KR20180075992A

KR20180075992A - Induction-heating apparatus

Info

Publication number: KR20180075992A
Application number: KR1020160180022A
Authority: KR
Inventors: 정희태; 성병기; 이후근; 성환호; 성환진; 민병진
Original assignee: 주식회사 포스코; 주식회사 피에스텍
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: KR101940887B1

Abstract

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는, 이동 경로를 따라 이동하는 피가열 판재를 승온시키는 유도가열 장치로서, 상기 피가열 판재의 상측에 이격되어 배치된 제1 상부 코일과, 상기 피가열 판재의 하측에 이격되어 배치되며 상기 제1 상부 코일과 연계하여 상기 피가열 판재의 두께 방향으로 자기장을 형성하는 제1 하부 코일을 갖는 제1 유도 가열부와, 상기 이동 경로에 따라 상기 제1 유도 가열부와 나란히 배열되며, 상기 피가열 판재의 상측에 이격되어 배치된 제2 상부 코일과, 상기 피가열 판재의 하측에 이격되어 배치되며 상기 제2 상부 코일과 연계하여 상기 피가열 판재의 이동 방향으로 자기장을 형성하는 제2 하부 코일을 갖는 제2 유도 가열부를 포함하는 유도가열 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an induction heating apparatus for heating a heated plate moving along a moving path, comprising: a first upper coil spaced from an upper side of the heated plate; A first induction heating unit disposed at a lower side of the heated plate member and having a first lower coil cooperating with the first upper coil to form a magnetic field in a thickness direction of the heated plate member; A second upper coil arranged in parallel with the first induction heating unit and disposed on an upper side of the heated plate member; a second upper coil disposed apart from a lower side of the heated plate member and connected to the second upper coil, And a second induction heating unit having a second lower coil for forming a magnetic field in a moving direction of the plate material.

Description

{INDUCTION-HEATING APPARATUS}

본 발명은 유도가열 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an induction heating apparatus.

철강 공정에서 이동 중인 금속 판재를 가열하는 방식은 다양하게 수행되고 있다. 그러나, 유도가열 방식은 열관성이 없어서 매우 신속한 가열 특성과 높은 전력밀도로 좁은 점유 공간 내에서 최고 승온량의 열원에 해당된다. Various methods of heating a moving metal plate in a steel process have been performed. However, since the induction heating system has no thermal inertia, it has a very rapid heating characteristic and a high power density, which corresponds to a heat source of the maximum temperature increase in a narrow occupied space.

일반적으로, 강판 등의 도전성 판재를 가열하기 위한 유도가열 장치는 종축 방향 자계(longitudinal flux, LF)를 이용한 LF 가열 방식과 수직자계 방식(traverse flux, TF)을 이용한 TF 가열 방식, 2 가지로 나누어진다. Generally, an induction heating apparatus for heating a conductive plate such as a steel plate is divided into two types: an LF heating method using a longitudinal flux (LF) and a TF heating method using a traverse flux (TF) Loses.

구체적으로, LF 가열 방식은 코일(15)이 피가열 판재(10) 자체를 권선하는 패쇄형 구조로서, 피가열 판재(10)의 위아래 면으로 흐르는 유도 전류(IC, Induced Current)가 피가열 판재(10)의 길이 방향으로 자속(MF, Magnetic flux)을 발생시키는 방식이다(도1a 및 도1b 참조). 냉연 공정에서는 공정온도가 비교적 낮고 폭 방향의 온도 손실이 적은 반면에, 열연 공정에서는 피가열 판재의 온도가 철이 자성력을 상실하는 온도(예, 800℃ 이상)이므로, LF 가열 방식으로 가열하기 위해서는 상하면 유도전류가 상쇄되지 않는 적절한 두께 이상일 경우가 유리하다. 특히, 압연 공정 라인에서 판재가 점점 얇아지는 경우는 LF 가열 방식만으로 가열효율과 소재 폭 방향 에지부 온도 저감에 대한 역보상 가열이 어렵다는 문제가 있다(특허문헌 참조). Specifically, in the LF heating method, an induced current (IC, Induced Current) flowing to the upper and lower surfaces of the heated plate 10 is applied to the heated plate member 10, (MF) in the longitudinal direction of the rotor 10 (see Figs. 1A and 1B). In the cold rolling process, the process temperature is relatively low and the temperature loss in the width direction is small. In the hot rolling process, however, since the temperature of the heated plate is the temperature at which the iron loses its magnetic force (for example, 800 ° C or more) It is advantageous if the upper and lower induced currents are more than the appropriate thickness not to cancel out. Particularly, when the plate material becomes thinner in the rolling process line, there is a problem that it is difficult to heat up the heating in the LF heating mode alone and to reverse-compensate the temperature decrease in the width direction edge of the material (see patent literature).

이와 달리, TF 가열 방식은 코일(15a,15b)이 피가열 판재(10)의 상하면에서 각각 권선되도록 배치된 편측면 개방형 구조로서, 피가열 판재(10)의 위아래 면에 같은 방향의 유도 전류(IC)가 흐르고 피가열 판재(10)의 두께(즉, 수직) 방향으로 자속(MF)을 발생시키는 방식이다(도2a 및 도2b 참조). 이러한 TF 가열 방식은, LF 가열 방식과 달리, 유도 전류가 일정한 폭으로 회전하다가 에지부에 모서리 전류가 몰려서 에지부 온도가 높게 가열되므로 에지부 온도 저감이 보상되지만, 승온도가 높고 여러대의 유도가열 장치를 구성할 때에, 모든 가열 열원을 TF 가열 방식으로 구성하기에 과온도 상태가 될 여지가 있어서 무리가 따를 수 있다.
Alternatively, the TF heating method is a single side open type structure in which the coils 15a and 15b are respectively wound on the top and bottom surfaces of the heated plate 10, IC) flows and generates a magnetic flux MF in the thickness (i.e., vertical) direction of the heated plate member 10 (see FIGS. 2A and 2B). In the TF heating method, unlike the LF heating method, since the induction current rotates at a constant width, edge current is concentrated at the edge portion and the edge portion temperature is heated so that edge temperature reduction is compensated. However, When constructing the apparatus, all of the heat sources for heating are constituted by the TF heating system, so that there is a possibility that the system may be in an overtemperature state.

일본특허공개공보 2009-259588호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-259588

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적 중 하나는 피가열 판재의 폭방향에 따른 균일한 승온을 보장할 수 있는 유도가열 장치를 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide an induction heating apparatus capable of ensuring a uniform temperature rise along a width direction of a heated plate material.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는, 이동 경로를 따라 이동하는 피가열 판재를 승온시키는 유도가열 장치로서, 상기 피가열 판재의 상측에 이격되어 배치된 제1 상부 코일과, 상기 피가열 판재의 하측에 이격되어 배치되며 상기 제1 상부 코일과 연계하여 상기 피가열 판재의 두께 방향으로 자기장을 형성하는 제1 하부 코일을 갖는 제1 유도 가열부와, 상기 이동 경로에 따라 상기 제1 유도 가열부와 나란히 배열되며, 상기 피가열 판재의 상측에 이격되어 배치된 제2 상부 코일과, 상기 피가열 판재의 하측에 이격되어 배치되며 상기 제2 상부 코일과 연계하여 상기 피가열 판재의 이동 방향으로 자기장을 형성하는 제2 하부 코일을 갖는 제2 유도 가열부를 포함하는 유도가열 장치를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an induction heating apparatus for heating a heated plate moving along a moving path, comprising: a first upper coil spaced from an upper side of the heated plate; A first induction heating unit disposed at a lower side of the heated plate member and having a first lower coil cooperating with the first upper coil to form a magnetic field in a thickness direction of the heated plate member; A second upper coil arranged in parallel with the first induction heating unit and disposed on an upper side of the heated plate member; a second upper coil disposed apart from a lower side of the heated plate member and connected to the second upper coil, And a second induction heating unit having a second lower coil for forming a magnetic field in a moving direction of the plate material.

