管或石英管。而且非金属管可作成波纹管或带有翼片的管。
由于水冷管是非金属管如合成树脂管、陶瓷管或石英管，因而不会被感应加热。特别是合成树脂管和波纹管却易于弯曲，而带有翼片的管具有大的表面积，因而冷却效率高。
本发明的感应加热装置的耐火板的特征还在于它具有至少一条嵌入耐火板的非金属管，该非金属管的若干部分相互平行布置，一对集水管由非金属构成且插入耐火板中，分别与上述非金属管连通。
借助连接于非金属集水管的非金属管的上述平行布置，冷却水可以均匀地流过耐火板，提高冷却效率，保护了线圈的绝缘涂层。
图1是本发明第一实施例的感应加热装置的立体图；图2所示电路图示意地表示图1所示感应加热装置的电路；图3是本发明第二实施例的感应加热装置的电路图；图4是本发明第三实施例的感应加热装置的立体图；图5是图4中芯块的立体图；图6A所示立体图表示装在图5所示芯块中的冷却翼片；图6B是沿图6A中A-A线的剖视图；图7是按照本发明的第四实施例的感应加热装置的立体图；图8是图7中的芯块的立体图；图9是装在图8所示芯块中的冷却翼片的立体图；图10是本发明第五实施例的感应加热装置的侧视图；图11所示剖视图表示图10中的铰接部分；图12是本发明的第六实施例的感应加热装置，它具有可移动的电感器；图13所示侧视图表示第五实施例的局部变型，它具有活动的电感器；图14是本发明第七实施例的感应加热装置的侧视图，其中，上、下电感器部分借助上、下齿轮相连接；图15是图14所示感应加热装置的剖视图；图16是本发明第八实施例的感应加热装置的侧视图，其中，上、下感应器部分借助具有不同直径的上、下齿轮连接起来；图17是图16所示感应加热装置的纵剖图；图18是本发明第九实施例的感应加热装置中所用耐火板的水平剖视图；图19是图18所示耐火板的放大纵剖图；图20所示水平剖视图表示本发明第九实施例的耐火板的一种变型；图21是图20所示耐火板的放大纵剖图；图22所示横剖图表示本发明第九实施例的耐火板的另一种变型，它包括制成波纹管形的合成树脂管；图23所示横剖图表示本发明第九实施例的耐火板的又一种变型，它包括带有翼片的合成树脂管；图24所示水平剖视图表示本发明第九实施例的耐火板的一种变型，它具有多条紧密、平行布置的陶瓷管；图25所示水平剖视图表示第九实施例的耐火板的又一个变型，它具有用作冷却水通路的腔部；图26所示水平剖视图表示第九实施例的耐火板的另一个变型，它具有相互紧密平行布置的多条塑瓷管及一条盘绕的水通路；图27是普通的感应加热装置的立体图；
图28是图27所示感应加热装置关键部分的立体图；图29示意地表示图27所示感应加热装置的电路图；图30表示装有普通耐火板的电感器的横剖图。
具体实施例方式
第一实施例现参阅图1和2描述本发明的第一实施例。按照本发明第一实施例的感应加热装置具有两对C型电感器1A和1B，由沿待再加热材料6转送方向布置的辊道9转送的材料6的相对两边缘部分可以通过电感器的间隙(图1只画出布置在材料一侧的一对电感器1A和1B)。
每个C型电感器1A和1B具有C型铁芯2，它是将环形铁芯切成C型的并包括一间隙4，间隙4是铁芯的分开的部分，一对芯腿3-1和3-2相互面对，其间形成间隙，它们用作一对磁极。电感器1A(1B)具有分别以相反方向绕在芯腿3-1和3-2上，且连接于一个共用电源7的加热线圈5A和5B。
呈平直板状的材料6送过两对C型电感器1A和1B的间隙4。
电源7向C型电感器1A和1B输送高频电流以便加热材料6在其输送方向上的两边缘部分。然后，在C型电感器1A中产生例如向下的磁通Φ1，而在C型电感器1B中产生向上的磁通Φ2。