일 실시예에서, 상기 제1 상부 코일과 상기 제1 하부 코일은 각각 서로 마주하면서 대응되는 트랙 형상(즉, 운동장 모양)을 가지며, 상기 제1 유도 가열부는 상기 제1 상부 코일과 상기 제1 하부 코일에 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 구성된 제1 인버터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the first upper coil and the first lower coil face each other and have a corresponding track shape (i.e., a playground shape), and the first induction heating unit includes the first upper coil and the first lower coil. And a first inverter configured to allow current to flow in the same direction in the coil.

일 실시예에서, 상기 제2 상부 코일과 상기 제2 하부 코일은 각각 서로 대응되는 트랙 형상을 가지며, 상기 제2 유도 가열부는 상기 제2 상부 코일과 상기 제2 하부 코일에 다른 방향으로 전류가 흐르도록 구성된 제2 인버터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the second upper coil and the second lower coil each have a track shape corresponding to each other, and the second induction heating unit applies current to the second upper coil and the second lower coil in different directions And a second inverter configured to receive the first control signal.

이와 유사하게, 상기 제1 상부 코일과 상기 제1 하부 코일은, 각각 상기 피가열 판재의 폭방향으로 연장된 제1 유효 가열 코일 영역을 갖고, 상기 제2 상부 코일과 상기 제2 하부 코일은, 각각 상기 피가열 판재의 폭방향으로 연장된 제2 유효 가열 코일 영역을 가지며, 상기 제2 유효 가열 코일 영역의 폭은 상기 제1 유효 가열 코일 영역의 폭보다 클 수 있다 Similarly, the first upper coil and the first lower coil each have a first effective heating coil region extending in the width direction of the member to be heated, and the second upper coil and the second lower coil, Each of which has a second effective heating coil region extending in the width direction of the heated plate member and the width of the second effective heating coil region may be greater than the width of the first effective heating coil region

이 경우에, 상기 제1 및 제2 유효 가열 코일 영역의 폭은 상기 유도가열 장치에 적용될 수 있는 피가열 판재의 최대 폭보다 작을 수 있다. In this case, the widths of the first and second effective heating coil regions may be smaller than the maximum width of the heated plate material applicable to the induction heating apparatus.

또한, 상기 제1 유도 가열부는, 상기 제1 상부 코일 및 상기 제1 하부 코일의 제1 유효 가열 코일 영역에 각각 장착되어 상기 제1 상부 코일 및 상기 제1 하부 코일로부터 발생한 자속의 밀도를 증가시키는 제1 자기집중용 코아들을 더 포함할 수 있다. In addition, the first induction heating unit may include a first induction heating unit mounted on the first effective heating coil region of the first upper coil and the first lower coil to increase the density of the magnetic flux generated from the first upper coil and the first lower coil, And may further include first self-focusing cores.

이와 유사하게, 상기 제2 유도 가열부는, 상기 제2 상부 코일 및 상기 제2 하부 코일의 제2 유효 가열 코일 영역에 각각 장착되어 상기 제2 상부 코일 및 상기 제2 하부 코일로부터 발생한 자속의 밀도를 증가시키는 제2 자기집중용 코아들을 더 포함할 수 있다. Similarly, the second induction heating unit is mounted on the second effective heating coil region of the second upper coil and the second lower coil, respectively, to adjust the density of the magnetic flux generated from the second upper coil and the second lower coil The second self-concentrating cores.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 유도 가열부는, 각각 상기 제1 및 제2 자기집중용 코아들의 최외곽에 장착되어 상기 폭방향으로 향하는 자기장을 억제하는 3축 무방향성 코아들을 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, the first and second induction heating units further include three-axis non-directional cores mounted on outermost portions of the first and second magnetic concentrating cores, respectively, to suppress the width direction magnetic field .

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 상부 코일과 상기 제1 및 제2 하부 코일 중 적어도 하나는 상기 피가열 판재의 폭방향으로 양 측부에 자기장 흐름을 그 중심(즉, 코아 적층 결방향)으로 향하도록 돌출된 부분을 가질 수 있다.
In one embodiment, at least one of the first and second upper coils and the first and second lower coils applies a magnetic field flow to both sides in the width direction of the heated plate material at its center (i.e., As shown in Fig.

일 실시예에서, 상기 제1 유도 가열부는 상기 피가열 판재의 이동 방향에 따라 배열된 복수의 제1 유도 가열부를 포함하며, 상기 복수의 제1 유도 가열부에 각각 연결되어 상기 제1 상부 코일과 상기 제1 하부 코일의 위치를 상기 피가열 판재의 폭방향으로 이동시키는 폭방향 이동부를 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, the first induction heating unit includes a plurality of first induction heating units arranged in a moving direction of the heated plate material, and the first induction heating unit is connected to the plurality of first induction heating units, And a width direction moving unit that moves the position of the first lower coil in a width direction of the heated plate material.

일 실시예에서, 상기 제1 유도 가열부는, 상기 제1 상부 코일과 상기 제1 하부 코일의 간격을 조절하기 위해 상기 제1 상부 코일과 상기 제1 하부 코일 중 적어도 하나를 이동시키기 위한 제1 간격 조절부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the first induction heating unit may include a first interval for moving at least one of the first upper coil and the first lower coil to adjust the distance between the first upper coil and the first lower coil, And may further include an adjusting section.

이와 유사하게, 상기 제2 유도 가열부는, 상기 제2 상부 코일과 상기 제2 하부 코일의 간격을 조절하기 위해 상기 제2 상부 코일과 상기 제2 하부 코일 중 적어도 하나를 이동시키기 위한 제2 간격 조절부를 더 포함할 수 있다.
Similarly, the second induction heating unit may include a second interval adjusting unit for adjusting at least one of the second upper coil and the second lower coil to adjust a gap between the second upper coil and the second lower coil, And the like.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동중인 판재를 가열하는 공정에서 LF 가열방식을 개방형 구조로 구현하여 TF 가열 방식과 결합함으로써, 판재의 폭방향에 따른 균일한 승온을 보장할 수 있다. 나아가, 피가열 판재의 폭과 관계없이 다양한 판재(중폭 또는 협폭)에서도 균일한 승온을 보장할 수 있다. 또한, 최소 점유폭의 코일 형상으로 전기적 효율을 향상시키고 누설 자기장을 저감시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the process of heating a moving plate, the LF heating method is implemented as an open structure and combined with the TF heating method, thereby ensuring a uniform temperature rise along the width direction of the plate material. Furthermore, uniform heating can be ensured even in a wide variety of plates (wide or narrow) irrespective of the width of the heated plate. Further, it is possible to improve the electrical efficiency and reduce the leakage magnetic field in a coil shape having a minimum occupying width.

본 실시예에 따른 유도가열 장치는 모두 개방형 인덕터 구조로 구현될 수 있으므로, 대차와 같은 가동부에 장착하면 조업 사고와 같은 유사시 빠른 진출입으로 효과적인 대응이 가능할 수 있다.Since the induction heating apparatus according to the present embodiment can be implemented in an open type inductor structure, it can be effectively applied to a fast moving case in case of emergency such as a business accident when mounted on a moving part such as a bogie.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
The various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and can be more easily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.

도1a 및 도1b는 각각 종래의 LF 방식 유도가열 인덕터를 나타내는 개략 사시도 및 단면도이다.
도2a 및 도2b는 각각 종래의 TF 방식 유도가열 인덕터를 나타내는 개략 사시도 및 단면도이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예(최대 광폭 피가열 판재 적용예)에 따른 TF-LF 결합형 유도가열 장치를 나타내는 개략 평면도 및 측방향 단면도이다.
도4a 및 도4b는 도3a에 도시된 제1 및 제2 유도 가열부에 채용된 코일들의 전류 흐름을 나타내는 개략 사시도이다.
도5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예(중-협폭 피가열 판재 적용예)에 따른 TF-LF 결합형 유도가열 장치를 나타내는 개략 평면도 및 측방향 단면도이다.
도6a 및 도6b는 각각 본 발명의 일 실시예에 채용되는 제1 및 제2 유도 가열부에서의 발열 분포 패턴(즉, 유도전류 순환 패턴)을 나타낸다.
도7은 다양한 형태의 유도가열 인덕터 조합에 따르면 소재 폭방향의 온도 구배(위치별 승온도) 및 초기 진입소재 온도를 나타내는 그래프이다.
도8a 및 도8b는 본 발명의 일 실시예에 채용되는 유도 가열부를 나타내는 상부 평면도 및 측방향 단면도이다. 1A and 1B are a schematic perspective view and a cross-sectional view, respectively, of a conventional LF induction heating inductor.
2A and 2B are a schematic perspective view and a cross-sectional view, respectively, of a conventional TF induction heating inductor.
FIGS. 3A and 3B are a schematic plan view and a cross-sectional side view showing a TF-LF coupled induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention (maximum wide-width heated plate application example).
4A and 4B are schematic perspective views showing current flows of the coils employed in the first and second induction heating units shown in Fig. 3A.
5A and 5B are a schematic plan view and a side sectional view showing a TF-LF coupled induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention (medium-narrow width heated plate material application example).
6A and 6B show the heat distribution pattern (i.e., the induced current circulation pattern) in the first and second induction heating parts employed in the embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 7 is a graph showing a temperature gradient (temperature increase depending on position) and an initial entry material temperature in the material width direction according to various types of induction heating inductor combinations.
8A and 8B are a top plan view and a lateral cross-sectional view showing an induction heating unit employed in an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 본 명세서에서, '상부', '상면', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.The embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments are provided so that those skilled in the art can more fully understand the present invention. For example, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements. Also, in this specification, terms such as "upper", "upper surface", "lower", "lower surface", "side surface" and the like are based on the drawings and may actually vary depending on the direction in which the devices are arranged.

한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
The term " one example " used in this specification does not mean the same embodiment, but is provided to emphasize and describe different unique features. However, the embodiments presented in the following description do not exclude that they are implemented in combination with the features of other embodiments. For example, although the matters described in the specific embodiments are not described in the other embodiments, they may be understood as descriptions related to other embodiments unless otherwise described or contradicted by those in other embodiments.

도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예(최대 광폭 피가열 판재 적용예)에 따른 TF-LF 결합형 유도가열 장치를 나타내는 개략 평면도 및 측방향 단면도이다.FIGS. 3A and 3B are a schematic plan view and a cross-sectional side view showing a TF-LF coupled induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention (maximum wide-width heated plate application example).

도3a 및 도3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 유도가열 장치(50)는, 피가열 판재(10')의 이동경로를 따라 배열된 제1 유도 가열부(20) 및 제2 유도 가열부(40)를 포함한다. 3A and 3B, the induction heating apparatus 50 according to the present embodiment includes a first induction heating unit 20 and a second induction heating unit 20 arranged along the movement path of the heated plate member 10 ' (40).

본 실시예에 채용된 제1 및 제2 유도 가열부(20,40)는 도3b에 도시된 바와 같이, 모두 개방형 구조(즉, 상부 및 하부가 분리되어 측면이 개방된 구조)로 제공된다. 구체적으로, 상기 제1 유도 가열부(20)는 상기 피가열 판재(10')의 상측에 이격되어 배치된 제1 상부 코일(25A)과, 상기 피가열 판재(10')의 하측에 이격되어 배치된 제1 하부 코일(25B)을 포함한다. 이와 유사하게, 상기 제2 유도 가열부(40)는 상기 피가열 판재(10')의 상측에 이격되어 배치된 제1 상부 코일(45A)과, 상기 피가열 판재(10')의 하측에 이격되어 배치된 제1 하부 코일(45B)을 포함한다. The first and second induction heating parts 20 and 40 adopted in the present embodiment are provided in an open structure (that is, a structure in which upper and lower parts are separated and side open is opened), as shown in FIG. Specifically, the first induction heating unit 20 includes a first upper coil 25A disposed on the upper side of the heated plate member 10 ', and a second upper coil 25A spaced apart from the lower side of the heated plate member 10' And a first lower coil 25B disposed therein. Similarly, the second induction heating unit 40 includes a first upper coil 45A spaced apart from the upper side of the heated plate member 10 ', and a second upper coil 45A spaced apart from the lower side of the heated plate member 10' And a first lower coil 45B which is disposed in the vicinity of the first lower coil 45B.

상기 제1 유도 가열부(20)는 상기 제1 상부 코일(25A)과 상기 제1 하부 코일(25B)에 연결되어 고주파 전류를 인가하기 위한 제1 인버터(22)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 유도 가열부(20)는 TF 가열 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 전류가 인가된 제1 상부 코일(25A)과 제1 하부 코일(25B)은 서로 연계하여 상기 피가열 판재(10')의 두께(즉, 수직) 방향으로 자기장을 형성할 수 있다. The first induction heating unit 20 may further include a first inverter 22 connected to the first upper coil 25A and the first lower coil 25B to apply a high frequency current. The first induction heating unit 20 may be implemented by a TF heating method. That is, the first upper coil 25A and the first lower coil 25B to which the current is applied can form a magnetic field in the thickness (i.e., vertical) direction of the heated plate member 10 'in cooperation with each other.

도4a에 도시된 바와 같이, 제1 상부 코일(25A)과 제1 하부 코일(25B)은 각각 서로 대응되는 트랙 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 인버터(22)는 상기 제1 상부 코일(25A)에서 흐르는 전류(I_A)와 상기 제1 하부 코일(25B)에서 흐르는 전류(I_B)가 동일한 방향을 갖도록 구성될 수 있다. 이로써, 상기 제1 유도 가열부(20)는 상기 피가열 판재(10')의 두께 방향으로 자기장을 형성할 수 있다. As shown in FIG. 4A, the first upper coil 25A and the first lower coil 25B may have track shapes corresponding to each other. The first inverter 22 may be configured such that the current I _A flowing in the first upper coil 25A and the current I _B flowing in the first lower coil 25B have the same direction. Thus, the first induction heating unit 20 can form a magnetic field in the thickness direction of the heated plate member 10 '.

상기 제2 유도 가열부(40)는 상기 제1 유도 가열부(20)와 유사하게, 상기 제2 상부 코일(45A)과 상기 제2 하부 코일(45B)에 연결되어 고주파 전류를 인가하기 위한 제2 인버터(42)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제2 유도 가열부(40)는 상기 제1 유도 가열부(20)와 달리, LF 가열 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 전류가 인가된 제2 상부 코일(45A)과 제2 하부 코일(45B)은 상하부가 서로 다른 방향으로 전류를 연계하여 상기 피가열 판재(10')의 이동 방향으로 자기장을 형성할 수 있다. 피가열 소재 진입부와 진출부의 유도 전류가 다른 방향으로 두 개의 띠 형상으로 형성될 수 있다.Similarly to the first induction heating unit 20, the second induction heating unit 40 is connected to the second upper coil 45A and the second lower coil 45B to apply a high frequency current 2 inverter 42 as shown in Fig. In the present embodiment, the second induction heating unit 40 may be realized by the LF heating method, unlike the first induction heating unit 20. [ That is, the second upper coil 45A and the second lower coil 45B to which the current is applied can form a magnetic field in the moving direction of the heated plate member 10 'by connecting the currents in different directions in the upper and lower portions . The induction currents of the portion to be heated and the portion to be heated can be formed into two strips in different directions.