图2示意地表示由材料6和C型电感器1A和1B形成的电路。C型电感器1A的磁通Φ1与由材料6边缘部分的电阻R1和材料6的边缘部分附近的部分的电阻R2构成的回路10相交，也与由接地电阻R0和边缘部分的电阻R1构成的回路11相交，因此产生电动势E1＝-dΦ1/dt。另一方面，C型电感器1B的磁通Φ2沿着与磁通Φ1相反的方向与回路10和11相交，从而产生电动势E2＝-dΦ1/dt。
由于Φ1＝-Φ2，所以E1+E2＝0。这就是说，两电动势抵销，没有接地电流产生。
因此，没有接地电流通过材料6和辊道9，因而在其间的接触点不会形成电火花。因此，在待再加热的材料6上不会产生弧痕，这样就可生产高质量的轧材。另外，由于无接地电流流过辊道9，因而不必使辊道9绝缘，从而大大地降低了设备的造价。
另外，由于在本实施例中只使用一个电源(7)，流过C型电感器1A的电流相位与流过C型电感器1B的电流相位完全相同。因此，本实施例不会产生谐振现象(在多个电感器连接于不同电源的装置中则会产生谐振现象)，从而防止了可使装置产生故障的涡流流过电源的现象。
第二实施例图3表示按照本发明的第二实施例的感应加热装置。
这种感应加热装置具有沿待再加热材料6输送方向布置在材料6两侧的由C型电感器1A，1B，1a，1b，材料6可通过这些电感器的间隙。电感器1A，1B，1a和1b连接于一个共用电源7。电感器1a和1b的结构与第一实施例中的C型电感器1A和1B相同。
匹配电路13连接于电源7，也连接于选择开关14A，14B，14b和14a。位于材料6一侧的C型电感器1A连接于开关14A，而与电感器1A相邻的电感器1B连接于开关14B。位于材料6另一侧的C型电感器1a连接于开关14a，而与电感器1a相邻的C型电感器1b连接于开关14b。
当从共用电源7向四个C型电感器1A，1B，1a和1b供电时，选择开关14A，14B，14a和14b接通，匹配电路13中的开关SW1接通。电路13中的开关SW2则保持断开状态。
当选择开关14A，14B，14b和14a接通，且已向四个C型电感器1A，1B，1a和1b供电时，在材料6中形成的涡流方向如图中箭头所示。相互邻近的涡流8以相反的方向流动，因而它们相互抵销，不会形成接地电流。
另外，当C型电感器1a和1B发生故障时，关断选择开关14B和14a可继续工作。此时，匹配电路13的开关SW1关断，开关SW2接通以便当两电感器1a和1B停止工作时调整阻抗变量。
第三实施例图4-6表示本发明第三实施例的感应加热装置。
在这种感应加热装置中，如图4所示，两C型电感器1A和1B沿材料6的长度方向布置，用于产生穿过材料6的边缘部分的方向相反的磁通。电感器1A和1B是由一个电源供送高频电流的。
每个C型电感器1A(1B)具有一个U形铁芯16，U形铁芯16具有基本构成其垂向长度的垂向部分和一对由垂向部分连为整体，基本构成其水平长度的水平部分。芯腿3-1和3-2可卸地分别装在U形铁芯16的两水平部分的端部上。
图5是每个芯腿3-2(3-1)的立体图。芯腿3-2(3-1)具有一芯块18，绕在芯块18外周上的加热线圈5和一水冷机构。
芯块18包括一个由层压硅钢片构成的长方体的芯块件3a，在层压方向上将芯块件3a固定在其间的铜制成的对接板19-1和19-2，以及分别位于对接板19-1和19-2外侧，分别由径向层压硅钢板构成的两个半圆柱形芯件3b。
芯块件3a的上表面及半圆柱形芯件3b的上表面构成一个平滑的椭圆表面，加热线圈5绕在由半圆柱形芯件3b和芯块3a形成的芯块的外周上。
图6A和6B表示对接板19-1(19-2)和水冷机构。图6B是沿图6A中A-A线的剖视图。