도4b에 도시된 바와 같이, 제2 상부 코일(45A)과 제2 하부 코일(45B)은 각각 서로 대응되는 트랙 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 인버터(42)는 상기 제2 상부 코일(45A)에서 흐르는 전류(I_A')와 상기 제2 하부 코일(45B)에서 흐르는 전류(I_B')가 반대 방향을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 코일의 사이드에서 위아래면으로 유도전류(Is)가 흐를 수 있다. 이로써 상기 제2 유도 가열부(40)는 상기 피가열 판재(10')의 이동 방향에 따라 자기장을 형성할 수 있다. As shown in FIG. 4B, the second upper coil 45A and the second lower coil 45B may have a track shape corresponding to each other. The second inverter 42 may be configured such that the current I _A 'flowing in the second upper coil 45A and the current I _B ' flowing in the second lower coil 45B have opposite directions . Further, an induced current Is may flow from the side of the coil to the upper and lower surfaces. Thus, the second induction heating unit 40 can form a magnetic field in accordance with the moving direction of the heated plate member 10 '.

통상적인 LF 유도 가열 방식은 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 폐곡선 형태를 가지므로, 진행 중이거나 진행이 멈춘 경우에 피가열 판재(10')가 기하학적으로 구속되지만, 본 실시예에서 채용된 제2 유도 가열부(40)는 제1 상부 코일(45A)과 제1 하부 코일(45B)로 분리되어 개방형 구조를 가지므로, 공정 중에 상시 입-퇴식 대차 구조로 조업사고시에 신속하게 개별 대응이 가능하다는 장점이 있다. Since the conventional LF induction heating method has a closed curve shape as shown in Figs. 1A and 1B, the heated plate material 10 'is geometrically constrained when it is in progress or stopped, Since the second induction heating unit 40 is divided into the first upper coil 45A and the first lower coil 45B so as to have an open structure, There is an advantage that it is possible.

본 실시예와 같이, TF 가열방식인 제1 유도 가열부(20)와 LF 가열방식인 제2 유도 가열부(40)를 적절히 혼용함으로써, 폭방향 온도 구배 제어가 효과적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 고온으로 이송되는 금속 판재와 같은 피가열 판재(10')가 빠른 속도로 식어가고 그 폭방향으로 보면 에지부의 온도 하강이 뚜렷하게 관측되어 역보상 가열이 필요할 수 있다. 특히, 압연기 구간 내에 존재하는 경우는 후단 공정에 위치한 압연기에서 온도 손실부분을 감안하면 추가 승온 형태로 역보상 해주어야 압연공정에서 압연 모터 토크가 적게 걸리고 얇은 박판류 압연까지 품질이 보장될 수 있다.
By appropriately mixing the first induction heating section 20, which is a TF heating method, and the second induction heating section 40, which is an LF heating method, as in the present embodiment, temperature gradient control in the width direction can be effectively performed. For example, the heated plate material 10 'such as a metal plate conveyed at a high temperature may cool rapidly, and the temperature drop of the edge portion may be clearly observed in the width direction thereof, and reverse-compensation heating may be required. In particular, when the rolling mill is located within the rolling mill section, it is necessary to inversely compensate for the temperature rise in the rolling mill located in the downstream stage, so that the rolling motor torque is reduced and the quality of the thin rolling mill can be guaranteed.

도3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상부 코일(25A)은, 상기 피가열 판재(10')의 폭방향으로 연장된 제1 유효 가열 코일 영역(L1)을 갖는다. 상기 제1 유효 가열 코일 영역(L1)은 실질적으로 가열에 가담하는 유효한 자기장을 발생시키는 영역으로 이해될 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 제1 하부 코일(25B)도 이에 대응되는 제1 유효 가열 코일 영역(L1)을 갖는다. As shown in FIG. 3A, the first upper coil 25A has a first effective heating coil region L1 extending in the width direction of the heated plate member 10 '. The first effective heating coil region L1 can be understood as a region that generates an effective magnetic field substantially involved in heating. Although not shown, the first lower coil 25B also has a first effective heating coil region L1 corresponding thereto.

또한, 상기 제1 유도 가열부(20)는, 상기 제1 상부 코일(25A) 및 상기 제1 하부 코일(25B)의 제1 유효 가열 코일 영역(L1)에 각각 장착된 제1 자기집중용 코아들(28A,28B)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 자기집중용 코아들(28A,28B)는 각각 상기 제1 상부 코일(25A)과 상기 제1 하부 코일(25B)로부터 발생한 자속의 밀도를 증가시킬 수 있다. The first induction heating unit 20 includes a first coil unit 25A and a second coil unit 25B disposed in the first effective heating coil region L1 of the first lower coil 25B, 28A and 28B. The first magnetic concentrating cores 28A and 28B can increase the density of the magnetic flux generated from the first upper coil 25A and the first lower coil 25B, respectively.

이와 유사하게, 도3a에 도시된 바와 같이, 상기 제2 상부 코일(45A)은, 상기 피가열 판재(10')의 폭방향으로 연장된 제2 유효 가열 코일 영역(L2)을 갖는다. 상기 제2 유효 가열 코일 영역(L2)은 실질적으로 가열에 가담하는 유효한 자기장을 발생시키는 영역으로 이해될 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 제2 하부 코일(45B)도 이에 대응되는 제2 유효 가열 코일 영역(L2)을 갖는다. Similarly, as shown in FIG. 3A, the second upper coil 45A has a second effective heating coil region L2 extending in the width direction of the heated plate member 10 '. The second effective heating coil region L2 can be understood as a region that generates an effective magnetic field substantially involved in heating. Although not shown, the second lower coil 45B also has a second effective heating coil region L2 corresponding thereto.

또한, 상기 제2 유도 가열부(40)는, 상기 제2 상부 코일(45A) 및 상기 제2 하부 코일(45B)의 제2 유효 가열 코일 영역(L2)에 각각 장착된 제2 자기집중용 코아들(48A,48B)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 자기집중용 코아들(48A,48B)는 각각 상기 제2 상부 코일(45A)과 상기 제2 하부 코일(45B)로부터 발생한 자속의 밀도를 증가시킬 수 있다.The second induction heating unit 40 includes a second induction heating coil 40A mounted in the second effective heating coil region L2 of the second upper coil 45A and the second lower coil 45B, (48A, 48B). The second magnetic concentrating cores 48A and 48B can increase the density of the magnetic flux generated from the second upper coil 45A and the second lower coil 45B, respectively.

상기 제1 및 제2 자기집중용 코아들(28A,28B 및 48A,48B)은 자속 밀도를 증가시킬 수 있는 다양한 물질로 구현될 수 있으며, 적용 주파수에 따라 달리 선택될 수 있다. 예를 들어, 낮은 주파수에서 규소강판 계열 코아는 최대 투자율이 높아서 유리하므로, 상기 제1 및 제2 자기집중용 코아(28A,28B 및 48A,48B)의 적어도 일부로 사용하는데 바람직하다. 한편, 피가열 판재(10')가 얇은 경우에, 유도전류 침투 깊이에 맞추어 5∼10 ㎑ 대역을 초과하는 주파수 대역이 필요할 수 있다. 이런 경우에는 제1 및 제2 자기집중용 코아(28A,28B 및 48A,48B)를 전량 페라이트 계열 코아로 구성할 수 있다. The first and second magnetic concentrating cores 28A and 28B and 48A and 48B may be formed of various materials capable of increasing the magnetic flux density and may be selected depending on the application frequency. For example, the silicon steel sheet core at low frequencies is advantageous because it has a high maximum magnetic permeability, and is therefore preferably used for at least a part of the first and second magnetic concentrating cores 28A, 28B and 48A, 48B. On the other hand, when the heated plate member 10 'is thin, a frequency band exceeding the band of 5 to 10 kHz may be required in accordance with the induced current penetration depth. In this case, the first and second magnetic concentrating cores 28A and 28B and 48A and 48B may be constituted by a ferrite core.

상기 제1 및 제2 유도 가열부(20, 40)는, 각각 상기 제1 및 제2 자기집중용 코아들(28A,28B 및 48A,48B)의 최외곽 양단에 장착된 3축 무방향성 코아들(29a,29b 및 49a,49b)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 코아의 사이드 부분은 주변 라운드 형상 코일이 주는 자기장을 포괄적으로 받게 되므로 자기장 밀도가 매우 높다. 상기 3축 무방향성 코아들(29a,29b 및 49a,49b)는 상기 폭방향으로 향하는 자기장을 억제함으로써 자기장 인입 방향 왜곡에 따른 발열을 방지할 수 있다. 이와 같이, 포화 자기장을 넘어서도 발열이 추가되지 않는 3축 무방향성 코아들(29a,29b 및 49a,49b)로는 페라이트계 코아나 메탈 파우더계 코아를 사용할 수 있다.
The first and second induction heating units 20 and 40 are respectively connected to the three axial non-directional cores 28A and 28B mounted at both outermost ends of the first and second magnetic concentrating cores 28A and 28B and 48A and 48B, (29a, 29b and 49a, 49b). Generally, the side portion of the core is subjected to a comprehensive magnetic field given by the peripheral rounded coil, so that the magnetic field density is very high. The triaxial non-directional cores 29a, 29b and 49a, 49b can prevent the heat generation due to the distortion of the magnetic field entering direction by suppressing the magnetic field directed in the width direction. As described above, as the three-axis non-directional cores 29a and 29b and 49a and 49b which do not add heat even beyond the saturation magnetic field, a ferrite-based core or a metal-based core can be used.

본 실시예에서는, 상기 제2 유효 가열 코일 영역(L2)의 길이는 상기 제1 유효 가열 코일 영역(L1)의 폭보다 큰 폭을 갖는다. 상기 제1 및 제2 유효 가열 코일 영역(L1,L2)의 폭은 상기 유도가열 장치(100)에 적용될 수 있는 피가열 판재(10')의 최대 폭(W_max)보다 작을 수 있다.
In the present embodiment, the length of the second effective heating coil region L2 is greater than the width of the first effective heating coil region L1. The width of the first and second effective heating coil regions L1 and L2 may be smaller than the maximum width _Wmax of the heated plate material 10 'that can be applied to the induction heating apparatus 100. [

도3a에 도시된 피가열 판재(10')는 유도가열 장치(100)에 적용 가능한 피가열 판재 중 최대 광폭(W_max)을 갖는 피가열 판재(10')를 예시한다. 상기 제1 유도 가열부(20)는 에지부의 과가열 특성이 있는 TF 유도가열 인덕터이므로, 제1 유효 가열 코일 영역(L1)의 폭은 최대 광폭의 피가열 판재(10')의 폭(W_max)보다 작게 설계할 수 있다. 제1 상부 및 하부 코일(25A,25B)의 사이드 영역 중 일부 폭(이하, 제1 오버랩(first overlap width)이라고도 함, W1)은 피가열 판재(10')와 겹치게 설계될 수 있다. The heated plate member 10 'shown in FIG. 3A illustrates a heated plate member 10' having a maximum width ( _Wmax ) among the heated plate members applicable to the induction heating apparatus 100. FIG. Since the first induction heating unit 20 is a TF induction heating inductor having an overheat characteristic of the edge portion, the width of the first effective heating coil region L1 is the width W _max of the heated plate material 10 ' ). &Lt; / RTI > Some width (hereinafter also referred to as first overlap width) W1 of the side regions of the first and second upper and lower coils 25A and 25B may be designed to overlap with the heated plate material 10 '.

한편, 상기 제2 유도 가열부(40)은 LF 유도가열 인덕터로서, 제2 상부 및 하부 코일(45A,45B)의 사이드 영역 중 일부 폭(이하, 제2 오버랩(second overlap width)이라고도 함, W2)이 피가열 판재(10')와 겹치지만, 상기 제1 유도 가열부(20)의 겹친 폭(W1)보다 작을 수 있다. 이를 적절히 설계함으로써 상기 제1 유도 가열부에서 행해진 피가열 판재(10')의 에지부에 대한 과가열을 상기 제2 유도 가열부(40)를 통해서 역보상할 수 있다. 즉, 중협폭 판재 이하에서 TF 코일이 에지부를 과 가열하는 기능을 최대 광폭 소재에서는 LF 방식이 TF 방식으로 된 유도전류 패턴을 보이면서 기능이 대체(즉, 가열기능 교환)되도록 하는 것이다. 최대 판재의 폭보다 좁은 크기의 TF 방식 가열 코일은 소재의 폭방향 승온도가 동등하거나 일부 낮게 된다. The second induction heating unit 40 is an LF induction heating inductor and has a width (hereinafter also referred to as a second overlap width) of the side regions of the second upper and lower coils 45A and 45B, ) Overlap with the heated plate member 10 ', but may be smaller than the overlapping width W1 of the first induction heating unit 20. [ It is possible to inversely compensate the overheating of the edge portion of the heated plate member 10 'performed in the first induction heating unit through the second induction heating unit 40 by properly designing it. That is, the function of the TF coil overheating the edge portion in the middle narrow plate or less is replaced with the function in the maximum width material, while the induction current pattern of the LF method is in the TF mode. The TF type heating coil having a size narrower than the width of the maximum plate material has the same or slightly lower temperature rise in the width direction of the material.

이와 같이, 최대 광폭의 피가열 판재(10')를 적용할 때에도, 최대 전력이 나와야 하고 에지부의 온도 저감에 대해서 승온 보상이 일어나야 하므로, TF 방식인 제1 유도 가열부(20)에서의 에지부의 저감 열량을 LF 방식인 제2 유도 가열부(40)에서 보상되도록 제1 및 제2 오버랩 폭(W1, W2)을 적절히 설계할 필요가 있다. 이렇게 설계하는 또 다른 이유는 조업 상황에서 최대 광폭보다 중협폭에서 최대 전력을 필요로 하는 경우가 많으므로, 등가적인 저항 변화폭이 크지 않도록 저항 범위(즉, 임피던스)를 조절하는 기능을 한다.
In this way, even when applying the heated plate member 10 'having the widest width, the maximum power must be exerted and the temperature rise compensation must be performed to reduce the temperature of the edge portion. Therefore, the temperature of the edge portion of the first induction heating unit 20, It is necessary to appropriately design the first and second overlap widths W1 and W2 so as to be compensated by the second induction heating section 40 which is the LF type. Another reason for such a design is that the maximum power is required in the mid-narrow range rather than the maximum width in the operating conditions, and thus the resistance range (i.e., impedance) is controlled so that the equivalent resistance variation width is not large.

또한, 전체 권선효율을 높이고 유도가열 무효전력량을 줄여서 판재의 폭 변화에 대응하는 매칭 범위를 넓힐 수 있다. 예를 들어, 중폭 및 협폭의 피가열 판재을 사용하는 경우에, 제1 유도 가열부를 복수로 구성하고 위치를 이동시키고, 제2 유도 가열부는 통상의 가열기능을 수행함으로써 폭방향의 균일한 승온을 보장할 수 있다. 이에 대해서는 도5a 및 도5b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
In addition, it is possible to broaden the matching range corresponding to the width change of the plate material by increasing the overall winding efficiency and decreasing the induced heating reactive power amount. For example, in the case of using medium-width and narrow-width heated boards, a plurality of first induction heating units are arranged and moved, and the second induction heating unit performs a normal heating function to ensure a uniform temperature rise in the width direction can do. This will be described in detail with reference to FIGS. 5A and 5B.