对接板19-1(19-2)是一块矩形板，其尺寸与长方体的芯块件3a的侧面相同。具有与对接板相同厚度的水冷管20设置在对接板的上端和左、右边缘。管20也沿着对接板的中部延伸。在这种结构中，冷却水通过中间引入并从两边缘排出。多个铜制成的冷却翼片21从水冷却20的中部伸出。硅钢片在每对相邻的铜翼片21之间径向层压，并构成半圆柱形芯件3b。如图30所示，芯块18由一支承框和一个(与待再加热材料6相对的)端板所包围，耐火板和加热线圈5安装在其上。
现参阅图4，在U形铁芯16的水平部分上形成槽17，槽17相应于(包括一对对接板的)芯块件3a。每条槽17从相应的水平部分的端面延伸至垂向部分，并且在垂向上伸过水平部分的厚度。芯块件3a的未绕加热线圈5的那一部分装配在槽17中，从而使芯腿3-1(3-2)固牢地固定在U形铁芯16上，U形铁芯16和芯腿3-1和3-2构成C型芯。
如上所述，在按照本发明第三实施例的感应加热装置中，槽17通向铁芯16的水平部分的端面且垂向穿过水平部分，每个中间的芯块件3a装配入相应的槽17中，从而将芯腿3固定在U形铁芯上。因此，芯腿可方便地装在芯上。当耐火板变劣时，与芯腿一起拆下，可方便地更换耐火板。
另外，在第三实施例中，芯块18的芯块件3a固定在由水冷管20包围的对接板19之间，从水冷管20径向伸出的冷却翼片21夹在半圆柱形芯件3b之间。因此，芯块18可从内部的高效率地冷却。这样，可以限制芯块18的受热，并可防止每个硅钢片绝缘的破裂。另外，由于可以减小芯块18上绕制的加热线圈5的加热量以保护绝缘涂层，因而通过供送大量电流可有效地感应加热材料6。
第四实施例图7-9表示按照本发明第四实施例的感应加热装置。
如图7所示，在这个实施例中，两个C型电感器1A和1B沿材料6的装置方向布置，使所形成的方向相反的磁通穿过材料6的边缘部分。电感器1A和1B是由一个电源供送高频电流的。
每个C型电感器1A(1B)具有一个U形铁芯16，其概况与第三实施例所用的铁芯16基本相同，芯腿3-1和3-2可卸地分别装在U形铁芯16两个水平部分的端部上，加热线圈5绕在芯腿3-1和3-2上，在每个芯腿3-1和3-2中形成水冷机构。
图8是芯腿3-1(3-2)的立体图。芯腿3-1(3-2)由一圆柱形芯块18构成。芯块18由圆柱形芯件3b构成，芯件3b包括径向层压的硅钢片。水冷管20a沿着芯块18中部延伸。铜翼片21通过焊接径向地固定在水冷管20a的外周上。水冷管20b沿着冷却翼片21的边缘延伸。绕水冷管20a的下部形成双管22。每条沿翼片21边缘延伸的水冷管20b具有在中央水冷管20a上端与管20a连通的一端，以及与双管22连通的另一端。冷却水从中央水冷管20a的下端引入，并通过与一条外部管连通的双管22排出。硅钢片在固定于中央水冷管20a的径向翼片21之间径向地层压，因此构成圆柱形芯件3b。
容纳双管22的孔是穿过U形铁芯16水平部分的安装芯腿3-1和3-2的那些部分垂直形成的。C型电感器的装配过程是在芯块18的外周绕制加热线圈5，并将耐火板(示画出)安装在芯块18的与待再加热材料6相对的那个表面上。另外，设置一支承框，使其包住芯块18。然后，将每个芯块18的双管22通过铁芯16的间隙插入U形铁芯16的相应孔中，从而将芯腿3-1和3-2固定在铁芯16上。
由于在用作芯腿3的圆柱形芯块18中，与水冷却20相连的径向翼片21夹在圆柱形铁芯3b的硅钢片之间，因而可以有效地从内部冷却芯块18。另外，由于芯块18的硅钢片是径向层压的，因而与图5所示芯块18(其芯件3a的硅钢片与磁通相交)相比较，当磁通以任何方向穿过时，它们都不易被感应加热。因此，图7的芯块18可制得更紧凑，有助于减轻C型电感器的重量。
虽然在第四实施例中，两个C型电感器1A和1B沿材料6的长度方向布置，但是也可以设置四个或更多的电感器。另外，电感器不仅可用于加热平板材料6，也可用于加热棒材或管材。
第五实施例下面对照图10和11描述本发明第五实施例的感应加热装置。
这种感应加热装置具有如图10所示的C型电感器1A。电感器1A具有一个切割环形铁芯的左腿中部而形成的间隙4，以及一个带有位于铁芯右腿中部的铰接部分31的C型铁芯32。C型铁芯32具有借助铰接部分31相互连接的上芯件32a和下芯件32b。上芯件32a在与芯腿3-1相对的一端具有一铰接轴33，以及绕铰接轴33的半圆柱形面34。下芯件32b具有一个曲率与上述半圆柱形面34相匹配的凹面35。上芯件32a与固定的下芯件32b装配时，在半圆柱面34和凹面35之间形成一个小间隙，从而形成C型电感器1A。加热线圈5A和5B分别绕在上、下芯腿3-1和3-2上。一电源(未画出)向加热线圈5A和5B供送高频电流。
图11表示C型电感器1A的铰接部分31的具体结构。铰接轴33穿过上芯件32a并借助旋转套36固定在上芯件32a上。套36通过轴承37由轴承座38a和38b固定。轴承座38a和38b固定在基座(未画出)上。
在第五实施例中，由于上芯件32a由铰接部分31可转动地支承，因而C型电感器的间隙4可以按照材料6的厚度调整，从而有效地加热材料。
例如，利用设置在轧制线上的翘曲值检测装置(未画出)来检测翘曲量，在代表该翘曲量的信号的基础上顺时针转动上芯件32a，使其从材料6后撤，可以避免由于材料6前端部分或后端部分翘曲而引起的电感器1A和材料之间的碰触。
因此，无需象在普通装置中那样必须设定电感器的间隙的大小，而通常该间隙是按照材料6的厚度来调整的。因此，不管材料的厚度如何，材料都可以有效地被加热。
第六实施例下面对照图12描述本发明第六实施例的感应加热装置。
该感应加热装置具有图12所示C型电感器1A。象第五实施例的电感器那样，电感器1A具有一C型铁芯，C型铁芯包括一上芯件32a和一下芯件32b。上芯件32a具有一个与芯腿3-1相对且具有一半圆柱形面34的垂向端，而下芯件32b具有一个曲率与半圆柱面34相匹配的凹面35。当半圆柱面34与凹面35匹配时，上芯件32a受到支承，能够绕一根铰接轴33转动。加热线圈5A和5B分别绕在上、下芯腿3-1和3-2上。高频电流被送向加热线圈5A和5B。
在第六实施例中，设有铰接部分31的上芯件32a的垂向部分的宽度(A+α)大于上芯件32a的水平部分的宽度A。同样，设有铰接部分31的下芯件32b的垂向部分的宽度(A+α)大于下芯件32b的水平部分的宽度A。因此，在作为上、下芯件32a和32b接合部分的铰接部分31的附近，C型铁芯的横截面具有大的面积。
如上所述，在第六实施例中，即使当上芯件32a回撤到虚线所示的上部位置，在初始位置的铰接部分31和在回撤位置的铰接部分之间的重叠部分具有大于A的宽度，这是由于铰接部分31的横截面具有足够大的面积的缘故。因此，磁通的通路被防止变窄，限制了磁通量的损耗。
虽然在第六实施例中，每个上、下芯件32a和32b的整个垂向部分具有大的宽度，但是，也可以只有铰接部分31及其附近具有大的宽度，如图13所示。在这种情况下，当上芯件32a的水平部分的宽度为A时，铰接部分31由直径为(A+α)的圆柱形部分36构成，铰接轴33沿着垂直于轴线的方向插过铰接部分。因此，上芯件32a具有一个局部加大的结构，在该局部加大的结构中，带有大直径的圆柱形部分36用作铰接件。同样，在下芯件32b中，水平部分的宽度为A，用作另一铰接件的垂向部分的端部37的宽度为(A+α)。因此，下芯件32b具有一个局部加大的结构，在该结构中，带有大直径的端部37用作另一铰接件。
同样，在图13的结构中，即使当上芯件32a回撤至虚线所示的上部位置，在初始位置的铰接部分31和在回撤位置的铰接部分之间的重叠部分的宽度也大于A，这是由于铰接部分31有足够大面积的横截面的缘故。因此，可防止磁通的通路变窄，从而限制了磁通的损耗。