도5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예(중-협폭 피가열 판재 적용예)에 따른 TF-LF 결합형 유도가열 장치를 나타내는 개략 평면도 및 측방향 단면도이다.5A and 5B are a schematic plan view and a side sectional view showing a TF-LF coupled induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention (medium-narrow width heated plate material application example).

도5a 및 도5b을 참조하면, 본 실시예에 따른 유도가열 장치(100A)은, 추가적인 제1 유도 가열부(30)와, 2개의 제1 유도 가열부(20,30)의 위치를 폭방향으로 이동시키는 폭방향 이동부(60)를 더 포함하는 점을 제외하고 앞선 실시예에 따른 판형 검출셀(20)과 유사한 것으로 이해할 수 있다. 즉, 본 실시예의 구성요소는 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 도3a 및 도3b에 도시된 유도가열 장치(100)의 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다. 5A and 5B, the induction heating apparatus 100A according to the present embodiment includes an additional first induction heating unit 30 and two first induction heating units 20 and 30 in the width direction And a width direction moving unit 60 for moving the plate type detection cell 20 to the width direction moving unit 60. The plate type detection cell 20 according to the present embodiment is similar to the plate type detection cell 20 according to the previous embodiment. That is, the components of the present embodiment can be understood with reference to the description of the same or similar components of the induction heating apparatus 100 shown in Figs. 3A and 3B, unless otherwise specified.

본 실시예에 따른 유도가열 장치(100A)은, 피가열 판재(10")의 이동 방향에 따라 배열된, TF 방식인 2개의 제1 유도 가열부(20,30)와 개방형 LF 방식인 제2 유도 가열부(40)를 포함한다. The induction heating apparatus 100A according to the present embodiment includes two first induction heating units 20 and 30 of the TF type arranged in the moving direction of the heated plate member 10 " And an induction heating unit 40.

본 실시예에 추가된 제1 유도 가열부(30)는 기존 제1 유도 가열부(20)와 제2 유도 가열부 사이에 배치될 수 있으며, 기존 제1 유도 가열부(20)와 유사하게, 트랙 형상인 제1 상부 코일(35A)과 제1 하부 코일(35B)을 포함하며, 제1 인버터(32)에 의해 동일한 방향으로 전류가 인가되어 두께 방향으로 자기장을 형성할 수 있다. 상기 추가적인 제1 유도 가열부(30)는, 상기 제1 상부 코일(35A) 및 상기 제1 하부 코일(35B)의 제1 유효 가열 코일 영역(L1)에 각각 장착되어 자속의 밀도를 증가시키는 제1 자기집중용 코아들(38A,38B)과 상기 제1 자기집중용 코아들(38A,38B)의 최외곽에 장착되어 상기 폭방향으로 향하는 자기장을 억제하는 3축 무방향성 코아들(39a,39b)을 더 포함할 수 있다. The first induction heating unit 30 added to the present embodiment can be disposed between the existing first induction heating unit 20 and the second induction heating unit, and similarly to the existing first induction heating unit 20, A first upper coil 35A and a first lower coil 35B in a track shape and a current is applied in the same direction by the first inverter 32 to form a magnetic field in the thickness direction. The additional first induction heating unit 30 is installed in the first effective heating coil region L1 of the first upper coil 35A and the first lower coil 35B to increase the density of the magnetic flux The first magnetic concentrating cores 38A and 38B and the third concentrating non-directional cores 39a and 39b that are mounted on the outermost portions of the first magnetic concentrating cores 38A and 38B to suppress the magnetic field in the width direction, ). &Lt; / RTI >

도5a에 도시된 피가열 판재(10")는 앞선 실시예와 달리, 최대 광폭의 피가열 판재(10')보다 작은 폭(Ws)을 갖는 피가열 판재(10"), 즉 중폭 또는 협폭의 피가열 판재일 수 있다. 5A differs from the preceding embodiment in that the heated plate member 10 "having a width Ws smaller than the maximum width of the heated plate member 10 ', that is, It may be a heated plate material.

본 실시예에 따른 유도 가열 장치(100A)는 2개의 제1 유도 가열부(20,30)에 각각 연결되어 상기 제1 상부 코일(25A,35A)과 상기 제1 하부 코일(25B,35B)의 위치를 상기 피가열 판재(10")의 폭방향으로 이동시키는 폭방향 이동부(60)를 더 포함할 수 있다. The induction heating apparatus 100A according to the present embodiment is connected to the two first induction heating units 20 and 30 so that the first and second upper coils 25A and 35A and the first and second lower coils 25B and 35B And a width direction moving portion 60 for moving the position of the heated plate member 10 " in the width direction of the heated plate member 10 ".

도5a에 도시된 바와 같이, 중폭-협폭의 피가열 판재(10")의 경우에는, 개방형 LF 방식인 제2 유도 가열부(40)는 피가열 판재(10")의 중앙에 위치시키고, TF 방식인 2개의 제1 유도 가열부(20,30)는 DS(Drive Side, 공장 장치 배치 방향)측과 WS(Work Side, 작업자 배치 방향)측으로 에지 위치제어를 통하여 양측의 에지부의 온도를 관리한다. 이러한 위치제어는 상기 폭방향 이동부에 의해 수행될 수 있다. 필요한 승온량에 따라 TF 방식인 2개의 제1 유도 가열부(20,30)는 위치 제어량을 결정할 수 있다. 유도가열 장치의 가열 구역 후단의 폭방향 온도계를 기반으로 에지부 온도 제어가 수행될 수 있다. 5A, the second induction heating unit 40, which is an open type LF system, is positioned at the center of the heated plate member 10 ", and the TF The two first induction heating units 20 and 30 manage the temperatures of the edge portions on both sides through the edge position control to the side of the DS (Drive Side) and the WS (Work Side, worker placement direction) side . This position control can be performed by the width direction moving portion. The two first induction heating units 20 and 30, which are the TF type, can determine the position control amount according to the required heating amount. The edge temperature control can be performed based on the width direction thermometer at the rear end of the heating zone of the induction heating apparatus.

일반적으로, 최대 광폭의 피가열 판재에서 최대 효율이 나오며, 피가열 판재의 폭이 줄어들면 부하 저항이 낮아져서 전기적인 가열효율이 저하될 수 있다. 중폭 및 협폭의 피가열 판재에서 부하저항이 낮아지는데 최대출력을 낼 수 있는 매칭 범위가 넓을수록 조업 조건상 유리하므로 유효 가열 코일 영역의 최대 폭을 줄이는 것은 매우 중요하다. Generally, the maximum efficiency is obtained in the maximum width of the heated plate, and when the width of the heated plate is reduced, the load resistance may be lowered and the electric heating efficiency may be lowered. It is very important to reduce the maximum width of the effective heating coil area as the load resistance is lowered in the medium and narrow width heated plate and the matching range that can give the maximum output is wider in the operating condition.

본 실시예에 채용되는 개방형 LF 방식과 TF 방식의 가열 코일에서는 양측면이 개방이 되어서 유효 가열 코일 영역의 크기를 최대 판폭에 맞추고, 대차 방식으로 입퇴식 센터라인 위치 조절을 겸하면 판폭의 변화에 대응하는 높은 가열 효율과 거의 광폭 수준으로 최대 전력을 인가할 수 있다. In the open type LF system and the TF type heating coil employed in the present embodiment, both side surfaces are opened to adjust the size of the effective heating coil region to the maximum plate width, And the maximum power can be applied at a substantially wide level.