第七实施例下面参照图14和15描述本发明第七实施例的感应加热装置。
该感应加热装置具有如图14和15所示的C型电感器1A。电感器1A具有一个C型铁芯41，它是由借助第一和第二铰接部分42和43装配成C型而成的。
电感器1A的布置使材料6的边缘部分6a可以通过上芯件41a的芯腿3-1和下芯件41b的芯腿3-2之间形成的间隙。加热线圈5A和5B分别绕在上、下芯腿3-1和3-2上，电源(未画)向加热线圈5A和5B供送高频电流。
第一铰接轴44安装在上芯件41a的与芯腿3-1相对的一端上。这一端具有一个绕铰接轴44形成的圆柱形面45。第二铰接轴46安装在下芯件41b的与芯腿3-2相对的一端上，该端具有一个绕铰接轴46形成的圆柱形面47。
中间芯件41c设置在上芯件41a的圆柱形面45和下芯件41b的圆柱形面47之间。中间芯件41c的上端具有曲率与圆柱形面45匹配的凹面48，其下端具有曲率与圆柱形面47匹配的凹面49。C型铁芯的垂向部分包括中间芯件41c，以及上下芯件41a和41b的分别与中间芯件41c的凹面48和49匹配的端部。
上、下和中间芯件41a，41b和41c固定在辊道轮55上。如图15所示，支承上芯件41a的第一铰接轴44插过辊道轮55的一个侧部，一个第一齿轮51安装在第一铰接轴44上。同样，支承下芯件41b的第二铰接轴46穿过辊道轮55的一个侧部，与第一齿轮51直径相同的一个第二齿轮52安装在第二铰接轴46上。一条臂53的一端与第一铰接轴44相连，而另一端与一千斤顶54的一端相连。
当用上述结构的感应加热装置加热待再加热材料6时，按照材料的厚度变化驱动千斤顶54。根据千斤顶54的上、下移动，臂53绕第一铰接轴44转动。由于臂53固定在第一铰接轴44上，因而轴44与臂53一起转动，从而使上芯件41a绕第一铰接轴44转动。
另一方面，与连接于臂53的第一齿轮51相啮合的第二齿轮52以和第一齿轮51的转向相反的方向转动，从而使连接于第二铰接轴46(轴46固定在第二齿轮52上)的下芯件41b转动。因此，上、下芯件41a和41b同时以相反的方向绕各自的铰接轴转动，从而调整了间隙4的大小。
上芯件41a的重量使自己下落，同时也用于通过齿轮抬起下芯件41b。因此，如果芯件41a和41b具有相同的重量，而第一和第二齿轮具有相同的直径，那么，芯件41a和41b之间即可保持重量平衡。这就是说，在千斤顶54上只需一个不大的力就可以使上、下芯件41a和41b转动。因此，芯件41a和41b无需配重，可由小功率电机转动。
当材料6的前端部或后端部翘曲时，通过千斤顶54推动臂53，使上、下芯件41a和41b以相反的方向后撤，可以加宽间隙4。
第八实施例现对照图16和17描述本发明第八实施例的感应加热装置。在该实施例中，相似于第七实施例的零件使用相应的标号。
第八实施例采用图16和17所示的C型电感器1A。电感器1A具有与第一铰接轴44相连的第一齿轮56，以及与第二铰接轴46相连，直径大于第一齿轮的第二齿轮57。第二齿轮57呈扇形以便可以加大直径，轮齿仅设置在其圆周部分上。由于作用在千斤顶54上的负荷与传动比成正比地增加，一个配重58安装在上芯件41a的水平延伸部分59上。
在上述结构的感应加热装置中，由于第一齿轮56的直径大于第二齿轮57的直径，因而上芯件41a的转角(即上芯件41a的芯腿端部移过的周向距离)比下芯件41b的转角大一个与传动比成正比的度数。当输送材料6的辊道和地面之间的间距窄小，因而下芯件41b不能充分下移时，上述装置是很有用处的。另外，由于材料6是在辊道上输送的，因而向下的翘曲可以忽略，而向上的翘曲则必须加以考虑。因此，必须使上芯件41a的转角大于下芯件41b的转角，以便使上芯件41a从向上翘曲的材料回撤。