도5b에 도시된 바와 같이, 개방형 LF 방식인 제2 유도 가열부(40)는 유효 가열 코일 영역(L2)의 크기를 판재의 폭(Ws)보다 작게 설정되고, 양측 사이드에서 제1 유도 가열부(20,30)의 오버랩 폭(Wa,Wb)을 적절하게 조절함으로써 폭방향으로의 균일한 승온을 보장하면서 전기적인 가열 효율을 개선할 수 있다. 두 오버랩 폭(Wa,Wb)은 동일한 값으로 설정될 수 있다.
5B, the second induction heating unit 40, which is an open LF system, is configured such that the size of the effective heating coil region L2 is set smaller than the width Ws of the plate material, It is possible to improve the electric heating efficiency while ensuring a uniform temperature rise in the width direction by appropriately adjusting the overlap widths Wa and Wb of the heat sinks 20 and 30. [ The two overlap widths Wa and Wb can be set to the same value.

도6a 및 도6b는 각각 본 발명의 일 실시예에 채용되는 제1 및 제2 유도 가열부에서의 발열 분포 패턴을 나타낸다. 6A and 6B show heat distribution patterns in the first and second induction heating parts employed in the embodiment of the present invention, respectively.

도6a을 참조하면, TF 방식인 제1 유도 가열부에 의한 발열 패턴(HP1)이 도시되어 있다. 피가열 판재(10A)의 상하면에서 폭방향은 물론 에지부도 충분히 가열될 수 있다. TF 가열 코일의 종횡비를 조절하여 에지부의 승온도가 적절히 되도록 디자인한다. 반면에, LF 방식인 제2 유도 가열부에 의한 발열 패턴(HP2)은 코일의 유효 가열 코일 영역을 따라 폭방향으로만 발열 패턴(HP2)이 나타난다.
Referring to FIG. 6A, a heating pattern HP1 by a first induction heating unit, which is a TF system, is shown. The edge portion as well as the width direction at the upper and lower surfaces of the heated plate material 10A can be sufficiently heated. The aspect ratio of the TF heating coil is adjusted so that the rising temperature of the edge is appropriately designed. On the other hand, the heating pattern HP2 by the second induction heating unit, which is the LF type, shows the heating pattern HP2 only in the width direction along the effective heating coil region of the coil.

도7은 다양한 형태의 유도가열 인덕터에서 승온도에 따른 소재 폭방향의 온도 구배 및 패턴을 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing a temperature gradient and a pattern in the material width direction according to the heating temperature in various types of induction heating inductors.

도7을 참조하면, PT0는 최초 판재의 온도 분포를 나타내며, PT_T 및 PT_L는 각각 제1 및 제2 유도 가열부에 의한 온도 분포를 나타낸다. 제1 유도 가열부에 의한 온도 분포(PT_T)는 제2 유도 가열부에 의한 온도 분포(PT_L)보다 대체로 높고, 특히 에지부에서 높은 승온량을 나타낸다. 반면에, 제2 유도 가열부에 의한 온도 분포(PT_L)에서는 에지부에서 센터 영역보다 낮은 승온량을 나타낸다.Referring to FIG. 7, PT0 represents the temperature distribution of the first plate, and PT _T and PT _L represent the temperature distributions of the first and second induction heating portions, respectively. The temperature distribution (PT _T ) by the first induction heating unit is substantially higher than the temperature distribution (PT _L ) by the second induction heating unit, and particularly the temperature rise at the edge portion. On the other hand, in the temperature distribution (PT _L ) by the second induction heating unit, the temperature rise at the edge portion is lower than that in the center region.

본 실시예에 따른 TF-LF 결합형 유도 가열장치에 따르면, 폭방향 온도 분포(PT_T+PT_L)는 TF 방식인 제1 유도가열부와 LF 방식인 제2 유도 가열부의 가열량을 달리 설정하거나 TF 방식인 제1 유도 가열부의 에지부 위치제어(도5a 참조)를 통하여 조절될 수 있다. 이러한 온도 분포는 제어기 PLC 로직으로 자동 구현할 수 있다. 특히, 에지부의 온도를 적절한 범위(도7의 "C"로 표시됨)로 조절할 수 있다. According to the TF-LF combined induction heating apparatus according to the present embodiment, the width direction temperature distribution (PT _T + PT _L ) is set differently from the heating amount of the first induction heating portion which is the TF system and the second induction heating unit which is the LF system Or by controlling the edge position of the first induction heating unit (see FIG. 5A) which is the TF scheme. This temperature distribution can be automatically implemented in the controller PLC logic. In particular, the temperature of the edge portion can be adjusted to an appropriate range (indicated by "C" in FIG. 7).

일 예에서, 조업자가 판폭 중앙의 온도를 설정하면 메인 전력량으로 온도를 제어하고, 추가적으로 에지부의 승온도를 설정하면 TF(제1 유도 가열부)의 전력량을 우선으로 선택하는 방식으로 구현될 수 있다. In one example, if the operator sets the temperature at the center of the width of the plate, the temperature is controlled by the main power, and if the temperature of the edge is further increased, the amount of power of the first induction heating (TF) .

다른 예에서는, 도5a에서 설명된 바와 같이, 위치 제어만으로 에지부의 온도를 적절한 범위에서 조절할 수 있다. In another example, as described in FIG. 5A, the temperature of the edge portion can be adjusted in an appropriate range only by the position control.

이러한 에지부의 온도 제어는 열연 철강 판재의 대부분이 에지부가 100℃ 이하로 식어서 진입되는 경우나, 진출 후에도 지속적으로 식게 되는 환경에서, 매우 유익하게 활용될 수 있다.
The temperature control of such an edge portion can be very advantageously utilized in the case where most of the hot-rolled steel sheet is cooled down to a temperature of 100 ° C or lower or continuously cooled down even after entering.

도8a 및 도8b는 본 발명의 일 실시예에 채용되는 유도 가열부를 나타내는 상부 평면도 및 측방향 단면도이다.8A and 8B are a top plan view and a lateral cross-sectional view showing an induction heating unit employed in an embodiment of the present invention.

도8a 및 도8b를 참조하면, 본 실시예에 따른 유도 가열부(50)는 상하부 코일(55A,55B)에 인가되는 전류 방향에 따라 TF 방식(즉, 제1 유도 가열부) 또는 LF 방식(제2 유도 가열부)으로 모두 구현될 수 있다(도4a 및 도4b 참조) 8A and 8B, the induction heating unit 50 according to the present embodiment includes a TF system (that is, a first induction heating unit) or an LF system (an induction heating unit) according to a current direction applied to the upper and lower coils 55A and 55B Second induction heating section) (see Figs. 4A and 4B)

본 실시예에 따른 유효 가열부(50)는 유효 가열 코일 영역(Le)에 각각 장착되어 자속의 밀도를 증가시키는 자기집중용 코아들(58A,58B)과 상기 자기집중용 코아들(58A,58B)의 최외곽에 장착되어 상기 폭방향으로 향하는 자기장을 억제하는 3축 무방향성 코아들(59a,59b)을 더 포함할 수 있다. The effective heating portion 50 according to the present embodiment includes magnetic concentrating cores 58A and 58B mounted in the effective heating coil region Le to increase the density of the magnetic fluxes and the magnetic concentrating cores 58A and 58B Axis directional direction cores 59a and 59b that are mounted on the outermost portions of the non-directional coils 59a and 59b to suppress the magnetic field in the width direction.

도8a에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 코일(55A,55B)은 각각 앞선 실시예와 유사하게 트랙 형상을 갖지만, 추가적으로 상기 피가열 판재(10)의 폭방향으로 양 측부에 자기장 흐름을 그 중심으로 향하도록(즉, 코아 적층 결방향으로) 돌출된 부분(S1,S2)을 포함한다.As shown in FIG. 8A, the upper and lower coils 55A and 55B each have a track shape similar to that of the previous embodiment, but additionally have a magnetic field flow on both sides in the width direction of the heated plate material 10, (In other words, in the direction of the core lamination direction).

본 실시예에서는, 트랙 형상인 상부 및 하부 코일(55A,55B)은 양측 측부에서 자기장이 판재(10)의 이동방향과 상이한 자기장 패턴을 갖게 되므로 최대한 피가열 판재(10) 이동방향으로 자기장 흐름을 편향시키기 위하여 상부 및 하부 코일(55A,55B)은 양측 측부에 돌출된 부분(S1,S2)을 제공한다. 인버터가 연결된 고정 전극 부스바(53)가 인접한 시작부와 코일 사이의 부분은 좁아지는 방식으로 돌출된 부분(S1)이 제공되며, 반대편 측부에 거의 대칭인 형태로 돌출된 부분(S2)이 제공될 수 있다. In this embodiment, the upper and lower coils 55A and 55B, which are track-shaped, have a magnetic field pattern that is different from the moving direction of the plate material 10 in both side portions, The upper and lower coils 55A and 55B provide protruding portions S1 and S2 on both side sides to deflect. The protruding portion S1 is provided in such a manner that the portion between the start portion and the coil adjacent to the fixed electrode bus bar 53 to which the inverter is connected is narrowed and the protruding portion S2 protruding in a shape almost symmetrical to the opposite side is provided .

이러한 돌출된 부분(S1,S2)은 자기장의 경로가 짧아지려고 하는 속성(최소 자로의 법칙, Reluctance)을 이용하여, 상하부의 전류방향이 상쇄되거나 넓은 전극판 부분(즉, 시작부)으로 흘러서 누설 자기장 총량이 줄어드는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.These protruding portions S1 and S2 can be formed by using the property (the law of the smallest letter) that the path of the magnetic field is intended to be shortened to cancel out the current direction of the upper and lower portions or flow to the wide electrode plate portion It is possible to effectively prevent the total magnetic field from decreasing.

본 실시예에 따른 유도 가열부(50)는, 상부 코일(55A)과 하부 코일(55B)의 간격(G)을 조절하기 위해 상부 코일(55A)과 하부 코일(55B) 중 적어도 하나를 이동시키기 위한 간격 조절부(70)를 더 포함할 수 있다. 이러한 간격 조절부(70)는 앞선 실시예에서 개방형 구조를 갖는 제1 및 제2 유도 가열부에 모두 적용될 수 있다. The induction heating unit 50 according to the present embodiment is configured to move at least one of the upper coil 55A and the lower coil 55B to adjust the gap G between the upper coil 55A and the lower coil 55B (Not shown). The gap adjusting portion 70 can be applied to both the first and second induction heating portions having the open structure in the foregoing embodiment.

예를 들어, 상하부 코일의 측면 전극부를 수평 형태의 고순도 수냉각 동판 부스바(bus bar)인 판형태로 설계하고, 500㎜ 이상 DS 측으로 연장 설계하면 동판 두께와 연장거리에 따라 20∼40mm 범위 도는 그 이상 간격의 가변성을 얻을 수 있다. For example, if the side electrode portion of the upper and lower coils is designed as a horizontal high-purity water-cooled copper plate bus bar, and if it is designed to extend beyond 500 mm to the DS side, the range of 20 to 40 mm It is possible to obtain variability of the intervals therebetween.

통전 저항이 다소 커지더라도 피가열 판재(10)의 두께 가변성과 폭 가변성에 대한 대응력이 향상되고, 유도 가열 공진 콘덴서 무효부분을 저감시켜서 전체적으로 매칭 특성이 개선될 수 있다. 최대-최소 피가열 판재(10) 폭의 차등 비율이 클수록 이러한 간격 조절부(70)의 도입시에 매우 효과적일 수 있다.
Even if the electrification resistance is somewhat increased, the responsiveness against the thickness variation and the width variation of the member to be heated 10 is improved, and the ineffective portion of the induction heating resonance capacitor is reduced, so that the matching property as a whole can be improved. The larger the difference ratio of the width of the maximum-minimum heated plate material 10, the more effective it is at the time of introducing such interval adjusting portion 70.

지금까지의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. .

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but are intended to illustrate and not limit the scope of the technical spirit of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which are within the scope of the same should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10,10',10",10A: 피가열 판재
20, 30: 제1 유도 가열부(TF 방식)
40: 제2 유도 가열부(개방형 LF 방식)
25A,35A: 제1 상부 코일
25B,35B: 제1 하부 코일
28A,28B,38A,38B: 제1 자기집중용 코아
29a,29b,39a,39b,49a,49b: 3축 무방향성 코아
45A: 제2 상부 코일
45B: 제2 하부 코일
48A,48B: 제2 자기집중용 코아10, 10 ', 10 ", 10A:
20, 30: a first induction heating unit (TF system)
40: second induction heating unit (open LF system)
25A, 35A: a first upper coil
25B, 35B: first lower coil
28A, 28B, 38A, 38B: a first self-focusing core
29a, 29b, 39a, 39b, 49a, 49b: three-axis non-directional core
45A: second upper coil
45B: second lower coil
48A and 48B: a second self-focusing core

Claims

An induction heating apparatus for heating a heated plate moving along a moving path,
A first upper coil spaced apart from an upper side of the heated plate and disposed to be spaced apart from a lower side of the heated plate and forming a magnetic field in a thickness direction of the heated plate in cooperation with the first upper coil; A first induction heating unit having a lower coil; And
A second upper coil arranged in parallel to the first induction heating unit along the movement path and disposed on the upper side of the heated plate member; a second upper coil disposed apart from the lower side of the heated plate member, And a second lower coil for forming a magnetic field in a moving direction of the heated plate material in association with the second lower coil.

The method according to claim 1,
Wherein the first upper coil and the first lower coil have a track shape corresponding to each other,
Wherein the first induction heating unit further comprises a first inverter configured to allow current to flow in the same direction to the first upper coil and the first lower coil.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the second upper coil and the second lower coil have a track shape corresponding to each other,
And the second induction heating unit further comprises a second inverter configured to allow current to flow in a direction opposite to the second upper coil and the second lower coil.

The method according to claim 1,
Wherein the first upper coil and the first lower coil each have a first effective heating coil region extending in a width direction of the heated plate member, and the second upper coil and the second lower coil are respectively connected to the heating And a second effective heating coil region extending in the width direction of the plate material,
Wherein a width of the second effective heating coil region is larger than a width of the first effective heating coil region.

5. The method of claim 4,
Wherein a width of the first and second effective heating coil regions is smaller than a maximum width of a heated plate material applicable to the induction heating apparatus.

5. The method of claim 4,
The first induction heating unit may include a first induction heating unit installed in the first effective heating coil region of the first upper coil and the first lower coil to increase the density of the magnetic flux generated from the first upper coil and the first lower coil, Further comprising self-focusing cores.

The method according to claim 4 or 6,
Wherein the second induction heating unit is mounted on the second effective heating coil region of the second upper coil and the second lower coil to increase the density of the magnetic flux generated from the second upper coil and the second lower coil, Further comprising self-focusing cores.

8. The method of claim 7,
Wherein the first and second induction heating units further comprise three-axis non-oriented cores mounted on outermost portions of the first and second magnetic concentrating cores, respectively, to suppress the magnetic field in the width direction.

The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first and second upper coils and the first and second lower coils has a portion protruding to the center of the magnetic field flow on both sides in the width direction of the member to be heated Heating device.

The method according to claim 1,
Wherein the first induction heating unit includes a plurality of first induction heating units arranged in a moving direction of the heated plate material,
Further comprising a width direction moving unit connected to the plurality of first induction heating units to move the positions of the first upper coil and the first lower coil in the width direction of the heated plate material.

The method according to claim 1,
The first induction heating unit may further include a first gap adjusting unit for moving at least one of the first upper coil and the first lower coil to adjust an interval between the first upper coil and the first lower coil Induction heating apparatus.

The method according to claim 1 or 11,
The second induction heating unit may further include a second gap adjusting unit for moving at least one of the second upper coil and the second lower coil to adjust an interval between the second upper coil and the second lower coil Induction heating apparatus.