虽然在第七和第八实施例中使用千斤顶54转动臂53，但是也可以用缸来替代千斤顶54。
在第五至第八实施例中使用的C型电感器1A可以象第一至第四实施例中的电感器那样使用。在这种情况下，在第五至第八实施例的每一实施例中采用的多个电感器1A沿材料6输送方向在材料6的一侧或两侧布置，加热线圈绕在相互邻近的C型电感器1A和1B的芯腿上，使C型电感器1A的磁通方向与C型电感器1B的磁通方向相反。
第九实施例如图30所示，在感应加热装置中安装的C型电感器具有用于隔断材料6辐射热的耐火板，其安装在每一个由加热线圈和C型铁芯端部构成的芯腿的与材料6相对的那一端。现参阅图18-26描述可应用于上述各实施例中的各种耐火板。
图18所示的耐火板60的成形方法是制备一螺旋合成树脂管62，使其两端分别设有连接件61a和61b，浇注绝热的可浇注水泥，使螺旋管62嵌在其中。合成树脂管62最好为耐热性好的碳氟化合物如四氟乙烯制成的管。另外，虽然合成树脂具有挠性，使管62可按照需要的方式弯曲，但是它还是具有弹性。为了使管62保持螺旋形，耐火板具有图19所示结构。具体来说，管62部分地穿过固定在螺栓64上的环形管接头，螺栓64则固定在包括绝缘的层压板的支承板66上。支承板66夹在芯腿的端部和耐火板之间，如图30所示。
耐火板60安装在芯腿的与材料6相对的那个端部，冷却水借助泵从冷却水箱(未画出)通过合成树脂管62。当向绕在芯腿上的加热线圈供电时，在材料6中流动的涡流产生焦耳热，从而加热材料6的边缘部分。由于材料6连续地被送过耐火板60的附近区域，它的热辐射加热了耐火板。但是，耐火板60却受到流过嵌在其内的合成树脂管62中的冷却水的冷却作用。因此，耐火板的加热线圈侧保持低温，从而保护加热线圈，以免击穿绝缘。
另外，由于合成树脂管62不导电，因而即使当管的部分相互接触，也不会出现短路现象。因此，管可以具任何需要的线条。另外，即使当绝热可浇注水泥制成的耐火板形成裂隙，铁粉和/或氧化鳞片进入裂隙，接触管62时，靠近合成树脂管62处也不会形成磁通的通路。因此，耐火板可免于被加热和熔化。
下面描述图20和21所示的耐火板60。
合成树脂管62设置成曲折的形状，U形不锈钢棒67相互平行地安装在管62上。棒67借助玻璃纤维紧固在管62上。其后浇注绝热的可浇注水泥63。使合成树脂管62和不锈钢棒67嵌在其中，使耐火板形成一体。
在上述结构中，嵌在水泥63中的U形不锈钢棒可保持合成树脂62的线型。另外，即使水泥63形成裂隙，用作加强件的不锈钢棒67可以防止水泥63的溃落。另外，由于在U形不锈钢棒67中不形成磁通的通路，因而棒67只辐射少许热量。
图22和23表示合成树脂管62的变型。
如图22所示的合成树脂管62呈波纹管形。由于这种波纹管如嵌入绝热可浇注水泥63中则在它与水泥63之间形成大的接触面积，因而可以有效地冷却耐火板60。
图23所示的合成树脂管62具有翼片。与图22所示的管一样，这种管也具有大的接触面积，因而可有效地冷却耐火板。
虽然在上述变型中，只有一条合成树脂管62作水冷管，但是，耐火板也可具有嵌入多条平行合成树脂管62的结构。另外，虽然合成树脂管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。在这种情况下，由于管62的周围温度在水冷状态下为大约80℃，因而它要能够承受100℃的温度。
图24表示一种用陶瓷管作水冷管的耐火板。具体来说，多根陶瓷管71相互平行地紧密布置。每根管71的两相对端与集水管72a和72b相连通，从而构成水通路。浇注绝热的可浇液水泥63，将管71，72a和72b嵌入，从而使耐火板60形成一体。
当通过进口侧的集水管72a向陶瓷管71送入冷却水时，耐火板60受到冷却作用。受热的水从出口侧的集水管72b排出。
在上述结构中，由于平的陶瓷管相互平行地紧密布置，冷却水可在整个耐火板内流过，因此提高了冷却效率，避免了线圈绝缘的击穿。另外，具有高强度的陶瓷管71也用作耐火板60的加强件。
图25表示一种耐火板，它相似于图24所示耐火板，这种耐火板使用陶瓷管作为水通道。具体来说，多条陶瓷管71相互平行地紧密布置。每条陶瓷管71的两相对端与集水管72a和72b相连通。这种变型还包括多个以一定间隔设置的隔板73。因此使陶瓷管71和集水管72a和72b构成一条曲折的水通路。
与图24的结构相比较，由于冷却水流过一条曲折的通路，因而耐火板可受到更均匀、有效的冷却。
虽然在上述各实施例及变型中，使用合成树脂管62和陶瓷管71形成非金属的水通路，但是也可以使用不受感应加热的其它非金属管如石英管。
图26所示的耐火板60中形成螺旋空腔74，空腔74用作水通路，连接件61a和61b固定在板60上使其与空腔74的两相对端连通。这种耐火板60是按下述方式形成的用蜡或其它低熔点的材料制成的线连接连接件61a和61b，然后浇注绝热的可浇注水泥以便将线埋入，其后用失蜡法加热水泥63使蜡或其它低熔点材料制成的线熔化并将其除去，从而形成空腔74。
在这种情况下，虽然少量冷却水会从空腔74漏向耐火板60的表面，但是这并不会引发问题，这是因为在电感器上游处向材料6喷射高压水以便除去氧化鳞片，然后湿的材料再送向电感器。另外，即使冷却水在耐火板60中漏出，由于没有金属水冷管，不会引起短路。
权利要求
1.一种耐火板，用于保护装在感应加热装置中的电感器(1A，1B)，使其免受待再加热材料(6)的辐射热，它包括用绝热材料制成的绝热基板(63)，它具有一个相应于每个第一和第二芯腿(3-1，3-2)的相应于材料(6)的那一端的区域；以及一条水通路(62，71，74)，它设置在所述绝热基板(63)中以使冷却水从中流过，并免于感应加热方式的加热。
2.如权利要求1所述的耐火板，其特征在于所述水通路(62，71，74)包括由非金属管构成且嵌入所述绝热基板(63)中的一条水冷管(62)。
3.如权利要求2所述的耐火板，其特征在于所述水冷管(62，71，74)由合成树脂管，陶瓷管或石英管构成。
4.如权利要求3所述的耐火板，其特征在于所述水冷管(62)是波纹管。
5.如权利要求2所述的耐火板，其特征在于所述水冷管(62)具有多个与水冷管的外周整体形成的冷却翼片(62)。
6.如权利要求1所述的耐火板，其特征在于所述水通路(62，71，74)包括至少一条嵌入所述绝热基板(63)中的非金属管(71)，使所述至少一条非金属管(71)的若干部分相互平行布置，以及一对由非金属管(71)构成的嵌入所述绝热基板(63)中的集水管(72a，72b)，这对集水管(72a，72b)分别与所述至少一条非金属管(71)的两相对端相连通。
全文摘要
一种耐火板，用于保护装在感应加热装置中的电感器(1A，1B)，使其免受待再加热材料(6)的辐射热，它包括用绝热材料制成的绝热基板(63)，它具有一个相应于每个第一和第二芯腿(3－1，3－2)的相应于材料(6)的那一端的区域；以及一条水通路(62，71，74)，它设置在所述绝热基板(63)中以使冷却水从中流过，并免于感应加热方式的加热。
文档编号H05B6/36GK1538785SQ20041003347
公开日2004年10月20日 申请日期1995年6月21日 优先权日1994年6月21日
发明者根本宏一, 石原进, 园部学, 工藤范郎, 土斐崎哲嗣, 哲嗣, 郎 申请人:株式会社东芝, 北芝电机株式会社